JP3871940B2 - 照明装置および表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置および表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、データないしテレビジョン等の画像表示用の拡大投影装置やヘッドマウントディスプレイ等に広く使用され、光源部から出射した光により画像表示素子を照明し、この画像表示素子の画像情報を拡大表示するようにした表示装置がある。
【０００３】
このような表示装置には、例えば、図２０に示すように、光源部１００から照射した光をダイクロイックミラー１０１によりＲ，Ｇ，Ｂの各色の光に分光し、ミラー１０２やレンズ１０３を介して液晶パネル等のライトバルブ１０４にそれぞれ照射し、各ライトバルブ１０４を透過した光をダイクロイックプリズム１０５により合成して、投射レンズ１０６により拡大してスクリーン１０７等に照射することで画像を表示させるようにした３板式の表示装置１０８がある。
【０００４】
しかし、図２０に示すような３板式の投射装置(表示装置)では、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色に分光した光毎に光路を確保しなくてはならないため表示装置１０８が大型化してしまったり、光源部１００から照射した光を一旦Ｒ，Ｇ，Ｂの各色に分光した後再度合成するために構造が複雑化してしまったり、３枚のライトバルブ１０４を必要とするために高コスト化してしまったりする等の不具合がある。
【０００５】
これに対し、従来では、例えば、各色の光に応じた複数種のカラーフィルタを単一のライトバルブの各画素に対応させて設け、ライトバルブの動作によって透過させる光の色および画像を制御することで、装置の小型化を図るようにしたマイクロカラーフィルター方式の表示装置がある。
【０００６】
また、例えば、特開平４−６０５３８号公報に開示されているように、入射角に応じて異なる方向に光を透過させるマイクロレンズに対して、ダイクロイックミラーをＲ，Ｇ，Ｂの各色の光に対応させてそれぞれ所定の角度で傾斜配置し、ダイクロイックミラーを介してマイクロレンズから出射された光をライトバルブに入射させるようにした表示装置や、特許第２８６４１０３号に開示されているように、特定偏光成分の光をそれぞれ異なる方向に偏光回析するホログラム素子を介して出射された光をライトバルブに入射させるようにした表示装置等が開示されている。
【０００７】
他にも、例えば、実開平４−１０３０８３号公報、特表２０００−５１０９６１に開示されているようなフィールドシーケンシャル方式の表示装置や、特開平６−３１９８４８号公報に開示されているようなカラースクロール方式の表示装置がある。
【０００８】
図２１に示すように、実開平４−１０３０８３号公報に開示されている表示装置１１１は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色に応じた画像を切替表示するライトバルブ１０４の画像切替のタイミングに同期させて、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色に応じた複数のカラーフィルタが周期的に設けられた回転カラーフィルタ１１０を回転させ、回転カラーフィルタ１１０を介して出射された光をライトバルブ１０４に入射させる。特表２０００−５１０９６１に開示されている表示装置は、位相差板が組み合わされたライトバルブを色毎に光軸方向に組み合わせた色選択性光変調器の各ライトバルブでの画像切替によって多色表示を行わせる。図２２に示すように、特開平６−３１９８４８号公報に開示されている表示装置１１２は、光源部１００から照射される白色光をダイクロイックミラー１１３によってＲ，Ｇ，Ｂの３色に分光し、分光された各色の光が照射されるキュービックプリズム１１４を回転させることによってライトバルブを偏光走査する。
【０００９】
加えて、Society for Information Display 2001 International Symposium, Digest of Technical Papers,p1076に開示されているように、光源部から出射されてロッドレンズに設けられた開口部から入射された光を、ロッドレンズで均一化した後に、螺旋状のフィルターパターンを有する回転ダイクロイックフィルターを介して、ライトバルブ(デジタルミラーデバイス)に照射するようにした表示装置がある。該技術によれば、ロッドレンズの入射面の開口部以外の部分に鏡面加工を施し、回転ダイクロイックフィルターから反射された光をロッドレンズで往復させて再度回転ダイクロイックフィルターに入射させることで、光の再利用を行うようにしている。
【００１０】
これらのような表示装置によれば、単一のライトバルブによって各色の画像を表示することが可能になるので、装置の小型化を図ることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したように、各色の光に応じた複数種のカラーフィルタを単一のライトバルブの各画素に対応させて設けた表示装置では、装置の小型化を図ることができるが、目的としない波長領域の光はカラーフィルタによって吸収されるため、光量の損失が大きい。
【００１２】
この点、特開平４−６０５３８号公報や特許第２８６４１０３号に開示された技術では、光量の損失を抑制して装置の小型化を図ることができるが、ライトバルブの画素数に対する実際の表示画素数が分光する色数に応じて減少してしまう。例えば、白色光をＲ，Ｇ，Ｂの３色に分光する場合、各色の実際の表示画素数は、ライトバルブの画素数に対して１／３となってしまう。
【００１３】
この対策として、ライトバルブの画素数を増加させることにより表示させる画素数を増やすことが考えられるが、実際の技術的には容易ではない。
【００１４】
また、別の対策として、ライトバルブの表示面積を変えず画素を高密度化することにより表示させる画素数を増やすことが考えられるが、ライトバルブにおける配線やスイッチング素子の寸法の制約等から、画素の開口率が高密度化に伴って低下するため、光の利用効率が低下してしまう。また、ライトバルブの加工技術的にも高精細化には限界があるため、実用的ではない。
【００１５】
また、ライトバルブの精細度を変えず、ライトバルブ自体の表示面積を増やす方法もあるが、表示面積の大きなライトバルブは加工に際して欠陥が発生しやすくなるため、表示面積の増加に伴って歩留まりが低下し、非常にコストが高くなったり、光学部品の大型化によってコスト上昇を招いたりしてしまう。
【００１６】
これに対し、上述したように、実開平４−１０３０８３号公報(図２１参照)や特表２０００−５１０９６１に開示された技術のようにフィールドシーケンシャル方式を採用した表示装置では、単一のライトバルブを用いることによる解像度低下という問題は生じないが、例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の光で表示を行わせる場合の光の利用効率が、以下に説明する理由により原理上１／３以下となってしまうため、光利用効率が低い。
【００１７】
すなわち、実開平４−１０３０８３号公報では、ライトバルブを照明する色以外の色の光が回転カラーフィルターによって反射されてしまうため、光源部から出射された光を有効に利用することができない。また、特表２０００−５１０９６１に開示されている技術では、色選択性光変調器における複数の位相差板が光軸方向に組み合わされていることから、入射側に配置される位相板を透過した光は出射側に配置された位相板によって吸収されてしまうため、光源部から出射された光を有効に利用することができない。
【００１８】
また、上述したように、特開平６−３１９８４８号公報に開示されている表示装置では、光学素子等による実際の光量損失を除いては、フィールドシーケンシャル方式のように非選択色光を損失することがないため、高い光利用効率を得ることが可能であるが、キュービックプリズムを回転させてライトバルブを走査するために装置が大型化してしまう。
【００１９】
加えて、上述したように、Society for Information Display 2001 International Symposium, Digest of Technical Papers,p1076に開示されている技術では、光の再利用により利用効率を高くすることが可能で、比較的小型の表示装置を得ることができるが、回転ダイクロイックフィルターのパターンが複雑であるため、蒸着多層膜をパターン形成することで回転ダイクロイックフィルターを製造しなければならない。このため、回転ダイクロイックフィルターのコストが高くなってしまう。
【００２０】
また、該技術では、液晶表示素子のような偏光照明を必要とするライトバルブを用いる場合、入射光を直線偏光で入射させたとしても、ロッドレンズによる偏光度低下により表示装置される画像のコントラストが低下してしまう。
【００２１】
この対策として、光をランダム偏光で入射させ、回転ダイクロイックフィルターの出射側に偏光変換素子を設けることが考えられるが、一般的に、ライトバルブと回転ダイクロイックフィルターとは光学的に共役とする必要があるため、通常用いられる偏光ビームスプリッタと１／２波長板を組み合わせた偏光変換素子では正確な結象が得られなくなってしまう。
【００２２】
さらに、回転ダイクロイックフィルターは、モーターを始めとする機械的動作部の動作によって回転されるため、稼動時には機械ノイズが発生してしまう。
【００２３】
本発明は、光利用効率の向上を図ることができる照明装置および表示装置を得ることを目的とする。
【００２４】
本発明は、光利用効率の向上を図るとともに色分離特性の向上を図ることができる照明装置および表示装置を得ることを目的とする。
【００２５】
本発明は、光利用効率の向上を図るとともに静寂性に優れた照明装置および表示装置を得ることを目的とする。
【００２６】
本発明は、光利用効率の向上および小型化を図ることができる照明装置および表示装置を得ることを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の照明装置は、偏光を出射する光源部と、前記光源部から出射された光量を均一化して出射面から出射するロッド型光学素子と、前記ロッド型光学素子の入射面側に設けられて前記光源から出射された偏光を透過させる開口部と、前記ロッド型光学素子の出射面側に設けられて特定波長域の光に対して１／２波長板として作用するとともに別の特定波長領域の光を透過する波長選択性を有する複数の選択波長領域を複数種類の特定波長域に対応付けて備える波長選択性位相差手段と、前記波長選択性位相差手段の出射面側に設けられて所定方向に偏光する直線偏光を透過させるとともにこの直線偏光に直交する偏光方向の光を入射面側に反射する反射型偏光分離手段と、前記ロッド型光学素子の入射面側で前記開口部とは異なる位置に設けられて前記反射型偏光分離手段から反射された光を出射面側へ反射する光反射手段と、を具備する。
【００２８】
したがって、光源部から出射されて開口部を介してロッド型光学素子に入射された偏光のうち、各選択波長領域の波長選択性に応じて位相差を生じて波長選択性位相差手段を透過した特定波長の光が、ロッド型光学素子の出射面側から偏光量が均一化されて出射され、該特定波長以外の波長の光が反射型偏光分離手段によって入射面側に反射されて光反射手段によって再びロッド型光学素子の出射面側へ反射される。
【００２９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の照明装置において、前記反射型偏光分離手段は、前記波長選択性位相差手段の作用により１／２波長の位相差が生じた波長域の偏光を前記所定方向に偏光する直線偏光として透過させる。
【００３０】
したがって、波長選択性位相差手段の作用により１／２波長の位相差が生じた波長域の偏光が反射型偏光分離手段を透過する。
【００３１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の照明装置において、前記反射型偏光分離手段からの反射光路上であり前記開口部を透過した光が前記反射型偏光分離手段に到達する光路とは異なる位置に設けられて、前記開口部を透過して前記反射型偏光分離手段に向かう光と、前記波長選択性位相差手段と前記反射型偏光分離手段との界面で入射側に反射された光との位相差を低減する位相差調整手段を具備する。
【００３２】
したがって、開口部を透過して反射型偏光分離手段に向かう光と、波長選択性位相差手段と反射型偏光分離手段との界面で入射側に反射された光との位相差が、位相差調整手段によって低減される。
【００３３】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の照明装置において、前記位相差調整手段は、前記波長選択性位相差手段の遅相軸に対して略直交する遅相軸を有して、前記反射型偏光分離手段からの反射光の波長域に対する前記波長選択性位相差手段の位相差と略等しい位相差を有する。
【００３４】
したがって、開口部を透過して反射型偏光分離手段に向かう光と、波長選択性位相差手段と反射型偏光分離手段との界面で入射側に反射された光との位相差がキャンセルされる。
【００３５】
請求項５記載の発明は、請求項１、２、３または４記載の照明装置において、前記波長選択性位相差手段を透過した光が照射される被照射体に対する前記波長選択性位相差手段の各選択波長領域を透過した各光の照射位置を変位させる変位手段を具備する。
【００３６】
したがって、波長選択性位相差手段の各選択波長領域を透過した光の結像位置が、変位手段によって被照射体上で変位される。
【００３７】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の照明装置において、前記変位手段は、前記被照射体に対して前記波長選択性位相差手段を変位させることにより前記被照射体に対する前記各光の照射位置を変位させる。
【００３８】
したがって、変位手段によって、被照射体に対して波長選択性位相差手段が変位されることによって被照射体に対する各光の照射位置が変位される。
【００３９】
請求項７記載の発明は、請求項５記載の照明装置において、前記変位手段は、前記波長選択性位相差手段に対して前記被照射体を変位させることにより前記被照射体に対する前記各光の照射位置を変位させる。
【００４０】
したがって、変位手段によって、波長選択性位相差手段に対して被照射体が変位されることによって被照射体に対する各光の照射位置が変位される。
【００４１】
請求項８記載の発明は、請求項５の照明装置において、前記波長選択性位相差板を透過して前記被照射体に照射される光路上に設けられる中間光学素子を具備し、前記変位手段は、前記波長選択性位相差板および前記被照射体に対して前記中間光学素子を変位させることにより前記被照射体に対する前記各光の照射位置を変位させる。
【００４２】
したがって、変位手段によって、波長選択性位相差板および被照射体に対して光学素子が変位されることによって被照射体に対する各光の照射位置が変位される。
【００４３】
請求項９記載の発明は、請求項５記載の照明装置において、前記波長選択性位相差板を透過して前記被照射体に照射される光路上に設けられて電圧の印加により入射された光の光路をシフトさせる電気光学素子を具備し、前記変位手段は、前記電気光学素子に電圧を印加することにより前記波長選択性位相差手段の各選択波長領域を透過した各光の照射位置を変位させる。
【００４４】
したがって、変位手段によって、電気光学素子に電圧が印加されることによって電気光学素子に入射された光の光路が電気的にシフトされる。
【００４５】
請求項１０記載の発明は、請求項５記載の照明装置において、前記波長選択性位相差手段は各選択波長領域の分割パターンを変更可能な分割パターン変更手段を具備し、前記変位手段は、前記分割パターン変更手段による各選択波長領域の分割パターンを変更させることにより前記被照射体に対する前記各光の照射位置を変位させる。
【００４６】
したがって、波長選択性位相差手段における各選択波長領域の分割パターンを変更することで被照射体に対する各光の照射位置が変位される。
【００４７】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の照明装置において、前記分割パターン変更手段は、特定波長域の光に対して位相差を与える位相板と二次元的に配列された複数の液晶素子を備える液晶パネルとを組み合わせることにより構成され、前記変位手段は、各前記液晶素子が備える電極に対して選択的に電圧を印加することで各選択波長領域の分割パターンを変更させる。
【００４８】
したがって、液晶パネルを構成する各液晶素子の電極に対して選択的に電圧を印加することにより、電圧が印加された液晶素子に入射された光の偏光面が該当する特定選択波長領域の分割パターンで選択的に変調される。
【００４９】
請求項１２記載の発明は、請求項１ないし１１のいずれか一に記載の照明装置において、前記光源部から出射された偏光を前記開口部で集光して前記ロッド型光学素子に入射させる集光光学系を具備する。
【００５０】
したがって、光源部から出射された偏光は、集光光学系によって開口部に集光されてロッド型光学素子に入射される。
【００５１】
請求項１３記載の発明は、請求項１ないし１２のいずれか一に記載の照明装置において、前記反射型偏光分離手段は、ワイヤグリッド型光学素子である。
【００５２】
したがって、薄型の偏光子であるワイヤグリッド型光学素子を用いることにより、波長選択性位相差手段と反射型偏光分離手段との距離を短くすることが可能になる。
【００５３】
請求項１４記載の発明の表示装置は、請求項１ないし１３のいずれか一に記載の照明装置と、二次元的に配列された複数の画像表示素子を有し、各画像表示素子の光学特性を選択的に変化させることにより前記照明装置から出射される光が照射される光の色に応じた画像情報をこの光が照射される照射領域に形成する被照射体と、前記被照射体に形成される画像を拡大表示するレンズと、を具備する。
【００５４】
したがって、請求項１ないし１３のいずれか一に記載の発明の作用を有する光利用効率の高い表示装置を提供することが可能になる。
【００５５】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態について図１および図２を参照して説明する。本実施の形態は、照明装置への適用例を示す。
【００５６】
図１は、本発明の第一の実施の形態の照明装置を概略的に示すブロック図である。照明装置Ａは、偏光を出射する光源部１と、光源部１から出射された偏光が入射されるロッド型光学素子３とを備えている。
【００５７】
本実施の形態の光源部１は、ランプ光源４と集光光学系としての楕円型リフレクタ５とランプ光源４から出射された光を直線偏光化する偏光手段２とを組み合わせることにより構成されている。光源部１から出射される光自体が偏光している場合には、偏光手段２を省略することができる。
【００５８】
なお、集光光学系としては、図１に示すような楕円型リフレクタ５に限るものではなく、例えば、ランプ光源４から出射された光束を平行光束とする図示しない放物型リフレクタと平行光束を集光させる図示しないコンデンサレンズと組み合わせて集光させる集光光学系や、非球面形状のリフレクタにより発散光または収束光とした後にこれとは別のレンズによって集光させる集光光学系(いずれも図示せず)を用いることもできる。また、これらのリフレクタを用いずに、通常のガラスレンズ、プラスチックレンズ、さらに回折格子やホログラム等を集光光学系として用いてもよい。
【００５９】
また、集光光学系は必要に応じて適宜設けられるものであり、例えば、半導体レーザーや発光ダイオード等の小径光源を光源として用いた場合には、このような集光光学系は必ずしも必要ではない。
【００６０】
公知の技術であるため図示および説明を省略するが、偏光手段２としては、例えば、後述する反射型偏光分離手段としての反射型偏光分離素子９と同様の反射型偏光手段や吸収型偏光板あるいは偏光ビームスプリッタ等に加えて、偏光ビームスプリッタと位相差板とを組み合わせた偏光変換素子、および、偏光変換素子と他の偏光手段とを組み合わせることによって形成される偏光手段等も好ましく用いられる。
【００６１】
ロッド型光学素子３としては、例えば、ガラスロッドやカライドスコープ等が用いられる。
【００６２】
ロッド型光学素子３の光源部１側の面(以降、入射面とする)には、光源部１から出射された光束をロッド型光学素子３へ向けて透過させる開口部６が設けられている。開口部６とロッド型光学素子３との断面積から決定される開口率は、光源部１の近視野形状と遠視野形状、および、被照明物体の大きさと照明角度分布への仕様、および、後述する反射型偏光分離素子９の反射率と透過率、戻り光の反射率等から、最大効率になるように最適化されている。開口部６の開口率は、７０〜９８％に設定されていることが好ましく、８０〜９５％に設定されていることがより好ましい。
【００６３】
ところで、本実施の形態のようにランプ光源４と楕円型リフレクタ５とを組み合わせた光源部１を用いた場合、ランプ光源４から出射される光は、ロッド型光学素子３の開口部６に対して大きくなるため、ランプ光源４から出射された光を集光して入射させる集光光学系が必要となる。本実施の形態では、楕円型リフレクタ５によって集光光学系が実現されている。これにより、ロッド型光学素子３の開口部６に対して大きい光を発する光源を用いた場合にも、光利用効率の向上を図ることができる。
【００６４】
ロッド型光学素子３の入射面側には、開口部６以外の少なくとも一部に、光反射手段７が設けられている。本実施の形態の光反射手段７は、ロッド型光学素子３の入射面の開口部６以外の部分に設けられた金属層によって実現されている。これにより、製造の容易性および良好な反射効率を確保することができる。金属層は、例えば、蒸着法等を用いて、ロッド型光学素子３の入射面に単層ないし多層膜の金属反射膜を成膜することによって形成することができる。
【００６５】
ロッド型光学素子３の光源部１と反対側の面(以降、出射面とする)には、特定波長域の照明光に対して実質的に１／２波長板として作用する波長選択性位相差手段としての波長選択性位相差板８が設けられている。波長選択性位相差板８は、それぞれ異なる特定波長域の光を透過させる波長選択性を有する波長選択性位相差板８Ｂ，８Ｇ，８Ｒによって複数の領域に分割されている。これによって、波長選択性位相差板８は、複数の分光特性を有する。本実施の形態では、波長選択性位相差板８Ｂは、青の光に対しては位相差を生ぜず緑と赤に対して１／２波長板として作用する。波長選択性位相差板８Ｇは、緑の光に対しては位相差を生ぜず青と赤に対して１／２波長板として作用する。波長選択性位相差板８Ｒは、赤の光に対しては位相差を生ぜず青と緑に対して１／２波長板として作用する。
【００６６】
波長選択性位相差板８としては、例えば、市販されているカラーセレクト(商品名：米国カラーリンク社)のように、複数の位相差板の各遅相軸をずらして重ね合わせた積層型位相差板を用いることで、高い色純度とシャープな波長特性および高い偏光特性を付与することができる。なお、カラーセレクトについては、ＵＳＰ第５９５３０８３号に開示されているため、ここでは説明を省略する。
【００６７】
本実施の形態の波長選択性位相差板８は、波長選択性位相差板８Ｂ，８Ｇ，８Ｒを、ロッド型光学素子３の光軸方向に対して直交する方向に配列することにより、ロッド型光学素子３の光軸方向において分割されている。波長選択性位相差板８の領域分割は、マトリクス状の二次元的であってもよいし、ストライプ状の一次元的であってもよい。なお、波長選択性位相差板８の領域分割は、一次元的である方が画像表示素子のデータ書き込みを行い易いため、より好ましい。
【００６８】
波長選択性位相差板８の分割数は、波長選択性位相差板の作製方法にも依存するが、例えば、プロジェクタ等の表示装置に適用した場合に、表示装置が備える画像表示素子の画素数を上限とする範囲内の数に分割されている。波長選択性位相差板８の分割数が上限を越えた場合、混色を生ずることになる。
【００６９】
波長選択性位相差板８は、利用する波長域の光に対応する波長選択性位相差板８Ｂ，８Ｇ，８Ｒを一つずつ含むアレイ群を「一組」とした場合に、利用する波長域の光に応じた波長選択性を有する各波長選択性位相差板８Ｂ，８Ｇ，８Ｒが、ロッド型光学素子３から出射された光の照射領域中に、少なくとも一組以上存在するように配列されている。
【００７０】
本実施の形態では、典型的な赤、緑、青の光の３原色を利用するものとし、赤、緑、青の波長域の光に対応した３つの波長選択性位相差板８Ｂ，８Ｇ，８Ｒによって構成されるアレイ群が「一組」とされ、この「組」が、ロッド型光学素子３から出射された光の照明領域内に存在する。
【００７１】
なお、アレイ群は、照射領域内に一組以上存在することが好ましいが、これに限るものではない。
【００７２】
波長選択性位相差板８の出射側には、所望の偏光方向の直線偏光を透過し、該直線偏光に直交する偏光方向の光を反射する性質を有する反射型偏光分離素子９が設けられている。反射型偏光分離素子９は、波長選択性位相差板８から出射される二つの直交する出射直線偏光のうち、位相差を生じることなくロッド型光学素子３から出射された偏光と同じ偏光面の光を透過させ、この光に直交する偏光を反射するように配置されている。すなわち、反射型偏光分離素子９は、反射型偏光分離素子９の透過軸が、波長選択性位相差板８の透過軸と等しくなるように配置されている。
【００７３】
反射型偏光分離素子９としては、例えば、図２に示すような偏光ビームスプリッタ１０を用いることができる。偏光ビームスプリッタ１０は、図２に示すように、偏光分離膜１１ａを有する偏光ビームスプリッタプリズム１１と反射ミラー１２とから構成されている。本実施の形態では、反射型偏光分離素子９としての偏光ビームスプリッタ１０が、入射ｓ偏光を偏光分離膜１１ａおよび反射ミラー１２で偏光反射させて入射側から出射し、ｐ偏光を出射側へ透過させるように配置されている。
【００７４】
なお、本実施の形態の反射型偏光分離素子９は、入射ｓ偏光を偏光分離膜１１ａおよび反射ミラー１２で偏光反射させて入射側から出射し、ｐ偏光を出射側へ透過させるように偏光ビームスプリッタ１０を配置するようにしたが、これに限るものではなく、偏光ビームスプリッタ１０の光軸に対する配置方向により、ｐ偏光を反射し、ｓ偏光を透過させることもできる。
【００７５】
また、本実施の形態では、反射型偏光分離素子９として偏光ビームスプリッタ１０を用いたが、これに限るものではなく、例えば、図示しないホログラム型反射偏光子を用いてもよい。ホログラム型反射偏光子は、波長選択性位相差板８の実際の空気中への出射面に設けられている必要はなく、波長選択性位相差板８から離間させて配置することもできる。ホログラム型反射偏光子の場合は、ホログラム型反射偏光子を光軸に対して傾けることにより光利用効率と選択分離比とを向上させることができるので、より好ましい。
【００７６】
さらに、本実施の形態では、反射型偏光分離手段として偏光ビームスプリッタ１０を用いたが、これに限るものではなく、例えば、図示しないワイヤグリッド型偏光子を用いてもよい。ここで、ワイヤグリッド型偏光子とは、例えば、Ｐｒｏｆｌｕｘ(商品名：米国Ｍｏｘｔｅｘ社)等のように、ガラス等の基板に０.１μｍ程度のピッチでアルミニウム等の金属がライン形状に設けられた偏光子である。なお、Ｐｒｏｆｌｕｘについては、米国特許第６,２４３,１９９号に開示されており、公知の技術であるため説明を省略する。反射型偏光分離手段としてワイヤグリッド型偏光子を用いることにより、極めて薄い反射型偏光分離手段を実現することができる。これによって、波長選択性位相差板８とワイヤグリッド型偏光子の出射側の面との距離を短くすることができるので、混色を生ずることが無く、光利用効率の向上を図ることができる。
【００７７】
また、上述した光反射手段７は、光源部１から出射されて開口部６から入射された光が反射型偏光分離素子９に直接入射するまでの光路に干渉しない位置に設けられている。これにより、開口部６から入射された光は、反射手段７によって遮られることなく、反射型偏光分離素子９に入射される。
【００７８】
加えて、本実施の形態では、ロッド型光学素子３の入射面側に反射手段７を接触状態で設けたが、反射手段７の位置はこれに限るものではなく、光源部１から出射されて開口部６を透過した光が反射型偏光分離素子９に直接入射するまでの光路に干渉しない位置であって、反射型偏光分離素子９からの反射光の光路上の位置に設けられているものであればよい。
【００７９】
このような構成において、ランプ光源４から出射された光は、図１に示すように、偏光手段２によって直線偏光化されて、開口部６を介してロッド型光学素子３に入射される。ロッド型光学素子３に入射された光は、ロッド型光学素子３内で反射を繰り返すことで、強度分布が均一化されて出射される。
【００８０】
ロッド型光学素子３から出射された光は、波長選択性位相差板８に入射される。例えば、波長選択性位相差板８Ｇに入射される光Ｌのうち、緑の光は偏光方向を変えられることなく波長選択性位相差板８Ｇを透過し、その他の光は１／２波長位相差が生じる。
【００８１】
反射型偏光分離素子９は、反射型偏光分離素子９の透過軸が波長選択性位相差板８の透過軸と等しくなるように配置されているため、位相差を生じることなく波長選択性位相差板８Ｇを透過した緑の光は、偏光方向を変えられることなく反射型偏光分離素子９を透過して外方へ出射される(図１中ＬＧ参照)。
【００８２】
なお、本実施の形態では、波長選択性位相差板８Ｇに対する緑の光について具体的に説明したが、波長選択性位相差板８Ｂに対する青の光、および、波長選択性位相差板８Ｒに対する赤の光についても同様である。
【００８３】
一方、波長選択性位相差板８Ｇにより１／２波長の位相差を生じた青と赤の光は、緑の光に対して偏光方向が直交しているため、反射型偏光分離素子９によって反射され、波長選択性位相差板８を透過して、再びロッド型光学素子３に入射される。このとき、青と赤の光は、波長選択性位相差板８を往復で透過するため、偏光面が１８０°偏光され入射光と同じ偏光方向の光として再度ロッド型光学素子３に入射される(図１中ＬＲ，ＬＢ参照)。以降、反射型偏光分離素子９によって反射されて、再度ロッド型光学素子３に入射された光を戻り光Ｌ’とする。
【００８４】
なお、本実施の形態では、波長選択性位相差板８Ｇが緑の光を透過し青、赤の光を反射する場合について具体的に説明したが、波長選択性位相差板８Ｂが青の光を透過し緑、赤の光を反射する場合、および、波長選択性位相差板８Ｒが赤の光を透過し青、緑の光を反射する場合も同様である。
【００８５】
戻り光Ｌ’のうち光反射手段７に入射された戻り光Ｌ’は、光反射手段７によって反射されて、再度波長選択性位相差板８に入射される。
【００８６】
ここで、戻り光Ｌ’が、波長選択性位相差板８Ｒに入射した場合、赤と青の光のうち赤の光は位相差を生じることなく波長選択性位相差板８Ｒおよび反射型偏光分離素子９を透過して外方へ出射される(図１中ＬＲ参照)。
【００８７】
これによって、波長選択性位相差板８と反射型偏光分離素子９とを組み合わせることで、直線偏光に対して、ダイクロイックミラーと同様の作用を行わせることができ、光源部１から出射されて直接波長選択性位相差板８に入射された光のうち、使用されなかった光を戻り光Ｌ’としてロッド型光学素子３内を往復させ、再度波長選択性位相差板８に入射させることで、光を再利用することができるので、光利用効率の向上を図ることができる。
【００８８】
次に、本発明の第二の実施の形態について説明する。なお、第一の実施の形態と同一部分は同一符号で示し、説明も省略する。以下、同様とする。
【００８９】
本実施の形態の波長選択性位相差板８は、第一の実施の形態の波長選択性位相差板８の作用を反転させた性質を有しており、青の光に対しては１／２波長板として作用し緑と赤に対して位相差を生じない波長選択性位相差板８Ｂと、緑の光に対しては１／２波長板として作用し青と赤に対して位相差を生じない波長選択性位相差板８Ｇと、赤の光に対しては１／２波長板として作用し青と緑に対して位相差を生じない波長選択性位相差板８Ｂとによって複数の領域に分割されている。
【００９０】
反射型偏光分離素子９は、波長選択性位相差板８が１／２波長板として作用することにより入射光Ｌの偏光方向に対して直交方向の偏光を透過させるように設けられている。
【００９１】
このような構成において、反射型偏光分離素子９から反射された戻り光Ｌ’は、ロッド型光学素子３において位相差を生じることなく、再び波長選択性位相差板８に入射される。
【００９２】
ところで、波長選択性位相差板８を往復することによって、開口部６から波長選択性位相差板８に直接入射する光Ｌと波長選択性位相差板８からの戻り光Ｌ’とに位相差を生じた場合、直接入射する光Ｌと戻り光Ｌ’との偏光状態が一致しなくなるため、直接入射光Ｌに対する戻り光Ｌ’の偏光度が低下してしまうことが懸念される。
【００９３】
本実施の形態では、直接入射光Ｌと戻り光Ｌ’との偏光状態が一致しているため、偏光度による混色の発生を防止して、より高い偏光度を維持することができる。これによって、より色純度の高い照明光を得ることができる。
【００９４】
次に、本発明の第三の実施の形態について図３を参照して説明する。本実施の形態は、照明装置への適用例を示す。
【００９５】
図３は、本実施の形態の照明装置を概略的に示すブロック図である。本実施の形態の照明装置Ｂのロッド型光学素子３の入射面側には、光反射手段７に加えて、光反射手段７よりも出射側に位相差調整手段としての位相差調整用位相差板１３が設けられている。位相差調整用位相差板１３は、反射型偏光分離素子９で反射された戻り光が光反射手段７に入射するまでの光路中であり、光源部１から開口部６を介して直接反射型偏光分離素子９に入射される光Ｌの光路ではない位置に設けられている。位相差調整用位相差板１３は、波長選択性位相差板８の遅相軸に対してほぼ直交する方向に遅相軸を有し、波長選択性位相差板８と略等しい位相差を有している。位相差調整用位相差板１３の位相差は、波長選択性位相差板８に対して、８０％〜１２０％の位相差を有していることが好ましい。
【００９６】
なお、本実施の形態の位相差調整用位相差板１３は、λ／２の位相差を有している。
【００９７】
このような構成において、反射型偏光分離素子９で反射された戻り光は、波長選択性位相差板８を往復することによりλの位相差が生じた状態で位相差調整用位相差板１３に入射される。位相差調整用位相差板１３に入射された戻り光は、位相差調整用位相差板１３を透過して反射手段で反射され、再び位相差調整用位相差板１３を透過して波長選択性位相差板８に入射される。
【００９８】
本実施の形態の位相差調整用位相差板１３は、λ／２の位相差を有しているため、位相差調整用位相差板１３を往復した光は、位相差調整用位相差板１３に入射する前後でλの位相差を生じる。
【００９９】
これにより、波長選択性位相差板８を往復することにより生じる偏光の位相差が、位相差調整用位相差板１３を往復することにより生じる位相差によってキャンセルされるので、波長選択性位相差板８を往復することにより生じる偏光の位相差を光学的に補償することとができる。
【０１００】
これによって、戻り光が再度波長選択性位相差板８に入射する際の偏光度を上げることができるので、光利用効率の向上を図るとともに、高い色純度の照明光を得ることができる。
【０１０１】
なお、本実施の形態では、第一の実施の形態の照明装置Ａに対して位相差調整用位相差板１３を設けるようにしたが、これに限るものではなく、第二の実施の形態の照明装置Ｂに位相差調整用位相差板１３を設けてもよい。これによって、例えば、波長選択性位相差板８の性能が不完全であった場合等に、この不完全さに起因して戻り光に位相差が生じた場合にもこれをキャンセルすることが可能となるため、同様の作用を得ることができ、より高い色純度の照明光および高い色純度の表示装置を得ることができる。
【０１０２】
次に、本発明の第四の実施の形態について図４を参照して説明する。本実施の形態は、表示装置としてプロジェクタへの適用例を示す。
【０１０３】
図４は、本実施の形態のプロジェクタを概略的に示すブロック図である。本発明の第四の実施の形態のプロジェクタを概略的に示すブロック図である。本実施の形態のプロジェクタ２０は、照明装置Ｃと、リレーレンズ２１と、被照射体としての反射型液晶表示パネル２２と、偏光ビームスプリッタ２３と、レンズとしての投射レンズ２４と、を備えている。波長選択性位相差板８と反射型液晶表示パネル２２とは、リレーレンズ２１により光学的に共役の関係におかれている。
【０１０４】
公知の技術であるため説明を省略するが、反射型液晶表示パネル２２は、二次元的に配列された複数の液晶素子(画像表示素子)によって構成されており、図示しない表示制御装置によって駆動制御される。表示制御装置は、照明装置Ｃから出射される光の色と照射位置とに応じた画像データを表示するように、複数の液晶素子に対して選択的に電圧を印加する。
【０１０５】
また、同様に、公知の技術であるため説明を省略するが、液晶素子の駆動方法は、液晶素子に対して直接制御電圧を印加するようにしてもよいし、トランジスタなどのアクティブ素子を液晶素子に直結してこのアクティブ素子を介して液晶素子を駆動するようにしてもよい。
【０１０６】
偏光ビームスプリッタ２３は、照明装置Ｃから出射される特定方向の偏光を反射型液晶表示パネル２２方向へ向けて偏光反射するとともに、反射型液晶表示パネル２２から反射された光を透過させる偏光分離膜２３ａを有している。
【０１０７】
照明装置Ｃは、図１に示す照明装置Ａに加えて、光源部１と偏光手段２との間に設けられて、光源部１から出射された光に対してλ／４の位相差を生じさせるλ／４波長板２５を備えている。偏光手段２に対しては、λ／４波長板２５によりλ／４の位相差が生じた光が入射される。
【０１０８】
図４中、２６は、投射レンズ２４を透過した光が結像されるスクリーンである。
【０１０９】
このような構成において、照明装置Ｃから出射された光は、偏光ビームスプリッタ２３の作用により反射型液晶表示パネル２２方向へ向けて偏光反射される。
【０１１０】
反射型液晶表示パネル２２に入射された光は、反射型液晶表示パネル２２によって反射され、偏光ビームスプリッタ２３を透過し、投射レンズ２４を介してスクリーン２６に向けて照射される。このとき、反射型液晶表示パネル２２は、表示制御装置によって、照明装置Ｃから出射される光の色と照射位置とに応じた画像データを表示するように駆動制御されているため、スクリーン２６上には、反射型液晶表示パネル２２に表示された画像が照明装置Ｃから出射される光の色で表示される。
【０１１１】
これによって、照明装置Ｃを用いることにより、色分離特性の高い光をスクリーン２６を投射することができるため、鮮明な画像を表示することができる。
【０１１２】
なお、本実施の形態では、照明装置Ｃを用いたが、これに限るものではなく、第一の実施の形態の照明装置Ａや第三の実施の形態の照明装置Ｂのように位相差を調整する機能ないし手段を有する照明装置(図３参照)を用いてもよい。
【０１１３】
次に、本発明の第五の実施の形態について図５ないし図７を参照して説明する。本実施の形態は、表示装置としてプロジェクタへの適用例を示す。
【０１１４】
図５は、本実施の形態のプロジェクタを概略的に示すブロック図である。本実施の形態のプロジェクタ３０は、照明装置Ｄと、リレーレンズ２１と、反射型液晶表示パネル２２と、偏光ビームスプリッタ２３と、投射レンズ２４と、を備えている。
【０１１５】
照明装置Ｄは、図１に示す照明装置Ａに加えて、光源部１と偏光手段２との間に設けられて、光源部１から出射された光に対してλ／４の位相差を生じさせるλ／４波長板２５を備えている。偏光手段２に対しては、λ／４波長板２５によりλ／４の位相差が生じた光が入射される。
【０１１６】
また、照明装置Ｄは、ロッド型光学素子３の出射側の面に設けられて、各波長選択性位相差板３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂが、図６に示すように、Ｒ，Ｂ，Ｇの繰り返し単位で光軸に直交する方向に沿ってストライプ状に配列された分割パターンを有する波長選択性位相差手段としての波長選択性位相差板３１を備えている。この波長選択性位相差板３１は、各波長選択性位相差板３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂの繰り返し方向(図５中矢印Ｘ方向)に沿って、ロッド型光学素子３および反射型偏光分離素子９に対して往復動自在に設けられている(図７参照)。
【０１１７】
さらに、照明装置Ｄは、波長選択性位相差板３１を図５中矢印Ｘ方向に変位させる変位手段３２を備えている。変位手段３２としては、例えば、電圧を印加することにより変位を発生させるピエゾ素子のように、波長選択性位相差板３１を電気的に往復動させる手段ないし機構を用いることができる。また、別に、変位手段３２としては、波長選択性位相差板３１を機械的に往復動させる手段ないし機構を用いることもできる。なお、波長選択性位相差板３１を往復動させる手段ないし機構については、公知の技術を用いて容易に実現することができるためここでは説明を省略する。
【０１１８】
本実施の形態においても反射型液晶表示パネル２２を駆動制御する図示しない表示制御装置は、照明装置Ｄから出射される光の色と照射位置とに応じた画像データを表示するように、複数の液晶素子に対して選択的に電圧を印加するが、表示制御装置および変位手段３２は、反射型液晶表示パネル２２における各色の光に応じた画像の表示領域および表示タイミングと、図７(ａ)〜(ｃ)に示すように反射型液晶表示パネル２２の照射パターンおよび切り替えタイミングとを同期させるように動作する。
【０１１９】
このような構成において、スクリーン２６への画像投射に際して照明装置Ｄから出射される光によりある時間において図７(ａ)に示す照射パターンＡで照射される反射型液晶表示パネル２２は、変位手段３２によって波長選択性位相差板３１が往復動されることにより、別の時間では図７(ｂ)または図７(ｃ)に示す照射パターンＢ，Ｃで照射される。図７(ａ)〜(ｃ)に示す照射パターンＡ，Ｂ，Ｃでは、波長選択性位相差板３１Ｒを透過した光によって照射される領域２２Ｒと、波長選択性位相差板３１Ｇを透過した光によって照射される領域２２Ｇと、波長選択性位相差板３１Ｂを透過した光によって照射される領域２２Ｂと、がＲＢＧの繰り返し単位に準じたストライプ状に配列されている。
【０１２０】
反射型液晶表示パネル２２における各色の光に応じた画像の表示領域および表示タイミングと、図７(ａ)〜(ｃ)に示すように反射型液晶表示パネル２２を照射する照射パターンＡ，Ｂ，Ｃおよび切り替えタイミングとを同期させることで、スクリーン２６上に鮮明なカラー画像を表示することができる。
【０１２１】
なお、本実施の形態では、波長選択性位相差板３１を矢印Ｘ方向に往復動させることにより反射型液晶表示パネル２２を照射する照射パターンＡ，Ｂ，Ｃを切り替えるようにしたが、照射パターンの切り替え方法はこれに限るものではなく、例えば、図８(ａ)に示すように、波長選択性位相差板３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂに相当する領域Ｒ，Ｇ，Ｂを円盤上に放射状にパターン形成したり、図８(ｂ)に示すように、波長選択性位相差板３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂに相当する領域Ｒ，Ｇ，Ｂを円盤上に渦巻き状にパターン形成したりした波長選択性位相差板３３，３４を回転させることによっても実現することが可能である。照明装置Ｄから出射された光は、図８中Ｓで示す領域内を照射する。なお、これらのカラースクロール方式については、公知の技術であるため説明を省略する。
【０１２２】
次に、本発明の第六の実施の形態について図９を参照して説明する。本実施の形態は、表示装置としてプロジェクタへの適用例を示す。
【０１２３】
図９は、本実施の形態のプロジェクタを概略的に示すブロック図である。本実施の形態のプロジェクタ４０は、照明装置Ｃと、リレーレンズ２１と、反射型液晶表示パネル２２と、偏光ビームスプリッタ２３と、投射レンズ２４と、を備えている。
【０１２４】
反射型液晶表示パネル２２は、偏光ビームスプリッタ２３側から照射される光の光軸に対して直交する方向(図９中矢印Ｙ方向)に往復動自在に設けられている。
【０１２５】
プロジェクタ４０は、反射型液晶表示パネル２２を矢印Ｙ方向に変位させる変位手段４１を備えている。変位手段４１としては、第五の実施の形態の変位手段３２と同様の各種手段ないし機構を用いることができる。
【０１２６】
本実施の形態においても反射型液晶表示パネル２２を駆動制御する図示しない表示制御装置は、照明装置Ｃから出射される光の色と照射位置とに応じた画像データを表示するように、複数の液晶素子に対して選択的に電圧を印加する。
【０１２７】
表示制御装置および変位手段４１は、反射型液晶表示パネル２２における各色の光に応じた画像の表示領域および表示タイミングと、反射型液晶表示パネル２２の照射パターンおよび切り替えタイミングとを同期させるように動作する。
【０１２８】
このような構成において、スクリーン２６への画像投射に際して、照明装置Ｃから光を出射するとともに、変位手段４１によって反射型液晶表示パネル２２を矢印Ｙ方向にタイミングを同期させて往復動させることにより、反射型液晶表示パネル２２における各色の光に応じた画像の表示領域および表示タイミングと、反射型液晶表示パネル２２を照射する照射パターンおよび切り替えタイミングとが同期されて、スクリーン２６上に鮮明なカラー画像を表示することができる。
【０１２９】
次に、本発明の第七の実施の形態について図１０を参照して説明する。本実施の形態は、表示装置としてプロジェクタへの適用例を示す。
【０１３０】
図１０は、本実施の形態のプロジェクタを示すブロック図である。本実施の形態のプロジェクタ５０は、照明装置Ｃと、中間光学素子としてのリレーレンズ２１と、反射型液晶表示パネル２２と、偏光ビームスプリッタ２３と、投射レンズ２４と、を備えている。
【０１３１】
リレーレンズ２１は、波長選択性位相差板８と反射型液晶表示パネル２２との間で、照明装置Ｃから出射される光の光軸方向に直交する方向(図１０中矢印Ｚ方向)に往復動自在に設けられており、変位手段５１によって矢印Ｚ方向に往復動される。
【０１３２】
変位手段５１は、反射型液晶表示パネル２２における各色の光に応じた画像の表示位置と、照明装置Ｃから出射された各色の光の反射型液晶表示パネル２２に対する照射位置とのタイミングを同期させるように、リレーレンズ２１を往復動させる。
【０１３３】
このような構成において、スクリーン２６への画像投射に際して、照明装置Ｃから光を出射するとともに、変位手段５１によってリレーレンズ２１を矢印Ｚ方向にタイミングを同期させて往復動させることにより、反射型液晶表示パネル２２における各色の光に応じた画像の表示位置と、照明装置Ｃから出射された各色の光の反射型液晶表示パネル２２に対する照射位置とが同期されて、スクリーン２６上に鮮明なカラー画像を表示することができる。
【０１３４】
次に、本発明の第八の実施の形態について図１１および図１２を参照して説明する。本実施の形態は、表示装置としてプロジェクタへの適用例を示す。
【０１３５】
図１１は、本実施の形態のプロジェクタを示すブロック図である。本実施の形態のプロジェクタ６０は、照明装置Ｃと、リレーレンズ２１と、反射型液晶表示パネル２２と、偏光ビームスプリッタ２３と、投射レンズ２４と、に加えて、変位手段としての結像位置変位機構６１を備えている。
【０１３６】
結像位置変位機構６１は、図１２に示すように、照明装置Ｃから出射された光が入射する位置に設けられた平行平板６２と、この平行平板６２の光透過面６２ａの光軸に対する傾斜角を調整する図示しない角度調整手段とを備えている。平行平板６２は、図示しない支点を回動中心として、矢印Ｗ方向に回動自在に設けられている。本実施の形態では、平行平板６２が、照明装置Ｃと反射型液晶表示パネル２２との間に設けられた光学素子を実現している。
【０１３７】
なお、本実施の形態では、照明装置Ｃとリレーレンズ２１との間に変位手段としての結像位置変位機構６１を設けるようにしたが、これに限るものではなく、変位手段は、照明装置Ｃと反射型液晶表示パネル２２との間に設けられていればよい。
【０１３８】
角度調整手段は、反射型液晶表示パネル２２における各色の光に応じた画像の表示位置と、照明装置Ｃから出射された各色の光の反射型液晶表示パネル２２に対する照射位置とのタイミングを同期させるように平行平板６２を回転させ、光軸に対する平行平板６２の傾斜角を調整する。
【０１３９】
このような構成において、スクリーン２６への画像投射に際して、照明装置Ｃから光を出射するとともに、角度調整手段によって平行平板６２を矢印Ｗ方向にタイミングを同期させて回動させて反射型液晶表示パネル２２における結像位置を変化させることにより、反射型液晶表示パネル２２における各色の光に応じた画像の表示位置と、照明装置Ｃから出射された各色の光の反射型液晶表示パネル２２に対する照射位置とが同期されて、スクリーン２６上に鮮明なカラー画像を表示することができる。
【０１４０】
なお、本実施の形態では、平行平板６２と、この平行平板６２の傾斜角を変化させる角度調整手段とによって構成される結像位置変位機構６１を変位手段としたが、これに限るものではなく、例えば、図示しないミラーを用いて傾斜角を調整しながら光路を折り返すことにより反射型液晶表示パネル２２における結像位置を変化させたり、ホログラムのような回折光学素子を傾斜させることにより反射型液晶表示パネル２２における結像位置を変化させたりすることもできる。いずれの場合にも、変位手段は、照明装置Ｃと反射型液晶表示パネル２２との間に設けられていればよい。
【０１４１】
次に、本発明の第九の実施の形態について図１３を参照して説明する。本実施の形態は、表示装置としてプロジェクタへの適用例を示す。
【０１４２】
本実施の形態のプロジェクタは、図１１に示すプロジェクタ６０と同様であるため特に全体図を図示しないが、照明装置Ｃと、リレーレンズ２１と、反射型液晶表示パネル２２と、偏光ビームスプリッタ２３と、投射レンズ２４と、に加えて、照明装置Ｃと反射型液晶表示パネル２２との間に設けられた変位手段としての光路シフト部材７１を備えている。
【０１４３】
光路シフト部材７１は、図１３に示すように、入射偏光の偏光面を９０°変調可能な液晶素子７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃと、矢印Ｖ方向に主光軸を有する一軸性の光学結晶７３Ａ，７３Ｂとを備えている。液晶素子７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃは、図示しない制御回路によって駆動制御され、電圧が印加されることによって入射偏光の偏光面を９０°変調させる。
【０１４４】
本実施の形態の光路シフト部材７１は、一対の液晶素子７２Ａ(または７２Ｂ)と光学結晶７３Ａ(または７３Ｂ)とからなる２組の光路シフトデバイス７４を組み合わせることによって構成されており、以下に説明する３通りの光路の選択が可能となる。
【０１４５】
液晶素子７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃに電圧が印加されていない状態で、照明装置Ｃから出射されて光路シフト部材７１に入射された光は、偏光面の変調および光路シフトのいずれの作用も受けずに光路シフト部材７１の外方へ出射される(図１３中Ｌａ参照)。
【０１４６】
液晶素子７２Ａ，７２Ｂに電圧が印加されている状態で、照明装置Ｃから出射されて光路シフト部材７１に入射された光は、液晶素子７２Ａで偏光面が９０°変調されるため、光学結晶７３Ａで光路シフトを受けて液晶素子７２Ｂに入射される。その後、液晶素子７２Ｂで偏光面が９０°変調されて偏光面が紙面表裏方向となるため、光路シフトを受けることなく液晶素子７２Ｃを介して光路シフト部材７１の外方へ出射される(図１３中Ｌｂ参照)。
【０１４７】
液晶素子７２Ａ，７２Ｃに電圧が印加されている状態で、照明装置Ｃから出射されて光路シフト部材７１に入射された光は、液晶素子７２Ａで偏光面が９０°変調されるため、光学結晶７３Ａで光路シフトを受けて液晶素子７２Ｂに入射される。その後、偏光面は変調されないため光学結晶７３Ｂで光路シフトを受けて、液晶素子７２Ｃを介して光路シフト部材７１の外方へ出射される(図１３中Ｌｃ参照)。
【０１４８】
このように光路シフト部材７１に入射した偏光は、液晶素子７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃによって偏光面を制御することで、光学結晶７３Ａ，７３Ｂによる光路シフトが可能となる。
【０１４９】
本実施の形態では、一対の液晶素子７２Ａ(または７２Ｂ)と光学結晶７３Ａ(または７３Ｂ)とからなる光路シフトデバイス７４を２組組み合わせることで３通りの光路の選択が可能となる光路シフト部材７１について示したが、これに限るものではなく、例えば、光路シフトデバイス７４の組み合わせ数、液晶素子や光学結晶の性質を調整することにより複数通りの光路の選択が可能となる。
【０１５０】
いずれの場合にも、液晶素子７２Ｃを設けることで、光路シフト部材７１から出射される偏光を所望の偏光方向に揃えることができる。
【０１５１】
なお、光路シフト部材７１から出射される偏光を所望の偏光方向に揃えるための液晶素子７２Ｃは、必要に応じて適宜設けられるものである。
【０１５２】
このような光路シフト部材７１を用いることにより、入射光の光路を電気光学的に制御することが可能になるため、機械的に光学素子を動作させることで光路をシフトさせる場合と比較して、プロジェクタから発せられる騒音を低減することができる。
【０１５３】
また、光路シフト部材７１は、一対の液晶素子７２Ａ(または７２Ｂ)と光学結晶７３Ａ(または７３Ｂ)とからなる光路シフトデバイス７４を複数積層することで作製することができるため、公知の技術により容易に製造することができる。
【０１５４】
光路シフト部材７１の製造に際しては、領域毎に作製した光路シフトデバイス７４を繋ぎ合わせることで領域分割した光路シフト部材７１を作製したり、液晶素子や光学素子を領域毎に積層して光路シフト部材７１を作製したり、等方性基板上にパターン状に貼り付けた位相差板を積層して光路シフト部材７１を作製したりする等、公知の技術を用いて比較的簡便に作製することができる。このため、干渉膜をパターン形成する場合と比べて、光路シフト部材７１を低コストで製造することができる。
【０１５５】
なお、いずれの場合にも、光路シフト部材７１の領域分割数の上限は、原理上、反射型液晶表示パネル２２の画素数が上限となる。また、利用する各色の光に対応する領域を一つずつ備える「組」が、照射領域内に少なくとも一組以上存在することが好ましい。また、１色の照明領域の幅は画像表示素子の画素ピッチの倍数であることが好ましい。
【０１５６】
次に、本発明の第十の実施の形態について図１４および図１５を参照して説明する。本実施の形態は、表示装置としてプロジェクタへの適用例を示す。
【０１５７】
本実施の形態のプロジェクタは、図１１に示すプロジェクタ６０と同様であるため特に全体図を図示しないが、照明装置Ｃと、リレーレンズ２１と、反射型液晶表示パネル２２と、偏光ビームスプリッタ２３と、投射レンズ２４と、に加えて、照明装置Ｃと反射型液晶表示パネル２２との間に設けられた分割パターン変更手段としての波長選択部材８１を備えている。
【０１５８】
波長選択部材８１は、図１４に示すように、赤、緑、青の光に対してそれぞれ作用する位相差板としての波長選択性位相差板８２Ｒ，８２Ｇ，８２Ｂと、入射する偏光の偏光面を変調するための液晶パネル８３Ｒ，８３Ｇ，８３Ｂとを備えている。
【０１５９】
本実施の形態の波長選択性位相差板８２Ｒ，８２Ｇ，８２Ｂは、特定波長域の光に対して位相差を生ずるように偏光方向を制御する。
【０１６０】
各液晶パネル８３Ｒ，８３Ｇ，８３Ｂは、対をなす透光性基板８４とその間に充填される液晶材料８５とから構成される複数の液晶素子が二次元的に配列されて設けられており、透光性基板８４には、領域分割パターンに応じたパターンで電極８６が設けられている。各液晶パネル８３Ｒ，８３Ｇ，８３Ｂは、電極８６に対する電圧の印加の有無、印加される電圧の大きさや極性等によって、入射された直線偏光の偏光面を変調する。本実施の形態では、電圧が印加された電極に対向する液晶材料８５を９０°回転させるようにした。
【０１６１】
電極の分割数は、上述したように利用する色数が下限であり、反射型液晶表示素子画像表示素子の画素数が上限となる。また、１色の照明領域の幅は画像表示素子の画素ピッチの倍数であることが好ましい。
【０１６２】
なお、電極８６の領域分割パターンは、本実施の形態のようにストライプ状であってもよいし、上下電極の組み合わせにより、マトリクス構造としてもよいし、それ以外のパターンであってもよい。また、電極８６はパターン化されているものに限定されるものではない。
【０１６３】
ここで、図１５は、波長選択部材８１の動作を説明するために、波長選択性位相差板８２Ｂおよび液晶パネル８３Ｂによって構成される青色に対応する波長選択部材８１’を示す説明図である。図１５からも判るように、電極８６に対して選択的に電圧を印加した状態で照明装置Ｃから出射された光が入射されると、入射された光は選択された電極８６以外の部分を透過して、波長選択性位相差板８２Ｂに入射される。波長選択性位相差板８２Ｂに入射された光のうち、波長選択性位相差板８２Ｂの波長特性に応じた波長範囲の光は、波長選択性位相差板８２Ｂによって偏光面が９０°回転される。
【０１６４】
これによって、光を透過させる領域に応じて電圧を印加する液晶パネル８３Ｒ，８３Ｇ，８３Ｂおよび電極８６を選択することで、照明光の領域分割パターンを変化させることができ、領域分割パターンの切り替えを迅速に行うとともに、領域分割パターンの切り替えに起因する騒音の発生を抑制することができる。ここに、変位手段としての機能が実行される。
【０１６５】
本実施の形態の波長選択部材８１のように、利用する光に応じた波長選択部材８１’を必要分積層した場合にも、領域分割パターンの切り替えを迅速に行うとともに、領域分割パターンの切り替えに起因する騒音の発生を抑制することができる。
【０１６６】
なお、波長選択部材８１は、特表２０００−５１０９６１に開示された技術を用いて容易に実現することが可能である。特表２０００−５１０９６１に開示された技術は、既に商品化されて市場に出回っているカラースイッチ(商品名：米国カラーリンク社)として公知の技術であるため、ここでは説明を省略する。特表２０００−５１０９６１に開示された技術によれば、領域分割パターンに準じて形成された電極を有さないため、本実施の形態の波長選択部材８１は、特表２０００−５１０９６１に開示された技術を参照して領域分割パターンに応じた電極８６を形成することで容易に実現することができる。
【０１６７】
加えて、特に図示しないが、目的で電極８６間に相当する部分に遮光構造を設けることで電極８６間の漏れ光を防いだり、デフォーカスの配置としたり光学素子を波長選択性位相差板と画像表示素子の間に設けたりすることで電極８６間が液晶表示素子パネル８３Ｒ，８３Ｇ，８３Ｂの照明光に影響することを防いだりすることもできる。
【０１６８】
【実施例】
次に、本発明の照明装置および表示装置が奏する効果について実施例を参照して説明する。
【０１６９】
まず、実施例１について説明する。実施例１では、図４に示すプロジェクタ２０と同様の構成を有する表示装置に適用した。光源部１は、アーク長約１.２ｍｍで１２０Ｗの高圧水銀ランプと、開口部が５０ｍｍの角形とされ焦点距離が７ｍｍに設定された集光光学系としての楕円形状リフレクタとによって構成されている。
【０１７０】
ロッド型光学素子３は、断面積１３.７×１８.３ｍｍ^２、長さ１００ｍｍのガラス製のロッドレンズを用いた。このロッドレンズの入射面側には、１.５×２ｍｍ^２の矩形状の開口部６が設けられており、この開口部６が楕円リフレクタの焦点から１ｍｍの位置に位置付けられるようにロッドレンズを配置した。
【０１７１】
ロッドレンズの入射側の面の開口部６以外の位置には、アルミニウムを蒸着することによって形成された光反射手段７としての反射板が設けられている。
【０１７２】
ロッドレンズの出射側の面には、位相差板を積層して構成した波長選択性位相差板８が配置されている。リレーレンズ２１はｆ＝５０ｍｍ，Ｆ４の対称型マクロレンズが等倍にレイアウトされたものを用い、反射型液晶表示パネル２２は、大きさ１３.７ｍｍ×１８.３ｍｍ，画素数７６８×１０２４画素の液晶パネルを用いた。
【０１７３】
本実施例の波長選択性位相差板８は、同位相差板を平行した偏光子に挟んだときに、図１６、図１７および図１８中のＡ１，Ａ２，Ａ３で示される特性を有する３種の位相差板を用い、垂直方向にストライプ状に各特性の波長選択性位相差板８が順次配列するよう構成した。同位相差板のピッチは反射型液晶表示パネル２２の１２８画素に相当する２.２８ｍｍに設定されている。
【０１７４】
波長選択性位相差板８より出射側には、アルミニウム蒸着とエッチングによって作製された反射型偏光分離素子としてのグリッド偏光子が設けられている。グリッド偏光子は、アルミニウム側(金属面側)が空気側となるようにして密着されている。
【０１７５】
光源部１とロッドレンズとの間には、グリッド偏光子と、１／４波長板２５とを設け、紙面に対して垂直な直線偏光がロッドレンズに入射するように構成した。
【０１７６】
特に図示しないが、本実施例１の表示装置によれば、反射型液晶表示パネル２２の上に、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色の合計６本の、ストライプ状で紙面垂直方向に偏光した照明光を得ることができた。
【０１７７】
また、特に図示しないが、本実施例１の表示装置によれば、波長選択性位相差板８を単色の波長選択性位相差板のみで構成した場合、および、同様の分光特性を有する単色のダイクロイックフィルターを用いた場合と比較して、１.３倍の照度を得ることができた。
【０１７８】
次に、実施例２について説明する。実施例２では、光反射手段７としての反射ミラーとロッドレンズとの間に、石英製の１／２波長板が、遅相軸が波長選択性位相差板８の遅相軸と直交するようにして配置され、その他は実施例１の表示装置と同様の構成を有する表示装置に適用した。
【０１７９】
本実施例２の表示装置によれば、各々単色の波長選択性位相差板のみで構成した場合および同様の分光特性を有する単色のダイクロイックフィルターを代わりに用いた場合と比較して、１.４倍の照度を得ることができ、より高い光利用効率が得られた。また、実施例１と比較しても、より高い色純度の照明光を得ることができた。
【０１８０】
次に、本発明の実施例３について説明する。実施例３は、実施例１の表示装置において、入射偏光を図３において上下方向とし、波長選択性位相差板８は同位相差板を直交した偏光子に挟んだときに図１６、図１７および図１８中のＡ１，Ａ２，Ａ３で示される特性を有する３種の位相差板を用いた。
【０１８１】
本実施例３のプロジェクタによれば、反射型液晶表示パネル２２上に、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の合計６本の、ストライプ状で紙面垂直方向に偏光した照明光を得ることができた。
【０１８２】
また、照度は、各々単色の波長選択性位相差板のみで構成した場合および同様の分光特性を有する単色のダイクロイックフィルターを代わりに用いた場合と比較して、１.５倍の照度を得ることができ、光利用効率がさらに向上されていることが判る。加えて、本実施例３の表示装置によれば、実施例１、２と比較しても、より高い色純度の照明光を得ることができた。
【０１８３】
次に、実施例４、５および６について説明する。実施例４、５および６は、図５に示すプロジェクタ３０において、実施例１、２または３における波長選択性位相差板８をアクチュエーターに連結し、このアクチュエーターを動作させることで３ピッチに相当する距離だけ移動させるよう構成した。なお、このときの往復の周期は６０Ｈｚとし、反射型液晶表示パネル２２の各画素を照明されている色光に対応する画像データが該位相差板の動作に応じて順次更新されるように制御した。
【０１８４】
特に図示しないが、本実施例４、５および６の表示装置によれば、液晶表示素子の全画素領域を赤、緑、青の帯状光で順次照明する際に、良好な多色表示を行うことができた。
【０１８５】
また、特に図示しないが、本実施例４、５および６の表示装置によれば、カラーホイールによって表示領域の全域に亘って照明光を順次切り替える方式と比較して、実施例４の構成では１.３倍、実施例５の構成では１.４倍、実施例６の構成では１.５倍の投射光の輝度を得ることができた。
【０１８６】
次に、実施例７について説明する。実施例７は、実施例３において、図８(ｂ)に示すような円盤状の波長選択性位相差板を用いて、この波長選択性位相差板を回転させて各色に対応する波長特性を有する３つの領域が、同時に反射型液晶表示パネル２２を照明するように制御するようにした。このとき、１色に対する照明領域を６０Ｈｚで繰り返すように制御した。その他は、実施例５と同様にプロジェクタを動作させた。
【０１８７】
特に図示しないが、本実施例７によれば、良好な多色表示を行うことができ、カラーホイールによって表示領域の全域に亘って照明光を順次切り替える方式と比較して、１.５倍の投射光の輝度を得ることができた。
【０１８８】
次に、実施例８について説明する。実施例８は、図９に示すプロジェクタに適用し、波長選択性位相差板８のピッチを１.１４ｍｍで構成するとともに、アクチュエーターに連結された反射型液晶表示パネル２２を、アクチュエーターによって３.４２ｍｍの振幅で水平方向に動作させ、その他は実施例３と同様とした。なお、反射型液晶表示パネル２２の各画素は照明されている色光に対応する画像データが反射型液晶表示パネル２２の動作に応じて順次更新されるよう構成した。
【０１８９】
特に図示しないが、本実施例７の表示装置によれば、液晶表示素子の全画素領域を赤、緑、青の帯状光で順次照明する際に、良好な多色表示を行うことができた。また、本実施例４、５および６によれば、カラーホイールによって表示領域の全域に亘って照明光を順次切り替える方式と比較して、実施例４の構成では１.３倍、実施例５の構成では１.４倍、実施例６の構成では１.５倍の投射光の輝度を得ることができた。
【０１９０】
次に、本発明の実施例９について説明する。実施例９では、実施例３において、波長選択性位相差板８のピッチを１.１４ｍｍで構成するとともに、リレーレンズ２１を光軸に垂直で画像表示素子に走査線の方向に３.４２ｍｍの振幅でアクチュエーターにより往復動させた。
【０１９１】
特に図示しないが、本実施例９の表示装置によれば、実施例８と同様に良好な光利用効率を得ることができた。
【０１９２】
次に、本発明の実施例１０について説明する。実施例１０は、実施例３の表示装置における波長選択性位相差板８のピッチを１.１４ｍｍで構成するとともに、リレーレンズ２１とワイヤグリッド偏光子との間に厚さ２７ｍｍ、屈折率１．５２のガラス製の平行平板６２を挿入し、この平行平板６２を角度調整手段によって約１０°の角度範囲で回転するように制御した。加えて、反射型液晶表示パネル２２の各画素が、照明されている色光に対応する画像データが該位相差板の動作に応じて順次更新されるように制御した。
【０１９３】
このような構成および動作によって、反射型液晶表示パネル２２の全画素領域が赤、緑、青の帯状光で順次照明される。
【０１９４】
特に図示しないが、本実施例１０の表示装置によれば、良好な多色表示が行えた。また、このときの投射光の輝度は、カラーホイールによって順次照明光を全域に渡って切り替える方式に比べて１.５倍の輝度が得られた。
【０１９５】
次に、本発明の実施例１１について説明する。実施例１１は、実施例３に示す光路変調手段を作製した。液晶素子には１／２波長板として作用する強誘電性液晶素子を用い、複屈折板には水晶を光軸に対して４５°傾斜するよう切り出したものを用いた。この素子を実施例１０における平行平板６２の位置に設け、液晶素子を動作させることで図３のような光路変調を行った。この素子においても実施例１０と同様の高い照明効率が得られた。加えて、本実施例１１によれば、騒音が良好に抑制された。
【０１９６】
次に、本発明の実施例１２について図１９を参照して説明する。実施例１２は、実施例３の表示装置における波長選択性位相差板８１と同様の電気的に制御可能な波長選択性位相差板９０を用いた。液晶素子には、各色に対して１／２波長板として作用する強誘電性液晶９１Ｒ，９１Ｇ，９１Ｂを用いた。各液晶９１Ｒ，９１Ｇ，９１Ｂには、ピッチ２.２８ｍｍのストライプ状電極９４が形成されている。位相差板には、図１６、図１７および図１８中のＡ１，Ａ２，Ａ３で示される特性を有する位相差板９２Ｒ，９２Ｇ，９２Ｂを用いた。
【０１９７】
このような波長選択性位相差板９０の各液晶９１Ｒ，９１Ｇ，９１Ｂに印加する電圧を制御することで、縞状の照明光を得るようにした。このとき、図１９のｔ１，ｔ２，ｔ３で示す照明光配置を１周期として、この周期を６０Ｈｚで繰り返した。
【０１９８】
特に図示しないが、本実施例１２の表示装置によれば、実施例６の表示装置と同様の高い照明効率が得られ、加えて、騒音のない静寂性の良好な表示装置を得ることができた。
【０１９９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の照明装置によれば、光源部から出射されて開口部を介してロッド型光学素子に入射された偏光のうち、各選択波長領域の波長選択性に応じて位相差を生じて波長選択性位相差手段を透過した特定波長の光を、ロッド型光学素子の出射面側から光量を均一化して出射し、該特定波長以外の波長の光を反射型偏光分離手段によって入射面側に反射して光反射手段によって再びロッド型光学素子の出射面側へ反射することにより、特定波長域以外の波長域の光を再度波長選択性位相差手段に入射させることが可能になるので、光利用効率の向上を図ることができる。
【０２００】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の照明装置において、波長選択性位相差手段の作用によって１／２波長の位相差を生じた波長域の偏光を反射型偏光分離手段を透過させることにより、反射型偏光分離手段や波長選択性位相差手段から入射側へ向けて反射される光の偏光度を高く保つことが可能になるので、光利用効率の向上を図るとともに色分離特性の向上を図ることができる。
【０２０１】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の照明装置において、開口部を透過して反射型偏光分離手段に向かう光と、波長選択性位相差手段と反射型偏光分離手段との界面で入射側に反射した光との位相差を、位相差調整手段によって低減することにより、反射型偏光分離手段や波長選択性位相差手段から入射側へ向けて反射される光の偏光度を高く保つことが可能になるので、光利用効率の向上を図るとともに色分離特性の向上を図ることができる。
【０２０２】
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の照明装置において、開口部を透過して反射型偏光分離手段に向かう光と、波長選択性位相差手段と反射型偏光分離手段との界面で入射側に反射した光との位相差を位相差調整手段によってキャンセルして、反射型偏光分離手段や波長選択性位相差手段から入射側へ向けて反射される光の偏光度をより高く保つことが可能になるので、光利用効率の向上を図るとともに色分離特性の向上をより効果的に図ることができる。
【０２０３】
請求項５記載の発明によれば、請求項１、２、３または４記載の照明装置において、波長選択性位相差手段の各選択波長領域を透過した光の被照射体上での結像位置を、変位手段によって変位させることにより、請求項１、２、３または４記載の発明の作用を有する光のカラースクロール方式の照明装置を実現することが可能になるので、例えば、請求項１４に示すように、照明装置から出射される光が照射される被照射体の画像表示用素子等と組合せた場合に、各色の光が照射する画素をずらす画素シフトを簡単に行わせることができる。
【０２０４】
請求項６記載の発明によれば、請求項５記載の照明装置において、変位手段によって、被照射体に対して波長選択性位相差手段を変位させることによって被照射体に対する各光の照射位置を変位させることにより、実用上、簡易な構成でカラースクロール方式の照明装置を実現することが可能になる。
【０２０５】
請求項７記載の発明によれば、請求項５記載の照明装置において、変位手段によって、波長選択性位相差手段に対して被照射体を変位させることによって被照射体に対する各光の照射位置を変位させることにより、実用上、簡易な構成でカラースクロール方式の照明装置を実現することができる。
【０２０６】
請求項８記載の発明によれば、請求項５記載の照明装置において、変位手段によって、波長選択性位相差板および被照射体に対して中間光学素子を変位させることによって被照射体に対する各光の照射位置を変位させることにより、実用上、簡易な構成でカラースクロール方式の照明装置を実現することができる。
【０２０７】
請求項９記載の発明によれば、請求項５記載の照明装置において、変位手段によって、電気光学素子に電圧を印加することによって電気光学素子に入射された光の光路を電気的にシフトさせることにより、実用上、簡易な構成でカラースクロール方式の照明装置を実現するとともに、機械的な可動部を介することなく電気光学素子に入射された光の光路をシフトさせることができるので静寂性に優れた照明装置を提供することができる。
【０２０８】
請求項１０記載の発明によれば、請求項５記載の照明装置において、波長選択性位相差手段における各選択波長領域の分割パターンを変更することで被照射体に対する各光の照射位置が変位させることにより、実用上、簡易な構成でカラースクロール方式の照明装置を実現することができる。
【０２０９】
請求項１１記載の発明によれば、請求項１０記載の照明装置において、液晶パネルを構成する各液晶素子の電極に対して選択的に電圧を印加して、電圧が印加された液晶素子の偏光面を変調させることで、液晶パネルに入射された光の分割パターンを偏光することが可能になるので、静寂性に優れた照明装置を提供することができる。
【０２１０】
請求項１２記載の発明によれば、請求項１ないし１１のいずれか一に記載の照明装置において、光源部から出射された偏光を、集光光学系によって開口部に集光させて、ロッド型光学素子に入射させることにより、例えば、光源部としてランプ光源等の比較的大きな光源を用いた場合にも、光利用効率の向上を図ることができる。
【０２１１】
請求項１３記載の発明によれば、請求項１ないし１２のいずれか一に記載の照明装置において、薄型の偏光子であるワイヤグリッド型光学素子を反射型偏光分離手段として用いることにより、波長選択性位相差手段と反射型偏光分離手段との距離を短くすることが可能になるので、照明装置の小型化を図るとともに、混色の発生を低減して色分離特性の向上を図ることができる。
【０２１２】
請求項１４記載の発明の表示装置によれば、請求項１ないし１３のいずれか一に記載の発明の効果を奏する光利用効率の高い表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態の照明装置を概略的に示すブロック図である。
【図２】偏光ビームスプリッタを示す側面図である。
【図３】本発明の第三の実施の形態の照明装置を概略的に示すブロック図である。
【図４】本発明の第四の実施の形態のプロジェクタを概略的に示すブロック図である。
【図５】本発明の第五の実施の形態のプロジェクタを概略的に示すブロック図である。
【図６】波長選択性位相差板を示す正面図である。
【図７】反射型液晶表示素子の照射パターンを示す正面図である。
【図８】別の波長選択性位相差板を示す正面図である。
【図９】本発明の第六の実施の形態のプロジェクタを概略的に示すブロック図である。
【図１０】本発明の第七の実施の形態のプロジェクタを示すブロック図である。
【図１１】本発明の第八の実施の形態のプロジェクタを示すブロック図である。
【図１２】結像位置変位機構を示す側面図である。
【図１３】本発明の第九の実施の形態の光路シフト部材を示す側面図である。
【図１４】本発明の第十の実施の形態の波長選択性位相差板を示す側面図である。
【図１５】その一部を示す斜視図である。
【図１６】位相差板の光学特性を示す特性図である。
【図１７】別の位相差板の光学特性を示す特性図である。
【図１８】別の位相差板の光学特性を示す特性図である。
【図１９】本発明の実施例の波長選択性位相差板を示す側面図である。
【図２０】従来の３板式の表示装置を例示するブロック図である。
【図２１】従来の表示装置を示す側面図である。
【図２２】従来の別の表示装置を示す側面図である。
【符号の説明】
１ 光源部
３ ロッド型光学素子
５ 集光光学系
６ 開口部
７ 光反射手段
８ 波長選択性位相差手段
９ 反射型偏光分離手段
１３ 位相差調整手段
２０ 表示装置
３０ 表示装置
３２ 変位手段
３１ 波長選択性位相差手段
４０ 表示装置
４１ 変位手段
５１ 変位手段
６０ 表示装置
６１ 変位手段
７１ 変位手段
８１ 分割パターン変更手段
８２Ｒ，８２Ｇ，８２Ｂ 位相差板
８３Ｒ，８３Ｇ，８３Ｂ 液晶パネル
Ａ 照明装置
Ｂ 照明装置
Ｃ 照明装置
Ｄ 照明装置

Claims (14)

1. 偏光を出射する光源部と、
   前記光源部から出射された光量を均一化して出射面から出射するロッド型光学素子と、
   前記ロッド型光学素子の入射面側に設けられて前記光源から出射された偏光を透過させる開口部と、
   前記ロッド型光学素子の出射面側に設けられて特定波長域の光に対して１／２波長板として作用するとともに別の特定波長領域の光を透過する波長選択性を有する複数の選択波長領域を複数種類の特定波長域に対応付けて備える波長選択性位相差手段と、
   前記波長選択性位相差手段の出射面側に設けられて所定方向に偏光する直線偏光を透過させるとともにこの直線偏光に直交する偏光方向の光を入射面側に反射する反射型偏光分離手段と、
   前記ロッド型光学素子の入射面側で前記開口部とは異なる位置に設けられて前記反射型偏光分離手段から反射された光を出射面側へ反射する光反射手段と、
   を具備する照明装置。
2. 前記反射型偏光分離手段は、前記波長選択性位相差手段の作用により１／２波長の位相差が生じた波長域の偏光を前記所定方向に偏光する直線偏光として透過させる請求項１記載の照明装置。
3. 前記反射型偏光分離手段からの反射光路上であり前記開口部を透過した光が前記反射型偏光分離手段に到達する光路とは異なる位置に設けられて、前記開口部を透過して前記反射型偏光分離手段に向かう光と、前記波長選択性位相差手段と前記反射型偏光分離手段との界面で入射側に反射された光との位相差を低減する位相差調整手段を具備する請求項１または２記載の照明装置。
4. 前記位相差調整手段は、前記波長選択性位相差手段の遅相軸に対して略直交する遅相軸を有して、前記反射型偏光分離手段からの反射光の波長域に対する前記波長選択性位相差手段の位相差と略等しい位相差を有する請求項３記載の照明装置。
5. 前記波長選択性位相差手段を透過した光が照射される被照射体に対する前記波長選択性位相差手段の各選択波長領域を透過した各光の照射位置を変位させる変位手段を具備する請求項１、２、３または４記載の照明装置。
6. 前記変位手段は、前記被照射体に対して前記波長選択性位相差手段を変位させることにより前記被照射体に対する前記各光の照射位置を変位させる請求項５記載の照明装置。
7. 前記変位手段は、前記波長選択性位相差手段に対して前記被照射体を変位させることにより前記被照射体に対する前記各光の照射位置を変位させる請求項５記載の照明装置。
8. 前記波長選択性位相差板を透過して前記被照射体に照射される光路上に設けられる中間光学素子を具備し、
   前記変位手段は、前記波長選択性位相差板および前記被照射体に対して前記中間光学素子を変位させることにより前記被照射体に対する前記各光の照射位置を変位させる請求項５記載の照明装置。
9. 前記波長選択性位相差板を透過して前記被照射体に照射される光路上に設けられて電圧の印加により入射された光の光路をシフトさせる電気光学素子を具備し、
   前記変位手段は、前記電気光学素子に電圧を印加することにより前記波長選択性位相差手段の各選択波長領域を透過した各光の照射位置を変位させる請求項５記載の照明装置。
10. 前記波長選択性位相差手段は各選択波長領域の分割パターンを変更する分割パターン変更手段を具備し、前記変位手段は、前記分割パターン変更手段による各選択波長領域の分割パターンを変更させることにより前記被照射体に対する前記各光の照射位置を変位させる請求項５記載の照明装置。
11. 前記分割パターン変更手段は、特定波長域の光に対して位相差を与える位相板と二次元的に配列された複数の液晶素子を備える液晶パネルとを組み合わせることにより構成され、前記変位手段は、各前記液晶素子が備える電極に対して選択的に電圧を印加することで各選択波長領域の分割パターンを変更させる請求項１０記載の照明装置。
12. 前記光源部から出射された偏光を前記開口部で集光して前記ロッド型光学素子に入射させる集光光学系を具備する請求項１ないし１１のいずれか一に記載の照明装置。
13. 前記反射型偏光分離手段は、ワイヤグリッド型光学素子である請求項１ないし１２のいずれか一に記載の照明装置。
14. 請求項１ないし１３のいずれか一に記載の照明装置と、
    二次元的に配列された複数の画像表示素子を有し、各画像表示素子の光学特性を選択的に変化させることにより前記照明装置から出射される光が照射される光の色に応じた画像情報をこの光が照射される照射領域に形成する被照射体と、
    前記被照射体に形成される画像を拡大表示するレンズと、
    を具備する表示装置。

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