JPH11231262A - 投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 明るさが均一で、画質の良い投写型表示装置
を得ること。 【解決手段】 投写型表示装置は、偏光照明装置１０
０、偏光ビームスプリッタ２００、反射型液晶素子３０
０、投写光学系６００から概略構成される。偏光照明装
置１００と偏光ビームスプリッタ２００との間には、集
光レンズ４００が配置されており、光源部１１０から出
射された光は、第１の光学要素１２０により複数の中間
光束に分割された後、集光レンズ４１０を介して反射型
液晶素子３００に重畳される。このような投写型表示装
置によれば、被照明領域である反射型液晶素子に対する
照度ムラを低減し、明るさが均一で、質の良い投写画像
を得ることができる。また、大口径の投写光学系６００
を用いなくとも、明るい投写画像を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は反射型液晶素子のよ
うな反射型変調素子により形成された表示画像を投写面
に投写表示する、投写型表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日、大画面の画像を表示する方法とし
て、反射型液晶素子を変調素子として用いた投写型表示
装置が知られている。このような投写型表示装置の代表
的な構成例を図１３に示す。光源部１０は光源ランプ１
１と放物面リフレクター１２とから構成されており、光
源ランプ１１から出射された光は放物面リフレクター１
２により反射されて偏光ビームスプリッタ２０へ入射す
る。そして、特定の偏光光のみが偏光ビームスプリッタ
２０の偏光分離面２１で反射されて、ダイクロイックプ
リズム５０へ入射する。さらに、ダイクロイックプリズ
ム５０によって赤色光、緑色光、青色光に分離されて、
それぞれの色光に対応した反射型液晶素子３０Ｒ、３０
Ｇ、３０Ｂに照射され、反射型液晶素子３０Ｒ、３０
Ｇ、３０Ｂによって変調される。反射型液晶素子３０
Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂによって変調された各色光は、ダイ
クロイックプリズム５０によって合成され、偏光ビーム
スプリッタ２０側へ出射される。そして、偏光ビームス
プリッタ２０の偏光分離面２１を透過してきた光が投写
光学系６０を介して投写面７０上に投写される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
投写型表示装置では、光源ランプ１１と放物面リフレク
ター１２とから構成される光源部１０からの出射光束
が、光束の断面内で不均一な光強度分布を有しており、
光源光軸近傍の照明光の光強度は大きく、光軸から離れ
るにしたがって照明光の光強度は小さくなるという特性
を持つ。したがって、図１０に示した従来の投写型表示
装置においては、被照明領域である液晶素子３０Ｒ、３
０Ｇ、３０Ｂにおける照明光の光強度分布が不均一とな
り、投写面７０上に投写される画像に明るさムラや色ム
ラが生じてしまうという問題点がある。

【０００４】そこで、本発明は、明るさが均一で、投写
画像にムラの少ない投写型表示装置を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明第１の投写型表示
装置は、光源と、前記光源から出射された光を変調する
反射型変調素子と、前記反射型変調素子によって変調さ
れた光を投写する投写光学系と、前記第２の光学要素と
前記反射型変調素子との間の光路中に配置され、前記第
２の光学要素から出射された光を反射または透過させて
前記反射型変調素子に到達させるとともに、前記反射型
変調素子により変調された光を透過または反射させて前
記投写光学系へ到達させる偏光光束選択素子と、を有す
る投写型表示装置であって、前記光源と前記偏光光束選
択素子との間には、前記光源から出射された光束を複数
の中間光束に分割する光学要素が設けられ、前記光学要
素と前記偏光光束選択素子との間には、前記光学要素か
ら出射された光束を集光する集光レンズが設けられ、前
記光学要素は、前記光学要素によって分割された前記複
数の中間光束のそれぞれを、前記集光レンズを介して前
記反射型変調素子に重畳させる重畳素子を有することを
特徴とする。

【０００６】本発明第１の投写型表示装置の上記構成に
よれば、光源からの光束を複数の中間光束に分割し、そ
れらの中間光束を被照明領域上で重畳することにより、
単一光束の場合よりも照度のムラを低減することができ
る。よって、光源からの出射光束が光束の断面内で不均
一な光強度分布を有していた場合でも、明るさが均一な
照明光を得ることができる。特に、光源ランプと放物面
等のリフレクターとからなる光源から出射される光束に
見られるように、光束の光強度分布が全く無秩序ではな
く、光強度分布に一定の傾向を有している場合には、上
記の第１の光学要素を用いることにより、被照明領域に
おける照明光の光強度分布やその角度分布をきわめて均
一なものとすることができる。このように、明るさが均
一な照明光によって反射型変調素子を照明することによ
り、明るさが均一で、投写画像にムラの少ない投写型表
示装置を提供することが可能となる。

【０００７】ここで、光源からの光束を複数の中間光束
に分離した場合、偏光光束選択素子に入射する光は発散
光となってしまう。従って、誘電体多層膜によって構成
される偏光ビームスプリッタのように、入射光の角度に
よって偏光光束の選択特性が変化しやすい偏光光束選択
素子を用いた場合には、偏光光束選択素子の選択特性の
変化による照度ムラが発生してしまうこととなる。しか
しながら、本実施形態では、光源からの光束を複数の中
間光束に分離する光学要素と、偏光光束選択素子との間
に、光学要素から出射された光束を集光する集光レンズ
が設けられており、当該光学要素によって分割された複
数の中間光束のそれぞれを、集光レンズを介して前記反
射型変調素子に重畳させる重畳素子を設けているため、
偏光光束選択素子に入射する光の発散を低減することが
できる。従って、光源からの光束を複数の中間光束に分
離する光学素子を用いているにもかかわらず、偏光光束
選択素子の選択特性の変化による照度ムラを低減するこ
とができるので、極めて明るさが均一で、投写画像にム
ラの少ない投写型表示装置を提供することが可能とな
る。

【０００８】さらに、光学要素と偏光光束選択素子との
間に、光学要素から出射された光束を集光する集光レン
ズを設けることによって、照明光の広がりが抑えられる
ため、投写光学系への光の入射効率をも高めることがで
きる。よって、大口径の投写光学系を用いなくともきわ
めて明るい投写画像を得ることが可能となる。

【０００９】上記の投写型表示装置においては、集光レ
ンズの焦点距離を、光学要素の焦点位置から集光レンズ
の主点までの光路長とほぼ等しくすることが好ましい。
このように集光レンズの焦点距離を設定することによ
り、反射型変調素子から出射される光を平行光とするこ
とが可能となる。従って、反射型変調素子から投写光学
系へ至る光路においても偏光光束選択素子の選択特性の
変化によるむらを低減することができ、さらに投写画像
のムラを抑えることが可能となる。

【００１０】本発明第１の投写型表示装置において、光
学要素を、光源からの光束を集光し、複数の中間光束に
分割する第１の光学要素と、当該第１の光学要素の光出
射面側に配置された第２の光学要素と、を有する構成と
し、第２の光学要素は、前記中間光束のそれぞれをＰ偏
光光束とＳ偏光光束とに分離し、前記Ｐ偏光光束、Ｓ偏
光光束のうちいずれか一方の偏光方向を他方の偏光光束
の偏光方向と揃えて出射する偏光変換素子と、前記偏光
変換素子の光出射面側に配置され、前記中間光束のそれ
ぞれを前記集光レンズを介して前記反射型変調素子に重
畳させる前記重畳素子と、を有する構成とすることが可
能である。

【００１１】このような構成を採用すれば、第２の光学
要素によって、中間光束をＰ偏光光束、Ｓ偏光光束に分
離した後、どちらか一方の偏光方向を他方の偏光方向と
揃え、最終的に一箇所の被照明領域上に重畳させること
ができる。従来の投写型表示装置においては、Ｐ偏光光
束、Ｓ偏光光束のいずれか一方しか用いることができ
ず、光損失が大きなものもあったが、本発明の第２の光
学要素を用いれば、どちらの偏光光束も無駄なく用いる
ことが可能となるため、明るい画像を得ることが可能と
なる。また、分割された複数の中間光束を、最終的に一
箇所の被照明領域上で重畳させるため、光源からの出射
光束が光束の断面内で不均一な光強度分布を有していた
場合でも、明るさが均一な偏光光束を照明光として得る
ことができる。特に、均等な光強度や分光特性で中間光
束をＰ偏光光束とＳ偏光光束に分離できない場合や、両
偏光光束の偏光方向を揃える過程で一方の偏光光束の光
強度やその分光特性が変化した場合においても、明るさ
が均一で色ムラの少ない偏光光束を照明光として得るこ
とができる。

【００１２】また、集光レンズを偏光光束選択素子の光
入射面に取り付けるようにすれば、集光レンズと偏光光
束選択素子との界面において発生する光損失を防ぐこと
ができ、光の利用効率を高めることが可能となる。

【００１３】さらに、集光レンズの焦点距離を、第１の
光学要素の焦点位置から集光レンズの主点までの光路長
とほぼ等しくすることが好ましい。このように集光レン
ズの焦点距離を設定することにより、反射型変調素子か
ら出射される光を平行光とすることが可能となる。従っ
て、反射型変調素子から投写光学系へ至る光路において
も偏光光束選択素子の選択特性の変化によるむらを低減
することができ、さらに投写画像のムラを抑えることが
可能となる。

【００１４】なお、本発明第１の投写型表示装置におい
て、前記重畳素子と前記偏光光束選択素子との間の光路
中や、前記偏光光束選択素子と前記投写光学系との間の
光路中に偏光素子を配置することが好ましい。前者の位
置に偏光素子を配置すれば、偏光光束選択素子に入射す
る偏光光束、結果的には反射型変調素子を照明する照明
光の偏光度を高めることができる。後者の位置に偏光素
子を配置すれば、偏光光束選択素子から出射する偏光光
束、結果的には投写光学系を介して表示面、あるいは投
写面上に投写される画像の偏光度を高めることができ
る。したがって、このように偏光素子を配置することに
より、投写画像のコントラストを高めることができ、き
わめて質の高い投写画像を得ることが可能となる。

【００１５】本発明第２の投写型表示装置は、光源と、
前記光源から出射された光を複数の色光に分離する色光
分離光学系と、前記色光分離光学系によって分離された
前記複数の色光のそれぞれを変調する複数の反射型変調
素子と、前記複数の反射型変調素子によって変調された
光を合成する色光合成光学系と、前記色光合成光学系に
よって合成された光を投写する投写光学系と、前記色光
分離光学系と前記反射型変調素子との間の光路中にそれ
ぞれ配置され、前記色光分離光学系から出射された色光
を反射または透過させて前記反射型変調素子に到達させ
るとともに、前記反射型変調素子により変調された光を
透過または反射させて前記色光合成光学系へ到達させる
複数の偏光光束選択素子と、を有する投写型表示装置で
あって、前記光源と前記色光合成光学系との間には、前
記光源から出射された光束を複数の中間光束に分割する
光学要素が設けられ、前記光源と前記偏光光束選択素子
との間には、前記光源から出射された光束を複数の中間
光束に分割する光学要素が設けられ、前記光学要素とそ
れぞれの前記偏光光束選択素子との間には、前記光学要
素から出射された光束を集光する集光レンズが設けら
れ、前記光学要素は、前記光学要素によって分割された
前記複数の中間光束のそれぞれを、前記集光レンズを介
して前記反射型変調素子に重畳させる重畳素子を有する
ことを特徴とする。

【００１６】本発明第２の投写型表示装置によっても、
上述した第１の投写型表示装置と同様の作用により、明
るさが均一で、投写画像にムラの少ない投写型表示装置
を提供することが可能となり、また、大口径の投写光学
系を用いなくともきわめて明るい投写画像を得ることが
できる。

【００１７】上記の投写型表示装置においても、集光レ
ンズの焦点距離を、光学要素の焦点位置から集光レンズ
の主点までの光路長とほぼ等しくすることが好ましい。
このように集光レンズの焦点距離を設定することによ
り、反射型変調素子から出射される光を平行光とするこ
とが可能となる。従って、反射型変調素子から投写光学
系へ至る光路においても偏光光束選択素子の選択特性の
変化によるむらを低減することができ、さらに投写画像
のムラを抑えることが可能となる。

【００１８】本発明第２の投写型表示装置においても、
光学要素を、光源からの光束を集光し、複数の中間光束
に分割する第１の光学要素と、当該第１の光学要素の光
出射面側に配置された第２の光学要素と、を有する構成
とし、第２の光学要素は、前記中間光束のそれぞれをＰ
偏光光束とＳ偏光光束とに分離し、前記Ｐ偏光光束、Ｓ
偏光光束のうちいずれか一方の偏光方向を他方の偏光光
束の偏光方向と揃えて出射する偏光変換素子と、前記偏
光変換素子の光出射面側に配置され、前記中間光束のそ
れぞれを前記集光レンズを介して前記反射型変調素子に
重畳させる前記重畳素子と、を有する構成とすることが
可能である。

【００１９】このような構成を採用すれば、第２の光学
要素によって、中間光束をＰ偏光光束、Ｓ偏光光束に分
離した後、どちらか一方の偏光方向を他方の偏光方向と
揃え、最終的に一箇所の被照明領域上に重畳させること
ができる。従来の投写型表示装置においては、Ｐ偏光光
束、Ｓ偏光光束のいずれか一方しか用いることができ
ず、光損失が大きなものもあったが、本発明の第２の光
学要素を用いれば、どちらの偏光光束も無駄なく用いる
ことが可能となるため、明るい画像を得ることが可能と
なる。また、分割された複数の中間光束を、最終的に一
箇所の被照明領域上で重畳させるため、光源からの出射
光束が光束の断面内で不均一な光強度分布を有していた
場合でも、明るさが均一な偏光光束を照明光として得る
ことができる。特に、均等な光強度や分光特性で中間光
束をＰ偏光光束とＳ偏光光束に分離できない場合や、両
偏光光束の偏光方向を揃える過程で一方の偏光光束の光
強度やその分光特性が変化した場合においても、明るさ
が均一で色ムラの少ない偏光光束を照明光として得るこ
とができる。

【００２０】また、集光レンズを偏光光束選択素子の光
入射面に取り付けるようにすれば、集光レンズと偏光光
束選択素子との界面において発生する光損失を防ぐこと
ができ、光の利用効率を高めることが可能となる。

【００２１】さらに、集光レンズの焦点距離を、第１の
光学要素の焦点位置から集光レンズの主点までの光路長
とほぼ等しくすることが好ましい。このように集光レン
ズの焦点距離を設定することにより、反射型変調素子か
ら出射される光を平行光とすることが可能となる。従っ
て、反射型変調素子から投写光学系へ至る光路において
も偏光光束選択素子の選択特性の変化によるむらを低減
することができ、さらに投写画像のムラを抑えることが
可能となる。

【００２２】なお、本発明第２の投写型表示装置におい
ても、第１の投写型表示装置の場合と同様、前記重畳素
子と前記偏光光束選択素子との間の光路中や、前記偏光
光束選択素子と前記投写光学系との間の光路中に偏光素
子を配置することが好ましい。前者の位置に偏光素子を
配置すれば、偏光光束選択素子に入射する偏光光束、結
果的には反射型変調素子を照明する照明光の偏光度を高
めることができる。後者の位置に偏光素子を配置すれ
ば、偏光光束選択素子から出射する偏光光束、結果的に
は投写光学系を介して表示面、あるいは投写面上に投写
される画像の偏光度を高めることができる。したがっ
て、このように偏光素子を配置することにより、投写画
像のコントラストを高めることができ、きわめて質の高
い投写画像を得ることが可能となる。

【００２３】本発明第３の投写型表示装置は、光源と、
前記光源から出射された光を変調する反射型変調素子
と、前記反射型変調素子によって変調された光を投写す
る投写光学系と、前記第２の光学要素と前記反射型変調
素子との間の光路中に配置され、前記第２の光学要素か
ら出射された光を反射または透過させて前記反射型変調
素子に到達させるとともに、前記反射型変調素子により
変調された光を透過または反射させて前記投写光学系へ
到達させる偏光光束選択素子と、を有する投写型表示装
置であって、前記光源と前記偏光光束選択素子との間に
は、前記光源から出射された光束を複数の中間光束に分
割する光学要素が設けられ、前記偏光光束選択素子と前
記反射型変調素子との間には、前記光学要素から出射さ
れた光束を集光する集光レンズが設けられ、前記光学要
素によって分割された前記複数の中間光束のそれぞれ
は、前記集光レンズを介して前記反射型変調素子に重畳
されることを特徴とする。

【００２４】本発明第３の投写型表示装置の上記構成に
よれば、光源からの光束を複数の中間光束に分割し、そ
れらの中間光束を被照明領域上で重畳することにより、
単一光束の場合よりも照度のムラを低減することができ
る。よって、光源からの出射光束が光束の断面内で不均
一な光強度分布を有していた場合でも、明るさが均一な
照明光を得ることができる。特に、光源ランプと放物面
等のリフレクターとからなる光源から出射される光束に
見られるように、光束の光強度分布が全く無秩序ではな
く、光強度分布に一定の傾向を有している場合には、上
記の第１の光学要素を用いることにより、被照明領域に
おける照明光の光強度分布やその角度分布をきわめて均
一なものとすることができる。このように、明るさが均
一な照明光によって反射型変調素子を照明することによ
り、明るさが均一で、投写画像にムラの少ない投写型表
示装置を提供することが可能となる。

【００２５】ここで、光源からの光束を複数の中間光束
に分離した場合、偏光光束選択素子に入射する光は発散
光となってしまう。従って、誘電体多層膜によって構成
される偏光ビームスプリッタのように、入射光の角度に
よって偏光光束の選択特性が変化しやすい偏光光束選択
素子を用いた場合には、偏光光束選択素子の選択特性の
変化による照度ムラが発生してしまうこととなる。しか
しながら、本実施形態では、偏光光束選択素子と反射型
変調素子との間に、光学要素から出射された光束を集光
する集光レンズが設けられているため、反射型変調素子
から出射される光の発散を低減することができる。従っ
て、光源からの光束を複数の中間光束に分離する光学素
子を用いているにもかかわらず、偏光光束選択素子の選
択特性の変化による照度ムラを低減することができるの
で、極めて明るさが均一で、投写画像にムラの少ない投
写型表示装置を提供することが可能となる。

【００２６】特に、集光レンズの焦点距離を、光学要素
の焦点位置から集光レンズの主点までの光路長の約２倍
とすれば、反射型変調素子によって変調され、当該集光
レンズを介して偏光光束選択素子に出射される光を平行
光とすることが可能となり、効果的である。

【００２７】さらに、偏光光束選択素子と反射型変調素
子との間に、光学要素から出射された光束を集光する集
光レンズを設けることによって、投写レンズへ入射する
光の広がりが抑えられるため、投写光学系への光の入射
効率をも高めることができる。よって、大口径の投写光
学系を用いなくともきわめて明るい投写画像を得ること
が可能となる。特に、集光レンズの焦点距離を、光学要
素の焦点位置から集光レンズの主点までの光路長とほぼ
等しくすれば、効果的である。

【００２８】本発明第３の投写型表示装置において、光
学要素を、光源からの光束を集光し、複数の中間光束に
分割する第１の光学要素と、当該第１の光学要素の光出
射面側に配置された第２の光学要素と、を有する構成と
し、第２の光学要素は、前記中間光束のそれぞれをＰ偏
光光束とＳ偏光光束とに分離し、前記Ｐ偏光光束、Ｓ偏
光光束のうちいずれか一方の偏光方向を他方の偏光光束
の偏光方向と揃えて出射する偏光変換素子と、前記偏光
変換素子の光出射面側に配置され、前記中間光束のそれ
ぞれを前記集光レンズを介して前記反射型変調素子に重
畳させる重畳素子と、を有する構成とすることが可能で
ある。

【００２９】このような構成を採用すれば、第２の光学
要素によって、中間光束をＰ偏光光束、Ｓ偏光光束に分
離した後、どちらか一方の偏光方向を他方の偏光方向と
揃え、最終的に一箇所の被照明領域上に重畳させること
ができる。従来の投写型表示装置においては、Ｐ偏光光
束、Ｓ偏光光束のいずれか一方しか用いることができ
ず、光損失が大きなものもあったが、本発明の第２の光
学要素を用いれば、どちらの偏光光束も無駄なく用いる
ことが可能となるため、明るい画像を得ることが可能と
なる。また、分割された複数の中間光束を、最終的に一
箇所の被照明領域上で重畳させるため、光源からの出射
光束が光束の断面内で不均一な光強度分布を有していた
場合でも、明るさが均一な偏光光束を照明光として得る
ことができる。特に、均等な光強度や分光特性で中間光
束をＰ偏光光束とＳ偏光光束に分離できない場合や、両
偏光光束の偏光方向を揃える過程で一方の偏光光束の光
強度やその分光特性が変化した場合においても、明るさ
が均一で色ムラの少ない偏光光束を照明光として得るこ
とができる。

【００３０】また、この場合にも、集光レンズの焦点距
離を、光学要素の焦点位置から集光レンズの主点までの
光路長の約２倍とすれば、反射型変調素子によって変調
され、当該集光レンズを介して偏光光束選択素子に出射
される光を平行光とすることが可能となり、偏光光束選
択素子の選択特性の変化による照度ムラを低減する上
で、効果的である。

【００３１】さらに、集光レンズの焦点距離を、光学要
素の焦点位置から集光レンズの主点までの光路長とほぼ
等しくすれば、投写光学系への光の入射効率を高める上
で、効果的である。

【００３２】なお、本発明第３の投写型表示装置におい
て、集光レンズを偏光光束選択素子の光入射面あるいは
反射型変調素子の光入出射面に取り付けるようにすれ
ば、集光レンズと偏光光束選択素子、あるいは集光レン
ズと反射型変調素子との界面において発生する光損失を
防ぐことができ、さらに光の利用効率を高めることが可
能となる。

【００３３】また、光学素子と前記偏光光束選択素子と
の間の光路中や、前記偏光光束選択素子と前記投写光学
系との間の光路中に偏光素子を配置することが好まし
い。前者の位置に偏光素子を配置すれば、偏光光束選択
素子に入射する偏光光束、結果的には反射型変調素子を
照明する照明光の偏光度を高めることができる。後者の
位置に偏光素子を配置すれば、偏光光束選択素子から出
射する偏光光束、結果的には投写光学系を介して表示
面、あるいは投写面上に投写される画像の偏光度を高め
ることができる。したがって、このように偏光素子を配
置することにより、投写画像のコントラストを高めるこ
とができ、きわめて質の高い投写画像を得ることが可能
となる。

【００３４】本発明第４の投写型表示装置は、光源と、
前記光源から出射された光を複数の色光に分離する色光
分離光学系と、前記色光分離光学系によって分離された
前記複数の色光のそれぞれを変調する複数の反射型変調
素子と、前記複数の反射型変調素子によって変調された
光を合成する色光合成光学系と、前記色光合成光学系に
よって合成された光を投写する投写光学系と、前記色光
分離光学系と前記反射型変調素子との間の光路中にそれ
ぞれ配置され、前記色光分離光学系から出射された色光
を反射または透過させて前記反射型変調素子に到達させ
るとともに、前記反射型変調素子により変調された光を
透過または反射させて前記色光合成光学系へ到達させる
複数の偏光光束選択素子と、を有する投写型表示装置で
あって、前記光源と前記色光合成光学系との間には、前
記光源から出射された光束を複数の中間光束に分割する
光学要素が設けられ、それぞれの前記偏光光束選択素子
と前記反射型変調素子との間には、前記光学要素から出
射された光束を集光する集光レンズが設けられてなるこ
とを特徴とする。

【００３５】本発明第４の投写型表示装置によっても、
前述した第３の投写型表示装置と同様の作用によって、
明るさが均一で、投写画像にムラの少ない投写型表示装
置を提供することが可能となり、また、大口径の投写光
学系を用いなくともきわめて明るい投写画像を得ること
ができる。

【００３６】また、本発明第４の投写型表示装置によっ
ても、集光レンズの焦点距離を、光学要素の焦点位置か
ら集光レンズの主点までの光路長の約２倍とすれば、反
射型変調素子によって変調され、当該集光レンズを介し
て偏光光束選択素子に出射される光を平行光とすること
が可能となり、偏光光束選択素子の選択特性の変化によ
る照度ムラを低減する上で、効果的である。さらにま
た、集光レンズの焦点距離を、光学要素の焦点位置から
集光レンズの主点までの光路長とほぼ等しくすれば、投
写光学系への光の入射効率を高める上で、効果的であ
る。

【００３７】本発明第４の投写型表示装置においても、
光学要素を、光源からの光束を集光し、複数の中間光束
に分割する第１の光学要素と、当該第１の光学要素の光
出射面側に配置された第２の光学要素と、を有する構成
とし、第２の光学要素は、前記中間光束のそれぞれをＰ
偏光光束とＳ偏光光束とに分離し、前記Ｐ偏光光束、Ｓ
偏光光束のうちいずれか一方の偏光方向を他方の偏光光
束の偏光方向と揃えて出射する偏光変換素子と、前記偏
光変換素子の光出射面側に配置され、前記中間光束のそ
れぞれを前記集光レンズを介して前記反射型変調素子に
重畳させる重畳素子と、を有する構成とすることが可能
である。

【００３８】このような構成を採用すれば、第２の光学
要素によって、中間光束をＰ偏光光束、Ｓ偏光光束に分
離した後、どちらか一方の偏光方向を他方の偏光方向と
揃え、最終的に一箇所の被照明領域上に重畳させること
ができる。従来の投写型表示装置においては、Ｐ偏光光
束、Ｓ偏光光束のいずれか一方しか用いることができ
ず、光損失が大きなものもあったが、本発明の第２の光
学要素を用いれば、どちらの偏光光束も無駄なく用いる
ことが可能となるため、明るい画像を得ることが可能と
なる。また、分割された複数の中間光束を、最終的に一
箇所の被照明領域上で重畳させるため、光源からの出射
光束が光束の断面内で不均一な光強度分布を有していた
場合でも、明るさが均一な偏光光束を照明光として得る
ことができる。特に、均等な光強度や分光特性で中間光
束をＰ偏光光束とＳ偏光光束に分離できない場合や、両
偏光光束の偏光方向を揃える過程で一方の偏光光束の光
強度やその分光特性が変化した場合においても、明るさ
が均一で色ムラの少ない偏光光束を照明光として得るこ
とができる。

【００３９】また、この場合にも、集光レンズの焦点距
離を、光学要素の焦点位置から集光レンズの主点までの
光路長の約２倍とすれば、反射型変調素子によって変調
され、当該集光レンズを介して偏光光束選択素子に出射
される光を平行光とすることが可能となり、偏光光束選
択素子の選択特性の変化による照度ムラを低減する上
で、効果的である。

【００４０】さらに、集光レンズの焦点距離を、光学要
素の焦点位置から集光レンズの主点までの光路長とほぼ
等しくすれば、投写光学系への光の入射効率を高める上
で、効果的である。

【００４１】なお、本発明第４の投写型表示装置におい
ても、集光レンズを偏光光束選択素子の光入射面あるい
は反射型変調素子の光入出射面に取り付けるようにすれ
ば、集光レンズと偏光光束選択素子、あるいは集光レン
ズと反射型変調素子との界面において発生する光損失を
防ぐことができ、さらに光の利用効率を高めることが可
能となる。

【００４２】また、光学素子と前記偏光光束選択素子と
の間の光路中や、前記偏光光束選択素子と前記投写光学
系との間の光路中に偏光素子を配置することが好まし
い。前者の位置に偏光素子を配置すれば、偏光光束選択
素子に入射する偏光光束、結果的には反射型変調素子を
照明する照明光の偏光度を高めることができる。後者の
位置に偏光素子を配置すれば、偏光光束選択素子から出
射する偏光光束、結果的には投写光学系を介して表示
面、あるいは投写面上に投写される画像の偏光度を高め
ることができる。したがって、このように偏光素子を配
置することにより、投写画像のコントラストを高めるこ
とができ、きわめて質の高い投写画像を得ることが可能
となる。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明を
実施するための最良の形態（の実施形態）を説明する。
以下の各の実施形態においては、互いに直交する３つの
方向を、便宜的にＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向とし、Ｚ方向
を光の進行方向とした。

【００４４】（第１の実施形態）図１は、第１の実施形
態にかかる投写型表示装置の要部を平面的に見た概略構
成図である。なお、図１は、後に詳しく述べる第１の光
学要素１２０の中心を通るＸＺ平面における断面図であ
る。

【００４５】本実施形態の投写型表示装置は、システム
光軸Ｌに沿って配置した光源部１１０、第１の光学要素
１２０、第２の光学要素１３０から概略構成される偏光
照明装置１００、偏光照明装置１００からの光を反射さ
せて反射型液晶素子３００に到達させるとともに、反射
型液晶素子３００により変調された光を透過させて投写
光学系６００へ到達させるＳ偏光光束反射膜２０１を備
えた偏光ビームスプリッタ２００、偏光ビームスプリッ
タ２００から出射された光を変調する反射型液晶素子３
００、反射型液晶素子３００にて変調された光を投写面
７００に投写する投写光学系６００から大略構成されて
いる。

【００４６】光源部１１０は、光源ランプ１１１と、放
物面リフレクター１１２とから大略構成されている。光
源ランプ１１１から放射された光は、放物面リフレクタ
ー１１２によって一方向に反射され、略平行な光束とな
って第１の光学要素１２０に入射する。ここで、光源ラ
ンプ１１１としては、メタルハライドランプ、キセノン
ランプ、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ等が、また、
リフレクターとしては本実施形態に挙げた放物面リフレ
クター１１２の他に、楕円リフレクター、球面リフレク
ター等が使用できる。

【００４７】第１の光学要素１２０は、その外観を図２
に示す様に、マトリックス状に配列された複数の矩形の
光束分割レンズ１２１を備えたレンズアレイである。光
源部１１０と第１の光学要素１２０との位置関係は、光
源光軸Ｒが第１の光学要素１２０の中心に来るように設
定されている。第１の光学要素１２０に入射した光は、
光束分割レンズ１２１により複数の中間光束１２２に分
割され、同時に光束分割レンズの集光作用により、シス
テム光軸Ｌと垂直な平面内（図１ではＸＹ平面）の中間
光束が集束する位置に光束分割レンズの数と同数の集光
像１２３を形成する。尚、光束分割レンズ１２１のＸＹ
平面上における断面形状は反射型液晶素子３００の表示
領域（被照明領域）の形状とほぼ相似形をなすように設
計すると良い。本実施形態では、ＸＹ平面上でＸ方向に
長い長方形の被照明領域を想定しているため、光束分割
レンズ１２１のＸＹ平面上における断面形状もＸ方向に
長い長方形としてある。

【００４８】次に、第２の光学要素１３０の機能につい
て説明する。

【００４９】第２の光学要素１３０は、集光レンズアレ
イ１３１、偏光分離ユニットアレイ１４１と選択位相差
板１４７とからなる板状の偏光変換素子１４０、偏光変
換素子１４０から出射された中間光束を後述する集光レ
ンズ４００を介して反射型液晶素子３００に重畳させる
出射側レンズ１５０から大略構成される複合体である。
第２の光学要素１３０は、第１の光学要素の光出射面側
に、システム光軸Ｌに対してほぼ垂直となるように配置
される。この第２の光学要素１３０は、中間光束１２２
のそれぞれをＰ偏光光束とＳ偏光光束とに分離した後、
一方の偏光光束の偏光方向と他方の偏光光束の偏光方向
とを揃え、偏光方向がほぼ揃ったそれぞれの光束を一箇
所の被照明領域に導くという機能を有している。

【００５０】集光レンズアレイ１３１は、図２に示した
第１の光学要素１２０と同様に、第１の光学要素１２０
を構成する光束分割レンズ１２１と同数の集光レンズ１
３２が、マトリックス状に複数配列されたものである。
集光レンズアレイ１３１は、中間光束１２２のそれぞれ
を偏光分離ユニットアレイ１４１の特定の場所に集光し
ながら導くとともに、中間光束１２２の光軸をシステム
光軸Ｌと平行にするという機能を有している。したがっ
て、各集光レンズのレンズ特性は、第１の光学要素１２
０により分割された中間光束１２２の特性に合わせて、
また、偏光分離ユニットアレイ１４１に入射する光の主
光線の傾きがシステム光軸Ｌと平行となるように、各々
最適化されることが望ましい。但し、光学系の低コスト
化および設計の容易さを考慮して、第１の光学要素１２
０と全く同じレンズアレイを用いるか、あるいは、ＸＹ
平面における断面形状が、第１の光学要素１２０を構成
する光束分割レンズ１２１とほぼ相似形をなす集光レン
ズで構成したレンズアレイを用いても良い。本実施形態
の場合には、第１の光学要素１２０と同じレンズアレイ
を集光レンズアレイ１３１として用いている。尚、第１
の光学要素１２０に入射する光束の平行性がきわめて高
い場合には、第２の光学要素から集光レンズアレイ１３
１を省略しても良い。

【００５１】偏光分離ユニットアレイ１４１は、図３
（Ａ）に示されたように、Ｘ方向に配列された複数の偏
光分離ユニット１４２から構成されている。偏光分離ユ
ニット１４２は、光学ガラス等からなるプリズム内に一
対の偏光分離面１４３と反射面１４４とを備えた四角柱
状の構造体であり、入射する中間光束１２２のそれぞれ
をＰ偏光光束とＳ偏光光束とに分離する機能を有してい
る。尚、偏光分離ユニットアレイ１４１は、交互に繰り
返し配列した偏光分離面１４３と反射面１４４とをその
内部に有する構造体であれば良く、必ずしも、複数の偏
光分離ユニット１４２によって構成される必要はない。
偏光分離ユニットアレイの機能の理解を容易にするため
に、偏光分離ユニット１４２という概念を導入したに過
ぎない。

【００５２】偏光分離面１４３と反射面１４４とはＸ方
向に交互に並ぶように配置されていおり、それぞれシス
テム光軸Ｌに対して約４５度の傾きをなしている。ま
た、偏光分離面１４３と反射面１４４とは互いに重なり
合わないように配置されている。また、偏光分離面１４
３をＸＹ平面上に投影した面積と反射面１４４をＸＹ平
面上に投影した面積とはそれぞれ等しい。偏光分離面１
４３は誘電体多層膜等で、また、反射面１４４は誘電体
多層膜、アルミニウム膜等で形成することができる。

【００５３】偏光分離ユニット１４２に入射した光は、
偏光分離面１４３を透過するＰ偏光光束と、偏光分離面
１４３で反射されて反射面１４４の方向に進行方向を変
えるＳ偏光光束とに分離される。Ｐ偏光光束は偏光分離
ユニット１４２のＰ偏光光束出射面１４５から出射され
る。一方、Ｓ偏光光束は反射面１４４で反射され、Ｐ偏
光光束とほぼ平行な状態となって、偏光分離ユニット１
４２のＳ偏光光束出射面１４６から出射される。すなわ
ち、偏光分離ユニット１４２に入射したランダムな偏光
方向を有する中間光束１２２は、偏光分離ユニット１４
２によりＰ偏光光束とＳ偏光光束とに分離され、それぞ
れ偏光分離ユニット１４２のＰ偏光光束出射面１４５、
Ｓ偏光光束出射面１４６からほぼ同じ方向に向けて出射
される。

【００５４】なお、本実施形態の偏光照明装置１００で
は、偏光分離ユニット１４２の偏光分離面１４３上にそ
れぞれの中間光束１２２を導く必要がある。したがっ
て、本実施形態では、図１に示すように、偏光分離面１
４３の中央部に中間光束１２３が集光されるように、集
光レンズアレイ１３１が偏光分離ユニット１４２の横幅
の１／４に相当する距離だけ、偏光分離ユニットアレイ
１４１に対してＸ方向にずらした状態で配置されてい
る。また、その結果、光源部１１０も、その光源光軸Ｒ
がシステム光軸Ｌに対して偏光分離ユニット１４２の横
幅の１／４に相当する距離だけＸ方向に平行シフトした
状態となるように配置されている。

【００５５】偏光分離ユニットアレイ１４１の光出射面
側には、λ／２位相差層１４８が規則的に形成された選
択位相差板１４７が設置されている。図３（Ｂ）に選択
位相差板１４７の例を示す。

【００５６】選択位相差板１４７は、偏光分離ユニット
１４２のＰ偏光光束出射面１４５の部分にのみλ／２位
相差層１４８が形成され、Ｓ偏光光束出射面１４６の部
分にはλ／２位相差層１４８が形成されていない光学素
子である。したがって、偏光分離ユニット１４２から出
射されたＰ偏光光束は、選択位相差板１４７を通過する
際にλ／２位相差層１４８によって偏光方向の回転作用
を受け、Ｓ偏光光束へと変換される。一方、Ｓ偏光光束
出射面１４６の部分にはλ／２位相差層１４８が形成さ
れていないので、偏光分離ユニット１４２のＳ偏光光束
出射面１４６から出射されたＳ偏光光束はＳ偏光のまま
選択位相差板１４７を通過する。

【００５７】すなわち、第１の光学要素から出射された
ランダムな偏光方向を有する中間光束は、偏光分離ユニ
ットアレイ１４１によりＰ偏光光束とＳ偏光光束とに分
離され、選択位相差板１４７により、偏光方向が揃った
一種類の偏光光束（本実施形態の場合はＳ偏光光束）に
変換されたことになる。

【００５８】再び、図１に戻って説明する。偏光変換素
子１４０の光出射面側に配置された出射側レンズ１５０
は、偏光変換素子１４０によりＳ偏光光束に揃えられた
それぞれの中間光束を、後述する集光レンズ４００を介
して、反射型液晶素子３００に重畳させる重畳素子とし
ての機能を有している。すなわち、第１の光学要素１２
０により分割された中間光束１２２（つまり、光束分割
レンズ１２１により切り出されたイメージ面）のそれぞ
れが、偏光変換素子１４０によって偏光方向の揃った一
種類の偏光光に変換され、出射側レンズ１５０によっ
て、集光レンズ４００を介して一箇所の被照明領域、す
なわち反射型液晶素子３００に重畳される。この場合、
第１の光学素子１２０に入射する光束の光強度分布がそ
の入射断面内で均一でなくとも、複数の分割された中間
光束が重畳される過程で光強度は平均化されるため、被
照明領域上における照明光の光強度分布は殆ど均一であ
る。よって、被照明領域である反射型液晶素子３００
を、一種類の偏光光束でほぼ均一に照明することができ
る。なお、出射側レンズ１５０は１つのレンズ体である
必要はなく、第１の光学要素１２０のように、複数のレ
ンズから構成されたレンズアレイとしても良い。

【００５９】以上をまとめると、偏光照明装置１００に
よって、明るさが均一で偏光方向がほぼ揃った照明光を
得ることができる。

【００６０】偏光照明装置１００では、第１の光学要素
１２０により微小な複数の集光像１２３を形成し、それ
らの形成過程で生じた光の存在しない空間を上手く利用
し、その空間に偏光分離ユニット１４２の反射面１４４
を配置している。したがって、光源からの出射光束を２
種類の偏光光束に分離する際に生じる光束の拡幅を抑え
ることができ、少ないスペースで偏光変換を行うことが
できるという特徴がある。

【００６１】なお、Ｘ方向に長い長方形である反射型液
晶素子３００の形状に合わせて、第１の光学要素１２０
を構成する光束分割レンズ１２１の断面形状をＸ方向に
長い長方形にするとともに、偏光分離ユニットアレイ１
４１から出射された二種類の偏光光束がＸ方向に交互に
並ぶようにしている。このため、長方形の被照明領域で
あるを照明する場合でも、光量を無駄にすることなく、
光の利用効率を高めることができる。

【００６２】また、第２の光学要素１３０を構成する集
光レンズアレイ１３１、偏光分離ユニットアレイ１４
１、選択位相差板１４７、および出射側レンズ１５０を
光学的に一体化することにより、それらの界面において
発生する光損失を低減し、光の利用効率を一層高めるよ
うにしている。しかしながら、これらの光学素子は必ず
しも光学的に一体化する必要はない。

【００６３】偏光ビームスプリッタ２００は、２つのプ
リズム部品２０２、２０３の接合面に沿って、Ｓ偏光光
束反射膜２０１が形成されたものである。Ｓ偏光光束反
射膜２０１は例えば誘電体多層膜で構成され、Ｓ偏光光
束を反射し、かつＰ偏光光束を透過させる偏光光束選択
素子として機能する。先に説明したように、偏光照明装
置１００から出射される光束は、そのほとんどが一種類
の偏光光束に変換されている。したがって、偏光照明装
置１００から出射された光束のほとんどすべてがＳ偏光
光束反射膜２０１によって反射あるいは透過されること
となる。本実施形態では、第２の光学要素１３０から出
射される光束はＳ偏光光束である。よって、偏光ビーム
スプリッタ２００に入射した光束は、その殆どがＳ偏光
光束反射膜２０１によって反射されて反射型液晶素子３
００に到達することになる。

【００６４】なお、第２の光学要素１３０から出射され
る光束がＰ偏光光束である場合には、偏光ビームスプリ
ッタ２００に入射した光束はＳ偏光光束反射膜２０１を
透過する。したがって、この場合には、偏光ビームスプ
リッタ２００を挟んで第２の光学要素と対向するように
反射型液晶素子３００を配置すれば良い。

【００６５】反射型液晶素子３００に入射した光束は、
反射型液晶素子３００により所定の画像情報に基づいた
変調を受ける。

【００６６】ここで、反射型液晶素子３００の一例を図
４に示す。反射型液晶素子３００は、マトリックス状に
配置された反射画素電極３１９に、薄膜トランジスタか
らなるスイッチング素子が接続されたアクティブマトリ
ックス型液晶素子であり、一対の基板３１０、３３０間
に液晶層３２０が挟持された構造となっている。基板３
１０は珪素からなり、その一部にソース３１１、ドレイ
ン３１６が形成されている。また、基板３１０上には、
アルミニウムからなるソース電極３１２およびドレイン
電極３１７、二酸化珪素からなるチャネル３１３、珪素
層３１４およびタンタル層３１５とからなるゲート電
極、層間絶縁膜３１８、アルミニウムからなる反射画素
電極３１９が形成され、ドレイン電極３１７と反射画素
電極３１９とはコンタクトホールＨを介して電気的に接
続されている。反射画素電極３１９は不透明であるた
め、ゲート電極、ソース電極３１２、ドレイン電極３１
７の上に層間絶縁膜３１８を介して積層することができ
る。したがって、隣り合う反射画素電極３１９間の距離
Ｘをかなり小さくすることができ、開口率を大きく取る
ことができる。

【００６７】なお、本実施形態においては、ドレイン３
１６、二酸化珪素層３４０、珪素層３４１、タンタル層
３４２から構成される保持容量部を設けている。

【００６８】一方、対向する基板３３０には、液晶層３
２０側の面にＩＴＯからなる対向電極３３１が形成され
ており、他方の面には反射防止層３３２が形成されてい
る。この対向電極３３１とそれぞれの画素電極３１９と
の間に電圧を印加することによって、液晶層３２０の駆
動が行われる。

【００６９】液晶層３２０は、電圧無印加（ＯＦＦ）時
には液晶分子３２１が垂直に配向しており、電圧印加
（ＯＮ）時には液晶分子３２１が９０度ねじれるスーパ
ーホメオトロピックタイプのものである。よって、図４
に示したように、電圧無印加（ＯＦＦ）時に偏光ビーム
スプリッタ２００から反射型液晶素子３００に入射した
Ｓ偏光光束は、その偏光方向を変えること無く反射型液
晶素子３００から偏光ビームスプリッタ２００へ戻され
る。よって、Ｓ偏光光束反射膜２０１によって反射され
て投写光学系６００の方へ到達することはない。一方、
電圧印加（ＯＮ）時に偏光ビームスプリッタ２００から
反射型液晶素子３００に入射したＳ偏光光束は、液晶分
子３２１のねじれによりその偏光方向が変えられてＰ偏
光光束となり、Ｓ偏光光束反射膜２０１を透過した後、
投写光学系６００を介して投写面７００に投写されるこ
ととなる。

【００７０】さて、本実施形態の投写型表示装置は、偏
光照明装置１００と偏光ビームスプリッタ２００との間
に、集光レンズ４００が設けられている点に特徴があ
る。この点について、図５と図６とを参照して説明す
る。なお、図５、図６では、説明の便宜上、第２の光学
要素１３０（図１参照）の構成を簡略化して示してい
る。

【００７１】本実施形態の投写型表示装置では、光源か
らの光束を第１の光学要素１２０によって複数の中間光
束１２２に分離しており、各中間光束１２２が集光され
る位置付近に複数の集光像２０３が形成される。そし
て、これら複数の集光像２０３が仮想光源となり、した
がって、複数の仮想光源からの照明光によって反射型表
示装置３００が照明されることになる。ここで、当該複
数の仮想光源による照明光は発散光である。一方、偏光
選択膜として用いられる誘電体多層膜等は、一般的に、
その偏光選択特性が光の入射角によって変化しやすい。
従って、もし、図５に示したように、第１の光学要素１
２０から出射された光をそのまま偏光ビームスプリッタ
２００へ入射させてしまうと、Ｓ偏光光束反射面２０１
の偏光選択特性の変化による照度ムラが発生してしまう
おそれがある。

【００７２】一方、本実施形態の投写型表示装置では、
図６に示すように、偏光照明装置１００と偏光ビームス
プリッタ２００との間に集光レンズ４００が配置されて
おり、第１の光学要素１２０によって分割された複数の
中間光束１２２のそれぞれを、集光レンズ４００を介し
て反射型液晶素子３００に重畳させるようにしているた
め、偏光ビームスプリッタ２００のＳ偏光光束反射面２
０１に入射する光の発散を低減することができる。従っ
て、Ｓ偏光光束反射面２０１の偏光選択特性の変化によ
る照度ムラを抑えることができ、極めて明るさが均一
で、ムラの少ない投写画像を得ることができる。特に、
集光レンズ４００の焦点距離を、第１の光学要素１２０
の焦点位置、すなわち集光像１２３が形成される位置か
ら集光レンズ４００の主点までの光路長とほぼ等しく設
定すれば、図６に示したように、反射型液晶素子３００
から出射される光を平行光とすることが可能となる。し
たがって、この場合、反射型液晶素子３００から投写光
学系６００へ至る光路においてもＳ偏光光束反射面２０
１の選択特性の変化によるムラを低減することができ、
さらに投写画像のムラを抑えることが可能となる。

【００７３】さらに、図５に示したように、第１の光学
要素１２０から出射された光をそのまま偏光ビームスプ
リッタ２００へ入射させてしまうと、反射型液晶素子３
００によって変調された後の光も大きな広がりをもって
投写光学系６００へ向かうことになるため、大口径の投
写光学系６００を用いなければ投写光をじゅうぶんにの
みこむことができず、投写画像が暗くなってしまうおそ
れがある。

【００７４】一方、本実施形態の投写型表示装置では、
図６に示すように、偏光照明装置１００と偏光ビームス
プリッタ２００との間に集光レンズ４００が配置されて
おり、第１の光学要素１２０によって分割された複数の
中間光束１２２のそれぞれを、集光レンズ４００を介し
て反射型液晶素子３００に重畳させるようにしている。
従って、反射型液晶素子３００によって変調された後の
光束の広がりをも抑えることができ、大口径の投写光学
系６００を用いなくともきわめて明るい投写画像を得る
ことが可能となる。さらに、本実施形態の投写型表示装
置では、集光レンズ４００が偏光ビームスプリッタ２０
０の光入射面に取り付けられており、これらの界面にお
いて発生する光損失も低減されている。従って、さらに
明るい投写画像を得ることが可能となっている。

【００７５】このように、本実施形態の投写型表示装置
では、明るさが均一で、ムラが少なく、かつきわめて明
るい投写画像を得ることができる。

【００７６】なお、反射型液晶素子３００の構造、その
各構成要素の材料、並びに液晶層３２０の動作モードに
ついては上述の例に限られるものではない。

【００７７】また、上述した反射型液晶素子３００はモ
ノクロ画像表示用であるが、反射型液晶素子３００と偏
光ビームスプリッタ２００との間に、或いは反射型液晶
素子３００の内部にカラーフィルタを設ければ、カラー
画像を表示することも可能である。

【００７８】（第２の実施形態）図７は、第２の実施形
態にかかる投写型表示装置２の要部を平面的に見た概略
構成図である。なお、図７は、第１の光学要素１２０の
中心を通るＸＺ平面における断面図である。本実施形態
の投写型表示装置２において、前に説明した第１の実施
形態にかかる投写型表示装置の構成要素と同様の構成要
素については、図１〜図６で用いたものと同じ参照番号
を付し、その詳細な説明については省略する。

【００７９】本実施形態の投写型表示装置は、システム
光軸Ｌに沿って配置した光源部１１０、第１の光学要素
１２０、反射ミラー１６０、第２の光学要素１３０から
概略構成される偏光照明装置１０１を備えている。ま
た、偏光照明装置１０１からの光を三色の色光に分離す
る色光分離光学系５００と、この色光分離光学系５００
によって分離された三色の色光のそれぞれを変調する複
数の反射型液晶素子３００Ｒ、３００Ｇ、３００Ｂと、
３つの反射型液晶素子３００Ｒ、３００Ｇ、３００Ｂに
よって変調された光を合成するクロスダイクロイックプ
リズム５５０と、クロスダイクロイックプリズム５５０
によって合成された色光を投写面７００に投写する投写
光学系６００とを備えている。さらに、色光分離光学系
５００によって分離されたそれぞれの色光を反射させて
反射させて反射型液晶素子３００Ｒ、３００Ｇ、３００
Ｂに到達させるとともに、反射型液晶素子３００Ｒ、３
００Ｇ、３００Ｇによって変調された光を透過させてク
ロスダイクロイックプリズム５５０へ到達させる３つの
偏光ビームスプリッタ２００Ｒ、２００Ｇ、２００Ｂを
備えている。

【００８０】本実施形態の投写型表示装置１では、第１
の実施形態とほぼ同じ構成の偏光照明装置１０１が用い
られている。第１の実施形態における偏光照明装置１０
０との相違点は、第１の光学要素１２０と第２の光学要
素１３０との間に反射ミラー１６０が配置されているこ
とであるが、これは、光軸Ｒを折り曲げるためのもので
あって、偏光照明装置の機能自体に何ら影響を及ぼすも
のではない。第１の実施形態で説明したように、偏光照
明装置１０１において、光源部１１０から出射されたラ
ンダムな偏光光束は、第１の光学要素１２０により複数
の中間光束に分割された後、第２の光学要素１３０によ
り偏光方向がほぼ揃った一種類の偏光光束（本実施形態
ではＳ偏光光束）に変換される。

【００８１】色分離光学系５００は、偏光照明装置１０
１から出射された光を赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂの
三色の色光に分離する光学系である。色分離光学系５０
０は、青色光・緑色光反射ダイクロイックミラー５０
１、赤色光反射ダイクロイックミラー５０２、緑色光反
射ダイクロイックミラー５０５、及び、２つの反射ミラ
ー５０３、５０４から構成される。

【００８２】偏光照明装置１０１から出射された光は、
色分離光学系５００に入射する。偏光照明装置１０１か
ら出射された光のうち、赤色光Ｒの成分は、赤色光反射
ダイクロイックミラー５０２によって反射ミラー５０３
側へ反射される。このようにして分離された赤色光Ｒ
は、集光レンズ４００Ｒを介して偏光ビームスプリッタ
２００Ｒへ入射する。

【００８３】一方、偏光照明装置１０１から出射された
光のうち、緑色光Ｇ、および青色光Ｂの成分は、緑色光
・青色光反射ダイクロイックミラー５０１によって反射
ミラー５０４側へ反射される。さらに、反射ミラー５０
４によって反射された緑色光Ｇ、青色光Ｂは、緑色光反
射ダイクロイックミラー５０５に入射し、ここで緑色光
Ｇの成分のみが反射される。緑色光反射ダイクロイック
ミラー５０５によって反射された緑色光Ｇは、集光レン
ズ４００Ｇを介して偏光ビームスプリッタ２００Ｇへ入
射する。緑色光反射ダイクロイックミラー５０５を透過
した青色光Ｂは、集光レンズ４００Ｂを介して偏光ビー
ムスプリッタ２００Ｂへ入射する。

【００８４】偏光ビームスプリッタ２００Ｒ、２００
Ｇ、２００Ｂは、前述した第１の実施形態における偏光
ビームスプリッタ２００と同様の構成、及び、機能を有
している。従って、偏光ビームスプリッタ２００Ｒ、２
００Ｇ、２００Ｂに入射したＳ偏光光束である各色光
は、各偏光ビームスプリッタ２００Ｒ、２００Ｇ、２０
０ＢのＳ偏光光束反射膜によってそのほとんどが反射さ
れて、反射型液晶素子３００Ｒ、３００Ｇ、３００Ｂに
到達することになる。

【００８５】反射型液晶素子３００Ｒ、３００Ｇ、３０
０Ｂは、前述した第１の実施形態における反射型液晶素
子３００と同様の構成、及び、機能を有している。従っ
て、反射型液晶素子３００Ｒ、３００Ｇ、３００Ｂに入
射した各色光は、所定の画像情報に基づいた変調を受
け、偏光ビームスプリッタ２００Ｒ、２００Ｇ、２００
Ｂ側へ出射され、各々のＳ偏光光束反射膜を透過した光
のみがクロスダイクロイックプリズム５５０側へ出射さ
れる。

【００８６】クロスダイクロイックプリズム５５０は、
ＸＺ平面における断面形状が二等辺三角形の４つの三角
柱状プリズムで構成されている。４つの三角柱状プリズ
ムは、その側面同士が互いに接着されており、その接着
面に沿って、２種類のダイクロイック膜５５１、５５２
が形成されている。ダイクロイック膜５５１の波長選択
特性は、赤色光Ｒを反射し、緑色光Ｇと青色光Ｂとを透
過させるように設定されている。また、ダイクロイック
膜５５２の波長選択特性は、青色光Ｂを反射し、赤色光
Ｒと緑色光Ｇとを透過させるように設定されている。従
って、クロスダイクロイックプリズム５５０に入射した
光は、２種類のダイクロイック膜５５１、５５２の波長
選択特性に基づいて合成され、投写光学系６００を介し
て投写面７００上に投写される。

【００８７】さて、本実施形態の投写型表示装置も、第
１の実施形態にかかる投写型表示装置と同様、偏光照明
装置１０１と偏光ビームスプリッタ２００Ｒ、２００
Ｇ、２００Ｂとの間に集光レンズ４００Ｒ、４００Ｇ、
４００Ｂが設けられている。従って、第１の実施形態に
かかる投写型表示装置と同様に、偏光ビームスプリッタ
２００Ｒ、２００Ｇ、２００ＢのＳ偏光光束反射面に入
射する光の発散を低減することができる。従って、Ｓ偏
光光束反射面の波長選択特性の変化による照度ムラを抑
えることができ、極めて明るさが均一で、ムラの少ない
投写画像を得ることができる。そして、本実施形態の場
合においても、特に、集光レンズ４００Ｒ、４００Ｇ、
４００Ｂの焦点距離を、第１の光学要素１２０の焦点位
置から集光レンズ４００Ｒ、４００Ｇ、４００Ｂの主点
までの光路長とほぼ等しく設定することにより、反射型
液晶素子３００Ｒ、３００Ｇ、３００Ｂから出射される
光を平行光とすることが可能となる。従って、この場
合、反射型液晶素子３００Ｒ、３００Ｇ、３００Ｂから
投写光学系６００へ至る光路においてもＳ偏光光束反射
面の選択特性の変化によるムラを低減することができ、
さらに投写画像のムラを抑えることが可能となる。

【００８８】さらに、本実施形態の投写型表示装置にお
いても、第１の実施形態にかかる投写型表示装置と同様
に、偏光照明装置１０１と偏光ビームスプリッタ２００
Ｒ、２００Ｇ、２００Ｂとの間に集光レンズ４００Ｒ、
４００Ｇ、４００Ｂが配置されており、第１の光学要素
１２０によって分割された複数の中間光束のそれぞれ
を、集光レンズ４００Ｒ、４００Ｇ、４００Ｂを介して
反射型液晶素子３００Ｒ、３００Ｇ、３００Ｂに重畳さ
せるようにしている。従って、反射型液晶素子３００
Ｒ、３００Ｇ、３００Ｂによって変調された後の光束の
広がりをも抑えることができ、大口径の投写光学系６０
０を用いなくとも極めて明るい投写画像を得ることが可
能である。さらにまた、本実施形態の投写型表示装置で
は、集光レンズ４００Ｒ、４００Ｇ、４００Ｂが各偏光
ビームスプリッタ２００Ｒ、２００Ｇ、２００Ｂの光入
射面に取り付けられており、これらの界面において発生
する光損失も低減されている。従って、さらに明るい投
写画像を得ることが可能となっている。

【００８９】このように、本実施形態の投写型表示装置
でも、第１の実施形態と同様に、明るさが均一で、ムラ
が少なく、かつきわめて明るい投写画像を得ることがで
きる。

【００９０】（第３の実施形態）前述した第１の実施形
態にかかる投写型表示装置においては、偏光照明装置１
００と偏光ビームスプリッタ２００との間に、第１の光
学要素から出射された光束を集光する集光レンズ４００
を設けている。この集光レンズを、偏光ビームスプリッ
タ２００と反射型液晶素子３００との間に配置すること
も可能である。このような投写型表示装置の例を図８に
示す。

【００９１】図８は、第３の実施形態にかかる投写型表
示装置の要部を平面的に見た概略構成図である。なお、
図８は、第１の光学要素１２０の中心を通るＸＺ平面に
おける断面図である。本実施形態の投写型表示装置にお
いて、前に説明した第１の実施形態にかかる投写型表示
装置の構成要素と同様の構成要素については、図１〜図
６で用いたものと同じ参照番号を付し、その詳細な説明
は省略する。

【００９２】本実施形態の投写型表示装置は、図８に示
したように、偏光ビームスプリッタ２００と反射型液晶
素子３００との間に集光レンズ４１０が設けられている
点に特徴がある。この点について、図５、図９、図１０
を参照して説明する。なお、図９、図１０では、説明の
便宜上、第２の光学要素１３０（図８参照）の構成を簡
略化して示している。

【００９３】本実施形態の投写型表示装置では、光源か
らの光束を第１の光学要素によって複数の中間光束１２
２に分離しており、各中間光束が集光される位置付近に
複数の集光像が形成される。したがって、複数の仮想光
源からの照明光によって反射型表示装置３００が照明さ
れることになる。ここで、当該複数の仮想光源による照
明光は発散光である。一方、偏光選択膜として用いられ
る誘電体多層膜等は、一般的に、その偏光選択特性が光
の入射角によって変化しやすい。従って、もし、図５に
示したように、第１の光学要素１２０から出射された光
をそのまま偏光ビームスプリッタ２００へ入射させてし
まうと、Ｓ偏光光束反射面２０１の偏光選択特性の変化
による照度ムラが発生してしまう恐れがある。

【００９４】一方、本実施形態の投写型表示装置では、
図８、図９に示すように、偏光ビームスプリッタ２００
と反射型液晶素子３００との間に集光レンズ４１０が配
置されており、第１の光学要素１２０によって分割され
た複数の中間光束１２２のそれぞれを、集光レンズ４１
０を介して反射型液晶素子３００に重畳させるようにし
ている。従って、反射型表示装置３００によって変調さ
れた後の光束の広がりを抑えることができ、反射型表示
装置３００から投写光学系６００へ至る光路におけるＳ
偏光光光束反射面２０１の選択特性の変化によるムラを
低減することができる。よって、投写画像のムラを抑え
ることが可能となる。特に、集光レンズ４１０の焦点距
離を、第１の光学要素１２０の焦点位置、すなわち集光
像１２３が形成される位置から集光レンズ４１０の主点
までの光路長とほぼ等しく設定すれば、図９に示したよ
うに、反射型液晶素子３００から出射される光を平行光
とすることが可能となり、効果的である。

【００９５】さらに、図５に示したように第１の光学要
素１２０から出射された光をそのまま反射型液晶素子へ
入射させてしまうと、反射型液晶素子３００によって変
調された後の光も大きな広がりをもって投写光学系へ向
かうこととなるため、大口径の投写光学系６００を用い
なければ、投写光を十分にのみこむことができず、投写
画像が暗くなってしまう恐れがある。

【００９６】一方、本実施形態の投写型表示装置では、
図９、図１０に示すように、偏光ビームスプリッタ２０
０と反射型液晶素子３００との間に集光レンズ４１０が
配置されており、第１の光学要素１２０によって分割さ
れた複数の中間光束１２２のそれぞれを、集光レンズ４
１０を介して反射型液晶素子３００に重畳させるように
している。従って、反射型表示装置３００によって変調
された後の光束の広がりを抑えることができ、大口径の
投写光学系６００を用いなくとも、きわめて明るい投写
画像を得ることが可能となる。さらに、本実施形態の投
写型表示装置では、集光レンズ４１０が反射型液晶素子
３００の光入出射面に取り付けられており、これらの界
面において発生する光損失も低減されている。従って、
さらに明るい投写画像を得ることが可能となっている。

【００９７】特に、集光レンズ４１０の焦点距離を、第
１の光学要素１２０の焦点位置、すなわち集光像１２３
が形成される位置から集光レンズ４１０の主点までの光
路長とほぼ等しく設定すれば、図１０に示したように、
反射型液晶素子３００から出射される光を投写光学系６
００へ最も集光した状態で入射させることが可能とな
り、投写光学系６００への光の入射効率を高める上で、
効果的である。

【００９８】なお、本実施形態の投写型表示装置では、
集光レンズ４１０を反射型液晶素子３００の光入出射面
に取り付けることにより、これらの界面において発生す
る光損失を低減するようにしているが、集光レンズ４１
０は必ずしも反射型液晶素子３００の光入出射面に取り
付ける必要はない。また、図１１に示すように、集光レ
ンズ４１０を偏光ビームスプリッタ２００の光入出射面
に取り付けることも可能であり、この場合には、偏光ビ
ープスプリッタ２００と集光レンズ４１０との界面にお
いて発生する光損失を低減することが可能である。

【００９９】また、上述した反射型液晶素子３００はモ
ノクロ画像表示用であるが、反射型液晶素子３００と偏
光ビームスプリッタ２００との間に、或いは反射型液晶
素子３００の内部にカラーフィルタを設ければ、カラー
画像を表示することも可能である。

【０１００】（第４の実施形態）前述した第２の実施形
態にかかる投写型表示装置においても、第３の実施形態
と同様、集光レンズを偏光ビームスプリッタ２００Ｒ、
２００Ｇ、２００Ｂと反射型液晶素子３００Ｒ、３００
Ｇ、３００Ｂとの間に配置することができる。このよう
な投写型表示装置の例を図１２に示す。

【０１０１】図１２は、第４の実施形態にかかる投写型
表示装置の洋舞を平面的に見た概略光製図である。な
お、図１２は、第１の光学要素１２０の中心を通るＸＺ
平面における断面図である。本実施形態の投写型表示装
置において、前に説明した第１〜第３の実施形態にかか
る投写型表示装置の構成要素と同様の構成要素について
は、図１〜図１１で用いたものと同じ参照番号を付し、
その詳細な説明は省略する。

【０１０２】本実施形態の投写型表示装置においても、
第３の実施形態にかかる投写型表示装置と同様、偏光ビ
ームスプリッタ２００Ｒ、２００Ｇ、２００Ｂと反射型
液晶素子３００Ｒ、３００Ｇ、３００Ｂとの間に、集光
レンズ４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂが設けられてお
り、第１の光学要素１２０によって分割された複数の中
間光束のそれぞれを、集光レンズ４１０Ｒ、４１０Ｇ、
４１０Ｂを介して反射型液晶素子３００Ｒ、３００Ｇ、
３００Ｂに重畳させるようにしている。従って、反射型
表示装置３００Ｒ、３００Ｇ、３００Ｂによって変調さ
れた後の光束の広がりを抑えることができ、反射型表示
装置３００Ｒ、３００Ｇ、３００Ｂから投写光学系６０
０へ至る光路におけるＳ偏光光光束反射面の選択特性の
変化によるムラを低減することができる。よって、投写
画像のムラを抑えることが可能となる。特に、集光レン
ズ４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂの焦点距離を、第１の
光学要素１２０の焦点位置、すなわち集光像１２３（図
９参照）が形成される位置から集光レンズ４１０Ｒ、４
１０Ｇ、４１０Ｂの主点までの光路長とほぼ等しく設定
すれば、反射型液晶素子３００Ｒ、３００Ｇ、３００Ｂ
から出射される光を平行光とすることが可能となり、効
果的である。

【０１０３】さらに、偏光ビームスプリッタ２００と反
射型液晶素子３００Ｒ、３００Ｇ、３００Ｂとの間に集
光レンズ４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂが配置されてお
り、第１の光学要素１２０によって分割された複数の中
間光束のそれぞれを、集光レンズ４１０Ｒ、４１０Ｇ、
４１０Ｂを介して反射型液晶素子３００Ｒ、３００Ｇ、
３００Ｂに重畳させるようにしているので、反射型表示
装置３００Ｒ、３００Ｇ、３００Ｂによって変調された
後の光束の広がりを抑えることができる。従って、大口
径の投写光学系６００を用いなくとも、きわめて明るい
投写画像を得ることが可能となる。さらに、本実施形態
の投写型表示装置では、集光レンズ４１０Ｒ、４１０
Ｇ、４１０Ｂが、それぞれ、偏光ビームスプリッタ２０
０Ｒ、２００Ｇ、２００Ｂの光入出射面に取り付けられ
ており、これらの界面において発生する光損失も低減さ
れている。従って、さらに明るい投写画像を得ることが
可能となっている。

【０１０４】特に、集光レンズ４１０Ｒ、４１０Ｇ、４
１０Ｂの焦点距離を、第１の光学要素１２０の焦点位
置、すなわち集光像１２３（図１０参照）が形成される
位置から集光レンズ４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂの主
点までの光路長とほぼ等しく設定すれば、反射型液晶素
子３００Ｒ、３００Ｇ、３００Ｂから出射される光を投
写光学系６００へ最も集光した状態で入射させることが
可能となり、投写光学系６００への光の入射効率を高め
る上で、効果的である。

【０１０５】なお、本実施形態の投写型表示装置では、
集光レンズ４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂを、それぞ
れ、偏光ビームスプリッタ２００Ｒ、２００Ｇ、２００
Ｂの光入出射面に取り付けることにより、これらの界面
において発生する光損失を低減するようにしているが、
集光レンズ４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂは必ずしも偏
光ビームスプリッタ２００Ｒ、２００Ｇ、２００Ｂの光
入出射面に取り付ける必要はない。また、集光レンズ４
１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂを反射型液晶素子３００
Ｒ、３００Ｇ、３００Ｂの光入出射面に取り付けること
も可能であり、この場合には、反射型液晶素子３００
Ｒ、３００Ｇ、３００Ｂと集光レンズ４１０Ｒ、４１０
Ｇ、４１０Ｂとの界面において発生する光損失を低減す
ることが可能である。

【０１０６】（その他の実施形態）なお、この発明は、
上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その
用紙を逸脱しない範囲において種々の態様において実施
することが可能であり、例えば次のような変形も可能で
ある。

【０１０７】上述した実施形態にかかる投写型表示装置
は、いずれも第１の光学要素１２０から出射された光束
の偏光方向を揃える偏光変換素子１４０を備えていた
が、本発明は、このような偏光変換素子１４０を備えて
いない投写型表示装置に適用することも可能である。

【０１０８】また、上述した実施形態にかかる投写型表
示装置において、偏光照明装置１００、１０１と偏光ビ
ームスプリッタ２００、２００Ｒ、２００Ｇ、２００Ｂ
との間の光路中や、偏光ビームスプリッタ２００、２０
０Ｒ、２００Ｇ、２００Ｂと投写光学系６００との間の
光路中に偏光素子を配置することが好ましい。前者の位
置に偏光素子を配置すれば、偏光ビームスプリッタ２０
０、２００Ｒ、２００Ｇ、２００Ｂに入射する偏光光
束、結果的には反射型液晶素子３００、３００Ｒ、３０
０Ｇ、３００Ｂを照射する照明光の偏光度を高めること
ができる。後者の位置に偏光素子を配置すれば、偏光ビ
ームスプリッタ２００、２００Ｒ、２００Ｇ、２００Ｂ
から出射されて投写光学系６００へ向かう偏光光束、結
果的には投写光学系６００を介して投写面７００上に投
写される画像の偏光度を高めることができる。従って、
このように偏光素子を配置することにより、投写画像の
コントラストを高めることができ、極めて質の高い投写
画像を得ることが可能となる。

【０１０９】さらにまた、上述したの実施形態において
は、いずれも偏光照明装置１００、１０１でＳ偏光光束
を得る構成としているが、勿論、Ｐ偏光光束を得る構成
としても良い。この場合は、選択位相差板１４７のλ／
２位相差層１４８を偏光分離ユニットアレイ１４１のＳ
偏光光束出射面１４６に形成するようにすれば良い。

【０１１０】さらに、投写型表示装置としては、投写面
７００のうち、投写光学系６００の側の面から投写画像
を観察するフロント型、あるいは投写光学系６００の反
対側の面から投写画像を観察するリア型のものがある
が、本発明はいずれのタイプにも適用可能である。

【０１１１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の投写型表示
装置によれば、明るさが均一で、画質の良い投写型表示
装置を得ることができる。また、大口径の投写光学系を
用いなくとも明るい投写画像を得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施形態にかかる投写型表示装置の要
部を示す概略構成図。

【図２】 偏光照明装置１００における第１の光学要素
１２０の構成を示す斜視図。

【図３】 図３（Ａ）は、偏光照明装置１００における
偏光分離ユニットアレイ１４１の構成を示す斜視図、図
３（Ｂ）は、偏光照明装置１００における選択位相差板
１４７の構成を示す斜視図。

【図４】 反射型液晶素子３００の一例を示す概略断面
図。

【図５】 集光レンズの機能を説明するための比較例を
示す図。

【図６】 第１の実施形態にかかる投写型表示装置にお
ける集光レンズ４００の機能を説明するための図。

【図７】 第２の実施形態にかかる投写型表示装置の要
部を示す概略構成図。

【図８】 第３の実施形態にかかる投写型表示装置の要
部を示す概略構成図。

【図９】 第３の実施形態にかかる投写型表示装置にお
ける集光レンズ４１０の機能を説明するための図。

【図１０】 第３の実施形態にかかる投写型表示装置に
おける集光レンズ４１０の機能を説明するための図。

【図１１】 第３の実施形態にかかる投写型表示装置の
変形例を示す概略構成図。

【図１２】 第４の実施形態にかかる投写型表示装置４
の要部を示す概略構成図。

【図１３】 従来の投写型表示装置の要部を示す概略構
成図である。

【符号の説明】

１０ 光源部 １１ 光源ランプ １２ 放物面リフレクター ２０ 偏光ビームスプリッタ ２１ 偏光分離面 ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂ 反射型液晶装置 ５０ ダイクロイックプリズム ６０ 投写光学系 ７０ 投写面 １００、１０１ 偏光照明装置 １１０ 光源部 １１１ 光源ランプ １１２ 放物面リフレクター １２０ 第１の光学要素 １２１ 光束分割レンズ １２２ 中間光束 １２３ 集光像 １３０ 第２の光学要素 １３１ 集光レンズアレイ １３２ 集光レンズ １４０ 偏光変換素子 １４１ 偏光分離ユニットアレイ １４２ 偏光分離ユニット １４３ 偏光分離面 １４４ 反射面 １４５ Ｐ偏光光束出射面 １４６ Ｓ偏光光束出射面 １４７ 選択位相差板 １４８ λ／２位相差層 １５０ 出射側レンズ １６０ 反射ミラー ２００ 偏光ビームスプリッタ ２０１ Ｓ偏光光束反射面 ２０２、２０３ プリズム部品 ３００、３００Ｒ、３００Ｇ、３００Ｂ 反射型液晶
装置 ３１０ 基板 ３１１ ソース ３１２ ソース電極 ３１３ チャネル ３１４ 珪素層 ３１５ タンタル層 ３１６ ドレイン ３１７ ドレイン電極 ３１８ 層間絶縁膜 ３１９ 反射画素電極 ３２０ 液晶層 ３２１ 液晶分子 ３３０ 基板 ３３１ 対向電極 ３３２ 反射防止層 ３４０ 二酸化珪素層 ３４１ 珪素層 ３４２ タンタル層 ４００、４００Ｒ、４００Ｇ、４００Ｂ 集光レンズ ４１０、４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂ 集光レンズ ５００ 色光分離光学系 ５０１、５０２、５０５ ダイクロイックミラー ５０３、５０４ 反射ミラー ５５０ クロスダイクロイックプリズム ５５１、５５２ ダイクロイック膜 ６００ 投写光学系 ７００ 投写面

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、 前記光源から出射された光を変調する反射型変調素子
   と、 前記反射型変調素子によって変調された光を投写する投
   写光学系と、 前記第２の光学要素と前記反射型変調素子との間の光路
   中に配置され、前記第２の光学要素から出射された光を
   反射または透過させて前記反射型変調素子に到達させる
   とともに、前記反射型変調素子により変調された光を透
   過または反射させて前記投写光学系へ到達させる偏光光
   束選択素子と、を有する投写型表示装置であって、 前記光源と前記偏光光束選択素子との間には、前記光源
   から出射された光束を複数の中間光束に分割する光学要
   素が設けられ、 前記光学要素と前記偏光光束選択素子との間には、前記
   光学要素から出射された光束を集光する集光レンズが設
   けられ、 前記光学要素は、前記光学要素によって分割された前記
   複数の中間光束のそれぞれを、前記集光レンズを介して
   前記反射型変調素子に重畳させる重畳素子を有すること
   を特徴とする投写型表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記集光レンズは、前記光学要素の焦点位置から前記集
   光レンズの主点までの光路長とほぼ等しい焦点距離を有
   することを特徴とする投写型表示装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記光学要素は、前記光源からの光束を集光し、複数の
   中間光束に分割する第１の光学要素と、前記第１の光学
   要素の光出射面側に配置された第２の光学要素と、を有
   し、 前記第２の光学要素は、前記中間光束のそれぞれをＰ偏
   光光束とＳ偏光光束とに分離し、前記Ｐ偏光光束、Ｓ偏
   光光束のうちいずれか一方の偏光方向を他方の偏光光束
   の偏光方向と揃えて出射する偏光変換素子と、前記偏光
   変換素子の光出射面側に配置され、前記中間光束のそれ
   ぞれを前記集光レンズを介して前記反射型変調素子に重
   畳させる前記重畳素子と、を有することを特徴とする投
   写型表示装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、 前記集光レンズは、前記第１の光学要素の焦点位置から
   前記集光レンズの主点までの光路長とほぼ等しい焦点距
   離を有することを特徴とする投写型表示装置。
5. 【請求項５】 光源と、 前記光源から出射された光を複数の色光に分離する色光
   分離光学系と、 前記色光分離光学系によって分離された前記複数の色光
   のそれぞれを変調する複数の反射型変調素子と、 前記複数の反射型変調素子によって変調された光を合成
   する色光合成光学系と、 前記色光合成光学系によって合成された光を投写する投
   写光学系と、 前記色光分離光学系と前記反射型変調素子との間の光路
   中にそれぞれ配置され、前記色光分離光学系から出射さ
   れた色光を反射または透過させて前記反射型変調素子に
   到達させるとともに、前記反射型変調素子により変調さ
   れた光を透過または反射させて前記色光合成光学系へ到
   達させる複数の偏光光束選択素子と、を有する投写型表
   示装置であって、 前記光源と前記色光合成光学系との間には、前記光源か
   ら出射された光束を複数の中間光束に分割する光学要素
   が設けられ、 前記光源と前記偏光光束選択素子との間には、前記光源
   から出射された光束を複数の中間光束に分割する光学要
   素が設けられ、 前記光学要素とそれぞれの前記偏光光束選択素子との間
   には、前記光学要素から出射された光束を集光する集光
   レンズが設けられ、 前記光学要素は、前記光学要素によって分割された前記
   複数の中間光束のそれぞれを、前記集光レンズを介して
   前記反射型変調素子に重畳させる重畳素子を有すること
   を特徴とする投写型表示装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、 前記集光レンズは、前記光学要素の焦点位置から前記集
   光レンズの主点までの光路長とほぼ等しい焦点距離を有
   することを特徴とする投写型表示装置。
7. 【請求項７】 請求項５において、 前記光学要素は、前記光源からの光束を集光し、複数の
   中間光束に分割する第１の光学要素と、前記第１の光学
   要素の光出射面側に配置された第２の光学要素と、を有
   し、 前記第２の光学要素は、前記中間光束のそれぞれをＰ偏
   光光束とＳ偏光光束とに分離し、前記Ｐ偏光光束、Ｓ偏
   光光束のうちいずれか一方の偏光方向を他方の偏光光束
   の偏光方向と揃えて出射する偏光変換素子と、前記偏光
   変換素子の光出射面側に配置され、前記中間光束のそれ
   ぞれを前記集光レンズを介して前記反射型変調素子に重
   畳させる前記重畳素子と、を有することを特徴とする投
   写型表示装置。
8. 【請求項８】 請求項７において、 前記集光レンズは、前記第１の光学要素の焦点位置から
   前記集光レンズの主点までの光路長とほぼ等しい焦点距
   離を有することを特徴とする投写型表示装置。
9. 【請求項９】 光源と、 前記光源から出射された光を変調する反射型変調素子
   と、 前記反射型変調素子によって変調された光を投写する投
   写光学系と、 前記第２の光学要素と前記反射型変調素子との間の光路
   中に配置され、前記第２の光学要素から出射された光を
   反射または透過させて前記反射型変調素子に到達させる
   とともに、前記反射型変調素子により変調された光を透
   過または反射させて前記投写光学系へ到達させる偏光光
   束選択素子と、を有する投写型表示装置であって、 前記光源と前記偏光光束選択素子との間には、前記光源
   から出射された光束を複数の中間光束に分割する光学要
   素が設けられ、 前記偏光光束選択素子と前記反射型変調素子との間に
   は、前記光学要素から出射された光束を集光する集光レ
   ンズが設けられ、 前記光学要素によって分割された前記複数の中間光束の
   それぞれは、前記集光レンズを介して前記反射型変調素
   子に重畳されることを特徴とする投写型表示装置。
10. 【請求項１０】 請求項９において、 前記集光レンズは、前記光学要素の焦点位置から前記集
    光レンズの主点までの光路長の約２倍の焦点距離を有す
    ることを特徴とする投写型表示装置。
11. 【請求項１１】 請求項９において、 前記集光レンズは、前記光学要素の焦点位置から前記集
    光レンズの主点までの光路長とほぼ等しい焦点距離を有
    することを特徴とする投写型表示装置。
12. 【請求項１２】 請求項９において、 前記光学要素は、前記光源からの光束を集光し、複数の
    中間光束に分割する第１の光学要素と、前記第１の光学
    要素の光出射面側に配置された第２の光学要素と、を有
    し、 前記第２の光学要素は、前記中間光束のそれぞれをＰ偏
    光光束とＳ偏光光束とに分離し、前記Ｐ偏光光束、Ｓ偏
    光光束のうちいずれか一方の偏光方向を他方の偏光光束
    の偏光方向と揃えて出射する偏光変換素子と、前記偏光
    変換素子の光出射面側に配置され、前記中間光束のそれ
    ぞれを前記集光レンズを介して前記反射型変調素子に重
    畳させる重畳素子と、を有することを特徴とする投写型
    表示装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２において、 前記集光レンズは、前記第１の光学要素の焦点位置から
    前記集光レンズの主点までの光路長の約２倍の焦点距離
    を有することを特徴とする投写型表示装置。
14. 【請求項１４】 請求項１２において、 前記集光レンズは、前記第１の光学要素の焦点位置から
    前記集光レンズの主点までの光路長とほぼ等しい焦点距
    離を有することを特徴とする投写型表示装置。
15. 【請求項１５】 光源と、 前記光源から出射された光を複数の色光に分離する色光
    分離光学系と、 前記色光分離光学系によって分離された前記複数の色光
    のそれぞれを変調する複数の反射型変調素子と、 前記複数の反射型変調素子によって変調された光を合成
    する色光合成光学系と、 前記色光合成光学系によって合成された光を投写する投
    写光学系と、 前記色光分離光学系と前記反射型変調素子との間の光路
    中にそれぞれ配置され、前記色光分離光学系から出射さ
    れた色光を反射または透過させて前記反射型変調素子に
    到達させるとともに、前記反射型変調素子により変調さ
    れた光を透過または反射させて前記色光合成光学系へ到
    達させる複数の偏光光束選択素子と、を有する投写型表
    示装置であって、 前記光源と前記色光合成光学系との間には、前記光源か
    ら出射された光束を複数の中間光束に分割する光学要素
    が設けられ、 それぞれの前記偏光光束選択素子と前記反射型変調素子
    との間には、前記光学要素から出射された光束を集光す
    る集光レンズが設けられてなることを特徴とする投写型
    表示装置。
16. 【請求項１６】 請求項１５において、 前記集光レンズは、前記光学要素の焦点位置から前記集
    光レンズの主点までの光路長の約２倍の焦点距離を有す
    ることを特徴とする投写型表示装置。
17. 【請求項１７】 請求項１５において、 前記集光レンズは、前記光学要素の焦点位置から前記集
    光レンズの主点までの光路長とほぼ等しい焦点距離を有
    することを特徴とする投写型表示装置。
18. 【請求項１８】 請求項１５において、 前記光学要素は、前記光源からの光束を集光し、複数の
    中間光束に分割する第１の光学要素と、前記第１の光学
    要素の光出射面側に配置された第２の光学要素と、を有
    し、 前記第２の光学要素は、前記中間光束のそれぞれをＰ偏
    光光束とＳ偏光光束とに分離し、前記Ｐ偏光光束、Ｓ偏
    光光束のうちいずれか一方の偏光方向を他方の偏光光束
    の偏光方向と揃えて出射する偏光変換素子と、前記偏光
    変換素子の光出射面側に配置され、前記中間光束のそれ
    ぞれを前記集光レンズを介して前記反射型変調素子に重
    畳させる重畳素子と、を有することを特徴とする投写型
    表示装置。
19. 【請求項１９】 請求項１８において、 前記集光レンズは、前記第１の光学要素の焦点位置から
    前記集光レンズの主点までの光路長の約２倍の焦点距離
    を有することを特徴とする投写型表示装置。
20. 【請求項２０】 請求項１８において、 前記集光レンズは、前記第１の光学要素の焦点位置から
    前記集光レンズの主点までの光路長とほぼ等しい焦点距
    離を有することを特徴とする投写型表示装置。