WO2003096118A1 - Systeme optique d'eclairage, unite d'affichage d'images et procede pour eclairer un element de modulation d'espace - Google Patents

Systeme optique d'eclairage, unite d'affichage d'images et procede pour eclairer un element de modulation d'espace Download PDF

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light
light beam
light source
optical system
polarization direction
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Hideo Tomita
Masao Katsumata
Hideki Yamamoto
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Sony Corporation
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    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems

Definitions

  • the present invention relates to an illumination optical system for illuminating an object to be illuminated in a well-balanced manner, an image display device including such an illumination optical system and a spatial modulation element illuminated by the illumination optical system, and such a space.
  • the present invention relates to a method for illuminating a modulation element.
  • a projection type liquid crystal display device such as a liquid crystal projector that uses a spatial modulation element represented by a liquid crystal panel as an optical switching element and enlarges and projects an image on the liquid crystal panel onto a screen by a projection optical system.
  • This type of liquid crystal display device is composed of a single-panel system using one liquid crystal panel with three color filters of B (blue), R (red), and G (green), and a monochrome liquid crystal panel. There is a three-plate system that is provided for each optical path of B (blue), R (red), and G (record).
  • a metal octaride lamp or an ultra-high pressure mercury lamp having a continuous light emission spectrum over the entire wavelength range of visible light is usually used.
  • FIG. 10 shows the emission spectrum of the extra-high pressure mercury lamp.
  • the emission spectrum of an ultra-high pressure mercury lamp contains several energy peaks.
  • light showing an energy peak PB in a wavelength range of about 400 nm to 480 nm is used as blue light, and an energy peak PG in a wavelength range of about 490 nm to 550 nm.
  • the light shown is used as green light.
  • light in a wavelength range of about 600 nm to 700 nm is used as red light.
  • such an ultra-high pressure mercury lamp has a considerably insufficient relative intensity of red light as compared with blue light and green light.
  • This red light component The white balance of the finally obtained projected image is biased in the green-blue direction due to lack of color, and good color rendering properties cannot be obtained. For this reason, the intensity of the green light component and the blue light component was unavoidably reduced to achieve white balance and secure good color rendering.
  • the illuminance as a whole is reduced and the brightness of the projected image cannot be sufficiently obtained.
  • the emission spectrum of FIG. 10 contains a yellow light or orange light component having an energy peak P Y higher than the energy level in the red wavelength band in a wavelength range around 580 nm. Due to the presence of this yellow light or orange light, there is a problem with the color rendering properties of the projected image, such as that the projected image that should be originally red becomes orange, or that the originally projected green image becomes yellow-green. Occurs. Note that these problems also occur when a metal halide lamp is used.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide an illumination optical system having excellent color rendering while ensuring sufficient illuminance, and an illumination optical system having such an illumination system. It is an object of the present invention to provide an image display device provided with a spatial modulation element and an illumination method for such a spatial modulation element. Disclosure of the invention
  • the illumination optical system includes a first light source, a second light source having an emission spectrum different from the emission spectrum of the first light source, and a specific wavelength of a light flux from the first light source.
  • a replacement optical system that replaces the band light with a light beam from the second light source.
  • the luminous flux from the second light source desirably has an intensity peak in the above-described specific wavelength band. It is desirable to use a light emitting diode or a red laser.
  • the replacement optical system includes a light beam from the first light source, which enters as a first linearly polarized light beam polarized in the first polarization direction, and a second linearly polarized light beam, polarized in the second polarization direction.
  • a light combining element that combines and emits a light beam from the second light source that emits light, and selectively emits only light in a specific wavelength band out of light beams emitted from the light combining element, and the light in the first polarization direction is The light in the second polarization direction, and the light in the second polarization direction is the first polarization direction. It is preferable to include a polarization rotation element for rotating in the polarization direction, and a polarization element for passing only a linearly polarized light in the first polarization direction out of the light emitted from the polarization rotation element.
  • the above-described replacement optical system selectively selects only the light other than the specific wavelength band out of the light flux emitted from the photosynthetic element, the light in the first polarization direction in the second polarization direction, and
  • the polarization rotator rotates the light in the second polarization direction in the first polarization direction, and the polarization rotator passes only the linear polarization luminous flux in the second polarization direction out of the luminous flux emitted from the polarization rotator.
  • You may comprise so that it may contain.
  • the light of the specific wavelength band of the light flux from the first light source is converted into a second light having a light emission spectrum different from the light emission spectrum of the first light source by the replacement optical system.
  • the luminous flux from the light source By doing so, light of a specific wavelength band having a low light intensity in the light beam from the first light source can be replaced with a light beam of sufficient intensity from the second light source.
  • An image display device includes an illumination optical system, and a spatial modulation element that forms an optical image by performing selective spatial modulation for each pixel dot by using a light beam emitted from the illumination optical system as illumination light.
  • An illumination optical system comprising: a first light source; a second light source having a light emission spectrum different from the wavelength spectrum of the first light source; and a first light source.
  • a replacement optical system that replaces a part of the light in a specific wavelength band of the light with the light from the second light source.
  • the illumination optical system in the illumination optical system, light of a specific wavelength band of the light flux from the first light source is emitted by the replacement optical system to a light emission spectrum different from the emission spectrum of the first light source. Light from the second light source. By doing so, the light in the specific wavelength band where the light intensity in the light beam from the first light source is weak can be replaced by the light beam with sufficient intensity from the second light source.
  • the method of illuminating a spatial modulation element is a method of illuminating a spatial modulation element that forms an optical image by performing selective spatial modulation for each pixel dot, and emits a light beam from a first light source.
  • a light beam is emitted from a second light source having a light emission spectrum different from the light emission spectrum of the first light source, and light of a specific wavelength band of a part of the light beam from the first light source is Replaced by the luminous flux from the second light source, and the specific wavelength band is The light beam from the first light source, which has been replaced by the light beam from the second light source, is guided to the spatial light modulator.
  • a part of the light from the first light source in a specific wavelength band has a light emission spectrum different from the light emission spectrum of the first light source.
  • the light After being replaced by the light flux from the second light source, the light is guided to the spatial light modulator.
  • light of a specific wavelength band having a low light intensity in the light beam from the first light source can be replaced with a light beam of sufficient intensity from the second light source.
  • FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a projection type liquid crystal display device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view showing an optical path in a fly-eye lens portion and a polarization conversion element of the projection type liquid crystal display device of FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a part of the cross-sectional structure of the polarization conversion element shown in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view showing an optical path in a fly-eye lens unit and a polarization conversion element of the projection type liquid crystal display device of FIG.
  • FIG. 5 is a sectional view showing an optical path in another fly-eye lens portion and another polarization conversion element of the projection type liquid crystal display device of FIG.
  • FIG. 6 is an enlarged view of a part of the cross-sectional structure of the polarization conversion element shown in FIG.
  • FIG. 7A and 7B are cross-sectional views showing the polarization direction of an incident light beam in the PS separation / combination element shown in FIG.
  • 8A to 8C are characteristic diagrams showing a wavelength spectrum of a light beam passing through the projection type liquid crystal display device shown in FIG.
  • FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views showing another embodiment of the polarization rotator and the polarizing plate shown in FIGS. 7A and 7B.
  • FIG. 10 is a characteristic diagram showing an emission spectrum of a general ultra-high pressure mercury lamp. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • front refers to the light source side when viewed from a certain object
  • rear refers to the side opposite to the light source when viewed from a certain object.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of the liquid crystal display device according to the present embodiment, and shows a state viewed from directly above or from the side.
  • This liquid crystal display device is configured as a three-plate projection type color liquid crystal display device, and includes a first optical system 1 and a second optical system 2.
  • the first optical system 1 includes a first light source 11, a second light source 21, and a PS separation / synthesis element 16.
  • the central axis 10 of the light beam from the first light source 11 (hereinafter referred to as the optical axis 10) and the central axis 20 of the light beam from the second light source 21 (hereinafter referred to as the optical axis 20) are almost orthogonal to each other, and a PS separation / combination element 16 is arranged at the intersection of both optical axes.
  • the first optical system 1 also includes a fly-eye lens unit disposed between the first light source 11 and the PS separation / combination element 16 in order from the side of the first light source 11 along the optical axis 10. 13, a polarization conversion element 14 and a condenser lens 15 are provided.
  • the first optical system 1 is also arranged in order from the side of the second light source 21 along the optical axis 20 between the second light source 21 and the PS separation / synthesis element 16.
  • the lens 22, the fly-eye lens 23, the polarization conversion element 24, and the condenser lens 25 are provided.
  • the first optical system 1 further includes a polarization rotator 17 and a polarizing plate 18 arranged sequentially behind the PS separation / combination element 16 along the optical axis 10.
  • the first optical system 1 corresponds to a specific example of “illumination optical system” in the present invention.
  • an optical system including the polarization conversion elements 14 and 24, the PS separation / synthesis element 16, the polarization rotation element 17 and the polarizing plate 18 as a whole is a specific example of the “substitution optical system” in the present invention.
  • the polarization conversion element 14 corresponds to a specific example of the “first polarization conversion means” in the present invention
  • the polarization conversion element 24 corresponds to the “first polarization conversion means” in the present invention.
  • the PS separation / synthesis element 16 corresponds to a specific example of the "photosynthesis element” in the present invention
  • the polarization rotation element 17 corresponds to the "polarization conversion means” in the present invention
  • the polarizing plate 18 corresponds to a specific example of the “rotating element”, and the specific example of the “polarizing element” in the present invention.
  • the first light source 11 includes a light emitting body 11A and a rotationally symmetric concave mirror 11B.
  • the luminous body 11A for example, an ultra-high pressure mercury lamp having a continuous luminous spectrum over the entire wavelength region of visible light is used.
  • a metal halide lamp may be used.
  • the concave mirror 11 B has a shape with as high a light collection efficiency as possible. For example, a spheroid mirror is desirable.
  • the second light source 21 has a light emission spectrum different from the light emission spectrum of the first light source 11 and has a specific wavelength band, that is, a red wavelength band W (for example, 6200 nm to 7 A light emitting diode (LED) or a red laser having a peak at 200 nm, and more preferably a peak at 625 ⁇ ! To 645 nm) is used (see FIG. 8B described later).
  • a red wavelength band W for example, 6200 nm to 7
  • the collimator lens 22 has a function of converting a divergent light beam from the second light source 21 into a light beam substantially parallel to the optical axis 20.
  • the fly-eye lens unit 13 includes a first lens array 1 arranged in order from the first light source 11 side between the polarization conversion element 14 forming a part of the replacement optical system and the first light source 11. 31 and a second lens array 132, and corresponds to a specific example of the “first uniform optical system” in the present invention.
  • the fly-eye lens unit 23 is a third lens arranged in order from the side of the second light source 21 between the polarization conversion element 24 and the second light source 21 which form another part of the replacement optical system. It is composed of an array 2 31 and a fourth lens array 2 32, and corresponds to a specific example of “second uniform optical system” in the present invention.
  • fly-eye lens portions 13 and 23 diffuse light beams emitted from the first and second light sources 11 and 21, respectively, and form liquid crystal panels 40 R, 40 G and 40 B (described later). Hereinafter, these will be collectively referred to as “liquid crystal panel 40.” This will function as an integrator for uniforming the in-plane illuminance distribution in the LCD panel.
  • the fly eye lens unit 13 will be described later in detail.
  • the polarization conversion element 14 converts the light beam from the first light source 11 into a first linearly polarized light beam (P-polarized light beam) polarized in a first polarization direction
  • the polarization conversion element 24 Light of 2 It has a function of converting the light beam from the source 21 into a second linearly polarized light beam (S-polarized light beam) polarized in a second polarization direction orthogonal to the first polarization direction.
  • the P-polarized light beam is a straight line included in the plane of incidence (the plane containing the normal and the incident ray set at the ray incident position) in which the vibration direction of the electric vector of the light entering the sample surface of interest is included.
  • S-polarized light refers to a linearly polarized light in which the electric vector vibrates in a plane perpendicular to the plane of incidence. The details of the polarization conversion elements 14 and 24 will be described later.
  • the condenser lenses 15 and 25 are for condensing a plurality of small light beams emitted from the polarization conversion elements 14 and 24, respectively.
  • the condenser lenses 15 and 25 may be arranged on the emission side of the PS separation / synthesis element 16.
  • the PS separation / combination element 16 is for combining the first linearly polarized light beam and the second linearly polarized light beam with low loss, and sandwiches the separation / combination surface 16 A on which the polarization separation / combination film is formed. It consists of two prisms bonded together. This PS separation / combination element 16 transmits the first linearly polarized light beam, which is a P-polarized light beam, with almost no loss, and transmits the second linearly polarized light beam, which is an S-polarized light beam, with almost no loss at the separation / combination surface 16A. It works to reflect.
  • the polarization rotator 17 changes the polarization direction by 90 degrees only for the light of the above-mentioned specific wavelength band (red wavelength band W) of the incident light beam, and passes the light of the other wavelength bands as it is.
  • This is a polarization rotator having a property. Therefore, for the first linearly polarized light beam incident on the polarization rotation element 17 from the first light source 11, the polarization direction is selectively changed only for the light in the specific wavelength band described above (P polarization direction). Direction) to the second polarization direction (S polarization direction).
  • the polarization direction is selectively changed only for the light in the above-mentioned specific wavelength band in the second polarization direction (S-polarized light).
  • S-polarized light Specific wavelength band in the second polarization direction
  • P polarization direction the first polarization direction
  • the specific wavelength band described above is configured to be a red wavelength band (for example, 62 nm to 700 nm) substantially equal to the emission spectrum band of the second light source 21
  • the second wavelength As for the second linearly polarized light beam from the light source 21 the polarization directions of all the wavelength components are rotated to the P polarization direction.
  • the polarization rotator 17 having such wavelength selectivity includes, for example, a force You can use La Link's "Color S elect:".
  • the polarizing plate 18 allows only the linearly polarized light in the first polarization direction (P-polarized direction) of the linearly polarized light emitted from the polarization rotation element 17 to pass. This will be described later.
  • the second optical system 2 includes dichroic mirrors 36 R and 36 G provided at predetermined intervals along an optical axis 10 behind the polarizing plate 18, and a dichroic mirror 36 G behind the dichroic mirror 36 G.
  • a reflecting mirror 37A arranged on the optical axis 10 of the mirror mirror 37B, a reflecting mirror 37B arranged on an axis passing through the center of the reflecting mirror 37A and orthogonal to the optical axis 10; It has a reflective mirror 37 C arranged on an axis passing through the center and orthogonal to the optical axis 10.
  • the dichroic mirrors 36 R and 36 G separate the R (red) and G (green) color component lights, which are the basis of color display, from the white light flux emitted from the polarizing plate 18, respectively, and separate them from the incident direction. It has the function of reflecting light in the orthogonal direction.
  • the reflection mirror 37A reflects the blue component light, which is the remaining color component separated from the red and green components by passing through the dichroic mirrors 36R and 36G, in a direction orthogonal to the incident direction.
  • the mirror 37B further reflects the blue component light reflected by the reflecting mirror 37A in a direction orthogonal to the incident direction.
  • the reflection mirror 37C reflects the red component light separated and reflected by the dichroic mirror 36R in a direction orthogonal to the incident direction.
  • the second optical system 2 also includes condenser lenses 38 R, 38 G, 38 B arranged in the traveling direction of the respective reflected lights at the reflection mirrors 37 A, 37 B, 37 C, and a condenser lens 38 R. , 38G, and 38B, and liquid crystal panels 40R, 40G, and 40B respectively disposed on the emission sides.
  • the condenser lenses 38R, 38G, 38B are used to collect the red, green, and blue color component lights separated by the dichroic mirrors 36R, 36G.
  • a polarization filter (not shown) is provided to convert the incident light into more perfect linearly polarized light.
  • the liquid crystal panels 40R, 40G, and 40B have a function of modulating the polarization direction of each color component light that has passed through the condenser lenses 38R, 38G, and 38B for each pixel dot according to an image to be displayed.
  • the liquid crystal panel 40 corresponds to “spatial modulation” in the present invention. Element ".
  • the second optical system 2 is further disposed at a position where an axis passing through each center of the dichroic mirror 36 G and the liquid crystal panel 40 G intersects an axis passing through each center of the liquid crystal panels 40 R and 40 B.
  • the exit side of the color synthesizing dichroic prism 42 that is, on the axis passing through the centers of the dichroic mirror 36 G and the liquid crystal panel 40 G, (The opposite side from 0 G).
  • the color synthesizing dichroic prism 42 combines the respective color component lights that have passed through the liquid crystal panels 4 OR, 40 G, and 40 B and emits them, and the projection lens 43 reflects the color synthesizing dichroic prism 42.
  • the emitted combined light is condensed and projected on the screen 31.
  • a condenser lens 32 is disposed between the dichroic mirror 36 G and the reflection mirror 37 A, and a condenser lens 33 is disposed between the reflection mirror 37 A and the reflection mirror 37 B. Is arranged.
  • These condenser lenses 32 and 33 are provided in consideration of the fact that the optical path length to the liquid crystal panel 40B corresponding to the blue component light is longer than that of the red and green component lights and is easily diffused. Thus, as a result of further focusing of the blue component light, it is possible to prevent the intensity of the blue component light from decreasing.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional structure when the entire fly-eye lens unit 13 and the polarization conversion element 14 in FIG. 1 are cut along a plane passing through the optical axis 10 and perpendicular to the paper surface.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a part of the cross-sectional structure of the polarization conversion element 14 shown in FIG. 2, and
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of the fly-eye lens part 13 and the polarization conversion element 14. It is.
  • cross-sectional hatching is omitted to avoid confusion with the lines indicating the ray paths.
  • the components from the condenser lens 15 to the condenser lenses 38 R, 38 G, 38 B are omitted.
  • the first lens array 13 1 which is a part of the fly-eye lens unit 13, has a large number of minute lens elements along a plane perpendicular to the optical axis 10. (Microlenses) are arranged in a two-dimensional array, and almost from the first light source 11 03 05980
  • the parallel light beam is divided into a plurality of small light beams by each lens element, and each light beam is condensed.
  • the shape of each lens element of the first lens array 13 1 is similar to the shape of the liquid crystal panel 40, and the two have an image conjugate relationship.
  • the second lens array 132 which forms another part of the fly-eye lens unit 13, includes a plurality of two-dimensionally arranged lens elements corresponding to the respective lens elements of the first lens array 131, respectively. It is comprised including.
  • Each lens element of the second lens array 13 2 emits small light beams incident from the corresponding lens element of the first lens array 13 1 so as to overlap each other.
  • the small luminous flux emitted from each lens element of the second lens array 132 is condensed on the surface of the liquid crystal panels 40R, 40G, and 40B by the condenser lens 15 and then condensed there. It is designed to be superimposed.
  • the polarization conversion element 14 disposed behind the fly-eye lens unit 13 is configured to include a PS separation prism array 14 1 and a phase plate 14 2.
  • the PS separation prism array 141 is formed by alternately arranging a strip-shaped PS separation prism 141A having a square cross section and a reflection prism 144B (see FIG. 3).
  • the P S separating prism 14 1 A and the reflecting prism 14 1 B are formed so as to have half the width of each lens element of the first and second lens arrays 13 1 and 13 2.
  • the PS separation prism 14 1 A is formed by joining the slopes of two triangular prisms with a base angle of 45 degrees to each other.
  • the surface is 14 1 C.
  • the PS separation prism 141A is arranged so that its center is located on the optical axis 144 of the lens elements of the first and second lens arrays 131, 1332.
  • the PS-polarized mixed light beam (P + S) emitted from the second lens array 1332 is focused at almost the center on the PS separation surface 141C, and proceeds in the same direction as the incident direction.
  • the light beam is separated into a P-polarized light beam P1 and an S-polarized light beam S traveling in a direction orthogonal to the incident direction.
  • the reflecting prism 14 1 B is formed by joining the slopes of two triangular prisms having the same shape as the triangular prism constituting the PS separating prism 14 1 A, and the joining surface is formed by a reflective film.
  • the formed reflection surface is 14 1 D.
  • the center of the reflecting prism 14 1 B is the first and second lens arrays 13 1 and 13 2 respectively. They are arranged so as to be located at positions corresponding to portions between lens elements adjacent to each other.
  • the reflecting surface 14 1 D of the reflecting prism 14 1 B converts the S-polarized light flux S reflected by the PS separating surface 14 1 C of the PS separating prism 14 1 A into the incident direction while maintaining its polarization direction. And is reflected in a direction orthogonal to.
  • the PS separating prism array 144 does not necessarily need to be configured by arranging strip-shaped junction prisms having a square cross section, but may be configured by arranging oblique prisms having the same shape and size. It may be.
  • the phase plate 142 has a plate shape substantially the same size as the exit surface of each reflection prism 144 B, and is arranged close to or in close contact with the exit surface of each reflection prism 144 B. I have.
  • the phase plate 142 is also called a half-wave plate, and is made of, for example, muscovite / synthetic resin exhibiting a birefringence phenomenon.
  • the phase plate 142 generates a phase difference of half the wavelength of the incident light beam between electric vector components orthogonal to each other in the incident light beam.
  • the polarization direction of the S-polarized light beam S incident on the phase plate 142 changes by 90 degrees, and is emitted as a P-polarized light beam P2.
  • FIG. 5 shows a cross-sectional structure when the entire fly-eye lens part 23 and the polarization conversion element 24 in FIG. 1 are cut along a plane passing through the optical axis 20 and perpendicular to the paper
  • FIG. 6 is an enlarged view of a part of the cross-sectional structure of the polarization conversion element 24 shown in FIG.
  • the cross-section eight-section is omitted in order to avoid confusion with the lines indicating the optical ray paths.
  • the configuration of the fly-eye lens unit 23 and the polarization conversion element 24 is the same as that of the fly-eye lens unit 13 and the polarization conversion element 1 shown in FIGS. 2 and 3. It is almost the same as the configuration of 4. However, it is emitted from the polarization conversion element 14 The difference is that the light beam is a P-polarized light beam, whereas the light beam emitted from the polarization conversion element 24 is an S-polarized light beam S.
  • the third lens array 231 which forms a part of the fly-eye lens unit 23, is configured by two-dimensionally arranging a large number of minute lens elements, and emits substantially parallel light beams from the collimator lens 22.
  • the lens element divides the light into a plurality of small light beams and collects them.
  • the shape of each lens element of the third lens array 2 31 is similar to the shape of the liquid crystal panel 40, and the two have an image conjugate relationship.
  • the fourth lens array 2 32 that forms another part of the fly-eye lens unit 23 has a plurality of lens elements two-dimensionally arranged corresponding to each lens element of the third lens array 2 31. It is comprised including. Each lens element of the fourth lens array 2 32 emits small light beams incident from the corresponding lens element of the third lens array 2 31 so as to overlap each other. The small luminous fluxes emitted from the respective lens elements of the fourth lens array 232 are respectively condensed on the surfaces of the liquid crystal panels 40 R, 40 G, and 40 B by the condenser lens 25, where they are superimposed on each other. It is supposed to be.
  • the polarization conversion element 24 disposed behind the fly-eye lens unit 13 includes a PS separation prism array 241, and a phase plate 242.
  • the PS separation prism array 2241 is configured by alternately arranging a strip-shaped PS separation prism 2441A having a square cross section and a reflection prism 2441B (see FIG. 6).
  • the P S separation prism 24 1 A and the reflection prism 24 1 B are formed so as to have half the width of each lens element of the third and fourth lens arrays 23 1 and 23 2.
  • the PS separation prism 24 1 A is formed by joining the slopes of two triangular prisms having a base angle of 45 degrees to each other.
  • the surface is 24 1 C.
  • the PS separation prism 241A is arranged such that its center is located on the optical axis 245 of the lens elements of the third and fourth lens arrays 231 and 232.
  • the PS-polarized mixed light beam (P + S) emitted from the fourth lens array 232 focuses at the approximate center of the PS separation surface 241C, and proceeds in the same direction as the incident direction.
  • the light is separated into a P-polarized light beam P and an S-polarized light beam S traveling in a direction orthogonal to the incident direction.
  • the phase plate 242 has a plate shape that is almost the same size as the exit surface of each PS separation prism 241 A, and is arranged close to or close to the exit surface of each PS separation prism 241 A. Have been.
  • the polarization direction of the P-polarized light beam incident on the phase plate 242 changes by 90 degrees, and is emitted as an S-polarized light beam S1.
  • the reflecting prism 24 1 B is configured to reflect the S-polarized light flux S reflected by the PS separating surface 24 1 C in a direction orthogonal to the incident direction by the reflecting surface 24 1 D while maintaining its polarization direction. It has become. As a result, the principal ray 2 46 of the S-polarized light flux S 2 emitted from the reflecting prism 24 1 B is directed in the direction of the optical axis 2 45 which is the principal ray of the incident light flux (that is, the optical axis 2 in FIG. 1). 0 direction).
  • the light beam L 1 emitted from the first light source 11 1 is divided into a fly-eye lens unit 13, a polarization conversion element 14, a condenser lens 15, a PS separation / combination element 16, and a polarization rotation element 1. 7 and the polarizing plate 18 in this order, and then toward the subsequent second optical system 2.
  • the luminous flux L 2 emitted from the second light source 21 is a collimated overnight lens 22, a fly-eye lens part 23, a polarization conversion element 24, a condenser lens 25, a PS separation composite element 16, and a polarized light.
  • the light passes through the rotating element 17 and the polarizing plate 18 in order, and goes to the subsequent second optical system 2.
  • the light beams L1 and L2 that have passed through the polarizing plate 18 become a mixed light beam (L1 + L2).
  • the operation of the first optical system 1 will be described later in detail.
  • the mixed luminous flux (L 1 + L 2) passing through the polarizing plate 18 of the first optical system 1 is sequentially transmitted to the dichroic mirrors 36 R and 36 G of the second optical system 2 (FIG. 1). Incident.
  • the dichroic mirror 36 R separates the red component light from the mixed light beam (L 1 + L 2) and reflects it in a direction perpendicular to the incident direction.
  • the dichroic mirror 36 G separates the green component light from the mixed light beam (L 1 + L 2) that has passed through the dichroic mirror 36 R and reflects the green component light in a direction perpendicular to the incident direction.
  • the blue component light that has passed through the dichroic mirror 36 G passes through the condenser lens 32 and is reflected by the reflection mirror 37 A in a direction orthogonal to the incident direction.
  • the red component light reflected by the dichroic mirror 36R is reflected by the reflecting mirror 37C in a direction orthogonal to the incident direction, and then passes through the condenser lens 38R. And enters the liquid crystal panel 40R.
  • the green component light reflected by the dichroic mirror 36 G passes through the condenser lens 38 G and enters the liquid crystal panel 40 G.
  • the blue component light reflected by the reflection mirror 37A further passes through the condenser lens 33, is reflected by the reflection mirror 37B in a direction orthogonal to the incident direction, and passes through the condenser lens 38B. Light enters the liquid crystal panel 40B.
  • the liquid crystal panels 4OR, 40G, and 40B emit light by changing the polarization direction of each of R (red), G (green), and B (blue) color component lights according to the color image signal.
  • Each color component light emitted from the liquid crystal panels 4 OR, 40 G, and 40 B undergoes intensity modulation by a polarizing plate (not shown), and then enters the color synthesizing dichroic prism 42 from different sides for each color. I do.
  • the red component light, the green component light, and the blue component light are combined and emitted, and are projected on the screen 31 by the projection lens 43.
  • each lens element of the first and third lens arrays 13 1 and 23 1 is similar to the shape of the liquid crystal panel 40, and both have an image conjugate relationship. Therefore, as shown in FIGS. 2 and 5, each of the small luminous fluxes passing through the lens elements of the first and third lens arrays 13 1 and 23 1 is respectively placed on the liquid crystal panel 40. The projection is enlarged and superimposed here. As a result, the illuminance distribution on the liquid crystal panel 40 is sufficiently uniform even if the intensity distribution in the cross section of the light beam is not uniform before the light enters the first and third lens arrays 13 1 and 23 1. It will be.
  • FIGS. 7A and 7B are schematic cross-sectional views showing the polarization directions of the light flux L 1 and the light flux L 2 when passing through the PS separation / combination element 16, the polarization rotation element 17 and the polarizing plate 18.
  • . 8A to 8C are schematic diagrams of the light emission spectrum at a predetermined position in the illumination optical system according to the present embodiment.
  • Fig. 1 Fig. 3, Fig. 5, Fig. 7A and Fig. 7B
  • the polarization direction of P-polarized light in the plane of the paper
  • the polarization direction of S-polarized light in the plane of the paper. Is referred to as “see”.
  • the first light source 11 emits a light beam L1 substantially parallel to the optical axis 10.
  • the light beam 1 is a PS-polarized mixed light beam containing P and S polarized light components, enters the first lens array 13 1 of the fly-eye lens unit 13, and is divided into a plurality of small light beams by each lens element (No. See Figure 2). These small luminous fluxes pass through the vicinity of the center of each corresponding lens element in the second lens array 132, and enter the polarization conversion element 14 while converging.
  • the polarization conversion element 14 almost all of the light beam L1, which was a P-polarized light mixed light beam, is converted into a P-polarized light beam, and enters the condenser lens 15 while diverging (see FIG. 3).
  • the P-polarized light beam that has passed through the polarization conversion element 14 is converted into an almost telecentric light beam by the condenser lens 15, and enters the PS separation / combination element 16.
  • the light beam L 2 emitted from the second light source 21 enters the collimating lens 22 while diverging.
  • the collimating lens 22 converts the light beam L2 into a light beam that is substantially parallel to the optical axis 20 and emits it.
  • the light beam L 2 is a PS-polarized mixed light beam containing P and S polarized components, is incident on the third lens array 23 1 of the fly-eye lens unit 23, and is converted into a plurality of small light beams L 2 A by each lens element. It is divided (see Fig. 5). Each of these small light beams L2 passes through the vicinity of the center of the corresponding lens element in the fourth lens array 232, and enters the polarization conversion element 24 while converging.
  • the polarization conversion element 24 In the polarization conversion element 24, almost all of the light beam L2, which was a PS-polarized mixed light beam, is converted into an S-polarized light beam, and enters the condenser lens 25 while diverging (see FIG. 6). The P-polarized light beam that has passed through the polarization conversion element 24 is converted into an almost telecentric light beam by the condenser lens 25, and enters the PS separation / combination element 16.
  • FIG. 7A shows the polarization direction of the light beam L1
  • FIG. 7B shows the polarization direction of the light beam L2.
  • almost all of the light beam L1 incident on the PS separation / combination element 16 is a P-polarized light beam.
  • the P-polarized light beam of the light beam L1 passes through the separation / combination surface 16A as it is with little loss, exits from the PS separation / combination element 16 and then enters the polarization rotation element 17.
  • the luminous flux incident on the PS separation / combination element 16 A slight S-polarized light beam of L1 is reflected at the separation / combination surface 16A in a direction orthogonal to the incident direction (that is, a direction orthogonal to the optical axis 10) and removed.
  • the polarization rotator 17 selectively rotates the polarization direction by 90 degrees only for the red component light corresponding to the wavelength band of 62 nm to 700 nm. Therefore, the light beam L1 emitted from the polarization rotator 17 becomes a PS-polarized mixed light beam in which the S-polarized light beam as the red component light and the P-polarized light beam as the non-red component light are mixed. However, since the S-polarized light beam is blocked by the polarizing plate 18, the light beam L1 that has passed through the polarizing plate 18 becomes a P-polarized light beam. That is, the light $ L1 emitted from the first light source 11 becomes a P-polarized light beam from which the red component light has been removed.
  • the light beam L 2 incident on the PS separation / combination element 16 is an S-polarized light beam.
  • the S-polarized light beam of the light beam L2 is reflected on the separation / combination surface 16A in a direction perpendicular to the incident direction (that is, in a direction parallel to the optical axis 10) with almost no loss, and the PS separation / combination element 1 After exiting from 6, the light enters the polarization rotator 17. It should be noted that a slight P-polarized light beam of the light beam L2 incident on the PS separation / combination element 16 passes through the separation / combination surface 16A as it is and is removed.
  • the polarization direction of the red component light corresponding to the wavelength band of 600 nm to 700 nm is rotated by 90 degrees. Therefore, almost all of the light beam L 2 emitted from the polarization rotating element 17 becomes a P-polarized light beam, and passes through the subsequent polarizing plate 18 as it is. That is, the light beam L2 emitted from the second light source 21 becomes a P-polarized light beam composed of red component light.
  • FIGS. 8A to 8C the horizontal axis indicates the wavelength, and the vertical axis indicates the emission intensity.
  • FIG. 8A shows the wavelength spectrum of the light beam L1 from the first light source 11;
  • FIG. 8B shows the wavelength spectrum of the light beam L2 from the second light source 21;
  • FIG. C shows a wavelength spectrum of a mixed light flux (L 1 + L 2) of the light flux L 1 and the light flux L 2 after passing through the polarizing plate 18.
  • the range indicated by the wavelength band W corresponds to 62 nm to 700 nm.
  • the wavelength spectrum of the light flux L1 from the first light source 11 has a relatively low emission intensity in the red wavelength band W, and lacks red component light.
  • the wavelength spectrum of the light beam L2 from the second light source 21 is as shown in FIG. 8B. Red component light having an emission intensity peak in the red wavelength band W.
  • the wavelength spectrum of the mixed light flux (L 1 + L 2) of the light flux L 1 and the light flux L 2 after passing through the polarizing plate 18 is represented by the red wavelength in FIG. 8A.
  • the wavelength spectrum in the band W is replaced with the wavelength spectrum in the red wavelength band W in FIG. 8B.
  • the wavelength band of the red wavelength band W corresponding to the red component light in the first light source 11 composed of the ultra-high pressure mercury lamp Since the vector is replaced with the wavelength spectrum of the red wavelength band W of the second light source 21 composed of a red LED, the R (red) component light of the G (green) and B (blue) colors is not reduced. A good intensity balance of each color component light of (red), G (green) and B (blue) can be obtained, and good color rendering properties can be exhibited.
  • the polarization direction is rotated in a specific wavelength band by using the same polarization rotation element 17.
  • the wavelength band to be removed of 1 completely matches the wavelength band of the light flux L2 to be replaced. Therefore, the desired wavelength band can be replaced accurately and easily.
  • the adverse effect of the peak of the yellow or orange light component in the wavelength band around 580 nm on the color rendering properties is as follows. It is reduced to a level that does not cause a problem in practical use.
  • the present invention has been described with reference to the embodiments.
  • the present invention is not limited to these embodiments, and can be variously modified.
  • the fly-eye lens units 13 and 23 and the polarization conversion groups 14 and 15 are arranged in order from the first and second light sources 11 and 21.
  • this order is not particularly limited. In this case, the reverse is acceptable and the fly-eye lens portions 13 and 23 need not be provided.
  • liquid crystal panels 40 R, 40 G, and 40 B are used as the spatial modulation elements.
  • the present invention is not limited to this.
  • An element such as a 1 Micromirror Device) in which pixels are composed of minute mirrors may be used.
  • the polarization rotator 17 changes the polarization direction of the incident light beam by 90 degrees only for the light of the above-mentioned specific wavelength band (red wavelength band W), and changes the wavelength of the other wavelengths.
  • the polarization rotator has a wavelength selectivity that allows the light in the band to pass through as it is, and the first polarization direction (P polarization direction) of the linearly polarized light flux emitted from the polarization rotator 17 is The case where only the linearly polarized light beam is passed has been described, but conversely, as shown in FIGS.
  • the polarization rotating element 170 The above-mentioned light of the specific wavelength band (red wavelength band W) is allowed to pass through as it is, and only the light of the other wavelength bands is changed in polarization direction by 90 degrees. 0, the straight line emitted from the polarization rotator 1 7 0 Of the light beams may be configured to pass only linearly polarized in the second polarization direction (S polarization direction). As a result, not only the first polarization direction (P polarization direction) but also the linearly polarized light beam in the second polarization direction (S polarization direction) can be used as illumination light as an output of the polarizing plate 180.
  • the specific wavelength band is the red wavelength band W
  • an ultra-high pressure mercury lamp deficient in red component light is used as the first light source 11
  • a red component is used as the second light source 21.
  • the present invention is not limited to this, and replacement of another color component light may be performed.
  • a lamp that lacks blue component light is used as the first light source 11
  • a blue LED or the like may be used as the second light source 21.
  • the wavelength selection range of the polarization rotation element 17 may be set to a desired range (in this example, a range corresponding to a blue wavelength band).
  • Both the first light source 11 and the second light source 21 may be other types of light sources.
  • the polarization conversion elements 14 and 24 may be simple polarization filters.
  • the above-mentioned specific wavelength band includes part or all of the peak wavelength band of the yellow or orange light component in the wavelength band near 580 nm, so that the luminous flux L Of the above, the red wavelength band may be replaced with the light flux L2, and a part or all of the wavelength band of the yellow light component or the orange light component may be removed.
  • a first light source, a second light source having a light emission spectrum different from the light emission spectrum of the first light source A replacement optical system that replaces light of a specific wavelength band in the light beam from the first light source with the light beam from the second light source.
  • the light in the wavelength band can be replaced by a light flux from the second light source having sufficient intensity. Therefore, white balance can be achieved without unnecessarily lowering the illuminance, and excellent color rendering properties can be exhibited. Further, according to the illumination optical system of the present invention, the luminous flux from the second light source has an intensity peak in a specific wavelength band, thereby exhibiting excellent color rendering while securing higher illuminance. it can.
  • a first polarization conversion element for converting a light beam from the first light source into a first linearly polarized light beam polarized in a first polarization direction
  • a second polarization conversion element for converting a light beam from the light source into a second linearly polarized light beam polarized in a second polarization direction orthogonal to the first polarization direction
  • a first linearly polarized light beam and a second linear light beam A light combining element that combines the polarized light beam and a light beam emitted from the first polarization conversion element that selectively rotates the polarization direction from the first polarization direction to the second polarization direction only for light in a specific wavelength band.
  • a polarization rotation element for rotating the polarization direction of the light beam emitted from the second polarization conversion element from the second polarization direction to the first polarization direction, and a first light beam emitted from the polarization rotation element.
  • a polarizing element that allows only a linearly polarized light beam with a polarization direction of By doing so, the wavelength band of the light beam to be removed completely matches the wavelength band of the light beam to be replaced. Therefore, the desired wavelength band can be easily and accurately replaced, and excellent color rendering properties can be exhibited without impairing the light intensity from the first light source.
  • a first uniformizing optical system for equalizing the light intensity distribution is provided between the first light source and the replacement optical system, so that the final result is obtained.
  • the illuminance distribution in the projected image to be obtained can be made more uniform.
  • a second uniformizing optical system for uniformizing the light intensity distribution is provided between the second light source and the replacement optical system, so that the final result is obtained.
  • the illuminance distribution in the projected image to be obtained can be made more uniform.
  • the specific wavelength band is a red wavelength band
  • the second light source is a light emitting diode or a red laser that shows a light intensity distribution in the red wavelength band, so that the first
  • a light source that lacks red component light such as an ultra-high pressure mercury lamp
  • the red light component of the second light source can be replaced.
  • the second light source since the second light source has a peak in the red wavelength band, it includes component light peaks of colors other than R (red), G (green), and B (blue) such as yellow component light or orange component light. Also, these components can exhibit excellent color rendering properties without being adversely affected by unnecessary component light.
  • a light beam is emitted from the first light source, and the light beam is emitted from the second light source having a light emission spectrum different from the light emission spectrum of the first light source.
  • a part of the light from the first light source in a specific wavelength band is replaced by the light from the second light source, and the specific wavelength band is replaced by the light from the second light source.
  • the light beam from the first light source in the state is guided to the spatial light modulator.

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Description

明細書 照明光学系、 画像表示装置および空間変調素子の照明方法 技術分野
本発明は、 被照明体をバランスよく照明するための照明光学系、 そのような照 明光学系とこれによつて照明される空間変調素子とを備えた画像表示装置、 およ びそのような空間変調素子の照明方法に関する。 背景技術
近年、 例えば液晶パネルに代表される空間変調素子を光スイッチング素子とし て利用し、 液晶パネル上の画像を投射光学系によってスクリーン上に拡大投影す るようにした液晶プロジェクタ等の投射型液晶表示装置が広く使用されるように なっている。 この種の液晶表示装置には、 B (青） ， R (赤） ， G (緑） の 3色 カラ一フィルタを備えた液晶パネルを 1枚用いて構成した単板方式と、 モノクロ 液晶パネルを B (青） ， R (赤） ， G (録） の各光路ごとに設けて構成した 3板 方式とがある。
このような投射型液晶表示装置における照明光学系の光源としては、 通常、 可 視光の全波長領域に亘つて連続な発光スぺクトルを有するメタル八ライドランプ や超高圧水銀ランプ等が用いられる。
第 1 0図は、 超高圧水銀ランプの発光スペクトルを示すものである。 第 1 0図 に示したとおり、 超高圧水銀ランプの発光スぺクトルには数本のエネルギーピー クが含まれる。 この発光スペクトルにおいて、 およそ 4 0 0 n m~ 4 8 0 n mの 波長域にエネルギーピーク P Bを示す光は青色光として利用され、 およそ 4 9 0 n m~ 5 5 0 n mの波長域にエネルギーピーク P Gを示す光は緑色光として利用 される。 さらに、 およそ 6 2 0 n m〜 7 0 0 n mの波長域の光は赤色光として利 用される。
しかしながら、 第 1 0図に示したように、 このような超高圧水銀ランプでは青 色光や緑色光に比べて赤色光の相対強度がかなり不足している。 この赤色光成分 の不足により、 最終的に得られる投影画像のホワイトバランスが緑一青方向に偏 つてしまい、 良好な演色性が得られない。 そのため、 やむを得ず緑色光成分およ び青色光成分の強度を絞ることで、 ホワイトバランスを図り良好な演色性を確保 していた。 しかしながら、 このような方法では、 全体としての照度が低下してし まい、 投影画像の明るさが十分に得られないという問題が生じる。
しかも、 第 1 0図の発光スペクトルは 5 8 0 n m付近の波長域に、 赤色波長帯 のエネルギーレベルよりも高いエネルギーピーク P Yを持つ黄色光あるいは橙色 光成分を含んでいる。 この黄色光あるいは橙色光成の存在により、 本来赤色であ るべき投影画像が橙色になったり、 あるいは本来緑色であるべき投影画像が黄緑 色になったりする等、 投影画像の演色性に問題が生ずる。 なお、 これらの問題は、 メ夕ルハライドランプを用いた場合も同様に生じる。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、 その目的は、 十分な照度を確 保しつつ、 演色性に優れた照明光学系、 そのような照明光学系とこれによつて照 明される空間変調素子とを備えた画像表示装置、 およびそのような空間変調素子 の照明方法を提供することにある。 発明の開示
本発明の照明光学系は、 第 1の光源と、 この第 1の光源の発光スペクトルとは 異なる発光スぺクトルを有する第 2の光源と、 第 1の光源からの光束のうちの特 定波長帯の光を、 第 2の光源からの光束によって置き換える置換光学系とを備え るようにしたものである。 ここで、 第 2の光源からの光束は、 上記の特定波長帯 に強度ピークを有することが望ましく、 特定波長帯が赤色波長帯である場合には、 第 2の光源として赤色波長帯にピークを有する発光ダイォードまたは赤色レーザ を用いることが望ましい。
さらに、 置換光学系は、 第 1の偏光方向に偏光した第 1の直線偏光光束として 入射する第 1の光源からの光束と、 第 2の偏光方向に偏光した第 2の直線偏光光 束として入射する第 2の光源からの光束とを合成して射出する光合成素子と、 そ の光合成素子から射出された光束のうち、 特定波長帯の光についてのみ選択的に、 第 1の偏光方向の光は第 2の偏光方向に、 そして、 第 2の偏光方向の光は第 1の 偏光方向に回転させる偏光回転素子と、 その偏光回転素子から射出した光束のう ち、 第 1の偏光方向の直線偏光光束のみを通過させる偏光素子とを含むことが好 適である。
また逆に、 上述の置換光学系が、 光合成素子から射出された光束のうち、 特定 波長帯以外の光についてのみ選択的に、 第 1の偏光方向の光は第 2の偏光方向に、 そして、 第 2の偏光方向の光は第 1の偏光方向に回転させる偏光回転素子と、 そ の偏光回転素子から射出した光束のうち、 第 2の偏光方向の直線偏光光束のみを 通過させる偏光素子とを含むように構成してもよい。
本発明の照明光学系では、 第 1の光源からの光束のうちの特定波長帯の光を、 置換光学系によって、 第 1の光源の発光スぺクトルとは異なる発光スぺクトルを 有する第 2の光源からの光束に置き換える。 こうすることで、 第 1の光源からの 光束における光強度の弱い特定波長帯の光を第 2の光源からの十分な強度の光束 に置き換えることができる。
本発明の画像表示装置は、 照明光学系と、 この照明光学系から射出した光束を 照明光として利用し、 画素ドットごとの選択的な空間変調を行うことにより光学 像を形成する空間変調素子とを備えた画像表示装置であり、 照明光学系は、 第 1 の光源と、 この第 1の光源の波長スぺクトルとは異なる発光スぺクトルを有する 第 2の光源と、 第 1の光源からの光束のうちの一部の特定波長帯の光を、 第 2の 光源からの光束によって置き換える置換光学系とを含むようにしたものである。 本発明の画像表示装置では、 照明光学系において、 第 1の光源からの光束のう ちの特定波長帯の光を、 置換光学系によって、 第 1の光源の発光スペクトルとは 異なる発光スぺクトルを有する第 2の光源からの光束に置き換えるようになって いる。 こうすることで、 第 1の光源からの光束における光強度の弱い特定波長帯 の光を第 2の光源からの十分な強度の光束に置き換えることができる。
本発明の空間変調素子の照明方法は、 画素ドットごとの選択的な空間変調を行 うことにより光学像を形成する空間変調素子を照明する方法であり、 第 1の光源 から光束を射出させ、 この第 1の光源の発光スぺクトルとは異なる発光スぺクト ルを有する第 2の光源から光束を射出させ、 第 1の光源からの光束のうちの一部 の特定波長帯の光を、 第 2の光源からの光束によって置き換え、 特定波長帯が第 2の光源からの光束によって置き換えられた状態の第 1の光源からの光束を空間 変調素子に導くようにしたものである。
本発明の空間変調素子の照明方法では、 第 1の光源からの光束のうちの一部の 特定波長帯の光を、 第 1の光源の発光スぺクトルとは異なる発光スぺクトルを有 する第 2の光源からの光束に置き換えたのち、 空間変調素子に導くようにする。 こうすることで、 第 1の光源からの光束における光強度の弱い特定波長帯の光を 第 2の光源からの十分な強度の光束に置き換えることができる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の一実施の形態に係る投射型液晶表示装置の概略構成を表す 平面図である。
第 2図は、 第 1図の投射型液晶表示装置のフライアイレンズ部および偏光変換 素子における光路を示す断面図である。
第 3図は、 第 2図に示した偏光変換素子の断面構造の一部を拡大して示した図 である。
第 4図は、 第 1図の投射型液晶表示装置のフライアイレンズ部および偏光変換 素子における光路を示す概略斜視図である。
第 5図は、 第 1図の投射型液晶表示装置の他のフライアイレンズ部および他の 偏光変換素子における光路を示す断面図である。
第 6図は、 第 5図に示した偏光変換素子の断面構造の一部を拡大して示した図 である。
第 7 A図および第 7 B図は、 第 1図に示した P S分離合成素子における入射光 束の偏光方向を示す断面図である。
第 8 A図〜第 8 C図は、 第 1図に示した投射型液晶表示装置を通過する光束の 波長スぺクトルを示す特性図である。
第 9 A図および第 9 B図は、 第 7 A図および第 7 B図に示した偏光回転素子お よび偏光板について他の実施の形態を示す断面図である。
第 1 0図は、 一般的な超高圧水銀ランプにおける発光スペクトルを示す特性図 である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
最初に、 第 1図を参照して、 本発明の実施の形態に係る画像表示装置としての 液晶表示装置の構成について説明する。 なお、 本実施の形態では、 「前方」 とは、 ある対象物からみて光源側を指し、 「後方」 とは、 ある対象物からみて光源とは 反対側を指す。
第 1図は、 本実施の形態に係る液晶表示装置の概略構成を表すものであり、 真 上または真横から見た状態を示している。 この液晶表示装置は、 3板式の投射型 カラー液晶表示装置として構成されたものであり、 第 1の光学系 1と、 第 2の光 学系 2とを備えている。
第 1の光学系 1は、 第 1の光源 1 1と、 第 2の光源 2 1と、 P S分離合成素子 1 6とを備えている。 第 1の光源 1 1からの光束の中心軸 1 0 (以下、 光軸 1 0 という。 ） と第 2の光源 2 1からの光束の中心軸 2 0 (以下、 光軸 2 0とい う。 ） とは互いにほぼ直交しており、 両光軸の交差位置に P S分離合成素子 1 6 が配置されている。
第 1の光学系 1はまた、 第 1の光源 1 1と P S分離合成素子 1 6との間に光軸 1 0に沿って第 1の光源 1 1の側から順に配置されたフライアイレンズ部 1 3、 偏光変換素子 1 4およびコンデンサレンズ 1 5を備えている。 第 1の光学系 1は また、 第 2の光源 2 1と P S分離合成素子 1 6との間に光軸 2 0に沿って第 2の 光源 2 1の側から順に配置された、 コリメ一夕レンズ 2 2、 フライアイレンズ部 2 3、 偏光変換素子 2 4およびコンデンサレンズ 2 5を傭えている。 第 1の光学 系 1はさらに、 光軸 1 0に沿って P S分離合成素子 1 6の後方に順次配置された 偏光回転素子 1 7および偏光板 1 8を備えている。
ここで、 第 1の光学系 1が本発明における 「照明光学系」 の一具体例に対応す る。 また、 偏光変換素子 1 4、 2 4、 P S分離合成素子 1 6、 偏光回転素子 1 7 および偏光板 1 8からなる光学系が、 全体として、 本発明における 「置換光学 系」 の一具体例に対応する。 さらに、 偏光変換素子 1 4が本発明における 「第 1 の偏光変換手段」 の一具体例に対応し、 偏光変換素子 2 4が本発明における 「第 2の偏光変換手段」 の一具体例に対応し、 P S分離合成素子 1 6が本発明におけ る 「光合成素子」 の一具体例に対応し、 偏光回転素子 1 7が本発明における 「偏 光回転素子」 の一具体例に対応し、 偏光板 1 8が本発明における 「偏光素子」 の 一具体例に対応する。
第 1の光源 1 1は、 発光体 1 1 Aと、 回転対称な凹面鏡 1 1 Bとを含んで構成 される。 発光体 1 1 Aとしては、 可視光の全波長領域に亘つて連続な発光スぺク トルを有する、 例えば、 超高圧水銀ランプが用いられる。 この他に、 メタルハラ ィド系のランプを用いてもよい。 凹面鏡 1 1 Bはできるだけ集光効率の高い形状 であることが望ましく、 例えば、 回転楕円面鏡が望ましい。 第 2の光源 2 1は、 第 1の光源 1 1の発光スぺクトルとは異なる発光スぺクトルを有するもので、 特 定波長帯すなわち、 赤色波長帯 W (例えば、 6 2 0 n m〜 7 0 0 n mであり、 よ り好ましくは 6 2 5 η π！〜 6 4 5 n m) にピークを有する発光ダイオード （L E D ) または赤色レーザが用いられる （後述する第 8 B図参照） 。
コリメータレンズ 2 2は、 第 2の光源 2 1からの発散光束を光軸 2 0とほぼ平 行な光束に変換する機能を有する。
フライアイレンズ部 1 3は、 置換光学系の一部をなす偏光変換素子 1 4と第 1 の光源 1 1との間に第 1の光源 1 1の側から順に配置された第 1レンズアレイ 1 3 1および第 2レンズアレイ 1 3 2から構成されており、 本発明における 「第 1 の均一化光学系」 の一具体例に対応する。 フライアイレンズ部 2 3は、 置換光学 系の他の一部をなす偏光変換素子 2 4と第 2の光源 2 1との間に第 2の光源 2 1 の側から順に配置された第 3レンズアレイ 2 3 1および第 4レンズアレイ 2 3 2 から構成されており、 本発明における 「第 2の均一化光学系」 の一具体例に対応 する。 これらのフライアイレンズ部 1 3， 2 3は、 第 1および第 2の光源 1 1 , 2 1からそれぞれ射出した光束を拡散させ、 後述する液晶パネル 4 0 R , 4 0 G , 4 0 B (以下、 適宜これらを総称して、 「液晶パネル 4 0」 という。 ） における 面内照度分布を均一化するためのインテグレ一夕として機能する。 なお、 フライ アイレンズ部 1 3については後に詳述する。
偏光変換素子 1 4は、 第 1の光源 1 1からの光束を、 第 1の偏光方向に偏光し た第 1の直線偏光光束 （P偏光光束） に変換し、 偏光変換素子 2 4は、 第 2の光 源 2 1からの光束を、 第 1の偏光方向と直交する第 2の偏光方向に偏光した第 2 の直線偏光光束 （S偏光光束） に変換する機能を有する。 ここで P偏光光束とは、 着目している試料面に入射する光の電気べクトルの振動方向が入射面 （光線入射 位置に立てた法線と入射光線とを含む面） 内に含まれる直線偏光光束をいい、 S 偏光光束とは、 電気べクトルの振動方向が入射面と直交する面内にある直線偏光 光束をいう。 なお、 偏光変換素子 1 4 , 2 4の詳細については後述する。
コンデンサレンズ 1 5 , 2 5は、 偏光変換素子 1 4， 2 4から射出された複数 の小光束をそれぞれ集光するためのものである。 なお、 このコンデンサレンズ 1 5 , 2 5は、 P S分離合成素子 1 6の射出側に配置されるようにしてもよい。
P S分離合成素子 1 6は、 第 1の直線偏光光束と第 2の直線偏光光束とを低損 失で合成するためのもので、 偏光分離合成膜が形成された分離合成面 1 6 Aを挟 んで 2つのプリズムを貼り合わせて構成されている。 この P S分離合成素子 1 6 は、 P偏光光束である第 1の直線偏光光束をほとんど損失なく透過させると共に、 S偏光光束である第 2の直線偏光光束を分離合成面 1 6 Aでほとんど損失なく反 射させるように機能する。
偏光回転素子 1 7は、 入射光束のうち、 上記した特定波長帯 （赤色波長帯 W) の光についてのみ偏光方向を 9 0度変化させ、 それ以外の波長帯の光はそのまま 通過させるという波長選択性を有する偏光回転素子である。 したがって、 第 1の 光源 1 1から偏光回転素子 1 7に入射した第 1の直線偏光光束については、 上記 した特定波長帯の光についてのみ偏光方向が選択的に第 1の偏光方向 （P偏光方 向） から第 2の偏光方向 （S偏光方向） へと回転させられる。
一方、 第 2の光源.2 1から偏光回転素子 1 7に入射した第 2の直線偏光光束に ついては、 上記した特定波長帯の光についてのみ偏光方向が選択的に第 2の偏光 方向 （S偏光方向） から第 1の偏光方向 （P偏光方向） へと回転させられる。 こ こで、 上記した特定波長帯が、 第 2の光源 2 1の発光スペクトル帯とほぼ等しい 赤色波長帯 （例えば、 6 2 0 n m~ 7 0 0 n m) であるように構成すると、 第 2 の光源 2 1からの第 2の直線偏光光束については、 そのすベての波長成分の偏光 方向が P偏光方向へと回転する。
なお、 このような波長選択性を有する偏光回転素子 1 7としては、 例えば、 力 ラ一リンク社の 「 Co l o r S e l e c t：」 を用いることができる。
偏光板 1 8は、 偏光回転素子 1 7から射出した直線偏光光束のうち、 第 1の偏 光方向 （P偏光方向） の直線偏光光束のみを通過させるようになつている。 この 点については後述する。
第 2の光学系 2は、 偏光板 1 8の後方の光軸 1 0に沿って所定間隔を隔てて順 次設けられたダイクロイツクミラー 36 R, 36 Gと、 ダイクロイツクミラー 3 6 Gの後方の光軸 1 0上に配置された反射ミラー 37 Aと、 この反射ミラ一 37 Aの中心を通り光軸 10と直交する軸上に配置された反射ミラー 37 Bと、 ダイ クロイツクミラ一 36 Rの中心を通り光軸 10と直交する軸上に配置された反射 ミラ一 37 Cとを備えている。
ダイクロイツクミラー 36 R, 36 Gは、 偏光板 1 8から射出された白色光束 から、 色表示の基本となる R (赤） ， G (緑） の各色成分光をそれぞれ色分離し て入射方向と直交する方向に反射する機能を有する。 反射ミラー 37Aは、 ダイ クロイツクミラー 36 R, 36 Gを通過することにより赤色， 緑色成分を分離さ れた残りの色成分である青色成分光を入射方向と直交する方向に反射し、 反射ミ ラ一 37 Bは、 反射ミラ一 37 Aで反射された青色成分光をさらに入射方向と直 交する方向に反射するようになっている。 反射ミラ一 37 Cは、 ダイクロイツク ミラー 36 Rで分離反射された赤色成分光を入射方向と直交する方向に反射する ためのものである。
第 2の光学系 2はまた、 反射ミラ一 37 A, 37 B, 37 Cでの各反射光の進 行方向にそれぞれ配置されたコンデンサレンズ 38 R, 38 G, 38 Bと、 コン デンサレンズ 38 R, 38 G, 38 Bの各射出側にそれぞれ配置された液晶パネ ル 40R, 40 G, 40 Bとを備えている。 コンデンサレンズ 38R, 38 G, 3 8 Bは、 ダイクロイツクミラー 36 R, 36 Gで色分解された赤， 緑， 青の各 色成分光を集光するためのもので、 それぞれの入射側には、 入射光をより完全な る直線偏光に変換するための偏光フィル夕 （図示せず） が設けられている。 液晶 パネル 40R， 40 G, 40 Bは、 コンデンサレンズ 38 R， 38 G， 3 8 Bを 通過した各色成分光の偏光方向をそれぞれ表示する画像に応じて画素ドットごと に変調する機能を有する。 ここで、 液晶パネル 40が本発明における 「空間変調 素子」 の一具体例に対応する。
第 2の光学系 2はさらに、 ダイクロイツクミラー 3 6 Gおよび液晶パネル 4 0 Gの各中心を通る軸と液晶パネル 4 0 R , 4 0 Bの各中心を通る軸とが交差する 位置に配置された色合成用ダイクロイツクプリズム 4 2と、 色合成用ダイクロイ ックプリズム 4 2の射出側 （すなわち、 ダイクロイツクミラー 3 6 Gおよび液晶 パネル 4 0 Gの各中心を通る軸上であって液晶パネル 4 0 Gと反対側） に配置さ れた投影レンズ 4 3とを備えている。 色合成用ダイクロイツクプリズム 4 2は、 液晶パネル 4 O R , 4 0 G , 4 0 Bを通過した各色成分光を色合成して射出し、 投影レンズ 4 3は、 色合成用ダイクロイックプリズム 4 2から射出した合成光を 集光してスクリーン 3 1に投影するようになっている。
なお、 ダイクロイツクミラー 3 6 Gと反射ミラ一 3 7 Aとの間にはコンデンサ レンズ 3 2が配置され、 さらに、 反射ミラー 3 7 Aと反射ミラー 3 7 Bとの間に はコンデンサレンズ 3 3が配置されている。 これらのコンデンサレンズ 3 2， 3 3は、 青色成分光に対応する液晶パネル 4 0 Bまでの光路長が赤色及び緑色成分 光の場合よりも長く拡散しやすいことを考慮して設けられたもので、 これにより 青色成分光がさらに集束される結果、 青色成分光の強度が低下するのを防止する ことができる。
次に、 第 2図ないし第 4図を参照して、 フライアイレンズ部 1 3および偏光変 換素子 1 4の構成についてより詳細に説明する。 ここで、 第 2図は第 1図におけ るフライアイレンズ部 1 3および偏光変換素子 1 4の全体を光軸 1 0を通り紙面 に垂直な面で切断したときの断面構造を示し、 第 3図は第 2図に示した偏光変換 素子 1 4の断面構造の一部を拡大して示し、 さらに第 4図はフライアイレンズ部 1 3および偏光変換素子 1 4の概略斜視外観を示すものである。 なお、 第 2図お よび第 3図では、 光線経路を示す線との錯綜を避けるため断面ハッチングを省略 している。 また、 第 4図では、 コンデンサレンズ 1 5以降コンデンサレンズ 3 8 R , 3 8 G , 3 8 Bまでの構成要素については図示を省略する。
第 2図および第 4図に示したように、 フライアイレンズ部 1 3の一部をなす第 1レンズアレイ 1 3 1は、 光軸 1 0に垂直な面に沿って多数の微小なレンズ要素 (マイクロレンズ） を二次元的に配列して構成され、 第 1の光源 1 1からのほぼ 03 05980
10 平行な光束を各レンズ要素によって複数の小光束に分割してそれぞれ集光するよ うになつている。 この第 1レンズアレイ 1 3 1の各レンズ要素の形状は液晶パネ ル 4 0の形状と相似形となっており、 両者は像共役の関係にある。
フライアイレンズ部 1 3の他の一部をなす第 2レンズアレイ 1 3 2は、 第 1レ ンズアレイ 1 3 1の各レンズ要素にそれぞれ対応して二次元的に配列された複数 のレンズ要素を含んで構成されている。 第 2レンズアレイ 1 3 2の各レンズ要素 は、 第 1レンズアレイ 1 3 1における対応するレンズ要素から入射された小光束 を互いに重ね合わせるようにしてそれぞれ射出するようになっている。 第 2レン ズアレイ 1 3 2の各レンズ要素からそれぞれ射出された小光束は、 コンデンサレ ンズ 1 5によって液晶パネル 4 0 R， 4 0 G , 4 0 Bの面上にそれぞれ集光され、 そこで互いに重畳されるようになっている。
フライアイレンズ部 1 3の後方に配置された偏光変換素子 1 4は、 P S分離プ リズムアレイ 1 4 1と位相板 1 4 2とを含んで構成されている。 P S分離プリズ ムアレイ 1 4 1は、 正方形断面を有する短冊状の P S分離プリズム 1 4 1 Aおよ び反射プリズム 1 4 1 B (第 3図参照） を交互に配列して構成されている。 P S 分離プリズム 1 4 1 Aおよび反射プリズム 1 4 1 Bは、 第 1および第 2レンズァ レイ 1 3 1， 1 3 2の各レンズ要素の幅の半分の幅となるように形成されている。
P S分離プリズム 1 4 1 Aは、 4 5度の底角を有する 2つの三角プリズムの斜 面同士を接合して構成されたものであり、 その接合面は、 P S分離膜が形成され た P S分離面 1 4 1 Cとなっている。 P S分離プリズム 1 4 1 Aは、 その中心が 第 1および第 2レンズアレイ 1 3 1， 1 3 2のレンズ要素の光軸 1 4 5上に位置 するように配置されている。 第 2レンズアレイ 1 3 2から射出した P S偏光混合 光束 （P + S ) は、 P S分離面 1 4 1 C上のほぼ中央で焦点を結び、 ここで、 そ のまま入射方向と同方向に進む P偏光光束 P 1と、 入射方向に直交する方向に進 む S偏光光束 Sとに分離されるようになっている。
反射プリズム 1 4 1 Bは、 P S分離プリズム 1 4 1 Aを構成する三角プリズム と同形状の 2つの三角プリズムの斜面同士を接合して構成されたもので、 その接 合面は、 反射膜が形成された反射面 1 4 1 Dとなっている。 反射プリズム 1 4 1 Bは、 その中心が第 1および第 2レンズアレイ 1 3 1 , 1 3 2におけるそれぞれ 互いに隣接するレンズ要素の間の部分に対応する位置となるように配置されてい る。 反射プリズム 1 4 1 Bの反射面 1 4 1 Dは、 P S分離プリズム 1 4 1 Aの P S分離面 1 4 1 Cで反射されてきた S偏光光束 Sを、 その偏光方向を保ったまま 入射方向と直交する方向に反射する。 これにより、 反射プリズム 1 4 1 Bから射 出する主光線 1 4 6は、 入射光速の主光線である光軸 1 4 5の方向 （すなわち、 第 1図の光軸 1 0の方向） と平行となる。 なお、 P S分離プリズムアレイ 1 4 1 は、 必ずしも正方形断面を有する短冊状の接合プリズムを配列して構成する必要 はなく、 同一の形状およびサイズを有する斜方体プリズムを配列して構成するよ うにしてもよい。
位相板 1 4 2は、 各反射プリズム 1 4 1 Bの射出面のサイズとほぼ同サイズの 板形状を有し、 各反射プリズム 1 4 1 Bの射出面に近接あるいは密着して配置さ れている。 位相板 1 4 2は、 2分の 1波長板とも呼ばれ、 例えば、 白雲母ゃ複屈 折現象を呈する合成樹脂等によって構成される。 位相板 1 4 2は、 入射光束にお ける互いに直交する電気べクトル成分間に入射光束波長の 2分の 1の位相差を生 じさせる。 これにより、 位相板 1 4 2に入射した S偏光光束 Sは、 その偏光方向 が 9 0度変化し、 P偏光光束 P 2として射出されるようになっている。
結局、 偏光変換素子 1 4に入射した P S偏光混合光束 （P + S ) は、 そのほぼ すべてが P偏光光束 P I , P 2に変換されて射出されるので、 S偏光成分を除 ¾ して P偏光のみを通過させる通常の偏光フィル夕に比べて、 変換時のエネルギー 損失は極めて少ない。
次に、 第 5図および第 6図を参照して、 フライアイレンズ部 2 3および偏光変 換素子 2 4の構成について説明する。 ここで、 第 5図は第 1図におけるフライア ィレンズ部 2 3および偏光変換素子 2 4の全体を光軸 2 0を通り紙面に垂直な面 で切断したときの断面構造を示し、 第 6図は第 5図に示した偏光変換素子 2 4の 断面構造の一部を拡大して示すものである。 なお、 第 5図および第 6図では、 光 線経路を示す線との錯綜を避けるため断面八ツチングを省略している。
第 5図および第 6図に示したように、 フライアイレンズ部 2 3および偏光変換 素子 2 4の構成は第 2図および第 3図に示したフライアイレンズ部 1 3および偏 光変換素子 1 4の構成とほぼ同一である。 但し、 偏光変換素子 1 4から射出する 光束が P偏光光束であるのに対し、 偏光変換素子 2 4から射出する光束は S偏光 光束 Sである点が異なる。
フライアイレンズ部 2 3の一部を構成する第 3レンズアレイ 2 3 1は、 多数の 微小なレンズ要素を二次元的に配列して構成され、 コリメータレンズ 2 2からの ほぼ平行な光束を各レンズ要素によって複数の小光束に分割してそれぞれ集光す るようになっている。 この第 3レンズアレイ 2 3 1の各レンズ要素の形状は液晶 パネル 4 0の形状と相似形となっており、 両者は像共役の関係にある。
フライアイレンズ部 2 3の他の一部を構成する第 4レンズアレイ 2 3 2は、 第 3レンズアレイ 2 3 1の各レンズ要素にそれぞれ対応して二次元的に配列された 複数のレンズ要素を含んで構成されている。 第 4レンズアレイ 2 3 2の各レンズ 要素は、 第 3レンズアレイ 2 3 1における対応するレンズ要素から入射された小 光束を互いに重ね合わせるようにしてそれぞれ射出するようになっている。 第 4 レンズアレイ 2 3 2の各レンズ要素からそれぞれ射出された小光束は、 コンデン サレンズ 2 5によって液晶パネル 4 0 R , 4 0 G , 4 0 Bの面上にそれぞれ集光 され、 そこで互いに重畳されるようになっている。
フライアイレンズ部 1 3の後方に配置された偏光変換素子 2 4は、 P S分離プ リズムアレイ 2 4 1と位相板 2 4 2とを含んで構成されている。 P S分離プリズ ムアレイ 2 4 1は、 正方形断面を有する短冊状の P S分離プリズム 2 4 1 Aおよ び反射プリズム 2 4 1 B (第 6図参照） を交互に配列して構成されている。 P S 分離プリズム 2 4 1 Aおよび反射プリズム 2 4 1 Bは、 第 3および第 4レンズァ レイ 2 3 1 , 2 3 2の各レンズ要素の幅の半分の幅となるように形成されている。
P S分離プリズム 2 4 1 Aは、 4 5度の底角を有する 2つの三角プリズムの斜 面同士を接合して構成されたものであり、 その接合面は、 P S分離膜が形成され た P S分離面 2 4 1 Cとなっている。 P S分離プリズム 2 4 1 Aは、 その中心が 第 3および第 4レンズアレイ 2 3 1， 2 3 2のレンズ要素の光軸 2 4 5上に位置 するように配置されている。 第 4レンズアレイ 2 3 2から射出した P S偏光混合 光束 （P + S ) は、 P S分離面 2 4 1 C上のほぼ中央で焦点を結び、 ここで、 そ のまま入射方向と同方向に進む P偏光光束 Pと、 入射方向と直交する方向に進む S偏光光束 Sとに分離されるようになっている。 位相板 2 4 2は、 各 P S分離プリズム 2 4 1 Aの射出面のサイズとほぼ同サイ ズの板形状を有し、 各 P S分離プリズム 2 4 1 Aの射出面に近接あるいは密着し て配置されている。 位相板 2 4 2に入射した P偏光光束は、 その偏光方向が 9 0 度変化し、 S偏光光束 S 1として射出されるようになっている。
反射プリズム 2 4 1 Bは、 P S分離面 2 4 1 Cで反射された S偏光光束 Sを、 その偏光方向を保ちながらさらに反射面 2 4 1 Dによって入射方向と直交する方 向に反射するようになっている。 これにより、 反射プリズム 2 4 1 Bから射出す る S偏光光束 S 2の主光線 2 4 6は、 入射光束の主光線である光軸 2 4 5の方向 (すなわち、 第 1図の光軸 2 0の方向） と平行となる。
次に、 本実施の形態にかかる液晶表示装置の動作および作用を説明する。
まず、 第 1図を参照して、 本実施の形態の表示装置全体の動作を説明する。 第 1の光学系 1では、 第 1の光源 1 1から射出した光束 L 1が、 フライアイレ ンズ部 1 3、 偏光変換素子 1 4、 コンデンサレンズ 1 5、 P S分離合成素子 1 6、 偏光回転素子 1 7および偏光板 1 8を順に経て後続の第 2の光学系 2に向かう。 一方、 第 2の光源 2 1から射出した光束 L 2が、 コリメ一夕レンズ 2 2、 フライ アイレンズ部 2 3、 偏光変換素子 2 4、 コンデンサレンズ 2 5、 P S分離合成素 子 1 6、 偏光回転素子 1 7および偏光板 1 8を順に経て後続の第 2の光学系 2に 向かう。 この場合、 偏光板 1 8を通過した光束 L 1および L 2は混合光束 （L 1 + L 2 ) となる。 なお、 第 1の光学系 1の作用については、 後に詳述する。
第 1の光学系 1の偏光板 1 8を通過した混合光束 （L 1 + L 2 ) は、 第 2の光 学系 2のダイクロイツクミラー 3 6 R , 3 6 G (第 1図） に順次入射する。 ダイ クロイツクミラー 3 6 Rは、 混合光束 （L 1 + L 2 ) から赤色成分光を分離して 入射方向と直交する方向に反射する。 ダイクロイツクミラー 3 6 Gはダイクロイ ックミラー 3 6 Rを通過した混合光束 （L 1 + L 2 ) から緑色成分光を分離して 入射方向と直交する方向に反射する。 ダイクロイックミラー 3 6 Gを通過した青 色成分光は、 コンデンサレンズ 3 2を経て反射ミラー 3 7 Aによって入射方向と 直交する方向に反射される。
ダイクロイツクミラー 3 6 Rで反射された赤色成分光は反射ミラー 3 7 Cによ つて入射方向と直交する方向に反射されたのち、 コンデンサレンズ 3 8 Rを通過 して液晶パネル 4 0 Rに入射する。 ダイクロイツクミラー 3 6 Gで反射された緑 色成分光は、 コンデンサレンズ 3 8 Gを通過して液晶パネル 4 0 Gに入射する。 反射ミラー 3 7 Aで反射された青色成分光は、 さらに、 コンデンサレンズ 3 3を 通過し、 反射ミラ一 3 7 Bによって入射方向と直交する方向に反射され， コンデ ンサレンズ 3 8 Bを通過したのち液晶パネル 4 0 Bに入射する。
液晶パネル 4 O R , 4 0 G , 4 0 Bは、 それぞれ、 R (赤） ， G (緑） ， B (青） の各色成分光の偏光方向をカラー画像信号に応じて変化させて射出する。 液晶パネル 4 O R , 4 0 G， 4 0 Bからそれぞれ射出された各色成分光は、 図示 しない偏光板による強度変調を受けたのち色合成用ダイクロイツクプリズム 4 2 に各色ごとに別々の側面から入射する。 色合成用ダイクロイツクプリズム 4 2に おいて、 赤色成分光と緑色成分光と青色成分光とが合成されて射出され、 投影レ ンズ 4 3によってスクリーン 3 1上に投影される。
なお、 上記したように第 1および第 3レンズアレイ 1 3 1， 2 3 1の各レンズ 要素の形状は液晶パネル 4 0の形状と相似形をなしており、 両者は像共役の関係 にある。 このため、 第 2図および第 5図に示したように、 第 1および第 3レンズ アレイ 1 3 1， 2 3 1の各レンズ要素を通った各小光束は液晶パネル 4 0上にそ れぞれ拡大投影され、 ここですベて重畳される。 これにより、 第 1および第 3レ ンズアレイ 1 3 1 , 2 3 1に入射する前の段階では光束断面内強度分布が不均一 であったとしても、 液晶パネル 4 0上における照度分布は十分均一なものとなる。 次に、 第 1図〜第 8 C図を参照して、 本実施の形態の照明光学系としての第 1 の光学系 1における作用についてより詳細に説明する。 第 7 A図および第 7 B図 は、 P S分離合成素子 1 6 , 偏光回転素子 1 7および偏光板 1 8を通過する際の 光束 L 1および光束 L 2の偏光方向を示す概略断面図である。 第 8 A図〜第 8 C 図は、 本実施の形態の照明光学系における所定の位置での発光スぺクトルの概略 図である。 なお、 第 1図， 第 3図， 第 5図， 第 7 A図および第 7 B図では、 P偏 光の偏光方向 （紙面内） を 「両端矢印」 で示し、 S偏光の偏光方向 （紙面に垂 直） を 「參」 で示す。
まず、 第 1図〜第 6図を参照して、 第 1の光源 1 1から P S分離合成素子 1 6 に至るまでの作用と、 第 2の光源 2 1から P S分離合成素子 1 6に至るまでの作 用とについて説明する。
第 1の光源 1 1は、 光軸 1 0に対してほぼ平行な光束 L 1を射出する。 光束 1は、 Pおよび S偏光成分を含む P S偏光混合光束であり、 フライアイレンズ部 1 3の第 1レンズアレイ 1 3 1に入射し、 各レンズ要素によって複数の小光束に 分割される （第 2図参照） 。 これら各小光束は、 第 2レンズアレイ 1 3 2におけ る対応する各レンズ要素の中央近傍を通過し、 集束しながら偏光変換素子 1 4に 入射する。 偏光変換素子 1 4では、 P S偏光混合光束であった光束 L 1がほぼす ベて P偏光光束に変換され、 発散しながらコンデンサレンズ 1 5に入射する （第 3図参照） 。 偏光変換素子 1 4を通過した P偏光光束は、 コンデンサレンズ 1 5 によってほぼテレセントリックな光束に変換され、 P S分離合成素子 1 6に入射 する。
第 2の光源 2 1から射出した光束 L 2は、 発散しながらコリメ一夕レンズ 2 2 に入射する。 コリメ一夕レンズ 2 2は、 光束 L 2を光軸 2 0に対してほぼ平行な 光束に変換して射出する。 光束 L 2は、 Pおよび S偏光成分を含む P S偏光混合 光束であり、 フライアイレンズ部 2 3の第 3レンズアレイ 2 3 1に入射し、 各レ ンズ要素によって複数の小光束 L 2 Aに分割される （第 5図参照） 。 これら各小 光束 L 2は、 第 4レンズアレイ 2 3 2における対応する各レンズ要素の中央近傍 を通過し、 集束しながら偏光変換素子 2 4に入射する。 偏光変換素子 2 4では、 P S偏光混合光束であった光束 L 2がほぼすベて S偏光光束に変換され、 発散し ながらコンデンサレンズ 2 5に入射する （第 6図参照） 。 偏光変換素子 2 4を通 過した P偏光光束は、 コンデンサレンズ 2 5によってほぼテレセントリックな光 束に変換され、 P S分離合成素子 1 6に入射する。
次に、 第 7 A図〜第 8 C図を参照して、 本発明の特徴部分である P S分離合成 素子 1 6， 偏光回転素子 1 7および偏光板 1 8の作用を詳細に説明する。
第 7 A図は光束 L 1の偏光方向を示し、 第 7 B図は光束 L 2の偏光方向を示す。 第 7 A図に示したように、 P S分離合成素子 1 6に入射する光束 L 1はほぼす ベてが P偏光光束である。 光束 L 1のうちの P偏光光束は、 ほとんど損失するこ となく分離合成面 1 6 Aをそのまま透過し、 P S分離合成素子 1 6から射出した のち偏光回転素子 1 7に入射する。 なお、 P S分離合成素子 1 6に入射する光束 L 1のうちのわずかな S偏光光束は、 分離合成面 1 6 Aにおいて、 入射方向に直 交する方向 （すなわち、 光軸 1 0と直交する方向） に反射され、 除去される。 偏 光回転素子 1 7では、 6 2 0 n m〜 7 0 0 n mの波長帯に相当する赤色成分光の み選択的に偏光方向が 9 0度回転する。 よって、 偏光回転素子 1 7を射出した光 束 L 1は、 赤色成分光である S偏光光束と、 赤色以外の成分光である P偏光光束 とが混合した P S偏光混合光束となる。 ところが、 偏光板 1 8によって S偏光光 束は遮断されるため、 偏光板 1 8を通過した光束 L 1は P偏光光束となる。 すな わち、 第 1の光源 1 1から射出した光 $ L 1は、 赤色成分光が除去された P偏光 光束となる。
一方、 第 7 B図に示したように、 P S分離合成素子 1 6に入射する光束 L 2は ほぼすべてが S偏光光束である。 光束 L 2のうちの S偏光光束は、 ほとんど損失 することなく分離合成面 1 6 Aにおいて入射方向に直交する方向 （すなわち、 光 軸 1 0に平行な方向） に反射し、 P S分離合成素子 1 6から射出したのち偏光回 転素子 1 7に入射する。 なお、 P S分離合成素子 1 6に入射する光束 L 2のうち のわずかな P偏光光束は、 分離合成面 1 6 Aをそのまま透過し、 除去される。 偏 光回転素子 1 7では、 6 2 0 n m〜 7 0 0 n mの波長帯に相当する赤色成分光の 偏光方向が 9 0度回転する。 このため、 偏光回転素子 1 7を射出した光束 L 2の ほとんどすべてが P偏光光束となり、 後続の偏光板 1 8をそのまま透過する。 す なわち、 第 2の光源 2 1から射出した光束 L 2は、 赤色成分光からなる P偏光光 束となる。
第 8 A図〜第 8 C図に示した発光スペクトルは、 横軸が波長を示し、 縦軸が発 光強度を示す。 第 8 A図は第 1の光源 1 1からの光束 L 1の波長スぺクトルを示 し、 第 8 B図は第 2の光源 2 1からの光束 L 2の波長スペクトルを示し、 さらに 第 8 C図は、 偏光板 1 8を通過後の光束 L 1と光束 L 2との混合光束 （L 1 + L 2 ) における波長スペクトルを示す。 第 8 A図〜第 8 C図では、 波長帯 Wで示し た範囲が 6 2 0 n m〜 7 0 0 n mに相当する。
第 8 A図に示したように、 第 1の光源 1 1からの光束 L 1の波長スぺクトルは 赤色波長帯 Wの発光強度が相対的に低く、 赤色成分光が不足している。 これに対 し第 2の光源 2 1からの光束 L 2の波長スぺクトルは、 第 8 B図に示したように 赤色波長帯 Wに発光強度ピークを有する赤色成分光である。 そして、 第 8 C図に 示したように、 偏光板 1 8を通過後の光束 L 1と光束 L 2との混合光束 （L 1 + L 2 ) における波長スペクトルは、 第 8 A図の赤色波長帯 Wにおける波長スぺク トルを、 第 8 B図の赤色波長帯 Wにおける波長スぺクトルと入れ替えた形状を呈 している。 すなわち、 第 1の光源 1 1からの光束 L 1に不足していた赤色成分光 を、 第 2の光源 2 1からの十分な強度の光束 L 2に置き換えることにより、 R (赤） ， G (緑） ， B (青） の各色成分光の良好な強度バランスを保っている。 以上、 説明したように、 本実施の形態の照明光学系および液晶表示装置によれ ば、 超高圧水銀ランプからなる第 1の光源 1 1における赤色成分光に対応する赤 色波長帯 Wの波長スぺクトルを、 赤色 L E Dからなる第 2の光源 2 1における赤 色波長帯 Wの波長スペクトルと置換するようにしたので、 G (緑） 色および B (青） 色の成分光を絞ることなく R (赤） ， G (緑） ， B (青） の各色成分光の 良好な強度バランスが得られ、 良好な演色性を発揮することができる。
特に、 P S分離合成素子 1 6において光束 L 1と光束 L 2とを合波したのち、 同一の偏光回転素子 1 7を用いて特定波長帯での偏光方向回転を行うようにした ので、 光束 L 1のうちの除去される波長帯と、 置き換えられる光束 L 2の波長帯 とが完全に一致する。 このため、 所望の波長帯の置き換えを正確かつ容易に行う ことができる。
また、 赤色波長帯 Wに十分に強いピ一クを有するようにすることができるので、 例えば、 5 8 0 n m付近の波長帯における黄色光あるいは橙色光成分のピークが 演色性に及ぼす悪影響は、 実用上、 問題とならない程度にまで軽減される。
以上、 実施の形態を挙げて本発明を説明したが、 本発明はこれらの実施の形態 に限定されず、 種々変形可能である。 例えば、 本実施の形態では、 第 1および第 2の光源 1 1， 2 1の側から順にフライアイレンズ部 1 3， 2 3と偏光変換群 1 4 , 1 5とを配置するようにしたが、 この順序は特に限定されるものではない。 この場合、 逆であっても構わないし、 フライアイレンズ部 1 3， 2 3が無くとも よい。
また、 本実施の形態では、 空間変調素子として液晶パネル 4 0 R， 4 0 G , 4 0 Bを用いた場合について説明したが、 これに限定されず、 D M D (D i g i t a 1 M i c r o m i r r o r D e v i c e ) のような画素が微小ミラ一で構 成された素子を用いても良い。
また、 本実施の形態では、 偏光回転素子 1 7を、 入射光束のうち、 上記した特 定波長帯 （赤色波長帯 W) の光についてのみ偏光方向を 9 0度変化させ、 それ以 外の波長帯の光はそのまま通過させるという波長選択性を有する偏光回転素子と し、 偏光板 1 8により、 偏光回転素子 1 7から射出した直線偏光光束のうち、 第 1の偏光方向 （P偏光方向） の直線偏光光束のみを通過させるように構成した場 合について説明したが、 逆に、 第 9 A図および第 9 B図に示したように、 偏光回 転素子 1 7 0を、 入射光束のうち、 上記した特定波長帯 （赤色波長帯 W) の光は そのまま通過させ、 それ以外の波長帯の光についてのみ偏光方向を 9 0度変化さ せる波長選択性を有する偏光回転素子とし、 偏光板 1 8 0により、 偏光回転素子 1 7 0から射出した直線偏光光束のうち、 第 2の偏光方向 （S偏光方向） の直線 偏光光束のみを通過させるように構成してもよい。 これにより第 1の偏光方向 ( P偏光方向） だけでなく、 偏光板 1 8 0の出力として第 2の偏光方向 （S偏光 方向） の直線偏光光束を照明光として利用することができる。
また、 本実施の形態では、 特定波長帯が赤色波長帯 Wであり、 第 1の光源 1 1 として赤色成分光の不足した超高圧水銀ランプを用い、 第 2の光源 2 1として赤 色成分を多く含んだ赤色 L E Dを用いて、 赤色成分光の置換を行う例について説 明したが、 これに限定されず、 他の色成分光の置換を行うようにしてもよい。 例 えば、 第 1の光源 1 1として青色成分光の不足したランプを用いた場合には、 第 2の光源 2 1として青色 L E D等を用いるようにしてもよい。 その場合、 偏光回 転素子 1 7の波長選択範囲を所望の範囲 （この例では、 青色波長帯に対応する範 囲） に設定すればよい。 第 1の光源 1 1およぴ第 2の光源 2 1は、 共に他の種類 の光源でもよい。 さらに、 偏光変換素子 1 4 , 2 4は、 単なる偏光フィルタであ つてもよい。
さらに、 赤色波長帯に加え、 上述の特定波長帯が 5 8 0 n m付近の波長帯にお ける黄色光あるいは橙色光成分のピークの波長帯の一部または全部を含むように して、 光束 L 1のうち、 上記赤色波長帯を光束 L 2で置き換えると共に、 黄色光 あるいは橙色光成分の波長帯の一部または全部の光を除去するようにしてもよい。 以上説明したように、 本発明の照明光学系または画像表示装置によれば、 第 1 の光源と、 第 1の光源の発光スぺクトルとは異なる発光スぺクトルを有する第 2 の光源と、 第 1の光源からの光束のうちの特定波長帯の光を、 第 2の光源からの 光束によって置き換える置換光学系とを備えるようにしたので、 第 1の光源から の光束における光強度の弱い特定波長帯の光を、 十分な強度の第 2の光源からの 光束に置き換えることができる。 よって、 必要以上に照度を低下させることなく ホワイトバランスを図ることができ、 優れた演色性を発揮することができる。 また、 本発明の照明光学系によれば、 第 2の光源からの光束が、 特定波長帯に 強度ピークを有することにより、 より高い照度を確保しつつ、 優れた演色性を発 揮することができる。
また、 本発明の照明光学系によれば、 第 1の光源からの光束を、 第 1の偏光方 向に偏光した第 1の直線偏光光束に変換する第 1の偏光変換素子と、 第 2の光源 からの光束を、 第 1の偏光方向と直交する第 2の偏光方向に偏光した第 2の直線 偏光光束に変換する第 2の偏光変換素子と、 第 1の直線偏光光束と第 2の直線偏 光光束とを合成する光合成素子と、 第 1の偏光変換素子から射出した光束のうち 特定波長帯の光についてのみ選択的に偏光方向を第 1の偏光方向から第 2の偏光 方向へと回転させると共に、 第 2の偏光変換素子から射出した光束の偏光方向を 第 2の偏光方向から第 1の偏光方向へと回転させる偏光回転素子と、 偏光回転素 子から射出した光束のうち、 第 1の偏光方向の直線偏光光束のみを通過させる偏 光素子とを含むようにすることにより、 光束のうちの除去される波長帯と、 置き 換えられる光束の波長帯とが完全に一致する。 このため、 容易に、 かつ、 精度よ く所望の波長帯の置換を行うことができ、 第 1の光源からの光強度を損なうこと なく優れた演色性を発揮することができる。
さらに、 本発明の照明光学系によれば、 第 1の光源と置換光学系との間に、 光 強度分布を均一化するための第 1の均一化光学系を備えることにより、 最終的に 得られる投影画像における照度分布をより均一なものとすることができる。 さらに、 本発明の照明光学系によれば、 第 2の光源と置換光学系との間に、 光 強度分布を均一化するための第 2の均一化光学系を備えることにより、 最終的に 得られる投影画像における照度分布をより均一なものとすることができる。 また、 本発明の照明光学系によれば、 特定波長帯が赤色波長帯であり、 かつ、 第 2の光源が赤色波長帯に光強度分布を示す発光ダイォードまたは赤色レーザで あることにより、 第 1の光源として超高圧水銀ランプ等の赤色成分光の不足した 光源を用いた場合に第 2の光源の赤色成分光を置換することができる。 特に、 第 2の光源では赤色波長帯にピークがあるので、 黄色成分光あるいは橙色成分光等 の R (赤） ， G (緑） ， B (青） 以外の色の成分光ピークを含んでいてもそれら 不要な成分光に悪影響されず、 優れた演色性を発揮することができる。
また、 本発明の空間変調素子の照明方法によれば、 第 1の光源から光束を射出 させ、 第 1の光源の発光スぺクトルとは異なる発光スぺクトルを有する第 2の光 源から光束を射出させ、 第 1の光源からの光束のうちの一部の特定波長帯の光を 第 2の光源からの光束によって置き換え、 特定波長帯が第 2の光源からの光束に よつて置き換えられた状態の第 1の光源からの光束を空間変調素子に導くように した。 これにより第 1の光源からの光束における光強度の弱い特定波長帯の光を 第 2の光源からの十分な強度の光束に置き換えることができる。 よって必要以上 に照度を低下させることなくホワイトバランスを図 ¾ことができ、 優れた演色性 を発揮することができる。

Claims

請求の範囲
1 . 第 1の光源と、
前記第 1の光源の発光スぺクトルとは異なる発光スぺクトルを有する第 2の光 源と、
前記第 1の光源からの光束のうちの特定波長帯の光を、 前記第 2の光源からの 光束によって置き換える置換光学系と
を備えたことを特徴とする照明光学系。
2 . 前記第 2の光源からの光束のうちの前記特定波長帯間の光の強度は、 前記第 1の光源からの光束のうちの前記特定波長帯間の光の強度よりも大きい
ことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の照明光学系。
3 . 前記第 2の光源からの光束は、 前記特定波長帯に強度ピークを有する ことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の照明光学系。
4 . 前記置換光学系は、
第 1の偏光方向に偏光した第 1の直線偏光光束として入射する前記第 1の光源 からの光束と、 第 2の偏光方向に偏光した第 2の直線偏光光束として入射する前 記第 2の光源からの光束とを合成して射出する光合成素子と、
前記光合成素子から射出された光束のうち、 前記特定波長帯の光についてのみ 選択的に、 前記第 1の偏光方向の光は前記第 2の偏光方向に、 そして、 前記第 2 の偏光方向の光は前記第 1の偏光方向に回転させる偏光回転素子と、
前記偏光回転素子から射出した光束のうち、 前記第 1の偏光方向の直線偏光光 束のみを通過させる偏光素子と
を含むことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の照明光学系。
5 . 前記置換光学系は、 さらに、 前記第 1の光源から射出されるランダムな偏光 光束を、 前記第 1の偏光方向に偏光した前記第 1の直線偏光光束として出力する 第 1の偏光手段を備え、
前記光合成素子は、 前記第 1の偏光手段を介して前記第 1の直線偏光光束とし て入射する前記第 1の光源からの光束と、 第 2の偏光方向に偏光した第 2の直線 偏光光束として入射する前記第 2の光源からの光束とを合成して射出する ことを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の照明光学系。
6 . 前記置換光学系は、
第 1の偏光方向に偏光した第 1の直線偏光光束として入射する前記第 1の光源 からの光束と、 第 2の偏光方向に偏光した第 2の直線偏光光束として入射する前 記第 2の光源からの光束とを合成して射出する光合成素子と、
前記光合成素子から射出された光束のうち、 前記特定波長帯以外の光について のみ選択的に、 前記第 1の偏光方向の光は前記第 2の偏光方向に、 そして、 前記 第 2の偏光方向の光は前記第 1の偏光方向に回転させる偏光回転素子と、
前記偏光回転素子から射出した光束のうち、 前記第 2の偏光方向の直線偏光光 束のみを通過させる偏光素子と
を含むことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の照明光学系。
7 . 前記置換光学系は、 さらに、 前記第 1の光源から射出されるランダムな偏光 光束を、 前記第 1の偏光方向に偏光した前記第 1の直線偏光光束として出力する 第 1の偏光手段を備え、
前記光合成素子は、 前記第 1の偏光手段を介して前記第 1の直線偏光光束とし て入射する前記第 1の光源からの光束と、 第 2の偏光方向に偏光した第 2の直線 偏光光束として入射する前記第 2の光源からの光束とを合成して射出する ことを特徴とする請求の範囲第 6項に記載の照明光学系。
8 . 前記置換光学系は、
前記第 1の光源からの光束を、 第 1の偏光方向に偏光した第 1の直線偏光光束 に変換する第 1の偏光変換素子と、
前記第 2の光源からの光束を、 前記第 1の偏光方向と直交する第 2の偏光方向 に偏光した第 2の直線偏光光束に変換する第 2の偏光変換素子と、
前記第 1の直線偏光光束と前記第 2の直線偏光光束とを合成する光合成素子と、 前記第 1の偏光変換素子から射出した光束のうち、 前記特定波長帯の光につい てのみ選択的に偏光方向を前記第 1の偏光方向から前記第 2の偏光方向へと回転 させると共に、 前記第 2の偏光変換素子から射出した光束の偏光方向を第 2の偏 光方向から第 1の偏光方向へと回転させる偏光回転素子と、
前記偏光回転素子から射出した光束のうち、 前記第 1の偏光方向の直線偏光光 束のみを通過させる偏光素子と を含むことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の照明光学系。
9 . 前記置換光学系は、
前記第 1の光源からの光束を、 第 1の偏光方向に偏光した第 1の直線偏光光束 に変換する第 1の偏光変換素子と、
前記第 2の光源からの光束を、 前記第 1の偏光方向と直交する第 2の偏光方向 に偏光した第 2の直線偏光光束に変換する第 2の偏光変換素子と、
前記第 1の直線偏光光束と前記第 2の直線偏光光束とを合成する光合成素子と、 前記第 1の偏光変換素子から射出した光束のうち、 前記特定波長帯以外の光に ついてのみ選択的に偏光方向を前記第 1の偏光方向から前記第 2の偏光方向へと 回転させると共に、 前記第 2の偏光変換素子から射出した光束の偏光方向を第 2 の偏光方向から第 1の偏光方向へと回転させる偏光回転素子と、
前記偏光回転素子から射出した光束のうち、 前記第 2の偏光方向の直線偏光光 束のみを通過させる偏光素子と
を含むことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の照明光学系。
1 0 . 前記第 1の光源と前記置換光学系との間に、 光強度分布を均一化するため の第 1の均一化光学系を備えたことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の照明 光学系。
1 1 . 前記第 1の均一化光学系は、
複数のレンズ要素を二次元的に配列して構成され、 入射された光束を前記複数 のレンズ要素により複数の小光束に分割して射出してそれぞれを集光する第 1の レンズアレイと、
前記第 1のレンズアレイからの複数の小光束のそれぞれに対応して二次元的に 配列され、 前記第 1のレンズアレイの各レンズ要素から入射した小光束を互いに 重なり合う方向に向けてそれぞれ射出する複数のレンズ要素を含む第 2のレンズ アレイと
をさらに備えたことを特徴とする請求の範囲第 1 0項に記載の照明光学系。
1 2 . さらに、 前記第 2の光源と前記置換光学系との間に、 光強度分布を均一化 するための第 2の均一化光学系を備えたことを特徴とする請求の範囲第 1項に記 載の照明光学系。
1 3 . 前記第 2の均一化光学系は、
複数のレンズ要素を二次元的に配列して構成され、 入射された光束を前記複数 のレンズ要素により複数の小光束に分割して射出してそれぞれを集光する第 3の レンズアレイと、
前記第 3のレンズアレイからの複数の小光束のそれぞれに対応して二次元的に 配列され、 前記第 3のレンズアレイの各レンズ要素から入射した小光束を互いに 重なり合う方向に向けてそれぞれ射出する複数のレンズ要素を含む第 4のレンズ アレイと
をさらに備えたことを特徴とする請求の範囲第 1 2項に記載の照明光学系。
1 4 . 前記第 2の光源からの光束の中心軸は、 前記第 1の光源からの光束の中心 軸と直交している
ことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の照明光学系。
1 5 . 前記特定波長帯が赤色波長帯であり、 かつ、 前記第 2の光源は、 前記赤色 波長帯にピークを有する発光ダイォードまたは赤色レーザである
ことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の照明光学系。
1 6 . 照明光学系と、
前記照明光学系から射出した光束を照明光として利用し、 画素ドットごとの選 択的な空間変調を行うことにより光学像を形成する空間変調素子と
を備えた画像表示装置であって、
前記照明光学系は、
第 1の光源と、
前記第 1の光源の波長スぺクトルとは異なる発光スぺクトルを有する第 2の光 源と、
前記第 1の光源からの光束のうちの特定波長帯の光を、 前記第 2の光源からの 光束によって置き換える置換光学系と
を含むことを特徼とする画像表示装置。
1 7 . 上記空間変調素子から出力された光をスクリーンに投射する投射レンズを 備えたことを特徴とする請求の範囲第 1 6項に記載の画像表示装置。
1 8 . 上記空間変調素子は液晶表示素子であることを特徴とする請求の範囲第 1 6項に記載の画像表示装置。
1 9 . 画素ドットごとの選択的な空間変調を行うことにより光学像を形成する空 間変調素子を照明する方法であって、
第 1の光源から光束を射出させ、
前記第 1の光源の発光スぺクトルとは異なる発光スぺクトルを有する第 2の光 源から光束を射出させ、
前記第 1の光源からの光束のうちの特定波長帯の光を、 前記第 2の光源からの 光束によって置き換え、
前記特定波長帯が前記第 2の光源からの光束によつて置き換えられた状態の前 記第 1の光源からの光束を前記空間変調素子に導く
ことを特徴とする空間変調素子の照明方法。
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