(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部と、
前記光源部からの光に基づく複数色の光を、第１の偏光および第２の偏光に分離する偏光分離手段と、
前記第１の偏光を、右眼用の映像信号に基づいて変調することにより右眼用の映像光を生成する透過型の第１の液晶パネルと、
前記第２の偏光を、左眼用の映像信号に基づいて変調することにより左眼用の映像光を生成する透過型の第２の液晶パネルと、
前記右眼用および左眼用の映像光を合成する偏光合成手段と、
前記偏光合成手段によって合成された映像光を投射する投射レンズと、
前記光源部と前記偏光分離手段との間の光路上に設けられ、前記第１および第２の液晶パネルへの光入射角が色光毎に互いに異なるように設定するコンデンサレンズ系と、
前記コンデンサレンズ系と前記第１および第２の液晶パネルとの間の光路上に設けられたフィールドレンズ系と
を備えた
投射型表示装置。
【請求項２】
前記偏光合成手段によって合成された光を円偏光に変換する１／４波長板を備えた
請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記光源部が、白色光源である
請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記光源部からの白色光を前記複数色の光に分解する色分解手段を備えた
請求項３記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記第１および第２の液晶パネルは、一対の基板間に液晶層を封止してなり、
前記一対の基板のうち光入射側の基板にマイクロレンズアレイが設けられている
請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項６】
前記色分解手段と前記コンデンサレンズ系との間に、前記複数色の光の強度分布をそれぞれ均一にするためのフライアイレンズ系を備えた
請求項４記載の投射型表示装置。
【請求項７】
前記フィールドレンズ系が、前記コンデンサレンズ系と前記偏光分離手段との間の光路上に設けられている
請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項８】
前記フィールドレンズ系が、前記偏光分離手段と前記第１の液晶パネルとの間、および前記偏光分離手段と前記第２の液晶パネルとの間の光路上に設けられている
請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項９】
前記光源部が、前記複数色の光をそれぞれ発する半導体発光素子もしくは固体発光素子により構成されている
請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項１０】
前記光源部からの光を拡散成形する光拡散成形手段を備えた
請求項９記載の投射型表示装置。
【請求項１１】
光源部からの光に基づく複数色の光を第１の偏光および第２の偏光に分離し、
透過型の第１の液晶パネルを用い、前記第１の偏光を右眼用の映像信号に基づいて変調することにより、右眼用の映像光を生成し、
透過型の第２の液晶パネルを用い、前記第２の偏光を左眼用の映像信号に基づいて変調することにより、左眼用の映像光を生成し、
生成された右眼用および左眼用の映像光を合成し、
合成された映像光を、偏光方向保存反射が可能なスクリーン上に投射し、
前記第１および第２の偏光への偏光分離前に、前記第１および前記第２の液晶パネルへの光入射角が色光毎に互いに異なるように、コンデンサレンズ系を用いて設定し、かつ
コンデンサレンズ系を出射した後、前記第１および第２の液晶パネルへ入射する前の光をフィールドレンズ系を用いて平行光に近づける
映像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元映像を投射して表示する投射型表示装置および映像表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）をライトバルブ（ＬＶ：Light Valve）として用いた投射型表示装置（以下、液晶プロジェクタという）において、３次元（３Ｄ）の映像表示が行われるようになり、様々な方式、例えば色眼鏡方式、時分割方式、偏光眼鏡方式などの表示手法が提案されている。
【０００３】
色眼鏡方式は、赤（Red）と青（Blue）のように共通の透過波長域を持たない、すなわち補色に近い色からなるレンズを左右に組み合わせた色眼鏡を使用し、左眼用と右眼用のそれぞれの映像を異なる色で描いておき、これらを色眼鏡を通してみることにより、３Ｄ映像を得るものである。ところが、この方式では、カラーの映像を表示することができない。
【０００４】
時分割方式は、左眼用と右眼用の映像信号を時分割駆動で交互に、例えば１／１２０秒で切替えて表示させ、それに同期させて左眼用、右眼用の映像だけをみることができる眼鏡や特殊フィルムを通して、左眼用映像と右眼用映像を交互にみることにより、３Ｄ映像を得るものである。この時分割方式を用いた液晶プロジェクタは、例えば特許文献１，２にも提案されている。ところが、この方式では、３Ｄ映像に不自然さが残り、眼の疲労感が生じてしまう。
【０００５】
一方で、偏光眼鏡方式は、多くの３Ｄシアターにおいて採用されている方式であり、左眼用、右眼用としてそれぞれ１台の液晶プロジェクタを用意し、これらの液晶プロジェクタに直線偏光フィルタを偏光軸が互いに直交するように取り付け、偏光眼鏡を通してみることで３Ｄ映像を得るものである。この方式では、人間の眼に近い状況で表示することができるので、３Ｄ映像が不自然となることがなく、安全性にも長けている。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０２９０８８９号明細書
【特許文献２】特開２００２−４０３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような偏光眼鏡方式では、左眼用と右眼用に合計２台の液晶プロジェクタが必要であるため、部品点数が増えてサイズが大型化すると共に、コスト面において不利になるという問題があった。
【０００７】
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、簡易かつコンパクトな構成で、人間の眼にとって自然な３次元映像を表示することが可能な投射型表示装置およびこれを用いた映像表示方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による投射型表示装置は、光源部と、光源部からの光に基づく複数色の光を、第１の偏光および第２の偏光に分離する偏光分離手段と、第１の偏光を右眼用の映像信号に基づいて変調することにより右眼用の映像光を生成する透過型の第１の液晶パネルと、第２の偏光を、左眼用の映像信号に基づいて変調することにより左眼用の映像光を生成する透過型の第２の液晶パネルと、右眼用および左眼用の映像光を合成する偏光合成手段と、偏光合成手段によって合成された映像光を投射する投射レンズと、光源部と偏光分離手段との間の光路上に設けられ、第１および第２の液晶パネルへの光入射角が色光毎に互いに異なるように設定するコンデンサレンズ系と、コンデンサレンズ系と第１および第２の液晶パネルとの間に設けられたフィールドレンズ系とを備えたものである。
【０００９】
本発明による映像表示方法は、光源部からの光に基づく複数色の光を第１の偏光および第２の偏光に分離し、透過型の第１の液晶パネルを用い、第１の偏光を右眼用の映像信号に基づいて変調することにより右眼用の映像光を生成し、透過型の第２の液晶パネルを用い、第２の偏光を左眼用の映像信号に基づいて変調することにより左眼用の映像光を生成し、生成された右眼用および左眼用の映像光を合成し、合成された映像光を、偏光方向保存反射が可能なスクリーン上に投射し、第１および第２の偏光への偏光分離前に、第１および第２の液晶パネルへの光入射角が色光毎に互いに異なるように、コンデンサレンズ系を用いて設定し、コンデンサレンズ系を出射した後、第１および第２の液晶パネルへ入射する前の光をフィールドレンズ系を用いて平行光に近づけるものである。
【００１０】
ここで、第１の偏光および第２の偏光は、例えば互いに直交する偏光成分とする。例えば、第１の偏光がｐ偏光である場合には、第２の偏光がｓ偏光であり、第１の偏光がｓ偏光である場合には、第２の偏光がｐ偏光である。
【００１１】
本発明による投射型表示装置では、光源部からの光が、偏光分離手段によって第１および第２の偏光に分離されると、それぞれ第１および第２の液晶パネルに入射する。第１の液晶パネルでは、右眼用の映像信号に基づいて右眼用の映像光が生成される一方、第２の液晶パネルでは、左眼用の映像信号に基づいて左眼用の映像光が生成される。これらの映像光は、偏光合成手段により合成されたのち、投射レンズにより投射される。このように、光源からの光を偏光分離し、分離した偏光をそれぞれ右眼用もしくは左眼用の映像信号に基づき別々に変調させることにより、右眼用および左眼用の映像光が同時に生成される。そして、これらを合成して投射することにより、投射面には、右眼用および左眼用の映像光を含む映像光が映し出される。
【００１２】
本発明による映像表示方法では、光源部からの光を第１の偏光および第２の偏光に分離し、分離された第１および第２の偏光に対して、それぞれ、右眼用および左眼用の映像信号に基づく変調を行うことにより、右眼用および左眼用の映像光が同時に生成される。そして、生成された右眼用および左眼用の映像光を合成して、偏光方向保存反射が可能なスクリーン上に投射することにより、右眼用および左眼用の映像光は、それぞれの偏光方向が保存されたままスクリーンで反射される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の投射型表示装置によれば、光源部からの光を、偏光分離手段によって第１および第２の偏光に分離したのち、それぞれ第１および第２の液晶パネルに入射させる。第１の液晶パネルでは、右眼用の映像信号に基づいて右眼用の映像光を生成する一方、第２の液晶パネルでは、左眼用の映像信号に基づいて左眼用の映像光を生成する。これら右眼用および左眼用の映像光を、偏光合成手段により合成し、投射レンズによって投射する。このように、光源からの光を偏光分離し、偏光ごとに別々の液晶パネルを用いて右眼用および左眼用の映像光を生成したのち、合成して投射するようにしたので、２台の装置を用いることなく、右眼用と左眼用の映像光を同時に表示することができる。よって、簡易かつコンパクトな構成で、人間の眼にとって自然な３次元映像を表示することが可能となる。
【００１４】
本発明による映像表示方法によれば、光源部からの光を第１の偏光および第２の偏光に分離し、分離した第１および第２の偏光に対して、それぞれ、右眼用および左眼用の映像信号に基づく変調を行うようにしたので、右眼用および左眼用の映像光を同時に生成することができる。そして、生成した右眼用および左眼用の映像光を合成して、偏光方向保存反射が可能なスクリーン上に投射するようにしたので、右眼用および左眼用の映像光を、それぞれの偏光方向を保存したままスクリーンで反射させることができる。この反射光を、右眼用の映像光を右眼、左眼用の映像光を左眼にのみ透過させることが可能な偏光めがねをかけて観察することで、眼にとって自然な状態で３次元映像を視認することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本実施の形態に係る投射型表示装置１の基本的な構成について説明する。図１は、投射型表示装置１の概略構成を表すものである。この投射型表示装置１は、液晶パネルを用いて映像の表示を行う液晶プロジェクタであり、携帯電話端末、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、モバイルコンピュータ、ゲーム機などに内蔵して用いることが可能である。
【００１７】
この投射型表示装置１は、光源１１、コリメータレンズ１２、色分解光学系１３、フライアイレンズ部１４、コンデンサレンズ１５、フィールドレンズ１６、偏光光学系１０、位相差板２１、投射レンズ２２を備えている。このような構成により、光源１１からの光を液晶パネルによって変調、透過させて映像光を生成し、これを偏光スクリーン２３に投射して表示が行われるようになっている。そして、この投射型表示装置１によって偏光スクリーン２３に映し出された映像光を、偏光めがね（後述）を用いて観察することで、人間の眼には３次元の映像として認識される。なお、以下、「光軸」という場合には、上記光学系の光学中心同士を結んだ軸をいうものとする。
【００１８】
偏光光学系１０は、入射光を偏光分離したのち、分離した偏光ごとに映像光を生成し、これらを合成して射出する光学系であり、偏光分離プリズム１７、ミラー１８Ａ，１８Ｂ、液晶パネル１９Ａ，１９Ｂ、偏光合成プリズム２０によって構成されている。この偏光光学系１０の詳細な構成については後述する。
【００１９】
光源１１は、白色光を発する光源であり、例えば発光体と凹面鏡（反射鏡）とを含んで構成されるランプである。発光体としては、可視光の全波長領域に亘って連続な発光スペクトルを有するランプ、例えば、ＵＨＰランプなどの高圧水銀ランプが用いられる。この他に、メタルハライド系のランプ、超高圧水銀ランプ、高圧ナトリウムランプ、蛍光ランプなどを用いてもよい。凹面鏡は、できるだけ集光効率の高い形状、例えば、楕円面鏡（楕円ＲＥＦ）であることが望ましい。また、このようなランプを光源として用いた場合には、光発散角が大きくなり、混色を生じて色純度が低下することがあるため、アパーチャ２４を設けることが好ましい。
【００２０】
コリメータレンズ１２は、光源１１からの発散光束を光軸とほぼ平行な光束に変換するものである。このコリメータレンズ１２は、光源１１に楕円ＲＥＦランプを用いた場合には、その第２焦点位置に配置されるようにするとよい。なお、光源１１とコリメータレンズ１２との間には、図示しない紫外線カットフィルタや赤外線カットフィルタなどの光学フィルタが設けられていてもよい。
【００２１】
色分解光学系１３は、例えば色分解プリズム１３−１、ダイクロイックミラー１３Ｒ，１３Ｂにより構成され、光源１１からの光Ｌ１を、赤色（Ｒ：Red）の光ＬＲ、緑色（Ｇ：Green）の光および青色（Ｂ：Blue）の光ＬＢの３色の光に分解するようになっている。
【００２２】
色分解プリズム１３−１は、特定の波長領域の光を透過させ、それ以外の波長領域の光を反射させるダイクロイックプリズムであり、例えば、光ＬＧを光Ｌ１の入射方向に平行な方向（図１のＺ方向）に透過させる一方、光ＬＲ，ＬＢを光Ｌ１の入射方向と直交する方向（図１のＸ方向）に反射させるようになっている。
【００２３】
ダイクロイックミラー１３Ｒ，１３Ｂは、特定の波長領域の光のみを反射し、それ以外の波長領域の光を透過させるミラーである。上記色分解プリズム１３−１によりｘ方向に反射された光ＬＲおよび光ＬＢはそれぞれ、ダイクロイックミラー１３Ｒおよびダイクロイックミラー１３Ｂによって、Ｚ方向に向けて反射される。
【００２４】
フライアイレンズ部１４は、第１レンズアレイ１４１および第２レンズアレイ１４２から構成されている。このフライアイレンズ部１４は、光束を拡散させ、液晶パネル１９Ａ，１９Ｂにおける面内輝度分布を均一化するためのものである。
【００２５】
コンデンサレンズ１５は、フライアイレンズ部１４から射出された複数の小光束を集光するためのものである。このコンデンサレンズ１５によって、光ＬＧは光軸に平行な方向に沿って射出され、光ＬＲおよび光ＬＢは屈折され、液晶パネル１９Ａ，１９Ｂに対して一定の角度で入射するように射出される。
【００２６】
フィールドレンズ１６は、コンデンサレンズ１５によってそれぞれ集光された光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを平行光に近づけるために設けられるものである。また、このフィールドレンズ１６、前述のフライアイレンズ１４およびコンデンサレンズ１５によって、液晶パネル１９Ａ，１９Ｂへ入射する際の入射角ψおよび光発散角α（いずれも後述）が決定される。
【００２７】
位相差板２１は、例えば広帯域（広波長範囲対応）の１／４波長板であり、複屈折現象を呈する合成樹脂等によって構成されている。また、その光学軸が、入射光の偏光方向と４５°の角度をなすように配置されており、これにより、入射光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢが円偏光に変換されて射出されるようになっている。
【００２８】
投射レンズ２２は、位相差板２１から射出した光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを集光して偏光スクリーン２３上に投射するものである。
【００２９】
偏光スクリーン２３は、偏光方向を保存反射可能なスクリーン、例えばアルミニウム（Ａｌ）などにより構成されている。この偏光スクリーンとしては、例えば（株）有沢製作所製の偏光スクリーンなどを用いることができる。但し、偏光方向を保存反射可能なものであれば、部屋の壁、机の天板などを利用することもできる。
【００３０】
偏光めがねは、右眼と左眼に互いに直交する偏光成分をそれぞれ透過させることができるものであり、偏光透過軸が互いに直交するように左右に配置された一対の偏光フィルタなどから構成されている。例えば、本実施の形態では、右眼用の映像光Ａ１がｐ偏光、左眼用の映像光Ｂ１がｓ偏光となっている（後述）ため、右眼側でｐ偏光、左眼側でｓ偏光のみを透過するように構成されている。
【００３１】
次に、図２および図３を参照して、偏光光学系１０の詳細な構成について説明する。図２は、図１における偏光光学系１０について拡大したものである。図３は、液晶パネル１９Ａの概略構成を表す断面図である。
【００３２】
偏光分離プリズム１７は、例えば４５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、ＰＳ分離膜が形成されたＰＳ分離面１７ａとなっている。これにより、フィールドレンズ１６から射出した光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢはそれぞれ、入射方向と平行な方向に透過するｐ偏光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPと、偏光分離面１７ａにおいて反射するｓ偏光ＬＲS，ＬＧS，ＬＢSとに分離されるようになっている。
【００３３】
ミラー１８Ａは、偏光分離プリズム１７によって分離されたｐ偏光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPを反射させ、ミラー１８Ｂは、偏光分離プリズム１７によって分離されたｓ偏光ＬＲS，ＬＧS，ＬＢSを反射させるものである。また、このとき、ｐ偏光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPは、それぞれ異なる角度でミラー１８Ａに入射するようになっている。例えば、ｐ偏光ＬＧPがＺ方向に平行な方向に沿ってミラー１８Ａに入射し、ｐ偏光ＬＧPの主光線とｐ偏光ＬＲPの主光線とのなす角をψR、ｐ偏光ＬＧPの主光線とｐ偏光ＬＢPの主光線とのなす角をψBとしたとき、ψR＝−ψB、例えばψRを＋（プラス）８°、ψBを−（マイナス）８°となるようにする。あるいは、ψRを＋５．５°、ψBを−５．５°となるようにする。但し、本実施の形態では、ミラー１８Ａ，１８Ｂに入射する光ＬＧの主光線に平行な方向を０°とし、ＸＺ平面上で時計回りをプラス、半時計回りをマイナスとする。
【００３４】
同様に、偏光分離プリズム１７によって分離されたｓ偏光ＬＲS，ＬＧS，ＬＢSについても、それぞれ異なる角度でミラー１８Ｂに入射するようになっている。
【００３５】
液晶パネル１９Ａは、例えば透過型の液晶パネルであり、ミラー１８Ａで反射したｐ偏光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPを、右眼用の映像信号に基づいて変調させることにより右眼用の映像光Ａ１を表示する光変調素子である。液晶パネル１９Ｂは、例えば透過型の液晶パネルであり、ミラー１８Ｂによって反射されたｓ偏光ＬＲS，ＬＧS，ＬＢSを、左眼用の映像信号に基づいて変調することにより左眼用の映像光Ｂ１を表示する光変調素子である。但し、右眼用の映像信号と左眼用の映像信号とは、その信号走査方向が左右反転するようになっている。これは、本実施の形態では、ｓ偏光ＬＲS，ＬＧS，ＬＢSが、偏光ビームスプリッタ１７の偏光分離面１７ａとミラー１８Ｂにおいてそれぞれ反射されるため反射回数が２回であるに対し、ｐ偏光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPは偏光ビームスプリッタ１７では透過され、ミラー１８Ａでのみ反射されるため、反射回数は１回となる。このため、液晶パネル１９Ａ，１９Ｂに入射する各偏光では、中央光（Ｇ光）に対しＲ光およびＢ光が相対的に逆向きとなる。つまり、Ｒ画素とＢ画素に対応する画素配列がＧ画素に対して左右で反転することとなるためである。
【００３６】
偏光合成プリズム２０は、液晶パネル１９Ａから射出された右眼用の映像光Ａ１と、液晶パネル１９Ｂから射出された左眼用の映像光Ｂ１とを合成するクロスプリズムである。
【００３７】
ここで、図３を参照して、液晶パネル１９Ａ，１９Ｂの具体的な構成について説明する。但し、液晶パネル１９Ａと液晶パネル１９Ｂの基本的な構成は同じであるため、以下では、液晶パネル１９Ａを例に挙げて説明する。
【００３８】
液晶パネル１９Ａは、複数の表示単位Ｐを有しており、例えば１．０型のＸＧＡ（eXtended Graphics Array）パネルである。この他にも、ＶＧＡ（Video Graphics Array）やＳＸＧＡ（Super Extended Graphics Array）などのパネルを用いるようにしてもよい。表示単位Ｐは、赤（Ｒ：Red）を表示する画素ＰR、緑（Ｇ：Green）を表示する画素ＰGおよび青（Ｂ：Blue）を表示する画素ＰBの３つの画素から構成されている。この液晶パネル１９Ａは、対向する一対の基板、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）基板１９０と対向基板１９１との間に、ＴＦＴ基板１９０の側から、画素電極１９２Ｒ，１９２Ｇ，１９２Ｂ、液晶層１９３、対向電極１９４、マイクロレンズアレイ１９５がこの順に形成されたものである。なお、本実施の形態では、対向基板１９１が、光入射側の基板となっている。
【００３９】
ＴＦＴ基板１９０および対向基板１９１は、例えばガラスなどの透明基板を含んで構成されている。ＴＦＴ基板１９１には、図示しない画素駆動回路が形成されており、画素ＰR，ＰG，ＰBをそれぞれ駆動するゲート・ソース・ドレイン等を備えたＴＦＴスイッチング素子や、これらのＴＦＴスイッチング素子に接続されるゲート線やデータ線などの各種配線が設けられている。
【００４０】
画素電極１９２Ｒ，１９２Ｇ，１９２Ｂは、画素ＰR，ＰG，ＰBごとに形成され、対向電極１９４は、各画素に共通の電極として機能する。これらは、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などの透明導電材料により構成されている。液晶層１９３は、例えばネマティック液晶、スメクティック液晶、コレステリック液晶などの液晶材料より構成されている。
【００４１】
マイクロレンズアレイ１９５は、複数のマイクロレンズ１９５ａから構成され、画素ＰR，ＰG，ＰBからなる表示単位Ｐごとに、１つのマイクロレンズ１９５ａが割り当てられるようになっている。ここで、図４に、Ｘ方向からみたマイクロレンズ１９５ａの平面形状の一例を示す。このように、マイクロレンズ１９５ａの平面形状は、例えば正６角形となっている。この場合、画素ＰR，ＰG，ＰBごとに表示される像（イメージ）は、ドット状（スポット状）となる。なお、このマイクロレンズ１９５ａのレンズ面は、球面収差を抑制するために非球面形状とすることが好ましい。
【００４２】
次に、上記のような構成を有する投射型表示装置１の作用、効果について図１〜３を参照して説明する。
【００４３】
投射型表示装置１では、光源１１から射出された光Ｌ１は、アパーチャ２４およびコリメータレンズ１２を通過することにより、略平行な光束とされたのち、色分解光学系１３としての色分解プリズム１３−１に入射する。この色分解プリズム１３−１により、光Ｌ１のうち、緑色の光ＬＧは入射方向に平行な方向（Ｚ方向）に透過される一方、赤色の光ＬＲおよび青色の光ＬＢは入射方向と直交する方向（Ｘ方向）に反射される。このうち、光ＬＲおよび光ＬＢはそれぞれ、ダイクロイックミラー１３Ｒおよびダイクロイックミラー１３Ｂによって、Ｚ方向に進行するように反射される。このようにして、光Ｌ１はＲ，Ｇ，Ｂの３色の色光に分解される。
【００４４】
色分解光学系１３によって分解された光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは、フライアイレンズ部１４１に入射する。これにより、第１レンズアレイ１４１および第２レンズアレイ１４２により、それぞれの光束が拡散されて射出される。よって、液晶パネル１９Ａ，１９Ｂへの入射光束が均一化され、面内輝度分布が均一となる。
【００４５】
フライアイレンズ部１４を出射した光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは、コンデンサレンズ１５に入射し、このコンデンサレンズ１５により集光される。このとき、光ＬＧは、光軸に平行な方向（Ｚ方向）に沿って射出され、光ＬＲおよび光ＬＢの主光線はそれぞれ屈折されて射出される。
【００４６】
コンデンサレンズ１５を出射した光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは、フィールドレンズ１６に入射すると、平行光に近づけられ、所定の角度方向に射出される。これにより、テレセントリック性を確保しつつ、後述する液晶パネル１９Ａ，１９Ｂへそれぞれ所定の入射角ψで入射させることができる。
【００４７】
フィールドレンズ１６を出射した光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは、偏光光学系１０に入射する。この偏光光学系１０において、光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは偏光分離され、この分離された偏光が液晶パネル１９Ａ，１９Ｂによって変調されることにより、右眼用の映像光Ａ１および左眼用の映像光Ｂ１が生成される。そして、生成された映像光Ａ１，Ｂ１は、合成プリズム２０によって合成されて射出される。なお、この偏光光学系１０における詳細な作用、効果は後述する。
【００４８】
偏光光学系１０を出射した映像光Ａ１，Ｂ１の合成光は、位相差板２１に入射する。これにより、映像光Ａ１，Ｂ１はそれぞれ円偏光に変換される。そして、この円偏光となった映像光Ａ１，Ｂ１が投射レンズ２２によって、偏光スクリーン２３に投射される。
【００４９】
このようにして、映像光Ａ１，Ｂ１が偏光スクリーン２３に投射されると、映像光Ａ１のｐ偏光成分と映像光Ｂ１のｓ偏光成分は、それぞれ保存されたまま反射される。なお、このとき、偏光スクリーン２３として、有沢製作所製のアルミニウム膜を使用した偏光スクリーンを用いることにより、その偏光成分をそのまま保持した状態での反射が可能となる。
【００５０】
そして、上述したような偏光めがねを用いて、偏光スクリーン２３で反射した映像光Ａ１，Ｂ１のうち、映像光Ａ１を右眼、映像光Ｂ１を左眼でのみ観察することにより、人間の眼には、３次元の映像として視認される。
【００５１】
次に、偏光光学系１０の作用、効果について詳細に説明する。
【００５２】
フィールドレンズ１６を出射した光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは、偏光光学系１０の偏光分離プリズム１７に入射する。この偏光分離プリズム１７に入射した光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢはそれぞれ、入射方向と平行な方向に透過されるｐ偏光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPと、偏光分離面１７ａにおいて反射されるｓ偏光ＬＲS，ＬＧS，ＬＢSに分離される。
【００５３】
そして、偏光分離プリズム１７によって分離されたｐ偏光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPは、ミラー１８Ａにそれぞれ異なる角度で入射する。このとき、Ｚ方向に平行な方向に沿って入射するｐ偏光ＬＧPの主光線に対して、ｐ偏光ＬＲP，ｐ偏光ＬＢPはそれぞれ、ψR，ψB（ψR＝−ψB）の角度をなしている。これらは、フライアイレンズ部１４、コンデンサレンズ１５およびフィールドレンズ１６によって決定される角度であり、液晶パネル１９Ａへの入射角となる。同様に、偏光分離プリズム１７によって分離されたｓ偏光ＬＲS，ＬＧS，ＬＢSは、ミラー１８Ｂにそれぞれ異なる角度で入射し、Ｘ方向に平行な方向に沿って入射するｓ偏光ＬＧSの主光線に対して、ｓ偏光ＬＲS，ｓ偏光ＬＢSはそれぞれ、ψR，ψBの角度をなしている。
【００５４】
ミラー１８Ａ，１８Ｂで反射されたｐ偏光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPおよびｓ偏光ＬＲS，ＬＧS，ＬＢSはそれぞれ、液晶パネル１９Ａ，１９Ｂに所定の入射角ψ（ψR，ψG，ψB）で入射する。このとき、ｐ偏光ＬＧPは、液晶パネル１９Ａの基板面に対して垂直（ψG＝０）に入射する。一方、ｐ偏光ＬＲPおよびｐ偏光ＬＢPは液晶パネル１９Ａの基板面の垂線に対して斜め方向に、ψR，ψB（ψR＝−ψB）の角度で入射する。同様に、ｓ偏光ＬＧPは、液晶パネル１９Ｂの基板面に対して垂直（ψG＝０）に入射し、ｓ偏光ＬＲSおよびｓ偏光ＬＢSは、ψR、ψB（ψR＝−ψB）の角度で入射する。但し、本実施の形態では、入射角ψ（ψR，ψG，ψB）は、液晶パネル１９Ａ，１９Ｂの基板面に垂直な方向を０°とし、ＸＺ平面上で時計回りをプラス、半時計回りをマイナスとする。なお、上述したように、ｐ偏光とｓ偏光においては、その反射回数の違いにより、ψR、ψBの向きが互いに異なっている（正負の符号が逆になっている）。
【００５５】
ここで、図３を参照して、液晶パネル１９Ａ，１９Ｂにおける作用について、液晶パネル１９Ａを例に挙げて説明する。なお、液晶パネル１９Ｂについては、液晶パネル１９Ａと異なる作用についてのみ説明する。
【００５６】
ミラー１８Ａで反射されたｐ偏光ＬＧPは、液晶パネル１９Ａの対向基板１９１の側に垂直に入射する。このｐ偏光ＬＧPは、マイクロレンズ１９５ａによって屈折され、対向電極１９４、液晶層１９３を透過したのち、画素ＰGに対応する領域に集光される。一方、ミラー１８Ａで反射されたｐ偏光ＬＲPは、液晶パネル１９Ａの対向基板１９１の側に入射角ψRで入射する。このｐ偏光ＬＲPは、マイクロレンズ１９５ａによって屈折され、対向電極１９４、液晶層１９３を透過したのち、画素ＰRに対応する領域に集光される。他方、ミラー１８Ａで反射されたｐ偏光ＬＢPは、液晶パネル１９Ａの対向基板１９１の側に入射角ψBで入射する。このｐ偏光ＬＢPは、マイクロレンズ１９５ａによって屈折され、対向電極１９４、液晶層１９３を透過したのち、画素ＰBに対応する領域に集光される。
【００５７】
このように、３色のｐ偏光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPを、液晶パネル１９Ａの光入射側の基板に設けられたマイクロレンズ１９５ａ（マイクロレンズアレイ１９５）に、それぞれ所定の入射角ψで入射させることにより、３つの画素領域に分配されて集光される。
【００５８】
また、ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPの入射角ψR，ψG，ψBをそれぞれ＋８°，０，−８°とすることで、液晶パネル１９Ａに入射する際の光発散角αは約３°（半値角、以下同様とする）と小さくなる。あるいは、入射角ψR，ψG，ψBをそれぞれ＋５．５°，０，−５．５°とすることで、光発散角αは約２°と小さくなる。これら入射角ψと光発散角αの組み合わせは一例であり、特に限定されるものではないが、入射角ψR，ψBを小さくすることで、Ｆナンバーを大きくとることができるため、設計が容易になると共に、投射レンズの小型化、低コスト化につながる。また、光発散角αを小さくすることで、色の混色を防止し、色純度を高めることができる。
【００５９】
そして、各色の映像信号に基づいて対向電極１９４と画素電極１９２Ｒ，１９２Ｇ，１９２Ｂとの間に電圧が印加されると、各画素領域に分配されるｐ偏光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPはそれぞれ、液晶層１９３によって、その透過率が変調される。このとき、ｐ偏光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPは、液晶パネル１９Ａにおいて、右眼用の映像信号に基づいて変調される一方、ｓ偏光ＬＲS，ＬＧS，ＬＢSは、液晶パネル１９Ｂにおいて、左眼用の映像信号に基づいて変調される。
【００６０】
上記のようにして、右眼用の映像光Ａ１として、ｐ偏光からなるＲ，Ｇ，Ｂのカラーの映像光が生成されると共に、左眼用の映像光Ｂ１として、ｓ偏光からなるＲ，Ｇ，Ｂのカラーの映像光が生成される。このようにして生成された映像光Ａ１および映像光Ｂ１は、合成プリズム２０によって合成されたのち、投射レンズ２２によって投射されることとなる。そして、上述したように、映像光Ａ１を右眼、映像光Ｂ１を左眼でのみ観察することにより、人間の眼には３次元の映像として視認される。なお、このとき、位相差板２１として１／４波長板を用いた場合には、その１／４波長板の位相軸の方向により、映像光Ａ１，Ｂ１はそれぞれ左（右）円偏光、右（左）円偏光となる。
【００６１】
以上説明したように、投射型表示装置１によれば、光源１１からの光Ｌ１を、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢに分解したのち、偏光分離プリズム１７によって、ｐ偏光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPおよびｓ偏光ＬＲS，ＬＧS，ＬＢSに分離し、ｐ偏光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPを液晶パネル１９Ａを用いて右眼用の映像光Ａ１を生成する一方、ｓ偏光ＬＲS，ＬＧS，ＬＢSを液晶パネル１９Ｂを用いて左眼用の映像光Ｂ１を生成するようにしたので、２台の装置を用いることなく、右眼用と左眼用の映像光を同時に表示することができる。そして、これらの映像光Ａ１，Ｂ１を合成したのち、偏光成分を保存反射可能な偏光スクリーン２３に投射すれば、映像光Ａ１，Ｂ１を、それぞれの偏光成分を保持したまま反射させることができる。この反射光を、上述の偏光めがねをかけて観察すれば、人間の眼には３次元の映像として視認される。よって、簡易かつコンパクトな構成で、人間の眼にとって自然な３次元映像表示を実現できる。
【００６２】
また、映像光Ａ１，Ｂ１を偏光合成プリズム２０によって合成したのち、位相差板２１を透過させるようにすれば、映像光Ａ１，Ｂ１はそれぞれ円偏光となり、投射レンズ２２によって投射される。よって、偏光めがねをかけた観察者が、例えば横に寝そべったり、頭を傾けたりした状態で映像光Ａ１，Ｂ１を観察した場合であっても、同じ明るさの３次元映像として認識することができる。
【００６３】
さらに、フライアイレンズ部１４によって、光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢそれぞれの光束を拡散させるようにすれば、液晶パネル１９Ａ，１９Ｂへの入射光束を均一化し、面内輝度分布を均一にすることができる。
【００６４】
また、光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを、コンデンサレンズ１５によって屈折、集光したのち、フィールドレンズ１６で平行光に近づけるようにすれば、テレセントリック性を確保しつつ、ｐ偏光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPおよびｓ偏光ＬＲS，ＬＧS，ＬＢSを、液晶パネル１９Ａ，１９Ｂに対してそれぞれ所定の入射角ψで入射させることができる。これにより、液晶パネル１９Ａ，１９Ｂに形成されたマイクロレンズ１９５ａによって、画素ＰR，ＰG，ＰBごとにＲ，Ｇ，Ｂの３色の光を分配して集光させることができる。よって、輝度の低減が少なくなる。また、カラー表示のために液晶パネルを３枚設ける必要がなくなるため、光量ロスが低減され、光利用効率が、通常の３板式のものに比べて１０〜１５％程度向上する。
【００６５】
また、フィールドレンズ１６によって、偏光分離プリズム１７への入射光を平行光に近づけるようにすれば、偏光分離面１７ａでの光量ロスを少なくすることができる。よって、ほぼ１００％の光利用効率を実現でき、偏光分離プリズム１７によって分離したｐ偏光およびｓ偏光の両方を効率よく活用することができる。
【００６６】
また、液晶パネル１９Ａ，１９Ｂに対して、右眼用と左眼用の映像信号をそれぞれ入力するのではなく、同一の映像信号を入力するようにすれば、カラーの２次元映像の表示することも可能である。従って、２枚の液晶パネル１９Ａ，１９Ｂに入力する映像信号を切り替えるだけで、容易に３次元映像と２次元映像とを切り替えて表示することができる。
【００６７】
さらに、従来のように３Ｄ表示のために２台の装置を用いる場合や、カラー表示のために３枚の液晶パネルを用いる場合に比べて、部品点数を少なくすることができる。よって、コンパクトで低コストな３次元表示用の液晶プロジェクタを実現でき、家庭などへの普及が期待できる。
【００６８】
次に、上記第１の実施形態の変形例１，２について図５〜６を参照して説明する。なお、以下では、上記第１の実施の形態の投射型表示装置１と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略するものとする。
【００６９】
（変形例１）
図５は、変形例１に係る投射型表示装置２の概略構成を表すものである。この投射型表示装置２は、フィールドレンズ２５Ａ，２５Ｂが偏光光学系３０に設けられていること以外は、上記第１の実施の形態の投射型表示装置１と同様の構成となっている。
【００７０】
偏光光学系３０は、偏光分離プリズム１７、ミラー１８Ａ，１８Ｂ、フィールドレンズ２５Ａ，２５Ｂ、液晶パネル１９Ａ，１９Ｂ、偏光合成プリズム２０によって構成されている。本変形例では、フィールドレンズ２５Ａ，２５Ｂが、偏光分離プリズム１７の後方の光路上に設けられている。具体的には、フィールドレンズ２５Ａは、ミラー１８Ａと液晶パネル１９Ａとの間、フィールドレンズ２５Ｂは、ミラー１８Ｂと液晶パネル１９Ｂとの間の光路上に設けられている。
【００７１】
フィールドレンズ２５Ａは、液晶パネル１９Ａに入射する光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢのｐ偏光を平行光に近づけ、フィールドレンズ２５Ｂは、液晶パネル１９Ｂに入射する光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢのｓ偏光を平行光に近づけるために設けられるものである。また、上記第１の実施の形態と同様に、このフィールドレンズ２５Ａ，２５Ｂ、フライアイレンズ１４およびコンデンサレンズ１５によって、液晶パネル１９Ａ，１９Ｂへ入射する際の入射角ψおよび光発散角αが決定されるようになっている。
【００７２】
このような投射型表示装置２では、フライアイレンズ１４、コンデンサレンズ１５を出射した光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは、偏光分離プリズム１７に入射して、ｐ偏光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPおよびｓ偏光ＬＲS，ＬＧS，ＬＢSに分離されたのち、ミラー１８Ａ，１８Ｂにおいて反射される。そして、ミラー１８Ａで反射されたｐ偏光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPは、フィールドレンズ２５Ａに入射し、ここで平行光に近づけられ、所定の角度に屈折されて射出される。これにより、上記第１の実施の形態と同様に、液晶パネル１９Ａに対して、ｐ偏光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPがそれぞれ所定の入射角ψで入射することとなる。同様に、ｓ偏光ＬＲS，ＬＧS，ＬＢSについても、フィールドレンズ２５Ｂにより、液晶パネル１９Ｂに対して、ｓ偏光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPがそれぞれ所定の入射角ψで入射することとなる。
【００７３】
また、ｐ偏光ＬＧPおよびｓ偏光ＬＧSはそれぞれ、液晶パネル１９Ａ，１９Ｂに対して垂直に入射する一方、ｐ偏光ＬＲPおよびｓ偏光ＬＲSは、それぞれ液晶パネル１９Ａ，１９Ｂに対してψR＝６°〜１０°の角度で入射する。他方、ｐ偏光ＬＢPおよびｓ偏光ＬＢSは、それぞれ液晶パネル１９Ａ，１９Ｂに対してψB＝−１０°〜−６°の角度で入射する。また、液晶パネル１９Ａ，１９Ｂへの入射時の光発散角αは、２．５°〜３．５°となる。
【００７４】
以上のように、フィールドレンズ２５Ａはミラー１８Ａと液晶パネル１９Ａとの間の光路上に設けると共に、フィールドレンズ２５Ｂをミラー１８Ｂと液晶パネル１９Ｂとの間の光路上に設けるようにしてもよい。このような構成とすれば、光学系全長を短縮することが可能となり、よりコンパクトな構成を実現できる。
【００７５】
（変形例２）
図６は、変形例２に係る投射型表示装置３の概略構成を表すものである。この投射型表示装置３は、上記投射型表示装置２におけるフライアイレンズ部１４、コンデンサレンズ１５、偏光光学系３０を用いた光学系に、光源として３色のレーザを使用したものである。
【００７６】
投射型表示装置３は、光源として、赤色レーザ４１Ｒ、緑色レーザ４１Ｇおよび青色レーザ４１Ｂの３色のレーザを用い、これらのレーザ光を光拡散素子４２によって拡散させたのち、フライアイレンズ部１４に入射させるようになっている。
【００７７】
赤色レーザ４１Ｒおよび青色レーザ４１Ｂとしては、例えば半導体レーザを用いることができる。具体的には、赤色レーザ４１Ｒとしては、ＩｎＡｌＧａＰ系、青色レーザ４１Ｂとしては、ＧａＮ系やＩｎＧａＮ系のものを用いることができる。また、緑色レーザ４１Ｇとしては、例えば半導体レーザによって励起される固体レーザ、いわゆるＤＰＳＳ（Diode Pumped Solid State）レーザ、具体的には、ＹＶＯ４＋ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４）、結晶ＰＰＬＮ（Periodically Poled ＬｉＮｂＯ３）、またはＰＰ（Periodically Poled）ＭｇＯ・ＬＮ（ＬｉＮｂＯ３）などを用いることができる。
【００７８】
光拡散素子４２は、例えば屈折型拡散素子、回折型拡散素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）などであり、赤色レーザ４１Ｒ、緑色レーザ４１Ｇおよび青色レーザ４１Ｂから射出されたレーザ光を液晶パネル１９Ａ，１９Ｂの全面に照射されるように拡散成形するものである。この光拡散素子４２は、赤色レーザ４１Ｒ、緑色レーザ４１Ｇおよび青色レーザ４１Ｂの配列に対応して、それぞれの色のレーザ光を透過するようになっている。
【００７９】
このような投射型表示装置３では、赤色レーザ４１Ｒ、緑色レーザ４１Ｇおよび青色レーザ４１Ｂからそれぞれレーザ光が射出されると、これらのレーザ光は光拡散素子４２に入射する。光拡散素子４２では、各色ごとにレーザ光が拡散成形される結果、フライアイレンズ部１４に入射する際の光発散角は約３０°となる。そして、光拡散素子４２を出射した各色レーザ光は、フライアイレンズ部１４を透過して光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢとして射出される。
【００８０】
また、ｐ偏光ＬＧPおよびｓ偏光ＬＧSはそれぞれ、液晶パネル１９Ａ，１９Ｂに対して垂直に入射する一方、ｐ偏光ＬＲPおよびｓ偏光ＬＲSは、それぞれ液晶パネル１９Ａ，１９Ｂに対してψR＝４°〜５°の角度で入射する。他方、ｐ偏光ＬＢPおよびｓ偏光ＬＢSは、それぞれ液晶パネル１９Ａ，１９Ｂに対してψB＝−５°〜−４°の角度で入射する。また、液晶パネル１９Ａ，１９Ｂ入射時の光発散角αは、０．５°〜１．５°となる。
【００８１】
以上のように、光源として３色のレーザを用いるようにしてもよい。このように構成すすれば、光源部の小型化を実現できる。なお、図６では、コンデンサレンズ１５を出射した光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは、上記変形例１における偏光光学系３０に入射するようになっているが、図１に示したように、フィールドレンズ１６を透過させたのちに偏光光学系１０に入射するようにしてもよい。
【００８２】
［第２の実施の形態］
図７は、第２の実施の形態に係る投射型表示装置４の概略構成を表すものである。この投射型表示装置４は、光源１１、ライトパイプ（光伝送手段）３１、コンデンサレンズ３２、偏光光学系４０、位相差板２１、投射レンズ２２を備えている。本変形例では、光源１１と、液晶パネル１９Ａ，１９Ｂから投射レンズ２２側の光学系の構成については、上記第１の実施の形態の投射型表示装置１と同様の構成となっている。従って、上記第１の実施形態の投射型表示装置１と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略するものとする。
【００８３】
ライトパイプ３１は、例えばカレイドスコープなどであり、光源１１からの光Ｌ１を導く導光手段である。コンデンサレンズ３２は、ライトパイプ３１からの光を集光するようになっている。
【００８４】
偏光光学系４０は、偏光分離プリズム３３、コンデンサレンズ３４Ａ，３４Ｂ、ダイクロイックミラー３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂ，３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂ、液晶パネル１９Ａ，１９Ｂ、偏光合成プリズム２０によって構成されている。
【００８５】
偏光分離プリズム３３は、例えば４５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、ＰＳ分離膜が形成されたＰＳ分離面１７ａとなっている。これにより、コンデンサレンズ３２から出射した光はそれぞれ、入射方向と平行な方向に透過するｐ偏光ＬPと、偏光分離面１７ａにおいて反射するｓ偏光ＬSとに分離されるようになっている。
【００８６】
コンデンサレンズ３４Ａ，３４Ｂは、偏光分離プリズム３３によって分離されたｐ偏光ＬPとｓ偏光ＬSとをそれぞれ集光するようになっている。
【００８７】
ダイクロイックミラー３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂは、コンデンサレンズ３４Ａを出射した光ＬPをＰ，Ｇ，Ｂの３色の光に分解させると共に、それぞれの光を互いに異なる角度（入射角ψ（ψR，ψG，ψB））で液晶パネル１９Ａ，１９Ｂに入射させるために設けられるものである。ダイクロイックミラー３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂは、特定の波長領域の光のみを全反射させ、それ以外の波長領域の光を透過させるようになっている。具体的には、ダイクロイックミラー３５Ｒは、赤色の波長領域の光を全反射させ、緑色および青色の波長領域の光を透過させるようになっている。ダイクロイックミラー３５Ｇは、緑色の波長領域の光を全反射させ、赤色および青色の波長領域の光を透過させるようになっている。ダイクロイックミラー３５Ｂは、青色の波長領域の光を全反射させ、緑色および赤色の波長領域の光を透過させるようになっている。また、ダイクロイックミラー３５Ｒ，３５Ｂは、ダイクロイックミラー３５Ｇに対して、ＸＺ平面上で所定の角度をなすように配置されている
【００８８】
このような投射型表示装置４では、光源１１からの光Ｌ１は、ライトパイプ３１によって導光され、コンデンサレンズ３２によって集光されたのち、偏光分離プリズム３３によってｐ偏光ＬPとｓ偏光ＬSとに分離される。分離されたｐ偏光ＬPは、コンデンサレンズ３４Ａを透過したのち、ダイクロイックミラー３５Ｒに入射すると、ｐ偏光ＬＲPのみが反射されてｐ偏光ＬＧP，ＬＢPはそのまま透過される。透過されたｐ偏光ＬＧP，ＬＢPは、ダイクロイックミラー３５Ｇに入射すると、ｐ偏光ＬＧPのみが反射され、ｐ偏光ＬＢPはそのまま透過される。透過されたｐ偏光ＬＢPは、ダイクロイックミラー３５Ｂに入射し、このダイクロイックミラー３５Ｂにおいて反射される。
【００８９】
このとき、ダイクロイックミラー３５Ｒ，３５Ｂが、ダイクロイックミラー３５Ｇに対して、ＸＺ平面上で所定の角度をなすように配置されていることで、ダイクロイックミラー３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂでそれぞれ反射されたｐ偏光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPは、液晶パネル１９Ａに対してそれぞれ異なる角度（入射角ψ（ψR，ψG，ψB））で入射する。なお、ｓ偏光についても同様である。
【００９０】
以上のように、３色の色光に分解すると共に、各色ごとに異なる角度で反射させるダイクロイックミラーを配置して、光源１１からの光を、偏光分離プリズムによって偏光分離したのちに色分解するようにすることで、光学系全長を短くすることができる。
【００９１】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢのうち、光ＬＧを中心光（光軸に沿って平行な方向に進行する光）として液晶パネルに垂直に入射させ、光ＬＲ，ＬＢを液晶パネルの垂線に対して斜めに入射するようにしたが、これに限定されず、光ＬＲを中心光、光ＬＧ，ＬＢを斜め入射光としてもよく、あるいは光ＬＢを中心光、光ＬＲ，ＬＧを斜め入射光としてもよい。
【００９２】
また、上記実施の形態では、白色光源からの光をＲ，Ｇ，Ｂの３色に色分解したり、３色のレーザ光源を用いることにより、カラーの３次元映像を表示する場合について説明したが、これに限定されず、このような色分解光学系や３色のレーザ光源を用いずに、単色の３次元映像を表示するようにしてもよい。あるいは、３色のうちの２色を用いて３次元映像を表示するようにしてもよい。
【００９３】
また、上記実施の形態では、光源としてランプあるいはレーザを例に挙げて説明したが、これに限定されず、例えば赤、緑、青のそれぞれの色の波長領域の光を発光するＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）を用いるようにしてもよい。
【００９４】
また、上記実施の形態では、マイクロレンズ１９５ａの平面形状を正６角形としたが、これに限定されず、円形やｙ方向に長手方向を有する矩形状（シリンドリカルレンズ）でもあってもよい。
【００９５】
また、上記実施の形態では、偏光分離プリズムとして、その偏光分離膜において、ｐ偏光を透過させ、ｓ偏光を反射させるものを例に挙げて説明したが、これに限定されず、逆にｓ偏光を透過させ、ｐ偏光を反射させるものであってもよい。また、ｐ偏光を右眼用の映像光、ｓ偏光を左眼用の映像光として用いているが、これに限定されず、逆にｓ偏光を右眼用の映像光、ｐ偏光を左眼用の映像光として用いるようにしても本発明と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る投射型表示装置の概略構成を表すものである。
【図２】図１に示した偏光光学系の拡大図である。
【図３】図１に示した液晶パネルの概略構成を表す拡大断面図である。
【図４】図３に示したマイクロレンズのＸ方向からみた平面図である。
【図５】図１の実施の形態についての第１の変形例に係る投射型表示装置の概略構成を表すものである。
【図６】図１の実施の形態についての第２の変形例に係る投射型表示装置の概略構成を表すものである。
【図７】本発明の他の実施の形態に係る投射型表示装置の概略構成を表すものである。
【符号の説明】
【００９７】
１，２，３，４…投射型表示装置、１０，３０，４０…偏光光学系、１１…光源、１２…コリメータレンズ、１３…色分解光学系、１３−１…色分解プリズム、１４…フライアイレンズ部、１５，３２，３４Ａ，３４Ｂ…コンデンサレンズ、１６，２５Ａ，２５Ｂ…フィールドレンズ、１７，３３…偏光分離プリズム、１７ａ，３３ａ…偏光分離面、１８Ａ，１８Ｂ…ミラー、１９Ａ，１９Ｂ…液晶パネル、２０…色合成プリズム、２１…位相差板、２２…投射レンズ、２３…偏光スクリーン、２４…アパーチャ、３１…ライトパイプ、４１Ｂ…青色レーザ、４１Ｇ…緑色レーザ、４１Ｒ…赤色レーザ、４２…光拡散素子、１９０…ＴＦＴ基板、１９１…対向基板、１９２Ｒ，１９２Ｇ，１９２Ｂ…画素電極、１９３…液晶層、１９４…対向電極、１９５…マイクロレンズアレイ、１９５ａ…マイクロレンズ、１３Ｒ，１３Ｂ，３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂ，３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂ…ダイクロイックミラー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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