(57)【要約】      （修正有）【課題】ワイヤーグリッドＰＢＳを使用した光学系の小型化を達成しつつ黒浮きやムラの発生を抑えること。【解決手段】光源１と、所定の偏光面の照明光を変調し映像光を出射する空間光変調素子１９Ｂ，１９Ｇ，１９Ｒと、前記出射光を投影する投影光学系と、前記空間光変調素子より入射する前記映像光のうち所定の偏光成分を前記投影光学系に出射する反射型偏光板９，１１，１６と、前記反射型偏光板は平面上の基板上に細長いワイヤー状の導体が同じ向きに一次元格子状に多数配列された平行配列であって、主光線の入射角度に応じてフィリングファクタを場所によって異ならせたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、所定の偏光成分の照明光を変調し映像光を出射する空間光変調素子と、前記出射光を投影する投影光学系と、前記光源より出射される前記照明光を前記空間光変調素子に向けて出射するコンデンサーレンズを有し、前記空間光変調素子より入射する前記映像光のうち所定の偏光成分を前記投影光学系に出射する反射型偏光板と、前記反射型偏光板と前記空間光変調素子の間にフィールドレンズを有し、前記反射型偏光板は平面上の基板上に細長いワイヤー状の導体が同じ向きに一次元格子状に多数配列されたもので、薄く細長い金属格子の平行配列であって、ワイヤーの配列方向に垂直な方向の偏光を持つ光を透過させ、ワイヤーの配列方向に垂直な方向の偏光を持つ光を反射させる性質を持ち、前記反射型偏光板の細長いワイヤー状の導体が同じ向きに一次元格子状に多数配列された面が前記空間光変調素子側に配置され、前記空間光変調素子の法線と前記反射型偏光板の法線が作る平面に対して垂直な方向と前記細長いワイヤー状の導体の長手方向が一致するように配列され、前記反射型偏光板が下記条件を満足することを特徴とする画像投射装置。
ｗ１＞ｗ２＞ｗ３
β１＝α＋３．０
β２＝α
β３＝α−３．０
α（°）：前記空間光変調素子と前記反射型偏光板とのなす角
βｉ（°）：前記反射型偏光板への主光線の入射角（ｉ＝１〜３）
ｗｉ：βｉを満足する位置のフィリングファクタ（ｉ＝１〜３）
【請求項２】
前記反射型偏光板が下記条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
ｐ１＞ｐ２＞ｐ３
ｐｉ：βｉを満足する位置のピッチ（ｉ＝１〜３）
【請求項３】
コンデンサーレンズの焦点距離をｆｃとし、フィールドレンズの焦点距離をｆｆとするとし、コンデンサーレンズとフィールドレンズから構成される集光光学系の焦点距離ｆとすると、
ｆ＜ｆｃ＜１．６×ｆ
ｆ＜ｆｆ＜１．６×ｆ
なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像投射装置。
【請求項４】
前記空間光変調素子から遠い側の前記反射型偏光板の端を第１の端とし、前記空間光変調素子から近い側の前記反射型偏光板の端を第２の端とすると、有効領域内において第１の端から第２の端に向かってフィリングファクタが連続的に小さくなっていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項５】
光源と、所定の偏光成分の照明光を変調し映像光を出射する空間光変調素子と、前記出射光を投影する投影光学系と、前記光源より出射される前記照明光を前記空間光変調素子に向けて出射するコンデンサーレンズを有し、前記空間光変調素子より入射する前記映像光のうち所定の偏光成分を前記投影光学系に出射する反射型偏光板と、前記反射型偏光板と前記空間光変調素子の間にフィールドレンズを有し、前記反射型偏光板は平面上の基板上に細長いワイヤー状の導体が同じ向きに一次元格子状に多数配列されたもので、ワイヤーの配列方向に垂直な方向の偏光を持つ光を透過させ、ワイヤーの配列方向に平行な方向の偏光を持つ光を反射させる性質を持ち、前記反射型偏光板の細長いワイヤー状の導体が同じ向きに一次元格子状に多数配列された面が前記空間光変調素子側に配置され、前記空間光変調素子の法線と前記反射型偏光板の法線が作る平面に対して垂直な方向と前記細長いワイヤー状の導体の長手方向が一致するように配列され、前記反射型偏光板が下記条件を満足することを特徴とする画像投射装置。
ｈ１＜ｈ２＜ｈ３
β１＝α＋３．０
β２＝α
β３＝α−３．０
α（°）：前記空間光変調素子と前記反射型偏光板とのなす角
βｉ（°）：前記反射型偏光板への主光線の入射角（ｉ＝１〜３）
ｈｉ：βｉを満足する位置の格子高さ（ｉ＝１〜３）
【請求項６】
前記反射型偏光板が下記条件を満足することを特徴とする請求項５に記載の画像投射装置。
ｐ１＞ｐ２＞ｐ３
ｐｉ：βｉを満足する位置のピッチ（ｉ＝１〜３）
【請求項７】
コンデンサーレンズの焦点距離をｆｃとし、フィールドレンズの焦点距離をｆｆとするとし、コンデンサーレンズとフィールドレンズから構成される集光光学系の焦点距離ｆとすると、
ｆ＜ｆｃ＜１．６×ｆ
ｆ＜ｆｆ＜１．６×ｆ
なる条件を満足することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の画像投射装置。
【請求項８】
前記空間光変調素子から遠い側の前記反射型偏光板の端を第１の端とし、前記空間光変調素子から近い側の前記反射型偏光板の端を第２の端とすると、有効領域内において第１の端から第２の端に向かって格子高さが連続的に大きくなっていることを特徴とする請求項５乃至請求項７の何れか一項に記載の画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶画像表示素子を用いた画像投射装置に用いられる光学系に関し、さらに詳しくは色分離合成系に用いられる反射型偏光分離素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶画像表示素子を用いた画像投射装置には、光源からの白色光を複数の色光成分に分解してそれぞれ液晶パネル等の画像表示素子に導いたり、複数の画像表示素子からの色光を合成したりするために、光の偏光に応じて透過、反射作用を持つ反射型偏光分離素子（ワイヤーグリッドＰＢＳ）が用いられる。
【０００３】
特許文献１には、３枚の反射型液晶画像素子と、該３枚の反射型液晶画像素子へ各色光が入射するように３色光に色分離し、該３枚の反射型液晶画像素子からの各色光を色合成する色分離合成系が開示されている。特許文献１の構成では色分離合成系が大型化するという課題があるため、フィールドレンズを反射型偏光分離素子と反射型液晶画像素子の間に配置する技術が特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１２６４９６号公報
【特許文献２】特開２００５−２２１７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に開示された従来技術では、反射型偏光分離素子と反射型液晶画像素子の間にフィールドレンズが配置されているため、非テレセントリックな光線が反射型偏光分離素子に入射する。つまり、反射型偏光分離素子に入射する光線の角度が場所毎に異なることを意味する。反射型偏光分離素子は、黒の漏れ光に影響するＳ偏光透過率やＰ偏光反射率が角度特性を有するため、黒浮きや色むらが発生する。
【０００６】
本発明は、反射型偏光分離素子と反射型液晶画像素子の間にフィールドレンズを使用した色分離合成系において、黒浮きやムラの発生を抑えることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る画像投射装置は、
光源と、所定の偏光成分の照明光を変調し映像光を出射する空間光変調素子と、前記出射光を投影する投影光学系と、前記光源より出射される前記照明光を前記空間光変調素子に向けて出射するコンデンサーレンズを有し、前記空間光変調素子より入射する前記映像光のうち所定の偏光成分を前記投影光学系に出射する反射型偏光板と、前記反射型偏光板と前記空間光変調素子の間にフィールドレンズを有し、前記反射型偏光板は平面上の基板上に細長いワイヤー状の導体が同じ向きに一次元格子状に多数配列されたもので、薄く細長い金属格子の平行配列であって、ワイヤーの配列方向に垂直な方向の偏光を持つ光を透過させ、ワイヤーの配列方向に垂直な方向の偏光を持つ光を反射させる性質を持ち、前記反射型偏光板の細長いワイヤー状の導体が同じ向きに一次元格子状に多数配列された面が前記空間光変調素子側に配置され、前記空間光変調素子の法線と前記反射型偏光板の法線が作る平面に対して垂直な方向と前記細長いワイヤー状の導体の長手方向が一致するように配列され、前記反射型偏光板が下記条件を満足することを特徴とする。
【０００８】
ｗ１＞ｗ２＞ｗ３
β１＝α＋３．０
β２＝α
β３＝α−３．０
α（°）：前記空間光変調素子と前記反射型偏光板とのなす角
βｉ（°）：前記反射型偏光板への主光線の入射角（ｉ＝１〜３）
ｗｉ：βｉを満足する位置のフィリングファクタ（ｉ＝１〜３）
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る画像投射装置によれば、反射型偏光板を使用した光学系の小型化を達成しつつ黒浮きやムラの発生を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１である画像投射装置の光学系の構成を示す図
【図２】実施例１の集光光学系の光路図
【図３】ワイヤーグリッドＰＢＳの拡大図
【図４】ワイヤーグリッドＰＢＳのフィリングファクタを変化させたときのグラフ
【図５】ワイヤーグリッドＰＢＳのピッチを変化させたときのグラフ
【図６】本発明で使用されるワイヤーグリッドＰＢＳの金属格子の格子配列の概略図
【図７】ワイヤーグリッドＰＢＳの格子高さを変化させたときのグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１には、本発明の実施例１である画像投射装置に用いられる照明光学系および色分離合成系の構成を示している。
【００１３】
図中の１は光源、２は放物面リフレクター、３は第１のフライアイレンズ、４は第２のフライアイレンズ、５はＰＳ変換素子、６は第３色光（青光）を反射して、第２色光（緑光）および第１色光（赤光）を透過する第１のダイクロイックミラー、７は第１のコンデンサーレンズ、８は第２色光を反射して、第１色光を透過する第２のダイクロイックミラー、９は反射型偏光板である第１のワイヤーグリッドＰＢＳ、１０は第１のフィールドレンズ、１１は反射型偏光板である第２のワイヤーグリッドＰＢＳ、１２は第２のフィールドレンズ、１３はリレーレンズ、１４はミラー、１５は第２のコンデンサーレンズ、１６は反射型偏光板である第３のワイヤーグリッドＰＢＳ、１７は第３のフィールドレンズ、１８はクロスダイクロイックプリズムを表す。
【００１４】
図中の１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂはそれぞれ入射した光を反射するとともに画像変調する赤用の反射型液晶パネル、緑用の反射型液晶パネル、青用の反射型液晶パネルである。
【００１５】
光源１からの光束は、放物面リフレクター２で反射され、第１のフライアイレンズ３で部分光束に分割される。前記部分光束は、第２のフライアイレンズ４またはＰＳ変換素子５近傍に第２の光源像をつくり、ＰＳ変換素子５でＰ偏光に揃えられる。前記Ｐ偏光光は、第１のダイクロイックミラー６で第３色光が反射され、第２色光および第１色光が透過される。前記第２色光および第１色光は、第１のコンデンサーレンズ７を通過して、第２のダイクロイックミラー８で、第２色光が反射され、第１色光が透過される。Ｐ偏光光である前記第１色光は、第１のワイヤーグリッドＰＢＳ９を透過して、第１のフィールドレンズ１０を介して、赤用の反射型液晶パネル１９Ｒを照明する。
【００１６】
前記赤用の反射型液晶パネル１９Ｒで変調されＰ偏光からＳ偏光に変換されたＳ偏光光の第１色光は、第１のワイヤーグリッドＰＢＳ９で反射され、クロスダイクロイックプリズム１８で反射され、不図示の投影レンズを介してスクリーンに投影される。
【００１７】
前記第２のダイクロイックミラー８を反射されたＰ偏光光である第２色光は、第２のワイヤーグリッドＰＢＳ１１を透過して、第２のフィールドレンズ１２を介して、緑用の反射型液晶パネル１９Ｇを照明する。
【００１８】
前記赤用の反射型液晶パネル１９Ｇで変調されＰ偏光からＳ偏光に変換されたＳ偏光光の第２色光は、第２のワイヤーグリッドＰＢＳ１１で反射され、クロスダイクロイックプリズム１９を透過され、不図示の投影レンズを介してスクリーンに投影される。
【００１９】
前記第１のダイクロイックミラー６を反射した第３色光は、リレーレンズ１３、ミラー１４を介して、第２のコンデンサーレンズ１５を通過する。Ｐ偏光光である前記第３の色光は、第３のワイヤーグリッドＰＢＳ１６を透過して、第３のフィールドレンズを介して、青用の反射型液晶パネルを照明する。
【００２０】
前記赤用の反射型液晶パネル１９Ｂで変調されＰ偏光からＳ偏光に変換されたＳ偏光光の第３色光は、第３のワイヤーグリッドＰＢＳ１６で反射され、クロスダイクロイックプリズム１８で反射され、不図示の投影レンズを介してスクリーンに投影される。
【００２１】
図２はＰＳ変換素子近傍につくられた第２の光源像が反射型液晶パネル１９Ｇを照明する集光光学系の光路図を示す。前記集光光学系は略テレセントリック光学系であり、図中のＲ１、Ｒ２、Ｒ３は、反射型液晶パネル上端、真中、下端を照明する光束の主光線を表している。つまり、パネルを照明する位置によって第２のワイヤーグリッドＰＢＳ１１に入射する主光線の入射角度が異なる。前記集光光学系の数値実施例を下記に示す。
（１）Ｆｎｏ＝２．４、ｆ＝７１．０ｍｍ
【００２２】
【表１】
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※ワイヤーグリッドＰＢＳは反射型液晶パネルに対して４５°で配置
・コンデンサーレンズの焦点距離：ｆｃ＝８９．６ｍｍ
・フィールドレンズの焦点距離：ｆｆ＝８３．６ｍｍ
本実施例では、第２のワイヤーグリッドＰＢＳ１１に対する入射角度は、Ｒ１が４９°、Ｒ２が４５°、Ｒ３が４１°で設計している。従って、主光線の入射角度は４１°〜４９°の範囲で変化している。
【００２３】
図３は一般的なワイヤーグリッドＰＢＳの拡大図である。基板２１の上に細長い（紙面垂直方向）金属格子２２が一定間隔で並んでおり、格子の配列方向に垂直な方向の偏光を持つ光を透過させ、格子方向に平行な方向の偏光を持つ光を反射させる性質を持っている。ワイヤーグリッドＰＢＳの構造パラメータとして金属格子の高さｔ、格子幅をａ、格子間隔をｂとしたとき基板表面を格子が占める割合（フィリングファクタ）ｗ（ｗ＝ａ／（ａ＋ｂ））、格子のピッチｐを考える。
【００２４】
電磁場解析の一手法である厳密結合波解析（ＲＣＷＡ）によってそれぞれのパラメータを変化させてシミュレーションを行った。金属格子の材質はアルミニウム（複素屈折率０．９５８＋６．６９ｉ）、基板はホウケイ酸ガラスとした。波長依存性が少ないので以降５５０ｎｍの光に対して議論する。
【００２５】
図４はワイヤーグリッドＰＢＳのフィリングファクタを０．３５〜０．５５まで変化させたときのＴｐ、Ｒｐ、Ｔｓ、Ｒｓの値である。但し、ピッチ１４４ｎｍ、格子高さ１４０ｎｍである。横軸はワイヤーグリッドＰＢＳへの光線の入射角である。Ｔｓ、Ｒｓは入射角を大きくしていくにつれ単調減少（増加）、Ｔｐ、Ｒｐはある入射角度で極値を持っている。また、フィリングファクタが大きい程Ｔｐ、Ｔｓの値は低い。Ｔｐが極大値、Ｒｐが極小値をとる入射角はほぼ一致しているがフィリングファクタを大きくするほどこの極値を持つ入射角が大きくなっていくのがわかる。
【００２６】
図５はワイヤーグリッドＰＢＳのピッチを１３６ｎｍ〜１５２ｎｍまで変化させたときのＴｐ、Ｒｐ、Ｔｓ、Ｒｓの値である。但し、格子高さ１４０ｎｍ、フィリングファクタ０．４５である。横軸はワイヤーグリッドＰＢＳへの光線の入射角である。ピッチを変化させた場合グラフの概形はほとんど変わらないが、黒表示時の漏れ光の原因となってしまうＴｓ、低い。よってピッチは細かい程性能がよいことがわかる。
【００２７】
一般的にコントラストを向上（漏れ光を低減）させるためには、ワイヤーグリッドＰＢＳのＰ偏光の反射率ＲｐおよびＳ偏光の透過率Ｔｓを小さくする必要がある。
【００２８】
黒表示は、反射型液晶パネルを照明したＰ偏光の照明光は、変調されずに反射型液晶パネルで反射（Ｐ偏光のまま反射）され、ワイヤーグリッドＰＢＳを透過して、光源側に導かれる。従って、ワイヤーグリッドＰＢＳのＰ偏光の反射率が高いと、ワイヤーグリッドＰＢＳで反射した光が不図示の投影レンズに導かれ、漏れ光となってコントラストを低下させる。また、ワイヤーグリッドＰＢＳのＳ偏光の透過率が高いと、ワイヤーグリッドＰＢＳを透過したＳ偏光光は、黒表示においては反射型液晶パネルで変調されずに反射（Ｓ偏光のまま反射）され、ワイヤーグリッドＰＢＳで反射され、不図示の投影レンズに導かれ、漏れ光となってコントラストを低下させる。
【００２９】
従って、良好なコントラストを得るためには、主光線の入射角度に応じて反射型偏光板であるワイヤーグリッドＰＢＳの構造パラメータを最適化する必要があり、下記の条件を満足させる必要がある。
【００３０】
ｗ１＞ｗ２＞ｗ３・・・（１）
β１＝α＋３．０
β２＝α
β３＝α−３．０
α（°）：前記空間光変調素子と前記反射型偏光板とのなす角
βｉ（°）：前記反射型偏光板への主光線の入射角（ｉ＝１〜３）
ｗｉ：βｉを満足する位置のフィリングファクタ（ｉ＝１〜３）
図６に本発明で使用される第２のワイヤーグリッドＰＢＳ１１の金属格子の格子配列の概略図を示す。端１１Ａ側のフィリングファクタｗ１は、中心部のフィリングファクタｗ２より大きく、中心部のフィリングファクタｗ２は、端１１Ｂ側のフィリングファクタｗ３より大きい。本実施例においてはα＝４５°、ピッチｐ＝１４４ｎｍ、格子高さｈ＝１４０ｎｍであり、各フィリングファクタの値は、ｗ１＝０．５、ｗ２＝０．４５、ｗ３＝０．４である。
【００３１】
図４のグラフから、β１＝４２°でＲｐがボトムになるフィリングファクタは０．５近傍であり、β２＝４５°では０．４５近傍であり、β３＝４２°では０．４近傍である。このように、主光線の入射角度に応じてフィリングファクタを変えることで、Ｒｐを小さくすることができ、コントラストを向上させることができる。第１のワイヤーグリッドＰＢＳ９および第３のワイヤーグリッドＰＢＳ１６も第２のワイヤーグリッドＰＢＳ１１と同様の構造である。
【００３２】
以下、さらに望ましい条件について述べる。３つ領域に分けてフィリングファクタを変化させる実施例を示したが、４つ以上の領域に分けてフィリングファクタを変化させた方が望ましい。この場合は、３つ領域に分けてフィリングファクタを変化させた場合と同様に、フィリングファクタを端１１Ａから端１１Ｂに向かって小さくする。
【００３３】
図４からわかるようにフィリングファクタを小さくするとＴｓが大きくなるため、場所毎のコントラストが変化するためムラが発生する。そのため、主光線の入射角度βｉの位置のピッチをｈｉとすると、
ｐ１＞ｐ２＞ｐ３・・・（２）
なる条件を満足させることが望ましい。
【００３４】
図５からわかるように、ピッチｐｉを小さくするとＴｓが小さくなるため、フィリングファクタが小さい位置ではピッチも小さくすることでムラを低減することが可能である。フィリングファクタの場合と同様に、４つ以上の領域に分けてピッチを変化させた方が望ましい。この場合は、ピッチを端１１Ａから端１１Ｂに向かって小さくする。
【００３５】
集光光学系の焦点距離をｆ、コンデンサーレンズの焦点距離をｆｃ、フィールドレンズの焦点距離をｆｆとすると、
ｆ＜ｆｃ＜１．６×ｆ・・・（３）
ｆ＜ｆｆ＜１．６×ｆ・・・（４）
なる条件を満足させることが望ましい。
【００３６】
条件式（３）の上限を逸脱すると、コンデンサーレンズを第２の光源像から離した位置に配置する必要があり全長が長くなる。同様に条件式（４）を逸脱すると、フィールドレンズを反射型液晶パネルから離した位置に配置する必要があるため全長が長くなる。条件式（３）または（４）の下限を逸脱すると、コンデンサーレンズまたはフィールドレンズのパワーが強くなりすぎるため、収差が低下して所望の性能を得ることができない。
更に望ましい条件は、
１．１×ｆ＜ｆｃ＜１．４×ｆ・・・（５）
１．１×ｆ＜ｆｆ＜１．４×ｆ・・・（６）
である。
【実施例２】
【００３７】
実施例１ではフィリングファクタを変化させる実施形態を示したが、格子高さを変化さても同様の効果を得ることが可能である。
【００３８】
図７は反射型偏光板であるワイヤーグリッドＰＢＳの格子高さを１００ｎｍ〜１８０ｎｍまで変化させたときのＴｐ、Ｒｐ、Ｔｓ、Ｒｓのグラフである。但し、ピッチ１４４ｎｍ、フィリングファクタ０．４５である。横軸は反射型偏光板への光線の入射角である。Ｔｓ、Ｒｓは入射角を大きくしていくにつれ単調減少（増加）であるのに対してＴｐ、Ｒｐはある入射角で極値を持つ。また格子高さが低い程Ｔｐ、Ｔｓの値が高いことがわかる。Ｔｐが極大値、Ｒｐが極小値をとる入射角はほぼ一致しているが、格子高さを低くするほどこの極値を持つ入射角が大きくなっていくのがわかる。
【００３９】
良好なコントラストを得るためには、実施例１と同様にワイヤーグリッドＰＢＳが、下記の条件を満足する必要がある。
【００４０】
ｈ１＜ｈ２＜ｈ３
β１＝α＋３．０
β２＝α
β３＝α−３．０
α（°）：前記空間光変調素子と前記反射型偏光板とのなす角
βｉ（°）：前記反射型偏光板への主光線の入射角（ｉ＝１〜３）
ｈｉ：βｉを満足する位置の格子高さ（ｉ＝１〜３）
本実施例においてはα＝４５°、ピッチｐ＝１４４ｎｍ、フィリングファクタｗ＝１４０ｎｍであり、各格子高さの値は、ｈ１＝１２０ｎｍ、ｈ２＝１４０ｎｍ、ｈ３＝１６０ｎｍである。
【００４１】
図７のグラフから、β１＝４２°でＲｐがボトムになる格子高さは１２０ｎｍ近傍であり、β２＝４５°では１４０ｎｍ近傍であり、β３＝４２°では１６０ｎｍ近傍である。このように、主光線の入射角度に応じて格子高さを変えることで、Ｒｐを小さくすることができ、コントラストを向上させることができる。
【００４２】
以下、さらに望ましい条件について述べる。３つ領域に分けてフィリングファクタを変化させる実施例を示したが、４つ以上の領域に分けてフィリングファクタを変化させた方が望ましい。この場合は、３つ領域に分けてフィリングファクタを変化させた場合と同様に、フィリングファクタを端１１Ａから端１１Ｂに向かって小さくする。
【００４３】
図４からわかるようにフィリングファクタを小さくするとＴｓが大きくなるため、場所毎のコントラストが変化するためムラが発生する。そのため、主光線の入射角度βｉの位置のピッチをｈｉとすると、
ｐ１＞ｐ２＞ｐ３・・・（２）
なる条件を満足させることが望ましい。
【００４４】
図５からわかるように、ピッチｐｉを小さくするとＴｓが小さくなるため、フィリングファクタが小さい位置ではピッチも小さくすることでムラを低減することが可能である。フィリングファクタの場合と同様に、４つ以上の領域に分けてピッチを変化させた方が望ましい。この場合は、ピッチを端１１Ａから端１１Ｂに向かって小さくする。
【００４５】
集光光学系の焦点距離をｆ、コンデンサーレンズの焦点距離をｆｃ、フィールドレンズの焦点距離をｆｆとすると、
ｆ＜ｆｃ＜１．６×ｆ・・・（３）
ｆ＜ｆｆ＜１．６×ｆ・・・（４）
なる条件を満足させることが望ましい。
【００４６】
条件式（３）の上限を逸脱すると、コンデンサーレンズを第２の光源像から離した位置に配置する必要があり全長が長くなる。同様に条件式（４）を逸脱すると、フィールドレンズを反射型液晶パネルから離した位置に配置する必要があるため全長が長くなる。条件式（３）または（４）の下限を逸脱すると、コンデンサーレンズまたはフィールドレンズのパワーが強くなりすぎるため、収差が低下して所望の性能を得ることができない。
更に望ましい条件は、
１．１×ｆ＜ｆｃ＜１．４×ｆ・・・（５）
１．１×ｆ＜ｆｆ＜１．４×ｆ・・・（６）
である。
【符号の説明】
【００４７】
１  光源、２  放物面リフレクター、３  第１のフライアイレンズ、
４  第２のフライアイレンズ、５  ＰＳ変換素子、
６  第１のダイクロイックミラー、７  コンデンサーレンズ、
８  第２のダイクロイックミラー、９  第１のワイヤーグリッドＰＢＳ、
１０  第１のフィールドレンズ、１１  第２のワイヤーグリッドＰＢＳ、
１２  第２のフィールドレンズ、１３  リレーレンズ、１４  ミラー、
１５  第２のコンデンサーレンズ、１６  第３のワイヤーグリッドＰＢＳ、
１７  第３のフィールドレンズ、１８  クロスダイクロイックプリズム
【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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