(57)【要約】【課題】一定程度の照度均一性を確保することができ、かつ、光出力を変更することなく視聴者が投写画像から感じる明るさ感を向上させることが可能な照明光学装置およびそれを備えた投写型表示装置を提供する。【解決手段】照明光学装置５は、光源２３と、光源２３から出射される光束を第１の光束Ｌ１と第２の光束Ｌ２とに分割する第１のレンズアレイ板３１（光束分割素子）と、インテグレータ光学系７と、を備える。第１の光束Ｌ１がインテグレータ光学系７を介してＤＭＤ４４，４５，４６を照明し、第２の光束Ｌ２がインテグレータ光学系７を介さずにＤＭＤ４４，４５，４６を照明する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から出射される光束を第１の光束と第２の光束とに分割する光束分割素子と、
インテグレータ光学系と、を備え、
前記第１の光束が前記インテグレータ光学系を介して画像形成素子を照明し、
前記第２の光束が前記インテグレータ光学系を介さずに前記画像形成素子を照明する、
照明光学装置。
【請求項２】
前記インテグレータ光学系は、対向配置された２枚のレンズアレイにより構成されている、
請求項１に記載の照明光学装置。
【請求項３】
前記光束分割素子は、前記第１の光束を出射するレンズアレイと、前記第２の光束を出射する平板部とを有する、
請求項１または請求項２に記載の照明光学装置。
【請求項４】
前記インテグレータ光学系は、対向配置された２枚のレンズアレイにより構成され、
前記光束分割素子は、前記第１の光束を出射するレンズアレイと、前記第２の光束を出射する平板部とを有し、
前記インテグレータ光学系の２枚のレンズアレイのうち前記光源から出射される光束が入射するレンズアレイが、前記光束分割素子のレンズアレイと共用されている、
請求項１に記載の照明光学装置。
【請求項５】
前記光源が固体光源である、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の照明光学装置と、
前記照明光学装置により照明され、映像信号に応じた画像を形成する画像形成素子と、
前記画像形成素子で形成された画像を拡大して投写する投写レンズと、を備える、
投写型表示装置。
【請求項７】
前記画像形成素子がデジタル・マイクロミラー・デバイスである、
請求項６に記載の投写型表示装置。
【請求項８】
前記画像形成素子が液晶パネルである、
請求項６に記載の投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、画像形成素子を照明する照明光学装置、及び、それを有する投写型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶やデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）等の画像形成素子を用いた投写型表示装置の照明光学装置において、光学系として、レンズアレイやロッドを用いたインテグレータ光学系が用いられる場合がある。インテグレータ光学系はスクリーン上の照度分布を均一にする光学系である。また、近年、光源として、放電ランプよりも寿命が長く信頼性が高い半導体レーザやＬＥＤなどの固体光源が用いられている。特許文献１は、上記のようなインテグレータ光学系と固体光源を用いて、投写画像の照度の均一性を高めた投写型表示装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許公開２０１４−２０９１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、一定程度の照度均一性を確保することができ、かつ光出力を変更することなく視聴者が投写画像から感じる明るさ感を向上させることが可能な照明光学装置およびそれを備えた投写型表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の照明光学装置は、光源と、光源から出射される光束を第１の光束と第２の光束とに分割する光束分割素子と、インテグレータ光学系と、を備える。第１の光束がインテグレータ光学系を介して画像形成素子を照明し、第２の光束がインテグレータ光学系を介さずに画像形成素子を照明する。
【０００６】
本開示の投写型表示装置は、本開示の照明光学装置と、照明光学装置により照明され、映像信号に応じた画像を形成する画像形成素子と、画像形成素子で形成された画像を拡大して投写する投写レンズと、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本開示により、一定程度の照度均一性を確保することができ、かつ光出力を変更することなく視聴者が投写画像から感じる明るさ感を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１における照明光学装置および投写型表示装置の構成図
【図２】実施の形態１における第１のレンズアレイ板の構成図
【図３】実施の形態１における光束補正レンズの構成図
【図４Ａ】実施の形態１におけるＤＭＤ上での照明光の相対光強度を示した図
【図４Ｂ】ＤＭＤ上での照明光の相対光強度を、従来の照明光学装置と実施の形態１における照明光学装置５とに関して比較して示した図である。
【図５】実施の形態１における光源の構成図
【図６】実施の形態２における照明光学装置および投写型表示装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するものであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１０】
（本開示の背景）
一般に、照明光学系のインテグレータ光学系は投写画像の照度分布を均一にする。しかしながら、本願発明者は、鋭意検討した結果、投写するスクリーンサイズが大きくなると視聴者の視野の関係で、同じ光出力の投写型表示装置であっても、画面中央部が明るい方がより明るさ感が向上するとの知見を得た。そこで、本願発明者は、光出力を変更することなく、一定程度の照度均一性を確保することができ、かつ、視聴者が投写画像から感じる明るさ感を向上させることが可能な照明光学装置及びそれを備えた投写型表示装置を提供する。
【００１１】
（実施の形態１）
以下、図１〜図５を用いて、実施の形態１を説明する。
【００１２】
［１−１．構成等］
図１は、実施の形態１における照明光学装置および投写型表示装置の構成図である。
【００１３】
投写型表示装置１は、照明光学装置５と、照明光学装置５により照明され、映像信号に応じた画像を形成するデジタル・マイクロミラー・デバイス４４、４５、４６（以下、ＤＭＤ４４、４５、４６と呼ぶ）と、ＤＭＤ４４，４５，４６で形成された画像を拡大して投写する投写レンズ４７と、を備える。
【００１４】
照明光学装置５は、光源２３と、光源２３から出射される光束をＤＭＤ４４、４５、４６に導いて、ＤＭＤ４４、４５、４６を照明する光学系６と、を備える。
【００１５】
光源２３は白色光を出射する。
【００１６】
光学系６は、第１のレンズアレイ板３１、第２のレンズアレイ板３４、光束補正レンズ３５、重畳用レンズ３６、反射ミラー３７、フィールドレンズ３８、全反射プリズム３９、カラープリズム４１を有する。第１のレンズアレイ板３１のレンズアレイ３１ａと第２のレンズアレイ板３４のレンズアレイ３４ａは、インテグレータ光学系７を構成する。
【００１７】
光源２３から出射された白色光の光束Ｌ０は、光学系６の第１のレンズアレイ板３１に入射する。
【００１８】
図２は、第１のレンズアレイ板３１の構成図である。第１のレンズアレイ板３１は、レンズアレイ３１ａと平板部３１ｂを備える。レンズアレイ３１ａは、第１のレンズアレイ板３１の中央部に形成され、平板部３１ｂは第１のレンズアレイ板３１の周辺部に形成されている。第１のレンズアレイ板３１は、入射した光束Ｌ０を第１の光束Ｌ１と第２の光束Ｌ２に分割する光束分割素子の一例である。これにより、第１のレンズアレイ板３１は、簡単な構造の光束分割素子を実現する。
【００１９】
第２のレンズアレイ板３４は、第１のレンズアレイ板３１と同じ構成を有する。つまり、第２のレンズアレイ板３４は、レンズアレイ３４ａと平板部３４ｂを備える。レンズアレイ３４ａは、第２のレンズアレイ板３４の中央部に形成され、平板部３４ｂは第２のレンズアレイ板３４の周辺部に形成されている。
【００２０】
第１のレンズアレイ板３１のレンズアレイ３１ａのレンズ素子は、ＤＭＤ４４、４５、４６と相似形の開口形状を有する。第２のレンズアレイ板３４のレンズアレイ３４ａのレンズ素子は、第１のレンズアレイ板３１のレンズ素子とＤＭＤ４４、４５、４６とが略共役関係となるように、その焦点距離が決められている。第２のレンズアレイ板３４から出射された第１の光束Ｌ１と第２の光束Ｌ２は、それぞれ光束補正レンズ３５に入射する。
【００２１】
図３は、光束補正レンズ３５の構成図である。光束補正レンズ３５は、第１の領域３５ａと第２の領域３５ｂを有する。第１の領域３５ａは、第１の光束Ｌ１が入射する領域であり、パワーをもたない平板形状に形成されている。なお、第１の領域３５ａは、中空に形成してもよい。第２の領域３５ｂは、第２の光束Ｌ２が入射する領域であり、凹面形状のレンズにより構成されている。
【００２２】
光束補正レンズ３５の第１の領域３５ａを透過した第１の光束Ｌ１と、第２の領域３５ｂを透過した第２の光束Ｌ２は、それぞれ、重畳用レンズ３６に入射する。
【００２３】
重畳用レンズ３６は、光束補正レンズ３５の第１の領域３５ａを透過した第１の光束Ｌ１と、第２の領域３５ｂを透過した第２の光束Ｌ２を、ＤＭＤ４４、４５、４６上に導きくためのレンズである。
【００２４】
重畳用レンズ３６から出射された光は、反射ミラー３７で反射した後、フィールドレンズ３８を透過し、全反射プリズム３９に入射する。
【００２５】
全反射プリズム３９は、２つのプリズム３９ａ、３９ｂから構成されている。プリズム３９ａとプリズム３９ｂとの界面には薄い空気層４０が形成されており、空気層４０は臨界角以上の角度で入射する光を全反射する。フィールドレンズ３８から入射した光は全反射プリズム３９の空気層４０で反射されて、カラープリズム４１に入射する。
【００２６】
カラープリズム４１は３つのプリズム４１ａ、４１ｂ、４１ｃから構成されている。プリズム４１ａとプリズム４１ｃの界面には青反射のダイクロイックミラー４２が形成されている。プリズム４１ａとプリズム４１ｂの界面には赤反射のダイクロイックミラー４３が形成されている。カラープリズム４１に入射した光は、青反射のダイクロイックミラー４２と赤反射のダイクロイックミラー４３により、青色光、赤色光、緑色光に分離され、青色光はＤＭＤ４４に入射し、赤色光はＤＭＤ４５に入射し、緑色光はＤＭＤ４６に入射する。
【００２７】
ＤＭＤ４４、４５、４６は、映像信号に応じてマイクロミラーの向きを変えることで、入射した光を反射させる方向を変える。具体的に、ＤＭＤ４４、４５、４６は、入射した光を、映像信号に応じて投写レンズ４７の有効領域内と有効領域外とのいずれかへ進むように、反射させる。
【００２８】
ＤＭＤ４４、４５、４６により反射された光は、再度カラープリズム４１を透過する。カラープリズム４１を透過する過程で、分離された青色光、赤色光、緑色光は合成され、全反射プリズム３９に入射する。全反射プリズム３９に入射した光は、空気層４０に臨界角以下で入射し、透過して、投写レンズ４７に入射する。
【００２９】
投写レンズ４７は、入射した光をスクリーン（図示せず）上に拡大投写する。
【００３０】
光束補正レンズ３５の第２の領域３５ｂのパワーは、ＤＭＤ４４、４５、４６上の中央部で光強度が高く、その周辺部では光強度が緩やかに低くなる光強度分布となるように、重畳用レンズ３６、フィールドレンズ３８のパワーを加味して決定される。重畳用レンズ３６を透過した第２の光束Ｌ２は、第１の光束Ｌ１と同様に、反射ミラー３７、フィールドレンズ３８、全反射プリズム３９、カラープリズム４１を透過もしくは反射して、ＤＭＤ４４、４５、４６を照明する。
【００３１】
図４Ａは、ＤＭＤ４４、４５、４６上での照明光の相対光強度を示した図である。図４Ａは、第１の光束Ｌ１の相対光強度と、第２の光束Ｌ２の相対光強度と、第１の光束Ｌ１と第２の光束Ｌ２を合成した光束の相対光強度を示している。図４では、中央部の光強度を１（１００％）としたときの周辺部の相対光強度を示している。第１の光束Ｌ１は、インテグレータ光学系７を介した照明のため、ＤＭＤ４４、４５、４６の中央部から周辺部の光強度はほぼ均一である。第２の光束Ｌ２は、インテグレータ光学系７を介さない照明のため、中央部に対する周辺部での光強度は略３０％に低下する。第１の光束Ｌ１と第２の光束Ｌ２を合成した光束の光強度は、中央部に対して周辺部が略６５％となる。
【００３２】
図４Ｂは、ＤＭＤ４４、４５、４６上での照明光の相対光強度を、従来の照明光学装置と本実施の形態における照明光学装置５とに関して比較して示した図である。光源から出射される光束の全てをインテグレータ光学系に入射させる従来の照明光学装置と、本実施の形態における照明光学装置５とを、同一の光源が設けられているものとして比較すると、従来の照明光学装置の相対光強度を１とした場合、本実施の形態における照明光学装置５の中央部の相対光強度は１よりも大きな値となり、周辺部の相対光強度は１よりも小さな値となる。つまり、本実施の形態における照明光学装置５によると、従来の照明光学装置と比べ、ＤＭＤ４４、４５、４６の中央側を明るく照明することができる。なお、ＤＭＤ４４、４５、４６の周辺部では、従来の照明光学装置よりも暗くなるが、ヒトの視覚の感受性は周辺部側において低下するため、視聴者には周辺部の明るさの低下は認識されにくい。したがって、本実施の形態における照明光学装置５によると、視聴者は、画像全体としての明るさが向上したように感じる。
【００３３】
図５は、実施の形態１に用いる光源２３の構成図である。半導体レーザ１０は、複数個、本実施の形態では一例として２４個設けられている。これらの半導体レーザ１０は、放熱板１１上に、６個×４列で一定の間隔で正方形状に配置されている。
【００３４】
ヒートシンク１２は半導体レーザ１０を冷却する。半導体レーザ１０は、４４０ｎｍから４５５ｎｍの波長の直線偏光の青色光を出射する。それぞれの半導体レーザ１０は、半導体レーザ１０から出射する光の偏光方向が、ダイクロイックミラー１７の入射面に対してＰ偏光となるように配置されている。
【００３５】
複数の半導体レーザ１０から出射された光は、対応する集光レンズ１３によりそれぞれ集光され、平行な光束に変換される。光束は凸面のレンズ１４と凹面のレンズ１５により、さらに小径化され、拡散板１６に入射する。
【００３６】
拡散板１６は、入射した光を拡散する。拡散板１６は、一例として、ガラス製で表面に微細な凹凸形状が形成されたガラス板である。拡散光の最大強度が５０％となる半値角度幅（拡散角度）は約３度である。拡散板１６から出射された光は、ダイクロイックミラー１７に入射する。図にはダイクロイックミラー１７へ入射する光の偏光方向（Ｐ偏光、Ｓ偏光の方向）を示している。
【００３７】
ダイクロイックミラー１７は、半導体レーザ光から出射される波長４４５ｎｍ付近のＰ偏光の青色光の約８０％を透過し、２０％を反射する。また、ダイクロイックミラー１７は、緑色光および赤色光を透過する。ダイクロイックミラー１７で反射した光束はコンデンサレンズ１８で集光され、蛍光体ホイール１９に入射する。
【００３８】
蛍光体ホイール１９は、蛍光体層を有するアルミニウム基板と、アルミニウム基板の中央部に配置されたモータとを備えた、回転制御可能な円形基板である。蛍光体ホイール１９の蛍光体は、一例として、青色光により励起され、緑、赤成分を含んだ黄色光を発光するＣｅ付活ＹＡＧ系黄色蛍光体を含む。この蛍光体の結晶母体の代表的な化学組織は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２である。励起された蛍光体は緑、赤成分の光を含む黄色光を発光する。蛍光体ホイール１９から出射された緑色光および赤色光は、再びコンデンサレンズ１８で集光され、略平行光に変換後、ダイクロイックミラー１７を透過する。一方、ダイクロイックミラー１７を透過したＰ偏光の青色光は、１／４波長板２０に入射する。
【００３９】
１／４波長板２０は、半導体レーザ１０の発光波長近傍の光の位相差を１／４波長とする位相差板である。入射したＰ偏光の光は１／４波長板２０で円偏光に変換された後、コンデンサレンズ２１により集光され、反射板２２で反射される。反射板２２で反射された光は円偏光の位相が反転し、再び、コンデンサレンズ２１で集光され、１／４波長板２０を透過し、Ｓ偏光の光に変換される。変換されたＳ偏光の光はダイクロイックミラー１７で反射される。蛍光体ホイール１９からの黄色光と、反射板２２からの青色光とが合成されることで、白色光が生成され、出射される。
【００４０】
このように、光源２３が固体光源で構成されているため、長寿命な照明光学装置５および投写型表示装置１を実現できる。また、画像形成素子としてＤＭＤ４４，４５，４６を用いているため、液晶を用いた画像形成素子と比べて、耐光性、耐熱性が高い投写型表示装置１を構成できる。さらに、３つＤＭＤ４４，４５，４６を用いているため、色再現が良好で、明るく高精細な投写画像を得ることができる。
【００４１】
以上のように、実施の形態１の照明光学装置５は、光源２３から出射される光束Ｌ０のうち中央部の第１の光束Ｌ１がインテグレータ光学系７を介してＤＭＤ４４，４５，４６を照明し、光源２３から出射される光束Ｌ０のうち中央部の周辺の第２の光束Ｌ２がインテグレータ光学系７を介さずにＤＭＤ４４，４５，４６を照明する。これにより、ＤＭＤ４４，４５，４６は、インテグレータ光学系７を介した照度均一性の高い照明光と、インテグレータ光学系７を介していない中央側ほど明るい照明光とで照明される。そのため、ＤＭＤ４４，４５，４６上において一定程度の照度均一性を確保することができ、かつ、光出力を変更することなく視聴者が投写画像から感じる明るさ感を向上させることができる。
【００４２】
［１−２．効果等］
本実施の形態の照明光学装置５は、光源２３と、光源２３から出射される光束を第１の光束Ｌ１と第２の光束Ｌ２とに分割する第１のレンズアレイ板３１（光束分割素子）と、インテグレータ光学系７と、を備える。第１の光束Ｌ１がインテグレータ光学系７を介してＤＭＤ４４，４５，４６を照明し、第２の光束Ｌ２がインテグレータ光学系７を介さずにＤＭＤ４４，４５，４６を照明する。
【００４３】
これにより、一定程度の照度均一性を確保することができ、かつ、光出力を変更することなく視聴者が投写画像から感じる明るさ感を向上させることができる。
【００４４】
本実施の形態の照明光学装置５において、
インテグレータ光学系７は、対向配置された２枚のレンズアレイ３１ａ，３４ａにより構成されている。
【００４５】
これにより、インテグレータ光学系をロッドにより構成する場合と比べ、軽量化及び小型化できる。
【００４６】
なお、本開示において、インテグレータ光学系としてロッドを用いることを排除するものではない。
【００４７】
本実施の形態の照明光学装置５において、
光束分割素子は、第１の光束Ｌ１を出射するレンズアレイ３１ａと、第２の光束Ｌ２を出射する平板部３１ｂとを有する第１のレンズアレイ板３１により構成されている。
【００４８】
これにより、光束分割素子を簡単な構造で実現できる。
【００４９】
本実施の形態の照明光学装置５において、
インテグレータ光学系７は、対向配置された２枚のレンズアレイ３１ａ，３４ａにより構成されている。
第１のレンズアレイ板３１（光束分割素子）は、第１の光束Ｌ１を出射するレンズアレイ３１ａと、第２の光束Ｌ２を出射する平板部３１ｂとを有する。
インテグレータ光学系７の２枚のレンズアレイ３１ａ，３４ａのうち光源２３から出射される光束Ｌ０が入射するレンズアレイ３１ａが、光束分割素子としての第１のレンズアレイ板３１のレンズアレイ３１ａと共用されている。
【００５０】
これにより、照明光学装置５の構造を簡素化かつ小型化できる。
【００５１】
本実施の形態の照明光学装置５において、光源２３が固体光源である。
【００５２】
これにより、長寿命な照明光学装置５および投写型表示装置１を実現できる。
【００５３】
本実施の形態の投写型表示装置１は、照明光学装置５と、照明光学装置５により照明され、映像信号に応じた画像を形成するＤＭＤ４４，４５，４６と、ＤＭＤ４４，４５，４６で形成された画像を拡大して投写する投写レンズ４７と、を備える。
【００５４】
これにより、一定程度の照度均一性を確保することができ、かつ、視聴者が投写画像から感じる明るさ感を、光出力を変更することなく向上させることが可能な投写型表示装置１を実現できる。
【００５５】
本実施の形態の投写型表示装置１において、画像形成素子がデジタル・マイクロ・ミラーである。
【００５６】
これにより、色再現が良好で、明るく高精細な投写画像を得ることができる。特に、液晶を画像形成素子として用いる場合と比べ、耐光性、耐熱性が高い投写型表示装置１を構成できる。
【００５７】
（実施の形態２）
以下、図６を用いて、実施の形態２を説明する。
【００５８】
［２−１．構成等］
図６は、実施の形態２の照明光学装置および投写型表示装置の構成図である。本実施の形態では、画像形成素子として、液晶パネル１２１、１２２、１２３を用いている。液晶パネル１２１、１２２、１２３は、画素領域に薄膜トランジスタを形成したアクティブマトリクス方式の透過型の液晶パネルである。液晶パネル１２１、１２２、１２３は、ＴＮモードの液晶パネルとＶＡモードの液晶パネルとのいずれでもよい。
【００５９】
投写型表示装置１００は、照明光学装置１５０と、照明光学装置１５０により照明され、映像信号に応じた画像を形成する液晶パネル１２１、１２２、１２３と、液晶パネル１２１、１２２、１２３で形成された画像を拡大して投写する投写レンズ１２８と、を備える。
【００６０】
照明光学装置１５０は、光源２３と、光源２３から出射される光束を液晶パネル１２１、１２２、１２３に導いて液晶パネル１２１、１２２、１２３を照明する光学系１５１と、を備える。
【００６１】
光源２３は、実施の形態１において図５を用いて説明した光源２３と同一の構成を有しており、白色光を出射する。
【００６２】
光学系１５１は、第１のレンズアレイ板３１、第２のレンズアレイ板３４、偏光変換光学素子１０５、光束補正レンズ３５、重畳用レンズ３６、青反射のダイクロイックミラー１０８、緑反射のダイクロイックミラー１０９、反射ミラー１１０、１１１、１１２、リレーレンズ１１３、１１４、フィールドレンズ１１５、１１６、１１７、入射側偏光板１１８、１１９、１２０を有する。第１のレンズアレイ板３１のレンズアレイ３１ａと第２のレンズアレイ板３４のレンズアレイ３４ａは、インテグレータ光学系７を構成する。投写型表示装置１００は、さらに、出射側偏光板１２４、１２５、１２６、色合成プリズム１２７を有する。
【００６３】
光源２３から出射された白色光の光束Ｌ０は第１のレンズアレイ板３１に入射する。
【００６４】
第１のレンズアレイ板３１は、実施の形態１における第１のレンズアレイ板３１と同様の構成を有する。第１のレンズアレイ板３１は、入射した光束Ｌ０を第１の光束Ｌ１と第２の光束Ｌ２に分割する光束分割素子の一例である。
【００６５】
第２のレンズアレイ板３４は、実施の形態１における第２のレンズアレイ板３４と同じ構成を有する。
【００６６】
第１のレンズアレイ板３１のレンズアレイ３１ａのレンズ素子は、液晶パネル１２１、１２２、１２３と相似形の開口形状を有する。第２のレンズアレイ板３４のレンズ素子は、第１のレンズアレイ板３１のレンズ素子と液晶パネル１２１、１２２、１２３とが略共役関係となるように、その焦点距離が決められている。第２のレンズアレイ板３４から出射された第１の光束Ｌ１と第２の光束Ｌ２は、それぞれ偏光変換光学素子１０５に入射する。
【００６７】
偏光変換光学素子１０５は、偏光分離プリズムと１／２波長板により構成され、光源２３からの光を一つの偏光方向の光に変換する。偏光変換光学素子１０５から出射された光は光束補正レンズ３５に入射する。
【００６８】
光束補正レンズ３５は、実施の形態１における光束補正レンズ３５と同様の構成を有する。
【００６９】
重畳用レンズ１０６は、第２のレンズアレイ板３４のレンズアレイ３４ａから出射された光を液晶パネル１２１、１２２、１２３に導くためのレンズである。
【００７０】
重畳用レンズ３６から出射された光は、青反射のダイクロイックミラー１０８、緑反射のダイクロイックミラー１０９により、青色光、赤色光、緑色光に分離される。
【００７１】
ダイクロイックミラー１０９で反射された緑色光は、フィールドレンズ１１５、入射側偏光板１１８を透過して、液晶パネル１２１に入射する。ダイクロイックミラー１０９を透過し、ダイクロイックミラー１０８で反射された青色光は反射ミラー１１０で反射した後、フィールドレンズ１１６、入射側偏光板１１９を透過して液晶パネル１２２に入射する。
【００７２】
ダイクロイックミラー１０８及びダイクロイックミラー１０９を透過した赤色光はリレーレンズ１１３、１１４を透過及び反射ミラー１１１、１１２で反射した後、フィールドレンズ１１７、入射側偏光板１２０を透過し、液晶パネル１２３に入射する。
【００７３】
３枚の液晶パネル１２１、１２２、１２３はそれぞれ、映像信号に応じて入射する光の偏光状態を変化させる。
【００７４】
液晶パネル１２１の入射側には入射側偏光板１１８が配置される。液晶パネル１２１の出射側には、出射側偏光板１２４が配置される。入射側偏光板１１８と出射側偏光板１２４は、それぞれの透過軸が互いに直交するように配置される。これらの構成によって、青色の映像が生成される。
【００７５】
液晶パネル１２２の入射側には入射側偏光板１１９が配置される。液晶パネル１２２の出射側には、出射側偏光板１２５が配置される。入射側偏光板１１９と出射側偏光板１２５は、それぞれの透過軸が互いに直交するように配置される。これらの構成によって、緑色の映像が生成される。
【００７６】
液晶パネル１２３の入射側には入射側偏光板１２０が配置される。液晶パネル１２３の出射側には、出射側偏光板１２６が配置される。入射側偏光板１２０と出射側偏光板１２６は、それぞれの透過軸が互いに直交するように配置される。これらの構成によって、赤色の映像が生成される。
【００７７】
出射側偏光板１２４、１２５、１２６を透過した青色光、緑色光、赤色光はそれぞれ色合成プリズム１２７に入射する。
【００７８】
色合成プリズム１２７は、赤反射のダイクロイックミラーと青反射のダイクロイックミラーを有し、出射側偏光板１２４、１２５、１２６を透過した青色光、緑色光、赤色光を合成して映像光を生成し、投写レンズ１２８に導く。
【００７９】
投写レンズ１２８は、入射した光をスクリーン（図示せず）上に拡大投写する。
【００８０】
光束補正レンズ３５の第２の領域３５ｂのパワーは、液晶パネル１２１、１２２、１２３上の中央部での光強度が高く、その周辺部では光強度が緩やかに低くなる光強度分布となるように、重畳用レンズ１０６、フィールドレンズ１１５，１１６、１１７のパワーを加味して決定される。重畳用レンズ１０６を透過した第２の光束Ｌ２は、第１の光束Ｌ１と同様に、液晶パネル１２１、１２２、１２３を照明する。
【００８１】
このように、光源２３が固体光源で構成されるため長寿命な照明光学装置１５０および投写型表示装置１００を実現できる。また、画像形成素子として、時分割方式ではなく偏光を利用する３枚の液晶パネル１２１、１２２、１２３を用いているため、カラーブレイキングがなく色再現が良好で、明るく高精細な投写画像を得ることができる。
【００８２】
以上のように、実施の形態２の照明光学装置１５０は、実施の形態１の照明光学装置５同様、光源２３から出射される光束のうち中央部の第１の光束Ｌ１がインテグレータ光学系７を介して液晶パネル１２１、１２２、１２３を照明し、光源２３から出射される光束のうち中央部の周辺の第２の光束Ｌ２がインテグレータ光学系７を介さずに液晶パネル１２１、１２２、１２３を照明する。これにより、液晶パネル１２１、１２２、１２３は、インテグレータ光学系７を介した照度均一性の高い照明光と、インテグレータ光学系７を介していない中央側ほど明るい照明光とで照明される。そのため、液晶パネル１２１、１２２、１２３上において一定程度の照度均一性を確保することができ、かつ、光出力を変更することなく視聴者が投写画像から感じる明るさ感を向上させることができる。
【００８３】
［２−２．効果等］
本実施の形態の投写型表示装置１００は、
画像形成素子が液晶パネル１２１、１２２、１２３である。
【００８４】
これにより、カラーブレイキングがなく色再現が良好で、明るく高精細な投写画像を得ることができる。
【００８５】
本実施の形態では、画像形成素子を構成する液晶パネル１２１、１２２、１２３として、透過型の液晶パネルを用いたが、反射型の液晶パネルを用いてもよい。反射型の液晶パネルを用いることにより、より小型で高精細な投写型表示装置１００を構成できる。
【００８６】
（その他の実施の形態）
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本開示は、画像形成素子を照明する照明光学装置、及びそれを有する投写型表示装置等において広く利用される可能性がある。
【符号の説明】
【００８８】
１、１００  投写型表示装置
５、１５０  照明光学装置
６、１５１  光学系
７  インテグレータ光学系
１０  半導体レーザ
１１  放熱板
１２  ヒートシンク
１３  集光レンズ
１４、１５  レンズ
１６  拡散板
１７  ダイクロイックミラー
１８、２１  コンデンサレンズ
１９  蛍光体ホイール
２０  １／４波長板
２２  反射板
２３  光源
３１  第１のレンズアレイ板
３４  第２のレンズアレイ板
３５  光束補正レンズ
３６、１０６  重畳用レンズ
３７、１１０、１１１、１１２  反射ミラー
３８、１１５、１１６、１１７  フィールドレンズ
３９  全反射プリズム
４０  空気層
４１  カラープリズム
４２、１０８  青反射のダイクロイックミラー
４３  赤反射のダイクロイックミラー
４４、４５、４６  ＤＭＤ
４７、１２８  投写レンズ
１０５  偏光変換光学素子
１０９  緑反射のダイクロイックミラー
１１３、１１４  リレーレンズ
１１８、１１９、１２０  入射側偏光板
１２１、１２２、１２３  液晶パネル
１２４、１２５、１２６  出射側偏光板
１２７  色合成プリズム
Ｌ０  光束
Ｌ１  第１の光束
Ｌ２  第２の光束
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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