(57)【要約】【課題】投射光学系によって投射される画像に色むらが発生することを抑制できる投射型表示装置を提供する。【解決手段】光源装置と、第１，第２，第３色分離素子と、第１，第２，第３色光を第３方向に反射する第１，第２，第３反射部材と、第１，第２，第３色光を光変調する第１，第２，第３反射型液晶パネルと、光変調された第１，第２，第３色光を合成して合成光を生成する合成光学系と、合成光を投射する投射光学系と、第１色分離素子と第１反射型液晶パネルとの間の第１色光の光路に配置され、正立像を形成するリレー光学系と、を備える。【選択図】図１
2018036546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源装置から射出された光から第１色光を分離して所定面内の第１軸と平行な第１方向に射出する第１色分離素子と、
前記第１色分離素子から射出された光を第２色光と第３色光とに分離して、前記第２色光を前記第１方向に射出し、前記第３色光を前記所定面内において前記第１軸と直交する第２軸と平行な第２方向に射出する第２色分離素子と、
前記第１色分離素子から射出された前記第１色光を前記所定面と直交する第３軸と平行な第３方向に反射する第１反射部材と、
前記第２色分離素子から射出された前記第２色光を前記第３方向に反射する第２反射部材と、
前記第２色分離素子から射出された前記第３色光を前記第３方向に反射する第３反射部材と、
前記第１反射部材で反射した前記第１色光が入射する第１入射面を有し、画像データに基づいて前記第１色光を光変調する第１反射型液晶パネルと、
前記第２反射部材で反射した前記第２色光が入射する第２入射面を有し、前記画像データに基づいて前記第２色光を光変調する第２反射型液晶パネルと、
前記第３反射部材で反射した前記第３色光が入射する第３入射面を有し、前記画像データに基づいて前記第３色光を光変調する第３反射型液晶パネルと、
前記第１反射型液晶パネルで光変調された前記第１色光と、前記第２反射型液晶パネルで光変調された前記第２色光と、前記第３反射型液晶パネルで光変調された前記第３色光とを合成して合成光を生成する合成光学系と、
前記合成光学系で生成された前記合成光を投射する投射光学系と、
前記第１色分離素子と前記第１反射型液晶パネルとの間の前記第１色光の光路に配置され、正立像を形成するリレー光学系と、
を備える投射型表示装置。
【請求項２】
前記リレー光学系は、前記第１色分離素子と前記第１反射部材との間に配置される、
請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記第１入射面と前記第２入射面と前記第３入射面とは、前記第３方向の逆方向を向き、前記所定面と平行に配置される、
請求項１又は請求項２に記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記第１色分離素子と前記第１反射部材との間に配置され、前記第１色分離素子から射出された前記第１色光を前記第２方向に反射する第４反射部材を備え、
前記第１反射部材の反射面と前記第３反射部材の反射面とは平行である、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記第１反射部材と前記第１反射型液晶パネルとの間の前記第１色光の光路に配置され、前記第１反射部材で反射した第１偏光状態の前記第１色光を透過させる第１偏光子と、
前記第１偏光子を介して前記第１反射型液晶パネルに入射し前記第１反射型液晶パネルで反射した第２偏光状態の前記第１色光を前記合成光学系に反射する第２偏光子と、
前記第２反射部材と前記第２反射型液晶パネルとの間の前記第２色光の光路に配置され、前記第２反射部材で反射した第１偏光状態の前記第２色光を透過させる第３偏光子と、
前記第３偏光子を介して前記第２反射型液晶パネルに入射し前記第２反射型液晶パネルで反射した第２偏光状態の前記第２色光を前記合成光学系に反射する第４偏光子と、
前記第３反射部材と前記第３反射型液晶パネルとの間の前記第３色光の光路に配置され、前記第３反射部材で反射した第１偏光状態の前記第３色光を透過させる第５偏光子と、
前記第５偏光子を介して前記第３反射型液晶パネルに入射し前記第３反射型液晶パネルで反射した第２偏光状態の前記第３色光を前記合成光学系に反射する第６偏光子と、
を備える請求項４に記載の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
投射型表示装置は、複数の光変調素子を異なる色光で照明する照明光学系と、光変調素子で光変調された複数の色光を合成して合成光を生成する合成光学系と、合成光学系で生成された合成光を投射する投射光学系とを備える。照明光学系は、ミラー、レンズ、及び色分離素子のような複数の光学部品を有する。光源から射出された光は、照明光学系の複数の光学部品を経由することにより複数の色光に分離され、光変調素子に照射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１５８２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、照明光学系の光学部品は、光学部品の光入射側の物体を光学部品の光射出側に結像する。例えば、光学部品がミラーである場合、光学部品は物体の鏡像を形成する。また、光学部品が凸レンズである場合、光学部品は物体の倒立像を形成する。そのため、複数の色光のそれぞれの光路に配置される光学部品の種類又は数が異なる照明光学系の場合、投射光学系の光射出側の結像の向きが色光ごとに異なる可能性がある。
【０００５】
光源の取付け誤差又は光源の位置の変動などに起因して、光変調素子に照射される色光の照度分布に偏りが発生する可能性がある。結像の向きが色光ごとに異なる場合において、光変調素子に照射される色光の照度分布に偏りが発生すると、投射光学系によって投射される画像に色むらが発生する可能性がある。
【０００６】
本発明の態様は、光変調素子に照射される色光の照度分布に偏りが発生した場合においても、投射光学系によって投射される画像に色むらが発生することを抑制できる投射型表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様に従えば、光源装置から射出された光から第１色光を分離して所定面内の第１軸と平行な第１方向に射出する第１色分離素子と、前記第１色分離素子から射出された光を第２色光と第３色光とに分離して、前記第２色光を前記第１方向に射出し、前記第３色光を前記所定面内において前記第１軸と直交する第２軸と平行な第２方向に射出する第２色分離素子と、前記第１色分離素子から射出された前記第１色光を前記所定面と直交する第３軸と平行な第３方向に反射する第１反射部材と、前記第２色分離素子から射出された前記第２色光を前記第３方向に反射する第２反射部材と、前記第２色分離素子から射出された前記第３色光を前記第３方向に反射する第３反射部材と、前記第１反射部材で反射した前記第１色光が入射する第１入射面を有し、画像データに基づいて前記第１色光を光変調する第１反射型液晶パネルと、前記第２反射部材で反射した前記第２色光が入射する第２入射面を有し、前記画像データに基づいて前記第２色光を光変調する第２反射型液晶パネルと、前記第３反射部材で反射した前記第３色光が入射する第３入射面を有し、前記画像データに基づいて前記第３色光を光変調する第３反射型液晶パネルと、前記第１反射型液晶パネルで光変調された前記第１色光と、前記第２反射型液晶パネルで光変調された前記第２色光と、前記第３反射型液晶パネルで光変調された前記第３色光とを合成して合成光を生成する合成光学系と、前記合成光学系で生成された前記合成光を投射する投射光学系と、前記第１色分離素子と前記第１反射型液晶パネルとの間の前記第１色光の光路に配置され、正立像を形成するリレー光学系と、を備える投射型表示装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の態様によれば、光変調素子に照射される色光の照度分布に偏りが発生した場合においても、投射光学系によって投射される画像に色むらが発生することを抑制できる投射型表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本実施形態に係る投射型表示装置の一例を模式的に示す平面図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る投射型表示装置の一例を模式的に示す斜視図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る投射型表示装置の一部を模式的に示す図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る投射型表示装置の作用を説明するための平面図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る投射型表示装置の作用を説明するための斜視図である。
【図６】図６は、本実施形態の変形例に係る投射型表示装置の一例を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【００１１】
以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。所定面内の第１軸であるＸ軸と平行な方向をＸ軸方向、所定面内において第１軸と直交する第２軸であるＹ軸と平行な方向をＹ軸方向、第１軸及び第２軸と直交する第３軸であるＺ軸と平行な方向をＺ軸方向とする。第３軸は、所定面と直交する。また、Ｘ軸方向の一方向を＋Ｘ方向とし、＋Ｘ方向の逆方向を−Ｘ方向とする。Ｙ軸方向の一方向を＋Ｙ方向とし、＋Ｙ方向の逆方向を−Ｙ方向とする。Ｚ軸方向の一方向を＋Ｚ方向とし、＋Ｚ方向の逆方向を−Ｚ方向とする。本実施形態において、所定面は水平面と平行であり、Ｚ軸方向は鉛直方向である。以下の説明においては、所定面を適宜、ＸＹ平面、と称する。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る投射型表示装置１００の一例を模式的に示す平面図である。図２は、本実施形態に係る投射型表示装置１００の一例を模式的に示す斜視図である。図１及び図２に示すように、投射型表示装置１００は、光を発生する光源装置１と、第１色分離素子１１及び第２色分離素子１２を有し、光源装置１から射出された光を色分離して第１色光Ｌｂ、第２色光Ｌｇ、及び第３色光Ｌｒを生成する照明光学系１０と、照明光学系１０で生成された第１色光Ｌｂ、第２色光Ｌｇ、及び第３色光Ｌｒの光路のそれぞれに配置され、画像データに基づいて第１色光Ｌｂ、第２色光Ｌｇ、及び第３色光Ｌｒのそれぞれを光変調する第１反射型液晶パネル３１、第２反射型液晶パネル３２、及び第３反射型液晶パネル３３と、第１反射型液晶パネル３１、第２反射型液晶パネル３２、及び第３反射型液晶パネル３３で光変調された第１色光Ｌｂ、第２色光Ｌｇ、及び第３色光Ｌｒを合成して合成光を生成する合成光学系４０と、合成光学系４０で生成された合成光を投射する投射光学系５０とを備える。
【００１３】
光源装置１は、白色光を発生する。本実施形態において、光源装置１は、励起光を射出する固体光源２と、励起光が照射されることにより蛍光を発生する蛍光体３と、固体光源２から射出された励起光を蛍光体３に導くハーフミラー４と、蛍光体３に照射される励起光を集光する集光光学系５とを有する。固体光源２は、レーザダイオード（Laser  Diode：ＬＤ）を含む。固体光源２は、励起光として青色レーザ光を射出する。固定光源２から射出された励起光は、ハーフミラー４及び集光光学系５を介して蛍光体３に照射される。励起光が照射されることにより、蛍光体３は黄色の蛍光を発生する。励起光と蛍光とに基づいて白色光が発生する。光源装置１で発生した白色光は、照明光学系１０に入射する。
【００１４】
照明光学系１０は、光源装置１から射出された光を色分離して複数の色光Ｌｂ，Ｌｇ，Ｌｒを生成する。照明光学系１０は、光源装置１から射出された光が入射するインテグレータ光学系６と、インテグレータ光学系６から射出された光から第１色光Ｌｂを分離して、−Ｘ方向に射出する第１色分離素子１１と、第１色分離素子１１から射出された光Ｌｇｒを第２色光Ｌｇと第３色光Ｌｒとに分離して、第２色光Ｌｇを−Ｘ方向に射出し、第３色光Ｌｒを＋Ｙ方向に射出する第２色分離素子１２と、第１色分離素子１１から射出された第１色光Ｌｂを＋Ｚ方向に反射する第１反射部材１３と、第２色分離素子１２から射出された第２色光Ｌｇを＋Ｚ方向に反射する第２反射部材１４と、第２色分離素子１２から射出された第３色光Ｌｒを＋Ｚ方向に反射する第３反射部材１５と、第１色光Ｌｂの光路に配置され、正立像を形成するリレー光学系２０とを備える。
【００１５】
インテグレータ光学系６は、光源装置１から射出された光の照度を均一化する。インテグレータ光学系６は、第１レンズアレイ６Ａと、第２レンズアレイ６Ｂと、偏光変換素子７と、コンデンサレンズ８とを含む。インテグレータ光学系６の光軸は、Ｙ軸と平行である。インテグレータ光学系６から射出される光は、＋Ｙ方向に進行する。
【００１６】
第１レンズアレイ６Ａは、ＸＺ平面内においてマトリクス状に配置される複数のマイクロレンズを有する。第２レンズアレイ６Ｂは、ＸＺ平面内においてマトリクス状に配置される複数のマイクロレンズを有する。第１レンズアレイ６Ａの複数のマイクロレンズと第２レンズアレイ６Ｂの複数のマイクロレンズとは１対１で対応する。偏光変換素子７は、複数の偏光変換ユニットを有する。偏光変換ユニットは、偏光分離膜、反射ミラー、及び位相板を含む。第２レンズアレイ６Ｂの複数のマイクロレンズと偏光変換素子７の複数の偏光変換ユニットとは１対１で対応する。
【００１７】
光源装置１から射出されインテグレータ光学系６に入射した光は、第１レンズアレイ６Ａの複数のマイクロレンズのそれぞれに入射する。第１レンズアレイ６Ａの複数のマイクロレンズのそれぞれには、マイクロレンズの位置に応じて、インテグレータ光学系６の入射面に入射する光のうち一部の光が入射する。そのため、各マイクロレンズが受光する光は異なる。第１レンズアレイ６Ａの各マイクロレンズは、光源装置１から射出された光を、第１レンズアレイ６Ａの各マイクロレンズに対応する第２レンズアレイ６Ｂの各マイクロレンズに集光する。第２レンズアレイ６Ｂの複数のマイクロレンズのそれぞれに２次光源像が形成される。第２レンズアレイ６Ｂは、第１レンズアレイ６Ａの光学的な瞳を構成する。
【００１８】
第２レンズアレイ６Ｂの各マイクロレンズに形成された２次光源像からの光は、第２レンズアレイ６Ｂのマイクロレンズに対応する偏光変換素子７の各偏光変換ユニットに入射する。偏光変換ユニットに入射した光は、偏光分離膜により第１偏光状態の光と第２偏光状態の光とに分離される。偏光分離膜により分離された第２偏光状態の光は、反射ミラーで反射した後、位相板を通過することにより、第１偏光状態の光に変換される。すなわち、光源装置１から射出された光は、偏光変換素子７を通過することにより、第１偏光状態の光に変換される。
【００１９】
複数の偏光変換ユニットのそれぞれから射出された光は、コンデンサレンズ８に入射する。コンデンサレンズ８は、複数の偏光変換ユニットのそれぞれから射出された光を１の光束に重畳させる。これにより、第１反射型液晶パネル３１、第２反射型液晶パネル３２、及び第３反射型液晶パネル３３のそれぞれにおける照度分布が均一化される。
【００２０】
第１色分離素子１１は、インテグレータ光学系６の＋Ｙ側に配置される。第１色分離素子１１は、ダイクロイックミラーを含む。第１色分離素子１１は、光源装置１から射出されインテグレータ光学系６を透過した光から第１色光Ｌｂを分離する。本実施形態において、第１色分離素子１１は、光源装置１から射出された白色光を、第１色光Ｌｂである青色光と、青色光とは別の波長の光Ｌｇｒとに分離する。青色光である第１色光Ｌｂは、第１色分離素子１１で反射して、−Ｘ方向に進行する。青色光とは別の波長の光Ｌｇｒは、第１色分離素子１１を透過して、＋Ｙ方向に進行する。
【００２１】
第２色分離素子１２は、第１色分離素子１１の＋Ｙ側に配置される。第２色分離素子１２は、ダイクロイックミラーを含む。第２色分離素子１２は、第１色分離素子１１から射出された青色光とは別の波長の光Ｌｇｒを第２色光Ｌｇと第３色光Ｌｒとに分離する。本実施形態において、第２色分離素子１２は、第１色分離素子１１から射出された光Ｌｇｒを、第２色光Ｌｇである緑色光と、第３色光Ｌｒである赤色光とに分離する。緑色光である第２色光Ｌｇは、第２色分離素子１２で反射して、−Ｘ方向に進行する。赤色光である第３色光Ｌｒは、第２色分離素子１２を透過して、＋Ｙ方向に進行する。
【００２２】
第１反射部材１３は、第１色分離素子１１から射出された第１色光Ｌｂを＋Ｚ方向に反射する。本実施形態において、照明光学系１０は、第１色分離素子１１と第１反射部材１３との間に配置される第４反射部材１６を有する。第４反射部材１６は、第１色分離素子１１から射出された第１色光Ｌｂを＋Ｙ方向に反射する。第４反射部材１６は、第１色分離素子１１の−Ｘ側に配置される。第１色分離素子１１から−Ｘ方向に進行する第１色光Ｌｂは、第４反射部材１６の反射面１６Ａで反射して、＋Ｙ方向に進行する。第１反射部材１３は、第４反射部材１６の＋Ｙ側に配置される。第４反射部材１６から＋Ｙ方向に進行する第１色光Ｌｂは、第１反射部材１３の反射面１３Ａで反射して、＋Ｚ方向に進行する。
【００２３】
第２反射部材１４は、第２色分離素子１２から射出された第２色光Ｌｇを＋Ｚ方向に反射する。第２反射部材１４は、第２色分離素子１２の−Ｘ側に配置される。第２色分離素子１２から−Ｘ方向に進行する第２色光Ｌｇは、第２反射部材１４の反射面１４Ａで反射して、＋Ｚ方向に進行する。
【００２４】
第３反射部材１５は、第２色分離素子１２から射出された第３色光Ｌｒを＋Ｚ方向に反射する。第３反射部材１５は、第２色分離素子１２の＋Ｙ側に配置される。第２色分離素子１２から＋Ｙ方向に進行する第３色光Ｌｒは、第３反射部材１５の反射面１５Ａで反射して、＋Ｚ方向に進行する。
【００２５】
本実施形態において、第１反射部材１３の反射面１３Ａと第３反射部材１５の反射面１５Ａとは平行である。第１反射部材１３の反射面１３Ａは、Ｘ軸と平行であり、＋Ｙ方向に向かって＋Ｚ方向に傾斜する。同様に、第３反射部材１５の反射面１５Ａは、Ｘ軸と平行であり、＋Ｙ方向に向かって＋Ｚ方向に傾斜する。
【００２６】
本実施形態において、第１反射部材１３の反射面１３Ａと第３反射部材１５の反射面１５Ａとは同一平面内に配置される。第１反射部材１３の反射面１３Ａ及び第３反射部材１５の反射面１５Ａを含む平面と第２反射部材１４の反射面１４Ａを含む平面とは直交する。本実施形態において、第２反射部材１４の反射面１４Ａは、Ｙ軸と平行であり、−Ｘ方向に向かって＋Ｚ方向に傾斜する。
【００２７】
リレー光学系２０は、第１色分離素子１１と第１反射型液晶パネル３１との間の第１色光Ｌｂの光路に配置される。本実施形態において、リレー光学系２０は、第１色分離素子１１と第１反射部材１３との間の第１色光Ｌｂの光路に配置される。リレー光学系２０は、リレー光学系２０の物体面側の物体の正立像をリレー光学系２０の像面側に結像する。
【００２８】
リレー光学系２０は、第１色分離素子１１と第４反射部材１６との間に配置される第１集光レンズ２１と、第４反射部材１６と第１反射部材１３との間に配置される第２集光レンズ２２及び第３集光レンズ２３とを有する。第１集光レンズ２１、第２集光レンズ２２、及び第３集光レンズ２３はそれぞれ、凸レンズである。第３集光レンズ２３は、第２レンズアレイ６Ｂと光学的に共役である。第３集光レンズ２３と第２レンズアレイ６Ｂとが光学的に共役であり、第２レンズアレイ６Ｂが第１レンズアレイ６Ａの瞳として作用するため、第２レンズアレイ６Ｂと第３集光レンズ２３との間に第１レンズアレイ６Ａの各マイクロレンズの像が結像される。
【００２９】
本実施形態において、リレー光学系２０は、リレー光学系２０の像面側に物体の正立像を形成する。例えば、リレー光学系２０の物体面側に像Ｘが形成されている場合、リレー光学系２０は、第１色分離素子１１と像面である第１反射型液晶パネル３１との間で像Ｘの倒立像を形成し、リレー光学系２０の像面側に像Ｘの正立像を形成する。本実施形態において、像Ｘとは、光源装置１から射出され第１レンズアレイ６Ａの複数のマイクロレンズのそれぞれが受光した光の一部の像のそれぞれのことをいう。
【００３０】
第１反射型液晶パネル３１は、第１色光Ｌｂの光路に配置される。第１反射型液晶パネル３１は、画像データに基づいて、第１反射部材１３からの第１色光Ｌｂを光変調する光変調素子である。第１反射型液晶パネル３１は、第１反射部材１３の＋Ｚ側に配置される。第１反射部材１３から＋Ｚ方向に進行する第１色光Ｌｂは、第１反射型液晶パネル３１に入射する。
【００３１】
第１反射型液晶パネル３１は、第１反射部材１３からの第１色光Ｌｂが入射する第１入射面３１Ａを有する。第１反射型液晶パネル３１は、第１反射部材１３からの第１色光Ｌｂを−Ｚ方向に反射する。
【００３２】
第２反射型液晶パネル３２は、第２色光Ｌｇの光路に配置される。第２反射型液晶パネル３２は、画像データに基づいて、第２反射部材１４からの第２色光Ｌｇを光変調する光変調素子である。第２反射型液晶パネル３２は、第２反射部材１４の＋Ｚ側に配置される。第２反射部材１４から＋Ｚ方向に進行する第２色光Ｌｇは、第２反射型液晶パネル３２に入射する。
【００３３】
第２反射型液晶パネル３２は、第２反射部材１４からの第２色光Ｌｇが入射する第２入射面３２Ａを有する。第２反射型液晶パネル３２は、第２反射部材１４からの第２色光Ｌｇを−Ｚ方向に反射する。
【００３４】
第３反射型液晶パネル３３は、第３色光Ｌｒの光路に配置される。第３反射型液晶パネル３３は、画像データに基づいて、第３反射部材１５からの第３色光Ｌｒを光変調する光変調素子である。第３反射型液晶パネル３３は、第３反射部材１５の＋Ｚ側に配置される。第３反射部材１５から＋Ｚ方向に進行する第３色光Ｌｒは、第３反射型液晶パネル３３に入射する。
【００３５】
第３反射型液晶パネル３３は、第３反射部材１５からの第３色光Ｌｒが入射する第３入射面３３Ａを有する。第３反射型液晶パネル３３は、第３反射部材１５からの第３色光Ｌｒを−Ｚ方向に反射する。
【００３６】
第１反射型液晶パネル３１の第１入射面３１Ａは、ＸＹ平面と平行であり、−Ｚ方向を向く。同様に、第２反射型液晶パネル３２の第２入射面３２Ａ及び第３反射型液晶パネル３３の第３入射面３３Ａは、ＸＹ平面と平行であり、−Ｚ方向を向く。本実施形態において、第１反射型液晶パネル３１の第１入射面３１Ａと、第２反射型液晶パネル３２の第２入射面３２Ａと、第３反射型液晶パネル３３の第３入射面３３Ａとは、同一方向を向き、ＸＹ平面と平行な同一平面内に配置される。
【００３７】
第１反射部材１３と第１反射型液晶パネル３１との間の第１色光Ｌｂの光路に第１偏光子６１及び第２偏光子６２が配置される。第２反射部材１４と第２反射型液晶パネル３２との間の第２色光Ｌｇの光路に第３偏光子６３及び第４偏光子６４が配置される。第３反射部材１５と第３反射型液晶パネル３３との間の第３色光Ｌｒの光路に第５偏光子６５及び第６偏光子６６が配置される。
【００３８】
第１偏光子６１は、第１反射部材１３で反射した第１偏光状態の第１色光Ｌｂを透過させる。第１偏光子６１を透過した第１偏光状態の第１色光Ｌｂは、第２偏光子６２を透過して、第１反射型液晶パネル３１に入射する。第１反射型液晶パネル３１は、第１偏光子６１及び第２偏光子６２を透過した第１色光Ｌｂを画像データに基づいて光変調する。第２偏光子６２は、第１偏光子６１と第１反射型液晶パネル３１との間の第１色光Ｌｂの光路に配置される。第２偏光子６２は、第１偏光子６１からの第１偏光状態の第１色光Ｌｂを透過させ、第１偏光子６１を介して第１反射型液晶パネル３１に入射し第１反射型液晶パネル３１で反射した第２偏光状態の第１色光Ｌｂを合成光学系４０に反射する。
【００３９】
第３偏光子６３は、第２反射部材１４で反射した第１偏光状態の第２色光Ｌｇを透過させる。第３偏光子６３を透過した第１偏光状態の第２色光Ｌｇは、第４偏光子６４を透過して、第２反射型液晶パネル３２に入射する。第２反射型液晶パネル３２は、第３偏光子６３及び第４偏光子６４を透過した第２色光Ｌｇを画像データに基づいて光変調する。第４偏光子６４は、第３偏光子６３と第２反射型液晶パネル３２との間の第２色光Ｌｇの光路に配置される。第４偏光子６４は、第３偏光子６３からの第１偏光状態の第２色光Ｌｇを透過させ、第３偏光子６３を介して第２反射型液晶パネル３２に入射し第２反射型液晶パネル３２で反射した第２偏光状態の第２色光Ｌｇを合成光学系４０に反射する。
【００４０】
第５偏光子６５は、第３反射部材１５で反射した第１偏光状態の第３色光Ｌｒを透過させる。第５偏光子６５を透過した第１偏光状態の第３色光Ｌｒは、第６偏光子６６を透過して、第３反射型液晶パネル３３に入射する。第３反射型液晶パネル３３は、第５偏光子６５及び第６偏光子６６を透過した第３色光Ｌｒを画像データに基づいて光変調する。第６偏光子６６は、第５偏光子６５と第３反射型液晶パネル３３との間の第３色光Ｌｒの光路に配置される。第６偏光子６６は、第５偏光子６５からの第１偏光状態の第３色光Ｌｒを透過させ、第５偏光子６５を介して第３反射型液晶パネル３３に入射し第３反射型液晶パネル３３で反射した第２偏光状態の第３色光Ｌｒを合成光学系４０に反射する。
【００４１】
第２偏光子６２と合成光学系４０との間の第１色光Ｌｂの光路に、透過型偏光子６７が配置される。透過型偏光子６７は、第２偏光子６２から合成光学系４０に射出される第１色光Ｌｂのうち第２偏光状態の第１色光Ｌｂを透過し、不要な第１偏光状態の第１色光Ｌｂの透過を妨げる。
【００４２】
第４偏光子６４と合成光学系４０との間の第２色光Ｌｇの光路に、透過型偏光子６８が配置される。透過型偏光子６８は、第４偏光子６４から合成光学系４０に射出される第２色光Ｌｇのうち第２偏光状態の第２色光Ｌｇを透過し、不要な第１偏光状態の第２色光Ｌｇの透過を妨げる。
【００４３】
第６偏光子６６と合成光学系４０との間の第３色光Ｌｒの光路に、透過型偏光子６９が配置される。透過型偏光子６９は、第６偏光子６６から合成光学系４０に射出される第３色光Ｌｒのうち第２偏光状態の第３色光Ｌｒを透過し、不要な第１偏光状態の第３色光Ｌｒの透過を妨げる。
【００４４】
なお、第１偏光状態とは、例えばＰ偏光状態である。第２偏光状態とは、例えばＳ偏光状態である。
【００４５】
図３は、本実施形態に係る投射型表示装置１００の一部を模式的に示す図である。図３は、第２反射型液晶パネル３２と、第２反射型液晶パネル３２と第２反射部材１４との間の第２色光Ｌｇの光路に配置される第３偏光子６３及び第４偏光子６４と、第４偏光子６４と合成光学系４０との間の第２色光Ｌｇの光路に配置される透過型偏光子６８とを模式的に示す図である。
【００４６】
図２及び図３に示すように、第２反射型液晶パネル３２は、合成光学系４０よりも＋Ｚ方向に配置される。第４偏光子６４は、合成光学系４０の−Ｙ側に配置され、第２反射型液晶パネル３２の−Ｚ側に配置される。第３偏光子６３は、第４偏光子６４の−Ｚ側に配置される。
【００４７】
第２反射型液晶パネル３２は、透明電極を有する透明基板３４と、反射電極を有するアクティブマトリクス基板３５と、透明基板３４とアクティブマトリクス基板３５との間に設けられる液晶層３６とを有する。液晶層３６に面する透明基板３４の表面に配向膜３７が設けられる。液晶層３６に面するアクティブマトリクス基板３５の表面に配向膜３７が設けられる。
【００４８】
反射電極は、アクティブマトリクス基板３５において、画素毎にマトリクス状に配置される。透明基板３４とアクティブマトリクス基板３５とは、透明電極と反射電極とが対向するように配置される。透明基板３４の外面は、第２入射面３２Ａを含む。液晶層３６は、透明電極と反射電極との間に配置されるネマティック液晶を含む。ネマティック液晶は、負の誘電異方性である。ネマティック液晶は、プレチルト角が付与された状態で、透明基板３４とアクティブマトリクス基板３５との間に設けられる。
【００４９】
第３偏光子６３は、ワイヤグリッド型偏光子である。第３偏光子６３は、第２反射部材１４で反射した第２色光Ｌｇを透過させる。第３偏光子６３を透過した第２色光Ｌｇは、第４偏光子６４を介して第２反射型液晶パネル３２に入射する。第２反射型液晶パネル３２は、第４偏光子６４からの第２色光Ｌｇを画像データに基づいて光変調する。本実施形態においては、偏光変換素子７により、第３偏光子６３には第１偏光状態の第２色光Ｌｇが入射する。第３偏光子６３は、第２反射部材１４からの第１偏光状態の第２色光Ｌｇを透過させる。
【００５０】
第４偏光子６４は、ワイヤグリッド型偏光子である。第４偏光子６４は、第３偏光子６３と第２反射型液晶パネル３２との間の第２色光Ｌｇの光路に配置される。第４偏光子６４は、第３偏光子６３から射出され、第２反射型液晶パネル３２に入射する第１偏光状態の第２色光Ｌｇを透過させる。第４偏光子６４を透過した第２色光Ｌｇは、第２反射型液晶パネル３２の透明基板３４の第２入射面３２Ａに入射する。第２入射面３２Ａに入射した第２色光Ｌｇは、透明基板３４を介して液晶層３６に入射し、液晶層３６を通過した後、アクティブマトリクス基板３５の反射電極で反射する。アクティブマトリクス基板３５の反射電極で反射した第２色光Ｌｇは、再び液晶層３６を通過した後、第２反射型液晶パネル３２の透明基板３４から射出される。第２反射型液晶パネル３２から第２偏光状態の第２色光Ｌｇが射出される。第２反射型液晶パネル３２から射出された第２偏光状態の第２色光Ｌｇは、第４偏光子６４に入射する。
【００５１】
第４偏光子６４は、第３偏光子６３からの第２色光Ｌｇが入射する入射面６４Ａと、第２反射型液晶パネル３２からの第２色光Ｌｇを反射する反射面６４Ｂとを有する。第４偏光子６４は、第２反射型液晶パネル３２に入射する第２色光Ｌｇの光路に対して傾斜する。第４偏光子６４の入射面６４Ａと第４偏光子６４の入射面６４Ａに入射する第２色光Ｌｇの光路とは４５［°］の角度で交わる。第２反射型液晶パネル３２で反射した第２色光Ｌｇは、−Ｚ方向に進行する。第４偏光子６４の反射面６４Ｂと第４偏光子６４の反射面６４Ｂに入射する第２色光Ｌｇの光路とは４５［°］の角度で交わる。
【００５２】
第４偏光子６４は、第２反射型液晶パネル３２からの第２偏光状態の第２色光Ｌｇを＋Ｙ方向に反射する。第２反射型液晶パネル３２から射出された第２偏光状態の第２色光Ｌｇは、第４偏光子６４で反射して、＋Ｙ方向に進行し、合成光学系４０に入射する。透過型偏光子６８により、第４偏光子６４から合成光学系４０に入射する第２色光Ｌｇのうち、不要な第１偏光状態の第２色光Ｌｇが除去され、第２偏光状態の第２色光Ｌｇが合成光学系４０に入射する。
【００５３】
以上、図３を用いて、第２反射型液晶パネル３２、第３偏光子６３、第４偏光子６４、透過型偏光子６８、及び合成光学系４０の作用について説明した。第４偏光子６４と同様、第２偏光子６２は、入射面６２Ａ及び反射面６２Ｂを有し、第６偏光子６６は、入射面６６Ａ及び反射面６６Ｂを有する。第１反射型液晶パネル３１、第１偏光子６１、第２偏光子６２、透過型偏光子６７、及び合成光学系４０の作用と、第３反射型液晶パネル３３、第５偏光子６５、第６偏光子６６、透過型偏光子６９、及び合成光学系４０の作用とは、第２反射型液晶パネル３２、第３偏光子６３、第４偏光子６４、透過型偏光子６８、及び合成光学系４０の作用と同様であるため、説明を省略する。
【００５４】
本実施形態においては、第１，第２，第３反射型液晶パネル３１，３２，３３の第１，第２，第３入射面３１Ａ，３２Ａ，３３Ａと、第１レンズアレイ６Ａの複数のマイクロレンズのそれぞれとが光学的に共役である。そのため、第１，第２，第３反射型液晶パネル３１，３２，３３の第１，第２，第３入射面３１Ａ，３２Ａ，３３Ａにおいて、第１レンズアレイ６Ａの複数のマイクロレンズの像のそれぞれが重畳される。これにより、第１，第２，第３反射型液晶パネル３１，３２，３３の第１，第２，第３入射面３１Ａ，３２Ａ，３３Ａにおける照度分布が均一化される。
【００５５】
合成光学系４０は、第１反射型液晶パネル３１で光変調された第１色光Ｌｂと、第２反射型液晶パネル３２で光変調された第２色光Ｌｇと、第３反射型液晶パネル３３で光変調された第３色光Ｌｒとを合成して合成光を生成する。本実施形態において、合成光学系４０は、クロスダイクロイックプリズムを含む。合成光学系４０は、第１反射型液晶パネル３１で光変調された第１色光Ｌｂが入射する入射面４１と、第２反射型液晶パネル３２で光変調された第２色光Ｌｇが入射する入射面４２と、第３反射型液晶パネル３３で光変調された第３色光Ｌｒが入射する入射面４３と、合成光を射出する射出面４６とを有する。
【００５６】
入射面４１は、ＹＺ平面と平行であり、−Ｘ方向を向く。入射面４２は、ＸＺ平面と平行であり、−Ｙ方向を向く。入射面４３は、ＹＺ平面と平行であり、＋Ｘ方向を向く。射出面４６は、ＸＺ平面と平行であり、＋Ｙ方向を向く。
【００５７】
合成光学系４０は、入射面４１から入射した第１色光Ｌｂと入射面４２から入射した第２色光Ｌｇとを合成する第１合成面４４と、入射面４３から入射した第３色光Ｌｒと入射面４２から入射した第２色光Ｌｇとを合成する第２合成面４５とを有する。第１合成面４４及び第２合成面４５は、Ｚ軸と平行である。第１合成面４４と第２合成面４５とは直交する。
【００５８】
第１合成面４４は、第１反射型液晶パネル３１から射出され、第２偏光子６２を介して入射面４１から入射した第１色光Ｌｂを反射する。第１合成面４４は、第２反射型液晶パネル３２から射出され、第４偏光子６４を介して入射面４２から入射した第２色光Ｌｇを透過する。
【００５９】
第２合成面４５は、第２反射型液晶パネル３２から射出され、第４偏光子６４を介して入射面４２から入射した第２色光Ｌｇを透過する。第２合成面４５は、第３反射型液晶パネル３３から射出され、第６偏光子６６を介して入射面４３から入射した第３色光Ｌｒを反射する。
【００６０】
投射光学系５０は、合成光学系４０で生成され、射出面４６から射出された合成光をスクリーン７０に投射する。投射光学系５０は、第２レンズアレイ６Ｂと光学的に共役である。また、スクリーン７０の表面は、第１レンズアレイ６Ａの複数のマイクロレンズのそれぞれと光学的に共役である。
【００６１】
次に、本実施形態に係る投射型表示装置１００の作用について説明する。図４は、本実施形態に係る投射型表示装置１００の作用を説明するための平面図である。図５は、本実施形態に係る投射型表示装置１００の作用を説明するための斜視図である。
【００６２】
本実施形態においては、光源装置１から射出される光に強度分布の偏りが存在する場合において、第１色光Ｌｂの光路に配置される複数の光学部品によって合成光学系４０の射出面４６側（投射光学系５０の像面側）に形成される光強度分布の偏りと、第２色光Ｌｇの光路に配置される複数の光学部品によって合成光学系４０の射出面４６側（投射光学系５０の像面側）に形成される光強度分布の偏りと、第３色光Ｌｒの光路に配置される複数の光学部品によって合成光学系４０の射出面４６側（投射光学系５０の像面側）に形成される光強度分布の偏りと、が一致するように、照明光学系１０を含む投射型表示装置１００の光学系が構築されている。
【００６３】
以下の説明においては、第１色光Ｌｂの光路に配置されている複数の光学部品によって構成される光学系を適宜、第１色光光学系８１、と称し、第２色光Ｌｇの光路に配置されている複数の光学部品によって構成される光学系を適宜、第２色光光学系８２、と称し、第３色光Ｌｒの光路に配置されている複数の光学部品によって構成される光学系を適宜、第３色光光学系８３、と称する。
【００６４】
第１色光光学系８１は、第１色分離素子１１と、第４反射部材１６と、第１反射部材１３と、リレー光学系２０と、第１偏光子６１と、第２偏光子６２と、第１反射型液晶パネル３１とを含む。
【００６５】
第２色光光学系８２は、第１色分離素子１１と、第２色分離素子１２と、第２反射部材１４と、第３偏光子６３と、第４偏光子６４と、第２反射型液晶パネル３２とを含む。
【００６６】
第３色光光学系８３は、第１色分離素子１１と、第２色分離素子１２と、第３反射部材１５と、第５偏光子６５と、第６偏光子６６と、第３反射型液晶パネル３３とを含む。
【００６７】
本実施形態においては、第１色光光学系８１によって合成光学系４０の射出面４６側に形成される光源装置１の光強度分布の偏りと、第２色光光学系８２によって合成光学系４０の射出面４６側に形成される光源装置１の光強度分布の偏りと、第３色光光学系８３によって合成光学系４０の射出面４６側に形成される光源装置１の光強度分布の偏りと、が一致する。
【００６８】
第１色光光学系８１の作用について説明する。光源装置１から射出され、インテグレータ光学系６においてインテグレータ光学系６の光軸に垂直な面内で均一化され、コンデンサレンズ８を通過した光は、第１色分離素子１１において、第１色光Ｌｂと、第１色光Ｌｂとは別の波長の光Ｌｇｒとに分離される。第１色光Ｌｂは、第１色分離素子１１でＸＹ平面内において反射する。第１色分離素子１１において、第１色光Ｌｂの第１回目の反射が行われる。
【００６９】
図４に示すように、コンデンサレンズ８及びリレー光学系２０の第１集光レンズ２１は、第４反射部材１６の反射面１６Ａに第１色光Ｌｂを集光する。第１色光光学系８１において、光源像の第１中間像が第４反射部材１６の反射面１６Ａに形成される。すなわち、第１色光光学系８１における第１結像点が、第４反射部材１６の反射面１６Ａに形成される。
【００７０】
第１色分離素子１１で反射した第１色光Ｌｂは、第４反射部材１６に入射する。第１色光Ｌｂは、第４反射部材１６でＸＹ平面内において反射する。第４反射部材１６において、第１色光Ｌｂの第２回目の反射が行われる。
【００７１】
第４反射部材１６で反射した第１色光Ｌｂは、第１反射部材１３に入射する。第１色光Ｌｂは、第１反射部材１３でＹＺ平面内において反射する。第１反射部材１３において、第１色光Ｌｂの第３回目の反射が行われる。
【００７２】
第１反射部材１３で反射した第１色光Ｌｂは、第１偏光子６１及び第２偏光子６２を通過して、第１反射型液晶パネル３１に入射する。第１色光Ｌｂは、第１反射型液晶パネル３１で−Ｚ方向に反射する。第１反射型液晶パネル３１において、第１色光Ｌｂの第４回目の反射が行われる。
【００７３】
図４に示すように、リレー光学系２０の第２集光レンズ２２及び第３集光レンズ２３は、第１反射型液晶パネル３１の第１入射面３１Ａに第１色光Ｌｂを集光する。第１色光光学系８１において、光源像の第２中間像が第１反射型液晶パネル３１に形成される。すなわち、第１色光光学系８１における第２結像点が、第１反射型液晶パネル３１の第１入射面３１Ａに形成される。第１レンズアレイ６Ａと第１反射型液晶パネル３１の第１入射面３１Ａとは、光学的に共役である。
【００７４】
第１反射型液晶パネル３１で反射した第１色光Ｌｂは、第２偏光子６２に入射する。第１色光Ｌｂは、第２偏光子６２でＸＺ平面内において反射する。第２偏光子６２において、第１色光Ｌｂの第５回目の反射が行われる。
【００７５】
第２偏光子６２で反射した第１色光Ｌｂは、合成光学系４０の入射面４１に入射する。
【００７６】
このように、第１色光Ｌｂは、第１色光光学系８１において、複数の光学部品により５回反射して、合成光学系４０に入射する。
【００７７】
光学部品による反射により、像の鏡像が形成される。鏡像とは、平面鏡の反射によって作られる物体の像をいう。換言すれば、鏡像とは、左右又は上下だけが反対になった像をいい、物体と鏡像とは面対称の関係になる。
【００７８】
また、第１色光Ｌｂは、リレー光学系２０により、２回集光される。すなわち、第１色光Ｌｂは、第１色光光学系８１において、２回結像して、合成光学系４０に入射する。リレー光学系２０により、像の倒立像が形成される。倒立像とは、凸レンズなどを通じて作られる物体の像をいい、物体の像と倒立像とは、光軸を中心として１８０［°］回転対称の関係になる。
【００７９】
次に、第２色光光学系８２の作用について説明する。光源装置１から射出され、インテグレータ光学系６においてインテグレータ光学系６の光軸に垂直な面内で均一化され、コンデンサレンズ８を通過した光は、第１色分離素子１１おいて、第１色光Ｌｂと、第１色光Ｌｂとは別の波長の光Ｌｇｒとに分離される。第１色分離素子１１を透過した光Ｌｇｒは、第２色分離素子１２において、第２色光Ｌｇと第３色光Ｌｒとに分離される。第２色光Ｌｇは、第２色分離素子１２でＸＹ平面内において反射する。第２色分離素子１２において、第２色光Ｌｇの第１回目の反射が行われる。
【００８０】
第２色分離素子１２で反射した第２色光Ｌｇは、第２反射部材１４に入射する。第２色光Ｌｇは、第２反射部材１４でＸＺ平面内において反射する。第２反射部材１４において、第２色光Ｌｇの第２回目の反射が行われる。
【００８１】
第２反射部材１４で反射した第２色光Ｌｇは、第３偏光子６３及び第４偏光子６４を通過して、第２反射型液晶パネル３２に入射する。第２色光Ｌｇは、第２反射型液晶パネル３２で−Ｚ方向に反射する。第２反射型液晶パネル３２において、第２色光Ｌｇの第３回目の反射が行われる。
【００８２】
図４に示すように、コンデンサレンズ８は、第２反射型液晶パネル３２の第２入射面３２Ａに第２色光Ｌｇを集光する。第２色光光学系８２において、光源像の中間像が第２反射型液晶パネル３２に形成される。すなわち、第２色光光学系８２における結像点が、第２反射型液晶パネル３２の第２入射面３２Ａに形成される。第１レンズアレイ６Ａと第２反射型液晶パネル３２の第２入射面３２Ａとは、光学的に共役である。
【００８３】
第２反射型液晶パネル３２で反射した第２色光Ｌｇは、第４偏光子６４に入射する。第２色光Ｌｇは、第４偏光子６４でＹＺ平面内において反射する。第４偏光子６４において、第２色光Ｌｇの第４回目の反射が行われる。
【００８４】
第４偏光子６４で反射した第２色光Ｌｇは、合成光学系４０の入射面４２に入射する。
【００８５】
このように、第２色光Ｌｇは、第２色光光学系８２において、複数の光学部品により４回反射して、合成光学系４０に入射する。また、第２色光Ｌｇは、第２色光光学系８２において、１回結像して、合成光学系４０に入射する。
【００８６】
次に、第３色光光学系８３の作用について説明する。光源装置１から射出され、インテグレータ光学系６においてインテグレータ光学系６の光軸に垂直な面内で均一化され、コンデンサレンズ８及び第１色分離素子１１を通過した光Ｌｇｒは、第２色分離素子１２において、第２色光Ｌｇと第３色光Ｌｒとに分離される。第３色光Ｌｒは、第２色分離素子１２を透過する。
【００８７】
第２色分離素子１２を透過した第３色光Ｌｒは、第３反射部材１５に入射する。第３色光Ｌｒは、第３反射部材１５でＹＺ平面内において反射する。第３反射部材１５において、第３色光Ｌｒの第１回目の反射が行われる。
【００８８】
第３反射部材１５で反射した第３色光Ｌｒは、第５偏光子６５及び第６偏光子６６を通過して、第３反射型液晶パネル３３に入射する。第３色光Ｌｒは、第３反射型液晶パネル３３で−Ｚ方向に反射する。第３反射型液晶パネル３３において、第３色光Ｌｒの第２回目の反射が行われる。
【００８９】
図４に示すように、コンデンサレンズ８は、第３反射型液晶パネル３３の第３入射面３３Ａに第３色光Ｌｒを集光する。第３色光光学系８３において、光源像の中間像が第３反射型液晶パネル３３に形成される。すなわち、第３色光光学系８３における結像点が、第３反射型液晶パネル３３の第３入射面３３Ａに形成される。第１レンズアレイ６Ａと第３反射型液晶パネル３３の第３入射面３３Ａとは、光学的に共役である。
【００９０】
第３反射型液晶パネル３３で反射した第３色光Ｌｒは、第６偏光子６６に入射する。第３色光Ｌｒは、第６偏光子６６でＸＺ平面内において反射する。第６偏光子６６において、第３色光Ｌｒの第３回目の反射が行われる。
【００９１】
第６偏光子６６で反射した第３色光Ｌｒは、合成光学系４０の入射面４３に入射する。
【００９２】
このように、第３色光Ｌｒは、第３色光光学系８３において、複数の光学部品により３回反射して、合成光学系４０に入射する。また、第３色光Ｌｒは、第３色光光学系８３において、１回結像して、合成光学系４０に入射する。
【００９３】
次に、第１色光光学系８１、第２色光光学系８２、第３色光光学系８３のそれぞれにおける光源装置１の光強度分布の偏りの変化について図５を参照しながら説明する。図５を用いる説明においては、光強度分布の偏りを分かり易くするため、光強度分布の偏りを示す光源像の方向性（向き）を「Ｆ」の文字の図形的な方向性に対応させて示す。なお、図５において、各光学部品にも「Ｆ」の文字を模式的に描いたが、光源像、正確には第１レンズアレイ６Ａのそれぞれのマイクロレンズにおけるそれぞれの像は、対応する共役面でのみ結像する。つまり、光源像は、第１レンズアレイ６Ａと光学的に共役な位置関係にある第３集光レンズ２３、第１反射型液晶パネル３１、第２反射型液晶パネル３２、及び第３反射型液晶パネル３３のそれぞれで結像する。ＸＺ平面において、＋Ｚ方向を「Ｆ」の上とし、光軸方向において、光源装置１からスクリーン７０に向かう方向から見たときに「Ｆ」が正しい向きで読める光源像の向きを基準方向とする。
【００９４】
第１色光光学系８１における光強度分布の偏りを示す光源像の向きについて説明する。第１色分離素子１１における反射により、光源像の鏡像が形成される。また、リレー光学系２０の第１集光レンズ２１の作用により、光源像は倒立する。これにより、図５に示すように、第４反射部材１６の反射面１６Ａにおいて、光源像の向きは、１８０［°］回転した方向（倒立した方向）となる。
【００９５】
第４反射部材１６における反射により、光源像の鏡像が形成される。また、リレー光学系２０の第２集光レンズ２２及び第３集光レンズ２３の作用により、光源像の向きは反転する。これにより、図５に示すように、第１反射部材１３の反射面１３Ａにおいて、光源像の向きは、反転及び回転しない基準方向となる。
【００９６】
第１反射部材１３における反射により、光源像の鏡像が形成される。これにより、図５に示すように、第１反射型液晶パネル３１の第１入射面３１Ａにおいて、光源像の向きは、上下反転した方向となる。
【００９７】
第１反射型液晶パネル３１の反射により、光源像の鏡像が形成される。これにより、図５に示すように、第２偏光子６２の反射面において、光源像の向きは、１８０［°］回転した方向（倒立した方向）となる。
【００９８】
第２偏光子６２における反射により、光源像の鏡像が形成される。これにより、図５に示すように、合成光学系４０の入射面４１において、光源像の向きは、上下反転した方向となる。
【００９９】
次に、第２色光光学系８２における光強度分布の偏りを示す光源像の向きについて説明する。第２色分離素子１２における反射により、光源像の鏡像が形成される。これにより、図５に示すように、第２反射部材１４の反射面１４Ａにおいて、光源像の向きは、１８０［°］回転した方向（倒立した方向）となる。
【０１００】
第２反射部材１４における反射により、光源像の鏡像が形成される。これにより、図５に示すように、第２反射型液晶パネル３２の第２入射面３２Ａにおいて、光源像の向きは、上下反転した方向となる。
【０１０１】
第２反射型液晶パネル３２の反射により、光源像の鏡像が形成される。また、コンデンサレンズ８の作用により、光源像は反転する。これにより、図５に示すように、第４偏光子６４の反射面において、光源像の向きは、上下反転した方向となる。
【０１０２】
第４偏光子６４における反射により、光源像の鏡像が形成される。これにより、図５に示すように、合成光学系４０の入射面４２において、光源像の向きは、反転及び回転しない基準方向となる。
【０１０３】
次に、第３色光光学系８３における光強度分布の偏りを示す光源像の向きについて説明する。第３反射部材１５における反射により、光源像の鏡像が形成される。これにより、図５に示すように、第３反射型液晶パネル３３の第３入射面３３Ａにおいて、光源像の向きは、上下反転した方向となる。
【０１０４】
第３反射型液晶パネル３３の反射により、光源像の鏡像が形成される。また、コンデンサレンズ８の作用により、光源像は反転する。これにより、図５に示すように、第６偏光子６６の反射面において、光源像の向きは、反転及び回転しない基準方向となる。
【０１０５】
第６偏光子６６における反射により、光源像の鏡像が形成される。これにより、図５に示すように、合成光学系４０の入射面４３において、光源像の向きは、上下反転した方向となる。
【０１０６】
入射面４１に形成された光源像と入射面４２に形成された光源像とは、合成光学系４０の第１合成面４４において合成される。図５に示すように、入射面４１に形成された光源像と入射面４２に形成された光源像とは、合成光学系４０の第１合成面４４において合致する。
【０１０７】
入射面４２に形成された光源像と入射面４３に形成された光源像とは、合成光学系４０の第２合成面４５において合成される。図５に示すように、入射面４２に形成された光源像と入射面４３に形成された光源像とは、合成光学系４０の第２合成面４５において合致する。
【０１０８】
したがって、第１色光光学系８１によって合成光学系４０の射出面４６側に形成される光源像の向きと、第２色光光学系８２によって合成光学系４０の射出面４６側に形成される光源像の向きと、第３色光光学系８３によって合成光学系４０の射出面４６側に形成される光源像の向きとは一致する。
【０１０９】
すなわち、本実施形態においては、図５に示すように、入射面４１に入射する光源像の向きと入射面４２に入射する光源像の向きとが第１合成面４４に対して鏡面対称になり、かつ、入射面４２に入射する光源像の向きと入射面４３に入射する光源像の向きとが第２合成面４５に対して鏡面対称になっている。この合成光学系４０の入射面４１に入射する光源像の向きと、入射面４２に入射する光源像の向きと、入射面４３に入射する光源像の向きとの関係性によって、合成光学系４０から射出される各色の色光の光源像の向きが一致する。
【０１１０】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１色光Ｌｂの光路にリレー光学系２０が設けられることにより、第１色光Ｌｂ、第２色光Ｌｇ、及び第３色光Ｌｒのそれぞれについて、合成光学系４０の光射出側又は投射光学系５０の光射出側に形成される光源像の向きを一致させることができる。したがって、例えば固体光源２の取付け誤差、固体光源２の位置の変動、蛍光体３の取付け誤差、蛍光体３の位置の変動、ハーフミラー４の取付け誤差、ハーフミラー４の位置の変動、集光光学系５の取付け誤差、及び集光光学系５の位置の変動の少なくとも一つに起因して、第１反射型液晶パネル３１の第１入射面３１Ａに照射される第１色光Ｌｂの照度分布に偏りが発生したり、第２反射型液晶パネル３２の第２入射面３２Ａに照射される第２色光Ｌｇの照度分布に偏りが発生したり、第３反射型液晶パネル３３の第３入射面３３Ａに照射される第３色光Ｌｒの照度分布に偏りが発生したりしても、投射光学系５０によって投射される画像に色むらが発生することを抑制することができる。
【０１１１】
また、本実施形態においては、第１色光Ｌｂを＋Ｚ方向に反射する第１反射部材１３によって第１反射型液晶パネル３１に第１色光Ｌｂが入射し、第２色光Ｌｇを＋Ｚ方向に反射する第２反射部材１４によって第２反射型液晶パネル３２に第２色光Ｌｇが入射し、第３色光Ｌｒを＋Ｚ方向に反射する第３反射部材１５によって第３反射型液晶パネル３３に第３色光Ｌｒが入射する。これにより、投射型表示装置１００をコンパクト化することができる。また、第１，第２，第３反射型液晶パネル３１，３２，３３のアクティブマトリクス基板３５側である背面側には、光学部品が配置されないので、例えば第１，第２，第３反射型液晶パネル３１，３２，３３を冷却するための冷却機構を第１，第２，第３反射型液晶パネル３１，３２，３３の背面側に設けることができる。
【０１１２】
また、本実施形態によれば、リレー光学系２０は、第１色分離素子１１と第１反射部材１３との間に配置される。したがって、第１色光光学系８１における第１反射部材１３から合成光学系４０の入射面４１までの第１色光Ｌｂの光路に配置される光学系の構造と、第２色光光学系８２における第２反射部材１４から合成光学系４０の入射面４２までの第２色光Ｌｇの光路に配置される光学系の構造と、第３色光光学系８３における第３反射部材１５から合成光学系４０の入射面４３までの第３色光Ｌｒの光路に配置される光学系の構造とを均一化することができる。
【０１１３】
また、本実施形態によれば、第１反射型液晶パネル３１の第１入射面３１Ａと、第２反射型液晶パネル３２の第２入射面３２Ａと、第３反射型液晶パネル３３の第３入射面３３Ａとは、−Ｚ方向を向き、ＸＹ平面と平行な同一平面内に配置される。これにより、投射型表示装置１００をコンパクト化することができるとともに、第１色光光学系８１の構造、第２色光光学系８２の構造、及び第３色光光学系８３の構造を均一化することができる。
【０１１４】
また、本実施形態によれば、第１色分離素子１１からの第１色光Ｌｂを第１反射部材１３に向かって反射する第４反射部材１６が設けられる。また、本実施形態においては、第１反射部材１３の反射面１３Ａと第３反射部材１５の反射面１５Ａとは平行である。これにより、第１色光Ｌｂの光路が長くなることが抑制される。したがって、投射型表示装置１００をコンパクト化することができるとともに、第１反射型液晶パネル３１に入射する第１色光Ｌｂの光損失を抑制することができる。
【０１１５】
次に、本実施形態に係る投射型表示装置１００の変形例について説明する。図６は、本実施形態の変形例に係る投射型表示装置１００の一例を模式的に示す平面図である。上述の実施形態で説明した投射型表示装置１００と変形例に係る投射型表示装置１００とが異なる点は、第１レンズアレイ６Ａ及び第２レンズアレイ６Ｂに代えて、インテグレータ光学系がライトトンネル６０で構成される点、及び偏光変換素子７が省略された点である。その他の構成は同様であるため説明を省略する。
【０１１６】
図６において、光源装置１から射出され、ライトトンネル６０のライトトンネル入射面６０Ａに入射した光は、ライトトンネル６０の内壁で複数回反射する。これによって、ライトトンネル６０のライトトンネル射出面６０Ｂにおいて照度分布が均一化される。ライトトンネル６０のライトトンネル射出面６０Ｂから射出された光は、コンデンサレンズ８に入射する。照明光学系１０は、上述の実施形態と同様の構成である。
【０１１７】
第１，第２，第３反射型液晶パネル３１，３２，３３の第１，第２，第３入射面３１Ａ，３２Ａ，３３Ａと、ライトトンネル６０のライトトンネル射出面６０Ｂとは光学的に共役である。そのため、第１，第２，第３反射型液晶パネル３１，３２，３３の第１，第２，第３入射面３１Ａ，３２Ａ，３３Ａにおいて、ライトトンネル６０のライトトンネル射出面６０Ｂの像が形成される。
【０１１８】
以上説明したように、本実施形態の変形例においても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【０１１９】
１…光源装置、２…固体光源、３…蛍光体、４…ハーフミラー、５…集光光学系、６…インテグレータ光学系、６Ａ…第１レンズアレイ、６Ｂ…第２レンズアレイ、７…偏光変換素子、８…コンデンサレンズ、１０…照明光学系、１１…第１色分離素子、１２…第２色分離素子、１３…第１反射部材、１３Ａ…反射面、１４…第２反射部材、１４Ａ…反射面、１５…第３反射部材、１５Ａ…反射面、１６…第４反射部材、１６Ａ…反射面、２０…リレー光学系、２１…第１集光レンズ、２２…第２集光レンズ、２３…第３集光レンズ、３１…第１反射型液晶パネル、３１Ａ…第１入射面、３２…第２反射型液晶パネル、３２Ａ…第２入射面、３３…第３反射型液晶パネル、３３Ａ…第３入射面、３４…透明基板、３５…アクティブマトリクス基板、３６…液晶層、３７…配向膜、４０…合成光学系、４１…入射面、４２…入射面、４３…入射面、４４…第１合成面、４５…第２合成面、４６…射出面、５０…投射光学系、６０…ライトトンネル、６０Ａ…ライトトンネル入射面、６０Ｂ…ライトトンネル射出面、６１…第１偏光子、６２…第２偏光子、６３…第３偏光子、６４…第４偏光子、６５…第５偏光子、６６…第６偏光子、６７…透過型偏光子、６８…透過型偏光子、６９…透過型偏光子、７０…スクリーン、８１…第１色光光学系、８２…第２色光光学系、８３…第３色光光学系、１００…投射型表示装置、Ｌｂ…第１色光（青色光）、Ｌｇ…第２色光（緑色光）、Ｌｒ…第３色光（赤色光）、Ｌｇｒ…光。
【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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