(57)【要約】【課題】  反射型液晶素子を有する投影光学装置及びこれを用いたプロジェクタ装置において、小型化及び軽量化を実現する。【解決手段】  光源１００と、印加される映像信号に基づいて、入射光を変調し出力する複数の反射型液晶素子４００ａ，４００ｂ，４００ｃと、光源１００からの光を、均一化して複数の反射型液晶素子の少なくとも一の反射型液晶素子を照明する均一照明光学系２００と、均一照明光学系２００に設けられた分離手段２０５により分離された光を、一の反射型液晶素子と異なる反射型液晶素子に入射するよう伝搬して異なる反射型液晶素子を照明する導光手段５００と、複数の反射型液晶素子４００ａ，４００ｂ，４００ｃから出力された光を合成する合成手段３０２と、複数の反射型液晶素子で変調され合成手段３０２で合成された光を投影出射する投影手段６００とを備え、導光手段５００は、その光路内に１つの反射ミラー５０１を有するとともに、リレー光学系を有する。【選択図】  図１
2008292862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
印加される映像信号に基づいて、入射光を変調し出力する複数の反射型液晶素子と、
上記光源からの光を、均一化して上記複数の反射型液晶素子の少なくとも一の反射型液晶素子を照明する均一照明光学系と、
上記均一照明光学系に設けられた分離手段により分離された光を、上記一の反射型液晶素子と異なる反射型液晶素子に入射するよう伝搬して上記異なる反射型液晶素子を照明する導光手段と、
上記複数の反射型液晶素子から出力された光を合成する合成手段と、
上記複数の反射型液晶素子で変調され上記合成手段で合成された光を投影出射する投影手段とを備え、
上記導光手段は、その光路内に１つの反射ミラーを有するとともに、リレー光学系を有する投影光学装置。
【請求項２】
上記導光手段は、複数のレンズからなるリレー光学系を有し、上記複数のレンズが直列的に配置されていることを特徴とする請求項１記載の投影光学装置。
【請求項３】
上記導光手段は、１つの反射ミラーと、３つ以上の集光レンズとからなることを特徴とする請求項１記載の投影光学装置。
【請求項４】
上記均一照明光学系に設けられた分離手段は、色分離素子であり、
上記色分離素子は、上記色分離素子の反射面の法線と、上記色分離素子に入射する上記光源からの光の光軸とが４５度未満の角度となるように配置されていることを特徴とする請求項１記載の投影光学装置。
【請求項５】
上記均一照明光学系は、上記光源と上記分離手段との間に設けられ、複数のレンズを有して構成され、上記光源からの光を均一化するマルチレンズアレイを有することを特徴とする請求項１記載の投影光学装置。
【請求項６】
上記均一照明光学系は、上記光源と上記分離手段との間に設けられ、内部を全反射させるように構成された柱状のロッドレンズからなり、上記光源からの光を均一化するライトロッドインテグレータを有することを特徴とする請求項１記載の投影光学装置。
【請求項７】
上記光源は、放電ランプから構成され、又は異なる波長の光を出射させる複数のＬＥＤ若しくは半導体レーザを組み合わせて構成されていることを特徴とする請求項１記載の投影光学装置。
【請求項８】
上記複数の反射型液晶素子に入射する光が、偏光状態を選択されて入射されていることを特徴とする請求項１記載の投影光学装置。
【請求項９】
上記導光手段は、１つの反射ミラーと、４つの集光レンズとからなり、
上記４つの集光レンズのうち一の集光レンズは、上記反射ミラーと上記分離手段との間の光路中に設けられ、上記４つの集光レンズのうち残りの集光レンズは、上記反射ミラーと上記異なる反射型液晶素子との間の光路中に直列的に配置されるように設けられ、
上記一の集光レンズは、上記分離手段に分離された光が上記導光手段の光路内で結像される際の像が、上記反射ミラー及び上記残りの集光レンズのうち隣接するいずれかの素子の間に結像するように入射した光を集光することを特徴とする請求項１記載の投影光学装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の投影光学装置を有し、
入力された映像信号に応じた画像を表示部に出力するプロジェクタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像情報に対応させて変調した光を投影表示するプロジェクタ装置に用いられる投影光学装置及びこれを用いたプロジェクタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、入射光を変調して出射する素子（以下、「空間光変調素子」ともいう。）を有し、この空間光変調素子に印加される電気信号に従い、入射光を空間変調し、この空間変調された光を集めて投影することで、映像表示を行うプロジェクタ装置がある。このプロジェクタ装置には、投影レンズ等を用い、映像信号に基づいて画像を投影拡大表示を行い画像として表示する光学系（以下、「投影光学系」ともいう。）が設けられている。
【０００３】
この投影光学系は、外部から印加された信号に従って、入射光を変調して出射する空間光変調素子を有し、空間光変調素子の像を、投影レンズによって表示部に拡大表示することができ、このことにより、空間光変調素子の大きさよりも、大きな画像を得ることができ、広く実用化されている。
【０００４】
空間光変調素子は、画像の高画質化及び高解像度化により画素数が増加している。近年、画素数の増加により、空間光変調素子は、素子の大きさが増大し、これに伴い、製造時の困難性が増加するという問題が発生している。具体的には、製造時の装置の増大化、歩留まりの悪化、材料の増加等の問題が挙げられる。尚、ここで空間光変調素子の「空間」とは、２次元的な意味で用いられている。
【０００５】
ところで、投影光学系では、上述したように、液晶素子の像を投影レンズによって拡大表示するために、空間光変調素子を比較的小さくすることができ、空間光変調素子の製造性が優れている。ここで用いられる空間光変調素子として、例えば液晶素子がある。液晶素子は、液晶材料を封入し、外部からの信号に応じてこの液晶材料を駆動し、入射光を駆動された液晶材料により、変調して出射させるものである。
【０００６】
この液晶素子等に外部から印加される信号は、静止画又は動画である映像信号であり、液晶素子等を有する投影光学系では、静止画又は動画である映像信号を、拡大表示することができる。以下、液晶素子を有し、投影レンズを有する投影光学系を用いたプロジェクタ装置を、液晶プロジェクタという。
【０００７】
液晶素子は、入射光と出射光との関係から２つの方式に分類することができる。第１の方式のものは、透過型液晶素子であり、第２の方式のものは、反射型液晶素子である。第１の方式である透過型液晶素子を図１３に示し、第２の方式である反射型液晶素子を図１４に示す。
【０００８】
図１３に示すように、透過型液晶素子は、液晶素子に入射した入射光Ｌｉｎを、液晶素子に印加された映像信号Ｓに従い、空間変調し、空間変調された出射光Ｌｏｕｔを出射させるものである。透過型液晶素子は、このように、入射光Ｌｉｎと出射光Ｌｏｕｔとの進む方向が同一であることを特徴とする。
【０００９】
図１４に示すように、反射型液晶素子は、液晶素子に入射した入射光Ｌｉｎを、液晶素子に印加された映像信号Ｓに従い、空間変調し、素子内部に設けられた反射層により反射して、空間変調された出射光Ｌｏｕｔを入射した面と同じ面から出射させるものである。反射型液晶素子は、このように、入射光Ｌｉｎと出射光Ｌｏｕｔとの進む方向が反対方向であり、すなわち略１８０度異なることを特徴とする。
【００１０】
反射型液晶素子は、画素を構成するＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を液晶層の反対側である反射層の側に設置でき、光の利用効率が高いという利点を有する。すなわち、透過型液晶素子は、ＴＦＴの配線部の存在により、入射光の一部が遮光されて出射されるため、光の利用効率が低いという問題があったが、これに対して、反射型液晶素子は、上述のようにこのような問題を有することなく高い光の利用効率が得られる。上述のように、画素数が増加した場合には、これに伴いＴＦＴの配線部も増えることにより、反射型液晶素子における光の利用効率の低下が深刻な問題となり、反射型液晶素子における利点は一層高まることとなる。ここで、光の利用効率とは、光源から出射された光の強度に対する投影光学系により投射される映像光の割合を意味するものである。
【００１１】
以上のように、反射型液晶素子を投影光学系及びプロジェクタ装置に用いることは、空間光変調素子の解像度を高めることと、光学系としての光利用効率を高めることとの両立を図ることを可能にするものであり、近年の表示装置の高解像度化に適したものである。
【００１２】
ここで、反射型液晶素子を有する投影光学系及び液晶プロジェクタの従来例について説明する。
【００１３】
例えば、特許第３０４２４６０号に記載された投影光学系は、反射型液晶素子である３枚の反射型液晶パネルを有し、光源から、２枚の反射型液晶パネルまでの光路長を等しくするとともに、残りの１枚の反射型液晶パネルまでの光路中に補正レンズを配置して実質的に光路長を等しくして光源からの像を反射型液晶パネル上に適切に結像させて均一に照明するようにしている。また、この投影光学系は、この補正レンズを配置する光路を投射レンズの側部の空間を利用して迂回させていることを特徴としている（特許文献１参照）。
【００１４】
しかし、この投影光学系は、各構成部品が３次元的に配置されており、光源から各反射型液晶パネルに向かうまでの光の光軸が同一平面上になく、複雑であるとともに、光路を平面上に配置する投影光学系に対して平面に直交する方向の寸法が大きくなり全体として大型化してしまう等の問題があった。
【００１５】
また、特許第３２５４６８０号に記載された投影光学系は、透過型液晶素子である３枚の液晶パネルを有し、光源から３枚の液晶パネルまでの光路長を実質的に等しくなるように、集光レンズを有する導光光学系を設けるとともに、各光軸を略同一平面上に配置した光学系が記載されている（特許文献２参照）。
【００１６】
この特許第３２５４６８０号に記載された発明に記載された内容及びこの投影光学系を反射型液晶素子を有する投影光学系に適用すると、図１５に示すような投影光学系が考えられるが、この投影光学系９１においては以下のような問題が生じる。
【００１７】
図１５に示す投影光学系９１は、光源１９０と、３つの反射型液晶パネル４９０ａ，４９０ｂ，４９０ｃと、光源１９０からの光を３つの反射型液晶パネル４９０ａ，４９０ｂ，４９０ｃにそれぞれ入射させるための３原色に分離する手段としてダイクロイックミラー２９５，２９６と、各反射型液晶パネル４９０ａ，４９０ｂ，４９０ｃで空間変調された光を合成する合成手段３９２と、各反射型液晶パネル４９０ａ，４９０ｂ，４９０ｃの手前に配置され、入射する光を反射型液晶パネルに導くとともに反射型液晶パネルで空間変調された光を合成手段３９２に導くビームスプリッタ３９１ａ，３９１ｂ，３９１ｃと、合成手段３９２で合成された光を投影出射する投影手段６９０とを備える。
【００１８】
また、かかる投影光学系９１は、光源１９０からの光を均一化する光均一化手段２９１，２９２と、集光レンズ２９３，２９４ａ，２９４ｂとを有し、３つの反射型液晶パネルのうち２つの反射型液晶パネル４９０ａ，４９０ｂを照明する均一照明光学系２９０と、この均一照明光学系２９０に設けられたダイクロイックミラー２９５により分離された光を、残りの１つの反射型液晶パネル４９０ｃに入射するように導光する導光手段５９０とを有する。導光手段５９０は、入射側に設けられた第１の反射ミラー５９１と、第１の反射ミラー５９１に入射する光に対して出射する光の進行方向を１８０度変えるための第２の反射ミラー５９２と、第２の反射ミラー５９２からの光の進行方向を９０度変えて反射型液晶パネル４９０ｃの手前のビームスプリッタ３９１ｃに入射させる第３の反射ミラー５９３と、各反射ミラー５９１，５９２，５９３で反射された後に通過するように配置された第１乃至第３の集光レンズ５９４，５９５，５９６を有する。導光手段５９０は、第１乃至第３の集光レンズ５９４，５９５，５９６の焦点距離等を設定することにより、均一照明光学系２９０を経て２つの反射型液晶パネル４９０ａ，４９０ｂに入射する光の光路長と、導光手段５９０により反射型液晶パネルに入射する光の光路長を実質的に等しくして光源１９０からの像を各反射型液晶パネル４９０ａ，４９０ｂ，４９０ｃ上に適切に結像させて照明することができる。
【００１９】
しかし、図１５に示す投影光学系９１は、導光手段５９０における反射ミラーによる反射回数が多いこと、導光手段５９０の光路が、均一照明光学系２９０の光軸に対して直交する方向（図１５の上側）に突出する構成となっており、光路が配置された平面における均一照明光学系の主な光路に対して直交する方向の寸法が大きくなり、全体として投影光学系９１が占める体積が大きくなり、全体として大型化してしまう等の問題が生じることとなる。
【００２０】
また、特開２００６−９９０８６号（図３等）に記載された投影光学系は、Ｘ字状に設置したダイクロイックミラーを有し、このＸ字状に設置したダイクロイックミラーにより３原色を２色の混合光と、残りの１色とに分けることを特徴とする（特許文献３参照）。
【００２１】
この投影光学系の利点としては、３原色の各々の光路長が同じであるため、設計が簡単であることや、上述した特許第３０４２４６０号や、上述の図１５に示す光学系よりも単純であり、サイズや重量の点で有利であること等がある。
【００２２】
しかし、かかる投影光学系を構成するＸ字状のダイクロイックミラーは、精度よく製造することが困難であるとともに、この各ミラーの相対する角度の精度要求が高い等の問題があった。
【００２３】
【特許文献１】特許第３０４２４６０号公報
【特許文献２】特許第３２５４６８０号公報
【特許文献３】特開２００６−９９０８６号公報
【特許文献４】特開２００２−９０８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明の目的は、反射型液晶素子を有する光学系からなる投影光学装置及びこれを用いたプロジェクタ装置において、上述のような問題点を解決し、小型化及び軽量化を可能とする投影光学装置及びプロジェクタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
この目的を達成するため、本発明に係る投影光学装置は、光源と、印加される映像信号に基づいて、入射光を変調し出力する複数の反射型液晶素子と、上記光源からの光を、均一化して上記複数の反射型液晶素子の少なくとも一の反射型液晶素子を照明する均一照明光学系と、上記均一照明光学系に設けられた分離手段により分離された光を、上記一の反射型液晶素子と異なる反射型液晶素子に入射するよう伝搬して上記異なる反射型液晶素子を照明する導光手段と、上記複数の反射型液晶素子から出力された光を合成する合成手段と、上記複数の反射型液晶素子で変調され上記合成手段で合成された光を投影出射する投影手段とを備え、上記導光手段は、その光路内に１つの反射ミラーを有するとともに、リレー光学系を有する。
【００２６】
また、本発明に係るプロジェクタ装置は、上述の投影光学装置を有し、入力された映像信号に応じた画像を表示部に出力する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、光源と、複数の反射型液晶素子と、光源からの光を均一化して少なくとも一の反射型液晶素子を照明する均一照明光学系と、均一照明光学系に設けられた分離手段により分離された光を異なる反射型液晶素子に入射するよう伝搬してこの異なる反射型液晶素子を照明する導光手段と、各反射型液晶素子から出力された光を合成する合成手段と、合成された光を投影出射する投影手段とを備え、導光手段がその光路内に１つの反射ミラーを有するとともにリレー光学系を有する構成を備えることにより、装置の構成の簡素化、並びに装置の小型化及び軽量化を実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を適用した投影光学装置及びプロジェクタ装置について、図面を参照して説明する。
【００２９】
尚、以下で説明する本発明を適用したプロジェクタ装置は、第１乃至第６の実施の形態で説明する投影光学装置（投影光学系）を有し、映像信号に対応させた光をこの投影光学装置により投影させることにより、入力された映像信号に応じた画像をスクリーン等の表示部に出力するものである。ここで、このプロジェクタ装置は、これを構成する投影光学系に、反射型液晶素子として反射型の液晶パネルを３枚用いてカラー画像表示を行う方式のものであり、所謂液晶プロジェクタである。また、第１乃至第６の実施の形態で説明する本発明を適用した投影光学装置は、反射型液晶素子を照明するとともに、反射型液晶素子に印加される映像信号に基づいて変調される光を投影出射するための各種光学部品からなる投影光学系を有し、反射型液晶素子により変調された光を合成して外部のスクリーン等に拡大投影等する装置である。
【００３０】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明を適用した投影光学装置の第１の実施の形態を示す図である。
【００３１】
本発明を適用した投影光学装置１は、図１に示すように、光源１００と、複数の反射型液晶素子として反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃと、光源１００からの光を均一化して少なくとも一の反射型液晶パネルを照明する均一照明光学系２００と、均一照明光学系２００に設けられた分離手段により分離された光を上述の一の反射型液晶パネルと異なる反射型液晶パネルに入射するように伝搬する導光手段５００と、複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃから出力された光を合成する合成手段として色合成素子３０２と、色合成素子３０２で合成された光をスクリーン等の表示部に投影出射する投影手段として投影レンズ６００とを備える。
【００３２】
光源１００は、光の３原色である赤色、緑色及び青色の光を含む白色光を発することができるようにされており、所謂放電ランプが用いられている。具体的には、光源１００は、発光部１０１とリフレクタ１０２とで構成されている。尚、光源１００として、放電ランプを用いるように構成したが、異なる波長の光を出射させる複数のＬＥＤ（発光ダイオード）又は半導体レーザ（レーザダイオード）等を組み合わせて用いるように構成してもよい。ここで、光源１００としてＬＥＤ、半導体レーザ等の単色発光可能なものを組み合わせて用いた場合には、省電力化が可能になるとともに、各色毎の純度を高くすることができるため、投影光学装置として投影される画像の色再現域を高めることが可能となる。
【００３３】
反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃは、印加される赤色、緑色及び青色の３原色に対応する映像信号に従い、各色光（赤色、緑色、青色）を空間変調する。反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃは、例えば、２つの透明基板の間に液晶材料を封入し、外部からの信号に応じてこの液晶材料を駆動して入射光を駆動された液晶材料により偏光面を回転させ、この偏光面の回転を受けた光の所定の偏光成分を出射させる。このように、各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃは、入射光の光に応じた映像信号が印加され、入射光を印加映像信号に従い空間変調し、出射させる。
【００３４】
各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃの主面に対向する位置には、偏光選択素子として偏光ビームスプリッタ３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃが設けられている。そして、各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃには、この偏光選択素子である偏光ビームスプリッタ３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃにより、偏光状態を選択されて入射されることとなる。偏光ビームスプリッタ３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃは、例えば、ガラスプリズムブロックに偏光選択を行う多層薄膜を積層することにより形成されている。この偏光ビームスプリッタ３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃは、均一照明光学系２００又は導光手段５００を経由して入射した光ビームを反射してそれぞれに対応した反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃに入射させるとともに、反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃにより変調された各色光を透過して色合成素子３０２に入射させる。尚、ここでは、偏光選択素子として偏光ビームスプリッタ３０１，３０１ｂ，３０１ｃを用いたが、これに限られるものではなく、例えば、筋状の誘電体をガラス表面に設置したワイヤグリッド偏光素子等を用いるように構成してもよい。
【００３５】
また、この偏光選択素子である偏光ビームスプリッタ３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃと、後述する光合成手段としての色合成素子３０２とは、偏光選択・色合成系３００を構成する。
【００３６】
均一照明光学系２００は、光源１００から出射され入射される光を均一化して出射させる光均一化手段としてマルチレンズアレイ２０１，２０２と、均一化された光を均一照明光学系２００により照明する反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂの有効な領域に集光するための集光レンズ２０３と、均一化され集光された光のうち特定の波長帯域に応じて光を分離する色分離素子として第１及び第２のダイクロイックミラー２０５，２０６とを有する。尚、第１のダイクロイックミラー２０５は、導光手段５００により伝搬する光を分離する分離手段として機能し、第２のダイクロイックミラー２０６は、反射型液晶パネル４００ａと、反射型液晶パネル４００ｂとをそれぞれ照明する光を分離する分離手段として機能する。
【００３７】
マルチレンズアレイ２０１，２０２は、図２に示すように、複数のレンズ（ここで用いられるそれぞれのレンズを「レンズ素」という。）２０１ａ，２０２ａが集められて構成されるものであり、各レンズ素の像を重ね合わせて一つに集光するものである。マルチレンズアレイ２０１，２０２は、光源１００からの光が入射した状態において不均一であったとしても、それを空間的に分割集光するような構成から、集光面である反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ上では均一な照明が可能となる。すなわち、マルチレンズアレイ２０１，２０２及び集光レンズ２０３により、反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ上に、マルチレンズアレイ２０１，２０２の各レンズ素により重畳結像される。
【００３８】
このように、マルチレンズアレイ２０１，２０２は、光源１００と第１のダイクロイックミラー２０５との間に設けられ、複数のレンズ２０１ａ，２０２ａを有することにより、光源１００からの光を均一化する光均一化手段として機能する。マルチレンズアレイ２０１，２０２は、光を均一化することで後述の液晶パネルの有効面積内を均一に照明することができる。尚、この均一照明光学系２００において、光源１００と第１のダイクロイックミラー２０５との間に設けられ、光源１００からの光を均一化する手段としてマルチレンズアレイを有するように構成したが、これに限られるものではなく、例えば、図３に示すように、内面を全反射させるように構成された四角柱等の柱状のロッドレンズからなり光源からの光を均一化するライトロッドインテグレータ（ライトトンネル）２０９等を用いるように構成してもよい。
【００３９】
均一照明光学系２００に設けられた第１のダイクロイックミラー２０５は、導光手段５００により伝搬して、均一照明光学系２００により照明する反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂとは異なる反射型液晶パネル４００ｃに入射させる光を分離するものである。尚、以下では、均一照明光学系２００により照明する反射型液晶パネル４００ａを赤色用の反射型液晶素子とし、また、均一照明光学系２００により照明する反射型液晶パネル４００ｂを緑色用の反射型液晶素子とし、さらに、第１のダイクロイックミラー２０５により分離され導光手段５００により反射型液晶パネル４００ｃに入射するように伝搬して照明される反射型液晶パネル４００ｃを青色用の反射型液晶素子として説明するものとするが、本発明はこれに限られるものではなく、各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃで変調される色光は、任意に選択するように構成してもよい。
【００４０】
第１のダイクロイックミラー２０５は、特定の波長帯域に応じて光を分離する色分離素子であり、具体的には、青色の波長領域の光のみを反射して、残りの波長帯域の光（赤色、緑色）を透過して、青色の波長領域の光を残りの波長帯域の光から分離して導光手段５００側に導く。また、第１のダイクロイックミラー２０５の取付角度等については後述する。
【００４１】
第２のダイクロイックミラー２０６は、特定の波長帯域に応じて光を分離する色分離素子であり、具体的には、緑色の波長帯域の光のみを反射して、残りの波長帯域の光（赤色）を透過して、それぞれ対応する偏光ビームスプリッタ及び反射型液晶パネルに光を分離して入射させるものである。すなわち、第２のダイクロイックミラー２０６は、緑色の波長帯域の光を反射して対応する偏光ビームスプリッタ３０１ｂ及び反射型液晶パネル４００ｂに導き、赤色の波長帯域の光を透過して対応する偏光ビームスプリッタ３０１ａ及び反射型液晶パネル４００ａに導く。また、第２のダイクロイックミラー２０６は、入射光の光軸に対して４５度傾斜されて配置されている。すなわち、第２のダイクロイックミラー２０６は、反射面の法線と、均一照明光学系２００により導かれる光の光軸とが４５度となるように配置されている。
【００４２】
尚、ここでは、第２のダイクロイックミラー２０６を均一照明光学系２００に設けることにより、均一照明光学系２００により赤色及び緑色用の２つの反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂを照明するようにし、後述する導光手段５００により青色用の反射型液晶パネル４００ｃを照明するための光を伝搬するように構成したが、本発明は、これに限られるものではなく、例えば、均一照明光学系２００により一の反射型液晶パネルを照明するようにし、導光手段５００により残りの２つの反射型液晶パネルを照明するための光を伝搬するように構成してもよい。その場合には、導光手段５００内に第２のダイクロイックミラー２０６と同様の機能を有する色分離素子を設けることとなる。
【００４３】
また、均一照明光学系２００は、第２のダイクロイックミラー２０６と偏光ビームスプリッタ３０１ａとの間に設けられ、第２のダイクロイックミラー２０６で分離された赤色光を反射型液晶パネル４００ａに集光する集光レンズ２０４ａと、第２のダイクロイックミラー２０６と偏光ビームスプリッタ３０１ｂとの間に設けられ、第２のダイクロイックミラー２０６で分離された緑色光を反射型液晶パネル４００ｂに集光する集光レンズ２０４ｂとを有する。
【００４４】
導光手段５００は、均一照明光学系２００に設けられた第１のダイクロイックミラー２０５により分離された光を、均一照明光学系２００により伝搬された光が入射されて照射される反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂとは異なる反射型液晶パネル４００ｃに入射するよう伝搬して、この異なる反射型液晶パネル４００ｃを照射するものである。導光手段５００は、具体的には、１つの反射ミラー５０１と、３つの集光レンズ５０２，５０３，５０４とからなるリレー光学系とを有し、反射型液晶パネル４００ｃに入射する光を伝搬し、反射型液晶パネル４００ｃを照明する導光光学系として機能する。
【００４５】
反射ミラー５０１は、第１のダイクロイックミラー２０５と略平行に配置されており、第１のダイクロイックミラー２０５を透過する均一照明光学系２００の光軸と、反射ミラー５０１で反射された後の光の光軸を略平行な状態で出射させることができる。
【００４６】
リレー光学系を構成する複数の集光レンズ５０２，５０３，５０４は、反射ミラー５０１で反射された後の光の光軸上に直列的に配置されている。そして、この３つの集光レンズ５０２，５０３，５０４からなるリレー光学系は、上述の集光レンズ２０３で導光手段５００の光路内で一度結像された光を、この導光手段５００で伝搬して照明する反射型液晶パネル４００ｃ上に再度結像させる。尚、ここでは、リレー光学系として３つの集光レンズ５０２，５０３，５０４を設けるようにしたが、本発明を構成するリレー光学系は、これに限られるものではなく、少なくとも一のレンズを有するように構成すればよい。ここで、リレー光学系として３つ以上の集光レンズからなるように構成することで、導光手段５００の光路長を小さくすることができる。
【００４７】
ここで、導光手段５００の機能の一つとして、光路内で一度結像された光を再度結像させる機能について説明する。
【００４８】
まず、導光手段５００の説明に先立ち、均一照明光学系２００においては、図４に示すように、上述した集光レンズ２０３が、反射型液晶パネル４００ａ上に、均一な像１００１Ａを結像させる。この像１００１Ａは、上述したようにマルチレンズアレイ２０１，２０２上の像１０００をマルチレンズアレイ２０１，２０２の各レンズ素２０１ａ，２０２ａにより重畳結像されたものである。また、同様に、均一照明光学系２００の集光レンズ２０３は、反射型液晶パネル４００ｂ上に均一な像１００１Ｂを結像させる。
【００４９】
これに対し、第１のダイクロイックミラー２０５で分離され導光手段５００に導かれる光は、同様に、マルチレンズアレイ２０１の各レンズ素２０１ａ，２０２ａの像１０００が重畳されて結像されることとなる。この導光手段５００の光路内で結像される位置は、集光レンズ２０３から、集光レンズ２０３の焦点距離と略等しい距離だけ離間した位置である。この結像位置は、本来であれば、反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂの場合と同様に、反射型液晶パネル４００ｃの位置にある必要があるが、導光手段５００が均一照明光学系２００に対して光を迂回して伝搬するような構成となっていることから、通常導光手段５００で伝搬した光により照明される、最も光源１００から遠い位置に配置された反射型液晶パネル４００ｃ上の位置に結像されることがなく、すなわち、導光手段５００の光路内で一度結像することとなり、そのため、導光手段５００の光路内で一度結像した像１００２を、反射型液晶パネル４００ｃ上に再結像させる必要がある。
【００５０】
導光手段５００は、図５に示すように、光路内で一度結像した像１００２を、上述した集光レンズ５０２，５０３，５０４により反射型液晶パネル４００ｃ上に均一な像１００３を再結像させることができる。
【００５１】
導光手段５００を有する投影光学装置１は、複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃのうち一の反射型液晶パネル４００ｃに照射光を導くための導光手段５００の光路内において、結像した像１００２を集光レンズ５０２，５０３，５０４からなるリレー光学系により反射型液晶パネル４００ｃ上に再結像させるものである。すなわち、投影光学装置１は、投影レンズ６００の手前で同条件で合成する必要があることから、色合成素子３０２の３方向に配置した反射型液晶パネルに光源１００からの光を同条件で照明する必要があることに鑑み、やむを得ず照明光を迂回させる必要がある光路中にリレーレンズ５０２，５０３，５０４を設けることにより、光源１００から出射された光を各色光に分離するとともに、均一且つ同条件で各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃに入射させることを可能とする。
【００５２】
ところで、上述した第１のダイクロイックミラー２０５は、このリレー光学系を直列的に配置するのに適した角度で設置されており、具体的には、第１のダイクロイックミラー２０５の反射面の法線Ｌ２０５と、これに入射する光源１００からの光の光軸Ｌ１００との間の角度θ１が４５度未満となるように配置されている。このように、第１のダイクロイックミラー２０５がその法線と光軸との間の角度θ１が４５度未満となるように配置されることにより、導光手段５００は、反射ミラー５０１で反射された後の光の光路長を大きくすることができ、リレー光学系である３つの集光レンズ５０２，５０３，５０４を直列的に配置するための長さを確保することができる。
【００５３】
そして、第１のダイクロイックミラー２０５及び導光手段５００は、反射ミラー５０１で反射された後の光の光路長を大きくして、反射ミラー５０１で反射された後の光路にリレー光学系を構成する３つの集光レンズ５０２，５０３，５０４を直列的、すなわち直線的に配置することを可能とすることにより、投影光学装置１の光学系（投影光学系）全体の大きさを小さくすることができる。すなわち、以上のような第１のダイクロイックミラー２０５及び導光手段５００を備える投影光学装置１は、上述した従来の図１５に示す投影光学系のように、導光手段内に反射ミラーを３つ（複数）設けてその間に３つ（複数）の集光レンズをそれぞれ配置することなく、導光手段５００内に反射ミラーを１つだけ有するように構成してリレー光学系により反射型液晶パネル４００ｃ上に適切に結像させることを可能とし、構成部品を減らして構成を簡素化できるとともに投影光学系の大きさを小さくすることができ、具体的には、均一照明光学系２００の光軸に直交する方向（光源１００から出射された光の光軸に直交する方向）の投影光学系全体の寸法Ｈ１を図１５に示す寸法Ｈ２に比べて小さくすることができる。
【００５４】
また、第１のダイクロイックミラー２０５及び導光手段５００の各光学素子（光学部品）は、導光手段５００の光路内で一度結像される像１００２の位置が、導光手段５００を構成する各光学素子である反射ミラー５０１及び集光レンズ５０２，５０３，５０４のうち隣接するいずれかの光学素子の間に位置するように構成されている。すなわち、第１のダイクロイックミラー２０５及び導光手段５００の各光学素子は、導光手段５００の光路内で一度結像される像１００２の位置が、反射ミラー５０１及び集光レンズ５０２，５０３，５０４のミラー面（反射面）上又はレンズ表面上に位置しないように構成されている。
【００５５】
具体的には、均一照明光学系２００の集光レンズ２０３に応じて、第１のダイクロイックミラー２０５の位置及び角度と、反射ミラー５０１等の位置及び性能とを決定するに際して、反射ミラー５０１とこの反射ミラー５０１に最も近い位置に配置される集光レンズ５０２との間に像１００２が位置するように各光学部品５０１，５０２，５０３，５０４の位置及び性能が決定される。これにより、導光手段５００は、反射ミラー５０１の反射面及び集光レンズ５０２，５０３，５０４のレンズ面上に像１００２が位置した場合の問題である、再結像した反射型液晶パネル４００ｃ上に像１００２が位置した反射面やレンズ面上の傷、埃等による影響を及ぼしてしまう等の問題を解消することができ、すなわち、傷、埃等が画像に投影されてしまうことを防止できる。尚、ここでは、図４及び図５に示すように反射ミラー５０１と集光レンズ５０２との間に像１００２が位置するように第１のダイクロイックミラー２０５及び導光手段５００を構成したが、これに限られるものではなく、反射ミラー５０１の手前の位置に結像するように構成してもよく、また、集光レンズ５０２及び集光レンズ５０３の間の位置に結像するように構成してもよく、さらに、集光レンズ５０３及び集光レンズ５０４の間の位置に結像するように構成してもよい。
【００５６】
また、導光手段５００は、反射型液晶パネル４００ｃに伝搬する光の光路内における反射回数が反射ミラー５０１における１回だけであるので、光量損失が小さく、高輝度の映像出力を得ることを可能とする。
【００５７】
合成手段である色合成素子３０２は、それぞれ均一照明光学系２００又は導光手段５００からの各色光で照明された各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃで変調され出力されて、３方向から入射した各変調光を合成して略同一方向である投影レンズ６００側に向けて出射する。
【００５８】
具体的には、色合成素子３０２は、例えば、４つの略同一形状である直角二等辺形状のガラスプリズムを接合することによって構成される色合成プリズムであるクロスダイクロプリズムであり、各ガラスプリズムの接合面には、所定の光学特性を有するフィルタ等により色合成面３０２ｅ，３０２ｆが形成されている。色合成面３０２ｅは、青色光を反射し、赤色光及び緑色光を透過する。色合成面３０２ｆは、赤色光を反射し、緑色光及び青色光を透過する。したがって、色合成素子３０２は、反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃによって変調された各色光合成して、投影レンズ６００側に出射させる。
【００５９】
色合成素子３０２は、立方体又は直方体の形状とされ、第１面３０２ａが反射型液晶パネル４００ａによる変調光の入射面とされ、第１面３０２ａに直交する第２面３０２ｂが反射型液晶パネル４００ｂによる変調光の入射面とされ、第１面３０２ａに対向し第２面３０２ｂに直交する第３面３０２ｃが反射型液晶パネル４００ｃによる変調光の入射面とされ、第２面３０２ｂに対向し第１面３０２ａ及び第３面３０２ｃに直交する第４面３０２ｄが各色光の合成光の出射面とされている。尚、上述の反射型液晶パネル４００ａは、空間変調光を出射させる有効領域が第１面３０２ａに対向して配置され、反射型液晶パネル４００ｂは、空間変調光を出射させる有効領域が第２面３０２ｂに対向して配置され、反射型液晶パネル４００ｃは、空間変調光を出射させる有効領域が第３面３０２ｃに対向して配置される。また、赤色用の偏光選択素子３０１ａは、色合成素子３０２の第１面３０２ａと、反射型液晶パネル４００ａとの間に配置され、緑色用の偏光選択素子３０１ｂは、色合成素子３０２の第２面３０２ｂと、反射型液晶パネル４００ｂとの間に配置され、青色用の偏光選択素子３０１ｃは、色合成素子３０２の第３面３０２ｃと、反射型液晶パネル４００ｃとの間に配置される。
【００６０】
投影手段である投影レンズ６００は、光合成手段である色合成素子３０２で合成されて入射された光を、拡大して投影出射し、表示部であるスクリーンに映像信号に対応した画面を表示させる。スクリーンには、カラーの静止画又は動画である映像が映し出される。
【００６１】
以上のように構成された投影光学装置１は、第１のダイクロイックミラー２０５により分離した光束を導光手段５００により反射型液晶パネル４００ｃまで伝搬する際に、一度結像した像１００２を３つの集光レンズ５０２，５０３，５０４からなるリレー光学系により反射型液晶パネル４００ｃの有効領域に再結像させることにより、３つの反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃに略同条件で像１００１Ａ，１００１Ｂ，１００３を結像することができる。そして、投影光学系及びプロジェクタ装置は、反射型液晶パネルで変調された光を色合成素子３０２で合成して、投影レンズ６００により投影することで、スクリーン上に映像信号に対応した画像を表示できる。
【００６２】
ここで、上述のプロジェクタ装置及び投影光学装置１において、光源１００から出射された出射光の光路について説明する。
【００６３】
光源１００から出射された出射光は、マルチレンズアレイ２０１，２０２に導かれ、マルチレンズアレイ２０１，２０２により照度分布が均一化されて集光レンズ２０３に導かれ、集光レンズ２０３により集光されて第１のダイクロイックミラー２０５に入射する。
【００６４】
集光レンズ２０３からの光は、第１のダイクロイックミラー２０５により、青色光が反射され導光手段５００の反射ミラー５０１側に導かれ、その他の色光、すなわち赤色光及び緑色光が透過されて第２のダイクロイックミラー２０６に導かれる。
【００６５】
第２のダイクロイックミラー２０６に導かれた赤色光及び緑色光は、第２のダイクロイックミラー２０６により、緑色光が反射されて集光レンズ２０４ｂに導かれ、赤色光が透過されて集光レンズ２０４ａに導かれる。
【００６６】
集光レンズ２０４ａに導かれた赤色光は、集光レンズ２０４ａにより集光され、偏光ビームスプリッタ３０１ａに導かれる。偏光ビームスプリッタ３０１ａに導かれた赤色光は、所定偏光面の光が反射型液晶パネル４００ａに向けて反射され反射型液晶パネル４００ａに導かれ、この偏光面と直交する偏光面の光が透過される。尚、このとき、反射型液晶パネル４００ａに導かれた光は、集光レンズ２０３及び集光レンズ２０４ａにより反射型液晶パネル４００ａ上に適切に像を結像している。反射型液晶パネル４００ａに導かれた赤色光は、印加された赤色用の映像信号に応じて空間変調され、この変調光が再び偏光ビームスプリッタ３０１ａに導かれ、偏光面が変調された成分のみ透過されて第１面３０２ａから色合成素子３０２に入射する。
【００６７】
また、集光レンズ２０４ｂに導かれた緑色光は、集光レンズ２０４ｂにより集光され、偏光ビームスプリッタ３０１ｂに導かれる。偏光ビームスプリッタ３０１ｂに導かれた緑色光は、所定偏光面の光が反射型液晶パネル４００ｂに向けて反射され反射型液晶パネル４００ｂに導かれ、この偏光面と直交する偏光面の光が透過される。尚、このとき、反射型液晶パネル４００ｂに導かれた光は、集光レンズ２０３及び集光レンズ２０４ｂにより反射型液晶パネル４００ｂ上に適切に像を結像している。反射型液晶パネル４００ｂに導かれた緑色光は、印加された緑色用の映像信号に応じて空間変調され、この変調光が再び偏光ビームスプリッタ３０１ｂに導かれ、偏光面が変調された成分のみ透過されて第２面３０２ｂから色合成素子３０２に入射する。
【００６８】
一方、導光手段５００の反射ミラー５０１に導かれた青色光は、反射ミラー５０１により反射されて集光レンズ５０２，５０３，５０４からなるリレー光学系に導かれる。リレー光学系に導かれた青色光は、集光レンズ５０２，５０３，５０４により集光され、偏光ビームスプリッタ３０１ｃに導かれる。偏光ビームスプリッタ３０１ｃに導かれた青色光は、所定偏光面の光が反射型液晶パネル４００ｃに向けて反射され反射型液晶パネル４００ｃに導かれ、この偏光面と直交する偏光面の光が透過される。尚、このとき、反射型液晶パネル４００ｃに導かれた光は、上述したように集光レンズ２０３により導光手段５００の光路中に一度結像された像１００２をリレー光学系により再度反射型液晶パネル４００ｃ上に適切に像１００３を再結像している。反射型液晶パネル４００ｃに導かれた青色光は、印加された青色用の映像信号に応じて空間変調され、この変調光が再び偏光ビームスプリッタ３０１ｃに導かれ、偏光面が変調された成分のみ透過されて第３面３０２ｃから色合成素子３０２に入射する。
【００６９】
色合成素子３０２の各入射面である第１面乃至第３面３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃから入射した赤色光、緑色光、青色光は、色合成素子３０２により合成されて合成光として出射面である第４面３０２ｄから投影レンズ６００に向けて出射され、投影レンズ６００によりスクリーン上に拡大投影される。
【００７０】
以上のように構成された投影光学装置１は、光源１００と、印加される映像信号に基づいて入射光を変調し出力する反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃと、光源１００からの光を均一化して反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂを照明する均一照明光学系２００と、均一照明光学系２００に設けられた第１のダイクロイックミラー２０５により分離された光を反射型液晶パネル４００ｃに入射するように伝搬してこの反射型液晶パネル４００ｃを照明する導光手段５００と、これらの照明された複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃから出力された光を合成する色合成素子３０２と、複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃで変調され色合成素子３０２で合成された光を投影出射する投影レンズ６００とを備え、導光手段５００が、その光路内に１つの反射ミラー５０１を有するとともに、リレー光学系を有する構成により、従来の投影光学系等のように複雑な光学系を有することなく構成を簡素化でき、小型化及び軽量化を実現する。
【００７１】
すなわち、投影光学装置１は、従来の光学系を３次元に構成したり、均一照明光学系２００に製造が困難であるＸ字状ダイクロイックミラー等を設けることなく、簡素な構成で、導光手段５００内に１つの反射ミラーだけを構成して、反射型液晶パネル４００ｃ上に再結像させるので、各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃ上に適切な像を結像させた状態で均一に照明することを可能とするとともに、投影光学系自体の均一照明光学系２００の光軸に直交する寸法を小さくすることができるので、小型化及び軽量化を実現し、各色毎のバランスがとれた適切な画像を投影することを実現する。
【００７２】
また、投影光学装置１は、導光手段５００の光路内で反射ミラー５０１による一度の反射だけで、反射型液晶パネル４００ｃに入射するように光を伝搬し反射型液晶パネル４００ｃ上に再結像して照明することができるので、光量損失が小さく、高輝度の映像出力を得ることを実現し、高品質な映像を得ることを実現する。
【００７３】
また、投影光学装置１は、上述の導光手段５００が、複数の集光レンズ５０２，５０３，５０４からなるリレー光学系を有し、この複数の集光レンズ５０２，５０３，５０４が直列に配置されていることから、投影光学系全体の均一照明光学系２００の光軸に直交する方向の寸法を小さくすることができ、小型化及び軽量化を可能とする。
【００７４】
また、投影光学装置１は、均一照明光学系２００に設けられ導光手段５００により伝搬される光を分離する分離手段としての第１のダイクロイックミラー２０５が、この第１のダイクロイックミラー２０５の反射面の法線と、この第１のダイクロイックミラー２０５に入射する光源１００からの光の光軸とが４５度未満の角度となるように配置されていることにより、導光手段５００における反射ミラー５０１で反射された後の反射型液晶パネル４００ｃに入射するまでの光の光路長を大きくすることができ、リレー光学系である３つの集光レンズ５０２，５０３，５０４を直列的に配置するための長さを確保することができる。よって、投影光学装置１は、投影光学系全体の均一照明光学系２００の光軸に直交する方向の寸法を小さくすることができるとともに、導光手段５００の光路内で一度結像した像１００２をこのリレー光学系により反射型液晶パネル４００ｃ上に再結像することで、適切に反射型液晶パネル４００ｃを照明することができる。
【００７５】
＜第２の実施の形態＞
また、本発明を適用した投影光学装置は、図６に示すように構成してもよい。図６は、本発明を適用した投影光学装置の第２の実施の形態を示す図である。尚、以下の説明において、図１に示す投影光学装置１と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７６】
本発明を適用した投影光学装置１１は、図６に示すように、光源１００と、複数の反射型液晶素子として反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃと、光源１００からの光を均一化して少なくとも一の反射型液晶パネルを照明する均一照明光学系２１０と、均一照明光学系２１０に設けられた分離手段により分離された光を上述の一の反射型液晶パネルと異なる反射型液晶パネルに入射するように伝搬する導光手段５１０と、複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃから出力された光を合成する合成手段として色合成素子３０２と、色合成素子３０２で合成された光をスクリーン等の表示部に投影出射する投影手段として投影レンズ６００とを備える。
【００７７】
均一照明光学系２１０は、上述の均一照明光学系２００と同様に、マルチレンズアレイ２０１，２０２と、集光レンズ２０３とを備えるとともに、均一化され集光された光のうち特定の波長帯域に応じて光を分離する色分離素子として第１及び第２のダイクロイックミラー２１５，２１６とを有する。尚、第１のダイクロイックミラー２１５は、導光手段５１０により伝搬する光を分離する分離手段として機能し、第２のダイクロイックミラー２１６は、反射型液晶パネル４００ａと、反射型液晶パネル４００ｂとをそれぞれ照明する光を分離する分離手段として機能する。
【００７８】
ところで、均一照明光学系２１０は、この均一照明光学系２１０により照明する反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂのうち、これらに入射するそれぞれの光を分離する第２のダイクロイックミラー２１６を透過した光が入射する一の反射型液晶パネル４００ａに対向配置される偏光ビームスプリッタ３０１ａに入射する光線の光軸（以下、「第１の光軸」ともいう。）Ｌ１に対して傾斜した光路を有している。すなわち、光源１００と、均一照明光学系２１０を構成するマルチレンズアレイ２０１，２０２、集光レンズ２０３、第１のダイクロイックミラー２１５及び第２のダイクロイックミラー２１６とは、均一照明光学系２１０内を通過する光の光軸Ｌａ（以下、「均一照明光学系の光軸」ともいう。）が、上述の第１の光軸Ｌ１に対して傾斜するように配置されている。また、光源１００と、均一照明光学系２１０を構成する光学部品とは、均一照明光学系の光軸Ｌａが、上述の第１の光軸Ｌ１に対して、反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂのうち第２のダイクロイックミラー２１６を反射した光が入射する他の反射型液晶パネル４００ｂと、これに対向配置される偏光ビームスプリッタ３０１ｂとから離間する方向に傾斜するように配置されている。尚、上述のように、均一照明光学系２１０の光軸Ｌａが傾斜するように配置されていることから、第２のダイクロイックミラー２１６により反射された光の光軸Ｌｂは、他の反射型液晶パネル４００ｂに対向配置される偏光ビームスプリッタ３０１ｂに入射する光線の光軸（以下、「第２の光軸」ともいう。）Ｌ２に対して傾斜した状態となる。
【００７９】
このように、光軸Ｌａが傾斜された均一照明光学系２１０は、投影光学系の小型化を可能とする。すなわち、一般的に、図７（ｂ）に示すように、反射型液晶パネル４００ｂ及びこれに対向して配置される偏光ビームスプリッタ３０１ｂに入射する光は、高輝度を可能とするため、及び効率よく光を反射型液晶パネルに集光するために、完全な平行光ではなく、ある角度を有した状態で偏光ビームスプリッタ３０１ｂに入射される。尚、このことは、反射型液晶パネル４００ａ，４００ｃでも同様であるがここでは省略する。このように大きな広がり角度で液晶パネルに光を入射させる場合、入射直前に第２のダイクロイックミラー２１６のような分離手段で反射される構成としたとき、第２のダイクロイックミラー２１６に入射する前の光束が、偏光ビームスプリッタ３０１ｂ及び偏心集光レンズ２１４ｂ等と干渉してしまうおそれがあり、これを防止するために、均一照明光学系（第２のダイクロイックミラー２１６）と偏光ビームスプリッタ３０１ｂとの距離を長くする必要があった。これに対して、上述した均一照明光学系２１０は、その光軸Ｌａが、第１の光軸Ｌ１に対して偏光ビームスプリッタ３０１ｂから離間する方向に傾斜するように構成されていることから、図７（ａ）に示すように、均一照明光学系２１０と偏光ビームスプリッタ３０１ｂとの距離を長くしなくても偏心集光レンズ２１４ｂと第２のダイクロイックミラー２１６に入射する直前の光束Ｂ２１６との不要な干渉を防止でき、投影光学系の小型化を可能とする。
【００８０】
また、均一照明光学系２１０は、上述のように第２のダイクロイックミラー２１６を透過して入射する偏光ビームスプリッタ３０１ａに入射する第１の光軸Ｌ１に対して傾斜した光路からの光を、第１の光軸Ｌ１に合わせて入射させるために屈折させる偏心集光レンズ２１４ａを有する。また、均一照明光学系２１０は、第２のダイクロイックミラー２１６を反射して入射する偏光ビームスプリッタ３０１ｂに入射する第２の光軸Ｌ２に対して傾斜した状態の光を、第２の光軸Ｌ２に合わせて入射させるために屈折させる偏心集光レンズ２１４ｂを有する。この偏心集光レンズ２１４ａ，２１４ｂは、通過する光の光軸を屈折させるという機能以外は、上述した集光レンズ２０４ａ，２０４ｂと同様の構成とされている。
【００８１】
均一照明光学系２１０に設けられた第１のダイクロイックミラー２１５は、上述の第１のダイクロイックミラー２０５と同様に、導光手段５１０により伝搬して、反射型液晶パネル４００ｃに入射させる光を分離するものである。
【００８２】
第１及び第２のダイクロイックミラー２１５，２１６は、上述の第１及び第２のダイクロイックミラー２０５，２０６と同様に、特定の波長帯域に応じて光を分離する色分離素子である。第１のダイクロイックミラー２１５の取付角度は、上述の第１のダイクロイックミラー２０５と同様に、導光手段５１０内に設けられるリレー光学系を直列的に配置するのに適した角度で設置されており、具体的には、第１のダイクロイックミラー２１５の反射面の法線Ｌ２１５と、これに入射する光源１００からの光の光軸Ｌ１００との間の角度θ２が４５度未満となるように配置されている。また、第２のダイクロイックミラー２１６は、上述した第２の光軸Ｌ２に対して、反射した光が偏心集光レンズ２１４ｂを介して適切に入射するような角度で配置されている。
【００８３】
尚、ここでは、第２のダイクロイックミラー２１６を均一照明光学系２１０に設けることにより、均一照明光学系２１０により２つの反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂを照明するようにし、導光手段５１０により反射型液晶パネル４００ｃを照明するための光を伝搬するように構成したが、本発明は、これに限られるものではなく、例えば、均一照明光学系２１０により一の反射型液晶パネルを照明するようにし、導光手段５１０により残りの２つの反射型液晶パネルを照明するための光を伝搬するように構成してもよい。その場合には、導光手段５１０内に上述の第２のダイクロイックミラー２０６と同様の機能を有する色分離素子を設けることとなる。
【００８４】
導光手段５１０は、上述した導光手段５００において、第１のダイクロイックミラー２０５と略平行に配置された反射ミラー５０１を設けたのに換えて、第１のダイクロイックミラー２１５からの光を反射した後の光の光軸を、第１の光軸Ｌ１と略平行な状態で出射させることができる反射ミラー５１１を設けたことを除いて、上述した導光手段５００と同様の構成とされている。
【００８５】
すなわち、導光手段５１０は、第１のダイクロイックミラー２１５により分離された光を、均一照明光学系２１０により伝搬された光が入射されて照射される反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂとは異なる反射型液晶パネル４００ｃに入射するように伝搬して、この異なる反射型液晶パネル４００ｃを照射するものである。導光手段５１０は、具体的には、１つの反射ミラー５１１と、３つの集光レンズ５０２，５０３，５０４とからなるリレー光学系とを有する。
【００８６】
導光手段５１０において、リレー光学系を構成する集光レンズ５０２，５０３，５０４の構成及び機能、導光手段５１０自体の光路内で一度結像された光を再度結像させる機能を含めた機能、導光手段５１０及びこれと第１のダイクロイックミラー２１５を組み合わせることによる効果については、上述の導光手段５００と同様であり、詳細な説明は省略する。
【００８７】
すなわち、導光手段５１０は、光路内で一度結像した像を、リレー光学系により反射型液晶パネル４００ｃ上に均一な像を再結像させることができ、導光手段５１０を有する投影光学装置１１は、光源１００から出射された光を、均一且つ同条件で各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃに入射させることを可能とする。また、導光手段５１０及び第１のダイクロイックミラー２１５は、構成部品を減らして構成を簡素化できるとともに、投影光学系の全体の大きさを小さくすることができ、具体的には、照明光学系の光軸Ｌａと略同方向である上述の第１の光軸Ｌ１に直交する方向の投影光学系全体の寸法を小さくすることができる。また、導光手段５１０及び第１のダイクロイックミラー２１５は、光路内で一度結像される位置を調整することで、傷、埃等が画像に投影されてしまうことを防止できる。また、導光手段５１０は、反射回数が１回だけであるので、光量損失が小さく、高輝度の映像出力を得ることを可能とする。
【００８８】
以上のように構成された投影光学装置１１は、第１のダイクロイックミラー２１５により分離した光束を導光手段５１０により反射型液晶パネル４００ｃまで伝搬する際に、一度結像した像１００２を３つの集光レンズ５０２，５０３，５０４からなるリレー光学系により反射型液晶パネル４００ｃの有効領域に再結像させることにより、３つの反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃに略同条件で像１００１Ａ，１００１Ｂ，１００３を結像することができる。そして、投影光学系及びプロジェクタ装置は、反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃで変調された光を色合成素子３０２で合成して、投影レンズ６００により投影することで、スクリーン上に映像信号に対応した画像を表示できる。
【００８９】
上述の投影光学装置１１及びこれを備えるプロジェクタ装置において、光源１００から出射された出射光の光路については、均一照明光学系２１０において偏心集光レンズ２１４ａ，２１４ｂにより、偏光ビームスプリッタ３０１ａ，３０１ｂに入射する光を屈折させることを除いて上述の投影光学装置１の場合と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００９０】
以上のように構成された投影光学装置１１は、光源１００と、印加される映像信号に基づいて入射光を変調し出力する反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃと、光源１００からの光を均一化して反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂを照明する均一照明光学系２１０と、均一照明光学系２１０に設けられた第１のダイクロイックミラー２１５により分離された光を反射型液晶パネル４００ｃに入射するように伝搬してこの反射型液晶パネル４００ｃを照明する導光手段５１０と、これらの照明された複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃから出力された光を合成する色合成素子３０２と、複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃで変調され色合成素子３０２で合成された光を投影出射する投影レンズ６００とを備え、導光手段５１０が、その光路内に１つの反射ミラー５１１を有するとともに、リレー光学系を有する構成により、従来の投影光学系等のように複雑な光学系を有することなく構成を簡素化でき、小型化及び軽量化を実現する。
【００９１】
また、投影光学装置１１は、導光手段５１０の光路内で反射ミラー５１１による一度の反射だけで、反射型液晶パネル４００ｃに入射するように光を伝搬し反射型液晶パネル４００ｃ上に再結像して照明することができるので、光量損失が小さく、高輝度の映像出力を得ることを実現し、高品質な映像を得ることを実現する。また、投影光学装置１１は、上述した投影光学装置１が有するその他の効果についても同様に実現する。
【００９２】
さらに、投影光学装置１１は、均一照明光学系２１０内を通過する光の光軸Ｌａが、第２のダイクロイックミラー２１６を透過した光が入射する偏光ビームスプリッタ３０１ａに入射する光線の第１の光軸Ｌ１に対して傾斜するように均一照明光学系２１０及び光源１００が配置され、偏光ビームスプリッタ３０１ａ，３０１ｂに入射する直前で適切な角度になるように屈折させる偏心手段として偏心集光レンズ２１４ａ，２１４ｂを有する構成により、均一照明光学系２１０と、偏光ビームスプリッタ３０１ｂとの距離を長くしなくても均一照明光学系２１０により伝搬される光（具体的には、第２のダイクロイックミラー２１６に入射する直前の光）が、偏光ビームスプリッタ３０１ｂ及びこの手前に配置される偏心集光レンズ２１４ｂ等の光学素子と干渉することを防止でき、これにより、均一照明光学系２１０と偏光ビームスプリッタ３０１ｂを近接して配置することを可能とし、投影光学系の小型化及び装置全体の小型化及び軽量化を実現する。
【００９３】
＜第３の実施の形態＞
また、本発明を適用した投影光学装置は、図８に示すように構成してもよい。図８は、本発明を適用した投影光学装置の第３の実施の形態を示す図である。尚、以下の説明において、図１に示す投影光学装置１と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００９４】
本発明を適用した投影光学装置２１は、図８に示すように、光源１００と、複数の反射型液晶素子として反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃと、光源１００からの光を均一化して少なくとも一の反射型液晶パネルを照明する均一照明光学系２００と、均一照明光学系２００に設けられた分離手段により分離された光を上述の一の反射型液晶パネルと異なる反射型液晶パネルに入射するように伝搬する導光手段５２０と、複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃから出力された光を合成する合成手段として色合成素子３０２と、色合成素子３０２で合成された光をスクリーン等の表示部に投影出射する投影手段として投影レンズ６００とを備える。
【００９５】
導光手段５２０は、均一照明光学系２００に設けられた第１のダイクロ一ミラー２０５により分離された光を、均一照明光学系２００により伝搬された光が入射されて照射される反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂとは異なる反射型液晶パネル４００ｃに入射するよう伝搬して、この異なる反射型液晶パネル４００ｃを照射するものである。導光手段５２０は、具体的には、１つの反射ミラー５２１と、３つの集光レンズ５０２，５０３，５２４とからなるリレー光学系とを有する。
【００９６】
反射ミラー５２１は、第１のダイクロイックミラー２０５と非平行な状態に配置されており、第１のダイクロイックミラー２０５を透過する均一照明光学系２００の光軸と、反射ミラー５０１で反射された後の光の光軸を非平行な状態で出射させることができる。ここで、反射ミラー５２１は、均一照明光学系２００の光軸との関係というよりは、反射ミラー５２１により反射された後の光の光軸Ｌｃが、この導光手段５００により照明する反射型液晶パネル４００ｃに対向配置される偏光ビームスプリッタ３０１ｃに入射する光線の光軸（以下「第３の光軸」ともいう。）Ｌ３に対して傾斜するように配置されている。尚、ここでは、均一照明光学系２００の光軸と、第３の光軸Ｌ３とは平行とされている。また、導光手段５２０は、反射ミラー５２１で反射された後の光の光軸Ｌｃが、上述の第３の光軸Ｌ３に対して、他の光学部品でこの導光手段５２０の光路と近接した位置に配置されている反射型液晶パネル４００ｂ及び偏光ビームスプリッタ３０１ｂから離間する方向に傾斜するように構成されている。
【００９７】
このように、反射ミラー５２１で反射された後の光の光軸Ｌｃが第３の光軸Ｌ３に対して傾斜された導光手段５２０は、投影光学系の小型化を可能とする。すなわち、導光手段５２０は、第２の実施の形態で説明した均一照明光学系２１０と同様に、その光軸Ｌｃが、第３の光軸Ｌ３に対して偏光ビームスプリッタ３０１ｂ及び反射型液晶パネル４００ｂから離間する方向に傾斜するように構成されていることから、導光手段５００と偏光ビームスプリッタ３０１ｂとの距離を長くしなくても、大きな広がり角度を有し、反射ミラー５２１で反射された後の光束が、偏光ビームスプリッタ３０１ｂ及び反射型液晶パネル４００ｂ等と不要な干渉を起こすことを防止でき、投影光学系の小型化を可能とする。
【００９８】
また、導光手段５２０は、リレー光学系のうち最も偏光ビームスプリッタ３０１ｃに近い位置に配置されるレンズとして、屈折機能を持たせた偏心集光レンズ５２４を有しており、この偏心集光レンズ５２４により、反射ミラー５２１で反射され集光レンズ５０２，５０３を経由して偏光ビームスプリッタ３０１ｃに入射する第３の光軸Ｌ３に対して傾斜した光軸を有する光を、第３の光軸Ｌ３に合わせて入射させるために屈折させる。この偏心集光レンズ５２４は、通過する光の光軸を屈折させるという機能以外は、上述した集光レンズ５０４と同様の構成とされており、すなわち、集光レンズ５０２，５０３とともに、上述の導光手段５００におけるリレー光学系と同様のリレー光学系を構成する。
【００９９】
リレー光学系を構成する複数の集光レンズ５０２，５０３，５２４は、反射ミラー５０１で反射された後の光の光軸上に直列的に配置されている。そして、この３つの集光レンズ５０２，５０３，５２４からなるリレー光学系は、上述の集光レンズ５０２，５０３，５０４からなるリレー光学系と同様に、集光レンズ２０３で導光手段５２０の光路内で一度結像された光を、この導光手段５２０で伝搬して照明する反射型液晶パネル４００ｃ上に再度結像させる。
【０１００】
このように、導光手段５２０は、上述した導光手段５００において、第１のダイクロイックミラー２０５と略平行に配置された反射ミラー５０１を設けたのに換えて、第１のダイクロイックミラー２０５からの光を反射した後の光の光軸を、均一照明光学系の光軸と非平行な状態で出射させる反射ミラー５２１を設けたことと、リレー光学系を構成する集光レンズのうち最も偏光ビームスプリッタ３０１ｃに近い集光レンズを、導光手段５２０の反射ミラー５２１で反射された後の光を屈折させて偏光ビームスプリッタ３０１ｃに入射させる偏心集光レンズ５２４としたことを除いて、上述した導光手段５００と同様の構成とされている。
【０１０１】
導光手段５２０において、リレー光学系を構成する集光レンズ５０２，５０３，５２４の機能は、偏心集光レンズ５２４において光軸を曲げることを除いて上述したリレー光学系を構成する集光レンズ５０２，５０３，５０４によりと同様であり、導光手段５２０自体の光路内で一度結像された光を再度結像させる機能を含めた機能、導光手段５２０及びこれと第１のダイクロイックミラー２０５を組み合わせることによる効果については、上述の導光手段５００と同様であり、詳細な説明は省略する。
【０１０２】
すなわち、導光手段５２０は、光路内で一度結像した像を、集光レンズ５０２，５０３，５２４からなるリレー光学系により反射型液晶パネル４００ｃ上に均一な像を再結像させることができ、導光手段５２０を有する投影光学装置２１は、光源１００から出射された光を、均一且つ同条件で各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃ上に入射させることを可能とする。また、導光手段５２０及び第１のダイクロイックミラー２０５は、構成部品を減らして構成を簡素化できるとともに、投影光学系の全体の大きさを小さくすることができ、具体的には、照明光学系の光軸と直交する方向の投影光学系の全体の寸法を小さくすることができる。また、導光手段５２０及び第１のダイクロイックミラー２０５は、光路内で一度結像される位置を調整することで、傷、埃等が画像に投影されてしまうことを防止できる。また、導光手段５２０は、反射回数が１回だけであるので、光量損失が小さく、高輝度の映像出力を得ることを可能とする。
【０１０３】
以上のように構成された投影光学装置２１は、第１のダイクロイックミラー２０５により分離した光束を導光手段５２０により反射型液晶パネル４００ｃまで伝搬する際に、一度結像した像１００２を３つの集光レンズ５０２，５０３，５２４からなるリレー光学系により反射型液晶パネル４００ｃの有効領域に再結像させることにより、３つの反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃに略同条件で像１００１Ａ，１００１Ｂ，１００３を結像することができる。そして、投影光学系及びプロジェクタ装置は、反射型液晶パネルで変調された光を色合成素子３０２で合成して、投影レンズ６００により投影することで、スクリーン上に映像信号に対応した画像を表示できる。
【０１０４】
上述の投影光学装置２１及びこれを備えるプロジェクタ装置において、光源１００から出射された出射光の光路については、導光手段５２０において偏心集光レンズ５２４により、偏光ビームスプリッタ３０１ｃに入射する光を屈折させることを除いて上述の投影光学装置１の場合と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【０１０５】
以上のように構成された投影光学装置２１は、光源１００と、印加される映像信号に基づいて入射光を変調し出力する反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃと、光源１００からの光を均一化して反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂを照明する均一照明光学系２００と、均一照明光学系２００に設けられた第１のダイクロイックミラー２０５により分離された光を反射型液晶パネル４００ｃに入射するように伝搬してこの反射型液晶パネル４００ｃを照明する導光手段５２０と、これらの照明された複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃで変調され色合成素子３０２で合成された光を投影出射する投影レンズ６００とを備え、導光手段５２０が、その光路内に１つの反射ミラー５２１を有するとともに、リレー光学系を有する構成により、従来の投影光学系のように複雑な光学系を有することなく構成を簡素化でき、小型化及び軽量化を実現する。
【０１０６】
また、投影光学装置２１は、導光手段５２０の光路内で反射ミラー５２１による一度の反射だけで、反射型液晶パネル４００ｃに入射するように光を伝搬し反射型液晶パネル４００ｃ上に再結像して照明することができるので、光量損失が小さく、高輝度の映像出力を得ることを実現し、高品質な映像を得ることを実現する。また、投影光学装置２１は、上述した投影光学装置１が有するその他の効果についても同様に実現する。
【０１０７】
さらに、投影光学装置２１は、導光手段５２０の光路内において反射ミラー５２１により反射された後の光の光軸Ｌｃが、偏光ビームスプリッタ３０１ｃに入射する光線の第３の光軸Ｌ３に対して傾斜するように反射ミラー５２１が配置され、偏光ビームスプリッタ３０１ｃに入射する直前で適切な角度になるように屈折させる偏心手段としてリレー光学系を構成するレンズのうち最も偏光ビームスプリッタ３０１ｃに近い位置に偏心集光レンズ５２４を設けた構成により、導光手段５２０の反射ミラー５２１で反射された後の光路と、反射型液晶パネル４００ｂ及び偏光ビームスプリッタ３０１ｂとの距離を長くしなくても、反射ミラー５２１で反射された後に伝搬される光が、反射型液晶パネル４００ｂ及び偏光ビームスプリッタ３０１ｂ等の光学素子と干渉することを防止でき、これにより、導光手段５２０の構成部品５０２，５０３，５２４と、反射型液晶パネル４００ｂ及び偏光ビームスプリッタ３０１ｂとを近接して配置することを可能とし、投影光学系の小型化及び装置全体の小型化及び軽量化を実現する。
【０１０８】
尚、本発明はこれに限られるものではなく、上述の第２及び第３の実施の形態の特徴を併せ持つような投影光学装置を構成するようにしてもよい。すなわち、均一照明光学系２１０と、導光手段５２０とを有するような投影光学装置を構成するようにしてもよい。
【０１０９】
＜第４の実施の形態＞
また、本発明を適用した投影光学装置は、図９に示すように構成してもよい。図９は、本発明を適用した投影光学装置の第４の実施の形態を示す図である。尚、以下の説明において、図１に示す投影光学装置１と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１１０】
本発明を適用した投影光学装置３１は、図９に示すように、光源１００と、複数の反射型液晶素子として反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃと、光源１００からの光を均一化して少なくとも一の反射型液晶パネルを照明する均一照明光学系２３０と、均一照明光学系２３０に設けられた分離手段により分離された光を上述の一の反射型液晶パネルと異なる反射型液晶パネルに入射するように伝搬する導光手段５００と、複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃから出力された光を合成する合成手段として色合成素子３０２と、色合成素子３０２で合成された光をスクリーン等の表示部に投影出射する投影手段として投影レンズ６００とを備える。
【０１１１】
均一照明光学系２３０は、上述の均一照明光学系２００と同様に、マルチレンズアレイ２０１，２０２と、集光レンズ２０３とを備えるとともに、均一化され集光された光のうち特定の波長帯域に応じて光を分離する色分離素子として第１及び第２のダイクロイックミラー２３５，２０６とを有する。尚、第１のダイクロイックミラー２３５は、導光手段５００により伝搬する光を分離する分離手段として機能し、第２のダイクロイックミラー２０６は、反射型液晶パネル４００ａと、反射型液晶パネル４００ｂとをそれぞれ照明する光を分離する分離手段として機能する。
【０１１２】
第１のダイクロイックミラー２３５は、特定の波長帯域に応じて光を分離する色分離素子であり、具体的には、青色の波長帯域の光のみを透過して、残りの波長帯域の光（赤色、緑色）を反射して、青色の波長領域の光を残りの波長帯域の光から分離して導光手段５００側に導く。第１のダイクロイックミラー２３５の取付角度は、これに反射され第２のダイクロイックミラー２０６に導かれる光を反射型液晶パネル４００ａの第１の光軸Ｌ１に一致するように配置されている。すなわち、光源１００、マルチレンズアレイ２０１，２０２及び集光レンズ２０３は、上述の第１のダイクロイックミラー２０５の取付角度を説明した際の理由と同様に、導光手段５００内に設けられるリレー光学系を直列的に配置するのに適した角度で設けられており、この関係を満足した上で、第１のダイクロイックミラー２３５で反射された光を第１の光軸Ｌ１に一致するように第１のダイクロイックミラー２３５が配置されている。具体的には、第１のダイクロイックミラー２３５は、第１のダイクロイックミラー２３５の反射面の法線Ｌ２３５と、これに入射する光源１００からの光の光軸Ｌ１３０との間の角度θ４が４５度未満となるように配置されている。
【０１１３】
この投影光学装置３１を構成する導光手段５００は、上述の投影光学装置１を構成する導光手段５００と同様の構成を備えており、導光手段５００及びこれを構成するリレー光学系の機能、効果、並びに、導光手段５００と第１のダイクロイックミラー２３５を組み合わせることによる効果については、上述の投影光学装置１の場合と同様であり、説明は省略する。
【０１１４】
以上のように構成された投影光学装置３１は、第１のダイクロイックミラー２３５により分離した光束を導光手段５００により反射型液晶パネル４００ｃまで伝搬する際に、一度結像した像１００２を３つの集光レンズ５０２，５０３，５０４からなるリレー光学系により反射型液晶パネル４００ｃの有効領域に再結像させることにより、３つの反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃに略同条件で像１００１Ａ，１００１Ｂ，１００３を結像することができる。そして、投影光学系及びプロジェクタ装置は、反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃで変調された光を色合成素子３０２で合成して、投影レンズ６００により投影することで、スクリーン上に映像信号に対応した画像を表示できる。
【０１１５】
上述の投影光学装置３１及びこれを備えるプロジェクタ装置において、光源１００から出射された出射光の光路については、上述の均一照明光学系２００において第１のダイクロイックミラー２０５で反射された光を導光手段５００により伝搬して反射型液晶パネル４００ｃに入射させ、透過された光を反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂに入射させたのに対し、均一照明光学系２３０においては、第１のダイクロイックミラー２３５で透過された光を導光手段５００により伝搬して反射型液晶パネル４００ｃに入射させ、反射された光を反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂに入射させることを除いて上述の投影光学装置１の場合と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【０１１６】
以上のように構成された投影光学装置３１は、光源１００と、印加される映像信号に基づいて入射光を変調し出力する反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃと、光源１００からの光を均一化して反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂを照明する均一照明光学系２３０と、均一照明光学系２３０に設けられた第１のダイクロイックミラー２３５により分離された光を反射型液晶パネル４００ｃに入射するように伝搬してこの反射型液晶パネル４００ｃを照明する導光手段５００と、これらの照明された複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃで変調され色合成素子３０２で合成された光を投影出射する投影レンズ６００とを備え、導光手段５００が、その光路内に１つの反射ミラー５０１を有するとともに、リレー光学系を有する構成により、投影光学系の導光手段５００を構成する光学部品が、均一照明光学系２３０の第１のダイクロイックミラー２３５を反射された後の光軸に直交する方向に張り出してしまい、この方向の寸法が大きくなってしまうことを防止して、従来の投影光学系等のように複雑な光学系を有することなく構成を簡素化でき、小型化及び軽量化を実現する。
【０１１７】
また、投影光学装置３１は、導光手段５００の光路内で反射ミラー５０１による一度の反射だけで、反射型液晶パネル４００ｃに入射するように光を伝搬し反射型液晶パネル４００ｃ上に再結像して照明することができるので、光量損失が小さく、高輝度の映像出力を得ることを実現し、高品質な映像を得ることを実現する。また、投影光学装置３１は、上述した投影光学装置１が有するその他の効果についても同様に実現する。
【０１１８】
＜第５の実施の形態＞
また、本発明を適用した投影光学装置は、図１０に示すように構成してもよい。図１０は、本発明を適用した投影光学装置の第５の実施の形態を示す図である。尚、以下の説明において、図１に示す投影光学装置１と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１１９】
本発明を適用した投影光学装置４１は、図１０に示すように、光源１００と、複数の反射型液晶素子として反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃと、光源１００からの光を均一化して少なくとも一の反射型液晶パネルを照明する均一照明光学系２４０と、均一照明光学系２４０に設けられた分離手段により分離された光を上述の一の反射型液晶パネルと異なる反射型液晶パネルに入射するように伝搬する導光手段５４０と、複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃから出力された光を合成する合成手段として色合成素子３０２と、色合成素子３０２で合成された光をスクリーン等の表示部に投影出射する投影手段として投影レンズ６００とを備える。
【０１２０】
均一照明光学系２４０は、光源１００から出射され入射される光を均一化して出射させる光均一化手段としてマルチレンズアレイ２０１，２０２と、均一化された光を均一照明光学系２４０により照明する反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂの有効な領域に集光するための集光レンズ２０３と、均一化され集光された光のうち特定の波長帯域に応じて光を分離する色分離素子として第１のダイクロイックミラー２４５とを有する。尚、第１のダイクロイックミラー２４５は、導光手段５００により伝搬する光を分離する分離手段として機能する。
【０１２１】
均一照明光学系２４０に設けられた第１のダイクロイックミラー２４５は、導光手段５４０により伝搬して、均一照明光学系２４０により照明する反射型液晶パネル４００ａとは異なる反射型液晶パネル４００ｂ，４００ｃに入射させる光を分離するものである。尚、以下では、均一照明光学系２４０により照明する反射型液晶パネル４００ａを赤色用の反射型液晶素子とし、また第１のダイクロイックミラー２４５により分離され導光手段５４０により反射型液晶パネル４００ｂ及び反射型液晶パネル４００ｃに入射するように伝搬して照明される反射型液晶パネル４００ｂを緑色用の反射型液晶素子とし、さらに、同様に導光手段５４０により伝搬して照明される反射型液晶パネル４００ｃを青色用の反射型液晶素子として説明するものとするが、本発明はこれに限られるものではなく、各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃで変調される色光は、任意に選択するように構成してもよい。
【０１２２】
第１のダイクロイックミラー２４５は、特定の波長帯域に応じて光を分離する色分離素子であり、具体的には、青色及び緑色の波長領域の光を反射して、残りの波長帯域の光（赤色）を透過して、青色及び緑色の波長領域の光を残りの波長帯域の光から分離して導光手段５４０側に導く。また、第１のダイクロイックミラー２４５の取付角度等については後述する。第１のダイクロイックミラー２４５の取付角度は、上述の第１のダイクロイックミラー２０５と同様に、導光手段５４０内に設けられるリレー光学系及び青色及び緑色の光をそれぞれに分離する後述の色分離素子（第２のダイクロイックミラー５４５）を直列的に配置するのに適した角度で設置されており、具体的には、第１のダイクロイックミラー２４５の反射面の法線Ｌ２４５と、これに入射する光源１００からの光の光軸Ｌ１００との間の角度θ５が４５度未満となるように配置されている。
【０１２３】
また、均一照明光学系２４０は、第１のダイクロイックミラー２４５と偏光ビームスプリッタ３０１ａとの間に設けられ、第１のダイクロイックミラー２４５で分離された赤色光を反射型液晶パネル４００ａに集光する集光レンズ２０４ａを有する。
【０１２４】
導光手段５４０は、均一照明光学系２４０に設けられた第１のダイクロイックミラー２４５により分離された光を、均一照明光学系２４０により伝搬された光が入射されて照射される反射型液晶パネル４００ａとは異なる反射型液晶パネル４００ｂ，４００ｃに入射するよう伝搬して、この異なる反射型液晶パネル４００ｂ，４００ｃを照射するものである。導光手段５４０は、具体的には、１つの反射ミラー５４１と、２つの直列的に配置された集光レンズ５４２，５４３と、集光レンズ５４２，５４３を経由した光のうち特定の波長帯域に応じて光を分離する色分離素子として第２のダイクロイックミラー５４５と、この第２のダイクロイックミラー５４５により分離されたそれぞれの光を集光する集光レンズ５４４ｂ，５４４ｃとを有する。尚、集光レンズ５４２，５４３，５４４ｃは、上述の集光レンズ５０２，５０３，５０４と同様にリレー光学系を構成し、一方、集光レンズ５４２，５４３，５４４ｂは、リレー光学系を構成する。
【０１２５】
反射ミラー５４１は、上述の反射ミラー５０１と同様に、第１のダイクロイックミラー２４５と略平行に配置されており、第１のダイクロイックミラー２４５を透過する均一照明光学系２４０の光軸と、反射ミラー５４１で反射された後の光の光軸を略平行な状態で出射させることができる。
【０１２６】
色分離素子として設けられる第２のダイクロイックミラー５４５は、特定の波長帯域に応じて光を分離するものであり、具体的には、緑色の波長帯域の光のみを反射して、残りの波長帯域の光（青色）を透過して、それぞれ対応する偏光ビームスプリッタ及び反射型液晶パネルに光を分離して入射させるものである。すなわち、第２のダイクロイックミラー５４５は、緑色の波長の帯域の光を反射して対応する偏光ビームスプリッタ３０１ｂ及び反射型液晶パネル４００ｂに導き、青色の波長帯域の光を透過して対応する偏光ビームスプリッタ３０１ｃ及び反射型液晶パネル４００ｃに導く。また、第２のダイクロイックミラー５４５は、分離面の法線Ｌ５４５と、導光手段５４０の反射ミラー５４１に導かれる光の光軸Ｌ５４１との間の角度が４５度となるように配置されている。
【０１２７】
リレー光学系を構成する集光レンズ５４２，５４３，５４４ｃは、第２のダイクロイックミラー５４５とともに、反射ミラー５４１で反射された後の光の光軸上に直列的に配置されている。そして、この集光レンズ５４２，５４３，５４４ｃからなるリレー光学系は、集光レンズ２０３で導光手段５４０内で一度結像された光を、この導光手段５４０で伝搬して照明する反射型液晶パネル４００ｃ上に再度結像させる。また、集光レンズ５４２，５４３，５４４ｂからなるリレー光学系は、集光レンズ２０３で導光手段５４０内で一度結像された光を、この導光手段５４０で伝搬して照明する反射型液晶パネル４００ｂ上に再度結像させる。
【０１２８】
導光手段５４０において、リレー光学系を構成する集光レンズ５４２，５４３，５４４ｃの機能、導光手段５４０自体の光路内で一度結像された光を再度結像させる機能を含めた機能、導光手段５４０及びこれと第１のダイクロイックミラー２４５を組み合わせることによる効果については、上述の導光手段５００と同様であり、詳細な説明は省略する。
【０１２９】
すなわち、導光手段５４０は、光路内で一度結像した像を、集光レンズ５４２，５４３，５４４ｃからなるリレー光学系により反射型液晶パネル４００ｃ上に均一な像を再結像させることができる。また、導光手段５４０は、光路内で一度結像した像を、集光レンズ５４２，５４３，５４４ｂからなるリレー光学系により反射型液晶パネル４００ｂ上に均一な像を再結像させることができる。よって、導光手段５４０を有する投影光学装置４１は、光源１００から出射された光を、均一且つ同条件で各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃに入射させることを可能とする。また、導光手段５４０及び第１のダイクロイックミラー２４５は、構成部品を減らして構成を簡素化できるとともに、投影光学系の全体の大きさを小さくすることができ、具体的には、照明光学系の光軸と直交する方向の投影光学系全体の寸法を小さくすることができる。また、導光手段５４０及び第１のダイクロイックミラー２４５は、光路内で一度結像される位置を調整することで、傷、埃等が画像に投影されてしまうことを防止できる。また、導光手段５４０は、反射回数が１回だけであるので、光量損失が小さく、高輝度の映像出力を得ることを可能とする。
【０１３０】
以上のように構成された投影光学装置４１は、第１のダイクロイックミラー２４５により分離した光束を導光手段５４０により反射型液晶パネル４００ｂ，４００ｃまで伝搬する際に、一度結像した像１００２を集光レンズ５４２，５４３，５４４ｂからなるリレー光学系、又は集光レンズ５４２，５４３，５４４ｃからなるリレー光学系により反射型液晶パネル４００ｂ，４００ｃのそれぞれの有効領域に再結像させることにより、３つの反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃに略同条件で像を結像することができる。そして、投影光学系及びプロジェクタ装置は、反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃで変調された光を色合成素子３０２で合成して、投影レンズ６００により投影することで、スクリーン上に映像信号に対応した画像を表示できる。
【０１３１】
ここで、上述のプロジェクタ装置及び投影光学装置４１において、光源１００から出射された出射光の光路について説明する。
【０１３２】
光源１００から出射された出射光は、マルチレンズアレイ２０１，２０２に導かれ、マルチレンズアレイ２０１，２０２により照度分布が均一化されて集光レンズ２０３に導かれ、集光レンズ２０３により集光されて第１のダイクロイックミラー２４５に入射する。
【０１３３】
集光レンズ２０３からの光は、第１のダイクロイックミラー２４５により、青色光及び緑色光が反射され導光手段５４０の反射ミラー５４１側に導かれ、その他の色光、すなわち赤色光が透過されて集光レンズ２０４ａに導かれる。
【０１３４】
集光レンズ２０４ａに導かれた赤色光は、集光レンズ２０４ａにより集光され、偏光ビームスプリッタ３０１ａに導かれる。偏光ビームスプリッタ３０１ａに導かれた赤色光は、所定偏光面の光が反射型液晶パネル４００ａに向けて反射され反射型液晶パネル４００ａに導かれ、この偏光面と直交する偏光面の光が透過される。尚、このとき、反射型液晶パネル４００ａに導かれた光は、集光レンズ２０３及び集光レンズ２０４ａにより反射型液晶パネル４００ａ上に適切に像を結像している。反射型液晶パネル４００ａに導かれた赤色光は、印加された赤色用の映像信号に応じて空間変調され、この変調光が再び偏光ビームスプリッタ３０１ａに導かれ、偏光面が変調された成分のみ透過されて第１面３０２ａから色合成素子３０２に入射する。
【０１３５】
一方、導光手段５４０の反射ミラー５４１に導かれた緑色光及び青色光は、反射ミラー５４１により反射されて集光レンズ５４２，５４３に導かれる。集光レンズ５４２，５４３に導かれた緑色光及び青色光は、集光レンズ５４２，５４３により集光され、第２のダイクロイックミラー５４５に導かれる。
【０１３６】
第２のダイクロイックミラー５４５に導かれた緑色光及び青色光は、第２のダイクロイックミラー５４５により、緑色光が反射されて集光レンズ５４４ｂに導かれ、青色光が透過されて集光レンズ５４４ｃに導かれる。
【０１３７】
集光レンズ５４４ｂに導かれた緑色光は、集光レンズ５４４ｂにより集光され、偏光ビームスプリッタ３０１ｂに導かれる。偏光ビームスプリッタ３０１ｂに導かれた緑色光は、所定偏光面の光が反射型液晶パネル４００ｂに向けて反射され反射型液晶パネル４００ｂに導かれ、この偏光面と直交する偏光面の光が透過される。尚、このとき、反射型液晶パネル４００ｂに導かれた光は、上述したように集光レンズ２０３により導光手段５４０の光路内に一度結像された像１００２をリレー光学系である集光レンズ５４２，５４３，５４４ｂにより再度反射型液晶パネル４００ｂ上に適切に像を再結像している。反射型液晶パネル４００ｂに導かれた緑色光は、印加された緑色用の映像信号に応じて空間変調され、この変調光が再び偏光ビームスプリッタ３０１ｂに導かれ、偏光面が変調された成分のみ透過されて第２面３０２ｂから色合成素子３０２に入射する。
【０１３８】
また、集光レンズ５４４ｃに導かれた青色光は、集光レンズ５４４ｃにより集光され、偏光ビームスプリッタ３０１ｃに導かれる。偏光ビームスプリッタ３０１ｃに導かれた青色光は、所定偏光面の光が反射型液晶パネル４００ｃに向けて反射され反射型液晶パネル４００ｃに導かれ、この偏光面と直交する偏光面の光が透過される。尚、このとき、反射型液晶パネル４００ｃに導かれた光は、上述したように集光レンズ２０３により導光手段５４０の光路中に一度結像された像１００２をリレー光学系である集光レンズ５４２，５４３，５４４ｃにより再度反射型液晶パネル４００ｃ上に適切に像１００３を再結像している。反射型液晶パネル４００ｃに導かれた青色光は、印加された青色用の映像信号に応じて空間変調され、この変調光が再び偏光ビームスプリッタ３０１ｃに導かれ、偏光面が変調された成分のみ透過されて第３面３０２ｃから色合成素子３０２に入射する。
【０１３９】
色合成素子３０２の各入射面である第１面乃至第３面３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃから入射した赤色光、緑色光、青色光は、色合成素子３０２により合成されて合成光として出射面である第４面３０２ｄから投影レンズ６００に向けて出射され、投影レンズ６００によりスクリーン上に拡大投影される。
【０１４０】
以上のように構成された投影光学装置４１は、光源１００と、印加される映像信号に基づいて入射光を変調し出力する反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃと、光源１００からの光を均一化して反射型液晶パネル４００ａを照明する均一照明光学系２４０と、均一照明光学系２４０に設けられた第１のダイクロイックミラー２４５により分離された光を反射型液晶パネル４００ｂ，４００ｃに入射するように伝搬してこの反射型液晶パネル４００ｂ，４００ｃを照明する導光手段５４０と、これらの照明された複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃで変調され色合成素子３０２で合成された光を投影出射する投影レンズ６００とを備え、導光手段５４０が、その光路内に１つの反射ミラー５４１を有するとともに、リレー光学系を有する構成により、従来の投影光学系等のように複雑な光学系を有することなく構成を簡素化でき、小型化及び軽量化を実現する。尚、導光手段５４０中に設けられる色分離素子としての第２のダイクロイックミラー５４５は、緑色光及び青色光を分離するための機能として設けられるものであり、光路を変える機能を有する所謂全反射ミラーとしての導光手段５４０内に設けられる反射ミラーは、反射ミラー５４１のみである。このように投影光学装置４１は、導光手段５４０を構成する光学部品が、均一照明光学系２００の光軸に直交する方向に張り出して構成されることにより、この方向の寸法が大きくなってしまうことを防止して、小型化及び軽量化を実現する。
【０１４１】
また、投影光学装置４１は、導光手段５４０の光路内で反射ミラー５４１による一度の反射だけで、反射型液晶パネル４００ｂ，４００ｃに入射するように光を伝搬し反射型液晶パネル４００ｂ，４００ｃ上に再結像して照明することができるので、光量損失が小さく、高輝度の映像出力を得ることを実現し、高品質な映像を得ることを実現する。また、投影光学装置４１は、上述した投影光学装置１が有するその他の効果についても同様に実現する。
【０１４２】
＜第６の実施の形態＞
また、本発明を適用した投影光学装置は、図１１に示すように構成してもよい。図１１は、本発明を適用した投影光学装置の第６の実施の形態を示す図である。尚、以下の説明において、図１に示す投影光学装置１と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１４３】
本発明を適用した投影光学装置５１は、図１１に示すように、光源１００と、複数の反射型液晶素子として反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃと、光源１００からの光を均一化して少なくとも一の反射型液晶パネルを照明する均一照明光学系２００と、均一照明光学系２００に設けられた分離手段により分離された光を上述の一の反射型液晶パネルと異なる反射型液晶パネルに入射するように伝搬する導光手段５５０と、複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃから出力された光を合成する合成手段として色合成素子３０２と、色合成素子３０２で合成された光をスクリーン等の表示部に投影出射する投影手段として投影レンズ６００とを備える。
【０１４４】
導光手段５５０は、均一照明光学系２００に設けられた第１のダイクロイックミラー２０５により分離された光を、均一照明光学系２００により伝搬された光が入射されて照射される反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂとは異なる反射型液晶パネル４００ｃに入射するよう伝搬して、この異なる反射型液晶パネル４００ｃを照射するものである。導光手段５５０は、具体的には、１つの反射ミラー５５１と、４つの集光レンズ５０２，５０３，５０４，５５６とを有する。この４つの集光レンズのうち一の集光レンズ５５６は、反射ミラー５５１と第１のダイクロイックミラー２０５との間の光路中に設けられ、４つの集光レンズ５０２，５０３，５０４，５５６のうち残りの集光レンズ５０２，５０３，５０４は、反射ミラー５５１と反射型液晶パネル４００ｃとの間の光路中に直列的に配置されるように設けられ、上述したのと同様に、リレー光学系を構成する。
【０１４５】
反射ミラー５５１は、第１のダイクロイックミラー２０５と略平行に配置されており、第１のダイクロイックミラー２０５を透過する均一照明光学系２００の光軸と、反射ミラー５５１で反射された後の光の光軸を略平行な状態で出射させることができる。
【０１４６】
集光レンズ５５６は、第１のダイクロイックミラー２０５に分離された光が導光手段５５０の光路内で結像される際の像が、反射ミラー５５１及び残りの集光レンズ５０２，５０３，５０４のミラー面（反射面）上又はレンズ表面上に位置しないように、入射した光を集光する。集光レンズ５５６は、上述の第１の実施の形態でも説明したのと同様に、導光手段５５０の光路内で一度結像される像が、反射ミラー５０１の反射面及び残りの集光レンズ５０２，５０３，５０４のレンズ面上に位置した場合の問題である、再結像した反射型液晶パネル４００ｃ上に反射面やレンズ面上の傷、埃等による影響を及ぼしてしまう等の問題を解消することができ、傷、埃等が画像に投影されてしまうことを防止できる。具体的には、集光レンズ５５６は、反射ミラー５５１とこの集光レンズ５５６との間に導光手段５５０の光路内で一度結像される像１００４が位置するように入射した光を結像させることにより、上述した傷、埃等が画像に投影されてしまうことを防止できる。尚、上述の第１の実施の形態で説明したように、第１のダイクロイックミラー２０５及び導光手段の各光学素子を調整することにより、上述の問題を解消することも可能であるが、集光レンズ５５６を第１のダイクロイックミラー２０５と反射ミラー５５１との間に追加する本実施の形態のような構成とすることにより、簡単且つ確実に上述の効果を得ることができるとともに、他の光学部品の構成によっては、この集光レンズ５５６を追加することにより、導光手段５５０の光路長を小さくして、投影光学系全体の小型化をも可能とするものである。
【０１４７】
リレー光学系を構成する複数の集光レンズ５０２，５０３，５０４は、反射ミラー５５１で反射された後の光の光軸上に直列的に配置されている。そして、この集光レンズ５０２，５０３，５０４からなるリレー光学系は、上述の集光レンズ２０３及び集光レンズ５５６により導光手段５００の光路内の集光レンズ５５６と反射ミラー５５１との間の像１００４に一度結像された光を、この導光手段５５０で伝搬して照明する反射型液晶パネル４００ｃ上に再度結像させる。
【０１４８】
導光手段５５０において、リレー光学系を構成する集光レンズ５０２，５０３，５０４の構成及び機能、導光手段５５０自体の光路内で一度結像された光を再度結像させる機能を含めた機能、導光手段５５０及びこれと第１のダイクロイックミラー２０５を組み合わせることによる効果（導光手段５００の光路内で一度結像される像１００２の位置を調整するように構成したことを除く）については、上述の導光手段５００と同様であり、詳細な説明は省略する。
【０１４９】
すなわち、導光手段５５０は、光路内で一度結像した像を、リレー光学系により反射型液晶パネル４００ｃ上に均一な像を再結像させることができ、導光手段５５０を有する投影光学装置５１は、光源１００から出射された光を、均一且つ同条件で各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃに入射させることを可能とする。また、導光手段５５０及び第１のダイクロイックミラー２０５は、構成部品を減らして構成を簡素化できるとともに、投影光学系の全体の大きさを小さくすることができ、具体的には、照明光学系の光軸と略同方向である上述の第１の光軸に直交する方向の投影光学系全体の寸法を小さくすることができる。導光手段５５０は、反射回数が１回だけであるので、光量損失が小さく、高輝度の映像出力を得ることを可能とする。
【０１５０】
以上のように構成された投影光学装置５１は、第１のダイクロイックミラー２０５により分離した光束を導光手段５５０により反射型液晶パネル４００ｃまで伝搬する際に、集光レンズ５５６により一度結像した像１００４を３つの集光レンズ５０２，５０３，５０４からなるリレー光学系により反射型液晶パネル４００ｃの有効領域に再結像させることにより、３つの反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃに略同条件で像を結像することができる。そして、投影光学系及びプロジェクタ装置は、反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃで変調された光を色合成素子３０２で合成して、投影レンズ６００により投影することで、スクリーン上に映像信号に対応した画像を表示できる。
【０１５１】
上述の投影光学装置５１及びこれを備えるプロジェクタ装置において、光源１００から出射された出射光の光路については、導光手段５５０において集光レンズ５５６を追加してこの集光レンズ５５６と反射ミラー５５１との間に像１００４を結像させることを除いて上述の投影光学装置１の場合と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【０１５２】
以上のように構成された投影光学装置５１は、光源１００と、印加される映像信号に基づいて入射光を変調し出力する反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃと、光源１００からの光を均一化して反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂを照明する均一照明光学系２００と、均一照明光学系２００に設けられた第１のダイクロイックミラー２０５により分離された光を反射型液晶パネル４００ｃに入射するように伝搬してこの反射型液晶パネル４００ｃを照明する導光手段５５０と、これらの照明された複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃから出力された光を合成する色合成素子３０２と、複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃで変調され色合成素子３０２で合成された光を投影出射する投影レンズ６００とを備え、導光手段５５０が、その光路内に１つの反射ミラー５５１を有するとともに、リレー光学系を有する構成により、従来の投影光学系等のように複雑な光学系を有することなく構成を簡素化でき、小型化及び軽量化を実現する。
【０１５３】
また、投影光学装置５１は、導光手段５５０の光路内で反射ミラー５５１による一度の反射だけで、反射型液晶パネル４００ｃに入射するように光を伝搬し反射型液晶パネル４００ｃ上に再結像して照明することができるので、光量損失が小さく、高輝度の映像出力を得ることを実現し、高品質な映像を得ることを実現する。また、投影光学装置５１は、上述した投影光学装置１が有するその他の効果についても同様に実現する。
【０１５４】
さらに、投影光学装置５１は、導光手段５５０が、１つの反射ミラー５５１と、４つの集光レンズ５０２，５０３，５０４，５５６とからなり、一の集光レンズ５５６が、反射ミラー５５１と第１のダイクロイックミラー２０５との間の光路中に設けられ、残りの集光レンズ５０２，５０３，５０４が、反射ミラー５５１と、反射型液晶パネル４００ｃとの間の光路中に直列的に配置されるように設けられ、すなわち、直列的にリレー光学系を構成する集光レンズ５０２，５０３，５０４に加えて第１のダイクロイックミラー２０５との間に集光レンズ５５６を設け、この集光レンズ５５６により、導光手段５５０の光路内で結像される際の像が、反射ミラー５５１及び集光レンズ５０２，５０３，５０４，５５６のうち隣接するいずれかの素子の間、具体的には、例えば、集光レンズ５５６と反射ミラー５５１との間に像１００４を結像するように入射した光を集光するようにした構成により、反射面やレンズ面上の傷、埃等が画像に投影されてしまうことを簡単且つ確実に防止することを実現し、さらに、導光手段５５０の光路長を短くすることによる投影光学系全体の小型化を実現する。
【０１５５】
尚、以上で説明した第１乃至第６の実施の形態においては、偏光選択素子である偏光ビームスプリッタ３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃと、各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃとの関係で、偏光選択素子の反射光を各反射型液晶パネルに導き、反射型液晶パネルで変調され再び偏光選択素子に入射された光を透過して色合成素子３０２に入射させるように構成したが、上述の均一照明光学系又は導光手段に導かれた光が、各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃを透過する位置に各反射型液晶パネルを配置し、偏光選択素子の透過光を各反射型液晶パネルに導き、反射型液晶パネルで変調され再び偏光選択素子に入射された光を反射して色合成素子３０２に入射させるように構成してもよい。
【０１５６】
このことについて、例えば上述の赤色用の偏光ビームスプリッタ３０１ａ及び反射型液晶パネル４００ａを例として、図１２を用いて具体的に説明する。図１２（ａ）は、例えば、第１の実施の形態の偏光ビームスプリッタ３０１ａ及び反射型液晶パネル４００ａの部分を拡大して示すものとする。ここで、例えば、反射型液晶パネル４００ａには、Ｐ偏光の状態で入射させるものとし、その場合、偏光ビームスプリッタ３０１ａには、Ｐ偏光成分の光を反射し、Ｓ偏光成分の光を透過する膜からなる偏光選択面が形成されることになる。そして、反射型液晶パネル４００ａに導かれたＰ偏光状態の光は、印加された赤色用の映像信号に応じて空間変調され、再び偏光ビームスプリッタ３０１ａに導かれた変調光は、変調された成分であるＳ偏光状態の光のみ透過されて色合成素子３０２側に導かれることとなる。
【０１５７】
これに対し、図１２（ｂ）に示すように、図１２（ａ）と同様な反射型液晶パネル４００ａの配置を、上述のように偏光選択素子に入射された光が透過する位置となるように配置変更した場合について説明する。図１２（ｂ）に示す場合に、偏光選択素子としては、上述の偏光ビームスプリッタ３０１ａとは逆に、Ｐ偏光成分の光を透過し、Ｓ偏光成分の光を反射する膜からなる偏光選択面が形成された偏光ビームスプリッタ３０１ｄを用いることになる。そして、このような偏光ビームスプリッタ３０１ｄに均一照明光学系等から入射した光は、Ｐ偏光成分の光を透過して反射型液晶パネル４００ａに導くこととなる。そして、反射型液晶パネル４００ａに導かれたＰ偏光状態の光は、印加された赤色用の映像信号に応じた空間変調され、再び偏光ビームスプリッタ３０１ｄに導かれた変調光は、変調された成分であるＳ偏光状態の光のみ反射されて色合成素子３０２側に導かれることとなる。
【０１５８】
尚、ここでは、第１の実施の形態の赤色用の偏光選択素子及び反射型液晶パネルについてのみ説明したが、上述のことは、各実施の形態の赤色用、緑色用、青色用の偏光選択素子及び反射型液晶パネルについても適用可能である。また、反射型液晶パネルに入射する偏光状態についても上述に限られるものではなく、さらに、偏光選択素子に入射する前に所定の偏光状態で入射させるように均一照明光学系又は導光手段内に偏光状態を調整する光学素子等を設けるように構成してもよい。
【０１５９】
以上のように、本発明を適用した投影光学装置１，１１，２１，３１，４１，５１は、光源からの光を均一化して少なくとも一の反射型液晶素子を照明する均一照明光学系と、均一照明光学系に設けられた分離手段により分離された光を異なる反射型液晶素子に入射するよう伝搬してこの異なる反射型液晶素子を照明する導光手段と、各反射型液晶素子から出力された光を合成する合成手段と、合成された光を投影出射する投影手段とを備え、導光手段がその光路内に１つの反射ミラーを有するとともにリレー光学系を有する構成を備えることにより、導光手段の光路内に複数の反射ミラーを設けることにより導光手段の部分の構成の大型化、複雑化を防止して、投影光学系全体及び装置の構成の簡素化、並びに装置の小型化及び軽量化を実現する。
【０１６０】
また、本発明を適用したプロジェクタ装置は、上述したような投影光学装置１，１１，２１，３１，４１，５１を有し、入力された映像信号に応じた画像を表示部に出力するものであるので、装置の構成の簡素化、並びに装置の小型化及び軽量化を実現するとともに、投影光学系における光量損失を小さくするとともに高輝度の映像出力を得ることを可能として高品質な映像を得ることを実現する。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】本発明を適用した投影光学装置として、第１の実施の形態の投影光学装置の投影光学系の構成を示す図である。
【図２】本発明を適用した投影光学装置を構成する光均一化手段としてのマルチレンズアレイを示す図であり、（ａ）は、側面図であり、（ｂ）は、平面図であり、（ｃ）は、正面図である。
【図３】本発明を適用した投影光学装置を構成する光均一化手段の他の例を示す図であり、ライトロッドインテグレータを用いた場合の構成の一部を示す図である。
【図４】本発明を適用した投影光学装置において、マルチレンズアレイの各レンズ素が重畳結像することについて説明するための図であり、反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ上に像１００１Ａ，１００１Ｂが結像した状態と、導光手段５００の光路内で像１００２が結像した状態を示す図である。
【図５】図４に示した導光手段５００の光路内で一度結像した像１００２をリレー光学系を構成する集光レンズ５０２，５０３，５０４により反射型液晶パネル４００ｃ上に再結像させることを示す図である。
【図６】本発明を適用した投影光学装置として、第２の実施の形態の投影光学装置の投影光学系の構成を示す図である。
【図７】第２の実施の形態の投影光学装置を構成する第２のダイクロイックミラー２１６に入射する直前の光束の状態を説明するための図であり、（ａ）は、均一照明光学系の光軸が傾斜した本実施の形態における状態を示す拡大図であり、（ｂ）は、一般的な均一照明光学系の光軸が傾斜しない場合の状態を示す拡大図である。
【図８】本発明を適用した投影光学装置として、第３の実施の形態の投影光学装置の投影光学系の構成を示す図である。
【図９】第４の実施の形態の投影光学装置の投影光学系の構成を示す図である。
【図１０】第５の実施の形態の投影光学装置の投影光学系の構成を示す図である。
【図１１】第６の実施の形態の投影光学装置の投影光学系の構成を示す図である。
【図１２】本発明を適用した投影光学装置を構成する偏光選択素子と反射型液晶素子との配置関係についての他の例について説明するための図であり、（ａ）は、第１の実施の形態における偏光選択素子と反射型液晶素子との配置関係を示す図であり、（ｂ）は、偏光選択素子の透過光を反射型液晶素子に導き、再び偏光選択素子に入射した反射型液晶素子で変調された変調光を反射して色合成素子に導く構成とした例の場合の偏光選択素子と反射型液晶素子との配置関係を示す図である。
【図１３】液晶素子の第１の方式として、透過型液晶素子を示す斜視図である。
【図１４】液晶素子の第２の方式として、反射型液晶素子を示す斜視図である。
【図１５】従来の反射型液晶素子を有する投影光学系の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１６２】
１  投影光学装置、  １００  光源、  ２００  均一照明光学系、  ２０３  集光レンズ、  ２０５  第１のダイクロイックミラー、  ２０６  第２のダイクロイックミラー、  ３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ  偏光ビームスプリッタ、  ３０２  色合成素子、  ４００ａ，４００ｂ，４００ｃ  反射型液晶パネル、  ５００  導光手段、  ５０１  反射ミラー、  ５０２，５０３，５０４  集光レンズ、  ６００  投影レンズ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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