(57)【要約】【課題】装置を小型化することの可能な画像表示用光学ユニットを提供する。【解決手段】液晶表示素子１２０Ｍと、赤色光を射出する光源１０１Ｒと、青色光を射出する光源１０１Ｂと、光源１０１Ｒおよび光源１０１Ｂに対して設けられた共通の光学系とを有する。この光学系では、光源１０１Ｒの光軸ＡＸ３と光源１０１Ｂの光軸とが互いに交差する位置にＢ反射ダイクロイックミラー１０８が配置され、光源１０１Ｒの光軸ＡＸ３上に液晶表示素子１２０Ｍが配置されている。Ｂ反射ダイクロイックミラー１０８と液晶表示素子１２０Ｍとの間には、拡散板１０９、ロッドインテグレータ１１０、コンデンサレンズ１０５およびフィールドレンズ１０７が光源１０１Ｒ側から順に配置されている。【選択図】図１
2008292547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光変調パネルと、
前記複数の光変調パネルのうち少なくとも１つに対して、波長が互いに異なる複数の光を照射する光照射手段と
を備えたことを特徴とする画像表示用光学ユニット。
【請求項２】
前記光照射手段は、互いに異なる波長の光を射出する複数の半導体レーザと、前記各半導体レーザから射出される光に対して波長選択性を持つ１または複数のミラーとを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示用光学ユニット。
【請求項３】
前記光照射手段によって照射される光変調パネルは、前記光照射手段から照射される光の波長の数と等しい数のピクセルを一画素として形成され、
前記光照射手段は、互いに異なる波長の光を射出する複数の半導体レーザと、前記各半導体レーザから射出された光を拡散する拡散手段と、前記光照射手段によって照射される光変調パネルの表面上に画素ごとに配置された複数のマイクロレンズを同一面内に含むマイクロレンズアレイとを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示用光学ユニット。
【請求項４】
前記各光変調パネルにより形成された画像光を合成し投影する投影光学系を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示用光学ユニット。
【請求項５】
２つのピクセルを１画素として形成された光変調パネルの表面上に画素ごとに配置される複数のマイクロレンズを同一面内に備える
ことを特徴とするマイクロレンズアレイ。
【請求項６】
複数の光変調パネルと、
前記複数の光変調パネルのうち少なくとも１つに対して、波長が互いに異なる複数の光を照射する光照射手段と、
前記光変調パネルを駆動する信号および前記光照射手段を駆動する信号を出力する駆動手段と、
前記各光変調パネルにより形成された画像光を合成し投影する投影光学系と
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
前記光照射手段は、互いに異なる波長の光を射出する複数の半導体レーザと、前記各半導体レーザから射出される光に対して波長選択性を持つ１または複数のミラーとを有し、
前記駆動手段は、前記各半導体レーザを時分割に駆動する信号を出力する
ことを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記光照射手段によって照射される光変調パネルは、前記光照射手段から照射される光の波長の数と等しい数のピクセルを一画素として形成され、
前記光照射手段は、互いに異なる波長の光を射出する複数の半導体レーザと、前記各半導体レーザから射出された光を拡散する拡散手段と、前記光照射手段によって照射される光変調パネルの表面上に画素ごとに配置された複数のマイクロレンズを同一面内に含むマイクロレンズアレイとを有し、
前記駆動手段は、前記各半導体レーザを同時に駆動する信号を出力する
ことを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記光照射手段によって照射される光変調パネルは、２つのピクセルを１画素として形成され、
前記各マイクロレンズは、２つのピクセルごとに配置されている
ことを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記投影光学系は、別個に設けられたスクリーン上に投影する
ことを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
スクリーンを備え、
前記投影光学系は、前記スクリーン上に投影する
ことを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を投影表示する画像表示装置ならびにこれに搭載される画像表示用光学ユニットおよびマイクロレンズアレイに係り、特に、複数枚の光変調パネルを用いて形成した複数色の画像光を合成してカラー画像を得る用途に好適な画像表示装置ならびにこれに搭載される画像表示用光学ユニットおよびマイクロレンズアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＲＧＢ各色用の液晶表示パネルを用いて照明光を基に３色の画像光を形成すると共に、これらの画像光を合成してカラー画像を生成し投影表示する３板式の画像表示装置が普及している。この種の画像表示装置には、画像を外部のスクリーンに拡大投影するフロントプロジェクションＴＶと、画像をプロジェクタ内部のスクリーンの裏面に拡大投影するリアプロジェクタとがある。
【０００３】
この種の画像表示装置では、光源として水銀ランプが一般的に用いられており、波長の違いによって、水銀ランプから出力された照明光束の光路分岐を行う必要がある。そのための方法として、例えば、特許文献１に記載されているように、複数の波長選択性の平板ミラーやプリズムを互いに交差させずに照明光路中に互いに独立させて配置する方法や、上記の平板ミラーやプリズムに代えて、クロスミラーもしくはクロスプリズムを用いる方法がある。
【０００４】
前者の方法では、平板ミラーやプリズムの製作が容易で製造コストが低くて済むという利点がある。また、後者の方法では、複数の平板ミラーやプリズムが有する機能を１つのクロスミラーもしくはクロスプリズムで実現することができることから、前者の方法に比べて、小さな配置スペースで済むだけでなく、配置の柔軟性があり、さらに、光学系を小型化できるので画像表示装置の小型化が比較的容易であるという利点がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３０１７７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の方法では、異なる波長ごとに光学系を設けることが必要となるので、画像表示装置を更に小型化することが容易ではないという問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置を小型化することの可能な画像表示装置ならびにこれに搭載される画像表示用光学ユニットおよびマイクロレンズアレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の画像表示用光学ユニットは、複数の光変調パネルと、複数の光変調パネルのうち少なくとも１つに対して、波長が互いに異なる複数の光を照射する光照射手段とを備えたものである。また、本発明の画像表示装置は、上記した画像表示用光学ユニットと、光変調パネルを駆動する信号および光照射手段を駆動する信号を出力する駆動手段と、各光変調パネルにより形成された画像光を合成し投影する投影光学系とを備えたものである。
【０００９】
本発明の画像表示用光学ユニットおよび画像表示装置では、複数の光変調パネルのうち少なくとも１つに対して、波長が互いに異なる複数の光を照射する光照射手段が設けられている。つまり、異なる波長の光に対して共通の光学系が用いられている。
【００１０】
本発明のマイクロレンズアレイは、２つのピクセルを１画素として形成された光変調パネルの表面上に画素ごとに配置される複数のマイクロレンズを同一面内に備えている。
【００１１】
本発明のマイクロレンズアレイでは、２つのピクセルを１画素として形成された光変調パネルの表面上に画素ごとに配置される複数のマイクロレンズが同一面内に設けられている。これにより、例えば、このマイクロレンズアレイを上記した光変調パネルと、波長が互いに異なる２つの光源との間に配置することにより、異なる波長の光に対して共通の光学系を用いることが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の画像表示用光学ユニットおよび画像表示装置によれば、異なる波長の光に対して共通の光学系を用いるようにしたので、装置を小型化することができる。
【００１３】
本発明のマイクロレンズアレイによれば、異なる波長の光に対して共通の光学系を用いることが可能となっているので、このマイクロレンズアレイを、例えば上記した光変調パネルと、波長が互いに異なる２つの光源との間に配置することにより、装置の小型化を実現することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置１の概略構成を表すものである。この画像表示装置１は、光学ユニット１００と、制御部２００とを備えている。
【００１６】
光学ユニット１００は、２板式液晶プロジェクタであり、照明光学系と、光変調パネルである透過型の液晶表示素子（ＬＣＤ（Liquid Crystal Display））１２０Ｇ，１２０Ｍと、投影光学系とを備えている。制御部２００は、後述するように、光学ユニット１００内の光源１０１Ｒ，１０１Ｂおよび液晶表示素子１２０Ｇ，１２０Ｍを駆動する信号２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄをこれらに出力するためのものである。
【００１７】
光学ユニット１００内の照明光学系は３つの光源１０１，１０１Ｒ，１０１Ｂを有している。光源１０１と液晶表示素子１２０Ｇとの間には、光源１０１に対する光学系が１つ設けられており、光源１０１Ｒ，１０１Ｂと液晶表示素子１２０Ｍとの間には、光源１０１Ｒ，１０１Ｂに対する光学系が１つ設けられている。つまり、本実施の形態では、２つの光源１０１Ｒ，１０１Ｂに対する光学系が共通化されている。
【００１８】
光源１０１に対する光学系では、フィルタ１０２、オプティカルインテグレータ１０３、ＰＳコンバータ１０４、コンデンサレンズ１０５、Ｇ反射ダイクロイックミラー１０６、フィールドレンズ１０７が、光源１０１側から順に配置されている。フィルタ１０２、オプティカルインテグレータ１０３、ＰＳコンバータ１０４およびコンデンサレンズ１０５は、これらの光軸が光軸ＡＸ１（図１参照）と一致するように、光軸ＡＸ１に沿って配置されている。フィールドレンズ１０７は、その光軸がＧ反射ダイクロイックミラー１０６で反射された光の光軸ＡＸ２（図１参照）と一致するように、光軸ＡＸ２に沿って配置されている。
【００１９】
ここで、光源１０１は、例えば白色光源のランプおよび反射鏡を含んで構成されており、被照射面である液晶表示素子１２０Ｇを照射するための光束を供給する。
【００２０】
フィルタ１０２は、例えば多層膜構造の干渉フィルタからなり、光源１０１からの光束のうち可視光以外の光束を減光するようになっている。
【００２１】
オプティカルインテグレータ１０３は、レンズアレイを用いて構成されている。具体的には、所定の配列状態に配置された複数のマイクロレンズを同一面内に含む第１のレンズアレイ１０３Ａと、この第１のレンズアレイ１０３Ａの各マイクロレンズに対応して配置された複数のマイクロレンズを同一面内に含む第２のレンズアレイ１０３Ｂとにより構成されている。第１および第２のレンズアレイ１０３Ａ, １０３Ｂで分割形成された光束が、第２のレンズアレイ１０３Ｂの像側のレンズ面近傍に焦点を結び、ここに２次光源面を形成するようになっている。この２次光源面は投影光学系の入射瞳と共役な面の位置に位置している。ただし、この２次光源面は、必ずしも厳密に投影光学系の入射瞳と共役な面の位置に位置している必要はなく、設計上の許容範囲内に位置していればよい。
【００２２】
このような構成のオプティカルインテグレータ１０３は、被照射面（液晶表示素子１２０Ｇ）上の照度分布を均一にする機能を有する。一般に光源１０１からの出射光束は、その進行方向に垂直な面において不均一な強度分布をもっているので、この出射光束をそのまま被照射面に導くと、被照射面での照度分布が不均一になるが、上記のように光源１０１からの出射光束をオプティカルインテグレータ１０３によって複数の光束に分割してそれぞれを被照射面に重畳的に導くようにすれば、被照射面上の照度分布を均一にすることができる。
【００２３】
ＰＳコンバータ１０４は、例えば屈折率の互いに異なる層を交互に積層した多層構造を有する偏光変換素子である。このＰＳコンバータ１０４は、光源１０１からの光をｐｓ分離すると共にｐ波だけを透過させ、ｓ波を選択的に反射するようになっている。反射されたｓ波は光源１０１内の反射鏡などで再び反射され、その際にｐ波とｓ波に分かれるので、ＰＳコンバータ１０４で反射されたｓ波を再利用することができる。これにより、液晶表示素子１２０Ｇに一般的に設けられている偏光板における光吸収を抑えることができるので、光の利用効率を向上させることができる。
【００２４】
コンデンサレンズ１０５は、光源１０１からの光を集め、投影光学系の瞳内に光源１０１の像を結ばせるものである。これにより、スクリーンＳをむらなく照明することができる。
【００２５】
Ｇ反射ダイクロイックミラー１０６は、光源１０１からの光のうち緑色（５３２ｎｍ帯の波長）の光を反射する波長選択性を有するミラーであり、反射した緑色光を投影光学系に導くものである。
【００２６】
フィールドレンズ１０７は、オプティカルインテグレータ１０３により形成された多光源から射出された光束を集め、被照射面である液晶表示素子１２０Ｇを重畳照明するものである。
【００２７】
また、光源１０１Ｒ，１０１Ｂに対する光学系では、Ｂ反射ダイクロイックミラー１０８、拡散板１０９、ロッドインテグレータ１１０、コンデンサレンズ１０５、フィールドレンズ１０７が光源１０１Ｒ，１０１Ｂ側から順に配置されている。Ｂ反射ダイクロイックミラー１０８、拡散板１０９、ロッドインテグレータ１１０、コンデンサレンズ１０５、フィールドレンズ１０７は、これらの光軸が光源１０１Ｒの光軸ＡＸ３（図１参照）と一致するように、光軸ＡＸ３に沿って配置されている。ここで、光源１０１Ｂは、光源１０１Ｂの光軸が、Ｂ反射ダイクロイックミラー１０８の表面において光源１０１Ｒの光軸ＡＸ３と直交するように配置されている。つまり、光源１０１Ｒは、Ｂ反射ダイクロイックミラー１０８の裏面側に配置されており、光源１０１Ｒからの光がＢ反射ダイクロイックミラー１０８を透過するように配置されている。また、光源１０１Ｂは、Ｂ反射ダイクロイックミラー１０８の表面側に配置されており、光源１０１Ｂからの光がＢ反射ダイクロイックミラー１０８で反射されるように配置されている。
【００２８】
ここで、光源１０１Ｒは、例えば波長６４３ｎｍの赤色光を出力する半導体レーザ（ＬＤ）または発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、光源１０１Ｂは、例えば波長４４５ｎｍの青色光を出力する半導体レーザまたは発光ダイオードである。
【００２９】
Ｂ反射ダイクロイックミラー１０８は、光源１０１Ｂからの青色光を反射し、光源１０１Ｒからの赤色光を透過する波長選択性を有するミラーであり、反射した青色光および透過した赤色光を投影光学系に導くものである。
【００３０】
拡散板１０９は、光源１０１Ｒ，１０１Ｂからの光の発散角を広げるものである。これにより、被照射面である液晶表示素子１２０Ｍ全体を光源１０１Ｒ，１０１Ｂからの光で照明することができる。
【００３１】
ロッドインテグレータ１１０は、ビームプロファイルのトップを平坦化し、焦点距離をずらしても裾が広がらないようにするものである。これにより、被照射面上の照度分布を均一にすることができる。
【００３２】
また、液晶表示素子１２０Ｇは、Ｇ透過ダイクロイックミラー１３０とフィールドレンズ１０７との間であって、かつ光軸ＡＸ２上に配置されている。また、液晶表示素子１２０Ｍは、Ｇ透過ダイクロイックミラー１３０とフィールドレンズ１０７との間であって、かつ光軸ＡＸ３上に配置されている。
【００３３】
また、光学ユニット１００内の投影光学系では、Ｇ透過ダイクロイックミラー１３０と、投影レンズ１３１とが液晶表示素子１２０Ｇ，１２０Ｍ側から順に配置されている。Ｇ透過ダイクロイックミラー１３０および投影レンズ１３１は、これらの光軸が光軸ＡＸ２（図１参照）と一致するように、光軸ＡＸ２に沿って配置されている。
【００３４】
Ｇ透過ダイクロイックミラー１３０は、光源１０１Ｂ，１０１Ｒからの光（青色光、赤色光）を反射し、光源１０１からの光（緑色光）を透過する波長選択性を有するミラーであり、反射した青色光、赤色光と、透過した緑色光とを投影光学系に導くものである。
【００３５】
投影レンズ１３１は、複数のレンズ等からなり、Ｇ透過ダイクロイックミラー１３０から射出されたカラー画像光を外部のスクリーンＳ上に投影して画像を表示させるものである。
【００３６】
このような構成の画像表示装置１では、光源１０１から射出した白色光は、フィルタ１０２を通過して可視光光束に制限された後、オプティカルインテグレータ１０３によって複数の光束に分割される。この分割された光束は、ＰＳコンバータ１０４およびコンデンサレンズ１０５を通過したのち、Ｇ反射ダイクロイックミラー１０６で反射され、この際に緑色光の波長成分からなる光束に分光される。分光により得られた緑色光は、フィールドレンズ１０７を通り、液晶表示素子１２０Ｇを重畳照明する。
【００３７】
また、光源１０１Ｂ，１０１Ｒは、図２（Ｃ），（Ｄ）に示したように、制御部２００によって時分割に駆動される。つまり、光源１０１Ｂ，１０１Ｒはそれぞれ、間欠駆動される。なお、図２（Ｃ），（Ｄ）の縦軸は制御部２００からの信号の有無を表したものであり、立ち上がっている部分が制御部２００から信号が出力されていることを示している。また、図２（Ｃ）は光源１０１Ｂの駆動を制御する信号２００Ａの波形を、図２（Ｄ）は光源１０１Ｒの駆動を制御する信号２００Ｂの波形をそれぞれ表している。
【００３８】
このように、光源１０１Ｂ，１０１Ｒは制御部２００によって時分割駆動されているので、光源１０１Ｂから射出された青色光および光源１０１Ｒから射出された赤色光が光源１０１Ｂ，１０１Ｒに対する光学系を同時に通過することはない。
【００３９】
さて、光源１０１Ｂから射出された青色光はＢ反射ダイクロイックミラー１０８で反射され、一方、光源１０１Ｒから射出された赤色光はＢ反射ダイクロイックミラー１０８を透過する。その後、Ｂ反射ダイクロイックミラー１０８からの光（青色光または赤色光）は、拡散板１０９、ロッドインテグレータ１１０、コンデンサレンズ１０５およびフィールドレンズ１０７を通過し、液晶表示素子１２０Ｍを重畳照明する。
【００４０】
このようにして、液晶表示素子１２０Ｇ，１２０Ｍにそれぞれ重畳的に入射した光束は、液晶表示素子１２０Ｇ，１２０Ｍを透過する際にそれぞれ変調され、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画像光に変換される。このとき、図２（Ａ）,（Ｂ）に示したように、液晶表示素子１２０Ｍに重畳的に入射した青色または赤色の光束は、液晶表示素子１２０Ｇの半分の速度（倍の周期）で変調され、液晶表示素子１２０Ｇに重畳的に入射した緑色の光束は、液晶表示素子１２０Ｍの倍の速度（半分の周期）で変調される。
【００４１】
なお、青色光または赤色光の視感度は緑色光のそれよりも低いので、青色光または赤色光の変調速度を緑色光の変調速度の半分した場合であっても、画質に大きな影響はない。また、図２（Ａ）は液晶表示素子１２０Ｇの駆動を制御する信号２００Ｃの波形を、図２（Ｂ）は液晶表示素子１２０Ｍの駆動を制御する信号２００Ｄの波形をそれぞれ表している。
【００４２】
次に、これらの画像光は、Ｇ透過ダイクロイックミラー１３０によって合成される。この合成されたカラー画像光は、投影レンズ１３１によってスクリーンＳ上に投影される。このようにして、画像表示が行われる。
【００４３】
このとき、スクリーンＳ上には、図３の色度図に示したように、緑色（５３２ｎｍ）、赤色（６４３ｎｍ）および青色（４４５ｎｍ）の各点で結ばれた三角形内のカラーを表示することができる。
【００４４】
以上説明したように、本実施の形態の画像表示装置１では、液晶表示素子１２０Ｍに対して、青色光または赤色光を時分割に照射するようにしたので、青色光および赤色光に対して共通の光学系を用いることができる。これにより、青色光および赤色光に対して別個の光学系を用いた場合と比べて、装置を小型化することができる。
【００４５】
［第１の実施の形態の第１の変形例］
上記実施の形態では、透過型の液晶表示素子１２０Ｇ，１２０Ｍが用いられていたが、図４に示したように、液晶表示素子１２０Ｇ，１２０Ｍの代わりに、反射型の液晶表示素子１２１Ｇ，１２１Ｍを用いてもよい。ただし、この場合には、Ｇ透過ダイクロイックミラー１３０の代わりに、緑色光（ｐ偏光）、青色光（ｓ偏光）および赤色光（ｓ偏光）を透過し、緑色光（ｓ偏光）、青色光（ｐ偏光）および赤色光（ｐ偏光）を反射するダイクロイックミラー１３２を用いることが好ましい。
【００４６】
このダイクロイックミラー１３２を、上記特性を有する反射面の裏面を投影レンズ１３１側に向けて用いた場合には、例えば、液晶表示素子１２１Ｇを、ダイクロイックミラー１３２のうち光軸ＡＸ３上に設けられたフィールドレンズ１０７側とは反対側の面に沿って配置し、液晶表示素子１２１Ｍを、ダイクロイックミラー１３２のうち投影レンズ１３１側とは反対側の面に沿って配置する。さらに、光軸ＡＸ２上のフィールドレンズ１０７を取り除くと共に、光軸ＡＸ２上のＧ反射ダイクロイックミラー１０６と平行となるように、光軸ＡＸ３上にＧ反射ダイクロイックミラー１０６を配置する。
【００４７】
これにより、光源１０１からの光（緑色光）が光軸ＡＸ３上のフィールドレンズ１０７を介してダイクロイックミラー１３２に入射すると共に、光源１０１Ｂ，１０１Ｒからの光（青色光、赤色光）が時分割に入射したのち、光源１０１からの光（緑色光）は液晶表示素子１２１Ｇで反射、変調され、他方、光源１０１Ｂ，１０１Ｒからの光（青色光、赤色光）は液晶表示素子１２１Ｍで反射、変調される。その後、変調により得られたＲ，Ｇ，Ｂの各画像光は、ダイクロイックミラー１３２によって合成される。この合成されたカラー画像光は、投影レンズ１３１によってスクリーンＳ上に投影される。このようにして、画像表示が行われる。
【００４８】
このように、本変形例においても、液晶表示素子１２１Ｍに対して、青色光または赤色光を時分割に照射するようにしたので、青色光および赤色光に対して共通の光学系を用いることができる。これにより、青色光および赤色光に対して別個の光学系を用いた場合と比べて、装置を小型化することができる。
【００４９】
［第１の実施の形態の第２の変形例］
また、上記実施の形態では、Ｂ反射ダイクロイックミラー１０８を用いて、光源１０１Ｂ，１０１Ｒの光（青色光、赤色光）を時分割に液晶表示素子１２０Ｍに照明していたが、例えば、図５、図６に示したように、液晶表示素子１２０Ｍの代わりに液晶表示素子１２０ＭＸを配置し、光源１０１Ｂ，１０１Ｒをこれらの光軸が互いに平行となるように並列配置し、Ｂ反射ダイクロイックミラー１０８およびロッドインテグレータ１１０を光軸ＡＸ３上から取り除き、所定の配列状態に配置された複数のマイクロレンズを同一面内に含むレンズアレイ１１１を液晶表示素子１２０ＭＸの上（液晶表示素子１２０ＭＸとフィールドレンズ１０７との間）に配置し、図７（Ｃ），（Ｄ）に示したように、光源１０１Ｂの光（青色光ＬＢ）を液晶表示素子１２０ＭＸのＢピクセル１２０ｂに入射させると同時に、光源１０１Ｒの光（赤色光ＬＲ）を液晶表示素子１２０ＭＸのＲピクセル１２０ｒに入射させることにより、光源１０１Ｂ，１０１Ｒの光（青色光ＬＢ、赤色光ＬＲ）を同時に液晶表示素子１２０ＭＸに照明するようにしてもよい。
【００５０】
つまり、本変形例では、光源１０１Ｒ，１０１Ｂに対する光学系において、光源１０１Ｂの光（青色光ＬＢ）および光源１０１Ｒの光（赤色光ＬＲ）が同時に通過している。また、本変形例では、図７（Ａ），（Ｂ）に示したように、青色光または赤色光の変調速度を緑色光の変調速度と等しくすることができる。
【００５１】
本変形例において、液晶表示素子１２０ＭＸは、図６に示したように、光源１０１Ｂ，１０１Ｒの光（青色光、赤色光）から照射される光の波長の数と等しい数（２つ）のピクセルを一画素として形成されている。つまり、本変形例では、液晶表示素子１２０ＭＸの解像度が液晶表示素子１２０Ｇ，１２０Ｍの半分になっている。また、レンズアレイ１１１は、図６に示したように、光源１０１Ｂ，１０１Ｒの光（青色光、赤色光）によって照射される液晶表示素子１２０ＭＸの表面上に、画素ごと（Ｒピクセル１２０ｒおよびＢピクセル１２０ｂの２つのピクセルごと）に配置された複数のマイクロレンズを同一面内に有している。
【００５２】
このように、本変形例では、液晶表示素子１２０ＭＸの解像度が液晶表示素子１２０Ｇ，１２０Ｍの半分になっているが、上記実施の形態でも言及したように、青色光または赤色光の視感度は緑色光のそれよりも低いので、青色光または赤色光の画像光の解像度を緑色光の解像度の半分にした場合であっても、画質に大きな影響はない。
【００５３】
このように、この変形例においても、液晶表示素子１２１ＭＸに対して、青色光または赤色光を同時に照射するようにしたので、青色光および赤色光に対して共通の光学系を用いることができる。これにより、青色光および赤色光に対して別個の光学系を用いた場合と比べて、装置を小型化することができる。
【００５４】
［第１の実施の形態および上記各変形例の変形例］
上記第１の実施の形態および上記各変形例では、緑色光を得るために光源１０１を用いているが、例えば、図８，図９，図１０に示したように、光源１０１の代わりに、例えば波長５３２ｎｍの緑色光を出力する半導体レーザまたは発光ダイオードである光源１０１Ｇを用いてもよい。この場合には、フィルタ１０２、オプティカルインテグレータ１０３およびＰＳコンバータ１０４を光軸ＡＸ１上から取り除き、拡散板１０９およびロッドインテグレータ１１０を光軸ＡＸ１上に配置する。
【００５５】
これにより、光源１０１Ｇからの光（緑色光）が液晶表示素子１２０Ｇまたは１２１Ｇを介してＧ透過ダイクロイックミラー１３０に入射すると共に、光源１０１Ｂ，１０１Ｒからの光（青色光、赤色光）が液晶表示素子１２０Ｍまたは１２１Ｍを介して時分割または同時に入射したのち、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画像光に変換される。その後、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画像光は、ダイクロイックミラー１３２によって合成される。この合成されたカラー画像光は、投影レンズ１３１によってスクリーンＳ上に投影される。このようにして、画像表示が行われる。
【００５６】
このように、本変形例においても、液晶表示素子１２０Ｍまたは１２１Ｍに対して、青色光または赤色光を時分割または同時に照射するようにしたので、青色光および赤色光に対して共通の光学系を用いることができる。これにより、装置を小型化することができる。
【００５７】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図１１は、本実施の形態の画像表示装置２の概略構成を表すものである。この画像表示装置２は、光学ユニット３００と、制御部４００とを備えている。なお、以下では、上記実施の形態および各変形例における記載との重複を避けるために、同一符号の構成要素についての説明を適宜省略する。
【００５８】
光学ユニット３００は、３板式液晶プロジェクタであり、照明光学系と、光変調パネルである反射型の液晶表示素子（ＬＣＤ（Liquid Crystal Display））１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｍと、投影光学系とを備えている。制御部４００は、後述するように、光学ユニット３００内の光源１０１Ｂ，１０１Ｃおよび液晶表示素子１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｍを駆動する信号４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃ，４００Ｄ，４００Ｅをこれらに出力するためのものである。
【００５９】
光学ユニット３００内の照明光学系は４つの光源１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂ，１０１Ｃを有している。光源１０１Ｒと液晶表示素子１２１Ｒとの間には、光源１０１Ｒに対する光学系が１つ設けられており、光源１０１Ｇと液晶表示素子１２１Ｇとの間には、光源１０１Ｇに対する光学系が１つ設けられている。一方、光源１０１Ｂ，１０１Ｃと液晶表示素子１２０Ｍ１との間には、光源１０１Ｂ，１０１Ｃに対する光学系が１つ設けられている。つまり、本実施の形態では、２つの光源１０１Ｂ，１０１Ｃに対する光学系が共通化されている。
【００６０】
光源１０１Ｒに対する光学系では、拡散板１０９、ロッドインテグレータ１１０、コンデンサレンズ１０５、フィールドレンズ１０７が光源１０１Ｒ側から順に配置されている。拡散板１０９、ロッドインテグレータ１１０、コンデンサレンズ１０５、フィールドレンズ１０７は、これらの光軸が光源１０１Ｒの光軸ＡＸ３（図１１参照）と一致するように、光軸ＡＸ３に沿って配置されている。
【００６１】
光源１０１Ｇに対する光学系では、拡散板１０９、ロッドインテグレータ１１０、コンデンサレンズ１０５、Ｇ反射ダイクロイックミラー１１２、フィールドレンズ１０７が光源１０１Ｇ側から順に配置されている。拡散板１０９、ロッドインテグレータ１１０、コンデンサレンズ１０５は、これらの光軸が光源１０１Ｇの光軸ＡＸ１（図１１参照）と一致するように、光軸ＡＸ１に沿って配置されている。また、光源１０１Ｇに対する光学系内のフィールドレンズ１０７は、Ｇ反射ダイクロイックミラー１１２で反射された光の光軸ＡＸ２上に配置されている。
【００６２】
光源１０１Ｂ，１０１Ｃに対する光学系では、Ｃ反射ダイクロイックミラー１１３、拡散板１０９、ロッドインテグレータ１１０、コンデンサレンズ１０５、フィールドレンズ１０７が光源１０１Ｂ，１０１Ｃ側から順に配置されている。Ｃ反射ダイクロイックミラー１１３、拡散板１０９、ロッドインテグレータ１１０、コンデンサレンズ１０５、フィールドレンズ１０７は、これらの光軸が光源１０１Ｂの光軸ＡＸ４（図１１参照）と一致するように、光軸ＡＸ４に沿って配置されている。ここで、光源１０１Ｃは、光源１０１Ｃの光軸がＣ反射ダイクロイックミラー１１３の表面において光源１０１Ｂの光軸ＡＸ４と直交するように配置されている。つまり、光源１０１Ｂは、Ｃ反射ダイクロイックミラー１１３の裏面側に配置されており、光源１０１Ｂからの光がＣ反射ダイクロイックミラー１１３を透過するように配置されている。また、光源１０１Ｃは、Ｃ反射ダイクロイックミラー１１３の表面側に配置されており、光源１０１Ｃからの光がＣ反射ダイクロイックミラー１１３で反射されるように配置されている。
【００６３】
ここで、光源１０１Ｃは、例えば波長４７５ｎｍの薄青色光を出力する半導体レーザまたは発光ダイオード（シアンを含む半導体レーザまたは発光ダイオード）である。
【００６４】
Ｇ反射ダイクロイックミラー１１２は、光源１０１Ｇからの緑色光を反射する波長選択性を有するミラーであり、反射した緑色光を投影光学系に導くものである。また、Ｃ反射ダイクロイックミラー１１３は、光源１０１Ｃからの薄青色光を反射し、光源１０１Ｂからの青色光を透過する波長選択性を有するミラーであり、反射した薄青色光および透過した青色光を投影光学系に導くものである。
【００６５】
また、液晶表示素子１２１Ｒは、後述の偏光ビームスプリッタ１３３のうち光軸ＡＸ３上に設けられたフィールドレンズ１０７側とは反対側の面に沿って配置されている。液晶表示素子１２１Ｇは、後述の偏光ビームスプリッタ１３４のうち光軸ＡＸ２上に設けられたフィールドレンズ１０７側とは反対側の面に沿って配置されている。液晶表示素子１２１Ｍは、後述の偏光ビームスプリッタ１３５のうち光軸ＡＸ４上に設けられたフィールドレンズ１０７側とは反対側の面に沿って配置されている。
【００６６】
また、光学ユニット３００内の投影光学系では、偏光ビームスプリッタ１３３，１３４，１３５およびクロスプリズム１３６が、クロスプリズム１３６を中心として十文字状に配置されている。具体的には、偏光ビームスプリッタ１３３は、クロスプリズム１３６の一側面に配置されると共に、光軸ＡＸ３上に配置されている。偏光ビームスプリッタ１３５は、クロスプリズム１３６のうち偏光ビームスプリッタ１３３側とは反対側の側面に配置されると共に、光軸ＡＸ４上に配置されている。偏光ビームスプリッタ１３４は、クロスプリズム１３６のうち偏光ビームスプリッタ１３３，１３５の配置されていない一の側面に配置されると共に、光軸ＡＸ２上に配置されている。投影レンズ１３１は、クロスプリズム１３６のうち偏光ビームスプリッタ１３４側とは反対側の側面に配置されている。
【００６７】
ここで、偏光ビームスプリッタ１３３，１３４，１３５は、例えば２つのプリズムを接合して構成されており、その接合面に多層干渉膜を有している。この偏光ビームスプリッタ１３３，１３４，１３５は、光源１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂ，１０１Ｃからの光をｐｓ分離すると共にｐ波だけを透過させ、ｓ波を選択的に反射するようになっている。これにより、偏光ビームスプリッタ１３３，１３４，１３５内の多層膜を一旦透過した光は、液晶表示素子１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｍで反射されたのち、偏光ビームスプリッタ１３３，１３４，１３５内の多層膜で反射され、クロスプリズム１３６に入射するようになっている。
【００６８】
クロスプリズム１３６は、４つのプリズムを接合して構成されている。これらのプリズムの接合面には、多層干渉膜等により、互いに異なる波長選択性を持つ２つの選択反射面ＳＲ，ＳＢが形成されている。選択反射面ＳＲは、液晶表示素子１２１Ｒで反射されることにより得られたＲ画像光を投影レンズ１３１の光軸ＡＸ５と平行な方向に反射して投射レンズ１３１の方向に導き、選択反射面ＳＭは、液晶表示素子１２１Ｍで反射されることにより得られたＭ画像光を投影レンズ１３１の光軸ＡＸ５と平行な方向に反射して投射レンズ１３１の方向に導き、さらに、液晶表示素子１２１Ｇで反射されることにより得られたＧ画像光は、選択反射面ＳＲ，ＳＢを透過して、投射レンズ３１の方向に進むようになっている。結局、クロスプリズム１３６は、液晶表示素子１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｍで反射されることによりそれぞれ生成されたＧ，Ｂ，Ｒの各画像光を合成してカラー画像光を生成し、投射レンズ３１に入射するように機能する。
【００６９】
このような構成の画像表示装置１では、光源１０１Ｒから射出した赤色光は、拡散板１０９、ロッドインテグレータ１１０、コンデンサレンズ１０５、フィールドレンズ１０７および偏光ビームスプリッタ１３３を通過し、液晶表示素子１２０Ｒを重畳照明したのち、液晶表示素子１２０Ｒで反射されることにより得られたＲ画像光が偏光ビームスプリッタ１３３で反射されたのち、クロスプリズム１３６に入射する。また、光源１０１Ｇから射出した緑色光は、拡散板１０９、ロッドインテグレータ１１０、コンデンサレンズ１０５、Ｇ反射ダイクロイックミラー１１２、フィールドレンズ１０７および偏光ビームスプリッタ１３４を通過し、液晶表示素子１２０Ｇを重畳照明したのち、液晶表示素子１２０Ｇで反射されることにより得られたＧ画像光が偏光ビームスプリッタ１３４で反射されたのち、クロスプリズム１３６に入射する。また、光源１０１Ｂから射出した青色光は、Ｃ反射ダイクロイックミラー１１３、拡散板１０９、ロッドインテグレータ１１０、コンデンサレンズ１０５、フィールドレンズ１０７および偏光ビームスプリッタ１３５を通過し、液晶表示素子１２０Ｍを重畳照明したのち、液晶表示素子１２０Ｍで反射されることにより得られたＢ画像光が偏光ビームスプリッタ１３５で反射されたのち、クロスプリズム１３６に入射する。また、光源１０１Ｃから射出した薄青色光は、Ｃ反射ダイクロイックミラー１１３で反射されたのち、拡散板１０９、ロッドインテグレータ１１０、コンデンサレンズ１０５、フィールドレンズ１０７および偏光ビームスプリッタ１３５を通過し、液晶表示素子１２０Ｍを重畳照明したのち、液晶表示素子１２０Ｍで反射されることにより得られたＣ画像光が偏光ビームスプリッタ１３５で反射されたのち、クロスプリズム１３６に入射する。
【００７０】
このとき、光源１０１Ｂおよび光源１０１Ｃは、図１２（Ｄ），（Ｅ）に示したように、制御部４００によって時分割されるので、光源１０１Ｂから射出した青色光および光源１０１Ｃから射出した薄青色光は時分割にクロスプリズム１３６に入射する。
【００７１】
なお、青色光または薄青色光の視感度は緑色光のそれよりも低いので、青色光または薄青色光の変調速度を緑色光の変調速度の半分した場合であっても、画質に大きな影響はない。また、図１２（Ａ）は液晶表示素子１２０Ｒの駆動を制御する信号４００Ｃの波形を、図１２（Ｂ）は液晶表示素子１２０Ｇの駆動を制御する信号４００Ｄの波形を、図１２（Ｃ）は液晶表示素子１２０Ｍの駆動を制御する信号４００Ｅの波形をそれぞれ表している。
【００７２】
次に、変調により得られたＲ，Ｇ，Ｂ，Ｃの各画像光は、クロスプリズム１３６によって合成される。この合成されたカラー画像光は、投影レンズ１３１によってスクリーンＳ上に投影される。このようにして、画像表示が行われる。
【００７３】
このとき、スクリーンＳ上には、図１３の色度図に示したように、緑色（５３２ｎｍ）、赤色（６４３ｎｍ）、青色（４４５ｎｍ）および薄青色（４７５ｎｍ）の各点で結ばれた四角形内のカラーを表示することができる。
【００７４】
以上説明したように、本実施の形態の画像表示装置２では、液晶表示素子１２１Ｍに対して、青色光または薄青色光を時分割に照射するようにしたので、青色光または薄青色光に対して共通の光学系を用いることができる。これにより、光源の数を増やしつつ、装置を小型化することができる。
【００７５】
［第２の実施の形態の第１の変形例］
上記第２の実施の形態では、全ての光源が半導体レーザまたは発光ダイオードとなっていたが、例えば、図１４に示したように、光源１０１Ｒ，１０１Ｇの２つの光源の代わりに、光源１０１を用いてもよい。この場合には、光源１０１とフィールドレンズ１０７との間に、フィルタ１０２、オプティカルインテグレータ１０３、ＰＳコンバータ１０４、コンデンサレンズ１０５、Ｇ反射ダイクロイックミラー１０６を光源１０１側から順に配置すればよい。
【００７６】
また、上記第２の実施の形態では、４色の光を光源として用いていたが、それ以上の種類の色を光源として用いてもよい。
【００７７】
例えば、図１５に示したように、光源１０１Ｇに対する光学系に、波長５００ｎｍの深緑色光を射出する光源１０１ＤＧを加え、例えば光源１０１ＤＧの光を反射し光源１０１Ｇの光を透過するＤＧ反射ダイクロイックミラー１１４を配置し、その上で、図１６（Ａ）〜（Ｇ）に示したように、光源１０１Ｇ，１０１ＤＧを時分割駆動すると共に、液晶表示素子１２１Ｇに対して液晶表示素子１２１Ｍと同様の変調速度の信号を印加するようにしてもよい。このときは、スクリーンＳ上には、図１７の色度図に示したように、緑色（５３２ｎｍ）、赤色（６４３ｎｍ）、青色（４４５ｎｍ）、薄青色（４７５ｎｍ）および深緑色（５００ｎｍ）の各点で結ばれた五角形内のカラーを表示することができる。
【００７８】
さらに、例えば、図１８に示したように、光源１０１Ｒに対する光学系に、波長５７５ｎｍの黄色光を射出する光源１０１Ｙを加え、例えば光源１０１Ｙの光を反射し光源１０１Ｒの光を透過するＹ反射ダイクロイックミラー１１５を配置し、その上で、図１９（Ａ）〜（Ｉ）に示したように、光源１０１Ｒ，１０１Ｙを時分割駆動すると共に、液晶表示素子１２１Ｒに対しても液晶表示素子１２１Ｍと同様の変調速度の信号を印加するようにしてもよい。このときは、スクリーンＳ上には、図２０の色度図に示したように、緑色（５３２ｎｍ）、赤色（６４３ｎｍ）、青色（４４５ｎｍ）、薄青色（４７５ｎｍ）、深緑色（５００ｎｍ）および黄色（５７５ｎｍ）の各点で結ばれた六角形内のカラーを表示することができる。
【００７９】
以上、実施の形態およびその変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されず、種々の変形が可能である。
【００８０】
例えば、上記各実施の形態および各変形例の変形例では、外部のスクリーンＳを設け、そのスクリーンＳに映像を表示するフロントプロジェクタに対して、共通の光学系を用いた場合について説明したが、図２１に示したように、スクリーン５００を内蔵し、そのスクリーン５００の裏面に画像光を照射することによりスクリーン５００の表面に映像を表示するリアプロジェクションＴＶに対して、共通の光学系を用いるようにしてもよい。
【００８１】
また、上記各実施の形態および各変形例の変形例では、２つの光源を時分割駆動する際に、双方の光源を間欠駆動していたが、例えば、２つの光源の代わりに１つの白色光源のランプを設け、２つの光源の光の色と同じ色を有するカラーホイールをランプとダイクロイックミラーとの間に設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１の実施の形態の画像表示装置の概略構成図である。
【図２】図１の制御部から出力される信号のタイミング図である。
【図３】図１の画像表示装置で再現できるカラー範囲を表す色度図である。
【図４】一変形例に係る画像表示装置の概略構成図である。
【図５】他の変形例に係る画像表示装置の概略構成図である。
【図６】図５のレンズアレイの概略構成図である。
【図７】図５の制御部から出力される信号のタイミング図である。
【図８】その他の変形例に係る画像表示装置の概略構成図である。
【図９】その他の変形例に係る画像表示装置の概略構成図である。
【図１０】その他の変形例に係る画像表示装置の概略構成図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態の画像表示装置の概略構成図である。
【図１２】図１１の制御部から出力される信号のタイミング図である。
【図１３】図１１の画像表示装置で再現できるカラー範囲を表す色度図である。
【図１４】一変形例に係る画像表示装置の概略構成図である。
【図１５】他の変形例に係る画像表示装置の概略構成図である。
【図１６】図１５の制御部から出力される信号のタイミング図である。
【図１７】図１５の画像表示装置で再現できるカラー範囲を表す色度図である。
【図１８】その他の変形例に係る画像表示装置の概略構成図である。
【図１９】図１８の制御部から出力される信号のタイミング図である。
【図２０】図１８の画像表示装置で再現できるカラー範囲を表す色度図である。
【図２１】その他の変形例に係る画像表示装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００８３】
１，２…画像表示装置、１００…光学ユニット、１０１，１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１ＤＧ，１０１Ｙ…光源、１０２…フィルタ、１０３…オプティカルインテグレータ、１０３Ａ…第１のレンズアレイ、１０３Ｂ…第２のレンズアレイ、１０４…ＰＳコンバータ、１０５…コンデンサレンズ、１０６…Ｇ反射ダイクロイックミラー、１０７…フィールドレンズ、１０８…Ｂ反射ダイクロイックミラー、１０９…拡散板、１１０…ロッドインテグレータ、１１１…レンズアレイ、１１２…Ｇ反射ダイクロイックミラー、１１３…Ｃ反射ダイクロイックミラー、１１４…ＤＧ反射ダイクロイックミラー、１１５…Ｙ反射ダイクロイックミラー、１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂ，１２０Ｍ，１２０ＭＸ…液晶表示素子、１３０…Ｇ透過ダイクロイックミラー、１３１…投影レンズ、１３２…ダイクロイックミラー、１３３，１３４，１３５…偏光ビームスプリッタ、１３６…クロスミラー、ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ３，ＡＸ４…光軸。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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