(57)【要約】【課題】画像形成手段を効果的に照射する照明光を生成するレンズアレイとして、樹脂で成形するフライアイレンズに代わり、小型化が可能で、且つ、耐熱性に富む光学部品を用いた投射型画像表示装置を実現する。【解決手段】リフレクタ１０１からの光を入射するレンズアレイ部品として、画像形成手段１０５の有効域の形状と相似な形状例えば矩形形状に加工された複数個の屈折率分布ガラスアレイ１０３を用い、リフレクタ１０１の形状を放物面形状又は楕円面形状とし、予め定めた屈折率分布を有する各屈折率分布硝材１０３ａの焦点位置を当該各屈折率分布硝材１０３ａの光出射面の位置とし、且つ、各屈折率分布硝材１０３ａを、耐熱接着剤により接着して又は溶着によってアレイ状に形成する。屈折率分布ガラスアレイ１０３の両側に、互いに異なる偏光面の偏光光線に分離する分離手段と分離された一つの偏光光線の偏光面を旋光させて変換する変換手段とを配置する。【選択図】        図１
2004301917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源の近傍に配置されて、該光源からの光線を反射するリフレクタと、該リフレクタの光出射側に配置されて、画像形成手段の有効域の形状と相似な形状からなる複数個の屈折率分布硝材をアレイ状に備えている屈折率分布ガラスアレイと、該屈折率分布ガラスアレイの光出射側に配置されて、照明光を前記画像形成手段の有効域上にインテグレートする照明系レンズと、該照明系レンズの光出射側に配置されて、該照明系レンズからの照明光を画像信号により変調し画像を形成する前記画像形成手段と、該画像形成手段の光出射側に配置されて、該画像形成手段により形成された画像をスクリーン上に拡大投影する投射レンズとを具備し、前記リフレクタが、放物面形状の反射面であり、前記屈折率分布ガラスアレイの各屈折率分布硝材が、光入射面が平面形状であっても予め定めた所定の屈折率分布を有し、各該屈折率分布硝材の焦点位置が当該各屈折率分布硝材の光出射面の位置に設定されており、且つ、各該屈折率分布硝材が、耐熱接着剤により接着されてアレイ状に形成されていることを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の投射型画像表示装置において、前記屈折率分布ガラスアレイの各屈折率分布硝材をアレイ状に形成する際に、前記耐熱接着剤により接着する代わりに、溶着によってアレイ状に形成させることを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の投射型画像表示装置において、前記屈折率分布ガラスアレイの光入射側に配置されて、入射光線を互いに異なる偏光面からなる偏光光線に分離する偏光分離手段と、前記屈折率分布ガラスアレイの光出射側に配置されて、前記偏光分離手段にて分離された一つの偏光光線の偏光面を旋光させて変換する変換手段とを具備していることを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項４】
請求項３記載の投射型画像表示装置において、前記偏光分離手段が、入射光線を互いに直交する偏光面からなる２つの偏光光線に分離し、前記変換手段が、前記偏光分離手段にて分離された一方の偏光光線の偏光面を他方の偏光光線の偏光面に揃うように１／２波長旋光させて変換することを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項５】
請求項４記載の投射型画像表示装置において、前記偏光分離手段が、一軸異方性結晶からなり、該一軸異方性結晶が、光学軸を入射光線の光軸と直交する方向に向けて配置されると共に、該一軸異方性結晶の光出射面が、前記屈折率分布ガラスアレイとの位置関係に応じて予め定めた傾斜角度だけ、前記光軸に対して傾斜させた形状からなっていることを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項６】
請求項４記載の投射型画像表示装置において、前記偏光分離手段が、複数個の同一形状の一軸異方性結晶からなり、各該一軸異方性結晶が、それぞれの光学軸を入射光線の光軸と直交する方向に揃え、且つ、前記光軸と直交する方向に積み上げられて配置されると共に、各該一軸異方性結晶の光出射面が、前記屈折率分布ガラスアレイとの位置関係に応じて予め定めた傾斜角度だけ、それぞれ前記光軸に対して傾斜させた形状からなっていることを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の投射型画像表示装置において、前記屈折率分布ガラスアレイの光出射側に、あるいは、前記屈折率分布ガラスアレイの光出射側に偏光光線の偏光面を旋光させて変換する変換手段が配置されている場合には、該変換手段の光出射側に、入射光線の光路上に位置したカラーフィルタが回転して赤、緑、青の各色光を周期的に出射するカラーホイール板が配置されていることを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の投射型画像表示装置において、前記リフレクタが、放物面形状の反射面ではなく、楕円面形状の反射面であり、楕円面形状の該リフレクタからの反射光を平行光線に変化させる凹レンズを該リフレクタの光出射側に配置していることを特徴とする投射型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投射型画像表示装置に関し、光源からの光が画像形成手段の有効域（例えば矩形状の照明領域）を均一に照射する照明系を有し、該照明系からの照明光を画像形成手段によって変調して形成した画像をスクリーン上へ拡大投影する投射型画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光源からの光を矩形状の画像形成手段の照明領域に均一に照射するための照明系を有する投射型画像表示装置を小型化する従来技術の一つとして、特許文献１に示す特開２００１−３３７２０４号公報「フライアイレンズ及びこれを用いた投射型液晶表示装置」に記載された技術がある。
特許文献１によれば、光源からの光を液晶パネルの各有効域に対応する複数の矩形型の光束の照明光に変換する手段とされる２つの入出射フライアイレンズに関して、２つの入出射フライアイレンズ間の間隔を狭くして小型化を図るために、入出射フライアイレンズの各レンズセルのピッチを細かくして、更に該フライアイレンズをガラス基板に貼り付けることにより、または、ガラス基板の両面に光学的位置を対応させて入出射フライアイレンズを成形することによって、光学系の小型化、部品点数の低減を実現せんとしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３３７２０４号公報（第３−４頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の技術のごとく、フライアイレンズの各レンズセルのピッチを細かくするために、該フライアイレンズを成形するガラス基板において、各レンズセルの形状を精度良く成形することが困難となる一方、各レンズセルの形状の精度を出すために、ガラス基板を成形する代わりに、樹脂によって成形したものを用いることにすると、樹脂そのものの耐熱性が悪く、高輝度化を図ることが困難であるという問題を有している。
【０００５】
本発明は、かかる状況に鑑みてなされたものであり、画像形成手段の有効域を効果的に照射する照明光を得るための光学部材として、超小型レンズ形状に成形された各レンズセルをアレイ配置する従来のフライアイレンズを用いる代わりに、光入射面が平面形状であっても屈折率が、一様ではなく、各部で異なる光学部材の屈折率分布硝材を複数個アレイ状に配置した屈折率分布ガラスアレイを用い、各該屈折率分布硝材の形状を画像形成手段の有効域の形状と相似な形状例えば矩形形状に加工し、且つ、各該屈折率分布硝材の焦点位置を当該各屈折率分布硝材の光出射面の位置に設定することにより、光学系の小型化、部品点数の低減を図ると共に、各該屈折率分布硝材を、耐熱性に富む耐熱接着剤により互いに接着して、あるいは、接着剤により接着する代わりに溶着させて、屈折率分布ガラスアレイを形成することにより、高輝度化を実現可能にせんとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の技術手段は、光源と、該光源の近傍に配置されて、該光源からの光線を反射するリフレクタと、該リフレクタの光出射側に配置されて、画像形成手段の有効域の形状と相似な形状からなる複数個の屈折率分布硝材をアレイ状に備えている屈折率分布ガラスアレイと、該屈折率分布ガラスアレイの光出射側に配置されて、照明光を前記画像形成手段の有効域上にインテグレートする照明系レンズと、該照明系レンズの光出射側に配置されて、該照明系レンズからの照明光を画像信号により変調し画像を形成する前記画像形成手段と、該画像形成手段の光出射側に配置されて、該画像形成手段により形成された画像をスクリーン上に拡大投影する投射レンズとを具備し、前記リフレクタが、放物面形状の反射面であり、前記屈折率分布ガラスアレイの各屈折率分布硝材が、光入射面が平面形状であっても予め定めた所定の屈折率分布を有し、各該屈折率分布硝材の焦点位置が当該各屈折率分布硝材の光出射面の位置に設定されており、且つ、各該屈折率分布硝材が、耐熱接着剤により接着されてアレイ状に形成されている投射型画像表示装置とすることを特徴とするものである。
【０００７】
また、第２の技術手段は、前記第１の技術手段に記載の投射型画像表示装置において、前記屈折率分布ガラスアレイの各屈折率分布硝材をアレイ状に形成する際に、前記耐熱接着剤により接着する代わりに、溶着によってアレイ状に形成させる投射型画像表示装置とすることを特徴とするものである。
【０００８】
また、第３の技術手段は、前記第１又は第２の技術手段に記載の投射型画像表示装置において、前記屈折率分布ガラスアレイの光入射側に配置されて、入射光線を互いに異なる偏光面からなる偏光光線に分離する偏光分離手段と、前記屈折率分布ガラスアレイの光出射側に配置されて、前記偏光分離手段にて分離された一つの偏光光線の偏光面を旋光させて変換する変換手段とを具備している投射型画像表示装置とすることを特徴とするものである。
【０００９】
また、第４の技術手段は、前記第３の技術手段に記載の投射型画像表示装置において、前記偏光分離手段が、入射光線を互いに直交する偏光面からなる２つの偏光光線に分離し、前記変換手段が、前記偏光分離手段にて分離された一方の偏光光線の偏光面を他方の偏光光線の偏光面に揃うように１／２波長旋光させて変換する投射型画像表示装置とすることを特徴とするものである。
【００１０】
また、第５の技術手段は、前記第４の技術手段に記載の投射型画像表示装置において、前記偏光分離手段が、一軸異方性結晶からなり、該一軸異方性結晶が、光学軸を入射光線の光軸と直交する方向に向けて配置されると共に、該一軸異方性結晶の光出射面が、前記屈折率分布ガラスアレイとの位置関係に応じて予め定めた傾斜角度だけ、前記光軸に対して傾斜させた形状からなっている投射型画像表示装置とすることを特徴とするものである。
【００１１】
また、第６の技術手段は、前記第４の技術手段に記載の投射型画像表示装置において、前記偏光分離手段が、複数個の同一形状の一軸異方性結晶からなり、各該一軸異方性結晶が、それぞれの光学軸を入射光線の光軸と直交する方向に揃え、且つ、前記光軸と直交する方向に積み上げられて配置されると共に、各該一軸異方性結晶の光出射面が、前記屈折率分布ガラスアレイとの位置関係に応じて予め定めた傾斜角度だけ、それぞれ前記光軸に対して傾斜させた形状からなっている投射型画像表示装置とすることを特徴とするものである。
【００１２】
また、第７の技術手段は、前記第１乃至第６の技術手段のいずれかに記載の投射型画像表示装置において、前記屈折率分布ガラスアレイの光出射側に、あるいは、前記屈折率分布ガラスアレイの光出射側に偏光光線の偏光面を旋光させて変換する変換手段が配置されている場合には、該変換手段の光出射側に、入射光線の光路上に位置したカラーフィルタが回転して赤、緑、青の各色光を周期的に出射するカラーホイール板が配置されている投射型画像表示装置とすることを特徴とするものである。
【００１３】
また、第８の技術手段は、前記第１乃至第７の技術手段のいずれかに記載の投射型画像表示装置において、前記リフレクタが、放物面形状の反射面ではなく、楕円面形状の反射面であり、楕円面形状の該リフレクタからの反射光を平行光線に変化させる凹レンズを該リフレクタの光出射側に配置している投射型画像表示装置とすることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る投射型画像表示装置の実施形態の一例について、以下に図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る投射型画像表示装置の実施形態における構成の一例を示す光学系構成図であり、放物面形状の反射面を有する放物面リフレクタ１０１と、光源１０２と、放物面リフレクタ１０１の光出射側に配置されて、画像形成手段１０５の有効域の形状と相似な形状例えば矩形形状に加工された複数個の屈折率分布硝材１０３ａがアレイ状に配列された屈折率分布ガラスアレイ１０３と、屈折率分布ガラスアレイ１０３の光出射側に配置されて、出射光を画像形成手段１０５の有効域上にインテグレートする照明系レンズ１０４と、照明系レンズ１０４の光出射側に配置されて、照射された光を画像信号により変調して画像を形成する画像形成手段１０５と、画像形成手段１０５の光出射側に配置されて、画像形成手段１０５により形成された画像をスクリーン上に拡大投影する投射レンズ１０６とから構成されている。
【００１５】
図１に示す光学系構成図において、光源１０２から出た光は、放物面リフレクタ１０１により平行光線に揃えられ、その後、複数個の屈折率分布硝材１０３ａからなる屈折率分布ガラスアレイ１０３に入射され、画像形成手段１０５の有効域と相似な形状例えば矩形形状に整形されて出射され、屈折率分布ガラスアレイ１０３からの出射光は、照明系レンズ１０４により画像形成手段１０５上にインテグレートされて照射される。画像形成手段１０５からの出射光、即ち、該画像形成手段１０５上に照射された光を画像信号により変調した出射光は、投射レンズ１０６に入射されて、スクリーン上へ結像される。
【００１６】
ここで、屈折率分布ガラスアレイ１０３としてアレイ状に配置される各屈折率分布硝材１０３ａとは、一般に、ＧＲＩＮ（Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ｉｎｄｅｘ）レンズとも称されて、光入射面がたとえ入射光線の光軸に垂直な平面形状であったとしても、屈折率分布硝材１０３ａ各部の屈折率が、一様ではなく、予め定めたある規則に基づいた所定の分布を有しているレンズを形成しているものである。該ＧＲＩＮレンズとしては、様々なものが開発されているが、本発明の各屈折率分布硝材１０３ａにおいては、図１に模式的に示すように屈折率が光軸に対して直交する平面内に分布しているものを使用する。
即ち、この場合、該ＧＲＩＮレンズの屈折率の分布は次式によって表される。半径ｒの位置における屈折率をｎ（ｒ）とすると、
【００１７】
【式１】
2004301917.tif 000003
【００１８】
と表される。
ここに、ｒは、該ＧＲＩＮレンズの中心位置からの距離、ｎ０は、該ＧＲＩＮレンズの中心における屈折率、Ａは、屈折率の分布を決定する２次定数である。
【００１９】
而して、かくのごときＧＲＩＮレンズ即ち屈折率分布硝材１０３ａに入射された光は、たとえ光入射面が平面であっても、それぞれの入射位置に分布した屈折率に応じて異なる屈折率で屈折した光線となり、図１に示すように、結像する性質を備えている。
ここで、ＧＲＩＮレンズ即ち屈折率分布硝材１０３ａに入射された光の光線行列は、入射高さｒ１、入射角度θ１、光線の進行距離Ｄ、出射高さｒ２、出射角度θ２、を用いて、次のように表現される。
【００２０】
【式２】
2004301917.tif 000004
【００２１】
式２に示すように、該屈折率分布硝材１０３ａ内部では、各光線は、（２π／√Ａ）の周期でサインカーブを描いて進行していることが判る。
【００２２】
本発明においては、各屈折率分布硝材１０３ａからのそれぞれの光線を当該各屈折率分布硝材１０３ａの光出射面において結像させるように、各屈折率分布硝材１０３ａの焦点位置を当該各屈折率分布硝材１０３ａの光出射面の位置に設定しており、各屈折率分布硝材１０３ａの光出射面の位置を示すことになる屈折率分布ガラスアレイ１０３の光軸方向の長さＤは、［式２］における各屈折率分布硝材１０３ａ内の光線の進行距離Ｄに着目して、（π／２√Ａ）となるように設定している。かかる長さＤを有する場合の屈折率分布硝材１０３ａの持つ焦点距離をｆａとすると、
ｆａ＝１／ｎ０√Ａ
と表すことができる。
【００２３】
ここで、屈折率分布硝材１０３ａの焦点距離ｆａと、矩形形状の屈折率分布硝材１０３ａの長辺方向の寸法ａと、矩形形状の画像形成手段１０５の長辺方向の有効域寸法Ｐｘと、照明系レンズ１０４が成す焦点距離ｆｂとの望ましい関係を求めると、
ｆｂ≒ｆａ・（Ｐｘ／ａ）
と表すことができる。実際には、照明系レンズ１０４の結像位置は画像形成手段１０５までの距離よりも若干大きいので、照明系レンズ１０４の焦点距離ｆｂは、前記式から求められる値よりも（５〜１０）％程度大きい値とされる。
【００２４】
図２に、屈折率分布ガラスアレイ１０３を形成する各屈折率分布硝材１０３ａの形状の一例を模式的に示している。図２に示すように、屈折率分布ガラスアレイ１０３は、画像形成手段１０５の有効域の形状と相似な形状例えば矩形形状に加工された複数個の屈折率分布硝材１０３ａをアレイ状に配置して構成されている。かかる場合においては、屈折率分布硝材１０３ａの長辺方向の寸法ａと短辺方向の寸法ｂとの比率は、画像形成手段１０５の有効域の長辺方向の寸法Ｐｘと、短辺方向の寸法Ｐｙとの比率に等しくなるように設定される。
【００２５】
図１及び図２に示すように、本発明に係る投射型画像表示装置においては、フライアイレンズの代わりに、画像形成手段１０５の有効域の形状と相似な形状例えば矩形形状に加工された複数個の屈折率分布硝材１０３ａをアレイ状に備えている屈折率分布ガラスアレイ１０３を用いる構成としているので、部品点数が少なくなり、小型化が可能となると共に、耐熱性が高い耐熱接着剤により屈折率分布硝材１０３ａを接着して屈折率分布ガラスアレイ１０３を形成することにより、熱による屈折率分布ガラスアレイ１０３の変形を防ぐことが可能であり、各屈折率分布硝材１０３ａに強い光を入射して、高輝度化を図ることができる。
【００２６】
更には、各屈折率分布硝材１０３ａをアレイ状に配置して屈折率分布ガラスアレイ１０３を形成する際に、前記耐熱接着剤により接着する代わりに、溶着によって形成することも可能であり、かかる溶着を用いて屈折率分布ガラスアレイ１０３を形成することにより、熱による劣化を完全に避けることができるので、更なる高耐熱・高耐光性を得ることが可能であり、更に高輝度の投射型画像表示装置とすることが可能となる。
【００２７】
図３は、図１に示す屈折率分布ガラスアレイ１０３の異なる光学系構成例を示す模式図である。図３においては、画像形成手段１０５の有効域を効果的に照射する複数の光束の光線を形成する際に、複数個のＧＲＩＮレンズ即ち屈折率分布硝材１０３ａのアレイからなる屈折率分布ガラスアレイ１０３の光入射面側に、一軸異方性結晶３０１ａからなる複屈折材３０１を前置して配置している構成例を示している。ここで、一軸異方性結晶３０１ａの光学軸３０１ｂを、図３に示すように、入射光線の光軸と直交する方向（図３の上下方向）に向けるように配置し、当該一軸異方性結晶３０１ａの光出射面を、入射光線の該光軸に対して傾斜させるように加工することにより、かかる一軸異方性結晶３０１ａに入射される入射光線を、互いに直交する偏光面を有する２つの偏光光線（即ち、図３に直線で示すＳ偏光と破線で示すＰ偏光）に分離して、後置した屈折率分布ガラスアレイ１０３に出射させることができる。
【００２８】
即ち、一軸異方性結晶３０１ａは、ランダム光からなる入射光線を互いに直交する偏光面を有する２つの偏光光線に分離する偏光分離手段を提供している。ここに、当該一軸異方性結晶３０１ａの光出射面を光軸に対して傾斜させる傾斜角度は、後置した屈折率分布ガラスアレイ１０３との位置関係に応じて予め決定されるものであり、分離された２つの偏光光線を、屈折率分布ガラスアレイ１０３の各屈折率分布硝材１０３ａに入射する入射位置に応じて決定される。
【００２９】
また、図４は、図３に示す複屈折材３０１を前置した屈折率分布ガラスアレイ１０３の光出射面に、偏光光線の偏光面を１／２波長旋光させるλ／２板を配置している様子を示している模式図である。図４に示すように、図３に示す複屈折材３０１を前置した屈折率分布ガラスアレイ１０３の光出射面に、互いに直交した偏光面を有する２つの偏光光線に分離されて出射されてくるいずれか一方の偏光光線を９０度即ち１／２波長旋光させて、他方の偏光光線の偏光面に揃えるλ／２板４０１を配置している。
【００３０】
即ち、λ／２板４０１は、図４に示すように、屈折率分布ガラスアレイ１０３の光入射側に前置されている複屈折材３０１により分離された２つの偏光光線のいずれか一方の偏光光線が結像している結像位置即ち屈折率分布ガラスアレイ１０３の光出射面に配置されて、各屈折率分布硝材１０３ａにより結像されている２つの偏光光線のいずれか一方の偏光光線（図４の例では、Ｐ偏光光線）の偏光面を、９０度即ち１／２波長旋光させて他方の偏光光線（図４の例では、Ｓ偏光光線）の偏光面と同じ偏光面を有する偏光光線に変換する変換手段を提供している。かくのごとく、ランダム光から変換された偏光光線を用いて画像形成手段１０５の有効域を照射することにより、より輝度が高い画像を形成させることができる。
ここで、λ／２板４０１は、屈折率分布ガラスアレイ１０３の光出射面（一方の偏光光線の結像位置側の光出射面のみ）に耐熱接着剤を用いて貼り付けていくことにより、位置精度を保つことが可能となる。
【００３１】
なお、本実施例においては、図３に示す複屈折材３０１即ち偏光分離手段において互いに直交する偏光面を有する２つの偏光光線を出射させ、図４に示すλ／２板４０１即ち変換手段において、いずれか一方の偏光光線の偏光面を１／２波長旋光させている例を示しているが、本発明は、かかる場合に限るものではなく、前記偏光分離手段としては、互いに異なる偏光面を有する偏光光線に分離して出射し、前記変換手段としては、前記偏光分離手段により分離されたいずれか一つの偏光光線の偏光面を旋光させて、他の偏光光線の偏光面に揃えさせるようにする構成としても勿論構わない。
【００３２】
図５は、本発明に係る投射型画像表示装置における構成の更に異なる実施例を示す光学系構成図であり、図１に示す屈折率分布ガラスアレイ１０３の光出射側に、カラーホイール板５０１を配置して構成されている。カラーホイール板５０１には、ランダム光の入射光線の中から赤、緑、青の各色成分からなる各色光のいずれかを透過させるカラーフィルタが入射光線の光路上に位置するように備えられており、各色のカラーフィルタに入射光線を周期的に入射させるために、入射光線の光軸とずれた回転軸を中心にして、カラーホイール板５０１が、予め定められた一定回転数で高速に回転している。
【００３３】
従って、図５に示すように、カラーホイール板５０１を備えた光学系構成とすることによって、１つの画像形成手段１０５を用いた光学系であっても、フィールドシーケンシャル方式を用いたカラー画像表示が可能となる。
なお、カラーホイール板５０１を備えた光学系構成は、図５に示す屈折率分布ガラスアレイ１０３のみを用いて構成されている場合に限るものではなく、図３や図４に示す複屈折材３０１やλ／２板４０１を配置して構成されている場合においても、λ／２板４０１の光出射側にカラーホイール板５０１を配置するように構成することができる。
【００３４】
図６は、図３で示した一軸異方性結晶３０１ａに関する更に異なる構成を説明するための模式図である。図３においては、複屈折材３０１を構成する一軸異方性結晶３０１ａを、後置されている屈折率分布ガラスアレイ１０３の大きさと同等の大きさとして形成しているため、一軸異方性結晶３０１ａの厚さ（図３の横方向即ち光軸と同じ方向の結晶の厚さ）が厚くなってしまい、投射型画像表示装置が大型化するおそれがある。而して、図６に示す複屈折材３０１′としては、一軸異方性結晶３０１ａを用いる代わりに、該一軸異方性結晶３０１ａの形と相似な形状で、且つ、適切な大きさに縮小した大きさの縮小一軸異方性結晶３０１ａ′を複数個用いることとしている。ここで、図６に示すように、複数個の各縮小一軸異方性結晶３０１ａ′の光学軸３０１ｂ′を入射光線の光軸に直交する同じ方向に揃えるようにし、且つ、入射光線の光軸に直交する方向に、各縮小一軸異方性結晶３０１ａ′を積み上げるように配置することにより、縮小一軸異方性結晶３０１ａ′の厚さ（図３の横方向即ち光軸と同じ方向の結晶の厚さ）方向の必要スペースを増加させることなく、且つ、図３に示す一軸異方性結晶３０１ａの複屈折材３０１と同様の偏光光線の分離効果を得ることが可能である。
【００３５】
また、図７には、本発明に係る投射型画像表示装置に用いる光源系の更に異なる構成例について模式的に示している。図７に示す構成例においては、光源１０２′からの光を出射方向に反射するリフレクタとして、楕円面形状の反射面を備えた楕円面リフレクタ１０１′を用い、該楕円面リフレクタ１０１′からの光の出射方向に凹レンズ７０１を配している場合を示している。図７に示すように、光源１０２′からの光が楕円面リフレクタ１０１′によって収束されてくる光線に対して、凹レンズ７０１を配置することにより、平行光線に変化させるように構成されている。凹レンズ７０１から出射した光は、その後、図１に示す屈折率分布ガラスアレイ１０３に入射されるように構成しても良いし、図３や図４に示す複屈折材３０１に入射されるように構成しても良い。かくのごとき構成とすることにより、光源１０２′からの光線の光束をより小さく収束させ、屈折率分布ガラスアレイ１０３や複屈折材３０１などの光学部材を小型化することが可能となり、投射型画像表示装置の小型化を図ることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係る投射型画像表示装置によれば、以下のごとき効果が齎される。
本発明に係る投射型画像表示装置は、フライアイレンズの代わりに、画像形成手段の有効域を効果的に照射できる形状例えば矩形形状に加工された複数個の屈折率分布硝材をアレイ状に備えている屈折率分布ガラスアレイを用いる構成としているので、部品点数が少なくなり、小型化が可能となると共に、耐熱性が高い耐熱接着剤により各屈折率分布硝材を接着して屈折率分布ガラスアレイを形成しているので、熱による屈折率分布ガラスアレイの変形を防ぐことが可能であり、各屈折率分布硝材に強い光を入射して、高輝度化を図ることができる。
【００３７】
更には、各屈折率分布硝材をアレイ状に配置して屈折率分布ガラスアレイを形成する際に、前記耐熱接着剤により各屈折率分布硝材を互いに接着する代わりに、溶着によって形成することも可能であり、かかる場合においては、熱による劣化を完全に避けることができるので、更なる高耐熱・高耐光性を得ることが可能であり、更に高輝度の投射型画像表示装置とすることが可能となる。
【００３８】
また、屈折率分布ガラスアレイの光入射側にて光を互いに直交する２つの偏光光線に分離する偏光分離手段を配置し、屈折率分布ガラスアレイの光出射側にて、分離した２つの偏光光線のいずれか一方を他方の偏光光線の偏光面に揃うように旋光して変換する変換手段を備えた構成としているので、光源から出射された光の偏光面を揃えて画像形成手段上を有効に照射することが可能である。
【００３９】
また、屈折率分布ガラスアレイの光出射側や偏光光線の偏光面を変換する変換手段の光出射側に、入射光線の光路上に位置したカラーフィルタが回転して赤、緑、青の各色光を周期的に出射するカラーホイール板を配置した構成としているので、フィールドシーケンシャル方式を用いたカラー画像表示が可能である。
【００４０】
更に、光源からの光線を反射するリフレクタを楕円面形状の反射面とし、且つ、該リフレクタからの反射光を平行光線に変化させる凹レンズを備えた構成としているので、光源からの光線の光束をより小さく収束させ、屈折率分布ガラスアレイや偏光分離手段の複屈折材などの光学部材を小型化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に係る投射型画像表示装置の実施形態における構成の一例を示す光学系構成図である。
【図２】
屈折率分布ガラスアレイを形成する各屈折率分布硝材の形状の一例を模式的に示す模式図である。
【図３】
図１に示す屈折率分布ガラスアレイの異なる光学系構成例を示す模式図である。
【図４】
図３に示す複屈折材を前置した屈折率分布ガラスアレイの光出射面に、偏光光線の偏光面を１／２波長旋光させるλ／２板を配置している様子を示している模式図である。
【図５】
本発明に係る投射型画像表示装置における構成の更に異なる実施例を示す光学系構成図である。
【図６】
図３で示した一軸異方性結晶に関する更に異なる構成を説明するための模式図である。
【図７】
本発明に係る投射型画像表示装置に用いる光源系の更に異なる構成例について模式的に示している模式図である。
【符号の説明】
１０１…放物面リフレクタ、１０１′…楕円面リフレクタ、１０２，１０２′…光源、１０３…屈折率分布ガラスアレイ、１０３ａ…屈折率分布硝材、１０４…照明系レンズ、１０５…画像形成手段、１０６…投射レンズ、３０１，３０１′…複屈折材、３０１ａ…一軸異方性結晶、３０１ａ′…縮小一軸異方性結晶、３０１ｂ，３０１ｂ′…光学軸、４０１…λ／２板、５０１…カラーホイール板、７０１…凹レンズ。
【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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