(57)【要約】【課題】光エネルギー及び熱エネルギーによる光学素子の劣化が少ない投射型表示装置を提供する。【解決手段】光源２と、光源２から射出した光束の光路上に配設された、第１のレンズアレイ５と、第１の色分解手段６と、第２のレンズアレイ８ｂ、８ｙと、偏光変換手段９ｂ、９ｙとをこの順に備え、第２の偏光光束の光路上に配設され、第２の偏光光束を第３の偏光光束及び第４の偏光光束に色分解する第２の色分解手段１４と、第１，第３及び第４の偏光光束の光路上にそれぞれ配設され、前記第１，第３及び第４の偏光光束を、入力画像信号に基づいて変調し、変調光束として射出する３個の液晶表示素子１２ｒ，１２ｇ，１２ｂとを備える。【選択図】図１
2009169385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から射出した光束を、複数の部分光束からなる部分光束群とする第１のレンズアレイと、
前記部分光束群を、第１の部分光束群及び第２の部分光束群に色分解し、互いに異なる方向に射出する第１の色分解手段と、
色分解された前記第１の部分光束群及び前記第２の部分光束群をそれぞれ合成し、照度分布が均一な第１の光束及び第２の光束にする第２のレンズアレイ及び第３のレンズアレイと、
合成された前記第１の光束及び前記第２の光束をそれぞれ偏光分離した後に、偏光角を変換することにより、一方向の偏光角のみを有する直線偏光の第１の偏光光束及び第２の偏光光束としてそれぞれ射出する第１の偏光変換手段及び第２の偏光変換手段と、
を備え、
前記第２の偏光光束の光路上に配設され、前記第２の偏光光束を第３の偏光光束及び第４の偏光光束に色分解し、互いに異なる方向に射出する第２の色分解手段と、
前記第１の偏光光束，前記第３の偏光光束及び前記第４の偏光光束の光路上にそれぞれ配設され、前記第１の偏光光束，前記第３の偏光光束及び前記第４の偏光光束を、入力画像信号に基づいて変調し、第１の変調光束，第２の変調光束及び第３の変調光束として射出する３個の液晶表示素子と、
前記第１の変調光束，前記第２の変調光束及び前記第３の変調光束を合成して射出光束として射出する色合成手段と、
を備えることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
光源と、
前記光源から射出した光束を、第１の光束及び第２の光束に色分解し、互いに異なる方向に射出する第１の色分解手段と、
色分解された前記第１の光束及び前記第２の光束の照度分布をそれぞれ均一化する第１のインテグレータ光学系及び第２のインテグレータ光学系と、
前記第１のインテグレータ光学系及び前記第２のインテグレータ光学系を透過した前記第１の光束及び前記第２の光束を、それぞれ偏光分離した後に、偏光角を変換することにより、一方向の偏光角のみを有する直線偏光の第１の偏光光束及び第２の偏光光束としてそれぞれ射出する第１の偏光変換手段及び第２の偏光変換手段と、
を備え、
前記第２の偏光光束の光路上に配設され、前記第２の偏光光束を第３の偏光光束及び第４の偏光光束に色分解し、互いに異なる方向に射出する第２の色分解手段と、
前記第１の偏光光束，前記第３の偏光光束及び前記第４の偏光光束の光路上にそれぞれ配設され、前記第１の偏光光束，前記第３の偏光光束及び前記第４の偏光光束を、入力画像信号に基づいて変調し、第１の変調光束，第２の変調光束及び第３の変調光束として射出する３個の液晶表示素子と、
前記第１の変調光束，前記第２の変調光束及び前記第３の変調光束を合成して射出光束として射出する色合成手段と、
を備えることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項３】
光源と、
前記光源から射出した光束を、第１の光束及び第２の光束に色分解し、互いに異なる方向に射出する第１の色分解手段と、
を有し、
前記第１の光束の光路上には、
色分解された前記第１の光束を、複数の部分光束からなる第１の部分光束群とする第１のレンズアレイと、
前記第１の部分光束群の部分光束を合成し第１の合成光束にすることにより照度分布を均一にする第２のレンズアレイと、
合成された前記第１の合成光束を偏光分離した後に、偏光角を変換することにより、一方向の偏光角のみを有する直線偏光の第１の偏光光束として射出する第１の偏光変換手段と、
前記第１の偏光光束を、入力画像信号に基づいて変調し、第１の変調光束として射出する第１の液晶表示素子と、
を備え、
前記第２の光束の光路上には、
色分解された前記前記第２の光束を、複数の部分光束からなる第２の部分光束群とする第３のレンズアレイと、
前記第２の部分光束群を第３の部分光束群及び第４の部分光束群に色分解し、互いに異なる方向に射出する第２の色分解手段と、
色分解された前記第３の分光光束群及び前記第４の分光光束群の部分光束をそれぞれ合成し、照度分布が均一な第３の合成光束及び４の合成光束として射出することにより照度分布を均一にする第４のレンズアレイ及び第５のレンズアレイと、
合成された前記第３の合成光束及び前記第４の合成光束を偏光分離した後に、偏光角を変換することにより、一方向の偏光角のみを有する直線偏光の第３の偏光光束及び第４の偏光光束として射出する第２の偏光変換手段及び第３の偏光変換手段と、
前記第３の偏光光束及び前記第４の偏光光束を、入力画像信号に基づいてそれぞれ変調し、第２の変調光束及び第３の変調光束として射出する第２の液晶表示素子及び第３の液晶表示素子と、
を備え、
更に、前記第１の変調光束，前記第２の変調光束及び前記第３の変調光束を合成して射出光束として射出する色合成手段を備えることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項４】
前記第１の部分光束群及び前記第２の部分光束群のうちの一方は前記第１の色分解手段を透過することによって色分解され、他方は前記第１の色分解手段で反射することによって色分解され、
前記第１の色分解手段を透過することによって色分解された前記第１の部分光束群又は前記第２の部分光束群の一方の光路が、前記第１の色分解手段から少なくとも１つの前記液晶表示素子まで直線であることを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記第１の光束及び前記第２の光束のうちの一方は前記第１の色分解手段を透過することによって色分解され、他方は前記第１の色分解手段で反射することによって色分解され、
前記第１の色分解手段を透過することによって色分解された前記第１の光束又は前記第２の光束の一方の光路が、前記第１の色分解手段から少なくとも１つの前記液晶表示素子まで直線であることを特徴とする請求項２記載の投射型表示装置。
【請求項６】
前記第１の光束及び前記第２の光束のうちの一方は前記第１の色分解手段を透過することによって色分解され、他方は前記第１の色分解手段で反射することによって色分解され、
前記第１の色分解手段を透過することによって色分解された前記第１の光束又は前記第２の光束の一方の光路が、前記第１の色分解手段から少なくとも１つの前記液晶表示素子まで直線であることを特徴とする請求項３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、光源の輝度が高い場合でも、光学素子の劣化が少なく、色再現性に優れた投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
反射型液晶表示素子を用いた投射型表示装置において、比較的単純な構造ながらも、光の利用効率を高めることができる投射型表示装置として、偏光変換素子を用いた投射型表示装置が知られている。
この偏光変換素子を用いた投射型表示装置の代表的な例として、光源から射出された光のうち、紫外線領域及び赤外線領域の光をフィルタにより除去し、その後、残りの光を偏光変換素子が含まれるインテグレータ光学系に入射するようにした投射型表示装置が、特許文献１に記載されている。
【０００３】
特許文献１には、おおむね以下のように記載されている。
図８は、従来の投射型表示装置１００の光学系の概略構成図である。
光源１０１から略平行光束の光が射出され、射出されたこの光は赤外線反射フィルタ１０２に入射し、赤外線反射フィルタ１０２で赤外線を反射することで赤外成分が除去される。次に、赤外線反射フィルタ１０２を透過した光は、紫外線反射フィルタ１０３に入射することにより紫外成分が反射され除去される。そして、紫外線反射フィルタ１０３を透過した赤外成分及び紫外成分が除去された白色光は、フライアイレンズ系１０４を透過後に、偏光変換素子１０５でランダムな偏光から、直線偏光に変換される。
通常、ランダムな偏光を直線偏光に変換する場合、偏光フィルムを用いる。この場合、入射光量のうち半分の偏光成分は捨ててしまうが、偏光ビームスプリッタと１／２波長板で構成される偏光変換素子１０５を用いることによって、Ｐ偏光成分をＳ偏光に変換し入射光量のほぼ全てを利用することができる。
【０００４】
直線偏光に変換された白色光は、クロスダイクロイックミラー１０６で、青色（以下「Ｂ」と称す）光と、黄色（以下「Ｙ」と称す）光とに色分離された後、Ｙ光は、ダイクロイックミラー１０７で、緑色（以下「Ｇ」と称す）光と赤色（以下「Ｒ」という）光に色分解される。クロスダイクロイックミラー１０６及びダイクロイックミラー１０７から構成される色分解光学系での色分解により得られたＲ光，Ｇ光，Ｂ光は、それぞれ光軸上に配置された偏光ビームスプリッタ１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂに入射し、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光のＳ偏光成分が偏光ビームスプリッタ１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂの偏光分離部によって反射され、Ｒ光，Ｇ光，及びＢ光用の反射型液晶表示素子１０９Ｒ，１０９Ｇ，１０９Ｂに入射する。
【０００５】
次に、各色光用反射型液晶表示素子１０９Ｒ，１０９Ｇ，１０９Ｂに入射したＳ偏光のＲ光，Ｇ光，及びＢ光はＲ，Ｇ，Ｂ各色の駆動信号によって変調作用を受け、変調された部分の光はＰ偏光になり、変調されていない部分の光はＳ偏光のままとして、Ｐ偏光とＳ偏光との混合光になり各色光用の反射型液晶表示素子１０９Ｒ，１０９Ｇ，１０９Ｂで反射し、反射型液晶表示素子１０９Ｒ，１０９Ｇ，１０９Ｂから射出する。
そして、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色光は、再び各色光用の偏光ビームスプリッタ１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂにそれぞれ入射し、変調光（Ｐ偏光）のみが偏光分離部と透過した後、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１０に各色光それぞれ異なる入射面から入射し、色合成される。
色合成された光は、クロスダイクロイックプリズム１１０の所定の射出面から射出し、投射レンズ１１１によって拡大され、図示しないスクリーン上にカラー像を形成する。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３２１６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、映画館や大規模商業施設等で投射型表示装置を用い多くの人に対して投映像を視聴させる場合、映像を大画面化すると共に、単位面積当たりの照度を低下させないために、投射型表示装置からの射出光の明るさを明るくする必要がある。
投射型表示装置から投影される画像を明るくする技術としては、液晶表示素子のサイズを大きくすること、光学系のＦ値を小さくすること、光源を明るくすることの３種類の方法が知られている。
このうち、液晶表示素子のサイズを大きくすることと、光学系のＦ値を小さくすることとに関しては、投射型表示装置が大型化してしまい装置コストが向上してしまうことに加え、光学設計の大幅な変更が必要であるという問題があった。
一方、光源を明るくすることに関しては、光学設計の変更点も少なく、光源を交換するだけで容易に投映像の輝度を高めることができるという利点がある。例えば、一般的な投射型表示装置に用いられる超高圧水銀ランプの定格入力は３００Ｗが最大であるが、キセノンランプでは定格入力が１ＫＷから大きいもので１０ＫＷまで実用化されており、容易に投射型表示装置の輝度を向上することができる。
【０００８】
しかしながら、光源の高輝度化で最大の課題となるのが光学部品の信頼性である。具体的には、偏光板，位相差板，偏光変換素子など有機材料を構成材料として含む光学部品は、高輝度化された光により有機材料の劣化が促進し、信頼性が低下するとい
う問題があった。
この光学部品の劣化の主な原因には、酸化プロセスによる劣化メカニズムと光化学反応による劣化メカニズムの二種類があり、いずれの場合にも、光学部品に照射される光の波長が短いほど（紫外線領域に近づくに従い）大きくなる光エネルギーが、または、光の波長が長くなるほど（赤外線領域に近づくに従い）大きくなる熱エネルギーが影響して引き起こされる。酸化プロセス及び光化学反応プロセスでは、有機材料に照射される光によってその有機材料を構成する高分子の化学結合が切断され，その結果クラックが発生したり、黄変などの色相変化が発生したりする。
特に、酸化プロセス及び光化学反応プロセスによって、光エネルギーと熱エネルギーの両方が同時に有機材料に与えられた場合、加速的に進行する。
この結果、偏光板，位相差板，偏光変換素子など有機材料を構成材料として含む光学部品には、透過率及び反射率の変化、偏光状態の変化等の光学特性の変化が起きることがあった。
【０００９】
とりわけ光源に近くに設置される偏光変換素子１０５は、光源から射出された光束が集光する部分であって特に高温になるため、明るさがそれほど明るくない従来の投射型表示装置でも、劣化を防ぐ目的で冷却手段が設けられていた。
ところが、光源を高輝度化した場合、偏光変換素子１０５を構成する有機材料であるポリカーボネート製の１／２波長板と、１／２波長板とプリズムとの貼り合せ、及びプリズムとプリズムとの貼合に使用される有機材料である紫外線硬化接着剤とに照射される光量が増大するため、酸化プロセス及び光化学反応プロセスが進行し、光学特性の劣化が起き、信頼性が低下することがあった。
更に、短波長帯域（約４００ｎｍ）から長波長帯域（約７００ｎｍ）に渡る広い帯域の光が同時に一つの偏光変換素子１０５に入射するため、酸化プロセス及び光化学反応プロセスの進行が加速し、有機材料の劣化が早まることがあった。
その結果、投映像の輝度劣化や、面内の輝度ムラ及び色ムラなど画質への悪影響が発生することがあった。
【００１０】
一方、偏光変換素子１０５に入射する光束の波長帯域が広いため、複数の誘電体膜の組合せてその膜厚を制御することによって最適化される偏光変換素子１０５の分光特性を、全ての入射する光束の波長帯域に合わせることは困難であった。そのため、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の色度点の制御には限界があり、色再現範囲を広げることができなかった。
更にまた、１組のフライアイレンズ系１０４と１つの偏光変換素子１０５でインテグレータ光学系が構成されており、インテグレータ光学系に入射する光束の波長帯域が広いため、色収差起因によりＲ，Ｇ，Ｂ各色で焦点位置か異なり、反射型液晶表示素子１０９Ｒ，１０９Ｇ，１０９Ｂに照射される照明領域のサイズが、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色で異なってしまう問題も発生する可能性があった。
更にまた、フライアイレンズ系１０４が１組であるため、光源１０１の揺らぎがそのまま投影光の揺らぎに影響し、良好な投映像が得られない場合があった。
更にまた、光源の近くに偏光変換素子１０５を設置するということは、複数の偏光ビームスプリッタが接着によりアレイ状に一体化され、その一部に１／２波長板が接着された複雑な構造の偏光変換素子１０５を大型化する必要があり、そのコストも高くなっていた。
【００１１】
そこで、本発明は、投入される光の光エネルギー及び熱エネルギーによる光学素子の劣化を少なくすると共に、投映像の色再現範囲を広げると共に、良好な投映像が得られ、装置サイズを小さくすることが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】
【００１２】
１）上記の目的を達成するために、本実施形態の投射型表示装置１Ａは、光源２と、光源２から射出した光束を、複数の部分光束からなる部分光束群とする第１のレンズアレイ５と、部分光束群を、第１の部分光束群及び第２の部分光束群に色分解し、互いに異なる方向に射出する第１の色分解手段６と、色分解された第１の部分光束群及び第２の部分光束群をそれぞれ合成し、照度分布が均一な第１の光束及び第２の光束にする第２のレンズアレイ８ｂ及び第３のレンズアレイ８ｙと、合成された第１の光束及び第２の光束をそれぞれ偏光分離した後に、偏光角を変換することにより、一方向の偏光角のみを有する直線偏光の第１の偏光光束及び第２の偏光光束としてそれぞれ射出する第１の偏光変換手段９ｂ及び第２の偏光変換手段９ｙとを備え、第２の偏光光束の光路上に配設され、第２の偏光光束を第３の偏光光束及び第４の偏光光束に色分解し、互いに異なる方向に射出する第２の色分解手段１４と、第１の偏光光束，第３の偏光光束及び第４の偏光光束の光路上にそれぞれ配設され、第１の偏光光束，第３の偏光光束及び第４の偏光光束を、入力画像信号に基づいて変調し、第１の変調光束，第２の変調光束及び第３の変調光束として射出する３個の液晶表示素子１２ｒ，１２ｇ，１２ｂと、前記第１の変調光束，前記第２の変調光束及び前記第３の変調光束を合成して射出光束として射出する色合成手段１５とを備える。
２）上記の目的を達成するために、本実施形態の投射型表示装置１Ｂは、光源２と、光源２から射出した光束を、第１の光束及び第２の光束に色分解し、互いに異なる方向に射出する第１の色分解手段６と、色分解された第１の光束及び第２の光束の照度分布をそれぞれ均一化する第１のインテグレータ光学系及び第２のインテグレータ光学系と、第１のインテグレータ光学系及び第２のインテグレータ光学系を透過した第１の光束及び第２の光束を、それぞれ偏光分離した後に、偏光角を変換することにより、一方向の偏光角のみを有する直線偏光の第１の偏光光束及び第２の偏光光束としてそれぞれ射出する第１の偏光変換手段９ｂ及び第２の偏光変換手段９ｙとを備え、第２の偏光光束の光路上に配設され、第２の偏光光束を第３の偏光光束及び第４の偏光光束に色分解し、互いに異なる方向に射出する第２の色分解手段１４と、第１の偏光光束，第３の偏光光束及び第４の偏光光束の光路上にそれぞれ配設され、第１の偏光光束，第３の偏光光束及び第４の偏光光束を、入力画像信号に基づいて変調し、第１の変調光束，第２の変調光束及び第３の変調光束として射出する３個の液晶表示素子１２ｒ，１２ｇ，１２ｂと、第１の変調光束，第２の変調光束及び第３の変調光束を合成して射出光束として射出する色合成手段１５とを備える。
３）上記の目的を達成するために、本実施形態の投射型表示装置１Ｃは、光源２と、光源２から射出した光束を、第１の光束及び第２の光束に色分解し、互いに異なる方向に射出する第１の色分解手段６とを有し、第１の光束の光路上には、色分解された第１の光束を、複数の部分光束からなる第１の部分光束群とする第１のレンズアレイ５ｂと、第１の部分光束群の部分光束を合成し第１の合成光束にすることにより照度分布を均一にする第２のレンズアレイ８ｂと、合成された第１の合成光束を偏光分離した後に、偏光角を変換することにより、一方向の偏光角のみを有する直線偏光の第１の偏光光束として射出する第１の偏光変換手段９ｂと、第１の偏光光束を、入力画像信号に基づいて変調し、第１の変調光束として射出する第１の液晶表示素子１２ｂとを備え、第２の光束の光路上には、色分解された第２の光束を、複数の部分光束からなる第２の部分光束群とする第３のレンズアレイ５ｙと、第２の部分光束群を第３の部分光束群及び第４の部分光束群に色分解し、互いに異なる方向に射出する第２の色分解手段１４と、色分解された第３の分光光束群及び第４の分光光束群の部分光束をそれぞれ合成し、照度分布が均一な第３の合成光束及び４の合成光束として射出することにより照度分布を均一にする第４のレンズアレイ８ｇ及び第５のレンズアレイ８ｒと、合成された第３の合成光束及び第４の合成光束を偏光分離した後に、偏光角を変換することにより、一方向の偏光角のみを有する直線偏光の第３の偏光光束及び第４の偏光光束として射出する第２の偏光変換手段９ｇ及び第３の偏光変換手段９ｒと、第３の偏光光束及び第４の偏光光束を、入力画像信号に基づいてそれぞれ変調し、第２の変調光束及び第３の変調光束として射出する第２の液晶表示素子１２ｇ及び第３の液晶表示素子１２ｒとを備え、更に、第１の変調光束，第２の変調光束及び第３の変調光束を合成して射出光束として射出する色合成手段１５を備える。
４）上記の目的を達成するために、１）に記載の投射型表示装置１Ａにおいて、第１の部分光束群及び第２の部分光束群のうちの一方は第１の色分解手段１８を透過することによって色分解され、他方は前記第１の色分解手段１８で反射することによって色分解され、第１の色分解手段１８を透過することによって色分解された第１の部分光束群又は第２の部分光束群の一方の光路が、第１の色分解手段１８から少なくとも１つの前記液晶表示素子１２ｒまで直線である。
５）２）に記載の投射型表示装置１Ｂにおいて、第１の光束及び第２の光束のうちの一方は第１の色分解手段１８を透過することによって色分解され、他方は第１の色分解手段１８で反射することによって色分解され、第１の色分解手段１８を透過することによって色分解された第１の光束又は第２の光束の一方の光路が、第１の色分解手段１８から少なくとも１つの前記液晶表示素子１２ｒまで直線である。
６）上記の目的を達成するために、３）に記載の投射型表示装置１Ｃにおいて、第１の光束及び第２の光束のうちの一方は第１の色分解手段１８を透過することによって色分解され、他方は第１の色分解手段１８で反射することによって色分解され、第１の色分解手段１８を透過することによって色分解された第１の光束又は第２の光束の一方の光路が、第１の色分解手段１８から少なくとも１つの前記液晶表示素子１２ｒまで直線である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、投入される光の光エネルギー及び熱エネルギーによる光学素子の劣化を少なくすると共に、光源から射出された光が分光された後の複数の光路上にそれぞれインテグレータ光学系を配設することにより、投映像の色再現範囲を広げ、良好な投映像が得られ、サイズを小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本実施形態に係る投射型表示装置の実施例について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の投射型表示装置の光学系の第１の実施例の構成を示す概略平面図である。図２は、本実施形態の投射型表示装置に用いるキセノンランプの分光スペクトルを示すグラフである。図３は、本実施形態の投射型表示装置に用いる偏光変換素子の偏光変換の原理を説明する説明図である。図４は、本実施形態の投射型表示装置の光学系の第２の実施例の構成を示す概略平面図である。図５は、本実施形態の投射型表示装置の光学系の第３の実施例の構成を示す概略平面図である。図６は、本実施形態の投射型表示装置の光学系の第４の実施例の構成を示す概略平面図である。図７は、本実施形態の投射型表示装置の光学系の第５の実施例の構成を示す概略平面図である。
なお、全図において、共通な機能を有する部品には同一符号を付して示し、一度説明したものに関しては、繰り返した説明を省略する。
【００１５】
（第１の実施例）
図１に示すように、本実施形態の投射型表示装置１Ａの光学系は、キセノンランプ２ａと凹面鏡２ｂとを有する光源２と、赤外線を透過しそれ以外の光束を反射する赤外線透過フィルタ３と、紫外線を反射しそれ以外の光束を透過する紫外線透過フィルタ４と、入射した光束を複数の部分光束に分割する第１フライアイレンズ５と、第１フライアイレンズ５から射出した複数の部分光束を青色（以下「Ｂ」と称す）光と黄色（以下「Ｙ」と称す）光とに分光する２枚のＢダイクロイックミラー６ｂ，６ｙを有するクロスダイクロイックミラー６とを備えている。
更に、Ｂ光の光路には、Ｂ光の光束を９０度折り曲げる反射ミラー７ｂと、第１フライアイレンズ５から射出した複数の部分光束が集光する位置に設置された第２フライアイレンズ８ｂと、ランダム偏光を１種類の直線偏光に変換する偏光変換素子９ｂと、偏光変換素子９ｂで１種類の直線偏光に変換された複数の部分光束を合成し、１種類の直線偏光の光束にまとめるコンデンサレンズ１０ｂと、１つにまとまった光束をテレセントリックな照明光にするフィールドレンズ１１ｂと、フィールドレンズ１１ｂから射出した光束をＢ光用の反射型液晶表示素子１２ｂ方向に９０度折り曲げると共に、Ｂ光用の反射型液晶表示素子１２ｂからの反射光を透過する反射型偏光板１３ｂとが配設されている。
【００１６】
更にまた、Ｙ光の光路には、Ｙ光の光束を９０度折り曲げる反射ミラー７ｙと、第１フライアイレンズ５から射出した複数の部分光束が集光する位置に設置された第２フライアイレンズ８ｙと、ランダム偏光を１種類の直線偏光に変換する偏光変換素子９ｙと、偏光変換素子９ｙで１種類の直線偏光に変換された複数の部分光束を１つの光束にまとめるコンデンサレンズ１０ｙと、１つにまとまったＹ光の光束を緑色（以下「Ｇ」と称す）光と赤色（以下「Ｒ」と称す）光とに分光するダイクロイックミラー１４とが配設されている。
【００１７】
更にまた、ダイクロイックミラー１４で分光されたＧ光及びＲ光の光路には、Ｇ光及びＲ光の光束をテレセントリックな照明光にするフィールドレンズ１１ｇ，１１ｒと、フィールドレンズ１１ｇ，１１ｒから射出した光束をＧ光用反射型液晶表示素子１２ｇ方向及びＲ光用反射型液晶表示素子１２ｒ方向にそれぞれ９０度折り曲げると共に、Ｇ光用反射型液晶表示素子１２ｇ及びＲ光用反射型液晶表示素子１２ｒからの反射光を透過する反射型偏光板１３ｇ，１３ｒとが配設されている。
【００１８】
更にまた、反射型液晶表示素子１２ｂ，１２ｇ，１２ｒから射出し反射型偏光板１３ｂ，１３ｇ，１３ｒを透過した光束の光路には、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の光束を合成するクロスダイクロイックプリズム１５と、合成された光束を図示しないスクリーンに拡大投影するための投射レンズ１６とが配設されている。
【００１９】
ここで、高輝度の光を射出することができる光源２として、キセノンランプ２ａを用いたが、キセノンランプ２ａの分光分布は、図２に示すように赤外帯域（図２に示すランプでは８２０ｎｍ付近）に鋭い輝線（ＰＫ）を持つ。このように赤外帯域に強いエネルギーを持つ光源光の場合、赤外線を除去するために紫外線／赤外線反射型フィルタを利用すると、反射した赤外線が光源に戻り、熱エネルギーの大きな赤外線により光源２のキセノンランプ２ａが高温になり、キセノンランプ２ａからの放射照度の低下とランプ２ａに使用されている石英ガラスの劣化による破損とを引き起こす虞がある。そのため、赤外線領域の光を除去するために、赤外線を光源２方向に戻すことのない、赤外線透過フィルタ３を用いる。
【００２０】
次に、本実施形態の投射型表示装置１Ａの光学系の動作について説明する。
光源２から射出された光は、光路に対して４５度傾斜して設置された赤外線透過フィルタ３によって波長が７００ｎｍ近傍以上の赤外線を透過して光路から外に除去し、７００ｎｍ近傍未満の波長帯域の光を反射する。赤外線が除去された光は、紫外線透過フィルタ４によって波長が４００ｎｍ近傍以下の紫外線を光源方向に反射し、赤外線及び紫外線が除去された光を透過する。
紫外線透過フィルタ４を透過した光の光束の断面は光源２の凹面鏡２ａの形状に基づき円形であるが、この光を矩形形状の液晶表示素子の有効画素エリアに効率的に当てるために、円形の光束を矩形の光束に変換する必要がある。そのため、小さい矩形の凸レンズがマトリクス状に形成された第１フライアイレンズ５を用い、紫外線透過フィルタ４を透過した光束を第１フライアイレンズ５に入射することによって複数の矩形の部分光束に分割する。第１フライアイレンズ５で複数の部分光束に分割された光は、クロスダイクロイックミラー６に入射し、約４９０ｎｍ未満の短波長であるＢ光と、約４９０ｎｍ以上の中・長波長であるＹ光とに分光される。
【００２１】
このクロスダイクロイックミラー６は、光の入射方向に対しそれぞれ４５度傾斜し、且つ、直交した状態で設置された２枚のＢダイクロイックミラー６ｂ，６ｙが組み合わさったものである。入射した光は、一方のＢダイクロイックミラー６ｂで入射した光のうちＢ光が反射され、他方のＹダイクロイックミラー６ｙで入射した光のうちＹ光が反射されることにより、Ｂ光とＹ光とに分光される。
【００２２】
クロスダイクロイックミラー６で分光された光のうちＢ光は、入射方向に対して４５度に傾斜した反射ミラー７ｂで反射して光路が９０度折り曲げられた後、第１フライアイレンズ５の焦点位置に設置された第２フライアイレンズ８ｂに入射する。
第１フライアイレンズ５と第２フライアイレンズ８ｂとを有するインテグレータ光学系は、光源から射出された光束の形状と液晶表示素子の形状とを一致させると共に、液晶表示素子上の照度を均一することができるため、光源から射出された光束に色むらがある場合や、光束にチラツキがある場合に、スクリーン上での色ムラやチラツキを大幅に抑制することができる。
【００２３】
第２フライアイレンズ８ｂから射出したＢ光は、偏光状態がそろっていない円偏光である。このＢ光は、偏光変換素子９ｂに入射し、１種類の直線偏光に変換される。
本実施形態の投射型表示装置１Ａは、電気信号により偏光状態を変化させる方式を用いており、利用できる光はＰ偏光かＳ偏光の一方だけである。そこで、図３に示すように偏光変換素子９ｂは、円偏光から直線偏光に変換する際に、生成される２種類の互いに直交する直線偏光の光束のうち、投射型表示装置１Ａで利用できない光束の偏光角を９０ 度回転し他方の偏光方向の光束に偏光方向を揃える機能を有する。
偏光変換素子９ｂは、偏光ビームスプリッタアレイ１７ａと、偏光ビームスプリッタアレイの射出面の一部に複屈折性を有する有機材料を有する１／２ 波長板１７ｂが選択的に貼り付けられたものである。偏光ビームスプリッタアレイ１７ａは、その断面が平行四辺形である柱状の透過部材が複数個、有機材料である紫外線硬化型接着剤によって貼り合わされており、その貼り合わせ面の界面には、偏光分離膜１７ｃと反射膜１７ｄとが交互に形成されている。また、１／２波長板１７ｂは、偏光ビームスプリッタアレイ１７ａの偏光分離膜１７ｃからの透過射出光の射出面に貼り付けられている。
偏光変換素子９ｂに偏光状態がそろっていない光が入射すると、偏光分離膜１７ｃはＳ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する。偏光分離膜１７ｃで反射されたＳ偏光は、反射膜１７ｄで反射され射出する。一方、偏光分離膜１７ｃで透過したＰ偏光は、射出面に貼り付けられた１／２ 波長板１７ｂによって、偏光方向が９０度回転し、Ｓ偏光に変換され射出する。結果として、偏光変換素子９ｂから射出される光は、全てＳ偏光になる。
また、射出光をＰ偏光にしたい場合は、１／２波長板１０ｂを反射膜１７ｄからの射出光が通過する射出面に選択的に貼り合せればよい。
【００２４】
偏光変換素子９ｂにおいてＳ偏光に変換された複数の部分光束は、コンデンサレンズ１０ｂで１つのＳ偏光の光束にまとめられる。
コンデンサレンズ１０ｂから射出した光束は、フィールドレンズ１１ｂで反射型液晶表示素子１２ｂの表示エリアの大きさに合わせて屈折され、光路に対して４５度傾斜して設置された反射型偏光板１３ｂを透過し、Ｂ光用の反射型液晶表示素子１２ｂに入射する。
【００２５】
反射型偏光板１３ｂは、光学ガラス板上に、アルミニウムなどの金属膜を、例えば、１４０ｎｍ程度のピッチで規則正しくストライプ状に多数本並べて形成した反射面を有するものである。この反射型偏光板１３ｂは、ストライプ状に形成された金属膜に垂直な偏光成分（例えば、Ｓ偏光光）をそのまま透過させ、且つ、ストライプ状に形成された金属膜に平行な偏光成分（例えば、Ｐ偏光光）を反射する特性を有している。
また、この反射型偏光板１３ｂは、ガラスと金属膜とを有し有機材料を含まない一枚の板状の偏光分離板であるので、光源１ から発せられる光を吸収しにくく、複屈折による表示画像の品質低下を抑えることができる。
【００２６】
同様にクロスダイクロイックミラー６から射出したＹ光に対してもほぼ同等の動作がおこなわれる。
すなわち、クロスダイクロイックミラー６で分光された光のうちＹ光は、入射方向に対して４５度に傾斜した反射ミラー７ｙで反射して光路が９０度折り曲げられた後、第１フライアイレンズ５の焦点位置に設置された第２フライアイレンズ８ｙに入射する。
第２フライアイレンズ８ｙから射出したＹ光は、偏光状態がそろっていない円偏光である。このＹ光は、偏光変換素子９ｙに入射し、Ｓ偏光に変換される。
偏光変換素子９ｙによってＳ偏光に変換された複数の部分光束は、コンデンサレンズ１０ｙで１つのＳ偏光の光束にまとめられる。
【００２７】
コンデンサレンズ１０ｙから射出した光束は、Ｇ光を反射し、Ｒ光を透過するダイクロイックミラー１４で、Ｇ光とＲ光とに分光される。ダイクロイックミラー１４で分光されたＧ光及びＲ光は、それぞれフィールドレンズ１１ｇ，１１ｒで反射型液晶表示素子１２ｇ，１２ｒの表示エリアの大きさに合わせて屈折され、光路に対して４５度傾斜して設置された反射型偏光板１３ｇ，１３ｒを透過し、それぞれＧ光用及びＲ光用の反射型液晶表示素子１２ｇ，１２ｒに入射する。
【００２８】
Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの映像信号に基づいた駆動電圧が、Ｒ光用反射型液晶表示素子１２ｒ，Ｇ光用反射型液晶表示素子１２ｇ及びＢ光用反射型液晶表示素子１２ｂのそれぞれの液晶に印加され、液晶の配向状態が変化し、入射光を変調する。各反射型液晶表示素子で反射し変調されたＲ光，Ｇ光，Ｂ光は、各反射型偏光板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂで反射して光路が９０度折り曲げられクロスダイクロイックプリズム １５の射出面１５ａを除く３ヶ所の入射面からクロスダイクロイックプリズム １５にそれぞれ入射する。クロスダイクロイックプリズム１５では、入射したＲ光，Ｇ光，Ｂ光が合成され、射出面１５ａから射出される。クロスダイクロイックプリズム１５から射出した光は、投影レンズ１６で拡大され、図示しないスクリーンに投影される。
【００２９】
この実施例によれば、光源２から射出された紫外線及び赤外線が除去された白色光が直接偏光変換素子に入射するのではなく、紫外線及び赤外線が除去され更にＢ光（短波長領域）とＹ光（長波長領域）とに分光された各光路上にそれぞれ設置されたＢ光用偏光変換素子９ｂとＹ光用偏光変換素子９ｙとにそれぞれ入射する。
それによって、偏光変換素子９ｂ，９ｙを構成する部材のうち有機材料である１／２波長板１７ｂ及び偏光ビームスプリッタアレイ１７ａの接着剤に照射される光エネルギーが減少すると共に、短波長領域の光がＢ光用偏光変換素子９ｂのみに入射し、長波長領域の光がＹ光用偏光変換素子９ｙのみに入射するため、有機材料への光学的、熱的な負荷が減り、光源２が高輝度化した場合においても、光学特性の劣化が少なく長寿命である投射型表示装置１Ａが供給できる。
【００３０】
また、第２フライアイレンズ８ｂ，８ｙと、偏光変換素子９ｂ，９ｙと、コンデンサレンズ１０ｂ、１０ｙとがＢ光用及びＹ光用の２組それぞれ独立して設置されるので、各偏光変換素子９ｂ，９ｙに入射する光束のＢ波長帯域が狭まる。その結果、それぞれの偏光変換素子９ｂ，９ｙの偏光分離膜１７ｃを構成する光学薄膜の設計が容易になり、偏光分離膜の分光特性を向上することができるので、Ｒ光及びＧ光並びにＢ光の色度点を所望の色度図上の位置に配置することができ、色再現範囲を広げることができる。
更に、揺らぎを持った光源の光が、分光後に２個のインテグレータ光学系にそれぞれ入射する。各インテグレータ光学系では揺らぎの異なる光束になり、再び合成されると、スクリーン上に投影された画像は揺らぎが低減される。結果として、良好な投映像を得ることができる。
【００３１】
（第２の実施例）
本実施形態に係る投射型表示装置１Ｂにおいては、図４に示すように光源２から射出した光をクロスダイクロイックミラー６でＢ光とＹ光とに分光した後に、それぞれＢ光用第１フライアイレンズとＹ光用第１フライアイレンズとを有するインテグレータ光学系に入射する構成としてもよい。
【００３２】
すなわち、この投射型表示装置１Ｂにおいては、光源２から射出した光は、赤外線透過フィルタ３で赤外線が除去され、紫外線反射フィルタ４で紫外線が除去された後、クロスダイクロイックミラー６に入射する。
入射した光は、クロスダイクロイックミラー６では、Ｂ光とＹ光とに分光され、それぞれ反射ミラー７ｂ，７ｙで反射し光路を９０度折り曲げられ、それぞれ第１フライアイレンズ５ｂ，５ｙに入射する。第１フライアイレンズ５ｂ，５ｙによって複数の矩形の部分光束に分割された光は、第１フライアイレンズ５ｂ，５ｙのそれぞれの焦点位置に設置された第２フライアイレンズ８ｂ，８ｙに入射する。第２フライアイレンズ８ｂ，８ｙを射出したそれぞれの部分光束は、偏光変換素子９ｂ，９ｙに入射し、ランダム偏光からＳ偏光に変換される。
【００３３】
偏光変換素子９ｂ，９ｙから射出した光は、それぞれコンデンサレンズ１０ｂ，１０ｙを透過した後、Ｙ光はダイクロイックミラー１４でＧ光とＲ光に分光される。Ｙ光がダイクロイックミラー１４で分光されたＧ光及びＲ光とＢ光とは、フィールドレンズ１１ｒ，１１ｇ，１１ｂでそれぞれ反射型液晶表示素子の表示エリアの大きさに合わせて屈折され、反射型偏光板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂを透過し、それぞれＲ光用，Ｇ光用及びＢ光用の反射型液晶表示素子１２ｒ，１２ｇ，１２ｂに入射する。
ＲＧＢ各色の反射型液晶表示素子１２ｒ，１２ｇ、１２ｂに入射した各色光が、各反射型液晶表示素子で反射され、各反射型液晶表示素子に供給された映像信号に基づき変調された後に、各色光が合成され投射レンズを通ってスクリーンに投影される動作については、第１の実施例と重複するので記載は省略する。
【００３４】
この実施例によれば、第１の実施例の効果に加えて、Ｂ光用のフライアイレンズ５ｂ、８ｂ及びＹ光用のフライアイレンズ５ｙ，８ｙをそれぞれ構成する凸レンズの曲率をＢ光とＹ光とでそれぞれ最適な曲率で形成できるため、各色の反射型液晶表示素子１２ｒ，１２ｇ，１２ｂの照明領域の大きさを合わせることができる。
また、インテグレータ光学系から各色の反射型液晶表示素子１２ｒ，１２ｇ，１２ｂまでの焦点距離が短くなるため、インテグレータの光学系の大きさを小さくすることができ、それによって光学系全体の大きさも小さくすることができる。
【００３５】
（第３の実施例）
本実施形態に係る投射型表示装置１Ｃにおいては、図５に示すように光源２から射出した光をクロスダイクロイックミラー６でＢ光とＹ光とに分光し、それぞれＢ光用第１フライアイレンズとＹ光用第１フライアイレンズとを透過した後に、Ｙ光はダイクロイックミラーで分光され、Ｒ，Ｇ，Ｂの３個の第２フライアイレンズとＲ，Ｇ，Ｂの３個の偏光変換素子とを透過する構成にしてもよい。
【００３６】
すなわち、この投射型表示装置１Ｃにおいては、光源２から射出した光は、赤外線透過フィルタ３で赤外線が除去され、紫外線反射フィルタ４で紫外線が除去された後、クロスダイクロイックミラー６に入射する。
入射した光は、クロスダイクロイックミラー６では、Ｂ光とＹ光とに分光され、それぞれ反射ミラー７ｂ，７ｙで反射され光路を９０度折り曲げられ、それぞれ第１フライアイレンズ５ｂ，５ｙに入射する。第１フライアイレンズ５ｂ，５ｙによって複数の矩形の部分光束に分割された光のうちＹ光は、ダイクロイックミラー１４にてＧ光とＲ光に分光される。Ｒ光，Ｇ光，及びＢ光は、第１フライアイレンズ５ｂ，５ｙのそれぞれの焦点位置に設置された第２フライアイレンズ８ｒ，８ｇ，８ｂに入射する。第２フライアイレンズ８ｒ，８ｇ，８ｂを射出したそれぞれの部分光束は、偏光変換素子９ｒ，９ｇ，９ｂに入射し、ランダム偏光からＳ偏光に変換される。
【００３７】
偏光変換素子９ｒ，９ｇ，９ｂから射出した光は、それぞれコンデンサレンズ１０ｒ，１０ｇ，１０ｂを透過した後、フィールドレンズ１１ｒ，１１ｇ，１１ｂでそれぞれ反射型液晶表示素子の表示エリアの大きさに合わせて屈折され、反射型偏光板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂを透過し、それぞれＲ光用，Ｇ光用及びＢ光用の反射型液晶表示素子１２ｒ，１２ｇ，１２ｂに入射する。
ＲＧＢ各色の反射型液晶表示素子１２ｒ，１２ｇ、１２ｂに入射した各色光が、各素子に供給された映像信号に基づき変調されると共に反射され、各色光が合成され投射レンズを通ってスクリーンに投影される動作については、第１の実施例と重複するので記載は省略する。
【００３８】
この実施例によれば、光源２から射出された紫外線及び赤外線が除去された白色光が直接偏光変換素子に入射するのではなく、紫外線及び赤外線が除去され更にＢ光（短波長領域），Ｇ光（短波長領域と長波長領域の間の領域）及びＲ光（長波長領域）に分光された各光路上にそれぞれ設置されたＢ光用偏光変換素子９ｂ，Ｇ光用偏光変換素子９ｇ及びＲ光用偏光変換素子９ｒにそれぞれ入射する。
それによって、偏光変換素子９ｂ，９ｇ，９ｒを構成する部材のうち有機材料である１／２波長板１７ｂ及び偏光ビームスプリッタアレイ１７ａの接着剤に照射される光エネルギーが減少すると共に、短波長領域の光がＢ光用偏光変換素子９ｂのみに入射し、長波長領域の光がＲ光用偏光変換素子９ｒのみに入射するため、有機材料への光学的、熱的な負荷が減り、光源２が高輝度化した場合においても、光学特性の劣化が少なく長寿命である投射型表示装置１Ｃが供給できる。
【００３９】
また、第２フライアイレンズ８ｂ，８ｇ，８ｒ，偏光変換素子９ｂ，９ｇ，９ｒ及びコンデンサレンズ１０ｂ，１０ｇ，１０ｒがＢ光用とＧ光用とＲ光用との３組それぞれ独立して設置されるので、従来単一であったフライアイレンズ，偏光変換素子及びコンデンサレンズの系の場合と異なり、各偏光変換素子９ｂ，９ｇ，９ｒに入射する光束の波長帯域がより一層狭まる。その結果、それぞれの偏光変換素子９ｂ，９ｇ，９ｒの偏光分離膜１７ｃを構成する光学薄膜の設計が容易になり、偏光分離膜の分光特性を向上することができるので、Ｒ光及びＧ光並びにＢ光の色度点を所望の色度図上の位置に配置することができ、色再現範囲を広げることができる。
更に、揺らぎを持った光源の光が、分光後に３個のインテグレータ光学系にそれぞれ入射する。入射した光は、各インテグレータ光学系では揺らぎの異なる光となり、再び合成されると、スクリーン上に投影された画像は揺らぎが低減される。結果として、第１の実施例より良好な投映像を得ることができる。
更にまた、インテグレータ光学系を複数持つことにより、波長の違いによる色収差が原因で発生する結像特性の差を減少できる。すなわち各フライアイレンズ５ｂ，５ｙ，８ｂ，８ｇ及び８ｒをそれぞれ構成する凸レンズの曲率を各色で独立して最適な形に形成できるため、各色の反射型液晶表示素子１２ｒ，１２ｇ，１２ｂの照明領域の大きさを第２の実施例より精度良く合わせることができる。
また、インテグレータ光学系から各色の反射型液晶表示素子１２ｒ，１２ｇ，１２ｂまでの焦点距離が短くなるため、インテグレータの光学系の大きさを小さくすることができ、それによって光学系全体の大きさも小さくすることができる。
【００４０】
（第４の実施例）
本実施形態に係る投射型表示装置１Ｄにおいては、図６に示すように光源２から射出した光をダイクロイックミラー１８でＢ光とＹ光とに分光し、分光された一方の光のみ反射ミラー７ｂで反射し光路を９０度折り曲げた後、第１フライアイレンズ８ｂに入射させ、他方は直接第１フライアイレンズ８ｙに入射させる構造としてもよい。
【００４１】
すなわち、この投射型表示装置１Ｄにおいては、光源２から射出した光は、赤外線透過フィルタ３で赤外線が除去され、紫外線反射フィルタ４で紫外線が除去された後、光路に対して４５度傾斜して配置されたダイクロイックミラー１８に入射する。
ダイクロイックミラー１８は、Ｂ光を反射しＹ光を透過する機能を有し、ダイクロイックミラー１８で反射されたＢ光は、反射ミラー７ｂで反射され光路を９０度折り曲げられ、Ｂ光用の第１フライアイレンズ５ｂに入射する。一方、ダイクロイックミラー１８を透過したＹ光は、直接Ｙ光用の第１フライアイレンズ５ｙに入射する。
以下、各色光が反射型液晶表示素子１２ｂ，１２ｇ，１２ｒに入射し、反射型液晶表示素子１２ｂ，１２ｇ，１２ｒで反射され投射レンズ１６を通ってスクリーンに投影される部分に関しては、第１の実施例と同様のため記載は省略する。
【００４２】
本実施例の記載において、ダイクロイックミラー１８の特性として、Ｂ光を反射しＹ光を透過するとしたが、Ｂ光を透過しＹ光を透過するとしても良いことは言うまでも無い。
また、第１の実施例にダイクロイックミラー１８を用いた場合に関して説明したが、第２の実施例及び第３の実施例に関しても、クロスダイクロイックミラー６の変わりにダイクロイックミラー１８を用いても良いことは言うまでも無い。
【００４３】
この実施例によれば、第１色分解手段をクロスダイクロイックミラー６からダイクロイックミラー１８に変えることによって、光学系の構成が単純化すると共に、ダイクロイックミラー１８を透過する光路においては、光源２から反射型液晶表示素子１２ｒまでの光路が直線になるため、光利用効率が向上すると共に、光軸ズレが発生しにくくなり、スクリーン上での色ムラも発生しにくくなる。
【００４４】
（第５の実施例）
本実施形態に係る投射型表示装置１Ｅにおいては、赤外波長領域に強い輝線のピークを持たない光源用いた場合、図７に示すように光源２から射出した光を紫外線／赤外線反射フィルタで紫外線及び赤外線を除去した後に、クロスダイクロイックミラー６でＢ光とＹ光とに分光する構成にしてもよい。
【００４５】
比較的多くのプロジェクタに搭載されている超高圧水銀ランプの輝度は、キセノンランプ２ａほどは高くないが、赤外帯域に輝線が無いため紫外線／赤外線反射型フィルタ１９を利用した場合でも、紫外線／赤外線反射型フィルタ１９で反射して光源２に戻る赤外線の絶対量が少なく、光源２で超高圧水銀ランプからの放射照度の低下と超高圧水銀ランプに使用されている石英ガラスの劣化による破損に問題は発生することは少ない。
【００４６】
すなわち、この超高圧水銀ランプ２ｃを用いた投射型表示装置１Ｅにおいては、光源２から射出した光は、紫外線／赤外線反射型フィルタ１９で紫外線及び赤外線が同時に除去された後、第１フライアイレンズ５で複数の矩形の部分光束に分割され、クロスダイクロイックミラー６に入射し、Ｂ光とＹ光とに分光される。
以下、各色光が反射型液晶表示素子１２ｂ，１２ｇ，１２ｒに入射し、反射型液晶表示素子１２ｂ，１２ｇ，１２ｒで反射され投射レンズ１６を通ってスクリーンに投影される部分に関しては、第１の実施例と同様のため記載は省略する。
また、第１の実施例に紫外線／赤外線反射型フィルタ１９を用いた場合に関して説明したが、第２の実施例，第３の実施例及び第４の実施例に関しても、キセノンランプ２ａの代わりに超高圧水銀ランプ２ｃを用い、赤外線透過フィルタ３及び紫外線反射フィルタ４の代わりに紫外線／赤外線反射型フィルタ１９を用いても良いことは言うまでも無い。
【００４７】
この実施例によれば、赤外線及び紫外線を除去する光学系において、光路が直線状に形成されるため、光軸ズレが少なく光利用効率の高く、スクリーン上での色ムラも発生しにくい。
更に、赤外線フィルタで光路を折り曲げることが無いため、光学系のサイズ小さくできる。
【００４８】
なお、第１の実施例から第５の実施例において、各反射型偏光板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂとクロスダイクロイックプリズム１５との間に、各色光用の反射型偏光板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂにより反射された各色の画像光から不要な偏光成分を除去するための各色光用の透過型偏光板２０ｒ，２０ｇ，２０ｂを設置してもよい。
更に、第１の実施例から第５の実施例において、各フィールドレンズ１１ｒ，１１ｇ，１１ｂと各反射型偏光板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂの間に、各色光用の反射型偏光板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂの偏光分離特性を向上させるために、各色光用の偏光子２１ｒ，２１ｇ，２１ｂを設置してもよい。
更にまた、第１の実施例から第５の実施例において、反射型偏光板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂの代わりに偏光ビームスプリッタを用いることもできる。
更にまた、第１の実施例から第５の実施例において、反射型液晶表示素子を使用して場合について説明したが、透過型液晶表示素子を用いることができることは言うまでも無い。
【００４９】
以上、説明したように、偏光変換手段である偏光変換素子を分光された複数の光路上にそれぞれ使うことにより、それぞれの偏光変換素子に入射する光束が、分光された光束になりそれぞれの光束の絶対光量が少なくなるため、偏光変換素子の寿命を長くすることができた。
また、第１色分解手段であるクロスダイクロイックミラー又はダイクロイックミラーで所定の波長領域に分光を行うので、分光によって波長帯域が限定された光がそれぞれの偏光変換素子に別々に入射する。そのため、偏光変換素子の信頼性に大きく影響する短波長帯域の光エネルギーと、長波長帯域の熱エネルギーが光学的に分離され、従来に無く高い信頼性の確保が可能になった。
【００５０】
また、複数の偏光変換素子を用いることにより、それぞれの偏光変換素子に入射する光束の波長帯域が限定されるため、偏光変換素子に用いる光学薄膜の膜設計が容易になり、偏光分離膜の分光特性を向上することができる。その結果、Ｒ光及びＧ光並びにＢ光の色度点を所望の色度図上の位置に配置することができ、色再現範囲を広げることができた。
更にまた、第一フライアイレンズ，第二フライアイレンズ及び偏光変換素子を有するインテグレータ光学系を複数持つため、各フライアイレンズの曲率をそれぞれ各波長帯域に合わせて形成することにより、反射型液晶表示素子に照射される照明領域のサイズを、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色で合わせることができ、照明領域に余裕ができるようになった。
更にまた、揺らぎを持った光源の光が、分光後に２個のインテグレータ光学系にそれぞれ入射し、それぞれ揺らぎの異なる光束になった後に再び合成されるため、揺らぎが低減された良好な投映像を得ることができた。
更にまた、反射型液晶表示素子の近くに偏光変換素子を設置することができるので、インテグレータ光学系を小さくすることができ、結果として投射型表示装置の光学系のサイズを小さくすることができた。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本実施形態の投射型表示装置の光学系の第１の実施例の構成を示す概略平面図である。
【図２】本実施形態の投射型表示装置に用いるキセノンランプの分光スペクトルを示すグラフである。
【図３】本実施形態の投射型表示装置に用いる偏光変換素子の偏光変換の原理を説明する説明図である。
【図４】本実施形態の投射型表示装置の光学系の第２の実施例の構成を示す概略平面図である。
【図５】本実施形態の投射型表示装置の光学系の第３の実施例の構成を示す概略平面図である。
【図６】本実施形態の投射型表示装置の光学系の第４の実施例の構成を示す概略平面図である。
【図７】本実施形態の投射型表示装置の光学系の第５の実施例の構成を示す概略平面図である。
【図８】従来の投射型表示装置の光学系の構成を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ…投射型表示装置、２…光源、２ａ…キセノンランプ、２ｂ…凹面鏡、２ｃ…超高圧水銀ランプ、３…赤外線透過フィルタ、４…紫外線反射フィルタ、５…第１フライアイレンズ、６…クロスダイクロイックプリズム、６ｂ…Ｂダイクロイックミラー、６ｙ…Ｙダイクロイックミラー、７ｂ、７ｙ…反射ミラー、８ｂ、８ｙ、８ｒ、８ｇ…第２フライアイレンズ、９ｂ，９ｙ，９ｒ，９ｇ…偏光変換素子、１０ｂ，１０ｙ，１０ｒ，１０ｇ…コンデンサレンズ、１１ｒ，１１ｇ，１１ｂ…フィールドレンズ、１２ｒ，１２ｇ，１２ｂ…反射型液晶表示素子、１３ｒ，１３ｇ，１３ｂ…反射型偏光板、１４…ダイクロイックミラー、１５…クロスダイクロイックプリズム、１６…投影レンズ、１７ａ…偏光ビームスプリッタアレイ、１７ｂ…１／２波長板、１７ｃ…偏光分離膜、１７ｄ…反射膜、１８…第１ダイクロイックミラー、１９…紫外線／赤外線反射型フィルタ、２０ｒ，２０ｇ，２０ｂ…透過型偏光板
【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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