JPH10333089A - 投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 明るさむら、色むらが比較的少なく、光
利用効率の高い光学系を実現することにより、明るく、
高品位な画質を実現する投写型表示装置を提供するこ
と。 【解決手段】 メタルハライドランプ１から放射される
光を青反射及び赤反射ダイクロイックミラー４、５及び
平面ミラー６で三原色の光に分離し、各色に対応する液
晶パネル９Ｒ，９Ｇ，９Ｂを照明する。赤の光路中に
は、マイクロレンズアレイ７と光ファイバ束８を備え、
効率良く赤の光を液晶パネルに導く。これにより、他の
色に比べて光路長が長い赤の光路において、光損失を抑
制する。各液晶パネル９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの透過光は、ダ
イクロイックプリズム１０で合成し、投写レンズ１１に
よりスクリーン（図示せず）上に拡大投影する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空間光変調素子上
に形成される光学像を投写レンズによりスクリーン上に
投影する投写型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、大画面映像を表示する方法の１つ
として、空間光変調素子を用いた投写型表示装置が知ら
れ、近年では、液晶パネルを用いた投写型表示装置が実
用化されている。

【０００３】図３１は、液晶パネルを１枚用いたその投
写型表示装置の基本的な構成を示す図である。

【０００４】光源２８４から放射される光は液晶パネル
２８６を照明し、液晶パネル２８６を通過した光は投写
レンズ２８７に入射する。液晶パネル２８６上には透過
率の変化として光学像が形成され、投写レンズ２８７に
よりスクリーン（図示せず）上に拡大投影される。

【０００５】光源２８４は、例えばランプ２８１と凹面
鏡２８２とＵＶ−ＩＲカットフィルタ２８３から構成さ
れる。ランプ２８５には発光効率と色再現性に優れたメ
タルハライドランプが主として用いられる。他に、ハロ
ゲンランプ、キセノンランプ、等を用いることができ
る。ＵＶ−ＩＲカットフィルタ２８３は、照明光から赤
外線と紫外線を取り除くために用いる。フィールドレン
ズ２８５は、照明光を効率良く投写レンズに導くために
用いる。

【０００６】図３２は、液晶パネル２８６の断面の構造
の一例を示す。２枚の透明ガラス基板２９１、２９２に
よりツイストネマチック液晶２９３を狭持し、配向膜２
９４、２９５により、液晶分子を所定方向に配向させ
る。透明ガラス基板２９１、２９２には画素構造を形成
し、液晶層に印加する電界を変化させて液晶分子の配向
を制御する。これにより入射する光の偏光状態を変化さ
せ、入射側と出射側に偏光板２９６、２９７を備えて光
学像を形成する。透明ガラス基板２９１、２９２中の破
線は、それぞれ画素構造の１単位を明確にするために便
宜上付加した仮装線である。

【０００７】画素構造は、ガラス基板２９２上に画素電
極２９８を二次元状に形成して構成する。

【０００８】他方のガラス基板２９１上には対向電極２
９９を形成する。いずれの電極も透明電極であり、これ
らの電極間に駆動電圧を供給し電界を形成する。一般
に、各画素の印可電界を一定期間保持するためのスイッ
チング素子として、画素電極２９８と対に薄膜トランジ
スタ３００が形成される。また、対向電極２９９上に
は、各薄膜トランジスタ３００に光が当たらないよう
に、ブラックマトリクス３０１が形成される。これによ
り、コントラストの高い良好な映像を表示できる。

【０００９】１枚の液晶パネルでカラー画像を形成する
場合、赤、緑、青の画素を１組としたカラー画素構造を
配列する。この場合、ブラックマトリクス３０１の開口
部に、赤色フィルタ３０２Ａ、緑色フィルタ３０２Ｂ、
青色フィルタ３０２Ｃ、を周期的に形成し、通過する光
の波長帯域を制御する。

【００１０】液晶パネル２８６を照明する光のうち、ブ
ラックマトリクス３０１の開口部、すなわち色フィルタ
Ｒ、Ｇ、Ｂに入射する光によりカラーの光学像が形成さ
れる。外部から供給される映像信号に応じて、各色の画
素が透過する光の強度を連続的に任意に制御すれば、フ
ルカラーの映像を表示できる。

【００１１】他に、カラーフィルタを備えない液晶パネ
ルを赤用、緑用、青用の３枚用いてフルカラーの画像を
表示する方法も知られている。

【００１２】図３３は、そのような投写型表示装置の基
本的な構成を示す図である。光源２８４から放射される
光は色分離光学系３１４により赤、緑、青の３原色の光
に分離される。色分離光学系３１４から出射する３原色
光は、それぞれの光路上に配置された液晶パネル３１６
Ａ、３１６Ｂ、３１６Ｃを照明する。色分離光学系３１
４を透過して直進する色成分の光のみ、その光路中に平
面ミラー３１７、３１８が配置され、光路が折り曲げら
れて液晶パネル３１６Ｃに導かれる。各液晶パネル３１
６Ａ、３１６Ｂ、３１６Ｃを通過した光は色合成光学系
３１９により合成され、投写レンズ３２０に入射する。
各液晶パネル３１６Ａ、３１６Ｂ、３１６Ｃ上には透過
率の変化として光学像が形成され、投写レンズ３２０に
よりスクリーン（図示せず）上に拡大投影される。尚、
光源２８４は、図３１と同様のものが用いられる。

【００１３】色分離光学系３１４は例えば青反射のダイ
クロイックミラー３１１と緑反射のダイクロイックミラ
ー３１２及び平面ミラー３１３をおよそ平行に配置して
構成する。２種類のダイクロイックミラーをＸ字状に交
差して構成する方法も知られている。

【００１４】フィールドレンズ３１５Ａ、３１５Ｂ、３
１５Ｃは、液晶パネル３１６Ａ、３１６Ｂ、３１６Ｃを
照明する光を投写レンズ３２０に導くために用いる。

【００１５】色合成手段３１９は、例えば４つの直角プ
リズムを接合して構成するダイクロイックプリズムを用
いる。直角プリズムの接合面には誘電体多層膜が蒸着さ
れ、特定の波長帯の光を反射する。このようにすれば、
投写レンズ３２０と各液晶パネル３１６Ａ、３１６Ｂ、
３１６Ｃでの光学光路長を等しくできるので、比点格差
が無く、結像性能に優れた良好な映像を表示できる。ま
た、光源４から投写レンズ３２０に至る光学系全体の大
きさをコンパクトに構成できる。

【００１６】液晶パネルを３枚用いる方法は、光学部品
点数が多く構成が複雑になるものの、カラーフィルタに
よる光の損失が無く、明るく優れた画質が得られる利点
がある。しかしながら、図３３に示す構成において、光
源２８４から３枚の各液晶パネル３１６Ａ、３１６Ｂ、
３１６Ｃに至る各々の照明光路長を等しくできないとい
う問題がある。光源２８４が点光源ではないため、光は
広がりを持って進行するので、照明光路長が長くなるほ
ど集光効率は低下する。それ故、照明光路長が他よりも
長い色の光の集光効率は、他の色の光の集光効率に比べ
て低下する。

【００１７】これに対し、照明光路長が他とは異なる光
路中にリレー光学系を配置し、上記照明光路長が長くな
ることによる集光効率の低下を改善する方法が開示され
ている（例えば、特開平１−１１１１１号公報）。これ
は、リレー光学系を第１レンズと第２レンズで構成し、
第１レンズは入射光を第２レンズの主平面近傍に集光
し、第２レンズは第１レンズ近傍の物体の実像を所定の
倍率に応じて液晶パネルの近傍に形成するものである。

【００１８】一方、液晶パネルを１枚用いる方法は、光
学系部品点数が少なく構成が簡単である、という利点が
ある。反面、カラーフィルタには白色の照明光が入射す
るので、各色の画素が必要とする以外の波長成分の光が
カラーフィルタで吸収される。従って、液晶パネルを３
枚用いる方法と比べて、液晶パネル部での光利用効率
が、およそ１／３に低下する。

【００１９】これに対し、カラーフィルタを備える液晶
パネルに、そのカラー画素構造ごとに対をなすマイクロ
レンズアレイを入射側に配置し、上記カラーフィルタに
おける光損失を改善する方法も開示されている（特開平
３−５６９２２号公報、特開平４−６０５３８号公
報）。これはあらかじめ色分離した赤、緑、青の各原色
光をマイクロレンズアレイに角度を異ならせて入射せし
め、赤色の光は赤色フィルタ領域に、緑色の光は緑色領
域に、青色の光は青色領域に、それぞれ選択的に到達せ
しめるものである。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】一般に、投写型表示装
置には明るく、色むらの少ない高画質な投写画像を提供
することが要望される。

【００２１】（図３３）に示したような液晶パネルを３
枚用いた投写型表示装置は、光源から液晶パネルに至る
３原色の各光の光路長を等しくできないため、光路によ
って集光効率が異なるという問題がある。

【００２２】特開平１−１１１１１号公報記載の技術
は、リレー光学系により光路が他よりも長くなる色の光
の集光効率を改善する方法を開示しているが、実用上十
分な効果を得るためには、以下の問題がある。

【００２３】リレー光学系を用いて第１レンズ近傍の物
体の実像を所定の倍率に応じて液晶パネルの近傍に形成
すれば、物体と実像とは左右上下が反転することにな
る。色分解光学系に用いるダイクロイックミラーは、一
般に、光の入射角に応じて反射（あるいは透過）帯域が
変化し、入射角が大きくなれば反射（あるいは透過）帯
域が短波長側にシフトすることが知られている。光源が
点光源で無い限り、光源からは発散光あるいは収束光が
出射するので、光はダイクロイックミラーの位置によっ
て異なる角度で入射する。従って、それぞれのダイクロ
イックミラーで反射あるいは透過した光は色むらを生じ
る。分離された各色の光は、リレー光学系による色の光
のみが他の色の光とは対象な分布となり、それらを色合
成光学系で合成するので、投写画像は不規則な色むらを
生じることになる。

【００２４】ダイクロイックミラーの面内の位置に応じ
て多層膜の膜厚を適切に設定すれば、上記入射角依存を
抑制できるが、このようなダイクロイックミラーは膜厚
の制御が難かしく、高価となる。

【００２５】一方、図３１に示したような液晶パネルを
１枚用いてカラー画像を提供する投写型表示装置は、液
晶パネル部の光利用効率が低いという問題がある。特
に、カラーフィルタでの光損失が大きい。

【００２６】特開平３−５６９２２号公報、特開平４−
６０５３８号公報記載の技術は、マイクロレンズアレイ
により所定の原色光を所定のカラーフィルタ領域に導く
方式を開示しているが、実用上十分な効果を得るために
は、以下の問題がある。

【００２７】ランプから放射される光を効率よく集光
し、液晶パネルを照明する光を形成すると、一般に明る
さむらを生じる。具体的に、凹面鏡を用いて集光する場
合、光軸近傍は明るく、光軸から離れるほど明るさが低
下する。この明るさは、およそ照明光の有効Ｆナンバで
決まる。光軸近傍ほど照明光の照射角が大きく、光軸か
ら離れるほど照射角が小さくなる。

【００２８】その結果、明るさむらのある照明光を用い
てマイクロレンズを備える液晶パネルを照明すると、場
所により各レンズ素子を通過してブラックマトリクス上
に収斂される各光束の断面積が他の色のフィルタ領域に
達し、これらの色の色純度を低下させる、という問題を
生じる。また、明るさの暗い部分では、最収斂された光
束断面が小さいので、光学系の僅かな位置ずれや性能ば
らつきにより、所定のカラーフィルタ領域からこれらの
光束がずれてしまい、画素が暗くなる、全く光らない、
といった問題を生じる。これらは、投写画像に色むらや
明るさむらを生じさせて画像品位を損なうので問題があ
る。

【００２９】本発明は、上記問題点を鑑みてなされたも
のであり、明るさむら、色むらが比較的少なく、光利用
効率の高い光学系を実現することにより、明るく、高品
位な画質を実現する投写型表示装置を提供することを目
的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の投写型表示装置は、３原色の色成分を含む
光を放射する光源と、前記光源から放射される光を集め
る集光手段と、前記集光手段の出力光を赤、緑、青の３
原色の光に分離する色分離手段と、空間的に光を変調し
て光学像が形成され前記色分離手段からの各出力光によ
りそれぞれ照明される第１、第２及び第３の空間光変調
素子と、前記各空間光変調素子からの出力光を合成する
色合成手段と、前記色合成手段からの出力光を受け前記
各空間光変調素子の光学像を投影する投写手段と、前記
色分離手段の各色の光出力面と前記各光変調素子に至る
光路のうち、少なくとも光路長が最も長い光路中に導光
手段を備えることを特徴とするものである。

【００３１】また、本発明の他の投写型表示装置は、３
原色の色成分を含む光を放射する光源と、前記光源から
放射される光を集める集光手段と、前記集光手段により
集光された偏光方向がランダムな光をＳ偏光とＰ偏光の
２つの直線偏光に分離すると共に前記２つの直線偏光を
略同一方向に出射せしめる偏光分離手段と、前記Ｓ偏光
とＰ偏光のうち少なくともいずれかの光路中に配置され
各々の偏光方向を略同一にせしめる偏光面回転手段と、
前記偏光分離手段の出力光を赤、緑、青の３原色の光に
分離する色分離手段と、空間的に光を変調して光学像が
形成され前記色分離手段からの各出力光によりそれぞれ
照明される第１、第２及び第３の空間光変調素子と、前
記各空間光変調素子からの出力光を合成する色合成手段
と、前記色合成手段からの出力光を受け前記各空間光変
調素子の光学像を投影する投写手段と、前記色分離手段
の各色の光出力面と前記各光変調素子に至る光路のう
ち、少なくとも光路長が最も長い光路中に導光手段を備
えることを特徴とするものである。

【００３２】色分離手段は、第１及び第２の誘電体多層
膜ミラーと平面ミラーの各々を略平行に配置して構成
し、前記第１の誘電体多層膜ミラーで反射される第１の
色の光は前記平面ミラーを介して第１の空間光変調素子
に導き、前記第１の誘電体多層膜ミラーを透過し前記第
２の誘電体多層膜ミラーで反射される第２の色の光は第
２の空間光変調素子に導き、前記第２の誘電体多層膜ミ
ラーを透過する第３の色の光は導光手段を介して第３の
空間光変調素子に導き、前記光源から前記第１及び第２
の空間光変調素子に至る光路長を略等しくすれば好まし
い。

【００３３】また、色分離手段は、第１及び第２の誘電
体多層膜ミラーをＸ字状に交差して構成し、前記第１の
誘電体多層膜ミラーで反射され前記第２の誘電体多層膜
ミラーを透過する第１の色の光は第１の導光手段を介し
て第１の空間光変調素子に導き、前記第１及び第２の誘
電体多層膜ミラーを透過して直進する第２の色の光は第
２の空間光変調素子に導き、前記第２の誘電体多層膜ミ
ラーで反射され前記第１の誘電体多層膜ミラーを透過す
る第３の色の光は第２の導光手段を介して第３の空間光
変調素子に導くと好ましい。

【００３４】色合成手段は、４つの直角プリズムを接合
して構成するダイクロイックプリズムであれば好まし
い。

【００３５】導光手段は、光量の損失なく光伝播を実現
できる部材であれば構成は問わないが、入射光の偏光方
向を保持して出射せしめる断面が円形状の偏光保持光フ
ァイバを複数本束ねて構成する光ファイバ束であれば好
ましく、光ファイバの入射側近傍に前記光ファイバと同
数のマイクロレンズを二次元状に配列してなるマイクロ
レンズアレイを配置すればなお好ましい。

【００３６】光源の出射側近傍に均一照明光学系を配置
すれば好ましく、複数の第１レンズを二次元状に配列し
てなる第１レンズアレイと第１レンズと同数で対をなす
第２レンズアレイを二次元状に配列してなる第２レンズ
アレイにより構成すればなお好ましい。

【００３７】偏光分離手段は偏光ビームスプリッタと直
角プリズムにより構成すれば好ましい。偏光面回転手段
はフィルム状の１／２波長板であれば好ましい。

【００３８】また、本発明の更に他の投写型表示装置
は、３原色の色成分を含む光を放射する光源と、前記光
源の放射する光を集光する集光手段と、前記集光手段の
出力光を赤、緑、青の３原色の光に分離する色分離手段
と、前記色分離手段から出射する３原色の光の各々が互
いに異なる角度から入射するマイクロレンズアレイと、
前記マイクロレンズアレイの出射側近傍に配置され空間
的に光を変調して光学像を形成する空間光変調素子と、
前記色分離手段から前記マイクロレンズアレイに至る３
原色の光の各光路に配置される第１、第２及び第３のリ
レー光学手段と、前記光学像を投影する投写手段と、前
記色分離手段の各色の光出力面と前記各リレー光学手段
に至る光路のうち少なくとも光路長が最も長い光路中に
配置される導光手段とを備え、前記各リレー光学手段は
入射光を集光して前記マイクロレンズアレイを照明する
発光面を形成し、３原色の前記発光面の各々から前記マ
イクロレンズアレイに至る光路長は互いに略等しくし、
前記マイクロレンズアレイは３原色の前記発光面の実像
を二次元状に配列せしめ、前記空間光変調素子は赤、
緑、青の光を各々変調する３原色の画素を所定の規則に
従って二次元状に配列してなる画素構造を有し、前記３
原色の発光面の各々を前記３原色の画素の各々に対応せ
しめることを特徴とするものである。

【００３９】また、本発明の更に他の投写型表示装置
は、３原色の色成分を含む光を放射する光源と、前記光
源の放射する光を集光する集光手段と、前記集光手段に
より集光された偏光方向がランダムな光をＳ偏光とＰ偏
光の２つの直線偏光に分離すると共に前記２つの直線偏
光を略同一方向に出射せしめる偏光分離手段と、前記Ｓ
偏光とＰ偏光のうち少なくともいずれかの光路中に配置
され各々の偏光方向を略同一にせしめる偏光面回転手段
と、前記偏光分離手段の出力光を赤、緑、青の３原色の
光に分離する色分離手段と、前記色分離手段から出射す
る３原色の光の各々が互いに異なる角度から入射するマ
イクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイの出
射側近傍に配置され空間的に光を変調して光学像を形成
する空間光変調素子と、前記色分離手段から前記マイク
ロレンズアレイに至る３原色の光の各光路に配置される
第１、第２及び第３のリレー光学手段と、前記光学像を
投影する投写手段と、前記色分離手段の各色の光出力面
と前記各リレー光学手段に至る光路のうち少なくとも光
路長が最も長い光路中に配置される導光手段とを備え、
前記各リレー光学手段は入射光を集光して前記マイクロ
レンズアレイを照明する発光面を形成し、３原色の前記
発光面の各々から前記マイクロレンズアレイに至る光路
長は互いに略等しくし、前記マイクロレンズアレイは３
原色の前記発光面の実像を二次元状に配列せしめ、前記
空間光変調素子は赤、緑、青の光を各々変調する３原色
の画素を所定の規則に従って二次元状に配列してなる画
素構造を有し、前記３原色の発光面の各々を前記３原色
の画素の各々に対応せしめることを特徴とするものであ
る。

【００４０】色分離手段は第１及び第２の誘電体多層膜
ミラーと平面ミラーの各々を略平行に配置して構成し、
前記第１の誘電体多層膜ミラーで反射される第１の色の
光は前記平面ミラーを介して第１のリレー光学手段に導
き、前記第１の誘電体多層膜ミラーを透過し前記第２の
誘電体多層膜ミラーで反射される第２の色の光は第２の
リレー光学手段に導き、前記第２の誘電体多層膜ミラー
を透過する第３の色の光は導光手段を介して第３のリレ
ー光学手段に導き、前記光源から前記第１及び第２のリ
レー光学手段に至る光路長が略等しければ好ましい。

【００４１】色分離手段は第１及び第２の誘電体多層膜
ミラーをＸ字状に交差して構成し、前記第１の誘電体多
層膜ミラーで反射され前記第２の誘電体多層膜ミラーを
透過する第１の色の光は第１の導光手段を介して第１の
リレー光学手段に導き、前記第１及び第２の誘電体多層
膜ミラーを透過して直進する第２の色の光は第２のリレ
ー光学手段に導き、前記第２の誘電体多層膜ミラーで反
射され前記第１の誘電体多層膜ミラーを透過する第３の
色の光は第２の導光手段を介して第３のリレー光学手段
に導けば好ましい。

【００４２】色合成手段は４つの直角プリズムを接合し
て構成するダイクロイックプリズムであれば好ましい。

【００４３】導光手段は断面が円形状の光ファイバを複
数本束ねて構成すれば好ましく、光ファイバの入射側近
傍に前記光ファイバと同数のマイクロレンズを二次元状
に配列してなるマイクロレンズアレイを配置すればなお
好ましい。

【００４４】リレー光学手段は、第１レンズと第２レン
ズと第３レンズとを備え、前記第１レンズは当該レンズ
に入射する光を前記第２レンズの開口近傍に集光して発
光面を形成し、前記第２レンズは前記第１レンズ近傍の
物体の実像を前記第３レンズの開口近傍に形成し、前記
第３レンズは前記発光面の重心から出射する光を互いに
略平行に進行する光とするものであれば好ましい。

【００４５】リレー光学手段は、第１レンズアレイと第
２レンズアレイと第３レンズアレイとを備え、前記第１
レンズアレイは複数の第１レンズを配列してなり、前記
第２レンズアレイは前記第１レンズと同数で対をなす第
２レンズを配列してなり、前記第１レンズの各々は当該
レンズに入射する光を対応する前記第２レンズの開口近
傍に集光して発光面を形成し、前記第２レンズの各々は
対応する前記第１レンズ近傍の物体の実像を前記第３レ
ンズの開口近傍に重畳形式で形成し、前記第３レンズは
前記第２レンズアレイ近傍の発光面の重心から出射する
光を互いに略平行に進行する光とするものであれば好ま
しい。

【００４６】偏光分離手段は偏光ビームスプリッタと直
角プリズムで構成したものであれば好ましい。偏光面回
転手段はフィルム状の１／２波長板であれば好ましい。
導光手段は入射光の偏光方向を保持して出射せしめる偏
光保持光ファイバを複数本束ねて構成する光ファイバ束
であれば良い。

【００４７】また、本発明の更に他の投写型表示装置
は、３原色の色成分を含む光を放射する光源と、前記光
源の放射する光を集光する集光手段と、前記集光手段の
出力光を赤、緑、青の３原色の光に分離する色分離手段
と、空間的に光を変調して光学像が形成され前記色分離
手段からの各出力光により照明される空間光変調素子
と、前記空間光変調素子の光学像を投影する投写手段
と、第１、第２及び第３の導光手段とを備え、前記空間
光変調素子は赤、緑、青の光を各々変調する画素を所定
の規則に従って二次元状に配列してなる画素構造を有
し、前記色分離手段の赤の光出射面と前記空間光変調素
子の赤の光を変調する画素との間に第１の導光手段を配
置し、前記色分離手段の緑の光出射面と前記空間光変調
素子の緑の光を変調する画素との間に第２の導光手段を
配置し、前記色分離手段の青の光出射面と前記空間光変
調素子の青の光を変調する画素との間に第３の導光手段
を配置することを特徴とするものである。

【００４８】また、本発明の更に他の投写型表示装置
は、３原色の色成分を含む光を放射する光源と、前記光
源の放射する光を集光する集光手段と、前記集光手段に
より集光された偏光方向がランダムな光をＳ偏光とＰ偏
光の２つの直線偏光に分離すると共に前記２つの直線偏
光を略同一方向に出射せしめる偏光分離手段と、前記Ｓ
偏光とＰ偏光のうち少なくともいずれかの光路中に配置
され各々の偏光方向を略同一にせしめる偏光面回転手段
と、前記偏光分離手段の出力光を赤、緑、青の３原色の
光に分離する色分離手段と、空間的に光を変調して光学
像が形成され前記色分離手段からの各出力光により照明
される空間光変調素子と、前記空間光変調素子の光学像
を投影する投写手段と、第１、第２及び第３の導光手段
とを備え、前記空間光変調素子は赤、緑、青の光を各々
変調する画素を所定の規則に従って二次元状に配列して
なる画素構造を有し、前記色分離手段の赤の光出射面と
前記空間光変調素子の赤の光を変調する画素との間に第
１の導光手段を配置し、前記色分離手段の緑の光出射面
と前記空間光変調素子の緑の光を変調する画素との間に
第２の導光手段を配置し、前記色分離手段の青の光出射
面と前記空間光変調素子の青の光を変調する画素との間
に第３の導光手段を配置することを特徴とするものであ
る。

【００４９】色分離手段は第１及び第２の誘電体多層膜
ミラーと平面ミラーの各々を略平行に配置して構成し、
前記第１の誘電体多層膜ミラーで反射される第１の色の
光は前記平面ミラーを介して第１の空間光変調素子に導
き、前記第１の誘電体多層膜ミラーを透過し前記第２の
誘電体多層膜ミラーで反射される第２の色の光は第２の
空間光変調素子に導き、前記第２の誘電体多層膜ミラー
を透過する第３の色の光は導光手段を介して第３の空間
光変調素子に導き、前記光源から前記第１及び第２の空
間光変調素子に至る光路長が略等しければ好ましい。

【００５０】色分離手段は第１及び第２の誘電体多層膜
ミラーをＸ字状に交差して構成し、前記第１の誘電体多
層膜ミラーで反射され前記第２の誘電体多層膜ミラーを
透過する第１の色の光は第１の導光手段を介して第１の
空間光変調素子に導き、前記第１及び第２の誘電体多層
膜ミラーを透過して直進する第２の色の光は第２の空間
光変調素子に導き、前記第２の誘電体多層膜ミラーで反
射され前記第１の誘電体多層膜ミラーを透過する第３の
色の光は第２の導光手段を介して第３の空間光変調素子
に導くものであれば好ましい。

【００５１】色合成手段は４つの直角プリズムを接合し
て構成するダイクロイックプリズムであれば好ましい。
導光手段は断面が円形状の光ファイバを複数本束ねて構
成すれば好ましく、光ファイバは入射端と出射端の径が
異なるテーパファイバであればなお好ましい。また、光
ファイバの入射側に前記光ファイバと同数のマイクロレ
ンズを二次元状に配列してなるマイクロレンズアレイを
配置すればなお好ましい。赤、緑、青の光を変調する各
画素と各色の光を導光する光ファイバとがそれぞれ同数
で対をなすものであれば好ましい。画素構造はストライ
プ形状をなすと共に赤、緑、青の光を変調する各画素と
各色の光を導光する光ファイバとが１対２で対をなすも
のであればなお好ましい。

【００５２】光ファイバは出射側端面が集光作用を有す
る先球ファイバであればなお好ましい。偏光分離手段は
偏光ビームスプリッタと直角プリズムから構成されるも
のであれば好ましい。偏光面回転手段はフィルム状の１
／２波長板であるれば好ましい。導光手段は入射光の偏
光方向を保持して出射せしめる偏光保持光ファイバを複
数本束ねて構成する光ファイバ束であれば良い。

【００５３】また、本発明の光学装置は、３原色の色成
分を含む光を放射する光源からの出力光を赤、緑、青の
３原色の光に分離する色分離手段と、この色分離手段か
らの各出力光によりそれぞれ照明される第１、第２及び
第３の光学処理手段と、前記色分離手段からの各出力光
をそれぞれ前記光学処理手段に導く第１、第２及び第３
の光路と、この光路のうち少なくとも光路長がより長い
光路中に配置された導光手段と、を具備し、前記各光学
処理手段に入力されるすべての出力光の光損失が略同一
となるようにした。

【００５４】上記投写型表示装置に係る発明は、光学処
理手段として、空間光変調素子と色合成手段と投写手段
とを用いたが、本発明を、例えばＣＣＤイメージセンサ
のような光学処理手段を有するカラースキャナ等に適用
することも可能である。これにより、色分解された各色
の出力光の光路長が異なる場合であっても、光学処理手
段で受光する各色の光量を略同一とすることができる。

【００５５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の投写型表示装置の
実施の形態について、図面を用いて説明する。

【００５６】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１の投写型表示装置を示す構成図である。投写型表
示装置は、主として、メタルハライドランプ１、放物面
鏡２、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ３、青反射ダイクロイ
ックミラー４、緑反射ダイクロイックミラー５、平面ミ
ラー６、マイクロレンズアレイ７、光ファイバ束８、液
晶パネル９Ｒ、９Ｇ、９Ｂ、ダイクロイックプリズム１
０、投写レンズ１１、で構成される。

【００５７】メタルハライドランプ１は、発光体１’を
形成し、発光体１’は三原色の色成分を含む白色の光を
放射する。放物面鏡２は発光体１’の放射する光の大部
分を集光し、光軸１２におよそ平行に進行する光を形成
する。

【００５８】放物面鏡２から出射した光は、ＵＶ−ＩＲ
カットフィルタ３により不要な赤外及び紫外成分が除去
される。

【００５９】青反射ダイクロイックミラー４は青色成分
の光のみを反射し、反射光は平面ミラー６により光路が
曲げられて青用の液晶パネル９Ｂに入射する。緑反射ダ
イクロイックミラー５は緑色成分の光のみを反射し、反
射光は緑色用の液晶パネル９Ｇに入射する。ダイクロイ
ックミラー４、５を透過して直進した光は、主として赤
色成分の光となる。赤色成分の光路中には、マイクロレ
ンズアレイ７と光ファイバ束８を配置する。図２は、光
ファイバ束８の構成の一例を模式的に示す概略断面図で
ある。光ファイバ束８は、複数の光ファイバ２１を放物
面鏡からの照明光が形成する円２２におよそ内接するよ
うに束ねて構成する。

【００６０】図３は、上記光ファイバ２１の構成の一例
を模式的に示す概略断面図である。一般に、光ファイバ
２１は、光を導光するコア部３１をそれよりも屈折率の
低いクラッド部３２で覆い、その外側に保護層としてシ
リコン樹脂３３、ナイロン被覆３４を形成して構成され
る。コア部３１に入射した光は、クラッド部３２との界
面で全反射を繰り返し、光が伝搬される。

【００６１】このような光ファイバには、コア部の屈折
率が一定のステップ型光ファイバと、屈折率分布を持つ
グレーテッド型光ファイバがある。光ファイバの構成材
料としては、石英系ガラス、多成分ガラス、プラスチッ
クなどがある。

【００６２】光ファイバ束８の入射側近傍には、マイク
ロレンズアレイ７が配置される。図４は、マイクロレン
ズアレイ７の断面構造の一例であり、これはその模式図
である。平板の透明ガラス基板４１内に屈折率の異なる
領域４２を形成してレンズ素子とするもので、微少ピッ
チのレンズアレイを形成できるという利点がある。

【００６３】以下、マイクロレンズアレイ７の作用を説
明する。

【００６４】図５は、光ファイバの側面の断面図を示
す。入射光５１は、コア部３１とクラッド部３２の界面
で全反射を繰り返し、光ファイバ２１の出射端面から出
力される。ここで、入射光５１が損失無くコア部３１に
導光するための光線最大入射角θｍａｘは、コア部３
１、クラッド部３２の屈折率をそれぞれｎ１、ｎ２とす
ると、

【数１】

【数２】 で与えられる。ただし、ｎ１＞ｎ２であり、Δは比屈折
率差である。

【００６５】ここで、光ファイバ束８の入射側にマイク
ロレンズアレイ７を配置する。図６は、マイクロレンズ
アレイ７と光ファイバ束８の位置関係を示す一例であ
り、これはその模式図である。１つの光ファイバ２１に
開口形状が６角形の１つのマイクロレンズ６１を対応さ
せて配置する。

【００６６】マイクロレンズの開口形状は、６角形に限
るものでなく、光ファイバの配列に併せて、マイクロレ
ンズの開口を細密充填しているものであれば良い。

【００６７】図７は、マイクロレンズ６１の効果を示
す。マイクロレンズ６１に入射する、およそ光軸７１に
平行な光は、光ファイバ２１のコア部３１に集光され
る。マイクロレンズ６１の焦点近傍に光ファイバ２１の
入射面を配置すれば、マイクロレンズ６１の入射光を光
ファイバ２１の入射面に効率良く集光できる。

【００６８】マイクロレンズ６１の焦点距離ｆは、光フ
ァイバ２１の外径をｄとすると、

【数３】 を満足するように設定すれば良く、これによりマイクロ
レンズ６１により集光した光を効率よく光ファイバ２１
で導光することができる。

【００６９】上記構成により、本来、クラッド部３２、
及びシリコン樹脂３３とナイロン被覆３４から成る保護
層などの無効領域に入射して損失となる光は、効率良く
コア部３１に入射させることができるので、光利用効率
が向上する。

【００７０】本実施の形態では、光ファイバ２１とし
て、コア径が１００μｍ、クラッド径が２５０μｍ、保
護層を含めた外形が５００μｍ、コア部の屈折率ｎ１＝
１．５、比屈折率差Δ＝０．５％の石英（シリカ）系ガ
ラスファイバを用いている。また、マイクロレンズアレ
イ７は、焦点距離ｆ＝１６５０μｍの屈折率分布型平板
マイクロレンズアレイを用いている。

【００７１】このようなマイクロレンズアレイは、イオ
ン交換法により形成され、比較的細密充填が容易である
ことから、矩形のレンズ形状を形成し易いという利点が
ある。

【００７２】以上の作用により、光路長が緑色成分、青
色成分の光よりも長くなる赤色成分の光は、効率良く赤
用の液晶パネルに導くことができる。さらに、リレー光
学系を用いる必要が無く、加えて入射部と出射部におけ
る照明光の色むら、明るさむら反転を生じないので、投
写画像の表示品位の劣化を抑制できる利点がある。

【００７３】液晶パネル９Ｒ、９Ｇ、９Ｂは、有効表示
領域の対角長が２．８インチ、画素数が水平方向６４０
ドット、垂直方向４８０ドットのツイストネマチック液
晶パネルで、その構造は、図３２に示したものと同一で
ある。入射光は、映像信号に応じて空間的に変調され、
透過率の変化として光学像が形成される。

【００７４】各液晶パネル９Ｒ、９Ｇ、９Ｂの透過光
は、色合成用のダイクロイックプリズム１０に入射す
る。ダイクロイックプリズム１０は、４個のガラス製直
角プリズムを張り合わせて構成され、それぞれの張り合
わせ面には、赤反射用、青反射用の誘電体多層膜が蒸着
されている。ダイクロイックプリズム１０により合成さ
れた光は、投写レンズ１１に入射し、投写レンズ１１
は、各液晶パネル９Ｒ、９Ｇ、９Ｂ上の光学像を拡大し
てスクリーン（図示せず）上に投影する。

【００７５】マイクロレンズアレイ７は、レンズ形成面
を光ファイバ２１に近い側の平面に配置するものとして
その作用を述べたが、光ファイバから遠い側の平面に配
置する構成であっても良い。

【００７６】（実施の形態２）図８は、本発明の実施の
形態２の投写型表示装置を示す構成図である。第１レン
ズアレイ８１、第２レンズアレイ８２、フィールドレン
ズ８７Ｒ、８７Ｇ、８７Ｂ、マイクロレンズアレイ９
０、光ファイバ束９１以外は、上記実施の形態１と同一
の構成である。

【００７７】第１レンズアレイ８１、第２レンズアレイ
８４は、各々、複数の第１レンズ８２及び第２レンズ８
５を二次元状に配列して構成する。

【００７８】図８に示す投写型表示装置は、第１レンズ
アレイ８１と第２レンズアレイ８４を備えることによ
り、以下に述べる効果を得ることができる。第１レンズ
アレイ８１の構成の一例を図９に示す。放物面鏡から出
射する光束の円形断面に内接するように、矩形の開口を
有する１８個の第１レンズ８２を二次元状に配列する。
第２レンズアレイ８４の構成を図１０に示す。図９に示
した第１レンズ８２と対応する１８個の第２レンズ８５
を二次元状に配列する。第１レンズ８２の出射側焦点は
対応する第２レンズ８５の開口中心８５Ａの近傍にあ
り、放物面から出射して光軸と平行に進行する光を開口
中心８５Ａ近傍に集光する。ただし、第１レンズ８２は
必要に応じて適宜偏心させる。第２レンズアレイ８４の
開口上には、第１レンズ８２の個数分だけ、発光体１’
の実像が形成される。

【００７９】第２レンズ８５は、対応する第１レンズ８
２の主平面８３上の物体の実像をフィールドレンズ８７
Ｒの主平面８８Ｒ近傍に形成する。第１レンズ８２の主
平面８３とフィールドレンズ８７Ｒの主平面８８Ｒは、
およそ共役の関係となる。放物面鏡２を出射する光は、
その大部分が第１レンズ８２を経て第２レンズ８５の主
平面８６に到達し、ダイクロイックミラー４、５を透過
する主として赤色成分を含む光が、フィールドレンズ８
７Ｒの主平面８８Ｒに到達する。フィールドレンズ８７
Ｒは、マイクロレンズアレイ９０に近接しているので、
放物面鏡２から出射する光の大部分がマイクロレンズア
レイ９０のレンズ形成領域を照明する光として利用され
る。従って、極めて光利用効率の高い照明を実現でき
る。緑、青の光についても同様に、第１レンズ８２の主
平面８３上の物体の実像を、各々、フィールドレンズ８
７Ｇ、８７Ｂの主平面８８Ｇ、８８Ｂ上に形成し、液晶
パネル９Ｇ、９Ｂの有効表示領域を照明する。

【００８０】フィールドレンズ８７Ｒ、８７Ｇ、８７Ｂ
は平凸レンズであり、凸面側から光が入射する。フィー
ルドレンズ８７Ｒ、８７Ｇ、８７Ｂの入射側焦点は第２
レンズアレイ８４の出射側主点近傍にあり、各々の第２
レンズ８５の重心から出射する光を、光軸１２に平行に
進行する光として出射させることができる。

【００８１】第２のレンズ８５から出射する光束の各々
は、フィールドレンズ８７Ｒ、８７Ｇ、８７Ｂの主平面
８８Ｒ、８８Ｇ、８８Ｂを照明すると共に、第１レンズ
８２の主平面８３の物体の実像を重畳させる。そのた
め、第２レンズ８５の各々は、適宜偏心させ、対応する
第１レンズ８２の開口中心８２Ａから出射する光を、フ
ィールドレンズ８７Ｒ、８７Ｇ、８７Ｂの主平面８８
Ｒ、８８Ｇ、８８Ｂの重心８９Ｒ、８９Ｇ、８９Ｂ上に
到達させる。

【００８２】放物面鏡２から出射する光束は、第１レン
ズアレイ８１により複数の光束に分割される。分割後の
光束は、分割前の光束と比較して明るさむらが小さい。
第２レンズアレイ８４は、これらの光束を拡大し、フィ
ールドレンズ８７Ｒ、８７Ｇ、８７Ｂの主平面８８Ｒ、
８８Ｇ、８８Ｂ上に重畳させる。従って、照明光の均一
性は、極めて高くなる。

【００８３】上記実施の形態１と同様に、主として赤色
成分の光路中には、フィールドレンズ８７Ｒと液晶パネ
ル９Ｒとの間にマイクロレンズアレイ９０と光ファイバ
束９１を配置する。

【００８４】マイクロレンズアレイ９０の断面形状と配
列の一例を図１１に示す。フィールドレンズ８７Ｒの主
平面８８Ｒ上には、液晶パネル９Ｒの有効表示領域とお
よそ相似な矩形状の照明光が形成されるので、マイクロ
レンズアレイ９０は、複数のマイクロレンズ１１１を照
明光の矩形領域１１２におよそ内接するように配列して
構成する。

【００８５】光ファイバ束９１の断面形状と配列の一例
を図１２に示す。光ファイバ束９１は、マイクロレンズ
１１１と同数で対をなす光ファイバ２１を束ねて構成す
る。

【００８６】図１３は、マイクロレンズ１１１と光ファ
イバ束２１の位置関係を示す一例であり、これはその模
式図である。１つの光ファイバ２１に開口形状が矩形状
の１つのマイクロレンズ１１１を対応させて配置する。

【００８７】各液晶パネル９Ｒ、９Ｇ、９Ｂの出射光
は、ダイクロイックプリズム１０で合成し、投写レンズ
１１で拡大してスクリーン（図示せず）上に投影する。

【００８８】上記構成によれば、第１レンズアレイ８１
と第２レンズアレイ８４により液晶パネル９Ｒ、９Ｇ、
９Ｂを照明する光の均一性が大幅に向上する。また、上
記実施の形態１と同様の作用により、他とは光路長が長
くなる赤色成分の光も、効率良く液晶パネル９Ｒに導く
ことができると共に、リレー光学系を用いて導光する場
合とは異なり、入射部と出射部における照明光の色む
ら、明るさむら反転を生じないので、投写画像の表示品
位の劣化を抑制することができ、極めて大きな効果を得
ることができる。

【００８９】（実施の形態３）図１４は、本発明の実施
の形態３の投写型表示装置を示す構成図である。投写型
表示装置は、赤及び青の光路中に各々、マイクロレンズ
アレイ１４１Ｒ、１４１Ｂと光ファイバ束１４４Ｒ、１
４４Ｂを配置した構成とする。

【００９０】メタルハライドランプ１、放物面鏡２、Ｕ
Ｖ−ＩＲカットフィルタ３、液晶パネル９Ｒ、９Ｇ、９
Ｂ、ダイクロイックプリズム１０、投写レンズ１１は、
実施の形態１と同一のものである。赤反射ダイクロイッ
クミラー１４１と青反射ダイクロイックミラー１４２を
Ｘ字状に交差させ、放物面鏡２から出射光する白色光を
三原色の光に分離する。ダイクロイックミラー１４１、
１４２を透過し直進する光は、主として緑色成分の光で
あり、緑用の液晶パネル９Ｇを照明する。赤色成分の光
は、ダイクロイックミラー１４１で反射され、マイクロ
レンズアレイ１４３Ｒ、光ファイバ束１４４Ｒを介して
液晶パネル９Ｒを照明する。青色成分の光は、ダイクロ
イックミラー１４２で反射され、マイクロレンズアレイ
１４３Ｂ、光ファイバ束１４４Ｂを介して液晶パネル９
Ｂを照明する。液晶パネル９Ｒ、９Ｇ、９Ｂの出射光
は、ダイクロイックプリズム１０で合成し、投写レンズ
１１で拡大してスクリーン（図示せず）上に投影する。

【００９１】３原色の光に分離する色分離光学系は、ダ
イクロイックミラーをＸ字状に交差させたものに限ら
ず、４個の直角プリズムを張り合わせ、その接合面に誘
電体多層膜を形成して構成するダイクロイックプリズム
を用いても良い。

【００９２】上記構成によれば、ランプ１から液晶パネ
ル９Ｒ、９Ｇ、９Ｂに至る光学系をコンパクトにできる
ので、投写型表示装置の小型化を実現できる。また、上
記実施の形態１と同様の作用により、光路長が長くなる
赤及び青の光も、効率良く液晶パネルに導くことができ
ると共に、リレー光学系を用いて導光する場合とは異な
り、入射部と出射部における照明光の色むら、明るさむ
ら反転を生じないので、投写画像の表示品位の劣化を抑
制することができ、極めて大きな効果を得ることができ
る。

【００９３】実施の形態２と同様に、放物面鏡と色分離
光学系との間に、第１レンズアレイ、第２レンズアレイ
を配置すれば、投写画像の表示均一性を大幅に向上する
ことができる。

【００９４】（実施の形態４）図１５は、本発明の実施
の形態４の投写型表示装置を示す構成図である。楕円面
鏡１５１、平凹レンズ１５２、偏光分離光学系１５５、
１／２波長板１５６、以外は上記実施の形態３と同一の
ものである。

【００９５】メタルハライドランプ１から放射される光
は、楕円面鏡１５１により集光され、その光路上に配置
された平凹レンズ１５２により光軸１５７およそ平行に
進行する光に変換される。平凹レンズ１５２から出射す
る偏光方向がランダムな光は、偏光分離光学系１５５に
入射し、Ｐ偏光とＳ偏光の２つの直線偏光に分離され
る。

【００９６】偏光分離光学系１５５は、例えば、２個の
偏光ビームスプリッタ１５３と、２個の全反射用直角プ
リズム１５４により構成する。偏光ビームスプリッタ１
５３は、２個の直角プリズムを張り合わせ、その接合面
に誘電体多層膜１５３’を形成したものである。誘電体
多層膜面１５３’に光が入射すると、Ｐ偏光は透過し、
Ｓ偏光は反射する。更に、Ｓ偏光は、全反射用直角プリ
ズム１５４の全反射面１５４’で再び反射される。従っ
て、偏光分離光学系１５５からは、Ｓ偏光とＰ偏光とが
同一方向に進行する光として出射する。

【００９７】偏光分離光学系１５５の出射光のうち、Ｓ
偏光の光路中には１／２波長板１５６を配置し、偏光方
向を略９０度回転する。これにより、偏光分離光学系１
５５の出射光の偏光方向を略同一にすることができる。
具体的には、偏光分離光学系１５５の出射光を、偏光方
向が紙面と平行な直線偏光として出射せしめる。

【００９８】直線偏光は、ダイクロイックミラー１４
１、１４２で三原色の光に分離され、上記実施の形態３
と同様に各液晶パネル９Ｒ、９Ｇ、９Ｂを照明する。

【００９９】液晶パネル９Ｒ、９Ｇ、９Ｂの入射側偏光
板の偏光軸は、例えば紙面に水平な方向に配置する。入
射側偏光板の偏光軸と、液晶パネルに入射する直線偏光
の偏光方向とを同一にすれば、従来、偏光板で吸収され
損失となっていた光を有効に利用することができ、光利
用効率が大幅に向上する。

【０１００】液晶パネル９Ｒ、９Ｇ、９Ｂの出射光は、
ダイクロイックプリズム１０で合成し、投写レンズ１１
で拡大してスクリーン（図示せず）上に投影する。

【０１０１】一般に、光ファイバは、伝搬光の偏光面が
不安定になるという問題がある。そのため、入射光と出
射光の偏光面が異なる可能性がある。そこで、光ファイ
バは、入射光と出射光の偏光面を保持する偏光保持ファ
イバであれば好ましい。

【０１０２】上記構成によれば、ランプ１の放射する光
の偏光方向を液晶パネル９Ｒ、９Ｇ、９Ｂの入射側偏光
板の偏光軸と揃えることにより、入射側偏光板における
光損失を大幅に低減できる。これにより、光学系の光利
用効率が大幅に向上し、明るい投写型表示装置を実現で
きる。

【０１０３】また、上記実施の形態３と同様の作用によ
り、投写画像の表示品位の劣化を抑制することができる
ので、極めて大きな効果を得ることができる。

【０１０４】１／２波長板は、Ｓ偏光の光路中に配置し
たが、Ｐ偏光の光路中、あるいはＳ偏光とＰ偏光の光路
中の双方に配置しても良く、偏光分離光学系１５５の出
射光を液晶パネルの入射側偏光板の偏光軸と一致せしめ
るものであれば、同様の効果を得ることができる。

【０１０５】（実施の形態５）図１６は、本発明の実施
の形態５の投写型表示装置を示す構成図である。投写型
表示装置は、主として、メタルハライドランプ１、放物
面鏡２、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ３、赤反射ダイクロ
イックミラー１６２、青反射ダイクロイックミラー１６
３、マイクロレンズアレイ１６３Ｒ、１６３Ｂ、光ファ
イバ束１６４Ｒ、１６４Ｂ、リレー光学系１６９Ｒ、１
６９Ｇ、１６９Ｂ、フィールドレンズ１７０、色分離用
マイクロレンズアレイ１７２液晶パネル１７４、投写レ
ンズ１７９、から構成される。

【０１０６】メタルハライドランプ１、放物面鏡２、Ｕ
Ｖ−ＩＲカットフィルタ３は、上記実施の形態１と同一
のものである。

【０１０７】また、赤反射ダイクロイックミラー１６
１、青反射ダイクロイックミラー１６２、マイクロレン
ズアレイ１６３Ｒ、１６３Ｂ、光ファイバ束１６４Ｒ、
１６４Ｂは、上記実施の形態３と同一の作用を有するも
のである。

【０１０８】メタルハライドランプ１の放射する白色光
は、ダイクロイックミラー１６１、１６２で３原色の光
に分離され、ダイクロイックミラー１６１、１６２を透
過して直進する緑色成分の光は、リレー光学系１６９Ｇ
に入射する。ダイクロイックミラー１６１、１６２でそ
れぞれ反射された赤色成分及び青色成分の光は、マイク
ロレンズアレイ１６３Ｒ、１６３Ｂと光ファイバ束１６
４Ｒ、１６４Ｂを介してリレー光学系１６９Ｒ、１６９
Ｂに入射する。

【０１０９】リレー光学系１６９Ｇは、第１フレネルレ
ンズアレイ１６５Ｇと第２フレネルレンズアレイ１６７
Ｇから構成される。第１フレネルレンズアレイ１６５Ｇ
は、例えば、図１７に示す構成となる。第２フレネルレ
ンズアレイ１６７Ｇは、例えば、図１８に示す構成とな
る。いずれも、所定の開口と偏心を有するフレネルレン
ズを配列して構成したもので、６個のレンズから構成さ
れる場合の構成の一例を示している。

【０１１０】例えば、第１フレネルレンズ１８１Ｇは、
そのレンズ中心が１８２Ｇである。当該レンズは、これ
に入射する光を対応する第２フレネルレンズ１８３Ｇの
開口上に集光する。レンズ中心の位置は、集光した光が
対応する第２フレネルレンズ１８３Ｇの開口の重心近傍
となるように定める。第２フレネルレンズ１８３Ｇは、
そのレンズ中心が１８４Ｇである。

【０１１１】当該レンズは、対応する第１フレネルレン
ズ１８１Ｇの主平面１６６Ｇ近傍の実像を、所定の倍率
でフィールドレンズ１７０の主平面１７１近傍に形成す
る。フィールドレンズ１７０から液晶パネル１７４に至
る光路長は、他の光路長に比べて非常に短く、フィール
ドレンズ１７０の主平面１７１近傍を照明する光は、液
晶パネル１７４の有効表示領域を同様に照明する。第２
フレネルレンズ１８３Ｇは中心の位置を適切に定めて、
６個の第２フレネルレンズ１８３Ｇの形成する実像を、
受光面に重畳させる。これらの構成は、赤と青の色の光
についても同様である。ただし、リレー光学系１６９
Ｒ、１６９Ｂは、各々、第１フレネルレンズアレイ１６
５Ｒ、１６５Ｂと第２フレネルレンズアレイ１６７Ｒ、
１６７Ｂとの間に光路を折り曲げるための平面ミラー１
７０Ｒ、１７０Ｂを備えている。

【０１１２】上記構成によれば、図１６に示した第２フ
レネルレンズアレイ１６７Ｒ、１６７Ｇ、１６７Ｂの縦
長の有効開口を近似する発光面が、三原色に分離された
状態でおよそ同一平面上に形成される。しかも、三原色
のいずれの色の光についても、きわめて高い光利用効率
で明るさの均一性の高い照明を実現できる。

【０１１３】液晶パネル１７４は、三原色のカラー画素
を二次元状に配列した画素構造１７５を有し、例えば、
図１９に模式的に示す構成とする。これは、図３２に示
したものと同様に構成される透過型液晶パネルの有効表
示領域である。カラー画素１９１の１単位は、赤の画素
領域１９１Ｒと緑の画素領域１９１Ｇと青の画素領域１
９１Ｂから成り、１９２Ｒは赤の画素開口を、１９２Ｇ
は緑の画素開口を、１９２Ｂは青の画素開口を、それぞ
れ表す。受光面の画素開口１９２Ｒ、１９２Ｇ、１９２
Ｂ以外の領域は、ブラックマトリクスと呼ばれる領域で
あり、薄膜信号用の配線に光が当たらないように遮光層
が形成される。

【０１１４】図１９は、構成を明示するために１つの画
素単位を拡大したもので、実際の画素の大きさや個数を
反映したものではない。また、波線はカラー画素１９１
の１単位を明確にするために便宜上付記する仮装線であ
り、Ｒ、Ｇ、Ｂの記号は各開口の対応する色を示すため
に付記する。赤の画素とは、赤の光学像に対応した映像
信号が選択的に供給される画素であり、開口部に赤色フ
ィルタを備えても備えていなくても構わない。緑と青の
画素についても同様である。

【０１１５】色分離用マイクロレンズアレイ１７２は、
マイクロレンズ１７３を二次元状に配列したものであ
り、その模式図を図２０に示す。マイクロレンズ１７３
は、１単位のカラー画素１９１と１対１に対応してお
り、カラー画素１９１と同数で同様の手順に従って配列
される。マイクロレンズ１７３の光軸１７６’はいずれ
も光軸１８０と平行である。

【０１１６】マイクロレンズ１７３の出射側焦点は、対
応するカラー画素１９１の近傍に設定する。これによ
り、マイクロレンズ１７３は、第２フレネルレンズアレ
イ１６７Ｒ、１６７Ｇ、１６７Ｂとカラー画素１９１と
を共役な関係とする。具体的には、赤の画素領域１９１
Ｒには赤の第２フレネルレンズアレイ１６７Ｒの実像を
形成する。緑、青の画素領域１９１Ｇ、１９１Ｂについ
ても同様に、それぞれ緑、青の第２フレネルレンズアレ
イ１６７Ｇ、１６７Ｂの実像を形成する。ここで、第２
フレネルレンズアレイ１６７Ｒ、１６７Ｇ、１６７Ｂの
大きさ、形状、配列を適切に設定し、これらの実像を対
応する色の画素開口１９２Ｒ、１９２Ｇ、１９２Ｂ上に
配置させる。

【０１１７】図２１は、画素開口１９２Ｒ、１９２Ｇ、
１９２Ｂ上に形成される第２フレネルレンズアレイ１６
７Ｒ、１６７Ｇ、１６７Ｂの実像２０１Ｒ、２０１Ｇ、
２０１Ｂの一例を模式的に示す。具体的には、第２フレ
ネルレンズアレイ１６７Ｒ上には、分割数に応じた発光
体の実像が形成されるので、赤の画素開口１９２Ｒ上に
は、第２フレネルレンズアレイ１６７Ｒ上の発光体の実
像の像が形成されることになる。図２１では、便宜上、
第２フレネルレンズアレイ１６７Ｒの実像２０１Ｒとし
て、その外形を波線で付記する。第２フレネルレンズア
レイ１６７Ｒの実像は、赤の画素開口１９２Ｒの重心２
０２Ｒ上に配置させる。第２フレネルレンズアレイ１６
７Ｒの大きさと、第２フレネルレンズアレイ１６７Ｒか
ら画素開口１９２Ｒに至る光学系の倍率を適当に定め
て、実像を形成する光の大部分が画素開口１９２Ｒを通
過できるようにすると、光損失を抑制できるので好まし
い。そのために、実像の有効な拡がりが画素開口１９２
Ｒにおよそ内接するようにする。上述の関係は、緑と青
の第２フレネルレンズアレイ１６７Ｇ、１６７Ｂ、画素
開口１９２Ｇ、１９２Ｂについても同様である。

【０１１８】このようにして、液晶パネル１７４の各画
素開口１９２Ｒ、１９２Ｇ、１９２Ｂを効率良く通過し
た光１７６Ｒ、１７６Ｇ、１７６Ｂは、投写レンズ１７
９によりスクリーン（図示せず）上に拡大して投影され
る。

【０１１９】投写レンズ１７９は、集光レンズ１７７と
主レンズ１７８から構成される。集光レンズ１７７は、
液晶パネル１７４から出射する光を効率良く主レンズ１
７８に入射せしめるので、主レンズ１７８の口径を小さ
くでき、結果として投写レンズ１７９を小型化できる利
点がある。

【０１２０】以上の作用により、図１６に示した投写型
表示装置は、ランプ１から放射される光を効率良く利用
する事ができる。また、液晶パネル１７４のカラーフィ
ルタにおける光損失を改善し、光利用効率の高い照明を
実現できる。また、各色の光を重畳形式で液晶パネル１
７４を照明するので、明るさむら、色むらが少なく極め
て均一性の高い照明を実現でき、投写画像の表示品位が
大幅に向上する。また、液晶パネルのブラックマトリク
ス領域に到達する光を低減し、開口部を通過する光を増
加させるので、光利用効率の高い照明を実現できる。

【０１２１】リレー光学系は、フレネルレンズアレイを
用いて構成する例を示したが、球面レンズ、あるいは非
球面レンズによるレンズアレイを用いて構成しても良
い。

【０１２２】（実施の形態６）図２２は、本発明の実施
の形態６の投写型表示装置の示す構成図である。楕円面
鏡２１１、平凹レンズ２１２、偏光分離光学系２１３、
１／２波長板２１４、以外は上記実施の形態５と同一の
ものである。

【０１２３】メタルハライドランプ１から放射される光
は、楕円面鏡２１１により集光され、その光路上に配置
された平凹レンズ２１２により光軸１８０とおよそ平行
に進行する光に変換される。平凹レンズ２１２から出射
する偏光方向がランダムな光は、偏光分離光学系２１３
と１／２波長板２１４により偏光方向の揃った直線偏光
に変換される。

【０１２４】直線偏光は、上記実施の形態５と同様の作
用により、液晶パネル１７４を照明する。液晶パネル１
７４の入射側偏光板の偏光軸は、直線偏光の偏光方向と
一致させる。投写レンズ１７９は、液晶パネル１７４上
に形成された光学像を拡大してスクリーン（図示せず）
上に投影する。

【０１２５】上記実施の形態４と同様に、光ファイバ
は、伝搬光の偏光面が不安定になるという問題がある。
そのため、入射光と出射光の偏光面が異なる可能性があ
る。そこで、光ファイバは、入射光と出射光の偏光面を
保持する偏光保持ファイバであれば好ましい。

【０１２６】上記構成によれば、上記実施の形態５の効
果に加えて、ランプの放射する偏光方向がランダムな光
を偏光面の揃った直線偏光に変換して液晶パネルに入射
させるので、光利用効率を大幅に向上させることができ
る。

【０１２７】（実施の形態７）図２３は、本発明の実施
の形態７の投写型表示装置投写型表示装置を示す構成図
である。投写型表示装置は、メタルハライドランプ１、
放物面鏡２、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ３、赤反射ダイ
クロイックミラー２２１、青反射ダイクロイックミラー
２２２、マイクロレンズアレイ２２３Ｒ、２２３Ｇ、２
２３Ｂ、光ファイバ束２２４Ｒ、２２４Ｇ、２２４Ｂ、
液晶パネル２２５、投写レンズ２２６、から構成され
る。

【０１２８】メタルハライドランプ１、放物面鏡２、Ｕ
Ｖ−ＩＲカットフィルタ３は、上記実施の形態１と同一
のものである。

【０１２９】液晶パネル２２５は、上記実施の形態５と
同様の構成であり、ストライプ形状のカラー画素を二次
元状に配列して構成したものである。

【０１３０】ランプ１から放射される白色光は、ダイク
ロイックミラー２２１、２２２により三原色の光に分離
される。ダイクロイックミラー２２１、２２２を透過し
直進する緑色成分の光は、マイクロレンズアレイ２２３
Ｇと光ファイバ束２２４Ｇにより効率良く液晶パネル２
２５に導かれる。

【０１３１】光ファイバ束２２４Ｇは、緑のカラー画素
と同数の光ファイバを束ねて構成し、その入射側は、図
２と同様に照明光が形成する円に内接するように構成さ
れる。出射側は、緑のカラー画素の１つの画素開口に対
して１本の光ファイバが対応するように配置される。
赤、青の光についても同様にして、各々、液晶パネル２
２５の赤、青のカラー画素の画素開口に効率良く導かれ
る。

【０１３２】図２４は、赤、緑、青のカラー画素２３１
Ｒ、２３１Ｇ、２３１Ｂを１単位とするカラー画素構造
２３１と光ファイバ２３２Ｒ、２３２Ｇ、２３２Ｂの配
列を示す模式図である。赤の光を導光する光ファイバ２
３２Ｒは、その出射端面を赤のカラー画素２３１Ｒに近
接させて、端面中心を赤のカラー画素２３１Ｒの画素開
口２３３Ｒの重心２３４Ｒとおよそ一致するように配置
する。緑、青の光を導光する光ファイバ２３２Ｇ、２３
２ｂについても同様に、各色のカラー画素２３１Ｇ、２
３１Ｂに対応させて配置する。

【０１３３】上記構成によれば、ランプ１から放射され
る光を三原色の光に分離し、各色の光を光ファイバ束２
２４Ｒ、２２４Ｇ、２２４Ｂにより効率良く液晶パネル
２２５の各画素開口２３３Ｒ、２３３Ｇ、２３３Ｂに到
達せしめるので、光利用効率を大幅に向上する事ができ
る。光ファイバ２３２Ｒ、２３２Ｇ、２３２Ｂは、出射
面が球面形状をなし集光作用を有する先球ファイバであ
れば、液晶パネル２２５のブラックマトリクスに入射す
る光を低減でき、より一層、光利用効率が向上する。

【０１３４】図２５は、先球ファイバ２４１と画素開口
２４２との関係を示す模式図である。先球ファイバ２４
１の出射側焦点の近傍に画素開口２４２を配置すれば、
先球ファイバ２４１のコア部２４３から出射する光を、
対応する画素開口２４２に効率良く集光できる。図２６
は、カラー画素の画素開口と集光された光の配置を示す
模式図である。緑のカラー画素開口２３３Ｇの重心２５
１Ｇには、緑の光の集光スポット２５２Ｇが形成され
る。同様に、赤、青のカラー画素開口２３３Ｒ、２３３
Ｂの重心２５１Ｒ、２５１Ｂには、各々、赤、青の集光
スポット２５２Ｒ、２５２Ｂが形成される。

【０１３５】上記構成によれば、ランプから放射される
光を効率良く各カラー画素に導くことができるので、光
利用効率が大幅に向上する。加えて、光学系を簡単に構
成でき、コンパクトで明るい投写型表示装置を実現でき
る。

【０１３６】光ファイバ束２２４Ｒ、２２４Ｇ、２２４
Ｂは、各色のカラー画素の２倍の数の光ファイバからな
り、その出射側は、図２７に示すように、カラー画素構
造２３１の各色の画素開口２３３Ｒ、２３３Ｇ、２３３
Ｂに対して各々２本の光ファイバ２３２Ｒ、２３２Ｇ、
２３２Ｂが対応するように配置しても良い。特に、光フ
ァイバ２３２Ｒ、２３２Ｇ、２３２Ｂを先球ファイバと
すれば、上記と同様の作用により光利用効率を大幅に向
上する事ができる。

【０１３７】図２８は、カラー画素構造の各画素開口２
３３Ｒ、２３３Ｇ、２３３Ｂに２本の先球ファイバを対
応させた場合の、各画素開口２３３Ｒ、２３３Ｇ、２３
３Ｂと集光スポット２６１Ｒ、２６１Ｇ、２６１Ｂの関
係を示す模式図である。１つのカラー画素に２本の先球
ファイバを配置することにより、画素開口には２つの集
光スポットが形成される。１つのカラー画素に２本の光
ファイバを対応させれば、１本のみ対応させる場合に比
べて、画素開口領域に対する、照明領域の割合が大きく
なるので、投写レンズで拡大投影した際、画素開口部の
光抜けによる画質品位の劣化を抑制できる利点がある。

【０１３８】光ファイバ束の入射面を照明する光の断面
積と、液晶パネルの面積に応じて、光ファイバの入射端
と出射端の断面積を適切に異ならせれば良く、このよう
な光ファイバとしてはテーパファイバを用いれば良い。

【０１３９】（実施の形態８）図２９は、本発明の実施
の形態８の投写型表示装置を示す構成図である。楕円面
鏡２７１、平凹レンズ２７２、偏光分離光学系２７３、
１／２波長板２７４、以外は上記実施の形態７と同一の
構成である。

【０１４０】上記構成によれば、上記実施の形態７と同
様の作用により、コンパクトで明るく、高画質な投写型
表示装置を実現する事ができる。加えて、偏光分離光学
系２７３と１／２波長板２７４により、偏光方向の揃っ
た直線偏光に変換して液晶パネル２２５を照明するの
で、ランプ１から放射される光をより効率良く利用でき
る利点がある。

【０１４１】光ファイバは、入射光と出射光の偏光面を
保持する偏光保持ファイバであれば好ましい。

【０１４２】上記実施の形態１から実施の形態８におい
て、導光手段は、光ファイバ束を用いた例を示したが、
これに限るものではない。例えば、図３０に示すように
ガラスロッド２８１の外周部にアルミニウム、銀などの
光反射膜２８２を蒸着して構成するものであっても良
い。

【０１４３】また、空間光変調素子としてツイストネマ
チック液晶を用いた例を示したが、他の方式の液晶パネ
ルや電気光学結晶を用いるものなど、光学的特性の変化
として光学像を形成するものであれば、本発明の空間光
変調素子として用いることができる。

【０１４４】

【発明の効果】以上述べたように本発明の投写型表示装
置は、ランプからの放射される光を導光手段により空間
光変調素子に効率良く導くことができる。更に、偏光分
離光学系により、ランプの放射する偏光方向がランダム
な光を、偏光方向の揃った直線偏光に変換するので、光
利用効率を大幅に向上することができ、明るく、高品位
な画像を表示できる投写型表示装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る投写型表示装置を
示す概略構成図。

【図２】実施の形態１における光ファイバ束の構成の一
例を示す概略断面図。

【図３】実施の形態１における光ファイバの構成の一例
を示す概略断面図。

【図４】実施の形態１におけるマイクロレンズアレイの
一例を示す概略構成図。

【図５】実施の形態１における光ファイバの作用を示す
説明図。

【図６】実施の形態１における光ファイバ束とマイクロ
レンズアレイの配列の一例を示す概略構成図。

【図７】実施の形態１におけるマイクロレンズアレイの
作用を示す説明図。

【図８】本発明の実施の形態２に係る投写型表示装置を
示す概略構成図。

【図９】実施の形態２における第１レンズアレイの一例
を示す構成図。

【図１０】実施の形態２における第２レンズアレイの一
例を示す構成図。

【図１１】実施の形態２におけるマイクロレンズアレイ
の他の例を示す概略構成図。

【図１２】実施の形態２における光ファイバ束の他の例
を示す概略構成図。

【図１３】実施の形態２における光ファイバ束とマイク
ロレンズアレイの配列の他の例を示す概略構成図。

【図１４】本発明の実施の形態３に係る投写型表示装置
を示す概略構成図。

【図１５】本発明の実施の形態４に係る投写型表示装置
を示す概略構成図。

【図１６】本発明の実施の形態５の投写型表示装置を示
す概略構成図。

【図１７】実施の形態５における第１フレネルレンズア
レイの構成の一例を示す構成図。

【図１８】実施の形態５における第２フレネルレンズア
レイの構成の一例を示す構成図。

【図１９】実施の形態５における液晶パネルのカラー画
素構造の一例を示す概略構成図。

【図２０】実施の形態５におけるカラー画素構造とマイ
クロレンズアレイの配列の一例を示す概略構成図。

【図２１】実施の形態５におけるカラー画素開口上に形
成される第２フレネルレンズアレイの実像を示す説明
図。

【図２２】本発明の実施の形態６に係る投写型表示装置
を示す概略構成図。

【図２３】本発明の実施の形態７に係る投写型表示装置
を示す概略構成図。

【図２４】実施の形態７におけるカラー画素構造と光フ
ァイバの配列の一例を示す概略構成図。

【図２５】実施の形態７における先球ファイバの作用を
示す説明図。

【図２６】実施の形態７におけるカラー画素開口上に形
成される集光スポットの一例を示す説明図。

【図２７】実施の形態７におけるカラー画素構造と光フ
ァイバの配列の他の例を示す概略構成図。

【図２８】実施の形態７におけるカラー画素開口上に形
成される集光スポットの他の例を示す説明図。

【図２９】本発明の実施の形態８に係る投写型表示装置
を示す概略構成図。

【図３０】本発明の投写型表示装置の他の導光手段を示
す概略構成図。

【図３１】従来の投写型表示装置の一例を示す概略構成
図。

【図３２】液晶パネルの構造の一例を示す概略構成図。

【図３３】従来の他の投写型表示装置の一例を示す概略
構成図。

【符号の説明】

１ メタルハライドランプ ２ 放物面鏡 ３ ＵＶ−ＩＲカットフィルタ ４ 青反射ダイクロイックミラー ５ 緑反射ダイクロイックミラー ６ 平面ミラー ７ マイクロレンズアレイ ８ 光ファイバ束 ９Ｒ、９Ｇ、９Ｂ 液晶パネル １０ ダイクロイックプリズム １１ 投写レンズ ２１ 光ファイバ ８２ 第１レンズアレイ ８５ 第２レンズアレイ ８７Ｒ、８７Ｇ、８７Ｂ フィールドレンズ １４１ 赤反射ダイクロイックミラー １４２ 青反射ダイクロイックミラー １４３Ｒ、１４３Ｂ マイクロレンズアレイ １４４Ｒ、１４４Ｂ 光ファイバ束 １５１ 楕円面鏡 １５２ 平凹レンズ １５３ 偏光ビームスプリッタ １５４ 全反射用直角プリズム １５５ 偏光分離光学系 １５６ １／２波長板 １６１ 赤反射ダイクロイックミラー １６２ 青反射ダイクロイックミラー １６３Ｒ、１６３Ｂ マイクロレンズアレイ １６４Ｒ、１６４Ｂ 光ファイバ束 １６５Ｒ、１６５Ｇ、１６５Ｂ 第１フレネルレンズア
レイ １６７Ｒ、１６７Ｇ、１６７Ｂ 第２フレネルレンズア
レイ １７０Ｒ、１７０Ｂ 平面ミラー １７２ 色分離用マイクロレンズアレイ １７４ 液晶パネル １７９ 投写レンズ ２１１ 楕円面鏡 ２１２ 平凹レンズ ２１３ 偏光分離光学系 ２１４ １／２波長板 ２２１ 赤反射ダイクロイックミラー ２２２ 青反射ダイクロイックミラー ２２３Ｒ、２２３Ｇ、２２３Ｂ マイクロレンズアレイ ２２４Ｒ、２２４Ｇ、２２４Ｂ 光ファイバ束 ２２５ 液晶パネル ２２６ 投写レンズ ２７１ 楕円面鏡 ２７２ 平凹レンズ ２７３ 偏光分離光学系 ２７４ １／２波長板

Claims (40)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３原色の色成分を含む光を放射する光源
   と、 前記光源から放射される光を集める集光手段と、 前記集光手段の出力光を赤、緑、青の３原色の光に分離
   する色分離手段と、 空間的に光を変調して光学像が形成され前記色分離手段
   からの各出力光によりそれぞれ照明される第１、第２及
   び第３の空間光変調素子と、 前記各空間光変調素子からの出力光を合成する色合成手
   段と、 前記色合成手段からの出力光を受け前記各空間光変調素
   子の光学像を投影する投写手段と、 前記色分離手段の各色の光出力面と前記各光変調素子に
   至る光路のうち、少なくとも光路長が最も長い光路中に
   導光手段を備えることを特徴とする投写型表示装置。
2. 【請求項２】 ３原色の色成分を含む光を放射する光源
   と、 前記光源から放射される光を集める集光手段と、 前記集光手段により集光された偏光方向がランダムな光
   をＳ偏光とＰ偏光の２つの直線偏光に分離すると共に前
   記２つの直線偏光を略同一方向に出射せしめる偏光分離
   手段と、 前記Ｓ偏光とＰ偏光のうち少なくともいずれかの光路中
   に配置され各々の偏光方向を略同一にせしめる偏光面回
   転手段と、 前記偏光分離手段の出力光を赤、緑、青の３原色の光に
   分離する色分離手段と、 空間的に光を変調して光学像が形成され前記色分離手段
   からの各出力光によりそれぞれ照明される第１、第２及
   び第３の空間光変調素子と、 前記各空間光変調素子からの出力光を合成する色合成手
   段と、 前記色合成手段からの出力光を受け前記各空間光変調素
   子の光学像を投影する投写手段と、 前記色分離手段の各色の光出力面と前記各光変調素子に
   至る光路のうち、少なくとも光路長が最も長い光路中に
   導光手段を備えることを特徴とする投写型表示装置。
3. 【請求項３】 色分離手段は第１及び第２の誘電体多
   層膜ミラーと平面ミラーの各々を略平行に配置して構成
   し、 前記第１の誘電体多層膜ミラーで反射される第１の色の
   光は前記平面ミラーを介して第１の空間光変調素子に導
   き、 前記第１の誘電体多層膜ミラーを透過し前記第２の誘電
   体多層膜ミラーで反射される第２の色の光は第２の空間
   光変調素子に導き、 前記第２の誘電体多層膜ミラーを透過する第３の色の光
   は導光手段を介して第３の空間光変調素子に導き、 前記光源から前記第１及び第２の空間光変調素子に至る
   光路長が略等しいことを特徴とする請求項１または請求
   項２記載の投写型表示装置。
4. 【請求項４】 色分離手段は第１及び第２の誘電体多層
   膜ミラーをＸ字状に交差して構成し、 前記第１の誘電体多層膜ミラーで反射され前記第２の誘
   電体多層膜ミラーを透過する第１の色の光は第１の導光
   手段を介して第１の空間光変調素子に導き、 前記第１及び第２の誘電体多層膜ミラーを透過して直進
   する第２の色の光は第２の空間光変調素子に導き、 前記第２の誘電体多層膜ミラーで反射され前記第１の誘
   電体多層膜ミラーを透過する第３の色の光は第２の導光
   手段を介して第３の空間光変調素子に導くことを特徴と
   する請求項１または請求項２記載の投写型表示装置。
5. 【請求項５】 色合成手段は４つの直角プリズムを接合
   して構成するダイクロイックプリズムであることを特徴
   とする請求項１または請求項２記載の投写型表示装置。
6. 【請求項６】 導光手段は断面が円形状の光ファイバを
   複数本束ねて構成することを特徴とする請求項１または
   請求項２記載の投写型表示装置。
7. 【請求項７】 光ファイバの入射側近傍に前記光ファイ
   バと同数のマイクロレンズを二次元状に配列してなるマ
   イクロレンズアレイを配置することを特徴とする請求項
   ６記載の投写型表示装置。
8. 【請求項８】 光源の出射側近傍に均一照明光学系を配
   置することを特徴とする請求項１記載の投写型表示装
   置。
9. 【請求項９】 均一照明光学系は複数の第１レンズを二
   次元状に配列してなる第１レンズアレイと第１レンズと
   同数で対をなす第２レンズアレイを二次元状に配列して
   なる第２レンズアレイにより構成されることを特徴とす
   る請求項８記載の投写型表示装置。
10. 【請求項１０】 偏光分離手段は偏光ビームスプリッタ
    と直角プリズムから構成されることを特徴とする請求項
    ２記載の投写型表示装置。
11. 【請求項１１】 偏光面回転手段はフィルム状の１／２
    波長板であることを特徴とする請求項２記載の投写型表
    示装置。
12. 【請求項１２】 導光手段は入射光の偏光方向を保持し
    て出射せしめる偏光保持光ファイバを複数本束ねて構成
    する光ファイバ束であることを特徴とする請求項２記載
    の投写型表示装置。
13. 【請求項１３】 ３原色の色成分を含む光を放射する光
    源と、 前記光源の放射する光を集光する集光手段と、 前記集光手段の出力光を赤、緑、青の３原色の光に分離
    する色分離手段と、 前記色分離手段から出射する３原色の光の各々が互いに
    異なる角度から入射するマイクロレンズアレイと、 前記マイクロレンズアレイの出射側近傍に配置され空間
    的に光を変調して光学像を形成する空間光変調素子と、 前記色分離手段から前記マイクロレンズアレイに至る３
    原色の光の各光路に配置される第１、第２及び第３のリ
    レー光学手段と、 前記光学像を投影する投写手段と、 前記色分離手段の各色の光出力面と前記各リレー光学手
    段に至る光路のうち少なくとも光路長が最も長い光路中
    に配置される導光手段とを備え、 前記各リレー光学手段は入射光を集光して前記マイクロ
    レンズアレイを照明する発光面を形成し、 ３原色の前記発光面の各々から前記マイクロレンズアレ
    イに至る光路長は互いに略等しくし、 前記マイクロレンズアレイは３原色の前記発光面の実像
    を二次元状に配列せしめ、 前記空間光変調素子は赤、緑、青の光を各々変調する３
    原色の画素を所定の規則に従って二次元状に配列してな
    る画素構造を有し、 前記３原色の発光面の各々を前記３原色の画素の各々に
    対応せしめることを特徴とする投写型表示装置。
14. 【請求項１４】 ３原色の色成分を含む光を放射する光
    源と、 前記光源の放射する光を集光する集光手段と、 前記集光手段により集光された偏光方向がランダムな光
    をＳ偏光とＰ偏光の２つの直線偏光に分離すると共に前
    記２つの直線偏光を略同一方向に出射せしめる偏光分離
    手段と、 前記Ｓ偏光とＰ偏光のうち少なくともいずれかの光路中
    に配置され各々の偏光方向を略同一にせしめる偏光面回
    転手段と、 前記偏光分離手段の出力光を赤、緑、青の３原色の光に
    分離する色分離手段と、 前記色分離手段から出射する３原色の光の各々が互いに
    異なる角度から入射するマイクロレンズアレイと、 前記マイクロレンズアレイの出射側近傍に配置され空間
    的に光を変調して光学像を形成する空間光変調素子と、 前記色分離手段から前記マイクロレンズアレイに至る３
    原色の光の各光路に配置される第１、第２及び第３のリ
    レー光学手段と、 前記光学像を投影する投写手段と、 前記色分離手段の各色の光出力面と前記各リレー光学手
    段に至る光路のうち少なくとも光路長が最も長い光路中
    に配置される導光手段とを備え、 前記各リレー光学手段は入射光を集光して前記マイクロ
    レンズアレイを照明する発光面を形成し、 ３原色の前記発光面の各々から前記マイクロレンズアレ
    イに至る光路長は互いに略等しくし、 前記マイクロレンズアレイは３原色の前記発光面の実像
    を二次元状に配列せしめ、 前記空間光変調素子は赤、緑、青の光を各々変調する３
    原色の画素を所定の規則に従って二次元状に配列してな
    る画素構造を有し、 前記３原色の発光面の各々を前記３原色の画素の各々に
    対応せしめることを特徴とする投写型表示装置。
15. 【請求項１５】 色分離手段は第１及び第２の誘電体多
    層膜ミラーと平面ミラーの各々を略平行に配置して構成
    し、 前記第１の誘電体多層膜ミラーで反射される第１の色の
    光は前記平面ミラーを介して第１のリレー光学手段に導
    き、 前記第１の誘電体多層膜ミラーを透過し前記第２の誘電
    体多層膜ミラーで反射される第２の色の光は第２のリレ
    ー光学手段に導き、 前記第２の誘電体多層膜ミラーを透過する第３の色の光
    は導光手段を介して第３のリレー光学手段に導き、 前記光源から前記第１及び第２のリレー光学手段に至る
    光路長が略等しいことを特徴とする請求項１３または請
    求項１４記載の投写型表示装置。
16. 【請求項１６】 色分離手段は第１及び第２の誘電体多
    層膜ミラーをＸ字状に交差して構成し、 前記第１の誘電体多層膜ミラーで反射され前記第２の誘
    電体多層膜ミラーを透過する第１の色の光は第１の導光
    手段を介して第１のリレー光学手段に導き、 前記第１及び第２の誘電体多層膜ミラーを透過して直進
    する第２の色の光は第２のリレー光学手段に導き、 前記第２の誘電体多層膜ミラーで反射され前記第１の誘
    電体多層膜ミラーを透過する第３の色の光は第２の導光
    手段を介して第３のリレー光学手段に導くことを特徴と
    する請求項１３または請求項１４記載の投写型表示装
    置。
17. 【請求項１７】 色合成手段は４つの直角プリズムを接
    合して構成するダイクロイックプリズムであることを特
    徴とする請求項１３または請求項１４記載の投写型表示
    装置。
18. 【請求項１８】 導光手段は断面が円形状の光ファイバ
    を複数本束ねて構成することを特徴とする請求項１３ま
    たは請求項１４記載の投写型表示装置。
19. 【請求項１９】 光ファイバの入射側近傍に前記光ファ
    イバと同数のマイクロレンズを二次元状に配列してなる
    マイクロレンズアレイを配置することを特徴とする請求
    項１８記載の投写型表示装置。
20. 【請求項２０】 リレー光学手段は、第１レンズと第２
    レンズと第３レンズとを備え、前記第１レンズは当該レ
    ンズに入射する光を前記第２レンズの開口近傍に集光し
    て発光面を形成し、前記第２レンズは前記第１レンズ近
    傍の物体の実像を前記第３レンズの開口近傍に形成し、
    前記第３レンズは前記発光面の重心から出射する光を互
    いに略平行に進行する光とせしめることを特徴とする請
    求項１３または請求項１４記載の投写型表示装置。
21. 【請求項２１】 リレー光学手段は、第１レンズアレイ
    と第２レンズアレイと第３レンズアレイとを備え、前記
    第１レンズアレイは複数の第１レンズを配列してなり、
    前記第２レンズアレイは前記第１レンズと同数で対をな
    す第２レンズを配列してなり、前記第１レンズの各々は
    当該レンズに入射する光を対応する前記第２レンズの開
    口近傍に集光して発光面を形成し、前記第２レンズの各
    々は対応する前記第１レンズ近傍の物体の実像を前記第
    ３レンズの開口近傍に重畳形式で形成し、前記第３レン
    ズは前記第２レンズアレイ近傍の発光面の重心から出射
    する光を互いに略平行に進行する光とせしめることを特
    徴とする請求項１３または請求項１４記載の投写型表示
    装置。
22. 【請求項２２】 偏光分離手段は偏光ビームスプリッタ
    と直角プリズムから構成されることを特徴とする請求項
    １４記載の投写型表示装置。
23. 【請求項２３】偏光面回転手段はフィルム状の１／２波
    長板であることを特徴とする請求項１４記載の投写型表
    示装置。
24. 【請求項２４】 導光手段は入射光の偏光方向を保持し
    て出射せしめる偏光保持光ファイバを複数本束ねて構成
    する光ファイバ束であることを特徴とする請求項１４記
    載の投写型表示装置。
25. 【請求項２５】 ３原色の色成分を含む光を放射する光
    源と、 前記光源の放射する光を集光する集光手段と、 前記集光手段の出力光を赤、緑、青の３原色の光に分離
    する色分離手段と、 空間的に光を変調して光学像が形成され前記色分離手段
    からの各出力光により照明される空間光変調素子と、 前記空間光変調素子の光学像を投影する投写手段と、 第１、第２及び第３の導光手段とを備え、 前記空間光変調素子は赤、緑、青の光を各々変調する画
    素を所定の規則に従って二次元状に配列してなる画素構
    造を有し、 前記色分離手段の赤の光出射面と前記空間光変調素子の
    赤の光を変調する画素との間に第１の導光手段を配置
    し、 前記色分離手段の緑の光出射面と前記空間光変調素子の
    緑の光を変調する画素との間に第２の導光手段を配置
    し、 前記色分離手段の青の光出射面と前記空間光変調素子の
    青の光を変調する画素との間に第３の導光手段を配置す
    ることを特徴とする投写型表示装置。
26. 【請求項２６】 ３原色の色成分を含む光を放射する光
    源と、 前記光源の放射する光を集光する集光手段と、 前記集光手段により集光された偏光方向がランダムな光
    をＳ偏光とＰ偏光の２つの直線偏光に分離すると共に前
    記２つの直線偏光を略同一方向に出射せしめる偏光分離
    手段と、 前記Ｓ偏光とＰ偏光のうち少なくともいずれかの光路中
    に配置され各々の偏光方向を略同一にせしめる偏光面回
    転手段と、 前記偏光分離手段の出力光を赤、緑、青の３原色の光に
    分離する色分離手段と、 空間的に光を変調して光学像が形成され前記色分離手段
    からの各出力光により照明される空間光変調素子と、 前記空間光変調素子の光学像を投影する投写手段と、 第１、第２及び第３の導光手段とを備え、 前記空間光変調素子は赤、緑、青の光を各々変調する画
    素を所定の規則に従って二次元状に配列してなる画素構
    造を有し、 前記色分離手段の赤の光出射面と前記空間光変調素子の
    赤の光を変調する画素との間に第１の導光手段を配置
    し、 前記色分離手段の緑の光出射面と前記空間光変調素子の
    緑の光を変調する画素との間に第２の導光手段を配置
    し、 前記色分離手段の青の光出射面と前記空間光変調素子の
    青の光を変調する画素との間に第３の導光手段を配置す
    ることを特徴とする投写型表示装置。
27. 【請求項２７】 色分離手段は第１及び第２の誘電体
    多層膜ミラーと平面ミラーの各々を略平行に配置して構
    成し、 前記第１の誘電体多層膜ミラーで反射される第１の色の
    光は前記平面ミラーを介して第１の空間光変調素子に導
    き、 前記第１の誘電体多層膜ミラーを透過し前記第２の誘電
    体多層膜ミラーで反射される第２の色の光は第２の空間
    光変調素子に導き、 前記第２の誘電体多層膜ミラーを透過する第３の色の光
    は導光手段を介して第３の空間光変調素子に導き、 前記光源から前記第１及び第２の空間光変調素子に至る
    光路長が略等しいことを特徴とする請求項２５または請
    求項２６記載の投写型表示装置。
28. 【請求項２８】 色分離手段は第１及び第２の誘電体多
    層膜ミラーをＸ字状に交差して構成し、 前記第１の誘電体多層膜ミラーで反射され前記第２の誘
    電体多層膜ミラーを透過する第１の色の光は第１の導光
    手段を介して第１の空間光変調素子に導き、 前記第１及び第２の誘電体多層膜ミラーを透過して直進
    する第２の色の光は第２の空間光変調素子に導き、 前記第２の誘電体多層膜ミラーで反射され前記第１の誘
    電体多層膜ミラーを透過する第３の色の光は第２の導光
    手段を介して第３の空間光変調素子に導くことを特徴と
    する請求項２５または請求項２６記載の投写型表示装
    置。
29. 【請求項２９】 色合成手段は４つの直角プリズムを接
    合して構成するダイクロイックプリズムであることを特
    徴とする請求項２５または請求項２６記載の投写型表示
    装置。
30. 【請求項３０】 導光手段は断面が円形状の光ファイバ
    を複数本束ねて構成することを特徴とする請求項２５ま
    たは請求項２６記載の投写型表示装置。
31. 【請求項３１】 光ファイバは入射端と出射端の径が異
    なるテーパファイバであることを特徴とする請求項３０
    記載の投写型表示装置。
32. 【請求項３２】 光ファイバの入射側に前記光ファイバ
    と同数のマイクロレンズを二次元状に配列してなるマイ
    クロレンズアレイを配置することを特徴とする請求項３
    ０記載の投写型表示装置。
33. 【請求項３３】 赤、緑、青の光を変調する各画素と各
    色の光を導光する光ファイバとがそれぞれ同数で対をな
    すことを特徴とする請求項３０記載の投写型表示装置。
34. 【請求項３４】 画素構造はストライプ形状をなすと共
    に赤、緑、青の光を変調する各画素と各色の光を導光す
    る光ファイバとが１対２で対をなすことを特徴とする請
    求項３０記載の投写型表示装置。
35. 【請求項３５】 光ファイバは出射側端面が集光作用を
    有する先球ファイバであることを特徴とする請求項３３
    または請求項３４記載の記載の投写型表示装置。
36. 【請求項３６】 偏光分離手段は偏光ビームスプリッタ
    と直角プリズムから構成されることを特徴とする請求項
    ２６記載の投写型表示装置。
37. 【請求項３７】 偏光面回転手段はフィルム状の１／２
    波長板であることを特徴とする請求項２６記載の投写型
    表示装置。
38. 【請求項３８】 導光手段は入射光の偏光方向を保持し
    て出射せしめる偏光保持光ファイバを複数本束ねて構成
    する光ファイバ束であることを特徴とする請求項２６記
    載の投写型表示装置。
39. 【請求項３９】 ３原色の色成分を含む光を放射する光
    源からの出力光を赤、緑、青の３原色の光に分離する色
    分離手段と、 この色分離手段からの各出力光によりそれぞれ照明され
    る第１、第２及び第３の光学処理手段と、 前記色分離手段からの各出力光をそれぞれ前記光学処理
    手段に導く第１、第２及び第３の光路と、 この光路のうち少なくとも光路長がより長い光路中に配
    置された導光手段と、を具備し、 前記各光学処理手段に入力されるすべての出力光の光損
    失が略同一となるようにしたことを特徴とする光学装
    置。
40. 【請求項４０】 導光手段を断面が円形状の光ファイバ
    で構成し、 この光ファイバの入光側端面側にマイクロレンズを配置
    し、 このマイクロレンズの焦点を光ファイバの入光側端面近
    傍に位置させたことを特徴とする請求項３９記載の光学
    装置。