JPH08320436A - 照明光学系及び投影光学系及びこれらを用いた表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光路を短縮し、同一平面上の色毎の画像領域
を効率よく、ムラ無く照明できる照明光学系、及び光学
系の小型化、コストの削減を実現する投影光学系、及び
これらの光学系を用いた表示装置を提供する。 【解決手段】 光源Ｓから放射された光線は、楕円鏡Ｅ
Ｌによって集光され、第１のレンズ群Ｌ１から射出した
光束は、各々の反射角が異なるように配置したダイクロ
イックミラーに入射する。ダイクロイックミラーＲＤＭ
により赤色光が反射され、ダイクロイックミラーＧＤＭ
により緑色光が反射され、ダイクロイックミラーＢＤＭ
により青色光が反射され、反射された各色の光束は、各
色の光軸が平行になるように、かつ同一平面（像面Ｆ）
上に集光するように焦点距離を調節された第２のレンズ
群Ｌ２に入射し、像面Ｆ上の各色異なる位置Ｂ，Ｇ，Ｒ
に一列に集光される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は表示装置及びそれを構成
する光学系に係わり、特に、色毎の表示画像が同一平面
上にある表示装置に好適な照明光学系及び投影光学系に
関する。

【０００２】

【従来の技術】各色の画像が同一平面上に並ぶ光学系と
しては、本出願人が特開平１−６８１９０号公報によっ
て既に出願した３色分解光学系がある。この光学系は主
に撮像用の３色分解光学系として、図１０に示すように
構成されていた。この光学系の原理を図１０を用いて簡
単に説明する。被写体Ｏを撮像レンズＰＬによって像面
Ｆに結像する。結像の光路中にあるダイクロイックプリ
ズムＤｐのＢＤＭは青色を反射し、緑色と赤色を透過す
る特性のダイクロイックミラー面であり、ＲＤＭは赤色
を反射し、緑色と青色を透過する特性のダイクロイック
ミラー面である。Ｍｒ、Ｍｂは全反射ミラーであり、Ｐ
ｒは赤色用の光路補正プリズム、Ｐｂは青色用の光路補
正プリズムである。光路補正プリズムＰｒ，Ｐｂは撮像
レンズＰＬから像面Ｆまでの光学距離を緑色と同じにす
るために赤色の光路と、青色の光路に用いるものであ
り、光路補正プリズムの作用により、緑色結像平面と同
一平面に赤色及び青色の結像が得られる。

【０００３】今、被写体Ｏから撮像レンズＰＬに入射し
た白色光束は、ダイクロイックプリズムＤｐに入射す
る。ダイクロイックプリズムＤｐに入射した白色光束の
中で、緑色光束はダイクロイックミラーＲＤＭとＢＤＭ
を透過して像面ＦにＩｇとして結像する。ダイクロイッ
クプリズムＤｐに入射した白色光束の中で、青色光束は
ダイクロイックミラーＢＤＭで反射し、光路補正プリズ
ムＰｂに入射する。光路補正プリズムＰｂに入射した青
色光束は全反射ミラーＭｂで反射され、像面Ｆ上にＩｂ
として結像する。ダイクロイックプリズムＤｐに入射し
た白色光束の中で、赤色光束はダイクロイックミラーＲ
ＤＭで反射し、光路補正プリズムＰｒに入射する。光路
補正プリズムＰｒに入射した赤色光束は全反射ミラーＭ
ｒで反射され、像面Ｆ上にＩｒとして結像する。その結
果、被写体Ｏの像は、像面Ｆ上に青色、緑色、赤色に分
割されて、同一平面上に３個の像Ｉｂ，Ｉｇ，Ｉｒとし
て得られることになる。

【０００４】この場合、撮像用の３色分解光学系として
の作用を説明したが、照明光学系の３色分解光学系とし
て用いた場合、光源が被写体Ｏに相当し、３色それぞれ
同一平面に光源像を作るようにするのであるから、原理
は全く同じである。逆に、投影用の３色合成光学系とし
ての作用を考えた場合、撮像用の３色分解光学系の丁度
逆光路を辿ることになり、この場合も、光学系の作用と
しては同じである。

【０００５】図１０の光学系を用いて構成した表示装置
の構成としては、本出願人が特開平３−２８８１２４号
公報によって既に出願したカラー画像表示装置がある。
これは、図１１に示すように構成されていた。この表示
装置の原理を図１１を用いて簡単に説明する。今、光源
ＬＡＭＰから偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射した光
束は、偏光ビームスプリッタＰＢＳ内部の境界面におい
て、入射面に直交する振動成分を多く有する光束を図１
０に示した光学系と同じ構成の３色分解合成光学系ＳＣ
Ａの方向に反射し、３色分解合成光学系ＳＣＡにおいて
赤色、緑色、青色に分解され、反射型空間光変調素子Ｓ
ＬＭｒ上に到達する。反射型空間光変調素子ＳＬＭｒで
反射された光束は、３色分解合成光学系ＳＣＡ内を逆光
路で戻り、偏光ビームスプリッタＰＢＳ内部の境界面に
おいて、入射面と平行な振動成分を多く有する光束を透
過し、投影レンズＰＬで拡大投影される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１１
に示すような色分解光学系に図１０に示したプリズムを
用いた場合、光源から光学系に入射した光束の中で有効
な光束は、図１１において、領域ＥＡに相当するような
部分である。つまり、表示素子の有効開口は、光学系の
有効開口よりも小さくなるので、表示素子領域の利用率
が低下し、表示素子のコストの面で大きな問題となる。
また、表示素子を３個用い、同一平面上に配置した場
合、光源からの光束を有効に取り込むためには表示素子
の有効面積よりも大きなプリズムの開口が必要となり、
光学系が大きくなるばかりでなく、光源から表示素子ま
での光路が長くなり、結果として光の利用率が低下す
る。また、色合成光学系にも同様の課題が挙げられる。
表示素子から射出する光束を有効に投影レンズで集める
ためには、投影レンズも大きな開口が必要になり、プリ
ズムもそれと同程度の開口を有する必要が生じる。更
に、図１１に示した３色分解合成光学系が光学ガラスを
用いたプリズムで構成された場合、光学ガラスに発生す
る複屈折が影響し、コントラスト比の低下を招いた。こ
れらの課題は、反射型の表示素子に限らず、透過型の表
示素子においても全く同じ課題が当てはまる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
てなされたものであり、照明光学系の第１の構成とし
て、少なくとも、光源より発せられる光を集光する楕円
鏡と、前記楕円鏡による集光領域から発せられる光線の
広がりを抑える正のパワーを有する第１のレンズ群と、
前記第１のレンズ群から射出する光線を複数の色に分解
し、光路を折り曲げる色フィルタからなる光路折り曲げ
手段と、前記光路折り曲げ手段から射出する複数の色に
分解された光線を、それぞれ照明対象上に照明する正の
パワーを有する第２のレンズ群とを備えたことを特徴と
する。また、照明光学系の第２の構成として、少なくと
も、光源より発せられる光をほぼ平行光にして反射する
放物面鏡と、前記放物面鏡から射出する光線を複数の色
に分解し、光路を折り曲げる色フィルタからなる光路折
り曲げ手段と、前記光路折り曲げ手段から射出する複数
の色に分解された光線を、それぞれ照明対象上に照明す
る正のパワーを有するレンズ群とを備えたことを特徴と
する。また、投影光学系の第１の構成として、略同一平
面上にある複数の色毎の画像を合成する色合成手段と、
投影レンズとを少なくとも有する投影光学系において、
前記色毎の画像と前記色合成手段との間に、前記色毎の
画像間隔を画像の大きさ以下にして前記色合成手段に入
射させる凸レンズを備えることを特徴とする。また、投
影光学系の第２の構成として、略同一平面上にある複数
の色毎の画像を合成して投影する投影レンズを少なくと
も有する投影光学系において、色合成のために、光軸が
画像中心である色の光束は直進し、画像中心が光軸から
離れた位置にある色の光束が折り曲げられ、光軸が画像
中心である色の光束とほぼ合致するように、投影レンズ
の絞り位置にホログラムを用いた色合成手段を備えるこ
とを特徴とする。また、投射光学系の第３の構成とし
て、略同一平面上にある複数の色毎の画像を合成して投
影する投影レンズを少なくとも有する投影光学系におい
て、主光線が互いに異なる前記複数の色毎の画像を合成
し、同一の主光線のもとに射出させるために、前記投影
レンズの絞り位置近傍に、前記複数の色毎の光束にそれ
ぞれ対応した波長帯域の光束のみを反射し、他は透過す
る色フィルターをそれぞれ所望の角度だけ傾けて配置し
た色合成手段を備えることを特徴とする。更に、これら
の照明光学系、投影光学系を用いた表示装置を提供す
る。

【０００８】

【作用】上記構成の照明光学系によれば、照明光学系の
最終レンズ群から表示素子までの光路が従来と比較して
短縮される。また、色分解プリズムを用いないことか
ら、開口の問題が解消される。また上記第１の構成の投
影光学系によれば、投影レンズ側の色合成プリズムの開
口を小さくでき、ゆえに表示素子の有効領域を大きくで
きる。また、上記第２の構成の投影光学系によれば、色
合成プリズムを省くことができ、光路長が短縮され、ま
た、開口の問題も解消される。また、上記第３の構成の
投射光学系によれば、開口の問題が解消される。

【０００９】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて詳細に説明する。まず図１に示す照明光学系につ
いて説明する。図１は、光源像を像面Ｆ上に結像するよ
うにした本発明の照明光学系の第１実施例を示す図であ
る。光源Ｓから放射された光線は、楕円鏡ＥＬによって
集光される。第１のレンズ群Ｌ１は図示しない焦点の内
側に楕円鏡ＥＬで集光されたスポットを持つことで、あ
る程度光線の拡散を抑えながら、明るいレンズ群として
機能する。第１のレンズ群Ｌ１から射出した光束は、各
々の反射角が異なるように配置したダイクロイックミラ
ーに入射する。まず、赤色光を反射し緑色光と青色光を
透過する特性のダイクロイックミラーＲＤＭに入射し、
赤色光を反射する。ダイクロイックミラーＲＤＭを透過
した緑色光と青色光は、緑色光を反射し赤色光と青色光
を透過する特性のダイクロイックミラーＧＤＭに入射
し、緑色光を反射する。ダイクロイックミラーＧＤＭを
透過した青色光は、青色光を反射し赤色光と緑色光を透
過する特性のダイクロイックミラーＢＤＭで反射する。
反射角の関係は、 青色光の反射角＞緑色光の反射角＞赤色光の反射角 （１） で表される。

【００１０】ダイクロイックミラーで反射された各色の
光束は、各色の光軸が平行になるように、かつ同一平面
（像面Ｆ）上に集光するように焦点距離を調節された第
２のレンズ群Ｌ２に入射し、像面Ｆ上の各色異なる位置
Ｂ，Ｇ，Ｒに一列に集光する。このように、本発明の照
明光学系の第１実施例によれば、同じ照度分布の３色の
照明を同一平面上に容易に得ることができる。また、光
源像を像面Ｆ上に結像するような光学系は光利用率が高
く、高輝度表示が可能である。

【００１１】更にここで、図９を用いて図１に示した本
発明の照明光学系の第１実施例の近軸関係について詳細
に説明する。図９は、図１の模式図であり、図１に用い
た符号と同じ符号を用いる。また、レンズ群Ｌ１及びＬ
２は簡単のため薄肉レンズとする。第１のレンズ群Ｌ１
の焦点距離をｆ1 とし、第１のレンズ群Ｌ１から距離Ｚ
1離れた位置に、集光されたスポットが位置するものと
する。焦点距離ｆ1 と距離Ｚ1 の関係は、 ｆ1 ＞Ｚ1 （２） である。第１のレンズ群Ｌ１で曲げられた光線の仮想光
源の位置、つまり、第１のレンズ群Ｌ１が無いと仮定し
た場合の光源の位置を第１のレンズ群Ｌ１からの距離Ｚ
2 で表すと、ニュートンの結像関係より次式が導出され
る。 Ｚ2 ＝｛ｆ1 2 ／｛ｆ1 −Ｚ1 ｝｝−ｆ1 （３） ダイクロイックミラーＧＤＭの光軸との交点と第１のレ
ンズ群Ｌ１までの距離をｄ1 とし、ダイクロイックミラ
ーＧＤＭの光軸との交点と第２のレンズ群Ｌ２までの距
離をｄ2 とすると、光源から第２のレンズ群Ｌ２までの
仮想距離はＺ2＋ｄ1 ＋ｄ2 となる。ここで、第２のレ
ンズ群Ｌ２から、像面Ｆまでの距離をＤｇとし、第２の
レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ2 とすると、次式が得られ
る。 Ｄg ＝｛ｆ2 （Ｚ2 ＋ｄ1 ＋ｄ2 ）｝／｛Ｚ2 ＋ｄ1 ＋ｄ2 −ｆ2 ｝ （４）

【００１２】また、ダイクロイックミラーＧＤＭとＢＤ
Ｍとの間隔ｐは、像面Ｆにおける表示素子上の各色の領
域のピッチをＰとすると、 ｐ＝（ｆ2 −ｄ2 ）Ｐ／ｆ2 （５） ダイクロイックミラーＲＤＭとＧＤＭとの間隔もｐと等
しい。次に、ダイクロイックミラーＢＤＭの反射角θb
、ダイクロイックミラーＲＤＭの反射角θr とする
と、ダイクロイックミラーＧＤＭの反射角が４５゜のと
き、次式で表される。 θb ＝｛｛arctan｛（Ｐ−ｐ）／ｄ2 ｝｝＋９０｝／２ θr ＝｛｛arctan｛（ｐ−Ｐ）／ｄ2 ｝｝＋９０｝／２ （６） 更に、像面Ｆ上での、各色の光源像の結像位置のズレ量
を求める。第１のレンズ群Ｌ１からダイクロイックミラ
ーＢＤＭまでの距離ｄ1bは、 ｄ1b＝ｄ1 ＋ｐ （７） ダイクロイックミラーＢＤＭから第２のレンズ群Ｌ２ま
での青色光の光軸上の距離ｄ2bは、 ｄ2b＝ｄ2 ／ cos｛arctan｛（Ｐ−ｐ）／ｄ2 ｝｝ （８） ゆえに、第２のレンズ群Ｌ２から像面Ｆまでの青色光の
距離Ｄｂは式（４）より Ｄb ＝ｆ2{Ｚ2+ｄ1+ｐ+{ｄ2/cos{arctan{(Ｐ−ｐ)/ｄ2}}}} ÷｛Ｚ2+ｄ1+ｐ+{ｄ2/cos{arctan{(Ｐ−ｐ)/ｄ2}}}- ｆ2 ｝ （９） で表される。

【００１３】次に第１のレンズ群Ｌ１からダイクロイッ
クミラーＲＤＭまでの距離ｄ1rは、 ｄ1r＝ｄ1 −ｐ （１０） ダイクロイックミラーＲＤＭから第２のレンズ群Ｌ２ま
での赤色光の光軸上の距離ｄ2rは、 ｄ2r＝ｄ2 ／ cos｛arctan｛（Ｐ−ｐ）／ｄ2 ｝｝ （１１） ゆえに、第２のレンズ群Ｌ２から像面Ｆまでの赤色光の
距離Ｄｒは式（４）より Ｄr ＝ｆ2{Ｚ2+ｄ1-ｐ+{ｄ2/cos{arctan{(Ｐ−ｐ)/ｄ2}}}} ÷ {Ｚ2+ｄ1-ｐ+{ｄ2/cos{arctan{(Ｐ−ｐ)/ｄ2}}}- ｆ2} （１２） で表される。

【００１４】ここで、代表的な実施例として、ｆ1 ＝５
０ｍｍ，ｆ2 ＝１００ｍｍ，ｄ1 ＝３０ｍｍ，ｄ2 ＝６
０ｍｍ，Ｚ1 ＝４０ｍｍ，Ｐ＝１０ｍｍのとき、ｐ＝４
ｍｍ，ｂ＝４７．９゜，ｒ＝４２．１゜，Ｚ2 ＝２００
ｍｍ，Ｄg ＝１５２．６ｍｍ，Ｄb ＝１５１．５ｍｍ，
Ｄr ＝１５３．７ｍｍとなる。よってダイクロイックミ
ラーＧＤＭを基準にしてダイクロイックミラーＢＤＭ、
ＲＤＭの距離は４ｍｍで、ダイクロイックミラーＧＤＭ
の反射角が４５゜に対してダイクロイックミラーＢＤＭ
は＋２．９゜、ダイクロイックミラーＲＤＭは−２．９
゜で配置すればよい。また、像面Ｆ上への結像は緑色光
に対して、約±１ｍｍの範囲で青色光と赤色光の結像が
ある。実用上は光源自体に大きさがあるので同一平面上
の結像とみなせ、３色が等しい照度分布を得ることがで
きる。

【００１５】次に図２に示す照明光学系について説明す
る。図２は、光源像を投影レンズ（投射レンズ）の入射
瞳に結像するようにした本発明の照明光学系の第２実施
例を示す図である。基本原理は、図１に示した照明光学
系の原理と類似であり、第２のレンズ群Ｌ２による集光
ポイントのみが異なる。光源Ｓから放射された光線は、
楕円鏡ＥＬによって集光される。第１のレンズ群Ｌ１は
図示しない焦点の内側に楕円鏡ＥＬで集光されたスポッ
トを持つことで、ある程度光線の拡散を抑えながら、明
るいレンズ群として機能する。第１のレンズ群Ｌ１から
射出した光束は、各々の反射角が異なるように配置した
ダイクロイックミラーに入射する。まず、赤色光を反射
し緑色光と青色光を透過する特性のダイクロイックミラ
ーＲＤＭに入射し、赤色光を反射する。ダイクロイック
ミラーＲＤＭを透過した緑色光と青色光は、緑色光を反
射し赤色光と青色光を透過する特性のダイクロイックミ
ラーＧＤＭに入射し、緑色光を反射する。ダイクロイッ
クミラーＧＤＭを透過した青色光は、青色光を反射し赤
色光と緑色光を透過する特性のダイクロイックミラーＢ
ＤＭで反射する。反射角の関係は、式（１）となる。

【００１６】ダイクロイックミラーで反射された各色の
光束は、各色の光軸が平行になるように、かつ投影レン
ズの入射瞳に集光するように焦点距離を調節された第２
のレンズ群Ｌ２に入射する。緑色光は緑色光を投射する
投影レンズの入射瞳ＧＥＰ上に光源像を結像し、青色光
は青色光を投射する投影レンズの入射瞳ＢＥＰ上に光源
像を結像し、赤色光は赤色光を投射する投影レンズの入
射瞳ＲＥＰ上に光源像を結像する。

【００１７】このように、本発明の照明光学系の第２の
実施例によれば、図２に示すＢ，Ｇ，Ｒのごとく同じ照
度分布の３色の照明を同一平面Ｆ上に容易に得ることが
できる。また、図１に示した本発明の照明光学系の第１
実施例と比較して光利用率が低いものの光源のムラが関
係しないので、輝度シェーディングのない高画質の画像
を得ることができる。

【００１８】次に図３に示す照明光学系について説明す
る。図３は、光源像を像面Ｆ上に結像するようにした本
発明の照明光学系の第３実施例を示す図である。光源Ｓ
から放射された光線は、放物面鏡ＰＢによって光軸に平
行に射出される。放物面鏡ＰＢから射出した光束は、各
々の反射角が異なるように配置したダイクロイックミラ
ーに入射する。まず、赤色光を反射し緑色光と青色光を
透過する特性のダイクロイックミラーＲＤＭに入射し、
赤色光を反射する。ダイクロイックミラーＲＤＭを透過
した緑色光と青色光は、緑色光を反射し赤色光と青色光
を透過する特性のダイクロイックミラーＧＤＭに入射
し、緑色光を反射する。ダイクロイックミラーＧＤＭを
透過した青色光は、青色光を反射し赤色光と緑色光を透
過する特性のダイクロイックミラーＢＤＭで反射する。
反射角の関係は、式（１）となる。ダイクロイックミラ
ーで反射された各色の光束は、各色の光軸が平行になる
ように、かつ像面Ｆ上に集光するように焦点距離を調節
されたレンズ群Ｌに入射し、像面Ｆ上の各色異なる位置
Ｂ，Ｇ，Ｒに一列に集光する。なお、この実施例は、特
に放物面鏡ＰＢを用いた照明光学系であるので、レンズ
群Ｌから像面Ｆまでの距離はレンズ群Ｌの焦点距離ｆと
等しい。

【００１９】このように、本発明の照明光学系の第３実
施例によれば、同じ照度分布の３色の照明を同一平面上
に容易に得ることができる。また、図１、図２に示した
本発明の照明光学系の第１、第２実施例と比較して、光
学系が簡単にでき、容易に低コスト化が実現する。ま
た、図１に示した本発明の照明光学系の第１実施例と同
様に、光源像を像面Ｆ上に結像するような光学系は光利
用率が高く、高輝度表示が可能である。なお、この本発
明の照明光学系の第３実施例は、光源像を像面Ｆ上に結
像するようにした実施例であるが、光源像を図示しない
投影レンズの入射瞳上に結像してもよく、その場合、光
利用率が低いものの光源のムラが関係しないので、輝度
シェーディングのない高画質の画像を得ることができ
る。

【００２０】次に図４に示す照明光学系について説明す
る。図４は、光源像を像面Ｆ上に結像するような本発明
の照明光学系の第４実施例を示す図である。光源Ｓから
放射された光線は、楕円鏡ＥＬによって集光される。第
１のレンズ群Ｌ１は図示しないＬ１の焦点の内側に楕円
鏡ＥＬで集光されたスポットを持つことで、ある程度光
線の拡散を抑えながら、明るいレンズ群として機能す
る。第１のレンズ群Ｌ１から射出した光束は、光学ガラ
スの屈折率に近似している屈折率を有する透光性の液体
ＬＱＤ内に各々の反射角が異なるように配置したダイク
ロイックミラーに入射する。まず、赤色光を反射し緑色
光と青色光を透過する特性のダイクロイックミラーＲＤ
Ｍに入射し、赤色光を反射する。ダイクロイックミラー
ＲＤＭを透過した緑色光と青色光は、緑色光を反射し赤
色光と青色光を透過する特性のダイクロイックミラーＧ
ＤＭに入射し、緑色光を反射する。ダイクロイックミラ
ーＧＤＭを透過した青色光は、青色光を反射し赤色光と
緑色光を透過する特性のダイクロイックミラーＢＤＭで
反射する。反射角の関係は、式（１）となる。ダイクロ
イックミラーで反射された各色の光束は、各色の光軸が
平行になるように、かつ平面Ｆ上に集光するように焦点
距離を調節された第２のレンズ群Ｌ２に入射し、像面Ｆ
上の各色異なる位置にＢ，Ｇ，Ｒのごとく一列に集光す
る。

【００２１】前記した光学ガラスの屈折率に近似してい
る屈折率を有する透光性の液体ＬＱＤとしては、例えば
エチレングリコール（屈折率１．４３）、グリセリン
（屈折率１．４７３）、セダ油（屈折率１．５１６）、
パラフィン油（屈折率１．４８０）、ベンゼン（屈折率
１．５０１）を使用できる。ダイクロイックミラーは光
学ガラスの屈折率に近似している屈折率を有する透光性
の液体雰囲気中にある場合、図４の紙面と平行な方向に
振動する光束と、図４の紙面に垂直な方向に振動する光
束に分離する特性を容易に得ることができる。特に図４
の紙面と平行な方向に振動する光束はダイクロイックミ
ラーで透過されやすく、図４の紙面に垂直な方向に振動
する光束はダイクロイックミラーで反射されやすい特性
があり、この偏光特性を強調したダイクロイックミラー
膜を用いて図４に示す照明光学系を構成すれば、像面Ｆ
上にある図示しない表示素子が旋光性或いは複屈折性を
有する光変調材を用いた表示素子の場合に非常に好適で
あり、コントラスト比を容易に向上させることができ
る。

【００２２】このように、本発明の照明光学系の第４実
施例によれば、図４に示すＢ，Ｇ，Ｒのごとく同じ照度
分布の３色の照明を同一平面Ｆ上に容易に得ることがで
きる。また、光源像を像面Ｆ上に結像するような光学系
は光利用率が高く、高輝度表示が可能である。

【００２３】次に図５に示す表示装置について説明す
る。図５は、図４に示した照明光学系を用い、更に１平
面上に並ぶ３色の画像を合成し、投影する本発明の投影
光学系の第１実施例を用いた本発明の表示装置の第１実
施例を示す図である。光源Ｓから放射された光線は、楕
円鏡ＥＬによって集光される。第１のレンズ群Ｌ１は図
示しない焦点の内側に楕円鏡ＥＬで集光されたスポット
を持つことで、ある程度光線の拡散を抑えながら、明る
いレンズ群として機能する。第１のレンズ群Ｌ１から射
出した光束は、光学ガラスの屈折率に近似している屈折
率を有する透光性の液体ＬＱＤ内に各々の反射角が異な
るように配置したダイクロイックミラーに入射する。こ
のダイクロイックミラーは、各色毎に、図５の紙面と平
行な方向に振動する光束（Ｐ偏光光）を透過し、図５の
紙面に垂直な方向に振動する光束（Ｓ偏光光）を反射す
る特性を有するものであり、まず、赤色光のＳ偏光光を
反射し緑色光と青色光を透過する特性のダイクロイック
ミラーＲＤＭに入射し、赤色光のＳ偏光光を反射する。
ダイクロイックミラーＲＤＭを透過した緑色光と青色光
は、緑色光のＳ偏光光を反射し赤色光と青色光を透過す
る特性のダイクロイックミラーＧＤＭに入射し、緑色光
のＳ偏光光を反射する。ダイクロイックミラーＧＤＭを
透過した青色光は、青色光のＳ偏光光を反射し赤色光と
緑色光を透過する特性のダイクロイックミラーＢＤＭで
青色光のＳ偏光光を反射する。反射角の関係は、式
（１）となる。

【００２４】ダイクロイックミラーで反射された各色の
Ｓ偏光光は、各色の光軸が平行になるように、かつ平面
Ｆ上に集光するように焦点距離を調節された第２のレン
ズ群Ｌ２に入射し、像面Ｆ上にある旋光性或いは複屈折
性の変調材を有する透過型の表示素子ＳＬＭ上の色毎に
異なる画像情報を有する変調材の領域Ｂ，Ｇ，Ｒに集光
する。集光する各色のＳ偏光光は、青色光、緑色光、赤
色光がそれぞれ領域Ｂ，Ｇ，Ｒに対応し集光する。表示
素子ＳＬＭを射出した画像情報を含む各色の光束は不要
な偏光成分を取り除くために図示しない検光子を透過
し、投影光学系に入射する。

【００２５】この投影光学系は、従来例に挙げた１平面
上の色毎の画像を合成する３色合成光学系を使用するも
のであり、更に、従来例で問題となった表示素子領域の
利用効率を向上すべく、表示素子と３色合成光学系ＳＣ
Ａの間に凸レンズを設けた構成となっている。表示素子
ＳＬＭを射出した画像情報を含む各色の光束は、検光子
を透過し色毎に設けた凸レンズＦＬに入射する。そし
て、凸レンズの作用により、光束の広がりを抑え、３色
合成光学系ＳＣＡに入射される。３色合成光学系ＳＣＡ
で合成された画像光ＷＬは投影レンズ（投射レンズ）Ｐ
Ｌで拡大投影される。このように、本発明の投影光学系
の第１実施例によれば、光束の広がりが各色毎に抑えら
れているので、３色合成光学系ＳＣＡの投影レンズＰＬ
側開口は凸レンズＦＬが無い場合と比較して小さくで
き、表示素子の利用領域を表示素子の全領域に対して大
きくできる。従って、表示素子のコストを削減でき、ま
た、光学系を小型にすることができる。

【００２６】また、本発明の表示装置の第１実施例は、
３色分解光学系と３色合成光学系が別々に構成されてい
るので、３色合成光学系の材質を問わずコントラスト比
の高い表示が可能である。なお、第２のレンズ群Ｌ２と
表示素子ＳＬＭの間に偏光子を挿入すると、この表示装
置の照明光学系が有する偏光光を制限するダイクロイッ
クミラーと相乗効果が得られ、更にコントラスト比の高
い画像を得ることができる。また、この表示装置は図４
に示した照明光学系を用いて構成されているが、図１〜
図３に示した照明光学系であっても、同一平面上の色毎
の画像領域を照明するのに好適であるので、表示装置に
用いる表示素子の変調材の材質に関係なく好適である。

【００２７】次に図６に示す表示装置について説明す
る。図６は、図４に示した照明光学系を用い、更に１平
面上に並ぶ３色の画像を投影レンズの絞り上でホログラ
ムを用いて合成投影する本発明の投影光学系の第２実施
例を用いた本発明の表示装置の第２実施例を示す図であ
る。光源Ｓから放射された光線は、楕円鏡ＥＬによって
集光される。第１のレンズ群Ｌ１は図示しない焦点の内
側に楕円鏡ＥＬで集光されたスポットを持つことで、あ
る程度光線の拡散を抑えながら、明るいレンズ群として
機能する。第１のレンズ群Ｌ１から射出した光束は、光
学ガラスの屈折率に近似している屈折率を有する透光性
の液体ＬＱＤ内に各々の反射角が異なるように配置した
ダイクロイックミラーに入射する。このダイクロイック
ミラーは、各色毎に、図６の紙面と平行な方向に振動す
る光束（Ｐ偏光光）を透過し、図６の紙面に垂直な方向
に振動する光束（Ｓ偏光光）を反射する特性を有するも
のであり、まず、赤色光のＳ偏光光を反射し緑色光と青
色光を透過する特性のダイクロイックミラーＲＤＭに入
射し、赤色光のＳ偏光光を反射する。ダイクロイックミ
ラーＲＤＭを透過した緑色光と青色光は、緑色光のＳ偏
光光を反射し赤色光と青色光を透過する特性のダイクロ
イックミラーＧＤＭに入射し、緑色光のＳ偏光光を反射
する。ダイクロイックミラーＧＤＭを透過した青色光
は、青色光のＳ偏光光を反射し赤色光と緑色光を透過す
る特性のダイクロイックミラーＢＤＭで青色光のＳ偏光
光を反射する。反射角の関係は、式（１）となる。

【００２８】ダイクロイックミラーで反射された各色の
Ｓ偏光光は、各色の光軸が平行になるように、かつ平面
Ｆ上に集光するように焦点距離を調節された第２のレン
ズ群Ｌ２に入射し、像面Ｆ上にある旋光性或いは複屈折
性の変調材を有する透過型の表示素子ＳＬＭ上の色毎に
異なる画像情報を有する変調材の領域Ｂ，Ｇ，Ｒに集光
する。集光する各色のＳ偏光光は、青色光、緑色光、赤
色光がそれぞれ領域Ｂ，Ｇ，Ｒに対応し集光する。表示
素子ＳＬＭを射出した画像情報を含む各色の光束は不要
な偏光成分を取り除くために図示しない検光子を透過
し、投影光学系に入射する。この投影光学系は３色合成
光学系を投影レンズ外に必要としない構成である。

【００２９】表示素子ＳＬＭを射出した画像情報を含む
各色の光束は検光子を透過し、投影レンズＰＬに入射す
る。投影レンズ絞り上には、投影レンズ絞り径にほぼ等
しい大きさのホログラムＡＰが設けられている。ホログ
ラムＡＰは、特定の入射角で入射する特定の帯域の光束
をホログラムＡＰ面に垂直な方向に効率よく折り曲げる
（回折させる）特性を有している。この場合、青色光と
赤色光には回折効果があり、緑色光には回折効果がない
特性である。例えば、体積ホログラムが挙げられる。ホ
ログラムＡＰはフィルム上に形成したものであってもガ
ラス上に形成したものであっても構わない。また、色毎
に特性が異なるので、色毎に作成したホログラムを張り
合わせて形成してもよく、１枚のホログラム上に多重露
光して形成してもよい。

【００３０】投影レンズＰＬに入射した青色光ＢＬは、
投影レンズＰＬの屈折作用により投影レンズ絞りに入射
する。投影レンズ絞り上には前記ホログラムＡＰが設け
られており、青色光ＢＬはホログラムＡＰの回折効率の
最も高い入射角を中心とするように投影レンズＰＬで予
め屈折されており、ホログラムＡＰで光学系の光軸方向
に折り曲げられる。また、投影レンズＰＬに入射した赤
色光ＲＬは、投影レンズＰＬの屈折作用により投影レン
ズ絞りに入射する。投影レンズ絞り上には前記ホログラ
ムＡＰが設けられており、赤色光ＲＬはホログラムＡＰ
の回折効率の最も高い入射角を中心とするように投影レ
ンズＰＬで予め屈折されており、ホログラムＡＰで光学
系の光軸方向に折り曲げられる。また、投影レンズＰＬ
に入射した緑色光ＧＬは、投影レンズＰＬの屈折作用に
より投影レンズ絞りに入射する。投影レンズ絞り上には
前記ホログラムＡＰが設けられているが、緑色光ＧＬは
ホログラムＡＰの回折効果が無い波長帯域であり、ホロ
グラムＡＰを透過する。このように、ホログラムＡＰを
透過した光束は、光学系の光軸上に存在し、３色合成さ
れた画像光ＷＬとなり、投影される。

【００３１】このように、本発明の投影光学系の第２実
施例によれば、上記のように３色合成光学系を投影レン
ズ外に持たない構成であり、光学系を非常に小型にでき
るばかりでなく、表示素子領域の利用率を向上し、光学
系、表示素子のコストを共に大幅に削減できる。なお、
第２のレンズ群Ｌ２と表示素子ＳＬＭの間に偏光子を挿
入すると、表示装置の照明光学系が有する偏光光を制限
するダイクロイックミラーと相乗効果が得られ、更にコ
ントラスト比の高い画像を得ることができる。また、こ
の表示装置は図４に示した照明光学系を用いて構成され
ているが、図１〜図３に示した照明光学系であっても、
同一平面上の色毎の画像領域を照明するのに好適である
ので、表示装置に用いる表示素子の変調材の材質に関係
なく好適である。

【００３２】次に図７に示す本発明の投影光学系の第３
実施例について説明する。図７は、図６の本発明の表示
装置において、ホログラムによる色合成手段に変えて、
色フィルターである３色のダイクロイックミラーからな
る色合成手段を備えた本発明の第３の投影光学系を示す
図である。以下、図６と異なる点についてのみ説明す
る。本発明の第３実施例の投影光学系は、略同一平面上
に配置された複数（図７では３面）の表示素子ＳＬＭ
を、投影レンズＰＬの後群レンズＰＬ１の後方焦点位置
ＦＰ１に備え、前記後群レンズＰＬ１の前方焦点位置Ｆ
Ｐ２（投影レンズＰＬの絞り位置）近傍に３色のダイク
ロイックミラーＲＤＭＣ，ＧＤＭＣ，ＢＤＭＣからなる
色合成手段を、また該色合成手段の前方に画像情報を含
む合成された３色の光束をスクリーン（図示せず）上に
拡大投影するための前群レンズＰＬ２を備えたものであ
る。

【００３３】図７において、（ａ）（ｂ）（ｃ）の各図
は主光線の異なる３色の光束の合成位置を変えた時の、
前記３色のダイクロイックミラーＲＤＭＣ，ＧＤＭＣ，
ＢＤＭＣからなる色合成手段の構成例を示したものであ
る。即ち、（ａ）図は後群レンズＰＬ１の前方焦点位置
ＦＰ２で３色合成をした場合で、前記３色のダイクロイ
ックミラーＲＤＭＣ，ＧＤＭＣ，ＢＤＭＣはＦＰ２を中
心に互いにクロスした態様となる。また（Ｂ）図は３色
合成をＦＰ２の後方ＰＬ１側で行った場合の色合成手段
の構成例であり、この場合は前記３色のダイクロイック
ミラーＲＤＭＣ，ＧＤＭＣ，ＢＤＭＣのクロス位置を光
路外に出すことができる。また（Ｃ）図はＰＬ２の前方
部で３色合成を行った場合の色合成手段の構成例であ
り、この場合も（Ｂ）図同様前記３色のダイクロイック
ミラーＲＤＭＣ，ＧＤＭＣ，ＢＤＭＣのクロス位置を光
路外に出すことができる。図７の（ａ）（ｂ）（ｃ）の
合成手段の各構成例の作用は原理的に同じであるため、
本発明の概略説明は以下図７（ａ）により行う。

【００３４】図７（ａ）において、投影レンズＰＬの後
群レンズＰＬ１の後方焦点位置ＦＰ１に表示素子ＳＬＭ
が備えられている。該表示素子ＳＬＭは、略同一平面内
でかつ異なる位置に備えられた３色対応の表示素子また
は画像領域（同図では上方からＢ，Ｇ，Ｒ）で構成され
ている。前記３色の表示素子または画像領域から発した
Ｒ，Ｇ，Ｂの光束は、それぞれ後群レンズＰＬ１により
Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の主光線に平行な光束に変換され後群レ
ンズＰＬ１の前方焦点ＦＰ２、即ち投影レンズＰＬの絞
り位置に向け射出する。ＦＰ２には３色合成手段である
３色のダイクロイックミラーＲＤＭＣ，ＧＤＭＣ，ＢＤ
ＭＣが備えられている。図７（ａ）において、投影レン
ズＰＬの光軸に主光線を一致させたＧの光束は緑色光の
みを選択的に反射するダイクロイックミラーＧＤＭＣに
より光路を曲げられ（図では９０゜）投影レンズＰＬの
前群レンズＰＬ２の光軸に沿って射出される。一方、主
光線の異なるＢ及びＲの光束は、前述したようにそれぞ
れの主光線をＦＰ２方向に曲げられる。そして、ＦＰ２
に備えられた青色光のみを選択的に反射するダイクロイ
ックミラーＢＤＭＣ、及び赤色光のみを選択的に反射す
るダイクロイックミラーＲＤＭＣによりそれぞれＧの光
束と同方向に射出される。ここで、ＢＤＭＣ及びＲＤＭ
ＣのＧＤＭＣに対する傾き角θＢ及びθＲを適当に決め
ることによりＲ，Ｇ，Ｂの射出光の主光線を一致させる
ことができ３色合成が可能となる。なお、図７では投影
レンズＰＬの光軸を９０゜曲げた例で示したが、色合成
手段により色合成された光束の射出方向は、３色のダイ
クロイックミラーの傾きを適当に選ぶことにより任意で
ある。

【００３５】このように、本発明の第３実施例の投影光
学系は、投影レンズの絞り位置近傍に３色のダイクロイ
ックミラーからなる色合成手段を備えてたものであり、
色合成プリズムを必要としないから開口率の高い投影光
学系を構成でき、明るい表示装置を提供できる。なお、
本発明の第３実施例の投影光学系は、図１〜図４のいず
れの照明光学系との組み合わせであってもかまわない。

【００３６】次に図８に示す表示装置について説明す
る。図８は、図１に示した照明光学系を用い、更に１平
面上に並ぶ３色の画像を合成し、投影する本発明の投影
光学系の第３実施例を用いた本発明の表示装置の第３実
施例を示す図である。光源Ｓから放射された光線は、楕
円鏡ＥＬによって集光される。第１のレンズ群Ｌ１は図
示しない焦点の内側に楕円鏡ＥＬで集光されたスポット
を持つことで、ある程度光線の拡散を抑えながら、明る
いレンズ群として機能する。第１のレンズ群Ｌ１から射
出した光束は、光学ガラスの屈折率に近似している屈折
率を有する透光性の液体ＬＱＤ内に各々の反射角が異な
るように配置したダイクロイックミラーに入射する。ま
ず、赤色光を反射し緑色光と青色光を透過する特性のダ
イクロイックミラーＲＤＭに入射し、赤色光を反射す
る。ダイクロイックミラーＲＤＭを透過した緑色光と青
色光は、緑色光を反射し赤色光と青色光を透過する特性
のダイクロイックミラーＧＤＭに入射し、緑色光を反射
する。ダイクロイックミラーＧＤＭを透過した青色光
は、青色光を反射し赤色光と緑色光を透過する特性のダ
イクロイックミラーＢＤＭで青色光を反射する。反射角
の関係は、式（１）となる。

【００３７】ダイクロイックミラーで反射された色毎の
光束は、各色の光軸が平行になるように、かつ、反射型
の表示素子ＳＬＭｒ上に集光するように焦点距離を調節
された第２のレンズ群Ｌ２に入射し、一方向の偏光成分
のみに予め制限する偏光部材プリポラライザＰ−ＰＢＳ
に入射し、更に、偏光ビームスプリッタＭ−ＰＢＳに入
射する。偏光ビームスプリッタＭ−ＰＢＳ内部の境界面
において、プリポラライザＰ−ＰＢＳで予め制限した偏
光光（Ｓ偏光光）を反射し、反射型表示素子ＳＬＭｒと
偏光ビームスプリッタＭ−ＰＢＳとの間に色毎に設けた
凸レンズＦＬに入射し、更に、反射型表示素子ＳＬＭｒ
上の色毎に異なる画像情報を有する変調材の領域Ｂ，
Ｇ，Ｒに集光する。集光する各色光は、青色光、緑色
光、赤色光がそれぞれ領域Ｂ，Ｇ，Ｒに対応して集光す
る。反射型表示素子ＳＬＭｒを射出した画像情報を含む
各色の光束は凸レンズＦＬを透過し、偏光ビームスプリ
ッタＭ−ＰＢＳに入射し、Ｓ偏光光と直交するＰ偏光光
成分を透過し、３色合成光学系ＳＣＡに入射する。

【００３８】予め、凸レンズＦＬで光束の広がりを制限
しているので、図５に示した本発明の表示装置の第１実
施例と同様に３色合成光学系の開口を小さくできる。３
色合成光学系で合成された画像光ＷＬは投影レンズＰＬ
で拡大投影される。また、反射型の表示素子を用いるこ
とにより、更に光学系を小型化できる。また、凸レンズ
ＦＬを往復で使用できるので、透過型の表示素子を用い
たものと比較して、焦点距離をおよそ２倍にできる。そ
の結果、像面湾曲等の収差補正が楽になり、投影レンズ
のコストを削減できる。また、この表示装置は、３色分
解光学系と３色合成光学系が別々に構成されているの
で、３色合成光学系の材質を問わずコントラスト比の高
い表示が可能である。また、この表示装置は図１に示し
た照明光学系を用いて構成されているが、図２〜図４に
示した照明光学系であっても、同一平面上の色毎の画像
領域を照明するのに好適であるので、表示装置に用いる
表示素子の変調材の材質に関係なく好適である。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の照明光学系
によれば、従来の照明光学系と比較して光路を短縮し、
略同一平面上の色毎の画像領域を効率よく、ムラ無く照
明できる。更に、偏光を用いる表示素子に好適な照明光
学系を容易に実現することが可能になる。また、本発明
の投影光学系によれば、従来の投影光学系に用いられた
３色合成光学系の小型化を実現し、或いは３色合成光学
系を投影レンズ外に用いずに構成でき、光学系の小型
化、コストの削減を容易に実現することが可能になる。
また、これらの照明光学系や投影光学系を用いた本発明
の表示装置によれば、装置の小型化を実現し、高コント
ラスト比や高画質の表示を実現することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の照明光学系の第１実施例を示す図であ
る。

【図２】本発明の照明光学系の第２実施例を示す図であ
る。

【図３】本発明の照明光学系の第３実施例を示す図であ
る。

【図４】本発明の照明光学系の第４実施例を示す図であ
る。

【図５】本発明の投影光学系の第１実施例及び表示装置
の第１実施例を示す図である。

【図６】本発明の投影光学系の第２実施例及び表示装置
の第２実施例を示す図である。

【図７】本発明の投影光学系の第３実施例を示す図であ
る。

【図８】本発明の投影光学系の第３実施例及び表示装置
の第３実施例を示す図である。

【図９】図１に示す照明光学系の近軸関係を表す模式図
である。

【図１０】従来の３色分解光学系を示す図である。

【図１１】従来の３色分解合成光学系を用いた表示装置
を示す図である。

【符号の説明】

Ｓ 光源 ＥＬ 楕円鏡 ＰＢ 放物面鏡 Ｌ１ 第１のレンズ群 Ｌ２ 第２のレンズ群 Ｌ レンズ群 ＢＤＭ，ＢＤＭＣ 青反射ダイクロイックミラー ＧＤＭ，ＧＤＭＣ 緑反射ダイクロイックミラー ＲＤＭ，ＲＤＭＣ 赤反射ダイクロイックミラー Ｆ 照明対象像面 Ｂ，Ｇ，Ｒ 照明対象領域 ＢＥＰ，ＧＥＰ，ＲＥＰ 入射瞳 ｆ 焦点距離 ＬＱＤ 液体 ＳＬＭ，ＳＬＭｒ 表示素子 ＦＬ 凸レンズ ＳＣＡ ３色合成光学系 ＰＬ 投影レンズ ＡＰ ホログラム Ｍ−ＰＢＳ，Ｐ−ＰＢＳ 偏光部材 ＰＬ１ 投影レンズの後群レンズ ＰＬ２ 投影レンズの前群レンズ ＦＰ１ 後群レンズの後方焦点位置 ＦＰ２ 後群レンズの前方焦点位置（投影レンズの絞り
位置）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｃ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも、光源より発せられる光を集光
   する楕円鏡と、 前記楕円鏡による集光領域から発せられる光線の広がり
   を抑える正のパワーを有する第１のレンズ群と、 前記第１のレンズ群から射出する光線を複数の色に分解
   し、光路を折り曲げる色フィルタからなる光路折り曲げ
   手段と、 前記光路折り曲げ手段から射出する複数の色に分解され
   た光線を、それぞれ照明対象上に照明する正のパワーを
   有する第２のレンズ群とを備えたことを特徴とする照明
   光学系。
2. 【請求項２】前記色フィルタで光路を折り曲げられた光
   束の角度を考慮して、第２のレンズ群から射出する複数
   の光束の光軸がほぼ平行となるように第２のレンズ群の
   焦点距離を設定したことを特徴とする請求項１に記載の
   照明光学系。
3. 【請求項３】少なくとも、光源より発せられる光を略平
   行光にして反射する放物面鏡と、 前記放物面鏡から射出する光線を複数の色に分解し、光
   路を折り曲げる色フィルタからなる光路折り曲げ手段
   と、 前記光路折り曲げ手段から射出する複数の色に分解され
   た光線を、それぞれ照明対象上に照明する正のパワーを
   有するレンズ群とを備えたことを特徴とする照明光学
   系。
4. 【請求項４】前記色フィルタで光路を折り曲げられた光
   束の角度を考慮して、前記レンズ群から射出する複数の
   光束がほぼ平行となるようにレンズ群の焦点距離を設定
   したことを特徴とする請求項３に記載の照明光学系。
5. 【請求項５】前記色フィルタが、複数の色フィルタによ
   り構成され、４５゜反射させる色フィルタを中心に、他
   の色フィルタの反射角を互いに異なるものとしたことを
   特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の照
   明光学系。
6. 【請求項６】前記色フィルタが、赤色光を反射する赤色
   用フィルタ、青色光を反射する青色用フィルタ及び緑色
   光を反射する緑色用フィルタの３枚のフィルタにより構
   成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の
   いずれかに記載の照明光学系。
7. 【請求項７】前記色フィルタが、光学ガラスと同等の屈
   折率を有する液体中に封入されていることを特徴とする
   請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の照明光学系。
8. 【請求項８】前記色フィルタが、必要な波長帯域におい
   て、入射面に直交する振動方向の偏光成分を多く反射す
   るような反射特性としたことを特徴とする請求項１乃至
   請求項７のいずれかに記載の照明光学系。
9. 【請求項９】略同一平面上にある複数の色毎の画像を合
   成する色合成手段と、この色合成手段により合成された
   画像を投影する投影レンズとを少なくとも有する投影光
   学系において、 前記色毎の画像と前記色合成手段との間に、前記色毎の
   画像間隔を画像の大きさ以下にして前記色合成手段に入
   射させる凸レンズを備えることを特徴とする投影光学
   系。
10. 【請求項１０】略同一平面上にある複数の色毎の画像を
    合成して投影する投影レンズを少なくとも有する投影光
    学系において、 主光線が互いに異なる前記複数の色毎の画像を合成し、
    同一の主光線のもとに射出させるために、前記投影レン
    ズの絞り位置近傍に色合成手段を備えたことを特徴とす
    る投影光学系。
11. 【請求項１１】前記色合成手段として、光軸が画像中心
    である色の光束は直進し、画像中心が光軸から離れた位
    置にある色の光束が折り曲げられ、光軸が画像中心であ
    る色の光束とほぼ合致して射出するようにしたホログラ
    ムを備えたことを特徴とする請求項１０に記載の投影光
    学系。
12. 【請求項１２】前記色合成手段として、主光線が互いに
    異なる前記複数の色毎の画像を合成し、同一の主光線の
    もとに射出させるために、前記複数の色毎の光線にそれ
    ぞれ対応した波長帯域の光線のみを反射し、他は透過す
    る色フィルターをそれぞれ所望の角度だけ傾けて備えた
    ことを特徴とする請求項１０に記載の投影光学系。
13. 【請求項１３】照明光学系により複数の色毎の画像に照
    明し、投影光学系によりこの複数の色毎の画像を合成し
    て投影して表示する表示装置において、 前記照明光学系として、請求項１乃至請求項８のいずれ
    かに記載の照明光学系を用いたことを特徴とする表示装
    置。
14. 【請求項１４】照明光学系により複数の色毎の画像に照
    明し、投影光学系によりこの複数の色毎の画像を合成し
    て投影して表示する表示装置において、 前記照明光学系として、請求項１乃至請求項８のいずれ
    かに記載の照明光学系を用い、 前記投影光学系として、請求項９乃至請求項１２のいず
    れかに記載の投影光学系を用いたことを特徴とする表示
    装置。