JP2000314852A - 投写型表示装置 - Google Patents

投写型表示装置

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JP2000314852A
JP2000314852A JP2000078396A JP2000078396A JP2000314852A JP 2000314852 A JP2000314852 A JP 2000314852A JP 2000078396 A JP2000078396 A JP 2000078396A JP 2000078396 A JP2000078396 A JP 2000078396A JP 2000314852 A JP2000314852 A JP 2000314852A
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JP
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color
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linearly polarized
polarized light
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JP2000078396A
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Toshiaki Hashizume
俊明 橋爪
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3102—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
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    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3167—Modulator illumination systems for polarizing the light beam

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  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
  • Video Image Reproduction Devices For Color Tv Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光変調手段の近傍における発熱を低減し、ま
た、クロスダイクロイックプリズムやクロスダイクロイ
ックミラーにおける反射特性を改善する。 【解決手段】 偏光変換素子１４０でランダムな偏光方
向の光をｓ偏光にすべて変換して出射させる。また、３
枚の液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４には、そ
れぞれで変調対象となる直線偏光を入射させ、クロスダ
イクロイックプリズム２６０には、ｐ偏光の緑色光と、
ｓ偏光の赤色光および青色光を入射させる。このため
に、例えば、第１と第３の液晶ライトバルブ２５０，２
５４の前の光路上にλ／２位相差板３１０，３１２をそ
れぞれ設ける。λ／２位相差板の位置としては、ダイク
ロイックミラー２１０，２１２とクロスダイクロイック
プリズム２６０との間の光路上の種々の位置が可能であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、クロスダイクロ
イックプリズム等の光合成手段を備えた投写型表示装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】カラー画像を投写スクリーンに投写する
投写型表示装置には、クロスダイクロイックプリズムが
用いられていることがある。クロスダイクロイックプリ
ズムは、赤、緑、青の３色の光を合成して同一の方向に
出射する光学素子である。このような投写型表示装置と
しては、例えば特開平１−３０２３８５号公報に記載さ
れたものが知られている。
【０００３】図１６は、投写型表示装置の要部を示す概
念図である。この投写型表示装置は、３つの液晶ライト
バルブ４２，４４，４６と、クロスダイクロイックプリ
ズム４８と、投写レンズ系５０とを備えている。液晶ラ
イトバルブ４２，４４，４６は、変更軸が直交するよう
に設定された２枚の偏光板に、液晶パネルが挟まれて構
成されている。クロスダイクロイックプリズム４８は、
３つの液晶ライトバルブ４２，４４，４６で変調された
赤、緑、青の３色の光を合成して、投写レンズ系５０の
方向に出射する。投写レンズ系５０は、合成された光を
投写スクリーン５２上に結像させる。
【０００４】図１６に示すように、クロスダイクロイッ
クプリズム４８には、赤色反射膜６１と青色反射膜６２
が略Ｘ字状に形成されている。赤色反射膜６１と青色反
射膜６２は、ｓ偏光光に対して、ｐ偏光光よりも広い波
長域で高い反射率を有するような誘電体多層膜として形
成することが可能である。上述した特開平１−３０２３
８５号公報の投写型表示装置では、このような赤色反射
膜６１と青色反射膜６２を用いて、クロスダイクロイッ
クプリズム４８に入射する３色の光の中で、赤色光と青
色光をｓ偏光光として入射するとともに、緑色光をｐ偏
光光として入射することによって、クロスダイクロイッ
クプリズム４８における反射特性を改善している。具体
的には、赤色光と青色光のための液晶ライトバルブ４
２，４６にランダムな偏光方向の赤色光と青色光をそれ
ぞれ入射すると、ｓ偏光の赤色光と青色光とがそれぞれ
出射されて、クロスダイクロイックプリズム４８に入射
する。ここでは、一般に液晶ライトバルブが所定の直線
偏光光のみを出射する、という性質を利用している。一
方、緑色光のための液晶ライトバルブ４４にランダムな
偏光方向の緑色光を入射すると、ｐ偏光の緑色光が出射
されて、クロスダイクロイックプリズム４８に入射す
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来の投写型表
示装置では、３つの液晶ライトバルブにランダムな偏光
方向の光を入射していたので、各液晶ライトバルブ４
２，４４，４６において、透過する偏光成分と直交する
偏光方向の偏光成分が吸収される。このような光の吸収
の結果、液晶ライトバルブ４２，４４，４６で発熱が生
じ、液晶ライトバルブやその近傍の光学素子に悪影響を
与えるという問題があった。これは、液晶ライトバルブ
以外の光変調手段を用いた場合も同様である。
【０００６】また、これは、クロスダイクロイック４８
を、赤色反射膜６１と青色反射膜６２とをそれぞれ備え
た２枚のダイクロイックミラーを略Ｘ字状にクロスする
ように構成したクロスダイクロイックミラーに置き換え
た場合にも同様である。
【０００７】この発明は、従来技術における上述の課題
を解決するためになされたものであり、光変調手段の近
傍における発熱を低減し、また、クロスダイクロイック
プリズムやクロスダイクロイックミラーにおける反射特
性を改善した投写型液晶表示装置を提供することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、第１の投写
型表示装置は、光源と、前記光源からの入射光を所定の
偏光方向を有する偏光光に変換する第１の偏光変換手段
と、前記第１の偏光変換手段から出射された光を、３色
の光に分離する色光分離手段と、前記色光分離手段によ
り分離された第１色の光を受けて、第１の画像信号に基
づいて変調する第１の光変調手段と、前記色光分離手段
により分離された第２色の光を受けて、第２の画像信号
に基づいて変調する第２の光変調手段と、前記色光分離
手段により分離された第３色の光を受けて、第３の画像
信号に基づいて変調する第３の光変調手段と、前記第１
ないし第３の光変調手段によってそれぞれ変調された３
色の光を合成して同一方向に出射する色合成手段と、前
記色合成手段で合成された光を投写する投写光学系と、
前記第１の偏光変換手段と前記色合成手段との間の光路
上に設けられ、前記色合成手段に入射する前記第１色と
第３色の光を第１の偏光方向を有する直線偏光光にする
ともに前記色合成手段に入射する前記第２色の光を前記
第１の偏光方向と直交する第２の偏光方向を有する直線
偏光光にするように、前記３色の光の少なくとも１つの
偏光方向を調整する第２の偏光変換手段と、を備え、前
記色合成手段は、略Ｘ字状に交差するように設けられ
た、前記第１色の光を反射するための第１の反射膜と前
記第３色の光を反射するための第２の反射膜とを備え
る。
【０００９】第１の偏光変換手段（偏光変換素子）は、
光源からの光を所定の偏光光に変換するので、ここでの
光の吸収がほとんどなく、これによる発熱も少ない。色
光分離手段で分離された３色の光は、この所定の偏光光
の偏光方向を有している。第２の偏光変換手段は、これ
らの３色の光の少なくとも１つの偏光方向を調整するこ
とによって、第１色の光と第３色の光を第１の偏光方向
を有する直線偏光光にするとともに、第２色の光を第２
の偏光方向を有する直線偏光光にする。従って、各光変
調手段には、その光変調手段の変調対象となる直線偏光
光がそれぞれ入射する。従って、光変調手段において光
の吸収がほとんどなく、これに起因する発熱も少ない。
また、３色の光は、光変調手段通過後に、ほとんど色合
成手段から出射される。従って、光が色合成手段から光
変調手段に戻って吸収されることによる発熱も少ない。
なお、第２の偏光変換手段は、第１の偏光変換手段と色
合成手段との間の光路上に設置すればよく、例えば、色
光分離手段と光変調手段の間の光路上に設置してもよ
く、あるいは、光変調手段と色合成手段との間の光路上
に設置してもよい。
【００１０】上記第１の投写型表示装置において、前記
第１の偏光変換手段は、前記第１の偏光方向を有する直
線偏光光を出射し、前記第２の光変調手段は、前記第１
の偏光方向を有する直線偏光光を入射光として受け取
り、前記第２の画像信号に基づいてこの入射光を変調す
ることにより、前記第２の偏光方向を有する直線偏光光
として出射し、前記第１と第３の光変調手段は、それぞ
れ前記第２の偏光方向を有する直線偏光光を入射光とし
て受け取り、前記第１と第３の画像信号に基づいてそれ
ぞれの入射光を変調することにより、前記第１の偏光方
向を有する直線偏光光としてそれぞれ出射し、前記第２
の偏光変換手段は、前記第１の偏光変換手段と前記第１
の光変調手段との間の光路上に設けられ、前記第１色の
光を前記第１の偏光方向から前記第２の偏光方向を有す
る直線偏光光に変換して前記第１の光変調手段に入射さ
せる第１の位相差板と、前記第１の偏光変換手段と前記
第３の光変調手段との間の光路上に設けられ、前記第３
色の光を前記第１の偏光方向から前記第２の偏光方向を
有する直線偏光光に変換して前記第３の光変調手段に入
射させる第２の位相差板と、を備えるようにしてもよ
い。
【００１１】あるいは、前記第１の偏光変換手段は、前
記第１の偏光方向を有する直線偏光光を出射し、前記第
１ないし第３の光変調手段は、それぞれ前記第１の偏光
方向を有する直線偏光光を入射光として受け取り、前記
第１ないし第３の画像信号に基づいてそれぞれの入射光
を変調することにより、前記第２の偏光方向を有する直
線偏光光としてそれぞれ出射し、前記第２の偏光変換手
段は、前記第１の光変調手段と前記色合成手段との間の
光路上に設けられ、前記第１の光変調手段から出射され
た前記第２の偏光方向を有する直線偏光光を、前記第１
の偏光方向を有する直線偏光光に変換して前記色合成手
段に入射させる第１の位相差板と、前記第３の光変調手
段と前記色合成手段との間の光路上に設けられ、前記第
３の光変調手段から出射された前記第２の偏光方向を有
する直線偏光光を、前記第１の偏光方向を有する直線偏
光光に変換して前記色合成手段に入射させる第２の位相
差板と、を備えるようにしてもよい。
【００１２】あるいは、また、前記第１の偏光変換手段
は、前記第２の偏光方向を有する直線偏光光を出射し、
前記第２の光変調手段は、前記第１の偏光方向を有する
直線偏光光を入射光として受け取り、前記第２の画像信
号に基づいてこの入射光を変調することにより、前記第
２の偏光方向を有する直線偏光光として出射し、前記第
１と第３の光変調手段は、それぞれ前記第２の偏光方向
を有する直線偏光光を入射光として受け取り、前記第１
および第３の画像信号に基づいてそれぞれの入射光を変
調することにより、前記第１の偏光方向を有する直線偏
光光としてそれぞれ出射し、前記第２の偏光変換手段
は、前記第１の偏光変換手段と前記第２の光変調手段と
の間の光路上に設けられ、前記第３色の光を前記第２の
偏光方向から前記第１の偏光方向を有する直線偏光光に
変換して前記第２の光変調手段に入射させる位相差板を
備えるようにしてもよい。
【００１３】あるいは、前記第１の偏光変換手段は、前
記第２の偏光方向を有する直線偏光光を出射し、前記第
１ないし第３の光変調手段は、それぞれ前記第２の偏光
方向を有する直線偏光光を入射光として受け取り、前記
第１ないし第３の画像信号に基づいてそれぞれの入射光
を変調することにより、前記第１の偏光方向を有する直
線偏光光としてそれぞれ出射し、前記第２の偏光変換手
段は、前記第２の光変調手段と前記色合成手段との間の
光路上に設けられ、前記第２色の光を前記第１の偏光方
向から前記第２の偏光方向を有する直線偏光光に変換し
て前記色合成手段に入射させる位相差板を備えるように
してもよい。
【００１４】あるいは、前記第１の偏光変換手段は、前
記第１の偏光方向の直線偏光光を出射し、前記第２の偏
光変換手段は、前記第１の偏光変換手段と前記第１ない
し第３の光変調手段との間にそれぞれ設けられた第１の
位相差板と、第２の光変調手段と前記色合成手段との間
に設けられた第２の位相差板とを備えるようにしてもよ
い。
【００１５】第２の投写型表示装置は、光源と、前記光
源から出射された光を、３色の光に分離する色光分離手
段と、前記色光分離手段により分離された第１色の光を
受けて、第１の画像信号に基づいて変調する第１の光変
調手段と、前記色光分離手段により分離された第２色の
光を受けて、第２の画像信号に基づいて変調する第２の
光変調手段と、前記色光分離手段により分離された第３
色の光を受けて、第３の画像信号に基づいて変調する第
３の光変調手段と、前記第１ないし第３の光変調手段に
よってそれぞれ変調された３色の光を合成して同一方向
に出射する色合成手段と、前記色合成手段で合成された
光を投写する投写光学系と、を備え、前記第１、第３の
光変調手段からは、第１の偏光方向を有する直線偏光光
が出射され、前記第２の光変調手段からは、第２の偏光
方向を有する直線偏光光が出射され、前記色合成手段の
出射側の光路上には、前記色合成手段から出射した３色
の光を、前記第１の偏光方向を有する直線偏光光成分と
前記第２の偏光方向を有する直線偏光光成分とを含む偏
光光にそれぞれ変換する偏光変換手段が設けられ、前記
色合成手段は、略Ｘ字状に交差するように設けられた、
前記第１色の光を反射するための第１の反射膜と前記第
３色の光を反射するための第２の反射膜とを備える。
【００１６】第２の投写型表示装置によれば、色合成手
段からから出射される第１の偏光方向を有する色光と第
２の偏光方向を有する色光が、それぞれ第１と第２の直
線偏光光成分を含むように変換されるので、偏光スクリ
ーンのように、１つの偏光方向の偏光成分のみしか反射
しないスクリーンにも、カラー画像を投写することが可
能となる。
【００１７】前記偏光変換手段は、λ／２位相差板を備
えるようにしてもよい。λ／２位相差板を利用すれば、
２つの直線偏光光成分を含む直線偏光光を得ることがで
きる。このとき、第１と第２の偏光方向を有する直線偏
光光成分を約１／２ずつ含むような直線偏光光に変換す
ることが特に好ましい。
【００１８】または、前記偏光変換手段は、λ／４位相
差板を備えるようにしてもよい。λ／４位相差板を利用
すれば、２つの直線偏光光成分を合成した楕円偏光を得
ることができる。なお、楕円偏光の中では、円偏光が特
に好ましい。
【００１９】第３の投写型表示装置は、光源と、前記光
源から出射された光を、３色の光に分離する色光分離手
段と、前記３色の光を受けて、それぞれに与えられた画
像信号に基づいて変調するとともに、直線偏光光として
出射する３つの光変調手段と、前記３つの光変調手段に
よってそれぞれ変調された３色の変調光を合成して同一
方向に出射する色合成手段と、前記色合成手段で合成さ
れた光を投写する投写光学系と、を備え、さらに、少な
くとも１つの前記光変調手段と前記色合成手段との間の
光路上に、与えられる位相差が等しい第１と第２の位相
差板を備え、前記第２の位相差板は前記色合成手段の入
射面に貼り付けられるとともに、前記第１と第２の位相
差板の光学軸は、前記第１の位相差板に入射する変調光
の偏光方向と前記第２の位相差板から出射する変調光の
偏光方向とが等しくなるように設定されていることを特
徴とする。
【００２０】第３の投写型表示装置によれば、光合成手
段の入射面に第２の位相差板が貼り付けられているの
で、第２の位相差板と光合成手段との界面における光の
反射はほとんど発生しない。従って、光合成手段の入射
面で反射されて光変調手段に再び戻ってくる光によって
発生する光変調手段の誤動作を防止することができる。
【００２１】前記第１と第２の位相差板はλ／４位相差
板であればよい。また、λ／２位相差板であってもよ
い。
【００２２】特にλ／４位相差板を用いた場合には、光
変調手段から出射した光のうち色合成手段に貼り付けら
れたλ／４位相差板で反射されて再び戻ってくる光は、
その偏光方向が異なった偏光光となる。そして、この反
射光は、光変調手段の光出射面側に設けられている偏光
板によって吸収されるので、光変調手段の誤動作を防止
することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】Ａ．第１実施例：次に、本発明の
実施の形態を実施例に基づき説明する。図１は、この発
明の第１実施例による投写型表示装置の概略平面図であ
る。この投写型表示装置は、照明光学系１００と、ダイ
クロイックミラー２１０，２１２と、反射ミラー２２
０，２２２，２２４と、リレーレンズ２３０，２３２
と、３枚のフィールドレンズ２４０，２４２，２４４
と、２枚のλ／２位相差板３１０，３１２と、３枚の液
晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４と、クロスダイ
クロイックプリズム２６０と、投写レンズ系２７０とを
備えている。
【００２４】照明光学系１００は、ほぼ平行な光束を出
射する光源１１０と、第１のレンズアレイ１２０と、第
２のレンズアレイ１３０と、入射光を所定の直線偏光光
成分に変換する偏光変換素子１４０と、反射ミラー１５
０と、集光レンズ１６０とを備えている。照明光学系１
００は、被照明領域である３枚の液晶ライトバルブ２５
０，２５２，２５４をほぼ均一に照明するための光学系
である。
【００２５】光源１１０は、放射状の光線を出射する放
射光源としての光源ランプ１１２と、光源ランプ１１２
から出射された放射光をほぼ平行な光線束として出射す
る凹面鏡１１４とを有している。凹面鏡１１４として
は、放物面鏡を用いることが好ましい。
【００２６】図２は、レンズアレイ１２０，１３０の外
観を示す斜視図である。第１のレンズアレイ１２０は略
矩形状の輪郭を有する小レンズ１２２がＭ行Ｎ列のマト
リクス状に配列された構成を有している。この例では、
Ｍ＝１０，Ｎ＝８である。第２のレンズアレイ１３０
も、第１のレンズアレイ１２０の小レンズ１２２に対応
するように、小レンズがＭ行Ｎ列のマトリクス状に配列
された構成を有している。各小レンズ１２２は、光源１
１０（図１）から入射された平行な光束を複数の（すな
わちＭ×Ｎ個の）部分光束に分割し、各部分光束を第２
のレンズアレイ１３０の近傍で結像させる。各小レンズ
１２２をｚ方向から見た外形形状は、液晶ライトバルブ
２５０，２５２，２５４の形状とほぼ相似形をなすよう
に設定されている。この実施例では、小レンズ１２２の
アスペクト比（横と縦の寸法の比率）は４：３に設定さ
れている。
【００２７】偏光変換素子１４０は、本発明の第１の偏
光変換手段としての機能を有する。図３は、偏光変換素
子１４０（図１）の構成を示す説明図である。この偏光
変換素子１４０は、偏光ビームスプリッタアレイ１４１
と、選択位相差板１４２とを備えている。偏光ビームス
プリッタアレイ１４１は、それぞれ断面が平行四辺形の
柱状の複数の透光性板材１４３が、交互に貼り合わされ
た形状を有している。透光性板材１４３の界面には、偏
光分離膜１４４と反射膜１４５とが交互に形成されてい
る。なお、この偏光ビームスプリッタアレイ１４１は、
偏光分離膜１４４と反射膜１４５が交互に配置されるよ
うに、これらの膜が形成された複数枚の板ガラスを貼り
合わせて、所定の角度で斜めに切断することによって作
成される。偏光変換素子１４０は、ランダムな偏光方向
を有する光源１１０の光を、すべてｓ偏光光に変換する
ことによって、投写型表示装置における光の利用効率を
高めている。また、偏光変換素子１４０においては光の
吸収がほとんどないので、これに起因する発熱も少な
い。
【００２８】第１と第２のレンズアレイ１２０，１３０
を通過した光は、偏光分離膜１４４でｓ偏光光とｐ偏光
光とに分離される。ｓ偏光光は、偏光分離膜１４４によ
ってほぼ垂直に反射され、反射膜１４５によってさらに
垂直に反射されてから出射される。一方、ｐ偏光光は、
偏光分離膜１４４をそのまま透過する。選択位相差板１
４２は、偏光分離膜１４４を通過する光の出射面部分に
λ／２位相差層１４６が形成されており、反射膜１４５
で反射された光の出射面部分は無色透明となっている光
学素子である。従って、偏光分離膜１４４を透過したｐ
偏光光は、λ／２位相差層１４６によってｓ偏光光に変
換されて出射する。この結果、偏光変換素子１４０に入
射したランダムな偏光方向を有する光束は、すべてｓ偏
光光となって出射する。なお、λ／２位相差層１４６の
位置を、反射膜１４５の出射面側に移動させれば、出射
する光をすべてｐ偏光光に変換することができる。
【００２９】図３（Ａ）から解るように、偏光変換素子
１４０から出射する２つのｓ偏光光の中心（２つのｓ偏
光光の中央）は、入射するランダムな光束（ｓ偏光光＋
ｐ偏光光）の中心よりもｘ方向にずれている。このずれ
量は、λ／２位相差層１４６の幅Ｗｐ（すなわち偏光分
離膜１４４のｘ方向の幅）に等しい。このため、図１に
示すように、光源１１０の光軸（２点鎖線で示す）は、
偏光変換素子１４０以降のシステム光軸（一点鎖線で示
す）から、Ｗｐ／２に等しい距離Ｄだけずれた位置に設
定されている。
【００３０】図１に示す投写型表示装置において、光源
１１０から出射された平行光束は、第１と第２のレンズ
アレイ１２０，１３０によって、複数の部分光束に分割
される。第１のレンズアレイ１２０の小レンズ１２２
は、各部分光束を偏光変換素子１４０の偏光分離膜１４
４（図３）の近傍で結像する。第２のレンズアレイ１３
０の小レンズ１３２は、第１のレンズアレイ１２０にお
ける光源像を、液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５
４で結像させる機能を有する。第２のレンズアレイ１３
０の各小レンズ１３２から出射された部分光束は、反射
ミラー１５０で反射されて、集光レンズ１６０に入射す
る。集光レンズ１６０は、これらの複数の部分光束を重
畳させて、被照明領域である液晶ライトバルブ２５０，
２５２，２５４に集光させる重畳光学系としての機能を
有する。この結果、各液晶ライトバルブ２５０，２５
２，２５４は、ほぼ均一に照明される。
【００３１】２枚のダイクロイックミラー２１０，２１
２は、集光レンズ１６０で集光された白色光を、赤、
緑、青の３色の色光に分離する色光分離手段としての機
能を有する。第１のダイクロイックミラー２１０は、照
明光学系１００から出射された白色光束の赤色光成分を
透過させるとともに、青色光成分と緑色光成分とを反射
する。第１のダイクロイックミラー２１０を透過した赤
色光は、反射ミラー２２０で反射され、フィールドレン
ズ２４０とλ／２位相差板３１０を通って赤光用の液晶
ライトバルブ２５０に達する。このフィールドレンズ２
４０は、第２のレンズアレイ１３０の近傍における光源
像を投写レンズ系２７０の中に結像させる機能を有す
る。フィールドレンズ２４０を通った各部分光束は、ほ
ぼ平行な光束となる。他の液晶ライトバルブの前に設け
られたフィールドレンズ２４２，２４４も同様である。
【００３２】λ／２位相差板３１０は、後で詳述するよ
うに、赤色光の偏光方向を９０度回転して液晶ライトバ
ルブ２５０に入射させる第２の偏光変換手段としての機
能を有する。青色光のためのλ／２位相差板３１２も、
青色光の偏光方向を９０度変更して液晶ライトバルブ２
５４に入射させる第２の偏光変換手段としての機能を有
する。
【００３３】第１のダイクロイックミラー２１０で反射
された青色光と緑色光のうちで、緑色光は第２のダイク
ロイックミラー２１２によって反射され、フィールドレ
ンズ２４２を通って緑光用の液晶ライトバルブ２５２に
達する。一方、青色光は、第２のダイクロイックミラー
２１２を透過し、リレーレンズ２３０，２３２および反
射ミラー２２２，２２４を備えたリレーレンズ系を通
り、さらにフィールドレンズ２４４とλ／２位相差板３
１２を通って青色光用の液晶ライトバルブ２５４に達す
る。
【００３４】３枚の液晶ライトバルブ２５０，２５２，
２５４は、与えられた画像情報（画像信号）に従って、
３色の色光をそれぞれ変調して画像を形成する光変調手
段としての機能を有する。クロスダイクロイックプリズ
ム２６０は、３色の色光を合成してカラー画像を形成す
る色合成手段としての機能を有する。クロスダイクロイ
ックプリズム２６０で生成された合成光は、投写レンズ
系２７０の方向に出射する。投写レンズ系２７０は、こ
の合成光を投写スクリーン３００上に投写して、カラー
画像を表示する投写光学系としての機能を有する。
【００３５】図４は、第１実施例の要部を示す概念図で
ある。図４では、偏光変換素子１４０からクロスダイク
ロイックプリズム２６０に至るまでの光学系が、偏光方
向に注目して描かれている。偏光方向にほとんど関係し
ない光学素子（レンズ等）は、図示が省略されている。
【００３６】第１実施例では、偏光変換素子１４０にラ
ンダムな偏光方向の光が入射し、ｓ偏光光のみが出射す
る。ｓ偏光の白色光は、前述したように２つのダイクロ
イックミラー２１０，２１２によって赤色光Ｒと緑色光
Ｇと青色光Ｂとに分離される。ダイクロイックミラー２
１０，２１２を通過する際には偏光方向が変化しないの
で、３色の光はｓ偏光光のままである。なお、本例にお
いて、ｓ偏光光は、この発明における第１の偏光方向を
有する直線偏光光に相当し、ｐ偏光光は第２の偏光方向
を有する直線偏光光に相当する。
【００３７】ｓ偏光の赤色光は、反射ミラー２２０で反
射された後に、λ／２位相差板３１０によってｐ偏光光
に変換される。このｐ偏光の赤色光が第１の液晶ライト
バルブ２５０に入射する。第１の液晶ライトバルブ２５
０は、液晶パネル４０２と、液晶パネル４０２の入射側
に設けられたｐ偏光透過用偏光板４０４と、出射側に設
けられたｓ偏光透過用偏光板４０６とで構成されてい
る。第１の液晶ライトバルブ２５０に入射するｐ偏光の
赤色光は、ｐ偏光透過用偏光板４０４をそのまま透過
し、液晶パネル４０２によって変調されることにより、
一部がｓ偏光光に変換され、ｓ偏光光のみがｓ偏光透過
用偏光板４０６を透過して出射する。従って、第１の液
晶ライトバルブ２５０から出射する赤色光は、ｓ偏光光
である。このように、第１の液晶ライトバルブ２５０に
入射する赤色光は、この液晶ライトバルブ２５０で変調
対象となる直線偏光光（すなわち入射側の偏光板４０４
を透過する直線偏光光）に予め調整されているので、液
晶ライトバルブ２５０の近傍において、吸収による光の
利用効率の低下がほとんど無く、また、発熱も少ない。
【００３８】第２のダイクロイックミラー２１２で分離
されたｓ偏光の緑色光は、そのまま第２の液晶ライトバ
ルブ２５２に入射する。第２の液晶ライトバルブ２５２
は、液晶パネル４１２と、液晶パネル４１２の入射側に
設けられたｓ偏光透過用偏光板４１４と、出射側に設け
られたｐ偏光透過用偏光板４１６とで構成されている。
第２の液晶ライトバルブ２５２に入射するｓ偏光の緑色
光は、ｓ偏光透過用偏光板４１４をそのまま透過し、液
晶パネル４１２によって変調されることにより、一部が
ｐ偏光光に変換され、ｐ偏光光のみがｐ偏光透過用偏光
板４１６を透過して出射する。従って、第２の液晶ライ
トバルブ２５２から出射する緑色光は、ｐ偏光光であ
る。このように、第２の液晶ライトバルブ２５２に入射
する緑色光は、この液晶ライトバルブ２５２で変調対象
となる直線偏光光（入射側の偏光板４１４を透過する直
線偏光光）に予め調整されているので、液晶ライトバル
ブ２５２の近傍において光の吸収がほとんどなく、発熱
も少ない。
【００３９】第２のダイクロイックミラー２１２で分離
されたｓ偏光の青色光は、反射ミラー２２２，２２４で
反射された後に、λ／２位相差板３１２によってｐ偏光
光に変換される。このｐ偏光の青色光が第３の液晶ライ
トバルブ２５４に入射する。第３の液晶ライトバルブ２
５４は、液晶パネル４２２と、液晶パネル４２２の入射
側に設けられたｓ偏光透過用偏光板４２４と、出射側に
設けられたｐ偏光透過用偏光板４２６とで構成されてい
る。これは、第１の液晶ライトバルブ２５０と同様であ
る。従って、第２の液晶ライトバルブ２５２に入射する
ｓ偏光の緑色光は、ｐ偏光光に変換されたもののみが出
射する。このように、第３の液晶ライトバルブ２５４に
入射する青色光は、この液晶ライトバルブ２５４で変調
対象となる直線偏光光に予め調整されているので、液晶
ライトバルブ２５４の近傍において光の吸収がほとんど
なく、発熱も少ない。
【００４０】クロスダイクロイックプリズム２６０に
は、青色反射膜２６４と赤色反射膜２６６とが略Ｘ字状
に形成されている。第１の液晶ライトバルブ２５０で変
調されたｓ偏光の赤色光は、赤色反射膜２６６で反射さ
れて投写レンズ系２７０（図１）の方向に出射する。ま
た、第３の液晶ライトバルブ２５４で変調されたｓ偏光
の青色光も、同様に、青色反射膜２６４で反射されて投
写レンズ系２７０の方向に出射する。第２の液晶ライト
バルブ２５２で変調されたｐ偏光の緑色光は、青色反射
膜２６４と赤色反射膜２６６とをそのまま透過して投写
レンズ系２７０の方向に出射する。なお、図４では、図
示の便宜上、赤色光と青色光が反射される位置を、それ
ぞれの反射膜から多少ずれた位置に描いている。
【００４１】図５と図６は、赤色反射膜２６６と青色反
射膜２６４の分光反射率特性の一例を示すグラフであ
る。図５と図６には、ｓ偏光光に対する反射率特性が破
線で描かれており、ｐ偏光光に対する反射率特性が実線
で描かれている。なお、この明細書においては、反射率
が５０％以上の波長域を「有効反射波長域」、反射率が
５０％となる波長を「カットオフ波長」と呼ぶ。
【００４２】青色光の波長域は通常約４００ｎｍ〜約５
００ｎｍであり、緑色光の波長域は通常約５００ｎｍ〜
約５８０ｎｍ、赤色光の波長域は通常約５８０ｎｍ〜約
７００ｎｍに設定される。図５から解るように、赤色反
射膜２６６のｓ偏光光に対する有効反射波長域（約５３
０ｎｍ〜約７５０ｎｍ）は、ｐ偏光光に対する有効反射
波長域（約６００ｎｍ〜約７００ｎｍ）を含み、これよ
り広い波長域となっている。図４でも説明したように、
赤色光はｓ偏光光としてクロスダイクロイックプリズム
２６０に入射するので、この赤色光は図５の特性を有す
る赤色反射膜２６６によってほぼ１００％反射される。
一方、緑色光はｐ偏光光としてクロスダイクロイックプ
リズム２６０に入射するので、この緑色光は図５の特性
を有する赤色反射膜２６６をほぼ１００％透過する。
【００４３】一方、図６から解るように、この青色反射
膜２６４のｓ偏光光に対する有効反射波長域（約３９０
ｎｍ〜約５３０ｎｍ）は、ｐ偏光光に対する有効反射波
長域（約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍ）を含み、これより
広い波長域となっている。青色光はｓ偏光光としてクロ
スダイクロイックプリズム２６０に入射するので、この
青色光は図６の特性を有する青色反射膜２６４によって
約８０％以上のかなり高い反射率で反射される。一方、
緑色光はｐ偏光光としてクロスダイクロイックプリズム
２６０に入射するので、この緑色光は図６の特性を有す
る青色反射膜２６４をほぼ１００％透過する。
【００４４】このように、赤色反射膜２６６と青色反射
膜２６４は、ｓ偏光光に対する反射率特性が、ｐ偏光光
に対する反射率特性よりも優れている。従って、赤色光
と青色光をｓ偏光光としてクロスダイクロイックプリズ
ム２６０に入射させ、緑色光をｐ偏光光としてクロスダ
イクロイックプリズム２６０に入射させることによっ
て、赤色光と青色光に対しては高い反射率を得ることが
でき、一方、緑色光に対しては透過率を得ることができ
る。この結果、３色の光の利用効率をそれぞれ高めるこ
とができる。
【００４５】ところで、一般に、赤色反射膜２６６と青
色反射膜２６４による反射率特性は、クロスダイクロイ
ックプリズム２６０への光の入射角に依存する。具体的
には、入射角が変化すると、カットオフ波長付近のグラ
フの傾きが緩やかになる。しかし、図５に示す赤色反射
膜の反射率特性では、ｐ偏光光で入射する緑色光はほぼ
１００％透過し、ｓ偏光光で入射する赤色光はほぼ１０
０％反射されており、反射特性にかなりの余裕がある。
従って、クロスダイクロイックプリズム２６０への入射
角が多少変わったとしても、赤色光に対する反射率と緑
色光に対する透過率はほとんど変わらない。これは、青
色反射膜２６４に関しても同様である。このように、反
射特性が入射光の入射角にあまり影響されないので、ク
ロスダイクロイックプリズム２６０に入射させる３色の
光としては、平行光線でなく、多少収束してゆく光線を
入射させることも可能である。収束してゆく光線を入射
するようにすれば、投写レンズ系２７０の負荷を小さく
することができる。すなわち、投写レンズ系２７０の枚
数を減らすことができ、また、高性能な高価なレンズを
使用しなくても済むという利点がある。
【００４６】また、各液晶ライトバルブ２５０，２５
２，２５４に入射される赤、青、緑の波長帯域、すなわ
ち赤、青、緑の色あいは、色分離手段である第１のダイ
クロイックミラー２１０、第２のダイクロイックミラー
２１２の選択波長領域によって決定される。従って、ク
ロスダイクロイックプリズム２６０の赤色反射膜２６６
および青色反射膜２６４には、第１または第２のダイク
ロイックミラー２１０，２１２によって選択された所定
波長帯域の光しか入射されない。すなわち、赤、青、緑
の波長帯域をダイクロイックプリズム２６０の赤色反射
膜２６６および青色反射膜２６４で再度決定する必要は
無い。従って、赤色反射膜２６６および青色反射膜２６
４の反射帯域を、ダイクロイックミラー２１０によって
選択されるべき所定波長帯域よりもかなり広めにとって
も赤、青、緑の色あいが変化することはなく、かえって
光の損失を低減することができて都合が良い。
【００４７】ここで、図５に示されたように、赤色反射
膜２６６のｓ偏光光に対する反射帯域を、第１のダイク
ロイックミラー２１０によって選択透過されるべき波長
帯域（通常約５８０ｎｍ〜７００ｎｍ）より広めにとっ
ても、また、図６に示されたように青色反射膜２６４の
ｓ偏光光に対する反射帯域を、第２のダイクロイックミ
ラー２１２によって選択透過されるべき波長領域（通常
約４００〜５００ｎｍ）より広めにとっても、ｐ偏光光
として入射される緑色光の透過量が減少することは無
い。なぜならば、図５、図６に実線で示されるｐ偏光入
射のグラフから解るように、ｐ偏光光として入射される
緑色光の波長帯域（通常約５００〜５８０ｎｍ）は、赤
色反射膜２６６、青色反射膜２６４をほとんど透過する
ためである。
【００４８】さらに、第１実施例では、赤色光および青
色光の偏光方向と、緑色光の偏光方向を直交する方向と
しているので、３つの液晶ライトバルブ２５０，２５
２，２５４のクロストークを防止することができるとい
う利点もある。ここで、「クロストーク」とは、液晶ラ
イトバルブの背面がクロスダイクロイックプリズム２６
０からの反射光で照射されることによって、その液晶ラ
イトバルブが誤作動を起こす現象を言う。
【００４９】ここで、液晶ライトバルブ２５０，２５
２，２５４として一般的に採用されている、画素のスイ
ッチング素子としてポリシリコンＴＦＴを用いた液晶パ
ネル（ポリシリコンＴＦＴ液晶パネル）を備えた液晶ラ
イトバルブを例に挙げて、クロストーク発生原理につい
てより詳しく説明する。
【００５０】液晶パネルは一対の基板の間に液晶が挟ま
れた構造を有している。周知の通り、ポリシリコンＴＦ
Ｔ液晶パネルの場合には、この２つの基板のうち一方に
画素のスイッチング素子としてポリシリコンＴＦＴが設
けられており、他方の基板には対向電極が形成されてい
る。図７は、ポリシリコンＴＦＴ液晶パネルの一例を説
明する図であり、ポリシリコンＴＦＴ液晶パネルの２つ
の基板のうち、ポリシリコンＴＦＴが設けられた側の基
板４３０の一部と、ポリシリコンＴＦＴパネルの外側に
設けられた偏光板４４０の一部とを断面図で示してあ
る。ポリシリコンＴＦＴ４５０は、基板４３０上に形成
されたポリシリコンからなる活性層４３２、その上にゲ
ート絶縁層４３３を挟んで形成されたポリシリコン等か
らなるゲート４３４、からなる。ポリシリコンＴＦＴ４
５０にＯＮ、ＯＦＦの信号を供給するソース電極４３６
は、層間絶縁膜４３５の一部に設けられたホールを介し
て活性層４３２に接続されている。画素電極４３１も活
性層４３２に接続されている。画像変調に関する情報
は、ポリシリコンＴＦＴ４５０をＯＮにして、画素電極
４３１と対向電極との間に挟まれた液晶に電圧を印加す
ることによって書き込まれる。書き込みが終了した後、
書き込まれた情報を次の情報が書き込まれるまで保持す
るために、ポリシリコンＴＦＴ４５０がＯＦＦされる。
【００５１】ところが、ポリシリコンＴＦＴ液晶パネル
は、ポリシリコンＴＦＴ４５０の形成された基板４３０
側をクロスダイクロイックプリズム２６０側にして配置
されているため、クロスダイクロイックプリズム２６０
からの反射光が、図中矢印で示すような方向からポリシ
リコンＴＦＴ液晶パネルを照射する。そして、この反射
光が活性層４３２に到達すると、活性層４０５で光励起
に起因したキャリアが発生し、ポリシリコンＴＦＴ４５
０がＯＦＦされているにもかかわらず、電流（いわゆる
光リーク電流）が発生してしまう。その結果、液晶に印
加されている電圧が変化して、画像変調の状態が乱れて
しまうのである。
【００５２】しかしながら、本例の構成によれば、この
ような問題を防ぐことができる。仮に、図４において、
緑色光が赤色反射膜２６６で反射されて第３のライトバ
ルブ２５４の背面を照射する場合を考える。この場合に
も、緑色光はｐ偏光光なので、第３の液晶ライトバルブ
２５４の出射側のｓ偏光透過用偏光板４２６で遮蔽さ
れ、液晶パネル４２２に達しない。従って、緑色光によ
って第３の液晶ライトバルブ２５４にクロストークを生
じることが防止されている。同様に、緑色光によって第
１の液晶ライトバルブ２５０にクロストークが生じるこ
とも防止されており、また、青色光によって第２の液晶
ライトバルブ２５２にクロストークが生じることも防止
されている。このクロストーク防止は、第２の液晶ライ
トバルブ２５２と第３の液晶ライトバルブ２５４との間
についても同様に働く。
【００５３】なお、第１の液晶ライトバルブ２５０を通
過した赤色光は、第３の液晶ライトバルブ２５４にはほ
とんど届かない。この理由は、赤色反射膜２６６の反射
帯域を第１のダイクロイックミラー２１０で決まる帯域
よりかなり広く設定することができ、ほとんどすべての
赤色光を赤色反射膜２６６で反射させることが可能だか
らである。青色光についても同様である。このように、
本例によれば赤色反射膜２６６、青色反射膜２６４を透
過する光によるクロストークの問題も解消することが可
能である。
【００５４】以上のように、第１実施例では、投写型表
示装置の全体にわたって光の利用効率が高く、また、光
の吸収による発熱も少ないという利点がある。
【００５５】Ｂ．第２実施例：図８は、第２実施例の要
部を示す概念図である。第２実施例は、図４に示す第１
実施例の２枚のλ／２位相差板３１０，３１２を、それ
ぞれの液晶ライトバルブ２５０，２５４の出射側の光路
上に配置したものである。但し、第２実施例における第
１の液晶ライトバルブ２５０ａは、入射側にｓ偏光透過
用偏光板４０４ａが設けられており、また、出射側には
ｐ偏光透過用偏光板４０６ａが設けられている。この第
１の液晶ライトバルブ２５０ａには、ｓ偏光の赤色光が
入射し、ｓ偏光透過用偏光板４０４ａをそのまま透過し
て、液晶パネル４０２ａによって変調されるとともにｐ
偏光光に変換され、さらに、ｐ偏光透過用偏光板４０６
ａを透過して出射する。従って、第２実施例の第１の液
晶ライトバルブ２５０ａから出射する赤色光は、ｐ偏光
光である。第３の液晶ライトバルブ２５４ａも同様であ
る。他の構成要素は、第１実施例と同じである。ｐ偏光
の赤色光と青色光は、λ／２位相差板３１０，３１２で
それぞれｓ偏光光に変換されて、クロスダイクロイック
プリズム２６０に入射する。
【００５６】第２実施例においても、緑色光をｐ偏光光
としてクロスダイクロイックプリズム２６０に入射さ
せ、赤色光と青色光をｓ偏光光として入射させている。
従って、この第２実施例の投写型表示装置においても、
第１実施例と同様の効果がある。また、第１実施例の場
合と異なり、本実施例ではすべての液晶ライトバルブ２
５０ａ，２５２，２５４ａに同じ種類の偏光光（ｓ偏光
光）が入射される。従って、液晶ライトバルブ２５０
ａ，２５２，２５４ａの入射側偏光板はすべてｓ偏光用
偏光板４０４ａ，４１４，４２４ａ、出射側偏光板はす
べてｐ偏光用偏光板４０６ａ，４１６，４２６ａとな
り、液晶の配向状態も同一となる。よって、第２実施例
では、第１実施例と同様の効果に加えて、３つの液晶ラ
イトバルブ２５０ａ，２５２，２５４ａの構造を共通化
して、部品種類を低減できるという利点もある。
【００５７】Ｃ．第３実施例：図９は、第３実施例の要
部を示す概念図である。第３実施例は、図４に示す第１
実施例の偏光変換素子１４０を、ｐ偏光光を出射する偏
光変換素子１４０ａに置き換え、また、２枚のλ／２位
相差板３１０，３１２の代わりに、第２の液晶ライトバ
ルブ２５２の入射側の光路上にλ／２位相差板３１４を
配置したものである。他の構成要素は、第１実施例と同
じである。
【００５８】第３実施例においても、緑色光をｐ偏光光
としてクロスダイクロイックプリズム２６０に入射さ
せ、赤色光と青色光をｓ偏光光として入射させている。
従って、この第３実施例の投写型表示装置においても、
第１実施例と同様の効果がある。さらに、本実施例の場
合には、第１実施例の場合と比較して、光路上に配置す
るλ／２位相差板３１４が１枚ですむため、部品点数を
低減できるという利点もある。
【００５９】Ｄ．第４実施例：図１０は、第４実施例の
要部を示す概念図である。第４実施例は、図８に示す第
３実施例のλ／２位相差板３１４を、第２の液晶ライト
バルブ２５２の出射側の光路上に配置したものである。
但し、第４実施例における第２の液晶ライトバルブ２５
２ａは、入射側にｐ偏光透過用偏光板４１４ａが設けら
れており、また、出射側にはｓ偏光透過用偏光板４１６
ａが設けられている。この第２の液晶ライトバルブ２５
２ａには、ｐ偏光の緑色光が入射し、ｐ偏光透過用偏光
板４１４ａをそのまま透過して、液晶パネル４１２ａに
よって変調されるとともにｓ偏光光に変換され、さら
に、ｓ偏光透過用偏光板４１６ａを透過して出射する。
従って、第４実施例の第２の液晶ライトバルブ２５２ａ
から出射する緑色光は、ｓ偏光光である。他の構成要素
は、第３実施例と同じである。ｓ偏光の緑色光は、λ／
２位相差板３１４でｐ偏光光に変換されて、クロスダイ
クロイックプリズム２６０に入射する。
【００６０】第４実施例においても、緑色光をｐ偏光光
としてクロスダイクロイックプリズム２６０に入射さ
せ、赤色光と青色光をｓ偏光光として入射させている。
従って、この第４実施例の投写型表示装置においても、
第１実施例と同様の効果がある。また、第１実施例の場
合と異なり、本実施例ではすべての液晶ライトバルブ２
５０，２５２ａ，２５４に同じ種類の偏光光（ｐ偏光
光）が入射される。従って、液晶ライトバルブ２５０，
２５２ａ，２５４の入射側偏光板はすべてｐ偏光用偏光
板４０４，４１４ａ，４２４、出射側偏光板はすべてｓ
偏光用偏光板４０６，４１６ａ，４２６となり、液晶の
配向状態も同一となる。よって、第４実施例では、第１
実施例と同様の効果に加えて、３つの液晶ライトバルブ
２５０，２５２ａ，２５４の構造を共通化して、部品種
類を低減できるという利点もある。さらに、本実施例の
場合には、第１実施例の場合と比較して、光路上に配置
するλ／２位相差板３１４が１枚ですむため、部品点数
を低減できるという利点もある。
【００６１】Ｅ．第５実施例：図１１は、第５実施例の
要部を示す概念図である。第５実施例は、図１０に示す
第４実施例の青色光と緑色光の光路を交換したものであ
る。すなわち、２枚目の色分離ミラーとして青反射ダイ
クロイックミラー２２６を用いている。クロスダイクロ
イックプリズム２６１には、緑色光と赤色光をｓ偏光光
として入射し、それぞれ緑色反射膜２６７および赤色反
射膜２６６で反射させている。青色光は、ｐ偏光光とし
てクロスダイクロイックプリズム２６１に入射し、その
まま通過する。
【００６２】また、先に述べたように、緑色光を変調す
る液晶ライトバルブ２５４に入射される緑の波長領域、
すなわち緑の色あいは、色分離手段である青反射ダイク
ロイックミラー２２６の選択波長領域によって決定され
る。従って、クロスダイクロイックプリズム２６１の緑
色反射膜２６７には、青反射ダイクロイックミラー２２
６によって選択された所定波長帯域の光しか入射されな
い。従って、緑色反射膜２６７のｓ偏光光として入射す
る緑色光に対する反射帯域を、ダイクロイックミラー２
２６によって選択されるべき所定波長帯域よりもかなり
広めに設定しても、緑の色あいが変化することはなく、
かえって光の損失を低減することができて都合がよい。
【００６３】ここで、図１２は、本実施例で使用される
緑色反射膜２６７の分光反射率特性を示すグラフであ
る。このグラフから解るように、本実施例で使用される
緑色反射膜２６７のｓ偏光光に対する反射帯域は、青反
射ダイクロイックミラー２２６によって選択透過される
べき波長帯域（通常５００ｎｍ〜５８０ｎｍ）よりもか
なり広く設定されている。しかしながら、図５、図６の
説明部分でも述べた通りであるが、緑色反射膜２６７の
ｓ偏光光に対する反射帯域を、青反射ダイクロイックミ
ラー２２６によって選択透過されるべき波長帯域より広
めに設定しても、青色光はｐ偏光光として入射されるた
め、青色光の透過量が減少することは無い。なぜなら
ば、図１２に実線で示すｐ偏光入射のグラフからもわか
るように、緑色反射膜２６７は、ｐ偏光で入射された青
色光の波長帯域（通常約４００〜５００ｎｍ）のほとん
どを透過させるからである。
【００６４】なお、赤色反射膜２６６としては、図５に
示す特性のものをそのまま使用することができる。この
場合にも、緑色反射膜２６７の場合と同様、図５に示す
ように、ｓ偏光光として入射する赤色光に対する反射帯
域を、ダイクロイックミラー２１０によって選択される
べき所定波長帯域よりもかなり広めに設定して、光の損
失を低減することができる。
【００６５】第４実施例および第５実施例から解るよう
に、この発明におけるクロスダイクロイックプリズム
は、３色の光のうちの２つをそれぞれ反射する２つの反
射膜を有し、他の１色の光がクロスダイクロイックプリ
ズムをそのまま通過するように構成されていればよい。
但し、第５実施例では、青色光がクロスダイクロイック
プリズム２６１をそのまま通過することによって、以下
のような利点が生じる。一般に、クロスダイクロイック
プリズムをそのまま通過する色光は、クロスダイクロイ
ックプリズムから液晶ライトバルブへの反射光が比較的
少なく、反対に、クロスダイクロイックプリズムで反射
される色光は、クロスダイクロイックプリズムから液晶
ライトバルブへの反射光が比較的多い。第５実施例のよ
うに、青色光がクロスダイクロイックプリズムをそのま
ま通過し、緑色光が反射するようにすれば、青色光の反
射光が少なくなり、緑色光の反射光が多くなる。ところ
で、メタルハライドランプや水銀ランプ等の高圧放電ラ
ンプを光源ランプ１１２として用いた場合には、緑色光
の光量が多い。このとき、第５実施例の構成によれば、
緑色光の反射光が多くなるので、３色の光の光量のバラ
ンスが改善されるという利点がある。また、先に述べた
ポリシリコンＴＦＴの光リークは短波長の反射光によっ
て発生しやすい。第５実施例の構成では最も短波長側の
波長帯域である青色光の反射光が少なくなるので、ポリ
シリコンＴＦＴ液晶パネルを用いた場合にも、クロスダ
イクロイックプリズムからライトバルブへの反射光によ
る誤動作の可能性を低下させることができるという利点
がある。
【００６６】Ｆ．第６実施例：図１３は、第６実施例の
要部を示す概念図である。第６実施例は、図９に示す第
４実施例の構成に加えて、クロスダイクロイックプリズ
ム２６０の出射側の光路上に偏光変換手段としての位相
差板３２０を設けたものである。この位相差板３２０の
位置は、クロスダイクロイックプリズム２６０と投写レ
ンズ系２７０の間が好ましいが、投写レンズ系２７０の
出射側とすることも可能である。
【００６７】位相差板３２０としては、λ／４位相差板
やλ／２位相差板などを使用することができる。λ／４
位相差板を用いた場合には、赤、緑、青の３色の光をそ
れぞれ楕円偏光（好ましくは円偏光）に変換することが
できる。こうすれば、投写スクリーン３００（図１）と
して偏光スクリーンを用いた場合にも、カラーの映像を
きれいに投写することができる。偏光スクリーンとは、
所定の偏光方向の偏光成分（例えばｓ偏光光）のみを反
射して、余分な外光の反射を防止し、映像を見やすくす
る機能を有するスクリーンである。３色の光をすべて円
偏光にすれば、このような偏光スクリーンを用いても、
カラー映像をきれいに投写することができる。
【００６８】位相差板３２０としてλ／２位相差板を用
いた場合には、ｓ偏光光（赤色光および青色光）とｐ偏
光光（緑色光）の偏光方向を、それぞれ約４５度変更す
るように、λ／２位相差板の光学軸の方向を決定するこ
とが好ましい。こうすれば、３色の光のｓ偏光光成分と
ｐ偏光光成分が約１／２ずつになるので、偏光スクリー
ン上にカラー映像をきれいに投写することができる。
【００６９】Ｇ．第７実施例：図１４は、第７実施例の
要部を示す概念図である。第７実施例は、図４に示す第
１実施例の構成に加えて、λ／２位相差板３１６を第２
のダイクロイックミラー２１２と液晶ライトバルブ２５
２ａとの間の光路上に配置し、λ／２位相差板３１４を
液晶ライトバルブ２５２ａとクロスダイクロイックプリ
ズム２６０との間の光路上に配置している。さらに液晶
ライトバルブ２５２ａとして液晶ライトバルブ２５０，
２５４と同様のものを用いている。また、クロスダイク
ロイックプリズム２６０の出射側の光路上に偏光変換手
段としてのλ／２位相差板３２０を配置している。
【００７０】第７実施例は、すべての液晶ライトバルブ
を同じものとすることができる例を示し、第２実施例と
ほぼ同様の性能を有している。第２実施例では、液晶ラ
イトバルブにｓ偏光光を入射するタイプの液晶ライトバ
ルブを用いているが、本実施例では、ｐ偏光光を入射す
るタイプの液晶ライトバルブを用いた場合を示してい
る。
【００７１】なお、クロスダイクロイックプリズム２６
０の後ろに配置された偏光変換手段としてのλ／２位相
差板３２０については、第６実施例と同様の効果をねら
ったものである。
【００７２】Ｈ．第８実施例：図１５は第８実施例の要
部を示す概念図である。光学系の基本構成は第２実施例
と同じである。本実施例では、青色光路上にあるλ／２
位相差板３１２の代わりに特性の等しい２枚のλ／４位
相差板３１２ａ、３１２ｂにより、第２の偏光変換手段
を構成している。そして、一方のλ／４位相差板３１２
ａは偏光板４２６ａに貼り付けられ、他方のλ／４位相
差板３１２ｂはクロスダイクロイックプリズム２６０に
貼り付けられている。また、λ／４位相差板３１２ａと
３１２ｂの光学軸は、偏光板４２６ａから出射したｐ偏
光光がλ／４位相差板３１２ａに入射し、λ／４位相差
板３１２ｂから出射する際に、ｓ偏光光に変換されて出
射するように設定されている。例えば、ｐ偏光光の偏光
軸に対して、λ／４位相差板３１２ａ，３１２ｂの光学
軸を時計周りに４５度傾けて設定すればよい。λ／４位
相差板３１２ｂをクロスダイクロイックプリズム２６０
に貼り付けることにより、空気層とクロスダイクロイッ
クプリズム２６０との界面での反射光の発生をほぼ防止
することができる。また、λ／４位相差板３１２ｂの入
射面でも反射光は発生するが、これらの反射光は、λ／
４位相差板３１２ａを通過後、偏光板４２６ａにより吸
収される。これらの結果、液晶パネル４２２ａの出射面
側から光が入って誤動作することを防ぐことができる。
なお、λ／４位相差板３１２ａは、必ずしも偏光板４２
６ａに貼り付ける必要はない。
【００７３】緑色光路上には偏光板４１６とクロスダイ
クロイックプリズム２６０との間にλ／４位相差板４１
７ａ、４１７ｂが向かい合って２枚入っている。それぞ
れは、偏光板４１６とクロスダイクロイックプリズム２
６０に貼り付けられている。λ／４位相差板４１７ａと
λ／４位相差板４１７ｂの光学軸は、λ／４位相差板４
１７ａの光学軸に対してλ／４位相差板４１７ｂの光学
軸が９０度傾いているように設定されていればよい。こ
のようにすれば、光の偏光方向は２枚のλ／４位相差板
の間においてのみ楕円偏光となり、通過後は変化が無
い。特に、２枚のλ／４位相差板４１７ａ，４１７ｂの
光学軸がｐ偏光光またはｓ偏光光の偏光軸に対して４５
度傾いて対称に設定すれば、偏光方向は２枚のλ／４位
相差板通過後は変化が無く、その間でのみ、円偏光とな
る。λ／４位相差板４１７ｂをクロスダイクロイックプ
リズム２６０に貼り付けることにより、空気層とクロス
ダイクロイックプリズム２６０との界面での反射光の発
生をほぼ防止することができる。また、λ／４位相差板
４１７ｂの入射面でも反射光は発生するが、これらの反
射光は、λ／４位相差板４１７ａを通過後、偏光板４１
６により吸収される。これらの結果、液晶パネル４１２
の出射面側から光が入って誤動作することを防ぐことが
できる。なお、λ／４位相差板４１７ａは、必ずしも偏
光板４１６に貼り付けられている必要はない。
【００７４】なお、上記実施例では、２枚のλ／４位相
差板を、液晶ライトバルブとクロスダイクロイックプリ
ズムとの間に備える例を説明しているが、２枚のλ／２
位相差板を備えるようにしてもよい。
【００７５】なお、この発明は上記の実施例や実施形態
に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々の態様において実施することが可能であり、
例えば次のような変形も可能である。
【００７６】（１）上記実施例では、光源１１０の光を
複数の部分光束に分割する２つのレンズアレイ１２０，
１３０を用いていたが、この発明は、このようなレンズ
アレイを用いない投写型表示装置にも適用可能である。
【００７７】（２）図１１，１３に示す構成、すなわ
ち、クロスダイクロイックプリズム２６０の出射側の光
路上に偏光成分調整手段を設けた構成は、第６実施例、
第７実施例のみでなく、第１ないし第５実施例に対して
もそれぞれ適用することが可能である。
【００７８】（３）上記実施例では、透過型の投写型表
示装置に本発明を適用した場合の例について説明したが
本発明は、反射型の投写型表示装置にも適用することが
可能である。ここで、「透過型」とは、液晶ライトバル
ブ等の光変調手段が光を透過するタイプであることを意
味しており、「反射型」とは、光変調手段が光を反射す
るタイプであることを意味している。反射型の投写型表
示装置では、クロスダイクロイックプリズムは、白色光
を赤、緑、青の３色の光に分離する色光分離手段として
利用されると共に、変調された３色の光を再度合成して
同一の方向に出射する色合成手段としても利用される。
反射型の投写型表示装置にこの発明を適用した場合に
も、透過型の投写型表示装置とほぼ同様な効果を得るこ
とができる。
【００７９】（４）投写型表示装置としては、投写面を
観察する方向から画像投写を行う前面投写型表示装置
と、投写面を観察する方向とは反対側から画像投写を行
う背面投写型表示装置とがあるが、上記実施例の構成
は、いずれにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例による投写型表示装置の
概略平面図。
【図２】第１のレンズアレイ１２０の外観を示す斜視
図。
【図３】偏光変換素子１４０の構成を示す説明図。
【図４】第１実施例の要部を示す概念図。
【図５】赤色反射膜の分光反射率特性を示すグラフ。
【図６】青色反射膜の分光反射率特性を示すグラフ。
【図７】ポリシリコンＴＦＴ液晶パネルの一例を説明す
る図。
【図８】第２実施例の要部を示す概念図。
【図９】第３実施例の要部を示す概念図。
【図１０】第４実施例の要部を示す概念図。
【図１１】第５実施例の要部を示す概念図。
【図１２】第５実施例における緑色反射膜の分光反射率
特性を示すグラフ。
【図１３】第６実施例の要部を示す概念図。
【図１４】第７実施例の要部を示す概念図。
【図１５】第８実施例の要部を示す概念図。
【図１６】投写型表示装置の要部を示す概念図。
【符号の説明】
４２，４４，４６…液晶ライトバルブ ４８…クロスダイクロイックプリズム ５０…投写レンズ系 ５２…投写スクリーン ６１…赤色反射膜 ６２…青色反射膜 １００…照明光学系 １１０…光源 １１２…光源ランプ １１４…凹面鏡 １２０…第１のレンズアレイ １２２…小レンズ １３０…第２のレンズアレイ １３２…小レンズ １４０，１４０ａ…偏光変換素子 １４１…偏光ビームスプリッタアレイ １４２…選択位相差板 １４３…透光性板材 １４４…偏光分離膜 １４５…反射膜 １４６…λ／２位相差層 １５０…反射ミラー １６０…集光レンズ ２１０，２１２…ダイクロイックミラー ２２０，２２２，２２４…反射ミラー ２２６…ダイクロイックミラー ２３０，２３２…リレーレンズ ２４０，２４２，２４４…フィールドレンズ ２５０，２５０ａ…第１の液晶ライトバルブ ２５２，２５２ａ…第２の液晶ライトバルブ ２５４，２５４ａ…第３の液晶ライトバルブ ２６０…クロスダイクロイックプリズム ２６４…青色反射膜 ２６６…赤色反射膜 ２６７…緑色反射膜 ２７０…投写レンズ系 ３００…投写スクリーン ３１０，３１２，３１４，３１６…λ／２位相差板 ３２０…位相差板 ４０２，４０２ａ…液晶パネル ４０４…ｐ偏光透過用偏光板 ４０４ａ…ｓ偏光透過用偏光板 ４０６…ｓ偏光透過用偏光板 ４０６ａ…ｐ偏光透過用偏光板 ４１２，４１２ａ…液晶パネル ４１４…ｓ偏光透過用偏光板 ４１４ａ…ｐ偏光透過用偏光板 ４１６…ｐ偏光透過用偏光板 ４１６ａ…ｓ偏光透過用偏光板 ４２２，４２２ａ…液晶パネル ４２４…ｓ偏光透過用偏光板 ４２４ａ…ｐ偏光透過用偏光板 ４２６…ｐ偏光透過用偏光板 ４２６ａ…ｓ偏光透過用偏光板 ４３０…基板 ４３１…画素電極 ４３２…活性層 ４３３…ゲート絶縁層 ４３４…ゲート ４３５…層間絶縁膜 ４３６…ソース電極 ４４０…偏光板 ４５０…ポリシリコンＴＦＴ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６０ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６０Ｄ Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｋ 9/31 9/31 Ｂ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光源と、 前記光源からの入射光を所定の偏光方向を有する偏光光
    に変換する第１の偏光変換手段と、 前記第１の偏光変換手段から出射された光を、３色の光
    に分離する色光分離手段と、 前記色光分離手段により分離された第１色の光を受け
    て、第１の画像信号に基づいて変調する第１の光変調手
    段と、 前記色光分離手段により分離された第２色の光を受け
    て、第２の画像信号に基づいて変調する第２の光変調手
    段と、 前記色光分離手段により分離された第３色の光を受け
    て、第３の画像信号に基づいて変調する第３の光変調手
    段と、 前記第１ないし第３の光変調手段によってそれぞれ変調
    された３色の光を合成して同一方向に出射する色合成手
    段と、 前記色合成手段で合成された光を投写する投写光学系
    と、 前記第１の偏光変換手段と前記色合成手段との間の光路
    上に設けられ、前記色合成手段に入射する前記第１色と
    第３色の光を第１の偏光方向を有する直線偏光光にする
    ともに前記色合成手段に入射する前記第２色の光を前記
    第１の偏光方向と直交する第２の偏光方向を有する直線
    偏光光にするように、前記３色の光の少なくとも１つの
    偏光方向を調整する第２の偏光変換手段と、を備え、 前記色合成手段は、 略Ｘ字状に交差するように設けられた、前記第１色の光
    を反射するための第１の反射膜と前記第３色の光を反射
    するための第２の反射膜とを備える、投写型表示装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の投写型表示装置であっ
    て、 前記第１の偏光変換手段は、前記第１の偏光方向を有す
    る直線偏光光を出射し、 前記第２の光変調手段は、前記第１の偏光方向を有する
    直線偏光光を入射光として受け取り、前記第２の画像信
    号に基づいてこの入射光を変調することにより、前記第
    ２の偏光方向を有する直線偏光光として出射し、 前記第１と第３の光変調手段は、それぞれ前記第２の偏
    光方向を有する直線偏光光を入射光として受け取り、前
    記第１と第３の画像信号に基づいてそれぞれの入射光を
    変調することにより、前記第１の偏光方向を有する直線
    偏光光としてそれぞれ出射し、 前記第２の偏光変換手段は、 前記第１の偏光変換手段と前記第１の光変調手段との間
    の光路上に設けられ、前記第１色の光を前記第１の偏光
    方向から前記第２の偏光方向を有する直線偏光光に変換
    して前記第１の光変調手段に入射させる第１の位相差板
    と、 前記第１の偏光変換手段と前記第３の光変調手段との間
    の光路上に設けられ、前記第３色の光を前記第１の偏光
    方向から前記第２の偏光方向を有する直線偏光光に変換
    して前記第３の光変調手段に入射させる第２の位相差板
    と、を備える、投写型表示装置。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の投写型表示装置であっ
    て、 前記第１の偏光変換手段は、前記第１の偏光方向を有す
    る直線偏光光を出射し、 前記第１ないし第３の光変調手段は、それぞれ前記第１
    の偏光方向を有する直線偏光光を入射光として受け取
    り、前記第１ないし第３の画像信号に基づいてそれぞれ
    の入射光を変調することにより、前記第２の偏光方向を
    有する直線偏光光としてそれぞれ出射し、 前記第２の偏光変換手段は、 前記第１の光変調手段と前記色合成手段との間の光路上
    に設けられ、前記第１の光変調手段から出射された前記
    第２の偏光方向を有する直線偏光光を、前記第１の偏光
    方向を有する直線偏光光に変換して前記色合成手段に入
    射させる第１の位相差板と、 前記第３の光変調手段と前記色合成手段との間の光路上
    に設けられ、前記第３の光変調手段から出射された前記
    第２の偏光方向を有する直線偏光光を、前記第１の偏光
    方向を有する直線偏光光に変換して前記色合成手段に入
    射させる第２の位相差板と、を備える、投写型表示装
    置。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の投写型表示装置であっ
    て、 前記第１の偏光変換手段は、前記第２の偏光方向を有す
    る直線偏光光を出射し、 前記第２の光変調手段は、前記第１の偏光方向を有する
    直線偏光光を入射光として受け取り、前記第２の画像信
    号に基づいてこの入射光を変調することにより、前記第
    ２の偏光方向を有する直線偏光光として出射し、 前記第１と第３の光変調手段は、それぞれ前記第２の偏
    光方向を有する直線偏光光を入射光として受け取り、前
    記第１および第３の画像信号に基づいてそれぞれの入射
    光を変調することにより、前記第１の偏光方向を有する
    直線偏光光としてそれぞれ出射し、 前記第２の偏光変換手段は、 前記第１の偏光変換手段と前記第２の光変調手段との間
    の光路上に設けられ、前記第３色の光を前記第２の偏光
    方向から前記第１の偏光方向を有する直線偏光光に変換
    して前記第２の光変調手段に入射させる位相差板を備え
    る、投写型表示装置。
  5. 【請求項５】 請求項１記載の投写型表示装置であっ
    て、 前記第１の偏光変換手段は、前記第２の偏光方向を有す
    る直線偏光光を出射し、 前記第１ないし第３の光変調手段は、それぞれ前記第２
    の偏光方向を有する直線偏光光を入射光として受け取
    り、前記第１ないし第３の画像信号に基づいてそれぞれ
    の入射光を変調することにより、前記第１の偏光方向を
    有する直線偏光光としてそれぞれ出射し、 前記第２の偏光変換手段は、 前記第２の光変調手段と前記色合成手段との間の光路上
    に設けられ、前記第２色の光を前記第１の偏光方向から
    前記第２の偏光方向を有する直線偏光光に変換して前記
    色合成手段に入射させる位相差板を備える、投写型表示
    装置。
  6. 【請求項６】 請求項１記載の投写型表示装置であっ
    て、 前記第１の偏光変換手段は、前記第１の偏光方向の直線
    偏光光を出射し、 前記第２の偏光変換手段は、前記第１の偏光変換手段と
    前記第１ないし第３の光変調手段との間にそれぞれ設け
    られた第１の位相差板と、第２の光変調手段と前記色合
    成手段との間に設けられた第２の位相差板とを備える、
    投写型表示装置。
  7. 【請求項７】 光源と、 前記光源から出射された光を、３色の光に分離する色光
    分離手段と、 前記色光分離手段により分離された第１色の光を受け
    て、第１の画像信号に基づいて変調する第１の光変調手
    段と、 前記色光分離手段により分離された第２色の光を受け
    て、第２の画像信号に基づいて変調する第２の光変調手
    段と、 前記色光分離手段により分離された第３色の光を受け
    て、第３の画像信号に基づいて変調する第３の光変調手
    段と、 前記第１ないし第３の光変調手段によってそれぞれ変調
    された３色の光を合成して同一方向に出射する色合成手
    段と、 前記色合成手段で合成された光を投写する投写光学系
    と、を備え、 前記第１、第３の光変調手段からは、第１の偏光方向を
    有する直線偏光光が出射され、 前記第２の光変調手段からは、第２の偏光方向を有する
    直線偏光光が出射され、 前記色合成手段の出射側の光路上には、前記色合成手段
    から出射した３色の光を、前記第１の偏光方向を有する
    直線偏光光成分と前記第２の偏光方向を有する直線偏光
    光成分とを含む偏光光にそれぞれ変換する偏光変換手段
    が設けられ、 前記色合成手段は、 略Ｘ字状に交差するように設けられた、前記第１色の光
    を反射するための第１の反射膜と前記第３色の光を反射
    するための第２の反射膜とを備える、投写型表示装置。
  8. 【請求項８】 請求項７記載の投写型表示装置であっ
    て、 前記偏光変換手段は、λ／２位相差板を備える、投写型
    表示装置。
  9. 【請求項９】 請求項７記載の投写型表示装置であっ
    て、 前記偏光変換手段は、λ／４位相差板を備える、投写型
    表示装置。
  10. 【請求項１０】 光源と、 前記光源から出射された光を、３色の光に分離する色光
    分離手段と、 前記３色の光を受けて、それぞれに与えられた画像信号
    に基づいて変調するとともに、直線偏光光として出射す
    る３つの光変調手段と、 前記３つの光変調手段によってそれぞれ変調された３色
    の変調光を合成して同一方向に出射する色合成手段と、 前記色合成手段で合成された光を投写する投写光学系
    と、を備え、さらに、 少なくとも１つの前記光変調手段と前記色合成手段との
    間の光路上に、与えられる位相差が等しい第１と第２の
    位相差板を備え、 前記第２の位相差板は前記色合成手段の入射面に貼り付
    けられるとともに、前記第１と第２の位相差板の光学軸
    は、前記第１の位相差板に入射する変調光の偏光方向と
    前記第２の位相差板から出射する変調光の偏光方向とが
    等しくなるように設定されている、投写型表示装置。
  11. 【請求項１１】 前記第１と第２の位相差板はλ／４位
    相差板またはλ／２位相差板である、請求項１０記載の
    投写型表示装置。
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