JP2000321662A - 色分解光学系及び該光学系を備える投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】より単一な偏光成分を得ることができる色分解
光学系と、ライトバルブヘの高出力な照明を達成でき、
さらに高輝度、高コントラストな投射像を得られる投射
型表示装置を提供すること。 【解決手段】 光源光のうち、第１色光を反射し、第２
色光と第３色光とを透過する特性を有する第１ダイクロ
イックミラー６２と、第１色光を透過し、第２色光と第
３色光とを反射する特性を有する第２ダイクロイックミ
ラー６１とをＸ字型に配置したクロスダイクロイックミ
ラー６と、前記第２ダイクロイックミラーを反射した第
２色光と第３色光との所定の偏光成分の光を反射させて
光路を折り曲げる偏光ビームスプリッタ８と、前記偏光
ビームスプリッタにより折り曲げられて進行する第２色
光と第３色光とを、第２色光と第３色光とに色分解する
第３ダイクロイックミラー９とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は色分解光学系、特に
複数の反射型ライトバルブを使用した色合成光学系と、
該光学系を備える投射型表示装置とに関する。

【０００２】

【従来の技術】反射型ライトバルブを使用した投射型表
示装置の従来例として、特許公報２５９９３０９号の図
１３に開示された装置が知られている。図５は、この従
来装置の概略構成を示す図である。光源６１から射出さ
れた白色光は、光軸上に配置され、青色（以下「Ｂ」と
いう）光を反射し、緑色（以下「Ｇ」という）光と赤色
（以下「Ｒ」という）光とを透過する特性を有するダイ
クロイックミラー６２で反射され、光軸の方向を入射方
向に対して直角に変えて進行するＢ光と、そのままの光
軸で進行するＲ光とＧ光との混合光とに色分離される。
さらに、Ｒ光とＧ光との混合光は光軸上にダイクロイッ
クミラー６２と平行に配置され、Ｒ光を透過し、Ｇ光を
反射する特性を有するダイクロイックミラー６３に入射
して、進行方向を直角に変えて進行するＧ光と、当該ミ
ラーを透過して入射方向と同じ方向にそのまま進行する
Ｒ光とに色分解される。このように前記ダイクロイック
ミラー６２とミラー６３とは色分解光学系を構成する。
前記色分解光学系によって色分解されたＢ光は、折り曲
げミラーを経由して光軸さらに直角に変えて進行し、Ｂ
光用に光軸上に配置された偏光ビームスプリッタ６４Ｂ
に入射する。そして、Ｂ光のＳ偏光成分が偏光ビームス
プリッタ６４Ｂの偏光分離部によって反射、射出され、
Ｂ光用反射型ライトバルブ６５Ｂに入射する。また、Ｐ
偏光成分は偏光ビームスプリッタ６５Ｂを透過した、不
要光として廃棄される。

【０００３】ダイクロイックミラー６３にて色分解され
たＲ光とＧ光とはそれぞれ偏光ビームスプリッタ６４
Ｒ、６４Ｇに入射し、Ｓ偏光成分が偏光分離部により反
射されて、Ｒ光用反射型ライトバルブ６５Ｒ，Ｇ光用反
射型ライトバルブ６５Ｇに入射する。また、偏光分離さ
れた各色光のＰ偏光成分は、Ｂ光と同様に不要光として
廃棄される。次に、各色光用ライトバルブ６５Ｒ，６５
Ｇ，６５Ｂに入射したＳ偏光は各色信号によって変調作
用を受け、変調光たるＰ偏光と、非変調光たるＳ偏光の
混合光として各色光用反射型ライトバルブから反射、射
出する。そして、各色光は、再び各色光用偏光ビームス
プリッタ６４Ｒ，６４Ｇ，６４Ｂに入射し、変調光（Ｐ
偏光）のみを偏光分離部の透過光として取り出し（検光
し）た後、色合成光学系を構成するクロスダイクロイッ
クプリズム６６に各色光それぞれ異なる入射面から入射
して色合成される。最後に、クロスダイクロイックプリ
ズム６６の所定射出面から射出した色合成光は、投射レ
ンズ６７に入射し、図示しないスクリーン上にカラー像
が形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術に示した投射
型表示装置においては、投射像のより高輝度化と、さら
なる高コントラス化が望まれている。投射像の高輝度化
のためには、光源光のランダム偏光光を単一直線偏光に
変換する偏光装置を使用することが効果的である。偏光
装置は、いわゆるフライアイインテグレータと偏光ビー
ムスプリッタアレイと所定位置に配置した波長位相板と
から構成され、ランダム偏光の光源光を単一の直線偏光
光に変換する機能を有する。上記の従来例では光源光の
うちの約半分のＰ偏光を廃棄する構成なので、偏光装置
を使用すると、格段に高輝度な照明を達成できるとされ
ている。

【０００５】しかし、上記偏光装置は光源を構成するラ
ンプの発光部が所定の大きさを有していることに起因し
て、その出力光の偏光度は完全ではなく、他の偏光成分
がかなり混合がされていることがわかっている。

【０００６】従来例に記載した投射型表示装置に上記偏
光装置を用いると、各色光は各色光用ライトバルブ直前
に配置された偏光ビームスプリッタによって偏光分離作
用を受ける構成になっていることから、前記偏光装置を
射出した光のうち他の偏光成分（この場合にはＰ偏光で
ある）は当該偏光ビームスプリッタによって偏光分離さ
れ廃棄される。このため、ライトバルブヘ入射するＳ偏
光成分の偏光度に関しては一見問題はないように見え
る。

【０００７】しかしながら、本発明の発明者は、投射型
表示装置を鋭意研究し、上記のようにライトバルブヘの
入射光を形成するのに、前記偏光装置と前記偏光ビーム
スプリッタとだけでは偏光度の良好な光をライトバルブ
に入射させることはできず、まだ不十分であり、投射像
のコントラストが向上しないことを見いだした。そこ
で、偏光ビームスプリッタ直前に偏光板を配置し、偏光
装置中の他の偏光成分を吸収させ、ライトバルブヘの入
射偏光光の偏光度をさらに向上させることを行った。し
かし、この場合には、光源の出力が低い場合は良好であ
るが、さらなる高輝度を意図して高出力のランプを使用
した場合には偏光板の耐熱特性の低さにより、使用光源
の高出力化による入射光の輝度が向上するに従って、吸
収による熱のため偏光板の性能が劣化してしまう。

【０００８】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であり、高輝度で、より単一な偏光成分を得ることがで
きる色分解光学系と、ライトバルブヘの高出力な照明を
達成でき、高輝度、高コントラストな投射像を得られる
投射型表示装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、光源光のうち、第１色光を反射し、第２
色光と第３色光とを透過する特性を有する第１ダイクロ
イックミラーと、第１色光を透過し、第２色光と第３色
光とを反射する特性を有する第２ダイクロイックミラー
とをＸ字型に配置したクロスダイクロイックミラーと、
前記第２ダイクロイックミラーを反射した第２色光と第
３色光との所定の偏光成分の光を反射させて光路を折り
曲げる偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリ
ッタにより折り曲げられて進行する第２色光と第３色光
とを、第２色光と第３色光とに色分解する第３ダイクロ
イックミラーとを有することを特徴とする色分解光学系
を提供する。

【００１０】また、本発明は、第１色光と第２色光と第
３色光とを含む光を射出する光源部と、前記光源部から
の光を所定の偏光光に変換するための偏光部と、請求項
１記載の色分解光学系と、前記各色光を画像変調するた
めの各色光用反射型ライトバルブと、前記各色光用反射
型ライトバルブにより画像変調された光を検光する各色
光用偏光ビームスプリッタと、前記各色光用偏光ビーム
スプリッタで検光された各色光を色合成して射出する色
合成光学系と、前記色合成された光を所定面に投影する
ための投影レンズ系とを有することを特徴とする投射型
表示装置を提供する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形
態に係る投射型表示装置の概略構成を示す図である。ラ
ンプと放物面形状の凹面鏡とを含む光源１から略平行光
束の光源光が射出され、コールドミラー２に入射、反射
することで赤外光を除去され、次に紫外線吸収フィルタ
ー３を経由することでさらに紫外線を除去される。そし
て、ランダム偏光であった光源光は、第１レンズ板４１
と第２レンズ板４２と偏光ビームスプリッタアレイ４３
と１／２波長位相板４４とから構成される偏光装置４に
入射して、Ｓ偏光に変換される。ここで、光源を構成す
る凹面鏡は放物面鏡に限られず、例えば楕円鏡と略平行
光束に変換する整形光学系とにより構成してもよい。

【００１２】次に、偏光変換装置４について詳細に説明
する。第１レンズ板４１は、同一形状の要素レンズ４１
ａが平面的に複数（本実施形態では５×７個）配列され
ている。第１レンズ板４１を構成する要素レンズ４１ａ
の外形は、後述するライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２
Ｂの外形を縮小倍率で相似形状としたものである。ま
た、第２レンズ板４２は、第１レンズ板４１と同様に、
要素レンズ４１ａと同じ数量の要素レンズ４２ａを平面
的に配列してなるレンズ板である。ここで、第１レンズ
板の要素レンズ４１ａの各焦点位置に、各要素レンズ４
２ａが１対１に対応するよう配置されている。この構成
により、第１レンズ板４１に入射した光源光は、各要素
レンズ４１ａによって決定される開口によって、要素レ
ンズ４１ａの数の光束に分割され各要素レンズ４１ａに
入射した後、第２レンズ板４２の対応する要素レンズ４
２ａ上に集光され、複数の輝点を形成する。

【００１３】また、第２レンズ板のレンズ４２ａの射出
面近傍に、紙面に垂直な方向（ｘ方向）に長手方向を有
し、ｙ−ｚ断面形状が略正方形状である複数（本実施形
態では１０個）の偏光ビームスプリッタ４３を接着によ
りアレイ状に一体化した部材が設けられている。ここ
で、各偏光ビームスプリッタ４３のｙ−ｚ断面正方形状
の一辺の長さが第２レンズ板の要素レンズ４２ａの幅の
略１／２倍であり、各偏光ビームスプリッタ４３の偏光
分離部がすべて平行になるように接着されている。そし
て、この偏光ビームスプリッタアレイは、第２レンズ板
４２の要素レンズ４２ａの中央部または隣接レンズとの
境界部と、各偏光ビームスプリッタの中央部とが一致す
るように配置される。要素レンズ板４２ａの中央部とそ
の中央部が一致している偏光ビームスプリッタ４３の透
過光射出面には１／２波長位相板４４が偏光ビームスプ
リッタの長手方向に設けられている。

【００１４】偏光装置４は上述の構成となっているため
に、第２レンズ板４２上に形成された輝点から射出した
光は、要素レンズ４２ａの中央部にその中央部が対応し
て配置された偏光ビームスプリッタ４３にのみ入射す
る。偏光ビームスプリッタ４３に入射した光は、偏光分
離部により透過して射出するＰ偏光と、偏光分離部によ
り反射され隣接する他の偏光ビームスプリッタ４３に入
射して当該隣接偏光ビームスプリッタの偏光分離部によ
って反射・射出されるＳ偏光とに偏光分離される。そし
て、Ｐ偏光は射出面に配置した１／２波長位相板４４に
よってＳ偏光に変換される。この結果、偏光装置４に入
射したランダム偏光光はＳ偏光光に変換される。

【００１５】上述のように、偏光装置４の射出光は理論
的にはＳ偏光成分のみとなってしかるべきである。しか
し、実際には光源１を構成するランプの発光部は理想的
な点光源ではなく、有限な大きさを有しており、さら
に、光源１の凹面鏡の形状誤差に起因して第２レンズ板
４２の要素レンズ４２ａ上に形成される輝点も有限の大
きさを有している。特に、光軸近傍に配置される要素レ
ンズ４２ａ上に形成される輝点は、要素レンズ４２ａ全
体にわたるような大きさを有している。このため、輝点
から射出される光のうちには、要素レンズ４２ａの中央
部にその中央部が対応する偏光ビームスプリッタ４３に
入射する光に加えて、要素レンズ４２ａの境界位置にそ
の中央部が対応する隣接偏光ビームスプリッタ４３に入
射してしまう光が生ずる。隣接偏光ビームスプリッタ４
３に入射した光は、偏光分離部を透過し、そのまま進行
するＰ偏光成分と、偏光分離部で反射され、さらに隣接
する偏光ビームスプリッタに入射するＳ偏光成分とに偏
光分離される。そして、Ｐ偏光成分の射出面には１／２
波長位相板が設けられていないので、そのまま射出して
しまう。一方、さらに隣接する偏光ビームスプリッタに
入射したＳ偏光成分は偏光分離部によって反射され、１
／２波長位相板を経由してＰ偏光に変換されて射出して
しまう。このように、光源等の不完全性に起因して偏光
装置４を射出する光にはＳ偏光成分に加えて一部Ｐ偏光
成分を含んでしまう。

【００１６】偏光装置４を射出した光は集光レンズ５を
経て色分解光学系に入射し、Ｒ光と、Ｇ光と、Ｂ光とに
色分解される。この色分解光学系について説明する。集
光レンズ５を射出した光はＢ光を反射し、Ｒ光とＧ光と
を透過させる特性を有するダイクロイックミラー６１
と、Ｒ光とＧ光とを反射し、Ｂ光を透過させる特性を有
するダイクロイックミラー６２とをＸ字型に配置し、且
つ光軸に対して入射角が４５度になるように配置された
クロスダイクロイックミラー６に入射する。そして、互
いに反対方向で、入射光軸に対して直角な方向に進行す
るＢ光と、Ｒ光とＧ光との混合光とに色分解される。

【００１７】クロスダイクロイックミラー６によって色
分解されたＢ光と、Ｒ光とＧ光との混合光とはそれぞれ
偏光ビームスプリッタ７、８に入射する。偏光ビームス
プリッタ７，８の偏光分離部は、該偏光分離部で反射し
た各色光のＳ偏光成分が、共に前記クロスダイクロイッ
クミラーへの入射光軸と平行な方向に反射される光軸と
なるように配置されている。

【００１８】上述したように、偏光装置４は入射したラ
ンダム偏光成分を単一偏光（Ｓ偏光）成分に変換して射
出する機能を有する。しかし、実際の射出光は相当量の
Ｐ偏光を含有している。偏光ビームスプリッタ７，８
は、入射した光の中からＰ偏光成分の光を透過させて廃
棄し、Ｓ偏光成分を反射することで偏光成分の純度をさ
らに向上させる機能を有すると同時に、反射折り曲げミ
ラーとしての機能をも有する。また、偏光ビームスプリ
ッタ７，８は、それぞれ三角柱形状のガラスプリズムを
偏光分離膜を挟んで接着して構成され、高い耐熱性を有
している。このため、高出力の光源を使用して、偏光ビ
ームスプリッタ７，８への入射光量が増加しても、耐熱
性が高いので、熱による光学部材の破損を避けることが
できる。

【００１９】偏光ビームスプリッタ７を反射して射出し
たＢ光のＳ偏光成分はフィールドレンズ１０Ｂを経てＢ
光用偏光ビームスプリッタ１１Ｂに入射する。一方、偏
光ビームスプリッタ８を反射して射出したＲ光とＧ光と
の混合光は、Ｒ光を透過し、Ｇ光を反射する特性を有す
るダイクロイックミラー９に入射した後、反射して光軸
を直角に変えて進行しフィールドレンズ１０Ｇを経てＧ
光用偏光ビームスプリッタ１１Ｇへ入射するＧ光と、ダ
イクロイックミラー９をそのまま進行し、フィールドレ
ンズ１０Ｒを経てＲ光用偏光ビームスプリッタ１１Ｒに
入射するＲ光とに色分解される。

【００２０】クロスダイクロイックミラー６と、偏光ビ
ームスプリッタ７、８とダイクロイックミラー９とは三
色色分解光学系を構成すると同時に、当該光学系を射出
した各色光のＳ偏光とＰ偏光の比（偏光度）をさらに向
上する機能を有する。

【００２１】なお、本実施形態で使用した偏光ビームス
プリッタ７、同８の形状は図１に示すように、その断面
形状が正方形形状のものを使用したがこの形状に限定さ
れることはない。すなわち、本発明では、入射光のうち
反射Ｓ偏光が必要で、透過Ｐ偏光は不要であることに鑑
みて、例えば、偏光ビームスプリッタ入射側のプリズム
形状は直角三角形プリズムであるが、偏光分離膜を隔て
た透過側のＰ偏光が通過する側のプリズム形状は、上記
形状の代わりに楔形状のプリズムを使用することもでき
る。かかる構成により、一方のプリズムの体積を減らす
ことにより、小型化ならびに重量低減を図ることができ
る。

【００２２】そして、各色光用偏光ビームスプリッタ１
０Ｂ，１０Ｇ，１０Ｒに入射した各色Ｓ偏光光は、当該
偏光ビームスプリッタの偏光分離部が入射Ｓ偏光に対し
て反射する方向に配置されているので、当該偏光分離部
で反射されて各色光用偏光ビームスプリッタを射出す
る。この反射の際に、さらなる反射Ｓ偏光の純度（偏光
度）の向上がなされて射出することはいうまでもない。

【００２３】また、各色光用偏光ビームスプリッタ１１
Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒの射出面近傍には各色用にそれぞれ
反射型液晶ライトバルブ１２Ｂ，１２Ｇ，１２Ｒが配置
され、前述の偏光ビームスプリッタ１１Ｂ，１１Ｇ，１
１Ｒを射出した各色のＳ偏光成分は、各反射型ライトバ
ルブに照明光として入射する。

【００２４】ここで、反射型液晶ライトバルブ１２Ｂ，
１２Ｇ，１２Ｒについて説明する。本実施形態にて使用
した反射型ライトバルブは電気書き込み式反射型液晶ラ
イトバルブであり、各色光の画像信号に応じて所定画素
に対応する液晶層中の液晶分子の配列を変えることによ
り１／４波長位相板として機能させ、配列を変えた部分
に入射した直線偏光（例えばＳ偏光）の振動方向を変え
て、例えばＰ偏光として反射し、射出する変調機能を有
している。すなわち、各ライトバルブ１２Ｂ，１２Ｇ，
１２Ｒを反射、射出した光は変調光たるＰ偏光と、非変
調光たるＳ偏光とが混在した状態で、再度各色用偏光ビ
ームスプリッタ１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒにそれぞれ入射
する。変調光はＰ偏光であるために、偏光ビームスプリ
ッタの偏光分離部を透過（検光）して、当該偏光ビーム
スプリッタを射出する。検光された各色光の変調光のう
ち、Ｂ光はＢ光用第１一体化部材１３Ｂ，Ｒ光用反射ダ
イクロイツク膜１６，１／２波長位相板１４Ｂ、Ｂ光用
第２一体化部材１５Ｂを経て色合成光学系を構成するク
ロスダイクロイックプリズム１７に所定側面から入射す
る。一方、偏光ビームスプリッタを透過したＧ光の変調
光は第１一体化部材１３Ｇ、１／２波長位相板１４Ｇ、
第２一体化部材１５Ｇを経由し、またＲ光の変調光は第
１一体化部材部材１３Ｒ，１／２波長位相板１４Ｂ、第
２一体化部材１５Ｂを経由して前記色合成光学系を構成
するクロスダイクロイックの所定の入射面から入射す
る。

【００２５】本実施形態では、各色用のライトバルブ
と、検光光学系を構成する各色光用の偏光ビームスプリ
ッタと、偏光変換用１／２波長位相板と、色合成光学系
を構成するクロスダイクロイックプリズムとを第１一体
化部材ならびに第２一体化部材を用いて一体化させてい
る。ライトバルブと検光光学系と色合成光学系との一体
化について図２を用いてさらに詳細に説明する。

【００２６】図２は、ライトバルブと偏光ビームスプリ
ッタとクロスダイクロイックプリズムとの一体化された
部分の斜視構成図であり、その他の構成については省略
する。まず、各色用反射型ライトバルブを各色用偏光ビ
ームスプリッタに取り付ける手順について説明する。各
色光用反射型ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを各
色光用偏光ビームスプリッタ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂに
取り付ける場合、まず、ねじ部材にてライトバルブ１２
Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを第１取り付け用部材１０２Ｅ，１
０２Ｇ，１０２Ｂに螺着させて取り付ける。次に、偏光
ビームスプリッタ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂのライトバル
ブ側の入射面と、第２取り付け部材１０１Ｒ，１０１
Ｇ，１０１Ｂの取り付け部とを接着して一体化する。

【００２７】そして、一体化の最後の工程として、ライ
トバルブの各画素位置あわせ、すなわち、レジストレー
ションを行い、第１取り付け部材の脚部分と第２取り付
け部材の脚部分とを半田づけする。

【００２８】次に、検光光学系を構成する偏光ビームス
プリッタ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂと色合成光学系を構成
するクロスダイクロイックプリズムとの一体化の手順に
ついて説明する。両者の一体化においては、透明光学部
材であるガラスブロックを一体化部材として使用する。
そして、本実施形態においては、検光されたＰ偏光成分
をクロスダイクロイックプリズム１７中のクロスダイク
ロイック膜面に対してＳ偏光で入射させるために、偏光
方向変換素子として１／２波長位相板１４Ｒ，１４Ｇ，
１４Ｂを一体化ガラス部材中に挟み込む構成としてい
る。また、Ｂ光用の一体化部材中において、１／２波長
位相板１４ＢとＲ光反射ダイクロイック膜１６とをその
法線方向を光軸に対して所定角度だけ傾斜させて配置し
ている。傾斜させるのは以下に述べる不要光を光軸外へ
廃棄させるためである。

【００２９】図３は、不要光を説明する図である。図に
おいて点線で示す不要光Ａは、Ｒ光用ライトバルブ１２
Ｒを射出し、偏光ビームスプリッタ１１ＲとＲ光用第１
一体化部材１３Ｒと１／２波長位相板１４ＲとＲ光用第
２一体化部材１５Ｒとを経由した後、色合成光学系を構
成するクロスダイクロイックプリズム１７に入射する。
次に、ダイクロイック膜１７Ｂを透過して、ダイクロイ
ック膜１７Ｒで大部分は反射され、合成光としてクロス
ダイクロイックプリズムを射出し、投射レンズ１９によ
りスクリーンＳＣに投射像を形成する。しかし、不要光
となる光は、ダイクロイック膜１７Ｒを透過しそのまま
進行して、Ｂ光用第２一体化部材１５Ｂ，１／２波長位
相板１４Ｂ、Ｂ光用第１一体化部材１３Ｂを透過し、偏
光ビームスプリッタ１１Ｂを経て、Ｂ光用ライトバルブ
１２Ｂに入射する。Ｂ光用ライトバルブ１２Ｂは不要光
に対して反射ミラーとして作用するので、不要光はＢ光
用ライトバルブ１２Ｂにて反射され、クロスダイクロイ
ックプリズム１７に入射する。そして、ダイクロイック
膜によって一部分が反射され、投射レンズによりスクリ
ーンＳＣに投射されゴースト光（不要光）となる。

【００３０】図４は、Ｒ光反射ダイクロイック膜１６を
有する本実施形態の一部構成を示す図である。Ｒ光反射
ダイクロイック膜１６はＲ光を反射し、Ｂ光を通過させ
る特性を有するため、前記点線で示した不要光Ａは、ク
ロスダイクロイックプリズム１７を通過して、Ｒ光反射
ダイクロイック膜１６により反射される。ここで、上述
のようにＲ光反射ダイクロイック膜１６は、その法線方
向を光軸に対して所定角度だけ傾斜させて配置してい
る。このため、不要光ＡはＢ光用ライトバルブ１２Ｂの
方向には進行せずに、ダイクロイック膜１６で反射され
ることで光学系外へ廃棄される。なお、本実施形態で
は、紙面下方向に廃棄する構成としたが、光軸に対して
傾ける方向はこれに限らず、紙面左右方向に廃棄する構
成としてもよい。

【００３１】次に、偏光ビームスプリッタとクロスダイ
クロイックプリズムとの一体化について説明する。Ｇ光
用第１一体化部材１３Ｇ、Ｒ光用第１一体化部材１３
Ｒ、Ｇ光用第２一体化部材１５Ｇ、Ｒ光用第２一体化部
材１５Ｒは各々所定の直方体系形状を有しており、第１
一体化部材と第２一体化部材との間には、入射Ｐ偏光が
Ｓ偏光に変換される方向に光軸を有する１／２波長位相
板が接着剤にて接着されて設けられている。また、第１
一体化部材１３Ｇ，１３Ｒは偏光ビームスプリッタ１１
Ｇ，１１Ｂの所定側面に、第２一体化部材１５Ｇ、１５
Ｒはクロスダイクロイックプリズム１７の所定の側面に
それぞれ接着剤にて接着固定されている。Ｂ光用の一体
化部材については、１／２波長位相板１４ＢとＲ光反射
ダイクロイック膜１６とを光軸に対して所定の角度傾斜
させて（実施形態では、クロスダイクロイックプリズム
に向かって上部を前へ傾ける）配置するために、第１一
体化部材１３Ｂと第２一体化部材１５Ｂとは楔形状のガ
ラス部材であり、第１一体化部材の斜面に前記Ｒ光を反
射し、Ｂ光を透過する特性を有するダイクロイック膜１
６を予め形成し、当該斜面と第２一体化部材の斜面とを
接着一体化させる。そして、第２一体化部材とクロスダ
イクロイックプリズムの所定の側面、及び第１一体化部
材と偏光ビームスプリッタ１１Ｂの所定の側面とを接着
して固定一体化させる。そして、取り付け部材１０２Ｇ
に取り付けたＧ光用ライトバルブを、当該取り付け部材
の脚部と、偏光ビームスプリッタ１１Ｇに取り付けた取
り付け部材の脚部とを半田付けにより一体化させる。最
後に、全てのライトバルブの画素が相互に一致するよう
に、Ｇ光用ライトバルブの画素の位置を基準として、Ｒ
光用ライトバルブ１１ＲとＢ光用ライトバルブ１１Ｂと
を調整しながら各取り付け部材の脚部を半田付けするこ
とにより全体を一体化する。

【００３２】図１に戻って、一体化されたライトバルブ
と、偏光ビームスプリッタと、クロスダイクロイックプ
リズムとにおいて、Ｒ光の検光光はクロスダイクロイッ
クプリズム中のＲ光反射ダイクロイック膜で反射され、
Ｂ光の検光光はＢ光反射ダイクロイック膜によって反射
され、さらにＧ光の検光光は両ダイクロイック膜を透過
することにより色合成が行われ、クロスダイクロイック
プリズムの所定面より射出される。この合成光は、クロ
スダイクロイックプリズム１７入射前に上述のように各
色光とも１／２波長位相板にてＳ偏光に変換されて入射
されるために、Ｓ偏光の合成光として射出される。

【００３３】さらに好ましくは、クロスダイクロイック
プリズム射出面と投射レンズとの間に１／４波長位相板
を設けることが望ましい。ここで、当該１／４波長位相
板の結晶軸は入射Ｓ偏光が円偏光となって射出する方向
に設定される。１／４波長位相板によって円偏光に変換
させることで、投射レンズを構成する複数のレンズ成分
の表面にて反射されスクリーンと反対方向に進行した光
は、当該１／４波長位相板を経由することによってＰ偏
光に変換され、さらに逆方向に進行して、前記１／２波
長位相板によってＳ偏光に変換され、偏光ビームスプリ
ッタに入射する。そして、偏光分離部にて反射され、廃
棄させることができる。このように、１／４波長位相板
を使用しないと、投射レンズによる反射光が逆行して偏
光ビームスプリッタを透過進行し、さらにライトバルブ
に入射反射されて、ゴースト像として投射されてしま
う。一方、１／４波長位相板を射出した円偏光成分の光
は投射レンズに入射し、カラー画像としてスクリーン上
に拡大投影される。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、色分
解光学系を構成する折り曲げミラーとして偏光ビームス
プリッタを使用することで、各色偏光光の偏光度を向上
させることができる。また、本発明の投射型表示装置で
は、各色光用液晶ライトバルブに入射させる偏光光の偏
光度を向上させることができるので、投射光のコントラ
ストが向上する。さらに、当該偏光ビームスプリッタは
ガラスプリズム部材にて形成され耐熱性が高いので、高
出力のランプを使用し、高輝度の照明を行うことで明る
い投射像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかる投射型表示装置の概
略構成を示す図である。

【図２】ライトバルブと検光光学系と色合成光学系との
一体化された構成を示す斜視図である。

【図３】Ｒ光用反射型ライトバルブからのゴースト像の
原因となる光線を説明する図である。

【図４】ゴースト像を防止する構成を説明する図であ
る。

【図５】従来の投射型表示装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ 光源部 ３ 紫外線カットフィルター ４ 偏光装置 ５ 集光レンズ ６ クロスダイクロイックミラー ７、８ 偏光ビームスプリッタ ９ ダイクロイックミラー １０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ フィールドレンズ １１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ 偏光ビームスプリッタ １２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ 反射型ライトバルブ １３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ 第１一体化部材 １４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ １／２波長位相板 １５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ 第２一体化部材 １６ Ｒ光反射ダイクロイック膜 １７ クロスダイクロイックプリズム １８ １／４波長位相板 １９ 投射レンズ ＳＣ スクリーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 及川 義朗 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 Ｆターム(参考） 5C060 BA03 BA08 BC05 EA00 GA01 GB02 GB06 HC00 HC22 HC24 HC25

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源光のうち、第１色光を反射し、第２
   色光と第３色光とを透過する特性を有する第１ダイクロ
   イックミラーと、第１色光を透過し、第２色光と第３色
   光とを反射する特性を有する第２ダイクロイックミラー
   とをＸ字型に配置したクロスダイクロイックミラーと、 前記第２ダイクロイックミラーを反射した第２色光と第
   ３色光との所定の偏光成分の光を反射させて光路を折り
   曲げる偏光ビームスプリッタと、 前記偏光ビームスプリッタにより折り曲げられて進行す
   る第２色光と第３色光とを、第２色光と第３色光とに色
   分解する第３ダイクロイックミラーとを有することを特
   徴とする色分解光学系。
2. 【請求項２】 第１色光と第２色光と第３色光とを含む
   光を射出する光源部と、 前記光源部からの光を所定の偏光光に変換するための偏
   光部と、 請求項１記載の色分解光学系と、 前記各色光を画像変調するための各色光用反射型ライト
   バルブと、 前記各色光用反射型ライトバルブにより画像変調された
   光を検光する各色光用偏光ビームスプリッタと、 前記各色光用偏光ビームスプリッタで検光された各色光
   を色合成して射出する色合成光学系と、 前記色合成された光を所定面に投影するための投影レン
   ズ系とを有することを特徴とする投射型表示装置。