JP2000330196A

JP2000330196A - 色合成光学系及び該光学系を備える投射型表示装置

Info

Publication number: JP2000330196A
Application number: JP11136548A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Numazaki; 潔沼崎; Yuji Mabe; 雄二間辺
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-05-18
Filing date: 1999-05-18
Publication date: 2000-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】ゴースト像を発生させずに良好に光源光を色合
成できる色合成光学系と、この色合成光学系を備え、良
好なコントラストの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】赤色、緑色、青色光用反射型ライトバル
ブ１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂと、各ライトバルブにより画
像変調された光を検光する赤色、緑色、青色光用偏光ビ
ームスプリッタ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂと、前記各光用
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
射出させるクロスダイクロイックプリズム１７とを有
し、少なくとも青色光用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は青色光用一体化部材１３
Ｂ、１５Ｂを介して一体化され、青色光用一体化部材と
青色光用偏光ビームスプリッタとのいずれか一方が赤色
光用反射ダイクロイック膜１６を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は色合成光学系、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】従来技術の投射型表示
装置の構成では、ゴースト像、特にＲ（赤色）光のゴー
スト像が投射されてしまうため、投射像のコントラスト
が劣化するという問題を有している。ゴースト像を防止
するために、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と投射レンズ６７との間に１／４波長
位相板を配置する構成が知られている。この構成によ
り、投射レンズ６７を構成する複数のレンズ成分のうち
の一部のレンズ成分の表面によって反射された光が、進
行してきた方向へ逆行してライトバルブに再入射、再反
射されて投射レンズに再入射した後、スクリーン上に投
射されてしまうことにより発生するゴースト像を防止す
ることができる。

【０００５】従来例において、クロスダイクロイックプ
リズム６６を射出した光はＰ偏光であり、１／４波長位
相板を経由することで円偏光に変換される。次に、投射
レンズ中のレンズ成分の表面にて反射された光は、再び
１／４波長位相板を経由することによりＳ偏光に変換さ
れる。そして、このＳ偏光の光は、偏光ビームスプリッ
タに入射し、偏光分離部により反射されて廃棄される。
したがって、投射レンズ中のレンズ成分の表面にて反射
された光が、再びライトバルブに入射、反射して投射レ
ンズに再度入射、投射することを防止できる。

【０００６】しかし、１／４波長位相板を上記の位置に
配置することで投射レンズ中のレンズ成分の表面による
反射光を防止しても、ゴースト像の問題を完全に解決す
ることはできずに、依然としてゴーストを生じている。

【０００７】また、上記従来技術の投射型表示装置は、
環境の変化、振動等によってＲ光、Ｇ光及びＢ光の３個
のライトバルブの画素がずれてスクリーンに投射されて
しまう、いわゆるレジストレーションのずれを生ずると
いう問題を有している。

【０００８】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であり、レジストレーションずれの間題を排除し、かつ
ゴースト像を発生させずに良好に光源光を色合成できる
色合成光学系と、この色合成光学系を備え、良好なコン
トラストの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、赤色光を画像変調するための赤色光用反
射型ライトバルブと、緑色光を画像変調するための緑色
光用反射型ライトバルブと、青色光を画像変調するため
の青色光用反射型ライトバルブと、前記赤色光用反射型
ライトバルブにより画像変調された光を検光する赤色光
用偏光ビームスプリッタと、前記緑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緑色光用偏光
ビームスプリッタと、前記青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青色光用偏光ビーム
スプリッタと、前記各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させるクロスダイクロイ
ックプリズムとを有し、少なくとも前記青色光用偏光ビ
ームスプリッタと前記クロスダイクロイックプリズムと
は青色光用一体化部材を介して一体化され、前記青色光
用一体化部材と前記青色光用偏光ビームスプリッタとの
いずれか一方が赤色光反射ダイクロイック膜を有するこ
とを特徴とする色合成光学系を提供する。これにより、
赤色光のライトバルブから射出される光のうちのゴース
トとなる光を光軸外に反射廃棄できる。なお、赤色光を
反射するとは、Ｒ光自体を反射する場合に加えて、Ｒ光
がＧ光、Ｂ光よりも多く反射される場合、又はＲ光の透
過率がＧ光、Ｂ光よりも低い場合などを含むことをい
う。

【００１０】また、本発明は、さらに、前記赤色光用偏
光ビームスプリッタと前記クロスダイクロイックプリズ
ムとが赤色光用一体化部材を介して一体化され、前記青
色光用一体化部材と前記青色光用偏光ビームスプリッタ
と前記赤色光用一体化部材とのいずれか一つが赤色光用
反射ダイクロイック膜を有することが望ましい。これに
より、Ｒ光のライトバルブから射出される光のうちのゴ
ーストとなる光を光軸外へ廃棄できる。

【００１１】また、本発明は、前記各色光用ライトバル
ブと前記各色用偏光ビームスプリッタと前記クロスダイ
クロイックプリズムとが一体化されていることが望まし
い。これにより、各ライトバルブの画素ずれ（レジスト
レーションずれ）を防止することができる。

【００１２】また、本発明は、前記赤色光用一体化部材
と前記青色光用一体化部材との少なくともいずれか一方
が１／２波長位相板を有することが望ましい。これによ
り、色合成光学系への入射光量を増加させることができ
る。

【００１３】また、本発明は、光源光を赤色光と緑色光
と青色光とに色分離する色分離部と、請求項１乃至４の
いずれか１項に記載の色合成光学系と、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。これによ
り、Ｒ光ゴースト像のなくなると同時に、画素のレジス
トレーションずれを防止した投射型表示装置を提供でき
る。

【００１４】また、本発明は、赤色光を画像変調するた
めの赤色光用反射型ライトバルブと、緑色光を画像変調
するための緑色光用反射型ライトバルブと、青色光を画
像変調するための青色光用反射型ライトバルブと、前記
赤色光用反射型ライトバルブにより画像変調された光を
検光する赤色光用偏光ビームスプリッタと、前記緑色光
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
る緑色光用偏光ビームスプリッタと、前記青色光用反射
型ライトバルブにより画像変調された光を検光する青色
光用偏光ビームスプリッタと、前記各光用偏光ビームス
プリッタで検光された各色光を色合成して射出させるク
ロスダイクロイックプリズムとを有し、少なくとも前記
青色光用偏光ビームスプリッタと前記クロスダイクロイ
ックプリズムとは青色光用一体化部材を介して一体化さ
れ、前記青色光用一体化部材と前記青色光用偏光ビーム
スプリッタとのいずれか一方が赤色光反射膜を有するこ
とを特徴とする色合成光学系を提供する。

【００１５】

【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。

【００１６】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がの平面的に複数（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４１
ａの外形は、後述するライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１
２Ｂ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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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、赤色（Ｒ）光と、緑色
（Ｇ）光と、青色（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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】本実施形態の特徴の一つは、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
させている点である。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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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１２
Ｂ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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】また、クロスダイクロイックプリズム１７
中のダイクロイック膜１７Ｒと１７Ｂとの反射特性にお
いてＳ偏光の方が反射率が高いので、１／２波長板を使
用してＢ光とＲ光とについてＰ偏光をＳ偏光に変換して
入射させることで、色合成された光の光量を大きくする
ことができる。また、ダイクロイック膜１７Ｒと１７Ｂ
とを透過するＧ光は、ダイクロイック膜の特性上Ｐ偏光
の方がＧ光の光量の点では優れている。本実施形態で
は、スクリーンＳＣとして偏光スクリーンを使用してい
るので、偏光方向を合わせるためにＧ光はＳ偏光で入射
させることが望ましい。これにより、Ｒ光とＢ光の光量
を増加させることで、投射される全光量を大きくするこ
とができる。なお、偏光スクリーンを使用しない場合
は、Ｇ光はＰ偏光で、Ｒ光とＢ光はＳ偏光で投射させる
ことが光量的に最も効果的である。

【００３７】本実施形態では、各色光用ライトバルブ、
検光用各色光用偏光ビームスプリッター及び色合成用ク
ロスダイクロイックプリズムをすべて一体化部材を用い
て一体化する構成となっているために、温度変化等の環
境変化に伴うライトバルブの画素ずれを最小にすること
ができる。

【００３８】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。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、Ｒ光
用ライトバルブを射出した光のうちＲ光のゴースト像の
原因となる光を、一体化部材中に配置したＲ光反射ダイ
クロイック膜によって光軸外に反射廃棄することによ
り、ゴースト像の無い良好な色合成、又は良好なコント
ラストの投射像を得ることができる。また、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
ズムが一体化された構成となっているために、温度変化
等によるレジストレーションずれの少ない色合成光学系
又は投射型表示装置を提供できる。

【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，１４Ｂ１／２波長位相板１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ第２一体化部材１６Ｒ光反射ダッイクロイック膜１７クロスダイクロイックプリズム１８１／４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 (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｂ 33/12 Ｇ０３Ｂ 33/12 Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｈ０４Ｎ 9/31 ＣＢＦターム(参考） 2H042 AA02 AA16 AA26 CA08 CA14 2H049 BA05 BA06 BA07 BB03 BB61 BC22 2H088 EA14 EA15 EA19 HA13 HA16 HA22 HA24 HA28 MA05 MA20 2H091 FA05Y FA05Z FA10Z FA11Y FD07 FD12 FD22 FD24 GA16 LA03 LA11 LA12 LA15 LA18 5C060 BA03 BA08 BC05 EA00 GA01 GB02 GB06 HC00 HC24 HC25 JA00 JA17 JB06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】赤色光を画像変調するための赤色光用反
射型ライトバルブと、緑色光を画像変調するための緑色
光用反射型ライトバルブと、青色光を画像変調するため
の青色光用反射型ライトバルブと、前記赤色光用反射型ライトバルブにより画像変調された
光を検光する赤色光用偏光ビームスプリッタと、前記緑
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
光する緑色光用偏光ビームスプリッタと、前記青色光用
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
青色光用偏光ビームスプリッタと、前記各光用偏光ビームスプリッタで検光された各色光を
色合成して射出させるクロスダイクロイックプリズムと
を有し、少なくとも前記青色光用偏光ビームスプリッタと前記ク
ロスダイクロイックプリズムとは青色光用一体化部材を
介して一体化され、前記青色光用一体化部材と前記青色光用偏光ビームスプ
リッタとのいずれか一方が赤色光反射ダイクロイック膜
を有することを特徴とする色合成光学系。
【請求項２】さらに、前記赤色光用偏光ビームスプリ
ッタと前記クロスダイクロイックプリズムとが赤色光用
一体化部材を介して一体化され、前記青色光用一体化部材と前記青色光用偏光ビームスプ
リッタと前記赤色光用一体化部材とのいずれか一つが赤
色光反射ダイクロイック膜を有することを特徴とする色
合成光学系。
【請求項３】前記各色光用ライトバルブと前記各色用
偏光ビームスプリッタと前記クロスダイクロイックプリ
ズムとが一体化されていることを特徴とする請求項１又
は２記載の色合成光学系。
【請求項４】前記赤色光用一体化部材と前記青色光用
一体化部材との少なくともいずれか一方が１／２波長位
相板を有することを特徴とする請求項１，２又は３記載
の色合成光学系。
【請求項５】光源光を赤色光と緑色光と青色光とに色
分離する色分離部と、請求項１乃至４のいずれか１項に
記載の色合成光学系と、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。
【請求項６】赤色光を画像変調するための赤色光用反
射型ライトバルブと、緑色光を画像変調するための緑色
光用反射型ライトバルブと、青色光を画像変調するため
の青色光用反射型ライトバルブと、前記赤色光用反射型ライトバルブにより画像変調された
光を検光する赤色光用偏光ビームスプリッタと、前記緑
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
光する緑色光用偏光ビームスプリッタと、前記青色光用
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
青色光用偏光ビームスプリッタと、前記各光用偏光ビームスプリッタで検光された各色光を
色合成して射出させるクロスダイクロイックプリズムと
を有し、少なくとも前記青色光用偏光ビームスプリッタと前記ク
ロスダイクロイックプリズムとは青色光用一体化部材を
介して一体化され、前記青色光用一体化部材と前記青色光用偏光ビームスプ
リッタとのいずれか一方が赤色光反射膜を有することを
特徴とする色合成光学系。