JP2003121925A

JP2003121925A - 投射型表示装置

Info

Publication number: JP2003121925A
Application number: JP2001314371A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Inoue; 和彦井上
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2001-10-11
Filing date: 2001-10-11
Publication date: 2003-04-23
Also published as: US6705731B2; US20030071974A1

Abstract

(57)【要約】【課題】高輝度・高コントラストの投射型表示装置を
提供する。【解決手段】プレＰＢＳ(7R,7G,7B)は、ライトバルブ
(9R,9G,9B)の照明に不要な偏光成分を除去する機能を持
つ。メインＰＢＳ(8R,8G,8B)は、ライトバルブ(9R,9G,9
B)の照明に不要な偏光成分を除去する機能とライトバル
ブ(9R,9G,9B)で変調された原色光ＲＧＢのうちスクリー
ンへの投影に不要な偏光成分を除去する機能とを持つ。
ポストＰＢＳ(10R,10G,10B)は、ライトバルブ(9R,9G,9
B)で変調された原色光ＲＧＢのうちスクリーンへの投影
に不要な偏光成分を除去する機能を持つ。プレＰＢＳ
(7)，メインＰＢＳ(8)で決定される照明側消光比と、メ
インＰＢＳ(8)，ポストＰＢＳ(10)で決定される投影側
消光比と、は略同等である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は投射型表示装置に関
するものであり、例えば、照明した液晶パネルの２次元
映像をスクリーンに投影表示する液晶プロジェクター等
の投射型表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ライトバルブ(例えば液晶パネル)に対す
る照明やライトバルブで画像変調された光の投射に、複
数の偏光ビームスプリッター(ＰＢＳ：Polarizing Beam
Splitter)を用いた投射型表示装置が従来より知られて
いる(特開平１２−３３０１９６号公報，特開平１２−
３２１６６２号公報等)。その光学構成の概略を図６に
示す。図６において、1は光源、2aは第１レンズアレ
イ、2bは第２レンズアレイ、3は重ね合わせレンズ、4a
は第１ダイクロイックミラー、4bは第２ダイクロイック
ミラー、6R,6G,6Bはフィールドレンズ、7a,7bはプレ偏
光ビームスプリッター(プレＰＢＳ)、8R,8G,8Bはメイン
偏光ビームスプリッター(メインＰＢＳ)、9R,9G,9Bは反
射型のライトバルブ(例えば反射型液晶パネル)、11はク
ロスダイクロイックプリズム、12は投射レンズ、13R,13
G,13Bはスペーサーガラス、AXは光軸である。

【０００３】光源(1)から発せられた光は、第１レンズ
アレイ(2a)と第２レンズアレイ(2b)によって空間的なエ
ネルギー分布が均一化される。第２レンズアレイ(2b)の
各セルを射出した光は、重ね合わせレンズ(3)によって
各ライトバルブ(9R,9G,9B)上に重ね合わせられる。その
一方で、重ね合わせレンズ(3)から射出した光は、第
１，第２ダイクロイックミラー(4a,4b)により、３原色
に対応した赤(Ｒ)・緑(Ｇ)・青(Ｂ)の各原色光に色分解
される。

【０００４】Ｂの原色光は、第１ダイクロイックミラー
(4a)で反射され、プレＰＢＳ(7a)で反射された後、フィ
ールドレンズ(6B)を通過する。一方、Ｇ，Ｒの原色光は
第１ダイクロイックミラー(4a)で反射され、プレＰＢＳ
(7b)で反射された後、第２ダイクロイックミラー(4b)で
ＧとＲとに色分解される。Ｇの原色光は、第２ダイクロ
イックミラー(4b)で反射された後、フィールドレンズ(6
G)を通過する。Ｒの原色光は、第２ダイクロイックミラ
ー(4b)を透過した後、フィールドレンズ(6R)を通過す
る。なお、プレＰＢＳ(7a,7b)での反射により、メイン
ＰＢＳ(8R,8G,8B)に入射する光の偏光方向が予め整えら
れるため、より高いコントラストを得ることができる。

【０００５】各フィールドレンズ(6R,6G,6B)は、照明光
をテレセントリックな光束にするとともに、そのパワー
によって投影光を投射レンズ(12)の瞳に入射させる機能
を持つ。各フィールドレンズ(6R,6G,6B)を通過したＲＧ
Ｂの各原色光は、各メインＰＢＳ(8R,8G,8B)に入射す
る。各メインＰＢＳ(8R,8G,8B)は、各ライトバルブ(9R,
9G,9B)に対する照明に不要な偏光成分(Ｐ偏光)を透過さ
せて除き、各ライトバルブ(9R,9G,9B)に対する照明に必
要な偏光成分(Ｓ偏光)のみを反射させて各ライトバルブ
(9R,9G,9B)に入射させる。

【０００６】各ライトバルブ(9R,9G,9B)は、偏光方向が
揃った各原色光(Ｓ偏光)を２次元映像の各画素の表示
(つまり画素毎のON/OFF)に応じた選択的な偏光制御によ
り変調し、２種類の偏光(Ｐ偏光，Ｓ偏光)から成る反射
光を射出する。各ライトバルブ(9R,9G,9B)から射出した
各原色光は、再び各メインＰＢＳ(8R,8G,8B)に入射す
る。各メインＰＢＳ(8R,8G,8B)は、投影に不要な偏光成
分(Ｓ偏光)を反射させて除き、投影に必要な偏光成分
(Ｐ偏光)のみを透過させて各スペーサーガラス(13R,13
G,13B)に入射させる。

【０００７】各スペーサーガラス(13R,13G,13B)は、各
メインＰＢＳ(8R,8G,8B)及びクロスダイクロイックプリ
ズム(11)と接合されており、その間隔を安定かつ適正に
保つことにより各色の画素ズレを防止している。スペー
サーガラス(13R,13G,13B)を透過した各原色光は、クロ
スダイクロイックプリズム(11)に入射して色合成され
る。クロスダイクロイックプリズム(11)で色合成された
投影光は、投射レンズ(12)でスクリーン(不図示)に投射
される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図６に示すような投射
型表示装置において一般に得られるコントラストは、光
源から各ライトバルブに至るＰＢＳ系による消光比(照
明側消光比)と、ライトバルブからスクリーンに至るＰ
ＢＳ系による消光比(投影側消光比)と、の関係で決定さ
れる。具体的には、上記両者のうち悪い方の値が投射型
表示装置のコントラストを決定づけることになる。した
がって、高コントラストの投射型表示装置を得る場合、
照明側消光比と投影側消光比は両者共に高い値を示す必
要がある。さらに、照明側消光比と投影側消光比とが略
同等であるとき、一番効率良く高コントラストの投射型
表示装置を得ることができる。

【０００９】また、投射型表示装置のコントラストを決
定するＰＢＳには、必要な偏光を透過で取り出す方法
(Ｐ偏光を用いる方法)と、必要な偏光を反射で取り出す
方法(Ｓ偏光を用いる方法)と、の２通りの利用法があ
る。しかし、Ｓ偏光を用いる方法の場合、単独のＰＢＳ
では高い消光比を確保することができない。その理由を
以下に説明する。ＰＢＳでのＰ偏光の透過率をＴｐ、Ｓ
偏光の透過率をＴｓ、Ｓ偏光の反射率をＲｓ、Ｐ偏光の
反射率をＲｐとすると、Ｐ偏光を用いる場合の消光比は
Ｔｐ／Ｔｓ、Ｓ偏光を用いる場合の消光比はＲｓ／Ｒｐ
で求められる。ＰＢＳの特性によるとＳ偏光の透過率Ｔ
ｓは非常に低くすることができるため、Ｐ偏光を用いる
場合の消光比Ｔｐ／Ｔｓは高くすることができる。しか
し、Ｐ偏光の反射率ＲｐはＳ偏光の透過率Ｔｓほど低く
することができないため、Ｓ偏光を用いる場合の消光比
Ｒｓ／Ｒｐの低下をもたらすことになる。

【００１０】図６に示す投射型表示装置では、プレＰＢ
Ｓ(7a,7b)とメインＰＢＳ(8R,8G,8B)の照明側を、必要
な偏光を反射で取り出す方法で用いているため、上述の
理由により、高い照明側消光比を確保することはできな
い。また、プレＰＢＳ(7a,7b)通過後の光が第２ダイク
ロイックミラー(4b)やフィールドレンズ(6R,6G,6B)を通
過する構成になっているため、そこでの透過時又は反射
時に位相ズレが発生することにより偏光に乱れが生じ
る。これは照明側消光比の低下を招く要因となる。

【００１１】一方、投影側消光比はメインＰＢＳ(8R,8
G,8B)唯一つにより決定される。投影側ではメインＰＢ
Ｓ(8R,8G,8B)が必要な偏光を透過で取り出すため、照明
側に比べて高い消光比が得られる。しかし、近年の投射
型表示装置に要求される高コントラスト(１０００：１
以上)を達成するのに必要な高消光比を、１つのＰＢＳ
で得ることは非常に困難である。例えばメインＰＢＳ(8
R,8G,8B)の射出後の光路中に偏光板(偏光フィルム等)を
配置して不要な偏光を吸収・除去すれば、高消光比を得
ることは可能である。しかし、不要な偏光の吸収により
生じる熱が偏光板性能を劣化させてしまうため、高輝度
を達成することは不可能である。また投影側消光比を改
善するために、投影に不要な偏光を除去する機能をクロ
スダイクロイックプリズム(11)に持たせることも考えら
れるが、偏光分離機能付きクロスダイクロイックプリズ
ムの製造は非常に困難である。

【００１２】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、高輝度かつ高コントラスト
の投射型表示装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明の投射型表示装置は、複数の原色光にそ
れぞれ対応したライトバルブと、各ライトバルブを照明
する原色光の偏光分離及び各ライトバルブで変調された
原色光の偏光分離を行う偏光分離手段と、その偏光分離
手段を射出した原色光のうちスクリーンへの投影に必要
な原色光を色合成する色合成手段と、を備えた投射型表
示装置であって、前記偏光分離手段が、各原色光につい
て光路順に、各ライトバルブの照明に不要な偏光成分を
除去する機能を持つプレ偏光ビームスプリッターと、各
ライトバルブの照明に不要な偏光成分を除去する機能及
び各ライトバルブで変調された原色光のうちスクリーン
への投影に不要な偏光成分を除去する機能を持つメイン
偏光ビームスプリッターと、各ライトバルブで変調され
た原色光のうちスクリーンへの投影に不要な偏光成分を
除去する機能を持つポスト偏光ビームスプリッターと、
を有することを特徴とする。

【００１４】第２の発明の投射型表示装置は、上記第１
の発明の構成において、前記プレ偏光ビームスプリッタ
ーと前記メイン偏光ビームスプリッターとの間、及び前
記メイン偏光ビームスプリッターと前記ポスト偏光ビー
ムスプリッターとの間に、偏光を乱す要因となる光学部
品が配置されていないことを特徴とする。

【００１５】第３の発明の投射型表示装置は、上記第１
又は第２の発明の構成において、前記プレ偏光ビームス
プリッターが偏光分離面を２面有し、その２面が光軸を
含む前記メイン偏光ビームスプリッターの入射面に対し
て略対称であることを特徴とする。

【００１６】第４の発明の投射型表示装置は、上記第
１，第２又は第３の発明の構成において、前記プレ偏光
ビームスプリッターと前記ポスト偏光ビームスプリッタ
ーでは照明又は投影に必要な偏光成分が透過により取り
出され、同じ原色光について用いられるプレ偏光ビーム
スプリッターとポスト偏光ビームスプリッターとが略同
等の消光比を有することを特徴とする。

【００１７】第５の発明の投射型表示装置は、上記第４
の発明の構成において、前記メイン偏光ビームスプリッ
ターでは、必要な偏光成分が反射で取り出される際の消
光比と透過で取り出される際の消光比とが略同等である
ことを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施した投射型表
示装置を、図面を参照しつつ説明する。なお、前記従来
例(図６)や各実施の形態等の相互で同一の部分や相当す
る部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略す
る。

【００１９】図１に、本発明に係る投射型表示装置全体
の概略光学構成を示す。この投射型表示装置は、光源
(1)，第１レンズアレイ(2a)，第２レンズアレイ(2b)，
重ね合わせレンズ(3)，第１ダイクロイックミラー(4
a)，第２ダイクロイックミラー(4b)，反射ミラー(5a,5
b)，フィールドレンズ(6R,6G,6B)，プレ偏光ビームスプ
リッター(プレＰＢＳ;7R,7G,7B)，メイン偏光ビームス
プリッター(メインＰＢＳ;8R,8G,8B)，反射型のライト
バルブ(例えば反射型液晶パネル;9R,9G,9B)，ポスト偏
光ビームスプリッター(ポストＰＢＳ;10R,10G,10B)，ク
ロスダイクロイックプリズム(11)，投射レンズ(12)等で
構成されている。

【００２０】光源(1)から発せられた光は、第１レンズ
アレイ(2a)と第２レンズアレイ(2b)によって空間的なエ
ネルギー分布が均一化される。第２レンズアレイ(2b)の
各セルを射出した光は、重ね合わせレンズ(3)によって
各ライトバルブ(9R,9G,9B)上に重ね合わせられる。その
一方で、重ね合わせレンズ(3)から射出した光は、第
１，第２ダイクロイックミラー(4a,4b)により、３原色
に対応した赤(Ｒ)・緑(Ｇ)・青(Ｂ)の各原色光に色分解
される。なお、光源(1)からの光の利用効率を向上させ
るために、光の偏光方向を揃える偏光変換手段を必要に
応じて配置してもよい。

【００２１】Ｂの原色光は、第１ダイクロイックミラー
(4a)で反射され、反射ミラー(5a)で反射された後、フィ
ールドレンズ(6B)を通過する。一方、Ｇ，Ｒの原色光は
第１ダイクロイックミラー(4a)で反射され、反射ミラー
(5b)で反射された後、第２ダイクロイックミラー(4b)で
ＧとＲとに色分解される。Ｇの原色光は、第２ダイクロ
イックミラー(4b)で反射された後、フィールドレンズ(6
G)を通過する。Ｒの原色光は、第２ダイクロイックミラ
ー(4b)を透過した後、フィールドレンズ(6R)を通過す
る。

【００２２】各フィールドレンズ(6R,6G,6B)は、照明光
をテレセントリックな光束にするとともに、そのパワー
によって投影光を投射レンズ(12)の瞳に入射させる機能
を持つ。各フィールドレンズ(6R,6G,6B)を通過したＲＧ
Ｂの各原色光は、各プレＰＢＳ(7R,7G,7B)に入射する。
各プレＰＢＳ(7R,7G,7B)は、各ライトバルブ(9R,9G,9B)
に対する照明に不要な偏光成分(Ｓ偏光)を反射させて除
き、各ライトバルブ(9R,9G,9B)に対する照明に必要な偏
光成分(Ｐ偏光)のみを透過させて各メインＰＢＳ(8R,8
G,8B)に入射させる。各メインＰＢＳ(8R,8G,8B)は、各
ライトバルブ(9R,9G,9B)に対する照明に不要な偏光成分
(Ｐ偏光)を透過させて除き、各ライトバルブ(9R,9G,9B)
に対する照明に必要な偏光成分(Ｓ偏光)のみを反射させ
て各ライトバルブ(9R,9G,9B)に入射させる。

【００２３】各ライトバルブ(9R,9G,9B)は、偏光方向が
揃った各原色光(Ｓ偏光)を２次元映像の各画素の表示
(つまり画素毎のON/OFF)に応じた選択的な偏光制御によ
り変調し、２種類の偏光(Ｐ偏光，Ｓ偏光)から成る反射
光を射出する。各ライトバルブ(9R,9G,9B)から射出した
各原色光は、再び各メインＰＢＳ(8R,8G,8B)に入射す
る。各メインＰＢＳ(8R,8G,8B)は、投影に不要な偏光成
分(Ｓ偏光)を反射させて除き、投影に必要な偏光成分
(Ｐ偏光)のみを透過させて各ポストＰＢＳ(10R,10G,10
B)に入射させる。

【００２４】ポストＰＢＳ(10R,10G,10B)は、メインＰ
ＢＳ(8R,8G,8B)と同様、投影に不要な偏光成分(Ｓ偏光)
を反射させて除き、投影に必要な偏光成分(Ｐ偏光)のみ
を透過させる。ポストＰＢＳ(10R,10G,10B)を透過した
各原色光は、クロスダイクロイックプリズム(11)に入射
して色合成される。クロスダイクロイックプリズム(11)
で色合成された投影光は、投射レンズ(12)でスクリーン
(不図示)に投射される。なお、色分解・色合成における
ＲＧＢの順序や配置は、この投射型表示装置の場合に限
らず、各光学部品の特性変更により容易に入れ替えるこ
とが可能である。

【００２５】上記のように各ライトバルブ(9R,9G,9B)を
照明する原色光(ＲＧＢ)の偏光分離及び各ライトバルブ
(9R,9G,9B)で変調された原色光(ＲＧＢ)の偏光分離を行
うＰＢＳ系の機能を、図２に基づいて更に詳しく説明す
る。図２中の各要素はＲＧＢの各原色光に対応するもの
を代表しており、6はフィールドレンズ(6R,6G,6B)、7は
プレＰＢＳ(7R,7G,7B)、8はメインＰＢＳ(8R,8G,8B)、9
はライトバルブ(9R,9G,9B)、10はポストＰＢＳ(10R,10
G,10B)にそれぞれ対応している。また、7L,8L,10Lは、
プレＰＢＳ(7)，メインＰＢＳ(8)，ポストＰＢＳ(10)の
各偏光分離面を示している。

【００２６】図２(Ａ)は正面側から見たＰＢＳ系の配置
を示しており、紙面に平行な面がメインＰＢＳ(8)及び
ポストＰＢＳ(10)の入射面(plane of incidence)であ
る。また、図２(Ｂ)は側面側から見たＰＢＳ系の配置を
示しており{ただしライトバルブ(9)は図示省略す
る。}、紙面に平行な面がプレＰＢＳ(7)の入射面であ
る。なお、偏光状態を分かりやすくするために、メイン
ＰＢＳ(8)とポストＰＢＳ(10)との間隔はあけた状態で
示している。

【００２７】フィールドレンズ(6)を通った光は、プレ
ＰＢＳ(7)とメインＰＢＳ(8)において、ライトバルブ
(9)の照明に不要な偏光成分が除かれ、ライトバルブ(9)
の照明に必要な偏光成分のみがライトバルブ(9)に到達
する。ここで、メインＰＢＳ(8)の入射面に対して垂直
に振動する成分{メインＰＢＳ(8)に対するＳ偏光}が、
ライトバルブ(9)の照明に必要な偏光成分となる。前述
した理由により、高消光比を得るにはこの方向の偏光成
分を透過で取り出して利用することが好ましい。このた
めプレＰＢＳ(7)の入射面は、メインＰＢＳ(8)の入射面
を光軸(AX)について略９０度回転したものになってい
る。

【００２８】プレＰＢＳ(7)の偏光分離面(7L)での透過
により、メインＰＢＳ(8)に入射する光の偏光方向が予
め整えられるため、より高いコントラストが得られる。
メインＰＢＳ(8)はライトバルブ(9)の照明に必要な偏光
成分を反射で取り出すため、メインＰＢＳ(8)単独では
高消光比が得られない。しかし、ライトバルブ(9)の照
明に必要な偏光成分を透過光として用いるプレＰＢＳ
(7)がメインＰＢＳ(8)の直前に配置されているため、高
い照明側消光比を得ることが可能になる。しかも、プレ
ＰＢＳ(7)とメインＰＢＳ(8)との間には、偏光を乱す要
因となる光学部品(レンズ，ミラー等)が配置されていな
いため、照明光の偏光状態に乱れは生じない。したがっ
て、高い照明側消光比をより効果的に確保することがで
きる。

【００２９】ライトバルブ(9)で変調・反射された光
は、メインＰＢＳ(8)とポストＰＢＳ(10)において、ス
クリーンへの投影に不要な偏光成分が除かれ、スクリー
ンへの投影に必要な偏光成分のみがクロスダイクロイッ
クプリズム(11)に到達する。ここで、メインＰＢＳ(8)
の入射面に対して平行に振動する成分{メインＰＢＳ(8)
に対するＰ偏光}が、スクリーンへの投影に必要な偏光
成分となる。前述した理由により、高消光比を得るには
この方向の偏光成分を透過で取り出して利用することが
好ましい。このためポストＰＢＳ(10)の入射面は、メイ
ンＰＢＳ(8)の入射面と同一(つまり互いに平行)になっ
ている。

【００３０】上記のように各原色光(ＲＧＢ)について光
路順に、プレＰＢＳ(7)，メインＰＢＳ(8)及びポストＰ
ＢＳ(10)の３種類で構成されたＰＢＳ系において、プレ
ＰＢＳ(7)がライトバルブ(9)の照明に不要な偏光成分を
除去する機能を持ち、ポストＰＢＳ(10)がライトバルブ
(9)で変調された原色光のうちスクリーンへの投影に不
要な偏光成分を除去する機能を持つ構成になっているた
め、得られる高消光比によって高コントラスト(１００
０：１以上)を達成することができる。なかでもプレＰ
ＢＳ(7)とポストＰＢＳ(10)では、照明又は投影に必要
な偏光成分が透過により取り出されて利用されるため、
得られる高消光比によってより一層高いコントラストを
達成することができる。また、各ＰＢＳ(7,8,10)が照明
や投影に不要な偏光の除去を吸収により行うわけではな
いので、不要な偏光を吸収することにより生じる熱で性
能が劣化することはなく、したがって高輝度を達成する
ことができる。

【００３１】さらに、投影側についてはメインＰＢＳ
(8)も必要な偏光成分を透過で取り出すため、照明側消
光比よりも高い投影側消光比を得ることが可能である。
しかし、前述したように投射型表示装置のコントラスト
は照明側消光比と投影側消光比のうち悪い方によって決
定づけられるため、結果的に投影側消光比に無駄が生じ
てしまう。そこでこのＰＢＳ系では、プレＰＢＳ(7)及
びメインＰＢＳ(8)で決定される照明側消光比と、メイ
ンＰＢＳ(8)及びポストＰＢＳ(10)で決定される投影側
消光比と、が略同等になるように構成している。

【００３２】照明側消光比と投影側消光比とを略同等に
するには、同じ原色光について用いられるプレＰＢＳ
(7)とポストＰＢＳ(10)とが略同等の消光比(例えば６０
０：１程度)を有することが望ましい。これは、例えば
偏光分離面(7L,10L)の膜特性を同じコート設計にして、
同等性能のプレＰＢＳ(7)とポストＰＢＳ(10)を用いる
ことにより実現可能である。そして、メインＰＢＳ(8)
の照明側消光比(必要な偏光成分が反射で取り出される
際の消光比)と投影側消光比(必要な偏光成分が透過で取
り出される際の消光比)とを略同等にすることが更に望
ましい。これは、例えば投影側消光比(Ｔｐ／Ｔｓ)を下
げることにより照明側消光比(Ｒｓ／Ｒｐ)を上げて、偏
光分離面(8L)の膜特性を照明側と投影側とで略同等にす
ることにより実現可能である。

【００３３】上記のようにプレＰＢＳ(7)とポストＰＢ
Ｓ(10)の消光比が略同等であること、メインＰＢＳ(8)
の消光比が照明側と投影側で略同等であることは、実際
の製造バラツキ，測定バラツキ等を考慮した上で決定さ
れる。具体的には、以下の条件式やを満たすように
するのが望ましい。つまり大きい方の消光比が小さい方
の消光比の２０倍以内であることが望ましく、１０倍以
内であることが更に望ましい。このような条件を満たす
ことにより照明側消光比と投影側消光比とを略同等(例
えば同じレベルのオーダー)にすれば、消光比の無駄が
なくなるため効率が良くなる。したがって、高い輝度及
びコントラストを効果的に得ることができる。 0.05＜[プレＰＢＳの消光比]／[ポストＰＢＳの消光比]＜20 … 0.05＜[メインＰＢＳの照明側消光比]／[メインＰＢＳの投影側消光比]＜20 …

【００３４】投影側についても、メインＰＢＳ(8)とポ
ストＰＢＳ(10)との間に偏光を乱す要因となる光学部品
(レンズ，ミラー等)が配置されていないため、投影光の
偏光状態に乱れは生じない。したがって、高い投影側消
光比をより効果的に確保することができる。また、図１
に示すようにメインＰＢＳ(8)とポストＰＢＳ(10)とク
ロスダイクロイックプリズム(11)とを接合すれば、それ
らの間隔が安定かつ適正に保たれるため、各色の画素ズ
レをも防止することが可能である。つまり上述した実施
の形態には、各色用のメインＰＢＳと各色用のポストＰ
ＢＳとクロスダイクロイックプリズムとが接合されてい
ることを特徴とする投射型表示装置の発明が含まれてい
る。

【００３５】図３に、投射型表示装置の他の実施の形態
の概略光学構成を、図１と同様の形式で示す。また図４
に、図３の表示装置に用いられているＰＢＳ系の配置
を、図２と同様の形式で示す。図３及び図４に示す表示
装置の大きな特徴はプレＰＢＳ(7;7R,7G,7B)にあり、図
４(Ｂ)に示すようにプレＰＢＳ(7)が偏光分離面(7L)を
２面有し、その２面(7L)が光軸(AX)を含んだメインＰＢ
Ｓ(8)の入射面に対して略対称になっている。その他の
光学部品の構成・機能は先に説明した表示装置(図１，
図２)と同様であり、それにより得られる効果も同様で
ある。

【００３６】図４(Ｂ)に示すように、この表示装置のプ
レＰＢＳ(7)では照明に不要な偏光成分(Ｓ偏光)がＰＢ
Ｓ系外へ反射する向きに偏光分離面(7L)が形成されてい
るが、その向きは逆であってもよい。つまり、図４(Ｂ)
において二点鎖線で示す２つの偏光分離面(7L')のよう
に、照明に不要な偏光成分(Ｓ偏光)がプレＰＢＳ(7)の
プリズム内へ向けて反射する向きに偏光分離面(7L')を
形成してもよい。その場合、照明に不要な偏光成分(Ｓ
偏光)は、プレＰＢＳ(7)が持つ２つの偏光分離面(7L')
で反射して光源(1，図３)方向に戻される。

【００３７】本実施の形態のように、偏光分離面(7L又
は7L')を有するプレＰＢＳ(7;7R,7G,7B)を用いること
は、高輝度を得るために照明光束の広がりを大きくした
投射型表示装置において非常に有効である。図１の表示
装置と図３の表示装置をライトバルブ(9)での光束の広
がりを同じにして構成した場合、前者は図５(Ａ)に示す
大きさを持つことになるのに対し、後者は図５(Ｂ)に示
すように光路方向の長さが短縮されて表示装置全体が小
型化される。つまり、偏光分離面(7L又は7L')を有する
プレＰＢＳ(7;7R,7G,7B)を用いることによって、同じ明
るさでも表示装置全体を小型化することが可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、３
種類(プレ，メイン，ポスト)の偏光ビームスプリッター
を用いて効果的に偏光分離を行う構成になっているた
め、高輝度かつ高コントラストの投射型表示装置を実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】投射型表示装置の一実施の形態を示す光学構成
図。

【図２】図１の投射型表示装置におけるＰＢＳ系配置を
示す模式図。

【図３】投射型表示装置の他の実施の形態を示す光学構
成図。

【図４】図３の投射型表示装置におけるＰＢＳ系配置を
示す模式図。

【図５】ライトバルブからの照明光束の広がりを同一に
した場合の図１，図３の実施の形態のサイズの違いを示
す光学構成図。

【図６】従来の投射型表示装置の一例を示す光学構成
図。

【符号の説明】

1 …光源 7,7R,7G,7B …プレＰＢＳ(偏光分離手段の一部) 8,8R,8G,8B …メインＰＢＳ(偏光分離手段の一部) 9,9R,9G,9B …反射型のライトバルブ 10,10R,10G,10B …ポストＰＢＳ(偏光分離手段の一部) 7L,7L',8L,10L …偏光分離面 11 …クロスダイクロイックプリズム(色合成手段) 12 …投射レンズ AX …光軸

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５ 1/1335 ５１０ 1/1335 ５１０Ｇ０３Ｂ 33/12 Ｇ０３Ｂ 33/12 Ｆターム(参考） 2H042 CA06 CA09 CA14 CA17 2H049 BA05 BA43 BB03 BC22 2H088 EA14 HA13 HA20 HA21 HA24 HA25 HA28 MA02 MA06 2H091 FA05Z FA10Z FA14Z FA26X FA26Z FA29X FA41Z LA15 LA16 LA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の原色光にそれぞれ対応したライト
バルブと、各ライトバルブを照明する原色光の偏光分離
及び各ライトバルブで変調された原色光の偏光分離を行
う偏光分離手段と、その偏光分離手段を射出した原色光
のうちスクリーンへの投影に必要な原色光を色合成する
色合成手段と、を備えた投射型表示装置であって、前記偏光分離手段が、各原色光について光路順に、各ラ
イトバルブの照明に不要な偏光成分を除去する機能を持
つプレ偏光ビームスプリッターと、各ライトバルブの照
明に不要な偏光成分を除去する機能及び各ライトバルブ
で変調された原色光のうちスクリーンへの投影に不要な
偏光成分を除去する機能を持つメイン偏光ビームスプリ
ッターと、各ライトバルブで変調された原色光のうちス
クリーンへの投影に不要な偏光成分を除去する機能を持
つポスト偏光ビームスプリッターと、を有することを特
徴とする投射型表示装置。
【請求項２】前記プレ偏光ビームスプリッターと前記
メイン偏光ビームスプリッターとの間、及び前記メイン
偏光ビームスプリッターと前記ポスト偏光ビームスプリ
ッターとの間に、偏光を乱す要因となる光学部品が配置
されていないことを特徴とする請求項１記載の投射型表
示装置。
【請求項３】前記プレ偏光ビームスプリッターが偏光
分離面を２面有し、その２面が光軸を含む前記メイン偏
光ビームスプリッターの入射面に対して略対称であるこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の投射型表示装置。
【請求項４】前記プレ偏光ビームスプリッターと前記
ポスト偏光ビームスプリッターでは照明又は投影に必要
な偏光成分が透過により取り出され、同じ原色光につい
て用いられるプレ偏光ビームスプリッターとポスト偏光
ビームスプリッターとが略同等の消光比を有することを
特徴とする請求項１，２又は３記載の投射型表示装置。
【請求項５】前記メイン偏光ビームスプリッターで
は、必要な偏光成分が反射で取り出される際の消光比と
透過で取り出される際の消光比とが略同等であることを
特徴とする請求項４記載の投射型表示装置。