JP2003279975A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ゴースト光の発生を防止し小型化を図った投射
型表示装置を提供する。 【解決手段】光源１と、色分解光学系９と、反射型ライ
トバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂと、偏光分離面１１Ｒ
ｐ，１１Ｇｐ，１１Ｂｐを有する偏光ビームスプリッタ
１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂと、色合成光学系１７と、投射
レンズ１８とを備える投射型表示装置であって、色分解
光学系９はダイクロイックミラー７とダイクロイックミ
ラー８とからなり、該ミラー７，８は光源からの光の光
軸の入射角度が４５度よりも大きくなるように互いに平
行に配置されており、偏光ビームスプリッタ１１Ｒ，１
１Ｇ，１１Ｂは、偏光分離面１１Ｒｐ，１１Ｇｐ，１１
Ｂｐに対する３色の光の各光軸の入射角度が４５度未満
となるように配置されており、色合成光学系１７は平行
に配置された２枚のダイクロイック膜１４ｄ，１５ｄを
有するダイクロイックプリズムである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射型ライトバル
ブを用いた投射型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】反射型ライトバルブを用いた従来の投射
型表示装置の一例として、図３に示した投射型表示装置
が知られている。図３は、反射型ライトバルブを用いた
従来の投射型表示装置の一例を示す概略構成図である。
図３において、光源１０１から供給された光は、フライ
アイインテグレータ１０２、偏光変換装置１０５、及び
コンデンサレンズ１０６を介し、クロスダイクロイック
ミラー１０７に入射する。この光は、クロスダイクロイ
ックミラー１０７によって、赤色光（Ｒ光）と緑色光
（Ｇ光）との混合光と、青色光（Ｂ光）とに色分解され
る。クロスダイクロイックミラー１０７から射出された
Ｂ光は、折り曲げミラー１０８ａとフィールドレンズ１
１０Ｂを介して偏光ビームスプリッタ１１１Ｂに入射す
る。一方、クロスダイクロイックミラー１０７から射出
された混合光は、折り曲げミラー１０８ｂを介してダイ
クロイックミラー１０９に入射し、該ダイクロイックミ
ラー１０９によって、Ｒ光とＧ光とに色分解される。こ
れらＲ光とＧ光はそれぞれ、フィールドレンズ１１０
Ｒ，１１０Ｇを介して偏光ビームスプリッタ１１１Ｒ，
１１１Ｇに入射する。各偏光ビームスプリッタ１１１
Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂに入射した各色光は、該偏光ビ
ームスプリッタ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂによって
偏光分離され、それぞれ各色光用の反射型ライトバルブ
１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂに入射する。

【０００３】反射型ライトバルブ１１２Ｒ，１１２Ｇ，
１１２Ｂに入射した各色光は、各反射型ライトバルブ１
１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂによってそれぞれ画像信号
に応じて変調されて変調光として射出される。各変調光
は、それぞれ偏光ビームスプリッタ１１１Ｒ，１１１
Ｇ，１１１Ｂによって検光された後、色合成光学系１１
７に入射する。ここで色合成光学系１１７には、Ｒ光を
反射するＲ光反射ダイクロイック膜１１７ＲとＢ光を反
射するＢ光反射膜ダイクロイック膜１１７Ｂとを備えた
クロスダイクロイックプリズム（１１７）が用いられて
いる。色合成光学系１１７に入射した各検光光は、該色
合成光学系１１７によって色合成された後、投影光学系
１１８を介して不図示のスクリーン上に投影される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように上記従来
の投射型表示装置では、色合成光学系１１７としてクロ
スダイクロイックプリズムが用いられている。このクロ
スダイクロイックプリズム１１７において、Ｒ光反射ダ
イクロイック膜１１７ＲとＢ光反射膜ダイクロイック膜
１１７Ｂとは、互いに直交してＸ型となるように該プリ
ズムの内部に配置されている。

【０００５】斯かる構成のため、両ダイクロイック膜１
１７Ｒ，１１７Ｂの交差する部分において、該両ダイク
ロイック膜１１７Ｒ，１１７Ｂをそれぞれ途切れること
なく完全に連続した平面となるように配置することは不
可能である。従って、いずれか一方のダイクロイック膜
を連続した平面となるように配置すれば、もう一方のダ
イクロイック膜は交差部分において不連続となってしま
う。このため、このダイクロイック膜が不連続となった
部分、即ちダイクロイック膜が存在しない部分を通過し
た光が、スクリーン上に線となって投射されてしまうと
いう問題がある。

【０００６】また、クロスダイクロイックプリズム１１
７内部に配置されたＲ光反射ダイクロイック膜１１７Ｒ
とＢ光反射膜ダイクロイック膜１１７Ｂはそれぞれ、所
定の波長領域の光を反射するように構成されているが、
その反射率はいずれも１００パーセントではない。この
ため、各ダイクロイック膜１１７Ｒ，１１７Ｂにおいて
反射すべき光のうちの一部は、該ダイクロイック膜１１
７Ｒ，１１７Ｂを透過して漏れ光となってしまう。そし
てこの漏れ光が、スクリーンへ投射されることにより該
スクリーン上にゴースト像を形成してしまうという問題
がある。

【０００７】斯かる問題をゴースト像として最も目立ち
やすいＲ光を中心に図３に基づいて説明する。反射型ラ
イトバルブ１１２Ｒから変調光として射出されたＲ光
は、偏光ビームスプリッタ１１１Ｒによって検光された
後、クロスダイクロイックプリズム１１７に入射する。
クロスダイクロイックプリズム１１７に入射したＲ光の
うちの大部分の光は、Ｒ光反射ダイクロイック膜１１７
Ｒによって反射されて投射レンズ１１８に導かれる。

【０００８】一方、クロスダイクロイックプリズム１１
７に入射したＲ光のうちの一部の光は、Ｒ光反射ダイク
ロイック膜１１７Ｒを透過して該クロスダイクロイック
プリズム１１７から射出され、偏光ビームスプリッタ１
１１Ｂを介して反射型ライトバルブ１１２Ｂに入射す
る。反射型ライトバルブ１１２Ｂに入射したこの光は、
該反射型ライトバルブ１１２Ｂによって反射され、逆行
して偏光ビームスプリッタ１１１Ｂを介して再びクロス
ダイクロイックプリズム１１７に入射する。クロスダイ
クロイックプリズム１１７に入射したこの光は、Ｒ光反
射ダイクロイック膜１１７Ｒによって反射されて該クロ
スダイクロイックプリズム１１７から射出され、偏光ビ
ームスプリッタ１１１Ｇを介して反射型ライトバルブ１
１２Ｇに入射する。反射型ライトバルブ１１２Ｇに入射
したこの光は、該反射型ライトバルブ１１２Ｇによって
反射され、逆行して偏光ビームスプリッタ１１１Ｇを介
して再びクロスダイクロイックプリズム１１７に入射す
る。

【０００９】そしてクロスダイクロイックプリズム１１
７に入射したこの光は、Ｒ光反射ダイクロイック膜１１
７Ｒ及びＢ光反射膜ダイクロイック膜１１７Ｂを透過し
て、該クロスダイクロイックプリズム１１７から射出さ
れ、投射レンズ１１８に入射する。投射レンズ１１８に
入射したこの光は、該投射レンズ１１８によって不図示
のスクリーンへ投射されることによって、スクリーン上
にゴースト像を形成することとなってしまう。

【００１０】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、ゴースト光の発生を防止し、かつ小型化を図っ
た投射型表示装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１に記載の発明は、光源と、前記光源からの光
を第１色光、第２色光、及び第３色光の３色の光に色分
解する色分解光学系と、前記３色の光にそれぞれ対応し
て配置された第１、第２、及び第３の反射型ライトバル
ブと、前記色分解光学系からの前記３色の光をそれぞれ
偏光分離して前記第１、第２、及び第３の反射型ライト
バルブに導き、前記第１、第２、及び第３の反射型ライ
トバルブで変調された前記３色の光をそれぞれ検光する
ための偏光分離面を有する第１、第２、及び第３の偏光
ビームスプリッタと、前記第１、第２、及び第３の偏光
ビームスプリッタによって検光された前記３色の光を色
合成する色合成光学系と、前記色合成光学系からの合成
光を投射する投射レンズとを備える投射型表示装置であ
って、前記色分解光学系は、前記光源からの光を、前記
第１色光と前記第２色光とからなる混合光と、前記第３
色光とに色分解する第１のダイクロイックミラーと、前
記第１のダイクロイックミラーからの前記混合光を、前
記第１色光と、前記第２色光とに色分解する第２のダイ
クロイックミラーとからなり、前記第１のダイクロイッ
クミラー及び前記第２のダイクロイックミラーは、当該
第１のダイクロイックミラー及び当該第２のダイクロイ
ックミラーに対する前記光源からの光の光軸の入射角度
が４５度よりも大きくなるように互いに平行に配置され
ており、前記第１、第２、及び第３の偏光ビームスプリ
ッタは、前記偏光分離面に対する前記３色の光の各光軸
の入射角度が４５度未満となるように配置されており、
前記色合成光学系は、平行に配置された２枚のダイクロ
イック膜を有するダイクロイックプリズムであることを
特徴とする投射型表示装置を提供する。

【００１２】また請求項２に記載の投射型表示装置は、
前記色分解光学系における前記第２のダイクロイックミ
ラーの大きさは、前記第１のダイクロイックミラーの大
きさよりも小さいことを特徴とする。

【００１３】また請求項３に記載の投射型表示装置は、
前記光源からの光が、前記色分解光学系における前記第
１のダイクロイックミラー及び前記第２のダイクロイッ
クミラーに効率良く入射するように、前記第１のダイク
ロイックミラー及び前記第２のダイクロイックミラーに
対する前記光源からの光の光軸の入射位置を、それぞれ
当該第１のダイクロイックミラー及び当該第２のダイク
ロイックミラーの中心位置から外していることを特徴と
する。

【００１４】また請求項４に記載の投射型表示装置は、
前記色分解光学系における前記第１のダイクロイックミ
ラーから射出された前記混合光の前記色合成光学系側の
最外縁光線と、前記第１のダイクロイックミラーから射
出された前記第３色光の前記色合成光学系側の最外縁光
線とは、略直角をなすことを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
投射型表示装置を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る投射型表示装置を示
す概略構成図である。また図２は、本発明の実施の形態
に係る投射型表示装置における光束の様子を示す図であ
る。始めに説明の便宜上、図１及び図２に示した互いに
直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を定義する。Ｘ軸は、後
述の反射型ライトバルブ１２Ｂ，１２Ｇから射出される
光の光軸と平行である。またＹ軸は、後述の反射型ライ
トバルブ１２Ｒから射出される光の光軸、及び後述の投
射レンズ１８から射出される投射光の光軸とそれぞれ平
行である。さらにＺ軸は、図紙面に対して垂直である。

【００１６】図１において、ランプと、反射面が放物面
形状である凹面鏡とから構成される光源１は、略平行光
束の光源光を供給する。尚、この光源光の光軸ＯはＹ軸
に対して所定の角度を有している。光源１から射出され
た略平行光束は、光軸Ｏに対して垂直な面上に複数のレ
ンズ素子２ａを行列状に配置した第１レンズ板２に入射
する。ここで、複数のレンズ素子２ａを正面から見たと
きの各形状は、後述の反射型ライトバルブ１２Ｒ，１２
Ｇ，１２Ｂの被照明部の比例縮小形状である。第１レン
ズ板２に入射した略平行光束は、該第１レンズ板２によ
って複数のレンズ素子２ａの数の光束（２次光束）に分
割される。この２次光束は、該２次光束の光軸Ｏが垂直
に折り曲がるように、コールドミラーを兼ねる折り曲げ
ミラー３によって反射される。

【００１７】第１レンズ板２のレンズ素子２ａの焦点位
置近傍には、個々のレンズ素子２ａにそれぞれ対応する
ように複数のレンズ素子４ａを行列状に配置した第２レ
ンズ板４が配設されている。従って、折り曲げミラー３
によって反射された２次光束は、第１レンズ板２のレン
ズ素子２ａの焦点位置に集光して複数のレンズ素子４ａ
上に輝点を形成する。このように第１レンズ板２と第２
レンズ板４とは、いわゆるフライアイインテグレータを
構成している。

【００１８】第２レンズ板４の各レンズ素子４ａから射
出した２次光束は、第２レンズ板４の射出面側に配置さ
れた偏光変換装置５に入射し、偏光分離面５ｐ上に焦点
を結ぶ。この偏光変換装置５は、光軸Ｏに対して４５度
の角度で配置された偏光分離面５ｐと、該偏光分離面５
ｐと平行に配置された反射ミラー面５ｒとを一組として
この組み合わせを複数組備えているプリズム部材５ａ
と、該プリズム部材５ａの所定の射出面に配置した１／
２波長位相板５ｂとから構成される。偏光変換装置５に
入射した２次光束のうちのＰ偏光の光は、偏光分離面５
ｐを透過する。そして偏光分離面５ｐを透過したこのＰ
偏光の光は、１／２波長位相板５ｂによってＳ偏光の光
に変換されて射出される。また、偏光変換装置５に入射
した２次光束のうちのＳ偏光の光は、偏光分離面５ｐに
よって反射される。そしてこの反射されたＳ偏光の光
は、偏光分離面５ｐに隣接する反射ミラー面５ｒによっ
て反射されてプリズム部材５ａからそのまま射出され
る。

【００１９】このように、偏光変換装置５に入射した２
次光束は、該偏光変換装置５によってＳ偏光の光に変換
されて、コンデンサレンズ６に入射する。そしてコンデ
ンサレンズ６を経由した光束は、第１のダイクロイック
ミラー７に入射する。第１のダイクロイックミラー７
は、第１色光としてのＲ光（赤色光）と第２色光として
のＧ光（緑色光）とを透過し、第３色光としてのＢ光
（青色光）を反射する光学特性を有する。また第１のダ
イクロイックミラー７は、該ミラー７に入射する光源か
らの光の光軸Ｏの入射角度が４５度よりも大きい角度α
となるように配置されている。ここで、本実施の形態に
係る投射型表示装置において、角度αは５１度である。
従って、コンデンサレンズ６を経由した光束は、第１の
ダイクロイックミラー７に対して入射光軸の入射角度が
５１度で入射する。

【００２０】また、コンデンサレンズ６を経由した光束
が、第１のダイクロイックミラー７の入射面全面にわた
って効率良く入射するように、本実施の形態に係る投射
型表示装置では、第１のダイクロイックミラー７に対す
る該光束の光軸Ｏの入射位置を、第１のダイクロイック
ミラー７の中心位置から外す構成としている。より詳細
には、光軸Ｏの入射位置は、図に示すように第１のダイ
クロイックミラー７における後述する色合成光学系１７
側に寄った位置としている。

【００２１】以上より、コンデンサレンズ６を経由して
第１のダイクロイックミラー７に入射した光束は、該第
１のダイクロイックミラー７によってＲ光とＧ光とから
なる混合光と、Ｂ光とに色分解される。第１のダイクロ
イックミラー７によって反射されたＢ光は、フィールド
レンズ１０Ｂに入射する。また、第１のダイクロイック
ミラー７を透過した混合光は、該第１のダイクロイック
ミラー７に対して平行となるように配置された第２のダ
イクロイックミラー８に入射する。第２のダイクロイッ
クミラー８は、Ｇ光を反射し、Ｒ光を透過する光学特性
を有する。また第２のダイクロイックミラー８の大きさ
は、第１のダイクロイックミラー７の大きさに比べて小
さい。さらに第２のダイクロイックミラー８は、上述の
ように第１のダイクロイックミラー７と平行となるよう
に配置されているため、第２のダイクロイックミラー８
に入射する光源からの光（混合光）の光軸Ｏの入射角度
は角度αとなる。このため混合光は、第２のダイクロイ
ックミラー８に対して入射光軸の入射角度が５１度で入
射する。

【００２２】また、第１のダイクロイックミラー７から
射出された混合光が第２のダイクロイックミラー８の入
射面全面にわたって効率良く入射するように、本実施の
形態に係る投射型表示装置では、上述の第１のダイクロ
イックミラー７の場合と同様に、第２のダイクロイック
ミラー８に対する該光束の光軸Ｏの入射位置を、第２の
ダイクロイックミラー８の中心位置から外す構成として
いる。より詳細には、光軸Ｏの入射位置は、図に示すよ
うに第２のダイクロイックミラー８における後述する色
合成光学系１７側に寄った位置としている。

【００２３】以上より、第２のダイクロイックミラー８
に入射した混合光は、該第２のダイクロイックミラー８
によってＲ光と、Ｇ光とに色分解される。第２のダイク
ロイックミラー８を透過したＲ光は、フィールドレンズ
１０Ｒに入射する。また、第２のダイクロイックミラー
８によって反射されたＧ光は、フィールドレンズ１０Ｇ
に入射する。以上のように平行に配置された第１のダイ
クロイックミラー７と第２のダイクロイックミラー８と
は、光源光をＲ光、Ｂ光及びＧ光に色分解する色分解光
学系９を構成している。

【００２４】上述のように色分解光学系９によって色分
解されたＲ光，Ｇ光，Ｂ光は、それぞれフィールドレン
ズ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに入射する。そしてこれらの
Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光は、各光毎に対応して配置された偏光
ビームスプリッタ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂへ入射面１１
Ｒｍ，１１Ｇｍ，１１Ｂｍよりそれぞれ入射する。ここ
で、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光は、偏光ビームスプリッタ１１
Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの入射面１１Ｒｍ，１１Ｇｍ，１１
Ｂｍと、偏光分離面１１Ｒｐ，１１Ｇｐ，１１Ｂｐに対
する入射光軸の入射角度が、それぞれ直角と、４５度未
満の角度θである。ここで、本実施の形態に係る投射型
表示装置において、角度θは４２度である。

【００２５】尚、第１のダイクロイックミラー７及び第
２のダイクロイックミラー８に対する入射光軸の入射角
度αと、偏光分離面１１Ｒｐ，１１Ｇｐ，１１Ｂｐに対
する入射光軸の入射角度θには、以下の関係式（１）が
成り立つ。 ２θ＋α＝１３５° （１） 上述のように本実施の形態では、偏光分離面１１Ｒｐ，
１１Ｇｐ，１１Ｂｐに対する入射光軸の入射角度θを４
２度としている。ここで、偏光ビームスプリッタ１１
Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを構成するプリズム部材には、該プ
リズム部材を通過する光の偏光状態が変化してしまうこ
とがないように、光弾性常数の絶対値が通過する光の波
長に対して１．５×１０^-8ｃｍ²／Ｎ以下である特性を
有するガラス硝材を使用する必要がある。尚、斯かる特
性を有するガラスの屈折率は、通常１．８から２．０と
大きい。従ってこの大きな屈折力により、入射角度θが
４２度であっても偏光分離特性の良好な偏光ビームスプ
リッタを提供することが可能となる。

【００２６】偏光ビームスプリッタ１１Ｒ，１１Ｇ，１
１Ｂへ入射したＲ光，Ｇ光，Ｂ光は、それぞれ偏光分離
面１１Ｒｐ，１１Ｇｐ，１１Ｂｐによって反射される。
詳細には、偏光ビームスプリッタ１１Ｒ，１１Ｇ，１１
Ｂへ入射したＲ光，Ｇ光，Ｂ光は、それぞれ偏光分離面
１１Ｒｐ，１１Ｇｐ，１１Ｂｐによって、該偏光分離面
１１Ｒｐ，１１Ｇｐ，１１Ｂｐを透過して廃棄されるＰ
偏光の光と、該偏光分離面１１Ｒｐ，１１Ｇｐ，１１Ｂ
ｐによって反射されるＳ偏光の光とに偏光分離される。
尚、偏光分離面１１Ｒｐ，１１Ｇｐ，１１Ｂｐによって
反射されたＲ光，Ｇ光，Ｂ光は、それぞれ−Ｙ方向，−
Ｘ方向，−Ｘ方向に進行し、偏光ビームスプリッタ１１
Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの面１１Ｒｎ，１１Ｇｎ，１１Ｂｎ
から各々の光軸が垂直に射出される。そして、面１１Ｒ
ｎ，１１Ｇｎ，１１Ｂｎから垂直に射出されたＲ光，Ｇ
光，Ｂ光は、それぞれ該面１１Ｒｎ，１１Ｇｎ，１１Ｂ
ｎ近傍に配置された反射型ライトバルブ１２Ｒ，１２
Ｇ，１２Ｂに各々の光軸が垂直に入射する。尚、反射型
ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに入射するＲ光，
Ｇ光，Ｂ光は、上述のコンデンサレンズ６によって該反
射型ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを重畳照明す
ることとなる。これにより、各光による反射型ライトバ
ルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの均一照明を達成すること
ができる。

【００２７】ここで、本実施形態に係る投射型表示装置
において使用される反射型ライトバルブ１２Ｒ，１２
Ｇ，１２Ｂについて説明する。各反射型ライトバルブ１
２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂは、複数の画素が所定のピッチで
行列状に形成された電気書き込み式反射型ライトバルブ
である。複数の画素のうち、各色光の画像信号によって
選択された画素のみがＴＦＴ等の非線形素子によってス
イッチングされる。このスイッチングによって、画素を
構成する変調層である液晶層に電圧を印加させ、該液晶
層を位相板層として機能させる。これにより、反射型ラ
イトバルブの選択された画素に対応する箇所に入射した
Ｓ偏光の光は、振動方向の異なるＰ偏光の光に変えて変
調光として射出される。また、反射型ライトバルブの非
選択の画素に対応する箇所に入射したＳ偏光の光は、Ｓ
偏光の状態を維持したまま非変調光として射出される。

【００２８】以上のような構成の反射型ライトバルブ１
２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに垂直に入射したＲ光，Ｇ光，Ｂ
光は、該反射型ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに
よって反射されて、それぞれ＋Ｙ，＋Ｘ，＋Ｘ軸方向へ
進行して偏光ビームスプリッタ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ
に面１１Ｒｎ，１１Ｇｎ，１１Ｂｎより再入射する。こ
こで、反射型ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂによ
って反射されて偏光ビームスプリッタ１１Ｒ，１１Ｇ，
１１Ｂに入射した各光は、それぞれ該反射型ライトバル
ブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂによって変調作用を受けた変
調光と変調作用を受けない非変調光との混合光である。

【００２９】偏光ビームスプリッタ１１Ｒ，１１Ｇ，１
１Ｂに入射した各混合光は、それぞれ偏光分離面１１Ｒ
ｐ，１１Ｇｐ，１１Ｂｐによって検光作用を受ける。詳
細には、混合光のうちの各変調光は、偏光分離面１１Ｒ
ｐ，１１Ｇｐ，１１Ｂｐを透過し、検光光として進行す
る。一方、混合光のうちの各非変調光は、偏光分離面１
１Ｒｐ，１１Ｇｐ，１１Ｂｐによって反射され、不要光
として廃棄される。偏光分離面１１Ｒｐ，１１Ｇｐ，１
１Ｂｐによって検光された各検光光は、それぞれ偏光ビ
ームスプリッタ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂより射出され、
光路長補正板１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂに入射する。

【００３０】光路長補正板１３Ｒ，１３Ｇより射出され
たＲ光，Ｇ光は、いずれもダイクロイックプリズム１４
に入射する。ダイクロイックプリズム１４は、光路長補
正板１３Ｒ，１３Ｇより射出されたＲ光及びＧ光のそれ
ぞれの光軸と４５度の角度をなすように配置されたダイ
クロイック膜１４ｄを内部に有するプリズム部材であ
る。またダイクロイック膜１４ｄは、Ｒ光を透過し、Ｇ
光を反射する光学特性を有するものである。

【００３１】ダイクロイックプリズム１４に入射したＲ
光はダイクロイック膜１４ｄを透過し、ダイクロイック
プリズム１４に入射したＧ光はダイクロイック膜１４ｄ
によって反射される。このようにして、Ｒ光とＧ光とは
ダイクロイック膜１４ｄにて色合成され、Ｒ光とＧ光と
の合成光として＋Ｙ軸方向へ進行してダイクロイックプ
リズム１５へ入射する。

【００３２】光路長補正板１３Ｂより射出されたＢ光
は、プリズム部材１６に入射する。プリズム部材１６に
入射したＢ光は、そのまま該プリズム部材１６内を通過
し、＋Ｘ方向へ進行してダイクロイックプリズム１５へ
入射する。ここでプリズム部材１６は、Ｂ光の光路長を
Ｒ光及びＧ光の光路長と合わせるためのものである。

【００３３】ダイクロイックプリズム１５は、上述のダ
イクロイック膜１４ｄと平行となるようにダイクロイッ
ク膜１５ｄを内部に有するプリズム部材である。従っ
て、ダイクロイック膜１５ｄは、上述の合成光及びＢ光
のそれぞれの光軸と４５度の角度をなす。またダイクロ
イック膜１５ｄは、Ｒ光及びＧ光を透過し、Ｂ光を反射
する光学特性を有するものである。

【００３４】ダイクロイックプリズム１５に入射したＲ
光とＧ光との合成光は、ダイクロイック膜１５ｄを透過
し、ダイクロイックプリズム１５に入射したＢ光はダイ
クロイック膜１５ｄによって反射される。このようにし
て、Ｒ光とＧ光との合成光とＢ光とはダイクロイック膜
１５ｄにて色合成され、Ｒ光とＧ光とＢ光との合成光と
してダイクロイックプリズム１５より射出される。以上
のようにダイクロイックプリズム１４とダイクロイック
プリズム１５とは、Ｒ光、Ｂ光及びＧ光を色合成する色
合成光学系１７を構成している。

【００３５】そしてダイクロイックプリズム１５より射
出されたＲ光とＧ光とＢ光との合成光は、＋Ｙ軸方向へ
進行して投射レンズ１８に入射する。投射レンズ１８
は、ダイクロイックプリズム１５側に配置された不図示
の前側レンズと、その反対側に配置された不図示の後側
レンズと、これらのレンズの間に配置された開口絞り１
８ｃとから構成される。そして、投射レンズ１８に入射
したＲ光とＧ光とＢ光との合成光は、該投射レンズ１８
によって不図示のスクリーン上にフルカラー像として投
射される。

【００３６】次に、本発明の実施の形態に係る投射型表
示装置における光束について詳細に説明する。図２は、
詳細には本発明の実施の形態に係る投射型表示装置内の
第１レンズ板２における複数のレンズ素子２ａのうちの
中央のレンズ素子２ａ−１を経由した光束と、最も外側
のレンズ素子２ａ−２を経由した光束と、最も外側のレ
ンズ素子２ａ−３を経由した光束の様子を示す図であ
る。

【００３７】以下、第１レンズ板２の中央のレンズ素子
２ａ−１を経由した光束と、最も外側のレンズ素子２ａ
−２，２ａ−３を経由した光束とに分けて説明する。ま
ず、第１レンズ板２の中央のレンズ素子２ａ−１を経由
した光束について説明する。上述のように、光源１から
供給されて第１レンズ板２に入射した光源光は、該第１
レンズ板２によって分割されて２次光束として射出され
る。この２次光束のうち、第１レンズ板２の中央（光軸
Ｏ上）のレンズ素子２ａ−１から射出された光は、第２
レンズ板４の中央のレンズ素子４ａ−１を経て、偏光変
換装置５の偏光分離面５ｐに集光する。尚、この光は光
軸Ｏを含む光である。そして、偏光分離面５ｐを経由し
た光は拡散光として進行し、コンデンサレンズ６を介し
て拡散光のまま色分解光学系９に入射する。尚、図２は
偏光分離面５ｐを透過する光を示している。色分解光学
系９に入射した拡散光は、該色分解光学系９によって各
色光（Ｒ光、Ｇ光及びＢ光）に色分解されて、それぞれ
フィールドレンズ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに入射する。

【００３８】フィールドレンズ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ
に入射した各色光は、それぞれ該フィールドレンズ１０
Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂによって、光軸Ｏに対して平行な略
平行光束に変換される。そして略平行光束に変換された
各色光は、光軸Ｏに対して平行な略平行光束の状態を維
持しつつ、それぞれ偏光ビームスプリッタ１１Ｒ，１１
Ｇ，１１Ｂ、及び反射型ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，
１２Ｂを経由して色合成光学系１７に入射する。色合成
光学系１７に入射した略平行光束である各色光は、該色
合成光学系１７によって色合成され、Ｒ光とＧ光とＢ光
との合成光として投射レンズ１８に入射する。

【００３９】投射レンズ１８は、上記開口絞り１８ｃが
上記前側レンズの焦点位置に配置された、いわゆる色合
成光学系１７側にテレセントリックな光学系である。従
って、投射レンズ１８に入射した合成光は、投射レンズ
１８内の前側レンズによって開口絞り１８ｃの中央に集
光する。そして開口絞り１８ｃの中央に集光した合成光
は、後側レンズによって拡散光として不図示のスクリー
ン上に投射される。従って以上より、２次光束のうち第
１レンズ板２の中央のレンズ素子２ａ−１から射出され
た光は、投射レンズ１８内の開口絞り１８ｃによって定
義される主光線となる。

【００４０】次に、第１レンズ板２の最も外側のレンズ
素子２ａ−２，２ａ−３を経由した光束について説明す
る。第１レンズ板２から射出された２次光束のうち、第
１レンズ板２の最も外側のレンズ素子２ａ−２から射出
された光（以下、「第１外側光」という）は、第２レン
ズ板４の最も外側のレンズ素子４ａ−２を経て、偏光変
換装置５の偏光分離面５ｐに集光する。また、第１レン
ズ板２から射出された２次光束のうち、第１レンズ板２
の最も外側のレンズ素子２ａ−３から射出された光（以
下、「第２外側光」という）は、第２レンズ板４の最も
外側のレンズ素子４ａ−３を経て、偏光変換装置５の偏
光分離面５ｐに集光する。

【００４１】そして、偏光分離面５ｐを経由した第１外
側光及び第２外側光は、それぞれ拡散光として進行し、
コンデンサレンズ６を介して拡散光のまま色分解光学系
９に入射する。尚、図２は偏光分離面５ｐによって反射
される第１外側光と、偏光分離面５ｐを透過する第２外
側光を示している。色分解光学系９に入射した第１外側
光及び第２外側光は、それぞれ該色分解光学系９によっ
て各色光に色分解されて、フィールドレンズ１０Ｒ，１
０Ｇ，１０Ｂに入射する。

【００４２】フィールドレンズ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ
に入射した各色光は、それぞれ該フィールドレンズ１０
Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂによって、略平行光束に変換され
る。そして略平行光束に変換された各色光は、略平行光
束の状態を維持しつつ、それぞれ偏光ビームスプリッタ
１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ、及び反射型ライトバルブ１２
Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを経由して色合成光学系１７に入射
する。色合成光学系１７に入射した略平行光束である各
色光は、該色合成光学系１７によって色合成され、Ｒ光
とＧ光とＢ光との合成光として投射レンズ１８に入射す
る。そして、投射レンズ１８に入射した合成光は、該投
射レンズ１８によって拡散光として不図示のスクリーン
上に投射される。

【００４３】上述のように、図２は偏光変換装置５の偏
光分離面５ｐによって反射される第１外側光と、偏光分
離面５ｐを透過する第２外側光を示している。従って、
第１外側光と第２外側光のそれぞれの最も外側の光線
は、第１レンズ板２から射出された２次光束全体の最も
外側の光線、即ち最外縁光線を示していることとなる。
ここで、第１レンズ板２から射出された最外縁光線によ
って定義される２次光束全体（以下、「全体光束」とい
う）について説明する。全体光束は、第２レンズ板４、
偏光変換装置５を経てコンデンサレンズ６に入射する。
尚、光軸Ｏは全体光束の中心光線として定義される。コ
ンデンサレンズ６に入射した全体光束は、該コンデンサ
レンズ６によって集光光束として射出されて色分解光学
系９に入射する。そして色分解光学系９に入射した全体
光束は、該色分解光学系９によって各色光に色分解され
て、それぞれフィールドレンズ１０Ｒ，１０Ｇ，１０
Ｂ、及び偏光ビームスプリッタ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ
を介して反射型ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに
集光光束のまま入射する。反射型ライトバルブ１２Ｒ，
１２Ｇ，１２Ｂより拡散光として射出された全体光束
は、偏光ビームスプリッタ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを経
由して色合成光学系１７に入射する。色合成光学系１７
に入射した全体光束は、該色合成光学系１７によって色
合成され、Ｒ光とＧ光とＢ光との合成光として拡散光の
まま投射レンズ１８に入射する。そして、投射レンズ１
８に入射した合成光は、該投射レンズ１８によって不図
示のスクリーン上に投射される。

【００４４】以上より本実施の形態に係る投射型表示装
置では、コンデンサレンズ６から射出された全体光束
は、集光光束であるために第１のダイクロイックミラー
７から第２のダイクロイックミラー８へ進行するにした
がってその径は小さくなる。このため、第２のダイクロ
イックミラー８の大きさは、第１のダイクロイックミラ
ー７の大きさよりも小さくすることができる。また上述
のように、第１のダイクロイックミラー７及び第２のダ
イクロイックミラー８は、該ミラー７，８に入射する光
軸Ｏの入射角度が４５度よりも大きい角度αとなるよう
に配置されている。従って、第１のダイクロイックミラ
ー７及び第２のダイクロイックミラー８は、全体光束を
斜めに遮断するように配置されることとなる。また、第
１のダイクロイックミラー７及び第２のダイクロイック
ミラー８に対する全体光束の光軸Ｏの入射位置を、第１
のダイクロイックミラー７及び第２のダイクロイックミ
ラー８の中心位置から外す構成としている。斯かる構成
により、斜めに配置した第１のダイクロイックミラー７
及び第２のダイクロイックミラー８のそれぞれの入射面
全面にわたって、効率よく集光光束である全体光束を入
射させることができる。

【００４５】本実施の形態に係る投射型表示装置では、
以上のような第１のダイクロイックミラー７及び第２の
ダイクロイックミラー８からなる色分解光学系９を用い
ることにより、該色分解光学系９よりも投射レンズ１８
側に配置される部材と、色分解光学系９との機械的な干
渉を防止することができる。具体的には、フィールドレ
ンズ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ等と、第１のダイクロイッ
クミラー７及び第２のダイクロイックミラー８のそれぞ
れの色合成光学系１７側の先端部分との機械的な干渉を
防止することができる。

【００４６】また図２において、第１のダイクロイック
ミラー７によって反射されたＢ光と、第１のダイクロイ
ックミラー７を透過したＲ光とＧ光との混合光に着目す
れば、フィールドレンズ１０Ｇ、偏光ビームスプリッタ
１１Ｇ、及び反射型ライトバルブ１２Ｇは、色合成光学
系１７とＢ光と混合光によって形成される空間内に配置
されていると言うことができる。本実施の形態に係る投
射型表示装置において、Ｂ光の色合成光学系１７側の最
外縁光線Ｂｓと、Ｒ光とＧ光との混合光の色合成光学系
１７側の最外縁光線ＲＧｓは略直角をなす構成としてい
る。従ってこれにより、最外縁光線Ｂｓと最外縁光線Ｒ
Ｇｓがフィールドレンズ１０Ｇ、偏光ビームスプリッタ
１１Ｇ、及び反射型ライトバルブ１２Ｇに近接させるこ
とができる。言い換えれば、Ｂ光と混合光をフィールド
レンズ１０Ｇ、偏光ビームスプリッタ１１Ｇ、及び反射
型ライトバルブ１２Ｇにより近接して進行させる構成と
することができる。このため、投射型表示装置の小型化
を達成することができる。

【００４７】また上述のように本実施の形態に係る投射
型表示装置では、色分解光学系９によって色分解された
Ｒ光，Ｇ光，及びＢ光は、それぞれ偏光ビームスプリッ
タ１１Ｒ，１１Ｂ，１１Ｇの偏光分離面１１Ｒｐ，１１
Ｂｐ，１１Ｇｐに対する入射光軸の入射角度が４５度未
満の角度θとなるように構成されている。ここで、仮に
色分解光学系９によって色分解されたＲ光，Ｇ光，及び
Ｂ光が、偏光ビームスプリッタ１１Ｒ，１１Ｂ，１１Ｇ
の偏光分離面１１Ｒｐ，１１Ｂｐ，１１Ｇｐに対して、
入射光軸の入射角度が４５度となる構成とした場合につ
いて述べる。斯かる場合、反射型ライトバルブ１２Ｇと
Ｂ光とが干渉してしまうことを防止するために、偏光ビ
ームスプリッタ１１Ｂの配置位置を−Ｘ方向へ移動する
ことによってＢ光を反射型ライトバルブ１２Ｇから離し
つつ偏光ビームスプリッタ１１Ｂへ入射させる必要があ
る。このため、反射型ライトバルブ１２Ｂから投射レン
ズ１８までのＢ光の光路長が大きくなる。その結果、投
射型表示装置の大型化を招くこととなってしまう。従っ
て以上から、Ｒ光，Ｇ光，及びＢ光がそれぞれ４５度未
満の入射角度θにて偏光分離面１１Ｒｐ，１１Ｂｐ，１
１Ｇｐに入射する構成とした本実施の形態に係る投射型
表示装置は、反射型ライトバルブ１２Ｂから投射レンズ
１８までのＢ光の光路長の短縮化が図られている。これ
により、偏光ビームスプリッタ１１Ｒ，１１Ｇ，１１
Ｂ、色合成光学系１７等の構成部材を小型化することが
できる。従って本実施の形態に係る投射型表示装置で
は、該装置の小型化が十分に達成されている。

【００４８】また上述のように本実施の形態に係る投射
型表示装置は、色合成光学系１７として互いのダイクロ
イック膜１４ｄ，１５ｄが平行となるように配置された
２つのダイクロイックプリズム１４，１５を用いてい
る。従って、ダイクロイック膜１４ｄ，１５ｄ同士が交
差する構成でないため、色合成光学系１７としてクロス
ダイクロイックプリズムを用いた場合に問題となるダイ
クロイック膜同士の交差部分において一方のダイクロイ
ック膜が不連続となることがない。従って、本実施の形
態に係る投射型表示装置は、スクリーンの全面にわたっ
て均一な投射像を投射することができる。尚、本実施の
形態に係る投射型表示装置における色合成光学系１７
は、上記構成に限られず、Ｌ字型形状のプリズム部材内
にダイクロイック膜１４ｄ，１５ｄが平行となるように
配置したものを用いることもできる。

【００４９】また本実施の形態に係る投射型表示装置
は、色合成光学系１７内のダイクロイック膜１４ｄ，１
５ｄの光学特性に起因する漏れ光、即ち該ダイクロイッ
ク膜１４ｄ，１５ｄを透過してしまう光の進行方向に反
射型ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを配置しない
構成としている。このため、この漏れ光に起因するゴー
スト像を投射することがない。以上のように本実施の形
態に係る投射型表示装置は、ゴースト光の発生を防止
し、スクリーンの全面にわたって均一な投射像を投射す
ることができる。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、ゴースト光の発生を防
止し、かつ小型化を図った投射型表示装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る投射型表示装置を示
す概略構成図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る投射型表示装置にお
ける光束の様子を示す図である。

【図３】反射型ライトバルブを用いた従来の投射型表示
装置の一例を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１，１０１ 光源 ２ 第１レンズ板 ３ 折り曲げミラー ４ 第２レンズ板 ５，１０５ 偏光変換装置 ６，１０６ コンデンサレンズ ７ 第１のダイクロイックミラー ８ 第２のダイクロイックミラー １０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ，１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０
Ｂ フィールドレンズ １１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ，１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１
Ｂ 偏光ビームスプリッタ １２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ，１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２
Ｂ 反射型ライトバルブ １３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ 光路長補正板 １６ プリズム部材 １４，１５ ダイクロイクプリズム １８，１１８ 投射レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H088 EA14 EA15 EA16 EA19 HA13 HA20 HA23 HA24 2H091 FA05X FA10X FA26X FD03 FD05 FD12 LA03 LA16 MA07

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源と、 前記光源からの光を第１色光、第２色光、及び第３色光
   の３色の光に色分解する色分解光学系と、 前記３色の光にそれぞれ対応して配置された第１、第
   ２、及び第３の反射型ライトバルブと、 前記色分解光学系からの前記３色の光をそれぞれ偏光分
   離して前記第１、第２、及び第３の反射型ライトバルブ
   に導き、前記第１、第２、及び第３の反射型ライトバル
   ブで変調された前記３色の光をそれぞれ検光するための
   偏光分離面を有する第１、第２、及び第３の偏光ビーム
   スプリッタと、 前記第１、第２、及び第３の偏光ビームスプリッタによ
   って検光された前記３色の光を色合成する色合成光学系
   と、 前記色合成光学系からの合成光を投射する投射レンズと
   を備える投射型表示装置であって、 前記色分解光学系は、 前記光源からの光を、前記第１色光と前記第２色光とか
   らなる混合光と、前記第３色光とに色分解する第１のダ
   イクロイックミラーと、 前記第１のダイクロイックミラーからの前記混合光を、
   前記第１色光と、前記第２色光とに色分解する第２のダ
   イクロイックミラーとからなり、 前記第１のダイクロイックミラー及び前記第２のダイク
   ロイックミラーは、当該第１のダイクロイックミラー及
   び当該第２のダイクロイックミラーに対する前記光源か
   らの光の光軸の入射角度が４５度よりも大きくなるよう
   に互いに平行に配置されており、 前記第１、第２、及び第３の偏光ビームスプリッタは、
   前記偏光分離面に対する前記３色の光の各光軸の入射角
   度が４５度未満となるように配置されており、 前記色合成光学系は、平行に配置された２枚のダイクロ
   イック膜を有するダイクロイックプリズムであることを
   特徴とする投射型表示装置。
2. 【請求項２】前記色分解光学系における前記第２のダイ
   クロイックミラーの大きさは、前記第１のダイクロイッ
   クミラーの大きさよりも小さいことを特徴とする請求項
   １に記載の投射型表示装置。
3. 【請求項３】前記光源からの光が、前記色分解光学系に
   おける前記第１のダイクロイックミラー及び前記第２の
   ダイクロイックミラーに効率良く入射するように、前記
   第１のダイクロイックミラー及び前記第２のダイクロイ
   ックミラーに対する前記光源からの光の光軸の入射位置
   を、それぞれ当該第１のダイクロイックミラー及び当該
   第２のダイクロイックミラーの中心位置から外している
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の投射型
   表示装置。
4. 【請求項４】前記色分解光学系における前記第１のダイ
   クロイックミラーから射出された前記混合光の前記色合
   成光学系側の最外縁光線と、前記第１のダイクロイック
   ミラーから射出された前記第３色光の前記色合成光学系
   側の最外縁光線とは、略直角をなすことを特徴とする請
   求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の投射型表示
   装置。