JP2004246286A - 投射型表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】長期間良好にコントラストを維持できる投射型表示装置を提供すること。
【解決手段】反射型ライトバルブ１９と、光源１１からの光を偏光分離して前記反射型ライトバルブ１９に射出し、前記反射型ライトバルブ１９で変調された光を検光する偏光ビームスプリッタ１７と、前記反射型ライトバルブ１９と前記偏光ビームスプリッタ１７の間に配置される１／４波長位相板１８とを有する投射型表示装置において、前記１／４波長位相板１８は、厚さの異なる２枚の水晶板からなること。
【選択図】 図１
【解決手段】反射型ライトバルブ１９と、光源１１からの光を偏光分離して前記反射型ライトバルブ１９に射出し、前記反射型ライトバルブ１９で変調された光を検光する偏光ビームスプリッタ１７と、前記反射型ライトバルブ１９と前記偏光ビームスプリッタ１７の間に配置される１／４波長位相板１８とを有する投射型表示装置において、前記１／４波長位相板１８は、厚さの異なる２枚の水晶板からなること。
【選択図】 図１
Description
【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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、投射型表示装置において、１／４波長位相板をその進相軸または遅相軸が、偏光子および検光子として使用する偏光ビームスプリッタの入射光軸と反射光軸とを含む平面に直交するように、偏光ビームスプリッタと液晶パネルとの間に配置し、投射像のコントラストを向上させる構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記の投射型表示装置では、偏光ビームスプリッタと反射型ライトバルブとの間の光路中に配置する、１／４波長位相板は一枚のプラスチック材から形成されたものが一般に使用されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−２５００２６（特公平７−３８０５０）号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の投射型表示装置では、１／４波長位相板はプラスチック材にて形成されているため、耐熱性が悪く、熱的な耐久性に問題がある。特に高輝度の投射像を投射するために光量を増加させると、熱によって１／４波長位相板としての性能が劣化し投射型表示装置の投射像のコントラストが劣化するという問題が有る。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みて行われたものであり、長期間良好なコントラストを維持できる投射型表示装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、反射型ライトバルブと、光源からの光を偏光分離して前記反射型ライトバルブに射出し、前記反射型ライトバルブで変調された光を検光する偏光ビームスプリッタと、前記反射型ライトバルブと前記偏光ビームスプリッタの間に配置される１／４波長位相板と、を有する投射型表示装置において、前記１／４波長位相板は、厚さの異なる２枚の水晶板からなることを特徴とする投射型表示装置を提供する。
【０００８】
また、本発明は、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部を有する第１、第２、及び第３の偏光ビームスプリッタと、前記反射型ライトバルブと前記偏光ビームスプリッタとの間の少なくとも１色の光路中に配置される１／４波長位相板と、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有する投射型表示装置において、前記１／４波長位相板は、厚さの異なる２枚の水晶板からなることを特徴とする投射型表示装置を提供する。
【０００９】
また、本発明の投射型表示装置では、前記２枚の水晶板のうち一枚は右水晶であり、他は左水晶であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の投射型表示装置では、前記２枚の水晶板は、前記２枚の水晶板を一体化して光軸の回りに回転可能であり、さらに、前記２枚の水晶板のうち一方のみが独立して回転可能であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の投射型表示装置では、前記２枚の水晶板は、前記２枚の水晶板を一体化して光軸の回りに回転させ、続いて、前記２枚の水晶板の一方の水晶板のみを光軸の回りに回転させて投射像のコントラストが良好な回転位置に配置されていることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の投射型表示装置では、前記２枚の水晶板は、前記２枚の水晶板を一体化して光軸の回りに回転させ、続いて、前記２枚の水晶板の一方の水晶版のみを光軸の周りに回転させて投射像のコントラストが良好な回転位置を決定する操作を複数回行って決定する回転位置に配置されていることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の投射型表示装置では、前記反射型ライトバルブを保持するライトバルブ保持部材と、前記２枚の水晶板を保持する水晶板保持部材と、前記偏光ビームスプリッタを保持する偏光ビームスプリッタ保持部材とを有し、前記反射型ライトバルブと前記２枚の水晶板と前記偏光ビームスプリッタとは、前記反射型ライトバルブ保持部材と前記水晶板保持部材と前記偏光ビームスプリッタ保持部材とを介して接続され一体化されていることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１は本発明の第１実施形態に係る投射型表示装置の概略構成平面図であり、図２は第１実施形態における偏光ビームスプリッタ、１／４波長位相板、反射型ライトバルブの分解斜視図である。また、図３は本発明の第２実施の形態に係る投射型表示装置の概略構成平面図であり、図４は第２実施形態における偏光ビームスプリッタ、１／４波長位相板、反射型ライトバルブの分解斜視図である。図５は、第２実施形態の偏光ビームスプリッタ、１／４波長位相板、反射型ライトバルブの一体化を説明する分解斜視図である。
【００１６】
（第１実施形態）
図１において、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を定義する。なお、Ｚ軸は紙面に対して垂直な方向である。
【００１７】
図１において、ランプ１１ａと放物面鏡形状を有する凹面鏡１１ｂとから構成される光源１１からＹ軸方向に射出される光源光束は、偏光照明装置１２を経て、紙面に垂直なＺ軸方向に振動方向を有する直線偏光に変換される。
【００１８】
ここで、偏光照明装置１２は、以下に示すような図示されていない構成である。複数のレンズを平面状に配置した第１レンズ板と第２レンズ板から構成されるインテグレータ、複数の偏光ビームスプリッタをアレイ状に配置し、その所定の射出面に配置した１／２波長板から構成される偏光変換装置ならびに重畳照明を達成するコンデンサレンズから構成されている。
【００１９】
偏光照明装置１２を射出した偏光光はＢ光を反射する特性を有するダイクロイックミラー１３Ｂと、Ｒ光とＧ光とを反射する特性を有するダイクロイックミラー１３ＲＧとを互いに直交して配置（Ｘ型）したクロスダイクロイックミラー１３に入射し、互いに反対方向であるＸ軸方向と−Ｘ軸方向に進行するＢ光と、Ｒ光とＧ光の混合光とに色分解される。
【００２０】
色分解されたＢ光は反射折り曲げミラー１４で進行方向を変えてＹ軸方向に進行し、Ｂ光用の偏光ビームスプリッタ１７Ｂに入射する。
【００２１】
色分解されたＲ光とＧ光の混合光は、反射折り曲げミラー１５で進行方向を変えてＹ軸方向に進行し光軸上に配置されたＧ光反射特性を有するダイクロイックミラー１６に入射し、ダイクロイックミラー１６を透過して進行するＲ光と、ダイクロイックミラー１６で反射して進行方向を変えてＸ軸方向に進行するＧ光とに色分解され、Ｒ光、Ｇ光の偏光ビームスプリッタ１７Ｒ、１７Ｇにそれぞれ入射する。このようにして、色分解光学系が構成されている。
【００２２】
偏光ビームスプリッタ１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒにそれぞれ入射したＢ光、Ｇ光、Ｒ光は、偏光方向が偏光ビームスプリッタ１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒ中の偏光分離部（ＸＹ平面に垂直で、入射光軸に対して略４５度の角度を有する）１７Ｂ−Ｐ、１７Ｇ−Ｐ、１７Ｒ−Ｐに対して実質的に反射する方向に偏光されているため、偏光分離部１７Ｂ−Ｐ、１７Ｇ−Ｐ、１７Ｒ−Ｐでそれぞれ反射されて、偏光ビームスプリッタ１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒをそれぞれ射出し、２枚の水晶板で形成された１／４波長位相板１８Ｂ（１８Ｂ−Ａと１８Ｂ−Ｂ）、１８Ｇ（１８Ｇ−Ａと１８Ｇ−Ｂ）、１８Ｒ（１８Ｒ−Ａと１８Ｒ−Ｂ）にそれぞれ入射し、射出して、反射型ライトバルブ１９Ｂ、１９Ｇ、１９Ｒにそれぞれ入射する。
【００２３】
反射型ライトバルブ１９Ｂ、１９Ｇ、１９Ｒでは、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光それぞれの色信号にてそれぞれの入射光を変調し、反射射出する。射出されたＢ光、Ｇ光、Ｒ光は、再度１／４波長位相板１８Ｂ、１８Ｇ、１８Ｒにそれぞれ入射し、射出して、偏光ビームスプリッタ１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒにそれぞれ入射される。偏光分離部１７Ｂ−Ｐ、１７Ｇ−Ｐ、１７Ｒ−Ｐでは、入射されたＢ光、Ｇ光、Ｒ光から変調光をそれぞれ透過して射出検光し、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２０にそれぞれ異なる入射面から入射する。
【００２４】
入射されたＲ光、Ｂ光は内部にＸ型に配置されたＲ光反射ダイクロイック膜２０Ｒ、Ｂ光反射ダイクロイック膜２０Ｂによってそれぞれ反射され、Ｇ光はＲ光反射ダイクロイック膜２０Ｒと、Ｂ光反射ダイクロイック膜２０Ｂとを透過して、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光の色合成がなされ、色合成光が射出面からＸ軸方向に射出され投射レンズ２１に入射され、図示しないスクリーン上にフルカラーの投射像を投射する。このようにして、投射型表示装置が構成されている。
【００２５】
次に、本第１実施形態における、１／４波長位相板１８Ｂ、１８Ｇ、１８Ｒの構成について図２を用いて説明する。
【００２６】
図２は、本第１実施形態にかかる投射型表示装置のＧ光における、偏光ビームスプリッタ１７Ｇと、１／４波長位相板１８Ｇと、反射型ライトバルブ１９Ｇとの配置を説明する斜視図である。Ｒ光、Ｂ光もＧ光と同様の構成であり、ここではＧ光のみについて説明し、Ｒ光とＢ光については説明を省略する。
【００２７】
図２において、１／４波長位相板１８Ｇは、厚みｔ１を有し結晶光学軸をＺ軸方向と平行な方向に配置した水晶板１８Ｇ−Ａと、厚みがｔ１より薄い厚みｔ２を有し結晶光学軸を水晶板１８Ｇ−Ａの結晶光学軸とは垂直なＸ軸方向と平行な方向に配置した１８Ｇ−Ｂとを貼り合わせて形成されている。
【００２８】
厚みの差ｔ１−ｔ２の値は、その厚み（ｔ１−ｔ２）を有する１枚の水晶板で１／４波長位相板を形成していると見なせるので、所定の厚みになるように２枚の水晶板１８Ｇ−Ａと１８Ｇ−Ｂとを形成して貼り付けることが重要である。
【００２９】
なお、上記説明では、水晶板の厚みは水晶板１８Ｇ−Ａの方が厚いとしたが、水晶板１８Ｇ−Ｂの方を厚くしても、厚みの差をｔ２−ｔ１とすれば、上記と同様の効果を奏する１／４波長位相板１８Ｇを形成することができる。
【００３０】
１／４波長位相版１８Ｇは、２枚の水晶板１８Ｇ−Ａと１８Ｇ−Ｂの結晶光学軸が直交するように貼り付けられている。また、２枚の水晶板１８Ｇ−Ａ、１８Ｇ−Ｂの結晶光学軸が、偏光ビームスプリッタ１７Ｇへの入射光の光軸と偏光分離部１７Ｇ−Ｐにより反射されてライトバルブ１９Ｇへ進行する反射光の光軸とを含む平面（ＸＹ平面）に対して垂直または水平となるように配置されている。
【００３１】
こうすることにより、１／４波長位相板１８Ｇによって、偏光ビームスプリッタ１７Ｇから射出され、１／４波長位相板１８Ｇを経てライトバルブ１９Ｇに入射して、変調反射されて、再度１／４波長位相板１８Ｇを経て偏光ビームスプリッタ１７Ｇに再度入射する光の偏光の振動方向を偏光ビームスプリッタ１７Ｇの偏光分離部１７Ｇ−Ｐによる検光に最適な方向に変換することができ、コントラストの良好な投射像を投射することができるようになる。
【００３２】
また、１／４波長位相板１８Ｇは２枚の水晶板（１８Ｇ−Ａ、１８Ｇ−Ｂ）を使用しているので、耐熱性が向上し１／４波長位相板の長寿命化を実現できる。さらに、１／４波長位相板の厚みが厚くなるので、１枚の水晶板を使用した１／４波長位相板と比較して平面性を維持しやすく、また取り扱いやすいという効果を奏する。
【００３３】
また、水晶板では、光軸に対して４５度の傾きの振動方向を有する直線偏光を入射させた場合、偏光の回転方向が右方向（以後、右水晶と称する）と左方向（以後、左水晶と称する）の２種類があることが知られている。上述のように２枚の水晶板を貼り付けた構造を有する１／４波長位相板において、右水晶同士または左水晶同士を貼り付けた１／４波長位相板よりも、右水晶と左水晶を貼り付けた１／４波長位相板の方が、１／４波長位相板としての基本性能が優れている。すなわち、１／４波長位相板で直線偏光を円偏光に変換する際に、前者は楕円偏光になりやすいのに対し、後者は円偏光を達成できるという性質がある。
【００３４】
したがって、本第１実施形態で用いている、２枚の水晶板を貼り付けた構成の１／４波長位相板は、一方を右水晶、他方を左水晶とすることで、コントラストの良好な投射像を得ることができるという効果を奏する。
【００３５】
なお、本実施形態では、コントラストの改善のためにＲ光、Ｇ光、Ｂ光の各色光の光路中に２枚の水晶板で形成された１／４波長位相板をそれぞれ配置したが、色分解光学系の設計により必ずしも全ての色光にこれらを配置する必要はない。Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の３色の光のうち２色の光に本実施形態の１／４波長位相板を配置してもよいし、１色光のみに配置しても良い。どの色光に配置すべきかは色分解光学系の設計、製造に依存して適宜決めれば良い。
【００３６】
（第２の実施形態）
図３、図４、図５を用いて本発明の第２の実施形態にかかる投射型表示装置を説明する。図３において、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を定義する。なお、Ｚ軸は紙面に対して垂直な方向である。
【００３７】
図３において、ランプ１１ａと放物面鏡形状を有する凹面鏡１１ｂとから構成される光源１１からＹ軸方向に射出される光源光束は、偏光照明装置１２を経て、紙面に垂直なＺ軸方向に振動方向を有する直線偏光に変換される。
【００３８】
ここで、偏光照明装置１２は、以下に示すような図示されていない構成である。複数のレンズを平面状に配置した第１レンズ板と第２レンズ板から構成されるインテグレータ、複数の偏光ビームスプリッタをアレイ状に配置し、その所定の射出面に配置した１／２波長板から構成される偏光変換装置ならびに重畳照明を達成するコンデンサレンズから構成されている。
【００３９】
偏光照明装置１２を射出した偏光光はＢ光を反射する特性を有するダイクロイックミラー１３Ｂと、Ｒ光とＧ光とを反射する特性を有するダイクロイックミラー１３ＲＧとを互いに直交して配置（Ｘ型）したクロスダイクロイックミラー１３に入射し、互いに反対方向であるＸ軸方向と−Ｘ軸方向に進行するＢ光と、Ｒ光とＧ光の混合光とに色分解される。
【００４０】
色分解されたＢ光は反射折り曲げミラー１４で進行方向を変えてＹ軸方向に進行し、Ｂ光用の偏光ビームスプリッタ１７Ｂに入射する。
【００４１】
色分解されたＲ光とＧ光の混合光は、反射折り曲げミラー１５で進行方向を変えてＹ軸方向に進行し光軸上に配置されたＧ光反射特性を有するダイクロイックミラー１６に入射し、ダイクロイックミラー１６を透過して進行するＲ光と、ダイクロイックミラー１６で反射して進行方向を変えてＸ軸方向に進行するＧ光とに色分解され、Ｒ光、Ｇ光の偏光ビームスプリッタ１７Ｒ、１７Ｇにそれぞれ入射する。このようにして、色分解光学系が構成されている。
【００４２】
偏光ビームスプリッタ１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒにそれぞれ入射したＢ光、Ｇ光、Ｒ光は、偏光方向が偏光ビームスプリッタ１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒ中の偏光分離部（ＸＹ平面に垂直で、入射光軸に対して略４５度の角度を有する）１７Ｂ−Ｐ、１７Ｇ−Ｐ、１７Ｒ−Ｐに対して実質的に反射する方向に偏光されているため、偏光分離部１７Ｂ−Ｐ、１７Ｇ−Ｐ、１７Ｒ−Ｐでそれぞれ反射されて、偏光ビームスプリッタ１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒをそれぞれ射出し、２枚の水晶板で形成された１／４波長位相板１１８Ｂ（１１８Ｂ−Ａと１１８Ｂ−Ｂ）、１１８Ｇ（１１８Ｇ−Ａと１１８Ｇ−Ｂ）、１１８Ｒ（１１８Ｒ−Ａと１１８Ｒ−Ｂ）にそれぞれ入射し、透過して、反射型ライトバルブ１９Ｂ、１９Ｇ、１９Ｒにそれぞれ入射される。
【００４３】
反射型ライトバルブ１９Ｂ、１９Ｇ、１９Ｒでは、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光それぞれの色信号にてそれぞれの入射光を変調し、反射射出する。射出されたＢ光、Ｇ光、Ｒ光は、再度１／４波長位相板１１８Ｂ、１１８Ｇ、１１８Ｒにそれぞれ入射し、射出して、偏光ビームスプリッタ１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒにそれぞれ入射される。偏光分離部１７Ｂ−Ｐ、１７Ｇ−Ｐ、１７Ｒ−Ｐでは、入射されたＢ光、Ｇ光、Ｒ光から変調光をそれぞれ透過して射出し、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２０にそれぞれ異なる入射面から入射する。
【００４４】
入射されたＲ光、Ｂ光は内部にＸ型に配置されたＲ光反射ダイクロイック膜２０Ｒ、Ｂ光反射ダイクロイック膜２０Ｂによってそれぞれ反射され、Ｇ光はＲ光反射ダイクロイック膜２０Ｒと、Ｂ光反射ダイクロイック膜２０Ｂとを透過して、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光の色合成がなされ、色合成光が射出面からＸ軸方向に射出され投射レンズ２１に入射され、図示しないスクリーン上にフルカラーの投射像を投射する。このようにして、投射型表示装置が構成されている。
【００４５】
次に、本第２実施形態における、１／４波長位相板１１８Ｂ、１１８Ｇ、１１８Ｒの構成について図４を用いて説明する。
【００４６】
図４は、本第２実施形態にかかる投射型表示装置のＧ光における、偏光ビームスプリッタ１７Ｇと、１／４波長位相板１１８Ｇと、反射型ライトバルブ１９Ｇの配置を説明する斜視図である。Ｒ光、Ｂ光も本Ｇ光と同様の構成であり、ここではＧ光のみについて説明し、Ｒ光とＢ光については説明を省略する。
【００４７】
図４において、１／４波長位相板１１８Ｇは、厚みｔ１を有し結晶光学軸をＺ軸方向と略平行な方向に配置した水晶板１１８Ｇ−Ａと、厚みがｔ１より薄い厚みｔ２を有し結晶光学軸を水晶板１１８Ｇ−Ａの結晶光学軸とは垂直となるＸ軸方向と略平行な方向に配置した１１８Ｇ−Ｂとを所定の間隔をあけて配置されている。
【００４８】
また、水晶板１１８Ｇ−Ａ，１１８Ｇ−Ｂは、それぞれ結晶光学軸方向が後述するコントラストの調整手順に基づいて、偏光ビームスプリッタ１７Ｇへの入射光軸とライトバルブ１９Ｇへの反射光軸とで形成される平面（ＸＹ平面）に対して垂直又は平行に近い位置に調整されて、コントラストが最適な位置になるように固定されている。
【００４９】
なお、本実施形態では、コントラストの改善のためにＲ光、Ｇ光、Ｂ光の各色光の光路中に２枚の水晶板で形成された１／４波長位相板をそれぞれ配置したが、色分解光学系の設計により必ずしも全ての色光にこれらを配置する必要はない。Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の３色の光のうち２色の光に本実施形態の１／４波長位相板を配置してもよいし、１色光のみに配置しても良い。どの色光に配置すべきかは色分解光学系の設計、製造に依存して適宜決めれば良い。
【００５０】
また、前記第１実施形態と同様に、本第２実施形態においても、一方を右水晶、他方を左水晶を使用しても良い。
【００５１】
次に、本第２実施形態にかかる反射型投射装置の偏光ビームスプリッタ、１／４波長位相板、反射型ライトバルブの組み立て、調整について説明する。図５は、第２実施形態のＧ光用の偏光ビームスプリッタ、１／４波長位相板、反射型ライトバルブの配置を説明する斜視図である。Ｒ光、Ｂ光もＧ光と同様の構成であり、ここではＧ光のみについて説明し、Ｒ光、Ｂ光については説明を省略する。
【００５２】
図５において、偏光ビームスプリッタ１７Ｇ、水晶板１１８Ｇ−Ａ、１１８Ｇ−Ｂ、反射型ライトバルブ１９Ｇは一体化して配置する必要があるので、それぞれを取付る取付部材について説明する。
【００５３】
本第２実施形態では、各取付部材は、偏光ビームスプリッタ１７Ｇ側から、偏光ビームスプリッタ１７Ｇを取付固定する偏光ビームスプリッタ固定部材２０１（以後、第１取付部材と記す）と、水晶板１１８Ｇ−Ａを取付固定する第１水晶板取付部材２０２（以後、第２取付部材と記す）と、水晶板１１８Ｇ−Ｂを取付固定する第２水晶板取付部材２０３（以後、第３取付部材と記す）と、反射型ライトバルブ取付部材２０４（以後、第４取付部材と記す）とから構成されている。以下、各取付部材について詳説する。
【００５４】
第１取付部材２０１は、金属板部材を所定の形状（開口部を有する樽型状）に加工したもので、中央部には光を通過させるための開口部２１３が形成されている。第１取付部材２０１の外縁部分の上下部にはそれぞれ、後述する第４部材２０４と半田付けにて接続固定するのに用いられる半田付け取付部２１１Ｕ、２１１Ｌが延設して形成されている。第１取付部材２０１の開口部２１３の外縁部分の上下部には、偏光ビームスプリッタ１７Ｇ側の面に略垂直で偏光ビームスプリッタ１７側に延設され、偏光ビームスプリッタ１７Ｇの上下面にそれぞれ接して固定する偏光ビームスプリッタ取付部２１４Ｕ、２１４Ｌが形成されている。開口部２１３の外周部の左右部には第２取付部材と第３取付部材とを第１取付部材に対してネジを用いて仮止めし、これら第２取付部材と第３取付部材とを光軸の回りに回転して位置決めするための、ネジを挿通する円弧状穴部２１５、２１６、２１７、２１８部が形成されている。開口部２１３の外周部の上下部には、第２取付部材を取付るための穴部２１２Ｕ、２１２Ｌ部が形成されている。
【００５５】
第２取付部材２０２は、金属板部材を所定の形状（開口部を有する略四角形状）に加工したものであり、第２取付部材の中央部には光を通過させる開口部２２３が形成されている。第２取付部材の外縁部分の上下部には第１取付部材２０１の穴部２１２Ｕ、２１２Ｌに挿入して第２取付部材２０２を光軸に対して回転する際に支持するための取付部２２９Ｕ、２２９Ｌが斜め上下方向に延在してそれぞれ形成されている。開口部２２３の外周部の左右部には、第１取付部材２０１に形成された円弧状穴部２１５、２１８に挿通されたネジと螺合し、第２取付部材２０２と第１取付部材２０１とをネジを用いて一体化させると共に、第２取付部材２０２の光軸に対する相対的な回転角を確保するための雌ネジ２２５、２２８が形成されている。また、第１取付部材２０１と第３取付部材２０３とを取付るためのネジを挿通させるための円弧状穴２２６、２２７とが形成されている。
【００５６】
第３取付部材２０３は、金属板部材を所定形状（開口部を有する四角形状）に加工したものであり、中央部に光を通過させる開口部２３３が形成されている。第３取付部材の外縁部分の左右の略中央部付近に第３取付部材２０３を光軸の回りに回転させる際に使用する突起部２０３Ｌ、２０３Ｒが延在して形成されている。開口部２３３の外周部の左右部には、第１取付部材２０１と第３取付部材２０３とをネジで取付するための雌ネジ２３６、２３７が形成されている。また、第１取付部材２０１と第２取付部材２０２とを一体化して取付るネジの先端部が第３取付部材２０３の外周部に当接しないようにするために円弧状穴２３５、２３８部が形成されている。
【００５７】
第４取付部材２０４は、金属板部材を加工して断面が略コ字状に形成され、コ字状部材の縦方向部分の中央部に光を通過させるための開口部２４３が形成されている。反射型ライトバルブ１９Ｇはコ字状部材の偏光ビームスプリッタ１７Ｇとは反対側の面で開口部２４３の外周部に接着固定される。コ字状部材の上下部分には偏光ビームスプリッタ１７Ｇ側に斜め上下方向に、第１取付部材の半田付け部２１１Ｕ、２１１Ｌと半田付けするための半田付け部２４１Ｕ、２４１Ｌ部が延在して形成されている。
【００５８】
これらの部材を一体的に組み立てることによって、偏光ビームスプリッタ１７Ｇ、１／４波長位相板１８Ｇ、反射型ライトバルブ１９Ｇが一体化される。
【００５９】
次に各部材の取付および一体化について説明する。
【００６０】
第１取付部材２０１の偏光ビームスプリッタ取付部２１４Ｕ、２１４Ｌ部で偏光ビームスプリッタ１７Ｇの光の入射および射出面と互いに直交する上下面をそれぞれ挟み込み接着して固定する。その際に、偏光ビームスプリッタ１７Ｇの入射および射出面と開口部２１３とが所定の間隔を有し、且つ、略平行（ＸＺ面と平行な面）となるように偏光ビームスプリッタ１７Ｇが配置される。
【００６１】
次に、第２取付部材２０２の開口部２２３、第３取付部材２０３の開口部２３３を覆うように水晶板１１８Ｇ−Ａ、１１８Ｇ−Ｂをそれぞれの開口部２２３、２３３の外周部に接着取付固定する。その際、水晶板１１８Ｇ−Ａの結晶光学軸はＺ軸の方向に略平行となるようにし、水晶板１１８Ｇ−Ｂの結晶光学軸はＸ方向と略平行となるように取付る。
【００６２】
次に、第１取付部材２０２の上下部に形成した取付部２２９Ｕ、２２９Ｌを第１取付部材２０１の穴部２１２Ｕ、２１２Ｌにそれぞれ挿入し、円弧状穴部２１５、２１８を挿通して雌ネジ２２５、２２８に雄ネジを螺合させる。その際、水晶板１１８Ｇ−Ａの結晶光学軸がＺ軸と略平行となるように仮止めする。
【００６３】
次に、一体化された第１取付部材２０１と第２取付部材２０２とに対して、第３取付部材２０３を円弧形状穴部２２６、２２７に雄ネジを挿通して雌ネジ２３６、２３７にそれぞれ螺合する。その際、水晶板１１８Ｇ−Ｂの結晶光学軸の方向は水晶板１１８Ｇ−Ａの結晶光学軸と略直交し、Ｘ軸に略平行となるように仮止めする。
【００６４】
次に、第４取付部材２０４の半田付け取付部２４１Ｕ、２４１Ｌ部を第１取付部材２０１の半田付け取付部２１１Ｕ、２１１Ｌ部に半田付けして一体化する。この際、半田付けする位置は、他色のライトバルブ１９Ｒ、１９Ｂを同様に取付て一体化した時、投射レンズ２１（図３参照）による合成光の投射像中の各画素の位置が一致した状態、即ちレジストレーションが達成されている状態に調整し固定する。
【００６５】
次に、ライトバルブ１９Ｇ、１９Ｒ、１９Ｇにそれぞれの色光を入射させて、各色光毎にライトバルブのＯＮ状態とＯＦＦ状態を達成して各色光の投射像のコントラストを計測し、水晶板１１８Ｇ−Ａと１１８Ｇ−Ｂの結晶光学軸の角度位置を決定する工程に付いて説明する。
【００６６】
前述の一体化工程で第２取付部材２０２、第３取付部材２０３はネジで仮止めされているが、本工程では、まず、雌ネジ２２５、２２８に仮止めしてある雄ネジを緩め、ライトバルブの明状態の投射像と、最もコントラストが大となるライトバルブの暗状態になるように円弧状穴２１５、２１８に沿って光軸の回りに第２取付部材２０２を回転させ、第２取付部材２０２と第３取付部材２０３とを同時に光軸の回りに回転させて調節し、最もコントラストの良好な位置で、ネジを仮止めする。
【００６７】
次に、第３取付部材２０３の雌ネジ２３６、２３７に仮止めしてある雄ネジを緩め第３取付部材２０３を回転可能とし、第３取付部材２０３を第３取付部材２０３の突起部２０３Ｒ、２０３Ｌを用いて円弧状穴２２６、２２７に沿って光軸の回りに回転させてコントラストを調節し、最も良好なコントラストが得られる位置で雄ネジを締付け固定する。
【００６８】
次に、この状態で再度前記第１取付部材２０１と第２取付部材とを仮止めしているネジを緩め、再度第２取付部材２０２と第３取付部材２０３とを光軸の回りに一体に回転させてコントラストの良好な位置を確認する。その際、コントラストの良好な位置が、前述の第３取付部材２０３を独立で回転させて決定した位置と同じ位置であれば、この位置を最良のコントラストを得る位置と決めてすべての雄ネジを締付け固定する。
【００６９】
この際、上述の位置が異なっている場合には、再度、コントラストの一番良好な位置で仮止めして、この位置で再度第３取付部材２０３のみを光軸の回りに回転させて最良のコントラストの位置で雄ネジを締付け固定する。そして、上記の確認を再度行う。
【００７０】
このように、第２取付部材２０２と第３取付部材２０３とを一体化して光軸の回りに同時に回転させてコントラストの良好な位置で仮止めし、次に、一方の水晶板のみを独立で回転させてコントラストの良好な位置を決定する工程を繰り返して行い、最終的に最もコントラストの良好な位置を決定し固定する。
【００７１】
本第２実施形態では、独立に回転させるのは厚みの薄い水晶板１１８Ｇ−Ｂであるが、独立に回転させるのが厚みの厚い水晶板１１８Ｇ−Ａとなるように構成しても同様の工程で調節することが可能である。
【００７２】
また、他色のＲ光、Ｂ光についても同様の調整を行うことで、全ての色光について最適なコントラストが得られる投射型表示装置が実現できる。
【００７３】
また、本第２実施形態では、２枚の水晶板を用いた１／４波長位相板でそれぞれの水晶板の最適な結晶光学軸の配置を達成することができ、第１実施形態の１／４波長位相板と比較して、より優れた投射型表示装置を提供することが可能となる。
【００７４】
なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。
【００７５】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、長期間良好にコントラストを維持できる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】本発明の第１実施形態に係る投射型表示装置の概略構成平面図である。
【図２】第１実施形態における偏光ビームスプリッタ、１／４波長位相板、反射型ライトバルブの分解斜視図である。
【図３】本発明の第２実施の形態に係る投射型表示装置の概略構成平面図である。
【図４】第２実施形態における偏光ビームスプリッタ、１／４波長位相板、反射型ライトバルブの分解斜視図である。
【図５】第２実施形態の偏光ビームスプリッタ、１／４波長位相板、反射型ライトバルブの一体化を説明する分解斜視図である。
【符号の説明】
１１ 光源
１２ 偏光照明光学系
１３ クロスダイクロイックミラー
１４、１５ 反射折り曲げミラー
１６ ダイクロイックミラー
１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ 偏光ビームスプリッタ
１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂ １／４波長位相板
１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂ 反射型ライトバルブ
２０ クロスダイクロイックプリズム
２１ 投射レンズ
１１８Ｒ、１１８Ｇ、１１８Ｂ １／４波長位相板
２０１ 第１取付部材
２０２ 第２取付部材
２０３ 第３取付部材
２０４ 第４取付部材
【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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、投射型表示装置において、１／４波長位相板をその進相軸または遅相軸が、偏光子および検光子として使用する偏光ビームスプリッタの入射光軸と反射光軸とを含む平面に直交するように、偏光ビームスプリッタと液晶パネルとの間に配置し、投射像のコントラストを向上させる構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記の投射型表示装置では、偏光ビームスプリッタと反射型ライトバルブとの間の光路中に配置する、１／４波長位相板は一枚のプラスチック材から形成されたものが一般に使用されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−２５００２６（特公平７−３８０５０）号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の投射型表示装置では、１／４波長位相板はプラスチック材にて形成されているため、耐熱性が悪く、熱的な耐久性に問題がある。特に高輝度の投射像を投射するために光量を増加させると、熱によって１／４波長位相板としての性能が劣化し投射型表示装置の投射像のコントラストが劣化するという問題が有る。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みて行われたものであり、長期間良好なコントラストを維持できる投射型表示装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、反射型ライトバルブと、光源からの光を偏光分離して前記反射型ライトバルブに射出し、前記反射型ライトバルブで変調された光を検光する偏光ビームスプリッタと、前記反射型ライトバルブと前記偏光ビームスプリッタの間に配置される１／４波長位相板と、を有する投射型表示装置において、前記１／４波長位相板は、厚さの異なる２枚の水晶板からなることを特徴とする投射型表示装置を提供する。
【０００８】
また、本発明は、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部を有する第１、第２、及び第３の偏光ビームスプリッタと、前記反射型ライトバルブと前記偏光ビームスプリッタとの間の少なくとも１色の光路中に配置される１／４波長位相板と、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有する投射型表示装置において、前記１／４波長位相板は、厚さの異なる２枚の水晶板からなることを特徴とする投射型表示装置を提供する。
【０００９】
また、本発明の投射型表示装置では、前記２枚の水晶板のうち一枚は右水晶であり、他は左水晶であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の投射型表示装置では、前記２枚の水晶板は、前記２枚の水晶板を一体化して光軸の回りに回転可能であり、さらに、前記２枚の水晶板のうち一方のみが独立して回転可能であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の投射型表示装置では、前記２枚の水晶板は、前記２枚の水晶板を一体化して光軸の回りに回転させ、続いて、前記２枚の水晶板の一方の水晶板のみを光軸の回りに回転させて投射像のコントラストが良好な回転位置に配置されていることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の投射型表示装置では、前記２枚の水晶板は、前記２枚の水晶板を一体化して光軸の回りに回転させ、続いて、前記２枚の水晶板の一方の水晶版のみを光軸の周りに回転させて投射像のコントラストが良好な回転位置を決定する操作を複数回行って決定する回転位置に配置されていることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の投射型表示装置では、前記反射型ライトバルブを保持するライトバルブ保持部材と、前記２枚の水晶板を保持する水晶板保持部材と、前記偏光ビームスプリッタを保持する偏光ビームスプリッタ保持部材とを有し、前記反射型ライトバルブと前記２枚の水晶板と前記偏光ビームスプリッタとは、前記反射型ライトバルブ保持部材と前記水晶板保持部材と前記偏光ビームスプリッタ保持部材とを介して接続され一体化されていることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１は本発明の第１実施形態に係る投射型表示装置の概略構成平面図であり、図２は第１実施形態における偏光ビームスプリッタ、１／４波長位相板、反射型ライトバルブの分解斜視図である。また、図３は本発明の第２実施の形態に係る投射型表示装置の概略構成平面図であり、図４は第２実施形態における偏光ビームスプリッタ、１／４波長位相板、反射型ライトバルブの分解斜視図である。図５は、第２実施形態の偏光ビームスプリッタ、１／４波長位相板、反射型ライトバルブの一体化を説明する分解斜視図である。
【００１６】
（第１実施形態）
図１において、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を定義する。なお、Ｚ軸は紙面に対して垂直な方向である。
【００１７】
図１において、ランプ１１ａと放物面鏡形状を有する凹面鏡１１ｂとから構成される光源１１からＹ軸方向に射出される光源光束は、偏光照明装置１２を経て、紙面に垂直なＺ軸方向に振動方向を有する直線偏光に変換される。
【００１８】
ここで、偏光照明装置１２は、以下に示すような図示されていない構成である。複数のレンズを平面状に配置した第１レンズ板と第２レンズ板から構成されるインテグレータ、複数の偏光ビームスプリッタをアレイ状に配置し、その所定の射出面に配置した１／２波長板から構成される偏光変換装置ならびに重畳照明を達成するコンデンサレンズから構成されている。
【００１９】
偏光照明装置１２を射出した偏光光はＢ光を反射する特性を有するダイクロイックミラー１３Ｂと、Ｒ光とＧ光とを反射する特性を有するダイクロイックミラー１３ＲＧとを互いに直交して配置（Ｘ型）したクロスダイクロイックミラー１３に入射し、互いに反対方向であるＸ軸方向と−Ｘ軸方向に進行するＢ光と、Ｒ光とＧ光の混合光とに色分解される。
【００２０】
色分解されたＢ光は反射折り曲げミラー１４で進行方向を変えてＹ軸方向に進行し、Ｂ光用の偏光ビームスプリッタ１７Ｂに入射する。
【００２１】
色分解されたＲ光とＧ光の混合光は、反射折り曲げミラー１５で進行方向を変えてＹ軸方向に進行し光軸上に配置されたＧ光反射特性を有するダイクロイックミラー１６に入射し、ダイクロイックミラー１６を透過して進行するＲ光と、ダイクロイックミラー１６で反射して進行方向を変えてＸ軸方向に進行するＧ光とに色分解され、Ｒ光、Ｇ光の偏光ビームスプリッタ１７Ｒ、１７Ｇにそれぞれ入射する。このようにして、色分解光学系が構成されている。
【００２２】
偏光ビームスプリッタ１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒにそれぞれ入射したＢ光、Ｇ光、Ｒ光は、偏光方向が偏光ビームスプリッタ１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒ中の偏光分離部（ＸＹ平面に垂直で、入射光軸に対して略４５度の角度を有する）１７Ｂ−Ｐ、１７Ｇ−Ｐ、１７Ｒ−Ｐに対して実質的に反射する方向に偏光されているため、偏光分離部１７Ｂ−Ｐ、１７Ｇ−Ｐ、１７Ｒ−Ｐでそれぞれ反射されて、偏光ビームスプリッタ１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒをそれぞれ射出し、２枚の水晶板で形成された１／４波長位相板１８Ｂ（１８Ｂ−Ａと１８Ｂ−Ｂ）、１８Ｇ（１８Ｇ−Ａと１８Ｇ−Ｂ）、１８Ｒ（１８Ｒ−Ａと１８Ｒ−Ｂ）にそれぞれ入射し、射出して、反射型ライトバルブ１９Ｂ、１９Ｇ、１９Ｒにそれぞれ入射する。
【００２３】
反射型ライトバルブ１９Ｂ、１９Ｇ、１９Ｒでは、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光それぞれの色信号にてそれぞれの入射光を変調し、反射射出する。射出されたＢ光、Ｇ光、Ｒ光は、再度１／４波長位相板１８Ｂ、１８Ｇ、１８Ｒにそれぞれ入射し、射出して、偏光ビームスプリッタ１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒにそれぞれ入射される。偏光分離部１７Ｂ−Ｐ、１７Ｇ−Ｐ、１７Ｒ−Ｐでは、入射されたＢ光、Ｇ光、Ｒ光から変調光をそれぞれ透過して射出検光し、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２０にそれぞれ異なる入射面から入射する。
【００２４】
入射されたＲ光、Ｂ光は内部にＸ型に配置されたＲ光反射ダイクロイック膜２０Ｒ、Ｂ光反射ダイクロイック膜２０Ｂによってそれぞれ反射され、Ｇ光はＲ光反射ダイクロイック膜２０Ｒと、Ｂ光反射ダイクロイック膜２０Ｂとを透過して、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光の色合成がなされ、色合成光が射出面からＸ軸方向に射出され投射レンズ２１に入射され、図示しないスクリーン上にフルカラーの投射像を投射する。このようにして、投射型表示装置が構成されている。
【００２５】
次に、本第１実施形態における、１／４波長位相板１８Ｂ、１８Ｇ、１８Ｒの構成について図２を用いて説明する。
【００２６】
図２は、本第１実施形態にかかる投射型表示装置のＧ光における、偏光ビームスプリッタ１７Ｇと、１／４波長位相板１８Ｇと、反射型ライトバルブ１９Ｇとの配置を説明する斜視図である。Ｒ光、Ｂ光もＧ光と同様の構成であり、ここではＧ光のみについて説明し、Ｒ光とＢ光については説明を省略する。
【００２７】
図２において、１／４波長位相板１８Ｇは、厚みｔ１を有し結晶光学軸をＺ軸方向と平行な方向に配置した水晶板１８Ｇ−Ａと、厚みがｔ１より薄い厚みｔ２を有し結晶光学軸を水晶板１８Ｇ−Ａの結晶光学軸とは垂直なＸ軸方向と平行な方向に配置した１８Ｇ−Ｂとを貼り合わせて形成されている。
【００２８】
厚みの差ｔ１−ｔ２の値は、その厚み（ｔ１−ｔ２）を有する１枚の水晶板で１／４波長位相板を形成していると見なせるので、所定の厚みになるように２枚の水晶板１８Ｇ−Ａと１８Ｇ−Ｂとを形成して貼り付けることが重要である。
【００２９】
なお、上記説明では、水晶板の厚みは水晶板１８Ｇ−Ａの方が厚いとしたが、水晶板１８Ｇ−Ｂの方を厚くしても、厚みの差をｔ２−ｔ１とすれば、上記と同様の効果を奏する１／４波長位相板１８Ｇを形成することができる。
【００３０】
１／４波長位相版１８Ｇは、２枚の水晶板１８Ｇ−Ａと１８Ｇ−Ｂの結晶光学軸が直交するように貼り付けられている。また、２枚の水晶板１８Ｇ−Ａ、１８Ｇ−Ｂの結晶光学軸が、偏光ビームスプリッタ１７Ｇへの入射光の光軸と偏光分離部１７Ｇ−Ｐにより反射されてライトバルブ１９Ｇへ進行する反射光の光軸とを含む平面（ＸＹ平面）に対して垂直または水平となるように配置されている。
【００３１】
こうすることにより、１／４波長位相板１８Ｇによって、偏光ビームスプリッタ１７Ｇから射出され、１／４波長位相板１８Ｇを経てライトバルブ１９Ｇに入射して、変調反射されて、再度１／４波長位相板１８Ｇを経て偏光ビームスプリッタ１７Ｇに再度入射する光の偏光の振動方向を偏光ビームスプリッタ１７Ｇの偏光分離部１７Ｇ−Ｐによる検光に最適な方向に変換することができ、コントラストの良好な投射像を投射することができるようになる。
【００３２】
また、１／４波長位相板１８Ｇは２枚の水晶板（１８Ｇ−Ａ、１８Ｇ−Ｂ）を使用しているので、耐熱性が向上し１／４波長位相板の長寿命化を実現できる。さらに、１／４波長位相板の厚みが厚くなるので、１枚の水晶板を使用した１／４波長位相板と比較して平面性を維持しやすく、また取り扱いやすいという効果を奏する。
【００３３】
また、水晶板では、光軸に対して４５度の傾きの振動方向を有する直線偏光を入射させた場合、偏光の回転方向が右方向（以後、右水晶と称する）と左方向（以後、左水晶と称する）の２種類があることが知られている。上述のように２枚の水晶板を貼り付けた構造を有する１／４波長位相板において、右水晶同士または左水晶同士を貼り付けた１／４波長位相板よりも、右水晶と左水晶を貼り付けた１／４波長位相板の方が、１／４波長位相板としての基本性能が優れている。すなわち、１／４波長位相板で直線偏光を円偏光に変換する際に、前者は楕円偏光になりやすいのに対し、後者は円偏光を達成できるという性質がある。
【００３４】
したがって、本第１実施形態で用いている、２枚の水晶板を貼り付けた構成の１／４波長位相板は、一方を右水晶、他方を左水晶とすることで、コントラストの良好な投射像を得ることができるという効果を奏する。
【００３５】
なお、本実施形態では、コントラストの改善のためにＲ光、Ｇ光、Ｂ光の各色光の光路中に２枚の水晶板で形成された１／４波長位相板をそれぞれ配置したが、色分解光学系の設計により必ずしも全ての色光にこれらを配置する必要はない。Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の３色の光のうち２色の光に本実施形態の１／４波長位相板を配置してもよいし、１色光のみに配置しても良い。どの色光に配置すべきかは色分解光学系の設計、製造に依存して適宜決めれば良い。
【００３６】
（第２の実施形態）
図３、図４、図５を用いて本発明の第２の実施形態にかかる投射型表示装置を説明する。図３において、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を定義する。なお、Ｚ軸は紙面に対して垂直な方向である。
【００３７】
図３において、ランプ１１ａと放物面鏡形状を有する凹面鏡１１ｂとから構成される光源１１からＹ軸方向に射出される光源光束は、偏光照明装置１２を経て、紙面に垂直なＺ軸方向に振動方向を有する直線偏光に変換される。
【００３８】
ここで、偏光照明装置１２は、以下に示すような図示されていない構成である。複数のレンズを平面状に配置した第１レンズ板と第２レンズ板から構成されるインテグレータ、複数の偏光ビームスプリッタをアレイ状に配置し、その所定の射出面に配置した１／２波長板から構成される偏光変換装置ならびに重畳照明を達成するコンデンサレンズから構成されている。
【００３９】
偏光照明装置１２を射出した偏光光はＢ光を反射する特性を有するダイクロイックミラー１３Ｂと、Ｒ光とＧ光とを反射する特性を有するダイクロイックミラー１３ＲＧとを互いに直交して配置（Ｘ型）したクロスダイクロイックミラー１３に入射し、互いに反対方向であるＸ軸方向と−Ｘ軸方向に進行するＢ光と、Ｒ光とＧ光の混合光とに色分解される。
【００４０】
色分解されたＢ光は反射折り曲げミラー１４で進行方向を変えてＹ軸方向に進行し、Ｂ光用の偏光ビームスプリッタ１７Ｂに入射する。
【００４１】
色分解されたＲ光とＧ光の混合光は、反射折り曲げミラー１５で進行方向を変えてＹ軸方向に進行し光軸上に配置されたＧ光反射特性を有するダイクロイックミラー１６に入射し、ダイクロイックミラー１６を透過して進行するＲ光と、ダイクロイックミラー１６で反射して進行方向を変えてＸ軸方向に進行するＧ光とに色分解され、Ｒ光、Ｇ光の偏光ビームスプリッタ１７Ｒ、１７Ｇにそれぞれ入射する。このようにして、色分解光学系が構成されている。
【００４２】
偏光ビームスプリッタ１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒにそれぞれ入射したＢ光、Ｇ光、Ｒ光は、偏光方向が偏光ビームスプリッタ１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒ中の偏光分離部（ＸＹ平面に垂直で、入射光軸に対して略４５度の角度を有する）１７Ｂ−Ｐ、１７Ｇ−Ｐ、１７Ｒ−Ｐに対して実質的に反射する方向に偏光されているため、偏光分離部１７Ｂ−Ｐ、１７Ｇ−Ｐ、１７Ｒ−Ｐでそれぞれ反射されて、偏光ビームスプリッタ１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒをそれぞれ射出し、２枚の水晶板で形成された１／４波長位相板１１８Ｂ（１１８Ｂ−Ａと１１８Ｂ−Ｂ）、１１８Ｇ（１１８Ｇ−Ａと１１８Ｇ−Ｂ）、１１８Ｒ（１１８Ｒ−Ａと１１８Ｒ−Ｂ）にそれぞれ入射し、透過して、反射型ライトバルブ１９Ｂ、１９Ｇ、１９Ｒにそれぞれ入射される。
【００４３】
反射型ライトバルブ１９Ｂ、１９Ｇ、１９Ｒでは、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光それぞれの色信号にてそれぞれの入射光を変調し、反射射出する。射出されたＢ光、Ｇ光、Ｒ光は、再度１／４波長位相板１１８Ｂ、１１８Ｇ、１１８Ｒにそれぞれ入射し、射出して、偏光ビームスプリッタ１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒにそれぞれ入射される。偏光分離部１７Ｂ−Ｐ、１７Ｇ−Ｐ、１７Ｒ−Ｐでは、入射されたＢ光、Ｇ光、Ｒ光から変調光をそれぞれ透過して射出し、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２０にそれぞれ異なる入射面から入射する。
【００４４】
入射されたＲ光、Ｂ光は内部にＸ型に配置されたＲ光反射ダイクロイック膜２０Ｒ、Ｂ光反射ダイクロイック膜２０Ｂによってそれぞれ反射され、Ｇ光はＲ光反射ダイクロイック膜２０Ｒと、Ｂ光反射ダイクロイック膜２０Ｂとを透過して、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光の色合成がなされ、色合成光が射出面からＸ軸方向に射出され投射レンズ２１に入射され、図示しないスクリーン上にフルカラーの投射像を投射する。このようにして、投射型表示装置が構成されている。
【００４５】
次に、本第２実施形態における、１／４波長位相板１１８Ｂ、１１８Ｇ、１１８Ｒの構成について図４を用いて説明する。
【００４６】
図４は、本第２実施形態にかかる投射型表示装置のＧ光における、偏光ビームスプリッタ１７Ｇと、１／４波長位相板１１８Ｇと、反射型ライトバルブ１９Ｇの配置を説明する斜視図である。Ｒ光、Ｂ光も本Ｇ光と同様の構成であり、ここではＧ光のみについて説明し、Ｒ光とＢ光については説明を省略する。
【００４７】
図４において、１／４波長位相板１１８Ｇは、厚みｔ１を有し結晶光学軸をＺ軸方向と略平行な方向に配置した水晶板１１８Ｇ−Ａと、厚みがｔ１より薄い厚みｔ２を有し結晶光学軸を水晶板１１８Ｇ−Ａの結晶光学軸とは垂直となるＸ軸方向と略平行な方向に配置した１１８Ｇ−Ｂとを所定の間隔をあけて配置されている。
【００４８】
また、水晶板１１８Ｇ−Ａ，１１８Ｇ−Ｂは、それぞれ結晶光学軸方向が後述するコントラストの調整手順に基づいて、偏光ビームスプリッタ１７Ｇへの入射光軸とライトバルブ１９Ｇへの反射光軸とで形成される平面（ＸＹ平面）に対して垂直又は平行に近い位置に調整されて、コントラストが最適な位置になるように固定されている。
【００４９】
なお、本実施形態では、コントラストの改善のためにＲ光、Ｇ光、Ｂ光の各色光の光路中に２枚の水晶板で形成された１／４波長位相板をそれぞれ配置したが、色分解光学系の設計により必ずしも全ての色光にこれらを配置する必要はない。Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の３色の光のうち２色の光に本実施形態の１／４波長位相板を配置してもよいし、１色光のみに配置しても良い。どの色光に配置すべきかは色分解光学系の設計、製造に依存して適宜決めれば良い。
【００５０】
また、前記第１実施形態と同様に、本第２実施形態においても、一方を右水晶、他方を左水晶を使用しても良い。
【００５１】
次に、本第２実施形態にかかる反射型投射装置の偏光ビームスプリッタ、１／４波長位相板、反射型ライトバルブの組み立て、調整について説明する。図５は、第２実施形態のＧ光用の偏光ビームスプリッタ、１／４波長位相板、反射型ライトバルブの配置を説明する斜視図である。Ｒ光、Ｂ光もＧ光と同様の構成であり、ここではＧ光のみについて説明し、Ｒ光、Ｂ光については説明を省略する。
【００５２】
図５において、偏光ビームスプリッタ１７Ｇ、水晶板１１８Ｇ−Ａ、１１８Ｇ−Ｂ、反射型ライトバルブ１９Ｇは一体化して配置する必要があるので、それぞれを取付る取付部材について説明する。
【００５３】
本第２実施形態では、各取付部材は、偏光ビームスプリッタ１７Ｇ側から、偏光ビームスプリッタ１７Ｇを取付固定する偏光ビームスプリッタ固定部材２０１（以後、第１取付部材と記す）と、水晶板１１８Ｇ−Ａを取付固定する第１水晶板取付部材２０２（以後、第２取付部材と記す）と、水晶板１１８Ｇ−Ｂを取付固定する第２水晶板取付部材２０３（以後、第３取付部材と記す）と、反射型ライトバルブ取付部材２０４（以後、第４取付部材と記す）とから構成されている。以下、各取付部材について詳説する。
【００５４】
第１取付部材２０１は、金属板部材を所定の形状（開口部を有する樽型状）に加工したもので、中央部には光を通過させるための開口部２１３が形成されている。第１取付部材２０１の外縁部分の上下部にはそれぞれ、後述する第４部材２０４と半田付けにて接続固定するのに用いられる半田付け取付部２１１Ｕ、２１１Ｌが延設して形成されている。第１取付部材２０１の開口部２１３の外縁部分の上下部には、偏光ビームスプリッタ１７Ｇ側の面に略垂直で偏光ビームスプリッタ１７側に延設され、偏光ビームスプリッタ１７Ｇの上下面にそれぞれ接して固定する偏光ビームスプリッタ取付部２１４Ｕ、２１４Ｌが形成されている。開口部２１３の外周部の左右部には第２取付部材と第３取付部材とを第１取付部材に対してネジを用いて仮止めし、これら第２取付部材と第３取付部材とを光軸の回りに回転して位置決めするための、ネジを挿通する円弧状穴部２１５、２１６、２１７、２１８部が形成されている。開口部２１３の外周部の上下部には、第２取付部材を取付るための穴部２１２Ｕ、２１２Ｌ部が形成されている。
【００５５】
第２取付部材２０２は、金属板部材を所定の形状（開口部を有する略四角形状）に加工したものであり、第２取付部材の中央部には光を通過させる開口部２２３が形成されている。第２取付部材の外縁部分の上下部には第１取付部材２０１の穴部２１２Ｕ、２１２Ｌに挿入して第２取付部材２０２を光軸に対して回転する際に支持するための取付部２２９Ｕ、２２９Ｌが斜め上下方向に延在してそれぞれ形成されている。開口部２２３の外周部の左右部には、第１取付部材２０１に形成された円弧状穴部２１５、２１８に挿通されたネジと螺合し、第２取付部材２０２と第１取付部材２０１とをネジを用いて一体化させると共に、第２取付部材２０２の光軸に対する相対的な回転角を確保するための雌ネジ２２５、２２８が形成されている。また、第１取付部材２０１と第３取付部材２０３とを取付るためのネジを挿通させるための円弧状穴２２６、２２７とが形成されている。
【００５６】
第３取付部材２０３は、金属板部材を所定形状（開口部を有する四角形状）に加工したものであり、中央部に光を通過させる開口部２３３が形成されている。第３取付部材の外縁部分の左右の略中央部付近に第３取付部材２０３を光軸の回りに回転させる際に使用する突起部２０３Ｌ、２０３Ｒが延在して形成されている。開口部２３３の外周部の左右部には、第１取付部材２０１と第３取付部材２０３とをネジで取付するための雌ネジ２３６、２３７が形成されている。また、第１取付部材２０１と第２取付部材２０２とを一体化して取付るネジの先端部が第３取付部材２０３の外周部に当接しないようにするために円弧状穴２３５、２３８部が形成されている。
【００５７】
第４取付部材２０４は、金属板部材を加工して断面が略コ字状に形成され、コ字状部材の縦方向部分の中央部に光を通過させるための開口部２４３が形成されている。反射型ライトバルブ１９Ｇはコ字状部材の偏光ビームスプリッタ１７Ｇとは反対側の面で開口部２４３の外周部に接着固定される。コ字状部材の上下部分には偏光ビームスプリッタ１７Ｇ側に斜め上下方向に、第１取付部材の半田付け部２１１Ｕ、２１１Ｌと半田付けするための半田付け部２４１Ｕ、２４１Ｌ部が延在して形成されている。
【００５８】
これらの部材を一体的に組み立てることによって、偏光ビームスプリッタ１７Ｇ、１／４波長位相板１８Ｇ、反射型ライトバルブ１９Ｇが一体化される。
【００５９】
次に各部材の取付および一体化について説明する。
【００６０】
第１取付部材２０１の偏光ビームスプリッタ取付部２１４Ｕ、２１４Ｌ部で偏光ビームスプリッタ１７Ｇの光の入射および射出面と互いに直交する上下面をそれぞれ挟み込み接着して固定する。その際に、偏光ビームスプリッタ１７Ｇの入射および射出面と開口部２１３とが所定の間隔を有し、且つ、略平行（ＸＺ面と平行な面）となるように偏光ビームスプリッタ１７Ｇが配置される。
【００６１】
次に、第２取付部材２０２の開口部２２３、第３取付部材２０３の開口部２３３を覆うように水晶板１１８Ｇ−Ａ、１１８Ｇ−Ｂをそれぞれの開口部２２３、２３３の外周部に接着取付固定する。その際、水晶板１１８Ｇ−Ａの結晶光学軸はＺ軸の方向に略平行となるようにし、水晶板１１８Ｇ−Ｂの結晶光学軸はＸ方向と略平行となるように取付る。
【００６２】
次に、第１取付部材２０２の上下部に形成した取付部２２９Ｕ、２２９Ｌを第１取付部材２０１の穴部２１２Ｕ、２１２Ｌにそれぞれ挿入し、円弧状穴部２１５、２１８を挿通して雌ネジ２２５、２２８に雄ネジを螺合させる。その際、水晶板１１８Ｇ−Ａの結晶光学軸がＺ軸と略平行となるように仮止めする。
【００６３】
次に、一体化された第１取付部材２０１と第２取付部材２０２とに対して、第３取付部材２０３を円弧形状穴部２２６、２２７に雄ネジを挿通して雌ネジ２３６、２３７にそれぞれ螺合する。その際、水晶板１１８Ｇ−Ｂの結晶光学軸の方向は水晶板１１８Ｇ−Ａの結晶光学軸と略直交し、Ｘ軸に略平行となるように仮止めする。
【００６４】
次に、第４取付部材２０４の半田付け取付部２４１Ｕ、２４１Ｌ部を第１取付部材２０１の半田付け取付部２１１Ｕ、２１１Ｌ部に半田付けして一体化する。この際、半田付けする位置は、他色のライトバルブ１９Ｒ、１９Ｂを同様に取付て一体化した時、投射レンズ２１（図３参照）による合成光の投射像中の各画素の位置が一致した状態、即ちレジストレーションが達成されている状態に調整し固定する。
【００６５】
次に、ライトバルブ１９Ｇ、１９Ｒ、１９Ｇにそれぞれの色光を入射させて、各色光毎にライトバルブのＯＮ状態とＯＦＦ状態を達成して各色光の投射像のコントラストを計測し、水晶板１１８Ｇ−Ａと１１８Ｇ−Ｂの結晶光学軸の角度位置を決定する工程に付いて説明する。
【００６６】
前述の一体化工程で第２取付部材２０２、第３取付部材２０３はネジで仮止めされているが、本工程では、まず、雌ネジ２２５、２２８に仮止めしてある雄ネジを緩め、ライトバルブの明状態の投射像と、最もコントラストが大となるライトバルブの暗状態になるように円弧状穴２１５、２１８に沿って光軸の回りに第２取付部材２０２を回転させ、第２取付部材２０２と第３取付部材２０３とを同時に光軸の回りに回転させて調節し、最もコントラストの良好な位置で、ネジを仮止めする。
【００６７】
次に、第３取付部材２０３の雌ネジ２３６、２３７に仮止めしてある雄ネジを緩め第３取付部材２０３を回転可能とし、第３取付部材２０３を第３取付部材２０３の突起部２０３Ｒ、２０３Ｌを用いて円弧状穴２２６、２２７に沿って光軸の回りに回転させてコントラストを調節し、最も良好なコントラストが得られる位置で雄ネジを締付け固定する。
【００６８】
次に、この状態で再度前記第１取付部材２０１と第２取付部材とを仮止めしているネジを緩め、再度第２取付部材２０２と第３取付部材２０３とを光軸の回りに一体に回転させてコントラストの良好な位置を確認する。その際、コントラストの良好な位置が、前述の第３取付部材２０３を独立で回転させて決定した位置と同じ位置であれば、この位置を最良のコントラストを得る位置と決めてすべての雄ネジを締付け固定する。
【００６９】
この際、上述の位置が異なっている場合には、再度、コントラストの一番良好な位置で仮止めして、この位置で再度第３取付部材２０３のみを光軸の回りに回転させて最良のコントラストの位置で雄ネジを締付け固定する。そして、上記の確認を再度行う。
【００７０】
このように、第２取付部材２０２と第３取付部材２０３とを一体化して光軸の回りに同時に回転させてコントラストの良好な位置で仮止めし、次に、一方の水晶板のみを独立で回転させてコントラストの良好な位置を決定する工程を繰り返して行い、最終的に最もコントラストの良好な位置を決定し固定する。
【００７１】
本第２実施形態では、独立に回転させるのは厚みの薄い水晶板１１８Ｇ−Ｂであるが、独立に回転させるのが厚みの厚い水晶板１１８Ｇ−Ａとなるように構成しても同様の工程で調節することが可能である。
【００７２】
また、他色のＲ光、Ｂ光についても同様の調整を行うことで、全ての色光について最適なコントラストが得られる投射型表示装置が実現できる。
【００７３】
また、本第２実施形態では、２枚の水晶板を用いた１／４波長位相板でそれぞれの水晶板の最適な結晶光学軸の配置を達成することができ、第１実施形態の１／４波長位相板と比較して、より優れた投射型表示装置を提供することが可能となる。
【００７４】
なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。
【００７５】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、長期間良好にコントラストを維持できる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】本発明の第１実施形態に係る投射型表示装置の概略構成平面図である。
【図２】第１実施形態における偏光ビームスプリッタ、１／４波長位相板、反射型ライトバルブの分解斜視図である。
【図３】本発明の第２実施の形態に係る投射型表示装置の概略構成平面図である。
【図４】第２実施形態における偏光ビームスプリッタ、１／４波長位相板、反射型ライトバルブの分解斜視図である。
【図５】第２実施形態の偏光ビームスプリッタ、１／４波長位相板、反射型ライトバルブの一体化を説明する分解斜視図である。
【符号の説明】
１１ 光源
１２ 偏光照明光学系
１３ クロスダイクロイックミラー
１４、１５ 反射折り曲げミラー
１６ ダイクロイックミラー
１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ 偏光ビームスプリッタ
１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂ １／４波長位相板
１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂ 反射型ライトバルブ
２０ クロスダイクロイックプリズム
２１ 投射レンズ
１１８Ｒ、１１８Ｇ、１１８Ｂ １／４波長位相板
２０１ 第１取付部材
２０２ 第２取付部材
２０３ 第３取付部材
２０４ 第４取付部材
Claims (7)
- 反射型ライトバルブと、
光源からの光を偏光分離して前記反射型ライトバルブに射出し、前記反射型ライトバルブで変調された光を検光する偏光ビームスプリッタと、
前記反射型ライトバルブと前記偏光ビームスプリッタの間に配置される１／４波長位相板と、
を有する投射型表示装置において、
前記１／４波長位相板は、厚さの異なる２枚の水晶板からなることを特徴とする投射型表示装置。 - 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部を有する第１、第２、及び第３の偏光ビームスプリッタと、
前記反射型ライトバルブと前記偏光ビームスプリッタとの間の少なくとも１色の光路中に配置される１／４波長位相板と、
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有する投射型表示装置において、
前記１／４波長位相板は、厚さの異なる２枚の水晶板からなることを特徴とする投射型表示装置。 - 前記２枚の水晶板のうち一枚は右水晶であり、他は左水晶であることを特徴とする請求項１または２に記載の投射型表示装置。
- 前記２枚の水晶板は、前記２枚の水晶板を一体化して光軸の回りに回転可能であり、さらに、前記２枚の水晶板のうち一方のみが独立して光軸の回りに回転可能であることを特徴とする請求項１または２または３に記載の投射型表示装置。
- 前記２枚の水晶板は、前記２枚の水晶板を一体化して光軸の回りに回転させ、続いて、前記２枚の水晶板の一方の水晶板のみを光軸の回りに回転させて投射像のコントラストが良好な回転位置に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の投射型表示装置。
- 前記２枚の水晶板は、前記２枚の水晶板を一体化して光軸の回りに回転させ、続いて、前記２枚の水晶板の一方の水晶版のみを光軸の周りに回転させて投射像のコントラストが良好な回転位置を決定する操作を複数回行って決定する回転位置に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の投射型表示装置。
- 前記反射型ライトバルブを保持するライトバルブ保持部材と、
前記２枚の水晶板を保持する水晶板保持部材と、
前記偏光ビームスプリッタを保持する偏光ビームスプリッタ保持部材とを有し、
前記反射型ライトバルブと前記２枚の水晶板と前記偏光ビームスプリッタとは、前記反射型ライトバルブ保持部材と前記水晶板保持部材と前記偏光ビームスプリッタ保持部材とを介して接続され一体化されていることを特徴とする請求項４に記載の投射型表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2003038585A JP2004246286A (ja) | 2003-02-17 | 2003-02-17 | 投射型表示装置 |
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| JP2003038585A JP2004246286A (ja) | 2003-02-17 | 2003-02-17 | 投射型表示装置 |
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| JP2004246286A true JP2004246286A (ja) | 2004-09-02 |
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| JP2003038585A Withdrawn JP2004246286A (ja) | 2003-02-17 | 2003-02-17 | 投射型表示装置 |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006220836A (ja) * | 2005-02-09 | 2006-08-24 | Sharp Corp | 光学装置 |
| JP2007114520A (ja) * | 2005-10-20 | 2007-05-10 | Kyocera Kinseki Corp | 紫外光用光学部品 |
| CN100388055C (zh) * | 2004-09-06 | 2008-05-14 | 索尼株式会社 | 光学仪器和投影仪器 |
| JP2010015011A (ja) * | 2008-07-04 | 2010-01-21 | Seiko Epson Corp | 光学装置、およびプロジェクタ |
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-
2003
- 2003-02-17 JP JP2003038585A patent/JP2004246286A/ja not_active Withdrawn
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