JP2005043913A - 投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光変調手段の近傍における発熱を低減し、また、クロスダイクロイックプリズムやクロスダイクロイックミラーにおける反射特性を改善する。
【解決手段】 偏光変換素子１４０でランダムな偏光方向の光をｓ偏光にすべて変換して出射させる。また、３枚の液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４には、それぞれで変調対象となる直線偏光を入射させ、クロスダイクロイックプリズム２６０には、ｐ偏光の緑色光と、ｓ偏光の赤色光および青色光を入射させる。このために、例えば、第１と第３の液晶ライトバルブ２５０，２５４の前の光路上にλ／２位相差板３１０，３１２をそれぞれ設ける。λ／２位相差板の位置としては、ダイクロイックミラー２１０，２１２とクロスダイクロイックプリズム２６０との間の光路上の種々の位置が可能である。
【選択図】 図４

Description

この発明は、クロスダイクロイックプリズム等の光合成手段を備えた投写型表示装置に関する。

カラー画像を投写スクリーンに投写する投写型表示装置には、クロスダイクロイックプリズムが用いられていることがある。クロスダイクロイックプリズムは、赤、緑、青の３色の光を合成して同一の方向に出射する光学素子である。このような投写型表示装置としては、例えば特開平１−３０２３８５号公報に記載されたものが知られている。

図１６は、投写型表示装置の要部を示す概念図である。この投写型表示装置は、３つの液晶ライトバルブ４２，４４，４６と、クロスダイクロイックプリズム４８と、投写レンズ系５０とを備えている。液晶ライトバルブ４２，４４，４６は、変更軸が直交するように設定された２枚の偏光板に、液晶パネルが挟まれて構成されている。クロスダイクロイックプリズム４８は、３つの液晶ライトバルブ４２，４４，４６で変調された赤、緑、青の３色の光を合成して、投写レンズ系５０の方向に出射する。投写レンズ系５０は、合成された光を投写スクリーン５２上に結像させる。

図１６に示すように、クロスダイクロイックプリズム４８には、赤色反射膜６１と青色反射膜６２が略Ｘ字状に形成されている。赤色反射膜６１と青色反射膜６２は、ｓ偏光光に対して、ｐ偏光光よりも広い波長域で高い反射率を有するような誘電体多層膜として形成することが可能である。上述した特開平１−３０２３８５号公報の投写型表示装置では、このような赤色反射膜６１と青色反射膜６２を用いて、クロスダイクロイックプリズム４８に入射する３色の光の中で、赤色光と青色光をｓ偏光光として入射するとともに、緑色光をｐ偏光光として入射することによって、クロスダイクロイックプリズム４８における反射特性を改善している。具体的には、赤色光と青色光のための液晶ライトバルブ４２，４６にランダムな偏光方向の赤色光と青色光をそれぞれ入射すると、ｓ偏光の赤色光と青色光とがそれぞれ出射されて、クロスダイクロイックプリズム４８に入射する。ここでは、一般に液晶ライトバルブが所定の直線偏光光のみを出射する、という性質を利用している。一方、緑色光のための液晶ライトバルブ４４にランダムな偏光方向の緑色光を入射すると、ｐ偏光の緑色光が出射されて、クロスダイクロイックプリズム４８に入射する。

上述の従来の投写型表示装置では、３つの液晶ライトバルブにランダムな偏光方向の光を入射していたので、各液晶ライトバルブ４２，４４，４６において、透過する偏光成分と直交する偏光方向の偏光成分が吸収される。このような光の吸収の結果、液晶ライトバルブ４２，４４，４６で発熱が生じ、液晶ライトバルブやその近傍の光学素子に悪影響を与えるという問題があった。これは、液晶ライトバルブ以外の光変調手段を用いた場合も同様である。

また、これは、クロスダイクロイック４８を、赤色反射膜６１と青色反射膜６２とをそれぞれ備えた２枚のダイクロイックミラーを略Ｘ字状にクロスするように構成したクロスダイクロイックミラーに置き換えた場合にも同様である。

この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、光変調手段の近傍における発熱を低減し、また、クロスダイクロイックプリズムやクロスダイクロイックミラーにおける反射特性を改善した投写型液晶表示装置を提供することを目的とする。

上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の投写型表示装置は、
光源と、
前記光源からの入射光を所定の偏光方向を有する偏光光に変換する第１の偏光変換手段と、
前記第１の偏光変換手段から出射された光を、３色の光に分離する色光分離手段と、
前記色光分離手段により分離された第１色の光を受けて、第１の画像信号に基づいて変調する第１の光変調手段と、
前記色光分離手段により分離された第２色の光を受けて、第２の画像信号に基づいて変調する第２の光変調手段と、
前記色光分離手段により分離された第３色の光を受けて、第３の画像信号に基づいて変調する第３の光変調手段と、
前記第１ないし第３の光変調手段によってそれぞれ変調された３色の光を合成して同一方向に出射する色合成手段と、
前記色合成手段で合成された光を投写する投写光学系と、
前記第１の偏光変換手段と前記色合成手段との間の光路上に設けられ、前記色合成手段に入射する前記第１色と第３色の光を第１の偏光方向を有する直線偏光光にするともに前記色合成手段に入射する前記第２色の光を前記第１の偏光方向と直交する第２の偏光方向を有する直線偏光光にするように、前記３色の光の少なくとも１つの偏光方向を調整する第２の偏光変換手段と、を備え、
前記色合成手段は、
略Ｘ字状に交差するように設けられた、前記第１色の光を反射するための第１の反射膜と前記第３色の光を反射するための第２の反射膜とを備える。

第１の偏光変換手段（偏光変換素子）は、光源からの光を所定の偏光光に変換するので、ここでの光の吸収がほとんどなく、これによる発熱も少ない。色光分離手段で分離された３色の光は、この所定の偏光光の偏光方向を有している。第２の偏光変換手段は、これらの３色の光の少なくとも１つの偏光方向を調整することによって、第１色の光と第３色の光を第１の偏光方向を有する直線偏光光にするとともに、第２色の光を第２の偏光方向を有する直線偏光光にする。従って、各光変調手段には、その光変調手段の変調対象となる直線偏光光がそれぞれ入射する。従って、光変調手段において光の吸収がほとんどなく、これに起因する発熱も少ない。また、３色の光は、光変調手段通過後に、ほとんど色合成手段から出射される。従って、光が色合成手段から光変調手段に戻って吸収されることによる発熱も少ない。なお、第２の偏光変換手段は、第１の偏光変換手段と色合成手段との間の光路上に設置すればよく、例えば、色光分離手段と光変調手段の間の光路上に設置してもよく、あるいは、光変調手段と色合成手段との間の光路上に設置してもよい。

上記投写型表示装置において、前記第１の偏光変換手段は、前記第１の偏光方向を有する直線偏光光を出射し、
前記第２の光変調手段は、前記第１の偏光方向を有する直線偏光光を入射光として受け取り、前記第２の画像信号に基づいてこの入射光を変調することにより、前記第２の偏光方向を有する直線偏光光として出射し、
前記第１と第３の光変調手段は、それぞれ前記第２の偏光方向を有する直線偏光光を入射光として受け取り、前記第１と第３の画像信号に基づいてそれぞれの入射光を変調することにより、前記第１の偏光方向を有する直線偏光光としてそれぞれ出射し、
前記第２の偏光変換手段は、
前記第１の偏光変換手段と前記第１の光変調手段との間の光路上に設けられ、前記第１色の光を前記第１の偏光方向から前記第２の偏光方向を有する直線偏光光に変換して前記第１の光変調手段に入射させる第１の位相差板と、
前記第１の偏光変換手段と前記第３の光変調手段との間の光路上に設けられ、前記第３色の光を前記第１の偏光方向から前記第２の偏光方向を有する直線偏光光に変換して前記第３の光変調手段に入射させる第２の位相差板と、を備えるようにしてもよい。

あるいは、前記第１の偏光変換手段は、前記第１の偏光方向を有する直線偏光光を出射し、
前記第１ないし第３の光変調手段は、それぞれ前記第１の偏光方向を有する直線偏光光を入射光として受け取り、前記第１ないし第３の画像信号に基づいてそれぞれの入射光を変調することにより、前記第２の偏光方向を有する直線偏光光としてそれぞれ出射し、
前記第２の偏光変換手段は、
前記第１の光変調手段と前記色合成手段との間の光路上に設けられ、前記第１の光変調手段から出射された前記第２の偏光方向を有する直線偏光光を、前記第１の偏光方向を有する直線偏光光に変換して前記色合成手段に入射させる第１の位相差板と、
前記第３の光変調手段と前記色合成手段との間の光路上に設けられ、前記第３の光変調手段から出射された前記第２の偏光方向を有する直線偏光光を、前記第１の偏光方向を有する直線偏光光に変換して前記色合成手段に入射させる第２の位相差板と、を備えるようにしてもよい。

あるいは、また、前記第１の偏光変換手段は、前記第２の偏光方向を有する直線偏光光を出射し、
前記第２の光変調手段は、前記第１の偏光方向を有する直線偏光光を入射光として受け取り、前記第２の画像信号に基づいてこの入射光を変調することにより、前記第２の偏光方向を有する直線偏光光として出射し、
前記第１と第３の光変調手段は、それぞれ前記第２の偏光方向を有する直線偏光光を入射光として受け取り、前記第１および第３の画像信号に基づいてそれぞれの入射光を変調することにより、前記第１の偏光方向を有する直線偏光光としてそれぞれ出射し、
前記第２の偏光変換手段は、
前記第１の偏光変換手段と前記第２の光変調手段との間の光路上に設けられ、前記第３色の光を前記第２の偏光方向から前記第１の偏光方向を有する直線偏光光に変換して前記第２の光変調手段に入射させる位相差板を備えるようにしてもよい。

あるいは、前記第１の偏光変換手段は、前記第２の偏光方向を有する直線偏光光を出射し、
前記第１ないし第３の光変調手段は、それぞれ前記第２の偏光方向を有する直線偏光光を入射光として受け取り、前記第１ないし第３の画像信号に基づいてそれぞれの入射光を変調することにより、前記第１の偏光方向を有する直線偏光光としてそれぞれ出射し、
前記第２の偏光変換手段は、
前記第２の光変調手段と前記色合成手段との間の光路上に設けられ、前記第２色の光を前記第１の偏光方向から前記第２の偏光方向を有する直線偏光光に変換して前記色合成手段に入射させる位相差板を備えるようにしてもよい。

あるいは、前記第１の偏光変換手段は、前記第１の偏光方向の直線偏光光を出射し、
前記第２の偏光変換手段は、前記第１の偏光変換手段と前記第１ないし第３の光変調手段との間にそれぞれ設けられた第１の位相差板と、第２の光変調手段と前記色合成手段との間に設けられた第２の位相差板とを備えるようにしてもよい。

発明の他の態様

この発明は、以下のような他の態様も含んでいる。すなわち、第１の態様の投写型表示装置は、
光源と、
前記光源から出射された光を、３色の光に分離する色光分離手段と、
前記色光分離手段により分離された第１色の光を受けて、第１の画像信号に基づいて変調する第１の光変調手段と、
前記色光分離手段により分離された第２色の光を受けて、第２の画像信号に基づいて変調する第２の光変調手段と、
前記色光分離手段により分離された第３色の光を受けて、第３の画像信号に基づいて変調する第３の光変調手段と、
前記第１ないし第３の光変調手段によってそれぞれ変調された３色の光を合成して同一方向に出射する色合成手段と、
前記色合成手段で合成された光を投写する投写光学系と、を備え、
前記第１、第３の光変調手段からは、第１の偏光方向を有する直線偏光光が出射され、
前記第２の光変調手段からは、第２の偏光方向を有する直線偏光光が出射され、
前記色合成手段の出射側の光路上には、前記色合成手段から出射した３色の光を、前記第１の偏光方向を有する直線偏光光成分と前記第２の偏光方向を有する直線偏光光成分とを含む偏光光にそれぞれ変換する偏光変換手段が設けられ、
前記色合成手段は、
略Ｘ字状に交差するように設けられた、前記第１色の光を反射するための第１の反射膜と前記第３色の光を反射するための第２の反射膜とを備える。

第１の態様の投写型表示装置によれば、色合成手段からから出射される第１の偏光方向を有する色光と第２の偏光方向を有する色光が、それぞれ第１と第２の直線偏光光成分を含むように変換されるので、偏光スクリーンのように、１つの偏光方向の偏光成分のみしか反射しないスクリーンにも、カラー画像を投写することが可能となる。

上記第１の態様において、前記偏光変換手段は、λ／２位相差板を備えるようにしてもよい。λ／２位相差板を利用すれば、２つの直線偏光光成分を含む直線偏光光を得ることができる。このとき、第１と第２の偏光方向を有する直線偏光光成分を約１／２ずつ含むような直線偏光光に変換することが特に好ましい。

または、前記偏光変換手段は、λ／４位相差板を備えるようにしてもよい。λ／４位相差板を利用すれば、２つの直線偏光光成分を合成した楕円偏光を得ることができる。なお、楕円偏光の中では、円偏光が特に好ましい。

第２の態様の投写型表示装置は、
光源と、
前記光源から出射された光を、３色の光に分離する色光分離手段と、
前記３色の光を受けて、それぞれに与えられた画像信号に基づいて変調するとともに、直線偏光光として出射する３つの光変調手段と、
前記３つの光変調手段によってそれぞれ変調された３色の変調光を合成して同一方向に出射する色合成手段と、
前記色合成手段で合成された光を投写する投写光学系と、
を備え、さらに、
少なくとも１つの前記光変調手段と前記色合成手段との間の光路上に、与えられる位相差が等しい第１と第２の位相差板を備え、
前記第２の位相差板は前記色合成手段の入射面に貼り付けられるとともに、前記第１と第２の位相差板の光学軸は、前記第１の位相差板に入射する変調光の偏光方向と前記第２の位相差板から出射する変調光の偏光方向とが等しくなるように設定されていることを特徴とする。

第２の態様の投写型表示装置によれば、光合成手段の入射面に第２の位相差板が貼り付けられているので、第２の位相差板と光合成手段との界面における光の反射はほとんど発生しない。従って、光合成手段の入射面で反射されて光変調手段に再び戻ってくる光によって発生する光変調手段の誤動作を防止することができる。

上記第２の態様において、前記第１と第２の位相差板はλ／４位相差板であればよい。また、λ／２位相差板であってもよい。

特にλ／４位相差板を用いた場合には、光変調手段から出射した光のうち色合成手段に貼り付けられたλ／４位相差板で反射されて再び戻ってくる光は、その偏光方向が異なった偏光光となる。そして、この反射光は、光変調手段の光出射面側に設けられている偏光板によって吸収されるので、光変調手段の誤動作を防止することができる。

Ａ．第１実施例：
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。図１は、この発明の第１実施例による投写型表示装置の概略平面図である。この投写型表示装置は、照明光学系１００と、ダイクロイックミラー２１０，２１２と、反射ミラー２２０，２２２，２２４と、リレーレンズ２３０，２３２と、３枚のフィールドレンズ２４０，２４２，２４４と、２枚のλ／２位相差板３１０，３１２と、３枚の液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４と、クロスダイクロイックプリズム２６０と、投写レンズ系２７０とを備えている。

照明光学系１００は、ほぼ平行な光束を出射する光源１１０と、第１のレンズアレイ１２０と、第２のレンズアレイ１３０と、入射光を所定の直線偏光光成分に変換する偏光変換素子１４０と、反射ミラー１５０と、集光レンズ１６０とを備えている。照明光学系１００は、被照明領域である３枚の液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４をほぼ均一に照明するための光学系である。

光源１１０は、放射状の光線を出射する放射光源としての光源ランプ１１２と、光源ランプ１１２から出射された放射光をほぼ平行な光線束として出射する凹面鏡１１４とを有している。凹面鏡１１４としては、放物面鏡を用いることが好ましい。

図２は、レンズアレイ１２０，１３０の外観を示す斜視図である。第１のレンズアレイ１２０は略矩形状の輪郭を有する小レンズ１２２がＭ行Ｎ列のマトリクス状に配列された構成を有している。この例では、Ｍ＝１０，Ｎ＝８である。第２のレンズアレイ１３０も、第１のレンズアレイ１２０の小レンズ１２２に対応するように、小レンズがＭ行Ｎ列のマトリクス状に配列された構成を有している。各小レンズ１２２は、光源１１０（図１）から入射された平行な光束を複数の（すなわちＭ×Ｎ個の）部分光束に分割し、各部分光束を第２のレンズアレイ１３０の近傍で結像させる。各小レンズ１２２をｚ方向から見た外形形状は、液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。この実施例では、小レンズ１２２のアスペクト比（横と縦の寸法の比率）は４：３に設定されている。

偏光変換素子１４０は、本発明の第１の偏光変換手段としての機能を有する。図３は、偏光変換素子１４０（図１）の構成を示す説明図である。この偏光変換素子１４０は、偏光ビームスプリッタアレイ１４１と、選択位相差板１４２とを備えている。偏光ビームスプリッタアレイ１４１は、それぞれ断面が平行四辺形の柱状の複数の透光性板材１４３が、交互に貼り合わされた形状を有している。透光性板材１４３の界面には、偏光分離膜１４４と反射膜１４５とが交互に形成されている。なお、この偏光ビームスプリッタアレイ１４１は、偏光分離膜１４４と反射膜１４５が交互に配置されるように、これらの膜が形成された複数枚の板ガラスを貼り合わせて、所定の角度で斜めに切断することによって作成される。偏光変換素子１４０は、ランダムな偏光方向を有する光源１１０の光を、すべてｓ偏光光に変換することによって、投写型表示装置における光の利用効率を高めている。また、偏光変換素子１４０においては光の吸収がほとんどないので、これに起因する発熱も少ない。

第１と第２のレンズアレイ１２０，１３０を通過した光は、偏光分離膜１４４でｓ偏光光とｐ偏光光とに分離される。ｓ偏光光は、偏光分離膜１４４によってほぼ垂直に反射され、反射膜１４５によってさらに垂直に反射されてから出射される。一方、ｐ偏光光は、偏光分離膜１４４をそのまま透過する。選択位相差板１４２は、偏光分離膜１４４を通過する光の出射面部分にλ／２位相差層１４６が形成されており、反射膜１４５で反射された光の出射面部分は無色透明となっている光学素子である。従って、偏光分離膜１４４を透過したｐ偏光光は、λ／２位相差層１４６によってｓ偏光光に変換されて出射する。この結果、偏光変換素子１４０に入射したランダムな偏光方向を有する光束は、すべてｓ偏光光となって出射する。なお、λ／２位相差層１４６の位置を、反射膜１４５の出射面側に移動させれば、出射する光をすべてｐ偏光光に変換することができる。

図３（Ａ）から解るように、偏光変換素子１４０から出射する２つのｓ偏光光の中心（２つのｓ偏光光の中央）は、入射するランダムな光束（ｓ偏光光＋ｐ偏光光）の中心よりもｘ方向にずれている。このずれ量は、λ／２位相差層１４６の幅Ｗｐ（すなわち偏光分離膜１４４のｘ方向の幅）に等しい。このため、図１に示すように、光源１１０の光軸（２点鎖線で示す）は、偏光変換素子１４０以降のシステム光軸（一点鎖線で示す）から、Ｗｐ／２に等しい距離Ｄだけずれた位置に設定されている。

図１に示す投写型表示装置において、光源１１０から出射された平行光束は、第１と第２のレンズアレイ１２０，１３０によって、複数の部分光束に分割される。第１のレンズアレイ１２０の小レンズ１２２は、各部分光束を偏光変換素子１４０の偏光分離膜１４４（図３）の近傍で結像する。第２のレンズアレイ１３０の小レンズ１３２は、第１のレンズアレイ１２０における光源像を、液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４で結像させる機能を有する。第２のレンズアレイ１３０の各小レンズ１３２から出射された部分光束は、反射ミラー１５０で反射されて、集光レンズ１６０に入射する。集光レンズ１６０は、これらの複数の部分光束を重畳させて、被照明領域である液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４に集光させる重畳光学系としての機能を有する。この結果、各液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４は、ほぼ均一に照明される。

２枚のダイクロイックミラー２１０，２１２は、集光レンズ１６０で集光された白色光を、赤、緑、青の３色の色光に分離する色光分離手段としての機能を有する。第１のダイクロイックミラー２１０は、照明光学系１００から出射された白色光束の赤色光成分を透過させるとともに、青色光成分と緑色光成分とを反射する。第１のダイクロイックミラー２１０を透過した赤色光は、反射ミラー２２０で反射され、フィールドレンズ２４０とλ／２位相差板３１０を通って赤光用の液晶ライトバルブ２５０に達する。このフィールドレンズ２４０は、第２のレンズアレイ１３０の近傍における光源像を投写レンズ系２７０の中に結像させる機能を有する。フィールドレンズ２４０を通った各部分光束は、ほぼ平行な光束となる。他の液晶ライトバルブの前に設けられたフィールドレンズ２４２，２４４も同様である。

λ／２位相差板３１０は、後で詳述するように、赤色光の偏光方向を９０度回転して液晶ライトバルブ２５０に入射させる第２の偏光変換手段としての機能を有する。青色光のためのλ／２位相差板３１２も、青色光の偏光方向を９０度変更して液晶ライトバルブ２５４に入射させる第２の偏光変換手段としての機能を有する。

第１のダイクロイックミラー２１０で反射された青色光と緑色光のうちで、緑色光は第２のダイクロイックミラー２１２によって反射され、フィールドレンズ２４２を通って緑光用の液晶ライトバルブ２５２に達する。一方、青色光は、第２のダイクロイックミラー２１２を透過し、リレーレンズ２３０，２３２および反射ミラー２２２，２２４を備えたリレーレンズ系を通り、さらにフィールドレンズ２４４とλ／２位相差板３１２を通って青色光用の液晶ライトバルブ２５４に達する。

３枚の液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４は、与えられた画像情報（画像信号）に従って、３色の色光をそれぞれ変調して画像を形成する光変調手段としての機能を有する。クロスダイクロイックプリズム２６０は、３色の色光を合成してカラー画像を形成する色合成手段としての機能を有する。クロスダイクロイックプリズム２６０で生成された合成光は、投写レンズ系２７０の方向に出射する。投写レンズ系２７０は、この合成光を投写スクリーン３００上に投写して、カラー画像を表示する投写光学系としての機能を有する。

図４は、第１実施例の要部を示す概念図である。図４では、偏光変換素子１４０からクロスダイクロイックプリズム２６０に至るまでの光学系が、偏光方向に注目して描かれている。偏光方向にほとんど関係しない光学素子（レンズ等）は、図示が省略されている。

第１実施例では、偏光変換素子１４０にランダムな偏光方向の光が入射し、ｓ偏光光のみが出射する。ｓ偏光の白色光は、前述したように２つのダイクロイックミラー２１０，２１２によって赤色光Ｒと緑色光Ｇと青色光Ｂとに分離される。ダイクロイックミラー２１０，２１２を通過する際には偏光方向が変化しないので、３色の光はｓ偏光光のままである。なお、本例において、ｓ偏光光は、この発明における第１の偏光方向を有する直線偏光光に相当し、ｐ偏光光は第２の偏光方向を有する直線偏光光に相当する。

ｓ偏光の赤色光は、反射ミラー２２０で反射された後に、λ／２位相差板３１０によってｐ偏光光に変換される。このｐ偏光の赤色光が第１の液晶ライトバルブ２５０に入射する。第１の液晶ライトバルブ２５０は、液晶パネル４０２と、液晶パネル４０２の入射側に設けられたｐ偏光透過用偏光板４０４と、出射側に設けられたｓ偏光透過用偏光板４０６とで構成されている。第１の液晶ライトバルブ２５０に入射するｐ偏光の赤色光は、ｐ偏光透過用偏光板４０４をそのまま透過し、液晶パネル４０２によって変調されることにより、一部がｓ偏光光に変換され、ｓ偏光光のみがｓ偏光透過用偏光板４０６を透過して出射する。従って、第１の液晶ライトバルブ２５０から出射する赤色光は、ｓ偏光光である。このように、第１の液晶ライトバルブ２５０に入射する赤色光は、この液晶ライトバルブ２５０で変調対象となる直線偏光光（すなわち入射側の偏光板４０４を透過する直線偏光光）に予め調整されているので、液晶ライトバルブ２５０の近傍において、吸収による光の利用効率の低下がほとんど無く、また、発熱も少ない。

第２のダイクロイックミラー２１２で分離されたｓ偏光の緑色光は、そのまま第２の液晶ライトバルブ２５２に入射する。第２の液晶ライトバルブ２５２は、液晶パネル４１２と、液晶パネル４１２の入射側に設けられたｓ偏光透過用偏光板４１４と、出射側に設けられたｐ偏光透過用偏光板４１６とで構成されている。第２の液晶ライトバルブ２５２に入射するｓ偏光の緑色光は、ｓ偏光透過用偏光板４１４をそのまま透過し、液晶パネル４１２によって変調されることにより、一部がｐ偏光光に変換され、ｐ偏光光のみがｐ偏光透過用偏光板４１６を透過して出射する。従って、第２の液晶ライトバルブ２５２から出射する緑色光は、ｐ偏光光である。このように、第２の液晶ライトバルブ２５２に入射する緑色光は、この液晶ライトバルブ２５２で変調対象となる直線偏光光（入射側の偏光板４１４を透過する直線偏光光）に予め調整されているので、液晶ライトバルブ２５２の近傍において光の吸収がほとんどなく、発熱も少ない。

第２のダイクロイックミラー２１２で分離されたｓ偏光の青色光は、反射ミラー２２２，２２４で反射された後に、λ／２位相差板３１２によってｐ偏光光に変換される。このｐ偏光の青色光が第３の液晶ライトバルブ２５４に入射する。第３の液晶ライトバルブ２５４は、液晶パネル４２２と、液晶パネル４２２の入射側に設けられたｓ偏光透過用偏光板４２４と、出射側に設けられたｐ偏光透過用偏光板４２６とで構成されている。これは、第１の液晶ライトバルブ２５０と同様である。従って、第２の液晶ライトバルブ２５２に入射するｓ偏光の緑色光は、ｐ偏光光に変換されたもののみが出射する。このように、第３の液晶ライトバルブ２５４に入射する青色光は、この液晶ライトバルブ２５４で変調対象となる直線偏光光に予め調整されているので、液晶ライトバルブ２５４の近傍において光の吸収がほとんどなく、発熱も少ない。

クロスダイクロイックプリズム２６０には、青色反射膜２６４と赤色反射膜２６６とが略Ｘ字状に形成されている。第１の液晶ライトバルブ２５０で変調されたｓ偏光の赤色光は、赤色反射膜２６６で反射されて投写レンズ系２７０（図１）の方向に出射する。また、第３の液晶ライトバルブ２５４で変調されたｓ偏光の青色光も、同様に、青色反射膜２６４で反射されて投写レンズ系２７０の方向に出射する。第２の液晶ライトバルブ２５２で変調されたｐ偏光の緑色光は、青色反射膜２６４と赤色反射膜２６６とをそのまま透過して投写レンズ系２７０の方向に出射する。なお、図４では、図示の便宜上、赤色光と青色光が反射される位置を、それぞれの反射膜から多少ずれた位置に描いている。

図５と図６は、赤色反射膜２６６と青色反射膜２６４の分光反射率特性の一例を示すグラフである。図５と図６には、ｓ偏光光に対する反射率特性が破線で描かれており、ｐ偏光光に対する反射率特性が実線で描かれている。なお、この明細書においては、反射率が５０％以上の波長域を「有効反射波長域」、反射率が５０％となる波長を「カットオフ波長」と呼ぶ。

青色光の波長域は通常約４００ｎｍ〜約５００ｎｍであり、緑色光の波長域は通常約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍ、赤色光の波長域は通常約５８０ｎｍ〜約７００ｎｍに設定される。図５から解るように、赤色反射膜２６６のｓ偏光光に対する有効反射波長域（約５３０ｎｍ〜約７５０ｎｍ）は、ｐ偏光光に対する有効反射波長域（約６００ｎｍ〜約７００ｎｍ）を含み、これより広い波長域となっている。図４でも説明したように、赤色光はｓ偏光光としてクロスダイクロイックプリズム２６０に入射するので、この赤色光は図５の特性を有する赤色反射膜２６６によってほぼ１００％反射される。一方、緑色光はｐ偏光光としてクロスダイクロイックプリズム２６０に入射するので、この緑色光は図５の特性を有する赤色反射膜２６６をほぼ１００％透過する。

一方、図６から解るように、この青色反射膜２６４のｓ偏光光に対する有効反射波長域（約３９０ｎｍ〜約５３０ｎｍ）は、ｐ偏光光に対する有効反射波長域（約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍ）を含み、これより広い波長域となっている。青色光はｓ偏光光としてクロスダイクロイックプリズム２６０に入射するので、この青色光は図６の特性を有する青色反射膜２６４によって約８０％以上のかなり高い反射率で反射される。一方、緑色光はｐ偏光光としてクロスダイクロイックプリズム２６０に入射するので、この緑色光は図６の特性を有する青色反射膜２６４をほぼ１００％透過する。

このように、赤色反射膜２６６と青色反射膜２６４は、ｓ偏光光に対する反射率特性が、ｐ偏光光に対する反射率特性よりも優れている。従って、赤色光と青色光をｓ偏光光としてクロスダイクロイックプリズム２６０に入射させ、緑色光をｐ偏光光としてクロスダイクロイックプリズム２６０に入射させることによって、赤色光と青色光に対しては高い反射率を得ることができ、一方、緑色光に対しては透過率を得ることができる。この結果、３色の光の利用効率をそれぞれ高めることができる。

ところで、一般に、赤色反射膜２６６と青色反射膜２６４による反射率特性は、クロスダイクロイックプリズム２６０への光の入射角に依存する。具体的には、入射角が変化すると、カットオフ波長付近のグラフの傾きが緩やかになる。しかし、図５に示す赤色反射膜の反射率特性では、ｐ偏光光で入射する緑色光はほぼ１００％透過し、ｓ偏光光で入射する赤色光はほぼ１００％反射されており、反射特性にかなりの余裕がある。従って、クロスダイクロイックプリズム２６０への入射角が多少変わったとしても、赤色光に対する反射率と緑色光に対する透過率はほとんど変わらない。これは、青色反射膜２６４に関しても同様である。このように、反射特性が入射光の入射角にあまり影響されないので、クロスダイクロイックプリズム２６０に入射させる３色の光としては、平行光線でなく、多少収束してゆく光線を入射させることも可能である。収束してゆく光線を入射するようにすれば、投写レンズ系２７０の負荷を小さくすることができる。すなわち、投写レンズ系２７０の枚数を減らすことができ、また、高性能な高価なレンズを使用しなくても済むという利点がある。

また、各液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４に入射される赤、青、緑の波長帯域、すなわち赤、青、緑の色あいは、色分離手段である第１のダイクロイックミラー２１０、第２のダイクロイックミラー２１２の選択波長領域によって決定される。従って、クロスダイクロイックプリズム２６０の赤色反射膜２６６および青色反射膜２６４には、第１または第２のダイクロイックミラー２１０，２１２によって選択された所定波長帯域の光しか入射されない。すなわち、赤、青、緑の波長帯域をダイクロイックプリズム２６０の赤色反射膜２６６および青色反射膜２６４で再度決定する必要は無い。従って、赤色反射膜２６６および青色反射膜２６４の反射帯域を、ダイクロイックミラー２１０によって選択されるべき所定波長帯域よりもかなり広めにとっても赤、青、緑の色あいが変化することはなく、かえって光の損失を低減することができて都合が良い。

ここで、図５に示されたように、赤色反射膜２６６のｓ偏光光に対する反射帯域を、第１のダイクロイックミラー２１０によって選択透過されるべき波長帯域（通常約５８０ｎｍ〜７００ｎｍ）より広めにとっても、また、図６に示されたように青色反射膜２６４のｓ偏光光に対する反射帯域を、第２のダイクロイックミラー２１２によって選択透過されるべき波長領域（通常約４００〜５００ｎｍ）より広めにとっても、ｐ偏光光として入射される緑色光の透過量が減少することは無い。なぜならば、図５、図６に実線で示されるｐ偏光入射のグラフから解るように、ｐ偏光光として入射される緑色光の波長帯域（通常約５００〜５８０ｎｍ）は、赤色反射膜２６６、青色反射膜２６４をほとんど透過するためである。

さらに、第１実施例では、赤色光および青色光の偏光方向と、緑色光の偏光方向を直交する方向としているので、３つの液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４のクロストークを防止することができるという利点もある。ここで、「クロストーク」とは、液晶ライトバルブの背面がクロスダイクロイックプリズム２６０からの反射光で照射されることによって、その液晶ライトバルブが誤作動を起こす現象を言う。

ここで、液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４として一般的に採用されている、画素のスイッチング素子としてポリシリコンＴＦＴを用いた液晶パネル（ポリシリコンＴＦＴ液晶パネル）を備えた液晶ライトバルブを例に挙げて、クロストーク発生原理についてより詳しく説明する。

液晶パネルは一対の基板の間に液晶が挟まれた構造を有している。周知の通り、ポリシリコンＴＦＴ液晶パネルの場合には、この２つの基板のうち一方に画素のスイッチング素子としてポリシリコンＴＦＴが設けられており、他方の基板には対向電極が形成されている。図７は、ポリシリコンＴＦＴ液晶パネルの一例を説明する図であり、ポリシリコンＴＦＴ液晶パネルの２つの基板のうち、ポリシリコンＴＦＴが設けられた側の基板４３０の一部と、ポリシリコンＴＦＴパネルの外側に設けられた偏光板４４０の一部とを断面図で示してある。ポリシリコンＴＦＴ４５０は、基板４３０上に形成されたポリシリコンからなる活性層４３２、その上にゲート絶縁層４３３を挟んで形成されたポリシリコン等からなるゲート４３４、からなる。ポリシリコンＴＦＴ４５０にＯＮ、ＯＦＦの信号を供給するソース電極４３６は、層間絶縁膜４３５の一部に設けられたホールを介して活性層４３２に接続されている。画素電極４３１も活性層４３２に接続されている。画像変調に関する情報は、ポリシリコンＴＦＴ４５０をＯＮにして、画素電極４３１と対向電極との間に挟まれた液晶に電圧を印加することによって書き込まれる。書き込みが終了した後、書き込まれた情報を次の情報が書き込まれるまで保持するために、ポリシリコンＴＦＴ４５０がＯＦＦされる。

ところが、ポリシリコンＴＦＴ液晶パネルは、ポリシリコンＴＦＴ４５０の形成された基板４３０側をクロスダイクロイックプリズム２６０側にして配置されているため、クロスダイクロイックプリズム２６０からの反射光が、図中矢印で示すような方向からポリシリコンＴＦＴ液晶パネルを照射する。そして、この反射光が活性層４３２に到達すると、活性層４０５で光励起に起因したキャリアが発生し、ポリシリコンＴＦＴ４５０がＯＦＦされているにもかかわらず、電流（いわゆる光リーク電流）が発生してしまう。その結果、液晶に印加されている電圧が変化して、画像変調の状態が乱れてしまうのである。

しかしながら、本例の構成によれば、このような問題を防ぐことができる。仮に、図４において、緑色光が赤色反射膜２６６で反射されて第３のライトバルブ２５４の背面を照射する場合を考える。この場合にも、緑色光はｐ偏光光なので、第３の液晶ライトバルブ２５４の出射側のｓ偏光透過用偏光板４２６で遮蔽され、液晶パネル４２２に達しない。従って、緑色光によって第３の液晶ライトバルブ２５４にクロストークを生じることが防止されている。同様に、緑色光によって第１の液晶ライトバルブ２５０にクロストークが生じることも防止されており、また、青色光によって第２の液晶ライトバルブ２５２にクロストークが生じることも防止されている。このクロストーク防止は、第２の液晶ライトバルブ２５２と第３の液晶ライトバルブ２５４との間についても同様に働く。

なお、第１の液晶ライトバルブ２５０を通過した赤色光は、第３の液晶ライトバルブ２５４にはほとんど届かない。この理由は、赤色反射膜２６６の反射帯域を第１のダイクロイックミラー２１０で決まる帯域よりかなり広く設定することができ、ほとんどすべての赤色光を赤色反射膜２６６で反射させることが可能だからである。青色光についても同様である。このように、本例によれば赤色反射膜２６６、青色反射膜２６４を透過する光によるクロストークの問題も解消することが可能である。

以上のように、第１実施例では、投写型表示装置の全体にわたって光の利用効率が高く、また、光の吸収による発熱も少ないという利点がある。

Ｂ．第２実施例：
図８は、第２実施例の要部を示す概念図である。第２実施例は、図４に示す第１実施例の２枚のλ／２位相差板３１０，３１２を、それぞれの液晶ライトバルブ２５０，２５４の出射側の光路上に配置したものである。但し、第２実施例における第１の液晶ライトバルブ２５０ａは、入射側にｓ偏光透過用偏光板４０４ａが設けられており、また、出射側にはｐ偏光透過用偏光板４０６ａが設けられている。この第１の液晶ライトバルブ２５０ａには、ｓ偏光の赤色光が入射し、ｓ偏光透過用偏光板４０４ａをそのまま透過して、液晶パネル４０２ａによって変調されるとともにｐ偏光光に変換され、さらに、ｐ偏光透過用偏光板４０６ａを透過して出射する。従って、第２実施例の第１の液晶ライトバルブ２５０ａから出射する赤色光は、ｐ偏光光である。第３の液晶ライトバルブ２５４ａも同様である。他の構成要素は、第１実施例と同じである。ｐ偏光の赤色光と青色光は、λ／２位相差板３１０，３１２でそれぞれｓ偏光光に変換されて、クロスダイクロイックプリズム２６０に入射する。

第２実施例においても、緑色光をｐ偏光光としてクロスダイクロイックプリズム２６０に入射させ、赤色光と青色光をｓ偏光光として入射させている。従って、この第２実施例の投写型表示装置においても、第１実施例と同様の効果がある。また、第１実施例の場合と異なり、本実施例ではすべての液晶ライトバルブ２５０ａ，２５２，２５４ａに同じ種類の偏光光（ｓ偏光光）が入射される。従って、液晶ライトバルブ２５０ａ，２５２，２５４ａの入射側偏光板はすべてｓ偏光用偏光板４０４ａ，４１４，４２４ａ、出射側偏光板はすべてｐ偏光用偏光板４０６ａ，４１６，４２６ａとなり、液晶の配向状態も同一となる。よって、第２実施例では、第１実施例と同様の効果に加えて、３つの液晶ライトバルブ２５０ａ，２５２，２５４ａの構造を共通化して、部品種類を低減できるという利点もある。

Ｃ．第３実施例：
図９は、第３実施例の要部を示す概念図である。第３実施例は、図４に示す第１実施例の偏光変換素子１４０を、ｐ偏光光を出射する偏光変換素子１４０ａに置き換え、また、２枚のλ／２位相差板３１０，３１２の代わりに、第２の液晶ライトバルブ２５２の入射側の光路上にλ／２位相差板３１４を配置したものである。他の構成要素は、第１実施例と同じである。

第３実施例においても、緑色光をｐ偏光光としてクロスダイクロイックプリズム２６０に入射させ、赤色光と青色光をｓ偏光光として入射させている。従って、この第３実施例の投写型表示装置においても、第１実施例と同様の効果がある。さらに、本実施例の場合には、第１実施例の場合と比較して、光路上に配置するλ／２位相差板３１４が１枚ですむため、部品点数を低減できるという利点もある。

Ｄ．第４実施例：
図１０は、第４実施例の要部を示す概念図である。第４実施例は、図８に示す第３実施例のλ／２位相差板３１４を、第２の液晶ライトバルブ２５２の出射側の光路上に配置したものである。但し、第４実施例における第２の液晶ライトバルブ２５２ａは、入射側にｐ偏光透過用偏光板４１４ａが設けられており、また、出射側にはｓ偏光透過用偏光板４１６ａが設けられている。この第２の液晶ライトバルブ２５２ａには、ｐ偏光の緑色光が入射し、ｐ偏光透過用偏光板４１４ａをそのまま透過して、液晶パネル４１２ａによって変調されるとともにｓ偏光光に変換され、さらに、ｓ偏光透過用偏光板４１６ａを透過して出射する。従って、第４実施例の第２の液晶ライトバルブ２５２ａから出射する緑色光は、ｓ偏光光である。他の構成要素は、第３実施例と同じである。ｓ偏光の緑色光は、λ／２位相差板３１４でｐ偏光光に変換されて、クロスダイクロイックプリズム２６０に入射する。

第４実施例においても、緑色光をｐ偏光光としてクロスダイクロイックプリズム２６０に入射させ、赤色光と青色光をｓ偏光光として入射させている。従って、この第４実施例の投写型表示装置においても、第１実施例と同様の効果がある。また、第１実施例の場合と異なり、本実施例ではすべての液晶ライトバルブ２５０，２５２ａ，２５４に同じ種類の偏光光（ｐ偏光光）が入射される。従って、液晶ライトバルブ２５０，２５２ａ，２５４の入射側偏光板はすべてｐ偏光用偏光板４０４，４１４ａ，４２４、出射側偏光板はすべてｓ偏光用偏光板４０６，４１６ａ，４２６となり、液晶の配向状態も同一となる。よって、第４実施例では、第１実施例と同様の効果に加えて、３つの液晶ライトバルブ２５０，２５２ａ，２５４の構造を共通化して、部品種類を低減できるという利点もある。さらに、本実施例の場合には、第１実施例の場合と比較して、光路上に配置するλ／２位相差板３１４が１枚ですむため、部品点数を低減できるという利点もある。

Ｅ．第５実施例：
図１１は、第５実施例の要部を示す概念図である。第５実施例は、図１０に示す第４実施例の青色光と緑色光の光路を交換したものである。すなわち、２枚目の色分離ミラーとして青反射ダイクロイックミラー２２６を用いている。クロスダイクロイックプリズム２６１には、緑色光と赤色光をｓ偏光光として入射し、それぞれ緑色反射膜２６７および赤色反射膜２６６で反射させている。青色光は、ｐ偏光光としてクロスダイクロイックプリズム２６１に入射し、そのまま通過する。

また、先に述べたように、緑色光を変調する液晶ライトバルブ２５４に入射される緑の波長領域、すなわち緑の色あいは、色分離手段である青反射ダイクロイックミラー２２６の選択波長領域によって決定される。従って、クロスダイクロイックプリズム２６１の緑色反射膜２６７には、青反射ダイクロイックミラー２２６によって選択された所定波長帯域の光しか入射されない。従って、緑色反射膜２６７のｓ偏光光として入射する緑色光に対する反射帯域を、ダイクロイックミラー２２６によって選択されるべき所定波長帯域よりもかなり広めに設定しても、緑の色あいが変化することはなく、かえって光の損失を低減することができて都合がよい。

ここで、図１２は、本実施例で使用される緑色反射膜２６７の分光反射率特性を示すグラフである。このグラフから解るように、本実施例で使用される緑色反射膜２６７のｓ偏光光に対する反射帯域は、青反射ダイクロイックミラー２２６によって選択透過されるべき波長帯域（通常５００ｎｍ〜５８０ｎｍ）よりもかなり広く設定されている。しかしながら、図５、図６の説明部分でも述べた通りであるが、緑色反射膜２６７のｓ偏光光に対する反射帯域を、青反射ダイクロイックミラー２２６によって選択透過されるべき波長帯域より広めに設定しても、青色光はｐ偏光光として入射されるため、青色光の透過量が減少することは無い。なぜならば、図１２に実線で示すｐ偏光入射のグラフからもわかるように、緑色反射膜２６７は、ｐ偏光で入射された青色光の波長帯域（通常約４００〜５００ｎｍ）のほとんどを透過させるからである。

なお、赤色反射膜２６６としては、図５に示す特性のものをそのまま使用することができる。この場合にも、緑色反射膜２６７の場合と同様、図５に示すように、ｓ偏光光として入射する赤色光に対する反射帯域を、ダイクロイックミラー２１０によって選択されるべき所定波長帯域よりもかなり広めに設定して、光の損失を低減することができる。

第４実施例および第５実施例から解るように、この発明におけるクロスダイクロイックプリズムは、３色の光のうちの２つをそれぞれ反射する２つの反射膜を有し、他の１色の光がクロスダイクロイックプリズムをそのまま通過するように構成されていればよい。但し、第５実施例では、青色光がクロスダイクロイックプリズム２６１をそのまま通過することによって、以下のような利点が生じる。一般に、クロスダイクロイックプリズムをそのまま通過する色光は、クロスダイクロイックプリズムから液晶ライトバルブへの反射光が比較的少なく、反対に、クロスダイクロイックプリズムで反射される色光は、クロスダイクロイックプリズムから液晶ライトバルブへの反射光が比較的多い。第５実施例のように、青色光がクロスダイクロイックプリズムをそのまま通過し、緑色光が反射するようにすれば、青色光の反射光が少なくなり、緑色光の反射光が多くなる。ところで、メタルハライドランプや水銀ランプ等の高圧放電ランプを光源ランプ１１２として用いた場合には、緑色光の光量が多い。このとき、第５実施例の構成によれば、緑色光の反射光が多くなるので、３色の光の光量のバランスが改善されるという利点がある。また、先に述べたポリシリコンＴＦＴの光リークは短波長の反射光によって発生しやすい。第５実施例の構成では最も短波長側の波長帯域である青色光の反射光が少なくなるので、ポリシリコンＴＦＴ液晶パネルを用いた場合にも、クロスダイクロイックプリズムからライトバルブへの反射光による誤動作の可能性を低下させることができるという利点がある。

Ｆ．第６実施例：
図１３は、第６実施例の要部を示す概念図である。第６実施例は、図９に示す第４実施例の構成に加えて、クロスダイクロイックプリズム２６０の出射側の光路上に偏光変換手段としての位相差板３２０を設けたものである。この位相差板３２０の位置は、クロスダイクロイックプリズム２６０と投写レンズ系２７０の間が好ましいが、投写レンズ系２７０の出射側とすることも可能である。

位相差板３２０としては、λ／４位相差板やλ／２位相差板などを使用することができる。λ／４位相差板を用いた場合には、赤、緑、青の３色の光をそれぞれ楕円偏光（好ましくは円偏光）に変換することができる。こうすれば、投写スクリーン３００（図１）として偏光スクリーンを用いた場合にも、カラーの映像をきれいに投写することができる。偏光スクリーンとは、所定の偏光方向の偏光成分（例えばｓ偏光光）のみを反射して、余分な外光の反射を防止し、映像を見やすくする機能を有するスクリーンである。３色の光をすべて円偏光にすれば、このような偏光スクリーンを用いても、カラー映像をきれいに投写することができる。

位相差板３２０としてλ／２位相差板を用いた場合には、ｓ偏光光（赤色光および青色光）とｐ偏光光（緑色光）の偏光方向を、それぞれ約４５度変更するように、λ／２位相差板の光学軸の方向を決定することが好ましい。こうすれば、３色の光のｓ偏光光成分とｐ偏光光成分が約１／２ずつになるので、偏光スクリーン上にカラー映像をきれいに投写することができる。

Ｇ．第７実施例：
図１４は、第７実施例の要部を示す概念図である。第７実施例は、図４に示す第１実施例の構成に加えて、λ／２位相差板３１６を第２のダイクロイックミラー２１２と液晶ライトバルブ２５２ａとの間の光路上に配置し、λ／２位相差板３１４を液晶ライトバルブ２５２ａとクロスダイクロイックプリズム２６０との間の光路上に配置している。さらに液晶ライトバルブ２５２ａとして液晶ライトバルブ２５０，２５４と同様のものを用いている。また、クロスダイクロイックプリズム２６０の出射側の光路上に偏光変換手段としてのλ／２位相差板３２０を配置している。

第７実施例は、すべての液晶ライトバルブを同じものとすることができる例を示し、第２実施例とほぼ同様の性能を有している。第２実施例では、液晶ライトバルブにｓ偏光光を入射するタイプの液晶ライトバルブを用いているが、本実施例では、ｐ偏光光を入射するタイプの液晶ライトバルブを用いた場合を示している。

なお、クロスダイクロイックプリズム２６０の後ろに配置された偏光変換手段としてのλ／２位相差板３２０については、第６実施例と同様の効果をねらったものである。

Ｈ．第８実施例：
図１５は第８実施例の要部を示す概念図である。光学系の基本構成は第２実施例と同じである。本実施例では、青色光路上にあるλ／２位相差板３１２の代わりに特性の等しい２枚のλ／４位相差板３１２ａ、３１２ｂにより、第２の偏光変換手段を構成している。そして、一方のλ／４位相差板３１２ａは偏光板４２６ａに貼り付けられ、他方のλ／４位相差板３１２ｂはクロスダイクロイックプリズム２６０に貼り付けられている。また、λ／４位相差板３１２ａと３１２ｂの光学軸は、偏光板４２６ａから出射したｐ偏光光がλ／４位相差板３１２ａに入射し、λ／４位相差板３１２ｂから出射する際に、ｓ偏光光に変換されて出射するように設定されている。例えば、ｐ偏光光の偏光軸に対して、λ／４位相差板３１２ａ，３１２ｂの光学軸を時計周りに４５度傾けて設定すればよい。λ／４位相差板３１２ｂをクロスダイクロイックプリズム２６０に貼り付けることにより、空気層とクロスダイクロイックプリズム２６０との界面での反射光の発生をほぼ防止することができる。また、λ／４位相差板３１２ｂの入射面でも反射光は発生するが、これらの反射光は、λ／４位相差板３１２ａを通過後、偏光板４２６ａにより吸収される。これらの結果、液晶パネル４２２ａの出射面側から光が入って誤動作することを防ぐことができる。なお、λ／４位相差板３１２ａは、必ずしも偏光板４２６ａに貼り付ける必要はない。

緑色光路上には偏光板４１６とクロスダイクロイックプリズム２６０との間にλ／４位相差板４１７ａ、４１７ｂが向かい合って２枚入っている。それぞれは、偏光板４１６とクロスダイクロイックプリズム２６０に貼り付けられている。λ／４位相差板４１７ａとλ／４位相差板４１７ｂの光学軸は、λ／４位相差板４１７ａの光学軸に対してλ／４位相差板４１７ｂの光学軸が９０度傾いているように設定されていればよい。このようにすれば、光の偏光方向は２枚のλ／４位相差板の間においてのみ楕円偏光となり、通過後は変化が無い。特に、２枚のλ／４位相差板４１７ａ，４１７ｂの光学軸がｐ偏光光またはｓ偏光光の偏光軸に対して４５度傾いて対称に設定すれば、偏光方向は２枚のλ／４位相差板通過後は変化が無く、その間でのみ、円偏光となる。λ／４位相差板４１７ｂをクロスダイクロイックプリズム２６０に貼り付けることにより、空気層とクロスダイクロイックプリズム２６０との界面での反射光の発生をほぼ防止することができる。また、λ／４位相差板４１７ｂの入射面でも反射光は発生するが、これらの反射光は、λ／４位相差板４１７ａを通過後、偏光板４１６により吸収される。これらの結果、液晶パネル４１２の出射面側から光が入って誤動作することを防ぐことができる。なお、λ／４位相差板４１７ａは、必ずしも偏光板４１６に貼り付けられている必要はない。

なお、上記実施例では、２枚のλ／４位相差板を、液晶ライトバルブとクロスダイクロイックプリズムとの間に備える例を説明しているが、２枚のλ／２位相差板を備えるようにしてもよい。

なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

（１）上記実施例では、光源１１０の光を複数の部分光束に分割する２つのレンズアレイ１２０，１３０を用いていたが、この発明は、このようなレンズアレイを用いない投写型表示装置にも適用可能である。

（２）図１１，１３に示す構成、すなわち、クロスダイクロイックプリズム２６０の出射側の光路上に偏光成分調整手段を設けた構成は、第６実施例、第７実施例のみでなく、第１ないし第５実施例に対してもそれぞれ適用することが可能である。

（３）上記実施例では、透過型の投写型表示装置に本発明を適用した場合の例について説明したが本発明は、反射型の投写型表示装置にも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液晶ライトバルブ等の光変調手段が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、光変調手段が光を反射するタイプであることを意味している。反射型の投写型表示装置では、クロスダイクロイックプリズムは、白色光を赤、緑、青の３色の光に分離する色光分離手段として利用されると共に、変調された３色の光を再度合成して同一の方向に出射する色合成手段としても利用される。反射型の投写型表示装置にこの発明を適用した場合にも、透過型の投写型表示装置とほぼ同様な効果を得ることができる。

（４）投写型表示装置としては、投写面を観察する方向から画像投写を行う前面投写型表示装置と、投写面を観察する方向とは反対側から画像投写を行う背面投写型表示装置とがあるが、上記実施例の構成は、いずれにも適用可能である。

この発明の第１実施例による投写型表示装置の概略平面図。 第１のレンズアレイ１２０の外観を示す斜視図。 偏光変換素子１４０の構成を示す説明図。 第１実施例の要部を示す概念図。 赤色反射膜の分光反射率特性を示すグラフ。 青色反射膜の分光反射率特性を示すグラフ。 ポリシリコンＴＦＴ液晶パネルの一例を説明する図。 第２実施例の要部を示す概念図。 第３実施例の要部を示す概念図。 第４実施例の要部を示す概念図。 第５実施例の要部を示す概念図。 第５実施例における緑色反射膜の分光反射率特性を示すグラフ。 第６実施例の要部を示す概念図。 第７実施例の要部を示す概念図。 第８実施例の要部を示す概念図。 投写型表示装置の要部を示す概念図。

符号の説明

４２，４４，４６...液晶ライトバルブ
４８...クロスダイクロイックプリズム
５０...投写レンズ系
５２...投写スクリーン
６１...赤色反射膜
６２...青色反射膜
１００...照明光学系
１１０...光源
１１２...光源ランプ
１１４...凹面鏡
１２０...第１のレンズアレイ
１２２...小レンズ
１３０...第２のレンズアレイ
１３２...小レンズ
１４０，１４０ａ...偏光変換素子
１４１...偏光ビームスプリッタアレイ
１４２...選択位相差板
１４３...透光性板材
１４４...偏光分離膜
１４５...反射膜
１４６...λ／２位相差層
１５０...反射ミラー
１６０...集光レンズ
２１０，２１２...ダイクロイックミラー
２２０，２２２，２２４...反射ミラー
２２６...ダイクロイックミラー
２３０，２３２...リレーレンズ
２４０，２４２，２４４...フィールドレンズ
２５０，２５０ａ...第１の液晶ライトバルブ
２５２，２５２ａ...第２の液晶ライトバルブ
２５４，２５４ａ...第３の液晶ライトバルブ
２６０...クロスダイクロイックプリズム
２６４...青色反射膜
２６６...赤色反射膜
２６７...緑色反射膜
２７０...投写レンズ系
３００...投写スクリーン
３１０，３１２，３１４，３１６...λ／２位相差板
３２０...位相差板
４０２，４０２ａ...液晶パネル
４０４...ｐ偏光透過用偏光板
４０４ａ...ｓ偏光透過用偏光板
４０６...ｓ偏光透過用偏光板
４０６ａ...ｐ偏光透過用偏光板
４１２，４１２ａ...液晶パネル
４１４...ｓ偏光透過用偏光板
４１４ａ...ｐ偏光透過用偏光板
４１６...ｐ偏光透過用偏光板
４１６ａ...ｓ偏光透過用偏光板
４２２，４２２ａ...液晶パネル
４２４...ｓ偏光透過用偏光板
４２４ａ...ｐ偏光透過用偏光板
４２６...ｐ偏光透過用偏光板
４２６ａ...ｓ偏光透過用偏光板
４３０...基板
４３１...画素電極
４３２...活性層
４３３...ゲート絶縁層
４３４...ゲート
４３５...層間絶縁膜
４３６...ソース電極
４４０...偏光板
４５０...ポリシリコンＴＦＴ

Claims (5)

1. 投写型表示装置であって、
   光源と、
   前記光源からの入射光を所定の偏光方向を有する偏光光に変換する第１の偏光変換手段と、
   前記第１の偏光変換手段から出射された光を、３色の光に分離する色光分離手段と、
   前記色光分離手段により分離された第１色の光を受けて、第１の画像信号に基づいて変調する第１の光変調手段と、
   前記色光分離手段により分離された第２色の光を受けて、第２の画像信号に基づいて変調する第２の光変調手段と、
   前記色光分離手段により分離された第３色の光を受けて、第３の画像信号に基づいて変調する第３の光変調手段と、
   前記第１ないし第３の光変調手段によってそれぞれ変調された３色の光を合成して同一方向に出射する色合成手段と、
   前記色合成手段で合成された光を投写する投写光学系と、
   前記第１の偏光変換手段と前記色合成手段との間の光路上に設けられ、前記色合成手段に入射する前記第１色と第３色の光を第１の偏光方向を有する直線偏光光にするともに前記色合成手段に入射する前記第２色の光を前記第１の偏光方向と直交する第２の偏光方向を有する直線偏光光にするように、前記３色の光の少なくとも１つの偏光方向を調整する第２の偏光変換手段と、を備え、
   前記色合成手段は、
   略Ｘ字状に交差するように設けられた、前記第１色の光を反射するための第１の反射膜と前記第３色の光を反射するための第２の反射膜と、を備え、
   前記第１の偏光変換手段は、前記第１の偏光方向を有する直線偏光光を出射し、
   前記第２の光変調手段は、前記第１の偏光方向を有する直線偏光光を入射光として受け取り、前記第２の画像信号に基づいてこの入射光を変調することにより、前記第２の偏光方向を有する直線偏光光として出射し、
   前記第１と第３の光変調手段は、それぞれ前記第２の偏光方向を有する直線偏光光を入射光として受け取り、前記第１と第３の画像信号に基づいてそれぞれの入射光を変調することにより、前記第１の偏光方向を有する直線偏光光としてそれぞれ出射し、
   前記第２の偏光変換手段は、
   前記第１の偏光変換手段と前記第１の光変調手段との間の光路上に設けられ、前記第１色の光を前記第１の偏光方向から前記第２の偏光方向を有する直線偏光光に変換して前記第１の光変調手段に入射させる第１の位相差板と、
   前記第１の偏光変換手段と前記第３の光変調手段との間の光路上に設けられ、前記第３色の光を前記第１の偏光方向から前記第２の偏光方向を有する直線偏光光に変換して前記第３の光変調手段に入射させる第２の位相差板と、を備える、投写型表示装置。
2. 投写型表示装置であって、
   光源と、
   前記光源からの入射光を所定の偏光方向を有する偏光光に変換する第１の偏光変換手段と、
   前記第１の偏光変換手段から出射された光を、３色の光に分離する色光分離手段と、
   前記色光分離手段により分離された第１色の光を受けて、第１の画像信号に基づいて変調する第１の光変調手段と、
   前記色光分離手段により分離された第２色の光を受けて、第２の画像信号に基づいて変調する第２の光変調手段と、
   前記色光分離手段により分離された第３色の光を受けて、第３の画像信号に基づいて変調する第３の光変調手段と、
   前記第１ないし第３の光変調手段によってそれぞれ変調された３色の光を合成して同一方向に出射する色合成手段と、
   前記色合成手段で合成された光を投写する投写光学系と、
   前記第１の偏光変換手段と前記色合成手段との間の光路上に設けられ、前記色合成手段に入射する前記第１色と第３色の光を第１の偏光方向を有する直線偏光光にするともに前記色合成手段に入射する前記第２色の光を前記第１の偏光方向と直交する第２の偏光方向を有する直線偏光光にするように、前記３色の光の少なくとも１つの偏光方向を調整する第２の偏光変換手段と、を備え、
   前記色合成手段は、
   略Ｘ字状に交差するように設けられた、前記第１色の光を反射するための第１の反射膜と前記第３色の光を反射するための第２の反射膜と、を備え、
   前記第１の偏光変換手段は、前記第１の偏光方向を有する直線偏光光を出射し、
   前記第１ないし第３の光変調手段は、それぞれ前記第１の偏光方向を有する直線偏光光を入射光として受け取り、前記第１ないし第３の画像信号に基づいてそれぞれの入射光を変調することにより、前記第２の偏光方向を有する直線偏光光としてそれぞれ出射し、
   前記第２の偏光変換手段は、
   前記第１の光変調手段と前記色合成手段との間の光路上に設けられ、前記第１の光変調手段から出射された前記第２の偏光方向を有する直線偏光光を、前記第１の偏光方向を有する直線偏光光に変換して前記色合成手段に入射させる第１の位相差板と、
   前記第３の光変調手段と前記色合成手段との間の光路上に設けられ、前記第３の光変調手段から出射された前記第２の偏光方向を有する直線偏光光を、前記第１の偏光方向を有する直線偏光光に変換して前記色合成手段に入射させる第２の位相差板と、を備える、投写型表示装置。
3. 投写型表示装置であって、
   光源と、
   前記光源からの入射光を所定の偏光方向を有する偏光光に変換する第１の偏光変換手段と、
   前記第１の偏光変換手段から出射された光を、３色の光に分離する色光分離手段と、
   前記色光分離手段により分離された第１色の光を受けて、第１の画像信号に基づいて変調する第１の光変調手段と、
   前記色光分離手段により分離された第２色の光を受けて、第２の画像信号に基づいて変調する第２の光変調手段と、
   前記色光分離手段により分離された第３色の光を受けて、第３の画像信号に基づいて変調する第３の光変調手段と、
   前記第１ないし第３の光変調手段によってそれぞれ変調された３色の光を合成して同一方向に出射する色合成手段と、
   前記色合成手段で合成された光を投写する投写光学系と、
   前記第１の偏光変換手段と前記色合成手段との間の光路上に設けられ、前記色合成手段に入射する前記第１色と第３色の光を第１の偏光方向を有する直線偏光光にするともに前記色合成手段に入射する前記第２色の光を前記第１の偏光方向と直交する第２の偏光方向を有する直線偏光光にするように、前記３色の光の少なくとも１つの偏光方向を調整する第２の偏光変換手段と、を備え、
   前記色合成手段は、
   略Ｘ字状に交差するように設けられた、前記第１色の光を反射するための第１の反射膜と前記第３色の光を反射するための第２の反射膜と、を備え、
   前記第１の偏光変換手段は、前記第２の偏光方向を有する直線偏光光を出射し、
   前記第２の光変調手段は、前記第１の偏光方向を有する直線偏光光を入射光として受け取り、前記第２の画像信号に基づいてこの入射光を変調することにより、前記第２の偏光方向を有する直線偏光光として出射し、
   前記第１と第３の光変調手段は、それぞれ前記第２の偏光方向を有する直線偏光光を入射光として受け取り、前記第１および第３の画像信号に基づいてそれぞれの入射光を変調することにより、前記第１の偏光方向を有する直線偏光光としてそれぞれ出射し、
   前記第２の偏光変換手段は、
   前記第１の偏光変換手段と前記第２の光変調手段との間の光路上に設けられ、前記第３色の光を前記第２の偏光方向から前記第１の偏光方向を有する直線偏光光に変換して前記第２の光変調手段に入射させる位相差板を備える、投写型表示装置。
4. 投写型表示装置であって、
   光源と、
   前記光源からの入射光を所定の偏光方向を有する偏光光に変換する第１の偏光変換手段と、
   前記第１の偏光変換手段から出射された光を、３色の光に分離する色光分離手段と、
   前記色光分離手段により分離された第１色の光を受けて、第１の画像信号に基づいて変調する第１の光変調手段と、
   前記色光分離手段により分離された第２色の光を受けて、第２の画像信号に基づいて変調する第２の光変調手段と、
   前記色光分離手段により分離された第３色の光を受けて、第３の画像信号に基づいて変調する第３の光変調手段と、
   前記第１ないし第３の光変調手段によってそれぞれ変調された３色の光を合成して同一方向に出射する色合成手段と、
   前記色合成手段で合成された光を投写する投写光学系と、
   前記第１の偏光変換手段と前記色合成手段との間の光路上に設けられ、前記色合成手段に入射する前記第１色と第３色の光を第１の偏光方向を有する直線偏光光にするともに前記色合成手段に入射する前記第２色の光を前記第１の偏光方向と直交する第２の偏光方向を有する直線偏光光にするように、前記３色の光の少なくとも１つの偏光方向を調整する第２の偏光変換手段と、を備え、
   前記色合成手段は、
   略Ｘ字状に交差するように設けられた、前記第１色の光を反射するための第１の反射膜と前記第３色の光を反射するための第２の反射膜と、を備え、
   前記第１の偏光変換手段は、前記第２の偏光方向を有する直線偏光光を出射し、
   前記第１ないし第３の光変調手段は、それぞれ前記第２の偏光方向を有する直線偏光光を入射光として受け取り、前記第１ないし第３の画像信号に基づいてそれぞれの入射光を変調することにより、前記第１の偏光方向を有する直線偏光光としてそれぞれ出射し、
   前記第２の偏光変換手段は、
   前記第２の光変調手段と前記色合成手段との間の光路上に設けられ、前記第２色の光を前記第１の偏光方向から前記第２の偏光方向を有する直線偏光光に変換して前記色合成手段に入射させる位相差板を備える、投写型表示装置。
5. 投写型表示装置であって、
   光源と、
   前記光源からの入射光を所定の偏光方向を有する偏光光に変換する第１の偏光変換手段と、
   前記第１の偏光変換手段から出射された光を、３色の光に分離する色光分離手段と、
   前記色光分離手段により分離された第１色の光を受けて、第１の画像信号に基づいて変調する第１の光変調手段と、
   前記色光分離手段により分離された第２色の光を受けて、第２の画像信号に基づいて変調する第２の光変調手段と、
   前記色光分離手段により分離された第３色の光を受けて、第３の画像信号に基づいて変調する第３の光変調手段と、
   前記第１ないし第３の光変調手段によってそれぞれ変調された３色の光を合成して同一方向に出射する色合成手段と、
   前記色合成手段で合成された光を投写する投写光学系と、
   前記第１の偏光変換手段と前記色合成手段との間の光路上に設けられ、前記色合成手段に入射する前記第１色と第３色の光を第１の偏光方向を有する直線偏光光にするともに前記色合成手段に入射する前記第２色の光を前記第１の偏光方向と直交する第２の偏光方向を有する直線偏光光にするように、前記３色の光の少なくとも１つの偏光方向を調整する第２の偏光変換手段と、を備え、
   前記色合成手段は、
   略Ｘ字状に交差するように設けられた、前記第１色の光を反射するための第１の反射膜と前記第３色の光を反射するための第２の反射膜と、を備え、
   前記第１の偏光変換手段は、前記第１の偏光方向を有する直線偏光光を出射し、
   前記第２の偏光変換手段は、前記第１の偏光変換手段と前記第１ないし第３の光変調手段との間にそれぞれ設けられた第１の位相差板と、第２の光変調手段と前記色合成手段との間に設けられた第２の位相差板とを備える、投写型表示装置。

Images