JP2005308846A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反射型ライトバルブを使用した投射型表示装置において、投射像のコントラストを向上させることのできる投射型表示装置を提供する。
【解決手段】光源からの光を赤色光、緑色光、青色光に色分解した後、各色光毎に配置された偏向ビームスプリッタに入射させる。偏光ビームスプリッタに入射した各色光は、偏向分離部を透過し、反射型ライトバルブに入射する。反射型ライトバルブで変調され、反射射出された光は、再度偏光ビームスプリッタに入射し、偏光分離部で反射されて検光される。検光された光は、偏光子を通過したのち色合成光学系で色合成された後、投射レンズで投射される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、投射型表示装置に関するものである。

従来、反射型ライトバルブを使用した投射型表示装置が知られている。この投射型表示装置は、光源からの光を色分解光学系で青色光、緑色光、赤色光の３色に色分解した後、各色毎に配置された偏光ビームスプリッタを介して反射型ライトバルブに入射して変調し、変調された光を偏光ビームスプリッタで検光した後、色合成光学系で各色光を合成し、投射レンズで投射するものである。

各色光を偏光ビームスプリッタに入射させる場合、Ｓ偏光の光を入射させ、偏光ビームスプリッタの偏光分離部で反射された光を反射型ライトバルブに入射する構成が知られている。この場合、反射型ライトバルブから射出される変調光（Ｐ偏光の光）は、偏光ビームスプリッタの偏光分離部を透過し、投射される。また偏光ビームスプリッタにＰ偏光の光を入射させ、偏光ビームスプリッタの偏光分離部を透過した光を反射型ライトバルブに入射し、偏光ビームスプリッタの偏光分離部を反射するＳ偏光の光を変調光とする構成も知られている。この２つの構成を比較すると、前者は検光光として偏光分離部を透過するＰ偏光の光を使用し、後者は反射するＳ偏光の光を使用しているが、一般的に反射光にはＳ偏光以外にＰ偏光の光も混ざってしまうことが知られている。反射光を検光光として使用すると、余分な偏光の光、この場合にはＰ偏光の光が、検光光に含まれることになり投射像のコントラストが低下する。従って投射型表示装置では、コントラストを向上させるために偏光分離部を透過するＰ偏光の光を検光光とする構成のものが広く使用されている。
特開平１０−１３３３０１

しかしながら、偏光分離部で反射されるＳ偏光の光を検光光とする投射型表示装置よりもコントラストの低下は少ないものの、偏光分離部を透過するＰ偏光の光を検光光とする投射型表示装置においても、透過光にＳ偏光が含まれてしまう、すなわち投射像が黒になるはずの状態においても透過光が存在し光が投射されてしまいコントラストが低下してしまうという問題がある。
本発明は反射型ライトバルブを使用した投射型表示装置において、投射像のコントラストを向上させることのできる投射型表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために請求項１に係る発明は、光源からの光を赤色光、緑色光、青色光に色分解する色分解光学系と、前記各色光毎に配置された反射型ライトバルブと、前記色分解された各色光を偏光分離部で偏光分離して、偏光分離部を透過する光を前記反射型ライトバルブに入射し、前記反射型ライトバルブから射出された光を前記偏光分離部で反射して検光する各色光毎に配置された偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタから射出された各色光の検光光の光路にそれぞれ配置された偏光子と、前記偏光ビームスプリッタで検光された各色光を色合成する色合成光学系と、前記色合成された光を投射する投射レンズ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。

請求項２に係る発明は、光源からの光を赤色光、緑色光、青色光に色分解する色分解光学系と、前記各色光毎に配置された反射型ライトバルブと、前記色分解された赤色光、青色光を偏光分離して、前記反射型ライトバルブに入射し、前記反射型ライトバルブから射出された光を検光する前記赤色光と青色光との光路に配置された偏光ビームスプリッタと、前記色分解された緑色光を偏光分離部で偏光分離して、偏光分離部を透過する光を前記反射型ライトバルブに入射し、前記反射型ライトバルブから射出された光を前記偏光分離部で反射して検光する前記緑色光の光路に配置された偏光ビームスプリッタと、前記緑色光の光路に配置された偏光ビームスプリッタから射出された緑色光の検光光の光路に配置された偏光子と、前記偏光ビームスプリッタで検光された各色光を色合成する色合成光学系と、前記色合成された光を投射する投射レンズ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。

請求項３に係る発明は、前記色分解光学系は、光源からの光を前記青色光と、前記赤色光と緑色光との混合光と色分解する第１色分解光学系と、前記第１色分解光学系で色分解された前記赤色光と緑色光との混合光を、前記赤色光と前記緑色光とに色分解する第２色分解光学系とを有し、前記青色光と、前記赤色光と緑色光との混合光の光路にそれぞれ配置され、前記青色光と、前記赤色光と緑色光との混合光を偏向する偏光ビームスプリッタを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の投射型表示装置を提供する。

請求項４に係る発明は、光源からの光を時系列的に色分解する色分解光学系と、 反射型ライトバルブと、前記時系列的に色分解された各色光を偏光分離部で偏光分離して、偏光分離部を透過する光を前記反射型ライトバルブに入射し、前記反射型ライトバルブから射出された光を前記偏光分離部で反射して検光する偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタから射出された検光光の光路に配置された偏光子と、前記偏光子を透過した光を投射する投射レンズ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。
請求項５に係る発明は、光源からの光を第１色光と、第２色光と第３色光との混合光とに色分解する第１色分解光学系と、前記第２色光と第３色光との混合光を時系列的に色分解する第２色分解光学系とを有する色分解光学系と、前記第１色光用と、時系列に色分解された前記第２色光と第３色光用にそれぞれ配置された反射型ライトバルブと、前記色分解された各色光を偏光分離部で偏光分離して、偏光分離部を透過する光を前記反射型ライトバルブに入射し、前記反射型ライトバルブから射出された光を前記偏光分離部で反射して検光する前記第１色光の光路と、前記時系列的に色分解された前記第２色光と第３色光の光路とにそれぞれ配置された偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタから射出された検光光の光路にそれぞれ配置された偏光子と、前記偏光子を透過した光を色合成する色合成光学系と、前記色合成された光を投射する投射レンズとを有すること を特徴とする投射型表示装置を提供する。

請求項６に係る発明は、光源からの光を第１色光と第２色光との混合光と、第３色光と第４色光との混合光とに色分解する第１色分解光学系と、前記第１色光と第２色光との混合光を時系列的に色分解する第２色分解光学系と、前記第３色光と第４色光との混合光を時系列的に色分解する第３色分解光学系とを有する色分解光学系と、前記時系列に色分解された前記第１色光と第２色光用と、時系列に色分解された前記第３色光と第４色光用にそれぞれ配置された反射型ライトバルブと、前記色分解された各色光を偏光分離部で偏光分離して、偏光分離部を透過する光を前記反射型ライトバルブに入射し、前記反射型ライトバルブから射出された光を前記偏光分離部で反射して検光する前記時系列的に色分解された前記第１色光と第２色光の光路と、前記時系列的に色分解された前記第３色光と第４色光の光路にそれぞれ配置された偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタから射出された検光光の光路にそれぞれ配置された偏光子と、前記偏光子を透過した光を色合成する色合成光学系と、前記色合成された光を投射する投射レンズ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。

本発明は反射型ライトバルブを使用した投射型表示装置において、投射像のコントラストを向上させることのできる投射型表示装置を提供することができる。

以下図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
（第１実施形態）
図１に第１実施形態の投射型表示装置の構成図を示す。ランプと凹面鏡とから構成される光源１１から射出された光は、偏光変換照明光学系１２によって紙面に平行な方向に振動方向を有する偏光に変換される。この偏光変換照明装置１２は図示しない複数のレンズをマトリクス形状に配置した第１レンズ板と、第１レンズ板の各レンズのほぼ焦点位置に同様にレンズを配置した第２レンズ板と、第２レンズ板の射出面近傍に偏光分離部とこの偏光分離部と平行に配置した反射層の組合せを複数組アレイ状に配置した複数プリズム部材と、その射出面の特定位置に配置した１／２波長位相板と、あとで説明する反射型ライトバルブ上に重畳照明するコンデンサレンズとから構成されている。本実施形態では、１／２波長位相板は射出する偏光の振動方向が紙面に平行になる向きに配置した。

偏光変換照明装置１２から射出した光はＢ（青）光反射、Ｒ（赤）光とＧ（緑）光透過特性のダイクロイックミラー１３Ｂと、Ｒ光とＧ光を反射、Ｂ光を透過する特性のダイクロイックミラー１３ＲＧとを互いに直交して配置したクロスダイクロイックミラー１３に入射し、入射光に垂直で、互いに反対方向に進行するＢ光と、Ｒ光とＧ光との混合光とに色分解する。
色分解されたＢ光は偏向ミラー１４で反射されて、Ｂ光用に配置された偏光ビームスプリッタ１７Ｂに入射する。偏光ビームスプリッタ１７Ｂに入射したＢ光は、偏光分離部を透過してＢ光用反射型ライトバルブ１８Ｂに入射する。
一方色分解されたＲ光とＧ光との混合光は偏向ミラー１５で反射されて、Ｇ光反射、Ｒ光透過特性のダイクロイックミラー１６に入射、反射するＧ光と、透過して直進するＲ光とに色分解される。色分解されたＧ光とＲ光は、偏光ビームスプリッタ１７Ｇ、１７Ｒにそれぞれ入射し、偏光分離部を透過してそれぞれ反射型ライトバルブ１８Ｇ、１８Ｂに入射する。

各色光用に配置された反射型ライトバルブ１８Ｂ、１８Ｇ、１８Ｒに入射した各色光は、それぞれの色信号によって変調作用を受け、変調光と非変調光との混合光を反射して射出する。反射射出された光は、再度偏光ビームスプリッタ１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒにそれぞれ入射し、偏光分離部で反射される変調光を検光光として分離する。各色光の検光光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム２０の各色光の入射面に配置されている偏光子１９Ｂ、１９Ｇ、１９Ｒを経てクロスダイクロイックプリズム２０に入射する。偏光子１９Ｂ、１９Ｇ、１９Ｒは、プラスチックシートから構成されており、紙面に垂直な方向に偏光した光を透過し、紙面に平行な方向に偏光した光を吸収する。
クロスダイクロイックプリズム２０の内部には、Ｒ光を反射するダイクロイック膜２０ＲとＢ光を反射するダイクロイック膜２０Ｂが直交して配置されている。クロスダイクロイックプリズム２０に入射したＲ光とＢ光は、それぞれ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で反射され、Ｇ光は両ダイクロイック膜を透過することによって色合成され、合成光を射出面から射出する。色構成された光は、投射レンズ２１に入射し、図示しないスクリーン上に投射される。

本実施形態の投射型表示装置のコントラストを、従来の投射型表示装置のコントラストと比較する。まず、従来の光源からの光を偏光変換照明装置で偏光した後、偏光子を通って偏光ビームスプリッタに入射し、偏光分離部を反射したＳ偏光の光を反射型ライトバルブに入射させ、偏光分離部を透過するＰ偏光の光を検光光とする構成の投射型表示装置のコントラストを説明する。
偏光変換照明装置による偏光の消光比は、約２０対１である。すなわちＳ偏光の光が２０に対し、Ｐ偏光の光は１である。偏光子の消光比は約１０００対１である。偏光ビームスプリッタの偏光分離部で反射される光の消光比は、約３０対１である。従って反射型ライトバルブに入射する光の消光比は、約６０００００対１である（２０×１０００×３０）。入射する光の全光量を１とすると、Ｓ偏光光６０００００／６００００１に対して、Ｐ偏光光は１／６００００１であり、ほぼ１対１／６０００００である。ここで投射像がすべて黒、すなわち反射型ライトバルブで変調されない場合を考えると、入射光はそのままの偏光方向で反射されるので、再度偏光ビームスプリッタに入射する光は、ほぼ１対１／６０００００である。偏光ビームスプリッタの偏光分離部を透過する光の消光比は、約２０００対１である。従って、偏光ビームスプリッタに入射したＳ偏光光１のうち１／２０００が偏光分離部を透過する。一方Ｐ偏光光はほとんどすべてが透過すると考えてよいので、Ｐ偏光の光は１／６０００００が透過する。すなわち偏光分離部を透過する光の全光量は、１／２０００＋１／６０００００で、ほぼ１／２０００である。すなわち偏光ビームスプリッタの透過の消光比で決まることがわかる。反射型ライトバルブから射出された光のうち、黒状態でも１／２０００の光が投射されるので、この場合のコントラストは２０００：１となる。

次に、本実施形態の投射型表示装置のコントラストを説明する。光源からの光を偏光変換照明装置で偏光した後、偏光ビームスプリッタに入射し、偏光分離部を透過したＰ偏光の光を反射型ライトバルブに入射させ、偏光分離部で反射されるＳ偏光の光を検光光とし、偏光ビームスプリッタの後に偏光子を配置した構成の投射型表示装置である。
偏光変換照明装置による偏光の消光比は、約２０対１である。偏光ビームスプリッタの偏光分離部を透過する光の消光は、約２０００対１である。従って反射型ライトバルブに入射する光の消光比は、約４００００対１である（２０×２０００）。入射する光の全光量を１とすると、Ｐ偏光光４００００／４０００１に対して、Ｓ偏光光は１／４０００１であり、ほぼ１対１／４００００である。ここで投射像がすべて黒、すなわち反射型ライトバルブで変調されない場合を考えると、入射光はそのままの偏光方向で反射されるので、再度偏光ビームスプリッタに入射する光は、ほぼ１対１／４００００である。偏光ビームスプリッタの偏光分離部を反射する光の消光比は、約３０対１である。従って、偏光ビームスプリッタに入射したＰ偏光光１のうち１／３０が偏光分離部で反射される。一方Ｓ偏光光はほとんどすべてが反射される考えてよいので、Ｓ偏光の光１／４００００が反射される。さらに偏光子の消光比は約１０００対１なので、Ｐ偏光の光は約１／１０００になる。従って、偏光子を透過した後のＰ偏光光は、１／３００００であるのに対し、Ｓ偏光の光は１／４００００である。すなわちＰ偏光とＳ偏光の光を合計すると、約１／１７０００となる。反射型ライトバルブから射出された光のうち、黒状態でも１／１７０００の光が投射されるので、この場合のコントラストは１７０００：１となる。
従って従来の投射型表示装置のコントラストが２０００：１であるのに対し、本実施形態では１７０００：１であり、本実施形態ではコントラストが大幅に改善され、コントラストの良好な投射像を投射することができる。
本実施形態において偏光ビームスプリッタ１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂは、２個の三角柱プリズムを偏光分離部を挟んで接合したものを使用したが、偏光ビームスプリッタはこの構成のものに限定されず、例えば、ワイヤーグリッド偏光子を偏光ビームスプリッタとして使用しても同様の効果を奏することができる。またワイヤーグリッド偏光子を２つの三角柱プリズムで挟み込んだものを使用しても良い。さらに偏光子として、ワイヤーグリッド偏光子を使用しても同様の効果を奏することができる。
なお比較として従来の投射型表示装置において、偏光子の位置を偏光ビームスプリッタの入射前の位置から射出後の位置に変更した場合のコントラストを検討する。偏光ビームスプリッタの偏光分離部を反射したＳ偏光の光を反射型ライトバルブに入射し、偏光分離部を透過するＰ偏光の光を検光光とし、検光光を偏光子を通して投射する構成の投射型表示装置のコントラストを説明する。偏光変換照明装置による偏光の消光比は、約２０対１である。すなわちＳ偏光の光が２０に対し、Ｐ偏光の光は１である。偏光ビームスプリッタの偏光分離部で反射される光の消光比は、約３０対１である。従って反射型ライトバルブに入射する光の消光比は、約６００対１である（２０×３０）。入射する光の光量を１とすると、Ｓ偏光光６００／６０１に対して、Ｐ偏光光は１／６０１であり、ほぼ１：１／６００である。ここで投射像がすべて黒、すなわち反射型ライトバルブで変調されない場合を考えると、入射光はそのままの偏光方向で反射されるので、再度偏光ビームスプリッタに入射する光は、ほぼ１：１／６００である。偏光ビームスプリッタの偏光分離部を透過する光の消光比は、約２０００対１である。従って、偏光ビームスプリッタに入射したＳ偏光光１のうち１／２０００が偏光分離部を透過する。一方Ｐ偏光光はほとんどすべてが透過すると考えてよいので、Ｐ偏光の光は１／６００が透過する。さらに偏光子の消光比は約１０００対１なので、Ｓ偏光の光は約１／１０００になる。従って、偏光子を透過した後のＳ偏光光は、１／２００００００であるのに対し、Ｐ偏光の光は１／６００である。すなわちＰ偏光とＳ偏光の光を合計すると、約１／６００となる。反射型ライトバルブから射出された光のうち、黒状態でも１／６００の光が投射されるので、この場合のコントラストは６００：１となる。

ここで説明したものは、偏光ビームスプリッタの偏光分離部で反射された光を反射型ライトバルブに入射させ、偏光分離部を透過した検光光を投射する従来から使用されている構成の投射型表示装置に検光した後にさらに偏光子を配置する構成であり、この構成でもっともコントラストが高くなると一般的に考えられている。一方本実施形態に示した、偏光ビームスプリッタの偏光分離部を透過する光を反射型ライトバルブに入射させ、偏光分離部で反射された検光光を投射する構成の投射型表示装置はコントラストが低く、検光した後にさらに偏光子を配置しても、今説明した従来のものよりもコントラストは低いと考えられていた。しかしながら、本実施形態で示したように、従来の構成に偏光子を追加した装置のコントラストが６００：１、さらに現在行われている装置のコントラストが２０００：１であるのに対し、コントラストが低いと考えられていた本実施形態の装置のコントラストは１７０００：１であり、従来の装置よりはるかにコントラストが高いことがわかる。
このように本実施形態では、従来よりもコントラストが大幅に改善された投射型表示装置を提供することができる。

（第２実施形態）
図２に第２実施形態の投射型表示装置の構成図を示す。本実施形態の投射型表示装置は、第１実施形態の偏向ミラー１４、１５を偏光ビームスプリッタ２５Ｂ、２５ＧＲと１／２波長位相板１６Ｂ、２６ＧＲに変更した点に特徴がある。
本実施形態の偏光変換照明装置１２は、複合プリズムの射出面の１／２波長位相板の配置が第１実施形態と異なっており、偏光変換装置１２から射出される偏光は、紙面に対して垂直な方向に振動する偏光になっている。偏光変換装置１２を射出した光は、クロスダイクロイックミラー１３によって反対方向に進むＢ光と、Ｇ光とＲ光との混合光に色分解される。色分解されたＢ光と、Ｇ光とＲ光との混合光は、それぞれ偏光ビームスプリッタ２５Ｂ、２５ＧＲに入射し、その偏光分離部で反射させる。偏光ビームスプリッタ２５Ｂ、２５ＧＲにより消光比が向上する。偏光ビームスプリッタ２５Ｂ，２５ＧＲの射出面には、それぞれ１／２波長位相板２６Ｂ、２６ＲＧが配置されており、偏光ビームスプリッタ２５Ｂ、２５ＲＧから射出した光を、紙面に平行の方向に振動する偏光光に変換する。１／２波長位相板２６Ｂを射出したＢ光は、偏光ビームスプリッタ１７Ｂに入射し、偏光分離部を透過して反射型ライトバルブ１８Ｂに入射する。１／２波長位相板２６ＲＧを射出したＧ光とＲ光との混合光は、ダイクロイックミラー１６に入射し、反射されるＧ光と、透過するＲ光とに色分解される。色分解されたＧ光とＲ光はそれぞれ偏光ビームスプリッタ１７Ｇ，１７Ｒに入射し、偏光分離部を透過して反射型ライトバルブ１８Ｇ、１８Ｒに入射する。

反射型ライトバルブ１８Ｂ、１８Ｇ、１８Ｒに入射した各色光は、変調作用を受けた後、反射射出し、再度偏光ビームスプリッタ１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒに入射する。変調光は、偏光ビームスプリッタ１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒの偏光分離部で反射され検光光として射出する。各色光の検光光は色合成光学系２０に入射し、色合成された後、投射レンズ２１で不図示のスクリーン上に投射される。

本実施形態の投射型表示装置においては、反射型ライトバルブの前に配置された偏光ビームスプリッタに入射する各色光の偏光率を向上させることができるので、さらに投射像のコントラストを向上させることができる。

なお、本実施形態における偏光ビームスプリッタ２５Ｂ、２５ＧＲの代わりにワイヤーグリッド偏光子を配置しても良い。その場合にはワイヤーグリッド形状の素子を紙面に垂直に配置すると、射出面に１／２波長位相板を配置する必要がある。しかし偏光変換照明装置１２によって、偏光の振動方向を紙面に平行な方向に変換する場合には、ワイヤーグリッド形状の素子を紙面に平行な方向にすれば１／２波長位相板を配置する必要はない。

（第３実施形態）
図３に第３実施形態の投射型表示牡装置の構成図を示す。本実施形態は、偏光ビームスプリッタ射出後に配置する偏光子をＧ光の光路のみに配置し、Ｂ光、Ｒ光の光路には配置していない点が第１実施形態と異なる。
色分解されたＢ光は、従来の投射型表示装置と同様に、偏光子１９Ｂを経て偏光ビームスプリッタ１７Ｂに入射し、偏光分離部で反射されてＢ光用に配置された反射型ライトバルブ１８Ｂに入射する。色分解されたＲ光は、偏光子１９Ｒを経て偏光ビームスプリッタ１７Ｒに入射し、偏光分離部で反射されてＲ光用反射型ライトバルブ１８Ｒに入射する。Ｒ光用とＢ光用のライトバルブ１８Ｒ、１８Ｂに入射した各色光は、色信号によって変調されて反射射出され、再度偏光ビームスプリッタ１７Ｒ、１７Ｂに入射し、偏光分離部を透過する光を検光光として取りだし、色合成光学系のクロスダイクロイックプリズム２０に異なる入射面から入射する。
一方色分解されたＧ光は、１／２波長位相板２６Ｇを経て紙面に垂直な方向に振動し、偏光ビームスプリッタ１７Ｇに対してＰ偏光に変換される。Ｐ偏光の光は、偏光ビームスプリッタ１７Ｇの偏光分離部を透過してＧ光用反射型ライトバルブ１８Ｇに入射する。Ｇ光ライトバルブ１８Ｇに入射した色光は、色信号によって変調されて反射射出し、再度偏光ビームスプリッタ１７Ｇに入射する。偏光分離部で反射する光を検光光として取り出し、偏光子１９Ｇを経てクロスダイクロイックプリズム２０に入射する。クロスダイクロイックプリズム２０に入射した各色光は色合成され、投射レンズ２１で不図示のスクリーン上に投射される。

本実施形態の構成は、Ｒ光とＢ光は従来の投射型表示装置と同じ構成であるが、Ｇ光のみを第１実施形態と同様に、偏光ビームスプリッタを透過した光を反射型ライトバルブに入射し、反射する光を検光光として取りだし、偏光子を経て偏光率を向上させて射出する構成としている。投射像中のＲ光、Ｇ光、Ｂ光の内、Ｇ光のみのコントラストを向上させたのである。人間の眼はＧ光に敏感であり、Ｇ光のコントラストのみを向上させるだけでも、人間の眼で見て従来の投射型表示装置と比較して優れたコントラストの投射像を投射することになる。
（第４実施形態）
図４に第４実施形態の投射型表示装置の構成図を示す。光源１１からの光は、偏光変換照明装置１２で偏光した光に変換される。偏光変換装置１２を射出した光は、Ｂ光を反射し、Ｇ光とＲ光を透過する特性を有するダイクロイックミラー２３Ｂに入射し、反射されるＢ光と透過するＧ光とＲ光との混合光とに色分解される。色分解されたＢ光は偏光ビームスプリッタ１７Ｂに入射し、その偏光分離部を透過してＢ光用反射型ライトバルブ１８Ｂに入射する。

ダイクロイックミラー２３Ｂを透過したＧ光とＲ光との混合光は、時系列色分解光学系２４ＧＲで時系列的にＧ光とＲ光に色分解される。この時系列色分解光学系２４ＧＲは、円盤形状の基板の一方の側にＧ光を透過し、Ｒ光を反射する特性を有するダイクロイック膜を形成し、もう一方の側にＧ光を反射し、Ｒ光を透過する特性を有するダイクロイック膜を形成したもので、円盤の中心軸Ｏ‘の周りに回転させる。回転させることによって、Ｇ光とＲ光とが交互に射出される。時系列に色分解されたＧ光とＲ光は、偏光ビームスプリッタ１７ＧＲに入射し、偏光分離部を透過して時系列にて射出面から射出し、反射型ライトバルブ１８ＧＲに入射する。

反射型ライトバルブ１８Ｂに入射したＢ光は、Ｂ光の色信号によって変調作用を受け、反射射出し、再度偏光ビームスプリッタ１７Ｂに入射し、偏光分離部で反射される光が検光して取りだされる。Ｂ光の検光光は、色合成光学系のダイクロイックプリズム２７の入射面に配置された偏光子１９Ｂを経て、ダイクロイックプリズム２７に入射する。ダイクロイックプリズム２７の内部には、Ｇ光と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２７ＧＲが配置されており、Ｂ光はダイクロイック膜２７ＧＲを透過する。

反射型ライトバルブ１８ＧＲに時系列に入射したＧ光とＲ光は、それぞれ色信号で時系列に変調され、反射射出し、再度偏光ビームスプリッタ１７ＧＲに時系列に入射する。偏光ビームスプリッタ１７ＧＲの偏光分離部で変調光を反射される光として検光する。検光されたＧ光とＲ光は、偏光子１９ＧＲを経て時系列的にダイクロイックプリズム２７に入射し、ダイクロイック膜２７ＧＲで反射されてＢ光と色合成される。色合成された光は、投射レンズ２１で不図示のスクリーン上に投射される。

本実施形態においても、偏光ビームスプリッタに入射する各色光は、偏光分離部を透過して反射型ライトバルブに入射する。反射型ライトバルブで反射された光は、再度偏光ビームスプリッタに入射し、偏光分離部で変調光を反射して検光する。検光された光は、偏光子を経て色合成光学系で色合成される構成であり、前実施形態と同様に良好なコントラストの投射像を投射することができる。

本実施形態に示す時系列色分解光学系は、これ以外にも偏光変換照明装置１２とダイクロイックミラー２３Ｂの間に配置し、Ｂ光とＧ光とＲ光とに時系列に色分解するものを使用しても構わない。時系列に色分解された光は、ダイクロイックミラー２３Ｂで反射されるＢ光と、透過して時系列に進むＧ光とＲ光とに光路が分離される。この場合には各色光光用の反射型ライトバルブで変調するタイミングを調整する。この構成でも同様の効果を奏する投射型表示装置を提供することができる。
また本実施形態では、ダイクロイックミラー２３ＢでＢ光と、Ｇ光とＲ光との混合光とに分解したが、Ｂ光とＥ（エメラルド）光との混合光を反射し、Ｇ光とＲ光との混合光を透過して、色分解しても構わない。図５にこのこうせいの投射型表示装置の構成図を示すが、２つの混合光の光路のそれぞれに、時系列色分解光学系２４ＢＥ、２４ＧＲを配置し、一方の光路で時系列に進行するＢ光とＥ光とに色分解し、他方の光路では本実施形態と同様にＧ光とＲ光を時系列に色分解する。その他の構成は本実施形態と同様である。この構成では、光源からの光を４色に色分解してそれぞれの光を色信号で変調して投射するため、コントラストが向上するだけでなく、色再現性にも優れた投射型表示装置を提供することができる。なお更に偏光変換照明装置１２とダイクロイックミラー２３ＢＥの間にＢ光、Ｅ光、Ｇ光、Ｒ光の４色光に時系列に色分解する１個の時系列色分解光学系を配置して４色に色分解しても構わない。この場合、Ｂ光は４５０±３０ｎｍで、Ｅ光は５１５±１５ｎｍ、Ｇ光は５５０±１５ｎｍ、Ｒ光は６３０±３０ｎｍである。ただしそれぞれの色光の中心波長及び波長幅はこれに限られず、中心波長及び波長幅を変えても構わない。

また図６に示すように、偏光変換照明装置１２の後に時系列分解光学系２４ＧＢＲを1つ配置し、この時系列色分解光学系で、時系列的にＢ光とＧ光とＲ光とに色分解しても構わない。時系列的に色分解された各色光は、偏光ビームスプリッタ１７ＢＧＲの偏光分離部を透過して反射型ライトバルブ１８ＢＧＰに入射し、変調光は偏光分離部を反射して検光される。検光された光は、偏光子１９ＢＧＰを経て投射レンズ２１に入射して、不図示のスクリーン上に投射される。なお、更にＢ光、Ｅ光、Ｇ光、Ｒ光の４色光に色分解しても構わない。

第１実施形態の投射型表示装置の構成図。 第２実施形態の投射型表示装置の構成図。 第３実施形態の投射型表示装置の構成図。 第４実施形態の投射型表示装置の構成図。 第４実施形態の変形例の投射型表示装置の構成図。 第４実施形態の変形例の投射型表示装置の構成図。

符号の説明

１１ 光源
１２ 偏光変換照明装置
１３ クロスダイクロイックミラー
１４、１５ 偏向ミラー
１６、２３Ｂ ダイクロイックミラー
１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒ、１７ＧＲ、１７ＢＧＲ 偏光ビームスプリッタ
１８Ｂ、１８Ｇ、１８Ｒ、１８ＧＲ、１８ＢＧＲ 反射型ライトバルブ
１９Ｂ、１９Ｇ、１９Ｒ、１９ＧＲ、１９ＢＧＲ 偏光子
２０ クロスダイクロイックプリズム
２１ 投射レンズ
２４ＧＲ 時系列色分解光学系
２７ ダイクロイックプリズム

Claims (6)

1. 光源からの光を赤色光、緑色光、青色光に色分解する色分解光学系と、
   前記各色光毎に配置された反射型ライトバルブと、
   前記色分解された各色光を偏光分離部で偏光分離して、偏光分離部を透過する光を前記反射型ライトバルブに入射し、前記反射型ライトバルブから射出された光を前記偏光分離部で反射して検光する各色光毎に配置された偏光ビームスプリッタと、
   前記偏光ビームスプリッタから射出された各色光の検光光の光路にそれぞれ配置された偏光子と、
   前記偏光ビームスプリッタで検光された各色光を色合成する色合成光学系と、前記色合成された光を投射する投射レンズとを有すること
   を特徴とする投射型表示装置。
2. 光源からの光を赤色光、緑色光、青色光に色分解する色分解光学系と、
   前記各色光毎に配置された反射型ライトバルブと、
   前記色分解された赤色光、青色光を偏光分離して、前記反射型ライトバルブに入射し、前記反射型ライトバルブから射出された光を検光する前記赤色光と青色光との光路に配置された偏光ビームスプリッタと、
   前記色分解された緑色光を偏光分離部で偏光分離して、偏光分離部を透過する光を前記反射型ライトバルブに入射し、前記反射型ライトバルブから射出された光を前記偏光分離部で反射して検光する前記緑色光の光路に配置された偏光ビームスプリッタと、
   前記緑色光の光路に配置された偏光ビームスプリッタから射出された緑色光の検光光の光路に配置された偏光子と、
   前記偏光ビームスプリッタで検光された各色光を色合成する色合成光学系と、前記色合成された光を投射する投射レンズとを有すること
   を特徴とする投射型表示装置。
3. 前記色分解光学系は、光源からの光を前記青色光と、前記赤色光と緑色光との混合光と色分解する第１色分解光学系と、前記第１色分解光学系で色分解された前記赤色光と緑色光との混合光を、前記赤色光と前記緑色光とに色分解する第２色分解光学系とを有し、
   前記青色光と、前記赤色光と緑色光との混合光の光路にそれぞれ配置され、前記青色光と、前記赤色光と緑色光との混合光を偏向する偏光ビームスプリッタを有すること
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の投射型表示装置。
4. 光源からの光を時系列的に色分解する色分解光学系と、
   反射型ライトバルブと、
   前記時系列的に色分解された各色光を偏光分離部で偏光分離して、偏光分離部を透過する光を前記反射型ライトバルブに入射し、前記反射型ライトバルブから射出された光を前記偏光分離部で反射して検光する偏光ビームスプリッタと、
   前記偏光ビームスプリッタから射出された検光光の光路に配置された偏光子と、
   前記偏光子を透過した光を投射する投射レンズとを有すること
   を特徴とする投射型表示装置。
5. 光源からの光を第１色光と、第２色光と第３色光との混合光とに色分解する第１色分解光学系と、前記第２色光と第３色光との混合光を時系列的に色分解する第２色分解光学系とを有する色分解光学系と、
   前記第１色光用と、時系列に色分解された前記第２色光と第３色光用にそれぞれ配置された反射型ライトバルブと、
   前記色分解された各色光を偏光分離部で偏光分離して、偏光分離部を透過する光を前記反射型ライトバルブに入射し、前記反射型ライトバルブから射出された光を前記偏光分離部で反射して検光する前記第１色光の光路と、前記時系列的に色分解された前記第２色光と第３色光の光路とにそれぞれ配置された偏光ビームスプリッタと、
   前記偏光ビームスプリッタから射出された検光光の光路にそれぞれ配置された偏光子と、
   前記偏光子を透過した光を色合成する色合成光学系と、
   前記色合成された光を投射する投射レンズとを有すること
   を特徴とする投射型表示装置。
6. 光源からの光を第１色光と第２色光との混合光と、第３色光と第４色光との混合光とに色分解する第１色分解光学系と、前記第１色光と第２色光との混合光を時系列的に色分解する第２色分解光学系と、前記第３色光と第４色光との混合光を時系列的に色分解する第３色分解光学系とを有する色分解光学系と、
   前記時系列に色分解された前記第１色光と第２色光用と、時系列に色分解された前記第３色光と第４色光用にそれぞれ配置された反射型ライトバルブと、
   前記色分解された各色光を偏光分離部で偏光分離して、偏光分離部を透過する光を前記反射型ライトバルブに入射し、前記反射型ライトバルブから射出された光を前記偏光分離部で反射して検光する前記時系列的に色分解された前記第１色光と第２色光の光路と、前記時系列的に色分解された前記第３色光と第４色光の光路にそれぞれ配置された偏光ビームスプリッタと、
   前記偏光ビームスプリッタから射出された検光光の光路にそれぞれ配置された偏光子と、
   前記偏光子を透過した光を色合成する色合成光学系と、
   前記色合成された光を投射する投射レンズとを有すること
   を特徴とする投射型表示装置。