JP2006301519A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】光源からの光を偏光ビームスプリッタに入射させ、偏光分離部で偏光分離する。偏光分離された光は、偏光ビームスプリッタの射出面に接合された波長位相板を通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変調され反射射出した光は、再度波長位相板、偏光ビームスプリッタに入射し、偏光分離部で偏光分離して検光される。
【選択図】 図２

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色に色分解し偏光子を通過した後、各色毎に配置された偏光ビームスプリッタで偏光分離された光が、反射型ライトバルブに入射して変調される。変調された光は偏光ビームスプリッタで検光された後、色合成光学系で各色光が合成され、投射レンズで投射される。
特開平１０−１３３３０１号公報

しかしながら、従来の投射型表示装置では偏光ビームスプリッタから射出され投射される光には、反射型ライトバルブで変調され偏光ビームスプリッタで検光された光以外の光も含まれており、投射像のコントラストが低下するという問題があった。
本発明は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。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、反射型ライトバルブと、光源から射出された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から入射した光を偏光分離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の前記反射型ライトバルブと相対する面に接合された波長位相板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、反射型ライトバルブと、光源から射出された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から入射した光を偏光分離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の前記反射型ライトバルブと相対する面に接合された波長位相フィルム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、反射型ライトバルブと、光源から射出された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から入射した光を偏光分離して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の光路に配置された波長位相板と、前記波長位相板の前記偏光ビームスプリッタと相対する面に形成され、前記偏光ビームスプリッタから前記反射型ライトバルブへ射出される光の波長域での平均反射率が０．1％以下である反射防止膜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４に係る発明は、反射型ライトバルブと、光源から射出された光を偏光分離部で反射され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から入射した光を透過して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の光路に配置された波長位相板と、前記偏光ビームスプリッタで検光された光を投射する投射レンズと、前記光源からの光のうち前記偏光ビームスプリッタで反射され、前記偏光ビームスプリッタから射出し、前記波長位相板の表面で反射され、再度前記偏光ビームスプリッタに入射して偏光分離部を透過して前記投射レンズに入射して投射される前記偏光ビームスプリッタの偏光分離部に対してＰ偏光に偏光した光を低減する、前記波長位相板の表面に形成された反射防止膜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、反射型ライトバルブと、光源から射出された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から入射した光を偏光分離して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の光路に配置された波長位相板と、前記偏光ビームスプリッタの前記波長位相板と相対する面に形成され、前記偏光ビームスプリッタから前記反射型ライトバルブへ射出される光の波長域での平均反射率が０．1％以下である反射防止膜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、前記反射防止膜は、屈折率が１．３０以下の低屈折率層を有することを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の投射型表示装置を提供する。

請求項７に係る発明は、前記反射防止膜は、ナノメートルサイズの微粒子からなるナノ微粒子膜であることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の投射型表示装置を提供する。

請求項８に係る発明は、前記低屈折率層は、ナノメートルサイズの微粒子からなるナノ微粒子膜であることを特徴とする請求項６に記載の投射型表示装置を提供する。
請求項９に係る発明は、前記ナノ微粒子膜は、弗化マグネシウムからなることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の投射型表示装置を提供する。

請求項１０に係る発明は、前記波長位相板または前記波長位相フィルムは、それぞれ１／４波長位相板または１／４波長位相フィルムであることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の投射型表示装置を提供する。

請求項１１に係る発明は、前記光源からの光を複数の色光に色分解する色分解光学系と、前記偏光ビームビームスプリッタで検光された前記各色光の光を色合成する色合成光学系を有し、前記偏光ビームスプリッタ、前記反射型ライトバルブ、前記波長位相板または前記波長位相フィルムは前記各色光ごとに配置されていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の投射型表示装置を提供する。

請求項１２に係る発明は、前記光源からの光を第１色光と第２色光との混合光と、第３色光とに色分解する第１部材と、前記混合光を前記第１色光と前記第２色光とに偏光分離して前記第１色用の反射型ライトバルブと前記第２色用の反射型ライトバルブにそれぞれ射出して、前記第１色用の反射型ライトバルブと前記第２色用の反射型ライトバルブとから射出された光を検光して色合成する第１偏光ビームスプリッタと、前記第１部材から射出された前記第３色光を偏光分離して前記第３色用の反射型ライトバルブに射出し、前記第３色用の反射型ライトバルブから射出された光を検光する第２偏光ビームスプリッタと、前記第１偏光ビームスプリッタで色合成された前記第１色光と前記第２色光の混合光と、前記第２偏光ビームスプリッタで検光された前記第３色光とを色合成する第２部材とを有することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の投射型表示装置を提供する。

本発明は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。

（第１実施形態）
図１に本発明の第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によって紙面に垂直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垂直になる向きに配置した。この偏光の向きは、後述する偏光ビームスプリッタの偏光分離面に対してＳ偏光の向きになる。

偏光変換照明装置１２から射出した光は、Ｂ（青）光を反射し、Ｒ（赤）光とＧ（緑）光とを透過する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される。色分解されたＢ光は偏向ミラー１４で反射されて、Ｂ光用の偏光子１７Ｂを通過してＢ光用に配置された偏光ビームスプリッタ１９Ｂに入射する。

偏光ビームスプリッタ１９Ｂに入射した光は、偏光分離部で反射されて偏光分離され、１／４波長位相板２１Ｂを透過してＢ光用の反射型ライトバルブ２０Ｂに入射する。ＰＢＳの偏光分離部に傾きを持って（入射角が０度ではない）入射した光は、偏光方向が回転し偏光方向に傾きが生じるが、１／４波長位相板は、その偏光の傾きを補正し、投射像のコントラストを上げるために配置される。なお偏光ビームスプリッタ１９Ｂと反射型ライトバルブ２０Ｂの間に配置される波長位相板は１／４波長位相板に限らず、液晶パネルの特性や光学系の構成によって、それ以外のもの、例えば３／１０波長位相板などを使用しても構わない。

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、それぞれＧ光用の偏光子１７ＧとＲ光用の偏光子１７Ｒを通過して、偏光ビームスプリッタ１９Ｇ、１９Ｒにそれぞれ入射し、偏光分離部で反射されそれぞれ１／４波長位相板２１Ｇ、２１Ｒを透過して反射型ライトバルブ２０Ｇ、２０Ｂに入射する。各色光用に配置された反射型ライトバルブ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒ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１／４波長位相板２１Ｂ、２１Ｇ、２１Ｒを透過して偏光ビームスプリッタ１９Ｂ、１９Ｇ、１９Ｒにそれぞれ入射し、偏光分離部を透過す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２２に入射する。

クロスダイクロイックプリズム２２の内部には、Ｒ光を反射するダイクロイック膜２２ＲとＢ光を反射するダイクロイック膜２２Ｂ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２２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２２Ｒ、Ｂ光反射ダイクロイック膜２２Ｂ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。色合成された光は、投射レンズ２３に入射し、図示しないスクリーン上に投射される。

次にこのように構成された投射型表示装置の投射像のコントラストを低下させる原因について説明する。Ｂ光用の光路について説明するが、他の色の光路においても同様のコントラスト低下が発生するので説明は省略する。Ｂ光用の偏光ビームスプリッタ１９Ｂに入射したＳ偏光のＢ光は、偏光ビームスプリッタ１９Ｂの偏光分離部で反射される。偏光ビームスプリッタ１９Ｂに入射するＢ光は、偏光変換照明装置１２及び偏光子１７ＢでＳ偏光に変換されているが、Ｂ光の全てがＳ偏光になっているのではなく、一部Ｐ偏光の光も含まれる。偏光ビームスプリッタ１９Ｂに入射したＰ偏光の光の大部分は、偏光変換部１９ＢＦを透過して光路外に廃棄されるが、Ｐ偏光の光の一部（５％程度）は偏光変換部１９ＢＦで反射され、Ｓ偏光の光と同様に偏光ビームスプリッタ１９Ｂから射出する。

偏光ビームスプリッタ１９Ｂから射出されたＰ偏光の光は、1／４波長位相板２１Ｂに入射面２１Ｂ−ａから入射する。Ｐ偏光の光の一部（０．５％程度）は、入射面２１Ｂ−ａの表面で反射される。入射面２１Ｂ−ａの表面で反射されたＰ偏光の光は、再度偏光ビームスプリッタ１９Ｂに入射し、その大部分が偏光分離部１９ＢＦを透過し、クロスダイクロイックプリズム２２に入射する。クロスダイクロイックプリズム２２に入射した光は、他の色光の光と色合成されたの後、投射レンズで投射される。

すなわちＢ光用の反射型ライトバルブ２０Ｂで変調されていないＰ偏光の光が、投射レンズで投射されてしまうことになる。Ｂ光用の反射型ライトバルブ２０Ｂが黒状態の場合には、理想的には反射型ライトバルブ２０Ｂから射出した光のうち偏光ビームスプリッタ１９Ｂの偏光分離部を透過してクロスダイクロイックプリズム２２に入射する光はない。しかし、上記したように１／４波長位相板２１Ｂの入射面２１Ｂ−ａで反射されたＰ偏光の光の一部が投射像に投射されるため、黒状態でも投射像に投射される光が存在し投射像のコントラストが低下することになる。例えば、偏光ビームスプリッタの偏光分離部でのＰ偏光の反射率が５％、１／４波長位相板表面での反射率が０％とすると、投射像は５２００程度のコントラストを持つ。しかし実際には、１／４波長位相板表面で反射される光があるため、コントラストが低下する。反射率を一般的な反射防止コートの反射率である０．５％とすると、投射像のコントラストは３２００程度になってしまう。

なお１／４波長位相板の表面以外に、偏光ビームスプリッタの光源からの光が反射型ライトバルブに向けて射出される面での反射によっても、同様のコントラストの低下が発生する。

本実施形態では、上記した１／４波長位相板２１Ｂの入射面２１Ｂ−ａで反射されるＰ偏光の光量を低下させるために、入射面２１Ｂ−ａでの反射率（偏光ビームスプリッタ１９Ｂから射出して反射型ライトバルブ２０Ｂに向かう光の波長域での平均反射率）を０．１％以下に抑えるため、反射防止膜５０Ｂをコーティングしている。この反射防止膜は、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の光路でそれぞれ最適化して異なる反射防止膜を形成しても、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の全ての光路で共通の反射防止膜を形成しても構わない。

反射防止膜５０Ｂとしては、ＭｇＦ₂（弗化マグネシウム）のナノメートルサイズの微粒子をコーティングした膜（ナノ粒子膜）を使用した。ナノ粒子膜を１／４波長板２１Ｂの表面にコーティングするには、まず１／４波長板に下地として、ＳｉＯ₂と五酸化タンタルの混合膜をスパッターでコーティングする。下地膜としては、例えばＳｉＯ₂／ＯＨ５／ＳｉＯ₂の三層膜など多層の構成のもの使用しても構わない。なおＯＨ５はＺｒＯ₂（ジルコニア）とＴｉＯ₂（チタニア）との混合材料である。この下地の上にゾルゲル法によりＭｇＦ₂のナノメートルオーダーの粒子を積層し、充填密度が低く、屈折率が１．３０以下のＭｇＦ₂からなる層を形成する。このナノ微粒子膜を使用することによって１／４波長位相板表面での反射を０.１％以下にすることができる。なお下地膜を形成せずに、１／４波長板に充填密度が低く、屈折率が１．３０以下のＭｇＦ₂からなるナノ粒子膜だけを形成しても構わない。

ナノ粒子膜を使用する換わりに、各色光用に配置された１／４波長位相板２１Ｂ、２１Ｇ、２１Ｒのそれぞれの入射面２１Ｂ−ａ、２１Ｒ−ａ、２１Ｇ−ａにコーティングする反射防止膜５０Ｂ、５０Ｇ、５０Ｒを、各色光で反射光を最も少なくする膜構成（各色の反射光を最小にするように膜厚を調整）とすることによって、反射光を低減しても構わない。

本実施形態の投射型表示装置によれば、反射型ライトバルブ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒの前に配置された１／４波長位相板の入射面２１Ｂ−ａ、２１Ｒ−ａ、２１Ｇ−ａで反射されるＰ偏光成分の光が低減されるので、１／４波長位相板の入射面２１Ｂ−ａ、２１Ｒ−ａ、２１Ｇ−ａで反射されて投射像に投射されるＰ偏光成分の光が減少し、投射像のコントラストが向上する。１／４波長位相板表面での反射率を０．１％にすると、偏光ビームスプリッタの偏光分離部でのＰ偏光の反射率が５％の場合、投射像のコントラストは５０００程度になり、反射率が０．５％の場合に比べて格段に向上する。

本実施形態では１／４波長位相板の表面に反射防止膜を形成したが、偏光ビームスプリッタの反射型ライトバルブへの射出面に反射防止膜を形成しても、同様の反射光を防止することができ、投射像のコントラストを向上させることができる。

また本実施形態では１／４波長位相板の表面で反射された光が、投射像に投射されるのを防止するために反射防止膜を形成したが、反射防止膜を形成せずに１／４波長位相板を光軸に対して傾けても構わない。１／４波長位相板を光軸に対して傾けることによって、１／４波長位相板の表面で反射された光を光路外に廃棄して投射レンズに入射させないようにすることによっても、投射像のコントラストを向上させることができる。

本実施形態では、偏光ビームスプリッタとして２つのガラスプリズムを偏光分離膜を介して接合した偏光ビームスプリッタを使用したが、偏光ビームスプリッタとしてガラス基板上に金属のグリッドを形成したワイヤグリッドを使用しても構わない。
（第２実施形態）
第２実施形態の投射型表示装置の構成図を図２に示す。第１実施形態と同じ部材には同じ番号を付し、説明は省略する。本実施形態は、１／４波長位相板の入射面に反射防止膜をコートせずに、１／４波長位相板を偏光ビームスプリッタに接合している点が、第１実施形態と異なる。

以下Ｂ光の光路に配置された偏光ビームスプリッタ１９Ｂと１／４波長位相板２４Ｂについて説明する。Ｒ光、Ｇ光の光路にそれぞれ配置された偏光ビームスプリッタ１９Ｒ、１９Ｇと１／４波長位相板２４Ｒ、２４ＧもＢ光と同様に接合するので、説明は省略する。

色分解光学系１３で色分解されたＢ光は、偏向ミラー１４で偏向され偏光ビームスプリッタ１９Ｂに入射する。偏光ビームスプリッタ１９Ｂの反射型ライトバルブと相対する面１９Ｂ−ｂには、１／４波長位相板２４Ｂが接着剤を介して接合されている。接着剤としては、偏光ビームスプリッタを形成するガラスの屈折率と１／４波長位相板のガラスの屈折率との中間の屈折率を持った接着剤を用いるのが好ましい。

偏光ビームスプリッタ１９Ｂの偏向分離部で反射されたＢ光は、射出面１９Ｂ−Ｂを通り、不図示の接着剤の層を通過した後、１／４波長位相板２４Ｂに入射する。１／４波長位相板２４Ｂに入射したＢ光は、反射型ライトバルブ２０Ｂに入射し、青色の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１／４波長位相板２４Ｂを透過して、１／４波長位相板２４Ｂに接合された偏光ビームスプリッタ１９Ｂに入射する。入射した光は、偏光分離部で透過する変調光が検光光として分離される。Ｂ光の検光された光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム２２に入射し、他の色光と色合成された後投射レンズ２３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では、偏光ビームスプリッタと反射型ライトバルブの間に配置された１／４波長位相板が、接着剤により偏光ビームスプリッタに接合されている。偏光ビームスプリッタのガラスと接着剤との屈折率差、及び接着剤と１／４波長位相板との屈折率の差は小さいため、１／４波長位相板の表面で反射される光量を減少させることができる。１／４波長位相板と、偏光ビームスプリッタを離して配置した場合、１／４波長板の屈折率と空気の屈折率差が大きく表面で反射される光の割合も高いが、本実施形態用に１／４波長位相板と偏光ビームスプリッタを接合すると、１／４波長板での反射を減少させることができる。従って第１実施形態と同様に投射像のコントラストを向上させることができる。
（第３実施形態）
図３に第３実施形態の投射型表示装置の構成図を示す。第１実施形態と同じ部材には同じ番号を付し、説明は省略する。本実施形態は、偏光ビームスプリッタの反射型ライトバルブと相対する面に１／４波長位相を持ったフィルムを貼り付けている点が、第１実施形態と異なる。

第２実施形態と同様にＢ光の光路について説明する。色分解光学系１３で色分解されたＢ光は、偏向ミラー１４で偏向され偏光ビームスプリッタ１９Ｂに入射する。偏光ビームスプリッタ１９Ｂの反射型ライトバルブと相対する面１９Ｂ−ｂには、１／４波長位相フィルム２５Ｂが貼り付けられている。１／４波長位相フィルム２５Ｂとしては、ポリカーボネイトなどの透明樹脂を伸ばして、構成する分子を配向させたものを使用する。

偏光ビームスプリッタ１９Ｂの偏向分離部で反射されたＢ光は、射出面１９Ｂ−ａを通り、１／４波長位相板２５Ｂに入射する。１／４波長位相板２５Ｂを透過したＢ光は、反射型ライトバルブ２０Ｂに入射し、青色の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１／４波長位相板２５Ｂを透過して、１／４波長位相板２５Ｂが貼り付けられた偏光ビームスプリッタ１９Ｂに入射する。入射した光は、偏光分離部で透過する変調光が検光光として分離される。Ｂ光の検光された光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム２２に入射し、他の色光と色合成された後投射レンズ２３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では、偏光ビームスプリッタと反射型ライトバルブの間に配置する１／４波長位相板として、１／４波長位相フィルムを使用し、１／４波長位相フィルムを偏光ビームスプリッタに貼り付けている。従って第３実施形態と同様に１／４波長位相フィルムでの反射を減少させることができる。従って第１実施形態と同様に投射像のコントラストを向上させることができる。
（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。第１実施形態と同じ部材には同じ番号を付し、説明は省略する。
光源１１から射出された光は、偏光変換照明装置１２によって偏光した光に変換された後、フィールドレンス３４と波長選択性位相板３５を通過して偏光ビームスプリッタ３６に入射する。波長選択性位相板３５は、入射したＰ偏光の光のうちＧ光のみの偏光方向をＳ偏光に変換し、Ｂ光、Ｒ光の偏光方向は変化させない。偏光ビームスプリッタ３６に入射した光のうち、Ｓ偏光であるＧ光は、偏光分離部で反射され、偏光ビームスプリッタ３２に入射する。偏光ビームスプリッタ３２に入射したＧ光は、偏光分離部で反射されて偏光ビームスプリッタ３２から射出し、１／４波長位相板２１Ｇを経由してＧ光用の反射型ライトバルブ２０Ｇに入射する。反射型ライトバルブ２０Ｇに入射したＧ光は、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１／４波長位相板２１Ｇを透過して偏光ビームスプリッタ３２に入射し、偏光分離部を透過する変調光を検光光として分離する。検光光は、偏光ビームスプリッタ３２から射出し、波長選択性位相板４０に入射し、Ｓ偏光に変換される。なお１／４波長位相板２１Ｇの偏光ビームスプリッタ３２と相対する面には、Ｇ光の光に最適化された反射防止膜がコーティングされている。

一方偏光ビームスプリッタ３６の偏光分離部を透過したＰ偏光のＢ光とＲ光は、波長選択性位相板３７を通過して偏光ビームスプリッタ３１に入射する。波長選択性位相板３７によってＢ光のみがＳ偏光に変換される。偏光ビームスプリッタ３１に入射した光のうちＢ光は偏光分離膜で反射され、偏光ビームスプリッタ３１から射出し、１／４波長位相板２１Ｂを経由してＢ光用の反射型ライトバルブ２０Ｂに入射する。反射型ライトバルブ２０Ｂに入射したＢ光は、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１／４波長位相板２１Ｂを透過して偏光ビームスプリッタ３２に入射し、偏光分離部を透過する変調光が検光光として分離される。

偏光ビームスプリッタ３１に入射したＲ光は、偏光分離部を透過し偏光ビームスプリッタ３１から射出し、１／４波長位相板２１Ｒを経由してＲ光用の反射型ライトバルブ２０Ｒに入射する。反射型ライトバルブ２０Ｒに入射したＲ光は、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１／４波長位相板２１Ｒを透過して偏光ビームスプリッタ３１に入射し、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。偏光ビームスプリッタの偏光分離部で検光されたＢ光とＲ光の検光光は、偏光ビームスプリッタ３１から射出し波長選択性位相板３８に入射する。破傷選択性位相板３８に入射したＢ光とＲ光のうち、Ｓ偏光であるＲ光をＰ偏光に変換し、Ｂ光の偏光方向は変化させない。なお１／４波長位相板２１Ｂと１／４波長位相板２１Ｒの偏光ビームスプリッタ３１と相対する面には、Ｂ光とＲ光にそれぞれ最適化された反射防止膜がコーティングされている。

波長選択性位相板３８、４０を透過したＢ光、Ｇ光、Ｒ光の検光光は偏光ビームスプリッタ３９に入射し、Ｇ光は偏光分離部で反射され、Ｂ光とＲ光は偏光分離部を透過することによって、Ｂ光、Ｇ光Ｒ光が色合成される。色合成された光は波長選択性位相板４１を透過した後投射レンズ２３で不図示のスクリーン上に投射される。
本実施形態では、第１実施形態と同様に１／４波長位相板の偏光ビームスプリッタと相対する面に反射防止膜がコートされているため、１／４波長位相板の表面で反射されて投射像に投射される光が減少し、投射像のコントラストが向上する。

なお本実施形態では、１／４波長板の表面に反射防止膜をコートしたが、第２、第３実施形態と同様にそれぞれの色光の１／４波長板を、相対する偏光ビームスプリッタに接着剤で接合したり、１／４波長位相板の換わりに１／４波長位相フィルムを貼り付けても同様に投射像のコントラストを向上させることができる。

本実施形態では、偏光ビームスプリッタとして２つのガラスプリズムを偏光分離膜を介して接合した偏光ビームスプリッタを使用したが、偏光ビームスプリッタとしてガラス基板上に金属のクリッドを形成したワイヤグリッドを使用しても構わない。

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

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 ダイクロイックミラー
１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒ 偏光子
１９Ｂ、１９Ｇ、１９Ｒ、３１、３２、３６、３９ 偏光ビームスプリッタ
２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒ 反射型ライトバルブ
２１Ｂ、２１Ｇ、２１Ｒ、２４Ｂ、２４Ｇ、２４Ｒ １／４波長位相板
２５Ｂ、２５Ｇ、２５Ｒ １／４波長位相フィルム
２２ クロスダイクロイックプリズム
２３ 投射レンズ
３５、３７、４０、４１ 波長選択性位相板
５０Ｂ、５０Ｇ、５０Ｒ 反射防止膜

Claims (12)

1. 反射型ライトバルブと、
   光源から射出された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から入射した光を偏光分離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の前記反射型ライトバルブと相対する面に接合された波長位相板とを有すること
   を特徴とする投射型表示装置。
2. 反射型ライトバルブと、
   光源から射出された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から入射した光を偏光分離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の前記反射型ライトバルブと相対する面に接合された波長位相フィルムとを有すること
   を特徴とする投射型表示装置。
3. 反射型ライトバルブと、
   光源から射出された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から入射した光を偏光分離して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の光路に配置された波長位相板と、
   前記波長位相板の前記偏光ビームスプリッタと相対する面に形成され、前記偏光ビームスプリッタから前記反射型ライトバルブへ射出される光の波長域での平均反射率が０．1％以下である反射防止膜とを有すること
   を特徴とする投射型表示装置。
4. 反射型ライトバルブと、
   光源から射出された光を偏光分離部で反射され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から入射した光を透過して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の光路に配置された波長位相板と、
   前記偏光ビームスプリッタで検光された光を投射する投射レンズと、
   前記光源からの光のうち前記偏光ビームスプリッタで反射され、前記偏光ビームスプリッタから射出し、前記波長位相板の表面で反射され、再度前記偏光ビームスプリッタに入射して偏光分離部を透過して前記投射レンズに入射して投射される前記偏光ビームスプリッタの偏光分離部に対してＰ偏光に偏光した光を低減する、前記波長位相板の表面に形成された反射防止膜とを有すること
   を特徴とする投射型表示装置。
5. 反射型ライトバルブと、
   光源から射出された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から入射した光を偏光分離して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の光路に配置された波長位相板と、
   前記偏光ビームスプリッタの前記波長位相板と相対する面に形成され、前記偏光ビームスプリッタから前記反射型ライトバルブへ射出される光の波長域での平均反射率が０．1％以下である反射防止膜とを有すること
   を特徴とする投射型表示装置。
6. 前記反射防止膜は、屈折率が１．３０以下の低屈折率層を有すること
   を特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
7. 前記反射防止膜は、ナノメートルサイズの微粒子からなるナノ微粒子膜であること
   を特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
8. 前記低屈折率層は、ナノメートルサイズの微粒子からなるナノ微粒子膜であること
   を特徴とする請求項６に記載の投射型表示装置。
9. 前記ナノ微粒子膜は、弗化マグネシウムからなること
   を特徴とする請求項７または請求項８に記載の投射型表示装置。
10. 前記波長位相板または前記波長位相フィルムは、それぞれ１／４波長位相板または１／４波長位相フィルムであること
    を特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
11. 前記光源からの光を複数の色光に色分解する色分解光学系と、
    前記偏光ビームビームスプリッタで検光された前記各色光の光を色合成する色合成光学系を有し、
    前記偏光ビームスプリッタ、前記反射型ライトバルブ、前記波長位相板または前記波長位相フィルムは前記各色光ごとに配置されていること
    を特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
12. 前記光源からの光を第１色光と第２色光との混合光と、第３色光とに色分解する第１部材と、
    前記混合光を前記第１色光と前記第２色光とに偏光分離して前記第１色用の反射型ライトバルブと前記第２色用の反射型ライトバルブにそれぞれ射出して、前記第１色用の反射型ライトバルブと前記第２色用の反射型ライトバルブとから射出された光を検光して色合成する第１偏光ビームスプリッタと、
    前記第１部材から射出された前記第３色光を偏光分離して前記第３色用の反射型ライトバルブに射出し、前記第３色用の反射型ライトバルブから射出された光を検光する第２偏光ビームスプリッタと、
    前記第１偏光ビームスプリッタで色合成された前記第１色光と前記第２色光の混合光と、前記第２偏光ビームスプリッタで検光された前記第３色光とを色合成する第２部材とを有すること
    を特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の投射型表示装置。

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