JP2011095404A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、色再現性の良い画像表示装置を提供する事を課題とする。
【解決手段】 画像表示装置が、偏光光束を第１および第２の波長域の光束に分離する第１のダイクロイック面と、前記第２の波長域の光束を第３および第４の波長域の光束に分離する第２のダイクロイック面と、前記第１の波長域の光束と前記第３の波長域の光束を合成する第１の偏光ビームスプリッタと、前記第１および第３の波長域の光束のうち、一方をＰ偏光、他方をＳ偏光として前記第１の偏光ビームスプリッタに入射させる偏光方向調整手段と、前記第１の偏光ビームスプリッタにより合成された第１および第３の波長域の光束のうち、一方を反射して他方を透過させる第２の偏光ビームスプリッタと、前記第２の偏光ビームスプリッタにより反射および透過した光束をそれぞれ変調して反射する第１、第２の画像変調素子とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は画像表示装置に関するものであり、特に、反射型液晶表示素子を用いたものに関する。

従来、反射型の液晶表示素子により表示された画像を表示するカラーの画像表示装置は、反射型の液晶表示素子により反射された光を反射あるいは透過させることにより画像を表示している。そのため、１つの液晶表示素子の手前に１つの偏光ビームスプリッタを配置するのが一般的である。近年では、画像表示装置のより一層の小型化や低コスト化を実現するために、１つの偏光ビームスプリッタに対して２つの反射型の液晶表示素子を配置するものがある（特許文献１）。図７に特許文献１の画像表示装置の概略図を示す。以下、図７を用いて説明する。赤、青、緑の波長域に対応する光をR、B、Gと称す。

特許文献１は、Ｂ用の位相板７０１ａによるＢ光の偏光方向を９０°回転させ、ダイクロイックミラー１０２ａにより、偏光方向が互いに９０°異なったＢ光とＧ光の光路を合成している。これにより、１つの偏光ビームスプリッタ２０１ａに対してBとG用、２つの液晶表示素子を配置することを可能としている。

特開平１１−２７１６８３

しかしながら、特許文献１はダイクロイックミラーによりＰ偏光のＢ光とＳ偏光のＧ光を合成しているので、偏光が乱れ、Ｇ用の液晶表示素子にＧ光に加え、Ｂ光の一部が入射してしまう。そのため色再現性が低下してしまう。

そこで本発明は、色再現性が良い画像表示装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明は、偏光光束を第１および第２の波長域の光束に分離する第１のダイクロイック面と、前記第２の波長域の光束を第３および第４の波長域の光束に分離する第２のダイクロイック面と、前記第１の波長域の光束と前記第３の波長域の光束を合成する第１の偏光ビームスプリッタと、前記第１および第３の波長域の光束のうち、一方をＰ偏光、他方をＳ偏光として前記第１の偏光ビームスプリッタに入射させる偏光方向調整手段と、前記第１の偏光ビームスプリッタにより合成された第１および第３の波長域の光束のうち、一方を反射して他方を透過させる第２の偏光ビームスプリッタと、前記第２の偏光ビームスプリッタにより反射および透過した光束をそれぞれ変調して反射する第１、第２の画像変調素子とを有することを特徴とする。

本発明によれば、画像表示素子に入射する２色の光の光路を偏光ビームスプリッタを用いて合成するので、色再現性が良い画像を得る事ができる。

本発明の実施形態１の構成図 偏光ビームスプリッタ１１５の特性を示す図 本発明の実施形態２の構成図 本発明の実施形態３の構成図 偏光ビームスプリッタ３２の特性を示す図。 本発明の実施形態４の構成図 特許文献１に開示された図

以下に本発明の実施形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

（実施形態１）
図１に実施形態１の画像表示装置を含む投射型表示装置の構成図を示す。

１は光源、２は放物面リフレクタ、３は防爆ガラス、４は第１フライアイレンズ、５は第２フライアイレンズ、６は偏光変換素子（偏光変換系）である。１０１はコンデンサーレンズ、１０２、１０３はダイクロイックミラー、１０４、１０５、１０６はミラーである。１０７、１０８、１０９はリレーレンズ、１１０はフィールドレンズである。１１１は１／２波長板（偏光方向調整手段）、１１２、１１３、１１４は偏光ビームスプリッタ、１１５は偏光分離面としての性質とダイクロイック面としての性質を併せ持つ偏光ビームスプリッタ（合成素子）である。１１６Ｒ、１１６Ｇ、１１６Ｂは１／４波長板、１１７Ｒ、１１７Ｇ、１１７Ｂは画像変調素子としての反射型液晶表示素子、１１８は投射レンズ（投射光学系）である。Ｒ、Ｇ、Ｂは赤、緑、青の光を表している。

図２は偏光ビームスプリッタ１１５における入射光の波長と透過率の関係を表したグラフである。横軸は波長（ｎｍ）を表し、縦軸は透過率（％）を表す。実線はＳ偏光、破線はＰ偏光を示す。この偏光ビームスプリッタ１１５は、Ｐ偏光に関してはＧの波長域の光のみを反射する。Ｓ偏光に関してはＧ、Ｒの波長域の光を反射し、Ｂの波長域に対応する光を透過する特性を有している。

次に実施形態１の画像表示装置の各構成要件の役割について説明する。

光源１から射出した光束は放物面リフレクタ２によって略平行光となって射出される。放物面リフレクタ２を射出した光は、防爆ガラス３を透過し、第１フライアイレンズ（微小なレンズが２次元的に配列されたレンズアレイ）４によって分割および集光される。第１フライアイレンズからの各々の分割光束は第２フライアイレンズ５近傍に集光され、光源の像を作る。これらの第１、第２フライアイレンズ４、５を構成する微小レンズは、被照明面である反射型液晶表示素子（画像変調素子）と相似の形状をした矩形レンズ形状をしている。第２フライアイレンズ５により射出された分割光束は、非偏光光を直線偏光光に変換する偏光変換素子６によって、Ｐ偏光光（偏光光束）に変換される。偏光変換素子６によりＰ偏光光に変換された分割光束はコンデンサーレンズ１０１を介し、ダイクロイックミラー１０２（第１のダイクロイック面）に入射する。そしてこのダイクロイックミラー１０２は、Ｂ、Ｇ光（第２の波長域の光束）を透過し、Ｒ光（第１の波長域の光束）を反射する特性を持っている。従って、このダイクロイックミラー１０２によって、該分割光束は複数の色の光束（Ｂ光とＧ光との合成光束と、Ｒ光の光束）に分離される。

ダイクロイックミラー１０２を透過したＧ光とＢ光の合成光束のうち、Ｇ光（第４の波長域の光）はダイクロイックミラー１０３（第２のダイクロイック面）を透過し、Ｂ光（第３の波長域の光）はダイクロイックミラー１０３で反射され、分離される。

ダイクロイックミラー１０３を透過したＧ光はリレーレンズ１０７を介し、ミラー１０５により反射され、リレーレンズ１０８、ミラー１０６、リレーレンズ１０９を介して、偏光ビームスプリッタ１１３（第３の偏光ビームスプリッタ）に入射する。その後、Ｇ光は偏光ビームスプリッタ１１３を透過してＧ用の反射型液晶表示素子１１７Ｇ（第３の画像変調素子）に入射する。そして、反射型液晶表示素子１１７Ｇで画像変調されて反射され、再び偏光ビームスプリッタ１１３に入射する。画像変調されたＧ光のうちＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ１１３の偏光分離面を透過し、光源側に戻される。一方、画像変調されたＧ光のうちＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ１１３の偏光分離面により反射され、図２に示した特性をもつ偏光ビームスプリッタ１１５（第４の偏光ビームスプリッタ）に入射する。偏光ビームスプリッタ１１５に入射したＧ光は、その合成面で反射され、投射レンズ１１８へと至る。なお、すべての偏光成分をＰ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において、偏光ビームスプリッタ１１３とＧ用の反射型液晶表示素子１１７Ｇとの間に設けられた１／４波長板１１６Ｇの遅相軸を所定の方向に調整しておく。遅相軸を調整することにより、偏光状態の乱れの影響を小さく抑えることができる。

次にR光について説明する。ダイクロイックミラー１０２により反射されたＲ光はミラー１０４で反射され、１／２波長板１１１に入射する。１／２波長板１１１によってＲ光は偏光面（偏光方向）を回転してＰ偏光からＳ偏光になる。その後、そのＲ光はＰ偏光を透過、Ｓ偏光を反射する偏光ビームスプリッタ１１２（第１の偏光ビームスプリッタ）で反射され、フィールドレンズ１１０を透過する。その後R光は、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する偏光ビームスプリッタ１１４（第２の偏光ビームスプリッタ）により反射され、Ｒ用の反射型液晶表示素子１１７Ｒ（第１の画像変調素子）を照明する。Ｒ用の反射型液晶表示素子１１７Ｒに入射したＲ光は画像変調されて反射される。画像変調されたＲ光のうちＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ１１４の偏光分離面により再び反射され光源側に戻される。一方、画像変調されたＲ光のうちＰ偏光成分は偏光ビームスプリッタ１１４の偏光分離面と、図２に示した特性を持つ偏光ビームスプリッタ１１５を透過し、投射レンズ１１８へと至る。なお、すべての偏光成分をＳ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において、偏光ビームスプリッタ１１４とＲ用の反射型液晶表示素子１１７Ｒとの間に設けられた１／４波長板１１６Ｒの遅相軸を所定の方向に調整しておく。遅相軸を調整することにより、偏光ビームスプリッタ１１４とＲ用の反射型液晶表示素子１１７Ｒで発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えることができる。

次にB光について説明する。ダイクロイックミラー１０３により反射されたＢ光は、偏光ビームスプリッタ１１２を透過し、フィールドレンズ１１０に入射する。その後、偏光ビームスプリッタ１１４を透過して反射型液晶表示素子１１７Ｂ（第２の画像変調素子）を照明する。Ｂ用の反射型液晶表示素子１１７Ｂに入射したＢ光は画像変調されて反射される。画像変調されたＢ光のうちＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ１１４の偏光分離面を再び透過し光源側に戻される。一方、画像変調されたＢ光のうちＳ偏光成分は偏光ビームスプリッタ１１４の偏光分離面により反射され、図２に示した特性を持つ偏光ビームスプリッタ１１５を透過し、投射レンズ１１８へと至る。なお、すべての偏光成分をＰ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において、偏光ビームスプリッタ１１４とＢ用の反射型液晶表示素子１１７Ｂとの間に設けられた１／４波長板１１６Ｂの遅相軸を所定の方向に調整しておく。遅相軸を調整することにより、偏光ビームスプリッタ１１４とＢ用の反射型液晶表示素子１１７Ｂで発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えることができる。Ｒ、Ｇ、Ｂ用の反射型液晶表示素子により変調され、反射されたＲ、Ｇ、Ｂ光は、偏光ビームスプリッタ１１５により合成され、投射レンズ１１８によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影される。

以上、それぞれの色光に着目して説明したが、偏光ビームスプリッタ１１２に着目すれば、偏光ビームスプリッタ１１２はＢ光とＲ光の２つの波長域の光束のうち、一方を反射し、他方を透過させることにより互いの光路を合成している。偏光ビームスプリッタ１１２は偏光子としても作用するので、合成光の偏光の乱れを大きく抑えることができる。従って、色再現性の良い画像表示が可能となる。

その他の効果として、一般的に高価な波長選択性位相板を用いる必要がないので、より安価な画像表示装置を提供することが可能となる。

尚、実施形態１では３色のＲ、Ｇ、Ｂ光を合成するために図２に示した特性を持つ偏光ビームスプリッタ１１５を用いたが、それに限らず、全帯域でＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する特性をもつ偏光ビームスプリッタを用いても良い。次に、その実施形態について説明する。

（実施形態２）
図３に実施形態２の画像表示装置の構成図を示す。実施形態１と異なる部分についてのみ説明する。

３１は波長選択性位相板、３２は全帯域でＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する特性をもつ一般的な偏光ビームスプリッタ（第４の偏光ビームスプリッタ）である。偏光ビームスプリッタ１１４（第２の偏光ビームスプリッタ）と３色を合成する合成素子としての偏光ビームスプリッタ３２との間に配置される波長選択性位相板３１は、Ｂ光のみ１／２波長板として作用し、その偏光面を回転させる。また、３色を合成する偏光ビームスプリッタ３２は波長域（可視域）に関係なくＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する。

次に、反射型液晶表示素子に入射するＧ、Ｒ、Ｂ光それぞれに着目して説明する。

Ｇ光はＧ用の反射型液晶表示素子１１７Ｇに入射し、この反射型液晶表示素子１１７Ｇにより画像変調され、反射される。反射されたＧ光のＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ１１３の偏光分離面を透過し、光源側に戻される。一方、Ｓ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ１１３（第３の偏光ビームスプリッタ）の偏光分離面により反射された後、偏光ビームスプリッタ３２で反射され、投射レンズ１１８へと至る。

Ｒ光はＲ用の反射型液晶表示素子１１７Ｒに入射し、この反射型液晶表示素子１１７Ｒにより画像変調されて反射される。反射されたＲ光のＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ１１４の偏光分離面により反射されて光源側に戻される。一方、Ｐ偏光成分は偏光ビームスプリッタ１１４の偏光分離面を透過し、波長選択性位相板３１に入射する。波長選択性位相板３１はＢ光に対してのみ１／２波長板として作用する素子なので、Ｒ光はＰ偏光のままで、偏光ビームスプリッタ３２を透過し、投射レンズ１１８へと至る。

Ｂ光はＢ用の反射型液晶表示素子１１７Ｂに入射し、この反射型液晶表示素子１１７Ｂにより画像変調されて反射される。反射されたＢ光のＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ１１４の偏光分離面を透過し光源側に戻される。一方、Ｓ偏光成分は偏光ビームスプリッタ１１４の偏光分離面により反射されて、波長選択性位相板３１に入射する。波長選択性位相板３１はＢ光に対してのみ１／２波長板として作用する素子であるため、Ｂ光はＳ偏光からＰ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ３２を透過し、投射レンズ１１８へと至る。

そして、Ｒ、Ｇ、Ｂ光は偏光ビームスプリッタ３２により合成され、その合成光は投射光として投射レンズ１１８によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影される。Ｒ光とＢ光とを合成する偏光ビームスプリッタ１１２（第１の偏光ビームスプリッタ）は偏光子としても作用するので偏光の乱れを大きく抑えた光束を偏光ビームスプリッタ１１４、Ｒ用の反射型液晶表示素子１１７Ｒに入射することができる。そのため色再現性の良い表示が可能である。

３色を合成する素子の特性は実施形態１、２に限られず、Ｇ光を反射し、Ｂ、Ｒ光を透過するダイクロイックプリズムでも構わない。

実施形態１、２では３つの偏光ビームスプリッタ（第１、第２および第３の偏光ビームスプリッタ）とは別に３色を合成する合成素子としての偏光ビームスプリッタ（第４の偏光ビームスプリッタ）を用いた構成について説明したが、これに限られない。実施形態３、４では、３つの偏光ビームスプリッタ（第１、第２および第３の偏光ビームスプリッタ）のうちの１つ（第３の偏光ビームスプリッタ）を３色を合成する合成素子として作用させる形態について説明する。

（実施形態３）
図４は、実施形態３の画像表示装置の構成を図示したものである。

実施形態１の符号の１から５に関しては同じであるので説明を割愛し、異なる点についてのみ説明する。偏光変換素子６は入射光をＳ偏光に揃えている。

４０７、４０８はダイクロイックミラー、４０９Ｒ、４０９Ｇ、４０９ＢはそれぞれＲ、Ｇ、Ｂ光用のコンデンサーレンズ、４１０、４１１はミラー、４１２はＳ偏光を透過する偏光板であり、偏光板４１２はＧ光の光路上に配置する。４１３は１／２波長板、４１４は偏光ビームスプリッタ（第１の偏光ビームスプリッタ）である。４１５は図５に示す特性を持つ合成素子としての偏光ビームスプリッタ（第３の偏光ビームスプリッタ）、４１６はガラスブロックである。４１７Ｒ、４１７Ｇ、４１７ＢはそれぞれＲ、Ｇ、Ｂ用の１／４波長板であり、４１８Ｒ、４１８Ｇ、４１８Ｂ画像変調素子としての反射型液晶表示素子である。４１９はＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する偏光ビームスプリッタ（第２の偏光ビームスプリッタ）、４２０は投射レンズである。

図５は偏光ビームスプリッタ４１５における入射光の波長と透過率の関係を表したグラフである。横軸は波長（ｎｍ）を表し、縦軸は透過率（％）を表す。実線はＳ偏光、破線はＰ偏光を示す。この偏光ビームスプリッタ４１５は、Ｓ偏光に関してはＢ、Ｇ、Ｒの波長域に属する光を反射する。Ｐ偏光に関してはＢの波長域に対応する光のみを反射する特性を有している。偏光ビームスプリッタ４１５は画像変調されたＲ、Ｇ、Ｂ光を合成し投射レンズに導く合成素子としての作用を有している。

次に、上記の構成の作用について説明する。以下、４１７Ｒ、４１７Ｇ、４１７Ｂに関しては実施形態１の１１６Ｒ、１１６Ｇ、１１６Ｂと同じであるので説明は割愛する。

偏光変換素子６によりＳ偏光光に変換された偏光光束はダイクロイックミラー４０７によって、Ｂ、Ｇ光の２色は透過し、Ｒ光は反射される。ダイクロイックミラー４０７を透過したＢ、Ｇ光はダイクロイックミラー４０８によって、Ｇ光は透過し、Ｂ光は反射される。

ダイクロイックミラー４０８を透過したＧ光はコンデンサーレンズ４０９Ｇを介し、ミラー４１０により反射され、Ｓ偏光を透過する偏光板４１２を透過し、図５に示した特性を持つ偏光ビームスプリッタ４１５により反射される。偏光板４１２によりＧ光のＳ偏光のみが透過する。その後、ガラスブロック４１６を透過してＧ用の反射型液晶表示素子４１８Ｇを照明する。Ｇ用の反射型液晶表示素子４１８Ｇにより、Ｇ光が画像変調されて反射される。画像変調されたＧ光のＳ偏光成分は、ガラスブロック４１６を透過後、再び偏光ビームスプリッタ４１５の偏光分離面により反射され、光源側に戻される。一方、Ｐ偏光成分は、ガラスブロック４１６を透過後、偏光ビームスプリッタ４１５の偏光分離面を透過し、投射レンズ４２０へと至る。

ダイクロイックミラー４０７により反射されたＲ光はコンデンサーレンズ４０９Ｒを介し、ミラー４１１を反射、１／２波長板４１３に入射する。１／２波長板４１３によってＲ光はＳ偏光からＰ偏光になり偏光面が回転する。偏光ビームスプリッタ４１４によって、Ｒ光のＰ偏光は透過、Ｓ偏光は反射されるので、１／２波長板４１３によりＰ偏光になったＲ光は、偏光ビームスプリッタ４１４を透過し、偏光ビームスプリッタ４１９に入射する。その後、偏光ビームスプリッタ４１９を透過してＲ用の反射型液晶表示素子４１８Ｒを照明する。

偏光ビームスプリッタ４１４は偏光子としても作用するので、Ｒ光は偏光の乱れが大きく抑えられた状態で、偏光ビームスプリッタ４１９、Ｒ用の反射型液晶表示素子４１８Ｒに入射する。そのため、色再現性の良い表示が可能となる。Ｒ用の反射型液晶表示素子４１８Ｒに入射したＲ光は画像変調されて反射される。画像変調されたＲ光のＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ４１９の偏光分離面を再び透過し光源側に戻される。一方、Ｓ偏光成分は偏光ビームスプリッタ４１９の偏光分離面で反射され、図５のような特性を持つ偏光ビームスプリッタ４１５で反射され、投射レンズ４２０へと至る。

ダイクロイックミラー４０８により反射されたＢ光はコンデンサーレンズ４０９Ｂを介し、偏光ビームスプリッタ４１４を反射、偏光ビームスプリッタ４１９により反射され反射型液晶表示素子４１８Ｂを照明する。

Ｂ光とＲ光とを合成する偏光ビームスプリッタ４１４は偏光子としても作用するので偏光の乱れが大きく抑えられたＢ光が、偏光ビームスプリッタ４１９、Ｂ用の反射型液晶表示素子４１８Ｂに入射される。そのため色再現性の良い表示が可能となる。Ｂ用の反射型液晶表示素子４１８Ｂに入射したＢ光は画像変調されて反射される。画像変調されたＢ光のうちＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ４１９の偏光分離面で再び反射され光源側に戻される。一方、画像変調されたＢ光のうちＰ偏光成分は偏光ビームスプリッタ４１９の偏光分離面を透過、図５のような特性を持つ偏光ビームスプリッタ４１５により反射され、投射レンズ４２０へと至る。

そして、偏光ビームスプリッタ４１５により合成されたＲ、Ｇ、Ｂの投射光は、投射レンズ４２０によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影される。

本実施形態のその他の効果として、一般的に高価な波長選択性位相板を用いる必要がないので、より安価な画像投射装置を提供することが可能となった。

実施形態３では３色の合成に図５に示した特性を持つ偏光ビームスプリッタ４１５を用いたがそれに限られることはない。３色の合成に全帯域でＰ偏光は透過、Ｓ偏光は反射の特性をもつ一般的な偏光ビームスプリッタを用いた実施形態について説明する。

（実施形態４）
実施形態４の構成図を図６に示す。説明の冗長を避けるため実施形態１と異なる部分についてのみ説明する。６１は波長選択性位相板、６２は全帯域でＰ偏光は透過、Ｓ偏光は反射の特性をもつ一般的な偏光ビームスプリッタ（第３の偏光ビームスプリッタ）である。偏光ビームスプリッタ４１９（第２の偏光ビームスプリッタ）と３色を合成する偏光ビームスプリッタ６２との間に配置する波長選択性位相板６１は、Ｒ光に対しては位相差を与えず、Ｂ光に対して１／２波長板として作用する。また、３色を合成する合成素子としての偏光ビームスプリッタ６２の特性は波長域に関係なくＰ偏光は透過、Ｓ偏光は反射する。

次に、各構成の作用について説明する。

Ｇ用の反射型液晶表示素子４１８Ｇに入射したＧ光は画像変調されて反射される。画像変調されたＧ光のＳ偏光成分は、ガラスブロック４１６を透過後、偏光ビームスプリッタ４３２の偏光分離面により反射され、光源側に戻される。一方、Ｐ偏光成分は、ガラスブロック４１６を透過後、偏光ビームスプリッタ４３２の偏光分離面を透過し、投射レンズ４２０へと至る。

Ｒ用の反射型液晶表示素子４１８Ｒに入射したＲ光は画像変調されて反射される。画像変調されたＲ光のうちＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ４１９の偏光分離面を透過し光源側に戻される。一方、画像変調されたＲ光のうちＳ偏光成分は偏光ビームスプリッタ４１９の偏光分離面で反射され、波長選択性位相板６１に入射する。波長選択性位相板６１はＢ光のみ１／２波長板として作用する素子なので、Ｒ光はＳ偏光のままで、偏光ビームスプリッタ６２で反射され、投射レンズ４２０へと至る。

Ｂ用の反射型液晶表示素子４１８Ｂに入射したＢ光は画像変調されて反射される。画像変調されたＢ光のうちＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ４１９の偏光分離面で反射され光源側に戻される。一方、画像変調されたＢ光のうちＰ偏光成分は偏光ビームスプリッタ４１９の偏光分離面を透過し、波長選択性位相板６１に入射する。波長選択性位相板６１はＢ光のみ１／２波長板として作用する素子なので、Ｐ偏光からＳ偏光になり、偏光ビームスプリッタ６２で反射され、投射レンズ４２０へと至る。

そして、合成されたＲ、Ｇ、Ｂの投射光は、投射レンズ４２０によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影される。

実施形態４においても、１／２波長板４１３、偏光ビームスプリッタ４１４（第１の偏光ビームスプリッタ）は偏光成分を乱さずにＲ光とＢ光の２色の色光を合成するので色再現性が良い画像が投射可能となる。

その他の効果として、偏光の乱れを大きく抑えた合成光を反射型液晶表示素子に入射させることができるので、コントラストの高い画像を表示することが可能となる。

その他の効果は、簡便な構成で、偏光の乱れを大きく抑えた光束の合成が可能となる点にある。

尚、上記の実施形態１から４の図には、説明を容易にするため画像表示装置の基本的な構成部品のみしか描いていないが、熱線カットフィルタ、紫外線カットフィルタ等を有する構成としても構わない。また、実施形態１から４の偏光ビームスプリッタ１１２、４１４は板状のものを用いたが、プリズムで構成された偏光ビームスプリッタとしてもよい。また、偏光ビームスプリッタと反射型液晶表示素子との間に１／４波長板を挿入した例を説明したが、１／４波長板がなくても良い。また、一方の光束の偏光方向を他方の光束の偏光方向に対して９０°回転させるために、実施形態１から４では、どちらか一方の光路に１／２波長板を１枚用いたが、１／４波長板を２枚用いた形態でも良い。また、レーザのように偏光方向がもともと揃った状態で射出されたＳ偏光の光束とＰ偏光の光束を、第１の偏光ビームスプリッタを用いて合成してもよい。つまり、第１の偏光ビームスプリッタで合成される２つの光束の偏光面の差が、９０°になるようにする偏光方向調整手段があればよい。

また、実施形態１から４ではいずれも投射レンズを用いて、液晶表示素子により表示された画像をスクリーン上に投射するものであったが、これに限られず、投射レンズを用いない形態であってもよい。また、実施形態１から４は、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれに対応した３つの液晶表示素子を用いる形態であったが、２つの液晶表示素子のみを用いた形態であっても構わない。その場合、光源からの光を２つの光路に分離し、再び合成して１つの偏光ビームスプリッタに入射させるような構成とすれば、本発明の効果を得ることができる。

また、ダイクロイックミラー１０２、４０７（第１のダイクロイック面）に入射する偏光光束は偏光変換素子により偏光面（偏光方向）が揃えられた光束でも良いし、レーザー光源などから射出された偏光面（偏光方向）の揃った光束であっても良い。

１ 光源
６ 偏光変換素子
１０２、１０３ ダイクロイックミラー
１１１ １／２波長板
１１２、１１３、１１４、１１５ 偏光ビームスプリッタ
１１７Ｒ、１１７Ｂ、１１７Ｇ 画像変調素子
１１５ 合成素子
１１８ 投射レンズ

Claims (11)

1. 偏光光束を第１および第２の波長域の光束に分離する第１のダイクロイック面と、
   前記第２の波長域の光束を第３および第４の波長域の光束に分離する第２のダイクロイック面と、
   前記第１の波長域の光束と前記第３の波長域の光束を合成する第１の偏光ビームスプリッタと、
   前記第１および第３の波長域の光束のうち、一方をＰ偏光、他方をＳ偏光として前記第１の偏光ビームスプリッタに入射させる偏光方向調整手段と、
   前記第１の偏光ビームスプリッタにより合成された第１および第３の波長域の光束のうち、一方を反射して他方を透過させる第２の偏光ビームスプリッタと、
   前記第２の偏光ビームスプリッタにより反射および透過した光束をそれぞれ変調して反射する第１、第２の画像変調素子とを有することを特徴とする画像表示装置。
2. 前記偏光方向調整手段は、第１のダイクロイック面と前記第１の偏光ビームスプリッタとの間に配置された１／２波長板であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記偏光方向調整手段は、第２のダイクロイック面と前記第１の偏光ビームスプリッタとの間に配置された１／２波長板であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
4. 前記第２のダイクロイック面により分離された第４の波長域の光束を透過または反射する第３の偏光ビームスプリッタと、
   前記第３の偏光ビームスプリッタにより透過または反射された光束を変調する第３の画像変調素子と、
   前記第１、第２および第３の画像変調素子により変調された光束を合成する合成素子とを有することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の画像表示装置。
5. 前記合成素子は前記第３の偏光ビームスプリッタであることを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
6. 前記第４の波長域の光束の光路上であって、且つ前記第２のダイクロイック面と前記第３の偏光ビームスプリッタの間に偏光板を有することを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
7. 前記合成素子は第４の偏光ビームスプリッタであることを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
8. 前記第２の偏光ビームスプリッタと前記合成素子との間に波長選択性位相板を有することを特徴とする請求項５乃至７いずれか１項に記載の画像表示装置。
9. 前記合成素子はダイクロイック面の性質と偏光ビームスプリッタの性質とを併せ持つ素子であることを特徴とする請求項４乃至７いずれか１項に記載の画像表示装置。
10. 前記第１および第２の画像変調素子により変調された光をスクリーン上に投射する投射光学系を有することを特徴とする請求項１乃至９いずれか１項に記載の画像表示装置。
11. 光源が射出する光束を複数の色の光束に分離するダイクロイックミラーと、
    前記ダイクロイックミラーにより分離された光束のうち２色の光束を合成する合成手段と、
    前記合成手段により合成された光束を分離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により分離された光束それぞれを変調する２つの画像変調素子とを有する画像表示装置において、
    前記合成手段は、各色の光束の偏光面に応じて反射あるいは透過することにより合成することを特徴とする画像表示装置。

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