JP3470491B2 - 投射型表示装置 - Google Patents

投射型表示装置

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JP3470491B2
JP3470491B2 JP08744096A JP8744096A JP3470491B2 JP 3470491 B2 JP3470491 B2 JP 3470491B2 JP 08744096 A JP08744096 A JP 08744096A JP 8744096 A JP8744096 A JP 8744096A JP 3470491 B2 JP3470491 B2 JP 3470491B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ライトバルブ
等の空間光変調素子を使用して像を投射する投射型表示
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、空間光変調素子を使用してス
クリーン上に像を投射する装置が種々提案されており、
その中に、赤色光(R光)、緑色光(G光)及び青色光
(B光)の個々に対して空間光変調素子を使用した投射
型表示装置(すなわち、フルカラー投射型表示装置)が
ある。
【0003】このような投射型表示装置の従来例につい
て、図10を参照して説明する。図10は、従来の投射
型表示装置の概略構成を示す斜視図である。
【0004】この従来の投射型表示装置では、図示しな
い光源から出射された光源光が、色分解光学系を構成す
るクロス形状に構成されたダイクロイックミラー201
B,201Rからなるクロスダイクロイックミラー20
1に入射し、R,G,B光に色分解される。ダイクロイ
ックミラー201Bは透明ガラス板表面にB光のみを反
射するダイクロイック膜を形成したミラーであり、ダイ
クロイックミラー201Rは透明ガラス板表面にR光の
みを反射するダイクロイック膜を形成したミラーであ
る。ダイクロイックミラー201B,201Rの両方を
透過するのは、G光である。この結果、ダイクロイック
ミラー201B,201Rにより、光源光は3方向に
R,G,B光として色分解されることになる。色分解さ
れたR,G,B光は、反射ミラー202R,202G,
202Bにてそれぞれ直角に光軸が曲げられ、偏光ビー
ムスプリッタ203R,203G,203Bにそれぞれ
入射する。各偏光ビームスプリッタ203R,203
G,203Bへの入射光は、それらの偏光分離部で反射
するS偏光光とそれらの偏光分離部を透過して廃棄され
るP偏光光とにそれぞれ偏光分離され、各色のS偏光光
は空間光変調素子204R,204G,204Bに読み
出し光としてそれぞれ入射される。
【0005】前記空間光変調素子204R,204G,
204Bは、光書き込み型の反射型空間光変調素子であ
り、例えば、図11に示す断面構造を有している。図1
1において、書き込み光側(図11中の左側)から、透
明ガラス基板301、透明導電体膜(ITO膜)30
2、非晶質シリコンからなる光導電体膜303、CdT
e膜からなる遮光層304、誘電体多層膜からなるミラ
ー層305、ポリイミド膜からなる液晶配向層306、
変調層となるTN液晶からなる液晶層307、配向層3
08、ITO膜309、透明ガラス基板310である。
また、図11中、311は液晶層307の厚みを保証す
るスペーサである。当該空間光変調素子の動作時には常
に、各ITO膜302,309間に交流電圧が印加され
ている。信号としての書き込み光は、図11中の左側か
ら入射する。書き込み光が存在しないときは、光導電体
膜303は高いインピーダンスの値を持っており、その
ため印加電圧は液晶層307には印加されず、液晶層3
07内の液晶分子は配向層306,308の配向処理に
よって決定される配向方向によって、90度ねじれて配
向している。図11中の右側から入射した読み出し光
は、この液晶分子によって旋光作用を受けて液晶層内を
進行し、ミラー層305にて反射し、入射方向とは逆方
向に進み再度旋光されて入射光と同じ偏光光として出射
する。一方、書き込み光が存在するときは、光導電体層
303のインピーダンスが減少し、そのため液晶層30
7に電圧が印加されて、液晶分子は配列をなし、光学的
に異方性が発生する。このため液晶層307は1/4波
長板の機能を持つこととなり、入射したS偏光光は円偏
光となってミラーにて反射され、再度液晶層307を通
過してP偏光光となって出射される。以上が、空間光変
調素子204R,204G,204Bの機能である。
【0006】空間光変調素子204R,204G,20
4Bに入射光として入射した各色のS偏光光は、図示し
ない各色の書き込み光によって前述したように変調作用
を受けて反射して変調光として出射され、再度偏光ビー
ムスプリッタ203R,203G,203Bに入射し、
偏光ビームスプリッタ203R,203G,203Bに
て検光される。すなわち、各色の変調光のうちのP偏光
成分のみが偏光ビームスプリッタ203R,203G,
203Bをそれぞれ透過し(つまり、検光され)、S偏
光成分は偏光ビームスプリッタ203R,203G,2
03Bにて反射されて光源方向に廃棄される。各色の検
光光である偏光ビームスプリッタ203R,203G,
203Bを透過したP偏光光は、色合成光学系を構成す
るダイクロイックプリズム206に入射し、該ダイクロ
イックプリズム206のB光反射ダイクロイック膜20
6B、R光反射ダイクロイック膜206Rにて色合成さ
れ、投射レンズ207にて図示しないスクリーン上に投
射される。なお、B光とR光は、各色の光の投射レンズ
207に対する共役関係を確保するとともにダイクロイ
ックプリズム206に対して所定の方向から入射させる
ため、反射ミラー205R,205Bにて反射させてダ
イクロイックプリズム206に入射させている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の投
射型表示装置においては、スクリーン上に所望の投射像
のみならずゴースト像が投射されてしまうという問題が
あった。
【0008】また、前記従来の投射型表示装置において
は、各色光が混合されて各色光の純度が低下し画質がさ
ほど良くないという問題があった。
【0009】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
で、ゴースト像を除去することができる投射型表示装置
を提供することを目的とする。
【0010】また、本発明は、ゴースト像を除去すると
同時に、各色光の混合を防止して各色光の純度を高めて
画質の向上を図ることができる投射型表示装置を提供す
ることを他の目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、研究の結
果、前述した図10に示す従来の投射型表示装置におい
て、前記ゴースト像が発生する原因が、投射レンズ20
7を構成する複数のレンズのうちの少なくとも一面によ
って反射した光線が投射光軸の投射方向と逆方向に進行
して何らかによって再度反射され、これが投射レンズ2
07によって投射されることによりゴースト像となるこ
とを見出した。さらに、本発明者らは、投射レンズ20
7からの反射光が何によって再度反射されるかについて
も追求した結果、投射レンズ207からの反射光は、空
間光変調素子204R,204G,204Bまで逆戻り
し、該空間光変調素子204R,204G,204B内
のミラーにて再度反射されて進行し、投射レンズ207
にてスクリーン上に投射されてゴースト像となることを
見出した。
【0012】本発明者らは、以上の知見に基づいて更に
研究した結果、次のようにすればゴースト像を除去する
ことができることを見出した。すなわち、図10に示す
前記の従来の投射型表示装置の説明において既に述べた
ように、各色用の空間光変調素子204R,204G,
204Bにて変調を受けた後に各色光用の偏光ビームス
プリッタ203R,203G,203Bを通過したP偏
光光のみが投射レンズ207にて投射されるのであるか
ら、投射レンズ207の中のレンズ面にて反射される光
も同じP偏光光である。この投射レンズ207の中のレ
ンズ面で反射したP偏光光(戻り光)を空間光変調素子
204R,204G,204Bまで戻らないようにし、
かつ廃棄できればよい。戻り光からみれば空間光変調素
子204R,204G,204Bの直前には偏光ビーム
スプリッタ203R,203G,203Bがあり、P偏
光であるが故に透過して空間光変調素子204R,20
4G,204Bまで至ってしまう。この偏光ビームスプ
リッタ203R,203G,203Bの偏光分離部に
て、投射光学系207から反射した戻り光を反射して廃
棄するには、戻り光をS偏光に変換すればよい。つま
り、まず空間光変調素子204R,204G,204B
を出射した変調光は偏光ビームスプリッタ203R,2
03G,203Bを透過するP偏光光を投射光とし、ゴ
ースト像の原因となる戻り光はS偏光となるようにすれ
ば、ゴースト像を除去することができる。
【0013】また、本発明者らの研究の結果、前述した
図10に示す従来の投射型表示装置において、各色光が
混合されて各色光の純度が低下する原因が次の通りであ
ることが判明した。ダイクロイックプリズム206のダ
イクロイック膜206B,206Rが完全な特性を有し
ていないことから、例えば、偏光ビームスプリッタ20
3Gから出射したG光(P偏光光)の一部が、B光反射
ダイクロイック膜206Bにより反射され、反射ミラー
205Rを経て偏光ビームスプリッタ203Rを透過し
て空間光変調素子204Rに入射し、空間光変調素子2
04Rのミラーで反射され、P偏光を維持したまま偏光
ビームスプリッタ203Rを透過し、反射ミラー205
Rを経てダイクロイック膜206Rにて反射され、投射
光に混合されてしまう。現状では、完全な特性を有する
ダイクロイック膜を作成することは不可能である。
【0014】本発明者らは、以上の知見に基づいて更に
研究した結果、次のようにすれば各色光の混合を除去す
ることができることを見出した。すなわち、前述したよ
うに、例えば、偏光ビームスプリッタ203Gから出射
したG光(P偏光光)の一部が、B光反射ダイクロイッ
ク膜206Bで反射された後に、空間光変調素子204
Rに入射しないようにし、かつ廃棄できればよい。この
光からみれば空間光変調素子204Rの直前には偏光ビ
ームスプリッタ203Rがあり、P偏光であるが故に透
過して空間光変調素子204Rまで至ってしまう。偏光
ビームスプリッタ203Rの偏光分離部にてこの光を反
射して廃棄するには、この光をS偏光にしておけばよ
い。
【0015】本発明は、以上のような本発明者らの研究
に基づいてなされたものである。
【0016】 すなわち、本発明の第1の態様による投
射型表示装置は、光源からの光を色分解光学系にてR光
(赤色光)、G光(緑色光)、B光(青色光)の3原色
の色光に色分解し、色分解された3原色の色光を各色に
対応して設けられた偏光ビームスプリッタにて互いに偏
光状態の異なる2つの偏光光にそれぞれ偏光分離し、偏
光分離された各色の2つの偏光光のうちの一方を各色に
対応して設けられた空間光変調素子にそれぞれ読み出し
光として入射させ、前記各空間光変調素子にて変調をさ
れた各色の変調光を前記各偏光ビームスプリッタにてそ
れぞれ検光し、検光された各色の光を色合成光学系にて
色合成し、色合成された光を投射光学系にて投射する投
射型表示装置において、前記色合成光学系と前記投射光
学系との間に前記G光用に最適化された厚みを持つ1/
4波長板を配置したものである。
【0017】この第1の態様によれば、色合成光学系と
投射光学系との間に1/4波長板が配置されているの
で、各偏光ビームスプリッタにより検光された後に色合
成光学系により色合成された光が、1/4波長板を経て
円偏光光となり、この円偏光光が投射光学系にて投射さ
れる。そして、この円偏光光の一部は、投射光学系の構
成レンズ表面で反射されて戻るが、1/4波長板を通過
して元の偏光状態(例えば、P偏光)と異なる偏光状態
(例えば、S偏光)となるので、偏光ビームスプリッタ
によって各空間光変調素子には達せずに廃棄されること
になる。このため、従来の投射型表示装置で生じていた
ゴースト像が除去される。
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】 本発明の第の態様による投射型表示装
置は、光源からの光を偏光ビームスプリッタにて互いに
偏光状態の異なる2つの偏光光に偏光分離し、偏光分離
された2つ偏光光のうちの一方を色分解光学系にて
光、G光、B光の3原色の色光に色分解し、色分解され
た各色光を各色に対応して設けられた空間光変調素子に
それぞれ読み出し光として入射させ、前記各空間光変調
素子にて変調された各色の変調光を色合成光学系にて色
合成し、色合成された光を前記偏光ビームスプリッタに
て検光し、検光された光を投射光学系にて投射する投射
型表示装置において、前記偏光ビームスプリッタと前記
投射光学系との間に前記G光用に最適化された厚みを持
1/4波長板を配置したものである。
【0023】 この第の態様によっても、偏光ビーム
スプリッタと投射光学系との間に1/4波長板が配置さ
れているので、前記第1の態様と同様に、ゴースト像を
除去することができる。
【0024】
【0025】
【0026】
【発明の実施の形態】以下、本発明による投射型表示装
置について、図面を参照して詳細に説明する。
【0027】まず、本発明の第1の実施の形態による投
射型表示装置について、図1及び図2を参照して説明す
る。
【0028】図1は、本実施の形態による投射型表示装
置の概略構成を示す斜視図である。図2は本実施の形態
による投射型表示装置のゴースト像除去の原理を示す説
明図であり、図2(a)は本実施の形態による投射型表
示装置から1/4波長板18を取り除いたもの(図10
に示す従来の投射型表示装置に相当)を示す図、図2
(b)は本実施の形態による投射型表示装置を示す図1
中のA−A矢視図である。なお、図2(a)は図2
(b)と対応している。
【0029】本実施の形態による投射型表示装置では、
図1に示すように、図示しない光源から出射した光源光
が、色分解光学系を構成するクロス形状に構成されたダ
イクロイックミラー11B,11Rからなるクロスダイ
クロイックミラー11に入射し、赤色光(R光)、緑色
光(G光)及び青色光(B光)に色分解される。ダイク
ロイックミラー11Bは透明ガラス板表面にB光のみを
反射するダイクロイック膜を形成したミラーであり、ダ
イクロイックミラー11Rは透明ガラス板表面にR光の
みを反射するダイクロイック膜を形成したミラーであ
る。ダイクロイックミラー11B,11Rの両方を透過
するのはG光である。この結果、ダイクロイックミラー
11B,11Rにより、光源光は3方向にR,G,B光
として色分解されることになる。色分解されたR,G,
B光は反射ミラー12R,12G,12Bにてそれぞれ
直角に光軸が曲げられ、偏光ビームスプリッタ13R,
13G,13Bにそれぞれ入射する。各偏光ビームスプ
リッタ13R,13G,13Bへの入射光は、それらの
偏光分離部で反射するS偏光光とそれらの偏光分離部を
透過して廃棄されるP偏光光とにそれぞれ偏光分離さ
れ、各色のS偏光光は空間光変調素子14R,14G,
14Bにそれぞれ読み出し光として入射される。本実施
の形態では、空間光変調素子14R,14G,14B
は、光書き込み型の反射型の空間光変調素子であり、既
に説明した図11に示す断面構造を有している。
【0030】空間光変調素子14R,14G,14Bに
読み出し光として入射した各色のS偏光光は、図示しな
い各色の書き込み光によって変調作用を受けて反射され
て変調光として出射され、再度偏光ビームスプリッタ1
3R,13G,13Bに入射し、偏光ビームスプリッタ
13R,13G,13Bにて検光される。すなわち、各
色の変調光のうちのP偏光成分のみが偏光ビームスプリ
ッタ13R,13G,13Bをそれぞれ透過し(つま
り、検光され)、S偏光成分は偏光ビームスプリッタ1
3R,13G,13Bにて反射されて光源方向に廃棄さ
れる。各色の検光光である偏光ビームスプリッタ13
R,13G,13Bを透過したP偏光光は、色合成光学
系を構成するダイクロイックプリズム16に入射し、該
ダイクロイックプリズム16にて色合成される。ダイク
ロイックプリズム16は、直角三角形プリズム部材の側
面に誘電体の多層膜からなるB光反射ダイクロイック膜
16B及R光反射ダイクロイック膜16Rを形成して接
着剤にて接着した構造を持ち、B光反射ダイクロイック
膜16B及びR光反射ダイクロイック膜16Rにて各色
光のみ反射させることにより色合成を行い、該ダイクロ
イックプリズム16から合成光を出射させる。ダイクロ
イックプリズム16を出射し色合成された光は、3色と
もP偏光光であり、ダイクロイックプリズム16と投射
光学系としての投射レンズ17との間に投射光軸に垂直
に配置された1/4波長板18を透過して円偏光となっ
て、投射レンズ17に入射する。なお、1/4波長板1
8の厚みはG光用に最適化すればよい。投射レンズ17
に入射した円偏光光の大部分は、投射レンズ17にて図
示しないスクリーン上に投射されるが、その円偏光光の
一部は、投射レンズ17を構成するレンズの少なくとも
一面によって反射され、ダイクロイックプリズム16の
方に逆行してしまう。
【0031】これからは、図2も参照して本実施の形態
について説明する。
【0032】今、図2(a)に示すように、1/4波長
板18が設けられていないとすると、反射ミラー12G
から偏光ビームスプリッタ13Gに入射したG光は、偏
光ビームスプリッタ13Gにて偏光分離され、その偏光
分離部で反射したG光のS偏光光のみが空間光変調素子
14Gに入射し、該空間光変調素子14Gにて変調を受
けて再び偏光ビームスプリッタ13Gに入射し、偏光ビ
ームスプリッタ13Gにて検光されてG光のP偏光光の
みが偏光ビームスプリッタ13Gを透過する。偏光ビー
ムスプリッタ13Gを透過したG光のP偏光光は、ダイ
クロイックプリズム16にて色合成を受けて該ダイクロ
イックプリズム16を出射し、投射レンズ17に入射さ
れる。投射レンズ17に入射したG光のP偏光光の大部
分(図2(a)中の実線)は投射レンズ17を透過して
スクリーン上に投射されるが、投射レンズ17に入射し
たG光のP偏光光の一部(図2(a)中の破線)は、投
射レンズ17の構成レンズの表面にて反射され、逆方向
に進行する。図2(a)においては平面にて反射される
ように示されているが、これは原理説明のためにそのよ
うに図示したものであり、実際には、レンズの凹凸面に
て反射されるため、投射光軸を逆行するわけではなく、
反射する面の曲率に従って所定の角度をもって反対方向
に進行する。該反射光は、ダイクロイックプリズム16
を通過し、P偏光であるために偏光ビームスプリッタ1
3Gを透過し、空間光変調素子14Gに入射し、空間光
変調素子14G中のミラーによって反射され、P偏光を
維持したまま偏光ビームスプリッタ13G及びダイクロ
イックプリズム16を通過して投射レンズ17にて投射
され、ゴースト像となってしまう。以上G光について説
明したが、R光及びB光についても同様である。
【0033】これに対し、本実施の形態では、1/4波
長板18が図1及び図2(b)に示すように投射レンズ
17とダイクロイックプリズム16との間に配置されて
いるため、図2(a)の場合と同様にダイクロイックプ
リズム16にて色合成を受けて該ダイクロイックプリズ
ム16を投射レンズ17側に出射したG光のP偏光光
は、1/4波長板18を透過して円偏光に変換され、そ
の大部分は投射レンズ17を透過してスクリーン上に投
射される。一方、円偏光となったG光の一部は、レンズ
17内のレンズの凹凸表面にて反射され、逆方向に進行
し、再度1/4波長板18を通過してS偏光光に変換さ
れる。該S偏光光はダイクロイックプリズム16を透過
し、偏光ビームスプリッタ13Gの偏光分離部にて反射
され、図2(b)中の下方向に廃棄される。このため、
投射レンズ17の構成レンズの表面で反射した反射光は
空間光変調素子14Gまで至ることはなく、したがっ
て、投射レンズ17にてスクリーン上に投射されること
がなく、ゴースト像は生じない。以上G光について説明
したが、R光及びB光についても同様である。すなわ
ち、投射レンズ17からの反射光は、1/4波長板18
を透過してS偏光光となった後にダイクロイックプリズ
ム16にてR,G,B光に色分解され、色分解された
R,G,B光が偏光ビームスプリッタ13R,13G,
13Bにそれぞれ入射し、各偏光ビームスプリッタ13
R,13G,13Bの偏光分離部にて反射されて廃棄さ
れる。このように、本実施の形態では、ダイクロイック
プリズム16と投射レンズ17との間に1/4波長板1
8を配置することにより、ゴースト像の原因となる投射
レンズ17からの反射光を投射することはなく、ゴース
ト像が生じない。
【0034】次に、本発明の第2の実施の形態による投
射型表示装置について、図3乃至図7を参照して説明す
る。
【0035】図3は、本実施の形態による投射型表示装
置の概略構成を示す斜視図である。図4及び図5は、本
実施の形態による投射型表示装置から1/4波長板18
R,18G,18Bを取り除いたもの(図10に示す従
来の投射型表示装置に相当)において色混合が発生する
ことを示す説明図である。図6及び図7は、本実施の形
態による投射型表示装置において色混合が発生しないこ
とを示す説明図であり、図3を上部から見た平面図であ
る。ただし、図6及び図7において、ダイクロイックミ
ラー11B,11R及び反射ミラー12R,12G,1
2Bは省略されている。なお、図4及び図5は、図6及
び図7とそれぞれ対応している。
【0036】本実施の形態による投射型表示装置は、前
述した図1に示す第1の実施の形態による投射型表示装
置と同じ基本構成を持っているので、図3乃至図7にお
いて、図1及び図2中の構成要素と同一構成要素には同
一符号を付している。
【0037】本実施の形態による投射型表示装置が前述
した第1の実施の形態による投射型表示装置と異なる所
は、ダイクロイックプリズム16と投射レンズ17との
間に配置した図1中の1/4波長板18の代わりに、図
3に示すように、各色に対応して設けられた偏光ビーム
スプリッタ13R,13G,13Bとダイクロイックプ
リズム16との間にそれぞれ1/4波長板18R,18
G,18Bを配置した点のみである。なお、本実施の形
態では、1/4波長板18R,18G,18Bはダイク
ロイックプリズム16のR,G,B光入射面に近接して
配置されている。1/4波長板18R,18G,18B
は、本実施の形態のようにダイクロイックプリズム16
と分離して設けてもよいが、ダイクロイックプリズム1
6と一体化することもできる。
【0038】本実施の形態においても、前記第1の実施
の形態と同じく、ダイクロイックミラー11R,11B
にて色分解されたR,G,B光が偏光ビームスプリッタ
13R,13G,13Bにてそれぞれ偏光分離を受け、
それらの偏光分離部で反射した各色光のS偏光光が空間
光変調素子14R,14G,14Bに入射し、該空間光
変調素子14R,14G,14Bにて変調作用を受けて
変調光として出射され、各色の変調光が偏光ビームスプ
リッタ13R,13G,13Bにて検光され、前記変調
光のP偏光成分のみが偏光ビームスプリッタ13R,1
3G,13Bを透過してダイクロイックプリズム16に
向かう。
【0039】これからは、図4乃至図7も参照して、本
実施の形態について説明する。
【0040】今、図4及び図5に示すように、1/4波
長板18R,18G,18Bが設けられていないとす
る。この場合において、投射レンズ17内からの反射光
によりゴースト像が生じてしまうことは既に説明した。
図4及び図5は、更なる問題点、すなわち、色混合の発
生について示している。
【0041】まず、図4を参照して、G光の一部がR光
及びB光に混合される様子について説明する。空間光変
調素子14Gから出射したG光の変調光は偏光ビームス
プリッタ13Gにて検光され、G光の変調光のうちのP
偏光成分のみがその偏光分離部を透過し、このG光のP
偏光光がダイクロイックプリズム16に入射し、その大
部分はダイクロイック膜16R,16Bを透過して投射
レンズ17にてスクリーン上に投射される。しかし、ダ
イクロイックプリズム16は完全な特性を有していない
ため、ダイクロイックプリズム16の本来G光を透過さ
せるはずのダイクロイック膜16B,16Rにおいて、
これらに入射したG光のP偏光光の一部が反射されてし
まう。図4に示すように、ダイクロイックプリズム16
のB光反射ダイクロイック膜16Bによって反射された
G光のP偏光光の一部は、反射ミラー15Rによって反
射され、P偏光のため偏光ビームスプリッタ13Rを透
過して空間光変調素子14Rに入射されてしまう。そし
て、このG光のP偏光光は、空間光変調素子14Rの反
射ミラーにて反射され、P偏光を維持したまま再度偏光
ビームスプリッタ13Rを透過し、反射ミラー15Rに
て再度反射されてダイクロイックプリズム16に入射
し、ダイクロイック膜16Rにて反射され、投射光に混
合されてしまう。同様に、R光反射ダイクロイック膜1
6Rによって反射されたG光のP偏光光の一部は、反射
ミラー15Bによって反射され、P偏光のため偏光ビー
ムスプリッタ13Bを透過して空間光変調素子14Bに
入射され、空間光変調素子14Bのミラーにて反射さ
れ、P偏光を維持したまま再度偏光ビームスプリッタ1
3Bを透過し、再度ダイクロイックプリズム16に入射
し、ダイクロイック膜16Bにて反射され、投射光に混
合されてしまう。以上により、G光がR光及びB光に混
合されてしまい、これによりR光、B光の純度がG光が
混合されることにより悪化してしまうことが理解され
る。
【0042】次に、図5を参照して、B光の一部がR光
及びG光に混合される様子について説明する。空間光変
調素子14Bから出射したB光の変調光は偏光ビームス
プリッタ13Bにて検光され、B光の変調光のうちのP
偏光成分のみがその偏光分離部を透過し、このB光のP
偏光光が反射ミラー15Bにて反射されてダイクロイッ
クプリズム16に入射し、その大部分はダイクロイック
膜16Bによって反射されて投射レンズ17にてスクリ
ーン上に投射される。しかし、ダイクロイックプリズム
16に入射したB光のP偏光光の一部は、ダイクロイッ
ク膜16Bを透過するかあるいはダイクロイック膜16
Rにて反射されて、P偏光のため偏光ビームスプリッタ
13R,13Gをそれぞれ透過して空間光変調素子14
R,14Gにそれぞれ入射されてしまい、空間光変調素
子14R,14Gのミラーによってそれぞれ反射され
る。空間光変調素子14Gを出射したB光のP偏光光
は、再度偏光ビームスプリッタ13Gを透過し、ダイク
ロイックプリズム16に再度入射し、ダイクロイック膜
16R,16Bを透過し、投射光に混合されてしまう。
一方、空間光変調素子14Rを出射したB光のP偏光光
は、再度偏光ビームスプリッタ13Rを透過し、反射ミ
ラー15Rにて反射されてダイクロイックプリズム16
に再度入射し、ダイクロイック膜16Rにて反射され、
投射光に混合されてしまう。以上により、B光がG光及
びR光に混合されてしまい、これによりG光、R光の純
度が悪化してしまうことが理解できる。同様に、R光が
B光及びG光に混合されてしまい、これによりB光及び
G光の純度が悪化してしまうことも理解できる。
【0043】このように、1/4波長板18R,18
G,18Bが設けられていないとすると、各色光に他の
色光が混合されて各色光の純度が悪化してしまう。その
直接的な原因は、ダイクロイックプリズム16を構成す
るダイクロイック膜16B,16Rの性能にあるわけで
あるが、現在の技術においては完全な特性を有する膜を
持ったダイクロイックプリズムを作成することは不可能
である。
【0044】これに対し、本実施の形態では、偏光ビー
ムスプリッタ13R,13G,13Bとダイクロイック
プリズム16との間にそれぞれ1/4波長板18R,1
8G,18Bが配置されているので、ゴースト像が生じ
ないとともに、ダイクロイックプリズム16の特性に起
因するR,G,B光の純度の劣化が防止される。
【0045】まず、本実施の形態におけるゴースト除去
について説明する。一旦1/4波長板18R,18G,
18Bをそれぞれ通過して円偏光となってダイクロイッ
クプリズム16にて色合成された後に投射レンズ17を
構成するレンズの凹凸の表面にて反射された光は、ダイ
クロイックプリズム16に再度入射し、ダイクロイック
プリズム16にてR,G,B光に色分解され各色光とも
1/4波長板18R,18G,18Bをそれぞれ通過す
るため円偏光からS偏光にそれぞれ変換され、偏光ビー
ムスプリッタ13R,13G,13Bにそれぞれ入射す
る。このS偏光となった各色光は、S偏光のために偏光
ビームスプリッタ13R,13G,13Bの偏光分離部
にて反射して廃棄される。このため、投射レンズ17の
構成レンズの表面で反射した反射光は空間光変調素子1
4R,14G,14Bまで至ることはなく、したがっ
て、投射レンズ17にてスクリーン上に投射されること
がなく、ゴースト像は生じない。
【0046】次に、本実施の形態における色混合の防止
について説明する。
【0047】まず、図6を参照して、G光のR光及びB
光への混合が防止される様子について説明する。空間光
変調素子14Gから出射したG光の変調光は偏光ビーム
スプリッタ13Gにて検光され、G光の変調光のうちの
P偏光成分のみがその偏光分離部を透過し、このG光の
P偏光光が1/4波長板18Gを通過して円偏光に変換
され、このG光の円偏光光がダイクロイックプリズム1
6に入射する。ダイクロイックプリズム16に入射した
G光の円偏光光の大部分は、ダイクロイック膜16R,
16Bを透過して投射レンズ17にてスクリーン上に投
射される。一方、ダイクロイックプリズム16に入射し
たG光の円偏光光の一部は、ダイクロイック膜16Bに
て反射され、ダイクロイックプリズム16を出射して1
/4波長板18Rを通過してS偏光に変換され、反射ミ
ラー15Rにて反射されて偏光ビームスプリッタ13R
に入射し、S偏光のためにその偏光分離部にて反射され
て図6中の紙面奥側に廃棄され、空間光変調素子14R
まで至ることはない。また、ダイクロイックプリズム1
6に入射したG光の円偏光光の他の一部は、ダイクロイ
ック膜16Rにて反射され、ダイクロイックプリズム1
6を出射して1/4波長板18Bを通過してS偏光に変
換され、反射ミラー15Bにて反射されて偏光ビームス
プリッタ13Bに入射し、S偏光のためにその偏光分離
部にて反射されて図6中の紙面奥側に廃棄され、空間光
変調素子14Bまで至ることはない。る。このようにダ
イクロイックプリズム16のダイクロイック膜16B,
16Rにて反射されたG光は、空間光変調素子14R,
14Bに入射されることがないので、B光及びR光の純
度を劣化させない。
【0048】次に、図7を参照して、B光のR光及びG
光への混合が防止される様子について説明する。空間光
変調素子14Bから出射したB光の変調光は偏光ビーム
スプリッタ13Bにて検光され、B光の変調光のうちの
P偏光成分のみがその偏光分離部を透過し、このB光の
P偏光光が反射ミラー15Bにて反射されて1/4波長
板18Bにて円偏光に変換され、このB光の円偏光光が
ダイクロイックプリズム16に入射する。ダイクロイッ
クプリズム16に入射したB光の円偏光光の大部分は、
ダイクロイック膜18Bにて反射されて投射レンズ17
にてスクリーン上に投射される。一方、ダイクロイック
プリズム16に入射したB光の円偏光光の一部は、ダイ
クロイック膜16Rにて反射され、ダイクロイックプリ
ズム16を出射して1/4波長板18Gを透過してS偏
光に変換され、偏光ビームスプリッタ13Gに入射し、
S偏光のためにその偏光分離部にて反射されて図7中の
紙面奥側に廃棄され、空間光変調素子14Gまで至るこ
とはない。また、ダイクロイックプリズム16に入射し
たB光の円偏光光の他の一部は、ダイクロイック膜16
R,16Bを透過し、ダイクロイックプリズム16を出
射して1/4波長板18Rを透過してS偏光に変換さ
れ、反射ミラー15Rを経由して偏光ビームスプリッタ
13Rに入射し、S偏光のためにその偏光分離部にて反
射されて図7中の紙面奥側に廃棄され、空間光変調素子
14Rまで至ることはない。このように空間光変調素子
14Bを出射したB光の変調光は、空間光変調素子14
G,14Rに入射されることがないので、G光及びR光
と混合されることはなく、G光及びR光の純度を劣化さ
せない。同様に、空間光変調素子14Rを出射したR光
の変調光についても、R光及びG光に混合されることは
なく、R光及びG光の純度を劣化させることがない。
【0049】次に、本発明の第3の実施の形態による投
射型表示装置について、図8を参照して説明する。図8
は、本実施の形態による投射型表示装置の概略構成を示
す斜視図である。
【0050】本実施の形態による投射型表示装置では、
図8に示すように、図示しない光源から出射した光源光
が、偏光ビームスプリッタ101にてその偏光分離部で
反射するS偏光光とその偏光分離部を透過して廃棄され
るP偏光光とに偏光分離部され、該S偏光光は色分解光
学系及び色合成光学系を兼用するダイクロイックプリズ
ム102に入射される。ダイクロイックプリズム102
は、前述したダイクロイックプリズム16と同様に構成
され、B光反射ダイクロイック膜102B及びR光反射
ダイクロイック膜102Rを有している。ダイクロイッ
クプリズム102に入射されたS偏光光は、ダイクロイ
ックプリズム102にてR,G,B光に色分解され、色
分解されたS偏光の各色光は空間光変調素子103R,
103G,103Bにそれぞれ読み出し光として入射さ
れる。本実施の形態においても、空間光変調素子103
R,103G,103Bは、光書き込み型の反射型の空
間光変調素子であり、既に説明した図11に示す断面構
造を有している。
【0051】空間光変調素子103R,103G,10
3Bに読み出し光として入射したS偏光の各色光は、図
示しない各色の書き込み光によって変調作用を受けて反
射されて変調光として出射され、再度ダイクロイックプ
リズム102に入射され、該ダイクロイックプリズム1
02にて色合成されて再度偏光ビームスプリッタ101
に入射される。色合成された変調光は、偏光ビームスプ
リッタ101にて検光される。すなわち、色合成された
変調光のうちのP偏光成分のみが偏光ビームスプリッタ
101を透過し(つまり、検光され)、S偏光成分は偏
光ビームスプリッタ101にて反射されて光源方向に廃
棄される。偏光ビームスプリッタ101を透過したP偏
光光は、偏光ビームスプリッタ101と投射レンズ10
5との間に配置された1/4波長板104を通過して円
偏光となって、投射レンズ17にてスクリーン上に投射
される。
【0052】本実施の形態によれば、偏光ビームスプリ
ッタ101と投射レンズ105との間に1/4波長板1
04が配置されているので、投射レンズ105の構成レ
ンズの表面にて反射された光は再度1/4波長板104
を通過してS偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ1
01の偏光分離部にて反射されて廃棄される。したがっ
て、本実施の形態においても、前述した第1の実施の形
態と同様に、ゴースト像の原因となる投射レンズ105
からの反射光を投射することはなく、ゴースト像が生じ
ない。
【0053】次に、本発明の第4の実施の形態による投
射型表示装置について、図9を参照して説明する。図9
は、本実施の形態による投射型表示装置の概略構成を示
す斜視図である。
【0054】本実施の形態による投射型表示装置は、各
色光を予め色合成することなく、各色に対応して設けら
れた投射レンズ115R,115G,115Bで各色光
をスクリーン上に投射し、スクリーン上で色合成を行う
投射型表示装置である。本実施の形態では、図9に示す
ように、図示しない光源から出射した光源光が、色分解
光学系を構成するダイクロイックミラー111R,11
1G,111BにてR,G,B光に色分解される。ダイ
クロイックミラー111RはR光のみを反射させる特性
を有し、ダイクロイックミラー111BはB光のみを反
射させる特性を有し、ダイクロイックミラーはG光のみ
を反射させる特性を有している。色分解されたR,G,
B光は、偏光ビームスプリッタ112R,112G,1
12Bに入射され、それらの偏光分離部で反射するS偏
光光とそれらの偏光分離部を透過して廃棄されるP偏光
光とにそれぞれ偏光分離され、各色のS偏光光は空間光
変調素子113R,113G,113Bにそれぞれ読み
出し光として入射される。本実施の形態においても、空
間光変調素子113R,113G,113Bは、光書き
込み型の反射型の空間光変調素子であり、既に説明した
図11に示す断面構造を有している。
【0055】空間光変調素子113R,113G,11
3Bに読み出し光として入射した各色のS偏光光は、図
示しない各色の書き込み光によって変調作用を受けて反
射されて変調光としてそれぞれ出射され、再度偏光ビー
ムスプリッタ112R,112G,112Bに入射し、
偏光ビームスプリッタ112R,112G,112Bに
てそれぞれ検光される。すなわち、各色の変調光のうち
のP偏光成分のみが偏光ビームスプリッタ112R,1
12G,112Bをそれぞれ透過し(つまり、検光さ
れ)、S偏光成分は偏光ビームスプリッタ112R,1
12G,112Bにて反射されて光源方向に廃棄され
る。各色の検光光である偏光ビームスプリッタ112
R,112G,112Bを透過したP偏光光は、偏光ビ
ームスプリッタ112R,112G,112Bと投射レ
ンズ115R,115G,115Bとの間にそれぞれ配
置された1/4波長板114R,114G,114Bを
それぞれ通過して円偏光となって、投射レンズ115
R,115G,115Bによりそれぞれスクリーン上に
投射され、スクリーン上にて色合成される。
【0056】本実施の形態によれば、偏光ビームスプリ
ッタ112R,112G,112Bと投射レンズ115
R,115G,115Bとの間に1/4波長板114
R,114G,114Bがそれぞれ配置されているの
で、投射レンズ115R,115G,115Bの構成レ
ンズの表面にてそれぞれ反射された光は再度1/4波長
板114R,114G,114Bをそれぞれ通過してS
偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ112R,11
2G,112Bの偏光分離部にてそれぞれ反射されて廃
棄される。したがって、本実施の形態においても、前述
した第1の実施の形態と同様に、ゴースト像の原因とな
る投射レンズ115R,115G,115Bからの反射
光を投射することはなく、ゴースト像が生じない。
【0057】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるもの
ではない。
【0058】例えば、前述した各実施の形態において
は、空間光変調素子として図11に示す光書き込み式の
反射型空間光変調素子が用いられていたが、本発明で用
いる空間光変調素子は、これに限定されるものではな
く、例えば、書き込み方式として電気書き込み方式によ
る空間光変調素子も使用することができる。
【0059】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
投射レンズからの反射光を投射することがなく廃棄する
ことができるため、投射像においてゴースト像をなくす
ことができる。
【0060】また、本発明のうち前述した第2の実施の
形態に対応するものでは、単にゴースト像をなくすこと
ができるのみならず、色合成手段に起因して発生してい
た各色光の混合をなくすことができ、各色光の純度を上
げることができるため、格段に画質の優れた投射像を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態による投射型表示装
置の概略構成を示す斜視図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態による投射型表示装
置のゴースト像の原理を示す説明図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態による投射型表示装
置の概略構成を示す斜視図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態による投射型表示装
置から1/4波長板を取り除いたものにおいて、色混合
が発生することを示す説明図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態による投射型表示装
置から1/4波長板を取り除いたものにおいて、色混合
が発生することを示す他の説明図である。
【図6】本発明の第2の実施の形態による投射型表示装
置において色混合が発生しないことを示す説明図であ
る。
【図7】本発明の第2の実施の形態による投射型表示装
置において色混合が発生しないことを示す他の説明図で
ある。
【図8】本発明の第3の実施の形態による投射型表示装
置の概略構成を示す斜視図である。
【図9】本発明の第4の実施の形態による投射型表示装
置の概略構成を示す斜視図である。
【図10】従来の投射型表示装置の概略構成を示す斜視
図である。
【図11】投射型表示装置に使用される空間光変調素子
の一例の断面構造を示す図である。
【符号の説明】
11 クロスダイクロイックミラー 11B,111B B光反射ダイクロイックミラー 11R,111R R光反射ダイクロイックミラー 111G G光反射ダイクロイックミラー 12B,12R,12G,15B,15R 反射ミラー 13B,13R,13G 偏光ビームスプリッタ 101,112R,112B,112G 偏光ビームス
プリッタ 14R,14G,14B 空間光変調素子 103R,103G,103B 空間光変調素子 113R,113G,113B 空間光変調素子 16,102 クロスダイクロイックプリズム 18,18R,18G,18B 1/4波長板 104,114R,114G,114B 1/4波長板 17,105,115R,115G,115B 投射レ
ンズ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−228887(JP,A) 特開 平7−294851(JP,A) 特開 平5−210097(JP,A) 特開 平6−110055(JP,A) 特開 平8−271855(JP,A) 特開 平7−281176(JP,A) 実開 平2−62476(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/13 505 G02F 1/13363 G02F 1/1335 G02B 27/00 G03B 33/10

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源からの光を色分解光学系にてR光
    (赤色光)、G光(緑色光)、B光(青色光)の3原色
    の色光に色分解し、色分解された3原色の色光を各色に
    対応して設けられた偏光ビームスプリッタにて互いに偏
    光状態の異なる2つの偏光光にそれぞれ偏光分離し、偏
    光分離された各色の2つの偏光光のうちの一方を各色に
    対応して設けられた空間光変調素子にそれぞれ読み出し
    光として入射させ、前記各空間光変調素子にて変調をさ
    れた各色の変調光を前記各偏光ビームスプリッタにてそ
    れぞれ検光し、検光された各色の光を色合成光学系にて
    色合成し、色合成された光を投射光学系にて投射する投
    射型表示装置において、前記色合成光学系と前記投射光
    学系との間に前記G光用に最適化された厚みを持つ1/
    4波長板を配置したことを特徴とする投射型表示装置。
  2. 【請求項2】 光源からの光を偏光ビームスプリッタに
    て互いに偏光状態の異なる2つの偏光光に偏光分離し、
    偏光分離された2つ偏光光のうちの一方を色分解光学系
    にてR光、G光、B光の3原色の色光に色分解し、色分
    解された各色光を各色に対応して設けられた空間光変調
    素子にそれぞれ読み出し光として入射させ、前記各空間
    光変調素子にて変調された各色の変調光を色合成光学系
    にて色合成し、色合成された光を前記偏光ビームスプリ
    ッタにて検光し、検光された光を投射光学系にて投射す
    る投射型表示装置において、前記偏光ビームスプリッタ
    と前記投射光学系との間に前記G光用に最適化された厚
    みを持つ1/4波長板を配置したことを特徴とする投射
    型表示装置。
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