JP5223745B2 - 投射型表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光に対応した３つの反射型空間光変調素子から射出した各色の画像光を投射レンズにより投影する投射型表示装置に関するものである。

３板式の投射型表示装置は、ＲＧＢ３原色に対応した３個の空間光変調素子で光変調された各色の画像光（Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光）を光学的に色合成して色合成画像光とし、投射レンズにより投影画面となるスクリーン上に投影して、カラー画像をスクリーン上に拡大表示している。

ここで、色合成画像光を投射レンズによりスクリーン上に投影する際に、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光の波長が異なることによって倍率色収差が発生する。倍率色収差は、投射レンズから投射された色合成画像光がスクリーン上に結像した際に各色の画像の大きさが異なるという現象であり、光の屈折率が波長により依存するために発生するものである。これに関して本出願人は先に、各色の画像光に対して投影画面上での倍率色収差を補正できる反射型投射表示装置を提案している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２７６８２６号公報

ところで、上記した特許文献１に開示された反射型投射表示装置によれば、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光のうち、少なくとも一の色光に対応したワイヤグリッド偏光板の光反射面，透過型偏光板の光透過面，色合成光学系の入射面のいずれかを、投射レンズの倍率色収差特性に応じて凸曲面又は凹曲面に形成している。凸曲面又は凹曲面の形状は予め設計時に設定されたものであり、その形状は量産時に全台数に対して共通化して適用されるものである。

一方、投射レンズは、一般的に複数のレンズ群から構成されている。複数のレンズ群はそれぞれその製造工程において凹面及び／又は凸面の形状にばらつきが発生するので、投射レンズごとに倍率色収差特性がばらつく。これに加えて反射型空間光変調素子（反射型液晶パネル）の射出面，ワイヤグリッド偏光板の光反射面，透過型偏光板の光透過面，色合成光学系の入射面等にも形状にもばらつきがある。そのため、反射型投射表示装置１台ごとに発生する倍率色収差が異なる。従って、特許文献１に記載した反射型投射表示装置の全台数に対して共通化して倍率色収差を補正する構造では、１台ごとの倍率色収差を補正することができないという新たな問題点が生じている。

更に、近年、画像の高精細化にともなって反射型液晶パネルの表示画素数の増大や反射型液晶パネルの素子サイズの縮小により、１画素のサイズが１０μｍを切るようになってきたため、同一画面サイズを表示するために拡大率が大きくなり、各色の画像光に対して投影画面上での倍率色収差をより一層低減することが要求されている。

そこで、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光に対応した各色光用の反射型液晶パネルから射出した各色の画像光を色合成した色合成画像光を投射レンズによりスクリーン上に投影する際に、スクリーン上での倍率色収差を装置１台ごとに補正できるように構成した投射型表示装置を提供することを目的とする。

上記の課題と解決するために本発明の実施形態に係る投射型表示装置は、下記の１）〜３）の構成を備える。

１） Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光に対応した各色光用の反射型空間光変調素子２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂと、各色光用の反射型空間光変調素子２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂに対応した色の光を照明光として照明する照明手段と、照明手段と各色光用の反射型空間光変調素子２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂとの間であって照明光の光軸に対して４５度傾斜してそれぞれ配設され、入射した照明光のうち一方向の偏光を反射型空間光変調素子２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂに向けて透過すると共に、反射型空間光変調素子２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂで一方向の偏光が画像信号に応じて光変調され再び入射した際に光変調で発生した他方向の偏光を反射する反射型偏光板２２と、反射型偏光板２２をそれぞれ固定する偏光板固定手段と、反射型偏光板２２でそれぞれ反射された他方向の偏光を色合成して色合成画像光として射出する色合成光学系２８と、色合成画像光を拡大投影する投射レンズ２９と、各色光に対応して設けられており、反射型偏光板２２を凸曲面状又は凹曲面状に弾性変位することにより、拡大投影された色合成画像光の倍率色収差を補正する倍率色収差補正手段とを備える。

２） １）記載の投射型表示装置において、反射型偏光板２２は矩形板状に形成されており、倍率色収差補正手段は、偏光板固定手段における反射型偏光板２２の対向する辺の中間部位近傍に少なくとも一対配置され、前記反射型偏光板２２に圧を加えることにより反射型偏光板２２を凸曲面状又は凹曲面状に弾性変位させる圧電素子を備える。

３） １）記載の投射型表示装置において、偏光板固定手段を第１面として、反射型空間光変調素子２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂを第２面とし、反射型偏光板２２で反射した他方向の偏光の光路上であって光路と直交し、他方向の偏光の光路が透過可能な材質で形成された第３面と、第１面，第２面及び第３面を結んだ立体の上面と下面となる第４の面と第５の面からなり、内部が密閉空間である三角柱体と、三角柱体に接続されて前記密閉空間である三角柱体の内部の圧力を変化させる圧力変更手段とを備える。

上記した第１の発明の投射型表示装置によると、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光にそれぞれ対応した各色光用の反射型液晶パネルからそれぞれ射出された各色の画像光をそれぞれ補正することにより、スクリーン上に投影された画像の倍率色収差を装置１台ごとに低減することができる。

本発明に係る実施例１の投射型表示装置を示した平面図である。 （ａ），（ｂ）は本発明に係る実施例１の投射型表示装置において、直角三角柱体中で４５°傾斜した第１面に設けられた実施例１の倍率色収差補正手段の第１構造形態を示した斜視図である。 本発明に係る実施例１の投射型表示装置において、直角三角柱体中で４５°傾斜した第１面に設けられた実施例１の倍率色収差補正手段の第２構造形態を示した斜視図である。 本発明に係る実施例１の投射型表示装置において、直角三角柱体中で４５°傾斜した第１面に設けられた実施例１の倍率色収差補正手段の第３構造形態を示した斜視図である。 実施例１の倍率色収差補正手段において、伸長タイプ圧電素子を用いてワイヤグリッド偏光板の光反射面を凸曲面状に弾性変位させる状態を模式的に示した断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は複数の伸長タイプ圧電素子を用いてワイヤグリッド偏光板の光反射面を凸曲面に形成した状態を模式的に示した斜視図である。 実施例１の倍率色収差補正手段において、収縮タイプ圧電素子を用いてワイヤグリッド偏光板の光反射面を凹曲面状に弾性変位させる状態を模式的に示した断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は複数の収縮タイプ圧電素子を用いてワイヤグリッド偏光板の光反射面を凹曲面に形成した状態を模式的に示した斜視図である。 本発明に係る実施例１の投射型表示装置において、Ｇ光を倍率色収差補正時の基準の一の色光とし、Ｇ光に対してＲ光及びＢ光の倍率色収差を補正する状態を示した図である。 本発明に係る実施例２の投射型表示装置を示した平面図である。 本発明に係る実施例２の投射型表示装置において、直角三角柱体中で第４面又は第５面に設けられた実施例２の倍率色収差補正手段を示した斜視図である。 （ａ），（ｂ）は実施例２の倍率色収差補正手段において、コンプレッサからの圧力によりワイヤグリッド偏光板の光反射面を凸曲面状又は凹曲面状に弾性変位させる状態を模式的に示した断面図である。 （ａ）〜（ｂ）は実施例２の倍率色収差補正手段により、ワイヤグリッド偏光板の光反射面を凸曲面又は凹曲面に形成した状態を模式的に示した斜視図である。

以下に本発明に係る投射型表示装置の一実施例について図１〜図１３を参照して、実施例１，実施例２の順に詳細に説明する。

図１に示した如く、本発明に係る実施例１の投射型表示装置１０Ａは、ＲＧＢ３原色と対応した３個の反射型液晶パネルなどによる反射型空間光変調素子（以下、反射型液晶パネルと記す）を用いている。

この実施例１の投射型表示装置１０Ａでは、無偏光の白色光を射出する光源１１と、光源１１からの白色光をＲ光（赤色光），Ｇ光（緑色光），Ｂ光（青色光）に色分解して各色光を照明光として射出する照明光学系（色分解光学系）１２〜１６と、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光に対応して３個設けた各直角三角柱体２１の第１面２１ａに弾性変位可能に取り付けられた反射型偏光板（以下、ワイヤグリッド偏光板と記す）２２と、各直角三角柱体２１の第２面２１ｂにマスク材２４を介して取り付けられたＲ光用の反射型液晶パネル２５Ｒ又はＧ光用の反射型液晶パネル２５ＧもしくはＢ光用の反射型液晶パネル２５Ｂと、各色光用の反射型液晶パネル２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂからそれぞれ射出された各色の画像光を色合成する色合成光学系（以下、３色合成クロスダイクロイックプリズムと記す）２８と、この３色合成クロスダイクロイックプリズム２８で得られた色合成画像光をスクリーンＳ上に投影する投射レンズ２９とで構成されている。

まず、光源１１はメタルハライドランプ，キセノンランプ，ハロゲンランプなどを用いてＲ光，Ｇ光，Ｂ光を含んだ無偏光の白色光を射出する。この光源１１から射出した白色光はミラー１２で光路を９０°曲げられて、異なる波長特性のダイクロイック膜をそれぞれ膜付けした２枚の第１，第２ミラー１３ａ，１３ｂをＸ字状に交差させたクロスダイクロイックミラー１３に入射する。

そして、クロスダイクロイックミラー１３で入射した白色光がＲ光及びＧ光と、Ｂ光とに色分解される。

この後、クロスダイクロイックミラー１３で色分解されたＲ光及びＧ光は、ミラー１４で光路を９０°曲げられた後にダイクロイックミラー１５に入射する。このダイクロイックミラー１５によってＲ光とＧ光とに色分解され、Ｒ光はそのまま直進し、Ｇ光はダイクロイックミラー１５で光路が９０°曲げられる。

一方、クロスダイクロイックミラー１３で色分解されたＢ光は、ミラー１６で光路を９０°曲げられて直進する。

尚、この実施例では、光源１１からの白色光をＲ光，Ｇ光，Ｂ光に色分解して各色光を照明光として射出する照明光学系（色分解光学系）１２〜１６を用いているが、これに限ることなく、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光をそれぞれ射出する各色光用のＬＥＤ光源を適用すれば各色光照明光学系１２〜１６を用いない構成も可能である。

この後、色分解されたＲ光，Ｇ光，Ｂ光は、各色光に対応して計３個設けられた各直角三角柱体２１における各色光の光軸に対してそれぞれ４５°傾斜した第１面２１ａに取り付けられたワイヤグリッド偏光板２２の光入射面２２ａに入射する。各ワイヤグリッド偏光板２２では、各色光のうち一方向の偏光成分であるＳ偏光（又はＰ偏光）を透過する。以下、ワイヤグリッド偏光板２２を透過した光をＳ偏光として述べる。透過した各色光のＳ偏光は、透過した各色光のＳ偏光と直交した第２面２１ｂにマスク材２４を介して取り付けられた各色光用の反射型液晶パネル２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂにそれぞれ入射する。

この際、各色光用の反射型液晶パネル２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂの裏面には放熱用のヒートシンク２６がそれぞれ固着されている。

ここで、ワイヤグリッド偏光板２２は、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光に対応して計３個設けられており、厚みが２ｍｍ以下であるために弾性変位可能である。また、ワイヤグリッド偏光板２２は、透明な光学ガラス板又は透明な樹脂板を母材とし、この母材にアルミニウムなどの金属線を所定のピッチで規則正しくストライプ状に多数本並べられており、各色光用の反射型液晶パネル２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂの画面サイズに対応して長方形状に形成されている。

また、各色光に対応して設けられたワイヤグリッド偏光板２２は、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光の各色光の一方向の偏光成分であるＳ偏光を透過させ、他方向の偏光成分であるＰ偏光を反射させる機能を備えた反射型偏光板の一種である。このワイヤグリッド偏光板２２を用いることで、光源１１から発せられる光が偏光板で吸収されることを防ぐと共に、複屈折による表示画像の品質低下を抑えることができる。結果として、明るく、色再現性の良好な表示画像が得られる。

そして、各ワイヤグリッド偏光板２２を通過したＲ光，Ｇ光，Ｂ光が対応する各色光用の反射型液晶パネル２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂに入射すると、反射型液晶パネル２５Ｒ，２５Ｇ，２５ＢでＲ光，Ｇ光，Ｂ光の各画像信号に基づいて光変調され各画像光として射出される。反射型液晶パネル２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂで光変調された各画像光のうちで他方向の偏光成分であるＰ偏光が各ワイヤグリッド偏光板２２の光反射面２２ｂでそれぞれ反射される。

この後、各ワイヤグリッド偏光板２２で反射した各色のＰ偏光の画像光は３色合成クロスダイクロイックプリズム２８の異なる３面からそれぞれ入射する。

上記した３色合成クロスダイクロイックプリズム２８は、透明な光学ガラスを用いて直方体（立方体も含む）に形成されており、上面から見た時に内部に第１，第２ダイクロイック膜２８ａ，２８ｂがＸ字状にクロスして膜付けされており、ここに入射された各色の画像光を色合成して、３色合成クロスダイクロイックプリズム２８から射出した色合成画像光として投射レンズ２９側に射出している。

そして、投射レンズ２９により色合成画像光をスクリーンＳ上に投影して、カラー画像をスクリーンＳ上に拡大表示している。

ここで、各色の画像光に対してスクリーンＳ上で観察される倍率色収差を投射型表示装置１台ごとに補正するために、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光ごとに設けられた実施例１の倍率色収差補正手段について、図１に加えて図２〜図４を用いて説明する。

先に背景技術で説明したように、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光の各波長が異なることによって、スクリーンＳ上に結像した各色の画像の大きさが異なるという倍率色収差が発生する。

また、投射レンズ２９の倍率色収差特性は、本出願人が先に提案した特許文献１に開示したように、投射レンズ２９内に設けた複数のレンズ（図示せず）の形状により、Ｒ光＜Ｇ光＜Ｂ光の順に結像した像が縮小される特性を有するものと、Ｒ光＞Ｇ光＞Ｂ光の順に結像した像が拡大される特性を有するものと２種類あり、どちらの特性を有する投射レンズ２９を適用するかは装置１０Ａの設計時に予め設定されている。

この際、投射レンズ２９によりカラー画像をスクリーンＳ上に投影した時に、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光のうちでＧ光は最も解像度に影響を与え、その次に、Ｒ光が解像度に影響を与え、Ｂ光は解像度に影響を与える割合が比較的少ないので、Ｇ光に対するレジストレーションずれ（レジずれ）を最も押さえる必要がある。

従って、各色の画像光に対してスクリーンＳ上での倍率色収差を補正する際に、特許文献１では最も解像度に影響するＧ光を倍率色収差補正時の基準とし、Ｇ光に対してＲ光及びＢ光の各倍率色収差を補正するように記載されている。しかし、各色光の倍率色収差補正はあくまでも相対的なものであるので、Ｒ光を倍率色収差補正時の基準とし、このＲ光に対してＧ光及びＢ光の各倍率色収差を補正することも可能である。

ここで、実施例１の倍率色収差補正手段は、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光対応して計３個設けられた各直角三角柱体２１の４５°傾斜した第１面２１ａに取り付けられた各ワイヤグリッド偏光板２２の光反射面２２ｂを複数の積層型圧電素子３１（図２〜図４）を用いて凸曲面状又は凹曲面状に弾性変位させている。

この際、実施例１の倍率色収差補正手段は、各色光に対して全て共通の構造であり、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光ごとに各直角三角柱体２１の第１面２１ａに後述する第１〜第３の構造形態（図２〜図４）のうちいずれか一の構造形態を適用しているが、倍率色収差を補正する必要がある色光に対して実施例１の倍率色収差補正手段を動作させれば良いものである。

即ち、図２（ａ），（ｂ）に示した如く、実施例１の倍率色収差補正手段の基台となる直角三角柱体２１は、剛性を有する金属材又は樹脂材を用いて内部が空洞に形成されており、第１面２１ａと、第２面２１ｂと、第３面２１ｃと、第４面２１ｄと、第５面２１ｅとを有している。第２面２１ｂと、第３面２１ｃとは直交しており、第１面２１ａは４５゜傾斜して三角柱状に形成され、第１〜第３面２１ａ〜２１ｃにそれぞれ矩形枠が開口されていると共に、第４，第５面２１ｄ，２１ｅは閉じられている。

そして、直角三角柱体２１の第１面２１ａに長方形状のワイヤグリッド偏光板２２が取り付けられ、第２面２１ｂにマスク材２４の窓２４ａを介して各色光用の反射型液晶パネル２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂのいずれか一つが取り付けられている。

尚、直角三角柱体２１の第３面２１ｃに不図示の透明な光学ガラス板を取り付けても良く、透明な光学ガラス板を取り付けた場合には直角三角柱体２１の内部を密閉することができるので塵埃などが内部に入り込まない。

更に、直角三角柱体２１の第１面２１ａは、ワイヤグリッド偏光板２２の外形に合わせて長方形状に形成されている。更に、この第１面２１ａのうちで互いに対向する一対の短辺（左右の辺）の中央部位近傍、及び／又は、互に対向する一対の長辺（上下の辺）の各中央部位近傍に、ワイヤグリッド偏光板２２の光反射面２２ｂ（図１）を凸面状又は凹面状に弾性変位させるための複数の積層型圧電素子３１が取り付けられている。

より具体的には、図２（ａ），（ｂ）に示したように、直角三角柱体２１中で４５°傾斜した第１面２１ａに設けられた実施例１の倍率色収差補正手段の第１構造形態では、直角三角柱体２１の第１面２１ａのうちで互いに対向する一対の短辺（左右の辺）の各中央部位近傍に一対の逆Ｌ字状支持片２１ａ１，２１ａ２が互に対向して左右対称に突出形成されており、これら一対の逆Ｌ字状支持片２１ａ１，２１ａ２に一対の積層型圧電素子３１，３１がワイヤグリッド偏光板２２の光入射面２２ａに向かって取り付けられている。

また、図３に示したように、直角三角柱体２１中で４５°傾斜した第１面２１ａに設けられた実施例１の倍率色収差補正手段の第２構造形態では、直角三角柱体２１の第１面２１ａのうちで互いに対向する一対の長辺（上下の辺）の各中央部位近傍に一対の逆Ｌ字状支持片２１ａ３，２１ａ４が互に対向して上下対称に突出形成されており、これら一対の逆Ｌ字状支持片２１ａ３，２１ａ４に一対の積層型圧電素子３１，３１がワイヤグリッド偏光板２２の光入射面２２ａに向かって取り付けられている。

また、図４に示したように、直角三角柱体２１中で４５°傾斜した第１面２１ａに設けられた実施例１の倍率色収差補正手段の第３構造形態では、直角三角柱体２１の第１面２１ａのうちで互いに対向する一対の短辺（左右の辺）の各中央部位近傍に一対の逆Ｌ字状支持片２１ａ１，２１ａ２が互に対向して左右対称に突出形成され、且つ、互いに対向する一対の長辺（上下の辺）の各中央部位近傍に一対の逆Ｌ字状支持片２１ａ３，２１ａ４が互に対向して上下対称に突出形成されており、これらの逆Ｌ字状支持片２１ａ１〜２１ａ４に積層型圧電素子３１がワイヤグリッド偏光板２２の光入射面２２ａに向かってそれぞれ取り付けられている。

尚、図２〜図４に示した逆Ｌ字状支持片２１ａ１〜２１ａ４は、直角三角柱体２１と一体に形成するか、又は、別体に形成して直角三角柱体２１に取り付ければ良いものである。

次に、ワイヤグリッド偏光板２２の光反射面２２ｂを凸曲面状に弾性変位させる場合について図５に示す。直角三角柱体２１の第１面２１ａには、矩形枠外周に沿って長方形状の段差部２１ａ５が一段引っ込んで形成されており、この段差部２１ａ５内に長方形状のワイヤグリッド偏光板２２が嵌め込まれ、且つ、ワイヤグリッド偏光板２２の光反射面２２ｂ側の４隅のコーナー部位が不図示の接着剤を用いて段差部２１ａ５に接着されている。これにより、ワイヤグリッド偏光板２２中で接着されていない部位が弾性変位可能になっている。

更に、ワイヤグリッド偏光板２２の光反射面２２ｂを凸曲面状に弾性変位させる場合には、積層型圧電素子３１は電圧を加えると伸長する伸長タイプ圧電素子３１Ａを用いる。この伸長タイプ圧電素子３１Ａの一端部は逆Ｌ字状支持片（２１ａ１〜２１ａ４）に接着剤を用いて固着され、伸長タイプ圧電素子３１Ａの他端部はワイヤグリッド偏光板２２の光入射面２２ａに対して接離自在になっている。

また、伸長タイプ圧電素子３１Ａは、圧電素子駆動回路３２と、倍率色収差補正部３３とによりその伸長量が制御される。

ここで、倍率色収差補正部３３は、スクリーンＳ（図１）上に投影されたＲ光，Ｇ光，Ｂ光の各テストパターン投影画像のうちで、倍率色収差補正時の基準となる一の色光のテストパターン投影画像の外形位置と、倍率色収差補正対象となる色光のテストパターン投影画像の外形位置との位置ずれ量を不図示の光センサで検出して、この位置ずれ量を補正する信号を圧電素子駆動回路３２に供給している。

あるいは、基準となる一の色光のテストパターン投影画像の外形位置と、倍率色収差補正対象となる色光のテストパターン投影画像の外形位置との位置ずれ量を目視にて観察し、そのずれ量に応じた値を倍率色収差補正部３３に入力して、この位置ずれ量を補正する信号を圧電素子駆動回路３２に供給している。

また、圧電素子駆動回路３２は、倍率色収差補正部３３からの位置ずれ量を補正する信号に応じた電圧を伸長タイプ圧電素子３１Ａに印加している。

従って、倍率色収差補正部３３からの位置ずれ量を補正する信号に応じた電圧を圧電素子駆動回路３２から伸長タイプ圧電素子３１Ａに印加すると、この伸長タイプ圧電素子３１Ａの他端部が矢印Ｆ１に方向に向かって伸長する。そして、伸長タイプ圧電素子３１Ａの他端部がワイヤグリッド偏光板２２の光入射面２２ａに当接した後に、伸長タイプの圧電素子３１Ａの他端部でワイヤグリッド偏光板２２の光入射面２２ａを矢印Ｆ１方向に押し込む。その結果、ワイヤグリッド偏光板２２の光入射面２２ａが凹曲面状に弾性変位し、ワイヤグリッド偏光板２２の光反射面２２ｂが凸曲面状に弾性変位する。

そして、先に説明した図２（ａ）と対応して図６（ａ）に示したように、伸長タイプ圧電素子３１Ａ（３１）をワイヤグリッド偏光板２２の光入射面２２ａ側で一対の短辺（左右の辺）の各中間部位近傍に設置した場合に、ワイヤグリッド偏光板２２の光反射面２２ｂ側では上下の各長辺との間が凸曲面状に変位して凸曲面が得られる。この凸曲面により、スクリーンＳ上に投影された投影画像の垂直方向が拡大されるので垂直方向に対して倍率色収差を補正することが可能になる。

また、先に説明した図３と対応して図６（ｂ）に示したように、伸長タイプ圧電素子３１Ａ（３１）をワイヤグリッド偏光板２２の光入射面２２ａ側で一対の長辺（上下の辺）の各中間部位近傍に設置した場合に、ワイヤグリッド偏光板２２の光反射面２２ｂ側では左右の各短辺との間が凸曲面状に変位して凸曲面が得られる。この凸曲面により、スクリーンＳ上に投影された投影画像の水平方向が拡大されるので水平方向に対して倍率色収差を補正することが可能になる。

また、先に説明した図４と対応して図６（ｃ）に示したように、伸長タイプ圧電素子３１Ａ（３１）をワイヤグリッド偏光板２２の光入射面２２ａ側で一対の短辺（左右の辺）及び一対の長辺（上下の辺）の各中間部位近傍に設置した場合に、ワイヤグリッド偏光板２２の光反射面２２ｂ側では上下の各長辺との間及び左右の各短辺との間が凸曲面状に変位して凸曲面が得られる。この凸曲面により、スクリーンＳ上に投影された投影画像の垂直方向及び水平方向が拡大されるので垂直方向及び水平方向に対して倍率色収差を補正することが可能になる。

次に、ワイヤグリッド偏光板２２の光反射面２２ｂを凹曲面状に弾性変位させる場合について図７に示す。直角三角柱体２１の第１面２１ａには、矩形枠外周に沿って長方形状の段差部２１ａ５が一段引っ込んで形成されており、この段差部２１ａ５内に長方形状のワイヤグリッド偏光板２２が嵌め込まれ、且つ、ワイヤグリッド偏光板２２の光入射面２２ａの外周部位が押さえ板２３で固定されている。これにより、ワイヤグリッド偏光板２２中で押さえ板２３で固定されていない部位が弾性変位可能になっている。

更に、ワイヤグリッド偏光板２２の光反射面２２ｂを凹曲面状に弾性変位させる場合には、積層型圧電素子３１は電圧を加えると収縮する収縮タイプ圧電素子３１Ｂを用いる。この収縮タイプ圧電素子３１Ｂの一端部は逆Ｌ字状支持片（２１ａ１〜２１ａ４）に接着剤を用いて固着され、収縮タイプ圧電素子３１Ｂの他端部もワイヤグリッド偏光板２２の光入射面２２ａに接着剤を用いて固着されている。

また、収縮タイプ圧電素子３１Ｂは、伸長タイプ圧電素子３１Ａの場合と同じく、圧電素子駆動回路３２と、倍率色収差補正部３３とによりその圧縮量が制御される。

従って、倍率色収差補正部３３からの位置ずれ量を補正する信号に応じた電圧を圧電素子駆動回路３２から収縮タイプ圧電素子３１Ｂに印加すると、この収縮タイプ圧電素子３１Ｂの他端部が矢印Ｆ２方向に向かって収縮し、ワイヤグリッド偏光板２２の光入射面２２ａに接着した収縮タイプ圧電素子３１Ｂの他端部で光入射面２２ａを矢印Ｆ２方向に引き上げる。その結果、ワイヤグリッド偏光板２２の光入射面２２ａが凸曲面状に弾性変位し、ワイヤグリッド偏光板２２の光反射面２２ｂが凹曲面状に弾性変位する。

そして、先に説明した図２（ａ）と対応して図８（ａ）に示したように、収縮タイプ圧電素子３１Ｂ（３１）をワイヤグリッド偏光板２２の光入射面２２ａ側で一対の短辺（左右の辺）の各中間部位近傍に設置した場合に、ワイヤグリッド偏光板２２の光反射面２２ｂ側では上下の各長辺との間が凹曲面状に変位して凹曲面が得られる。この凹曲面により、スクリーンＳ上に投影された投影画像の垂直方向が縮小されるので垂直方向に対して倍率色収差を補正することが可能になる。

また、先に説明した図３と対応して図８（ｂ）に示したように、収縮タイプ圧電素子３１Ｂ（３１）をワイヤグリッド偏光板２２の光入射面２２ａ側で一対の長辺（上下の辺）の各中間部位近傍に設置した場合に、ワイヤグリッド偏光板２２の光反射面２２ｂ側では左右の各短辺との間が凹曲面状に変位して凹曲面が得られる。この凹曲面により、スクリーンＳ上に投影された投影画像の水平方向が縮小されるので水平方向に対して倍率色収差を補正することが可能になる。

また、先に説明した図４と対応して図８（ｃ）に示したように、収縮タイプ圧電素子３１Ｂをワイヤグリッド偏光板２２の光入射面２２ａ側で一対の短辺（左右の辺）及び一対の長辺（上下の辺）の各中間部位近傍に設置した場合に、ワイヤグリッド偏光板２２の光反射面２２ｂ側では上下の各長辺との間及び左右の各短辺との間が凹曲面状に変位して凹曲面が得られる。この凹曲面により、スクリーンＳ上に投影された投影画像の垂直方向及び水平方向が縮小されるので垂直方向及び水平方向に対して倍率色収差を補正することが可能になる。

この際、ワイヤグリッド偏光板２２の厚みが２ｍｍ以下で、ワイヤグリッド偏光板２２の弾性変形による撓み量が４μｍ以下で、ワイヤグリッド偏光板２２の凸曲面又は凹曲面の曲率半径が２８０００ｍｍ以上にすることにより、２００インチのスクリーンＳ（図１）上に拡大投影された反射型液晶パネル２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂの１画素に対応する像が１ｍｍ角で表示される場合、２００インチの投影画像の周辺で２．５ｍｍ（２．５画素分）に表示される画像を拡大又は縮小することができる。つまり、２．５画素以下の倍率色収差を補正することができる。

尚、図６（ａ）〜（ｃ）及び図８（ａ）〜（ｃ）に示したワイヤグリッド偏光板２２は前述したように各色光用の反射型液晶パネル２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂの画面サイズに合わせて長方形状に形成されているが、凸曲面状又は凹曲面状に上下左右対称に弾性変位させるためにワイヤグリッド偏光板２２を正方形状に形成することも可能である。したがって、長方形状及び正方形状を含めて矩形状に形成したワイヤグリッド偏光板２２の互いに対向する一対の左右の辺、及び／又は、一対の上下の辺の各中間部位近傍に積層型圧電素子３１を設置すれば良いものである。

尚また、この実施例では、積層型圧電素子３１を用いてワイヤグリッド偏光板２２の光反射面２２ｂを凸曲面状又は凹曲面状に弾性変位させているが、積層型圧電素子３１に代えてネジとモータとを組み合わせ、複数のネジをワイヤグリッド偏光板２２の光入射面２２ａ側の辺の各中間部位近傍に設けてワイヤグリッド偏光板２２を弾性変位させる構造でも良い。

次に、上記構成による実施例１の投射型表示装置１０ＡにおいてスクリーンＳ上に投影された投影像がＲ光，Ｇ光，Ｂ光の順に大きくなるよう表示される倍率色収差特性を有する投射レンズ２９を使用する場合、図９に示したようにＧ光を倍率色収差補正時の基準の一の色光とし、Ｒ光用のワイヤグリッド偏光板２２及びＢ光用のワイヤグリッド偏光板２２の光反射面２２ｂの形状を設定すれば良い。

即ち、図９に示した如く、Ｇ光を基準とした場合に、Ｇ光用のワイヤグリッド偏光板２２の光入射面２２ａ及び光反射面２２ｂは弾性変位させることなく平坦面のままとし、Ｇ光用の反射型液晶バネル２５Ｇから射出したＧ光の画像光をスクリーンＳ上に投影すれば、スクリーンＳ上でのＧ光の投影画像の外形サイズは基準の大きさとなる。

一方、Ｒ光はＧ光よりも結像した像が縮小されるので基準となるＧ光の投影画像の外形サイズよりも拡大させる必要がある。そのため、先に示した図６（ａ）〜（ｃ）のいずれか一の構造形態を適用して、Ｒ光用のワイヤグリッド偏光板２２の光反射面２２ｂを積層型圧電素子３１により凸曲面状に弾性変位させる。これにより、補正前のＲ光の投影画像のサイズに対して補正後のＲ光の投影画像のサイズが拡大して、基準となるＧ光の投影画像の外形サイズに一致させることができる。

更に、Ｂ光はＧ光よりも結像した像が拡大されるので基準となるＧ光の投影画像の外形サイズよりも縮小させる必要がある。そのため、先に示した図８（ａ）〜（ｃ）のいずれか一の構造形態を適用して、Ｂ光用のワイヤグリッド偏光板２２の光反射面２２ｂを積層型圧電素子３１により凹曲面状に弾性変位させる。これにより、補正前のＢ光の投影画像のサイズに対して補正後のＢ光の投影画像のサイズが縮小して、基準となるＧ光の投影画像の外形サイズに一致させることができる。

尚、スクリーンＳ上に投影された投影像がＲ光，Ｇ光，Ｂ光の順に小さくなるように表示される倍率色収差特性を有する投射レンズ２９を使用して、Ｒ光を基準として倍率色収差を補正する場合には、ここでの図示を省略するが、Ｒ光の投影画像の外形サイズに対してＧ光及びＢ光の各投影画像のサイズを拡大させれば良いので、Ｇ光用及びＢ光用の各ワイヤグリッド偏光板２２の光反射面２２ｂを積層型圧電素子３１により凸曲面状に弾性変位させれば良い。

上述したように、本発明に係る実施例１の投射型表示装置１０Ａによれば、積層型圧電素子３１によりワイヤグリッド偏光板２２の光反射面２２ｂを凸曲面状又は凹曲面状に弾性変位させることで、スクリーンＳ（図１，図９）上でＲ光，Ｇ光，Ｂ光のうちで基準となる一の色光の投影画像の外形サイズに対して他の二つの色光の投影画像の外形サイズを調整することが可能になる。これにより、例えば±２．５画素の範囲内で微調整しない基準となる投影画像の外形サイズに一致させることができるので、投射レンズ２９の倍率色収差特性のばらつきや各光学部材の形状のばらつきを無視できない場合に、装置１台ごとに各色の画像光に対して投影画面上での倍率色収差をより一層確実に低減することができる。

本実施例１では、各ワイヤグリッド偏光板２２を直角三角柱体２１の第１面２１ａに固定するとしたが、必ずしも直角三角柱体２１は必要ではなく照明光の光軸に対して４５度傾斜した面を有する偏光板固定手段に各ワイヤグリッド偏光板２２を上述の方法で固定し、倍率色収差補正手段で弾性変位するとしてもよい。

図１０に示した本発明に係る実施例２の投射型表示装置１０Ｂは、先に説明した本発明に係る実施例１の投射型表示装置１０Ａ（図１）の構成と一部を除いて同様の構成であり、ここでは説明の便宜上、先に示した構成部材に対して同一の符号を付し、且つ、先に示した構成部材は必要に応じて適宜説明し、実施例１に対して異なる構成部材に新たな符号を付して実施例１と異なる点について説明する。

図１０に示した如く、本発明に係る実施例２の投射型表示装置１０Ｂでは、剛性を有する金属材又は樹脂材を用いて内部が空洞で直角二等辺三角柱として形成されており、各色光に対応して計３個設けられた各直角三角柱体２１を備えている。直角三角柱体２１の第１面２１ａ及び第２面２１ｂは、実施例１と同じ構造である。

ここで、厚みが２ｍｍ以下に設定された各ワイヤグリッド偏光板２２が正方形状に形成されている点が実施例１に対して異なる。

また、各直角三角柱体２１は、第２面２１ｂと直交した第３面２１ｃに、透明で厚みが２ｍｍ以上に設定されて剛性を有する各光学ガラス板２７が取り付けられている。

そして、各直角三角柱体２１中の第１面２１ａ〜第３面２１ｃに取り付けた各部材は、周囲を不図示のシール材によりシールされているので、各直角三角柱体２１の内部が密閉されている。

また、各直角三角柱体２１の第３面２１ｃに取り付けた光学ガラス板２７は、これと対向する３色合成クロスダイクロイックプリズム２８に接着されていてもよい。

ここで、実施例２の倍率色収差補正手段は、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光に対応して計３個設けられた各直角三角柱体２１の内部の密閉された空間の圧力を変化させ、各第１面２１ａに取り付けられた各ワイヤグリッド偏光板２２を弾性変位させている。

この際、実施例２の倍率色収差補正手段も、実施例１と同様に、各色光に対して全て共通の構造であり、倍率色収差を補正する必要がある色光に対して実施例２の倍率色収差補正手段を動作させれば良いものである。

即ち、図１１に示した如く、実施例２の倍率色収差補正手段の基台となる直角三角柱体２１は内部が密閉されており、この直角三角柱体２１の第１面２１ａの外周に沿って実施例１とは異なって正方形状の段差部２１ａ６（図１２のみ図示）が一段引っ込んで形成されており、この段差部２１ａ６内に正方形状のワイヤグリッド偏光板２２が嵌め込まれている。ワイヤグリッド偏光板２２は、光入射面２２ａの外周部位が押さえ板２３で固定されている。そのため、正方形状のワイヤグリッド偏光板２２の押さえ板２３で固定されていない部位が上下及び左右に対称に弾性変位可能になっている。

また、直角三角柱体２１中の第４面２１ｄ（又は第５面２１ｅ）に内部圧力調整用の孔２１ｄ１が貫通して穿設され、この孔２１ｄ１にパイプ４１の一端が接続されていると共に、パイプ４１の他端は直角三角柱体２１内部を加圧または減圧する圧力変更手段であるコンプレッサ（ポンプ）４２に接続されている。

また、コンプレッサ４２は、コンプレッサ駆動部４３と、倍率色収差補正部４４とにより動作可能になっている。

ここで、倍率色収差補正部４４は、スクリーンＳ（図１０）上に投影されたＲ光，Ｇ光，Ｂ光の各テストパターン投影画像のうちで、基準となる一の色光のテストパターン投影画像の外形位置と、倍率色収差補正対象となる色光のテストパターン投影画像の外形位置との位置ずれ量を不図示の光センサで検出して、この位置ずれ量を補正する信号をコンプレッサ駆動部４３に供給している。

あるいは、基準となる一の色光のテストパターン投影画像の外形位置と、倍率色収差補正対象となる色光のテストパターン投影画像の外形位置との位置ずれ量を目視にて観察し、そのずれ量に応じた値を倍率色収差補正部４４に入力して、この位置ずれ量を補正する信号をコンプレッサ駆動部４３に供給している。

また、コンプレッサ駆動部４３は、倍率色収差補正部４４からの位置ずれ量を補正する信号に応じてコンプレッサ４２から出力される空気の圧力を制御している。

従って、コンプレッサ４２から出力される空気の圧力がパイプ４１を通して直角三角柱体２１内に加わることで、ワイヤグリッド偏光板２２の光反射面２２ｂがコンプレッサ４２からの圧力に応じて凸曲面状又は凹曲面状に弾性変位される。

ここで、例えば、厚みが０．７ｍｍで３０ｍｍ×３０ｍｍの正方形状の光学ガラス板を母材とするワイヤグリッド偏光板２２を用いた場合、直角三角柱体２１の周囲の圧力が１気圧であるときに、直角三角柱体２１の内部圧力を例えば０．９５気圧とすると、直角三角柱体２１の内部と外部との間で−０．５気圧の圧力差が生じる。この結果、図１２（ａ）に示したように、ワイヤグリッド偏光板２２が直角三角柱体２１の内部側に撓むため、光反射面２２ｂが凸曲面状に弾性変位する。この際、凸曲面の中心部位は周辺に対して約４μｍ凸状に撓む。

このときに、正方形状のワイヤグリッド偏光板２２の光反射面２２ｂは、図１３（ａ）〜（ｃ）に拡大して示したように、凸状に撓んだときの等高線が上下左右略対称に現れて、曲率半径が２８０００ｍｍの凸レンズ形状となる。ワイヤグリッド偏光板２２の曲率半径が２８０００ｍｍの凸レンズ形状にすることにより、２００インチのスクリーンＳ（図１０）上に拡大投影された反射型液晶パネル２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂの１画素に対応する像が１ｍｍ角で表示される場合、２００インチの投影画像の周辺で２．５ｍｍ（２．５画素分）に表示される画像を拡大することができる。つまり、２．５画素以下の倍率色収差を補正することができる。

一方、直角三角柱体２１の内部圧力を例えば１．０５気圧とすることにより、直角三角柱体２１の内部と外部との間で＋０．５気圧の圧力差が生じる。その結果、図１２（ｂ）に示したように、ワイヤグリッド偏光板２２が直角三角柱体２１の外部側に撓むため光反射面２２ｂが凹曲面状に弾性変位する。この際、凹曲面の中心部位は周辺に対して約４μｍ凹状に撓む。

このときに、正方形状のワイヤグリッド偏光板２２の光反射面２２ｂは、図１３（ａ）〜（ｃ）に拡大して示したように、凹状に撓んだときの等高線が上下左右略対称に現れて、曲率半径が２８０００ｍｍの凹レンズ形状となる。ワイヤグリッド偏光板２２の曲率半径が２８０００ｍｍの凹レンズ形状にすることにより、２００インチのスクリーンＳ（図１０）上に拡大投影された反射型液晶パネル２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂの１画素に対応する像が１ｍｍ角で表示される場合、２００インチの投影画像の周辺で２．５ｍｍ（２．５画素分）に表示される画像を縮小することができる。つまり、２．５画素以下の倍率色収差を補正することができる。

このように、ワイヤグリッド偏光板２２の母材を光学ガラス板又は透明な樹脂板から構成し、その厚みと大きさを適時選ぶことにより、直角三角柱体２１の内部圧力を変化させることによってワイヤグリッド偏光板２２を数ミクロン程度弾性変形させることが可能である。

尚、実施例２では、直角三角柱体２１内に空気を充填した例を示しているが、直角三角柱体２１内に入れる気体を空気以外のガスとして不活性ガスなどを充填することも可能であり、また、気体以外に液体を充填することも可能である。

更に、直角三角柱体２１内に入れる気体を空気とする場合には、コンプレッサ４２の吸気口にフィルタ（図示せず）を取り付けることより、直角三角柱体２１の内部に微小のゴミの進入を防ぐことができる。

尚、実施例２では、ワイヤグリッド偏光板２２を正方形状に形成することでレンズ形状に弾性変位させたが、これに限ることなく、ワイヤグリッド偏光板２２を実施例１と同様に各色光用の反射型液晶パネル２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂの画面サイズに合わせて長方形状に形成した場合でも実施例２の倍率色収差補正手段を適用することが可能である。

上述したように、本発明に係る実施例２の投射型表示装置１０Ｂによれば、投射倍率色収差特性を有する投射レンズ２９（図１０）を用いたときに、実施例２の倍率色収差補正手段内のコンプレッサ４２からの圧力によりワイヤグリッド偏光板２２の光反射面２２ｂを凸曲面状又は凹曲面状に弾性変位させることができる。この結果、スクリーンＳ（図１０）上でＲ光，Ｇ光，Ｂ光のうちで基準となる一の色光の投影画像の外形サイズに対して他の二つの色光の投影画像のサイズを微調整することが可能になる。これにより、例えば基準となる一の色光の投影画像以外の投影画像を±２．５画素の範囲内で調整し、基準となる投影画像の外形サイズに一致させることができる。したがって、投射レンズ２９の倍率色収差特性のばらつきや各光学部材の形状のばらつきを無視できない場合に、装置１台ごとに各色の画像光に対して投影画面上での倍率色収差をより一層確実に低減することができる。

１０Ａ…実施例１の投射型表示装置、
１０Ｂ…実施例２の投射型表示装置、
１１…光源、１２〜１６…各色光照明光学系（色分解光学系）、
１２…ミラー、１３…クロスダイクロイックミラー、１４…ミラー、
１５…ダイクロイックミラー、１６…ミラー、
２１…直角三角柱体、２１ａ…第１面、２１ａ１〜２１ａ４…逆Ｌ字状支持片、
２１ａ５，２１ａ６…段差部、２１ｂ…第２面、２１ｃ…第３面、
２１ｄ…第４面、２１ｄ１…孔、２１ｅ…第５面、
２２…反射型偏光板（ワイヤグリッド偏光板）、２２ａ…光入射面、２２ｂ…光反射面、
２３…押さえ板、２４…マスク材、
２５Ｒ…Ｒ光用の反射型空間光変調素子（反射型液晶パネル）、
２５Ｇ…Ｇ光用の反射型空間光変調素子（反射型液晶パネル）、
２５Ｂ…Ｂ光用の反射型空間光変調素子（反射型液晶パネル）、
２６…ヒートシンク、２７…光学ガラス板、
２８…色合成光学系（３色合成クロスダイクロイックプリズム）、２９…投射レンズ、
３１…積層型圧電素子、３１Ａ…伸長タイプ圧電素子、３１Ｂ…収縮タイプ圧電素子、
３２…圧電素子駆動回路、
３３…倍率色収差補正部、
４１…パイプ、４２…コンプレッサ、４３…コンプレッサ駆動部、
４４…倍率色収差補正部、Ｓ…スクリーン。

Claims (3)

1. Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光に対応した各色光用の反射型空間光変調素子と、
   前記各色光用の反射型空間光変調素子に対応した色の光を照明光として照明する照明手段と、
   前記照明手段と前記各色光用の前記反射型空間光変調素子との間であって前記照明光の光軸に対して４５度傾斜してそれぞれ配設され、入射した前記照明光のうち一方向の偏光を前記反射型空間光変調素子に向けて透過すると共に、前記反射型空間光変調素子で前記一方向の偏光が画像信号に応じて光変調され再び入射した際に前記光変調で発生した他方向の偏光を反射する反射型偏光板と、
   前記反射型偏光板をそれぞれ固定する偏光板固定手段と、
   前記反射型偏光板でそれぞれ反射された他方向の偏光を色合成して色合成画像光として射出する色合成光学系と、
   前記色合成画像光を拡大投影する投射レンズと、
   前記各色光に対応して設けられており、前記反射型偏光板を凸曲面状又は凹曲面状に弾性変位させることにより、拡大投影された前記色合成画像光の倍率色収差を補正する倍率色収差補正手段と、
   を備えることを特徴とする投射型表示装置。
2. 前記反射型偏光板は矩形板状に形成されており、
   前記倍率色収差補正手段は、前記偏光板固定手段における前記反射型偏光板の対向する辺の中間部位近傍に少なくとも一対配置され、前記反射型偏光板に圧を加えることにより前記反射型偏光板を凸曲面状又は凹曲面状に弾性変位させる圧電素子を備えることを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
3. 前記偏光板固定手段を第１面として、前記反射型空間光変調素子を第２面とし、前記反射型偏光板で反射した前記他方向の偏光の光路上であって前記光路と直交し、前記他方向の偏光の光路が透過可能な材質で形成された第３面と、前記第１面，前記第２面及び前記第３面を結んだ立体の上面と下面となる第４の面と第５の面からなり、内部が密閉空間である三角柱体と、
   前記三角柱体に接続されて前記密閉空間である前記三角柱体の内部の圧力を変化させる圧力変更手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。