JPH04212102A - ダイクロイックミラーおよび該ミラーを用いた投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、可視光の特定の波長領
域の光のみ反射して、残りの波長領域の光を透過するダ
イクロイックミラーおよび該ミラーを用いた投写型表示
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の投写型表示装置としては、図１０
に示すように、光源８２が発する白色光の出射先に偏光
ビームスプリッタ８３が配置され、さらに偏光ビームス
プリッタ８３による光の反射方向（図示左側）に、前記
白色光を赤，緑，青の各色光に分離して、赤，緑，青の
各色別に画像を形成する反射型の第１ないし第３の液晶
パネル８１Ｒ，８１Ｇ，８１Ｂに該各色光をそれぞれ照
射させるとともに、前記各液晶パネル８１Ｒ，８１Ｇ，
８１Ｂから出射した各色画像光を合成する、２つの４５
°直角プリズムの貼り合わせ面にそれぞれ形成された第
１、第２のダイクロイックミラー面８４，８５が、順に
並置されており、該各ダイクロイックミラー面８４，８
５で合成された合成画像光を、投写レンズ８６を通して
不図示のスクリーンへ拡大投写する構成のものが知られ
ている（例えば特開昭６１−１３８８５号公報に記載の
もの）。

【０００３】ここで、前記各液晶パネル８１Ｒ，８１Ｇ
，８１Ｂとしては、各色用の画像信号に応じた印加電圧
によって入射光（本従来例ではＳ偏光光）の偏光面を９
０°回転させる特性を有する、複屈折制御（Ｅｌｅｃｔ
ｒｉｃａｌｌｙＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｂｉｒｅｆｒｉ
ｎｇｅｎｃｅ：　ＥＣＢ）タイプのものが用いられてい
る。

【０００４】上述のような構成の液晶式の投写型表示装
置では、光源８２から発せられた白色光のうちＳ偏光光
のみが偏光ビームスプリッタ８３で図示左側に直角に反
射し、該反射したＳ偏光光の白色光が第１，第２のダイ
クロイックミラー面８４，８５で赤，緑，青の各色光に
分離されたのち、該各色光が前記各液晶パネル８１Ｒ，
８１Ｇ，８１Ｂにそれぞれ照射される。

【０００５】前記各液晶パネル８１Ｒ，８１Ｇ，８１Ｂ
からそれぞれ出射した各色画像光は、各画素ごとの画像
信号に応じて偏光面が回転されるため、Ｓ偏光成分およ
びＰ偏光成分を有する光となっている。該各色画像光は
、第１および第２のダイクロイックミラー面８４，８５
で合成されたのち、偏光ビームスプリッタ８３に入射す
る。

【０００６】偏光ビームスプリッタ８３では、前記各色
画像光のＰ偏光成分は透過して投写レンズ８６を通して
、不図示のスクリーンへ投写され、一方、該各色画像光
のＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ８３で図示下側
に直角に反射されて光源８２の方向へ戻る。すなわち、
偏光ビームスプリッタ８３は、前記各液晶パネル８１Ｒ
，８１Ｇ，８１Ｂに対して偏光子と検光子の両方の役割
りを果たしている。したがって、この投写型表示装置で
は、前記各色画像光のＳ偏光成分を除去するための偏光
板が前記各液晶パネル８１Ｒ，８１Ｇ，８１Ｂに必要で
なくなるため、装置全体の構成の簡略化が図れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術は、次に示すような問題点を有する。

【０００８】白色光の色分離および色合成を行なう色分
離・色合成手段として機能する前記各ダイクロイックミ
ラー面８４，８５は、たとえば青色波長域の光を例にす
ると、図１１に示すように、Ｐ偏光光に比較してＳ偏光
光の反射波長帯域が広くなっており、反射特性に偏光依
存性がある。したがって、図１０に示した液晶式の投写
型表示装置のように、前記各液晶パネル８１Ｒ，８１Ｇ
，８１Ｂへの入射光がＳ偏光光で、該各液晶パネル８１
Ｒ，８１Ｇ，８１Ｂからの各色画像光がＰ偏光成分を含
む場合には、前記反射特性の偏光依存性により前記各色
画像光の一部が失なわれてしまうため、明るさおよびコ
ントラストの低下などが生じ、鮮明な画像を前記スクリ
ーンに投写することができない。

【０００９】本発明の目的は、上記従来の技術が有する
問題点に鑑みてなされたもので、光の使用効率が高く、
鮮明な画像が得られるダイクロイックミラーおよび該ミ
ラーを用いた投写型表示装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のダイクロイック
ミラーは、所定の可視光域の少なくとも一端側のエッジ
波長域についてのＳ偏光光に対する反射特性が同等な第
１および第２のダイクロイック光学多層膜が、第１の１
／２波長板を挟んでそれぞれ形成されたダイクロイック
ミラー面を有する。

【００１１】または、前記第１のダイクロイック光学多
層膜または前記第２のダイクロイック光学多層膜の前記
第１の１／２波長板と反対側の面に、第２の１／２波長
板が貼り合わされている。

【００１２】ここで、前記第１および第２の１／２波長
板は、互いに高屈折率軸と低屈折率軸が逆方向であって
もよい。

【００１３】また、前記ダイクロイックミラー面が、２
つの４５°直角プリズムの貼り合わせ面に設けられてい
てもよい。

【００１４】さらに、前記ダイクロイックミラー面が、
４つの４５°直角プリズムを、それらの９０°の頂点を
中心にして貼り合わせた各貼り合わせ面にそれぞれ設け
られていてもよい。

【００１５】前記ダイクロイックミラー面の少なくとも
一方の面に、透明な平板が貼り合わされていてもよい。

【００１６】本発明の投写型表示装置は、白色光を出射
する光源と、赤，緑，青の各色光の偏光面を画像信号の
赤，緑，青色成分に応じて回転させて、該各色光を各色
画像光にそれぞれ変換する各反射型液晶デバイスと、前
記白色光を前記各色光に分離して、該各色光を前記各反
射型液晶デバイスにそれぞれ入射させるとともに、前記
各色画像光を合成する色分離・色合成手段とを具備する
投写型表示装置であって、前記色分離・色合成手段が、
上記本発明のダイクロイックミラーからなる。

【００１７】

【作用】本発明のダイクロイックミラーでは、入射光は
、第１のダイクロイック光学多層膜に入射し、反射する
色光と透過する色光とに分離される。該透過した色光は
、第１の１／２波長板でその偏光面が９０°回転された
のち、第２のダイクロイック光学多層膜に入射する。

【００１８】ここで、前記入射光がＳ偏光光であれば、
第１のダイクロイック光学多層膜において、前記反射す
る色光（所定の可視光域）のほぼ全波長域の反射がなさ
れる。　　一方、前記入射光がＰ偏光光である場合には
、前記第１のダイクロイック光学多層膜のＰ偏光光に対
する反射波長帯域は、Ｓ偏光光に対する反射波長帯域よ
り狭いため、前記反射する色光のほぼ全波長域の反射が
なされず、該反射する色光の少なくとも一端側のエッジ
波長域の色光成分は、前記第１のダイクロイック光学多
層膜を透過する。しかし、該透過した色光成分は、前記
第１の１／２波長板を透過することによりＳ偏光光に変
換されるため、前記第２のダイクロイック光学多層膜で
反射され、再び前記第１の１／２波長板を透過すること
によりＰ偏光光に変換されて出射する。

【００１９】したがって、前記入射光がＰ偏光光の場合
であってもＳ偏光光の場合とほぼ同等な波長帯域に対す
る反射を行なうことができる。

【００２０】なお、第２の１／２波長板を加えて、該第
２の１／２波長板と前記第１の１／２波長板との高屈折
率軸と低屈折率軸とを逆方向とすることにより、ダイク
ロイックミラーから出射する前記透過する色光の偏光面
を、前記入射光と同一偏光面とするとともに、該透過す
る色光の位相補償を行うことができる。

【００２１】本発明の投写型表示装置では、白色光の色
分離および色合成を行なう色分離・色合成手段を上記本
発明のダイクロイックミラーを用いて構成することによ
り、該白色光の使用効率を高めることができる。

【００２２】また、ダイクロイックミラーとして、請求
項５に記載のもののように、４つの４５°直角プリズム
を貼り合わせてクロスダイクロイックプリズムとするこ
とにより、各反射型液晶デバイスと投写レンズとの距離
（バックフォーカス長）を短かくすることができる。

【００２３】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２４】図１は、本発明のダイクロイックミラーの
第１の実施例を示す概略構成図である。

【００２５】このダイクロイックミラーは、一般にダイ
クロイックプリズムと呼ばれるものであり（以下、「ダ
イクロイックプリズム」と称する。）、波長が約４００
ｎｍ〜約５００ｎｍである青色光を反射し、波長が約５
００ｎｍ以上である赤色光および緑色光を透過する青色
光反射用のダイクロイックミラー面（不図示）が、ガラ
スまたはプラスチックなどで形成された第１および第２
の４５°直角プリズム１，２を該各４５°直角プリズム
１，２の各斜辺に対応する面で貼り合わせた貼り合わせ
面３に設けられているものである。

【００２６】ここで、図２に示すように、前記ダイクロ
イックミラー面は、第１の４５°直角プリズム１側から
順に、青色光を反射する第１のダイクロイック光学多層
膜４，第１の１／２波長板５，青色光を反射する第２の
ダイクロイック光学多層膜６および第２の１／２波長板
７を重ね合わせた多層構造を有するものである。

【００２７】図３（ａ），（ｂ）は、それぞれ第１およ
び第２のダイクロイック光学多層膜４，６の各反射特性
を示す図である。

【００２８】図３（ａ）に示すように、第１のダイクロ
イック光学多層膜４は、Ｓ偏光光に対する反射波長帯域
が約１５０ｎｍ（波長が約３５０ｎｍ〜約５００ｎｍの
Ｓ偏光光を反射）であり、Ｐ偏光光に対する反射波長帯
域が約１００ｎｍ（波長が約３８０ｎｍ〜約４８０ｎｍ
のＰ偏光光を反射）である反射特性を有する。また、図
３（ｂ）に示すように、第２のダイクロイック光学多層
膜６は、Ｓ偏光光に対する反射波長帯域が約１００ｎｍ
（波長が約４００ｎｍ〜約５００ｎｍのＳ偏光光を反射
）であり、Ｐ偏光光に対する反射波長帯域が約８０ｎｍ
（波長が約４１０ｎｍ〜約４９０ｎｍのＰ偏光光を反射
）である反射特性を有する。

【００２９】すなわち、第１および第２のダイクロイッ
ク光学多層膜４，６の各反射特性は、以下に示す特徴を
有する。

【００３０】 （イ）第１のダイクロイック光学多層膜４および第２の
ダイクロイック光学多層膜６のいずれにおいて、Ｓ偏光
光に対する反射波長帯域は、Ｐ偏光光に対する反射波長
帯域よりも広くなっている。

【００３１】 （ロ）第１のダイクロイック光学多層膜４は、Ｓ偏光光
に対する反射波長帯域およびＰ偏光光に対する反射波長
帯域のいずれにおいても、第２のダイクロイック光学多
層膜６よりも広い。

【００３２】 （ハ）所定の可視光域の少なくとも一端側のエッジ波長
域である、青色光域の長波長側のエッジ波長域（波長が
５００ｎｍの近傍域）についてのＳ偏光光に対する反射
特性は、第１のダイクロイック光学多層膜４と第２のダ
イクロイック光学多層膜６とで同等である。

【００３３】 （ニ）第２のダイクロイック光学多層膜６のＳ偏光光に
対する反射波長帯の長波長端の波長（約５００ｎｍ）は
、第１のダイクロイック光学多層膜４のＰ偏光光に対す
る反射波長帯の長波長端の波長（約４８０ｎｍ）よりも
大きくなっている。

【００３４】次に、このダイクロイックプリズムの動作
について説明する。

【００３５】図１に示す入射光Ａが、このダイクロイッ
クプリズムに対してＳ偏光光（貼り合わせ面３に対して
平行な偏光成分のみをもつ光）の白色光である場合につ
いて考える。

【００３６】第１の４５°直角プリズム１の入射面１Ａ
から入射した前記白色光（入射光Ａ）は、第１の４５°
直角プリズム１を直進し、第１のダイクロイック光学多
層膜４に入射する。

【００３７】該白色光はこのダイクロイックプリズムに
対してＳ偏光光であるため、該白色光のうち、波長が約
３５０ｎｍ〜約５００ｎｍの青色光は、第１のダイクロ
イック光学多層膜４で図２図示左側に直角に反射して、
反射光Ｃとなって第１の直角プリズム１の出射面１Ｂか
ら出射する。

【００３８】一方、前記白色光のうち、波長が約５００
ｎｍ以上の光（緑色光および赤色光など）は、第１のダ
イクロイック光学多層膜４を透過して第１の１／２波長
板５に入射し、第１の１／２波長板５を透過することに
よってＰ偏光光に変換されたのち、第２のダイクロイッ
ク光学多層膜６に入射する（図２参照）。ここで、第２
のダイクロイック光学多層膜６のＰ偏光光に対する反射
波長域は約４１０ｎｍ〜約４９０ｎｍ（図３（ｂ）破線
参照）であるため、前記Ｐ偏光光に変換された光は、第
２のダイクロイック光学多層膜６を透過して第２の１／
２波長板６に入射して、第２の１／２波長板６を透過す
ることによってＳ偏光光に変換されたのち、第２の４５
°直角プリズム２の出射面２Ａから透過光Ｂとして出射
する。

【００３９】次に、図１に示す入射光Ａが、このダイク
ロイックプリズムに対してＰ偏光光（貼り合わせ面３に
対して垂直な偏光成分のみをもつ光）の白色光である場
合について考える。

【００４０】第１の４５°直角プリズム１の入射面１Ａ
から入射した前記白色光（入射光Ａ）は、第１の４５°
直角プリズム１を直進し、第１のダイクロイック光学多
層膜４に入射する。

【００４１】該白色光はこのダイクロイックプリズムに
対してＰ偏光光であるため、該白色光のうち、波長が約
３８０ｎｍ〜約４８０ｎｍの青色光は、第１のダイクロ
イック光学多層膜４で図２図示左側に直角に反射して、
反射光Ｃとなって第１の直角プリズム１の出射面１Ｂか
ら出射する。

【００４２】一方、前記白色光のうち、波長が約４８０
ｎｍ以上の光（青色光の一部，緑色光および赤色光）は
、第１のダイクロイック光学多層膜４を透過して第１の
１／２波長板５に入射し、第１の１／２波長板５を透過
することによってＳ偏光光に変換されたのち、第２のダ
イクロイック光学多層膜６に入射する。ここで、第２の
ダイクロイック光学多層膜６のＳ偏光光に対する反射波
長域は約４００ｎｍ〜約５００ｎｍ（図３（ｂ）実線参
照）であるため、前記Ｓ偏光光に変換された光のうち、
波長が約４８０ｎｍ〜約５００ｎｍの青色光は、第２の
ダイクロイック光学多層膜６で図２図示左側に直角に反
射して、再び第１の１／２波長板５を透過することによ
ってＰ偏光光に変換されたのち、反射光Ｃとなって第１
の直角プリズム１の出射面１Ｂから出射する。また、波
長が約５００ｎｍ以上の光（緑色光および赤色光）は、
第２のダイクロイック光学多層膜６を透過して第２の１
／２波長板６に入射して、第２の１／２波長板６を透過
することによってＰ偏光光に変換されたのち、第２の４
５°直角プリズム２の出射面２Ａから透過光Ｂとして出
射する。

【００４３】したがって、入射光Ａがこのダイクロイッ
クプリズムに対してＰ偏光光の白色光であるときには、
図９に示した従来の投写型表示装置に用いられていた第
１のダイクロイックミラー面８４では、波長が約４８０
ｎｍまでの青色光しか反射光Ｃとして得られないが、こ
のダイクロイックプリズムでは、前記白色光がこのダイ
クロイックプリズムに対してＳ偏光光であるときと同じ
ように、波長が約５００ｎｍまでの青色光が反射光Ｃと
して得られるため、偏光依存性をなくして、該白色光（
入射光Ａ）の使用効率を高くすることができる。

【００４４】なお、図３（ａ），（ｂ）にそれぞれ示す
ように、第１および第２のダイクロイック光学多層膜４
，６は、それ自体では偏光依存性を有してもよいので、
公知の一般的多層膜構成・製法で作成することができる
。また、第１および第２のダイクロイック光学多層膜４
，６は、各反射波長帯域が上記（イ）〜（ニ）に示した
特徴を有していればよく、図３（ａ），（ｂ）にそれぞ
れ示す数値に限定されるものではない。

【００４５】また、第１および第２の波長板５，７とし
ては、薄くヘキ開した雲母板や延伸により複屈折性を持
たせたフィルム，配向処理を施した薄い板間に挟まれて
配向した低分子液晶，高温状態で外部電場や基板の配向
力により配向処理され低温状態で安定した複屈折性をも
つ高分子液晶などを用いることができる。特に、延伸し
たフィルム，高分子液晶は、複屈折性が他に比べて大き
いため、薄い膜で十分である。これにより、液晶式の投
写型表示装置などの画像光の色分解・色合成に用いる場
合、二重像の発生を最小限に抑えることが可能となる。

【００４６】本実施例の変形例として、次の３つがあげ
られる。

【００４７】 （イ）第１および第２の１／２波長板５，７について、
それらの高屈折率軸と低屈折率軸が互いに逆になるよう
に構成する。これにより、第１および第２の１／２波長
板５，７における中心波長以外に対する透過光の位相ず
れを補償することが可能となる。

【００４８】 （ロ）第１および第２の４５°直角プリズム１，２の貼
り合わせ面３に設けられた前記ダイクロイックミラー面
の、図２に示す層構造の順序を逆にする。この場合にお
いても、該ダイクロイックミラー面は同様の機能を有す
るので、同様な効果を得ることができる。

【００４９】 （ハ）本実施例では、前記ダイクロイックミラー面は、
前記各４５°直角プリズム１，２の貼り合わせ面３に設
けられた。しかし、プリズムへの入射角および前記各ダ
イクロイック光学多層膜４，５への入射角は本実施例に
示したものに限定されず、該各入射角に応じて前記各ダ
イクロイック光学多層膜４，５の膜構成を設計すればよ
いため、前記各４５°直角プリズム１，２の代わりに、
他の形状を有する２つのプリズムを用いてもよい。

【００５０】図４は、本発明のダイクロイックミラーの
第２の実施例に用いられているダイクロイックミラー面
の構造を示す図である。

【００５１】このダイクロイックミラーは、図１に示し
たものと同様に、一般にダイクロイックプリズムと呼ば
れているものであり（以下、「ダイクロイックプリズム
」と称する。）、２つの４５°直角プリズムを貼り合わ
せて、その貼り合わせ面にダイクロイックミラー面を設
けたものである。しかし、図４に示すように、このダイ
クロイックプリズムの前記ダイクロイックミラー面は、
第１および第２のダイクロイック光学多層膜４１，４３
が第１の１／２波長板４２を挟んでそれぞれ形成された
ものであり、第２の１／２波長板７を有しない点が、図
１に示したダイクロイックプリズムと異なる。

【００５２】すなわち、図１に示したダイクロイックプ
リズムにおいて、第２のダイクロイック光学多層膜６の
第１の１／２波長板５と反対側に貼り合わされた第２の
波長板７は、該ダイクロイックプリズムを透過する透過
光Ｂの偏光面を、入射光Ａの偏光面と等しくするための
ものであるので、第２の波長板７を取り除いて、上述の
ような三層構造としても、各波長域の透過および反射の
比率は変化せず同様な効果を得ることができる。

【００５３】なお、このダイクロイックプリズムの変形
例として、プリズムへの入射角および前記各ダイクロイ
ック光学多層膜４１，４３への入射角を変えて、該各入
射角に応じて前記各ダイクロイック光学多層膜４１，４
３の膜構成を設計したものが考えられる。

【００５４】以上述べた図１および図４に示した各ダイ
クロイックプリズムは、青色光を反射するものであった
が、赤色光および緑色光をそれぞれ反射する各ダイクロ
イックプリズムについても、同様にして構成することが
できる。

【００５５】ただし、赤色光を反射する場合には、第１
および第２のダイクロイック光学多層膜のＳ偏光光に対
する反射特性を、所定の可視光域である赤色光域の短波
長側のエッジ波長域について同等とする必要がある。ま
た、緑色光を反射する場合には、第１および第２のダイ
クロイック光学多層膜のＳ偏光光に対する反射特性を、
所定の可視光域である緑色光域の短波長側および長波長
側の両エッジ波長域について同等とする必要がある。こ
れによって、各色光の波長帯域が明確に分離されたもの
となる。

【００５６】なお、青色光を反射する場合および赤色光
を反射する場合についても、第１および第２のダイクロ
イック光学多層膜のＳ偏光光に対する反射特性を、青色
光域および赤色光域の両エッジ波長域（短波長側および
長波長側）について同等としても構わない。

【００５７】図５は、本発明のダイクロイックミラーの
第３実施例を示す概略構成図である。

【００５８】このダイクロイックミラーは、一般にクロ
スダイクロイックプリズムと呼ばれているものであり（
以下、「クロスダイクロイックプリズム」と称する。）
、公知のクロスダイクロイックプリズムと同様に、４つ
の４５°直角プリズム２０Ｅ〜２０Ｈを、それらの９０
°の頂点を中心に、図示反時計方向に順に貼り合わせた
構造を有する。

【００５９】しかし、このクロスダイクロイックプリズ
ムは、前記４つの４５°直角プリズム２０Ｅ〜２０Ｈの
各貼り合わせ面に設けられた各ダイクロイックミラー面
２０Ａ〜２０Ｄが図２に示したものと同様の構造を有す
る点が、公知のクロスダイクロイックプリズムと異なっ
ている。

【００６０】すなわち、図示実線で示す、第１の４５°
直角プリズム２０Ｅと第２の４５°直角プリズム２０Ｆ
との貼り合わせ面に設けられた第１のダイクロイックミ
ラー面２０Ａ、および第３の４５°直角プリズム２０Ｇ
と第４の４５°直角プリズム２０Ｈとの貼り合わせ面に
設けられた第３のダイクロイックミラー面２０Ｃは、そ
れぞれ第１のダイクロイック光学多層膜，第１の１／２
波長板，第２のダイクロイック光学多層膜および第２の
１／２波長板が順に重ね合わされた構造を有しており、
また、該第１，第２のダイクロイック光学多層膜はそれ
ぞれ図３（ａ），（ｂ）に示した各反射特性を有し、図
５図示右側から入射光Ａとして入射する白色光のうち青
色光を反射して、緑色光および赤色光を透過する。

【００６１】図５に破線で示す、第２の４５°直角プリ
ズム２０Ｆと第３の４５°直角プリズム２０Ｇとの貼り
合わせ面に設けられた第２のダイクロイックミラー面２
０Ｂ、および第４の４５°直角プリズム２０Ｈと第１の
４５°直角プリズム２０Ｅとの貼り合わせ面に設けられ
た第４のダイクロイックミラー面２０Ｄは、それぞれ第
１のダイクロイック光学多層膜，第１の１／２波長板，
第２のダイクロイック光学多層膜および第２の１／２波
長板が順に重ね合わされた構造を有しており、また、該
第１，第２のダイクロイック光学多層膜はそれぞれ前述
した赤色光を反射させる各反射特性を有し、前記白色光
のうち赤色光を反射して、青色光および緑色光を透過す
る。

【００６２】したがって、このクロスダイクロイックプ
リズムに、白色光が入射光Ａとして入射すると、図示上
半分に入射した該白色光の青色光が第１のダイクロイッ
クミラー面２０Ａで図示下方向に直角に反射し、該白色
光の赤色光が第１のダイクロイックミラー面２０Ａを透
過したのち第２のダイクロイックミラー面２０Ｂで図示
上方向に直角に反射し、また、図示下半分に入射した前
記白色光の赤色光が第４のダイクロイックミラー面２０
Ｄで図示上方向に直角に反射し、該白色光の青色光が第
４のダイクロイックミラー面２０Ｄを透過したのち第３
のダイクロイックミラー面２０Ｃで図示下方向に直角に
反射し、さらに、前記白色光の緑色光が前記各ダイクロ
イックミラー面２０Ａ〜２０Ｄを透過することにより、
前記白色光が色分解される。

【００６３】一方、赤色光，緑色光および青色光が、そ
れぞれ図示上方向，図示左方向および図示下方向から入
射すると、該赤色光は第２，第４のダイクロイックミラ
ー面２０Ｂ，２０Ｄで図示左方向に直角に反射し、該緑
色光は前記４つのダイクロイックミラー面２０Ａ〜２０
Ｄを透過し、該青色光は第１，第３のダイクロイックミ
ラー面２０Ａ，２０Ｃで図示左方向に直角に反射するこ
とにより、該赤色光，該緑色光および該青色光が合成さ
れる。

【００６４】このクロスダイクロイックプリズムにおい
ても、前記各ダイクロイックミラー面２０Ａ〜２０Ｄは
偏光依存性を有しないため、前記白色光（入射光Ａ）の
使用効率を高めることができる。

【００６５】なお、前記各ダイクロイックミラー面２０
Ａ〜２０Ｄの構造を、図４に示した第１のダイクロイッ
ク光学多層膜，第１の１／２波長板および第２のダイク
ロイック光学多層膜が順に重ね合わされた構造としても
同様の効果が得られる。

【００６６】図６は、本発明のダイクロイックミラーの
第４の実施例を示す概略構成図である。

【００６７】このダイクロイックミラーは、透明ガラス
などからなる第１および第２の平板２１，２２の間に、
図２に示したものと同様に第１のダイクロイック光学多
層膜２４，第１の１／２波長板２５，第２のダイクロイ
ック光学多層膜２６および第２の１／２波長板２７を順
に重ね合わせた構造を有するダイクロイックミラー面が
設けられたものである。

【００６８】このダイクロイックミラーでは、第１の平
板２１の入射面に対して４５°の入射角で入射する入射
光Ａは、第１の平板２１の入射面で屈折するため、第１
のダイクロイック光学多層膜２４，第１の１／２波長板
２５，第２のダイクロイック光学多層膜２６および第２
の１／２波長板２７に対しては４５°よりも小さい入射
角でそれぞれ入射する。

【００６９】したがって、第１のダイクロイック光学多
層膜２４，第１の１／２波長板２５，第２のダイクロイ
ック光学多層膜２６および第２の１／２波長板２７を、
前記入射角に応じてそれぞれ設計することにより、図示
実線で示すように、図示上側から入射する入射光Ａ（青
色光）を第１のダイクロイック光学多層膜２４で反射さ
せて、反射光Ｃとして第１の平板２１の入射面から図示
左方向に出射させるとともに、図示破線で示すように、
第１のダイクロイック光学多層膜２４を透過してくる入
射光Ａ（青色光）の長波長側のＰ偏光成分を第１の１／
２波長板２５でＳ偏光成分に変換したのち、第２のダイ
クロイック光学多層膜２６で反射させて、反射光Ｃとし
て第１の平板２１の入射面から図示左方向に出射させる
ことができるので、図１に示したダイクロイックプリズ
ムと同様の効果が得られる。

【００７０】なお、このダイクロイックミラーにおいて
も、入射光Ａの反射光Ｃとして出射されない波長域の光
は、第１のダイクロイック光学多層膜２４，第１の１／
２波長板２５，第２のダイクロイック光学多層膜２６お
よび第２の１／２波長板２７を透過して、入射光Ａと同
じ偏光面を有する透過光Ｂとして第２の平板２２から入
射光Ａと同じ方向に出射する。

【００７１】本実施例の変形例としては、以下に示すも
のが考えられる。

【００７２】 （イ）第１および第２の平板２１，２２の間に、図４に
示したものと同様に第１のダイクロイック光学多層膜，
第１の１／２波長板および第２のダイクロイック光学多
層膜を順に重ね合わせた構造を有するダイクロイックミ
ラー面を設ける。

【００７３】 （ロ）図２または図４に示したものと同じ構造を有する
ダイクロイックミラー面を、クサビ状のテーパーをもつ
２つの平板の間、または、プリズムと平板との間に設け
る。

【００７４】 （ハ）第１のダイクロイック光学多層膜および第２のダ
イクロイック光学多層膜のいずれか一方を、空気層に露
出させる。

【００７５】これらの変形例においても、第１のダイク
ロイック光学多層膜，第１の１／２波長板，第２のダイ
クロイック光学多層膜および第２の１／２波長板を、入
射光のそれらへの入射角に応じてそれぞれ設計すること
により、同様の効果が得られる。

【００７６】図７および図８は、それぞれ本発明の投写
型表示装置の第１の実施例を示す平面図および側面図で
ある。

【００７７】この投写型表示装置は、反射ミラー５１，
光源５２，熱線カットフィルタ５３およびコンデンサレ
ンズ５４からなる光源部５０と、各反射型液晶デバイス
として機能する赤，緑，青用の反射型液晶ライトバルブ
５５Ｒ，５５Ｇ，５５Ｂが３つの側面にそれぞれ接着さ
れたクロスダイクロイックプリズム５６と、光源部５０
から出射した白色光を図８図示下側に直角に反射させる
反射ミラー５７と、反射ミラー５７で反射された前記白
色光のＳ偏光成分を同図図示左側に直角に反射させてク
ロスダイクロイックプリズム５６へ導くとともに、該白
色光のＰ偏光成分を透過させる作用面を有する偏光ビー
ムスプリッタ５８と、偏光ビームスプリッタ５８の反ク
ロスダイクロイックプリズム５６側（同図図示右側）に
設けられた投写レンズ５９とを具備する。

【００７８】ここで、クロスダイクロイックプリズム５
６は、図５に示したクロスダイクロイックプリズムと同
様の構造を有するものであり、図７に示すように、第１
の４５°直角プリズム５６Ｅの斜辺に対応する面が偏光
ビームスプリッタ５８で反射した前記白色光の入射面と
なっている。また、第２，第３，第４の４５°直角プリ
ズム５６Ｆ，５６Ｇ，５６Ｈの各斜辺に対応する各面に
は、赤，緑，青用の反射型液晶ライトバルブ５５Ｒ，５
５Ｇ，５５Ｂがそれぞれ接着されている。

【００７９】第１および第４のダイクロイックミラー面
５６Ａ，５６Ｄは、図３（ａ），（ｂ）に示した各反射
特性をもつ第１および第２のダイクロイック光学多層膜
をそれぞれ有し、クロスダイクロイックプリズム５６に
入射した前記白色光のうち青色光を反射して、青用の反
射型液晶ライトバルブ５５Ｂへ入射させる。

【００８０】第２および第３のダイクロイックミラー面
５６Ｂ，５６Ｃは、前述した赤色光の各反射特性をもつ
第１および第２のダイクロイック光学多層膜をそれぞれ
有し、クロスダイクロイックプリズム５６に入射した前
記白色光のうち赤色光を反射して、赤用の反射型液晶ラ
イトバルブ５５Ｒへ入射させる。

【００８１】次に、この投写型表示装置の動作について
説明する。

【００８２】光源部５０から出射した白色光（白色平行
光）は、反射ミラー５７で図８図示下側に直角に全反射
し、偏光ビームスプリッタ５８に入射する。偏光ビーム
スプリッタ５８の作用面に対して平行な偏光面をもつ前
記白色光のＳ偏光成分は、該作用面で同図図示左側に直
角に反射されてクロスダイクロイックプリズム５６に入
射し、画像光として用いられる。一方、偏光ビームスプ
リッタ５８の作用面に非平行な偏光面をもつ前記白色光
のＰ偏光成分は、該作用面を透過してしまい、画像光と
しては作用しない。したがって、このとき、偏光ビーム
スプリッタ５８は偏光子として動作していることになる
。

【００８３】クロスダイクロイックプリズム５６に入射
した前記白色光のＳ偏光成分は、クロスダイクロイック
プリズム５６の各ダイクロイックミラー面５６Ａ〜５６
Ｄに対してはＰ偏光光となり、前述したように偏光依存
性のない各ダイクロイックミラー面５６Ａ〜５６Ｄを有
するクロスダイクロイックプリズム５６により、赤，緑
，青の各色光に分離され、それぞれ赤，緑，青用の反射
型液晶ライトバルブ５５Ｒ，５５Ｇ，５５Ｂに入射され
る。

【００８４】前記各反射型液晶ライトバルブ５５Ｒ，５
５Ｇ，５５Ｂに用いられている液晶は、ＥＣＢ（Ｅｌｅ
ｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｂｉｒｅ
ｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）型または４５°ＴＮ（４５°Ｔｗ
ｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）型のものであり、各色の
画像信号に応じて印加される電圧によって入射光の偏光
面を回転させる性質をもつ。したがって、前記各反射型
液晶ライトバルブ５５Ｒ，５５Ｇ，５５Ｂへ入射した前
記各色光は、前記画像信号の各画素の信号に応じてＰ偏
光成分およびＳ偏光成分をもった各色画像光に変換され
て、該各反射型液晶ライトバルブ５５Ｒ，５５Ｇ，５５
Ｂから出射する。

【００８５】該各色画像光は、クロスダイクロイックプ
リズム５６によって合成されたのち、偏光ビームスプリ
ッタ５８に戻される。このとき、偏光ビームスプリッタ
５８は検光子として動作し、前記合成された各色画像光
のＳ偏光成分（偏光ビームスプリッタ５８の作用面に対
してはＰ偏光成分）はそのまま透過し、投写レンズ５９
を介して合成画像光として不図示のスクリーンに投写さ
れる。一方、前記合成された各色画像光のＰ偏光成分（
偏光ビームスプリッタ５８の作用面に対してはＳ偏光成
分）は、図８図示上側に直角に反射されて、反射ミラー
５７を介して光源部５０に戻る。

【００８６】したがって、この投写型表示装置では、前
述したように偏光依存性がないクロスダイクロイックプ
リズム５６を色分離・色合成手段として用いて、光源部
５０から出射した白色光の色分解および色合成を行って
いるため、各色画像光を失なうことがなくなって、他の
反射型液晶ライトバルブへの前記各色光の再入射による
フレア、ゴーストの発生およびコントラストの低下が防
止され、鮮明な画像を得ることができるとともに、従来
のクロスダイクロイックプリズムを用いた投写型表示装
置と同様に、前記各反射型液晶ライトバルブ５５Ｒ，５
５Ｇ，５５Ｂから投写レンズ５９までの各距離（バック
フォーカス長）を短かくすることができる。

【００８７】図９は、本発明の投写型表示装置の第２の
実施例を示す側面図である。

【００８８】この投写型表示装置は、クロスダイクロイ
ックプリズム５６を９０°立てて配置することにより、
偏光ビームスプリッタ５８の作用面に対する直線偏光光
（Ｐ偏光光あるいはＳ偏光光）が、クロスダイクロイッ
クプリズム５６の各ダイクロイックミラー面５６Ａ〜５
６Ｄに対しても同方向の偏光光となるようにした点が、
図７に示した投写型表示装置と異なる。

【００８９】したがって、この投写型表示装置では、光
源部５０から出射し、反射ミラー５７および偏光ビーム
スプリッタ５８を介してクロスダイクロイックプリズム
５６へ入射する白色光は、クロスダイクロイックプリズ
ム５６の各ダイクロイックミラー面５６Ａ〜５６Ｄに対
してはＳ偏光光となっており、クロスダイクロイックプ
リズム５６で赤，緑，青の各色光に色分解されたのち、
赤用，緑用，青用の反射型液晶ライトバルブ５５Ｒ，５
５Ｇ，５５Ｂにそれぞれ入射する。該各反射型液晶ライ
トバルブ５５Ｒ，５５Ｇ，５５Ｂから出射する各色画像
光は、画像信号によってはＰ偏光成分を含むが、クロス
ダイクロイックプリズム５６においては、該Ｐ偏光成分
も損失なく偏光ビームスプリッタ５８に戻されることと
なるため、図７に示した投写型表示装置と同様な効果を
得ることができる。

【００９０】以上説明した図７および図９に示した各投
写型表示装置では、クロスダイクロイックプリズム５６
として、図２に示した構造のダイクロイックミラー面を
有するものを用いたが、図４に示した構造のダイクロイ
ックミラー面を有するものを用いても同様の効果が得ら
れる。

【００９１】この場合、各ダイクロイックミラー面は１
／２波長板を一枚のみ有することになるが、クロスダイ
クロイックプリズムに入射する白色光は、色分離の際と
色合成の際に該１／２波長板を透過することになるので
、各反射型液晶ライトバルブで変調されて偏光ビームス
プリッタへ再入射するときの偏光成分は、図７および図
９に示した各投写型表示装置と同じになる。

【００９２】本発明の投写型表示装置の他の実施例とし
ては、図１０に示した構成の投写型表示装置において、
第１，第２のダイクロイックミラー面８４，８５の代わ
りに、図２または図４に示した構造の各ダイクロイック
ミラー面を用いたものが考えられ、また、第１，第２の
ダイクロイックミラー面８４，８５が形成された各ダイ
クロイックプリズムの代わりに、図６に示したダイクロ
イックミラーを２つ用いたものが考えられる。これらの
投写型表示装置においても、各ダイクロイックミラー面
の偏光依存性をなくすことができるため、光の使用効率
を向上させることができる。

【００９３】

【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で、以下に記すような効果を奏する。 （イ）本発明のダイクロイックミラーは、偏光依存性の
ないダイクロイックミラー面を有することにより、従来
透過して使用されなかったＰ偏光成分も反射させること
ができるため、光の使用効率を向上させることができる
。

【００９４】 （ロ）第１および第２のダイクロイック光学多層膜は、
所定の可視光域の少なくとも一端側のエッジ波長域につ
いてＳ偏光光に対する反射特性が同等であるので、反射
分離された各色光の境界部分を明確にすることが可能と
なり、性能の高いフィルターを形成することができる。

【００９５】 （ハ）第２の１／２波長板を加えて、該第２の１／２波
長板と第１の１／２波長板の高屈折率軸と低屈折率軸と
を逆方向にすることにより、第１および第２のダイクロ
イック光学多層膜を透過して出射する出射光成分は、ダ
イクロイックミラーに対する入射光と同方向の偏光面に
なるとともに、中心波長以外の周辺の波長域の光成分に
対しても正確に偏光面の回転（１８０°）が行なわれ、
該出射光成分をさらに反射分離する際の精度を向上させ
ることができる。

【００９６】 （ニ）前記ダイクロイックミラー面を用いてクロスダイ
クロイックプリズムを形成し、該クロスダイクロイック
プリズムで色分離および色合成を行なうことにより、各
液晶デバイスと投写レンズとの間の各距離（バックフォ
ーカス長）が短縮され、該投写レンズの設計自由度が増
すとともに、投写型表示装置のコンパクト化が可能にな
る。

【００９７】 （ホ）本発明の投写型表示装置は、上述のようなダイク
ロイックミラーを用いて色分離および色合成を行なうの
で、各色画像光を失なうことがなくなって、他の液晶デ
バイスへの各色光の再入射によるフレア，ゴーストの発
生およびコントラストの低下が防止され、鮮明な画像を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のダイクロイックミラーの第１の実施例
を示す概略構成図である。

【図２】図１に示した貼り合わせ面に設けられたダイク
ロイックミラー面の構造を示す図である。

【図３】反射特性を示す図であり、（ａ）は図２に示し
た第１のダイクロイック光学多層膜の反射特性を示す図
、（ｂ）は図２に示した第２のダイクロイック光学多層
膜の反射特性を示す図である。

【図４】本発明のダイクロイックミラーの第２の実施例
に用いられているダイクロイックミラー面の構造を示す
図である。

【図５】本発明のダイクロイックミラーの第３の実施例
を示す概略構成図である。

【図６】本発明のダイクロイックミラーの第４の実施例
を示す概略構成図である。

【図７】本発明の投写型表示装置の第１の実施例を示す
平面図である。

【図８】図７に示した投写型表示装置の側面図である。

【図９】本発明の投写型表示装置の第２の実施例を示す
側面図である。

【図１０】従来の投写型表示装置の一例を示す平面図で
ある。

【図１１】図１０に示した従来の投写型表示装置で用い
たダイクロイックミラー面の反射特性の一例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１　　　　　　　　　　第１の４５°直角プリズム２　
　　　　　　　　　第２の４５°直角プリズム３　　　
　　　　　　　貼り合わせ面 ４，２４，４１　　　　第１のダイクロイック光学多層
膜５，２５，４２　　　　第１の１／２波長板６，２６
，４３　　　　第２のダイクロイック光学多層膜７，２
７　　　　　　　　　　第２の１／２波長板２１　　　
　　　　　第１の平板 ２２　　　　　　　　第２の平板 ５０　　　　　　　　光源部 ５１，５７　　反射ミラー ５２　　　　　　　　光源、 ５３　　　　　　　　熱線カットフィルタ５４　　　　
　　　　コンデンサレンズ５５Ｒ，５５Ｇ，５５Ｂ　　
　　　　　　反射型液晶ライトバルブ ５６　　　　　　　　クロスダイクロイックプリズム５
６Ａ〜５６Ｄ　　　　　　　　ダイクロイックミラー面
５８　　　　　　　　偏光ビームスプリッタ５９　　　
　　　　　投写レンズ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　所定の可視光域の少なくとも一端側の
   エッジ波長域についてのＳ偏光光に対する反射特性が同
   等な第１および第２のダイクロイック光学多層膜が、第
   １の１／２波長板を挟んでそれぞれ形成されたダイクロ
   イックミラー面を有することを特徴とするダイクロイッ
   クミラー。
2. 【請求項２】　　第１のダイクロイック光学多層膜また
   は第２のダイクロイック光学多層膜の第１の１／２波長
   板と反対側の面に、第２の１／２波長板が貼り合わされ
   ていることを特徴とする請求項１記載のダイクロイック
   ミラー。
3. 【請求項３】　　第１および第２の１／２波長板は、互
   いに高屈折率軸と低屈折率軸が逆方向であることを特徴
   とする請求項２記載のダイクロイックミラー。
4. 【請求項４】　　ダイクロイックミラー面が、２つの４
   ５°直角プリズムの貼り合わせ面に設けられていること
   を特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか１項記載
   のダイクロイックミラー。
5. 【請求項５】　　ダイクロイックミラー面が、４つの４
   ５°直角プリズムを、それらの９０°の頂点を中心にし
   て貼り合わせた各貼り合わせ面にそれぞれ設けられてい
   ることを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか１
   項記載のダイクロイックミラー。
6. 【請求項６】　　ダイクロイックミラー面の少なくとも
   一方の面に、透明な平板が貼り合わされていることを特
   徴とする請求項１ないし請求項３いずれか１項記載のダ
   イクロイックミラー。
7. 【請求項７】　　白色光を出射する光源と、赤，緑，青
   の各色光の偏光面を画像信号の赤，緑，青色成分に応じ
   て回転させて、該各色光を各色画像光にそれぞれ変換す
   る各反射型液晶デバイスと、前記白色光を前記各色光に
   分離して、該各色光を前記各反射型液晶デバイスにそれ
   ぞれ入射させるとともに、前記各色画像光を合成する色
   分離・色合成手段とを具備する投写型表示装置において
   、前記色分離・色合成手段が、請求項１ないし請求項６
   いずれか１項記載のダイクロイックミラーからなること
   を特徴とする投写型表示装置。