JPH08166571A - 投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＲＧＢ各原色光において、色相に寄与する色
分離系の分光特性と色合成系の分光特性との関係を最適
化することにより、色分離／合成の全系の光利用効率が
高くかつ色再現性の良好な投写型表示装置を提供する。 【構成】 光源１から出射された照明光１００はフィル
タ４を透過し、第１のダイクロイックミラー５ａ及び第
２のダイクロイックミラー５ｂによりＲ、Ｇ、Ｂの３つ
の単色光１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂに分解され、そ
れぞれ液晶ライトバルブ７Ｒ、７Ｇ、７Ｂに照射され、
ここで形成された画像で変調された光束は、各フィール
ドレンズ１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂを介して第３のダイク
ロイックミラー５ｃ及び第４のダイクロイックミラー５
ｄにより１本の光束に合成されて投写レンズ９に入射
し、該投写レンズ９を透過した光束は投写光１０１とな
り、スクリーン１０上に投写画像として拡大結像するこ
とを可能とした構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数枚のライトバルブ
上に形成された画像を合成しスクリーン上に拡大投写す
る投写型表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、所定の光源から出射した照明光束
をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３つの原色光に分解
し、次にこれらの照明光束をＲ、Ｇ、Ｂ用の各液晶ライ
トバルブに入射して画像を形成し、さらにＲ、Ｇ、Ｂの
各画像を合成してスクリーン上に拡大投写する投写型表
示装置が実用化されている。

【０００３】図２３は従来の液晶ライトバルブを用いた
投写型表示装置の光学系の構成図である。図において、
１は光源、２はランプ、３は反射鏡、１００は光源１か
ら出射する照明光、４は可視光領域のみを透過するフィ
ルタ、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは特定波長を反射する第
１、第２、第３、第４のダイクロイックミラー、６ａ、
６ｂは反射ミラー、７Ｒ、７Ｇ、７Ｂは液晶ライトバル
ブ、１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂはフィールドレンズ、９は
投写レンズ、１０はスクリーンである。

【０００４】次に、動作について説明する。光源１はラ
ンプ２と反射鏡３で構成されており、照明光１００を出
射する。ランプ２としては、例えばメタルハライドラン
プ、キセノンランプ、ハロゲンランプ等の白色光源が用
いられる。また、反射鏡３の反射面は典型的には放物面
であり、公知のように放物面の焦点位置にランプの発光
中心を配置することにより略平行光の照明光１００が得
られる。該照明光１００は、まずフィルタ４を透過する
ことにより可視光成分のみとなり、液晶ライトバルブ７
の紫外線および赤外線（熱線）による特性劣化を防止す
る。該フィルタ４を透過した照明光１００は、青色光を
反射し赤・緑色光を透過する第１のダイクロイックミラ
ー５ａ、および赤色光を反射し緑色光を透過する第２の
ダイクロイックミラー５ｂによって赤・緑・青の三つの
単色光１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂに分解され、各原
色に対応する単色画像を表示する液晶ライトバルブ７
Ｒ、７Ｇ、７Ｂに照射される。該液晶ライトバルブ７
Ｒ、７Ｇ、７Ｂに形成された画像で変調された光束は、
各フィールドレンズ１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂを介したの
ち、赤色光を反射し青色光を透過する第３のダイクロイ
ックミラー５ｃ、および緑色光を反射し赤・青色光を透
過する第４のダイクロイックミラー５ｄによって再び１
本の光束に合成されて投写レンズ９に入射し、該投写レ
ンズ９を透過した光束は投写光１０１となり、スクリー
ン１０上に投写画像として拡大結像され鑑賞に供され
る。

【０００５】画像に応じて光変調を行う液晶ライトバル
ブ７としては、ＴＮ(Twisted Nematic) 型液晶を用いた
液晶表示素子が実用化されている。しかし、ＴＮ型液晶
は、原理上２枚の偏光板によりＴＮ型液晶を挟んだ構成
をしており、Ｐ偏光あるいはＳ偏光等の単一の直線偏光
のみを利用するために、照明光束の半分以上を入射側偏
光板にて損失して、高輝度化への障害となる問題があっ
た。また、偏光板の光吸収にともなう熱的な劣化がある
ため、必要以上に照明光束を強くすることが困難であっ
た。

【０００６】そこで、Ｐ偏光およびＳ偏光両方の偏光が
利用できることから高輝度化が可能な点と、光吸収によ
る熱的な劣化がないため高照度の照明が可能な点とか
ら、偏光板を必要としない透過／散乱型の液晶ライトバ
ルブが注目され、その開発が活発化している。

【０００７】透過／散乱型の液晶ライトバルブとは、電
圧の印加状態により液晶が透過と散乱の２状態に変化す
る素子であり、ＰＤＬＣ（Polymer Disrersed Liquid C
rystal）やＤＳＭ（Dynamic Scattering Mode） 液晶が
知られている。透過／散乱型液晶の動作説明として、Ｐ
ＤＬＣにつき説明する。

【０００８】図２４はＰＤＬＣの原理図である。図にお
いて、１３０，１３１は透明基板であり、対向する内側
の面上に透明導電膜１３３，１３４が形成されている。
液晶１３５はポリマー１３６のマトリクス中に水滴状に
分散しており、これが２枚の透明基板１３０，１３１の
間に封入されている。図２４（ａ）は電圧無印加時の状
態であり、液晶１３５は不規則な方向に配向しているた
め、ポリマー１３６と液晶１３５に屈折率の違いが生
じ、入射光１２１は散乱光１２３となる。一方、しきい
値電圧Ｖth以上の電圧を電源１３７により印加すると図
２４（ｂ）に示すように、液晶１３５の分子の配向方向
が電界方向に揃う。液晶１３５が一定方向に配向した時
の屈折率をあらかじめポリマー１３６の屈折率とあわせ
ておけば、入射光１２１は散乱せずに透過光１２２とな
る。印加電圧の増加にともない液晶１３５の配向方向の
一致度が向上するので、散乱せず透過する光束量も増加
することになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような透
過／散乱型の液晶ライトバルブを、従来のＴＮ型の液晶
ライトバルブの代わりに図２３に示されるような投写型
表示装置に使用した場合には、以下のような問題点があ
った。

【００１０】図２３において、色分離手段および色合成
手段としてダイクロイックミラーが用いられている。ダ
イクロイックミラーは屈折率の異なる透明誘電体膜が光
波長程度の膜厚で透明板に積層された構造からなり、ほ
とんど光吸収損失を受けることなく、光多重干渉現象に
より多層膜構成に応じて任意の波長で透過波長帯域と反
射波長帯域とに分光する機能を有する。このような光学
多層膜は、光の入射角０°から増加するに従い、入射面
に対して平行な振動面を有する偏光であるＰ偏光と垂直
な振動面を有するＳ偏光に対応した分光特性の相違が生
じ、Ｐ偏光の方がＳ偏光よりも透過帯域が広い（逆に、
Ｓ偏光の方がＰ偏光よりも反射帯域が広い）ことが公知
となっている。図２５（ａ）、（ｂ）に、ダイクロイッ
クミラーの分光特性の偏光依存性の一例を示す。

【００１１】ＴＮ型液晶ライトバルブを用いた投写型表
示装置の場合、偏光板を用いるためにその偏光軸をＰ偏
光とＳ偏光のいずれかのみに対応するように配置させる
ことにより、いずれか一方の偏光のみを利用することが
できるので、ダイクロイックミラーの分光特性の偏光依
存性が問題とはならなかった。

【００１２】一方、透過／散乱型液晶ライトバルブを用
いた場合には、照明光はＰ偏光とＳ偏光両方を含む自然
光つまりランダム偏光となるために、ダイクロイックミ
ラーは個々においては、Ｐ偏光とＳ偏光との平均値（４
５°偏光相当）に対応する分光特性を示す。しかしなが
ら、Ｐ偏光とＳ偏光はそれぞれ独立に作用するために複
数のダイクロイックミラーを組み合わせた場合の積算し
た分光特性の平均値は上記平均値を積算した分光特性と
は異なることがある。

【００１３】次に、上記現象について図２３の投写型表
示装置における青色光の光路を例にとって説明する。図
において、第１のダイクロイックミラー５ａは青色光を
反射する機能を有するので、該ダイクロイックミラー５
ａを反射した青色光はＳ偏光成分の照明光束の方がＰ偏
光成分の照明光束よりも広帯域な部分偏光となる。逆
に、第４のダイクロイックミラー５ｄは青色光を透過す
る機能を有するので、Ｓ偏光成分の透過帯域がＳ偏光成
分の透過帯域よりも狭い。従って、いま第１のダイクロ
イックミラー５ａおよび第４のダイクロイックミラー５
ｄの分光特性をそれぞれ図２５（ａ）、２５（ｂ）とす
ると、積算分光特性は図２５（ｃ）に示すにような特性
図となり、Ｐ偏光成分においては第１のダイクロイック
ミラーの分光特性に、逆にＳ偏光成分においては第４の
ダイクロイックミラーの分光特性によって制限されてし
まうことになる。なお、図２５においてＨで示したのは
平均分光特性である。

【００１４】以上のように、任意の単色光の色相に寄与
する色分離系および色合成系それぞれの分光特性の種類
（透過／反射）が異なる場合には、色分離系の分光特性
におけるＳ偏光／Ｐ偏光のカットオフ波長の大小関係と
色合成系の分光特性におけるＳ偏光／Ｐ偏光のカットオ
フ波長の大小関係とが反転するので、色分離／合成の全
系における光利用効率が低下するという問題点がある。

【００１５】本発明は、上記のような問題点を解消する
ためになされたものであり、色分離／合成の全系におけ
る光利用効率の高い投写型表示装置を提供することを目
的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
投写型表示装置は、赤・緑・青の各原色に対応する３枚
の単色画像を透過と散乱の２状態に変化することにより
形成するライトバルブと、該ライトバルブに形成された
画像を拡大投写する投写レンズと、前記ライトバルブを
照明する略平行光束を出射する光源と、該光源から出射
する略平行光の照明光束を前記赤・緑・青の３つの原色
に分解するための色分離手段と、該ライトバルブに画像
を形成した後再び１本の光束に合成するための色合成手
段により構成された光学系を有する投写型表示装置にお
いて、各原色光において色相に寄与する色分離手段と色
合成手段を透過／透過ないし反射／反射と同一の組み合
わせとなるように光路を設定するものである。

【００１７】また、本発明の請求項２に係る投写型表示
装置は、赤・緑・青の各原色に対応する３枚の単色画像
を透過と散乱の２状態に変化することにより形成するラ
イトバルブと、該ライトバルブに形成された画像を拡大
投写する投写レンズと、前記ライトバルブを照明する略
平行光束を出射する光源と、該光源から出射する略平行
光の照明光束を前記赤・緑・青の３つの原色に分解する
ための色分離手段と、該ライトバルブに画像を形成した
後再び１本の光束に合成するための色合成手段により構
成された光学系を有する投写型表示装置において、赤・
緑・青に対応する各ライトバルブを透過する光路中に、
ライトバルブを照明する部分偏光の各偏光成分の振動面
を所定の光学軸に対称に回転させる二分の一波長板を配
置するものである。

【００１８】また、本発明の請求項３に係る投写型表示
装置は、二分の一波長板の光学軸をＰ偏光およびＳ偏光
の振動面とのなす角度を４５°に設定するように配置す
るものである。

【００１９】また、本発明の請求項４に係る投写型表示
装置は、二分の一波長板の光入射面および光出射面に、
各照明光束のスペクトル特性に応じて無反射コーティン
グを施したものである。

【００２０】また、本発明の請求項５に係る投写型表示
装置は、二分の一波長板を光軸中心に回転する調整機構
手段を配置するものである。

【００２１】また、本発明の請求項６に係る投写型表示
装置は、赤・緑・青の各原色に対応する３枚の単色画像
を透過と散乱の２状態に変化することにより形成するラ
イトバルブと、該ライトバルブに形成された画像を拡大
投写する投写レンズと、前記ライトバルブを照明する略
平行光束を出射する光源と、該光源から出射する略平行
光の照明光束を前記赤・緑・青の３つの原色に分解する
ための色分離手段と、該ライトバルブに画像を形成した
後、再び１本の光束に合成するための色合成手段により
構成された光学系を有する投写型表示装置において、色
分離系において前記光源から出射される照明光のうち、
不要なスペクトル光を除去するものである。

【００２２】また、本発明の請求項７に係る投写型表示
装置は、不要スペクトル光除去手段として任意の単一原
色透過ダイクロイックフィルタを用いるものである。

【００２３】また、本発明の請求項８に係る投写型表示
装置は、該ダイクロイックフィルタをフィールドレンズ
の前方に配置するものである。

【００２４】また、本発明の請求項９に係る投写型表示
装置は、不要スペクトル光除去手段としてネオジウムガ
ラスを用いるものである。

【００２５】また、本発明の請求項１０に係る投写型表
示装置は、該ネオジウムガラスを緑色光ないし赤色光対
応のライトバルブ近傍に配置するものである。

【００２６】

【作用】本発明の請求項１に係る投写型表示装置におい
ては、各原色光において色相に寄与する色分離手段と色
合成手段がそれぞれ透過／透過ないし反射／反射と同じ
組み合わせになるように光路を設定することにより、色
分離／合成系の光利用効率が高くなるように働き、高輝
度の投写画像を表示することを可能とする。

【００２７】また、本発明の請求項２に係る投写型表示
装置においては、任意のライトバルブを透過する光路中
に二分の一波長板を配置することにより、該二分の一波
長板は部分偏光である照明光の偏光特性を変化させ色分
離／合成系の光利用効率が高くなるように働き、高輝度
の投写画像を表示することを可能とする。

【００２８】また、本発明の請求項３に係る投写型表示
装置においては、前記二分の一波長板の光学軸をＰ／Ｓ
偏光の振動面に対し４５°方向となるように配置するこ
とにより、該二分の一波長板はＰ偏光成分の照明光束と
Ｓ偏光成分の照明光束が変換されるように働く。

【００２９】また、本発明の請求項４に係る投写型表示
装置においては、前記二分の一波長板の光入射面および
光出射面に無反射コーティングを施すことにより、該二
分の一波長板の表面でのフレネル反射を防止する。

【００３０】また、本発明の請求項５に係る投写型表示
装置においては、前記二分の一波長板を光軸中心に回転
することにより、該二分の一波長板を透過した光のＰ／
Ｓ各偏光成分の分光特性が変化するように働き、各原色
光の色相を可変調整することを可能とする。

【００３１】また、本発明の請求項６に係る投写型表示
装置においては、色分離系において不要スペクトル光を
除去することにより、色合成系の光利用効率が高くなる
ように働き、高輝度であってかつ色再現性の良好な投写
画像を表示することを可能とする。

【００３２】また、本発明の請求項７に係る投写型表示
装置においては、任意の単一原色光を透過するダイクロ
イックフィルタを用いて不要スペクトル光を除去するこ
とにより、容易に色合成系への不要光の入射を防止す
る。

【００３３】また、本発明の請求項８に係る投写型表示
装置においては、前記ダイクロイックフィルタをフィー
ルドレンズの前方に配置することにより、不要光の除去
ムラを防止する。

【００３４】また、本発明の請求項９に係る投写型表示
装置においては、ネオジウムガラスを用いて不要スペク
トル光を光学系から除去することにより、容易に色合成
系への不要光の入射を防止する。

【００３５】また、本発明の請求項１０に係る投写型表
示装置においては、ネオジウムガラスを緑色光ないし赤
色光の光路中に配置することにより、該ネオジウムガラ
スによる光損失を防止する。

【００３６】

【実施例】

実施例１．図１は本発明の実施例１における投写型表示
装置の光学系を示す構成図である。図において、１は光
源、２はランプ、３は反射鏡、１００は光源１から出射
する照明光、４は可視光領域のみを透過するフィルタ、
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは特定波長を反射する第１、第
２、第３、第４のダイクロイックミラー、６ａ、６ｂは
反射ミラー、７Ｒ、７Ｇ、７Ｂは液晶ライトバルブ、１
６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂはフィールドレンズ、９は投写レ
ンズ、１０はスクリーンである。

【００３７】まず、上記実施例の動作について説明す
る。図１において、ランプ２はメタルハライドランプ、
キセノンランプ、ハロゲンランプ等の白色光源が用いら
れており、図２に一例としてメタルハライドランプの分
光特性を示す。反射鏡３はランプ２の発光点近傍に焦点
位置を有する放物面鏡であり、該放物面鏡の反射面には
必要に応じて赤外光を透過するコーティング（例：７０
０[nm]以上の波長帯域を透過）が施され、液晶ライトバ
ルブ側に熱が放射される割合を低減している。ランプ２
を出射した光束のうち放物面鏡３を反射した光束は、略
平行光の照明光束１００となりフィルタ４に入射する。
該フィルタ４は可視光のみを透過し、不要な赤外・紫外
光を反射ないし吸収（例：４００〜７００[nm]の波長帯
域を透過）する。

【００３８】フィルタ４を透過した照明光１００は、第
１のダイクロイックミラー５ａに入射する。該ダイクロ
イックミラー５ａは、緑色光１００Ｇおよび青色光１０
０Ｂを反射し赤色光１００Ｒを透過する。赤色光１００
Ｒは、反射ミラー６ａによって光路を折り曲げられて液
晶ライトバルブ７Ｒに照射される。第１のダイクロイッ
クミラー５ａを反射した緑色光１００Ｇおよび青色光１
００Ｂは、第２のダイクロイックミラー５ｂに入射す
る。該ダイクロイックミラー５ｂは、緑色光１００Ｇを
反射し青色光１００Ｂを透過する。緑色光１００Ｇは、
液晶ライトバルブ７Ｇに照射される。第２のダイクロイ
ックミラー５ｂを透過した青色光１００Ｂは、液晶ライ
トバルブ７Ｂに照射される。

【００３９】液晶ライトバルブ７Ｒ、７Ｇ、７Ｂに形成
された画像で変調された光束１００Ｒ、１００Ｇ、１０
０Ｂは、各フィールドレンズ１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂを
介したのち、赤色光を選択的に透過し緑色光を選択的に
反射する第３のダイクロイックミラー５ｃにより１００
Ｒと１００Ｇが合成され、さらに赤・緑色光を選択的に
反射し青色光を選択的に透過する第４のダイクロイック
ミラー５ｄにより１００Ｒと１００Ｇの合成光と反射ミ
ラー６ｂにより光路を折り曲げられた１００Ｂが合成さ
れ、再び１本の光束に合成されて投写レンズ９に入射す
る。該投写レンズ９を透過した光束は投写光１０１とな
り、スクリーン１０上に投写画像として拡大結像され鑑
賞に供される。

【００４０】次に、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）各単
色光の光路における色分離／合成系の分光特性について
説明する。図３は本発明の実施例１に示す色分離系の赤
透過ダイクロイックミラー５ａの分光透過特性図、図４
は本発明の実施例１に示す色分離系の青透過ダイクロイ
ックミラー５ｂの分光透過特性図、図５は本発明の実施
例１に示す色合成系の赤透過ダイクロイックミラー５ｃ
の分光透過特性図、図６は本発明の実施例１に示す色合
成系の青透過ダイクロイックミラー５ｄの分光透過特性
図である。

【００４１】図１において、赤色投写光の色相に寄与す
る色分離系は第１のダイクロイックミラー５ａであり、
該ダイクロイックミラー５ａは赤色光を透過する機能を
有する。図３に示すようにＰ偏光成分の方がＳ偏光成分
よりも透過帯域が広いので、赤色照明光１００ＲはＰ偏
光成分がＳ偏光成分よりも強い部分偏光となる。該赤色
照明光１００Ｒは反射ミラー６ａおよび液晶ライトバル
ブ７Ｒ、フィールドレンズ１６Ｒを介して色合成系ミラ
ーに入射する。また、赤色投写光の色相に寄与する色合
成系は第３のダイクロイックミラー５ｃであり、該ダイ
クロイックミラー５ｃは赤色光を透過する機能を有する
ので、図５に示すようにＰ偏光成分の方がＳ偏光成分よ
りも透過帯域が広い。したがって、第３のダイクロイッ
クミラー５ｃは赤色照明光１００ＲのＰ／Ｓ両偏光成分
を効率よく透過させることができる。

【００４２】緑色投写光の色相に寄与する色分離系は短
波長側は第２のダイクロイックミラー５ｂ、長波長側は
第１のダイクロイックミラー５ａであり、該ダイクロイ
ックミラー５ａおよび５ｂはともに緑色光を反射する機
能を有する。図３および図４に示すようにＰ偏光成分の
方がＳ偏光成分よりも透過帯域が広い、つまりＳ偏光成
分の方がＰ偏光成分よりも反射帯域が広いので、緑色照
明光１００ＧはＳ偏光成分がＰ偏光成分よりも強い部分
偏光となる。該緑色照明光１００Ｇは液晶ライトバルブ
７Ｇ、フィールドレンズ１６Ｇを介して色合成系ミラー
に入射する。また、緑色投写光の色相に寄与する色合成
系は短波長側は第４のダイクロイックミラー５ｄ、長波
長側は第３のダイクロイックミラー５ｃであり、該ダイ
クロイックミラー５ｃおよび５ｄはともに緑色光を反射
する機能を有するので、図５および図６に示すようにＰ
偏光成分の方がＳ偏光成分よりも透過帯域が広い、つま
りＳ偏光成分の方がＰ偏光成分よりも反射帯域が広い。
従って、第３のダイクロイックミラー５ｃおよび第４の
ダイクロイックミラー５ｄは緑色照明光１００ＧのＰ／
Ｓ両偏光成分を効率よく反射させることができる。

【００４３】青色投写光の色相に寄与する色分離系は第
２のダイクロイックミラー５ｂであり、該ダイクロイッ
クミラー５ｂは青色光を透過する機能を有する。図４に
示すようにＰ偏光成分の方がＳ偏光成分よりも透過帯域
が広いので、青色照明光１００ＢはＰ偏光成分がＳ偏光
成分よりも強い部分偏光となる。該青色照明光１００Ｂ
は液晶ライトバルブ７Ｂ、フィールドレンズ１６Ｂを介
して色合成系ミラーに入射する。また、青色投写光の色
相に寄与する色合成系は第４のダイクロイックミラー５
ｄであり、該ダイクロイックミラー５ｄは青色光を透過
する機能を有するので、図６に示すようにＰ偏光成分の
方がＳ偏光成分よりも透過帯域が広い。従って、第４の
ダイクロイックミラー５ｄは青色照明光１００ＢのＰ／
Ｓ両偏光成分を効率よく透過させることができる。

【００４４】以上により、ＲＧＢ各照明光の光路におい
て、各原色光の色相に寄与する色分離系ミラーと色合成
系ミラーがそれぞれ透過／透過ないし反射／反射と同じ
組み合わせで色分離／合成を行うようにミラーおよびラ
イトバルブを配置することにより、色分離系の分光特性
におけるＰ偏光／Ｓ偏光のカットオフ波長の大小関係と
色合成系の分光特性におけるＰ偏光／Ｓ偏光のカットオ
フ波長の大小関係を同一に保つことができる。なお、ダ
イクロイックミラー５ｃおよび５ｄに対する中心部以外
への光の入射角が基準の入射角（図１では４５°）と異
なるので、該ダイクロイックミラーの分光特性に面内で
変化をもたせることでカットオフ波長を一定にすること
が望ましい。

【００４５】本発明においては、色合成系の光利用効率
を高くすることにより全系の光利用効率が向上し、偏光
板不要の高輝度の投写型表示装置が実現できる。

【００４６】また、本実施例では液晶ライトバルブの出
射直後（投写レンズ側）にフィールドレンズを配置した
構成を示したが、フィールドレンズは液晶ライトバルブ
の入射側に配置した構成でもよい。

【００４７】また、本実施例では光源の反射鏡として放
物面鏡を用いたが、楕円面鏡を用いても良い。図７は本
発明の実施例１における楕円面鏡を用いた場合の投写型
表示装置を示す構成図である。図において、３３は楕円
面鏡、３４は照明系絞り、３５はコリメータレンズ、３
６は反射ミラーもしくは赤外光を透過（例：７００[nm]
以上の波長帯域を透過）するコールドミラーである。

【００４８】楕円面鏡３３はランプ２の発光点付近に第
１焦点位置を有し、ランプ２を出射した光束のうち楕円
面鏡３３を反射した光束は、該楕円面鏡３３の第２焦点
付近に集光され二次光源を形成する。ランプ２にキセノ
ンランプのような点発光に近い光源を使用すると、楕円
面鏡３３の第２焦点には非常に小さい集光スポットが得
られるが、メタルハライドランプのような線発光の光源
を使用すると得られる集光スポット径も有限の大きさと
なるために、照明系の絞り３４を配置して集光スポット
径を制限し二次光源の開口径を調節する。次に、焦点距
離がｆ1 のコリメータレンズ３５を楕円面鏡３３の第２
焦点位置からほぼｆ1 だけ離して配置することにより、
第２焦点位置付近から発散した光束はミラー３６を介し
て実施例１と同様に略平行光の照明光束１００となる。

【００４９】図８は照明系絞りと投写レンズの入射瞳の
動作説明図である。図において、９０は投写レンズの絞
り、９１は投写レンズ９の入射瞳、９２は投写レンズ９
の射出瞳である。照明光束１００の平行度はコリメータ
レンズ３５の焦点距離ｆ1 と照明系絞り３４の開口径ａ
により決まり、照明光束１００の発散半角θ1 は（１）
式の関係で与えられる。 ｔａｎ（θ1）＝ａ／（２・ｆ1） （１）

【００５０】同様に、投写レンズの受容半角θ2 はフィ
ールドレンズ１６の焦点距離をｆ2、入射瞳径をｂとす
ると、（２）式の関係で与えられる。 ｔａｎ（θ2）＝ｂ／（２・ｆ2） （２） この時、投写レンズのＦ値は（３）式で与えられる。 Ｆ≒１／２・ｔａｎ（θ2） （３）

【００５１】液晶ライトバルブの透過モード時の投写光
束を大きくするためには、入射瞳径を大きくする必要が
ある。逆に、散乱モード時の投写光束を小さくするため
には、入射瞳径を小さくし散乱光を除去する必要があ
る。

【００５２】照明系の絞り３４のＳ１面と入射瞳９１の
Ｓ２面とは共役な関係にあり、照明系の絞り３４の開口
形状と相似の光源像が絞り９０の位置に結像されてい
る。照明系の絞り３４の径ａと絞り面９０での光源像の
径ｂ’とは、 ａ／ｂ’＝ｆ1／ｆ3 （４） の関係で表わされる。但し、ｆ3 はフィールドレンズ１
６と投写レンズ９の絞り９０よりも液晶ライトバルブ７
側のレンズ系の合成焦点距離である。

【００５３】従って、照明系の絞り径の変化に対して、
透過モード時の投写光束の損失を最小限に抑えてかつ最
大コントラストの投写画像を得るためには、光源像の径
ｂ’と実絞り径ｂ”とが等しくなればよく、照明系の絞
り径ａと、投写レンズ９の絞り９０の絞り径ｂ”と、コ
リメータレンズ３５の焦点距離ｆ1 と、フィールドレン
ズ１６と投写レンズ９の絞り９０よりも液晶ライトバル
ブ７側のレンズ系との合成焦点距離f3 との関係が、 ａ＝ｂ”・（ｆ1／ｆ3） （５） となるように設定すればよい。

【００５４】以上により、照明系の絞り径と投写レンズ
の絞り径を設定することで、液晶ライトバルブに照射す
る照明光束の発散角を必要最低限に設定でき、常に最適
なコントラストでかつ高輝度の投写型表示装置が実現で
きる。

【００５５】実施例２．図９は本発明の実施例２におけ
る投写型表示装置を示す構成図である。図において、２
１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂは二分の一波長板である。

【００５６】まず、二分の一波長板２１の原理について
説明する。図１０は本発明の実施例２に示す二分の一波
長板の動作説明図であり、図９における二分の一波長板
２１の光学軸２２と該二分の一波長板２１への入射光お
よび出射光との関係を示している。ランダム偏光である
自然光が二分の一波長板に入射すると、入射光の任意偏
光の振動面と該二分の一波長板の光学軸のなす角度をα
とすると、出射光は入射光の任意偏光の振動面に対して
二分の一波長板の光学軸対称の角度２αの振動面を有す
る偏光となる。本実施例では、Ｓ偏光の振動面およびＰ
偏光の振動面と二分の一波長板の光学軸とのなす角度α
を共に４５度に設定することにより、角度２αは９０度
とした。したがって、入射光のうちＳ偏光成分は二分の
一波長板を透過することによりＰ偏光の振動面を有する
光として出射され、同様にしてＰ偏光成分はＳ偏光の振
動面を有する光として出射される。

【００５７】次に、上記実施例の動作について説明す
る。図９において、ランプ２を出射した光束のうち放物
面鏡３を反射した光束は、略平行光の照明光１００とな
りフィルタ４に入射する。該フィルタ４は可視光のみを
透過し、不要な赤外・紫外光を反射もしくは吸収する。
フィルタ４を透過した照明光１００は、第１のダイクロ
イックミラー５ａに入射する。該ダイクロイックミラー
５ａは、青色光を反射し赤・緑色光を透過する。青色光
１００Ｂは、反射ミラー６ａによって光路を折り曲げら
れて二分の一波長板２１Ｂを介して液晶ライトバルブ７
Ｂに照射される。第１のダイクロイックミラー５ａを透
過した赤色光１００Ｒおよび緑色光１００Ｇは、第２の
ダイクロイックミラー５ｂに入射する。該ダイクロイッ
クミラー５ｂは、赤色光を反射し緑色光を透過する。赤
色光１００Ｒは、二分の一波長板２１Ｒを介して液晶ラ
イトバルブ７Ｒに照射される。第２のダイクロイックミ
ラー５ｂを透過した緑色光１００Ｇは、二分の一波長板
２１Ｇを介して液晶ライトバルブ７Ｇに照射される。

【００５８】液晶ライトバルブ７Ｒ、７Ｇ、７Ｂに形成
された画像で変調された光束１００Ｒ、１００Ｇ、１０
０Ｂは、各フィールドレンズ１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂを
介したのち、第３のダイクロイックミラー５ｃにより赤
色光１００Ｒと青色光１００Ｂを合成し、第４のダイク
ロイックミラー５ｄにより緑色光１００Ｇと前記赤色光
１００Ｒと青色光１００Ｂとの合成光を合成する。つま
り、第３のダイクロイックミラー５ｃは、赤色光を反射
し青色光を透過するダイクロイックミラー、第４のダイ
クロイックミラー５ｄは緑色光を反射し赤・青色光を透
過するダイクロイックミラーである。以上により、ＲＧ
Ｂ各単色光１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂは再び１本の
光束に合成されて投写レンズ９を介して投写光１０１と
なり、スクリーン１０上に投写画像として拡大結像され
鑑賞に供される。

【００５９】次に、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）各単
色光の光路における色分離／合成系の分光特性について
説明する。図１１は本発明の実施例２に示す色分離系の
青反射ダイクロイックミラー５ａの分光透過特性図、図
１２は本発明の実施例２に示す色分離系の赤反射ダイク
ロイックミラー５ｂの分光透過特性図、図１３は本発明
の実施例２に示す色合成系の赤反射ダイクロイックミラ
ー５ｃの分光透過特性図、図１４は本発明の実施例２に
示す色合成系の緑反射ダイクロイックミラー５ｄの分光
透過特性図である。

【００６０】図９において、青色投写光の色相に最も寄
与する色分離系は第１のダイクロイックミラー５ａであ
り、該ダイクロイックミラー５ａは青色光を反射する機
能を有する。図１１に示すようにＰ偏光成分の方がＳ偏
光成分よりも透過帯域が広い、つまりＳ偏光成分の方が
Ｐ偏光成分よりも反射帯域が広いので、青色照明光１０
０ＢはＳ偏光成分がＰ偏光成分よりも強い部分偏光とな
る。該青色照明光１００Ｂは反射ミラー６ａを介して二
分の一は波長板２１Ｂを透過することにより、Ｐ偏光成
分の分光特性とＳ偏光成分の分光特性が入れ換わり、Ｐ
偏光成分がＳ偏光成分よりも強い部分偏光に変換され
る。変換された青色照明光１００Ｂは、液晶ライトバル
ブ７Ｂおよびフィールドレンズ１６Ｂを介して色合成系
ミラーに入射する。また、青色投写光の色相に寄与する
色合成系は第４のダイクロイックミラー５ｄである。該
ダイクロイックミラー５ｄは青色光を透過する機能を有
し、図１４に示すようにＰ偏光成分の方がＳ偏光成分よ
りも透過帯域が広い。したがって、第４のダイクロイッ
クミラー５ｄは青色照明光１００ＢのＰ／Ｓ両偏光成分
を効率よく透過させることができる。

【００６１】赤色投写光の色相に最も寄与する色分離系
ミラーは第２のダイクロイックミラー５ｂであり、該ダ
イクロイックミラー５ｂは赤色光を反射する機能を有す
る。図１２に示すようにＰ偏光成分の方がＳ偏光成分よ
りも透過帯域が広い、つまりＳ偏光成分の方がＰ偏光成
分よりも反射帯域が広いので、赤色照明光１００ＲはＳ
偏光成分がＰ偏光成分よりも強い部分偏光となる。該赤
色照明光１００Ｒは二分の一は波長板２１Ｒを透過する
ことにより、Ｐ偏光成分の分光特性とＳ偏光成分の分光
特性が入れ換わり、Ｐ偏光成分がＳ偏光成分よりも強い
部分偏光に変換される。変換された赤色照明光１００Ｒ
は、液晶ライトバルブ７Ｒおよびフィールドレンズ１６
Ｒを介して色合成系ミラーに入射する。また、赤色投写
光の色相に寄与する色合成系は第４のダイクロイックミ
ラー５ｄである。該ダイクロイックミラー５ｄは赤色光
を透過する機能を有し、図１４に示すようにＰ偏光成分
の方がＳ偏光成分よりも透過帯域が広い。したがって、
第４のダイクロイックミラー５ｄは赤色照明光１００Ｒ
のＰ／Ｓ両偏光成分を効率よく透過させることができ
る。

【００６２】緑色投写光の色相に最も寄与する色分離系
は単波長側は第１のダイクロイックミラー５ａ、長波長
側は第２のダイクロイックミラー５ｂであり、該ダイク
ロイックミラー５ａおよび５ｂは緑色光を透過する機能
を有する。図１１および図１２に示すようにＰ偏光成分
の方がＳ偏光成分よりも透過帯域が広いので、緑色照明
光１００ＧはＰ偏光成分がＳ偏光成分よりも強い部分偏
光となる。該緑色照明光１００Ｂは二分の一は波長板２
１Ｇを透過することにより、Ｐ偏光成分の分光特性とＳ
偏光成分の分光特性が入れ換わり、Ｓ偏光成分がＰ偏光
成分よりも強い部分偏光に変換される。変換された緑色
照明光１００Ｇは、液晶ライトバルブ７Ｇおよびフィー
ルドレンズ１６Ｇを介して色合成系ミラーに入射する。
また、緑色投写光の色相に寄与する色合成系は第４のダ
イクロイックミラー５ｄである。該ダイクロイックミラ
ー５ｄは緑色光を反射する機能を有し、図１４に示すよ
うにＰ偏光成分の方がＳ偏光成分よりも透過帯域が広
い、つまりＳ偏光成分の方がＰ偏光成分よりも反射帯域
が広い。従って、第４のダイクロイックミラー５ｄは緑
色照明光１００ＧのＰ／Ｓ両偏光成分を効率よく反射さ
せることができる。

【００６３】以上により、二分の一波長板を液晶ライト
バルブの手前に配置して照明光のＰ偏光成分の分光特性
とＳ偏光の分光特性を入れ換えることにより、色分離系
の分光特性におけるＰ偏光／Ｓ偏光のカットオフ波長の
大小関係と色合成系の分光特性におけるＰ偏光／Ｓ偏光
のカットオフ波長の大小関係を一致させることができ
る。

【００６４】公知の通り、二分の一波長板は全ての波長
において図１０に示すような作用をするのではなく、照
明光の任意の偏光成分が二分の一波長板に入射すると位
相差の波長依存性によって透過光の偏光状態が波長によ
って異なる。二分の一波長板に入射する任意の偏光成分
φo のうち、正規の偏光状態に変換される成分φは、
（６）式で表される。 φ＝φo・ｓｉｎ²δ （６） 但し、δ≡л・Ｒ／λ Ｒ＝λo／２ Ｒ：二分の一波長板のリタデーション λ：波長 λo：設計中心波長 また、二分の一波長板によって生じる位相差△は（７）
式で与えられる。 △＝２・л・Ｒ／λ （７） つまり、波長λが二分の一波長板のリタデーションの２
倍の値からずれるにつれて偏光変換率φ／φoが低下し
てしまうことになる。

【００６５】しかしながら、各二分の一波長板に入射す
る照明光はＲＧＢいずれかの単色光であるので、各単色
光の中心波長をそれぞれ６１０ｎｍ、５４０ｎｍ、４７
０ｎｍとすると、各光路用の二分の一波長板のリタデー
ションをそれぞれ３０５ｎｍ、２７０ｎｍ、２３５ｎｍ
と設定することにより、位相差の波長依存性による偏光
変換率の低下を最小限にすることができる。その時の偏
光変換率の計算結果を図１５に示す。各単色光対応の二
分の一波長板とも中心波長から±５０ｎｍずれても偏光
変換率が９５％以上あり、問題ないことがわかる。

【００６６】また、二分の一波長板２１の光入射面およ
び光出射面には、必要に応じて片面もしくは両面に公知
の誘電体多層膜から成る無反射コーティング（例．Ｒ
用：６００〜７００[nm]、Ｇ用：５００〜６００[nm]、
Ｂ用：４００〜５００[nm]の波長帯域を透過）が施され
ている。これにより、該二分の一波長板２１の透過率を
若干向上させることができる。さらに、二分の一波長板
２１の入射光および透過光は略平行光であるために、分
光透過特性の入射角依存性が大きく問題とならない。し
たがって、上記コーティングを多層薄膜により構成する
ことができるので、表面におけるフレネル反射を最小限
に抑えることができる。

【００６７】また、実施例１の中で説明したのと同様
に、フィールドレンズを液晶ライトバルブの入射側に配
置したり、楕円面鏡とコリメータレンズとを組み合わせ
た光源系で照明用の平行光束を得る構成でもよい。

【００６８】本発明においては、二分の一波長板を配置
することにより色分離／合成系の光利用効率を高くする
ことにより高輝度の投写型表示装置が実現できる。

【００６９】実施例３．図１６は本発明の実施例３にお
ける投写型表示装置を示す構成図である。図において、
２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂは回転軸、２４Ｒ、２４Ｇ、２
４ＢはそれぞれＲＧＢ各単色光用二分の一波長板２１
Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを回転軸２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂ中
心に回転するための回転調整機構である。

【００７０】次に、上記実施例の動作について説明す
る。二分の一波長板をＰ偏光およびＳ偏光と光学軸との
なす角度αが４５°となるように配置する場合、実施例
２に記載したように該二分の一波長板を透過するとＳ偏
光はＰ偏光として出射され、同様にしてＰ偏光はＳ偏光
として出射される。また、Ｓ偏光と光学軸とのなす角度
αが０°、つまり一致した場合には位相差が生じず二分
の一波長板を透過しても位相板としては作用しなくな
る。同様に、Ｐ偏光と光学軸とのなす角度αが０°、つ
まり一致した場合にも位相差が生じず二分の一波長板を
透過しても位相板としては作用しなくなる。いま、Ｐ偏
光の振動面と光学軸とのなす角度αがθとすると、入射
光のＰ偏光成分φp およびＳ偏光成分φs は各々図１７
に示すような成分に変換され、透過光はＰ偏光成分φp
■とＳ偏光成分φs■の合成光となる。

【００７１】ここで上記現象を青色光の光路を例にとっ
て説明する。図１８（ａ）は二分の一波長板２１Ｂが回
転軸２３中心に１／８（４５°）回転したときの第一の
ダイクロイックミラー５ａと第４のダイクロイックミラ
ー５ｄの積算分光特性の変化であり、図１８（ｂ）はそ
の時の青色投写光スペクトルの変化である。αが０°か
ら大きくなる（α≦４５°）につれて利用波長帯域が長
波長側に広くなりスペクトル帯域が広くなるので、青色
光の色相が淡くなることがわかる。以上により、二分の
一波長板を回転軸２３中心に回転することにより、該二
分の一波長板を透過した光のＰ／Ｓ各偏光成分の分光特
性を変化させ、ＲＧＢ単色投写光の色度を可変調整する
ことができる。また、ＲＧＢ単色投写光の光束比が変化
するので、ホワイトバランスを簡単に微調整することが
できる。

【００７２】本発明においては、Ｒ・Ｇ・Ｂの各光路に
おける二分の一波長板をそれぞれ回転させることによ
り、投写光の色再現範囲を自由に設定できる投写型表示
装置が実現できる。なお、上記のように二分の一波長板
を１／８回転できるようにしたのは本発明の一例であ
り、１／８回転以上（１回転等）できるような機構を備
えても本発明の主旨をそこなうものではないことはもち
ろんである。また、実施例１の中で説明したのと同様
に、フィールドレンズを液晶ライトバルブの入射側に配
置したり、楕円面鏡とコリメータレンズとを組み合わせ
た光源系で照明用の平行光束を得る構成でもよい。

【００７３】実施例４．図１９は本発明の実施例４にお
ける投写型表示装置の光学系を示す構成図である。図に
おいて、１００Ｎは不要光、３５は該不要光を光学系か
ら除去するダイクロイックフィルタであり、図２０は本
発明の実施例４の示すダイクロイックフィルタ３５の分
光透過特性図である。

【００７４】メタルハライドランプ２の出射光スペクト
ルは、図２に示すように５８０ｎｍ付近に輝線の強い成
分が存在しているが、ＲないしＧの単色光に含有させる
と高輝度化につながるもののそれぞれ橙色系の赤色光お
よび黄緑色系の緑色光となってしまう。したがって、Ｒ
ＧＢ各単色光の色相を良好にする、つまり投写光の色再
現範囲を広くするためには、実際には不要なスペクトル
光成分である。

【００７５】まず、上記実施例の動作について説明す
る。実施例１と同様に、メタルハライドランプ２を出射
した光束のうち放物面鏡３を反射した光束は、略平行光
の照明光束１００となりフィルタ４に入射する。該フィ
ルタ４は可視光のみを透過し、不要な赤外・紫外光を反
射ないし吸収（例：４００〜７００[nm]の波長帯域を透
過）する。

【００７６】フィルタ４を透過した照明光１００は、第
１のダイクロイックミラー５ａに入射する。該ダイクロ
イックミラー５ａは、緑色光１００Ｇ、青色光１００Ｂ
および不要光１００Ｎを反射し赤色光１００Ｒを透過す
る。赤色光１００Ｒは、反射ミラー６ａによって光路を
折り曲げられて液晶ライトバルブ７Ｒに照射される。第
１のダイクロイックミラー５ａを反射した緑色光１００
Ｇ、青色光１００Ｂおよび不要光１００Ｎは、第２のダ
イクロイックミラー５ｂに入射する。該ダイクロイック
ミラー５ｂは、緑色光１００Ｇおよび不要光１００Ｎを
反射し青色光１００Ｂを透過する。青色光１００Ｂは液
晶ライトバルブ７Ｂに照射される。第２のダイクロイッ
クミラー５ｂを反射した緑色光１００Ｇおよび不要光１
００Ｎはダイクロイックフィルタ３５に入射する。該ダ
イクロイックフィルタ３５は、緑色光１００Ｇを透過し
不要光１００Ｎを反射する機能を有する。従って不要光
１００Ｎは除去され、緑色光１００Ｇのみが液晶ライト
バルブ７Ｇに照射される。

【００７７】液晶ライトバルブ７Ｒ、７Ｇ、７Ｂに形成
された画像で変調された光束１００Ｒ、１００Ｇ、１０
０Ｂは、各フィールドレンズ１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂを
介したのち、第３のダイクロイックミラー５ｃ、第４の
ダイクロイックミラー５ｄによって再び１本の光束に合
成されて投写レンズ９に入射する。該投写レンズ９を透
過した光束は投写光１０１となり、スクリーン１０上に
投写画像として拡大結像され鑑賞に供される。

【００７８】いま、図１９におけるダイクロイックフィ
ルタ３５の作用の代わりとして、色合成系ミラーである
第３のダイクロイックミラー５ｃないし第４のダイクロ
イックミラー５ｄにより不要光１００Ｎを除去しようし
た場合、該ダイクロイックミラー５ｃおよび５ｄに対す
る中心部以外への光の入射角が基準の入射角（図１９で
は４５°）と異なるために、実施例１の中で説明したよ
うに、該ダイクロイックミラーの分光特性に面内で変化
をもたせることでカットオフ波長を一定にすることがで
きる。しかし、基準の入射角が０°よりも十分大きいた
めにＰ偏光に対応した分光特性とＳ偏光に対応した分光
特性との分離幅の相違が大きく生じてしまうので、不要
光の除去量にムラが生じてしまう。そこで、ダイクロイ
ックフィルタ３５に不要光１００Ｎを反射する機能をも
たせることにより、該不要光１００Ｎが投写レンズ９に
入射することを防止できる。また、フィールドレンズの
前方に配置することにより、ダイクロイックフィルタに
略平行光を入射することができるので、不要光の除去量
ムラを防止することができる。

【００７９】なお、上記のように不要光を緑色光路中に
含ませて緑透過ダイクロイックフィルタを用いて不要光
を除去したのは本発明の一例であり、不要光を他の光路
中に含ませてその光路に対応したダイクロイックフィル
タを用いて不要光を除去した場合でも本発明の主旨をそ
こなうものではないことはもちろんである。特に、青色
光路中に不要光を含ませた場合は、青色光と不要光は波
長的に隣接していないので、容易に投写光の光損失を防
止しつつ不要光を十分除去することができる。また、実
施例１の中で説明したのと同様に、フィールドレンズを
液晶ライトバルブの入射側に配置したり、楕円面鏡とコ
リメータレンズとを組み合わせた光源系で照明用の平行
光束を得る構成でもよい。

【００８０】本発明においては、光源からの不要スペク
トル光を色分離系の略平行光領域において除去すること
ができるので、色再現性の良好な投写型表示装置が実現
できる。

【００８１】実施例５．図２１は本発明の実施例５にお
ける投写型表示装置の光学系を示す構成図である。図に
おいて、１００Ｎは不要光、１５はネオジウムガラス
（例：ＨＯＹＡ社製Ｖ−１０）であり、図２２は本発明
の実施例５に示すネオジウムガラス１５の分光透過特性
図である。図に示すように、ネオジウムガラスは５８０
ｎｍ付近のスペクトルを選択的に吸収する分光特性を有
している。

【００８２】まず、上記実施例の動作について説明す
る。実施例１と同様に、メタルハライドランプ２を出射
した光束のうち放物面鏡３を反射した光束は、略平行光
の照明光束１００となりフィルタ４に入射する。該フィ
ルタ４は可視光のみを透過し、不要な赤外・紫外光を反
射ないし吸収（例：４００〜７００[nm]の波長帯域を透
過）する。

【００８３】フィルタ４を透過した照明光１００は、第
１のダイクロイックミラー５ａに入射する。該ダイクロ
イックミラー５ａは、緑色光１００Ｇ、青色光１００Ｂ
および波長５８０ｎｍ付近にピークを有する不要光１０
０Ｎを反射し赤色光１００Ｒを透過する。赤色光１００
Ｒは、反射ミラー６ａによって光路を折り曲げられて液
晶ライトバルブ７Ｒに照射される。第１のダイクロイッ
クミラー５ａを反射した緑色光１００Ｇ、青色光１００
Ｂおよび不要光１００Ｎは、第２のダイクロイックミラ
ー５ｂに入射する。該ダイクロイックミラー５ｂは、青
色光１００Ｂを透過し緑色光１００Ｇおよび不要光１０
０Ｎを反射する。第２のダイクロイックミラー５ｂを透
過した青色光１００Ｂは液晶ライトバルブ７Ｂに照射さ
れる。第２のダイクロイックミラー５ｂを反射した光束
のうち不要光１００Ｎはネオジウムガラス１５に入射す
ると吸収され、緑色光１００Ｇのみが透過し、液晶ライ
トバルブ７Ｇに照射される。

【００８４】液晶ライトバルブ７Ｒ、７Ｇ、７Ｂに形成
された画像で変調された光束１００Ｒ、１００Ｇ、１０
０Ｂは各フィールドレンズ１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂを介
したのち、第３のダイクロイックミラー５ｃ、第４のダ
イクロイックミラー５ｄによって再び１本の光束に合成
されて投写レンズ９に入射する。該投写レンズ９を透過
した光束は投写光１０１となり、スクリーン１０上に投
写画像として拡大結像され鑑賞に供される。

【００８５】ネオジウムガラスは、一般に図２２に示す
ように５８０ｎｍ付近のみならず可視光領域中の他のス
ペクトル光（特に青色光領域）をも吸収する問題があ
る。しかしながら、本実施例ではネオジウムガラスを緑
色光路中に配置したので大きな問題とはならず、５３５
〜５６５ｎｍの光を透過する狭帯域緑透過フィルタとし
て作用することにより、緑色光の色相を良好にする。

【００８６】上記のようにネオジウムガラスを緑色光路
中に配置したのは本発明の一例であり、赤色領域（６０
０〜７００[nm]の範囲）の透過率も高いので、赤色光路
中に配置した場合でも本発明の主旨をそこなうものでは
ないことはもちろんである。また、実施例１の中で説明
したのと同様に、フィールドレンズを液晶ライトバルブ
の入射側に配置したり、楕円面鏡とコリメータレンズと
を組み合わせた光源系で照明用の平行光束を得る構成で
もよい。

【００８７】本発明においては、実施例４と同様に光源
からの不要スペクトル光が色分離系の略平行光領域にお
いて除去するので、色再現性の良好な投写型表示装置が
実現できる。

【００８８】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成して
いるので、以下に記載するような効果を奏する。

【００８９】本発明の請求項１記載の投写型表示装置に
よれば、ＲＧＢ各原色光において、色相に寄与する色分
離手段と色合成手段をそれぞれ透過／透過ないし反射／
反射と同じ組み合わせで色分離／合成するように光路を
設定することにより、色合成系の光利用効率が高くなる
ように働き、高輝度の投写画像を表示することを可能と
する。

【００９０】また、本発明の請求項２記載の投写型表示
装置によれば、二分の一波長板をＲ・Ｇ・Ｂの少なくと
も一つの光路中に配置することにより、色合成系へ入射
する部分偏光の特性を変化させることができる。

【００９１】また、本発明の請求項３記載の投写型表示
装置によれば、二分の一波長板の光学軸をＰ偏光および
Ｓ偏光の振動面とのなす角度を４５°に設定することに
より、該二分の一波長板はＰ偏光成分の照明光束とＳ偏
光成分の照明光束を入れ換えることができるので、色分
離系の分光特性と色合成系の分光特性の関係を最適にす
ることができる。

【００９２】また、本発明の請求項４記載の投写型表示
装置によれば、二分の一波長板は光入射面および光出射
面に無反射コーティングを施すことにより、該二分の一
波長板を配置しても照明光束の損失を最小限に防止する
ことができるので、投写光の高輝度化を効果的に実現す
ることができる。

【００９３】また、本発明の請求項５記載の投写型表示
装置によれば、二分の一波長板を光軸中心に回転するこ
とにより、該二分の一波長板を透過した光のＰ／Ｓ各偏
光成分の分光特性を変化するができるので、投写光の色
再現性の調整を効果的に実現することができる。

【００９４】また、本発明の請求項６記載の投写型表示
装置によれば、光源からの不要光を色分離系において光
学系から除去することにより、不要光の除去ムラを効果
的に抑制することができる。

【００９５】また、本発明の請求項７記載の投写型表示
装置によれば、不要光を任意の原色光透過ダイクロイッ
クフィルタで反射させることにより、色合成系への不要
光入射を効果的に抑制することができる。

【００９６】また、本発明の請求項８記載の投写型表示
装置によれば、ダイクロイックフィルタをフィールドレ
ンズの前方に配置することにより、該ダイクロイックフ
ィルタへの光入射角依存性を効果的に抑制することがで
きる。

【００９７】また、本発明の請求項９記載の投写型表示
装置によれば、不要光をネオジウムガラスで吸収するこ
とにより、色合成系への不要光入射を効果的に抑制する
ことができる。

【００９８】また、本発明の請求項１０記載の投写型表
示装置によれば、ネオジウムガラスを緑色光路ないし赤
色光路中に配置することにより、該ネオジウムガラスに
よる青色光ないし赤色光の光損失を効果的に抑制するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１における投写型表示装置の
光学系を示す構成図である。

【図２】 メタルハライドランプの分光特性図である。

【図３】 本発明の実施例１に示す色分離系Ｒ透過ダイ
クロイックミラーの分光透過特性図である。

【図４】 本発明の実施例１に示す色分離系Ｂ透過ダイ
クロイックミラーの分光透過特性図である。

【図５】 本発明の実施例１に示す色合成系Ｒ透過ダイ
クロイックミラーの分光透過特性図である。

【図６】 本発明の実施例１に示す色合成系Ｂ透過ダイ
クロイックミラーの分光透過特性図である。

【図７】 本発明の実施例１における楕円鏡を用いた場
合の投写型表示装置の光学系を示す構成図である。

【図８】 照明系絞りと投写レンズの入射瞳の動作説明
図である。

【図９】 本発明の実施例２における投写型表示装置の
光学系を示す構成図である。

【図１０】 本発明の実施例２に示す二分の一波長板の
動作説明図である。

【図１１】 本発明の実施例２に示す色分離系Ｂ反射ダ
イクロイックミラーの分光透過特性図である。

【図１２】 本発明の実施例２に示す色分離系Ｒ反射ダ
イクロイックミラーの分光透過特性図である。

【図１３】 本発明の実施例２に示す色合成系Ｒ反射ダ
イクロイックミラーの分光透過特性図である。

【図１４】 本発明の実施例２に示す色合成系Ｇ反射ダ
イクロイックミラーの分光透過特性図である。

【図１５】 本発明の実施例２に示す二分の一波長板の
波長依存性を説明するための図である。

【図１６】 本発明の実施例３における投写型表示装置
の光学系を示す構成図である。

【図１７】 本発明の実施例３に示す二分の一波長板を
回転した時の偏光変換の説明図である。

【図１８】 二分の一波長板回転時における２つのダイ
クロイックミラーの積算分光特性図および投写光の分光
特性図である。

【図１９】 本発明の実施例４における投写型表示装置
の光学系を示す構成図である。

【図２０】 本発明の実施例４に示すＧ透過ダイクロイ
ックフィルタの分光透過特性図である。

【図２１】 本発明の実施例５における投写型表示装置
の光学系を示す構成図である。

【図２２】 本発明の実施例５に示すネオジウムガラス
の分光透過特性図である。

【図２３】 従来の液晶ライトバルブを用いた投写型表
示装置の光学系の構成図である。

【図２４】 ＰＤＬＣの原理図である。

【図２５】 ダイクロイックミラーの偏光依存性および
複数のダイクロイックミラーの組み合わせによる積算分
光特性を表す図である。

【符号の説明】

１ 光源、２ ランプ、３ 反射鏡、４ フィルタ、５
ダイクロイックミラー、６ 反射ミラー、７ 液晶ラ
イトバルブ、９ 投写レンズ、１０ スクリーン、１５
ネオジウムガラス、１６ フィールドレンズ、２１
二分の一波長板、２４ 回転調整機構、３５ ダイクロ
イックフィルタ、１００ 照明光、１０１ 投写光。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鹿間 信介 長岡京市馬場図所１番地 三菱電機株式会 社映像システム開発研究所内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透過と散乱の２状態に変化することによ
   り画像を形成する複数のライトバルブと、該ライトバル
   ブに形成された画像を拡大投写する投写レンズと、該投
   写レンズの入射瞳上に前記ライトバルブの透過光を集光
   するフィールドレンズと、該ライトバルブを照明する略
   平行光を出射する光源手段と、該略平行光を赤、緑、青
   の３つの原色光に分解する色分離手段と、画像形成後に
   該原色光を１つの光に合成するための色合成手段よりな
   る光学系を有する投写型表示装置において、各原色光に
   おいて色相に寄与する色分離手段／色合成手段を透過／
   透過ないし反射／反射と同じ組み合わせになるように光
   路を設定することを特徴とする投写型表示装置。
2. 【請求項２】 透過と散乱の２状態に変化することによ
   り画像を形成する複数のライトバルブと、該ライトバル
   ブに形成された画像を拡大投写する投写レンズと、該投
   写レンズの入射瞳上に前記ライトバルブの透過光を集光
   するフィールドレンズと、該ライトバルブを照明する略
   平行光を出射する光源手段と、該略平行光を赤、緑、青
   の３つの原色光に分解する色分離手段と、画像形成後に
   該原色光を１つの光に合成するための色合成手段よりな
   る光学系を有する投写型表示装置において、前記色合成
   手段としてダイクロイックミラーを用い、前記ライトバ
   ルブを透過する光路中に、任意偏光の振動面を所定の角
   度回転させることができる二分の一波長板を配置するこ
   とを特徴とする投写型表示装置。
3. 【請求項３】 前記二分の一波長板の光学軸は、Ｐ偏光
   振動面およびＳ偏光振動面とのなす角度が４５°となる
   ように配置したことを特徴とする請求項２記載の投写型
   表示装置。
4. 【請求項４】 前記二分の一波長板の光入射面および光
   出射面に、無反射コーティングを施したことを特徴とす
   る請求項２記載の投写型表示装置。
5. 【請求項５】 前記二分の一波長板を光軸中心に回転す
   る調整機構手段を有したことを特徴とする請求項２記載
   の投写型表示装置。
6. 【請求項６】 透過と散乱の２状態に変化することによ
   り画像を形成する複数のライトバルブと、該ライトバル
   ブに形成された画像を拡大投写する投写レンズと、該投
   写レンズの入射瞳上に前記ライトバルブの透過光を集光
   するフィールドレンズと、該ライトバルブを照明する略
   平行光を出射する光源手段と、該略平行光を赤、緑、青
   の３つの原色光に分解する色分離手段と、画像形成後に
   該原色光を１つの光に合成するための色合成手段よりな
   る光学系を有する投写型表示装置において、前記色合成
   手段としてダイクロイックミラーを用い、前記光源手段
   から出射される照明光のうち、不要なスペクトル光を色
   分離手段によって除去することを特徴とする投写型表示
   装置。
7. 【請求項７】 前記不要スペクトル光を任意の単一の原
   色光のみを選択的に透過するダイクロイックフィルタを
   用いて除去することを特徴とする請求項６記載の投写型
   表示装置。
8. 【請求項８】 前記ダイクロイックフィルタをフィール
   ドレンズの前方に配置したことを特徴とする請求項７記
   載の投写型表示装置。
9. 【請求項９】 前記不要スペクトル光をネオジウムガラ
   スを用いて光学系から除去することを特徴とする請求項
   ６記載の投写型表示装置。
10. 【請求項１０】 前記ネオジウムガラスを緑色光ないし
    赤色光対応のライトバルブ近傍に配置したことを特徴と
    する請求項９記載の投写型表示装置。