JPH09329854A

JPH09329854A - 投射型表示装置

Info

Publication number: JPH09329854A
Application number: JP8171726A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Sekine; 淳関根; Hideaki Shimomura; 英明下村; Tetsuo Hattori; 徹夫服部
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1996-06-11
Publication date: 1997-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】色分解光学系の小型化を図るとともに、色分
解光学系としてクロスダイクロイックミラー等を用いた
場合であってもその構造に起因する投射像の色ムラをな
くす。【解決手段】光源１からの光は、クロスダイクロイッ
クミラー３により色分解される。色分解された各色光
は、ライトバルブ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂによりそれぞれ変調
され、クロスダイクロイックプリズム６により色合成さ
れ、投射レンズ１０５により投射される。クロスダイク
ロイックプリズム６は、投射レンズ１０５の開口絞りに
よって定まる主光線がテレセントリック性を維持してい
る位置に設けられる。クロスダイクロイックミラー３
は、投射レンズ１０５の開口絞りによって定まる主光線
が光軸と交わる位置付近に配置される。

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
上に形成される画像をスクリーン上に投射する投射型表
示装置に関し、特に複数の色成分用液晶ライトバルブに
形成される画像をそれぞれ複数の色成分の照明光で照明
するとともに、これらの画像を合成して該合成像を投射
光学系にて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、光源からの光を三色分解光学
系によりＲ光（赤色光）、Ｇ光（緑色光）及びＢ光（青
色光）に色分解し、液晶を使用したライトバルブを用い
てこれら色分解されたＲ，Ｇ，Ｂ光の入射光を信号によ
ってそれぞれ変調して、これらのライトバルブから出射
した変調光を色合成し、投射レンズによりスクリーン上
に投射する投射型表示装置が知られている。

【０００３】このような従来の投射型表示装置の代表的
な例について、図３を参照して説明する。図３は、従来
の投射型表示装置の概略構成図である。

【０００４】この従来の投射型表示装置では、図３に示
すように、ランプ３０１から放射されたＲ，Ｇ，Ｂ光成
分を含む光源光は、該ランプ３０１の背後に配置された
凹面鏡３０２と整形レンズ３０３とによって略平行光束
に変換され、色分解光学系に入射する。該色分解光学系
は、Ｂ光反射ダイクロイックミラー３０４とＧ光ダイク
ロイックミラー３０５とから構成されており、前記略平
行光束をＲ，Ｇ，Ｂ光に色分解する。Ｂ光反射ダイクロ
イックミラー３０４にて反射されたＢ光はミラー３０７
によって再び反射されてＢ光用液晶ライトバルブ３１１
に入射し、Ｇ光反射ダイクロイックミラー３０５によっ
て反射されたＧ光はＧ光用ライトバルブ３１０に入射す
る。そして、ダイクロイックミラー３０５を通過したＲ
光は、ミラー３０６及びミラー３０８にて反射されてＲ
光用液晶ライトバルブ３０９に入射する。各液晶ライト
バルブ３０９〜３１１に入射した各色光は各色の映像信
号に基づいて変調される。すなわち、各色の映像信号は
各液晶ライトバルブ３０９〜３１１上で透過率分布を持
つ画像に変換される。これらのライトバルブ３０９〜３
１１から出射された光は、内部にＸ型に配置されたＲ光
反射ダイクロイック膜及びＢ光反射ダイクロイック膜を
有する色合成光学系としてのダイクロイックプリズム３
１２に入射して三色合成され、Ｇ光が透過する方向に合
成光として該プリズム３１２から出射し、投射レンズ３
１３にて図示なきスクリーン上に拡大投射される。

【０００５】この従来例では、ダイクロイックミラー３
０４，３０５が互いに平行になるように構成されている
が、これらのダイクロイックミラー３０４，３０５をＸ
型に配置した、いわゆるクロスダイクロイックミラーと
したものも、従来例として知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般的に、色合成光学
系として用いられるダイックロイックミラーやダイクロ
イックプリズムのような多層膜フィルターにおいては、
その分光特性に角度依存性がある。そのため、主光線の
前記多層膜フィルターに対する入射角が、前記多層膜フ
ィルターのどの位置においても一定でない場合には、多
層膜フィルターの分光特性が各主光線毎に異なってしま
い、スクリーン上においてカラーシェーディングを引き
起こすという問題が発生する。

【０００７】さらに、一般に、液晶ライトバルブには性
能に角度依存性があり、液晶ライトバルブに対する投射
光学系によって決定される主光線の入射角が場所によっ
て異なると、これに起因して投射像のコントラストにム
ラが発生するという問題がある。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、カラーシェーディングの少ない投射像を得る
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。

【０００９】また、本発明は、色分解光学系の小型化を
図ることができるとともに、色分解光学系としてクロス
ダイクロイックミラー等を用いた場合であってもその構
造に起因する投射像の色ムラを防止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】さらに、本発明は、コントラストムラのな
い良好な投射像を得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。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、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する色分解光学系と、該色分解光学
系によって色分解された各色光が導かれる位置にそれぞ
れ配置された複数の色信号用ライトバルブと、該複数の
色信号用ライトバルブによってそれぞれ変調された各色
光を合成する色合成光学系と、該色合成光学系により色
合成された光を投射する投射光学系とを備えた投射型表
示装置において、前記投射光学系は開口絞りを有し、前
記色合成光学系は、前記投射光学系の開口絞りによって
決定される主光線がテレセントリック性を維持している
位置に設けられたものである。

【００１２】この第１の態様によれば、色合成光学系
が、投射光学系の開口絞りによって決定される主光線が
テレセントリック性を維持している位置に設けられてい
るので、色合成光学系の角度特性に起因する投射像のカ
ラーシェーディングをなくすことができる。

【００１３】本発明の第２の態様による投射型表示装置
は、前記第１の態様による投射型表示装置において、前
記色分解光学系は、前記投射光学系の開口絞りによって
決定される主光線が光軸と交わる位置付近に配置された
ものである。

【００１４】この第２の態様によれば、色分解光学系が
前記投射光学系の開口絞りによって決定される主光線が
光軸と交わる位置付近に配置されている。このため、色
分解光学系を通過する光束の断面積が小さくなって、色
分解光学系を小型化することができ、コスト低減を図る
ことができる。また、色分解光学系をこのような位置に
配置すると、クロスダイクロイックミラー等を用いた場
合であっても、２つのミラーが交わった部分の交線の部
分に起因する投射像の色ムラを防止することができる。

【００１５】本発明の第３の態様による投射型表示装置
は、前記第１又は第２の態様による投射型表示装置にお
いて、前記光源からの光を導く照明用リレー光学系であ
って、前記色分解光学系の前側に配置された前群と、前
記色分解光学系の後側に配置され前記色分解光学系によ
って分解された各色光毎に設けられた後群とから構成さ
れた照明用リレー光学系を更に備え、前記光源と前記色
分解光学系との間には、インテグレータが設けられると
ともに、該インテグレータからの光を前記色分解光学系
へ導くように前記照明用リレー光学系の前記前群が設け
られたものである。

【００１６】この第３の態様によれば、インテグレータ
及び照明用リレー光学系を備えているので、光源からの
光を無駄なく伝送することができる。そして、この第３
の態様によれば、照明用リレー光学系の前群と後群との
間に色分解光学系が配置されているので、投射光学系の
開口絞りによって決定される主光線が光軸と交わる位置
への色分解光学系の配置が可能となる。

【００１７】本発明の第４の態様による投射型表示装置
は、前記第３の態様による投射型表示装置において、前
記インテグレータは面光源を形成し、前記照明用リレー
光学系は前記色分解光学系にて分解された各色光による
前記面光源の像を形成し、前記照明用リレー光学系は、
前記面光源の前記像側に前記投射光学系の開口絞りによ
って決定される主光線がテレセントリックな光学系であ
るものである。

【００１８】本発明の第５の態様による投射型表示装置
は、前記第４の態様による投射型表示装置において、前
記色分解光学系は、前記光源からの光をＲ光成分、Ｇ光
成分及びＢ光成分に分解し、前記複数の色信号用ライト
バルブは、Ｒ光用ライトバルブ、Ｇ光用ライトバルブ及
びＢ光用ライトバルブを有し、各色光による前記面光源
の前記像と前記Ｒ光用ライトバルブ、Ｇ光用ライトバル
ブ及びＢ光用ライトバルブとの間には、前記色分解光学
系にて分解されたＲ光、Ｇ光及びＢ光を前記Ｒ光用ライ
トバルブ、Ｇ光用ライトバルブ及びＢ光用ライトバルブ
へそれぞれ導くＲ光用、Ｇ光用及びＢ光用リレー光学系
がそれぞれ設けられたものである。

【００１９】本発明の第６の態様による投射型表示装置
は、前記第５の態様による投射型表示装置において、前
記Ｒ光用、Ｇ光用及びＢ光用リレー光学系は、各色光に
よる前記面光源の２次像を前記Ｒ光用ライトバルブ、Ｇ
光用ライトバルブ及びＢ光用ライトバルブ上にそれぞれ
形成し、かつ該２次像側に前記投射光学系の開口絞りに
よって決定される主光線がテレセントリックな光学系で
あるものである。

【００２０】この第６の態様によれば、Ｒ光用ライトバ
ルブ、Ｇ光用ライトバルブ及びＢ光用ライトバルブ上に
各色光による面光源の２次像が形成されるので、クリテ
ィカル（臨界）照明が達成される。そして、Ｒ光用、Ｇ
光用及びＢ光用リレー光学系は、２次像側にテレセント
リックな光学系であるので、各ライトバルブは主光線が
テレセントリック性を維持している位置に配置されるこ
とになる。したがって、ライトバルブの角度特性による
投射像のコントラストのムラが発生しない。

【００２１】

【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。

【００２２】図１は、本発明の一実施の形態による投射
型表示装置の全体構成を示す概略斜視図である。説明を
理解し易くするために、図１に示すように互いに直交す
るＸ，Ｙ，Ｚ軸を定義する。図２は、図１に示す投射型
表示装置の図１中のＹＺ断面における光路図である。図
２中の実線は軸外光線の最周縁光線を示し、図２中の破
線は軸外光線の主光線（投射レンズ１０５の開口絞り１
０５ａによって決定される主光線）を示している。な
お、図２における座標系は、図１のものと対応してい
る。

【００２３】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、図示なきランプと該ランプが第１焦
点の位置になるように設けられた楕円鏡とからなる光源
１からの光は、図示なき赤外吸収フィルター及び紫外吸
収フィルターを通過した後、角柱形状の透明光学部材か
らなるロッドインテグレータ２に入射し、その内面にて
反射を繰り返し入射面と対向する出射面から出射され
る。ここで、出射面には均一な光強度を持つ面光源が形
成される。言い換えると、この出射面は、ロッドインテ
グレータ２の内面反射によってその入射面の位置に形成
される複数の光源の虚像からの光で重畳的に照明されて
いる。

【００２４】次に、ロッドインテグレータ２の出射面か
ら出射された光は、図中の−Ｚ方向に沿って進行し、前
群の第１照明レンズ１０１及び後群の第２照明レンズ１
０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂからなる照明用リレー光学
系の、前記第１照明レンズ１０１に入射する。

【００２５】第１照明レンズ１０１と第２照明レンズ１
０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂの間には、色分解光学系を
構成するクロスダイクロイックミラー３が配置されてい
る。前記照明用リレー光学系は、焦点距離ｆ１の第１照
明用レンズ１０１と焦点距離ｆ２の第２照明用レンズ１
０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂとがそれぞれ間隔ｆ１＋ｆ
２となるように、すなわち第１照明レンズ１０１の後側
焦点位置と第２照明レンズ１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２
Ｂの前側焦点位置とが合致するように、構成されてい
る。

【００２６】第１照明レンズ１０１を通過した光は、該
第１照明レンズ１０１と第２照明レンズ１０２Ｒ，１０
２Ｇ，１０２Ｂとで構成される瞳空間に進入し、Ｒ光反
射ダイクロイックミラー３ＲとＢ光反射ダイクロイック
ミラー３ＢとがＸ型に組み合わされたクロスダイクロイ
ックミラー３から構成される色分解光学系に入射するこ
ととなる。ここで、Ｒ光成分はＲ光反射ダイクロイック
ミラー３Ｒによって図中−Ｘ方向へ向けて反射され、Ｂ
光成分はＢ光反射ダイクロイックミラー３ＢによってＸ
方向に反射される。そして、Ｇ光成分は、Ｒ光反射ダイ
クロイックミラー３Ｒ及びＢ光反射ダイクロイックミラ
ー３Ｂを透過して図中−Ｚ方向へ進行する。なお、当該
クロスダイクロイックミラー３は、前記第１照明レンズ
１０１の後側焦点位置、すなわち第２照明レンズ１０２
Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂの前側焦点の位置に配置されて
いる。つまり、クロスダイクロイックミラー３は、図２
に示すように、前記主光線が光軸と交わる位置に配置さ
れている。

【００２７】クロスダイクロイックミラー３によって分
解されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光成分は、それぞれ第２照明レ
ンズ１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂを透過し、更に折り
曲げミラー４Ｒ，４Ｇ，４Ｂによって反射されて図中−
Ｙ方向に沿って進行し、第２照明レンズ１０２Ｒ，１０
２Ｇ，１０２Ｂの後側焦点位置にロッドインテグレータ
２の出射面の像（面光源の像）が各色成分毎に形成され
る。

【００２８】ここで、各色成分光のうちＧ光成分につい
て、図２を参照して説明する。図２には、色分解光学系
と色合成光学系との間についてはＧ成分光学系が図示さ
れている。

【００２９】ロッドインテグレータ２の出射面から距離
ｆ１に配置された第１照明レンズ１０１に入射した光の
うちのＧ光成分は、該レンズ１０１からｆ１の距離に配
置されたダイクロイックミラー３を経由し、上記のよう
に第１照明レンズ１０１からｆ１＋ｆ２の距離に配置さ
れた第２照明レンズ１０２Ｇを経由してミラー４Ｇにて
−Ｚ方向に反射されて、第２照明レンズ１０２より距離
ｆ２の位置にインテグレータ２の出射面の実像Ｉを形成
する。なお、本実施の形態では、この構造を採用してい
るために、像Ｉはインテグレータ２の出射面のｆ２／ｆ
１の大きさとなる。

【００３０】ダイクロイックミラー３の配置される位置
は、投射レンズ１０５の開口絞り１０５ａによって決定
される主光線が光軸と交わる位置と一致している。この
位置においては、図２中の実線で示す光束の最周縁線が
一番絞られるところとなり、光束の断面積が最も小さく
なることとなるため、ダイクロイックミラー３を最も小
さくすることができる。

【００３１】さらに、図２に示すように、この実施の形
態に係る投射型表示装置においては、ロッドインテグレ
ータ２の出射面と第１照明レンズ１０１との間の光路、
及び、第２照明レンズ１０２Ｇと実像Ｉとの間の光路で
は、投射レンズ１０５の開口絞り１０５ａの中心を通過
する光線（すなわち、主光線）が光軸と平行になってい
る。すなわち、第１照明レンズ１０１と第２照明レンズ
１０２Ｇとで構成される照明用リレー光学系は、入射側
及び出射側の両側に対し、テレセントリック光学系を構
成している。

【００３２】再び図１を参照すると、クロスダイクロイ
ックミラー３によって−Ｘ方向に向けて反射されたＲ光
成分光は、焦点距離ｆ２を持つ第２照明レンズ１０２Ｒ
を経由し、折り曲げミラー４Ｒにて−Ｙ方向に反射さ
れ、Ｇ光と同様に、第１照明レンズ１０１から距離ｆ１
＋ｆ２の距離に配置された第２照明レンズ１０２Ｒから
距離ｆ２の位置にＲ成分光による実像を形成する。

【００３３】さらに、クロスダイクロイックミラー３に
よってＸ方向に向けて反射されたＢ光成分光は、焦点距
離ｆ２を持つ第２照明レンズ１０２Ｂを経由し、折り曲
げミラー４Ｂにて−Ｙ方向に反射され、Ｇ光と同様に、
第１照明レンズ１０１から距離ｆ１＋ｆ２の距離に配置
された第２照明レンズ１０２Ｂから距離ｆ２の位置にＢ
成分光による像を形成する。

【００３４】図２において、Ｇ成分光の形成するインテ
グレータ２の出射面の実像Ｉから出射した光線は、実像
Ｉから距離ｆ２の位置に配置された焦点距離ｆ２の第３
照明レンズ１０３Ｇを経由し、折り曲げミラー５Ｇにて
反射され、Ｚ方向に沿って進行し、第３照明レンズ１０
３Ｇと距離ｆ１＋ｆ２の間隔で配置された焦点距離ｆ１
の第４照明レンズ１０４Ｇを透過し、第４照明レンズ１
０４Ｇから距離ｆ１の位置に配置されたＧ光用液晶ライ
トバルブ７Ｇに入射し、これを照明する。すなわち、第
３照明レンズ１０３Ｇの後側焦点と第４照明レンズの前
側焦点とが合致するように配置されており、両者にてＧ
光照明用リレー光学系を構成している。

【００３５】第３照明レンズ１０３Ｇと第４照明レンズ
１０４Ｇとが上記構成をなすため、上記実像Ｉを倍率ｆ
１／ｆ２にて液晶ライトバルブ７Ｇ上に結像することと
なり、結局、ロッドインテグレータ２の出射面と等倍の
像を液晶ライトバルブ７Ｇ上に結像する。液晶ライトバ
ルブ７Ｇと第４照明レンズとの間、及び、第３照明レン
ズ１０３Ｇと実像Ｉとの間においても、投射レンズ１０
５の開口絞り１０５ａによって決定される主光線は光軸
と平行になり、テレセントリック光学系が形成されてい
る。

【００３６】再び図１を参照すると、ダイクロイックミ
ラー３にて分解されたＲ光は、第２照明レンズ１０２Ｒ
を透過した後、該照明レンズ１０２Ｒよりｆ２の距離に
形成した実像Ｉを出射し、ミラー４Ｒにより反射されて
−Ｙ方向に進行し、Ｇ光と同様に、Ｒ光による実像Ｉか
ら距離ｆ２の位置に配置された焦点距離ｆ２の第３照明
レンズ１０３Ｒを経由し、折り曲げミラー５Ｒにて反射
され、Ｘ方向に沿って進み、焦点距離ｆ１の第４照明レ
ンズ１０４Ｒを透過し、第４照明レンズ１０４Ｒからｆ
１の距離に配置されたＲ光用ライトバルブ７Ｒに入射
し、これを照明する。なお、第３照明レンズ１０３Ｒと
第４照明レンズ１０４Ｒとはｆ１＋ｆ２の間隔に配置、
すなわち第３照明レンズ１０３Ｒの後側焦点と第４照明
レンズ１０４Ｒの前側焦点とを一致させて配置されてお
り、これらはＲ光照明用リレー光学系を構成している。

【００３７】ダイクロイックミラー３にて分解されたＢ
光は、第２照明レンズ１０２Ｂを透過した後、該照明レ
ンズ１０２Ｂよりｆ２の距離に形成した実像Ｉを出射
し、ミラー４Ｂにより反射されて−Ｙ方向に進行し、Ｇ
光と同様に、Ｂ光による実像Ｉからｆ２の位置に配置さ
れた焦点距離ｆ２の第３照明レンズ１０３Ｂを経由し、
折り曲げミラー５Ｂにて反射され、−Ｘ方向に沿って進
み、焦点距離ｆ１の第４照明レンズ１０４Ｂを経由して
第４照明レンズ１０４Ｂからｆ１の距離に配置されたＢ
光用ライトバルブ７Ｂに入射し、これを照明する。な
お、第３照明レンズ１０３Ｂと第４照明レンズ１０４Ｂ
とはｆ１＋ｆ２の間隔に配置、すなわち第３照明レンズ
１０３Ｂの後側焦点と第４照明レンズ１０４Ｂの前側焦
点とを一致させて配置されており、これらはＢ光照明用
リレー光学系を構成している。

【００３８】図２を参照して説明したＧ光と同様に、Ｒ
光についても、実像Ｉと第３照明レンズ１０３Ｒとの
間、及び、第４照明レンズ１０４Ｒとライトバルブ７Ｒ
との間においては、投射レンズ１０５の開口絞り１０５
ａにて決定される主光線が光軸と平行になり、すなわち
テレセントリック光学系が形成されている。同様に、Ｂ
光についても、Ｂ光の実像Ｉと第３照明レンズ１０３Ｂ
との間、及び、第４照明レンズ１０４Ｂとライトバルブ
７Ｂとの間においては、投射レンズ１０５の開口絞り１
０５ａにて決定される主光線が光軸と平行になり、すな
わちテレセントリック光学系が形成されている。

【００３９】このように、本実施の形態では、各色光用
ライトバルブ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ上には均一な光強度分布
を持つロッドインテグレータ２の出射面の等倍像が形成
されることとなる。すなわち、各色光用ライトバルブ７
Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、均一な面光源によってクリティカル
（臨界）照明されることとなる。本実施の形態では、第
１照明レンズ１０１と第２照明レンズ１０２Ｒ，１０２
Ｇ，１０２Ｂでロッドインテグレータ２の出射面のｆ２
／ｆ１倍の像を形成し、第３照明レンズ１０３Ｒ，１０
３Ｇ，１０３Ｂと第４照明レンズ１０４Ｒ，１０４Ｇ，
１０４Ｂによって当該像のｆ１／ｆ２倍の２次像をライ
トバルブ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ上に再結像形成するため、ロ
ッドインテグレータ２の出射面の等倍像をライトバルブ
７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ上にそれぞれ結像することとなる。

【００４０】これより、ロッドインテグレータ２の出射
面と各色光用ライトバルブ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂとは共役な
配置となり、その倍率関係も等倍であることから、ライ
トバルブ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの画像形成面とロッドインテ
グレータ２の出射面とが同一サイズ、同一形状にするこ
とにより、効率的な、そして均一的な上記臨界照明が達
成できる。

【００４１】なお、図１及び図２に示す実施の形態によ
る投射型表示装置において、Ｒ光用第２照明レンズ１０
２Ｒ、Ｇ光用第２照明レンズ１０２Ｇ及びＢ光用第２照
明レンズ１０２Ｂは焦点距離がｆ２の同一なレンズであ
り、Ｒ光用第３照明レンズ１０３Ｒ、Ｇ光用第３照明レ
ンズ１０３Ｇ及びＢ光用第３照明レンズ１０３Ｂは焦点
距離がｆ２の同一なレンズであり、さらにＲ光用第４照
明レンズ１０４Ｇ、Ｇ光用第４照明レンズ１０４Ｇ及び
Ｂ光用第４照明レンズ１０４Ｂは焦点距離がｆ１の同一
なレンズである。また、色分解光学系用クロスダイクロ
イックミラー３から各色用ライトバルブ７Ｒ，７Ｇ，７
Ｂまでの光路長はそれぞれ実質的に同一である。

【００４２】ここで、これらの各色用ライトバルブ７
Ｒ，７Ｇ，７Ｂについて説明する。各液晶ライトバルブ
７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、例えば、液晶パネルをクロスニコ
ルを構成する二枚の偏光板にて挟み込んだ構造をなして
いる。図面には示していないが、この液晶パネルは、光
の入射側から順に、透明ガラス基板、該ガラス基板上に
形成された格子状の画素を選択スイッチングするアクテ
ィブ非線形素子（例えばＴＦＴ）及びこれと結合された
画素を構成する電極、液晶層、対向電極及び透明ガラス
基板から構成されている。上記アクティブ素子が各色毎
の色信号によって電極をスイッチングすると、この電極
と対向電極の間の液晶層に電圧が印加され、この電界に
よって液晶分子が互いに平行、かつ基板に対して垂直に
配列されることとなり、このために、入射側の偏光板に
よる偏光はそのまま液晶パネルを通過して、クロスニコ
ルを構成する出射側の偏光板に吸収される。ここで、ア
クティブ素子によって選択されない箇所は液晶分子はね
じれ構造を有することとなり、入射側の偏光板からの偏
光は、液晶のねじれに倣って偏光方向を９０度変換して
からパネルを出射され、出射側の偏光板を通過する。こ
のように、各色用液晶ライトバルブは各色信号によりス
イッチングされることにより、当該ライトバルブ上に各
色に応じた画像を形成する。すなわち各液晶ライトバル
ブを通過する光に対し変調をかけることとなる。

【００４３】さて、各色用ライトバルブ７Ｒ，７Ｇ，７
Ｂの出射側には、Ｒ光用反射ダイクロイック膜６ＲとＢ
光反射ダイクロイック膜６ＢがＸ型になるように４つの
直角プリズムを組み合わせたクロスダイクロイックプリ
ズム６が、色合成光学系として設けられている。Ｇ光用
ライトバルブ７Ｇにより変調されてこれ出射したＧ成分
光は、図中Ｚ方向へ向かって進行し、Ｒ光反射ダイクロ
イック膜６Ｒ及びＢ光反射ダイクロイック膜６Ｂを透過
する。また、Ｒ光用ライトバルブ７Ｒによって変調され
てこれを出射したＲ成分光は、図中Ｘ方向に向けて進行
し、Ｒ光反射ダイクロイックプリズム膜６ＲにてＺ方向
に反射される。また、Ｂ光用ライトバルブ６Ｂによって
変調されてこれを出射したＢ成分光は−Ｘ方向に向かっ
て進行し、Ｂ光反射ダイクロイック膜６ＢにてＺ方向に
向かって反射される。すなわち、クロスダイクロイック
ミラー３によって３方向（Ｒ成分光は−Ｘ方向、Ｇ成分
光は−Ｚ方向、Ｂ成分光はＸ方向）に分解された各色成
分光は、各ライトバルブ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを通過後、上
記３方向とは逆向き（Ｒ成分光はＸ方向、Ｇ成分光はＺ
方向、Ｂ成分光は−Ｘ方向）にクロスダイクロイックプ
リズム６に入射して、各色成分光とも、クロスダイクロ
イックミラー３に入射する方向（−Ｚ方向）とは逆向き
（Ｚ方向）にクロスダイクロイックプリズム６から出射
される。

【００４４】本実施の形態では、Ｒ光用液晶ライトバル
ブ７Ｒを透過して出射する直線偏光は±Ｙ方向に振動す
る直線偏光になるように、Ｇ光用ライトバルブを透過し
て出射する直線偏光の振動方向も±Ｙ方向になるよう
に、Ｂ光用ライトバルブを透過して出射する直線偏光の
振動方向も同様に±Ｙ方向になるように、各色光用ライ
トバルブを構成するクロスニコルの偏光板の偏光方向が
決定されている。このようにすると、色合成用ダイクロ
イックプリズム６を構成するＲ光反射用ダイクロイック
膜６Ｒ及びＢ光反射用ダイクロイック膜６Ｂの膜面に対
し、各色光用ライトバルブ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを出射した
直線偏光の偏光方向がダイクロイック膜６Ｒ，６Ｂに対
してＳ偏光となり、ダイクロイック膜６Ｒ，６Ｂの分光
特性を良好にすることができ、好ましい。

【００４５】このクロスダイクロイックプリズム６の出
射側（＋Ｚ方向）には投射レンズ系１０５が配置されて
いる。投射レンズ１０５は、図２に示すように開口絞り
１０５ａを有し、この開口絞り１０５ａよりもクロスダ
イクロイックプリズム６側に位置するレンズ群の後側焦
点（開口絞り１０５側を後側とする）位置に開口絞り１
０５ａを配置する構成を有している。この開口絞り１０
５ａによって当該投射型表示装置に対して光学系の主光
線が決定され、クロスダイクロイックプリズム６と投射
レンズ系１０５との間においてこの主光線が光軸と平行
になっている。すなわち、この投射レンズ系１０５は、
クロスダイクロイックプリズム６側（入射側）にテレセ
ントリックな光学系である。

【００４６】図２に示すように、本実施の形態に係る投
射型表示装置では、ロッドインテグレータ２の出射面と
第１照明用レンズ１０１との間の光路、第２照明レンズ
１０２Ｇと第３照明レンズ１０３Ｇとの間の光路、及
び、第４照明レンズ１０４Ｇと投射レンズ系１０５との
間に光路において、投射レンズ系１０５の開口絞り１０
５ａによって決定される主光線が光軸と平行となる。ま
た、図２では図示されていないが、第２照明レンズ１０
２Ｒと第３照明レンズ１０３Ｒとの間の光路、第２照明
レンズ１０２Ｂと第３照明レンズ１０３Ｂとの間の光路
においても、投射レンズ系１０５の開口絞り１０５ａに
よって決定される主光線が光軸と平行になっている。言
い換えると、照明用リレー光学系、Ｒ光用リレー光学
系、Ｇ光用リレー光学系及びＢ光リレー光学系が、両側
にテレセントリック光学系である。

【００４７】このように、本実施の形態による投射型表
示装置においては、色合成用のダイクロイックプリズム
６が、主光線が光軸と平行な位置、すなわちテレセント
リック性を維持する位置に配置されているために、色合
成光学系の角度特性によるカラーシェーディングが発生
しない利点があり、優れた画質のフルカラー像を投射す
ることができる。さらに、本実施の形態による投射型表
示装置においては、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光用液晶ライトバル
ブ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂも、クロスダイクロイックプリズム
６と同様に、投射レンズ系１０５の開口絞り１０５ａに
よって決定される主光線がテレセントリック性を維持し
ている位置に配置されてるため、液晶ライトバルブ７
Ｒ，７Ｇ，７Ｂの角度特性による投射像のコントラスト
のムラが発生しない利点もあり、この点においても、優
れた画質のフルカラー像を投射することができることに
なる。

【００４８】本実施の形態においては、前述したよう
に、色分解光学系であるクロスダイクロイックミラー３
は、照明用リレー光学系を構成する第１照明レンズ１０
１と第２照明レンズ１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂとの
間において前記主光線が光軸と交差する位置に配置され
ている。

【００４９】クロスダイクロイックミラー３は、その構
造上、ミラー３Ｒとミラー３Ｂとが交わった部分の交線
がどうしても構成されることとなる。このため、第１照
明レンズ１０１と第２照明レンズ１０２Ｒ，１０２Ｇ，
１０２Ｂとの間にクロスダイクロイックミラー３を配置
した場合にはその交線の部分が投射像に影響して色ムラ
として発生する問題を生じてしまうが、本実施の形態の
ようにダイクロイックミラー３を上記位置に配置するこ
とにより本問題を解決することができる。

【００５０】クロスダイクロイックプリズム３を配置す
る位置としては上記位置に限定されることはなく、第１
照明レンズ１０１と第２照明レンズ１０２Ｇ，１０２
Ｒ，１０２Ｂ間の光路中であればどの位置に配置しても
上記問題の発生を軽減させることは可能であるが、その
効果は本実施の形態のように上記位置に配置するのが最
も大である。

【００５１】なお、本実施の形態において、図示なきス
クリーン上で各色用ライトバルブ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの像
が合成された状態で形成されるが、スクリーン上での像
の方向が各色毎に揃うように各色用ライトバルブ７Ｒ，
７Ｇ，７Ｂをドライブすることは言うまでもない。

【００５２】以上、本発明の一実施の形態について説明
したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものでは
ない。

【００５３】例えば、本実施の形態においては、インテ
グレータとしてロッドインテグレータ２を使用している
が、その代わりに、フライアイレンズ等を適用してもよ
い。さらに光源１として、ランプと楕円鏡とを用いる代
わりに、例えば、ランプと放物面鏡又は球面鏡とを用い
ることもできる。

【００５４】また、ロッドインテグレータ２の出射面と
共役な位置に視野絞りを配置することもできる。こうす
ることにより、投射型表示装置の光学系における内面反
射や散乱光を除去することができ、投射像のコントラス
ト向上や液晶ライトバルブの加熱防止を図ることもでき
る。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
色合成光学系を、投射光学系の開口絞りによって決定さ
れる主光線が光軸と平行なテレセントリック性を有する
位置に配置することにより、当該色合成光学系の角度特
性に起因するカラーシェーディングをなくすことができ
る。

【００５６】また、本発明によれば、色分解光学系を、
投射光学系の開口絞りによって決定される主光線が光軸
と交わる位置付近に配置することにより、色分解光学系
の小型化を図ることができるとともに、色分解光学系と
してクロスダイクロイックミラー等を用いた場合であっ
てもその構造に起因する投射像の色ムラをなくすことが
できる。

【００５７】さらに、本発明によれば、各ライトバルブ
を、投射光学系の開口絞りによって決定される主光線が
テレセントリック性を維持している位置に配置すること
により、ライトバルブの角度特性による投射像のコント
ラストのムラをなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による投射型表示装置の
全体構成を示す概略斜視図である。

【図２】図１に示す投射型表示装置の図１中のＹＺ断面
における光路図である。

【図３】従来の投射型表示装置を示す概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１光源２ロッドインテグレータ３色分解光学系（クロスダイクロイックミラー）３ＲＲ光反射ダイクロイックミラー３ＢＢ光反射ダイクロイックミラー４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ，５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ折り曲げミラー６色合成光学系（クロスダイクロイックプリズム）７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ液晶ライトバルブ１０１第１照明レンズ１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂ第２照明レンズ１０３Ｒ，１０３Ｇ，１０３Ｂ第３照明レンズ１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂ第４照明レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｈ０４Ｎ 9/31 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光を色分解する色分解光学系
と、該色分解光学系によって色分解された各色光が導か
れる位置にそれぞれ配置された複数の色信号用ライトバ
ルブと、該複数の色信号用ライトバルブによってそれぞ
れ変調された各色光を合成する色合成光学系と、該色合
成光学系により色合成された光を投射する投射光学系と
を備えた投射型表示装置において、前記投射光学系は開口絞りを有し、前記色合成光学系は、前記投射光学系の開口絞りによっ
て決定される主光線がテレセントリック性を維持してい
る位置に設けられたことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】前記色分解光学系は、前記投射光学系の
開口絞りによって決定される主光線が光軸と交わる位置
付近に配置されたことを特徴とする請求項１記載の投射
型表示装置。
【請求項３】前記光源からの光を導く照明用リレー光
学系であって、前記色分解光学系の前側に配置された前
群と、前記色分解光学系の後側に配置され前記色分解光
学系によって分解された各色光毎に設けられた後群とか
ら構成された照明用リレー光学系を更に備え、前記光源と前記色分解光学系との間には、インテグレー
タが設けられるとともに、該インテグレータからの光を
前記色分解光学系へ導くように前記照明用リレー光学系
の前記前群が設けられたことを特徴とする請求項１又は
２記載の投射型表示装置。
【請求項４】前記インテグレータは面光源を形成し、前記照明用リレー光学系は、前記色分解光学系にて分解
された各色光による前記面光源の像を形成し、前記照明用リレー光学系は、前記面光源の前記像側に前
記投射光学系の開口絞りによって決定される主光線がテ
レセントリックな光学系であることを特徴とする請求項
３記載の投射型表示装置。
【請求項５】前記色分解光学系は、前記光源からの光
をＲ光成分、Ｇ光成分及びＢ光成分に分解し、前記複数の色信号用ライトバルブは、Ｒ光用ライトバル
ブ、Ｇ光用ライトバルブ及びＢ光用ライトバルブを有
し、各色光による前記面光源の前記像と前記Ｒ光用ライトバ
ルブ、Ｇ光用ライトバルブ及びＢ光用ライトバルブとの
間には、前記色分解光学系にて分解されたＲ光、Ｇ光及
びＢ光を前記Ｒ光用ライトバルブ、Ｇ光用ライトバルブ
及びＢ光用ライトバルブへそれぞれ導くＲ光用、Ｇ光用
及びＢ光用リレー光学系がそれぞれ設けられたことを特
徴とする請求項４記載の投射型表示装置。
【請求項６】前記Ｒ光用、Ｇ光用及びＢ光用リレー光
学系は、各色光による前記面光源の２次像を前記Ｒ光用
ライトバルブ、Ｇ光用ライトバルブ及びＢ光用ライトバ
ルブ上にそれぞれ形成し、かつ該２次像側に前記投射光
学系の開口絞りによって決定される主光線がテレセント
リックな光学系であることを特徴とする請求項５の投射
型表示装置。