JPH10171045A

JPH10171045A - 投写型表示装置

Info

Publication number: JPH10171045A
Application number: JP8352003A
Authority: JP
Inventors: Tomiyoshi Ushiyama; 富芳牛山; Fumitaka Yajima; 章隆矢島; Takanori Ogawa; 恭範小川
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1996-12-10
Filing date: 1996-12-10
Publication date: 1998-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】投写型表示装置におけるカラー画像の白バラ
ンスの劣化や色ムラを抑える。【解決手段】照明光学系１００の出射光が色光分離手
段２００によって、青色光、緑色光、赤色光の３つの色
光に分離され、液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５
４によって、それぞれの液晶ライトバルブに与えられた
画像信号に基づいて変調される。各液晶ライトバルブか
ら出射される変調光は、クロスダイクロイックプリズム
２６０によって合成され、投写レンズ系２７０によって
投写スクリーン３００上に投写され、画像が表示され
る。このとき、３つの色光のうち、その光量の損失に対
する視感度が最も小さい赤色光を、導光手段２２０を通
過して液晶ライトバルブ２５４に入射する色光とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、投写型表示装置
に関し、詳しくは、１種類の偏光光で変調手段を照明す
るために偏光照明装置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、偏光照明
装置を用いた投写型表示装置が提案されている（例え
ば、ＷＯ９６／２０４２２等）。図７は、従来の投写型
表示装置の概略構成図である。簡単にこの投写型表示装
置について説明する。偏光照明装置１０００は、光源部
１１１０から出射するランダムな偏光方向を有する平行
光（白色光）を第１、第２の光学素子１１２０、１１３
０により１種類の直線偏光光として出射するものであ
る。偏光照明装置から出射された照明光は、青色光緑色
光反射ダイクロイックミラー１２００および緑色光反射
ダイクロイックミラー１２１０によって赤色光、青色
光、緑色光の３色の色光に分離される。青色光緑色光反
射ダイクロイックミラー１２００を透過して分離された
赤色光は、反射ミラー１３００で反射して赤色光用の液
晶ライトバルブ１４００に入射され、緑色光反射ミラー
１２１０で反射して分離された緑色光は、緑色光用の液
晶ライトバルブ１４１０に入射される。また、分離され
た青色光は各色光のうちで最も長い光路長を持つので、
青色光に対しては、入射側レンズ１５０２、リレーレン
ズ１５０４および出射側レンズ１５０６からなるリレー
光学系で構成された導光手段１５００を有している。す
なわち、青色光は、緑色光反射ダイクロイックミラーを
透過した後に、まず、入射側レンズ１５０２および反射
ミラー１５０３を経て、リレーレンズ１５０４に導か
れ、このリレーレンズ１５０４内に集束された後、反射
ミラー１５０５を経て出射側レンズ１５０６に導かれ、
この出射側レンズを透過した後に、青色光用の液晶ライ
トバルブ１４２０に入射される。３つの液晶ライトバル
ブ１４００，１４１０，１４２０は、それぞれの色光
を、液晶ライトバルブに与えられた制御信号（画像信
号）に基づいて変調して、ダイクロイックプリズム１６
００に出射する。ダイクロイックプリズム１６００は、
入射された３つの色光を合成して投写レンズ１７００に
出射する。投写レンズ１７００を通過した合成光によっ
て、スクリーン１８００上に画像が形成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の投写型表示装置
において、装置の小型化を図るためには、リレーレンズ
系（図７）の小型化が重要である。このリレーレンズ系
の小型化のためには、従来よりも曲率の大きなレンズの
使用が望まれるが、このようなレンズには、一般的に収
差の問題が発生する。この問題を解決する手段として非
球面レンズの利用が考えられるが、非球面レンズを安価
に精度よく実現するためには、プラスチックレンズの使
用が好ましい。しかし、プラスチックレンズの光の透過
率は、一般に青色光側（短波長側）で低下する。ここ
で、青色光の光路には、図７に示すようにリレーレンズ
系を含み、青色光はこの光路を通過することにより、そ
の光量をさらに低下させ、白バランス劣化や色ムラを招
く結果となる。したがって、リレーレンズ系にプラスチ
ックレンズを用いた非球面レンズの利用が困難であり、
装置の小型化のネックとなっていた。

【０００４】この発明は、従来技術における上述の課題
を解決するためになされたものであり、投写型表示装置
におけるカラー画像の白バランスの劣化や色ムラを抑え
るとともに、装置の小型化が可能な投写型表示装置を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題を解決するため、本発明は、投写型表示装置で
あって、光源と、前記光源から出射された光を、１種類
の偏光光に変換して出射する偏光変換部と、を備えて、
所定の偏光方向の出射光を出射する偏光照明手段と、前
記偏光照明手段の出射光を第１、第２、第３の３つの色
光に分離する色光分離手段と、前記第１、第２、第３の
色光を、与えられた画像信号に基づいてそれぞれ変調
し、第１、第２、第３の変調光として出射する第１、第
２、第３の光変調手段と、前記第１、第２、第３の変調
光を合成する色光合成手段と、前記色光合成手段から出
射された合成光を投写する投写光学系と、を備え、前記
投写型表示装置は、さらに、複数のレンズを有し、前記
第３の色光を前記第３の光変調手段に導くための導光手
段を備え、前記第３の色光は、前記色光分離手段で分離
された３つの色光のうち、前記導光手段を通過すること
により発生する光量の損失に対応する視感度が、前記第
１、第２の色光よりも小さい色光であることを特徴とす
る。

【０００６】上記構成では、第１、第２、第３の光変調
手段から出射される第１、第２、第３の変調光は、色光
合成手段によって合成され、投写光学系によって投写さ
れ、画像が表示される。したがって、第１、第２、第３
の色光の光量比は等しいことが好ましい。一方、第３の
色光は、導光手段において複数のレンズを通過するた
め、第１、第２の色光と比較して、光量損失が発生す
る。しかし、前記第３の色光は、第１、第２、第３の色
光のうち、導光手段を通過することにより発生する光量
の損失に対応する視感度が、前記第１、第２の色光より
も小さい色光であるため、カラー画像の白バランスの劣
化や色ムラを抑えることができる。

【０００７】さらに、前記第３の色光は、前記偏光変換
部を通過する際の光量の損失が、前記第１、第２の色光
よりも少ない色光であれば、カラー画像の白バランスの
劣化をさらに防ぐことができ、極めて質の良い画像を得
ることが可能となる。

【０００８】また、上記の投写型表示装置において、前
記偏光照明手段は、さらに、前記光源から出射された光
を複数の部分光束に分割する光束分割手段を備え、前記
偏光変換部は、さらに、前記光束分割手段によって分割
された前記複数の部分光束のそれぞれを２種類の直線偏
光光に分離する偏光分離手段と、前記偏光分離手段によ
り分離された２種類の直線偏光光を１種類の偏光光に変
換する偏光変換手段と、を備え、前記偏光分離手段によ
り分離された２種類の直線偏光光のうち少なくとも一方
が前記偏光変換手段を通過することにより、前記２種類
の直線偏光光が１種類の偏光光に変換される構成とする
ことが好ましい。

【０００９】このような構成とすることにより、変調手
段上の照明領域全体に渡って極めて均一な照明光を得る
ことができ、従って、さらに投写画像の色ムラを低減す
ることが可能となる。

【００１０】上記投写型表示装置において、前記複数の
レンズのうち、少なくとも一つのレンズが有する少なく
とも一つの曲面を非球面とすることが好ましい。

【００１１】これにより、レンズの収差によって発生す
る画像のひずみを低減させることができるので、レンズ
の曲率を大きくすることができる。したがって、複数の
リレーレンズで構成される導光手段を小型化でき、投写
型表示装置の小型化が可能となる。

【００１２】また、前記複数のレンズの少なくとも一つ
は、２つのレンズ曲面を有し、前記２つのレンズ曲面の
曲率半径が互いに異なるようにしてもよい。

【００１３】このようにしても、レンズの収差による問
題を低減することができる。

【００１４】なお、前記複数のレンズの少なくとも一つ
のレンズをプラスチックレンズとしてもよい。

【００１５】プラスチックレンズとすれば、ガラスレン
ズに比べて安価で精度のよい非球面レンズや曲率半径が
異なるレンズを製造することができる。ここで、プラス
チックレンズは、アクリル樹脂を用いたものが一般的で
ある。ただし、これに限定する必要はない。なお、プラ
スチックレンズを用いた場合、光の透過率がガラスレン
ズに比べて数％〜１０％程度悪くなるが、本発明の構成
によれば、その影響を低減することができる。

【００１６】また、上記投写型表示装置において、前記
偏光変換部と前記色分離手段との間に集光レンズを設け
て、前記集光レンズの曲面部の少なくとも一つを非球面
とし、かつ前記集光レンズとしてプラスチックレンズを
用いてもよい。

【００１７】このようにすれば、集光レンズによる収差
を低減して、さらなる光損失を防ぐことができるため、
偏光照明手段から出射して光変調手段に照射する照明光
の効率を向上させることができる。また、より均一な照
明を実現することができる。

【００１８】さらに、また、上記投写型表示装置におい
て、前記色光分離手段は、前記第１の色光のみを透過し
前記第２および第３の色光を反射する第１のダイクロイ
ックミラーと、該第１のダイクロイックミラーに略平行
に配置され前記第２の色光を反射し前記第３の色光を透
過する第２のダイクロイックミラーを備え、前記色分離
手段と前記第１、第２、第３の光変調手段のうち少なく
とも１つとの間の光路上には、少なくとも可視光を反射
する少なくとも１つの反射ミラーが配置され、前記第１
および第２のダイクロイックミラーの基材は、白板ガラ
スであり、前記反射ミラーは青板フロートガラスである
ことが好ましい。

【００１９】上記構成によれば、白板ガラスの光の透過
率が比較的高いので、第１、第２のダイクロイックミラ
ーの透過効率を比較的高くすることができる。一方、可
視光を透過させる必要のない反射ミラーには比較的安価
な青板フロートガラスを用いている。したがって、投写
型表示装置において、光の利用効率を向上させるととも
に、安価な投写型表示装置を提供することができる。

【００２０】なお、上記投写型表示装置において、前記
３つの色光が赤色光、緑色光および青色光であるときに
は、前記第３の色光が赤色光であることが好ましい。

【００２１】赤色光は、緑色光、青色光と比較して、そ
の光量の損失に対応する視感度が、前記第１、第２の色
光よりも小さい色光であるため、カラー画像の白バラン
スの劣化や色ムラを抑えることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例に基づき説明する。図１は、この発明の実施例による
投写型表示装置の概略平面図である。この投写型表示装
置は、照明光系１００と、色光分離手段２００と、導光
手段２２０と、反射ミラー２１８と、２枚のフィールド
レンズ２４０，２４２と、３枚の液晶ライトバルブ２５
０，２５２，２５４と、クロスダイクロイックプリズム
２６０と、投写レンズ系２７０とを備えている。

【００２３】照明光学系１００は、ほぼ平行な光束を出
射する光源１１０と、第１のレンズアレイ１２０と、第
２のレンズアレイ１３０と、入射光を所定の直線偏光光
成分に変換する偏光変換部１４０と、集光レンズ１５０
と、反射ミラー１６０とを備えている。照明光学系１０
０は、被照明領域である３枚の液晶ライトバルブ２５
０，２５２，２５４をほぼ均一に照明するための光学系
である。

【００２４】光源１１０は、放射状の光線を出射する放
射光源としての光源ランプ１１２と、光源ランプ１１２
から出射された放射光をほぼ平行な光線束として出射す
る凹面鏡１１４とを有している。凹面鏡１１４として
は、放物面鏡を用いることが好ましい。

【００２５】図２は、レンズアレイ１２０，１３０の外
観を示す斜視図である。第１のレンズアレイ１２０は略
矩形状の輪郭を有する小レンズ１２２がＭ行Ｎ列のマト
リクス状に配列された構成を有している。この例では、
Ｍ＝１０，Ｎ＝８である。第２のレンズアレイ１３０
も、第１のレンズアレイ１２０の小レンズ１２２に対応
するように、小レンズがＭ行Ｎ列のマトリクス状に配列
された構成を有している。各小レンズ１２２は、光源１
１０（図１）から入射された平行な光束を複数の（すな
わちＭ×Ｎ個の）部分光束に分割し、各部分光束を第２
のレンズアレイ１３０の近傍で結像させる。各小レンズ
１２２をｚ方向から見た外形形状は、液晶ライトバルブ
２５０，２５２，２５４の形状とほぼ相似形をなすよう
に設定されている。この実施例では、小レンズ１２２の
アスペクト比（横と縦の寸法の比率）は４：３に設定さ
れている。

【００２６】図３は、偏光変換部１４０（図１）の構成
を示す説明図である。この偏光変換部１４０は、レンズ
アレイ１２０，１３０によって分割された部分光束のそ
れぞれを２種類の直線偏光光（ｐ偏光光，ｓ偏光光）に
分離する偏光分離手段としての偏光ビームスプリッタア
レイ１４１と、この偏光分離手段によって分離されたｐ
偏光光とｓ偏光光のうち、ｐ偏光光をｓ偏光光に変換す
る偏光変換手段としての選択位相差板１４２とを備えて
いる。偏光ビームスプリッタアレイ１４１は、それぞれ
断面が平行四辺形の柱状の複数の透光性板材１４３が、
交互に貼り合わされた形状を有している。透光性板材１
４３の界面には、偏光分離膜１４４と反射膜１４５とが
交互に形成されている。なお、この偏光ビームスプリッ
タアレイ１４１は、偏光分離膜１４４と反射膜１４５が
交互に配置されるように、これらの膜が形成された複数
枚の板ガラスを貼り合わせて、所定の角度で斜めに切断
することによって作成される。偏光変換部１４０は、ラ
ンダムな偏光方向を有する光源１１０の光を、すべてｓ
偏光光に変換することによって、投写型表示装置におけ
る光の利用効率を高めている。また、偏光変換部１４０
においては光の吸収がほとんどないので、これに起因す
る発熱も少ない。

【００２７】第１と第２のレンズアレイ１２０，１３０
を通過した光は、偏光分離膜１４４でｓ偏光光とｐ偏光
光とに分離される。ｓ偏光光は、偏光分離膜１４４によ
ってほぼ垂直に反射され、反射膜１４５によってさらに
垂直に反射されてから出射される。一方、ｐ偏光光は、
偏光分離膜１４４をそのまま透過する。選択位相差板１
４２は、偏光分離膜１４４を通過する光の出射面部分に
λ／２位相差層１４６が形成されており、反射膜１４５
で反射された光の出射面部分は無色透明となっている光
学素子である。従って、偏光分離膜１４４を透過したｐ
偏光光は、λ／２位相差層１４６によってｓ偏光光に変
換されて出射する。この結果、偏光変換部１４０に入射
したランダムな偏光方向を有する光束は、すべてｓ偏光
光となって出射する。なお、λ／２位相差層１４６の位
置を、反射膜１４５の出射面側に移動させれば、出射す
る光をすべてｐ偏光光に変換することができる。また、
このλ／２位相差層１４６は、投写スクリーンスクリー
ン３００（図１）に投写される画像の明るさを重視し
て、視感度の高い緑色光を効率よく透過するようにして
いる。図４は、λ／２位相差層１４６の光の透過率を示
す説明図である。この図からわかるように、青色光の透
過率が他の色光に比べて低い特性を有している。

【００２８】図３（Ａ）から解るように、偏光変換部１
４０から出射する２つのｓ偏光光の中心（２つのｓ偏光
光の中央）は、入射するランダムな光束（ｓ偏光光＋ｐ
偏光光）の中心よりもｘ方向にずれている。このずれ量
は、λ／２位相差層１４６の幅Ｗｐ（すなわち偏光分離
膜１４４のｘ方向の幅）に等しい。このため、図１に示
すように、光源１１０の光軸（２点鎖線で示す）は、偏
光変換部１４０以降のシステム光軸（一点鎖線で示す）
から、Ｗｐ／２に等しい距離Ｄだけずれた位置に設定さ
れている。

【００２９】図１に示す投写型表示装置において、光源
１１０から出射された平行光束は、第１と第２のレンズ
アレイ１２０，１３０によって、複数の部分光束に分割
される。第１のレンズアレイ１２０の小レンズ１２２お
よび第２のレンズアレイの小レンズ１３２の集光作用に
よって、各部分光束を偏光変換部１４０の偏光分離膜１
４４（図３）の近傍で結像する。第２のレンズアレイ１
３０の各小レンズ１３２から出射された部分光束は、集
光レンズ１５０に入射する。集光レンズ１５０は、これ
らの複数の部分光束を重畳させて、被照明領域である液
晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４に集光させる重
畳光学系としての機能を有する。この結果、各液晶ライ
トバルブ２５０，２５２，２５４は、ほぼ均一に照明さ
れる。反射ミラー１６０は、集光レンズ１５０の出射光
を反射して色光分離手段２００の第１のダイクロイック
ミラー２１０に入射させるものである。

【００３０】集光レンズの出射光は、フィールドレンズ
２４０，２４２，２４４を通過して、その出射光の主光
線が光軸に対して平行となり、被照明領域である液晶ラ
イトバルブ２５０，２５２，２５４を照射する。ところ
で、集光レンズ１５０の収差が大きいときには、被照明
領域を照明する光の利用効率が低下するという問題があ
る。

【００３１】図５は、レンズの収差と被照明領域を照明
する光の利用効率の関係を示す説明図である。ここで
は、被照明領域である液晶ライトバルブ２５２を他の液
晶ライトバルブに代表して説明する。また、集光レンズ
１５０の出射光が液晶ライトバルブ２５２を照射した照
明領域のうち有効に照明光が照射されている領域を被照
明領域ＰＡと呼ぶことにする。図５（Ａ）は、レンズの
収差が小さい場合の照明領域ＬＡと被照明領域ＰＡとの
関係を示している。この場合には、照明領域ＬＡとほぼ
同じ大きさの被照明領域ＰＡを有効に照明することがで
きるので、被照明領域を照明する光の利用効率が高い。
一方、図５（Ｂ）は、レンズに収差があり、照明領域Ｌ
Ａが収差の小さい場合（図５（Ａ））に比べて大きく広
がっている場合の照明領域ＬＡと被照明領域ＰＡとの関
係を示している。この場合、照明領域ＬＡは広がってい
るが、照明光全体の光量は収差が小さい場合となんら変
わりがないので、被照明領域ＰＡを照明する光量が低下
する。すなわち、被照明領域を照明する光の利用効率が
低下する。また、図５（Ｃ）は、レンズに収差があり、
照明領域ＬＡが収差の小さい場合（図５（Ａ））に比べ
て照明領域ＬＡが縮んでいる場合の照明領域ＬＡと被照
明領域ＰＡとの関係を示している。この場合、照明領域
ＬＡが縮んでいるので、有効に照明可能な被照明領域Ｐ
Ａの大きさが小さくなってしまい、結果として、被照明
領域ＰＡを照明する光の利用効率が低下する。

【００３２】したがって、集光レンズ１５０による収差
は小さいことが好ましい。本実施例では、出射面を凸面
とする平凸レンズとしているが、レンズ収差によって、
光の利用効率の低下が問題となるときには、これを低減
すべく、種々の形状に変形することが好ましい。例え
ば、平凸レンズを入射面側が凸面となるように配置して
もよい。また、両凸レンズを使用し、光の入射面側と出
射面側の曲率を変えたものでもよい。さらに、凸面部を
非球面とすることも好ましい。なお、非球面形状も種々
の形状をとることができるが、収差を低減するように収
差の状況に応じて対応すればよい。例えば、レンズ凸面
の中心の曲率と、外側の曲率を変えたレンズ等がある。

【００３３】色光分離手段２００は、２枚のダイクロイ
ックミラー２１０，２１２を備え、集光レンズ１５０で
集光された白色光を、赤、緑、青の３色の色光に分離す
る。なお、ダイクロイックミラー２１０，２１２は、反
射と透過の両機能を有するため、透過する光の透過効率
をできる限り向上させることが好ましい。したがって、
その基材としては、光の透過率の高い白ガラスを用いた
ダイクロイックミラーを用いることが好ましい。

【００３４】第１のダイクロイックミラー２１０は、照
明光学系１００から出射された白色光束の青色光成分を
透過させるとともに、赤色光成分と緑色光成分とを反射
する。第１のダイクロイックミラー２１０を透過した青
色光は、反射ミラー２１８で反射され、フィールドレン
ズ２４０を通って青光用の液晶ライトバルブ２５０に達
する。フィールドレンズ２４０を通った各部分光束は、
ほぼ平行な光束となる。他の液晶ライトバルブの前に設
けられたフィールドレンズ２４２，２４４も同様であ
る。

【００３５】第１のダイクロイックミラー２１０で反射
された赤色光と緑色光のうちで、緑色光は第２のダイク
ロイックミラー２１２によって反射され、フィールドレ
ンズ２４２を通って緑光用の液晶ライトバルブ２５２に
達する。一方、赤色光は、第２のダイクロイックミラー
２１２も透過し、導光手段２２０に入射する。

【００３６】導光手段２２０は、入射側レンズ２３０
と、中間レンズ（リレーレンズ）２３２と、反射ミラー
２２２，２２４とを有するリレー光学系と、出射側レン
ズ（フィールドレンズ）２４４とを備えている。この導
光手段２２０は、入射レンズ２３０、リレーレンズ２３
０の集光作用により、集光レンズ１５０から出射した光
の拡散を低減し、光の利用効率向上を図るものである。

【００３７】導光手段２２０を構成するレンズは、導光
手段２２０の光路長をできる限り短くするために、レン
ズ凸面の曲率を可能な限り大きくすることが好ましい。
ここで、液晶ライトバルブ２５４を照射する赤色光は、
その主光線が光軸に対して平行となることが好ましい。
しかしながら、レンズ凸面の曲率が大きくなると、レン
ズ収差により、光軸に対して角度を持った光が発生し、
光の利用効率の低下や投写画像のひずみを発生させる。
このような、レンズ収差を低減する手段として、レンズ
曲面を非球面とすることが好ましい。本実施例では、入
射側レンズ２３０を出射面側よりも入射面側の凸面の曲
率が大きくかつ非球面形状としている。このような特殊
形状のレンズは、アクリル樹脂等を材料とするいわゆる
プラスチックレンズによれば、安価で高精度に実現する
ことができる。なお、プラスチックレンズとしては、吸
水性や耐熱性、光の透過率に優れるものを利用すること
が好ましい。

【００３８】また、入射側レンズ２３０の形状はこれに
限定されるものではない。導光手段の目的、すなわち光
の拡散を防止し光の利用効率を向上させるとともに、レ
ンズ収差を低減可能な形状であればよい。例えば、平凸
形状や両凸形状、あるいは、片面非球面や両面非球面形
状、またはこれらの組み合わせによる形状等が考えられ
る。また、入射側レンズ２３０だけでなく、中間レンズ
２３２や出射側レンズ２４４も同様に非球面形状のレン
ズとすることができる。

【００３９】導光手段２２０に入射した赤色光は、入射
側レンズ２３０および反射ミラー２２２を経て、中間レ
ンズ２３２に導かれ、この中間レンズ２３２内に集光さ
れた後、反射ミラー２２４を経て出射側レンズ２４４に
導かれ、この出射側レンズ２４４を透過した後に、赤色
光用の液晶ライトバルブ２５４に達する。

【００４０】３枚の液晶ライトバルブ２５０，２５２，
２５４は、与えられた画像情報（画像信号）に従って、
３色の色光をそれぞれ変調して画像を形成する光変調手
段としての機能を有する。クロスダイクロイックプリズ
ム２６０は、３色の色光を合成してカラー画像を形成す
る色光合成手段としての機能を有する。クロスダイクロ
イックプリズム２６０で生成された合成光は、投写レン
ズ系２７０の方向に出射する。投写レンズ系２７０は、
この合成光を投写スクリーン３００上に投写して、カラ
ー画像を表示する投写光学系としての機能を有する。

【００４１】本例は、導光手段２２０を通過する色光を
赤色光とすることに特徴を有する。導光手段２２０を構
成する入射側レンズ２３０は上述したようにプラスチッ
クレンズである。プラスチックレンズは、ガラスレンズ
に比べて、光の透過率が、一般的に数％〜１０％程度悪
く、導光手段２２０を通過する色光の光量が低下する。
また、短波長側の色光、すなわち、青色光の方が透過率
が悪い傾向にある。したがって、赤色光、青色光、緑色
光の３色の光を合成することによりカラー画像を形成す
る投写型表示装置においては、導光手段を通過する色光
の光量の損失は、合成された色光の色を変化させる結果
を招く。

【００４２】図６は、赤色光、青色光、緑色光により合
成された任意の色光において、各色光の輝度を変化させ
たときに発生する色変化を示す色度図である。この色度
図は、色度図上の等距離が知覚的に等しい差となるＣＩ
Ｅ１９７６ＵＣＳ色度図である。図に示すように、元色
の色度座標（０．１８６３，０．４６３９）に対して、
赤色光を１０％、２０％、３０％変化させても座標の変
化は（＋０．００５３，＋０．００１２）、（＋０．０
１０４，＋０．００２３）、（＋０．０１５２，＋０．
００３５）程度である。一方青色光を１０％、２０％、
３０％変化させると座標の変化は（−０．０００１，−
０．００７８）、（−０．０００３，−０．０１５
２）、（−０．０００４，−０．０２２３）と赤色光に
対して大きく大きく変化することがわかる。また、緑色
光も青色光と同様である。すなわち、青色光や緑色光の
光量変化は、赤色光の光量変化に比べて、知覚的な色変
化への影響が大きい。したがって、導光手段２２０を通
過する色光を青色光や緑色光とすることは好ましくな
い。そこで、本発明では、図６の結果から、光の光量が
多少変化しても合成光の色に変化をあまり与えない赤色
光が、導光手段２２０を通過する配置とした。

【００４３】また、前述したように、λ／２位相差層１
４６（図３）は画像の明るさを重視して緑色光の透過を
最適化した特性とするために、偏光照明装置１００（図
１）から出射される青色光の光量は、図４に示すように
低くなる。また、前述したように、各液晶ライトバルブ
を照射する色光の主光線が光軸に平行となるように、集
光レンズ１５０（図１）の形状を非球面形状のような特
殊形状とするために、プラスチックレンズを使用すると
きには、さらに、青色光の光量が低下することになる。
したがって、従来の投写型表示装置（図７）のように、
導光手段２２０の通過光を青色光とすると、導光手段２
２０における光量損失もあわせて一層の光量低下が発生
することになり、カラー画像の白バランスの劣化や色ム
ラを招くことになる。しかしながら、本実施例では光の
光量が多少変化しても合成光の色に変化をあまり与えな
い赤色光が、導光手段２２０を通過する配置としている
ので、青色光の光の利用効率を改善させることができ
る。

【００４４】なお、本実施例では、赤色光、青色光、緑
色光のうち、光の光量変化に対して合成光の色変化の影
響が最も小さい赤色光が導光手段２２０を通過する配置
としたが、他の種類の色光を使用する場合は、それらの
色光のうち、光の光量変化に対して合成光の色変化の影
響が最も小さい色光を利用することが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例による投写型表示装置の概略
平面図。

【図２】レンズアレイ１２０，１３０の外観を示す斜視
図。

【図３】偏光変換部１４０の構成を示す説明図。

【図４】λ／２位相差層１４６の光の透過率を示す説明
図。

【図５】レンズの収差と被照明領域を照明する光の利用
効率の関係を示す説明図。

【図６】赤色光、青色光、緑色光により合成された任意
の色光において、各色光の輝度を変化させたときに発生
する色変化を示す色度図。

【図７】従来の投写型表示装置の概略構成図。

【符号の説明】

１００…照明光学系１１０…光源１０００…偏光照明装置１１１０…光源部１１２…光源ランプ１１２０…第１の光学素子１１３０…第２の光学素子１１４…凹面鏡１２０…第１のレンズアレイ１２００…青色光緑色光反射ダイクロイックミラー１２１０…緑色光反射ダイクロイックミラー１２２…小レンズ１３０…第２のレンズアレイ１３００…反射ミラー１３２…小レンズ１４０…偏光変換素子１４００，１４１０，１４２０…液晶ライトバルブ１４１…偏光ビームスプリッタアレイ１４２…選択位相差板１４３…透光性板材１４４…偏光分離膜１４５…反射膜１５０…集光レンズ１５００…導光手段１５０２…入射側レンズ１５０３…反射ミラー１５０４…リレーレンズ１５０５…反射ミラー１５０６…出射側レンズ１６０…反射ミラー１６００…ダイクロイックプリズム１７００…投写レンズ１８００…スクリーン２００…色光分離手段２１０…第１のダイクロイックミラー２１２…第２のダイクロイックミラー２１８…反射ミラー２２０…導光手段２２２，２２４…反射ミラー２３０…入射側レンズ２３２…中間レンズ（リレーレンズ）２４０，２４２…フィールドレンズ２４２…出射側レンズ（フィールドレンズ）２５０，２５２，２５４…液晶ライトバルブ２６０…クロスダイクロイックプリズム２７０…投写レンズ系３００…投写スクリーン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、前記光源から出射された光を１種類の偏光光に変換して
出射する偏光変換部と、を備えて、所定の偏光方向の出射光を出射する偏光照明
手段と、前記偏光照明手段の出射光を第１、第２、第３の３つの
色光に分離する色光分離手段と、前記第１、第２、第３の色光を、与えられた画像信号に
基づいてそれぞれ変調し、第１、第２、第３の変調光と
して出射する第１、第２、第３の光変調手段と、前記第１、第２、第３の変調光を合成する色光合成手段
と、前記色光合成手段から出射された合成光を投写する投写
光学系と、を備え、前記投写型表示装置は、さらに、複数のレンズを有し、前記第３の色光を前記第３の光変
調手段に導くための導光手段を備え、前記第３の色光は、前記色光分離手段で分離された３つ
の色光のうち、前記導光手段を通過することにより発生
する光量の損失に対する視感度が、前記第１、第２の色
光よりも小さい色光であることを特徴とする投写型表示
装置。
【請求項２】前記第３の色光は、前記偏光変換部を通
過する際の光量の損失が、前記第１、第２の色光よりも
少ない色光であることを特徴とする請求項１記載の投写
型表示装置。
【請求項３】請求項１または２記載の投写型表示装置
であって、前記偏光照明手段は、さらに、前記光源から出射された光を複数の部分光束に分割する
光束分割手段を備え、前記偏光変換部は、前記光束分割手段によって分割された前記複数の部分光
束のそれぞれを２種類の直線偏光光に分離する偏光分離
手段と、前記偏光分離手段により分離された２種類の直線偏光光
を１種類の偏光光に変換する偏光変換手段と、を備える
ことを特徴とする投写型表示装置。
【請求項４】前記複数のレンズのうち、少なくとも一
つのレンズが有する少なくとも一つの曲面を非球面とす
ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載
の投写型表示装置。
【請求項５】前記複数のレンズの少なくとも一つは、
２つのレンズ曲面を有し、前記２つのレンズ曲面の曲率
半径が互いに異なることを特徴とする請求項１ないし３
のいずれかに記載の投写型表示装置。
【請求項６】非球面からなる曲面を有する前記複数の
レンズの少なくとも一つのレンズがプラスチックレンズ
であることを特徴とする請求項４または５記載の投写型
表示装置。
【請求項７】前記偏光変換部と前記色分離手段との間
に集光レンズを設け、前記集光レンズの曲面部の少なく
とも一つを非球面とすることを特徴とする請求項６記載
の投写型表示装置。
【請求項８】前記３つの色光が赤色光、緑色光および
青色光であるときには、前記第３の色光が赤色光である
ことを特徴とする請求項１記載の投写型表示装置。