JPH1020271A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数枚を使用する色信号用ライトバルブとし
て小型化したライトバルブを採用可能にし、コスト低減
を一層図る。 【解決手段】 光源１からの光は、偏光ビームスプリッ
タ４にて第１及び第２の偏光光に分離される。第１の偏
光光は、ダイクロイックミラー５，６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２１，２２，
２３によりそれぞれ変調され、ダイクロイックミラー
７，８により色合成される。第２の偏光光は、ライトバ
ルブ２４により輝度信号による変調がなされ、偏光ビー
ムスプリッタ１４により色合成光と偏光合成され、投射
レンズ３４により投射される。偏光ビームスプリッタ４
とダイクロイックミラー５，６との間、偏光ビームスプ
リッタ４とライトバルブ２４との間、ダイクロイックミ
ラー８，７と偏光ビームスプリッタ１４との間には、そ
れぞれリレーレンズ３１，３２，３３が配置される。

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】光源からの白色光を偏光ビームスプリッ
タ（ＰＢＳ）にてＰ偏光光とＳ偏光光とに分け、両偏光
光とも液晶パネルに入射させ、投射光の輝度を向上させ
ることは既に知られている。例えば、特開平４−１８５
５４号公報の第１図には基本原理としての液晶プロジェ
クタの構成が、同号公報の第２図には同原理を用いたフ
ルカラープロジェクターの構成が記載されている。この
フルカラープロジェクターの構成を簡単に説明する。こ
のプロジェクターでは、光源から出射した光源光はＰＢ
Ｓにて透過するＰ偏光光（公報ではＳ偏光となっている
が、Ｐ偏光の誤りであろう）と該ＰＢＳにて反射される
Ｓ偏光光とに分離される。分離されたＰ偏光光とＳ偏光
光は共にダイクロイックミラーにて赤色光（Ｒ光）、緑
色光（Ｇ光）及び青色光（Ｂ光）に色分解される。色分
解されたそれぞれの色光は透過タイプの液晶パネルにて
変調を受け、パネル出射側の偏光板が入射側の偏光板と
直交に配置されている場合において入射側偏光板がＰ偏
光光を透過させるように構成されている場合にはＳ偏光
に、入射側偏光板がＳ偏光光を透過させるように構成さ
れている場合にはＰ偏光に変換されて出射される。液晶
パネルを出射した各偏光光は合成ダイクロイックミラー
にて各偏光毎に合成され、更に合成用の偏光ビームスプ
リッタにて合成され、投射レンズにて投射される構造で
ある。

【０００３】しかしながら、この方式では、分離用の偏
光ビームスプリッタにて分離された一方の偏光光を廃棄
する方法に比較して確かに投射像は明るくなるが、液晶
パネルと色分解と色合成のダイクロイックミラーが片方
の偏光分と同数必要になる上に、解像度を向上させるた
めには、高価な高解像度の液晶パネルを６枚も用意しな
くてはいけなくなる。

【０００４】他の従来例として、色信号用ライトバルブ
３個と輝度信号用ライトバルブ１個を使用する投射型表
示装置が特開平３−２９６０３０号公報に開示されてい
る。同号公報の第１図に示されている実施例を図５に従
来例として示す。同号公報によれば、光源２０１からの
光源光を偏光ビームスプリッタ２０２にて偏光分離し、
その一方の透過したＰ偏光光をダイクロイックミラー２
１０，２１５からなる色分解光学系にて色分解し、色分
解されたＲ，Ｇ，Ｂ光を各色信号用ライトバルブ２０
６，２０７，２０８に入射させ、各ライトバルブ２０
６，２０７，２０８の色信号によって変調させて各ライ
トバルブ２０６，２０７，２０８から出射させる。他
方、もう一方のＳ偏光光を輝度信号用ライトバルブ２０
４に入射させ、輝度信号によって変調させて輝度信号用
ライトバルブ２０４から変調光として出射させる。色信
号変調光を色合成用ダイクロイックミラー２１３，２１
４にて色合成し、該色合成された光と輝度信号変調光と
を合成用偏光ビームスプリッタ２０９で合成した後、投
射レンズ２１９で合成光を投射する装置である。なお、
図５中、２０３，２１１，２１８はミラー、２０５は輝
度信号Ｙを供給する端子、２１２，２１６，２１７は色
信号としての色差信号Ｒ−Ｙ，Ｇ−Ｙ，Ｂ−Ｙをそれぞ
れ供給する端子である。この装置によれば、使用するラ
イトバルブは４個に減らすことができ、輝度信号による
変調光が色信号による変調光に重畳されるために高輝度
が達成でき、さらに輝度信号用ライトバルブを高解像度
にすることにより高解像度の投射像を得ることができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来例においては以下に示す問題があった。つまり、前記
従来例の投射型表示装置においては、色信号用のライト
バルブと輝度信号用のライトバルブとは、同じ大きさ、
形状であることが必要であった。本来的に輝度信号によ
る像と色信号による像とを重畳する方法は、色信号によ
る像の解像度は悪くても、輝度信号系の像が高解像度で
あれば、これらを重畳することにより高解像度でかつ高
輝度の投射像を得ることをその目的とするところであ
る。そのためには、輝度信号用のライトバルブを色信号
用のライトバルブより高解像度に作製する必要がある。

【０００６】しかし、作製できる液晶ライトバルブの最
小の画素の大きさには製造上限度があり、高解像度の輝
度信号用ライトバルブを作製するためには、その解像度
に比例してライトバルブを大きくしなければならない。
その上、色信号用ライトバルブも輝度信号用ライトバル
ブと同じ大きさにする必要があるために、必然的に液晶
ライトバルブが大型化することになる。その結果、装置
全体も大きくなり、液晶ライトバルブの枚数が４枚にな
ったとはいえ、コストアップが避けられなかった。

【０００７】また、前記従来例の投射型表示装置等にお
いて色分解光学系や色合成光学系として使用するダイク
ロイックミラー等において用いられる多層膜フィルター
においては、その分光特性に角度依存性がある。そのた
めに、投射レンズの開口絞りによって決定される主光線
の多層膜フィルターに対する入射角度が場所によって異
なると、多層膜フィルターの分光特性が各主光線ごとに
異なり、スクリーン上においてカラーシェーディングが
発生する。

【０００８】さらに、液晶ライトバルブにおいても性能
に角度依存性があるために、該ライトバルブに対する主
光線の入射角度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ムラが発生する。

【０００９】さらにまた、偏光分離や合成に使用する偏
光ビームスプリッタにおいても性能に角度依存性が存在
し、偏光ビームスプリッタの偏光分離面に対する主光線
の入射角度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のムラが同様に発生する。

【００１０】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、少ない枚数の液晶ライトバルブを用いてコス
ト低減が図れるとともに高輝度でかつ高解像度の投射像
を得ることができ、しかも、複数枚を使用する色信号用
ライトバルブとして小型化したライトバルブを採用可能
にすることができコスト低減を一層図ることができる投
射型表示装置を提供することを目的とする。

【００１１】また、本発明は、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。

【００１２】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。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第１の態様による投射型表示装置は、光源
からの光を第１の偏光光と第２の偏光光とに偏光分離す
る偏光分離光学系と、前記偏光分離光学系により偏光分
離された前記第１の偏光光を複数の色光に色分解する色
分解光学系と、前記色分解光学系により色分解された前
記複数の色光をそれぞれ所定の色信号に基づいて変調す
る複数の色信号用ライトバルブと、前記複数の色信号用
ライトバルブにより変調されて前記複数の色信号用ライ
トバルブからそれぞれ出射される光を色合成する色合成
光学系と、前記偏光分離光学系により偏光分離された前
記第２の偏光光を所定の輝度信号に基づいて変調する輝
度信号用ライトバルブと、前記色合成光学系により色合
成された光と前記輝度信号用ライトバルブにより変調さ
れて前記輝度信号用ライトバルブから出射された光とを
合成する偏光合成光学系と、前記偏光合成光学系により
合成された光を投射する投射光学系と、を有する投射型
表示装置において、前記色分解光学系及び前記色合成光
学系は、略平行に配置された複数の平板ダイクロイック
ミラーにてそれぞれ構成され、前記偏光分離光学系と前
記色分解光学系との間には、前記第１の偏光光を前記複
数の色信号用ライトバルブへ導く第１の照明用リレー光
学系が配置され、前記色合成光学系と前記偏光合成光学
系との間には、前記複数の色信号用ライトバルブの像
を、前記投射光学系に関して前記輝度信号用ライトバル
ブと共役な位置に形成する色信号用リレー光学系が配置
され、前記偏光分離光学系と前記輝度信号用ライトバル
ブの間には、前記第２の偏光光を前記輝度信号用ライト
バルブへ導く第２の照明用リレー光学系が配置されたも
のである。

【００１４】この第１の態様によれば、前記従来の投射
型表示装置と同様に、偏光分離光学系、色分解光学系、
複数の色信号用ライトバルブ、色合成光学系、輝度信号
用ライトバルブ、偏光合成光学系及び投射光学系を備え
ているので、少ない枚数の液晶ライトバルブを用いてコ
スト低減を図るとともに高輝度でかつ高解像度の投射像
を得ることができる。

【００１５】そして、前記第１の態様では、色信号用リ
レー光学系によって、複数の色信号用ライトバルブの像
が、投射光学系に関して輝度信号用ライトバルブと共役
な位置に形成される。したがって、色信号用リレー光学
系の倍率を適宜設定しておくことによって当該像を拡大
像にすることができる。このため、複数枚の色信号用ラ
イトバルブとしてさほど高精細でない小型のライトバル
ブを使用し、これらから出射された拡大投射光の色合成
光と高精細の比較的大型の輝度信号用ライトバルブから
出射した変調光とを偏光合成し、投射レンズで投射する
ことが可能となる。したがって、高輝度で高精細の投射
像が投射可能になるに他に、色信号用ライトバルブが小
型化、低解像度化が可能となり、コストダウンが可能に
なる。

【００１６】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
記色分解光学系及び前記色合成光学系の構成を変更した
ものである。すなわち、この第２の態様においては、前
記色分解光学系及び前記色合成光学系は、略平行に配置
された複数のダイクロイック膜を、内部に有するダイク
ロイックプリズムにてそれぞれ構成されたものである。

【００１７】この第２の態様のように、前記第１の態様
による投射型表示装置において色分解光学系及び色合成
光学系の構成を変更しても、前記第１の態様と同様の利
点が得られる。

【００１８】本発明の第３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
記色分解光学系及び前記色合成光学系の構成を変更した
ものである。すなわち、この第３の態様においては、前
記色分解光学系及び前記色合成光学系のうちの一方は、
略平行に配置された複数の平板ダイクロイックミラーに
て構成され、前記色分解光学系及び前記色合成光学系の
うちの他方は、略平行に配置された複数のダイクロイッ
ク膜を、内部に有するダイクロイックプリズムにて構成
されたものである。

【００１９】この第３の態様のように、前記第１の態様
による投射型表示装置において色分解光学系及び色合成
光学系の構成を変更しても、前記第１の態様と同様の利
点が得られる。

【００２０】本発明の第４の態様による投射型表示装置
は、光源からの光を第１の偏光光と第２の偏光光とに偏
光分離する偏光分離光学系と、前記偏光分離光学系によ
り偏光分離された前記第１の偏光光を複数の色光に色分
解する色分解光学系と、前記色分解光学系により色分解
された前記複数の色光をそれぞれ所定の色信号に基づい
て変調する複数の色信号用ライトバルブと、前記複数の
色信号用ライトバルブにより変調されて前記複数の色信
号用ライトバルブからそれぞれ出射される光を色合成す
る色合成光学系と、前記偏光分離光学系により偏光分離
された前記第２の偏光光を所定の輝度信号に基づいて変
調する輝度信号用ライトバルブと、前記色合成光学系に
より色合成された光と前記輝度信号用ライトバルブによ
り変調されて前記輝度信号用ライトバルブから出射され
た光とを合成する偏光合成光学系と、前記偏光合成光学
系により合成された光を投射する投射光学系と、を有す
る投射型表示装置において、前記色分解光学系及び前記
色合成光学系は、略平行に配置された複数のダイクロイ
ック膜をそれぞれ有し、前記偏光分離光学系と前記色分
解光学系との間には、前記第１の偏光光を前記複数の色
信号用ライトバルブへ導く第１の照明用リレー光学系が
配置され、前記色合成光学系と前記偏光合成光学系との
間には、前記複数の色信号用ライトバルブの像を、前記
投射光学系に関して前記輝度信号用ライトバルブと共役
な位置に形成する色信号用リレー光学系が配置され、前
記偏光分離光学系と前記輝度信号用ライトバルブの間に
は、前記第２の偏光光を前記輝度信号用ライトバルブへ
導く第２の照明用リレー光学系が配置されたものであ
る。この第４の態様においては、前記色合成光学系及び
前記色分解光学系は、前述した第１乃至３の態様と同様
に構成してもよいし、例えば、ダイクロイックミラーと
ダイクロイックプリズムとを組み合わせた構成としても
よい。

【００２１】この第４の態様によっても、前記第１の態
様と同様の利点が得られる。

【００２２】本発明の第５の態様による投射型表示装置
は、前記第１乃至第４のいずれか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テレセントリッ
ク性を有する位置に配置されたものである。このような
配置は、前記第１乃至第４の態様のように第１及び第２
の照明用リレー光学系並びに色信号用リレー光学系を採
用することにより、可能となる。

【００２３】この第５の態様によれば、色分解光学系
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有する位置に配置されているの
で、色分解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。

【００２４】本発明の第６の態様による投射型表示装置
は、前記第１乃至第４のいずれかの態様による投射型表
示装置において、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
ク性を有する位置に配置されたものである。このような
配置は、前記第１乃至第４の態様のように第１及び第２
の照明用リレー光学系並びに色信号用リレー光学系を採
用することにより、可能となる。

【００２５】この第６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有する位置に配置されているの
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。

【００２６】本発明の第７の態様による投射型表示装置
は、前記第１乃至第４のいずれかの態様による投射型表
示装置において、前記色分解光学系及び前記色合成光学
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有する位置に配置されたも
のである。このような配置は、前記第１乃至第４の態様
のように第１及び第２の照明用リレー光学系並びに色信
号用リレー光学系を採用することにより、可能となる。

【００２７】この第７の態様によれば、色分解光学系及
び色合成光学系が、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有する位置に配置
されているので、色分解光学系及び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。

【００２８】本発明の第８の態様による投射型表示装置
は、前記第１乃至第７のいずれかの態様による投射型表
示装置において、前記偏光分離光学系は、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
ック性を有する位置に配置されたものである。このよう
な配置は、前記第１乃至第４の態様のように第１及び第
２の照明用リレー光学系並びに色信号用リレー光学系を
採用することにより、可能となる。

【００２９】この第８の態様によれば、偏光分離光学系
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有する位置に配置されているの
で、偏光分離光学系の角度特性に起因する投射像のコン
トラストムラをなくすことができる。

【００３０】本発明の第９の態様による投射型表示装置
は、前記第１乃至第７のいずれかの態様による投射型表
示装置において、前記偏光合成光学系は、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
ック性を有する位置に配置されたものである。このよう
な配置は、前記第１乃至第４の態様のように第１及び第
２の照明用リレー光学系並びに色信号用リレー光学系を
採用することにより、可能となる。

【００３１】この第９の態様によれば、偏光合成光学系
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配置されてい
るので、偏光合成光学系の角度特性に起因する投射像の
コントラストムラをなくすことができる。

【００３２】本発明の第１０の態様による投射型表示装
置は、前記第１乃至第７のいずれかの態様による投射型
表示装置において、前記偏光分離光学系及び前記偏光合
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有する位置に配置さ
れたものである。このような配置は、前記第１乃至第４
の態様のように第１及び第２の照明用リレー光学系並び
に色信号用リレー光学系を採用することにより、可能と
なる。

【００３３】この第１０の態様によれば、偏光分離光学
系及び偏光合成光学系が、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
る位置に配置されているので、偏光分離光学系及び偏光
合成光学系の角度特性に起因する投射像のコントラスト
ムラをなくすことができる。

【００３４】本発明の第１１の態様による投射型表示装
置は、前記第１乃至第４のいずれか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、前記色合成光学
系、前記偏光分離光学系及び前記偏光合成光学系は、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有する位置に配置されたものであ
る。このような配置は、前記第１乃至第４の態様のよう
に第１及び第２の照明用リレー光学系並びに色信号用リ
レー光学系を採用することにより、可能となる。

【００３５】この第１１の態様によれば、色分解光学
系、色合成光学系、偏光分離光学系及び偏光合成光学系
の全てが、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有する位置に設けられてい
るので、色分解光学系及び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、並びに、偏光分
離光学系及び偏光合成光学系の角度特性に起因する投射
像のコントラストムラを全てなくすことができ、優れた
画質の投射像を得ることができる。

【００３６】

【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。

【００３７】（第１の実施の形態）まず、本発明の第１
の実施の形態による投射型表示装置について、図１及び
図２を参照して説明する。

【００３８】図１は本実施の形態による投射型表示装置
の概略構成図である。図２は、図１に示す投射型表示装
置における光線の様子を示す光線図である。図２におい
て、実線は軸外光束の最周縁光線を示し、破線はこの軸
外光束の主光線（投射レンズ３４の開口絞り３４ａによ
って決定される主光線）を示している。

【００３９】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、光源１は、ランプ１ａと該ランプ１
ａが第１焦点に配置された楕円鏡１ｂとから構成されて
いる。光源１からの光は、図示しない赤外吸収フィルタ
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の入射端面
（光源１に近い側の端面）に集光され、該ロッドインテ
グレータ２に入射する。ロッドインテグレータ２に入射
した光は、その内面にて反射を繰り返した後にロッドイ
ンテグレータ２の他の端面（入射端面と対向する端面）
から出射され、その出射端面には均一な光強度分布を持
つ面光源が形成される。言い換えると、この出射端面
は、ロッドインテグレータ２の内面反射によってその入
射端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。

【００４０】ロッドインテグレータ２の出射面は、直角
プリズム３の側面に近接して配置されている。当該直角
プリズム３の他の側面は、偏光分離光学系を構成する偏
光ビームスプリッタ４の入射面に近接して配置されてい
る。ロッドインテグレータ２の出射端面から出射された
光は、直角プリズム３の残りの側面にて図中の上方向に
反射され、該偏光ビームスプリッタ４に入射され、偏光
ビームスプリッタ４の偏光分離部にて反射されて図中の
右方向に出射する第１の偏光光（Ｓ偏光光）と、該偏光
分離部を透過して図中の上方向に出射する第２の偏光光
（Ｐ偏光光）とに偏光分離される。

【００４１】偏光ビームスプリッタ４を図中右方向に出
射した第１の偏光光は、当該第１の偏光光を色信号用ラ
イトバルブ２１，２２，２３へ導く第１の照明用リレー
光学系としての第１の照明用リレーレンズ３１を経由し
て、色分解光学系に入射され、該色分解光学系によって
Ｒ，Ｇ，Ｂ光に色分解される。

【００４２】本実施の形態では、色分解光学系は、互い
に交差することなく間隔をあけて略平行に配置されたＢ
光透過ダイクロイックミラー５及びＲ光反射ダイクロイ
ックミラー６から構成されている。Ｂ光透過ダイクロイ
ックミラー５は透明ガラス基板上にＢ光透過ダイクロイ
ック膜が形成された平板ダイクロイックミラーであり、
Ｒ光反射ダイクロイックミラー６は透明ガラス基板上に
Ｒ光反射ダイクロイック膜が形成された平板ダイクロイ
ックミラーである。したがって、本実施の形態では、色
分解光学系は、互いに交差することなく間隔をあけて略
平行に配置された２つのダイクロイック膜を有している
ことになる。

【００４３】偏光ビームスプリッタ４を図中右方向に出
射して照明用リレーレンズ３１を通過した光は、まずダ
イクロイックミラー５に入射する。Ｂ光透過ダイクロイ
ックミラー５に入射した光のうちのＢ光は、Ｂ光透過ダ
イクロイックミラー５を透過し、折り曲げミラー９によ
って光軸の方向を図中上方向に変えて、Ｂ光用液晶ライ
トバルブ２１に入射される。Ｂ光透過ダイクロイックミ
ラー５に入射した光のうちのＲ光及びＧ光を含む光は、
Ｂ光透過ダイクロイックミラー５にて反射されて光軸の
方向を図中上方向に変えて、Ｒ光反射ダイクロイックミ
ラー６に入射される。Ｒ光反射ダイクロイックミラー６
に入射した光のうちのＲ光は、Ｒ光反射ダイクロイック
ミラー６にて反射され、光軸の方向を図中右方向に変え
て、Ｒ光用液晶ライトバルブ２２に入射する。Ｒ光反射
ダイクロイックミラー６に入射した光のうちのＧ光は、
Ｒ光反射ダイクロイックミラー６を透過して図中上方向
に進行し、Ｇ光用液晶ライトバルブ２３に入射する。以
上のようにして、色分解光学系としてのダイクロイック
ミラー５，６に入射した光がＲ，Ｇ，Ｂ光に色分解さ
れ、各色光は各色信号用ライトバルブ２１，２２，２３
に入射される。

【００４４】なお、偏光ビームスプリッタ４と前記色分
解光学系との間に配置された第１の照明用リレー光学系
としての照明用リレーレンズ３１は、ロッドインテグレ
ータ２の平面光源となっている出射端面を液晶ライトバ
ルブ２１，２２，２３上に結像させる役目を果たす。す
なわち、照明用リレーレンズ３１によって、ロッドイン
テグテータ２の出射端面（面光源）を各色信号用ライト
バルブ２１，２２，２３上に結像させる臨界照明を実施
している。本実施の形態においては、ロッドインテグレ
ータ２の出射端面の形状及び大きさは、各色信号用ライ
トバルブ２１，２２，２３の画像形成部分の形状及び大
きさと同じとなっている。そのために、照明用リレーレ
ンズ３１の拡大率は、１倍（等倍）となっている。照明
用リレーレンズ３１に対し、ロッドインテグレータ２の
出射端面と各色信号用ライトバルブ２１，２２，２３と
は共役の関係にあるため、ロッドインテグレータ２の出
射端面から、各色信号用ライトバルブ２１，２２，２３
までの光路長は各色とも等しくなっている。

【００４５】ここで、これらの各色用液晶ライトバルブ
２１，２２，２３について説明する。各液晶ライトバル
ブ２１，２２，２３は、例えば、液晶パネルをクロスニ
コルを構成する２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、
入射光側から順に、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。各色毎の色信号によってスイ
ッチングされた前記アクティブ素子によって画素電極と
これに対向する対向電極との間に電圧が印加されること
により、この電界によって液晶の分子が互いに平行にか
つ基板に垂直に配列される。そのため、入射側の偏光板
を通過した偏光光はそのまま液晶パネルを透過し、クロ
スニコルを構成する出射側の偏光板に吸収される。一
方、前記アクティブ素子によって選択されない箇所で
は、液晶分子は捻れ構造を維持することとなり、この場
合には、入射側の偏光板を通過した偏光光は、液晶分子
の捻れに倣って偏光方向が９０度回転変換されてからパ
ネルを出射し、出射側の偏光板を通過することとなる。
このように、各色用液晶ライトバルブ２１，２２，２３
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信号に応じた画像を形成し、各
液晶ライトバルブ２１，２２，２３を通過する光に対し
て変調をかけることとなる。

【００４６】各色信号用ライトバルブ２１，２２，２３
より出射した各色光は、色合成光学系により色合成され
る。本実施の形態では、色合成光学系は、互いに交差す
ることなく間隔をあけて略平行に配置されたＲ光反射ダ
イクロイックミラー７及びＧ光反射ダイクロイックミラ
ー８から構成されている。Ｒ光反射ダイクロイックミラ
ー７は透明ガラス基板上にＲ光反射ダイクロイック膜が
形成された平板ダイクロイックミラーであり、Ｇ光反射
ダイクロイックミラー８は透明ガラス基板上にＧ光反射
ダイクロイック膜が形成された平板ダイクロイックミラ
ーである。したがって、本実施の形態では、色合成光学
系は、互いに交差することなく間隔をあけて略平行に配
置された２つのダイクロイック膜を有していることにな
る。

【００４７】Ｂ光用ライトバルブ２１を図中上方向に出
射したＢ光は、Ｒ光反射ダイクロイックミラー７を透過
し、更にＧ光反射ダイクロイックミラー８に入射して該
ミラー８を透過し、図中上方向に進行する。Ｒ光用ライ
トバルブ２２を図中右方向に出射したＲ光は、Ｒ光反射
ダイクロイックミラー７にて反射されて光軸の方向を図
中上方向に変えて、前記Ｂ光と合成され、Ｇ光反射ダイ
クロイックミラー８を透過して図中上方向に進行する。
Ｇ光用ライトバルブ２３を図中上方向に出射したＧ光
は、折り曲げミラー１０にて光軸の方向を図中右方向に
変え、Ｇ光反射ダイクロイックミラー８にて反射されて
光軸の方向を図中上方向に変えて、前記Ｒ光、Ｂ光と色
合成される。当該色合成光学系にて合成された各色光用
ライトバルブ２１，２２，２３からの各出射光は、色信
号用リレー光学系としてのリレーレンズ３３を経て、折
り曲げミラー１１にて光軸の方向を図中左方向に変えて
偏光合成光学系としての偏光ビームスプリッタ１４に入
射される。

【００４８】各色光用ライトバルブ２１，２２，２３上
の、各色光によるロッドインテグレータ２の出射端面の
像から出射した光は、前記色合成光学系によって合成さ
れて、リレーレンズ３３によって前記偏光ビームスプリ
ッタ１４の入射面の直前の位置で、前記像の２次像Ｉを
形成する。本実施の形態では、このリレーレンズ３３
が、色信号用ライトバルブ２１，２２，２３の像Ｉを、
投射レンズ３４に関して輝度信号用ライトバルブ２４と
共役な位置に形成する色信号用リレー光学系を構成して
いる。なお、リレーレンズ３３は拡大リレーレンズであ
り、その拡大率は後述する、輝度信号用ライトバルブ２
４の大きさと前記色信号用ライトバルブ２１，２２，２
３の大きさとの比率に等しい。

【００４９】さて、前記偏光分離用偏光ビームスプリッ
タ４によって偏光分離されて図中上方向に出射した第２
の偏光光（Ｐ偏光光）は、当該第２の偏光光を輝度信号
用ライトバルブ２４へ導く第２の照明用リレー光学系と
しての第２の照明用リレーレンズ３２を経て、折り曲げ
ミラー１２，１３にて反射されて、光軸の方向を図中上
方向に変え、輝度信号用ライトバルブ２４に入射され
る。

【００５０】照明用リレーレンズ３２に対し、前記ロッ
ドインテグレータ２の出射端面と輝度信号用ライトバル
ブ３２とは共役の関係にあり、ロッドインテグレータ２
の出射端面の像がリレーレンズ３２によって輝度信号用
ライトバルブ２４上に形成される。すなわち、照明用リ
レーレンズ３２によって、ロッドインテグテータ２の出
射端面（面光源）を輝度信号用ライトバルブ２４上に結
像させる臨界照明を実施している。なお、上述したよう
に、ロッドインテグレータ２の出射端面の形状及び大き
さは前記色信号用ライトバルブ２１，２２，２３の形状
及び大きさと同一とされているために、前述したように
照明用リレーレンズ３１の拡大率が１であることから、
照明用リレーレンズ３２は、前記リレーレンズ３３と同
じ拡大率を有するリレーレンズとなる。

【００５１】前記輝度用液晶ライトバルブ２４は、構造
的には色信号用液晶ライトバルブ２１，２２，２３と同
様であるが、その大きさは色信号用液晶ライトバルブ２
１，２２，２３よりも大きく、かつ画素数も多くなるよ
うに構成されている。

【００５２】前記色合成実像Ｉから出射した光（Ｐ偏光
光）は、偏光合成用偏光ビームスプリッタ１４に入射さ
れ、当該偏光ビームスプリッタ１４の偏光分離部を透過
して、そのまま図中左方向に進行する。一方、前記輝度
信号用ライトイバルブ２４を図中上方向に出射した光
（Ｓ偏光光）は、前記偏光ビームスプリッタ１４に入射
し、当該偏光ビームスプリッタ１４の偏光分離部にて反
射されて、前記像Ｉからの光と偏光合成され、当該合成
光は投射レンズ３４により図示しないスクリーン上に投
射される。

【００５３】次に、図２を参照して、本実施の形態によ
る投射型表示装置における光線の様子について説明す
る。

【００５４】投射レンズ３４は、図２に示すように開口
絞り３４ａと、該開口絞り３４ａよりも偏光ビームスプ
リッタ１４側（すなわち、図中右側）に位置する前群レ
ンズと、開口絞り３４ａより図示しないスクリーン側
（図中左側）に位置する後群レンズとを有している。当
該開口絞り３４ａは前記前群レンズの後側（スクリーン
側を後側とする）焦点に配置されており、投射レンズ３
４は偏光ビームスプリッタ１４側（前側）にテレセント
リックな光学系となっている。つまり、開口絞り３４ａ
の中心を通過する光線、すなわち、投射レンズ３４の開
口絞り３４ａによって決定される主光線は、投射レンズ
３４ａにおいては、光軸に対して平行光となる。

【００５５】色信号用リレーレンズ３３は、色合成光学
系７，８側及び色合成像Ｉ側に対してテレセントリック
な光学系を構成している。すなわち、色信号用リレーレ
ンズ照明用３３は、両側に対しテレセントリックな光学
系を構成しており、前記投射レンズ３４の絞り３４ａで
決定される主光線は、色信号用リレーレンズ３３の両側
において光軸に対し平行光となる。また、照明用リレー
レンズ３１は、偏光分離用偏光ビームスプリッタ４側と
色分解光学系５，６側に対してテレセントリックな光学
系である。すなわち、照明用リレーレンズ３１は両側に
対してテレセントリックな光学系を構成しており、前記
投射レンズ３４の開口絞り３４ａで決定される主光線
は、照明用リレーレンズ３１の両側において光軸に対し
て平行光となる。さらに、輝度系光学系の照明用リレー
レンズ３２は、偏光ビームスプリッタ４側と輝度信号用
ライトバルブ２４側に対してテレセントリックな光学系
である。すなわち、照明用リレーレンズ３２は両側に対
してテレセントリックな光学系であり、前記投射レンズ
３４の開口絞り３４ａによって決定される主光線は、照
明用リレーレンズ３２の両側において光軸と平行な光線
となる。さらにまた、前述したように、投射レンズ３４
に対し、図示しないスクリーン上の投射像と合成像Ｉ及
び輝度信号用ライトバルブ２４は共役な関係にあり、リ
レーレンズ３３に対し、合成像Ｉと各色用ライトバルブ
２１，２２，２３とは共役な関係であり、照明用リレー
レンズ３１に対して各色光用ライトバルブ２１，２２，
２３とロッドインテグレータ２の出射端面とは共役な関
係を有し、さらにリレーレンズ３２に対し、輝度信号用
ライトバルブ２４とロッドインテグレータ２の出射端面
とは同様に共役な関係を有する。なお、図２において、
３１ａは照明用リレーレンズ３１の開口絞り、３２ａは
照明用リレーレンズ３２の開口絞り、３３ａは色信号用
リレーレンズ３３の開口絞りである。

【００５６】以上の光学系によって、前記投射レンズ３
４の開口絞り３４ａによって決定される主光線は、図２
に示すように、ロッドインテグレータ２と照明用リレー
レンズ３１，３２との間の光路、照明用リレーレンズ３
１と色信号用リレーレンズ３３との間の光路、色信号用
リレーレンズ３３と投射レンズ３４との間の光路、照明
用リレーレンズ３２と投射レンズ３４との間の光路にお
いてそれぞれ、前記主光線が光軸に対して平行になるこ
とが担保される。すなわち、偏光分離用偏光ビームスプ
リッタ４の偏光分離部に対して前記主光線が所定の角度
（４５度）で入射すること、ダイクロイックミラー５，
６，７，８に対して前記主光線が所定角度（４５度）で
入射すること、及び偏光合成用偏光ビームスプリッタ１
４の偏光分離部に前記主光線が所定角度（４５度）で入
射することを担保することができる。換言すると、色分
解光学系を構成するダイクロイックミラー５，６、色合
成光学系を構成するダイクロイックミラー７，８、偏光
分離光学系を構成する偏光ビームスプリッタ４、及び偏
光合成光学系を構成する偏光ビームスプリッタ１４はい
ずれも、投射レンズ３４の開口絞り３４ａによって決定
される主光線がテレセントリック性を有する位置に配置
されている。

【００５７】したがって、本実施の形態によれば、ダイ
クロイックミラー５，６，７，８の主光線の入射角度特
性に起因する投射像のカラーシェーディングを全てなく
すことができるとともに、偏光ビームスプリッタ４，１
４の主光線の入射角度特性に起因する投射像のコントラ
ストムラを全てなくすことができる。

【００５８】また、各色光用ライトバルブ２１，２２，
２３に対して前記主光線が所定角度（９０度）にて入射
すること、及び、輝度信号用ライトバルブ２４に対して
前記主光線が所定角度（９０度）で入射することを担保
することができる。換言すれば、各ライトバルブ２１，
２２，２３，２４は、前記投射レンズ３４の開口絞り３
４ａによって決定される主光線がテレセントリック性を
有する位置に配置されれている。したがって、本実施の
形態によれば、液晶ライトバルブが所有する主光線の入
射角度に起因するコントラストムラもなくすことができ
る。

【００５９】また、本実施の形態では、前述したよう
に、色信号用リレーレンズ３３によって、各色信号用ラ
イトバルブ２１，２２，２３の像Ｉが、投射レンズ３４
に関して輝度信号用ライトバルブ２４と共役な位置に形
成される。したがって、色信号用リレーレンズ３３の倍
率を適宜設定しておくことによって当該像Ｉを拡大像に
することができる。このため、複数枚の色信号用ライト
バルブ２１，２２，２３としてさほど高精細でない小型
のライトバルブを使用し、これらから出射された拡大投
射光の色合成光と高精細の比較的大型の輝度信号用ライ
トバルブ２４から出射した変調光とを偏光合成し、投射
レンズ３４で投射することが可能となる。したがって、
高輝度で高精細の投射像が投射可能になるに他に、色信
号用ライトバルブ２１，２２，２３が小型化、低解像度
化が可能となり、コストダウンが可能になる。

【００６０】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態による投射型表示装置について、図３及び
図４を参照して説明する。

【００６１】図３は本実施の形態による投射型表示装置
の概略構成図である。図４は、図３に示す投射型表示装
置における光線の様子を示す光線図である。図４におい
て、実線は軸外光束の最周縁光線を示し、破線はこの軸
外光束の主光線（投射レンズ１３４の開口絞り１３４ａ
によって決定される主光線）を示している。

【００６２】本実施の形態は、前記第１の実施の形態と
基本的な構成は同じであるが、色分解光学系及び色合成
光学系として、複数のダイクロイックミラーの代わりに
Ｌ型ダイクロイックプリズムをそれぞれ用いた点で、前
記第１の実施の形態と異なる。

【００６３】本実施の形態による投射型表示装置では、
図３に示すように、光源１０１は、ランプ１０１ａと該
ランプ１０１ａが第１焦点に配置された楕円鏡１ｂとか
ら構成されている。光源１０１からの光は、図示しない
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１０２の入射端面に集光され、該ロッドインテグレ
ータ２に入射する。ロッドインテグレータ１０２に入射
した光は、その内面にて反射を繰り返した後にロッドイ
ンテグレータ１０２の他の面（入射端面と対向する端
面）から出射され、その出射端面には均一な光強度分布
を持つ面光源が形成される。言い換えると、この出射端
面は、ロッドインテグレータ１０２の内面反射によって
その入射端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。

【００６４】ロッドインテグレータ１０２の出射面は、
直角プリズム１０３の側面に近接して配置されている。
当該直角プリズム１０３の他の側面は、偏光分離光学系
を構成する偏光ビームスプリッタ１０４の入射面に近接
して配置されている。ロッドインテグレータ１０２の出
射端面から出射された光は、直角プリズム１０３の残り
の側面にて図中の上方向に反射され、該偏光ビームスプ
リッタ１０４に入射され、偏光ビームスプリッタ１０４
の偏光分離部にて反射されて図中の右方向に出射する第
１の偏光光（Ｓ偏光光）と、該偏光分離部を透過して図
中の上方向に出射する第２の偏光光（Ｐ偏光光）とに偏
光分離される。

【００６５】偏光ビームスプリッタ１０４を図中右方向
に出射した第１の偏光光は、当該第１の偏光光を色信号
用ライトバルブ１２１，１２２，１２３へ導く第１の照
明用リレー光学系としての第１の照明用リレーレンズ１
３１を経由して、色分解光学系に入射され、該色分解光
学系によってＲ，Ｇ，Ｂ光に色分解される。

【００６６】本実施の形態では、色分解光学系は、図１
中のダイクロイックミラー５，６及び折り曲げミラー９
の全体としての機能と同様の機能を持ち、全体として略
々Ｌ字型形状を有するＬ型ダイクロイックプリズム１５
０から構成されている。該Ｌ型ダイクロイックプリズム
１５０は、直角プリズム１４３及び一対の頂角が４５゜
の平行四辺形を底面とする四角柱形状のプリズム１４
１，１４２を互いに図３に示すように貼り合わせ、当該
２つの貼り合わせ面にそれぞれダイクロイック膜１０
５，１０６を形成してなるプリズムであり、内部に２つ
のダイクロイック膜１０５，１０６を有するプリズムで
ある。すなわち、プリズム１４１とプリズム１４２との
貼り合わせ面にＢ光透過ダイクロイック膜１０５が形成
され、プリズム１４３とプリズム１４２との貼り合わせ
面にＲ光反射ダイクロイック膜１０６が形成され、プリ
ズム１４１，１４２，１４３が全体としてＬ字形状をな
し、かつ２つのダイクロイック膜１０５，１０６は互い
に平行に配置された構成となっている。したがって、本
実施の形態では、色分解光学系は、互いに交差すること
なく間隔をあけて配置された２つのダイクロイック膜１
０５，１０６を有していることになる。

【００６７】偏光ビームスプリッタ１０４を図中右方向
に出射して照明用リレーレンズ１３１を通過した光は、
図示する位置より該Ｌ型ダイクロイックプリズム１５０
に入射し、更にＢ光透過ダイクロイック膜１０５に入射
する。Ｂ光透過ダイクロイック膜１０５に入射した光の
うちのＢ光は、Ｂ光透過ダイクロイック膜１０５を透過
し、プリズム１４１の全反射面１０９によって光軸の方
向を図中上方向に変えて、Ｌ型ダイクロイックプリズム
１５０から出射し、Ｂ光用液晶ライトバルブ１２１に入
射される。Ｂ光透過ダイクロイック膜１０５に入射した
光のうちのＲ光及びＧ光を含む光は、Ｂ光透過ダイクロ
イック膜１０５にて反射されて光軸の方向を図中上方向
に変えて、Ｒ光反射ダイクロイック膜１０６に入射され
る。Ｒ光反射ダイクロイック膜１０６に入射した光のう
ちのＲ光は、Ｒ光反射ダイクロイック膜１０６にて反射
され、光軸の方向を図中右方向に変えて、Ｌ型ダイクロ
イックプリズム１５０から出射してＲ光用液晶ライトバ
ルブ１２２に入射する。Ｒ光反射ダイクロイック膜１０
６に入射した光のうちのＧ光は、Ｒ光反射ダイクロイッ
ク膜１０６を透過して図中上方向に進行し、Ｌ型ダイク
ロイックプリズム１５０から出射してＧ光用液晶ライト
バルブ１２３に入射する。以上のようにして、色分解光
学系としてのＬ型ダイクロイックプリズム１５０に入射
した光がＲ，Ｇ，Ｂ光に色分解され、各色光は各色信号
用ライトバルブ１２１，１２２，１２３に入射される。

【００６８】なお、偏光ビームスプリッタ１０４と前記
色分解光学系との間に配置された照明用リレーレンズ１
３１は、ロッドインテグレータ１０２の平面光源となっ
ている出射端面を液晶ライトバルブ１２１，１２２，１
２３上に結像させる役目を果たす。すなわち、照明用リ
レーレンズ１３１によって、ロッドインテグテータ１０
２の出射端面（面光源）を各色信号用ライトバルブ１２
１，１２２，１２３上に結像させる臨界照明を実施して
いる。本実施の形態においては、ロッドインテグレータ
１０２の出射端面の形状及び大きさは、各色信号用ライ
トバルブ１２１，１２２，１２３の画像形成部分の形状
及び大きさと同じとなっている。そのために、照明用リ
レーレンズ１３１の拡大率は、１倍（等倍）となってい
る。照明用リレーレンズ１３１に対し、ロッドインテグ
レータ１０２の出射端面と各色信号用ライトバルブ１２
１，１２２，１２３とは共役の関係にあるため、ロッド
インテグレータ１０２の出射端面から、各色信号用ライ
トバルブ１２１，１２２，１２３までの光路長は各色と
も等しくなっている。

【００６９】各色用液晶ライトバルブ１２１，１２２，
１２３については、前実施の形態において説明したライ
トバルブ２１，２２，２３と構成及び機能は同じであ
る。

【００７０】各色信号用ライトバルブ１２１，１２２，
１２３より出射した各色光は、色合成光学系により合成
される。本実施の形態では、色合成光学系として、前記
Ｌ型ダイクロイックプリズム１５０と同様に構成された
Ｌ型ダイクロイックプリズム１６０が用いられている。
すなわち、色合成光学系は、図１中のダイクロイックミ
ラー７，８及び折り曲げミラー１０の全体としての機能
と同様の機能を持ち、全体として略々Ｌ字型形状を有す
るＬ型ダイクロイックプリズム１６０から構成されてい
る。該Ｌ型ダイクロイックプリズム１６０は、直角プリ
ズム１４４及び一対の頂角が４５゜の平行四辺形を底面
とする四角柱形状のプリズム１４５，１４６を互いに図
３に示すように貼り合わせ、当該２つの貼り合わせ面に
それぞれダイクロイック膜１２７，１２８を形成してな
るプリズムであり、内部に２つのダイクロイック膜１２
７，１２８を有するプリズムである。すなわち、プリズ
ム１４４とプリズム１４５との貼り合わせ面にＲ光反射
ダイクロイック膜１２７が形成され、プリズム１４５と
プリズム１４６との貼り合わせ面にＧ光反射ダイクロイ
ック膜１２８が形成され、プリズム１４４，１４５，１
４６が全体としてＬ字形状をなし、かつ２つのダイクロ
イック膜１２７，１２８は互いに平行に配置された構成
となっている。したがって、本実施の形態では、色合成
光学系は、互いに交差することなく間隔をあけて配置さ
れた２つのダイクロイック膜１２７，１２８を有してい
ることになる。

【００７１】Ｂ光用ライトバルブ１２１を図中上方向に
出射したＢ光は、Ｒ光反射ダイクロイック膜１２７を透
過し、更にＧ光反射ダイクロイック膜１２８に入射して
該ダイクロイック膜１２８を透過して、Ｌ型ダイクロイ
ックプリズム１６０を出射して図中上方向に進行する。
Ｒ光用ライトバルブ１２２を図中右方向に出射したＲ光
は、Ｌ型ダイクロイックプリズム１６０に入射し、Ｒ光
反射ダイクロイック膜１２７にて反射されて光軸の方向
を図中上方向に変えて、前記Ｂ光と合成され、Ｇ光反射
ダイクロイック膜１２８を透過し、Ｌ型ダイクロイック
プリズム１６０を出射して図中上方向に進行する。Ｇ光
用ライトバルブ１２３を図中上方向に出射したＧ光は、
Ｌ型ダイクロイックプリズム１６０に入射し、プリズム
１４６の全反射面１１０にて光軸の方向を図中右方向に
変え、Ｇ光反射ダイクロイック膜１２８にて反射されて
光軸の方向を図中上方向に変えて、前記Ｒ光、Ｂ光と色
合成され、Ｌ型ダイクロイックプリズム１６０から出射
する。当該色合成光学系にて合成された各色光用ライト
バルブ１２１，１２２，１２３からの各出射光は、リレ
ーレンズ１３３を経て、折り曲げミラー１１１にて光軸
の方向を図中左方向に変えて偏光合成光学系としての偏
光ビームスプリッタ１１４に入射される。

【００７２】各色光用ライトバルブ１２１，１２２，１
２３上の、各色光によるロッドインテグレータ１０２の
出射端面の像から出射した光は、前記色合成光学系によ
って合成されて、色信号用リレー光学系としてのリレー
レンズ１３３によって前記偏光ビームスプリッタ１１４
の入射面の直前の位置で、前記像の２次像Ｉを形成す
る。本実施の形態では、このリレーレンズ１３３が、色
信号用ライトバルブ１２１，１２２，１２３の像Ｉを、
投射レンズ３４に関して輝度信号用ライトバルブ１２４
と共役な位置に形成する色信号用リレー光学系を構成し
ている。なお、リレーレンズ１３３は拡大リレーレンズ
であり、その拡大率は、前記第１の実施の形態と同様
に、輝度信号用ライトバルブ１２４の大きさと前記色信
号用ライトバルブ１２１，１２２，１２３の大きさとの
比率に等しい。

【００７３】さて、前記第１の実施の形態と同様に前記
偏光分離用偏光ビームスプリッタ１０４によって偏光分
離されて図中上方向に出射した第２の偏光光（Ｐ偏光
光）は、当該第２の偏光光を偏光ビームスプリッタ１０
４へ導く第２の照明用リレー光学系としての第２の照明
用リレーレンズ１３２を経て、折り曲げミラー１１２，
１１３にて反射されて、輝度信号用ライトバルブ１２４
に入射される。

【００７４】照明用リレーレンズ１３２に対し、前記ロ
ッドインテグレータ１０２の出射端面と輝度信号用ライ
トバルブ１３２とは共役の関係にあり、ロッドインテグ
レータ１０２の出射端面の像がリレーレンズ１３２によ
って輝度信号用ライトバルブ２４上に形成される。すな
わち、照明用リレーレンズ１３２によって、ロッドイン
テグテータ１０２の出射端面（面光源）を輝度信号用ラ
イトバルブ１２４上に結像させる臨界照明を実施してい
る。なお、上述したように、ロッドインテグレータ１０
２の出射端面の形状及び大きさは前記色信号用ライトバ
ルブ１２１，１２２，１２３の形状及び大きさと同一と
されているために、前述したように照明用リレーレンズ
１３１の拡大率が１であることから、照明用リレーレン
ズ１３２は、前記リレーレンズ１３３と同じ拡大率を有
するリレーレンズとなる。

【００７５】前記輝度用液晶ライトバルブ１２４は、構
造的には色信号用液晶ライトバルブ１２１，１２２，１
２３と同様であり、その大きさは色信号用液晶ライトバ
ルブ１２１，１２２，１２３よりも大きく、かつ画素数
も多くなるように構成されていることも前記第１の実施
の形態と同じである。

【００７６】前記色合成実像Ｉから出射した光（Ｐ偏光
光）は、偏光合成用偏光ビームスプリッタ１１４に入射
され、当該偏光ビームスプリッタの偏光分離部を透過し
て、そのまま図中左方向に進行する。一方、前記輝度信
号用ライトイバルブ１２４を図中上方向に出射した光
（Ｓ偏光光）は、前記偏光ビームスプリッタ１１４に入
射し、当該偏光ビームスプリッタ１１４の偏光分離部に
て反射されて、前記像Ｉからの偏光光と合成され、当該
合成光は投射レンズ１３４により図示しないスクリーン
上に投射される。

【００７７】次に、図４を参照して、本実施の形態によ
る投射型表示装置における光線の様子について説明す
る。

【００７８】投射レンズ１３４は、図４に示すように開
口絞り１３４ａと、該開口絞り１３４ａよりも偏光ビー
ムスプリッタ１１４（すなわち、図中右側）に位置する
前群レンズと、開口絞り１３４ａよりも図示しないスク
リーン側（図中左側）に位置する後群レンズとを有して
いる。当該開口絞り１３４ａは前記前群レンズの後側
（スクリーン側を後側とする）焦点に配置されており、
投射レンズ１３４は偏光ビームスプリッタ１１４側（前
側）にテレセントリックな光学系となっている。つま
り、開口絞り１３４ａの中心を通過する光線、すなわ
ち、投射レンズ１３４の開口絞り１３４ａによって決定
される主光線は、投射レンズ３４ａにおいては、光軸に
対して平行光となる。

【００７９】色信号用リレーレンズ１３３は、色合成光
学系１６０側及び色合成像Ｉ側に対してテレセントリッ
クな光学系を構成している。すなわち、色信号用リレー
レンズ照明用１３３は、両側に対しテレセントリックな
光学系を構成しており、前記投射レンズ１３４の絞り１
３４ａで決定される主光線は、色信号用リレーレンズ１
３３の両側において光軸に対し平行光となる。また、照
明用リレーレンズ１３１は、偏光分離用偏光ビームスプ
リッタ１０４側と色分解光学系１５０側に対してテレセ
ントリックな光学系である。すなわち、照明用リレーレ
ンズ１３１は両側に対してテレセントリックな光学系を
構成しており、前記投射レンズ１３４の開口絞り１３４
ａで決定される主光線は、照明用リレーレンズ１３１の
両側において光軸に対して平行光となる。さらに、輝度
系光学系の照明用リレーレンズ１３２は、偏光ビームス
プリッタ１０４側と輝度信号用ライトバルブ１２４側に
対してテレセントリックな光学系である。すなわち、照
明用リレーレンズ１３２は両側に対してテレセントリッ
クな光学系であり、前記投射レンズ１３４の開口絞り１
３４ａによって決定される主光線は、照明用リレーレン
ズ１３２の両側において光軸と平行な光線となる。さら
にまた、前述したように、投射レンズ１３４に対し、図
示しないスクリーン上の投射像と合成像Ｉ及び輝度信号
用ライトバルブ１２４は共役な関係にあり、リレーレン
ズ１３３に対し、合成像Ｉと各色用ライトバルブ１２
１，１２２，１２３とは共役な関係であり、照明用リレ
ーレンズ１３１に対して各色光用ライトバルブ１２１，
１２２，１２３とロッドインテグレータ１０２の出射端
面とは共役な関係を有し、さらにリレーレンズ１３２に
対し、輝度信号用ライトバルブ１２４とロッドインテグ
レータ１０２の出射端面とは同様に共役な関係を有す
る。なお、図４において、１３１ａは照明用リレーレン
ズ１３１の開口絞り、１３２ａは照明用リレーレンズ１
３２の開口絞り、１３３ａは色信号用リレーレンズ１３
３の開口絞りである。

【００８０】以上の光学系によって、前記投射レンズ１
３４の開口絞り１３４ａによって決定される主光線は、
図２に示すように、ロッドインテグレータ１０２と照明
用リレーレンズ１３１，１３２との間の光路、照明用リ
レーレンズ１３１と色信号用リレーレンズ１３３との間
の光路、色信号用リレーレンズ１３３と投射レンズ１３
４との間の光路、照明用リレーレンズ１３２と投射レン
ズ１３４との間の光路においてそれぞれ、前記主光線が
光軸に対して平行になることが担保される。すなわち、
偏光分離用偏光ビームスプリッタ１０４の偏光分離部に
対して前記主光線が所定の角度（４５度）で入射するこ
と、ダイクロイック膜１０５，１０６，１２７，１２８
に対して前記主光線が所定角度（４５度）で入射するこ
と、及び偏光合成用偏光ビームスプリッタ１１４の偏光
分離部に前記主光線が所定角度（４５度）で入射するこ
とを担保することができる。換言すると、色分解光学系
を構成するＬ型ダイクロイックプリズム１５０、色合成
光学系を構成するＬ型ダイクロイックプリズム１６０、
偏光分離光学系を構成する偏光ビームスプリッタ１０
４、及び偏光合成光学系を構成する偏光ビームスプリッ
タ１１４はいずれも、投射レンズ１３４の開口絞り１３
４ａによって決定される主光線がテレセントリック性を
有する位置に配置されている。

【００８１】したがって、本実施の形態によれば、ダイ
クロイック膜１０５，１０６，１２７，１２８の主光線
の入射角度特性に起因する投射像のカラーシェーディン
グを全てなくすことができるとともに、偏光ビームスプ
リッタ１０４，１１４の主光線の入射角度特性に起因す
る投射像のコントラストムラを全てなくすことができ
る。

【００８２】また、各色光用ライトバルブ１２１，１２
２，１２３に対して前記主光線が所定角度（９０度）に
て入射すること、及び、輝度信号用ライトバルブ１２４
に対して前記主光線が所定角度（９０度）で入射するこ
とを担保することができる。換言すれば、各ライトバル
ブ１２１，１２２，１２３，１２４は、前記投射レンズ
１３４の開口絞り１３４ａによって決定される主光線が
テレセントリック性を有する位置に配置されれている。
したがって、本実施の形態によれば、液晶ライトバルブ
が所有する主光線の入射角度に起因するコントラストム
ラもなくすことができる。

【００８３】また、本実施の形態では、前述したよう
に、色信号用リレーレンズ１３３によって、各色信号用
ライトバルブ１２１，１２２，１２３の像Ｉが、投射レ
ンズ１３４に関して輝度信号用ライトバルブ１２４と共
役な位置に形成される。したがって、色信号用リレーレ
ンズ１３３の倍率を適宜設定しておくことによって当該
像Ｉを拡大像にすることができる。このため、複数枚の
色信号用ライトバルブ１２１，１２２，１２３としてさ
ほど高精細でない小型のライトバルブを使用し、これら
から出射された拡大投射光の色合成光と高精細の比較的
大型の輝度信号用ライトバルブ１２４から出射した変調
光とを偏光合成し、投射レンズ１３４で投射することが
可能となる。したがって、高輝度で高精細の投射像が投
射可能になるに他に、色信号用ライトバルブ１２１，１
２２，１２３が小型化、低解像度化が可能となり、コス
トダウンが可能になる。

【００８４】さらに、本実施の形態においては、色分解
光学系及び色合成光学系として、それぞれＬ型ダイクロ
イックプリズム１５０，１６０を使用したことから、ダ
イクロイックミラーを使用する場合に比べて、色分解光
学系の色分解の精度及び色合成光学系の色合成の精度を
向上させることができる。

【００８５】以上、本実施の形態の各実施の形態につい
て説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定され
るものではない。

【００８６】例えば、本発明では、前記第１及び第２の
実施の形態において、色分解光学系として前記第１の実
施の形態と同様に複数のダイクロイックミラーを用い、
色合成光学系として前記第２の実施の形態と同様にＬ型
ダイクロイックプリズムを用いてもよい。逆に、前記第
１及び第２の実施の形態において、色分解光学系として
前記第２の実施の形態と同様にＬ型ダイクロイックプリ
ズムを用い、色合成光学系として前記第１の実施の形態
と同様に複数のダイクロイックミラーを用いてもよい。

【００８７】また、上述の各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。さらにまた、プリズム３及び１
０３の代わりに、折り曲げミラーを使用しても良いこと
は言うまでもない。

【００８８】さらに、上述の各実施の形態においては、
ロッドインテグレータ２，１０２の出射光を偏光分離用
偏光ビームスプリッタ４，１０４にて偏光分離し、反射
したＳ偏光光を色信号光学系へ、透過したＰ偏光光を輝
度信号系へ導いたが、これに限定される必要はなく、Ｓ
偏光光を輝度信号系へ、Ｐ偏光光を色信号系へ用いても
良い。

【００８９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
少ない枚数の液晶ライトバルブを用いてコスト低減が図
れるとともに高輝度でかつ高解像度の投射像を得ること
ができ、しかも、複数枚を使用する色信号用ライトバル
ブとして小型化したライトバルブを採用可能にすること
ができコスト低減を一層図ることができる。

【００９０】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、当該色分解光学系の主光線の入射角度特性に
起因するカラーシェーディングをなくすことができる。

【００９１】また、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主光線の入射角度特性に
起因するカラーシェーディングをなくすことができる。

【００９２】さらに、本発明によれば、偏光分離光学系
を、投射光学系の開口絞りによって決定される主光線が
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、偏光分離光学系の主光線の入射角度特性に起因する
投射像のコントラストムラをなくすことができる。

【００９３】さらにまた、本発明によれば、偏光合成光
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、偏光合成光学系の主光線の入射角度特性に起因す
る投射像のコントラストムラをなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による投射型表示装
置の概略構成図である。

【図２】図１に示す投射型表示装置における光線の様子
を示す光線図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態による投射型表示装
置の概略構成図である。

【図４】図２に示す投射型表示装置における光線の様子
を示す光線図である。

【図５】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】

１，１０１ 光源 ２，１０２ ロッドインテグレータ ３，１０３ 反射プリズム ４，１０４ 偏光分離用偏光ビームスプリッタ ５，６，７，８ ダイクロイックミラー １０５，１０６，１２７，１２８ ダイクロイック膜 １１，１２，１３，１１１，１１２，１１３ 折り曲げ
ミラー ２１，２２，２３，１２，１２２，１２３ 色信号用ラ
イトバルブ ２４，１２４ 輝度信号用ライトバルブ １４，１２４ 偏光合成用偏光ビームスプリッタ ３１，１３１ 第１の照明用リレーレンズ ３２，１３２ 第２の照明用リレーレンズ ３３，１３３ 色信号用リレーレンズ ３４，１３４ 投射レンズ １５０，１６０ Ｌ型ダイクロイックプリズム

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｇ０３Ｂ 33/12 Ｇ０３Ｂ 33/12

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光を第１の偏光光と第２の偏
   光光とに偏光分離する偏光分離光学系と、 前記偏光分離光学系により偏光分離された前記第１の偏
   光光を複数の色光に色分解する色分解光学系と、 前記色分解光学系により色分解された前記複数の色光を
   それぞれ所定の色信号に基づいて変調する複数の色信号
   用ライトバルブと、 前記複数の色信号用ライトバルブにより変調されて前記
   複数の色信号用ライトバルブからそれぞれ出射される光
   を色合成する色合成光学系と、 前記偏光分離光学系により偏光分離された前記第２の偏
   光光を所定の輝度信号に基づいて変調する輝度信号用ラ
   イトバルブと、 前記色合成光学系により色合成された光と前記輝度信号
   用ライトバルブにより変調されて前記輝度信号用ライト
   バルブから出射された光とを合成する偏光合成光学系
   と、 前記偏光合成光学系により合成された光を投射する投射
   光学系と、 を有する投射型表示装置において、 前記色分解光学系及び前記色合成光学系は、略平行に配
   置された複数の平板ダイクロイックミラーにてそれぞれ
   構成され、 前記偏光分離光学系と前記色分解光学系との間には、前
   記第１の偏光光を前記複数の色信号用ライトバルブへ導
   く第１の照明用リレー光学系が配置され、 前記色合成光学系と前記偏光合成光学系との間には、前
   記複数の色信号用ライトバルブの像を、前記投射光学系
   に関して前記輝度信号用ライトバルブと共役な位置に形
   成する色信号用リレー光学系が配置され、 前記偏光分離光学系と前記輝度信号用ライトバルブの間
   には、前記第２の偏光光を前記輝度信号用ライトバルブ
   へ導く第２の照明用リレー光学系が配置されたことを特
   徴とする投射型表示装置。
2. 【請求項２】 光源からの光を第１の偏光光と第２の偏
   光光とに偏光分離する偏光分離光学系と、 前記偏光分離光学系により偏光分離された前記第１の偏
   光光を複数の色光に色分解する色分解光学系と、 前記色分解光学系により色分解された前記複数の色光を
   それぞれ所定の色信号に基づいて変調する複数の色信号
   用ライトバルブと、 前記複数の色信号用ライトバルブにより変調されて前記
   複数の色信号用ライトバルブからそれぞれ出射される光
   を色合成する色合成光学系と、 前記偏光分離光学系により偏光分離された前記第２の偏
   光光を所定の輝度信号に基づいて変調する輝度信号用ラ
   イトバルブと、 前記色合成光学系により色合成された光と前記輝度信号
   用ライトバルブにより変調されて前記輝度信号用ライト
   バルブから出射された光とを合成する偏光合成光学系
   と、 前記偏光合成光学系により合成された光を投射する投射
   光学系と、 を有する投射型表示装置において、 前記色分解光学系及び前記色合成光学系は、略平行に配
   置された複数のダイクロイック膜を、内部に有するダイ
   クロイックプリズムにてそれぞれ構成され、 前記偏光分離光学系と前記色分解光学系との間には、前
   記第１の偏光光を前記複数の色信号用ライトバルブへ導
   く第１の照明用リレー光学系が配置され、 前記色合成光学系と前記偏光合成光学系との間には、前
   記複数の色信号用ライトバルブの像を、前記投射光学系
   に関して前記輝度信号用ライトバルブと共役な位置に形
   成する色信号用リレー光学系が配置され、 前記偏光分離光学系と前記輝度信号用ライトバルブの間
   には、前記第２の偏光光を前記輝度信号用ライトバルブ
   へ導く第２の照明用リレー光学系が配置されたことを特
   徴とする投射型表示装置。
3. 【請求項３】 光源からの光を第１の偏光光と第２の偏
   光光とに偏光分離する偏光分離光学系と、 前記偏光分離光学系により偏光分離された前記第１の偏
   光光を複数の色光に色分解する色分解光学系と、 前記色分解光学系により色分解された前記複数の色光を
   それぞれ所定の色信号に基づいて変調する複数の色信号
   用ライトバルブと、 前記複数の色信号用ライトバルブにより変調されて前記
   複数の色信号用ライトバルブからそれぞれ出射される光
   を色合成する色合成光学系と、 前記偏光分離光学系により偏光分離された前記第２の偏
   光光を所定の輝度信号に基づいて変調する輝度信号用ラ
   イトバルブと、 前記色合成光学系により色合成された光と前記輝度信号
   用ライトバルブにより変調されて前記輝度信号用ライト
   バルブから出射された光とを合成する偏光合成光学系
   と、 前記偏光合成光学系により合成された光を投射する投射
   光学系と、 を有する投射型表示装置において、 前記色分解光学系及び前記色合成光学系のうちの一方
   は、略平行に配置された複数の平板ダイクロイックミラ
   ーにて構成され、 前記色分解光学系及び前記色合成光学系のうちの他方
   は、略平行に配置された複数のダイクロイック膜を、内
   部に有するダイクロイックプリズムにて構成され、 前記偏光分離光学系と前記色分解光学系との間には、前
   記第１の偏光光を前記複数の色信号用ライトバルブへ導
   く第１の照明用リレー光学系が配置され、 前記色合成光学系と前記偏光合成光学系との間には、前
   記複数の色信号用ライトバルブの像を、前記投射光学系
   に関して前記輝度信号用ライトバルブと共役な位置に形
   成する色信号用リレー光学系が配置され、 前記偏光分離光学系と前記輝度信号用ライトバルブの間
   には、前記第２の偏光光を前記輝度信号用ライトバルブ
   へ導く第２の照明用リレー光学系が配置されたことを特
   徴とする投射型表示装置。
4. 【請求項４】 光源からの光を第１の偏光光と第２の偏
   光光とに偏光分離する偏光分離光学系と、 前記偏光分離光学系により偏光分離された前記第１の偏
   光光を複数の色光に色分解する色分解光学系と、 前記色分解光学系により色分解された前記複数の色光を
   それぞれ所定の色信号に基づいて変調する複数の色信号
   用ライトバルブと、 前記複数の色信号用ライトバルブにより変調されて前記
   複数の色信号用ライトバルブからそれぞれ出射される光
   を色合成する色合成光学系と、 前記偏光分離光学系により偏光分離された前記第２の偏
   光光を所定の輝度信号に基づいて変調する輝度信号用ラ
   イトバルブと、 前記色合成光学系により色合成された光と前記輝度信号
   用ライトバルブにより変調されて前記輝度信号用ライト
   バルブから出射された光とを合成する偏光合成光学系
   と、 前記偏光合成光学系により合成された光を投射する投射
   光学系と、 を有する投射型表示装置において、 前記色分解光学系及び前記色合成光学系は、略平行に配
   置された複数のダイクロイック膜をそれぞれ有し、 前記偏光分離光学系と前記色分解光学系との間には、前
   記第１の偏光光を前記複数の色信号用ライトバルブへ導
   く第１の照明用リレー光学系が配置され、 前記色合成光学系と前記偏光合成光学系との間には、前
   記複数の色信号用ライトバルブの像を、前記投射光学系
   に関して前記輝度信号用ライトバルブと共役な位置に形
   成する色信号用リレー光学系が配置され、 前記偏光分離光学系と前記輝度信号用ライトバルブの間
   には、前記第２の偏光光を前記輝度信号用ライトバルブ
   へ導く第２の照明用リレー光学系が配置されたことを特
   徴とする投射型表示装置。
5. 【請求項５】 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テレセントリック
   性を有する位置に配置されたことを特徴とする請求項１
   及至４のいずれかに記載の投射型表示装置。
6. 【請求項６】 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
   性を有する位置に配置されたことを特徴とする請求項１
   及至４のいずれかに記載の投射型表示装置。
7. 【請求項７】 前記色分解光学系及び前記色合成光学系
   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有する位置に配置されたこと
   を特徴とする請求項１及至４のいずれかに記載の投射型
   表示装置。
8. 【請求項８】 前記偏光分離光学系は、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
   ク性を有する位置に配置されたことを特徴とする請求項
   １及至７のいずれかに記載の投射型表示装置。
9. 【請求項９】 前記偏光合成光学系は、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
   ク性を有する位置に配置されたことを特徴とする請求項
   １及至７のいずれかに記載の投射型表示装置。
10. 【請求項１０】 前記偏光分離光学系及び前記偏光合成
    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有する位置に配置され
    たことを特徴とする請求項１及至７のいずれかに記載の
    投射型表示装置。
11. 【請求項１１】 前記色分解光学系、前記色合成光学
    系、前記偏光分離光学系及び前記偏光合成光学系は、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有する位置に配置されたことを特徴
    とする請求項１及至４のいずれかに記載の投射型表示装
    置。