JPH11242221A - 投影型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで、軽量小型で、かつ、コントラス
ト比および画質が良好な反射型画像表示素子を用いた投
影型画像表示装置を提供する。 【解決手段】 反射型液晶パネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂに対
して照明光を導入する照明光入射ミラー４を、投影レン
ズ５の瞳領域を２つの領域に分割したときの一方の分割
瞳領域内に配し、反射型液晶パネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂに
よって正反射された反射光は、投影レンズ５の他方の分
割瞳領域内を通過し、投影される。また、暗表示時の反
射型液晶パネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂでの反射光を、偏光板
７Ｒ・７Ｇ・７Ｂで遮光できるので、軽量な光学系で、
コントラスト比の高い投影画像を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示素子の映
像を投影レンズなどにより拡大投影して画像表示を行う
投影型画像表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】投影型画像表示装置は、画像表示素子を
光スイッチング素子として利用し、画像表示素子上の画
像を投射光学系によりスクリーン上に拡大投影するもの
である。上記画像表示素子としては、光を透過させて投
影する透過型画像表示素子と、光を反射させて投影する
反射型画像表示素子とがある。

【０００３】透過型画像表示素子を用いた投影型画像表
示装置では、画像表示素子への照明光の経路と、画像表
示素子で変調された透過光が投影レンズを介してスクリ
ーンに投影される経路とが異なる領域に配される。一
方、反射型画像表示素子を用いた投影型画像表示装置で
は、照明光の経路と、画像表示素子で変調された反射光
の経路とが、一部分あるいは大部分が同じ領域に配され
る。よって、反射型画像表示素子を用いた投影型画像表
示装置の方が、装置自体が占める空間をより小さくする
ことができる。

【０００４】また、透過型画像表示素子には、一般的
に、各画素に駆動トランジスタが設けられている。該駆
動トランジスタに光が照射されてトランジスタ特性が変
化することを防ぐために、該駆動トランジスタおよび画
素への信号線の上には、遮光層が設けられている。この
遮光層により、必然的に画素の開口率が小さくなる。一
方、反射型画像表示素子では、一般的に、反射面が遮光
層を兼ねるので、画素の開口率は透過型に比べて大きく
なる。

【０００５】反射型の画像表示素子を用いた投影型画像
表示装置として、例えば特開昭６３−３９２９４号公報
には、光源からの光に対し、偏光分離または合成を行う
光学系を有するビデオ・プロジェクション装置が開示さ
れている。また、例えば特開平４−１９４９２１号公報
には、光源からの光に対し、反射光の散乱度を変化させ
ることにより照明光の強度を変調する、高分子分散型液
晶を用いた投写型液晶表示装置が、また、特開平７−１
２８６６４号公報には、該投写型液晶表示装置とほぼ同
様の構成を有する液晶プロジェクタが開示されている。

【０００６】まず、上記の特開昭６３−３９２９４号公
報に開示されているビデオ・プロジェクション装置につ
いて、以下に説明する。

【０００７】図１３は、上記ビデオ・プロジェクション
装置の概略構成を示す模式図である。該ビデオ・プロジ
ェクション装置は、光源２１と、光源からの光を平行光
にするコリメートレンズ２２と、偏光ビームスプリッタ
（Polarizing Beam Splitter、以下、ＰＢＳと称す）２
３と、色分解プリズム２４と、青・赤・緑の各色成分の
画像を表示する液晶表示素子２５・２６・２７と、各液
晶表示素子２５・２６・２７に設けられた反射鏡２８・
２９・３０と、投影レンズ３２とを備えている。

【０００８】光源２１から出射された光は、コリメート
レンズ２２を透過して略平行光となり、ＰＢＳ２３に入
射して互いに直交する２方向の直線偏光成分に分離され
る。分離された光のうち、ＰＢＳ２３で反射された光
は、色分解プリズム２４に入射する。

【０００９】色分解プリズム２４は、第１プリズム２４
Ａ、第２プリズム２４Ｂ、および第３プリズム２４Ｃか
らなっている。色分解プリズム２４に入射した光は、ま
ず第１プリズム２４Ａに入射し、ダイクロイック干渉薄
膜によって青色成分が分離され、青色成分の画像を表示
する液晶表示素子２５に導かれる。青色成分以外の光
は、第２プリズム２４Ｂに入射し、ダイクロイック干渉
薄膜によって赤色成分が分離され、赤色成分の画像を表
示する液晶表示素子２６に導かれる。残りの緑色成分の
光は、第３プリズム２４Ｃに入射し、緑色成分の画像を
表示する液晶表示素子２７に入射する。

【００１０】各液晶表示素子２５・２６・２７に入射し
た各色成分の光は、それぞれ反射鏡２８・２９・３０で
反射し、再び各液晶表示素子２５・２６・２７を透過す
る。この際に、再び各液晶表示素子２５・２６・２７を
透過した各色成分の光は、各液晶表示素子２５・２６・
２７の画像信号に応じて偏光方向の変調を受ける。

【００１１】偏光方向の変調を受けた各色成分の光は、
再び色分解プリズム２４にそれぞれ入射し、合成され
る。合成された光はＰＢＳ２３に入射し、偏光方向の変
調を受けた光のＰＢＳ２３を透過する偏光成分のみが、
投影レンズ３２によって図示しないスクリーンに投影さ
れる。

【００１２】次に、上記の特開平４−１９４９２１号公
報に開示されている投写型液晶表示装置について、以下
に説明する。

【００１３】図１４は、上記投写型液晶表示装置の概略
構成を示す模式図である。該投写型液晶表示装置は、光
源４１および放物面鏡４２からなる光源部と、光源部か
らの光を集光するレンズ４３と、クロスダイクロイック
プリズム４４と、赤・緑・青の各色成分の画像を表示す
る反射・散乱型液晶デバイス４５Ｒ・４５Ｇ・４５Ｂ
と、集光レンズ４６と、第１および第２の遮断マスク４
７・４８と、反射鏡４９と、投写レンズ５０と、スクリ
ーン５１とを備えている。

【００１４】光源部から出射した白色光は、レンズ４３
で集光され、反射鏡４９で反射される。その後、該白色
光は、集光レンズ４６を透過することによって略平行光
に変換され、クロスダイクロイックプリズム４４に入射
する。

【００１５】クロスダイクロイックプリズム４４に入射
した白色光は、赤・緑・青の各色成分に分離され、反射
・散乱型液晶デバイス４５Ｒ・４５Ｇ・４５Ｂでそれぞ
れ反射される。この際に、各反射・散乱型液晶デバイス
４５Ｒ・４５Ｇ・４５Ｂの画像信号に応じて、各色成分
の光が反射される際の散乱度が変化する。

【００１６】各反射・散乱型液晶デバイス４５Ｒ・４５
Ｇ・４５Ｂで反射された各色成分の光は、クロスダイク
ロイックプリズム４４で合成され、集光レンズ４６に入
射する。集光レンズ４６に入射した光は、第１の遮断マ
スク４７の一端と反射鏡４９の一端とで形成された開口
部付近に集光され、投写レンズ５０を介してスクリーン
５１に投影される。

【００１７】このような投写型液晶表示装置において、
黒表示が行われる際には、各反射・散乱型液晶デバイス
４５Ｒ・４５Ｇ・４５Ｂから反射される各色成分の光は
散乱光となる。散乱光は、集光レンズ４６によって開口
部付近にほとんど集光されないので、第１および第２の
遮断マスク４７・４８で吸収されて遮断されるか、反射
鏡４９で反射されて光源部に戻されるため、スクリーン
５１には投影されない。すなわち、このような投写型液
晶表示装置は、集光レンズ４６、第１の遮断マスク４７
および反射鏡４９によりシュリーレン光学系を構成し
て、スクリーン５１に画像を拡大投影する。従って、画
像信号に応じた反射光の散乱度の変化を明暗画像に変換
するために、第１および第２の遮断マスク４７・４８お
よび反射鏡４９のようなシュリーレンストッパーが必須
となる。

【００１８】続いて、上記の特開平７−１２８６６４号
公報に開示されている液晶プロジェクタについて、以下
に説明する。

【００１９】図１５は、上記液晶プロジェクタの概略構
成を示す模式図である。該液晶プロジェクタは、反射鏡
６１と、集光レンズ６２と、クロスダイクロイックプリ
ズム６３と、赤・青・緑の各色成分の画像を表示する散
乱型液晶パネル６４Ｒ・６４Ｇ・６４Ｂと、第１の遮断
マスク６５とを備えている。

【００２０】光源からの照明光は、反射鏡６１で反射さ
れて集光レンズ６２に入射する。そして、上記照明光
は、集光レンズ６２に接するように配されたクロスダイ
クロイックプリズム６３に入射し、赤・青・緑の各色成
分に分離された後、各散乱型液晶パネル６４Ｒ・６４Ｇ
・６４Ｂに入射し、反射される。散乱型液晶パネル６４
Ｒ・６４Ｇ・６４Ｂで各色成分の光が反射される際に、
黒表示の場合は散乱光として反射される。散乱型液晶パ
ネル６４Ｒ・６４Ｇ・６４Ｂで反射された各色成分の光
は、クロスダイクロイックプリズム６３で合成され、集
光レンズ６２によって、第１の遮断マスク６５と反射鏡
６１との間に形成された開口絞り付近に集光される。そ
の後、図示しない投影レンズにより、図示しないスクリ
ーン上に投影される。

【００２１】以上のような構成において、従来は、図１
５の点線で示すような、クロスダイクロイックプリズム
６３での内部表面反射等の不要光ＵＬが、各散乱型液晶
パネル６４Ｒ・６４Ｇ・６４Ｂで反射された光と同じ方
向に進み、黒表示時であっても、上記不要光ＵＬの一部
が開口絞りを介してスクリーン上に投影されてしまって
いた。これにより、コントラストの低下が生じていた。

【００２２】この点において、上記液晶プロジェクタで
は、クロスダイクロイックプリズム６３を微小回転させ
傾斜させて配置することにより、上記不要光ＵＬが開口
絞りを通過しないようにしており、これにより、コント
ラスト比の向上を図っている。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】上記のビデオ・プロジ
ェクション装置では、構成要素として、偏光方向によっ
て光路を切り替えるＰＢＳが必須となる。一般に、ＰＢ
Ｓはガラスブロックによって構成されており、このよう
なＰＢＳは体積および重量が大きく、コストも高いもの
であった。また、ＰＢＳを構成するガラスの有する複屈
折性により、入射光の偏光方向が乱され、正確な光路の
切り替えを行うことが困難であり、投影画像の質の低下
やコントラスト比の低下などが生じていた。

【００２４】一方、上記の投写型液晶表示装置や液晶プ
ロジェクタでは、黒表示時は、入射光が液晶表示素子に
よって散乱して反射されるため、大部分の光が開口絞り
を通過しないことにより、黒表示を行う構成であった。
しかし、黒表示時における反射光の散乱度をいくら高め
ても、その構成上、開口絞りを通過してしまう不要光が
どうしても残ってしまう。この不要光が例えば全体の光
量の１％しかなくても、コントラスト比は、実用レベル
から程遠い１００：１にまで低下することになる。

【００２５】不要光をより多く遮光するために、開口絞
りを小さくすると、不要光は確かに減少されるが、同時
に白表示時の光量も減少してしまい、投影画像の輝度が
減少してしまう。つまり、反射光を散乱させることによ
り黒表示を行う構成では、コントラスト比の低下は原理
的に不可避な問題であった。

【００２６】コントラスト比を低下させる他の原因とし
て、各光学部品での表面反射、内部反射などによる不要
光の発生がある。特に表面反射は液晶パネルにより変調
を受けた光と同じ方向に反射するので、コントラスト比
低下の大きな原因となっていた。たとえ表面反射防止コ
ーティングを施しても、１％程度の表面反射は残ってし
まうので、表面反射をする光学部品が存在する限りコン
トラスト比の低下は生じることになる。

【００２７】この問題に対する解決策として、例えば上
記の液晶プロジェクタのように、クロスダイクロイック
プリズムなどの光学部品を傾けて配置すれば、表面反射
光が開口絞りを通過するのを防ぐことができる。しかし
ながら、投影レンズと液晶パネルとの間のクロスダイク
ロイックプリズムを傾けると収差が発生してしまう。こ
の収差の大きさは、傾けて配置したガラスブロックを透
過する光の光路長が長いほど大きな影響を受ける。従っ
て、クロスダイクロイックプリズムのような、透過する
光の光路長が長くなる光学部品を傾けると大きな収差が
発生してしまい、投影レンズの設計によって収差を除去
することが困難になる。

【００２８】また、液晶パネルにおける表面反射に関し
ては、表面反射を防ぐために液晶パネルを傾けると、液
晶パネル内の表示領域によって焦点位置が変化してしま
い、また、投影画像もスクリーン上で台形状に変形して
しまう。従って、液晶パネルを傾けて配置することはで
きず、液晶パネルでの表面反射光は原理的に防ぐことが
できない。

【００２９】本発明の目的は、低コストで、軽量小型
で、かつ、コントラスト比および画質が良好な反射型画
像表示素子を用いた投影型画像表示装置を提供すること
にある。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１記載の投影型画像表示装置は、照明光を
発する光源と、画像の表示状態により入射光を変調し、
該入射光を正反射させる反射型画像表示素子と、少なく
とも２つのレンズ群から構成され、それらのレンズ群の
間に瞳領域が形成されている投影レンズと、上記投影レ
ンズの瞳領域を２つの領域に分割したときの一方の分割
瞳領域内に配され、上記反射型画像表示素子に対して上
記照明光を導入する照明光導入手段とを備え、照明光が
上記反射型画像表示素子により正反射された後、上記投
影レンズの他方の分割瞳領域内を通過し、投影されるこ
とを特徴としている。

【００３１】上記の構成によれば、上記反射型画像表示
素子は、入射光を変調することにより、例えば暗表示、
明表示を表現し、表示状態によらず入射光を正反射させ
るので、上記のような遮光マスクは不要となる。さら
に、前記のような遮光マスクを用いる構成が有する、コ
ントラスト比の低下の問題も解消することができる。

【００３２】また、照明光導入手段を一方の分割瞳領域
内に配し、反射型画像表示素子によって正反射された光
は、他方の分割瞳領域内を通過して投影されるので、入
射光と投影光との分離を行う手段が不要となる。従っ
て、前記のような偏光ビームスプリッターなどを構成す
るガラスによる複屈折の影響が生じないので、投影画像
の画質を良好にすることができる。

【００３３】請求項２記載の投影型画像表示素子は、請
求項１記載の構成において、上記照明光を色分離し、色
分離した光を上記反射型画像表示素子に送り、かつ、上
記反射型画像表示素子からの反射光を色合成するダイク
ロイックミラーをさらに備えていることを特徴としてい
る。

【００３４】上記の構成によれば、上記のように光の色
分離・合成を行う手段として、ダイクロイックミラーを
用いているので、例えば、クロスダイクロイックプリズ
ムを用いる場合に比べて、コストが低くて済み、かつ、
重量も軽くすることができる。また、クロスダイクロイ
ックミラーは平板からなっており、透過および反射によ
って光の色分離・合成を行うので、透過および反射の方
向を任意に設定することができ、比較的、配置の自由度
が大きくなる。よって、投影型画像表示装置を構成する
他の要素の配置の自由度も大きくなり、該投影型画像表
示装置の形状の自由度を大きくすることができる。

【００３５】請求項３記載の投影型画像表示素子は、請
求項１または２記載の構成において、上記反射型画像表
示素子は、入射光の偏光方向を変調する液晶パネルであ
り、かつ、偏光板を備えていることを特徴としている。

【００３６】上記の構成によれば、例えば、明表示時に
反射光が偏光板を透過し、暗表示時に反射光が偏光板を
透過できないように、液晶パネルが入射光の偏光方向を
変調するように設定すれば、確実に明暗のコントラスト
を表現することができる。したがって、画質の良好な投
影画像を提供することができる。

【００３７】請求項４記載の投影型画像表示装置は、請
求項３記載の構成において、上記偏光板が、上記液晶パ
ネルに対して傾けて配置されていることを特徴としてい
る。

【００３８】上記の構成によれば、偏光板が液晶パネル
に対して傾けて配置されているので、偏光板における表
面反射光は、液晶パネルにおいて変調された反射光の向
きとは異なる向きに反射されることになる。よって、偏
光板における表面反射光は、画像を投影する投影光とは
異なる方向に進むので、投影画像のコントラスト比を低
下させることがなく、良好な投影画像を提供することが
できる。

【００３９】請求項５記載の投影型画像表示装置は、請
求項４記載の構成において、上記偏光板が上記液晶パネ
ルに対して傾ける角度をθとしたとき、上記投影レンズ
のＦ値をＦとすると、θ＞（１／２）・ｔａｎ^-1（１／
２Ｆ）の関係を満たしていることを特徴としている。

【００４０】上記のような式を満たす角度θで上記偏光
板を上記液晶パネルに対して傾ければ、上記偏光板にお
ける表面反射光が投影レンズを通過し、投影されること
が皆無になるので、さらに投影画像のコントラスト比の
低下を防ぐことができる。

【００４１】請求項６記載の投影型画像表示装置は、請
求項３記載の構成において、上記液晶パネルと上記偏光
板との間に、位相差板が配置されていることを特徴とし
ている。

【００４２】上記の構成において、例えば、上記位相差
板としてλ／４板を用い、その進相軸または遅相軸が偏
光板の透過軸に対して４５°の角度をなすように配置し
たとする。この場合、暗表示時には、偏光板を透過して
一定の偏光方向をもった入射光が、λ／４板を透過し、
液晶パネルで偏光方向の変調を受けずに反射し、再びλ
／４板を透過すると、この光の偏光方向は、入射時の偏
光方向から９０°回転したものとなるように構成するこ
とができる。よって、暗表示時の液晶パネルからの反射
光は、偏光板を透過することができないので、投影画像
のコントラスト比の低下を防ぐことができる。

【００４３】また、液晶パネルにおける表面反射光は、
当然、表面反射の際に偏光方向の変調を受けないので、
該表面反射光は、上記の暗表示時の液晶パネルからの反
射光と同様に、偏光板を透過することができない。した
がって、投影画像のコントラスト比の低下をさらに防ぐ
ことができる。

【００４４】すなわち、上記位相差板として、λ／４板
を用いることで、暗表示時の液晶パネルからの反射光
と、液晶パネルにおける表面反射光とを同時にカットす
ることができるノーマリーブラック表示が可能となる。

【００４５】請求項７記載の投影型画像表示装置は、請
求項６記載の構成において、上記位相差板が上記液晶パ
ネルに対して傾けて配置されていることを特徴としてい
る。

【００４６】上記の構成によれば、上記位相差板が、上
記液晶パネルに対して傾けて配置されているので、位相
差板における表面反射光は、液晶パネルにおいて変調さ
れた反射光の向きとは異なる向きに反射されることにな
る。よって、位相差板における表面反射光は、画像を投
影する投影光とは異なる方向に進むので、投影画像のコ
ントラスト比を低下させることがなく、良好な投影画像
を提供することができる。

【００４７】請求項８記載の投影型画像表示装置は、請
求項７記載の構成において、上記位相差板が上記液晶パ
ネルに対して傾ける角度をθとしたとき、上記投影レン
ズのＦ値をＦとすると、θ＞（１／２）・ｔａｎ^-1（１
／２Ｆ）の関係を満たしていることを特徴としている。

【００４８】上記のような式を満たす角度θで上記位相
差板を上記液晶パネルに対して傾ければ、上記位相差板
における表面反射光が投影レンズを通過し、投影される
ことが皆無になるので、さらに投影画像のコントラスト
比の低下を防ぐことができる。

【００４９】請求項９記載の投影型画像表示装置は、請
求項６ないし８のいずれかに記載の構成において、上記
位相差板が、複数枚の位相差板が重ねて配置された構成
となっていることを特徴としている。

【００５０】上記の構成によれば、上記位相差板が、複
数枚の位相差板が重ねて配置された構成となっているこ
とと、液晶パネルにおいて生じる位相差を利用すること
によって、所望の透過光帯域の中心波長からある程度ず
れた波長に対しても近似的にλ／４の位相差を持たせる
ことが可能となる。よって、ある程度広い帯域からなる
光が入射しても、十分に高いコントラスト比を有する投
影画像を提供することができる。

【００５１】請求項１０記載の投影型画像表示装置は、
請求項９記載の構成において、上記位相差板が、２枚の
位相差板によって構成され、所望の透過光帯域の中心波
長をλ（ｎｍ）とするとき、上記偏光板側に配置された
位相差板のリタデーション値を約λ／２（ｎｍ）、上記
液晶パネル側に配置された位相差板のリタデーション値
を約λ／４（ｎｍ）とし、リタデーション値がλ／２
（ｎｍ）の位相差板が、その進相軸または遅相軸が上記
偏光板の透過軸に対してα（°）回転した状態となるよ
うに配置され、リタデーション値がλ／４（ｎｍ）の位
相差板が、その進相軸または遅相軸が上記偏光板の透過
軸に対して２×α＋４５（°）回転した状態となるよう
に配置されていることを特徴としている。

【００５２】上記の構成によれば、リタデーション値が
λ／２（ｎｍ）の位相差板を透過した光の偏光状態がポ
アンカレ球の赤道上を経度にして２α（°）回転させた
状態になってから、リタデーション値がλ／４（ｎｍ）
の位相差板に入射することになる。そして、さらに４５
°回転させてリタデーション値がλ／４（ｎｍ）の位相
差板を配置することによって、出射光の偏光状態がポア
ンカレ球の極に移動する。したがって、重ねて配置した
位相差板全体で、λ／４板としての機能を果たすことが
できる。

【００５３】請求項１１記載の投影型画像表示装置は、
請求項９記載の構成において、上記位相差板が、２枚の
位相差板によって構成され、所望の透過光帯域の中心波
長をλ（ｎｍ）、上記偏光板側に配置された位相差板の
リタデーション値をａ（ｎｍ）、上記液晶パネル側に配
置された位相差板のリタデーション値をｂ（ｎｍ）とす
るとき、０．６×ａ−５−λ／２０＜ｂ＜０．６×ａ＋
５−λ／２０の関係を満たしていることを特徴としてい
る。

【００５４】上記の構成によれば、それぞれの位相差板
のリタデーション値が多少ばらついていても、λ／４板
としての機能をほとんど損なうことなく、投影画像のコ
ントラスト比の低下を防ぐことができる。すなわち、位
相差板を量産する際に発生するリタデーション値のばら
つきに伴う投影画像のコントラスト比のばらつきを抑え
ることができる。

【００５５】請求項１２記載の投影型画像表示装置は、
照明光を発する光源と、画像の表示状態により入射光を
変調し、正反射させる複数の反射型画像表示素子と、少
なくとも２つのレンズ群から構成され、それらのレンズ
群の間に瞳領域が形成されている投影レンズと、上記投
影レンズの瞳領域を２つの領域に分割したときの一方の
分割瞳領域内に配され、上記複数の反射型画像表示素子
に対して上記照明光を導入する照明光導入手段と、上記
複数の反射型画像表示素子へ色分離した照明光を送り、
かつ、上記複数の反射型画像表示素子からの反射光を色
合成するクロスダイクロイックプリズムとを備え、上記
クロスダイクロイックプリズムによって色合成された反
射光は、上記投影レンズの他方の分割瞳領域内を通過
し、投影されることを特徴としている。

【００５６】上記の構成によれば、請求項１の構成と同
様に、上記反射型画像表示素子は、入射光を変調するこ
とにより、例えば暗表示、明表示を表現し、表示状態に
よらず入射光を正反射させるので、前記のような遮光マ
スクは不要となる。さらに、上記のような遮光マスクを
用いる構成が有する、コントラスト比の低下の問題も解
消することができる。また、照明光導入手段を一方の分
割瞳領域内に配し、反射型画像表示素子によって正反射
された光は、他方の分割瞳領域内を通過して投影される
ので、入射光と投影光との分離を行う手段が不要とな
る。従って、上記のような偏光ビームスプリッターなど
を構成するガラスによる複屈折の影響が生じないので、
投影画像の画質を良好にすることができる。

【００５７】また、上記の構成では、上記複数の反射型
画像表示素子へ色分離した照明光を送り、かつ、上記複
数の反射型画像表示素子からの反射光を色合成する手段
として、クロスダイクロイックプリズムを用いている。
このクロスダイクロイックプリズムは、例えばダイクロ
イックミラーに比べて、必要とする空間が小さくてすむ
ので、投影型画像表示装置自体の小型化を図ることがで
きる。また、クロスダイクロイックプリズムが小型であ
ることにより、投影レンズと反射型画像表示素子との距
離が短くなるので、必要なバックフォーカスが短くな
る。したがって、投影レンズ自身の体積も小さくて済む
ので、さらに光学系全体をコンパクトに構成することが
できる。

【００５８】請求項１３記載の投影型画像表示装置は、
請求項１２記載の構成において、上記反射型画像表示素
子が、入射光の偏光方向を変調する液晶パネルであり、
かつ、偏光板と、該偏光板と上記液晶パネルとの間に配
置された位相差板とを備え、少なくとも上記クロスダイ
クロイックプリズムと投影レンズとの間に、オプティカ
ルカップリングが施されていることを特徴としている。

【００５９】上記の構成によれば、請求項６の構成と同
様に、上記位相差板として、λ／４板を用いることで、
暗表示時の液晶パネルからの反射光と、液晶パネルにお
ける表面反射光とを同時にカットすることができるノー
マリーブラック表示が可能となる。したがって、投影画
像のコントラスト比の低下をさらに防ぐことができる。

【００６０】また、上記のように、ノーマリーブラック
表示モードを選択すれば、液晶パネルにおける表面反射
光は偏光板を透過することができないので、該表面反射
光を防ぐために、液晶パネルと位相差板との間にオプテ
ィカルカップリングを施す必要がなくなる。従って、少
なくとも上記クロスダイクロイックプリズムと投影レン
ズとの間に、オプティカルカップリングが施されていれ
ば、クロスダイクロイックプリズムおよび液晶パネルで
の表面反射光を防ぐことができる。これにより、投影画
像のコントラスト比の低下をさらに防ぐことができる。

【００６１】請求項１４記載の投影型画像表示装置は、
請求項１２または１３記載の構成において、上記投影レ
ンズにおける、反射型画像表示素子からの反射光が入射
する側のレンズの光入射面が平面であり、上記クロスダ
イクロイックプリズムと該光入射面とが光学的に貼り合
わされていることを特徴としている。

【００６２】例えば、上記投影レンズにおける、反射型
画像表示素子からの反射光が入射する側のレンズの光入
射面が曲面からなっているとする。この場合、クロスダ
イクロイックプリズムと該光入射面との間をオプティカ
ルカップリングするには、クロスダイクロイックプリズ
ムと該光入射面との間隙の外周をシール材などで封止
し、該間隙にオプティカルカップリング材を注入すると
いうような、複雑な工程を必要とすることになる。しか
しながら、上記の構成によれば、上記投影レンズにおけ
る、反射型画像表示素子からの反射光が入射する側のレ
ンズの光入射面が平面であるので、光学接着剤のみを用
いて両者を接着することにより、容易にオプティカルカ
ップリングすることができる。

【００６３】請求項１５記載の投影型画像表示装置は、
請求項１４記載の構成において、上記クロスダイクロイ
ックプリズムと上記光入射面とが、特定の方向に加えた
力によって離接自在とする透明接着剤を用いて光学的に
貼り合わされていることを特徴としている。

【００６４】例えば、上記クロスダイクロイックプリズ
ムと上記光入射面とを、容易に剥離できない接着剤で接
着した場合、両者の貼り合わせに失敗すると、やり直し
ができず、両者共に廃棄せざるを得なかった。投影レン
ズを構成するレンズやクロスダイクロイックプリズムは
高価なものであるので、上記のような失敗は、製造コス
トを著しく増大させてしまう。しかしながら、上記の構
成によれば、上記クロスダイクロイックプリズムと上記
光入射面とが、特定の方向に加えた力によって離接自在
とする透明接着剤を用いて光学的に貼り合わされている
ので、製造時に上記のような失敗が生じても、接着をや
り直すことができ、製造コストの上昇を抑えることがで
きる。

【００６５】請求項１６記載の投影型画像表示装置は、
請求項１３記載の構成において、上記偏光板および上記
位相差板が、上記クロスダイクロイックプリズムに光学
的に貼り付けられ、かつ、反射型画像表示素子が偏光板
に対して間隙をおいて配されていることを特徴としてい
る。

【００６６】上記の構成によれば、上記偏光板および上
記位相差板が、上記クロスダイクロイックプリズムに光
学的に貼り付けられているので、上記偏光板および上記
位相差板における表面反射を防ぐことができる。従っ
て、コントラスト比の良好な投影画像を提供することが
できる。

【００６７】また、反射型画像表示素子が偏光板に対し
て間隙をおいて配されているので、該反射型画像表示素
子の配置位置を任意に設定することができる。従って、
反射型画像表示素子の配置位置の微調整などを容易に行
うことができる。

【００６８】請求項１７記載の投影型画像表示装置は、
請求項１３ないし１６のいずれかに記載の構成におい
て、上記位相差板が、複数枚の位相差板が重ねて配置さ
れた構成となっていることを特徴としている。

【００６９】上記の構成によれば、上記位相差板が、複
数枚の位相差板が重ねて配置された構成となっているこ
とと、液晶パネルにおいて生じる位相差を利用すること
によって、所望の透過光帯域の中心波長からある程度ず
れた波長に対しても近似的にλ／４の位相差を持たせる
ことが可能となる。よって、ある程度広い帯域からなる
光が入射しても、十分に高いコントラスト比を有する投
影画像を提供することができる。

【００７０】請求項１８記載の投影型画像表示装置は、
請求項１７記載の構成において、上記位相差板が、２枚
の位相差板によって構成され、所望の透過光帯域の中心
波長をλ（ｎｍ）とするとき、上記偏光板側に配置され
た位相差板のリタデーション値を約λ／２（ｎｍ）、上
記液晶パネル側に配置された位相差板のリタデーション
値を約λ／４（ｎｍ）とし、リタデーション値がλ／２
（ｎｍ）の位相差板が、その進相軸または遅相軸が上記
偏光板の透過軸に対してα（°）回転した状態となるよ
うに配置され、リタデーション値がλ／４（ｎｍ）の位
相差板が、その進相軸または遅相軸が上記偏光板の透過
軸に対して２×α＋４５（°）回転した状態となるよう
に配置されていることを特徴としている。

【００７１】上記の構成によれば、リタデーション値が
λ／２（ｎｍ）の位相差板を透過した光の偏光状態がポ
アンカレ球の赤道上を経度にして２α（°）回転させた
状態になってから、リタデーション値がλ／４（ｎｍ）
の位相差板に入射することになる。そして、さらに４５
°回転させてリタデーション値がλ／４（ｎｍ）の位相
差板を配置することによって、出射光の偏光状態がポア
ンカレ球の極に移動する。したがって、重ねて配置した
位相差板全体で、λ／４板としての機能を果たすことが
できる。

【００７２】請求項１９記載の投影型画像表示装置は、
請求項１７記載の構成において、上記位相差板が、２枚
の位相差板によって構成され、所望の透過光帯域の中心
波長をλ（ｎｍ）、上記偏光板側に配置された位相差板
のリタデーション値をａ（ｎｍ）、上記液晶パネル側に
配置された位相差板のリタデーション値をｂ（ｎｍ）と
するとき、０．６×ａ−５−λ／２０＜ｂ＜０．６×ａ
＋５−λ／２０の関係を満たしていることを特徴として
いる。

【００７３】上記の構成によれば、それぞれの位相差板
のリタデーション値が多少ばらついていても、λ／４板
としての機能をほとんど損なうことなく、投影画像のコ
ントラスト比の低下を防ぐことができる。すなわち、位
相差板を量産する際に発生するリタデーション値のばら
つきに伴う投影画像のコントラスト比のばらつきを抑え
ることができる。

【００７４】

【発明の実施の形態】〔実施の形態１〕本発明の実施の
一形態について図１ないし図９に基づいて説明すれば、
以下のとおりである。

【００７５】図１は、本発明の実施の形態に係る投影型
画像表示装置の概略構成を示す模式図である。該投影型
画像表示装置は、光源１および放物面鏡２からなる光源
部と、光源部からの光を集光する集光レンズ３と、照明
光入射ミラー（照明光導入手段）４と、投影レンズ５
と、ダイクロイックミラー６Ｒ・６Ｂと、偏光板７Ｒ・
７Ｇ・７Ｂと、λ／４板（位相差板）８Ｒ・８Ｇ・８Ｂ
と、反射型液晶パネル反射型画像表示素子）９Ｒ・９Ｇ
・９Ｂと、図示しないスクリーンとを備えている。

【００７６】本実施形態では、光源１として、２５０
Ｗ、アーク長３ｍｍのメタルハライドランプを用いる。
この他にも、光源１として、ハロゲンランプやキセノン
ランプなどを用いることができる。光源１の背面には、
光源からの光を略平行光として出射するための放物面鏡
２が配置されている。

【００７７】光源部から出射した略平行光Ｌ１は、集光
レンズ３によって集光光Ｌ２となり、投影レンズ５の瞳
位置に配置された照明光入射ミラー４に向けて投影レン
ズ５の側面より入射する。投影レンズ５は、上記瞳位置
よりも反射型液晶パネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂ側にあるパネ
ル側レンズ群５Ｐと、上記瞳位置よりもスクリーン側に
あるスクリーン側レンズ群５Ｓとから構成されている。
照明光入射ミラー４によって反射された光は、パネル側
レンズ群５Ｐを透過して、ダイクロイックミラー６Ｒ・
６Ｂに入射する。

【００７８】なお、上記集光レンズ３の焦点距離は、パ
ネル側レンズ群５Ｐを透過した後の光が、略平行光Ｌ３
となるように設計される。また、上記照明光入射ミラー
４は、投影レンズ５の瞳領域を２分割した一方の分割瞳
領域内に配置され、パネル側レンズ群５Ｐを透過して出
射した光が、投影レンズ５の中心線上に配置されている
反射型液晶パネル９Ｇに到達するように調整されてい
る。

【００７９】ダイクロイックミラー６Ｒに入射した光
は、赤色成分だけ反射される。反射された赤色光ＬＲ
は、偏光板７Ｒおよびλ／４板８Ｒを透過した後、反射
型液晶パネル９Ｒに入射する。

【００８０】ダイクロイックミラー６Ｒを透過した光の
うち、青色成分の光は、ダイクロイックミラー６Ｂによ
って反射される。反射された青色光ＬＢは、偏光板７Ｂ
およびλ／４板８Ｂを透過した後、反射型液晶パネル９
Ｂに入射する。

【００８１】ダイクロイックミラー６Ｂを透過した緑色
光ＬＧは、偏光板７Ｇおよびλ／４板８Ｇを透過した
後、反射型液晶パネル９Ｇに入射する。

【００８２】なお、上記のダイクロイックミラー６Ｒ・
６Ｂは、互いに収差を補償し合うように、互いに交叉す
る傾斜状態で配置されている。

【００８３】各反射型液晶パネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂに入
射した各色光ＬＲ・ＬＧ・ＬＢは、画像情報に応じてそ
の偏光方向を変調され、反射される。その後、反射され
た各色光ＬＲ・ＬＧ・ＬＢは、それぞれλ／４板８Ｒ・
８Ｇ・８Ｂ、偏光板７Ｒ・７Ｇ・７Ｂを透過し、ダイク
ロイックミラー６Ｒ・６Ｂによって合成され、投影光Ｌ
４となる。投影光Ｌ４は、パネル側レンズ群５Ｐを透過
して投影レンズ５の瞳領域のうち、照明光入射ミラー４
が配置されていない方の分割瞳領域で、一旦集束した
後、スクリーン側レンズ群５Ｓを透過して、図示しない
スクリーンに投影される。

【００８４】上記反射型液晶パネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂと
しては、１．３型Ｓ−ＶＧＡ（８００×６００ドット、
画素ピッチ３３×３３μｍ）で、表示モードが、液晶の
複屈折性を利用し、入射光の偏光方向を制御して画像を
表示する複屈折モードであるものを用いる。

【００８５】複屈折モードには、液晶分子をパネル面に
垂直に配向させる垂直配向型と、液晶分子をパネル面に
平行に配向させる水平配向型とがある。

【００８６】水平配向型では、無電圧状態でも複屈折を
示し、配向軸と偏光板の透過軸を適切な角度に設定する
ことにより黒状態とする、ノーマリブラックの状態で用
いる。しかし、この黒表示の時に、液晶層の厚さが不均
一であると、それに応じて反射光の偏光状態がばらつ
き、コントラストむらが発生する。

【００８７】一方、垂直配向型では、無電圧状態では複
屈折性を示さず、電圧を印加すると、印加電圧に応じて
複屈折性を示す。すなわち、無電圧状態で白表示とする
ノーマリホワイト状態で用いる。よって、この場合は、
液晶層の厚さが不均一であると、それに応じて白表示の
反射光の偏光状態がばらつくことになるので、液晶層の
厚さの不均一性によるコントラスト比への影響は比較的
少ない。また、垂直配向型は、その構造上、斜め入射光
に対してもコントラスト比が良い。

【００８８】本実施形態では、投影型画像表示装置に、
上記の垂直配向型を反射型液晶パネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂ
として用いている。

【００８９】図２は、偏光板７Ｒ、λ／４板８Ｒ、反射
型液晶パネル９Ｒが配置されている部分の拡大図であ
る。

【００９０】暗表示時において、赤色光ＬＲは、反射型
液晶パネル９Ｒで反射される際に、その偏光方向は変調
されない。よって、赤色光ＬＲは、λ／４板８Ｒに入射
し、反射型液晶パネル９Ｒで反射し、再びλ／４板８Ｒ
を透過すると、該赤色光の偏波面は、λ／４板８Ｒの進
相軸または遅相軸に対して対称な向きに回転する。従っ
て、λ／４板８Ｒの進相軸または遅相軸を偏光板７Ｒの
透過軸に対して４５°ずらして配置させることにより、
偏波面は９０°回転することになる。

【００９１】すなわち、暗表示時では、偏光板７Ｒを透
過して一方向の偏光軸を持った赤色光ＬＲは、反射型液
晶パネル９Ｒで反射して、再び偏光板７Ｒに入射すると
きには、偏光軸が９０°回転しているので、偏光板７Ｒ
を透過することができない。よって、暗表示時における
反射型液晶パネル９Ｒからの反射光は、偏光板７Ｒでほ
とんど遮断されるので、スクリーン上での投影画像のコ
ントラスト比の低下を防ぐことができる。

【００９２】なお、偏光板７Ｇ・７Ｂ、λ／４板８Ｇ・
８Ｂ、反射型液晶パネル９Ｇ・９Ｂにおける表示動作
も、以上と同様に説明される。

【００９３】次に、反射型液晶パネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂ
での表面反射について以下に説明する。

【００９４】前記の特開平４−１９４９２１号公報に開
示された投写型液晶表示装置では、液晶パネルの表面に
おける表面反射光を防ぐために、色分離合成光学系を含
む投写レンズと液晶パネルとの間をガラスと同じ屈折率
の物質で満たして、オプティカルカップリングを施す必
要があった。

【００９５】本実施の形態では、反射型液晶パネル９Ｒ
・９Ｇ・９Ｂにおける光の入射および反射方向側に、偏
光板７Ｒ・７Ｇ・７Ｂおよびλ／４板８Ｒ・８Ｇ・８Ｂ
を配置することにより、反射型液晶パネル９Ｒ・９Ｇ・
９Ｂでの表面反射を防いでいる。すなわち、反射型液晶
パネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂでの表面反射光ＬＳは、当然、
偏光方向の変調を受けないので、上記の暗表示時におけ
る反射型液晶パネル９Ｒからの反射光と同様に、偏光板
７Ｒ・７Ｇ・７Ｂによって、そのほとんどが遮断され
る。これにより、反射型液晶パネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂで
の表面反射光ＬＳによる、スクリーン上での投影画像の
コントラスト比の低下を防ぐことができる。

【００９６】以上のように、偏光板７Ｒ・７Ｇ・７Ｂお
よびλ／４板８Ｒ・８Ｇ・８Ｂを配置することにより、
暗表示時の反射型液晶パネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂにおける
反射光を防ぐとともに、反射型液晶パネル９Ｒ・９Ｇ・
９Ｂの表面反射光ＬＳをも防ぐことができる。よって、
装置の構造の複雑化を招くオプティカルカップリングな
どの手法をとることなく、投影画像のコントラスト比の
低減を防ぐことができる。

【００９７】また、上記偏光板７Ｒ・７Ｇ・７Ｂは、対
応する反射型液晶パネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂに対して、１
０°程度傾けて配置し、各偏光板７Ｒ・７Ｇ・７Ｂにお
ける反射型液晶パネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂ側の面に、λ／
４板８Ｒ・８Ｇ・８Ｂを貼り付けている。これにより、
偏光板７Ｒ・７Ｇ・７Ｂおよびλ／４板８Ｒ・８Ｇ・８
Ｂにおける表面反射光が投影レンズ５に入射することを
ほぼ防ぐことができる。このことについて、以下に詳細
に説明する。

【００９８】図３（ａ）ないし（ｃ）は、投影レンズ５
を仮想的に１枚のレンズＬとおき、このレンズＬ、偏光
板７Ｒ・７Ｇ・７Ｂに対応する偏光板７、および反射型
液晶パネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂに対応する反射型液晶パネ
ル９の位置関係を示した模式図である。

【００９９】図３（ａ）に示すように、レンズＬから出
射した平行光は、反射型液晶パネル９で正反射し、再び
レンズＬに入射する。この際に、反射型液晶パネル９に
対しての入射角の最大値は、レンズＬにおける受光角に
相当する。すなわち、入射光と反射光とでなす三角形
（図３（ｂ）における斜線領域）は、レンズＬのＦ値を
表すことになる。つまり、上記の三角形において、レン
ズＬの面に平行な辺を底辺とし、底辺の長さをａ、高さ
をｈとすると、 Ｆ＝ｈ／ａ＝ｆ／φ という関係が得られる。なお、上式において、ｆはレン
ズＬのバックフォーカス（焦点距離）を表し、φはレン
ズＬの有効径を表している。

【０１００】すなわち、反射型液晶パネル９の面内にあ
る一点を上記の三角形の頂点とすると、その点において
反射した光のうち、レンズＬを通過してスクリーン上に
到達することができるのは、図３（ｂ）における斜線領
域の光のみになる。実際には、照明光は完全な平行光で
はなく、ある程度発散した光であるが、この照明光は、
上記斜線領域の中心線（レンズＬの光軸）よりも上側も
しくは下側のどちらか一方から入射することになる。

【０１０１】従って、反射型液晶パネル９の面に垂直に
入射する光が、偏光板７の面において、図３（ｃ）に示
すように、三角形の斜線領域の外に反射するように、偏
光板７を反射型液晶パネル９に対して傾ければ良い。す
なわち、偏光板７の面と反射型液晶パネル９とがなす角
をθとすれば、 ２θ＞ｔａｎ^-1（ａ／２ｈ） という関係を満たせば良い。すなわち、 θ＞（１／２）・ｔａｎ^-1（１／２Ｆ） という関係を満たすようにθの値を設定すれば、偏光板
７による表面反射光が、レンズＬを通過してスクリーン
上に到達することがなくなる。

【０１０２】本実施形態で用いた投影レンズ５のＦ値は
１．４であるので、上式の関係より、上述したように、
偏光板７Ｒ・７Ｇ・７Ｂは、対応する反射型液晶パネル
９Ｒ・９Ｇ・９Ｂに対して、１０°程度傾けて配置すれ
ばよいことになる。

【０１０３】以上のように、本実施形態に係る投影型画
像表示装置において、上記偏光板７Ｒ・７Ｇ・７Ｂを反
射型液晶パネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂに対して傾けて配置し
ているので、偏光板７Ｒ・７Ｇ・７Ｂによる表面反射光
が投影レンズ５を透過して、スクリーン上に到達するこ
とがなくなる。よって、投影画像のコントラスト比の低
下を防ぐことができる。

【０１０４】また、λ／４板８Ｒ・８Ｇ・８Ｂが、偏光
板７Ｒ・７Ｇ・７Ｂと反射型液晶パネル９Ｒ・９Ｇ・９
Ｂとの間に設けられているので、暗表示時の反射型液晶
パネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂからの反射光が、投影レンズ５
に入射しなくなる。よって、投影画像のコントラスト比
の低下をさらに防ぐことができる。なお、このλ／４板
８Ｒ・８Ｇ・８Ｂは、偏光板７Ｒ・７Ｇ・７Ｂに貼り付
けられているので、偏光板７Ｒ・７Ｇ・７Ｂと同様に、
λ／４板８Ｒ・８Ｇ・８Ｂによる表面反射光も投影レン
ズ５に入射しない。

【０１０５】さらに、このλ／４板８Ｒ・８Ｇ・８Ｂを
設けることによって、反射型液晶パネル９Ｒ・９Ｇ・９
Ｂにおける表面反射光も遮断されるので、反射型液晶パ
ネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂを投影レンズ５に対して傾けて配
置する必要もなくなる。

【０１０６】ここで、λ／４板８Ｒ・８Ｇ・８Ｂに関し
てより詳しく説明する。一般的にλ／４板は、各色の中
心波長から外れるにしたがって、進相（遅相）させる位
相がλ／４からずれてきてしまう。したがって、中心波
長から外れた波長に対してはλ／４板としての機能が低
下し、これによりコントラスト比が低下する。

【０１０７】そこで、上記のλ／４板８Ｒ（８Ｇ・８
Ｂ）の代わりに、図４および図５に示すような２枚の位
相差板８１Ｒ（８１Ｇ・８１Ｂ）・８２Ｒ（８２Ｇ・８
２Ｂ）を用い、これらを偏光板７Ｒ（７Ｇ・７Ｂ）に重
ねて配置することによって、実質的にλ／４板として機
能する波長域を拡大させる。なお、図４は、２枚の位相
差板８１Ｒ（８１Ｇ・８１Ｂ）・８２Ｒ（８２Ｇ・８２
Ｂ）における進相（遅相）軸の方向を示す模式図であ
り、図５は、２枚の位相差板８１Ｒ（８１Ｇ・８１Ｂ）
・８２Ｒ（８２Ｇ・８２Ｂ）を偏光板７Ｒ（７Ｇ・７
Ｂ）に重ねて配置した状態を示す側面図である。また、
図５において、矢印は投影レンズ５からの光の入射およ
び出射の方向を示している。

【０１０８】複数枚の位相差板を重ねて配置することに
よって、中心波長からある程度ずれた波長に対しても近
似的に１枚のλ／４板の役目を持たすことができること
が、“The Proceedings of the Indian Academy of Sci
ences, Vol.XLI, No.4, Sec.A, (1995)"の“ACHROMATIC
COMBINATIONS OF BIREFRINGENT PLATES" に記載されて
いる。しかしながら、本実施形態における光学系におい
ては、実際には、反射型液晶パネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂに
電圧のかかっていない状態でも、ある程度液晶分子が傾
いているために、ノーマリ状態の反射型液晶パネル９Ｒ
・９Ｇ・９Ｂでも多少の位相差が発生する。そこで、こ
の反射型液晶パネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂにおける位相差を
加味して、それを重ねて配置する位相差板の一部である
と考えることにより、位相差板を反射型液晶パネル９Ｒ
・９Ｇ・９Ｂを含めてλ／４板として機能させる。これ
により、広帯域化、すなわち、中心波長からある程度ず
れた波長に対しても近似的にλ／４の位相差を持たせる
ことが可能となり、更にコントラスト比を向上させるこ
とができる。

【０１０９】本実施形態においては、投影レンズ５側に
配置された位相差板８１Ｒ・８１Ｇ・８１Ｂのリタデー
ション値をおよそλ／２に設定しており、反射型液晶パ
ネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂ側に配置された位相差板８２Ｒ・
８２Ｇ・８２Ｂのリタデーション値をおよそλ／４に設
定している。

【０１１０】そして、図４に示すように、λ／２板とし
ての位相差板８１Ｒ（８１Ｇ・８１Ｂ）においては、そ
の進相（遅相）軸が、偏光板７Ｒ・７Ｇ・７Ｂの偏光軸
に対してα°傾くように設定されており、λ／４板とし
ての位相差板８２Ｒ（８２Ｇ・８２Ｂ）においては、そ
の進相（遅相）軸が、偏光板７Ｒ・７Ｇ・７Ｂの偏光軸
に対して（２α＋４５）°傾くように設定されている。
このような関係を満たすように、２枚の位相差板８１Ｒ
（８１Ｇ・８１Ｂ）・８２Ｒ（８２Ｇ・８２Ｂ）を重ね
て配置することにより、λ／２板としての位相差板８１
Ｒ・８１Ｇ・８１Ｂを透過した光の偏光状態が、ポアン
カレ球の赤道上を経度にして２α°回転させた状態にな
ってからλ／４板としての位相差板８２Ｒ・８２Ｇ・８
２Ｂに入射することになる。よって、さらに４５°回転
させてλ／４板としての位相差板８２Ｒ・８２Ｇ・８２
Ｂを配置することによって、出射光の偏光状態がポアン
カレ球の極に移動することになり、重ねて配置した位相
差板全体でλ／４板の機能を果たすことになる。

【０１１１】このような構成において、反射型液晶パネ
ル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂのラビング方向とプレチルト角を考
慮して設計を行うことにより、位相差板単独で性能を得
るのではなく、反射型液晶パネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂを合
わせた光学系において最適な性能を得られるように設計
を行うことが好ましい。

【０１１２】具体的には、ラビング方向が０°、液晶分
子のプレチルト角が３°の反射型液晶パネル９Ｒ・９Ｇ
・９Ｂを用いて光線追跡を行った所、反射型液晶パネル
９Ｒ・９Ｇ・９Ｂ側の進相（遅相）軸を１５°〜１９°
の範囲とし、さらにリタデーション値を若干（数ｎｍ）
小さくして光線シミュレーションを行うと良い結果が得
られることを確認した。

【０１１３】上記の光線シミュレーションにおいては、
ＲＧＢの各色の中心波長をそれぞれ６２０ｎｍ、５５０
ｎｍ、４５０ｎｍとし、偏光板７Ｒ・７Ｇ・７Ｂのそれ
ぞれの透過軸に対して、各位相差板における進相（遅
相）軸がなす角度を、位相差板８１Ｒにおいて１７°、
位相差板８２Ｒにおいて７９°、位相差板８１Ｇにおい
て１７°、位相差板８２Ｇにおいて７９°、位相差板８
１Ｂにおいて１６．５°、位相差板８２Ｂにおいて７８
°となるように設定した。

【０１１４】以上のような設定において、各位相差板の
リタデーション値を変化させ、その組み合わせに応じて
コントラスト比を測定したところ、図７ないし図９に示
すような結果が得られた。なお、図７ないし図９の各図
において、横軸は、投影レンズ５側の位相差板８１Ｒ・
８１Ｇ・８１Ｂのリタデーション値を示し、縦軸は、反
射型液晶パネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂ側の位相差板８２Ｒ・
８２Ｇ・８２Ｂのリタデーション値を示している。ま
た、図７、図８、図９は、それぞれ位相差板８１Ｒ・８
２Ｒ、位相差板８１Ｇ・８２Ｇ、位相差板８１Ｂ・８２
Ｂにおけるコントラスト比の分布を示している。

【０１１５】この図７、図８、図９におけるコントラス
ト比の分布より、透過光帯域の中心波長をλ（ｎｍ）、
位相差板８１Ｒ・８１Ｇ・８１Ｂのリタデーション値を
ａ（ｎｍ）、位相差板８２Ｒ・８２Ｇ・８２Ｂのリタデ
ーション値をｂ（ｎｍ）とすると、０．６×ａ−５−λ
／２０＜ｂ＜０．６×ａ＋５−λ／２０の関係を満たし
ていれば、位相差板８１Ｒ・８１Ｇ・８１Ｂおよび位相
差板８２Ｒ・８２Ｇ・８２Ｂのリタデーション値が多少
ばらついていても、λ／４板としての機能をほとんど損
なうことなく、良好なコントラスト比を有する投影画像
を得ることができることがわかる。

【０１１６】例えば、リタデーション値を、位相差板８
１Ｒにおいて３１０ｎｍ、位相差板８２Ｒにおいて１５
５ｎｍ、位相差板８１Ｇにおいて２７５ｎｍ、位相差板
８２Ｇにおいて１３７ｎｍ、位相差板８１Ｂにおいて２
２５ｎｍ、位相差板８２Ｂにおいて１１２ｎｍとなるよ
うに設計すれば、量産時のばらつきによる投影画像のコ
ントラスト比のばらつきを抑えることができる。具体的
には、位相差板８２Ｒ・８２Ｇ・８２Ｂのリタデーショ
ン値が±５ｎｍ程度ばらついていたとしても、コントラ
スト比はほとんど変化しないことが確認された。

【０１１７】また、図７、図８、図９は、それぞれ赤
色、緑色、青色の中心波長のコントラスト比を示してい
るが、実際には各色毎に、中心波長近傍の波長域の光が
用いられることになる。図６は、λ／４板８Ｒ・８Ｇ・
８Ｂを設けた場合と、２枚の位相差板８１Ｒ・８２Ｒ、
８１Ｇ・８２Ｇ、８１Ｂ・８２Ｂを設けた場合とにおい
て、各色毎の中心波長近傍の波長域でのコントラスト比
の平均を示している。図６に示すように、λ／４板８Ｒ
・８Ｇ・８Ｂを設けた場合よりも、２枚の位相差板８１
Ｒ・８２Ｒ、８１Ｇ・８２Ｇ、８１Ｂ・８２Ｂを設けた
場合の方が、よりコントラスト比の向上が実現されてい
ることがわかる。

【０１１８】以上より、本実施形態に係る投影型画像表
示装置は、従来の高分子分散型液晶を用いた液晶プロジ
ェクタよりもコントラスト比の高い画像を提供すること
ができ、かつ、従来のビデオ・プロジェクション装置の
ように、ＰＢＳなどの光学素子を構成するガラスによる
複屈折性の影響を受けることもなくなる。よって、明る
く、コントラスト比が高く、画質も良好な投影画像を提
供することができ、かつ、体積および重量の小さい投影
型画像表示装置を実現することができる。

【０１１９】〔実施の形態２〕本発明の実施の他の形態
について図１０および図１２に基づいて説明すれば、以
下のとおりである。なお、前記した実施の形態１で説明
した構成と同様の機能を有する構成には同一の符号を付
記し、その説明を省略する。

【０１２０】図１０は、本発明の実施の形態に係る投影
型画像表示装置の概略構成を示す模式図である。該投影
型画像表示装置において、光源１および放物面鏡２から
なる光源部と、光源部からの光を集光する集光レンズ３
と、照明光入射ミラー４と、投影レンズ５とに関して
は、実施の形態１における構成とほぼ同様となってい
る。そして、実施の形態１におけるダイクロイックミラ
ー６Ｒ・６Ｂの代わりに、本実施形態では、クロスダイ
クロイックプリズム１０が設けられ、これに偏光板７Ｒ
・７Ｇ・７Ｂ、λ／４板８Ｒ・８Ｇ・８Ｂおよび反射型
液晶パネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂが設けられている。

【０１２１】パネル側レンズ群５Ｐにおいて、反射型液
晶パネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂ側のレンズの表面は、平面と
なるように設計され、屈折率が１．５２のゲル状の透明
シリコン性樹脂（透明接着剤）を、クロスダイクロイッ
クプリズム１０とパネル側レンズ群５Ｐとの間に挟ん
で、両者を圧着し、適当な治具を用いて固定する。な
お、上記の透明シリコン性樹脂は、接着面に垂直な方向
に力を加えると容易に剥がれ、かつ、接着面に平行な方
向に力を加えた場合には、ずれにくい性質を有してい
る。すなわち、透明シリコン性樹脂は、接着面に垂直な
方向に加えた力によって離接自在であるので、クロスダ
イクロイックプリズム１０とパネル側レンズ群５Ｐとの
接着に失敗した場合でも、接着のやり直しを行うことが
できる。上記の透明シリコン性樹脂の屈折率は、クロス
ダイクロイックプリズム１０およびパネル側レンズ群５
Ｐを構成するガラスの屈折率とほぼ等しいので、クロス
ダイクロイックプリズム１０における表面反射を防ぐこ
とができる。

【０１２２】図１１は、上記クロスダイクロイックプリ
ズム１０、偏光板７Ｒ・７Ｇ・７Ｂ、λ／４板８Ｒ・８
Ｇ・８Ｂ、および反射型液晶パネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂの
配置を示した拡大図である。クロスダイクロイックプリ
ズム１０に入射した略平行光Ｌ３は、赤色光ＬＲ、青色
光ＬＢ、および緑色光ＬＧに分離される。クロスダイク
ロイックプリズム１０からの各色光ＬＲ・ＬＢ・ＬＧの
出射面には、それぞれに対応した偏光板７Ｒ・７Ｇ・７
Ｂ、およびλ／４板８Ｒ・８Ｇ・８Ｂが貼り付けてあ
る。

【０１２３】偏光板７Ｒ・７Ｇ・７Ｂ、およびλ／４板
８Ｒ・８Ｇ・８Ｂを透過した各色光ＬＲ・ＬＢ・ＬＧ
は、それぞれ反射型液晶パネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂによっ
て、その偏光方向を変調され、反射される。その後、反
射された各色光ＬＲ・ＬＧ・ＬＢは、それぞれλ／４板
８Ｒ・８Ｇ・８Ｂ、偏光板７Ｒ・７Ｇ・７Ｂを透過し、
クロスダイクロイックプリズム１０によって合成され、
投影光Ｌ４となる。投影光Ｌ４は、パネル側レンズ群５
Ｐを透過して投影レンズ５の瞳領域のうち、照明光入射
ミラー４が配置されていない領域で一旦集束し、スクリ
ーン側レンズ群５Ｓを透過して、図示しないスクリーン
に投影される。

【０１２４】投影レンズ５としては、Ｆ値が１．４、パ
ネル側レンズ群の直径が７６ｍｍのものを用い、クロス
ダイクロイックプリズム１０としては、サイズが５０×
５０×５７ｍｍのものを用いる。投影レンズ５は比較的
大型ではあるが、光を色分離・合成する手段としては小
型であるクロスダイクロイックプリズム１０を用いてい
るので、全体として従来の投影型画像表示装置に比べ
て、はるかにコンパクトな光学系を実現できる。

【０１２５】なお、パネル側レンズ群５Ｐにおいて、反
射型液晶パネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂ側のレンズの表面が、
一般的なレンズのように曲面である場合でも、以下のよ
うにオプティカルカップリングを施せば、クロスダイク
ロイックプリズム１０における表面反射を防ぐことがで
きる。図１２は、反射型液晶パネル９Ｒ・９Ｇ・９Ｂ側
のレンズの表面が、一般的なレンズのように曲面である
場合の、クロスダイクロイックプリズム１０およびパネ
ル側レンズ群５Ｐが接続されている部分の拡大図であ
る。クロスダイクロイックプリズム１０の、パネル側レ
ンズ群５Ｐに対する面の外周部に、例えば樹脂状あるい
はゴム状のカプラー１１を設ける。このカプラー１１を
介して、クロスダイクロイックプリズム１０とパネル側
レンズ群５Ｐとを接着する。そして、クロスダイクロイ
ックプリズム１０とパネル側レンズ群５Ｐとカプラー１
１とによって囲まれた間隙に、ゲル状のシリコン透明樹
脂あるいは透明な不凍液などからなるカップリング材１
２を充填する。このカップリング材１２の屈折率を、ガ
ラスの屈折率とほぼ等しくすることで、クロスダイクロ
イックプリズム１０における表面反射を防ぐことができ
る。

【０１２６】なお、本実施形態に係る投影型画像表示装
置において、実施の形態１と同様に、上記のλ／４板８
Ｒ（８Ｇ・８Ｂ）の代わりに、図４に示すような２枚の
位相差板８１Ｒ（８１Ｇ・８１Ｂ）・８２Ｒ（８２Ｇ・
８２Ｂ）を重ねて配置する構成とすることも可能であ
る。このような構成とすれば、λ／４板８Ｒ・８Ｇ・８
Ｂを設けた場合よりも、よりコントラスト比の向上を実
現することができる。

【０１２７】以上のように、本実施形態に係る投影型画
像表示装置は、実施の形態１における効果と同様の効果
を奏し、加えて、光を色分離・合成する手段としてクロ
スダイクロイックプリズム１０を用いているので、さら
に装置の体積を小さくすることができる。

【０１２８】また、パネル側レンズ群５Ｐのクロスダイ
クロイックプリズム１１側の面を平面とし、ゲル状の透
明シリコン性樹脂をクロスダイクロイックプリズム１１
とパネル側レンズ群５Ｐとの間に挟んで圧着し、適当な
治具を用いて固定していることにより、次のような効果
を奏する。すなわち、クロスダイクロイックプリズム１
１における表面反射光を防ぐことができるとともに、カ
プラー１１を設ける必要がなくなるので、カップリング
工程が簡単になる。さらに、生産工程において、クロス
ダイクロイックプリズム１１とパネル側レンズ群５Ｐと
の接着が不良となっていても、接着のやり直しを行うこ
とができる。これにより、歩留りを向上することができ
る。

【０１２９】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明に係る投
影型画像表示装置は、照明光を発する光源と、画像の表
示状態により入射光を変調し、該入射光を正反射させる
反射型画像表示素子と、少なくとも２つのレンズ群から
構成され、それらのレンズ群の間に瞳領域が形成されて
いる投影レンズと、上記投影レンズの瞳領域を２つの領
域に分割したときの一方の分割瞳領域内に配され、上記
反射型画像表示素子に対して上記照明光を導入する照明
光導入手段とを備え、照明光が上記反射型画像表示素子
により正反射された後、上記投影レンズの他方の分割瞳
領域内を通過し、投影される構成である。

【０１３０】これにより、入射光と投影光との分離を行
う手段が不要となり、例えば、偏光ビームスプリッター
などを構成するガラスによる複屈折の影響が生じないの
で、投影画像の画質を良好にすることができるという効
果を奏する。

【０１３１】また、暗表示時の分散された反射光をスク
リーン上に投影させないような遮光マスクは不要とな
り、さらに、上記のような遮光マスクを用いる構成が有
する、コントラスト比の低下の問題も解消することがで
きるという効果を奏する。

【０１３２】請求項２の発明に係る投影型画像表示素子
は、上記照明光を色分離し、色分離した光を上記反射型
画像表示素子に送り、かつ、上記反射型画像表示素子か
らの反射光を色合成するダイクロイックミラーをさらに
備えている構成である。

【０１３３】これにより、請求項１の構成による効果に
加えて、例えば、クロスダイクロイックプリズムを用い
る場合に比べて、コストが低くて済み、かつ、重量も軽
くすることができるという効果を奏する。また、クロス
ダイクロイックミラーは平板からなっており、透過およ
び反射によって光の色分離・合成を行うので、透過およ
び反射の方向を任意に設定することができ、比較的、配
置の自由度が大きくなる。よって、投影型画像表示装置
を構成する他の要素の配置の自由度も大きくなり、該投
影型画像表示装置の形状の自由度を大きくすることがで
きるという効果を奏する。

【０１３４】請求項３の発明に係る投影型画像表示素子
は、上記反射型画像表示素子は、入射光の偏光方向を変
調する液晶パネルであり、かつ、偏光板を備えている構
成である。

【０１３５】これにより、請求項１または２の構成によ
る効果に加えて、例えば、明表示時に反射光が偏光板を
透過し、暗表示時に反射光が偏光板を透過できないよう
に、液晶パネルが入射光の偏光方向を変調するように設
定すれば、確実に明暗のコントラストを表現することが
でき、画質の良好な投影画像を提供することができると
いう効果を奏する。

【０１３６】請求項４の発明に係る投影型画像表示装置
は、上記偏光板が、上記液晶パネルに対して傾けて配置
されている構成である。

【０１３７】これにより、請求項３の構成による効果に
加えて、偏光板における表面反射光は、画像を投影する
投影光とは異なる方向に進むので、投影画像のコントラ
スト比を低下させることがなく、良好な投影画像を提供
することができるという効果を奏する。

【０１３８】請求項５の発明に係る投影型画像表示装置
は、上記偏光板が上記液晶パネルに対して傾ける角度を
θとしたとき、上記投影レンズのＦ値をＦとすると、θ
＞（１／２）・ｔａｎ^-1（１／２Ｆ）の関係を満たして
いる構成である。

【０１３９】これにより、請求項４の構成による効果に
加えて、上記偏光板における表面反射光が投影レンズを
透過し、投影されることが皆無になるので、さらに投影
画像のコントラスト比の低下を防ぐことができるという
効果を奏する。

【０１４０】請求項６の発明に係る投影型画像表示装置
は、上記液晶パネルと上記偏光板との間に、位相差板が
配置されている構成である。

【０１４１】これにより、請求項３の構成による効果に
加えて、例えば、上記位相差板としてλ／４板を用い、
その進相軸または遅相軸が偏光板の透過軸に対して４５
°の角度をなすように配置すれば、暗表示時の液晶パネ
ルからの反射光は、偏光板を透過することができないの
で、投影画像のコントラスト比の低下を防ぐことができ
るという効果を奏する。

【０１４２】また、液晶パネルにおける表面反射光は、
上記の暗表示時の液晶パネルからの反射光と同様に、偏
光板を透過することができない。したがって、投影画像
のコントラスト比の低下をさらに防ぐことができるとい
う効果を奏する。

【０１４３】請求項７の発明に係る投影型画像表示装置
は、上記位相差板が上記液晶パネルに対して傾けて配置
されている構成である。

【０１４４】これにより、請求項６の構成による効果に
加えて、位相差板における表面反射光は、液晶パネルに
おいて変調された反射光の向きとは異なる向きに反射さ
れることになる。よって、位相差板における表面反射光
は、画像を投影する投影光とは異なる方向に進むので、
投影画像のコントラスト比を低下させることがなく、良
好な投影画像を提供することができるという効果を奏す
る。

【０１４５】請求項８の発明に係る投影型画像表示装置
は、上記位相差板が上記液晶パネルに対して傾ける角度
をθとしたとき、上記投影レンズのＦ値をＦとすると、
θ＞（１／２）・ｔａｎ^-1（１／２Ｆ）の関係を満たし
ている構成である。

【０１４６】これにより、請求項７の構成による効果に
加えて、上記位相差板における表面反射光が投影レンズ
を通過し、投影されることが皆無になるので、さらに投
影画像のコントラスト比の低下を防ぐことができるとい
う効果を奏する。

【０１４７】請求項９の発明に係る投影型画像表示装置
は、上記位相差板が、複数枚の位相差板が重ねて配置さ
れた構成となっている構成である。

【０１４８】これにより、請求項６ないし８のいずれか
の構成にによる効果に加えて、所望の透過光帯域の中心
波長からある程度ずれた波長に対しても近似的にλ／４
の位相差を持たせることが可能となる。よって、ある程
度広い帯域からなる光が入射しても、十分に高いコント
ラスト比を有する投影画像を提供することができるとい
う効果を奏する。

【０１４９】請求項１０の発明に係る投影型画像表示装
置は、上記位相差板が、２枚の位相差板によって構成さ
れ、所望の透過光帯域の中心波長をλ（ｎｍ）とすると
き、上記偏光板側に配置された位相差板のリタデーショ
ン値を約λ／２（ｎｍ）、上記液晶パネル側に配置され
た位相差板のリタデーション値を約λ／４（ｎｍ）と
し、リタデーション値がλ／２（ｎｍ）の位相差板が、
その進相軸または遅相軸が上記偏光板の透過軸に対して
α（°）回転した状態となるように配置され、リタデー
ション値がλ／４（ｎｍ）の位相差板が、その進相軸ま
たは遅相軸が上記偏光板の透過軸に対して２×α＋４５
（°）回転した状態となるように配置されている構成で
ある。

【０１５０】これにより、請求項９の構成による効果に
加えて、重ねて配置した位相差板全体で、λ／４板とし
ての機能を果たすことができるという効果を奏する。

【０１５１】請求項１１の発明に係る投影型画像表示装
置は、上記位相差板が、２枚の位相差板によって構成さ
れ、所望の透過光帯域の中心波長をλ（ｎｍ）、上記偏
光板側に配置された位相差板のリタデーション値をａ
（ｎｍ）、上記液晶パネル側に配置された位相差板のリ
タデーション値をｂ（ｎｍ）とするとき、０．６×ａ−
５−λ／２０＜ｂ＜０．６×ａ＋５−λ／２０の関係を
満たしている構成である。

【０１５２】これにより、請求項９の構成による効果に
加えて、それぞれの位相差板のリタデーション値が多少
ばらついていても、λ／４板としての機能をほとんど損
なうことなく、投影画像のコントラスト比の低下を防ぐ
ことができる。すなわち、位相差板を量産する際に発生
するリタデーション値のばらつきに伴う投影画像のコン
トラスト比のばらつきを抑えることができるという効果
を奏する。

【０１５３】請求項１２の発明に係る投影型画像表示装
置は、照明光を発する光源と、画像の表示状態により入
射光を変調し、正反射させる複数の反射型画像表示素子
と、少なくとも２つのレンズ群から構成され、それらの
レンズ群の間に瞳領域が形成されている投影レンズと、
上記投影レンズの瞳領域を２つの領域に分割したときの
一方の分割瞳領域内に配され、上記複数の反射型画像表
示素子に対して上記照明光を導入する照明光導入手段
と、上記複数の反射型画像表示素子へ色分離した照明光
を送り、かつ、上記複数の反射型画像表示素子からの反
射光を色合成するクロスダイクロイックプリズムとを備
え、上記クロスダイクロイックプリズムによって色合成
された反射光は、上記投影レンズの他方の分割瞳領域内
を通過し、投影される構成である。

【０１５４】これにより、入射光と投影光との分離を行
う手段が不要となる。従って、例えば、偏光ビームスプ
リッターなどを構成するガラスによる複屈折の影響が生
じないので、投影画像の画質を良好にすることができ
る。

【０１５５】また、上記反射型画像表示素子は、入射光
を変調することにより、例えば暗表示、明表示を表現
し、表示状態によらず入射光を正反射させるので、上記
のような遮光マスクは不要となり、さらに、上記のよう
な遮光マスクを用いる構成が有する、コントラスト比の
低下の問題も解消することができるという効果を奏す
る。

【０１５６】また、上記クロスダイクロイックプリズム
は、例えばダイクロイックミラーに比べて、必要とする
空間が小さくてすむので、投影型画像表示装置自体の小
型化を図ることができるという効果を奏する。また、投
影レンズ自身の体積も小さくて済むので、さらに光学系
全体をコンパクトに構成することができるという効果を
奏する。

【０１５７】請求項１３の発明に係る投影型画像表示装
置は、上記反射型画像表示素子が、入射光の偏光方向を
変調する液晶パネルであり、かつ、偏光板と、該偏光板
と上記液晶パネルとの間に配置された位相差板とを備
え、少なくとも上記クロスダイクロイックプリズムと投
影レンズとの間に、オプティカルカップリングが施され
ている構成である。

【０１５８】これにより、請求項１２の構成による効果
に加えて、例えば、上記位相差板としてλ／４板を用
い、その進相軸または遅相軸が偏光板の透過軸に対して
４５°の角度をなすように配置すれば、暗表示時の液晶
パネルからの反射光は、偏光板を透過することができな
いので、投影画像のコントラスト比の低下を防ぐことが
できるという効果を奏する。

【０１５９】また、液晶パネルにおける表面反射光は、
上記の暗表示時の液晶パネルからの反射光と同様に、偏
光板を透過することができない。したがって、投影画像
のコントラスト比の低下をさらに防ぐことができるとい
う効果を奏する。

【０１６０】また、上記のように、オプティカルカップ
リングが施されていれば、クロスダイクロイックプリズ
ムおよび液晶パネルでの表面反射光を防ぐことができ、
投影画像のコントラスト比の低下をさらに防ぐことがで
きるという効果を奏する。

【０１６１】請求項１４の発明に係る投影型画像表示装
置は、上記投影レンズにおける、反射型画像表示素子か
らの反射光が入射する側のレンズの光入射面が平面であ
り、上記クロスダイクロイックプリズムと該光入射面と
が光学的に貼り合わされている構成である。

【０１６２】これにより、請求項１２または１３の構成
による効果に加えて、光学接着剤のみを用いて上記クロ
スダイクロイックプリズムと上記光入射面とを接着する
ことにより、容易にオプティカルカップリングすること
ができるという効果を奏する。

【０１６３】請求項１５の発明に係る投影型画像表示装
置は、上記クロスダイクロイックプリズムと上記光入射
面とが、特定の方向に加えた力によって離接自在とする
透明接着剤を用いて光学的に貼り合わされている構成で
ある。

【０１６４】これにより、請求項１４の構成による効果
に加えて、製造時に、上記クロスダイクロイックプリズ
ムと上記光入射面との貼り合わせの失敗が生じても、接
着をやり直すことができ、製造コストの上昇を抑えるこ
とができるという効果を奏する。

【０１６５】請求項１６の発明に係る投影型画像表示装
置は、上記偏光板および上記位相差板が、上記クロスダ
イクロイックプリズムに光学的に貼り付けられ、かつ、
反射型画像表示素子が偏光板に対して間隙をおいて配さ
れている構成である。

【０１６６】これにより、請求項１３の構成による効果
に加えて、上記偏光板および上記位相差板における表面
反射を防ぐことができるという効果を奏する。また、必
要とする空間を最小限にすることができるので、コント
ラスト比の良好な投影画像を提供することができ、か
つ、投影型画像表示装置自体の大きさをコンパクトにす
ることができるという効果を奏する。

【０１６７】また、該反射型画像表示素子の配置位置を
任意に設定することができるので、反射型画像表示素子
の配置位置の微調整などを容易に行うことができるとい
う効果を奏する。

【０１６８】請求項１７の発明に係る投影型画像表示装
置は、上記位相差板が、複数枚の位相差板が重ねて配置
された構成となっている構成である。

【０１６９】これにより、請求項１３ないし１６のいず
れかの構成にによる効果に加えて、所望の透過光帯域の
中心波長からある程度ずれた波長に対しても近似的にλ
／４の位相差を持たせることが可能となる。よって、あ
る程度広い帯域からなる光が入射しても、十分に高いコ
ントラスト比を有する投影画像を提供することができる
という効果を奏する。

【０１７０】請求項１８の発明に係る投影型画像表示装
置は、上記位相差板が、２枚の位相差板によって構成さ
れ、所望の透過光帯域の中心波長をλ（ｎｍ）とすると
き、上記偏光板側に配置された位相差板のリタデーショ
ン値を約λ／２（ｎｍ）、上記液晶パネル側に配置され
た位相差板のリタデーション値を約λ／４（ｎｍ）と
し、リタデーション値がλ／２（ｎｍ）の位相差板が、
その進相軸または遅相軸が上記偏光板の透過軸に対して
α（°）回転した状態となるように配置され、リタデー
ション値がλ／４（ｎｍ）の位相差板が、その進相軸ま
たは遅相軸が上記偏光板の透過軸に対して２×α＋４５
（°）回転した状態となるように配置されている構成で
ある。

【０１７１】これにより、請求項１７の構成による効果
に加えて、重ねて配置した位相差板全体で、λ／４板と
しての機能を果たすことができるという効果を奏する。

【０１７２】請求項１９の発明に係る投影型画像表示装
置は、上記位相差板が、２枚の位相差板によって構成さ
れ、所望の透過光帯域の中心波長をλ（ｎｍ）、上記偏
光板側に配置された位相差板のリタデーション値をａ
（ｎｍ）、上記液晶パネル側に配置された位相差板のリ
タデーション値をｂ（ｎｍ）とするとき、０．６×ａ−
５−λ／２０＜ｂ＜０．６×ａ＋５−λ／２０の関係を
満たしている構成である。

【０１７３】これにより、請求項１７の構成による効果
に加えて、それぞれの位相差板のリタデーション値が多
少ばらついていても、λ／４板としての機能をほとんど
損なうことなく、投影画像のコントラスト比の低下を防
ぐことができる。すなわち、位相差板を量産する際に発
生するリタデーション値のばらつきに伴う投影画像のコ
ントラスト比のばらつきを抑えることができるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る投影型画像表示装
置の概略構成を示す模式図である。

【図２】上記投影型画像表示装置における反射型液晶パ
ネル、λ／４板、および偏光板が配置されている部分を
示す拡大図である。

【図３】同図（ａ）ないし（ｃ）は、上記投影型画像表
示装置における投影レンズを仮想的に１枚のレンズとお
き、このレンズ、偏光板、および反射型液晶パネルの位
置関係を示す模式図である。

【図４】上記投影型画像表示装置が備える２枚の位相差
板における進相（遅相）軸の方向を示す模式図である。

【図５】上記の２枚の位相差板を偏光板に重ねて配置し
た状態を示す側面図である。

【図６】１枚のλ／４板を設けた場合と、２枚の位相差
板を設けた場合とにおいて、各色毎の中心波長近傍の波
長域でのコントラスト比の平均を示すグラフである。

【図７】赤色を中心波長とした位相差板のリタデーショ
ン値を変化させた際の、コントラスト比の分布を示すグ
ラフである。

【図８】緑色を中心波長とした位相差板のリタデーショ
ン値を変化させた際の、コントラスト比の分布を示すグ
ラフである。

【図９】青色を中心波長とした位相差板のリタデーショ
ン値を変化させた際の、コントラスト比の分布を示すグ
ラフである。

【図１０】本発明の実施の他の形態に係る投影型画像表
示装置の概略構成を示す模式図である。

【図１１】上記投影型画像表示装置におけるクロスダイ
クロイックプリズム、反射型液晶パネル、偏光板、およ
びλ／４板が配置されている部分を示す拡大図である。

【図１２】上記投影型画像表示装置における投影レンズ
とクロスダイクロイックプリズムとのオプティカルカッ
プリングの一構成例を示す拡大図である。

【図１３】従来のビデオ・プロジェクション装置の概略
構成を示す模式図である。

【図１４】従来の投写型液晶表示装置の概略構成を示す
模式図である。

【図１５】従来の液晶プロジェクタの概略構成を示す模
式図である。

【符号の説明】

１ 光源 ４ 照明光入射ミラー（照明光導入手段） ５ 投影レンズ ６Ｒ・６Ｂ ダイクロイックミラー ７Ｒ・７Ｇ・７Ｂ 偏光板 ８Ｒ・８Ｇ・８Ｂ λ／４板（位相差板） ８１Ｒ・８１Ｇ・８１Ｂ・８２Ｒ・８２Ｇ・８２Ｂ
位相差板 ９Ｒ・９Ｇ・９Ｂ 反射型液晶パネル（反射型画像表
示素子） １０ クロスダイクロイックプリズム

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】照明光を発する光源と、 画像の表示状態により入射光を変調し、該入射光を正反
   射させる反射型画像表示素子と、 少なくとも２つのレンズ群から構成され、それらのレン
   ズ群の間に瞳領域が形成されている投影レンズと、 上記投影レンズの瞳領域を２つの領域に分割したときの
   一方の分割瞳領域内に配され、上記反射型画像表示素子
   に対して上記照明光を導入する照明光導入手段とを備
   え、 照明光が上記反射型画像表示素子により正反射された
   後、上記投影レンズの他方の分割瞳領域内を通過し、投
   影されることを特徴とする投影型画像表示装置。
2. 【請求項２】上記照明光を色分離し、色分離した光を上
   記反射型画像表示素子に送り、かつ、上記反射型画像表
   示素子からの反射光を色合成するダイクロイックミラー
   をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の投
   影型画像表示装置。
3. 【請求項３】上記反射型画像表示素子は、入射光の偏光
   方向を変調する液晶パネルであり、かつ、偏光板を備え
   ていることを特徴とする請求項１または２記載の投影型
   画像表示装置。
4. 【請求項４】上記偏光板が、上記液晶パネルに対して傾
   けて配置されていることを特徴とする請求項３記載の投
   影型画像表示装置。
5. 【請求項５】上記偏光板が上記液晶パネルに対して傾け
   る角度をθとしたとき、上記投影レンズのＦ値をＦとす
   ると、θ＞（１／２）・ｔａｎ^-1（１／２Ｆ）の関係を
   満たしていることを特徴とする請求項４記載の投影型画
   像表示装置。
6. 【請求項６】上記液晶パネルと上記偏光板との間に、位
   相差板が配置されていることを特徴とする請求項３記載
   の投影型画像表示装置。
7. 【請求項７】上記位相差板が上記液晶パネルに対して傾
   けて配置されていることを特徴とする請求項６記載の投
   影型画像表示装置。
8. 【請求項８】上記位相差板が上記液晶パネルに対して傾
   ける角度をθとしたとき、上記投影レンズのＦ値をＦと
   すると、θ＞（１／２）・ｔａｎ^-1（１／２Ｆ）の関係
   を満たしていることを特徴とする請求項７記載の投影型
   画像表示装置。
9. 【請求項９】上記位相差板が、複数枚の位相差板が重ね
   て配置された構成となっていることを特徴とする請求項
   ６ないし８のいずれかに記載の投影型画像表示装置。
10. 【請求項１０】上記位相差板が、２枚の位相差板によっ
    て構成され、所望の透過光帯域の中心波長をλ（ｎｍ）
    とするとき、上記偏光板側に配置された位相差板のリタ
    デーション値を約λ／２（ｎｍ）、上記液晶パネル側に
    配置された位相差板のリタデーション値を約λ／４（ｎ
    ｍ）とし、リタデーション値がλ／２（ｎｍ）の位相差
    板が、その進相軸または遅相軸が上記偏光板の透過軸に
    対してα（°）回転した状態となるように配置され、リ
    タデーション値がλ／４（ｎｍ）の位相差板が、その進
    相軸または遅相軸が上記偏光板の透過軸に対して２×α
    ＋４５（°）回転した状態となるように配置されている
    ことを特徴とする請求項９記載の投影型画像表示装置。
11. 【請求項１１】上記位相差板が、２枚の位相差板によっ
    て構成され、所望の透過光帯域の中心波長をλ（ｎ
    ｍ）、上記偏光板側に配置された位相差板のリタデーシ
    ョン値をａ（ｎｍ）、上記液晶パネル側に配置された位
    相差板のリタデーション値をｂ（ｎｍ）とするとき、
    ０．６×ａ−５−λ／２０＜ｂ＜０．６×ａ＋５−λ／
    ２０の関係を満たしていることを特徴とする請求項９記
    載の投影型画像表示装置。
12. 【請求項１２】照明光を発する光源と、 画像の表示状態により入射光を変調し、正反射させる複
    数の反射型画像表示素子と、 少なくとも２つのレンズ群から構成され、それらのレン
    ズ群の間に瞳領域が形成されている投影レンズと、 上記投影レンズの瞳領域を２つの領域に分割したときの
    一方の分割瞳領域内に配され、上記複数の反射型画像表
    示素子に対して上記照明光を導入する照明光導入手段
    と、 上記複数の反射型画像表示素子へ色分離した照明光を送
    り、かつ、上記複数の反射型画像表示素子からの反射光
    を色合成するクロスダイクロイックプリズムとを備え、 上記クロスダイクロイックプリズムによって色合成され
    た反射光は、上記投影レンズの他方の分割瞳領域内を通
    過し、投影されることを特徴とする投影型画像表示装
    置。
13. 【請求項１３】上記反射型画像表示素子が、入射光の偏
    光方向を変調する液晶パネルであり、かつ、偏光板と、
    該偏光板と上記液晶パネルとの間に配置された位相差板
    とを備え、少なくとも上記クロスダイクロイックプリズ
    ムと投影レンズとの間に、オプティカルカップリングが
    施されていることを特徴とする請求項１２記載の投影型
    画像表示装置。
14. 【請求項１４】上記投影レンズにおける、反射型画像表
    示素子からの反射光が入射する側のレンズの光入射面が
    平面であり、上記クロスダイクロイックプリズムと該光
    入射面とが光学的に貼り合わされていることを特徴とす
    る請求項１２または１３記載の投影型画像表示装置。
15. 【請求項１５】上記クロスダイクロイックプリズムと上
    記光入射面とを、特定の方向に加えた力によって離接自
    在とする透明接着剤を用いて光学的に貼り合わされてい
    ることを特徴とする請求項１４記載の投影型画像表示装
    置。
16. 【請求項１６】上記偏光板および上記位相差板が、上記
    クロスダイクロイックプリズムに光学的に貼り付けら
    れ、かつ、反射型画像表示素子が偏光板に対して間隙を
    おいて配されていることを特徴とする請求項１３記載の
    投影型画像表示装置。
17. 【請求項１７】上記位相差板が、複数枚の位相差板が重
    ねて配置された構成となっていることを特徴とする請求
    項１３ないし１６のいずれかに記載の投影型画像表示装
    置。
18. 【請求項１８】上記位相差板が、２枚の位相差板によっ
    て構成され、所望の透過光帯域の中心波長をλ（ｎｍ）
    とするとき、上記偏光板側に配置された位相差板のリタ
    デーション値を約λ／２（ｎｍ）、上記液晶パネル側に
    配置された位相差板のリタデーション値を約λ／４（ｎ
    ｍ）とし、リタデーション値がλ／２（ｎｍ）の位相差
    板が、その進相軸または遅相軸が上記偏光板の透過軸に
    対してα（°）回転した状態となるように配置され、リ
    タデーション値がλ／４（ｎｍ）の位相差板が、その進
    相軸または遅相軸が上記偏光板の透過軸に対して２×α
    ＋４５（°）回転した状態となるように配置されている
    ことを特徴とする請求項１７記載の投影型画像表示装
    置。
19. 【請求項１９】上記位相差板が、２枚の位相差板によっ
    て構成され、所望の透過光帯域の中心波長をλ（ｎ
    ｍ）、上記偏光板側に配置された位相差板のリタデーシ
    ョン値をａ（ｎｍ）、上記液晶パネル側に配置された位
    相差板のリタデーション値をｂ（ｎｍ）とするとき、
    ０．６×ａ−５−λ／２０＜ｂ＜０．６×ａ＋５−λ／
    ２０の関係を満たしていることを特徴とする請求項１７
    記載の投影型画像表示装置。