JPH11271677A - カラー投影表示装置 - Google Patents

カラー投影表示装置

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JPH11271677A
JPH11271677A JP10079026A JP7902698A JPH11271677A JP H11271677 A JPH11271677 A JP H11271677A JP 10079026 A JP10079026 A JP 10079026A JP 7902698 A JP7902698 A JP 7902698A JP H11271677 A JPH11271677 A JP H11271677A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】反射型液晶を用い、且つダイクロイック偏光ビ
ームスプリッタにより、照明光を異なる複数の波長域の
光束に分解し、相互に異なる角度で液晶パネルに入射
し、カラー画像を生成する構成とする事により、効率の
良いカラー投影表示装置を提供する。 【解決手段】白色光源1から照明光(白色光束)は、S
偏光のみの白色光束としてダイクロイック偏光ビームス
プリッタ7に入射する。そして、B,R,Gの面で三原
色に分割され、レンズ素子8を透過し、反射型液晶9上
の各画素に集光される。ここで反射された光束は、再び
レンズ素子8を透過してダイクロイック偏光ビームスプ
リッタ7に入射し、ここでP偏光の光束即ち反射型液晶
9のONの画素により反射された光束のみ透過し、投影
光学系11に入射し、画像投影される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、反射型液晶表示素
子によりカラー表示を行う単板式の投影型カラー液晶表
示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、単板式の投影型カラー液晶表
示装置として、特開平9−5773号公報,特開平8−
114780号公報等に記載されている如く、白色光束
を三原色の光束に分割し、且つその光束を異なる角度で
同一の液晶表示素子に照射し、その液晶表示素子により
変調された光束を投影する類のものが開示されている。
これらは、モザイク状のカラーフィルターを用いないの
で、フィルターを透過しない光束を捨ててしまうという
事がなく、それだけ効率よく投影を行う事ができ、画像
の明るさを必要とする液晶プロジェクター等に適してい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成においては、いずれも透過型液晶を用いてい
るため、液晶の画素に付随した回路を必要とするので、
開口効率が低くなってしまい、その分明るさが低くなっ
てしまうという問題がある。つまり、通常用いられるT
FT液晶は、各画素毎にトランジスタ回路が設けてある
ので、光束が透過する際に、この部分では遮られる事に
なる。本発明は、例えば、開口効率が高く、明るい反射
型液晶を用い、且つダイクロイック偏光ビームスプリッ
タにより、照明光を異なる複数の波長域の光束に分解
し、相互に異なる角度で液晶パネルに入射し、カラー画
像を生成する構成とする事により、効率の良いカラー投
影表示装置を提供する事を目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、白色光源と、その白色光源からの白色
光束を赤,緑,青の三原色の光束に分割し、且つその光
束を互いに異なる方向に曲げる分割手段と、その分割手
段により互いに異なる方向から入射する光束を変調して
カラー画像を形成するカラー表示素子と、そのカラー表
示素子により変調された光束を投影する投影手段とを備
えたカラー投影表示装置であって、前記カラー表示素子
は、波長範囲毎に異なる方向から前記光束を受け、変調
した反射光を出す反射型カラー表示素子であるカラー投
影表示装置において、前記反射型カラー表示素子により
変調して反射された前記光束が、前記分割手段を透過し
て前記投影手段に達する構成であるものとする。
【0005】また、前記分割手段は、互いに異なる角度
を成す反射面を持つプリズムであり、前記白色光束は、
波長範囲毎に異なる前記反射面で反射される構成とす
る。さらに、前記プリズムにより分割された光束がそれ
ぞれ前記反射型カラー表示素子に入射する入射角度の互
いの角度差は、以下の条件式範囲を満足する構成とす
る。 5゜≦θB-R≦20゜ 5゜≦θG-R≦20゜ 但し、 θB-R:青(B)領域の光束と赤(R)領域の光束のそ
れぞれの入射角度の互いの角度差 θG-R:緑(G)領域の光束と赤(R)領域の光束のそ
れぞれの入射角度の互いの角度差 である。
【0006】また、前記プリズムに入射する前記光束は
S偏光であり、前記反射型カラー表示素子により変調し
て反射された前記反射光はP偏光である構成とする。そ
して、前記波長範囲は、R,G,Bの3つの波長範囲で
ある構成とする。
【0007】また、前記反射型カラー表示素子と前記分
割手段との間に、前記入射する光束を前記反射型カラー
表示素子の各画素に集光するレンズ素子を配設し、その
レンズ素子に複屈折性を有する材料を組み合わせる事に
より、前記入射する光束と前記反射型カラー表示素子に
より変調して反射された光束とに対して、それぞれ異な
るレンズ作用を行わせるようにした構成とする。
【0008】また、前記反射型カラー表示素子の各画素
に、前記入射する光束をそれぞれ所定の方向に反射する
回折格子を配設した構成とする。
【0009】また、前記分割手段は、異なった波長域毎
にS偏光を反射し、可視光域の波長のP偏光をほぼ透過
する偏光ビームスプリッタ面を3面持ったダイクロイッ
ク偏光ビームスプリッタであり、そのダイクロイック偏
光ビームスプリッタにより前記白色光束から最初に分離
される光束の波長領域は、赤又は青領域である構成とす
る。
【0010】さらに、前記ダイクロイック偏光ビームス
プリッタにより前記白色光束から最初に分離される光束
の波長領域は青領域であり、次に分離される光束の波長
領域は赤領域である構成とする事もできる。
【0011】また、前記ダイクロイック偏光ビームスプ
リッタにより分割された光束がそれぞれ前記レンズ素子
に入射する入射角度の互いの角度差は、以下の条件式範
囲を満足する構成とする。 5゜≦θB-R≦20゜ 5゜≦θG-R≦20゜ 但し、 θB-R:青(B)領域の光束と赤(R)領域の光束のそ
れぞれの入射角度の互いの角度差 θG-R:緑(G)領域の光束と赤(R)領域の光束のそ
れぞれの入射角度の互いの角度差 である。
【0012】また、前記反射型カラー表示素子は、反射
型カラー液晶である構成とする。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実
施形態の全体構成を模式的に示す図である。同図におい
て、1は白色光源、2は白色光源1を取り囲むように配
設され、白色光源1からの光を反射するリフレクター、
3は白色光源1の上方に配設され、白色光源1からの光
の内、紫外線及び赤外線を遮断する平板状のUVIRカ
ットフィルター、4は更にその上方に配設され、表面に
小さいレンズが多数配列された板状の第1レンズアレ
イ、5は更にその上方に配設され、白色光源1からの光
を特定の偏光光に変換する三角形状の偏光変換プリズ
ム、6はその右側に配設され、表面に小さいレンズが多
数配列された板状の第2レンズアレイである。
【0014】ここで、白色光源1としては、例えばメタ
ルハライドランプが用いられる。また、上記第1レンズ
アレイ4,偏光変換プリズム5,第2レンズアレイ6に
より、いわゆるインテグレータを形成している。これ
は、光源ムラをなくし、また見かけ上、多数の光源が存
在する形に変換するものである。
【0015】また、7は第2レンズアレイ6の右方に配
設され、白色光源1からの白色光束を赤(R),緑
(G),青(B)の三原色の光束に分割するブロック状
のダイクロイック偏光ビームスプリッタ、8はその下方
に配設され、そのダイクロイック偏光ビームスプリッタ
7からの光束を集光する平板状のレンズ素子、9は更に
その下方に配設され、表示素子としての働きをする反射
型液晶(反射型カラー液晶)である。また、10はダイ
クロイック偏光ビームスプリッタ7の上方に配設され、
偏光方向を整える偏光板、11は更にその上方に配設さ
れ、反射型液晶9の表示情報を投影表示する投影光学系
である。
【0016】同図に示すように、白色光源1からの直接
光及びリフレクター2の反射光が混在した照明光(白色
光束)は、UVIRカットフィルター3を透過してほぼ
可視光のみとなり、続いて第1レンズアレイ4を透過
し、更に偏光変換プリズム5に入射する。ここでは白色
光束の内、S偏光の成分は5a面で反射され、P偏光成
分は5b面で反射されて、第2レンズアレイ6へと射出
する。S偏光光束とP偏光光束が第2レンズアレイ6上
に結像する位置は異なるので、P偏光のみを1/2波長
板でS偏光とする事で、全てS偏光とする。第2レンズ
アレイ6を透過した照明光は、S偏光のみの白色光束と
してダイクロイック偏光ビームスプリッタ7に入射す
る。
【0017】ダイクロイック偏光ビームスプリッタ7に
入射したS偏光のみの白色光束は、図示したBの面で青
色の光束のみ反射され、その他は透過する。そして、こ
の透過した光束はRの面で赤色の光束のみ反射され、そ
の他は透過する。さらに、この透過した光束は緑色の光
束のみとなっており、Gの面で反射される。これら三原
色に分割された光束は、レンズ素子8を透過し、反射型
液晶9上の各画素に集光される。反射型液晶9では、各
時点において画面表示に使用する画素をONとして、こ
こに入射してきた光束のS偏光をP偏光に変換して反射
し、使用しない画素をOFFとして、ここに入射してき
た光束をS偏光のまま反射する。
【0018】反射型液晶9で反射された光束は、再びレ
ンズ素子8を透過してダイクロイック偏光ビームスプリ
ッタ7に入射し、ここでP偏光の光束即ち反射型液晶9
のONの画素により反射された光束のみ透過し、偏光板
10を経て完全にP偏光に整えられて、投影光学系11
に入射し、画像投影される。尚、上述したように、いわ
ゆるインテグレータからダイクロイック偏光ビームスプ
リッタ7に入射する光束は、S偏光に偏光方向をそろえ
たものである事が望ましい。
【0019】ダイクロイック偏光ビームスプリッタ7に
は、図示したようにB,R,Gの3面のスプリッタが必
要となる。これは、後述するように、照明光を赤
(R),緑(G),青(B)各色に色分解し、光量の損
失を抑えて反射型液晶9の各色の画素に効果的に導くた
めに、このような構成とするものである。ここでのポイ
ントは、各色によってレンズ素子8への入射角が異なっ
ているところである。これについては後に詳述する。
【0020】ダイクロイック偏光ビームスプリッタ7に
おける各色の反射の順番は、本実施形態においては入射
側(照明光側)から順に、B→R→Gと表記している
が、これに限るものではない。即ち、入射側からR→G
→BでもR→B→GでもB→G→Rでも差し支えない。
但し、上述の白色光源1の材料として使用されるメタル
ハライドランプは、赤色の強度が弱いので、この場合は
投影光学系11のレンズ周辺で生じるケラレの影響をな
くすために、前記赤(R)の反射の順番を本実施形態の
ように真ん中に持ってくるのがよい。
【0021】また、後述するように、R,G,B各面に
おいて、偏光ビームスプリッタの働きを持たせるコーテ
ィング(ダイクロイックコート)を施すのであるが、緑
色(G)のS偏光が反射されるときの光束の波長帯域
が、比較的広くなってしまうので、入射側の最初にGの
面をおく事は、反射する波長帯域の設定の仕方によっ
て、赤(R)又は青(B)の一部が付随して反射してし
まうので、好ましくない。
【0022】反射型液晶9のパネルとしての配置は、図
1の矢印Aで示す方向を短辺とし、紙面に垂直な方向を
長辺とする事が望ましい。これにより、ダイクロイック
偏光ビームスプリッタ7の体積を小さくする事ができ
る。また、反射型液晶9から投影光学系11までのレン
ズバックを短くする事ができるので、投影光学系もコン
パクトにする事ができる。尚、P偏光を透過させる偏光
板10は、原理的には必要のないものであるが、これを
用いる事により、投影する画像のコントラストを高める
事ができる。
【0023】図2は、ダイクロイック偏光ビームスプリ
ッタ7の構成を模式的に示す図である。同図に示すよう
に、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ7は、〜
の4つのガラスプリズムの接合により構成される。これ
らガラスプリズムの−間,−間,−間に
は、それぞれコーティング面が形成されており、これら
を上記B,R,G各面に対応させる事により、それぞれ
S偏光の各色の光束を反射して色分解を行う。
【0024】同図において、ガラスプリズムの−
間,−間,−間にそれぞれ形成されているコー
ティング面B,R,Gにおける、図の左側から入射する
上記照明光の入射角は、それぞれθa,θb,θcで表
される。また、B面とR面における各反射光同士が交わ
る角度をθB-R 、G面とR面における各反射光同士が交
わる角度をθG-R とおくと、これらはそれぞれB面,G
面における反射光のレンズ素子8(ひいては表示素子の
働きをする反射型液晶9)への入射角となる。尚、R面
における反射光のレンズ素子8への入射角は略0゜であ
る。
【0025】まず、本実施形態における各角度の関係を
見ると、下記の表1のようになり、レンズ素子8への入
射角θB-R,θG-Rをこの表のように設定すると、各コー
ティング面への入射角はそれに対応するθa,θb,θ
cのようになる。レンズ素子8への入射角θB-R,θG-R
をこれ以上の角度にすると、反射型液晶9より反射して
きた光束の集光が困難となり、投影光学系11のレンズ
径を大きくしなければならなくなってくる。逆に、この
角度が小さすぎると、色分解が十分に行えないといった
問題が出てくる。従って、レンズ素子8(表示素子)へ
の入射角の最適値範囲は、 5゜≦θB-R≦20゜ 5゜≦θG-R≦20゜ となる。
【0026】
【表1】
【0027】また、上記ガラスプリズムの−間,
−間,−間にそれぞれ形成されるコーティング面
の膜構造は、図3のようになる。そして、表1に示す、
各コーティング面への入射角θa,θb,θcでS偏光
を効果的に反射し、P偏光を透過する膜構成は、下記の
表2のようになる(S偏光を反射する角度とその膜構
成)。ここで、ガラスの屈折率を1.62とする。それ
ぞれの角度θに対して高屈折率材料(NH)と低屈折率
材料(NL)を、同表に示すような構成で、図3に示す
ように積層する事で、各コーティング面が得られる。
【0028】ここで、λは設計波長を表し、青(B)の
領域ではおよそ400〜500(nm)、緑(G)の領
域ではおよそ500〜600(nm)、赤(R)の領域
ではおよそ600〜700(nm)の波長を適切に選択
し、1/4波長の厚さで積層すれば良い。それぞれの入
射角θa,θb,θcが表2のθの値のいずれかに一致
すると、良い偏光分離が得られる。尚、良好な偏光分離
と色分離を行うために、通常は20層ぐらい積層され
る。
【0029】
【表2】
【0030】図4は、レンズ素子8と反射型液晶9の構
成の一例を模式的に示す図であり、照明光が入射する状
態を示している(以下、図4〜図9については、紙面に
沿った方向が短辺、紙面に垂直な方向が長辺とする)。
同図に示すように、レンズ素子8の構成要素として、反
射型液晶9の直前に、表面に数十μmオーダーの小さい
レンズが多数配列された板状のマイクロレンズアレイ8
aが配設されていて、その上面には、透過する偏光の方
向によって屈折率が違う、複屈折性を持つ材料8bが施
されている。その上の8cは、保護用のガラス等ででき
た透明板である。尚、マイクロレンズアレイ8aは、後
述するレンチキュラーレンズであっても良い。
【0031】今、同図の矢印で示す方向より、三原色に
色分解された照明光が、レンズ素子8に入射したとする
と、この照明光はS偏光であるので、複屈折性を持つ材
料8bは、斜線で模式的に示すように、このS偏光に対
して、マイクロレンズアレイ8aの持つ屈折率とは違っ
た屈折率の材料として働く。そして、これら8a,8b
の働きが相俟って、R,G,Bの各所望の色を反射する
ように配置された反射型液晶9のそれぞれの画素9′上
に光束を集光する。こうする事で、光の損失をなくし、
画像を明るくする事ができる。
【0032】尚、この複屈折性を持つ材料には、液晶が
最適であり、配向処理で液晶の配向方向をコントロール
して配置すれば良い。さらに、電気的に或いは配向処理
により所望の配向になった時点で、紫外線を照射して固
まったままにしてしまうような、UVキュアブル液晶と
いった材料を使う事も良い。
【0033】図5は、図4と同じ構成であるが、反射型
液晶9により反射された照明光が射出する状態を示して
いる。図5(a)に示すように、今、反射型液晶9のそ
れぞれの画素9′より、R,G,Bの各色の光束が矢印
で示す方向に射出したとすると、画像に使用する光束
は、反射型液晶9によりS偏光からP偏光に変換されて
おり、複屈折性を持つ材料8bは、このP偏光に対し
て、マイクロレンズアレイ8aの持つ屈折率と同じ屈折
率の材料として働く。このとき、レンズ素子8は、全体
が均質で同じ屈折率を持った材料と同等になるので、射
出光束がマイクロレンズアレイ8aの影響を受けて画像
が乱れるという事はなくなる。
【0034】ただ、本例においては、図5(b)に反射
光束のみを取り出して示すと、反射光束のR,G,B各
々のFナンバーは、RのFナンバーで代表させて同図の
実線で角度fとして示すように、3色とも同じ値である
にもかかわらず、主光線の反射する方向がR,G,Bに
よって異なっているため、同図の点線で角度f′として
示すように、個々のFナンバー以上の広がりを持って射
出する事になる。ここでは、G,Bの光束は、Rの光束
に対して両側に広がるように射出しているので、これを
是正し、ひいては投影光学系11のFナンバーを小さく
(即ち光学系を明るく)する必要がある。
【0035】そこで、図6に示すように、G,Bの主光
線が矢印で示すようにRと同じ方向を向くように、反射
型液晶9の画素9′の内、G,Bが反射するものの反射
部に、図示しないDOE(回折格子)を配設してやる事
で、投影光学系11をコンパクトにする事ができる。こ
こでは、画素9′の内、Rが反射するものについては、
DOEは無くても差し支えない。
【0036】また、画素毎にDOEの形状を変えて、反
射型液晶9の画面の周辺に向かうほど、より強く光を回
折させるようにDOEを配設する事により、コンデンサ
レンズとしての働きを持たせる事もできる。図7は、こ
のコンデンサレンズの機能を模式的に示す説明図であ
る。同図(a)に示すように、反射型液晶9がコンデン
サレンズの機能を持たないときは、矢印で示すように、
反射光束が相当の広がりを持って投影光学系11に至る
ので、それを集光するために、投影光学系11のレンズ
径は或程度大きくなる。
【0037】それに対して、同図(b)に示すように、
反射型液晶9がコンデンサレンズの機能を持つときは、
矢印で示すように、広がりを抑えた状態で投影光学系1
1に至るので、それを集光する投影光学系11のレンズ
径は小さくて済み、更にコンパクトとなる。
【0038】図8は、レンズ素子8と反射型液晶9の構
成の他の例を模式的に示す図であり、照明光が入射する
状態を示している。同図に示すように、レンズ素子8の
構成要素として、反射型液晶9の直前に、表面に数十μ
mオーダーの小さいレンズが多数配列された板状のマイ
クロレンズアレイ8aが配設されていて、その上面に
は、透過する偏光の方向によって屈折率が違う、複屈折
性を持つ材料8bが施されている。
【0039】更にその上にはフレネルレンズ8dが配設
されていて、その上面には、透過する偏光の方向によっ
て屈折率が違う、別の複屈折性を持つ材料8eが施され
ている。その上の8cは、保護用のガラス等でできた透
明板である。尚、マイクロレンズアレイ8aは、後述す
るレンチキュラーレンズであっても良い。
【0040】今、同図の矢印で示す方向より、三原色に
色分解された照明光が、レンズ素子8に入射したとする
と、この照明光はS偏光であるので、別の複屈折性を持
つ材料8eは、このS偏光に対して、フレネルレンズ8
dの持つ屈折率と同じ屈折率の材料として働き、これら
は均質な材料と同等になる。さらに、複屈折性を持つ材
料8bは、斜線で模式的に示すように、このS偏光に対
して、マイクロレンズアレイ8aの持つ屈折率とは違っ
た屈折率の材料として働く。そして、これら8a,8b
の働きが相俟って、R,G,Bの各所望の色を反射する
ように配置された反射型液晶9のそれぞれの画素9′上
に光束を集光する。こうする事で、光の損失をなくし、
画像を明るくする事ができる。
【0041】図9は、反射型液晶9により反射された照
明光が射出する状態を短辺全長に渡って模式的に示して
いる。そして、同図(a)はフレネルレンズが無い場合
であり、図5で説明したものと同じ状態を、全体的に示
した形となっている。また、同図(b)はフレネルレン
ズがある場合である。
【0042】同図(b)に示すように、今、反射型液晶
9のそれぞれの画素9′より、R,G,B(図示せず)
の各色の光束が矢印で示す方向に射出したとすると、画
像に使用する光束は、反射型液晶9によりS偏光からP
偏光に変換されており、複屈折性を持つ材料8bは、こ
のP偏光に対して、マイクロレンズアレイ8aの持つ屈
折率と同じ屈折率の材料として働く。このとき、図5の
場合と同様にして、射出光束がマイクロレンズアレイ8
aの影響を受けて画像が乱れるという事はなくなる。
【0043】さらに、別の複屈折性を持つ材料8eは、
斜線で模式的に示すように、このP偏光に対して、フレ
ネルレンズ8dの持つ屈折率とは違った屈折率の材料と
して働く。そして、これら8d,8eの働きが相俟っ
て、コンデンサレンズとして機能し、射出光束が広がり
を抑えた状態で図示しない投影光学系11に至るので、
それを集光する投影光学系11のレンズ径は小さくて済
み、コンパクトとなる。
【0044】図10は、フレネルレンズ8dの形状を模
式的に示す図であり、同図(a)は平面図、(b)は側
面縦断面図である。フレネルレンズの表面は、通常、画
面の中央部を中心とした輪帯状をしているが、これを本
実施形態で使用する場合、ここを通過した反射光束の主
光線が、投影光学系11の光軸に必ずしも平行とはなら
ないので、これが画像の質に影響する事がある。こうい
う場合はむしろ、本発明とは直接関係はないが、図11
に平面図(a)及び正面縦断面図(b)で示すように、
短辺方向にのみストライプの入ったフレネルレンズを使
用する事により、長辺方向の光束の広がりを抑えるにと
どめる方が良いときもある。
【0045】図12は、マイクロレンズアレイ8aの形
状を模式的に示す図であり、同図(a)は平面図、
(b)は側面縦断面図である。マイクロレンズアレイ
は、通常、同図に示すように、表面に数十μmオーダー
の小さいレンズが多数配列された板状であるが、これ
は、本実施形態においては、図13に平面図(a)及び
側面縦断面図(b)で示すように、ストライプ状の一方
向のみの色分離効果を持つレンチキュラーレンズとして
も良い。この場合、色分離する方向は、色分解により光
束が広がっている方向と一致させる事は言うまでもな
い。
【0046】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の特に請求
項1或いは請求項6によれば、効率の良いカラー投影表
示装置を提供する事ができる。
【0047】また、請求項2によるならば、プリズムと
する事で、所望の反射特性が得やすくなる。
【0048】また、請求項3に関して、入射角の角度差
を大きくしすぎると、投影光学系のFナンバーを小さく
しなければならず、レンズ径が大きくなってしまい、コ
ストアップとなり、逆に入射角の角度差を小さくし過ぎ
ると、色分解の精度が悪くなり、色再現性が悪くなった
り、光量損失をおこして画像が暗くなったりするが、こ
の請求項3の条件式範囲に設定する事で、これらの不具
合を解決する事ができる。
【0049】また、請求項4によるならば、照明光を無
駄なく使え、明るくする事ができる。また、表示のコン
トラストを高くする事ができる。
【0050】また、請求項5によるならば、簡便な構成
でフルカラー表示できる。
【0051】また、請求項7によるならば、回折格子に
より集光レンズの効果を持たせる事ができ、投影レンズ
をコンパクトにする事ができる。また、それによりコス
トダウンを図る事ができる。
【0052】また、請求項8によるならば、ダイクロイ
ックコートを短波長側或いは長波長側のどちらか一方の
反射率の精度を管理するだけで、ダイクロイック偏光ビ
ームスプリッタを比較的簡単に製造する事ができ、コス
トダウンも図る事ができる。
【0053】また、請求項9によるならば、白色光源の
材料としてメタルハライドランプを使用する場合、赤色
の強度が弱い事に鑑み、投影光学系のレンズ周辺で生じ
るケラレの影響をなくした構成とする事ができる。
【0054】また、請求項10に関して、入射角の角度
差を大きくしすぎると、投影光学系のFナンバーを小さ
くしなければならず、レンズ径が大きくなってしまい、
コストアップとなり、逆に入射角の角度差を小さくし過
ぎると、色分解の精度が悪くなり、色再現性が悪くなっ
たり、光量損失をおこして画像が暗くなったりするが、
この請求項10の条件式範囲に設定する事で、これらの
不具合を解決する事ができる。
【0055】また、請求項11によるならば、カラー液
晶は、入射光と射出光(反射光)で偏光方向を90゜回
転する事ができ、光学系を構成しやすく、また安価に製
造する事ができるので、コストダウンを図る事ができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の全体構成を模式的に示す
図。
【図2】ダイクロイック偏光ビームスプリッタの構成を
模式的に示す図。
【図3】ガラスプリズムのコーティング面の膜構造の説
明図。
【図4】レンズ素子と反射型液晶の構成の一例を模式的
に示す図。
【図5】反射型液晶により反射された照明光が射出する
状態を示す図。
【図6】反射型液晶にDOEを配設したときの照明光の
射出状態を示す図。
【図7】反射型液晶のコンデンサレンズ機能を模式的に
示す説明図。
【図8】レンズ素子と反射型液晶の構成の他の例を模式
的に示す図。
【図9】照明光が射出する状態をフレネルレンズの有無
で比較する図。
【図10】フレネルレンズの形状を模式的に示す図。
【図11】短辺方向にストライプのあるフレネルレンズ
を模式的に示す図。
【図12】マイクロレンズアレイの形状を模式的に示す
図。
【図13】レンチキュラーレンズの形状を模式的に示す
図。
【符号の説明】 1 白色光源 2 リフレクター 3 UVIRカットフィルター 4 第1レンズアレイ 5 偏光変換プリズム 6 第2レンズアレイ 7 ダイクロイック偏光ビームスプリッタ 8 レンズ素子 9 反射型液晶 10 偏光板 11 投影光学系

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 白色光源と、該白色光源からの白色光束
    を赤,緑,青の三原色の光束に分割し、且つ該光束を互
    いに異なる方向に曲げる分割手段と、該分割手段により
    互いに異なる方向から入射する光束を変調してカラー画
    像を形成するカラー表示素子と、該カラー表示素子によ
    り変調された光束を投影する投影手段とを備えたカラー
    投影表示装置であって、 前記カラー表示素子は、波長範囲毎に異なる方向から前
    記光束を受け、変調した反射光を出す反射型カラー表示
    素子であるカラー投影表示装置において、 前記反射型カラー表示素子により変調して反射された前
    記光束が、前記分割手段を透過して前記投影手段に達す
    る構成である事を特徴とするカラー投影表示装置。
  2. 【請求項2】 前記分割手段は、互いに異なる角度を成
    す反射面を持つプリズムであり、前記白色光束は、波長
    範囲毎に異なる前記反射面で反射される事を特徴とする
    請求項1に記載のカラー投影表示装置。
  3. 【請求項3】 前記プリズムにより分割された光束がそ
    れぞれ前記反射型カラー表示素子に入射する入射角度の
    互いの角度差は、以下の条件式範囲を満足する事を特徴
    とする請求項2に記載のカラー投影表示装置; 5゜≦θB-R≦20゜ 5゜≦θG-R≦20゜ 但し、 θB-R:青(B)領域の光束と赤(R)領域の光束のそ
    れぞれの入射角度の互いの角度差 θG-R:緑(G)領域の光束と赤(R)領域の光束のそ
    れぞれの入射角度の互いの角度差 である。
  4. 【請求項4】 前記プリズムに入射する前記光束はS偏
    光であり、前記反射型カラー表示素子により変調して反
    射された前記反射光はP偏光である事を特徴とする請求
    項2に記載のカラー投影表示装置。
  5. 【請求項5】 前記波長範囲は、R,G,Bの3つの波
    長範囲である事を特徴とする請求項2に記載のカラー投
    影表示装置。
  6. 【請求項6】 前記反射型カラー表示素子と前記分割手
    段との間に、前記入射する光束を前記反射型カラー表示
    素子の各画素に集光するレンズ素子を配設し、該レンズ
    素子に複屈折性を有する材料を組み合わせる事により、
    前記入射する光束と前記反射型カラー表示素子により変
    調して反射された光束とに対して、それぞれ異なるレン
    ズ作用を行わせるようにした事を特徴とする請求項1乃
    至請求項5のいずれかに記載のカラー投影表示装置。
  7. 【請求項7】 前記反射型カラー表示素子の各画素に、
    前記入射する光束をそれぞれ所定の方向に反射する回折
    格子を配設した事を特徴とする請求項1乃至請求項6の
    いずれかに記載のカラー投影表示装置。
  8. 【請求項8】 前記分割手段は、異なった波長域毎にS
    偏光を反射し、可視光域の波長のP偏光をほぼ透過する
    偏光ビームスプリッタ面を3面持ったダイクロイック偏
    光ビームスプリッタであり、該ダイクロイック偏光ビー
    ムスプリッタにより前記白色光束から最初に分離される
    光束の波長領域は、赤又は青領域である事を特徴とする
    請求項1に記載のカラー投影表示装置。
  9. 【請求項9】 前記ダイクロイック偏光ビームスプリッ
    タにより前記白色光束から最初に分離される光束の波長
    領域は青領域であり、次に分離される光束の波長領域は
    赤領域である事を特徴とする請求項8に記載のカラー投
    影表示装置。
  10. 【請求項10】 前記ダイクロイック偏光ビームスプリ
    ッタにより分割された光束がそれぞれ前記レンズ素子に
    入射する入射角度の互いの角度差は、以下の条件式範囲
    を満足する事を特徴とする請求項8又は請求項9に記載
    のカラー投影表示装置; 5゜≦θB-R≦20゜ 5゜≦θG-R≦20゜ 但し、 θB-R:青(B)領域の光束と赤(R)領域の光束のそ
    れぞれの入射角度の互いの角度差 θG-R:緑(G)領域の光束と赤(R)領域の光束のそ
    れぞれの入射角度の互いの角度差 である。
  11. 【請求項11】 前記反射型カラー表示素子は、反射型
    カラー液晶である事を特徴とする請求項1乃至請求項1
    0のいずれかに記載のカラー投影表示装置。
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