JPH1164794A

JPH1164794A - 投射型表示装置

Info

Publication number: JPH1164794A
Application number: JP9224517A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Takahara; 郁雄高原
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-08-21
Filing date: 1997-08-21
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】光の利用効率が高く、かつ小型，低コスト化
を実現する投射型液晶表示装置を提供する。【解決手段】第１の分離素子２は、青色のＳ偏光光を
反射し、他の光を透過する。第２の分離素子３は、緑
色，赤色のＰ偏光光を透過し、緑色，赤色のＳ偏光光を
反射する。光源からのＳ偏光の青色光は、第１の分離素
子２で反射され、画像表示素子６ａでＰ偏光光となり、
第１の分離素子２，波長板４，第２の分離素子３を透過
して投影レンズ７によりスクリーン８上に投射される。
一方、赤色，青色光は、第１の分離素子２，波長板４を
透過してＰ偏光光となり、第２の分離素子３を透過す
る。そして、第３の分離素子５により分離され、それぞ
れ画像表示素子６ｂ，６ｃでＳ偏光光に変換される。そ
して、第３の分離素子５で合成され、第２の分離素子３
で反射されて投影レンズ７によりスクリーン８上に投射
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、光源からの光を画
像表示素子に導き、画像表示素子からの反射光をスクリ
ーン上に拡大投影する、液晶プロジェクタ等の投射型表
示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光源から発せられた光を色分
離して、複数の画像表示素子に導き、その画像表示素子
からの反射光を合成するとともにスクリーン上に拡大投
影する投射型表示装置が知られている。

【０００３】図１４は、特開平８−１２２７７２号公報
に記載された投射型表示装置の構成を示す概略図であ
る。

【０００４】ここで、２０は光源，２８は投影レンズ，
２９はスクリーンである。２１は、偏光ビームスプリッ
タ（ＰＢＳ）であり、入射光の内のＰ偏光成分を透過
し、Ｓ偏光成分を反射する。２３，２６，２７は、映像
信号に応じてＯＮ，ＯＦＦされ、映像信号がＯＮのとき
に入射光の偏光方向を９０度変換して反射する画像表示
素子である。２２，２４は色分離フィルタであり、それ
ぞれ図１５（ｃ），図１５（ｂ）に示す特性を有してい
る。２５は青色（Ｂ）反射ミラーであり、図１５（ａ）
に示す特性を有している。

【０００５】このような構成の投射型表示装置では、光
源２０から発せられた光は偏光ビームスプリッタ（ＰＢ
Ｓ）２１に入射する。ＰＢＳ２１に入射した光は、ＰＢ
Ｓ２１をＰ偏光、あるいは、Ｓ偏光成分の光に分離され
それぞれＰＢＳ２１を透過，反射する。

【０００６】ＰＢＳ２１で反射したＳ偏光成分の光Ｓ２
１は色分離フィルタ２２を透過する。色分離フィルタ２
２を透過した光は、緑色（Ｇ）用画像表示素子２３で反
射され、映像信号がＯＮの部分ではＰ偏光光Ｐ２３とな
り、色分離フィルタ２２を透過しＰＢＳ２１を透過す
る。

【０００７】また、ＰＢＳ２１を透過したＰ偏光成分の
光Ｐ２１は、色分離フィルタ２４を透過することでＧ成
分がカットされ、Ｂ反射ミラー２５でＢ成分と赤色
（Ｒ）成分に分離される。

【０００８】Ｂ反射ミラー２５で反射されたＢ成分の光
はＢ用画像表示素子２６で反射され、また、Ｂ反射ミラ
ー２５を透過したＲ成分の光はＲ用画像表示素子２７で
反射され、それぞれ映像信号がＯＮの部分ではＳ偏光成
分光Ｓ２６，Ｓ２７となる。このＳ偏光成分光Ｓ２６，
Ｓ２７はＢ反射ミラー２５で合成され、再度色分離フィ
ルタ２４を透過し、ＰＢＳ２１で反射される。

【０００９】そして、ＰＢＳ２１の出射したＲ，Ｂ成分
光はＧ成分と合成されて、投影レンズ２８によりスクリ
ーン２９上に拡大投影される。

【００１０】以上のような構成の投射型表示装置によれ
ば画像表示素子２３、２６、２７から投影レンズ２８ま
での距離を短く構成することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の投射型表示装置では、次に説明する点において欠点
を有する。

【００１２】光源２０から発せられた光にはＰ，Ｓ偏光
の両方の成分が含まれている。さらに、Ｐ，Ｓ偏光成分
中にはそれぞれＲ，Ｇ，Ｂの波長の光が含まれている。
従って、光源２０から発せられた光からもっとも効率良
くＲ，Ｇ，Ｂ各成分をとりだすためには、Ｐ，Ｓ両偏光
それぞれからＲ，Ｇ，Ｂ成分を取り出すことが必要であ
る。

【００１３】しかし、従来の構成においてはＰＢＳ２１
にＰ，Ｓ両偏光を含んだ光を入射し、ＰＢＳ２１で反射
したＳ偏光成分からはＧ成分、ＰＢＳ２１を透過したＰ
偏光成分からはＲ、Ｂ成分のみを取り出しているため、
光源２０からの光に含まれるＲ，Ｇ，Ｂの成分のうち少
なくとも５０％を損失していることになる。

【００１４】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたものであり、光の利用効率が高く、かつ小型、低
コストの投射型表示装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の投射型
表示装置は、光源からの光を第１色成分，第２色成分を
含む２つ以上の色成分毎に分離し、それぞれ対応する画
像表示素子に入射させるとともに、前記画像表示素子に
より偏光方向が９０度回転させられ反射した光を合成し
て、スクリーンに投射する投射型表示装置において、第
１色成分及び第２色成分の両方を含む入射光の光路中に
配され、偏光方向が第１の方向で第１色成分の入射光を
少なくとも略反射し、偏光方向が第１の方向で第１色成
分以外の入射光を少なくとも略透過して、それぞれ対応
する画像表示素子側に導くとともに、第１色成分に対応
する画像表示素子からの反射光のうち偏光方向が第１の
方向と直交する第２の方向の光を略透過して前記スクリ
ーン側に導く第１の分離素子と、第１の分離素子を透過
した前記入射光の光路中に配され、第１色成分に対応す
る画像表示素子からの反射光のうち第１の分離素子を透
過した偏向方向が第１の方向の光を略透過し、第１色成
分以外の光で偏光方向が第２の方向の入射光を略透過し
て、第１色成分以外の色成分に対応する画像表示素子側
に導くとともに、その画像表示素子からの反射光のうち
偏向方向が第１の方向の光を略反射して前記スクリーン
側へと導く第２の分離素子と、第１の分離素子と第２の
分離素子との間に配され、第１の分離素子を透過した光
を、偏光方向を９０度回転して第２の分離素子へ導く波
長板と、を有してなるものである。

【００１６】請求項２に記載の投射型表示装置は、光源
からの光を第１色成分，第２色成分を含む２つ以上の色
成分毎に分離し、それぞれ対応する画像表示素子に入射
させるとともに、前記画像表示素子により偏光方向が９
０度回転させられて反射した光を合成して、スクリーン
面に投射する投射型表示装置において、第１色成分及び
第２色成分の両方を含む入射光の光路中に配され、第１
色成分以外の光で偏光方向が第１の方向の入射光を少な
くとも略反射し、第１色成分の光で偏光方向が第１の方
向の入射光を少なくとも略透過して、それぞれ対応する
画像表示素子側に導くとともに、第１色成分以外の色成
分に対応する画像表示素子からの反射光のうち偏光方向
が第１の方向に直交する第２の方向の光を略透過して前
記スクリーン側に導く第１の分離素子と、第１の分離素
子を透過した前記入射光の光路中に配され、第１色成分
以外に対応する画像表示素子からの反射光のうち第１の
分離素子を透過した偏光方向が第１の方向の光を略透過
し、偏光方向が第２の方向で第１色成分の入射光を少な
くとも略透過して対応する画像表示素子側に導くととも
に、その第１色成分に対応する画像表示素子からの反射
光のうち偏光方向が第１の方向の光を略反射して前記ス
クリーン側へと導く第２の分離素子と、第１の分離素子
と第２の分離素子との間に配され、第１の分離素子を透
過した光を、偏光方向を９０度回転して、第２の分離素
子へと透過させる波長板と、を有してなるものである。

【００１７】請求項３に記載の投射型表示装置は、請求
項２に記載の投射型表示装置において、前記波長板は、
第１色成分に対して最適化されて形成されてなるもので
ある。

【００１８】請求項４に記載の投射型表示装置は、請求
項１乃至請求項３のいずれかに記載の投射型表示装置に
おいて、第１の分離素子により分離された第２の色成分
の光を第３色成分及び第４色成分の２つに分離して、そ
れぞれ対応する画像表示素子に導くとともに、それら画
像表示素子で反射された光を合成する第３の分離素子を
有してなるものである。

【００１９】請求項５に記載の投射型表示装置は、請求
項１乃至請求項４のいずれかに記載の投射型表示装置に
おいて、前記光源からの光の入射光の偏光方向を第１の
方向に揃えて、第１の分離素子へと導く偏光方向変換素
子を有してなるものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下に本発明の第１の実施の形態
を、図１〜３を用いて説明する。図１は本投射型表示装
置の構成例を示す概略模式図であり、図２は図１におけ
る第１〜第３の分離素子の特性の一例を説明する図であ
り、図３は図１における光の経路を説明する図である。

【００２１】図１において、１は光源，７は投影レン
ズ，８はスクリーンである。６ａ，６ｂ，６ｃは、映像
信号に応じてＯＮ，ＯＦＦされ、映像信号がＯＮのとき
に入射光の偏光方向を９０度変換して反射する画像表示
素子である（もちろん映像信号がＯＦＦのときに入射光
の偏光方向を９０度変換するものであってもよい）。２
は図２（ａ）に示す透過率特性を有する第１の分離素子
であり、３は図２（ｂ）に示す透過率特性を有する第２
の分離素子であり、５は図２（ｃ）に示す透過率特性を
有する第３の分離素子である。４はλ／２板である。な
お、図２において各分離素子の反射率は、反射率（％）＝１００（％）−透過率（％）で表されるものとする。ただし、分離素子自身に吸収な
どがある場合には式（１）は成立しない。その場合に
は、色分離合成、光の利用効率性能の低下にはつながる
が、本発明における効果に著しい問題を与えるものでは
ない。

【００２２】次に、上記構成の本実施の形態の投射型表
示装置の動作を説明する。

【００２３】光源１から出射した光は図示しない偏光分
離合成手段などによりＳ偏光のみの光Ｓ₁に変換され
て、第１の光学素子１０に入射する。

【００２４】第１の光学素子１０における第１の分離素
子は図２（ａ）に示した通り、青色領域のＳ偏光光を反
射する特性を有しているため、第１の光学素子１０に入
射した光のうち青色（Ｂ）成分光は第１の分離素子２に
より反射され、赤色（Ｒ）成分光、緑色（Ｇ）成分光は
透過する。

【００２５】第１の分離素子２により反射されたＢ成分
光Ｓ_2bは、Ｂ成分光用の反射型画像表示素子６ａに入射
する。そして、映像信号がＯＮ（またはＯＦＦ）の部分
に対応する光は、この反射型画像表示素子６ａによりＰ
偏光光Ｐ_6bに変換された後、第１の分離素子２を透過
し、λ／２板４でＳ偏光Ｓ_4bに変換され、第２の分離素
子３に入射する。ここで、第２の分離素子３は図２
（ｂ）に示したように青色Ｓ偏光光を略透過するため、
上記Ｓ偏光光Ｓ_4bは第２の分離素子３を透過して、投影
レンズ７によってスクリーン８上に投影される。

【００２６】第１の分離素子２を透過したＲ，Ｇ成分光
はλ／２板４でＰ偏光光に変換され、第２の分離素子３
を透過し、図２（ｃ）に示した透過特性を有する第３の
分離素子５で反射、もしくは、透過されることによりＲ
成分光Ｐ_5r、Ｇ成分光Ｐ_5gに分離される。

【００２７】第３の分離素子５で反射されたＲ成分光Ｐ
_5rは、Ｒ成分光用の反射型画像表示素子６ｂに入射す
る。そして、映像信号がＯＮ（またはＯＦＦ）の部分に
対応する光は、この反射型画像表示素子６ｂによりＳ偏
光光Ｓ_6rに変換された後、第３の分離素子５で反射され
る。続いて、図２（ｂ）に示したように赤色Ｓ偏光光を
反射する特性を有する第２の分離素子３で反射され投影
レンズ７によりスクリーン８に投影される。

【００２８】第３の分離素子５を透過したＧ成分光Ｐ_5g
はＧ成分光用の反射型画像表示素子６ｃに入射する。そ
して、映像信号がＯＮ（またはＯＦＦ）の部分に対応す
る光は、この反射型画像表示素子６ｃによりＳ偏光光Ｓ
_6gに変換された後、第３の分離素子５を透過する。続い
て、図２（ｂ）に示したように赤色Ｓ偏光光を反射する
特性を有する第２の分離素子３で反射され投影レンズ７
によりスクリーン８に投影される。

【００２９】第３の分離素子５の透過率特性を図２
（ｄ）に示すようなものとした場合は上記の説明におい
てＲ成分光とＧ成分光の光路および反射型画像表示素子
６ｂ，６ｃが入れ代わったものとなる。

【００３０】なお、反射型画像表示素子６ａ〜６ｃによ
り偏光変換がなされなかった光、つまり映像信号のＯＦ
Ｆ（またはＯＮ）に対応する光は、図４の光路をたど
り、スクリーン８上には投影されない。すなわち、Ｂ成
分光に対してはＢ成分用の反射型画像表示素子６ｂから
の反射光がＳ成分光Ｓ６_bとなり、第１の分離素子２で
反射して、また、Ｇ，Ｒ成分光に対してはＧ，Ｒ成分用
の反射型画像表示素子６ｇ，６ｒからの反射光がＰ成分
光Ｐ６_g，Ｐ６_rとなり、第２の分離素子３を透過して、
スクリーン側には導かれない。

【００３１】以上の構成では、第１の光学素子に入射す
る光を以下で詳細に説明する偏光分離合成光学系などに
よりＰ，Ｓ偏光のどちらか一方に揃えているため、Ｐ，
Ｓ両偏光を利用することが可能であり、光の利用効率が
高い。さらに、投影レンズからのバックフォーカスを短
くすることができ、かつ、小型な光学系である。また、
光学部品にクロスダイクロイックプリズムなどの厳しい
形状精度を要求される部品を必要としないため低コスト
であり、反射型画像表示素子の画素が細かな場合におい
てプリズムの接合部分がスクリーンに投影されるといっ
た問題がない。また、スクリーンに対してＰ，Ｓ偏光の
うちのどちらか一方しか投影されないため偏光スクリー
ンの利用が可能である。

【００３２】入射光の偏光分離合成を行うものとして
は、例えば、図５に示すものがある。これは、光源１か
らの光をＰＢＳ３０に入射させ、Ｐ偏光光Ｐ₃₀を透過、
Ｓ偏光光Ｓ₃₀を反射させる。反射したＳ偏光光Ｓ₃₀をミ
ラー３１でさらに反射させ光源１からの光軸に光の進行
方向をそろえる。また、ＰＢＳ３０を透過したＰ偏光光
Ｐ₃₀はλ／２板３２を透過しＳ偏光Ｓ₃₂となる。偏光分
離合成の後、Ｐ偏光の光にそろえたい場合には、ミラー
３１で反射したＳ偏光をλ／２板３２を透過させＰ偏光
とすればよい。このような構成を用いることにより、光
源１からの自然光をＰもしくはＳ偏光の光とすることが
できる。一般にＰＢＳ３０により完全にＰ偏光とＳ偏光
が分離されるわけではないが、その様な場合においても
色分離合成、光の利用効率性能の低下にはつながるが、
上記の効果に著しい問題を与えるものではない。

【００３３】次に、第１〜第３の分離素子について説明
する。

【００３４】各分離素子としては例えば蒸着、スパッタ
リング等によりプリズムもしくは平板の表面に薄膜を形
成したものがある。しかし、分離素子はこのような通常
の薄膜によるものである必要はなく、図２もしくは図２
と同等の機能を有する透過率特性を示すものであれば良
い。

【００３５】図２の透過率特性について説明する。

【００３６】図２の透過率特性は、Ｐ，Ｓ偏光の透過率
が１００（％）（反射率０（％））、もしくは、透過率
が０（％）（反射率１００（％））の領域と、透過率が
１００（％）から０（％）に変化する領域からなる。理
想的にはこのような特性を示すことにより、各反射型画
像表示素子へ向かう色分離を厳密に行い、かつ、光の利
用効率を最大限高めることができる。しかしながら、分
離素子自身に若干の吸収がある場合、また、透過率が１
００（％）であるべきところに若干の反射が伴う場合、
また、逆に透過率が０（％）、つまり、反射率が１００
（％）であるべきところに若干の透過が伴う場合には、
光の利用効率の低下や色分離性能の低下などにつながる
が、上記の効果を著しくそこなうものではない。

【００３７】また、Ｒ，Ｇ，Ｂの波長帯域としては、例
えば、Ｒ：６００〜６６０ｎｍＧ：５１０〜５７０ｎｍＢ：４２０〜４８０ｎｍといったものが考えられる。この場合、例えば、図２
（ａ），（ｂ）に示す第１の分離素子２の透過率特性に
おいてＳ偏光の透過率が０（％）（反射率１００
（％））から１００（％）（反射率０（％））に変化す
る領域は、上記の帯域に影響を及ぼさない領域、つま
り、４８０〜５１０ｎｍにあることが望ましいが、その
領域が上記の波長帯域と重なった場合においても光の利
用効率の低下や色分離性能の低下などにつながるが、上
記の効果を著しくそこなうものではない。

【００３８】第１の分離素子２の透過率特性（図２
（ａ）参照）としては、Ｒ，Ｇ，Ｂのうち１色のみに対
して偏光分離特性を示し、他の２色に対しては偏光方向
にかかわらず透過する特性のものであれば良い。ここで
いう偏光分離特性とは、例えば、Ｐ偏光はおおむね透過
し、Ｓ偏光はおおむね反射することにより偏光分離する
特性のことである。逆に、Ｓ偏光はおおむね透過、Ｐ偏
光はおおむね反射といった特性でも上記の効果は達成さ
れるが、蒸着、スパッタリング等により形成される通常
の薄膜の場合には前者の透過率特性の方が容易に得られ
る。また、その場合には第１の光学素子に入射する光の
偏光方向をＰ偏光とする必要がある。

【００３９】第２の分離素子３の透過率特性（図２
（ｂ）参照）としては、第１の分離素子２において偏光
特性を示していない他の２色に対して偏光分離特性を示
し、第１の分離素子２が偏光特性を示す１色に対しては
偏光方向にかかわらずおおむね透過する特性のものであ
れば良い。また、第１の分離素子２の透過率特性として
１色のみに対しＳ偏光はおおむね透過、Ｐ偏光はおおむ
ね反射といったものを使用した場合には、第２の分離素
子３として、第１の分離素子２において偏光特性を示し
ていない他の２色に対してＳ偏光はおおむね透過、Ｐ偏
光はおおむね反射するといったものを使用する。

【００４０】第３の分離素子３の透過率特性（図２
（ｃ），（ｄ）参照）としては入射光の偏光方向に依存
せず、入射した２色の光のうち１色を反射、２色を透過
するものであれば良い。他の１色に対しては透過、反射
どちらであってもかまわない。例えば、図２（ｃ）に示
す第３の分離素子３は入射したＲ，Ｇ成分光のうちＲ成
分光を反射し、Ｇ成分光を透過することにより色分離を
行うものである。つまり、Ｒ成分光を偏光方向に依存せ
ずおおむね反射、Ｇ成分光を偏光方向に依存せずおおむ
ね透過する特性をもっていれば良い。また、図２
（ｃ）、（ｄ）おけるＰ，Ｓ偏光の透過率特性の差（斜
線部）の領域は、例えば、前記のＲ，Ｇ，Ｂの波長帯域
を考える場合には５７０〜６００ｎｍであることが望ま
しい。しかし、斜線部の領域が若干Ｒ成分光、もしく
は、Ｇ成分光の領域と重なった場合においても、光の利
用効率の低下や色分離性能の低下などにつながるが、上
記の効果を著しくそこなうものではない。

【００４１】第１〜第３の分離素子の透過率特性として
は以上に説明したような特性を持つものであれば良い。
例えば、図６（ａ）〜（ｄ）に示すような特性のもので
あっても良い。これは、第１の分離素子２においてＲ成
分光に対し偏光分離特性をもたせた場合の第１〜第３の
分離素子の組み合わせ例であり、この例以外にも、第１
の分離素子２においてＧ成分光に対し偏光分離特性を持
たせた場合の第１〜第３の分離素子の組み合わせも考え
られる。但し、その場合には各分離素子で分離された各
色の光に対応する反射型画像表示素子を配置する必要が
ある。

【００４２】また、なお、反射型画像表示素子６ａ，６
ｂ，６ｃとしては各画素の映像信号のＯＮ、ＯＦＦを、
画素に入射した光の偏光方向を９０度変換することによ
り行うものであればよい。例えば、ＴＮモードや複屈折
モードで動作する液晶パネルが使用できるが、これらの
モードで動作する画像表示素子であれば、その駆動方
式、例えば、液晶パネルであればデューティー駆動であ
るか、アクティブマトリックス駆動であるかは問わな
い。また、特開平８−１２２７７２号公報に開示されて
いるような光書き込み型の液晶ライトバルブを用いたも
のであってもかまわない。

【００４３】図７は、本実施の形態の投射型表示装置の
変形例である。ここでは、投影レンズ７の前段に偏光板
９を配置している。本実施の形態では、第１の光学素子
１０及び第３の分離素子５を含む光学系への入射光及び
出射光はＰ，Ｓ偏光のどちらか一方なので、この変形例
のように偏光板９などの偏光選択透過素子を配置し、対
応する偏光光のみを透過させるようにすれば、第１〜第
３の分離素子および反射型画像表示素子において所望の
性能が得られない場合に、それらが原因となるコントラ
ストの低下を防止することができる。

【００４４】図８は、本実施の形態の投射型表示装置の
他の変形例である。ここでは、Ｒ，Ｇ，Ｂ用反射型画像
表示素子６ａ〜６ｃから投影レンズ７にいたる光路にお
いて発生する球面収差等を等しくするため、反射型画像
表示素子６ａにいたる光路に異形のプリズムを配置して
いる。

【００４５】なお、以上説明した本実施の形態の投射型
表示装置において、第１〜第３の分離素子およびλ／２
板の形態は問わないが、例えば図９のように平板の光学
部品のみで構成することにより、プリズムなどで構成す
る場合に対し低コストであり、プリズムの複屈折による
影響を防止することができる。また、第１の光学素子１
０および第３の分離素子５を同一の水槽内に格納し屈折
率の高い液体を注入することにより、第１〜第３の分離
素子２，３，５の特性を向上させることも可能である。

【００４６】また、光源から投影レンズにいたる光路中
に色補正用のバンドパスフィルター、バンドカットフィ
ルターを用いても良い。

【００４７】（第２の実施の形態）本実施の形態は、第
１の実施の形態における第１〜第３の分離素子２，３，
５及び波長板４からなる光学ブロックに対する光の入射
方向が異なっているものである。また、波長板４の特性
が異なっているものである。

【００４８】ここでは、光源からの光が入射する側の分
離素子を第１の分離素子２’（第１の実施の形態におけ
る第２の分離素子３に対応）とし、第１の分離素子２’
に波長板４を介して配される分離素子を第２の分離素子
３’（第１の実施の形態における第１の分離素子２に対
応）として説明する。また、第１の実施の形態と同一の
部分については説明を省略または簡略とする。

【００４９】まず、図１０〜図１１を用いて説明する。
図１０は本投射型表示装置の構成例を示す概略模式図で
あり、図１１は図１０における光の経路を説明する図で
ある。

【００５０】図１０において、１は光源，７は投影レン
ズ，８はスクリーンである。６ａ，６ｂ，６ｃは、映像
信号に応じてＯＮ，ＯＦＦされ、映像信号がＯＮのとき
に入射光の偏光方向を９０度変換して反射する画像表示
素子である（もちろん映像信号がＯＦＦのときに入射光
の偏光方向を９０度変換するものであってもよい）。
２’，３’，５はそれぞれ第１の分離素子，第２の分離
素子，第３の分離素子であり、図１３に示す特性を有し
ている（つまり、図２における第１の分離素子と第２の
分離素子が入れ替わったものとなっている）。

【００５１】光源１から出射された光は、図示しない偏
光分離合成手段などによりＳ偏光のみの光として第１の
光学素子１０に入射する。第１の光学素子１０に入射し
た光のうちＢ成分光は第１の分離素子２’を透過し、
Ｒ，Ｇ成分光は反射することにより分離される。

【００５２】第１の分離素子２’を透過したＢ成分光は
λ／２板４によりＰ偏光に変換され、第２の分離素子
３’を透過し、Ｂ成分光用の画像表示素子６ａに入射す
る。この反射型画像表示素子６ａにより映像信号のＯＮ
（またはＯＦＦ）に対応する光は、Ｓ偏光に変換されて
反射する。この反射したＢ成分光は第２の分離素子３’
で反射する。第２の分離素子３’で反射したＢ成分光は
投影レンズ７によりスクリーン８に投影される。

【００５３】第１の分離素子２’で反射したＲ，Ｇ成分
光は第３の分離素子５で反射、もしくは、透過されるこ
とによりＲ成分光、Ｇ成分光に分離される。

【００５４】第３の分離素子５で反射されたＲ成分光は
Ｒ成分光用の反射型画像表示素子６ｂに入射する。この
反射型画像表示素子６ｂにより映像信号のＯＮ（または
ＯＦＦ）に対応する光は、Ｐ偏光光に変換されて反射す
る。この反射したＲ成分光は第３の分離素子５で反射
し、第１の分離素子２’を透過し、λ／２板４でＳ偏光
に変換され、第２の分離素子３’を透過し、投影レンズ
７によりスクリーン８に投影される。

【００５５】第３の分離素子５を透過したＧ成分光はＧ
成分光用の反射型画像表示素子６ｃに入射する。この反
射型画像表示素子６ｃにより映像信号のＯＮ（またはＯ
ＦＦ）に対応する光は、Ｐ偏光光に変換されて反射す
る。この反射したＧ成分光は第３の分離素子５を透過
し、第１の分離素子２’を透過し、λ／２板４でＳ偏光
に変換され、第２の分離素子３’を透過し、投影レンズ
７によりスクリーン８に投影される。

【００５６】第３の分離素子５の透過率特性を図１３
（ｄ）に示すようなものとした場合は上記の説明におい
てＲ成分光とＧ成分光の光路および反射型画像表示素子
６ｂ、６ｃが入れ代わったものとなる。

【００５７】反射型画像表示素子６ａ〜６ｃにより偏光
変換がなされなかった光（つまり、映像がＯＦＦ（また
はＯＮ）の部分の光）は図１２に示す光路をたどる。

【００５８】一般に、波長板は波長依存性があるため、
使用においてはできるだけ狭い波長範囲での使用がのぞ
ましいが、本実施の形態においては波長板を１色のみに
最適化できるといった利点がある。その内容を説明す
る。

【００５９】Ｒ，Ｇ成分光用の反射型画像表示素子６
ｂ，６ｃで偏光変換されたＲ，Ｇ成分光は第１の分離素
子２’を透過し、λ／２板４により偏光変換が行われ第
２の分離素子３’に入射する。第２の分離素子３’は
Ｒ，Ｇ成分光に対しては偏光特性を持たないので（図１
３（ｂ））、λ／２板４をＢ成分光に最適化し、Ｒ，Ｇ
成分光に対しては理想的な偏光変換が行われなかった場
合でも、Ｒ，Ｇ，Ｂ成分光すべての光を投影レンズに入
射させることができる。

【００６０】しかし、本実施の形態における波長板とし
ては１色のみに最適化されたものの使用に制限されるも
のではなく、ワイドバンドの波長板を使用することによ
り第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

【００６１】なお、以上の実施の形態では、光源からの
入射光を青，緑，赤の３色に分離する投射型液晶表示装
置について記したが、これに限るものではなく、光源か
らの入射光を少なくとも２色に分離するものであれば適
用可能である。

【００６２】

【発明の効果】本発明の投射型表示装置によれば、投影
レンズからのバックフォーカスを短くすることができ、
かつ、小型化が実現できる。

【００６３】また、光学部品にクロスダイクロイックプ
リズムなどの厳しい形状精度を要求される部品を必要と
しないため低コストであり、反射型画像表示素子の画素
が細かな場合においてプリズムの接合部分がスクリーン
に投影されるといった問題がない。

【００６４】平板の光学部品のみで構成することができ
るため、プリズムなどで構成する場合に対し低コストで
あり、プリズムの複屈折による影響を防止することがで
きる。また、光学部品を同一の水槽内に格納し屈折率の
高い液体を注入することにより、偏光分離素子の特性を
向上させることも可能である。

【００６５】さらに、スクリーンに対してＰ，Ｓ偏光の
うちのどちらか一方しか投影されないため偏光スクリー
ンの利用が可能である。

【００６６】また、特に、請求項２に記載の投射型液晶
表示装置によれば、１色のみに最適化した波長板の使用
が可能であり、コントラストを高めることができる。

【００６７】また、請求項３に記載の投射型液晶表示装
置のように、第１の光学素子に入射する光を偏光分離合
成などによりＰ，Ｓ偏光のどちらか一方に揃えておくこ
とにより、Ｐ，Ｓ両偏光を利用することが可能であるた
め光の利用効率が高い。

【００６８】また、第１の光学素子および実施の形態に
おける第３の分離素子を含む光学系への入射および出射
光はＰ，Ｓ偏光のどちらか一方とすることができるた
め、偏光板などの偏光選択透過素子を配置し、第１〜第
３の分離素子および反射型画像表示素子において所望の
性能が得られない場合に、それらが原因となるコントラ
ストの低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の投射型液晶表示装置の構成
を示す概略図である。

【図２】図１における第１〜第３の分離素子の透過率特
性を示す図である。

【図３】第１の実施の形態の反射型画像表示素子におい
て偏光変換されたＲ，Ｇ，Ｂ成分光の光路を説明する図
である。

【図４】第１の実施の形態の反射型画像表示素子におい
て偏光変換されないＲ，Ｇ，Ｂ成分光の光路を説明する
図である。

【図５】偏光分離合成方式の一例を示す概略説明図であ
る。

【図６】第１〜第３の分離素子の図２の他の例における
透過率特性を示す図である。

【図７】第１の実施の形態の変形例を示す図である。

【図８】第１の実施の形態の他の変形例を示す図であ
る。

【図９】光分離素子を平板により構成した例を示す概略
構成図である。

【図１０】第２の実施の形態の投射型液晶表示装置の構
成を示す概略図である。

【図１１】第２の実施の形態の反射型画像表示素子にお
いて偏光変換されたＲ，Ｇ，Ｂ成分光の光路を説明する
図である。

【図１２】第２の実施の形態の反射型画像表示素子にお
いて偏光変換されないＲ，Ｇ，Ｂ成分光の光路を説明す
る図である。

【図１３】図１０における第１〜第３の分離素子の透過
率特性を示す図である。

【図１４】従来の投射型液晶表示装置の構成を示す概略
図である。

【図１５】従来の投射型液晶表示装置の分離素子の特性
を説明する図である。

【符号の説明】

１光源２第１の分離素子３第２の分離素子４波長板５第３の分離素子６ａ〜６ｃ反射型画像表示素子７投影レンズ８スクリーン９偏光選択透過素子１０第１の光学素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光を第１色成分，第２色成分
を含む２つ以上の色成分毎に分離し、それぞれ対応する
画像表示素子に入射させるとともに、前記画像表示素子
により偏光方向が９０度回転させられ反射した光を合成
して、スクリーンに投射する投射型表示装置において、第１色成分及び第２色成分の両方を含む入射光の光路中
に配され、偏光方向が第１の方向で第１色成分の入射光
を少なくとも略反射し、偏光方向が第１の方向で第１色
成分以外の入射光を少なくとも略透過して、それぞれ対
応する画像表示素子側に導くとともに、第１色成分に対
応する画像表示素子からの反射光のうち偏光方向が第１
の方向と直交する第２の方向の光を略透過して前記スク
リーン側に導く第１の分離素子と、第１の分離素子を透過した前記入射光の光路中に配さ
れ、第１色成分に対応する画像表示素子からの反射光の
うち第１の分離素子を透過した偏向方向が第１の方向の
光を略透過し、第１色成分以外の光で偏光方向が第２の
方向の入射光を略透過して、第１色成分以外の色成分に
対応する画像表示素子側に導くとともに、その画像表示
素子からの反射光のうち偏向方向が第１の方向の光を略
反射して前記スクリーン側へと導く第２の分離素子と、第１の分離素子と第２の分離素子との間に配され、第１
の分離素子を透過した光を、偏光方向を９０度回転して
第２の分離素子へ導く波長板と、を有してなることを特
徴とする投射型表示装置。
【請求項２】光源からの光を第１色成分，第２色成分
を含む２つ以上の色成分毎に分離し、それぞれ対応する
画像表示素子に入射させるとともに、前記画像表示素子
により偏光方向が９０度回転させられて反射した光を合
成して、スクリーン面に投射する投射型表示装置におい
て、第１色成分及び第２色成分の両方を含む入射光の光路中
に配され、第１色成分以外の光で偏光方向が第１の方向
の入射光を少なくとも略反射し、第１色成分の光で偏光
方向が第１の方向の入射光を少なくとも略透過して、そ
れぞれ対応する画像表示素子側に導くとともに、第１色
成分以外の色成分に対応する画像表示素子からの反射光
のうち偏光方向が第１の方向に直交する第２の方向の光
を略透過して前記スクリーン側に導く第１の分離素子
と、第１の分離素子を透過した前記入射光の光路中に配さ
れ、第１色成分以外に対応する画像表示素子からの反射
光のうち第１の分離素子を透過した偏光方向が第１の方
向の光を略透過し、偏光方向が第２の方向で第１色成分
の入射光を少なくとも略透過して対応する画像表示素子
側に導くとともに、その第１色成分に対応する画像表示
素子からの反射光のうち偏光方向が第１の方向の光を略
反射して前記スクリーン側へと導く第２の分離素子と、第１の分離素子と第２の分離素子との間に配され、第１
の分離素子を透過した光を、偏光方向を９０度回転し
て、第２の分離素子へと透過させる波長板と、を有して
なることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項３】請求項２に記載の投射型表示装置におい
て、前記波長板は、第１色成分に対して最適化されて形成さ
れてなることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
の投射型表示装置において、第１の分離素子により分離された第２の色成分の光を第
３色成分及び第４色成分の２つに分離して、それぞれ対
応する画像表示素子に導くとともに、それら画像表示素
子で反射された光を合成する第３の分離素子を有してな
ることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
の投射型表示装置において、前記光源からの光の入射光の偏光方向を第１の方向に揃
えて、第１の分離素子へと導く偏光方向変換素子を有し
てなることを特徴とする投射型表示装置。