KR20050078219A - 투영형 화상 표시 장치 및 광학계 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 간단한 구성으로 편광 분리 특성을 향상시켜, 콘트라스트가 높고 고품위인 영상을 투영하는 것이다.

투영형 화상 표시 장치(10)는 분리면이 광축(X)에 수직인 평면(A)에 대해 45도로 기울어져 있는 PBS(23)와, PBS(23) 앞에 설치된 평판형의 직선 편광자(22)와, PBS의 후단에 설치된 반사형 액정 소자(24)를 구비하고 있다. 직선 편광자(22)는 분리면(23a)의 법선과 광축이 포함되는 기준면에 대해 수직으로 배치되어 있는 동시에, 광축에 수직인 평면에 대해 분리면과 역방향으로 기울어져 있다. 또한, 평판형의 직선 편광자(22)에는 발산 광속이 입사된다. 이와 같은 투영형 화상 표시 장치(10)에서는, 직선 편광자(22)가 분리면과는 반대로 기울어져 있음으로써 편광 분리 특성이 향상되어 콘트라스트가 높아진다.

Description

투영형 화상 표시 장치 및 광학계{PROJECTION TYPE DISPLAY APPARATUS AND OPTICAL SYSTEM}

본 발명은, 예를 들어 반사형 액정 프로젝터 등의 투영형 화상 표시 장치 및 반사형 액정 프로젝터 등에 이용되는 광학계에 관한 것이다.

종래부터 조명 장치와, 조사된 빛을 화상 신호에 따라서 변조하는 광변조 소자와, 조명 장치로부터 출사된 빛을 광변조 소자에 대해 조사하는 분리 광학계와, 광변조 소자의 상을 결상시키는 투영 광학계를 구비한 투사형 화상 표시 장치가 제안되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).

투사형 화상 표시 장치는, 일반적으로 광원으로서 방전 램프가 이용되고, 화상 변조 소자로서는 투과형 액정 소자나 DMD(Digital Micro mirror Device) 등이 많이 이용되고 있다. 또한, 최근에는 광변조 소자로서 보다 고해상도인 반사형 액정 소자를 이용한 투사형 화상 표시 장치도 실용화되어 있다.

투사형 화상 표시 장치에서는 백색광을 출사하는 광원을 갖고, 광원으로부터의 백색광을 다이크로익 미러로 적색, 녹색, 청색의 3색으로 색분리하고, 각각의 색을 대응한 광변조 소자에 조명한다. 광변조 소자는 적색, 녹색, 청색의 영상 신호에 따라서 조사광을 변조한다. 그리고, 광변조 소자에 의해 변조된 후 크로스 프리즘 등의 색합성 수단으로 합성되고, 투영 렌즈에 의해 스크린 상에 투영된다.

광변조 소자로서 반사형 액정 소자를 사용하는 경우에는 편광이 이용된다. 이 경우에는, 광원으로부터 출사된 빛을 편광 변환 소자를 이용하여 일방향의 편광으로 변환하고, 그 후 3색으로 색분리시켜 각각의 색에 대응하는 반사형 액정 소자에 입사시키게 된다. 도22에 반사형 액정 소자를 이용한 종래의 투영형 화상 표시 장치에 있어서의 액정 소자 근방의 디바이스 구성을 나타낸 개략도를 나타낸다.

종래의 투영형 화상 표시 장치(110)는, 도22에 도시한 바와 같이 편광 빔 스플리터(PBS)(111)와, 반사형 액정 소자(112)와, 직선 편광자(113)를 구비하고 있다.

앞서 서술한 편광 변환 소자에서는, 가시 영역 전체에서 또한 넓은 입사각에 대해 높은 PS 변환 특성을 얻는 것은 곤란하다. 그로 인해, 종래의 투영형 화상 표시 장치(110)에서는 다시 직선 편광자(113)를 투과함으로써, 보다 편광도가 높은 광속으로 하여 PBS(111)에 입사한다. PBS(111)에 입사한 광속은, 그 대부분이 반사되어 반사형 액정 소자(112)로 입사한다. 백색을 표시하는 경우에는, 여기서 P 편광으로 변환되고 PBS(111)에 재입사하여 그대로 투과하고, 투영 렌즈를 거쳐서 스크린 상에 상을 형성한다. 한편, 흑색인 경우에는 S 편광 상태로 PBS(111)에 재입사하여 반사되고, 원래의 광로로 복귀하게 된다.

그런데, 이러한 종래의 반사형 액정 소자를 이용한 투영형 화상 표시 장치(110)에서는, 이하에 나타낸 바와 같은 문제점이 있다.

PBS(111)의 바로 앞에는 도22와 같이 직선 편광자(113)가 있어, PBS(111)에 대해 일방향의 편광뿐인 광속, 예를 들어 S 편광만으로 이루어지는 광속으로서 입사하도록 되어 있다.

그러나, 메리디오날 평면 내에 포함되지 않는 광선, 즉 스큐우 광선은 PBS(111)에 입사할 때에 S 편광 성분뿐만 아니라 P 편광 성분도 존재하게 된다. PBS(111)가 이상적이면, P 편광 성분은 PBS(11)를 투과하므로 반사형 액정 소자(112)를 조사하는 경우는 없지만, 실제로는 P 편광 성분이라도 그 일부는 PBS(111)에서 반사하여 액정 소자로 입사해 버린다.

그 결과, 예를 들어 흑색을 표시하는 경우라도 PBS(111)에서 반사한 P 편광은 반사형 액정 소자(112)에서 반사된 후에 다시 PBS(111)에 입사하고, 그 대부분은 PBS(111)를 통과하여 스크린 상에 투영되게 되어 결과적으로 화상의 콘트라스트를 저하시키는 원인이 되고 있었다.

[특허 문헌 1]

일본 특허 공개 제2000-105360호 공보

본 발명은 간단한 구성으로 편광 분리 특성을 향상시켜, 콘트라스트가 높고 고품위인 영상을 투영할 수 있는 투영형 화상 표시 장치 및 편광 분리 특성을 향상시킨 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 투영형 화상 표시 장치는, 광속이 입사되고 입사된 광속 중 일방향의 편광을 출사하는 평판형의 직선 편광 수단과, S 또는 P 편광을 투과하여 투과 방향과 직교하는 방향의 편광을 반사하는 분리면을 갖고, 상기 분리면에 대해 상기 직선 편광 수단으로부터 출사한 광속이 입사되는 편광 빔 스플리터와, 상기 편광 빔 스플리터의 상기 분리면으로부터 출사된 광속이 입사되어 입사된 빛의 편광 방향을 화상 신호에 따라서 변화시켜 반사하고, 상기 편광 빔 스플리터의 상기 분리면에 재입사시키는 상기 광변조 수단을 구비하고, 상기 편광 빔 스플리터는 상기 분리면이 광축에 수직인 평면에 대해 소정의 각도로 기울어져 있는 동시에, 상기 분리면이 입사한 광속의 광축 상의 편광을 전투과 또는 전반사하도록 상기 직선 편광 수단에 대해 배치되어 있고, 상기 직선 편광 수단은 상기 분리면의 법선과 상기 광축이 포함되는 기준면에 대해 수직으로 배치되어 있는 동시에, 상기 광축에 수직인 평면에 대해 상기 분리면과 역방향으로 예각으로 기울어져 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 관한 투영형 화상 표시 장치는, 광속이 입사되고 입사된 광속 중 일방향의 편광을 출사하는 평판형의 직선 편광 수단과, 상기 직선 편광 수단으로부터 출사된 광속이 입사되고 입사된 광속의 편광 방향을 위상 시프트하는 파장판과, S 또는 P 편광을 투과하여 투과 방향과 직교하는 방향의 편광을 반사하는 분리면을 갖고, 상기 분리면에 대해 상기 직선 편광 수단으로부터 출사한 광속이 입사되는 편광 빔 스플리터와, 상기 편광 빔 스플리터의 상기 분리면으로부터 출사된 광속이 입사되고 입사된 빛의 편광 방향을 화상 신호에 따라서 변화시켜 반사하고, 상기 편광 빔 스플리터의 상기 분리면에 재입사시키는 상기 광변조 수단을 구비하고, 상기 편광 빔 스플리터는 상기 분리면이 광축에 수직인 평면에 대해 소정의 각도로 기울어져 있는 동시에, 상기 분리면이 입사한 광속의 광축 상의 편광을 전투과 또는 전반사하도록 상기 파장판에 대해 배치되어 있고, 상기 직선 편광 수단 및/또는 상기 파장판은 상기 분리면의 법선과 상기 광축이 포함되는 기준면에 대해 수직으로 배치되어 있는 동시에, 상기 광축에 수직인 평면에 대해 상기 분리면과 역방향으로 예각으로 기울어져 있다.

본 발명에 관한 광학계는, 광속이 입사되고 입사된 광속 중 일방향의 편광을 출사하는 평판형의 직선 편광 수단과, S 또는 P 편광을 투과하여 투과 방향과 직교하는 방향의 편광을 반사하는 분리면을 갖고, 상기 분리면에 대해 상기 직선 편광 수단으로부터 출사한 광속이 입사되는 편광 빔 스플리터와, 상기 편광 빔 스플리터는 상기 분리면이 광축에 수직인 평면에 대해 소정의 각도로 기울어져 있는 동시에, 상기 분리면이 입사한 광속의 광축 상의 편광을 전투과 또는 전반사하도록 상기 직선 편광 수단에 대해 배치되어 있고, 상기 직선 편광 수단은 상기 분리면의 법선과 상기 광축이 포함되는 기준면에 대해 수직으로 배치되어 있는 동시에, 상기 광축에 수직인 평면에 대해 상기 분리면과 역방향으로 예각으로 기울어져 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 관한 광학계는 광속이 입사되고 입사된 광속 중 일방향의 편광을 출사하는 평판형의 직선 편광 수단과, 상기 직선 편광 수단으로부터 출사된 광속이 입사되고 입사된 광속의 편광 방향을 위상 시프트하는 파장판과, S 또는 P 편광을 투과하여 투과 방향과 직교하는 방향의 편광을 반사하는 분리면을 갖고, 상기 분리면에 대해 상기 직선 편광 수단으로부터 출사한 광속이 입사되는 편광 빔 스플리터와, 상기 편광 빔 스플리터는 상기 분리면이 광축에 수직인 평면에 대해 소정의 각도로 기울어져 있는 동시에, 상기 분리면이 입사한 광속의 광축 상의 편광을 전투과 또는 전반사하도록 상기 파장판에 대해 배치되어 있고, 상기 직선 편광 수단 및/또는 파장판은 상기 분리면의 법선과 상기 광축이 포함되는 기준면에 대해 수직으로 배치되어 있는 동시에, 상기 광축에 수직인 평면에 대해 상기 분리면과 역방향으로 예각으로 기울어져 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 최량의 형태로서, 본 발명을 적용한 반사형 액정 소자를 이용한 투영형 화상 표시 장치[이하, 단순히 반사형 프로젝터(10)라 함]에 대해 설명을 한다.

도1에 본 발명이 적용된 반사형 프로젝터(10)의 디바이스 배치를 도시한 개략도를 나타낸다.

반사형 프로젝터(10)는 램프(11)와, 인티그레이터 렌즈(12)와, PS 변환 소자(13)와, 콘덴서 렌즈(14)와, 제1 다이크로익 미러(15)와, 제2 다이크로익 미러(16)와, 미러(17)와, R용 편광 광학계(18-R)와, G용 편광 광학계(18-G)와, B용 편광 광학계(18-B)와, 색합성 프리즘(19)과, 투영 렌즈(20)를 구비하고 있다.

램프(11)는 백색광의 조사 광원이며, 예를 들어 할로겐 램프, 크세논 램프, 메탈 할로겐 램프, 초고압 수은 램프 등이다. 램프(11)에는 광원(11a)으로부터의 광속을 효율적으로 출사하기 위해 타원, 혹은 방물면 형상의 반사기(11b)가 광로의 후방측에 배치된다. 램프(11)로부터 출사된 백색광의 광속은 한 쌍의 인티그레이터 렌즈(12)에 입사한다.

한 쌍의 인티그레이터 렌즈(12)는 램프(11)로부터의 입사광에 관한 것으로, 광속의 공간 분포를 균일화한다. 인티그레이터 렌즈(12)를 투과한 광속은 PS 변환 소자(13)에 입사한다.

PS 변환 소자(13)는 인티그레이터 렌즈(12)를 투과한 빛을 일방향으로 정렬하여 편광으로 변환한다. PS 변환 소자(13)를 투과한 광속은 콘덴서 렌즈(14)를 투과하여 제1 다이크로익 미러(15)에 입사한다.

제1 다이크로익 미러(15)는 적색 파장 대역의 빛(R)을 투과하고, 청색, 녹색 파장 대역의 빛(G, B)을 반사한다. 반사한 청색, 녹색 파장 대역의 빛(G, B)은 다시 다음의 제2 다이크로익 미러(16)에 입사한다. 제2 다이크로익 미러(16)는 녹색 파장 대역의 빛(G)을 반사하고, 청색 파장 대역의 빛(B)을 투과한다.

제1 다이크로익 미러(15)에 의해 투과된 적색 파장 대역의 빛은, 미러(17)에 의해 반사된 후에 R용 편광 광학계(18-R)에 입사된다. 제2 다이크로익 미러(16)에 의해 반사된 녹색 파장 대역의 빛은, G용 편광 광학계(18-G)에 입사된다. 제2 다이크로익 미러(16)에 의해 투과된 청색 파장 대역의 빛은, B용 편광 광학계(18-B)에 입사된다.

R용 편광 광학계(18-R)에는 영상 신호 중 적색(R) 신호가 입력된다. R용 편광 광학계(18-R)는, 입사된 적색 파장 대역의 빛을 R 신호에 따라서 공간 변조함으로써 영상의 R 성분에 따른 상이 형성된 광속을 출사한다.

G용 편광 광학계(18-G)에는 영상 신호 중 녹색(G) 신호가 입력된다. G용 편광 광학계(18-G)는 녹색 파장 대역의 빛을 G 신호에 따라서 공간 변조함으로써, 영상 신호의 G 성분에 따른 상이 형성된 광속을 출사한다.

B용 편광 광학계(18-B)에는 영상 신호 중 청색(B) 신호가 입력된다. B용 편광 광학계(18-B)는 청색 파장 대역의 빛을 B 신호에 따라서 공간 변조함으로써, 영상 신호의 B 성분에 따른 상이 형성된 광속을 출사한다.

R용 편광 광학계(18-R) G용 편광 광학계(18-G) 및 B용 편광 광학계(18-B)로부터 출사된 빛은, 모두 색합성 프리즘(19)에 입사된다. 색합성 프리즘(19)은 적색 성분의 빛, 녹색 성분의 빛 및 청색 성분의 빛을 1개의 광속으로 합성하고, 합성한 광속을 출사한다.

색합성 프리즘(19)으로부터 출사된 합성광은 투영 렌즈(20)에 입사된다. 투영 렌즈(20)는 입사된 합성광을 확대하여 도시하지 않은 스크린 상에 투사하고, 상기 스크린 상에 영상을 형성한다.

계속해서, R용 편광 광학계(18-R), G용 편광 광학계(18-G) 및 B용 편광 광학계(18-B)의 내부 구성에 대해 설명을 한다. 또한, R용 편광 광학계(18-R), G용 편광 광학계(18-G) 및 B용 편광 광학계(18-B)는 모두 동일한 구성을 하고 있다. 이하, 이들을 통합하여 설명할 때에는, 이하 편광 광학계(18)라 한다.

편광 광학계(18)는 필드 렌즈(21), 직선 편광자(22)와 편광 빔 스플리터(PBS)(23), 반사형 화상 변조 소자(24)를 구비하고 있다.

필드 렌즈(21)에는, 제1 다이크로익 미러(15) 및 제2 다이크로익 미러(16)에 의해 분리된 적색, 녹색 또는 청색 파장대의 광속이 입사된다. 필드 렌즈(21)는 입사된 광속을 발산 발속으로 하여, 직선 편광자(22)에 대해 조사한다.

직선 편광자(22)는 평판의 형상을 한 소자로, 입사된 광속 중 일방향의 편광만을 출사하는 디바이스이다. 직선 편광자(22)는 어떤 일방향의 편광을 투과하고 그 밖의 편광을 반사하는, 예를 들어 와이어 그리드와 같은 반사형 편광자나 어떤 일방향의 편광을 투과하고 그 밖의 편광을 흡수하는 흡수형 편광자가 이용된다. 또한 반사형 편광자로서, 예를 들어 MOXTEK사에 의해 실용화되어 있는 와이어 그리드 폴라라이저 등을 이용해도 좋다.

직선 편광자(22)로부터 투과된 일방향의 편광은 PBS(23)에 입사된다. PBS(23)는 S 편광을 반사하고 P 편광을 투과하는 편분리면(분리면)(23a)을 갖고 있다. PBS(23)의 PS 광분리 경사면(23a)은 직선 편광자(22)로부터 출사된 편광의 방향이 S 편광이 되도록 배치되어 있다.

또한, 직선 편광자(22)와 PBS(23)와의 배치 관계에 대해서는 이후에 상세하게 설명을 한다.

반사형 화상 변조 소자(24)는, 예를 들어 반사형 액정 소자로 구성되어 있다. 반사형 화상 변조 소자(24)에는 PBS(23)에 의해 반사된 S 편광이 입사된다. 반사형 화상 변조 소자(24)는 색 신호(영상 신호 중 R 신호, G 신호 및 B 신호)가 입력되고, 입력된 색 신호에 따라서 입사된 S 편광을 공간 변조한다. 영상 신호에 따라서 입사광(S 편광)을 공간 변조한 결과, 화상이 밝은 부분(백색 부분)에서는 S 편광의 빛이 P 편광으로 변환되어 반사되고, 화상이 어두운 부분(흑색 부분)에서는 S 편광의 빛이 S 편광 상태로 반사한다. 반사형 화상 변조 소자(24)로부터 반사된 빛은 PBS(23)에 다시 입사된다. PBS(23)는 다시 입사된 빛의 P 편광의 성분을 투과하고 S 편광의 성분을 반사한다.

그리고, 편광 광학계(18)는 반사형 화상 변조 소자(24)로부터 반사된 후에 PBS(23)를 투과한 빛(P 편광)을 색합성 프리즘(19)에 대해 출사한다.

이상과 같이 편광 광학계(18)에서는, 화상이 밝은 부분(백색 부분)에서는 반사형 화상 변조 소자(24)가 입사광(S 편광)을 P 편광으로 변환하여 반사하고, PBS(23)에 다시 입사하여 그 상태로 투과하여 색합성 프리즘(19) 및 투영 렌즈를 거쳐서 스크린 상에 상을 형성한다. 한편, 화상이 어두운 부분(흑색 부분)에서는 반사형 화상 변조 소자(24)가 입사광(S 편광)을 S 편광 상태로 PBS(23)에 다시 입사하여 반사하고, 원래의 광로로 복귀하게 된다.

따라서, 편광 광학계(18)로부터는 영상 신호에 따라서 명암이 형성된 상이 출사광에 형성된다. 즉, R용 편광 광학계(18-R)로부터는 영상 신호의 적색 성분의 영상의 빛이 출사되고, G용 편광 광학계(18-G)로부터는 영상 신호의 녹색 성분의 영상의 빛이 출사되고, B용 편광 광학계(18-B)로부터는 영상 신호의 청색 성분의 영상의 빛이 출사된다. 이로 인해, 스크린 상에는 영상 신호에 따른 빛의 상이 투사되게 된다.

(직선 편광자 및 PBS의 배치 관계)

계속해서, 직선 편광자(22) 및 PBS(23)의 배치 관계에 대해 도2를 참조하여 더 설명한다.

직선 편광자(22) 및 PBS(23)는, 입사된 광속의 광로 상에 직선 편광자(22) → PBS(23)의 순으로 배치되어 있다. 이들 직선 편광자(22) 및 PBS(23)에는 평행 광속이 아닌 발산 광속이 입사된다. 발산 광속이라 함은, 광로를 진행함에 따라서 광속의 폭이 확장되어 가는 광선이다. 여기서, 입사된 발산 광속이 극각인 것을 이하 콘각(θ2)이라 한다.

PBS(23)는 내부에 평면형의 광분리 경사면(23a)이 형성되고, 광분리 경사면(23a)에 수직이 아닌 임의의 1개의 표면[입사면(23b)]으로부터 빛이 입사된다.

발산 광속이 입사되는 입사면(23b)은 평면형으로 되어 있다. PBS(23)는 입사면(23b)이 광축(X)에 대해 수직이 되도록 배치되어 있다. 입사면(23b)으로부터 입사된 발산 광속은, PBS(23) 내부를 통과하여 광분리면(23a)에 입사된다.

광분리 경사면(23a)은 발산 광속의 광축(X)에 수직인 평면(A)에 대해 45 °의 각도로 기울어져 있다. 즉, 광분리 경사면(23a)의 법선(Z1)은 입사되는 발산 광속의 광축(X)에 대해 45 °의 각도로 기울어져 있다. 또한, 이 각도는 45 °가 아니라도 좋다.

또한, 광분리 경사면(23a)은 직선 편광자(22)로부터 투과된 일방향의 편광을 전반사하도록 배치되어 있다. 즉, 직선 편광자(22)와 광분리 경사면(23a)과의 배치 관계는, 직선 편광자(22)로부터 투과된 일방향의 편광을 S 편광으로 하도록 배치가 되어 있다. 다시 환언하면, 직선 편광자(22)는 그 투과광이 광분리 경사면(23a)에 대해 S 편광으로서 입사되도록 흡수축의 방향이 설정되어 있다.

직선 편광자(22)는 평판형 형상으로 되어 있다.

평판형의 직선 편광자(22)는 광분리 경사면(23a)의 법선(Z1)과 광축(X)이 이루는 면을 기준면(B)으로 하였을 때, 그 기준면(B)에 대해 그 평면이 수직이 되도록 배치되어 있다.

또한, 평판형의 직선 편광자(22)는 광축(X)에 수직인 평면(A)에 대해, 광분리 경사면(23a)과 역방향(마이너스 방향)으로 예각으로 기울어져 있다. 즉, 직선 편광자(22)와 평면(A)과의 기준면(B) 상에 있어서의 각도가 예각(0도 또는 90도가 아님)이고, 또한 평면(A)에 대한 광분리 경사면(23a)의 각도의 회전 방향을 플러스 방향으로 하였을 때에, 평면(A)에 대한 직선 편광자(22)의 각도의 회전 방향이 마이너스 방향으로 되어 있다. 광축(X)에 수직인 평면(A)에 대한 평판형의 직선 편광자(22)가 이루는 각을, 이하 기울기각(θx)이라 한다.

(직선 편광자 및 PBS의 배치 관계에 의한 효과)

이상과 같이 직선 편광자(22) 및 PBS(23)의 배치 관계를 설정하면, 편광 광학계(18)로부터 출사되는 빛이 밝은 부분(백색 부분)과 어두운 부분(흑색 부분)의 비인 콘트라스트가 향상된다. 즉, 직선 편광자(22)로부터 PBS(23)의 광분리 경사면(23a)에 조사되는 S 편광의 비율이 많아진다(P 편광의 비율이 적어짐).

이하, 그 이유에 대해 설명을 한다.

직선 편광자(22)가 삽입되어 있는 이유는 PS 변환 소자(13)로 편광 변환할 수 없던 성분을 제거하고, PBS(23)에 대해 특정한 편광 성분(본 실시예에 있어서는 S 편광 성분)만을 입사시키는 것이다.

또한, PBS(23)에 입사되는 빛은 발산 광속이다. 그 발산 광속은 직선 편광자(22)를 투과한 후에 PBS(23)의 입사면(23b)(광축에 수직인 면임)에 대해 콘각(θ2)과 동일 각도로 입사하여 굴절한다. 입사면(23b)에서 굴절한 발산 광속은 PBS(23)의 내부를 통과하여 광분리 경사면(23a)에 도달한다.

여기서, 직선 편광자(22)가 광축(X)에 대해 수직인 경우[즉, 기울기각(θx) ＝ 0인 경우]에 있어서의, 광분리 경사면(23a)으로의 입사각과 광분리 경사면(23a) 상에서의 편광 상태와의 관계를 도3 및 도4에 나타낸다. 도4는 도3의 부분 확대도이다. 또한, 여기서는 PBS(23)의 굴절율이 1.86이고, 직선 편광자(22)가 굴절율 1.2인 매질 중에 존재하는 것으로 되어 있다.

도3 및 도4 중의 실선으로 그려져 있는 동심원은, 입사하는 광선의 광분리 경사면(23a)에 대한 입사 각도 분포를 나타낸 것이다. 즉, 실선으로 그려진 원은 도5에 도시한 바와 같이 PBS(23)의 광분리 경사면(23a)의 법선(Z1)에 대한 극각(θ1)을 나타내고 있는 것이다. 도3 중에는 각각 θ1 ＝ 15도, 30도, 45도, 60도인 입사각에 대응한 원을 그리고 있다.

도3 및 도4 중 실선으로 그려져 있는 동심원의 원주는 입사하는 광선의 광분리 경사면(23a)에 대한 방위각(Ø1)을 나타내고 있다. 예를 들어, 도6에 나타낸 바와 같은 방위각이 서로 다른 4 방향으로 진행하는 광선을 나타낸 화살표 a(Ø1 ＝ 0도), b(Ø1 ＝ 90도), c(Ø1 ＝ 180도), d(Ø1 ＝ 270도)의 입사 각도는 도3 상에서는 각각 점(a', b', c', d')으로서 나타나 있다.

도3 및 도4 중의 점선으로 그려져 있는 복수의 타원은 입사하는 광선의 입사면(23b)에 대한 입사 각도 분포를 나타내고 있다. 즉, 점선으로 그려진 타원은, 도5에 도시한 바와 같이 PBS(23)의 입사면(23b)의 법선(Z2)에 대한 극각(θ2)을 나타내고 있는 것이다. 도3 및 도4에는, 각각 θ2 ＝ 10도, 20도, 30도의 입사각에 대응한 타원을 그리고 있다.

도3 및 도4 중 점선으로 그려져 있는 복수의 타원의 원주는, 입사하는 광선의 입사면(23b)에 대한 방위각(Ø2)을 나타내고 있다. 예를 들어, 도7에 나타낸 방위각이 서로 다른 2 방향으로 진행되는 광선을 나타낸 화살표 e(θ2 ＝ 30도, Ø2 ＝ 0도), f(θ2 ＝ 30도, Ø2 ＝ 180도)의 입사 각도는, 도4의 타원 상의 점(e', f')으로서 나타내고 있다.

이상과 같이, 도3 및 도4의 동심원(실선)과 타원(점선)의 위치 관계로부터 입사면(23b)에 대해 극각(θ2) 및 방위각(Ø2)으로 입사한 광선이, 광분리 경사면(23a)에 대해서는 어떠한 극각(θ1) 및 방위각(Ø1)으로 입사하였는지를 알 수 있다. 일예를 나타내면, 광선(θ2 ＝ 30도, Ø2 ＝ 180도)으로 입사면(23b)에 입사한 빛은, 광분리 경사면(23a) 상에 극각(θ1) ＝ 60.6도, 방위각(Ø1) ＝ 180도로 입사하게 된다.

그런데, 실선의 동심원은 광분리 경사면(23a) 상의 극각(θ1) 및 방위각(Ø1)이다. 이로부터 실선의 동심원의 접선 방향은 광분리 경사면(23a)의 S파 성분, 수선 방향은 광분리 경사면(23a)의 P파 성분이 된다.

또한, 도3 및 도4의 타원 상에는 양 화살표가 그려져 있다. 이 양 화살표는 PBS(23)의 입사면(23b)에 대해 타원 상의 점으로서 표시되는 θ2, Ø2로 입사하였을 때에 있어서의 광분리 경사면(23a) 상에서의 편광축의 방향을 나타내고 있다.

여기서, 도3 및 도4의 양 화살표를 보면 Ø2 ＝ 0도, 180도로 PBS(23)의 입사면(23b)에 입사한 광선은 편광축과 동심원의 접선 방향과 일치하고 있다. 그러나, 다른 광선은 접선 방향과 일치하지 않는다.

동심원에 수직 방향인 편광은 광분리 경사면(23a)에 대해 P파 성분으로서 입사하므로 대부분은 투과한다. 그러나, PBS(23)의 분리 특성이 이상적이지 않는 한, 그 일부는 반사하여 화상 변조 소자(24)에 입사되어 버린다. 이들 P 편광의 광속은 흑색을 표시하고 있을 때에 스크린에 표시되어 버린다.

이로 인해, 도3 및 도4에 나타낸 바와 같이 편광 방향이 동심원의 접선 방향과 일치하지 않는 성분이 많으면, 투영 영상의 콘트라스트를 저하시켜 화상의 품질을 떨어뜨리는 원인이 된다.

이에 대해, 도8 및 도9를 나타낸다. 도8 및 도9는 직선 편광자(22)가 기울기각(θx) ＝ 21도로 기울어져 있는 경우에 있어서의 광분리 경사면(23a)으로의 입사각과, 광분리 경사면(23a) 상에서의 편광 상태와의 관계를 나타낸 도면이다. PBS(23)의 굴절율 및 직선 편광자(22)의 굴절율은 도3 및 도4와 같은 조건이다.

도9 및 도8에 나타낸 편광 방향(양 화살표의 방향)은, 도3 및 도4와 비교하였을 때에 전체적으로 광분리 경사면(23a) 상에서의 S파 성분의 방향(즉, 동심원의 원주 방향)에 근접하고 있는 것을 알 수 있다.

즉, 이는 콘트라스트를 저하시키는 요인이 감소되고 있는 것을 의미하고 있고, 스크린 상에는 고콘트라스트이면서 고품위인 영상이 투영되게 된다.

(직선 편광자 및 PBS의 배치 관계에 의한 효과)

계속해서, 직선 편광자(22)의 기울기각(θx)에 대한 콘트라스트의 상대치의 시뮬레이션 결과에 대해 설명을 한다.

도10a 내지 도15d는 횡축은 기울기각(θx)을 나타내고 있고, 종축은 그 때의 콘트라스트의 상대치를 나타내고 있다.

도10a 내지 도10d는 직선 편광자(22)의 굴절율이 1, PBS(23)의 굴절율이 1.4, 콘각(θ2)이 8도, 12도, 16도 및 20도인 조건에서의 그래프(시뮬레이션 번호 1, 2, 3, 4)를 나타내고 있다. 이 조건에서는, 기울기각(θx) ＝ - 18도 내지 - 26도일 때에 콘트라스트가 피크가 되어 있다.

도11a 내지 도11d는 직선 편광자(22)의 굴절율이 2, PBS(23)의 굴절율이 1.4, 콘각(θ2)이 8도, 12도, 16도 및 20도인 조건에서의 그래프(시뮬레이션 번호 5, 6, 7, 8)를 나타내고 있다. 이 조건에서는, 기울기각(θx) ＝ - 33도 이상일 때에 콘트라스트가 피크가 되어 있다.

도12a 내지 도12d는 직선 편광자(22)의 굴절율이 1, PBS(23)의 굴절율이 2, 콘각(θ2)이 8도, 12도, 16도 및 20도인 조건에서의 그래프(시뮬레이션 번호 9, 10, 11, 12)를 나타내고 있다. 이 조건에서는, 기울기각(θx) ＝ - 13도 내지 - 21도일 때에 콘트라스트가 피크가 되어 있다.

도13a 내지 도13d는 직선 편광자(22)의 굴절율이 2, PBS(23)의 굴절율이 2, 콘각(θ2)이 8도, 12도, 16도 및 20도인 조건에서의 그래프(시뮬레이션 번호 13, 14, 15, 16)를 나타내고 있다. 이 조건에서는 기울기각(θx) ＝ - 26도 내지 - 40도일 때에 콘트라스트가 피크가 되어 있다.

도14a 내지 도14d는 직선 편광자(22)의 굴절율이 1, PBS(23)의 굴절율이 2.4, 콘각(θ2)이 8도, 12도, 16도 및 20도인 조건에서의 그래프(시뮬레이션 번호 17, 18, 19, 20)를 나타내고 있다. 이 조건에서는, 기울기각(θx) ＝ - 9도 내지 - 18도일 때에 콘트라스트가 피크가 되어 있다.

도15a 내지 도15d는 직선 편광자(22)의 굴절율이 2, PBS(23)의 굴절율이 2.4, 콘각(θ2)이 8도, 12도, 16도 및 20도인 조건에서의 그래프(시뮬레이션 번호 21, 22, 23, 24)를 나타내고 있다. 이 조건에서는, 기울기각(θx) ＝ - 18도 내지 - 35도일 때에 콘트라스트가 피크가 되어 있다.

이상의 시뮬레이션 결과의 각 피크치를 이하의 표에 정리하여 나타낸다.

이상의 시뮬레이션 결과가 나타낸 바와 같이, 직선 편광자(22)의 기울기각(θx)을 마이너스 방향으로 한 경우, 투영 화상의 콘트라스트는 높아져 일정 각도에서 피크치가 나타난다.

따라서, 직선 편광자(22)의 기울기각(θx)을 이 피크치로 설정함으로써, 스크린 상에는 고콘트라스트이며 고품위인 영상을 투영할 수 있다.

또한, 여러 부위의 조건의 변화에 의해, 최량의 콘트라스트치를 실현할 때의 직선 편광자(22)의 기울기각(θx)이 변화한다. 그로 인해, 예를 들어 도16에 나타낸 바와 같이 직선 편광자(22)의 기울기각(θx)을 변화 가능하게 하고, 또한 그 기울기각(θx)을 변화시키는 조정부(30)를 편광 광학계(18)에 설치해도 좋다.

또한, 직선 편광자(22)로서 와이어 그리드 폴라라이저를 이용해도 좋다. 와이어 그리드 폴라라이저는 유리 기판 상에 스트라이프형 금속(알루미늄)층을 배치한 구조로, 한 쪽 직선 편광을 반사, 다른 쪽의 직선 편광을 투과하는 것으로 Moxtek사에 의해 실용화되어 있다.

이러한 구조의 편광자인 경우, 어떠한 매질 내에 편광자가 존재하는 것은 아니다. 그러나 실효적인 유전율(ε)은, ε ＝ ε0·(d0 ＋ d1)/d0으로 나타낼 수 있다. 여기서, ε0은 공기층에서의 굴절율, d0은 공기층의 폭, d1은 금속(알루미늄)층의 폭을 나타낸다. 이 때, 와이어 그리드는 진공 중에서의 광속을 c, 매질 중에서의 속도를 v라 하면, 하기 수학식 1의 굴절율(n)의 매질 내에 있는 편광자라 간주할 수 있다.

이에 따르면, 예를 들어 (금속층의 폭 ＋ 공기층의 폭)/공기층의 폭 ＝ 1.55인 경우, 편광자는 굴절율 1.24인 매질 내에 존재하는 직선 편광자라 간주할 수 있다.

또한, 이상의 예에서는 발산 광속이 PBS(23)의 입사면(23b)에 입사되는 것이라 하고 있지만, 본 발명은 평행 광속이 아니면 발산 광속이 아닌 수렴하는 광속이라도 좋다.

(제1 변형예)

계속해서, 편광 광학계(18)를 변형한 예에 대해 설명을 한다.

직선 편광자(31) 편광 광학계(18)에는, 상술한 바와 같이 광축(X)에 평행한 평면에 대해 광분리 경사면(23a)과는 역방향으로 기울어져 설치된 직선 편광자(22)가 이용되고 있었다. 이 직선 편광자(22) 대신에, 예를 들어 도17 및 도18에 나타낸 바와 같은 평판형 직선 편광자(31)와, 평판형 1/2 파장판(32)을 이용해도 좋다. 또한, 1/2 파장판(32)은 적색, 녹색, 청색 각각의 파장 대역의 광속이 입사하기 때문에, 각각의 입사광의 파장에 대응시킬 필요가 있다. 또한, 1/2 파장판(32)은 일축성의 복굴절 매체를 갖고 있다. 도17 및 도18에서는 1/2 파장판(32)의 지상(遲相)축이 광분리 경사면(23a)의 법선과 광축(X)이 포함되는 기준면과 평행하다.

이 경우에 있어서의 PBS(23), 직선 편광자(31) 및 파장판(32)의 배치 관계는 다음과 같다.

직선 편광자(31), 파장판(32) 및 PBS(23)는 입사된 광속의 광로 상에 직선 편광자(31) → 파장판(32) → PBS(23)의 순으로 배치되어 있다.

PBS(23)의 광분리 경사면(23a)은 파장판(32)으로부터 투과된 일방향의 편광을 전반사하도록 배치되어 있다. 즉, 파장판(32)과 광분리 경사면(23a)과의 배치 관계는, 파장판(32)으로부터 투과된 일방향의 편광을 S 편광으로 하도록 배치가 되어 있다. 다시 환언하면, 직선 편광자(31) 및 1/2 파장판(32)은 그 투과광이 광분리 경사면(23a)에 대해 S 편광으로서 입사되도록 흡수축 및 이방축의 방향이 설정되어 있다.

직선 편광자(31) 및 1/2 파장판(32)은 광분리 경사면(23a)의 법선(Z1)과 광축(X)이 이루는 면을 기준면으로 하였을 때, 그 기준면에 대해 그 평면이 수직으로 되도록 배치되어 있다.

또한, 직선 편광자(31) 및 1/2 파장판(32)은 그 양자가, 또는 어느 한 쪽이 광축(X)에 수직인 평면(A)에 대해 광분리 경사면(23a)과 역방향(마이너스 방향)으로 예각으로 기울어져 있다. 즉, 도17에 나타낸 바와 같이 직선 편광자(31)를 광축(X)에 수직인 평면에 평행하게 하여 1/2 파장판(32)만을 마이너스 방향으로 기울이거나, 도18에 나타낸 바와 같이 직선 편광자(31) 및 1/2 파장판(32)의 양자를 마이너스 방향으로 기울이거나 한다. 또한, 직선 편광자(31)만을 마이너스 방향으로 기울여, 1/2 파장판(32)을 광축(X)에 수직인 평면에 평행하게 해도 좋다.

이와 같이, 직선 편광자(31) 및 1/2 파장판(32)을 설치한 경우도 직선 편광자(22)만을 설치한 경우와 마찬가지로 투영 화상의 콘트라스트는 높아져 일정 각도에서 피크치가 나타난다. 따라서, 직선 편광자(31) 및 1/2 파장판(32)의 기울기각을 콘트라스트의 피크치로 설정함으로써, 스크린 상에는 고콘트라스트이며 고품위인 영상을 투영할 수 있다.

이러한 배치를 함으로써, 편광축이 S 편광에 근접하는 이유를 설명한다.

도19에 나타낸 바와 같이, 직선 편광자(31) 및 1/2 파장판(32)을 광축(X)에 수직인 평면에 평행하게 배치하였다고 하자. 이 경우, 직선 편광자(31)의 투과축 방향으로 편광 방향이 정렬되고, 그 후에 파장판(32)에 입사한다. 도20a에 파장판(32)에 비스듬히 들어가는 광선의 편광축과, 그 광선으로부터 본 파장판의 광학축[지상축, 진상(進相)축]과의 관계를 나타낸다. 도20a 내지 도20c 중 사각이 1/2 파장판(32), 열십(十)자의 선이 파장판의 광학축, 점선의 양 화살표가 1/2 파장판(32)으로의 입사 전의 편광 방향, 실선의 화살표가 1/2 파장판(32)의 출사 후의 편광 방향을 각각 나타내고 있다. 이 도20a로부터 알 수 있듯이, 1/2 파장판(32)을 투과함으로써 편광 방향이 내측[도20a 중의 화살표 방향]으로 기울어지게 된다.

또한 1/2 파장판(32)을, 광축(X)에 평행한 평면에 대해 광분리 경사면(23a)과는 역방향으로 기울여 간다. 그 경우, 그 각도에 따라서 도20b 및 도20c에 나타낸 바와 같이 지상축이 회전하고, 그 결과 1/2 파장판(32)의 투과 후의 편광 방향도 변화한다. 이 변화의 편광축이 PBS(23)의 광분리 경사면(23a)의 S파 성분에 근접해 간다.

(제2 변형예)

계속해서, 직선 편광자(22)의 배치 위치를 변형한 예에 대해 설명을 한다.

반사형 프로젝터(10)에서는, 직선 편광자(22)를 상술한 바와 같이 필드 렌즈(21)와 PBS(23) 사이에 배치하고 있었다. 이에 대해 G, B계의 편광 광학계(18·G, 18·B) 내의 직선 편광자(22)를, 도21에 나타낸 바와 같이 제1 다이크로익 미러(15)와 제2 다이크로익 미러(16) 사이에 설치해도 좋다. 이 경우, G계 및 B계의 직선 편광자(22)를 1개의 소자로 공통으로 이용하는 것이 가능해진다. 따라서, 직선 편광자(22)의 수를 적게 할 수 있어, 저비용이면서 콘트라스트가 높은 영상을 표시하는 것이 가능해진다.

본 발명의 투영형 화상 표시 장치에는 광속이 입사된다. 본 발명의 투영형 화상 표시 장치는, 분리면이 광축에 수직인 평면에 대해 소정의 각도로 기울어져 있는 편광 빔 스플리터 앞에 평판형 직선 편광 수단이 설치되어 있다. 또한, 본 발명의 투영형 화상 표시 장치에서는, 직선 편광 수단이 상기 분리면의 법선과 상기 광축이 포함되는 기준면에 대해 수직으로 배치되어 있는 동시에, 상기 광축에 수직인 평면에 대해 상기 분리면과 역방향으로 예각으로 기울어져 있다.

본 발명의 투영형 화상 표시 장치에는 광속이 입사된다. 본 발명의 투영형 화상 표시 장치는, 분리면이 광축에 수직인 평면에 대해 소정의 각도로 기울어져 있는 편광 빔 스플리터 앞에 평판형의 직선 편광 수단 및 파장판이 설치되어 있다. 또한, 본 발명의 투영형 화상 표시 장치에서는 직선 편광 수단 및 파장판, 또는 양자 중 한 쪽이 상기 분리면의 법선과 상기 광축이 포함되는 기준면에 대해 수직으로 배치되어 있는 동시에, 상기 광축에 수직인 평면에 대해 상기 분리면과 역방향으로 예각으로 기울어져 있다.

이상과 같은 본 발명의 투영형 화상 표시 장치에서는, 간단한 구성으로 편광 분리 특성을 향상시켜, 콘트라스트가 높고 고품위인 영상을 투영할 수 있다.

본 발명의 광학계에는 광속이 입사된다. 본 발명의 광학계는 분리면이 광축에 수직인 평면에 대해 소정의 각도로 기울어져 있는 편광 빔 스플리터 앞에 평판형의 직선 편광 수단이 설치되어 있다. 또한, 본 발명의 광학계에서는 직선 편광 수단이 상기 분리면의 법선과 상기 광축이 포함되는 기준면에 대해 수직으로 배치되어 있는 동시에, 상기 광축에 수직인 평면에 대해 상기 분리면과 역방향으로 예각으로 기울어져 있다.

본 발명의 광학계에는 광속이 입사된다. 본 발명의 광학계는, 분리면이 광축에 수직인 평면에 대해 소정의 각도로 기울어져 있는 편광 빔 스플리터 앞에 평판형의 직선 편광 수단 및 파장판이 설치되어 있다. 또한, 본 발명의 광학계에서는 직선 편광 수단 및 파장판, 또는 양자 중 한 쪽이 상기 분리면의 법선과 상기 광축이 포함되는 기준면에 대해 수직으로 배치되어 있는 동시에, 상기 광축에 수직인 평면에 대해 상기 분리면과 역방향으로 예각으로 기울어져 있다.

이상과 같은 본 발명의 광학계에서는, 간단한 구성으로 편광 분리 특성을 향상시킬 수 있다.

도1은 본 발명이 적용된 반사형 액정 프로젝터의 광학계의 구성도.

도2는 편광 빔 스플리터와 직선 편광 소자와의 배치 관계를 설명하기 위한 도면.

도3은 기울기각(θx) ＝ 0도인 경우에 있어서의 광분리 경사면으로의 입사각과 광분리 경사면 상에서의 편광 상태와의 관계를 나타낸 도면.

도4는 도3의 부분 확대도.

도5는 광분리 경사면에 대한 극각을 설명하기 위한 도면.

도6은 광분리 경사면으로의 입사 방위각을 설명하기 위한 도면.

도7은 입사면에 대한 방위각을 설명하기 위한 도면.

도8은 기울기각(θx) ＝ 21도인 경우에 있어서의 광분리 경사면으로의 입사각과 광분리 경사면 상에서의 편광 상태와의 관계를 나타낸 도면.

도9는 도8의 부분 확대도.

도10a 내지 도10d는 직선 편광자의 굴절율이 1, PBS의 굴절율이 1.4, 콘각이 8도, 12도, 16도 및 20도인 조건에서의 기울기각(x)에 대한 콘트라스트를 나타낸 그래프.

도11a 내지 도11d는 직선 편광자의 굴절율이 2, PBS의 굴절율이 1.4, 콘각이 8도, 12도, 16도 및 20도인 조건에서의 기울기각(x)에 대한 콘트라스트를 나타낸 그래프.

도12a 내지 도12d는 직선 편광자의 굴절율이 1, PBS의 굴절율이 2, 콘각이 8도, 12도, 16도 및 20도인 조건에서의 기울기각(x)에 대한 콘트라스트를 나타낸 그래프.

도13a 내지 도13d는 직선 편광자의 굴절율이 2, PBS의 굴절율이 2, 콘각이 8도, 12도, 16도 및 20도인 조건에서의 기울기각(x)에 대한 콘트라스트를 나타낸 그래프.

도14a 내지 도14d는 직선 편광자의 굴절율이 1, PBS의 굴절율이 2.4, 콘각이 8도, 12도, 16도 및 20도인 조건에서의 기울기각(x)에 대한 콘트라스트를 나타낸 그래프.

도15a 내지 도15d는 직선 편광자의 굴절율이 2, PBS의 굴절율이 2.4, 콘각이 8도, 12도, 16도 및 20도인 조건에서의 기울기각(x)에 대한 콘트라스트를 나타낸 그래프.

도16은 직선 편광자의 기울기각을 조정하는 조정부를 나타낸 도면.

도17은 직선 편광자 및 1/2 파장판을 설치하고 1/2 파장판을 기울인 경우의 변형예를 나타낸 도면.

도18은 직선 편광자 및 1/2 파장판을 설치하고 직선 편광자 및 1/2 파장판의 양자를 기울인 경우의 변형예를 나타낸 도면.

도19는 직선 편광자 및 1/2 파장판을 광축(X)에 수직인 평면에 평행하게 배치한 것을 나타낸 도면.

도20a 내지 도20c는 1/2 파장판의 지상축의 회전을 나타낸 도면.

도21은 G 성분과 B 성분의 직선 편광자를 공통화한 제2 변형예를 나타낸 광학계.

도22는 종래의 투영형 화상 표시 장치에 있어서의 액정 소자 근방의 디바이스 구성을 나타낸 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 반사형 프로젝터

12 : 인티그레이터 렌즈

13 : PS 변환 소자

14 : 콘덴서 렌즈

18 : 편광 광학계

19 : 색합성 프리즘

20 : 투영 렌즈

21 : 필드 렌즈

23 : 편광 빔 스플리터

24 : 반사형 화상 변조 소자

Claims (20)

1. 광축에 따라 입사된 광속 중 일방향의 편광을 출사하는 평판형의 직선 편광 수단과,

   상기 광축에 수직인 평면에 대해 소정의 각도로 기울어져 배치되고, S 또는 P 편광을 투과하여 투과 방향과 직교하는 방향의 편광을 반사하는 분리면을 갖고, 상기 분리면에 대해 상기 직선 편광 수단으로부터 출사한 광속이 입사되는 편광 빔 스플리터와,

   상기 편광 빔 스플리터의 상기 분리면으로부터 출사된 광속이 입사되고, 입사된 빛의 편광 방향을 화상 신호에 따라서 변화시켜 반사하고, 상기 편광 빔 스플리터의 상기 분리면에 재입사시키는 상기 광변조 수단을 구비하고,

   상기 직선 편광 수단은 상기 분리면의 법선과 상기 광축이 포함되는 기준면에 대해 수직으로 배치되어 있는 동시에, 상기 광축에 수직인 평면에 대해 상기 분리면과 역방향으로 예각으로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 투영형 화상 표시 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 직선 편광 수단은 상기 광변조 수단으로부터 반사되어 상기 편광 빔 스플리터를 통과한 빛의 콘트라스트가 최대가 되는 각도로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 투영형 화상 표시 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 직선 편광 수단의 상기 각도를 조정하는 조정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영형 화상 표시 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 직선 편광 수단은 입사된 빛 중 일방향의 편광을 투과하고, 그 이외의 방향의 편광을 반사하는 반사형 편광자인 것을 특징으로 하는 투영형 화상 표시 장치.
5. 광축에 따라 입사된 광속 중 일방향의 편광을 출사하는 평판형의 직선 편광 수단과,

   상기 직선 편광 수단으로부터 출사된 광속이 입사되고 입사된 광속의 편광 방향을 위상 시프트하는 파장판과,

   상기 광축에 수직인 평면에 대해 소정의 각도로 기울어져 배치되고, S 또는 P 편광을 투과하여 투과 방향과 직교하는 방향의 편광을 반사하는 분리면을 갖고, 상기 분리면에 대해 상기 직선 편광 수단으로부터 출사한 광속이 입사되는 편광 빔 스플리터와,

   상기 편광 빔 스플리터의 상기 분리면으로부터 출사된 광속이 입사되고, 입사된 빛의 편광 방향을 화상 신호에 따라서 변화시켜 반사하고 상기 편광 빔 스플리터의 상기 분리면에 재입사시키는 광변조 수단을 구비하고,

   상기 직선 편광 수단 및/또는 상기 파장판은 상기 분리면의 법선과 상기 광축이 포함되는 기준면에 대해 수직으로 배치되어 있는 동시에, 상기 광축에 수직인 평면에 대해 상기 분리면과 역방향으로 예각으로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 투영형 화상 표시 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 직선 편광 수단 및/또는 파장판은 상기 광변조 수단으로부터 반사되어 상기 편광 빔 스플리터를 통과한 빛의 콘트라스트가 최대가 되는 각도로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 투영형 화상 표시 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 직선 편광 수단 및/또는 파장판의 상기 각도를 조정하는 조정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영형 화상 표시 장치.
8. 제5항에 있어서, 상기 직선 편광 수단은 입사된 빛 중 일방향의 편광을 투과하고 그 이외의 방향의 편광을 반사하는 반사형 편광자인 것을 특징으로 하는 투영형 화상 표시 장치.
9. 제5항에 있어서, 상기 파장판은 입사된 빛의 파장(λ)에 대해 λ/2의 위상차를 갖는 빛을 출사하는 것을 특징으로 하는 투영형 화상 표시 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 파장판은 일축성 복굴절판이고, 그 지상축이 상기 분리면의 법선과 상기 광축이 포함되는 기준면과 평행한 것을 특징으로 하는 투영형 화상 표시 장치.
11. 광축에 따라 입사된 광속 중 일방향의 편광을 출사하는 평판형의 직선 편광 수단과,

    상기 광축에 수직인 평면에 대해 소정의 각도로 기울어져 배치되고, S 또는 P 편광을 투과하여 투과 방향과 직교하는 방향의 편광을 반사하는 분리면을 갖고, 상기 분리면에 대해 상기 직선 편광 수단으로부터 출사한 광속이 입사되는 편광 빔 스플리터를 구비하고,

    상기 직선 편광 수단은 상기 분리면의 법선과 상기 광축이 포함되는 기준면에 대해 수직으로 배치되어 있는 동시에, 상기 광축에 수직인 평면에 대해 상기 분리면과 역방향으로 예각으로 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 광학계.
12. 제11항에 있어서, 상기 직선 편광 수단은 상기 편광 빔 스플리터에 조사되는 편광 중, 상기 S 또는 P 편광의 성분이 포함되는 비율이 최대가 되는 각도로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 광학계.
13. 제12항에 있어서, 상기 직선 편광 수단의 상기 각도를 조정하는 조정 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 광학계.
14. 제11항에 있어서, 상기 직선 편광 수단은 입사된 빛 중 일방향의 편광을 투과하고 그 이외의 방향의 편광을 반사하는 반사형 편광자인 것을 특징으로 하는 광학계.
15. 광축에 따라 입사된 광속 중 일방향의 편광을 출사하는 평판형의 직선 편광 수단과,

    상기 직선 편광 수단으로부터 출사된 광속이 입사되고 입사된 광속의 편광 방향을 위상 시프트하는 파장판과,

    상기 광축에 수직인 평면에 대해 소정의 각도로 기울어져 배치되고, S 또는 P 편광을 투과하여 투과 방향과 직교하는 방향의 편광을 반사하는 분리면을 갖고, 상기 분리면에 대해 상기 직선 편광 수단으로부터 출사한 광속이 입사되는 편광 빔 스플리터를 구비하고,

    상기 직선 편광 수단 및/또는 파장판은 상기 분리면의 법선과 상기 광축이 포함되는 기준면에 대해 수직으로 배치되어 있는 동시에, 상기 광축에 수직인 평면에 대해 상기 분리면과 역방향으로 예각으로 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 광학계.
16. 제15항에 있어서, 상기 직선 편광 수단 및/또는 파장판은 상기 편광 빔 스플리터에 조사되는 편광 중, 상기 일방향의 편광 성분이 포함되는 비율이 최대가 되는 각도로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 광학계.
17. 제16항에 있어서, 상기 직선 편광 수단 및/또는 파장판의 상기 각도를 조정하는 조정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학계.
18. 제15항에 있어서, 상기 직선 편광 수단은 입사된 빛 중 일방향의 편광을 투과하고 그 이외의 방향의 편광을 반사하는 반사형 편광자인 것을 특징으로 하는 광학계.
19. 제15항에 있어서, 상기 파장판은 입사된 빛의 파장(λ)에 대해 λ/2의 위상차를 갖는 빛을 출사하는 것을 특징으로 하는 광학계.
20. 제19항에 있어서, 상기 파장판은 일축성 복굴절판이고, 그 지상축이 상기 분리면의 법선과 상기 광축이 포함되는 기준면과 평행한 것을 특징으로 하는 광학계.