WO2018047503A1 - 投射型表示装置 - Google Patents

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WO2018047503A1
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wavelength
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band
projection display
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PCT/JP2017/027158
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佐藤　能久
裕幸 柳澤
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ソニー株式会社
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Definitions

  • the present technology relates to a projection display device using a light modulation element such as a reflection light modulation element.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose an optical system using the reflective liquid crystal panel and a polarization beam splitter (polarization separation element).
  • a projection display device includes one or more light sources that emit light in the first to third wavelength bands, and the first that modulates each light in the first to third wavelength bands. Or reflecting or transmitting both S-polarized light and P-polarized light with respect to the third light modulation element and the light in the first wavelength band, reflecting S-polarized light with respect to the light in the second and third wavelength bands, and P A color synthesizing element that synthesizes light of each wavelength band emitted from the first to third light modulation elements, and a projection optical system that projects the light emitted from the color synthesizing element.
  • the full width at half maximum of the spectrum of the light in the first wavelength band incident on the color synthesizing element is 40 nm or less.
  • the color composition element has a characteristic of reflecting or transmitting both S-polarized light and P-polarized light with respect to the light in the first wavelength band. There is no need to pass through a wavelength-selective retardation plate or the like before entering the element.
  • the full width at half maximum of the spectrum of the light in the first wavelength band incident on the color synthesis element is 40 nm or less, that is, the light in the first wavelength band has a narrow band spectrum. For this reason, the color synthesizing element easily realizes the above-described characteristics for the light in the first wavelength band efficiently.
  • the projection display device of an embodiment of the present technology it is not necessary to pass a wavelength-selective phase difference plate or the like before entering the color synthesis element, and the color synthesis element has the first wavelength band. Since the characteristics of the light are efficiently realized, it is possible to suppress a decrease in contrast. Note that the effects described here are not necessarily limited, and may be any effects described in the present disclosure.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a projection display device (projection display device 1) according to a first embodiment of the present technology.
  • the projection display device 1 is a display device that projects an image on a screen, for example.
  • the projection display device 1 is connected to an external image supply device such as a computer such as a PC or various image players via an I / F (interface), and is based on an image signal input to the I / F. Projecting onto the screen.
  • an external image supply device such as a computer such as a PC or various image players via an I / F (interface)
  • I / F interface
  • the structure of the projection type display apparatus 1 demonstrated below is an example, and the projection type display apparatus of this technique is not limited to such a structure.
  • the projection display device 1 includes a light source 10, and image light is generated by modulating and synthesizing light (illumination light) output from the light source 10 for each color of RGB.
  • the projection display device 1 includes a light source 10, a color separation element 11, polarization separation elements 12RB, 12G, a wavelength selective phase difference plate 13R, compensation plates 14R, 14B, 14G, light modulation elements 15R, 15B, 15G, a phase difference.
  • the plates 16RB and 16G, the color composition element 17, and the projection optical system 18 are provided.
  • the light source 10 is a light source that emits light including red band light (wavelength of about 590 nm to 630 nm), green band light (wavelength of about 500 nm to 580 nm), and blue band light (wavelength of about 430 nm to 490 nm).
  • the light source 10 is, for example, a white light source that emits non-polarized white light.
  • the blue band, the green band, and the red band respectively correspond to specific examples of the first wavelength band, the second band wavelength band, and the third wavelength band of the present technology.
  • the light source 10 emits light having a full width at half maximum of a blue band spectrum of 40 nm or less. That is, the light source 10 emits light whose blue band spectrum is a narrow band.
  • the full width at half maximum of the spectrum in the blue band is preferably smaller, for example, more preferably 10 nm or less.
  • FIG. 2 shows an example of a spectrum of white light emitted from the light source 10.
  • This white light has a peak wavelength in the blue band of 445 nm, and the full width at half maximum of this peak is 4 nm.
  • FIG. 3 shows an example of the configuration of the light source 10 that generates such white light.
  • the light source 10 includes, for example, an excitation light source 10E and a fluorescent member 10F.
  • the fluorescent member 10F includes a motor 10FM and a phosphor layer 10FL on a substrate 10FS.
  • the excitation light source 10E is configured by a laser that emits blue light having a wavelength of 445 nm, for example.
  • the substrate 10FS is a disk-shaped transparent substrate made of, for example, glass or transparent resin.
  • the motor 10FM rotates the fluorescent member 10F at a predetermined rotational speed. Thereby, the irradiation position of the light from the excitation light source 10E in the fluorescent member 10F is sequentially changed.
  • the phosphor layer 10FL is made of, for example, a YAG (Yttrium Aluminum Garnet) fluorescent material.
  • the phosphor layer 10FL transmits a part of the excitation light from the excitation light source 10E and absorbs the rest.
  • the excitation light absorbed by the phosphor layer 10FL excites the phosphor layer 10FL.
  • yellow light is emitted from the phosphor layer 10FL.
  • the yellow light and the blue light that has passed through the phosphor layer 10FL are combined, and white light is emitted from the light source 10.
  • the configuration of the light source 10 can be referred to the description in JP 2012-3923, but the light source 10 may have other configurations.
  • the light emitted from the light source 10 passes through an illumination optical system (not shown) and is guided from the illumination optical system to the color separation element 11.
  • the illumination optical system includes, for example, a lens group and a polarization conversion element, and the polarization direction of the light generated by the light source 10 is aligned.
  • the light that has passed through the illumination optical system is, for example, S-polarized light, and includes S-polarized red light, green light, and blue light.
  • the color separation element 11 is constituted by, for example, a dichroic mirror or a dichroic prism.
  • the color separation element 11 reflects, for example, red light and blue light and guides them to the polarization separation element 12RB, and transmits green light to the polarization separation element 12G.
  • a wavelength-selective retardation plate 13R is disposed on the optical path between the color separation element 11 and the polarization separation element 12RB.
  • the wavelength selective phase difference plate 13R has a characteristic that the polarization direction rotates only in a selective wavelength band.
  • the wavelength-selective retardation plate 13R selectively rotates the polarization direction of the red band light among the red band and blue band light by 90 degrees, and transmits the blue band light while maintaining the polarization direction. It is configured as follows. That is, for example, the wavelength-selective retardation plate 13R selectively functions as a half-wave plate for light in the red band, and the red light becomes P-polarized light by the wavelength-selective retardation plate 13R.
  • the wavelength-selective retardation plate 13R may be designed considering only the performance in at least two wavelength bands (here, the red band and the blue band), and it is not necessary to consider all the wavelengths of RGB. (Characteristics for the green band are arbitrary).
  • the polarization separation elements 12RB and 12G for example, guide light in the red band, green band, and blue band to the corresponding light modulation elements 15R, 15B, and 15G, and guide the modulated light toward the color synthesis element 17, for example. It is.
  • the polarization separation elements 12RB and 12G are configured by, for example, a polarization beam splitter.
  • the polarization separation elements 12RB and 12G may be other optical elements as long as they are elements capable of separating polarized components, and may be wire grid polarization elements, for example.
  • the polarization separation element 12RB (first polarization separation element) guides red light to the light modulation element 15R and blue light to the light modulation element 15B, and colors the modulated red light and the modulated blue light. It leads toward the synthesis element 17.
  • the polarization separation element 12G (second polarization separation element), for example, guides green light to the light modulation element 15G and guides the modulated green light to the color synthesis element 17.
  • the light modulation elements 15R, 15G, and 15B are reflection type light modulation elements, and are constituted by, for example, a reflection type liquid crystal panel.
  • a liquid crystal element such as LCOS can be used.
  • the light modulation element 15R is a red light guided from the polarization separation element 12RB
  • the light modulation element 15B is a blue light guided from the polarization separation element 12RB
  • the light modulation element 15G is a spatial light modulation of green light guided from the polarization separation element 12G. Is supposed to do.
  • the compensation plate 14R is on the optical path between the polarization separation element 12RB and the light modulation element 15R, and the compensation plate 14B, the polarization separation element 12G and the light modulation element are on the optical path between the polarization separation element 12RB and the light modulation element 15B.
  • Compensation plates 14G are respectively provided on the optical path between 15G.
  • the compensators 14R, 14G, and 14B are optical compensators, and are provided to correct, for example, the pretilt angle of the liquid crystal and the light ray skew ray that the light modulation elements 15R, 15G, and 15B made of a reflective liquid crystal panel have. .
  • a phase difference plate 16RB (first phase difference plate) is disposed on the optical path between the polarization separation element 12RB and the color synthesis element 17, and on the optical path between the polarization separation element 12G and the color synthesis element 17.
  • a phase difference plate 16G (second phase difference plate) is disposed.
  • the phase difference plates 16RB and 16G are elements that rotate the polarization direction of incident light.
  • the phase difference plates 16RB and 16G are half-wave plates, and rotate the polarization direction of incident light by 90 degrees.
  • the color synthesizing element 17 is an element for synthesizing (color synthesizing) the light of each wavelength band emitted from each of the light modulation elements 15R, 15G, and 15B and guiding it to the projection optical system 18.
  • this color synthesizing element 17 transmits both S-polarized light and P-polarized light for blue band light, reflects S-polarized light and transmits P-polarized light for red band and green band light. It has characteristics. That is, of the red band, green band, and green band light, the red band and green band light functions as an optical element that separates polarization components. Although details will be described later, this eliminates the need for a wavelength-selective phase difference plate on the optical path between the polarization separating element 12RB and the color synthesizing element 17, so that a reduction in contrast can be suppressed.
  • 4A and 4B show the optical characteristics of the color composition element 17.
  • 4A shows the transmittance for P-polarized light
  • FIG. 4B shows the transmittance for S-polarized light.
  • P-polarized light high transmittance is exhibited in all wavelength bands of the red band, the green band, and the blue band.
  • S-polarized light only the blue band light is transmitted and the red band and green band light is reflected.
  • the transmittance of P-polarized light in the green band is relatively low, but this does not affect the luminance. This is because the S-polarized light in the green band is incident on the color synthesizing element 17 as will be described later.
  • Such a color synthesizing element 17 is configured by depositing a thin film using a glass material having a low photoelastic coefficient such as PBH56 or SF9.
  • the operation of the projection display apparatus 1 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the polarization direction is adjusted by an illumination optical system (not shown), and S-polarized red band light (red light Lr (s)) and green band light (green light Lg (s). )) And blue band light (blue light Lb (s)), and enters the color separation element 11.
  • the red light Lr (s) and the blue light Lb (s) are reflected by the color separation element 11 and enter the polarization separation element 12RB via the wavelength selective phase difference plate 13R.
  • the wavelength selective retardation plate 13R In the wavelength selective retardation plate 13R, only the polarization direction of the red light Lr (s) is rotated, so that the P-polarized red light Lr (p) and the S-polarized blue light Lb (s) are polarized light separating elements 12RB. Is incident on.
  • the red light Lr (p) passes through the polarization separation element 12RB and enters the light modulation element 15R.
  • the blue light Lb (s) is reflected by the polarization separation element 12RB and enters the light modulation element 15B.
  • the green light Lg (s) transmitted through the color separation element 11 enters the polarization separation element 12G, is reflected by the polarization separation element 12G, and enters the light modulation element 15G.
  • the light modulation elements 15R, 15G, and 15B spatial modulation of light in each wavelength band is performed in accordance with a video signal input from the outside.
  • the polarization direction of the spatially modulated light ON light
  • the P-polarized red light Lr (p) is modulated by the light modulation element 15R
  • the S-polarized red light Lr0 (s) enters the polarization separation element 12RB.
  • S-polarized blue light Lb (s) and green light Lg (s) are modulated by the light modulation elements 15B and 15G
  • P-polarized blue light Lb0 (p) and green light Lg0 (p) are polarized respectively.
  • the light enters the separation elements 12RB and 12G.
  • the OFF light of each wavelength band goes to the light source 10 through the polarization separation elements 12RB and 12G while maintaining the polarization direction.
  • the red light Lr0 (s) and the blue light Lb0 (p) incident on the polarization separation element 12RB are incident on the color composition element 17 through the phase difference plate 16RB.
  • the red light Lr0 (s) is reflected by the polarization separation element 12RB, and the blue light Lb0 (p) passes through the polarization separation element 12RB and enters the phase difference plate 16RB.
  • the polarization direction is rotated, and the P-polarized red light Lr0 (p) and the S-polarized blue light Lb0 (s) enter the color combining element 17.
  • the full width at half maximum of the spectrum of the blue band light emitted from the light source 10 is 40 nm or less
  • the full width at half maximum of the spectrum of the blue light Lb0 (s) incident on the color synthesis element 17 is also 40 nm or less.
  • the green light Lg0 (p) incident on the polarization separation element 12G enters the color composition element 17 through the phase difference plate 16G.
  • the green light Lg0 (p) passes through the polarization separation element 12G and enters the phase difference plate 16G.
  • the phase difference plate 16 ⁇ / b> G the polarization direction is rotated, and S-polarized green light Lg ⁇ b> 0 (s) enters the color synthesis element 17.
  • the modulated light in each wavelength band is synthesized and guided to the projection optical system 18.
  • the color composition element 17 functions as an optical element for separating polarized light with respect to the red light Lr0 (p) and the green light Lg0 (s)
  • the red light Lr0 (p) is transmitted through the color composition element 17 and green.
  • the light Lg0 (s) is reflected by the color synthesis element 17.
  • the blue light Lb0 (s) is transmitted through the color composition element 17.
  • the red light Lr0 (p), the green light Lg0 (s), and the blue light Lb0 (s) incident on the color combining element 17 are combined and guided to the projection optical system 18.
  • the combined light is enlarged and projected onto a screen, for example, and displayed.
  • the color composition element 17 has a characteristic of transmitting both S-polarized light and P-polarized light with respect to the light in the blue band. It is not necessary to pass a wavelength selective phase difference plate or the like. Thereby, the fall of contrast can be suppressed. This will be described below.
  • FIG. 6 schematically shows a configuration of a projection display device (projection display device 100) according to a comparative example.
  • the color synthesizing element 170 of the projection display device 100 is constituted by a polarization beam splitter, for example, and transmits P-polarized light and reflects S-polarized light in all the wavelength bands of the red band, the green band, and the blue band. Therefore, in order to synthesize light incident on the color synthesizing element 170 and guide it to the projection optical system 18, the wavelength selective phase difference plate 160R is provided on the optical path between the polarization separation element 12RB and the color synthesizing element 170. Necessary. This wavelength-selective retardation plate 160R selectively rotates the polarization direction of the red band light of the red band and blue band by 90 degrees, and transmits the blue band light while maintaining the polarization direction. It is configured.
  • red band light and blue band light are modulated by the light modulation elements 15R and 15B, respectively.
  • the S-polarized red light modulated by the light modulation element 15R and the P-polarized blue light modulated by the light modulation element 15B are incident on the color synthesis element 170 via the wavelength selective phase difference plate 160R.
  • the wavelength selective phase difference plate 160R only the polarization direction of the incident red light is rotated. That is, P-polarized red light and blue light are incident on the color synthesizing element 170 from the wavelength selective retardation plate 160R.
  • the color composition element 170 transmits P-polarized red light and blue light, reflects S-polarized green light, synthesizes these lights, and guides them to the projection optical system 18. Thereby, an image is displayed on a screen or the like.
  • the wavelength-selective retardation plate 160R may rotate the polarization direction of light other than the red band due to manufacturing variations.
  • the wavelength-selective retardation plate 160R rotates the polarization direction of light in a band other than the red band, for example, in the blue band, the contrast of the projected image is thereby lowered.
  • a method of arranging a polarizing plate between the polarization separating element 12RB and the color synthesizing element 170 is also conceivable, but in this case as well, due to light absorption by the polarizing plate. Contrast may be reduced.
  • the polarizing plate absorbs light, it generates heat, and the temperature inside the polarization separation element 12RB arranged in the vicinity of the polarizing plate rises.
  • the polarization separation element 12RB is made of, for example, glass, and this rise in temperature generates stress in the polarization separation element 12RB. This stress causes birefringence and becomes elliptically polarized light, so that the contrast of the projected image is lowered.
  • the color synthesizing element 17 has a characteristic of transmitting both S-polarized light and P-polarized light with respect to light in the blue band. For this reason, without providing a wavelength-selective retardation plate (for example, the wavelength-selective retardation plate 160R in FIG. 6) on the optical path between the polarization separation element 12RB and the color synthesis element 17, the polarization separation element 12RB Light in the red wavelength band and light in the blue wavelength band can be guided to the color synthesis element 17. Therefore, it is possible to suppress a decrease in contrast due to manufacturing variations of the wavelength selective retardation plate.
  • a wavelength-selective retardation plate for example, the wavelength-selective retardation plate 160R in FIG. 6
  • phase difference plates 16RB and 16G have little light absorption and hardly generate heat.
  • the full width at half maximum of the spectrum of the blue band light emitted from the light source 10 is 40 nm or less
  • the full width at half maximum of the spectrum of the blue band light (blue light Lb0 (s)) incident on the color synthesis element 17 is also 40 nm or less. It is. That is, the light in the blue band incident on the color synthesis element 17 has a narrow band spectrum. Therefore, in the color synthesizing element 17, the wavelength range in which the above-described blue band characteristics are efficiently realized easily matches the wavelength range of the blue band light incident on the color synthesizing element 17, and the blue light Lb0 (s ) Efficiently enters the projection optical system 18 from the color synthesizing element 17. Accordingly, it is possible to prevent a decrease in contrast due to the characteristics of the color composition element 17.
  • the color composition element 17 has a characteristic of transmitting both S-polarized light and P-polarized light with respect to the light in the blue band. There is no need to pass through a wavelength-selective retardation plate and a polarizing plate.
  • the blue band light incident on the color composition element 17 has a narrow band spectrum. Thereby, the fall of contrast can be suppressed.
  • the projection display device 1 is configured such that the light in the red band and the light in the blue band modulated by the light modulation elements 15R and 15B pass through the color synthesis element 17 and enter the projection optical system 18. ing. Accordingly, when the red band light and the blue band light modulated by the light modulation elements 15R and 15B are reflected by the color synthesizing element 17 and enter the projection optical system 18 (for example, The distance between the light modulation elements 15R and 15B and the projection optical system 18 can be increased as compared with FIG. Accordingly, a sufficient space for fixing the light modulation elements 15R and 15B is secured around the light modulation elements 15R and 15B. Therefore, the light modulation elements 15R and 15B are firmly fixed, and the projection display device 1 Can improve the reliability.
  • FIG. 7 schematically illustrates the overall configuration of the projection display device (projection display device 1A) according to the first modification.
  • the projection display device 1A includes a color composition element 17A instead of the color composition element 17 of the first embodiment.
  • the color synthesizing element 17A has a characteristic of reflecting both S-polarized light and P-polarized light with respect to light in the blue band. In this respect, the projection display device 1 ⁇ / b> A is different from the projection display device 1.
  • the color synthesizing element 17A has a characteristic of reflecting S-polarized light and transmitting P-polarized light in the red band and green band as in the color synthesizing element 17.
  • light in each wavelength band is modulated by the light modulation elements 15R, 15G, and 15B, and enters the polarization separation elements 12RB and 12G.
  • the modulated red light Lr0 (s), green light Lg0 (p), and blue light Lb0 (p) are transmitted from the polarization separation elements 12RB and 12G to the phase difference plate (for example, the phase difference plate in FIG. 1). 16RB, 16G), and enters the color composition element 17A.
  • the red light Lr0 (s) and the blue light Lb0 (p) are reflected by the color composition element 17A, and the green light Lg0 (p) is transmitted through the color composition element 17A. In this way, the red light Lr0 (s), the green light Lg0 (p), and the blue light Lb0 (p) incident on the color composition element 17A are combined and guided to the projection optical system 18.
  • Such a projection display device 1A like the projection display device 1, does not require a wavelength-selective phase difference plate and a polarizing plate, and thus can suppress a reduction in contrast.
  • a retardation plate on the optical path between the polarization separating elements 12RB and 12G and the color synthesizing element 17A is not necessary, it is possible to suppress a decrease in contrast with a simpler configuration.
  • FIG. 8 schematically illustrates the configuration of a projection display device (projection display device 2) according to the second embodiment.
  • the projection display device 2 includes a color separation element 21 instead of the color separation element 11 of the first embodiment.
  • the color separation element 21 has two light incident surfaces (light incident surfaces S1 and S2). In this respect, the projection display device 2 is different from the projection display device 1.
  • the projection display device 2 is provided with two light sources (light sources 20R and 20GB).
  • the light source 20R emits red band light
  • the light source 20BG emits green band and blue band light.
  • Light in the red band emitted from the light source 20R is incident on the light incident surface S1 of the color separation element 21, and light in the green band and blue band emitted from the light source 20GB is incident on the light incident surface S2 of the color separation element 21. It is comprised so that light may inject.
  • An illumination optical system (not shown) provided on the optical path between the light source 20R and the color separation element 21 aligns the polarization direction of the red band light emitted from the light source 20R with the P-polarized light and guides it to the color separation element 21. Is.
  • the illumination optical system (not shown) provided on the optical path between the light source 20GB and the color separation element 21 aligns the polarization directions of the green band and blue band light emitted from the light source 20GB with the S-polarization, and the color separation element. 21.
  • the traveling direction of P-polarized red light (red light Lr (p)) incident on the light incident surface S1 and S-polarized green light (green light Lg (s)) and blue light (blue) incident on the light incident surface S2.
  • the traveling direction of the light Lb (s) is, for example, orthogonal to each other.
  • the color separation element 21 is constituted by, for example, a dichroic mirror or a dichroic prism.
  • the color separation element 21 guides the red light Lr (p) incident on the light incident surface S1 and the blue light Lb (s) incident on the light incident surface S2 to the polarization separation element 12RB, and enters the light incident surface S2.
  • the incident green light Lg (s) is guided to the polarization separation element 12G.
  • the red band light emitted from the light source 20R passes through an illumination optical system (not shown) to become P-polarized red light Lr (p), and this red light Lr (p) is incident on the light incident surface S1 of the color separation element 21. .
  • the red light Lr (p) passes through the color separation element 21 and enters the polarization separation element 12RB.
  • light in the green band and blue band emitted from the light source 20GB passes through an illumination optical system (not shown) to become S-polarized green light Lg (s) and blue light Lb (s), and the green light Lg (s) and The blue light Lb (s) is incident on the light incident surface S2 of the color separation element 21.
  • the green light Lg (s) passes through the color separation element 21 and enters the polarization separation element 12G, and the blue light Lb (s) is reflected by the color separation element 21 and enters the polarization separation element 12RB.
  • the color separation element 21 has the two light incident surfaces S1 and S2. Therefore, light (red light Lr (p ), Blue light Lb (s)) can be incident on the polarization separation element 12RB. That is, a wavelength selective phase difference plate (for example, the wavelength selective phase difference plate 13R in FIG. 1) between the color separation element 21 and the polarization separation element 12RB is not necessary.
  • Such a projection display device 2 does not require a wavelength-selective phase difference plate (for example, the wavelength-selective phase difference plate 160 in FIG. 6) and a polarizing plate as in the case of the projection display device 1 described above. Can be suppressed.
  • a wavelength-selective phase difference plate on the optical path between the color separation element and the polarization separation element is not necessary, it is possible to more effectively suppress a decrease in contrast.
  • such a projection display device 2 can make optical elements other than the light modulation elements 15R, 15G, and 15B made of an inorganic material. Therefore, the projection display apparatus 2 is highly resistant to temperature rise and further reduces contrast. Can be suppressed.
  • FIG. 9 schematically illustrates the configuration of a projection display device (projection display device 2A) according to Modification 2.
  • This projection type display device 2A has one light source (light source 20) that emits white light instead of the two light sources (light sources 20R, 20GB) of the second embodiment. In this respect, the projection display device 2A is different from the projection display device 2.
  • the projection display device 2A includes a color separation element 22 on the optical path of white light emitted from the light source 20, and the color separation element 22 uses red light (red light Lr (s) described later) and green light. The light is separated into (green light Lg (s) described later) and blue light (blue light Lb (s) described later).
  • the color separation element 22 is configured by, for example, a dichroic mirror or a dichroic prism. On the optical path of red light between the color separation element 22 and the light incident surface S1 of the color separation element 21, a phase difference plate 23 and an optical path conversion element 24R are provided, and light of the color separation element 22 and the color separation element 21 is provided.
  • An optical path conversion element 24GB is provided on the optical path of green light and blue light with respect to the incident surface S2.
  • the phase difference plate 23 is a half-wave plate.
  • the optical path conversion element 24R guides red light to the light incident surface S1 of the color separation element 21, and the optical path conversion element 24GB guides green light and blue light to the light incident surface S2 of the color separation element 21.
  • the optical path conversion elements 24R and 24GB are constituted by, for example, mirrors.
  • the white light emitted from the light source 20 is aligned in polarization direction through an illumination optical system (not shown), and includes light including S-polarized red light Lr (s), green light Lg (s), and blue light Lb (s). Then, it enters the color separation element 22.
  • the red light Lr (s) passes through the color separation element 22 and enters the phase difference plate 23. In the phase difference plate 23, the polarization direction is rotated by 90 degrees. Therefore, the P-polarized red light Lr (p) is incident on the light incident surface S1 of the color separation element 21 through the optical path conversion element 24R.
  • the green light Lg (s) and the blue light Lb (s) are reflected by the color separation element 22 and then enter the light incident surface S2 of the color separation element 21 through the optical path conversion element 24GB while maintaining the polarization direction. To do.
  • the single light source 20 since the single light source 20 is used, it is possible to reduce the heat generating portion by the light source as compared with the case where a plurality of light sources are used. Therefore, heat generation of the optical system can be easily prevented.
  • Such a projection display device 2A is more effective because it does not require a wavelength-selective phase difference plate on the optical path between the color separation element and the polarization separation element, similarly to the projection display device 2 described above.
  • a decrease in contrast can be suppressed.
  • heat generation originating from the light source can be prevented, and further a reduction in contrast can be suppressed.
  • the present technology has been described with the embodiment and the modification, the present technology is not limited to the above-described embodiment and the like, and various modifications can be made.
  • the components, arrangement, number, and the like of the optical unit exemplified in the above embodiment are merely examples, and it is not necessary to include all the components, and may further include other components.
  • the red band, the green band, and the blue band are exemplified as the first to third wavelength bands, but some of these may be other wavelength bands. Further, the light is not limited to the three wavelength bands, and light of another wavelength band, for example, a near infrared band may be used as the fourth wavelength band.
  • FIGS. 8 and 9 show the case where the color synthesizing element 17 is used, but in FIGS. 8 and 9, a color synthesizing element 17A may be arranged instead of the color synthesizing element 17. That is, the color separation element 21 and the color synthesis element 17A may be combined.
  • the present technology may be configured as follows.
  • the light of the first wavelength band reflects or transmits both S-polarized light and P-polarized light, and the light of the second and third wavelength bands reflects S-polarized light and transmits P-polarized light.
  • a color synthesizing element that synthesizes light of each wavelength band emitted from the first to third light modulation elements;
  • a projection optical system that projects the light synthesized by the color synthesis element;
  • the full width at half maximum of the spectrum of light in the first wavelength band incident on the color synthesis element is 40 nm or less.
  • the first polarization separation element guides light modulated by the first and third light modulation elements to the color synthesis element
  • a first retardation plate provided in an optical path between the first polarization separation element and the color synthesis element;
  • a polarizing plate and a wavelength-selective retardation plate are not provided between the first polarization separation element and the color synthesis element and between the second polarization separation element and the color synthesis element.
  • the light of the first to third wavelength bands emitted from the light source enters, guides the light of the first and third wavelength bands to the first polarization separation element, and the second
  • the projection display device according to (4) further including a color separation element that guides light in a wavelength band to the second polarization separation element.
  • a wavelength selective position that selectively functions between light of the first and third wavelength bands and light of the third wavelength band between the color separation element and the first polarization separation element.
  • the projection display device according to (7) including a phase difference plate.
  • the color separation element includes a first incident surface on which light in the third wavelength band is incident and a second incident surface on which light in the first and second wavelength bands is incident (7)
  • the projection type according to (9) Display device (11) The projection display device according to any one of (1) to (10), wherein the color composition element has a characteristic of transmitting both S-polarized light and P-polarized light with respect to light in the first wavelength band. . (12) The projection display device according to any one of (1) to (10), wherein the color composition element has a characteristic of reflecting both S-polarized light and P-polarized light with respect to light in the first wavelength band. . (13) The projection display device according to any one of (1) to (12), including the one light source. (14) The light source of 1 emits white light.
  • the projection display device according to (13).
  • Display device (16) The projection display apparatus according to any one of (1) to (15), wherein the first to third light modulation elements are reflective light modulation elements.

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Abstract

第１ないし第３の波長帯域の光を出射する１または複数の光源と、前記第１ないし第３の波長帯域の各光を変調する第１ないし第３の光変調素子と、前記第１の波長帯域の光について、Ｓ偏光およびＰ偏光の両方を反射または透過し、前記第２および第３の波長帯域の光について、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する特性を有し、前記第１ないし第３の光変調素子から出射した各波長帯域の光を合成する色合成素子と、前記色合成素子で合成された光を投射する投射光学系とを備え、前記色合成素子に入射する前記第１の波長帯域の光のスペクトルの半値全幅は４０ｎｍ以下である投射型表示装置。

Description

投射型表示装置
　本技術は、例えば反射型光変調素子などの光変調素子を用いた投射型表示装置に関する。
　近年、反射型液晶パネルを用いたプロジェクタ（投射型表示装置）は、高解像度であることから、大画面映像表示装置として普及している。この反射型液晶パネルは、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）と呼ばれており、液晶材料をシリコン上に設けたものである。例えば、特許文献１，２では、この反射型液晶パネルと、偏光ビームスプリッタ（偏光分離素子）とを用いた光学系が開示されている。
特開２００１－１５４２６８号公報 特開２００６－８４８２０号公報
　このような反射型液晶パネルなどの光変調素子を用いた光学系では、コントラストの低下を抑えることが望まれている。
　したがって、コントラストの低下を抑えた投射型表示装置を提供することが望ましい。
　本技術の一実施の形態の投射型表示装置は、第１ないし第３の波長帯域の光を出射する１または複数の光源と、第１ないし第３の波長帯域の各光を変調する第１ないし第３の光変調素子と、第１の波長帯域の光について、Ｓ偏光およびＰ偏光の両方を反射または透過し、第２および第３の波長帯域の光について、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する特性を有し、第１ないし第３の光変調素子から出射した各波長帯域の光を合成する色合成素子と、色合成素子から出射した光を投射する投射光学系とを備え、色合成素子に入射する第１の波長帯域の光のスペクトルの半値全幅は４０ｎｍ以下であるものである。
　本技術の一実施の形態の投射型表示装置では、色合成素子が、第１の波長帯域の光について、Ｓ偏光およびＰ偏光の両方を反射または透過する特性を有しているので、色合成素子への入射前に波長選択性位相差板などを通過させる必要がない。また、色合成素子に入射する第１の波長帯域の光のスペクトルの半値全幅が４０ｎｍ以下、即ち、第１の波長帯域の光は狭帯域スペクトルを有している。このため、色合成素子は、第１の波長帯域の光についての上記特性を効率良く実現しやすくなる。
　本技術の一実施の形態の投射型表示装置によれば、色合成素子への入射前に波長選択性位相差板などを通過させる必要がなく、また、色合成素子は上記第１の波長帯域の光についての特性を効率良く実現するので、コントラストの低下を抑えることができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。
本技術の第１の実施の形態に係る投射型表示装置の構成を表す模式図である。 図１に示した光源から出射される光のスペクトルの一例を表す図である。 図１に示した光源の構成の一例を表す側面図である。 図１に示した色合成素子のＳ偏光に対する波長と透過率との関係を表す図である。 図１に示した色合成素子のＰ偏光に対する波長と透過率との関係を表す図である。 図１に示した投射型表示装置の動作について説明するための図である。 比較例に係る投射型表示装置の構成を表す模式図である。 変形例１に係る投射型表示装置の構成を表す模式図である。 第２の実施の形態に係る投射型表示装置の構成を表す模式図である。 変形例２に係る投射型表示装置の構成を表す模式図である。
　以下、本技術の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
　　１．第１の実施の形態
　　　　色合成素子が、青色帯域のＳ偏光およびＰ偏光を透過する例
　　２．変形例１
　　　　色合成素子が、青色帯域のＳ偏光およびＰ偏光を反射する例
　　３．第２の実施の形態
　　　　色分離素子が２つの光入射面を有する例
　　４．変形例２
　　　　白色光源からの光を分離して、色分離素子の２つの光入射面に導く例
　〔実施の形態〕
　（構成）
　図１は本技術の第１の実施の形態に係る投射型表示装置（投射型表示装置１）の全体構成を表す模式図である。この投射型表示装置１は、例えばスクリーンに画像を投射する表示装置である。投射型表示装置１は、例えばＰＣ等のコンピュータや各種画像プレーヤ等の外部の画像供給装置にＩ／Ｆ（インターフェイス）を介して接続されており、このＩ／Ｆに入力される画像信号に基づいて、スクリーンへの投影を行うものである。なお、以下に説明する投射型表示装置１の構成は一例であり、本技術の投射型表示装置は、このような構成に限定されるものではない。
　投射型表示装置１は光源１０を含んでおり、この光源１０から出力された光（照明光）をＲＧＢの各色毎に変調して合成することにより画像光が生成されるようになっている。投射型表示装置１は、光源１０とともに、色分離素子１１、偏光分離素子１２ＲＢ，１２Ｇ、波長選択性位相差板１３Ｒ、補償板１４Ｒ，１４Ｂ，１４Ｇ、光変調素子１５Ｒ，１５Ｂ，１５Ｇ、位相差板１６ＲＢ，１６Ｇ、色合成素子１７および投射光学系１８を有している。
　光源１０は、赤色帯域の光（波長約５９０ｎｍ～６３０ｎｍ）、緑色帯域の光（波長約５００ｎｍ～５８０ｎｍ）および青色帯域の光（波長約４３０ｎｍ～４９０ｎｍ）を含む光を出射する光源である。光源１０は、例えば、無偏光の白色光を出射する白色光源である。ここでは、青色帯域、緑色帯域、赤色帯域がそれぞれ、本技術の第１の波長帯域、域第２の波長帯域、第３の波長帯域の一具体例に該当する。
　本実施の形態では、この光源１０が、青色帯域のスペクトルの半値全幅が４０ｎｍ以下の光を出射するようになっている。即ち、光源１０は、青色帯域のスペクトルが狭帯域である光を出射する。青色帯域のスペクトルの半値全幅はより小さいことが好ましく、例えば、１０ｎｍ以下であることがより好ましい。
　図２は、光源１０から出射される白色光のスペクトルの一例を表したものである。この白色光は、青色帯域のピーク波長が４４５ｎｍであり、このピークの半値全幅が４ｎｍとなっている。
　図３は、このような白色光を発生させる光源１０の構成の一例を表したものである。光源１０は例えば励起光源１０Ｅと、蛍光部材１０Ｆとを有している。蛍光部材１０Ｆは、基板１０ＦＳ上にモータ１０ＦＭと蛍光体層１０ＦＬとを備えている。励起光源１０Ｅは、例えば、波長４４５ｎｍの青色光を出射するレーザにより構成されている。基板１０ＦＳは、例えば、ガラスまたは透明樹脂等からなる円盤状の透明基板である。モータ１０ＦＭは、蛍光部材１０Ｆを所定の回転数で回転させるものである。これにより、蛍光部材１０Ｆ内での励起光源１０Ｅからの光の照射位置が順次変わるようになっている。蛍光体層１０ＦＬは、例えばＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）系蛍光材料等により構成されている。この蛍光体層１０ＦＬは、励起光源１０Ｅからの励起光の一部を透過させ、残りを吸収するようになっている。蛍光体層１０ＦＬに吸収された励起光は、蛍光体層１０ＦＬを励起する。これにより、蛍光体層１０ＦＬから例えば黄色光が発光するようになっている。この黄色光と、蛍光体層１０ＦＬを通過した青色光とが合成されて、光源１０から白色光が出射される。この光源１０の構成は、特開２０１２－３９２３号公報の記載を参照可能であるが、光源１０は他の構成を有していてもよい。
　光源１０から出射された光は、図示しない照明光学系を通過して、照明光学系から色分離素子１１に導かれるようになっている。照明光学系は、例えばレンズ群および偏光変換素子を含んでおり、光源１０で発生した光の偏光方向が揃えられる。照明光学系を通過した光は、例えば、Ｓ偏光の光であり、Ｓ偏光の赤色光、緑色光および青色光を含んでいる。
　色分離素子１１は、例えばダイクロイックミラーまたはダイクロイックプリズムにより構成されている。色分離素子１１は、例えば赤色光および青色光を反射して偏光分離素子１２ＲＢに導き、緑色光を透過して偏光分離素子１２Ｇに導くものである。
　色分離素子１１と偏光分離素子１２ＲＢとの間の光路上には、波長選択性位相差板１３Ｒが配置されている。波長選択性位相差板１３Ｒは、選択的な波長帯域においてのみ偏光方向が回転する特性を有している。波長選択性位相差板１３Ｒは、例えば、赤色帯域および青色帯域の光のうち、赤色帯域の光の偏光方向を選択的に９０度回転させ、青色帯域の光は偏光方向を維持したまま透過させるように構成されている。即ち、波長選択性位相差板１３Ｒは、例えば、赤色帯域の光に選択的に１/２波長板として機能し、赤色光は、波長選択性位相差板１３Ｒにより、Ｐ偏光となる。波長選択性位相差板１３Ｒは、少なくとも２波長の帯域（ここでは、赤色帯域と青色帯域）における性能のみを考慮して設計されていればよく、ＲＧＢの全ての波長が考慮される必要はない（緑色帯域についての特性は任意である）。
　偏光分離素子１２ＲＢ，１２Ｇは、例えば赤色帯域，緑色帯域，青色帯域それぞれの光を、対応する光変調素子１５Ｒ，１５Ｂ，１５Ｇへ導くとともに、変調後の光を色合成素子１７へ向けて導くものである。偏光分離素子１２ＲＢ，１２Ｇは、例えば偏光ビームスプリッタにより構成されている。偏光分離素子１２ＲＢ，１２Ｇは、偏光成分を分離可能な素子であれば、他の光学素子であってもよく、例えばワイヤーグリッド偏光素子などであってもよい。
　偏光分離素子１２ＲＢ（第１の偏光分離素子）は、例えば、赤色光を光変調素子１５Ｒへ、青色光を光変調素子１５Ｂへそれぞれ導くとともに、変調後の赤色光および変調後の青色光を色合成素子１７へ向けて導くものである。偏光分離素子１２Ｇ（第２の偏光分離素子）は、例えば緑色光を光変調素子１５Ｇへ導くとともに、変調後の緑色光を色合成素子１７へ向けて導くものである。
　光変調素子１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂは、反射型光変調素子であり、例えば反射型液晶パネルにより構成されている。反射型液晶パネルには、例えばＬＣＯＳなどの液晶素子を用いることができる。光変調素子１５Ｒは偏光分離素子１２ＲＢから導かれた赤色光、光変調素子１５Ｂは偏光分離素子１２ＲＢから導かれた青色光、光変調素子１５Ｇは偏光分離素子１２Ｇから導かれた緑色光の空間変調を行うようになっている。
　偏光分離素子１２ＲＢと光変調素子１５Ｒとの間の光路上には補償板１４Ｒ、偏光分離素子１２ＲＢと光変調素子１５Ｂとの間の光路上には補償板１４Ｂ、偏光分離素子１２Ｇと光変調素子１５Ｇとの間の光路上には補償板１４Ｇがそれぞれ設けられている。補償板１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂは光学補償板であり、例えば反射型液晶パネルからなる光変調素子１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂが有する液晶のプレチルト角および光線のスキューレイなどを補正するために設けられている。
　偏光分離素子１２ＲＢと色合成素子１７との間の光路上には位相差板１６ＲＢ（第１の位相差板）が配置され、偏光分離素子１２Ｇと色合成素子１７との間の光路上には位相差板１６Ｇ（第２の位相差板）が配置されている。位相差板１６ＲＢ，１６Ｇは、入射光の偏光方向を回転させる素子である。ここでは、位相差板１６ＲＢ，１６Ｇは１/２波長板であり、入射光の偏光方向を９０度回転させる。
　色合成素子１７は、光変調素子１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂそれぞれから出射された各波長帯域の光を、合成（色合成）して投射光学系１８に導くための素子である。本実施の形態では、この色合成素子１７が、青色帯域の光について、Ｓ偏光およびＰ偏光の両方を透過し、赤色帯域および緑色帯域の光について、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する特性を有している。即ち、赤色帯域，緑色帯域および緑色帯域の光のうち、赤色帯域および緑色帯域の光について、偏光成分を分離する光学素子として機能する。詳細は後述するが、これにより、偏光分離素子１２ＲＢと色合成素子１７との間の光路上の波長選択性位相差板が不要となるので、コントラストの低下を抑えることができる。
　図４Ａおよび図４Ｂは、色合成素子１７の光学特性を表している。図４ＡはＰ偏光に対する透過率、図４ＢはＳ偏光に対する透過率を表している。Ｐ偏光に対しては、赤色帯域、緑色帯域および青色帯域の全ての波長帯域で高い透過率を示す。Ｓ偏光に対しては、青色帯域の光のみを透過し、赤色帯域および緑色帯域の光を反射する。なお、緑色帯域のＰ偏光の透過率が、比較的低くなっているが、これが、輝度に影響することはない。後述するように、色合成素子１７には、緑色帯域のＳ偏光が入射するためである。このような色合成素子１７は、例えばＰＢＨ５６またはＳＦ９等の光弾性係数の低いガラス材料を用いて薄膜を蒸着したものにより構成されている。
　（動作）
　以下、本実施の形態の投射型表示装置１の動作について、図５を用いて説明する。光源１０から白色光が出射されると、図示しない照明光学系によって、偏光方向が整えられ、Ｓ偏光の赤色帯域の光（赤色光Ｌｒ（ｓ））、緑色帯域の光（緑色光Ｌｇ（ｓ））および青色帯域の光（青色光Ｌｂ（ｓ））を含む光となって、色分離素子１１に入射する。赤色光Ｌｒ（ｓ）および青色光Ｌｂ（ｓ）は、色分離素子１１で反射され、波長選択性位相差板１３Ｒを介して偏光分離素子１２ＲＢに入射する。波長選択性位相差板１３Ｒでは、赤色光Ｌｒ（ｓ）の偏光方向のみが回転されるので、Ｐ偏光の赤色光Ｌｒ（ｐ）とＳ偏光の青色光Ｌｂ（ｓ）とが偏光分離素子１２ＲＢに入射する。赤色光Ｌｒ（ｐ）は、偏光分離素子１２ＲＢを透過して、光変調素子１５Ｒに入射する。青色光Ｌｂ（ｓ）は、偏光分離素子１２ＲＢで反射されて、光変調素子１５Ｂに入射する。一方、色分離素子１１を透過した緑色光Ｌｇ（ｓ）は、偏光分離素子１２Ｇに入射し、偏光分離素子１２Ｇで反射されて光変調素子１５Ｇに入射する。
　光変調素子１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂでは、外部から入力された映像信号に応じて、各波長帯域の光の空間変調がなされる。ここで、空間変調がなされた光（ＯＮ光）は、偏光方向が回転される。具体的には、Ｐ偏光の赤色光Ｌｒ（ｐ）は光変調素子１５Ｒで変調され、Ｓ偏光の赤色光Ｌｒ０（ｓ）が偏光分離素子１２ＲＢに入射する。同様に、Ｓ偏光の青色光Ｌｂ（ｓ）および緑色光Ｌｇ（ｓ）は、光変調素子１５Ｂ，１５Ｇで変調され、Ｐ偏光の青色光Ｌｂ０（ｐ），緑色光Ｌｇ０（ｐ）がそれぞれ偏光分離素子１２ＲＢ，１２Ｇに入射する。各波長帯域の光のＯＦＦ光は、偏光方向を維持したまま、偏光分離素子１２ＲＢ，１２Ｇを介して光源１０に向かう。
　偏光分離素子１２ＲＢに入射した赤色光Ｌｒ０（ｓ）および青色光Ｌｂ０（ｐ）は、位相差板１６ＲＢを経て色合成素子１７に入射する。具体的には、赤色光Ｌｒ０（ｓ）は偏光分離素子１２ＲＢで反射され、青色光Ｌｂ０（ｐ）は偏光分離素子１２ＲＢを透過して位相差板１６ＲＢに入射する。位相差板１６ＲＢでは、偏光方向が回転され、Ｐ偏光の赤色光Ｌｒ０（ｐ）およびＳ偏光の青色光Ｌｂ０（ｓ）が色合成素子１７に入射する。光源１０から出射される青色帯域の光のスペクトルの半値全幅が４０ｎｍ以下であるので、色合成素子１７に入射する青色光Ｌｂ０（ｓ）のスペクトルの半値全幅も４０ｎｍ以下である。
　一方、偏光分離素子１２Ｇに入射した緑色光Ｌｇ０（ｐ）は、位相差板１６Ｇを経て色合成素子１７に入射する。具体的には、緑色光Ｌｇ０（ｐ）は偏光分離素子１２Ｇを透過して位相差板１６Ｇに入射する。位相差板１６Ｇでは、偏光方向が回転され、Ｓ偏光の緑色光Ｌｇ０（ｓ）が色合成素子１７に入射する。
　色合成素子１７では、変調後の各波長帯域の光が合成されて、投射光学系１８に導かれる。ここでは、色合成素子１７が赤色光Ｌｒ０（ｐ）および緑色光Ｌｇ０（ｓ）について、偏光を分離する光学素子として機能するので、赤色光Ｌｒ０（ｐ）は色合成素子１７を透過し、緑色光Ｌｇ０（ｓ）は色合成素子１７で反射される。青色光Ｌｂ０（ｓ）は、色合成素子１７を透過する。このようにして、色合成素子１７に入射した赤色光Ｌｒ０（ｐ）、緑色光Ｌｇ０（ｓ）および青色光Ｌｂ０（ｓ）は合成されて、投射光学系１８に導かれる。これにより、合成光が例えばスクリーン上に拡大投射されて、表示がなされる。
　（作用・効果）
　本実施の形態の投射型表示装置１では、色合成素子１７が、青色帯域の光について、Ｓ偏光およびＰ偏光の両方を透過する特性を有しているので、色合成素子１７への入射前に波長選択性位相差板などを通過させる必要がない。これにより、コントラストの低下を抑えることができる。以下、これについて説明する。
　図６は、比較例に係る投射型表示装置（投射型表示装置１００）の構成を模式的に表したものである。この投射型表示装置１００の色合成素子１７０は、例えば偏光ビームスプリッタにより構成されており、赤色帯域、緑色帯域および青色帯域の全ての波長帯域についてＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する。このため、色合成素子１７０に入射した光を合成して、投射光学系１８に導くためには、偏光分離素子１２ＲＢと色合成素子１７０との間の光路上に波長選択性位相差板１６０Ｒが必要となる。この波長選択性位相差板１６０Ｒは、赤色帯域および青色帯域の光のうち、赤色帯域の光の偏光方向を選択的に９０度回転させ、青色帯域の光は偏光方向を維持したまま透過させるように構成されている。
　この投射型表示装置１００についても、上記投射型表示装置１と同様にして、赤色帯域の光および青色帯域の光が光変調素子１５Ｒ，１５Ｂそれぞれで変調される。光変調素子１５Ｒで変調されたＳ偏光の赤色光と、光変調素子１５Ｂで変調されたＰ偏光の青色光とは、波長選択性位相差板１６０Ｒを経て色合成素子１７０に入射する。波長選択性位相差板１６０Ｒでは、入射した赤色光の偏光方向のみが回転される。即ち、Ｐ偏光の赤色光および青色光が波長選択性位相差板１６０Ｒから色合成素子１７０に入射する。色合成素子１７０は、Ｐ偏光の赤色光および青色光を透過し、Ｓ偏光の緑色光を反射して、これらの光を合成し、投射光学系１８に導く。これにより、スクリーン等に映像が表示される。
　しかしながら、波長選択性位相差板１６０Ｒは、製造ばらつきに起因して、赤色帯域以外の光の偏光方向も回転させるおそれがある。波長選択性位相差板１６０Ｒが、赤色帯域以外、例えば青色帯域の光の偏光方向も回転させると、これにより投射映像のコントラストが低下する。
　また、このようなコントラストの低下を防ぐために、偏光分離素子１２ＲＢと色合成素子１７０との間に偏光板を配置する方法も考え得るが、この場合にも偏光板での光吸収に起因してコントラストが低下する虞がある。偏光板が光を吸収すると発熱し、偏光板の近傍に配置された偏光分離素子１２ＲＢ内部の温度が上昇する。偏光分離素子１２ＲＢは、例えばガラスにより構成されており、この温度上昇が、偏光分離素子１２ＲＢ内部に応力を発生させる。この応力により複屈折が生じて楕円偏光となるので、投射映像のコントラストが低下する。
　これに対し、本実施の形態では、色合成素子１７が、青色帯域の光について、Ｓ偏光およびＰ偏光の両方を透過する特性を有している。このため、偏光分離素子１２ＲＢと色合成素子１７との間の光路上に、波長選択性位相差板（例えば、図６の波長選択性位相差板１６０Ｒ）を設けずに、偏光分離素子１２ＲＢから色合成素子１７へと赤色波長帯域の光および青色波長帯域の光を導くことができる。したがって、波長選択性位相差板の製造ばらつきに起因したコントラストの低下を抑えることができる。また、偏光分離素子１２ＲＢ近傍の偏光板も不要であり、偏光板の光吸収に起因したコントラストの低下も抑えることができる。なお、位相差板１６ＲＢ，１６Ｇは、光吸収が少なく、ほとんど発熱しない。
　更に、光源１０から出射される青色帯域の光のスペクトルの半値全幅が４０ｎｍ以下であり、色合成素子１７に入射する青色帯域の光（青色光Ｌｂ０（ｓ））のスペクトルの半値全幅も４０ｎｍ以下である。即ち、色合成素子１７に入射する青色帯域の光は狭帯域のスペクトルを有している。このため、色合成素子１７において、上記の青色帯域の特性が効率良く実現される波長範囲と、色合成素子１７に入射する青色帯域の光の波長範囲とが一致しやすく、青色光Ｌｂ０（ｓ）は、効率良く色合成素子１７から投射光学系１８に入射する。したがって、色合成素子１７の特性に起因するコントラストの低下も防ぐことができる。
　以上のように、本実施の形態では、色合成素子１７が、青色帯域の光について、Ｓ偏光およびＰ偏光の両方を透過する特性を有しているので、色合成素子１７への入射前に波長選択性位相差板および偏光板を通過させる必要がない。また、色合成素子１７に入射する青色帯域の光が狭帯域のスペクトルを有している。これにより、コントラストの低下を抑えることができる。
　更に、投射型表示装置１では、光変調素子１５Ｒ，１５Ｂで変調された赤色帯域の光および青色帯域の光が、色合成素子１７を透過して、投射光学系１８に入射するように構成されている。これにより、光変調素子１５Ｒ，１５Ｂで変調された赤色帯域の光および青色帯域の光が、色合成素子１７で反射されて、投射光学系１８に入射するように構成されている場合（例えば、後述の図７）よりも、光変調素子１５Ｒ，１５Ｂと投射光学系１８との距離を大きくすることができる。したがって、光変調素子１５Ｒ，１５Ｂの周囲に、光変調素子１５Ｒ，１５Ｂを固定するための空間が十分に確保されるので、光変調素子１５Ｒ，１５Ｂを強固に固定して、投射型表示装置１の信頼性を高めることができる。
　次に上記実施の形態の変形例および他の実施の形態について説明する。以下では、上記実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
　〔変形例１〕
　図７は、変形例１に係る投射型表示装置（投射型表示装置１Ａ）の全体構成を模式的に表したものである。この投射型表示装置１Ａは、上記第１の実施の形態の色合成素子１７に代えて、色合成素子１７Ａを有している。色合成素子１７Ａは、青色帯域の光について、Ｓ偏光およびＰ偏光の両方を反射する特性を有している。この点において、投射型表示装置１Ａは投射型表示装置１と異なっている。
　色合成素子１７Ａは、赤色帯域および緑色帯域の光については、色合成素子１７と同様にＳ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する特性を有している。投射型表示装置１と同様にして、光変調素子１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂで各波長帯域の光が変調されて、偏光分離素子１２ＲＢ，１２Ｇに入射する。投射型表示装置１Ａでは、変調後の赤色光Ｌｒ０（ｓ），緑色光Ｌｇ０（ｐ），青色光Ｌｂ０（ｐ）が、偏光分離素子１２ＲＢ，１２Ｇから位相差板（例えば図１の位相差板１６ＲＢ，１６Ｇ）を介さずに、色合成素子１７Ａに入射する。赤色光Ｌｒ０（ｓ）および青色光Ｌｂ０（ｐ）は色合成素子１７Ａで反射され、緑色光Ｌｇ０（ｐ）は色合成素子１７Ａを透過する。このようにして、色合成素子１７Ａに入射した赤色光Ｌｒ０（ｓ）、緑色光Ｌｇ０（ｐ）および青色光Ｌｂ０（ｐ）は合成されて、投射光学系１８に導かれる。
　このような投射型表示装置１Ａは、上記投射型表示装置１と同様に、波長選択性位相差板および偏光板が不要であるので、コントラストの低下を抑えることができる。加えて、偏光分離素子１２ＲＢ，１２Ｇと色合成素子１７Ａとの間の光路上の位相差板も不要であるので、より簡潔な構成でコントラストの低下を抑えることができる。
　〔第２の実施の形態〕
　図８は、第２の実施の形態に係る投射型表示装置（投射型表示装置２）の構成を模式的に表したものである。この投射型表示装置２は、上記第１の実施の形態の色分離素子１１に代えて、色分離素子２１を有している。色分離素子２１は、２つの光入射面（光入射面Ｓ１，Ｓ２）を有するものである。この点において、投射型表示装置２は投射型表示装置１と異なっている。
　投射型表示装置２には、２つの光源（光源２０Ｒ，２０ＧＢ）が設けられている。光源２０Ｒは赤色帯域の光を出射し、光源２０ＢＧは緑色帯域および青色帯域の光を出射する。色分離素子２１の光入射面Ｓ１には、光源２０Ｒから出射された赤色帯域の光が入射し、色分離素子２１の光入射面Ｓ２には、光源２０ＧＢから出射された緑色帯域および青色帯域の光が入射するように構成されている。光源２０Ｒと色分離素子２１との間の光路上に設けられた図示しない照明光学系は、光源２０Ｒから出射された赤色帯域の光の偏光方向をＰ偏光に揃えるとともに、色分離素子２１に導くものである。光源２０ＧＢと色分離素子２１との間の光路上に設けられた図示しない照明光学系は、光源２０ＧＢから出射された緑色帯域および青色帯域の光の偏光方向をＳ偏光に揃えるとともに、色分離素子２１に導くものである。光入射面Ｓ１に入射するＰ偏光の赤色光（赤色光Ｌｒ（ｐ））の進行方向と、光入射面Ｓ２に入射するＳ偏光の緑色光（緑色光Ｌｇ（ｓ））および青色光（青色光Ｌｂ（ｓ））の進行方向とは、例えば、互いに直交している。
　色分離素子２１は、例えばダイクロイックミラーまたはダイクロイックプリズムにより構成されている。この色分離素子２１は、光入射面Ｓ１に入射した赤色光Ｌｒ（ｐ）と、光入射面Ｓ２に入射した青色光Ｌｂ（ｓ）とを偏光分離素子１２ＲＢへと導き、光入射面Ｓ２に入射した緑色光Ｌｇ（ｓ）を偏光分離素子１２Ｇへと導くものである。
　光源２０Ｒから出射された赤色帯域の光は、図示しない照明光学系を経てＰ偏光の赤色光Ｌｒ（ｐ）となり、この赤色光Ｌｒ（ｐ）が色分離素子２１の光入射面Ｓ１に入射する。赤色光Ｌｒ（ｐ）は、色分離素子２１を透過して偏光分離素子１２ＲＢに入射する。一方、光源２０ＧＢから出射された緑色帯域および青色帯域の光は、図示しない照明光学系を経てＳ偏光の緑色光Ｌｇ（ｓ）および青色光Ｌｂ（ｓ）となり、この緑色光Ｌｇ（ｓ）および青色光Ｌｂ（ｓ）が色分離素子２１の光入射面Ｓ２に入射する。緑色光Ｌｇ（ｓ）は、色分離素子２１を透過して偏光分離素子１２Ｇに入射し、青色光Ｌｂ（ｓ）は色分離素子２１で反射されて偏光分離素子１２ＲＢに入射する。
　このように投射型表示装置２では、色分離素子２１が２つの光入射面Ｓ１，Ｓ２を有しているので、別々の光入射面から偏光方向が互いに垂直となる光（赤色光Ｌｒ（ｐ），青色光Ｌｂ（ｓ））を偏光分離素子１２ＲＢに入射させることができる。つまり、色分離素子２１と偏光分離素子１２ＲＢとの間の波長選択性位相差板（例えば、図１の波長選択性位相差板１３Ｒ）が不要となる。
　このような投射型表示装置２は、上記投射型表示装置１と同様に、波長選択性位相差板（例えば、図６の波長選択性位相差板１６０）および偏光板が不要であるので、コントラストの低下を抑えることができる。加えて、色分離素子と偏光分離素子との間の光路上の波長選択性位相差板も不要であるので、より、効果的にコントラストの低下を抑えることができる。また、このような投射型表示装置２は、光変調素子１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ以外の光学素子を無機材料により構成することが可能であるので、温度上昇への耐性が強く、更にコントラストの低下を抑えることができる。
　〔変形例２〕
　図９は、変形例２に係る投射型表示装置（投射型表示装置２Ａ）の構成を模式的に表したものである。この投射型表示装置２Ａは、上記第２の実施の形態の２つの光源（光源２０Ｒ，２０ＧＢ）に代えて、白色光を出射する１つの光源（光源２０）を有するものである。この点において、投射型表示装置２Ａは投射型表示装置２と異なっている。
　投射型表示装置２Ａは、光源２０から出射された白色光の光路上に色分離素子２２を備えており、色分離素子２２で、赤色光（後述の赤色光Ｌｒ（ｓ））と、緑色光（後述の緑色光Ｌｇ（ｓ））および青色光（後述の青色光Ｌｂ（ｓ））とに分離されるようになっている。色分離素子２２は、例えばダイクロイックミラーまたはダイクロイックプリズムにより構成されている。色分離素子２２と色分離素子２１の光入射面Ｓ１との間の赤色光の光路上には、位相差板２３および光路変換素子２４Ｒが設けられ、色分離素子２２と色分離素子２１の光入射面Ｓ２との間の緑色光および青色光の光路上には、光路変換素子２４ＧＢが設けられている。位相差板２３は１/２波長板である。光路変換素子２４Ｒは赤色光を色分離素子２１の光入射面Ｓ１に導き、光路変換素子２４ＧＢは緑色光および青色光を色分離素子２１の光入射面Ｓ２に導くものである。光路変換素子２４Ｒ，２４ＧＢは、例えばミラーなどにより構成されている。
　光源２０から出射された白色光は、図示しない照明光学系を経て偏光方向が揃えられ、Ｓ偏光の赤色光Ｌｒ（ｓ）、緑色光Ｌｇ（ｓ）および青色光Ｌｂ（ｓ）を含む光となって、色分離素子２２に入射する。赤色光Ｌｒ（ｓ）は、色分離素子２２を透過して位相差板２３に入射する。位相差板２３では、偏光方向が９０度回転される。このため、Ｐ偏光の赤色光Ｌｒ（ｐ）が光路変換素子２４Ｒを経て、色分離素子２１の光入射面Ｓ１に入射する。一方、緑色光Ｌｇ（ｓ）および青色光Ｌｂ（ｓ）は、色分離素子２２で反射された後、偏光方向を維持したまま光路変換素子２４ＧＢを経て色分離素子２１の光入射面Ｓ２に入射する。
　このように投射型表示装置２Ａでは、１つの光源２０を用いているので、複数の光源を用いた場合に比べて、光源による発熱部を減らすことができる。したがって、容易に光学系の発熱を防ぐことができる。
　このような投射型表示装置２Ａは、上記投射型表示装置２と同様に、色分離素子と偏光分離素子との間の光路上の波長選択性位相差板も不要であるので、より、効果的にコントラストの低下を抑えることができる。加えて、光源に由来する発熱を防ぎ、更にコントラストの低下を抑えることができる。
　以上、実施の形態および変形例を挙げて本技術を説明したが、本技術は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態において例示した光学部の構成要素、配置および数等は、あくまで一例であり、全ての構成要素を備える必要はなく、また、他の構成要素を更に備えていてもよい。
　また、上記実施の形態等では、第１ないし第３の波長帯域として赤色帯域、緑色帯域および青色帯域を例示したが、これらのうち一部が他の波長帯域であってもよい。また、３つの波長帯域に限らず、更に第４の波長帯域として他の波長帯域、例えば近赤外帯域の光が用いられても構わない。
　更に、図８および図９では、色合成素子１７を用いた場合を示したが、図８および図９では、色合成素子１７に代えて色合成素子１７Ａを配置するようにしてもよい。即ち、色分離素子２１と色合成素子１７Ａとを組み合わせるようにしてもよい。
　更に、上記実施の形態等では、光源から半値全幅が４０ｎｍ以下の青色帯域の光が出射される場合について説明したが、光源から出射された後、色合成素子の入射前に、狭帯域のスペクトルを有する光に変換するようにしてもよい。
　なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であってこれに限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
　なお、本技術は、以下のような構成も可能である。
（１）
　第１ないし第３の波長帯域の光を出射する１または複数の光源と、
　前記第１ないし第３の波長帯域の各光を変調する第１ないし第３の光変調素子と、
　前記第１の波長帯域の光について、Ｓ偏光およびＰ偏光の両方を反射または透過し、前記第２および第３の波長帯域の光について、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する特性を有し、前記第１ないし第３の光変調素子から出射した各波長帯域の光を合成する色合成素子と、
　前記色合成素子で合成された光を投射する投射光学系とを備え、
　前記色合成素子に入射する前記第１の波長帯域の光のスペクトルの半値全幅は４０ｎｍ以下である
　投射型表示装置。
（２）
　更に、前記第１ないし第３の波長帯域のうちの２つの波長帯域の光が入射するとともに、前記２つの波長帯域の光をそれぞれ対応する前記第１ないし第３の光変調素子のいずれかに導く第１の偏光分離素子と、
　前記第１ないし第３の波長帯域のうちの他の１つの波長帯域の光が入射するとともに、前記１つの波長帯域の光を対応する前記第１ないし第３の光変調素子のいずれかに導く第２の偏光分離素子とを備えた
　前記（１）に記載の投射型表示装置。
（３）
　前記第１の偏光分離素子に前記第１の波長帯域の光および前記第３の波長帯域の光が入射し、前記第２の偏光分離素子に前記第２の波長帯域の光が入射する
　前記（２）に記載の投射型表示装置。
（４）
　前記第１の偏光分離素子は、前記第１および第３の光変調素子で変調された光を前記色合成素子に導き、
　前記第２の偏光分離素子は、前記第２の光変調素子で変調された光を前記色合成素子に導く
　前記（３）に記載の投射型表示装置。
（５）
　更に、前記第１の偏光分離素子と前記色合成素子との間の光路に設けられた第１の位相差板と、
　前記第２の偏光分離素子と前記色合成素子との間の光路に設けられた第２の位相差板とを備えた
　前記（４）に記載の投射型表示装置。
（６）
　前記第１の偏光分離素子と前記色合成素子との間および、前記第２の偏光分離素子と前記色合成素子との間に、偏光板および波長選択性位相差板が設けられていない
　前記（４）に記載の投射型表示装置。
（７）
　更に、前記光源から出射された前記第１ないし第３の波長帯域の光が入射し、前記第１および第３の波長帯域の光を前記第１の偏光分離素子へ導くとともに、前記第２の波長帯域の光を前記第２の偏光分離素子へ導く色分離素子を備えた
　前記（４）に記載の投射型表示装置。
（８）
　更に、前記色分離素子と前記第１の偏光分離素子との間に、前記第１および第３の波長帯域の光のうち前記第３の波長帯域の光に選択的に機能する波長選択性位相差板を備えた
　前記（７）に記載の投射型表示装置。
（９）
　前記色分離素子は、前記第３の波長帯域の光が入射する第１の入射面と、前記第１および第２の波長帯域の光が入射する第２の入射面とを有する
　前記（７）に記載の投射型表示装置。
（１０）
　前記第１の入射面に前記第３の波長帯域のＰ偏光が入射し、前記第２の入射面に前記第１の波長帯域の光のＳ偏光が入射する
　前記（９）に記載の投射型表示装置。
（１１）
　前記色合成素子は、前記第１の波長帯域の光について、Ｓ偏光およびＰ偏光の両方を透過する特性を有する
　前記（１）乃至（１０）のうちいずれか１つに記載の投射型表示装置。
（１２）
　前記色合成素子は、前記第１の波長帯域の光について、Ｓ偏光およびＰ偏光の両方を反射する特性を有する
　前記（１）乃至（１０）のうちいずれか１つに記載の投射型表示装置。
（１３）
　前記１の光源を有する
　前記（１）乃至（１２）のうちいずれか１つに記載の投射型表示装置。
（１４）
　前記１の光源は白色光を出射する
　前記（１３）に記載の投射型表示装置。
（１５）
　前記第１の波長帯域は青色帯域、前記第２の波長帯域は緑色帯域、前記第３の波長帯域は赤色帯域である
　前記（１）乃至（１４）のうちいずれか１つに記載の投射型表示装置。
（１６）
　前記第１ないし第３の光変調素子は反射型光変調素子である
　前記（１）乃至（１５）のうちいずれか１つに記載の投射型表示装置。
　本出願は、日本国特許庁において２０１６年９月６日に出願された日本特許出願番号第２０１６－１７３８４６号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。
　当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (16)

  1. 　第１ないし第３の波長帯域の光を出射する１または複数の光源と、
    　前記第１ないし第３の波長帯域の各光を変調する第１ないし第３の光変調素子と、
    　前記第１の波長帯域の光について、Ｓ偏光およびＰ偏光の両方を反射または透過し、前記第２および第３の波長帯域の光について、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する特性を有し、前記第１ないし第３の光変調素子から出射した各波長帯域の光を合成する色合成素子と、
    　前記色合成素子で合成された光を投射する投射光学系とを備え、
    　前記色合成素子に入射する前記第１の波長帯域の光のスペクトルの半値全幅は４０ｎｍ以下である
    　投射型表示装置。
  2. 　更に、前記第１ないし第３の波長帯域のうちの２つの波長帯域の光が入射するとともに、前記２つの波長帯域の光をそれぞれ対応する前記第１ないし第３の光変調素子のいずれかに導く第１の偏光分離素子と、
    　前記第１ないし第３の波長帯域のうちの他の１つの波長帯域の光が入射するとともに、前記１つの波長帯域の光を対応する前記第１ないし第３の光変調素子のいずれかに導く第２の偏光分離素子とを備えた
    　請求項１に記載の投射型表示装置。
  3. 　前記第１の偏光分離素子に前記第１の波長帯域の光および前記第３の波長帯域の光が入射し、前記第２の偏光分離素子に前記第２の波長帯域の光が入射する
    　請求項２に記載の投射型表示装置。
  4. 　前記第１の偏光分離素子は、前記第１および第３の光変調素子で変調された光を前記色合成素子に導き、
    　前記第２の偏光分離素子は、前記第２の光変調素子で変調された光を前記色合成素子に導く
    　請求項３に記載の投射型表示装置。
  5. 　更に、前記第１の偏光分離素子と前記色合成素子との間の光路に設けられた第１の位相差板と、
    　前記第２の偏光分離素子と前記色合成素子との間の光路に設けられた第２の位相差板とを備えた
    　請求項４に記載の投射型表示装置。
  6. 　前記第１の偏光分離素子と前記色合成素子との間および、前記第２の偏光分離素子と前記色合成素子との間に、偏光板および波長選択性位相差板が設けられていない
    　請求項４に記載の投射型表示装置。
  7. 　更に、前記光源から出射された前記第１ないし第３の波長帯域の光が入射し、前記第１および第３の波長帯域の光を前記第１の偏光分離素子へ導くとともに、前記第２の波長帯域の光を前記第２の偏光分離素子へ導く色分離素子を備えた
    　請求項４に記載の投射型表示装置。
  8. 　更に、前記色分離素子と前記第１の偏光分離素子との間に、前記第１および第３の波長帯域の光のうち前記第３の波長帯域の光に選択的に機能する波長選択性位相差板を備えた
    　請求項７に記載の投射型表示装置。
  9. 　前記色分離素子は、前記第３の波長帯域の光が入射する第１の入射面と、前記第１および第２の波長帯域の光が入射する第２の入射面とを有する
    　請求項７に記載の投射型表示装置。
  10. 　前記第１の入射面に前記第３の波長帯域のＰ偏光が入射し、前記第２の入射面に前記第１の波長帯域の光のＳ偏光が入射する
    　請求項９に記載の投射型表示装置。
  11. 　前記色合成素子は、前記第１の波長帯域の光について、Ｓ偏光およびＰ偏光の両方を透過する特性を有する
    　請求項１に記載の投射型表示装置。
  12. 　前記色合成素子は、前記第１の波長帯域の光について、Ｓ偏光およびＰ偏光の両方を反射する特性を有する
    　請求項１に記載の投射型表示装置。
  13. 　前記１の光源を有する
    　請求項１に記載の投射型表示装置。
  14. 　前記１の光源は白色光を出射する
    　請求項１３に記載の投射型表示装置。
  15. 　前記第１の波長帯域は青色帯域、前記第２の波長帯域は緑色帯域、前記第３の波長帯域は赤色帯域である
    　請求項１に記載の投射型表示装置。
  16. 　前記第１ないし第３の光変調素子は反射型光変調素子である
    　請求項１に記載の投射型表示装置。
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