JP2000075246A

JP2000075246A - 投射型表示装置

Info

Publication number: JP2000075246A
Application number: JP10259361A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Sekine; 淳関根; Yuji Mabe; 雄二間辺
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-08-28
Filing date: 1998-08-28
Publication date: 2000-03-14

Abstract

(57)【要約】【課題】ゴースト像の発生を防止して、明瞭な画像を
投影することができる投射型表示装置を提供すること。【解決手段】光源１から射出された光源光は、偏光変
換装置２によって偏光ビームスプリッタ３の偏光分離部
３Ｐに対してＳ方向の振動方向を有するＳ偏光に変換さ
れて、偏光ビームスプリッタ３に入射する。このような
偏光ビームスプリッタ３の入射面に入射したＳ偏光の一
部は、偏光ビームスプリッタ３の研削部やＶ溝部に入射
して散乱される。このような散乱光のうちの一部は、偏
光ビームスプリッタ３に入射し、偏光分離部３Ｐ等によ
って反射されるなどして、偏光ビームスプリッタ３を射
出する。この散乱光は、Ｓ偏光であって、偏光ビームス
プリッタ３の射出面と投射レンズ３との間に配置された
偏光板５に入射するが、この偏光板５はＰ偏光が透過す
るように光学軸が配置されているために、入射した散乱
光は、偏光板５によって吸収される。この結果、散乱光
が投射レンズ６に入射することを回避して、ゴースト像
の発生を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、投射型表示装置に
関するものであり、より詳しくは、光源光を偏光装置に
て直線偏光に変換し、この偏光光を偏光ビームスプリッ
タを経由してライトバルブに入射・変調させて射出さ
せ、出射した変調光を偏光ビームスプリッタにて検光
し、検光光を投射レンズにて投射する投射型表示装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の投射型表示装置を開示したものと
して、例えば特許公開公報平３−２３６６９６号公報が
ある。

【０００３】図９は、上記公報の第１３図に記載された
投射型表示装置を説明する図である。図示の投射型表示
装置において、ランプ及び凹面鏡から構成される光源６
１から射出された光源光は、光軸上に配置されたＢ光反
射ダイクロイックミラー６２とＧ光反射ダイクロイック
ミラー６３とから構成される三色分解光学系によってＲ
光、Ｇ光及びＢ光に色分解される。色分解された各色光
は、それぞれの色光毎に配置された偏光ビームスプリッ
タ６４Ｒ、６４Ｇ、６４Ｂに入射する。これらの偏光ピ
ームスプリッタに入射した各色光は、偏光ピームスプリ
ッタの偏光分離部を透過するＰ偏光と、偏光分離部にて
反射されるＳ偏光とに偏光分離される。各色光のＰ偏光
は、不要光として廃棄され、Ｓ偏光は、各偏光ビームス
プリッタの射出面近傍に配置された各色光用の反射型ラ
イトバルブ６５Ｒ、６５Ｇ、６５Ｂに入射する。各ライ
トバルブに入射した光は、各色光に対応する色信号によ
って変調作用を受けて、変調光（Ｐ偏光）と非変調光
（Ｓ偏光）の混合光として反射・射出される。各反射光
は、各偏光ビームスプリッタに再度入射し、偏光分離部
を透過する変調光を投射光として取り出される（検光さ
れる）。各色光の検光光は、クロスダイクロイックプリ
ズム６６にて色合成され、投射レンズ６７にて図示を省
略するスクリーンに投射される。

【０００４】さらに、上記の投射型表示装置のライトバ
ルブヘの照明を改良した装置として、例えば特許公開平
８−３０４７３９号公報や特許公開平７−２２５３７９
号公報に記載のように偏光装置を使用するものがある。

【０００５】後者の投射型表示装置で用いられる偏光装
置は、これを経由させることにより、ランダムな偏光光
であった光源光を一方向振動の直線偏光に変換するもの
である。すなわち、前者の従来装置では、三色分解した
各色光を各色光毎に配置した偏光ビームスプリッタにて
偏光分離し、一方の偏光はライトバルブヘの照明光とし
て使用するが、他方の偏光は廃棄してしまう構成となっ
ていたために、高輝度のライトバルブ照明が達成できな
かったが、後者の従来装置では、この点を改良すること
によって廃棄する光を無くすことができることから、高
輝度の照明が達成でき、その結果、投射像の輝度が向上
するとされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の従来型
表示装置に上記の偏光装置を採用した後者の投射型表示
装置においては、ライトバルブヘの照明輝度が格段に向
上し、投射されるフルカラー像も輝度を確かに上げるこ
とができるが、投射するスクリーンの投射像の上下左右
の端部にゴースト像が強く投射されてしまうことがあっ
た。

【０００７】上記のような反射型ライトバルブを使用す
る投射型表示装置において、このようなゴースト像を防
止する方法として、投射レンズと色合成プリズムとの間
に１／４波長位相板を配置することが知られている。こ
の方法は、投射レンズを構成する複数のレンズの一部の
表面において反射された光が、光軸を逆方向に進行して
ライトバルブに再度入射されて反射され、当該反射光が
再度投射レンズに入射して投射されてしまうことにより
発生するゴースト像を防止する方法である。

【０００８】より詳しく説明すると、色合成プリズムを
出射した合成光は、１／４波長位相板を経由することに
より円偏光に変換されて投射レンズに入射してスクリー
ンに投射されるが、投射レンズへの入射光のうち投射レ
ンズによる一部反射光は、再度１／４波長位相板を逆行
することになる。位相板を逆行して出射した光は、投射
レンズに入射する前の色合成光と振動方向が９０度変化
した偏光光に変換されてそのまま逆進し、ライトバルブ
前面に配置されている偏光ビームスプリッタによって偏
光分離される。つまり、投射レンズで一部反射された光
は、ライトバルブに入射することなく廃棄されることに
なり、ゴースト像としてスクリーンに投射されることは
ない。

【０００９】しかし、上記のゴースト像は、上記の方
法、すなわち投射レンズと色合成プリズムとの間に１／
４波長位相板を配置しても除くことができなかった。つ
まり、その原因は、投射レンズ中のレンズの表面の反射
光によるゴースト像ではないものと考えられる。

【００１０】本発明者は、研究の結果、上記ゴースト像
が偏光分離及び検光光学系として使用されている偏光ビ
ームスプリッタに起因することを見いだした。すなわ
ち、本発明者は、まず各色光用の偏光分離・検光用の偏
光ビームスプリッタをのサイズをより大きいものとする
実験を行った。そうすると、前述のゴースト像は少なく
なることが分かった。

【００１１】しかし、偏光ビームスプリッタの大きさ
は、光学設計に基づき決定されるのものであって、この
寸法を大きくすることはコストの増加、装置の大型化を
招くこととなる。一方、上記偏光ビームスプリッタを光
学設計に不可欠な大きさにまで小さくしていくと、上記
のようなゴースト像が発生してしまう。

【００１２】本発明は、このようなゴースト像の発生を
防止して、明瞭な画像を投影することができる投射型表
示装置を提供することをその目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の投射型表示装置は、光源からの光を単一成
分の第１偏光光に変換する変換装置と、第１偏光光と当
該第１偏光光と異なる成分の第２偏光光とを分離するこ
とができる偏光分離部材を有する偏光分離装置と、偏光
分離装置を経た第１偏光光である照明光が入射した場合
に、当該照明光を変調して出射させる変調装置と、変調
装置を出射して偏光分離装置に再度入射して偏光分離部
で検光された第２偏光光を投射する投射レンズと、偏光
分離装置の偏光分離部と投射レンズとの間に配置される
偏光装置とを備えることを特徴とする。

【００１４】このように、偏光装置を偏光分離装置の偏
光分離部と投射レンズとの間に配置することにより、変
換装置からの第１偏光光が偏光分離装置のエッジ等で散
乱されることに起因して発生したゴースト光が投射レン
ズに入射することを防止できる。よって、ゴースト像の
ない明瞭な画像をスクリーンに投影することができる。

【００１５】また、好ましい態様では、偏光分離装置を
経た照明光をＲ光、Ｇ光並びにＢ光に分解して変調装置
に出射するとともに当該変調装置を経てそれぞれ変調さ
れた各色光を合成して出射する色分解合成光学系をさら
に備え、偏光分離装置が、第１偏光光を照明光として分
離するとともに色分解合成光学系を出射した合成後の各
色光を検光する偏光分離面を偏光分離部として有する偏
光ビームスプリッタを含み、変調装置が、色分解光学系
から各色光が入射した場合に当該各色光をそれぞれ変調
して出射させる３つのライトバルブを含むことを特徴と
する。

【００１６】このような投射型表示装置によれば、照明
光として分離された第１偏光光が色分解合成光学系を経
て各色光に分離され、３つのライトバルブでそれぞれ変
調されて出射した後、再度色分解合成光学系を経て合成
され、偏光分離部で検光される。ここで、偏光装置が偏
光分離部と投射レンズとの間に配置されるので、ゴース
ト像のないカラー画像を投影することができる。

【００１７】また、好ましい態様では、変換装置を経た
照明光をＲ光、Ｇ光並びにＢ光に分解する色分解光学系
と、当該色分解光学系を出射し偏光分離装置及び変調装
置を経てそれぞれ変調された各色光を合成して出射する
合成光学系とをさらに備え、偏光分離装置が、第１偏光
光を各色光ごとに照明光として分離するとともに各色光
を当該各色光ごとに検光する偏光分離面を偏光分離部と
してそれぞれ有する３つの偏光ビームスプリッタを含
み、変調装置が、色分解光学系から各色光が入射した場
合に当該各色光をそれぞれ変調して出射させる３つのラ
イトバルブを含むことを特徴とする。

【００１８】このような投射型表示装置によれば、照明
光として分離された第１偏光光が色分解光学系を経て各
色光に分離され、３つのライトバルブでそれぞれ変調さ
れて出射した後、偏光分離部で検光され、合成光学系を
経て合成される。ここで、偏光装置が偏光分離部と投射
レンズとの間に配置されるので、ゴースト像のないカラ
ー画像を投影することができる。

【００１９】また、好ましい態様では、偏光装置が、偏
光ビームスプリッタの偏光分離面のそれぞれと合成光学
系との間に配置されることを特徴とする。

【００２０】このような投射型表示装置によれば、偏光
ビームスプリッタで発生したゴースト光が合成光学系に
入射することを防止できる。

【００２１】また、好ましい態様では、偏光装置が、合
成光学系の出射面と投射レンズとの間に配置されること
を特徴とする。

【００２２】このような投射型表示装置によれば、偏光
ビームスプリッタで発生したゴースト光が合成光学系を
通過した場合であっても投影レンズに入射することを簡
易に防止できる。

【００２３】また、好ましい態様では、偏光装置が、偏
光板であることを特徴とする。

【００２４】このような投射型表示装置によれば、ゴー
スト光を簡易に除去できる。

【００２５】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１は、本発明
に係る第１実施形態の投射型表示装置の構造を説明する
図である。

【００２６】この投射型表示装置は、ランプ及び凹面鏡
からなる光源１と、光源１を射出した光源光を第１偏光
（Ｓ偏光）たる照明光に変換する変換装置である偏光変
換装置２と、偏光分離部３Ｐを備える偏光ビームスプリ
ッタ３と、偏光ビームスプリッタ３の射出面近傍の光軸
上に配置された反射型の光変調装置であるライトバルブ
４と、偏光ビームスプリッタ３を透過して検光された第
２偏光（Ｐ偏光）たる変調光をスクリーン（図示を省
略）上に投射する投射レンズ６とを備える。そして、偏
光ビームスプリッタ３と投射レンズ６との間の光軸上に
は、ライトバルブ４で変調されて偏光ビームスプリッタ
３で検光されたＰ偏光を通過させるとともに、偏光ビー
ムスプリッタ３のエッジ部分等で反射されたＳ偏光が投
射レンズ６に入射することを阻止する偏光板５が配置さ
れている。

【００２７】上記装置において、光源１を射出した光源
光は、偏光変換装置２に入射してＳ偏光に変換される。
偏光変換装置２によって形成されたＳ偏光は、偏光ビー
ムスプリッタ３に入射するが、偏光ビームスプリッタ３
の偏光分離部３ＰがＰ偏光の振動方向に対して反射する
Ｓ方向に配置されているために、偏光分離部３Ｐにて反
射されて、進行方向を直角に変えて進行し、偏光ビーム
スプリッタ３を射出する。偏光ビームスプリッタ３を射
出してライトバルブ４に入射したＳ偏光は、このライト
バルブ４への色信号によって選択された特定の選択領域
では、変調作用を受けて振動方向を９０度変えたＰ偏光
に変換され、色信号によって選択されなかった非選択領
域では、入射したＳ偏光のままで反射・射出される。す
なわち、ライトバルブ４からの射出光は、変調光である
Ｓ偏光と非変調光であるＰ偏光との混合光として射出さ
れるのであり、この射出光は、偏光ビームスプリッタ３
に再度入射し、偏光分離部３Ｐによってこれを透過する
Ｐ偏光たる変調光と反射して廃棄されるＳ偏光たる非変
調光とに偏光分離、すなわち検光される。偏光ビームス
プリッタ３を透過して検光されたＰ偏光たる変調光は、
投射レンズ６に入射する前に、Ｐ偏光が透過するように
光学軸を配置した偏光板５を経て、投射レンズ６に入射
し、スクリーン上に投射される。

【００２８】以上の動作は、光源光のうちの偏光ビーム
スプリッタ３に入射して偏光分離部３Ｐで反射された照
明光であってライトバルブ４に入射してライトバルブ４
で変調されて射出して投射される通常の投射光の説明で
あった。本実施形態では、偏光ビームスプリッタ３のエ
ッジ部等によって散乱された光に着目し、この散乱光に
よるゴースト像の発生を、偏光ビームスプリッタ３と投
射レンズ６との間に配置した偏光板５によって防止す
る。

【００２９】図２は、図１の投射型表示装置に組み込ま
れる偏光分離用及び検光用の偏光ビームスプリッタ３の
斜視図である。

【００３０】偏光ビームスプリッタ３は、略同一形状の
透明光学ガラス部材からなる直角二等辺三角形プリズム
３ａ、３ｂを接合したものであり、一方のプリズム３ａ
の底面に誘電体多層膜から構成される偏光分離膜を形成
するとともに、他方のプリズム３ｂの底面との間に光学
用の接着剤を介入させることにより、両プリズム３ａ、
３ｂを接着して一体化させている。この偏光ビームスプ
リッタ３は、両プリズム３ａ、３ｂの頂点に対応する線
に平行なＡＢ方向に垂直な断面で正方形状を有し、その
１つの対角線に偏光分離膜である偏光分離部３Ｐと接着
剤層部とを有している。

【００３１】図３（ａ）は、図２の偏光ビームスプリッ
タ３のＣ部分の拡大図であり、図３（ｂ）は、偏光ビー
ムスプリッタ３のＤ部分の拡大図である。偏光ビームス
プリッタ３を構成する両プリズム３ａ、３ｂは、光学ガ
ラス部材を所定形状に研削後、表面を光学研磨すること
によって作製されるが、各プリズム３ａ、３ｂのエッジ
部では、ピリ（欠け）防止のためにエッジを削除する面
取りがしてある。この結果、偏光ビームスプリッタ３の
エッジ部は、すべて微少の平面研削部を有することにな
る。また、両プリズム３ａ、３ｂの接合面が露出する部
分では、エッジ研削部が内部に斜めに落ち込んで微小な
三角凹溝部（Ｖ溝部）が形成される。なお、一方のプリ
ズム３ａの底面には誘電体膜が全面に形成されているわ
けではなく、その外周部は、誘電体膜が形成されていな
い領域を帯状に有している。このような誘電体膜非形成
部は、誘電体膜形成時にプリズム３ａを当該非形成部を
使用して保持することによって形成されてしまうもので
ある。

【００３２】ところで、偏光ビームスプリッタ３は、コ
スト低滅、投射装置の小型化等の要求から、光学設計上
大きさが必要最小限になるように決定、作製される。し
たがって、図１のような投写型露光装置において、光源
光は、光源１のランプや凹面鏡の製造誤差、偏光変換装
置２の製造誤差、各部材の取り付け誤差等によって、そ
の一部が偏光ビームスプリッタ３の研削部やＶ溝部に入
射し、散乱されてしまう。散乱された光源光の一部は、
偏光ビームスプリッタ３の投射レンズ６側に出射し、残
りの一部は、偏光ビームスプリッタ３に入射して偏光分
離部３Ｐで反射されて偏光ビームスプリッタ３の投射レ
ンズ６側に出射する。このような散乱光は、偏光板５が
なければ、ゴースト像として投射されてしまう。

【００３３】図４は、偏光ビームスプリッタ３の研削部
やＶ溝部で生じる散乱光の光路を概念的に説明する図で
ある。例えば、光線Ｌ１は、偏光ビームスプリッタ３の
Ｖ溝部で散乱されて、偏光ビームスプリッタ３から投射
レンズ６側にゴースト光として出射する。また、光線Ｌ
２は、偏光ビームスプリッタ３のＶ溝部で散乱されて、
偏光ビームスプリッタ３の側面及び偏光分離部３Ｐで反
射された後、偏光ビームスプリッタ３から投射レンズ６
側にゴースト光として出射する。このような、ゴースト
光によるゴースト像の発生を防止するため、この投写型
露光装置では、偏光ビームスプリッタ３と投射レンズ６
との間に偏光板５を配置している。

【００３４】以下、偏光板５の働きについて説明する。
光源１から射出された光源光は、図１に示す偏光変換装
置２によって偏光ビームスプリッタ３の偏光分離部３Ｐ
に対してＳ方向の振動方向を有するＳ偏光に変換され
て、偏光ビームスプリッタ３に入射する。このような偏
光ビームスプリッタ３の入射面に入射したＳ偏光のうち
の一部は、前述のように偏光ビームスプリッタ３の研削
部やＶ溝部に入射して散乱される。このような散乱光の
うちの一部は、偏光ビームスプリッタ３に入射し、偏光
分離部３Ｐ等によって反射されるなどして、偏光ビーム
スプリッタ３を射出する。この散乱光は、Ｓ偏光であっ
て、偏光ビームスプリッタ３の射出面と投射レンズ３と
の間に配置された偏光板５に入射するが、この偏光板５
はＰ偏光が透過するように光学軸が配置されているため
に、入射した散乱光は、偏光板５によって吸収される。
この結果、散乱光が投射レンズ６に入射することを回避
して、ゴースト像の発生を防止できる。

【００３５】（第２実施形態）図５は、第２実施形態の
投射型表示装置の構造を説明する図である。白色ランプ
及び凹面鏡から構成される光源１１を射出した平行光束
は、第１レンズ板２２と、第２レンズ板２３と、１／２
波長位相板２５を取り付けた偏光ビームスプリッタプリ
ズムアレイ２４とからなる偏光変換装置２に入射する。
この偏光変換装置２に入射した平行光束は、まず複数の
レンズ素子２２ａ（例えば４×５個）をマトリクス状に
配列した第１レンズ板２２に入射し、この第１レンズ板
２２を構成するレンズ素子２２ａの外形によって決定さ
れる開口によってレンズ素子２２ａの数だけに分割され
る。なお、第１レンズ板２２を構成する各レンズ素子２
２ａの外形は、すぺて同一形状であって、且つ被照明体
であるところのライトバルブ４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂ
（後述）と相似形となっている。

【００３６】第１レンズ板２２を構成する各レンズ素子
２２ａの焦点位置には、各レンズ素子２２ａのそれぞれ
と相対する位置に各レンズ素子２３ａを配列した第２レ
ンズ板２３を配置する。第１レンズ板２２と第２レンズ
板２３とを上述のような配置とすることにより、第１レ
ンズ板２２のレンズ素子２２ａのそれぞれに入射した平
行光束は、第２レンズ板２３のレンズ素子２３ａの中央
部に集光してレンズ素子２３ａ上に輝点を形成する。

【００３７】第２レンズ板２３のレンズ素子２３ａの輝
点から射出した光は、第２レンズ板２３の射出面近傍に
配置した偏光ビームスプリッタプリズムアレイ２４に入
射する。なお、この偏光ビームスプリッタプリズムアレ
イ２４を構成する偏光ビームスプリッタ２４ａ、２４ｂ
は、第２レンズ板２３のレンズ素子２３ａの幅の１／２
の幅を有しており、本実施形態の場合、偏光ビームスプ
リッタ２４ａをレンズ素子２３ａの中央部側にそれぞれ
配置し、偏光ビームスプリッタ２４ｂをレンズ素子２３
ａの境界部側にそれぞれ配置する。したがって、レンズ
素子２３ａ上の輝点から射出された光は、偏光ビームス
プリッタ２４ａに入射して偏光ビームスプリッタ２４ａ
の偏光分離部を透過するＰ偏光と、偏光分離部で反射さ
れて隣接する偏光ビームスプリッタ２４ｂに入射してこ
の隣接偏光ビームスプリッタ２４ｂの偏光分離部で反射
されて射出するＳ偏光とに偏光分離される。

【００３８】なお、偏光ビームスプリッタ２４ａを透過
するＰ偏光は、偏光ビームスプリッタ２４ａの射出面に
配置された１／２波長位相板２５によってＳ偏光に変換
される。この結果、光源光は、偏光変換装置２を通過す
ることにより、全てＳ偏光に変換されることになる。

【００３９】偏光変換装置２によって形成されたＳ偏光
は、偏光ビームスプリッタ３に入射する。この偏光ビー
ムスプリッタ３の偏光分離部３ＰはＳ偏光に対して反射
するＳ方向に配置されているため、偏光ビームスプリッ
タ３に入射したＳ偏光は、偏光分離部３Ｐによって反射
されて射出し、色分解合成光学系を構成するいわゆるフ
ィリップス型プリズム７に入射する。

【００４０】フィリップス型プリズム７は、第１プリズ
ム７１、第２プリズム７２及び第３プリズム７３から構
成されており、第１プリズム７１と第２プリズム７２と
の間には空隙を有している。さらに、第１プリズム７１
の空隙を構成する面には、Ｂ光反射ダイクロイック膜７
０Ｂが、第２プリズム７２と第３プリズム７３の接合面
にはＲ光反射ダイクロイック膜７０Ｒが形成されてい
る。

【００４１】上記フィリップス型プリズム７の第１プリ
ズム７１に入射したＳ偏光の白色光のうちのＢ光は、ダ
イクロイック膜７０Ｂによって反射されて第１プリズム
中を進行し、第１プリズム７１の入射面にて全反射を受
けて進行し、第１プリズム７１から射出して、この射出
面近傍に配置されたＢ光用ライトバルブ４１ＢをＳ偏光
にて照明する。第１プリズム７１を透過して進行するＲ
光及びＧ光の混合光は、第２プリズム７２に入射して進
行し、第２プリズム７２と第３プリズム７３との接合面
に設けたＲ光反射ダイクロイック膜７０Ｒで反射されて
進行するＲ光と、そのまま透過して第３プリズム７３中
に進行するＧ光とに色分離される。前者のＲ光は、第２
プリズム７２中を進行して、第１プリズム７１との空隙
を構成する面にて全反射を受けさらに進行して射出し、
Ｒ光用ライトバルブ４１Ｒを照明する。後者のＧ光は、
そのまま第３プリズム７３を進行して第３プリズム７３
を射出し、Ｇ光用ライトバルブ４１Ｇを照明する。

【００４２】各色光用ライトバルブ４１Ｒ、４１Ｇ、４
１Ｂに入射した各色光は、各ライトバルブ４１Ｒ、４１
Ｇ、４１Ｂに入力される色信号によって変調作用を受
け、変調光たるＰ偏光と非変調光たるＳ偏光との混合光
としてそれぞれ反射・射出される。

【００４３】各色光用のライトバルブ４１Ｒ、４１Ｇ、
４１Ｂを射出した光は、それぞれ入射光軸と同一の光軸
上を反対方向に進行してフィリップス型プリズム７に再
入射し、第１プリズム７１の入射面から合成光として射
出される。

【００４４】フィリップス型プリズム７によって色合成
され射出された光は、偏光ビームスプリッタ３に入射す
る。この合成光のうち、変調光のみは偏光ビームスプリ
ッタ３の偏光分離部３Ｐの透過光として検光され、非変
調光は反射光として廃棄される。検光光は、Ｐ偏光が透
過するように光学軸を調整して配置された偏光板５０を
経て投射レンズ６に入射し、図示しないスクリーン上に
フルカラー画像を投射する。

【００４５】偏光ビームスプリッタ３は、偏光分離光学
系と検光光学系を兼用するわけであるが、前述のよう
に、直角二等辺三角柱プリズム部材を偏光分離部を挟み
こんで接着剤にて固着形成したものであって、そのプリ
ズムのエッジ部はすぺて微少量研削によりカットされて
いる。このカット部分によって光源光であってＳ偏光に
変換された光が散乱される。この散乱光のうち、直接偏
光ビームスプリッタ３を通過、射出されて偏光板５０に
入射したＳ偏光は、偏光板５０によって吸収され、投射
レンズ６に入射することはない。また、前述のカット部
によって散乱されて偏光ビームスプリッタ３中を進行す
るＳ偏光は、偏光分離部３Ｐで反射されて射出し、偏光
板５０に入射しここで同様に吸収される。

【００４６】以上の様に、偏光ビームスプリッタ３に入
射する光源光であって、偏光ビームスプリッタ３のプリ
ズム加工によって形成されるエッジ部、Ｖ溝部等によっ
て散乱される光は、投射型表示装置の偏光ビームスプリ
ッタ３の検光光の射出面側に配置した偏光板５０によっ
て吸収されることになり、投射レンズ６中に入射するこ
とがなく、ゴースト像を投射することもない。

【００４７】（第３実施形態）図６は、第３実施形態の
投射型表示装置の構造を説明する図である。第３実施形
態の装置は、第１実施形態の装置を変形したものであ
り、同一部分には同一の符号を付して重複説明を省略す
る。第３実施形態の装置は、各色光用のライトバルブ４
１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂの照明光がＰ偏光であり、投射変
調光がＳ偏光となっている点で第１実施形態の装置と異
なる。

【００４８】具体的に説明すると、この第２実施形態の
投射型表示装置は、第１実施形態の装置と比較して、偏
光変換装置１０２がＰ偏光を射出するように構成される
こと、偏光ビームスプリッタ３に対してＰ偏光が射出さ
れる様に入射させること、変調光がＳ偏光となるためＳ
偏光を検光光として取り出す構成とすること、及び本発
明に係る偏光板５０をＰ偏光を吸収するように配置する
ことが異なる。

【００４９】光源１１から射出したランダムな偏光光で
ある光源光は、偏光変換装置１０２に入射する。この偏
光変換装置１０２に入射した光源光は、第１レンズ板２
２に入射し、第１レンズ板２２を構成するレンズ素子２
２ａによって分割される。分割された光源光は、対応す
る第２レンズ板２３のレンズ素子２３ａに集光され輝点
を形成する。これらの輝点から射出した光は、偏光ビー
ムスプリッタプリズムアレイ２４に入射し、偏光ビーム
スプリッタ２４ａの偏光分離部を透過するＰ偏光と、隣
接する偏光ビームスプリッタ２４ｂに入射して、偏光ビ
ームスプリッタ２４ｂの偏光分離部によって反射されて
射出するＳ偏光とに偏光分離される。偏光ビームスプリ
ッタ２４ｂのＳ偏光射出面には、１／２波長位相板２５
が配置してあって、入射したＳ偏光はＰ偏光に変換され
る。このように、１／２波長位相板２５を第１実施形態
と異なる位置に配置することにより、偏光変換装置１０
２からＰ偏光を出射させることができる。

【００５０】偏光変換装置１０２を射出したＰ偏光は、
偏光ビームスプリッタ３に入射する。入射したＰ偏光
は、偏光ビームスプリッタ３の偏光分離部３Ｐの配置に
対しＰ方向に振動しているためにそのまま透過し、フィ
リップス型プリズム７に入射する。フィリップス型プリ
ズム７で色分解された各色光は、それぞれライトバルブ
４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを照明する。各ライトバルブ４
１Ｒ、４１Ｇ、４１ＢからのＳ偏光を含む変調光は、逆
進し、フィリップス型プリズム７で色合成されてこれか
ら射出する。フィリップス型プリズム７を射出した合成
光は、偏光ビームスプリッタ３に入射して、変調光（Ｓ
偏光）のみが偏光分離部３Ｐによって反射、検光され
る。この検光光は、偏光ビームスプリッタ３の射出面と
投射レンズ６との間に配置した偏光板５０に入射する
が、この偏光板５０はＳ偏光に対してこれを透過させる
ように光学軸を配置しているために、検光された変調光
はそのまま透過し、投射レンズ６に入射して、フルカラ
ー像としてスクリーン上に投射されることになる。

【００５１】一方、光源光であって、偏光変換装置１０
２によってＰ偏光に変換された光のうち、偏光ビームズ
プリッタ３に入射し、この偏光ビームスプリッタ３を構
成するプリズムのエッジ部等によって散乱された光の一
部は、そのまま偏光ビームスプリッタ３を射出し、或い
は偏光ビームスプリッ３タ中を進行して偏光分離部３Ｐ
を透過して射出して、偏光板５０に吸収されることか
ら、投射レンズ６には入射せず、ゴースト像として投射
されることもない。

【００５２】なお、以上の第２及び第３実施形態におい
て、色分解合成光学系としていわゆるフィリップスタイ
プの合成プリズムを使用したが、色分解合成光学系は、
このタイプのプリズムに限定されるものではない。例え
ば、色分解色合成光学系としてフィリップス型プリズム
７の代わりにクロスダイクロイックプリズムを使用する
ことができる。

【００５３】（第４実施形態）図７は、第４実施形態の
投射型表示装置の構造を説明する図である。第３実施形
態の装置では、一つの偏光ビームスプリッタを用いて合
成光から変調光を検光するのではなく、各色光毎に検光
用の偏光ビームスプリッタを配置する。

【００５４】光源１１から射出した光源光は、平行光束
でランダム偏光であり、第２実施形態と同様の偏光変換
装置２を経由してＳ偏光に変換される。

【００５５】偏光変換装置２によってＳ偏光に変換され
た光源光は、光軸上に配置されたＢ光の透過特性と、Ｇ
光及びＲ光反射の特性とを有するダイクロイックミラー
８１に入射し、透過するＢ光と反射するＧ光及びＲ光の
合成光とに色分解される。後者のＲ光及びＧ光の合成光
は、Ｂ光と直交する方向に進行して光軸上にダイクロイ
ックミラー８１と平行に配置されたＧ光反射特性を有す
るダイクロイックミラー８２に入射し、反射されて直交
方向に進行するＧ光と、透過して直進するＲ光とに色分
解される。以上の説明から明らかなように、ダイクロイ
ックミラー８１、８２は、光源光をＲ光、Ｇ光及びＢ光
に色分解する色分解光学系を構成する。

【００５６】色分解されたＢ光、Ｇ光及びＲ光は、各色
光毎に配置された偏光ビームスプリッタ３５Ｂ、３５Ｇ
及び３５Ｒにそれぞれ入射する。これら偏光ビームスプ
リッタ３５Ｂ、３５Ｇ及び３５Ｒの偏光分離部は、入射
するＳ偏光にたいして反射するようにＳ方向に配置され
ており、入射した各色のＳ偏光は、それぞれの偏光分離
部で反射されて各偏光ビームスプリッタ３５Ｂ、３５Ｇ
及び３５Ｒをそれぞれ射出する。

【００５７】各偏光ビームスプリッタ３５Ｂ、３５Ｇ及
び３５Ｒを射出した各色のＳ偏光は、射出面近傍に配置
した反射型ライトバルブ４５Ｂ、４５Ｇ及び４５Ｒに入
射する。ライトバルブ４５Ｂ、４５Ｇ及び４５Ｒに入射
したＳ偏光は、各ライトバルブ４５Ｂ、４５Ｇ及び４５
Ｒに入力される色信号によって変調作用を受ける。各ラ
イトバルブ４５Ｂ、４５Ｇ及び４５Ｒによる変調光は、
Ｐ偏光となり、非変調光たるＳ偏光とともに反射射出さ
れ、再度偏光ビームスプリッタ３５Ｂ、３５Ｇ及び３５
Ｒに前述の射出面から逆方向に入射する。偏光ビームス
プリッタ３５Ｂ、３５Ｇ及び３５Ｒに入射した光のう
ち、変調光たるＰ偏光は、それぞれの偏光分離部を透過
して検光され、各偏光ビームスプリッタを透過射出す
る。偏光ビームスプリッタ３５Ｂ、３５Ｇ及び３５Ｒを
射出した変調光たるＰ偏光は、それぞれの射出面上に配
置した偏光板５５Ｂ、５５Ｇ及び５５Ｒに入射する。こ
こで、各偏光板５５Ｂ、５５Ｇ及び５５Ｒは、光学軸が
Ｓ偏光を吸収し、Ｐ偏光を透過するように配置されてい
るので、各色のＰ偏光は、各偏光板５５Ｂ、５５Ｇ及び
５５Ｒをそのまま透過する。各偏光板５５Ｂ、５５Ｇ及
び５５Ｒを射出した各色光のうち、偏光板５５Ｂを出射
したＢ光は、光軸上に配置されたＢ光反射ダイクロイッ
クミラー８６に入射し、ここで反射されて光軸を直角に
変えて進行する。また、偏光板５５Ｇを射出したＧ光
は、ダイクロイックミラー８６と平行に光軸上に配置し
たＧ光反射ダイクロイックミラー８７に入射し、ここで
反射されて光軸を直角に換えて進行し、さらにダイクロ
イックミラー８６に入射し、これを透過してＢ光と合成
される。偏光板５５Ｒを射出したＲ光は、ダイクロイッ
クミラー８７、８６に入射し、これらを透過して進行
し、Ｇ光及びＢ光と色合成される。以上の説明から明ら
かなように、ダイクロイックミラー８６、８７は、色合
成光学系を構成する。

【００５８】ダイクロイックミラー８６、８７からなる
色合成光学系によって形成された合成光は、投射レンズ
６に入射し、図示しないスクリーン上にフルカラー像と
して投射される。

【００５９】一方、光源光であって、偏光変換装置２に
よってＳ偏光に変換されてダイクロイックミラー８１、
８２によって色分解された各光光のうち、各偏光ビーム
スプリッタ３５Ｒ、３５Ｇ及び３５Ｂに入射し、これら
の偏光ビームスプリッタ３５Ｒ、３５Ｇ及び３５Ｂを構
成するプリズムのエッジ部等によって散乱された各色光
は、そのまま偏光ビームスプリッタ３５Ｒ、３５Ｇ及び
３５Ｂを射出し、或いは偏光ビームスプリッタ３５Ｒ、
３５Ｇ及び３５Ｂ中を進行して偏光分離部を透過して射
出する。このような各色の散乱光は、偏光ビームスプリ
ッタ３５Ｒ、３５Ｇ及び３５Ｂの出射面近傍に配置され
た偏光板５５Ｂ、５５Ｇ及び５５Ｒによって吸収される
ことから、投射レンズ６にゴースト光が入射せず、これ
がゴースト像として投射されることもない。

【００６０】（第５実施形態）図８は、第５実施形態の
投射型表示装置の構造を説明する図である。第５実施形
態の投射型表示装置では、光源１１から射出された光源
光は、略平行光束でランダム偏光であり、第２実施形態
と同様の偏光変換装置２を経由してＳ偏光に変換され
る。

【００６１】偏光変換装置２によってＳ偏光に変換され
た光源光は、Ｂ光反射特性を有するダイクロイックミラ
ー９４ａと、Ｒ光及びＧ光反射特性を有するダイクロイ
ックミラー９４ｂとを互いにＸ型に配置することによっ
て形成されたクロスダイクロイックミラー９４に入射
し、入射光軸に対して直角な方向に進行するＢ光と、Ｂ
光の反対方向に進行するＧ光及びＲ光の混合光とに色分
解される。

【００６２】クロスダイクロイックミラー９４によって
色分解されたＢ光は、進行して折り曲げミラー９５に入
射して光軸を直角に変えて進行し、Ｂ光用の偏光ビーム
スプリッタ３５Ｂに入射する。また、色分解されたＲ光
及びＢ光の混合光は、折り曲げミラー９６によって光軸
を直角に変えて進行し、光軸上に配置されたＧ光反射ダ
イクロイックミラー９８に入射し、そのまま透過するＲ
光と、反射して光軸を直角に変えて進行するＧ光とに色
分解される。ダイクロイックミラー９８によって色分解
されたＲ光及びＧ光は、それぞれ偏光ビームスプリッタ
３５Ｒ、３５Ｇに入射される。

【００６３】なお、なお、クロスダイクロイックミラー
９４、折り曲げミラー９５、９６、Ｇ光反射ダイクロイ
ックミラー９８は、色分解光学系を構成する。

【００６４】各偏光ビームスプリッタ３５Ｂ、３５Ｇ及
び３５Ｒの偏光分離部は、入射する各色のＳ偏光に対し
て反射するような配置となっているため、これらにそれ
ぞれ入射したＢ光、Ｇ光及びＲ光は、各偏光ビームスプ
リッタ３５Ｂ、３５Ｇ及び３５Ｒの偏光分離部によって
反射されて、偏光ビームスプリッタ３５Ｂ、３５Ｇ及び
３５Ｒを射出する。この射出面近傍には、各色光用の反
射型ライトバルブ４５Ｂ、４５Ｇ及び４５Ｒが配置され
ており、ライトバルブ４５Ｂ、４５Ｇ及び４５Ｒに入射
した各色のＳ偏光は、変調光（Ｐ偏光）と非変調光（Ｓ
偏光）の混合光として反射射出される。

【００６５】ライトバルブ４５Ｂ、４５Ｇ及び４５Ｒか
らの変調光及び非変調光は、再度各偏光ビームスプリッ
タ３５Ｂ、３５Ｇ及び３５Ｒに入射する。各偏光ビーム
スプリッタ３５Ｂ、３５Ｇ及び３５Ｒは、それぞれの偏
光分離部を透過する光を変調光（Ｐ偏光）として検光す
る。各色の検光光は、色合成光学系を構成するクロスダ
イクロイックプリズム９９に各異なる入射面から入射
し、内部にＸ型に配置されたＢ光反射ダイクロイック層
９９Ｂと、Ｒ光反射ダイクロイック層９９Ｒとによって
色合成が達成される。この結果、クロスダイクロイック
プリズム９９の射出面からは、Ｂ光、Ｇ光及びＲ光の合
成光が射出される。クロスダイクロイックプリズム９９
の射出面には、偏光板５６が配置されている。この偏光
板５６は、Ｐ偏光を透過させＳ偏光を吸収するように光
学軸が設定されており、クロスダイクロイックプリズム
９９を出射した合成光は、Ｐ偏光であるのでそのまま透
過し、投射レンズ６に入射して、フルカラー像として図
示しないスクリーン上に投射される。

【００６６】一方、光源光であって、偏光変換装置２に
よってＳ偏光に変換され色分解された各光光のうち、各
偏光ビームスプリッタ３５Ｒ、３５Ｇ及び３５Ｂに入射
し、これらの偏光ビームスプリッタ３５Ｒ、３５Ｇ及び
３５Ｂを構成するプリズムのエッジ部等によって散乱さ
れた各色光は、そのまま偏光ビームスプリッタ３５Ｒ、
３５Ｇ及び３５Ｂを射出し、或いは偏光ビームスプリッ
タ３５Ｒ、３５Ｇ及び３５Ｂ中を進行して偏光分離部で
反射されて射出する。このような各色の散乱光は、偏光
ビームスプリッタ３５Ｒ、３５Ｇ及び３５Ｂの出射面に
配置されたクロスダイクロイックプリズム９９によって
吸収されることから、投射レンズ６にゴースト光が入射
せず、これがゴースト像として投射されることもない。

【００６７】なお、本実施形態の変形として、各偏光ビ
ームスプリッタ３５Ｒ、３５Ｇ及び３５Ｂとクロスダイ
クロイックプリズム９９との間の各色光の路中に１／２
波長位相板を配置し、クロスダイクロイックプリズム９
９ヘの入射光をＳ偏光に変換して使用することが考えら
れる。この場合には、クロスダイクロイックプリズム９
９の射出面に配置する偏光板５６は、Ｐ偏光を吸収し、
Ｓ偏光を透過するように設定配置する。クロスダイクロ
イックプリズム９９のダイクロイック膜がＰ偏光に対し
てよりもＳ偏光の方が反射率が高いことを考慮し、投射
光のより輝度向上を達成するためである。

【００６８】以上、実施形態に即してこの発明を説明し
たが、この発明は上記実施形態に限定されるものではな
い。例えば、偏光変換装置２として、いずれの実施形態
でも第１レンズ板と、第２レンズ板と、偏光ビームスプ
リッタプリズムアレイと、所定箇所に配置した１／２波
長位相板とからなるものを採用したが、この方式に限定
されることはない。

【００６９】さらに、本発明の重要な構成部材であると
ころの偏光装置として、上記実施形態では偏光板５、５
０、５５、５６を使用したが、本発明はこれに限定され
るものではない。偏光ビームスプリッタ３、３５Ｒ、３
５Ｇ及び３５Ｂヘ入射してエッジ部等で生じた散乱光を
吸収等の手段によってカットすればよいわけで、偏光板
５、５０、５５、５６の代わりに例えば偏光ビースプリ
ッタを配置することができる。

【００７０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の投射型表示装置によれば、偏光装置を偏光分離装置の
偏光分離部と投射レンズとの間に配置しているので、変
換装置からの第１偏光光が偏光分離装置のエッジ等で散
乱されることに起因して発生したゴースト光が投射レン
ズに入射することを防止でき、ゴースト像のない明瞭な
画像をスクリーンに投影することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の投射型表示装置を説明
する構成図である。

【図２】偏光ビームスプリッタによる散乱光発生を説明
するための斜視図である。

【図３】（ａ）、（ｂ）は、偏光ビームスプリッタによ
る散乱光発生を説明するための部分拡大図である。

【図４】偏光ビームスプリッタによって発生した散乱光
のみを吸収する方法を説明する図である。

【図５】第２実施形態の投射型表示装置を説明する構成
図である。

【図６】第３実施形態の投射型表示装置を説明する構成
図である。

【図７】第４実施形態の投射型表示装置を説明する構成
図である。

【図８】第５実施形態の投射型表示装置を説明する構成
図である。

【図９】従来例の投射型表示装置を示す構成図である。

【符号の説明】

１光源２偏光変換装置３ビームスプリッタ３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂ偏光ビームスプリッタ３Ｐ偏光分離部４ライトバルブ５，５０，５５，５６偏光板６投射レンズ７フィリップス型プリズム１１光源３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂライトバルブ３５Ｂ，３５Ｇ，３５Ｒ偏光ビームスプリッタ４１Ｂ，４１Ｇ，４１Ｒライトバルブ４５Ｂ，４５Ｇ，４５Ｒライトバルブ５０偏光板５５Ｂ，５５Ｇ，５５Ｒ偏光板５６偏光板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｄ５Ｇ４３５ 33/12 33/12 Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６０Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６０ＤＦターム(参考） 2H042 CA08 CA10 CA14 CA15 CA16 CA17 2H049 BA02 BA06 BA43 BB51 BB61 BC22 2H088 EA14 EA15 EA16 HA13 HA15 HA18 HA20 HA24 MA04 2H091 FA05X FA08X FA10X FA11X FA26X FA26Z FA41X LA15 LA18 MA07 2H099 AA12 BA09 CA01 CA11 DA01 5G435 AA00 BB12 BB17 CC12 DD02 DD05 FF05 GG01 GG02 GG03 GG04 GG08 GG28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光を単一成分の第１偏光光に
変換する変換装置と、前記第１偏光光と当該第１偏光光と異なる成分の第２偏
光光とを分離することができる偏光分離部材を有する偏
光分離装置と、前記偏光分離装置を経た前記第１偏光光である照明光が
入射した場合に、当該照明光を変調して出射させる変調
装置と、前記変調装置を出射して前記偏光分離装置に再度入射し
て前記偏光分離部で検光された前記第２偏光光を投射す
る投射レンズと、前記偏光分離装置の前記偏光分離部と前記投射レンズと
の間に配置される偏光装置とを備えることを特徴とする
投射型表示装置。
【請求項２】前記偏光分離装置を経た前記照明光をＲ
光、Ｇ光並びにＢ光に分解して前記変調装置に出射する
とともに当該変調装置を経てそれぞれ変調された各色光
を合成して出射する色分解合成光学系をさらに備え、前
記偏光分離装置は、前記第１偏光光を照明光として分離
するとともに前記色分解合成光学系を出射した合成後の
前記各色光を検光する偏光分離面を前記偏光分離部とし
て有する偏光ビームスプリッタを含み、前記変調装置
は、前記色分解光学系から前記各色光が入射した場合に
当該各色光をそれぞれ変調して出射させる３つのライト
バルブを含むことを特徴とする請求項１記載の投射型表
示装置。
【請求項３】前記変換装置を経た前記照明光をＲ光、
Ｇ光並びにＢ光に分解する色分解光学系と、当該色分解
光学系を出射し前記偏光分離装置及び前記変調装置を経
てそれぞれ変調された各色光を合成して出射する合成光
学系とをさらに備え、前記偏光分離装置は、前記第１偏
光光を前記各色光ごとに照明光として分離するとともに
前記各色光を当該各色光ごとに検光する偏光分離面を前
記偏光分離部としてそれぞれ有する３つの偏光ビームス
プリッタを含み、前記変調装置は、前記色分解光学系か
ら前記各色光が入射した場合に当該各色光をそれぞれ変
調して出射させる３つのライトバルブを含むことを特徴
とする請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項４】前記偏光装置は、前記偏光ビームスプリ
ッタの前記偏光分離面のそれぞれと前記合成光学系との
間に配置されることを特徴とする請求項３記載の投射型
表示装置。
【請求項５】前記偏光装置は、前記合成光学系の出射
面と前記投射レンズとの間に配置されることを特徴とす
る請求項３記載の投射型表示装置。
【請求項６】前記偏光装置は、偏光板であることを特
徴とする請求項１記載の投射型表示装置。