JP2002229125A - 投射型画像表示装置および画像表示システム - Google Patents

投射型画像表示装置および画像表示システム

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JP2002229125A
JP2002229125A JP2001030135A JP2001030135A JP2002229125A JP 2002229125 A JP2002229125 A JP 2002229125A JP 2001030135 A JP2001030135 A JP 2001030135A JP 2001030135 A JP2001030135 A JP 2001030135A JP 2002229125 A JP2002229125 A JP 2002229125A
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prism
projection
crystal display
display device
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JP2001030135A
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Saburo Sugawara
三郎 菅原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 色合成光学素子および投射光学系を用いた投
射型画像表紙装置において、投射画像の色むら等を発生
させずに小型化することが難しい。 【解決手段】 互いに波長域の異なる光をそれぞれ変調
する複数の液晶表示素子１３，２０，３０と、これら液
晶表示素子により変調された光をダイクロイック膜ＤＭ
１，ＤＭ２を用いて合成する色合成光学素子ＣＳＰ１
と、この色合成光学素子により合成された光を投射して
画像を表示する投射光学系３６とを有する投射型画像表
示装置において、各液晶表示素子の入射側および射出側
にそれぞれ偏光素子（１１，１５）を配置するととも
に、これら偏光素子の間に液晶表示素子の光学異方性を
補正する光学異方素子（１２，１４）を配置し、投射光
学系の入射瞳と液晶表示素子の表示面との空気換算距離
Ｌｉｎｐと、液晶表示素子の表示面の対角長Ｌｄｉｓｐ
とを、１．５＜Ｌｉｎｐ／Ｌｄｉｓｐ＜４とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶プロジェクタ
ーなどに用いられる投射型画像表示装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、液晶プロジェクターなどの投射型
画像表示装置に用いられる色合成光学素子としては、図
１５に示すように、４つの直角プリズム６７，６８，６
９，７０からなり、２種類の反射波長域を有するダイク
ロイック層ＤＭ１，ＤＭ２をプリズム内部で交差させた
クロスダイクロイックプリズムＸＤＰが一般的に使用さ
れている。
【０００３】また、図１５に示すクロスダイクロイック
プリズムを使用した投射型画像表示装置の場合、クロス
ダイクロイックプリズムによる色ムラを発生させないた
めに，投射レンズの入射側がテレセントリックになるよ
う設計されている。
【０００４】また、液晶パネル（液晶表示素子）１３，
２０，３０の入射側および射出側のそれぞれには、偏光
板１１，１８，２８および偏光板１５，２２，３２が配
置されており、液晶パネルに対する照明光の入射角度が
変化することによって生じる、液晶パネルのコントラス
トむらを発生させないようにするため、液晶パネル１
３，２０，３０の光源側に正レンズ６０，６１，６６を
配置して、液晶パネルに対して照明光がテレセントリッ
クになるようしている。
【０００５】また、投射型液晶表示装置におけるコント
ラスト改善のために、特開平５−３２３３１１号公報、
特開平６−１４８６２８号公報および特開平７−５４２
１号公報には、液晶表示素子の入射側および射出側に配
置された偏光板の間に位相板を配置する構成が提案され
ている。
【０００６】さらに、特開平７−１３１５０号公報およ
び特開平７−１３１５２号公報には、液晶パネルを用い
た直視型の画像表示装置におけるコントラストの視野角
特性を改善するための構成が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１５
に示す従来の投射型画像表示装置においては、４つの直
角プリズム６７，６８，６９，７０の角度を正確に研磨
しないと、ダイクロイックイック層ＤＭ１，ＤＭ２が直
角プリズムの頂角で折れ曲がってしまうため、不図示の
スクリーン上の投影像が二重像となり、解像感が著しく
悪くなるという問題がある。また、スクリーン上の解像
力を良好に保つため、４つの直角プリズム６７，６８，
６９，７０を接合する場合、接合面で段差が生じないよ
うに細心の注意を必要とする。
【０００８】また、直角プリズムの直角な稜線部分に
は、いわゆるピリやカケ等の欠陥が許されず、稜線部分
の幅が広いとクロスプリズムのクロスする部分が縦筋と
なってスクリーン上に投影されてしまうという問題もあ
る。
【０００９】このように、従来用いられているクロスダ
イクロイックプリズムは、プリズム加工およびプリズム
接合が極めて難しく、製造コストを安くすることが困難
である。
【００１０】一方、このようなクロスダイクロイックプ
リズムの問題点を解消するために、特開平１０−１０４
７６３号公報の図１には、ビデオカメラ等で使用されて
きた３つのプリズムよりなる色分解プリズムを液晶プロ
ジェクターに応用した提案がなされている。
【００１１】しかしながら、プリズムの形状が、プリズ
ムの光路長を最小にするような形状に最適化されていな
いため、クロスダイクロプリズムと比較して２倍近いプ
リズム光路長が必要となる。
【００１２】つまりこの提案では、プリズムの製造自体
は、ダイクロイック膜がプリズム内部で交差していない
ので、クロスダイクロイックプリズムに対して楽になる
が、プリズム光路長が長いために、投射レンズのバック
フォーカスをクロスダイクロイックプリズムを使用する
場合と比較してかなり長くする必要がある。
【００１３】このため、投射レンズが大型化し、製造コ
ストが高くなり、また特に投射レンズの性能面では、バ
ックフォーカスの増大に伴って、倍率色収差が増大して
くるといった問題が生じる。
【００１４】また、特開平５−３２３３１１号公報に
は、液晶表示素子のコントラストを改善するために、液
晶の光学異方性を補正するような位相差補正板を入射側
偏光板と液晶パネルとの間に配置する構成が提案されて
いる。
【００１５】この提案の主目的は、最大電圧負荷時に白
表示となる液晶セルとその入射側および射出側に配置さ
れる偏光板とにより構成されるノーマリーホワイトモー
ドの液晶表示素子において、最大コントラストが得られ
る照明光の入射角度が垂直から３度程度傾いた状態とな
るため、位相板の位相差を場所により変化させることに
より、液晶セルで発生する位相ずれを補償することであ
る。
【００１６】但し、この提案によって、液晶セルを照明
する照明光の主光線に対してコントラストが最大になる
ように設定できるが、３色の色合成を３つの液晶パネル
と３本の投射レンズとを用いて３色の投影画像を重ね合
わせることで、カラー画像を得ているため、装置全体が
大型化するという問題がある。しかも、カラー画像を完
全に重ね合わせることができる点が投射レンズの光軸上
の一点しか得られないため、リアプロジェクターあるい
は備え付け用のフロントプロジェクターにしか応用でき
ない。
【００１７】また、特開平０６−１４８６２８号公報に
は、上記公報提案の構成の問題を解決するために、２枚
のダイクロイックイックミラーを用いて色合成を行なう
投射型画像表示装置において、液晶表示素子の液晶セル
と射出側の偏光板との間に位相差板を配置してコントラ
ストの改善と小型化とを実現する提案がなされている。
【００１８】しかしながら、色合成を２枚のダイクロイ
ックミラーで行なっているため、投射レンズのバックフ
ォーカスが液晶表示素子の有効表示面における対角長の
２倍以上必要となり、投射レンズの設計が困難になると
ともに、ダイクロイックミラーによって発生する非点収
差および面の不規則なたわみによって、３色の投影像を
完全に重ね合わせることが困難になるという問題があ
る。
【００１９】さらに、この公報提案の装置では、スクリ
ーン画面内のコントラストを均一にするため、液晶表示
素子の投射レンズ側に凸レンズを配置して投射レンズ系
をテレセントリックに構成している。このような構成を
とることで、液晶セルに入射する照明光の主光線をどこ
でも垂直にできるので、上記公報のように位相板の位相
を位相板内の場所によって変化させる必要がなく、位相
板の製造が容易となるというメリットがある。
【００２０】しかしながら、ＦＮｏ．の明るい投射レン
ズを使用する場合は、コントラストが最大になる角度以
外の光線がたくさん液晶セルに入射してしまうため、コ
ントラストが低下してしまうという問題がある。
【００２１】さらに、この公報提案の装置では、カラー
フィルターを液晶表示素子の内部に設けた、単板式の液
晶プロジェクターの液晶表示素子と偏光板との間に位相
板を配置して、コントラスト改善を実現しているが、単
板式は光の利用効率が３板式と比較して３分の１と低い
ため、十分な明るさが得られないという欠点がある。
【００２２】また、特開平７−５４２１号公報にて提案
の画像表示装置においては、入射側の偏光板と液晶セル
との間あるいは射出側の偏光板と液晶セルとの間に２枚
の位相板を配置し、少なくとも一方の位相板を僅かに傾
けることにより、２枚の位相板を通過する光線に微少な
位相差を与えて位相補償を行い、コントラストの視角特
性を改善し、スクリーン面におけるコントラスト向上を
実現している。
【００２３】この公報提案の構成では、液晶表示素子の
コントラストの視角特性が改善されているので、ＦＮ
ｏ．の明るい投射レンズを用いてもコントラストが大き
く低下することがない。
【００２４】但し、この公報提案の装置では、色合成光
学系としては、上記公報と同様な２枚のダイクロイック
ミラーを用いた光学系が提案されているが、ダイクロイ
ックミラーによる色合成における上記問題点については
解決されていない。
【００２５】また、特開平７−１３１５０号公報にて提
案の装置では、液晶表示素子の入射側および射出側に配
置された２枚の偏光板の間に少なくとも１枚の光学異方
素子を配置することにより、また特開平７−１３１５２
号公報にて提案の装置では、２枚の偏光板の間に２枚の
光学異方素子を配置して、その光学異方素子の特性およ
び光学軸の配置を限定することにより、それぞれ液晶が
有する光学異方性を補正し、斜めの入射光で大きく発生
する偏光光の位相ずれを補正し、従来より広い角度範囲
において高いコントラストを実現している。
【００２６】しかしながら、これらいずれの公報にて提
案の装置でも、投射光学系との組み合わせについては、
明記されていない。
【００２７】そこで、本発明は、液晶を用いた投射型画
像表示装置において、製造が容易で小型化が可能であ
り、しかもスクリーン上に縦筋が生じることがなく、色
合成光学素子によるスクリーン上の解像力もほとんど低
下しないようにした投射型画像表示装置を実現すること
を目的としている。
【００２８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、互いに波長域の異なる光をそれぞれ
変調する複数の液晶表示素子と、これら液晶表示素子に
より変調された光をダイクロイック膜を用いて合成する
色合成光学素子と、この色合成光学素子により合成され
た光を投射して画像を表示する投射光学系とを有する投
射型画像表示装置において、各液晶表示素子の入射側お
よび射出側にそれぞれ偏光素子を配置するとともに、こ
れら偏光素子の間に液晶表示素子の光学異方性を補正す
る光学異方素子を配置し、さらに、投射光学系の入射瞳
と液晶表示素子の表示面との間の空気換算距離をＬｉｎ
ｐ とし、液晶表示素子の表示面の対角長をＬｄｉｓｐ
としたときに、 １．５＜Ｌｉｎｐ／Ｌｄｉｓｐ＜４ …（１） を満足するようにしている。
【００２９】また、 １．９＜Ｌｉｎｐ／Ｌｄｉｓｐ＜３．５ …（１Ａ） を満足するようにしてもよい。
【００３０】すなわち、液晶表示素子の入射側および射
出側に配置された２つの偏光素子の間に液晶表示素子の
光学異方性を補正するための位相板等の光学異方素子を
配置することにより、液晶表示素子の視野角特性を改善
するとともに、色合成光学素子および投射光学系の小型
化を実現しつつ（投射光学系の入射側を非テレセントリ
ック系としても）、色むらおよびコントラストむらの発
生を抑えることを可能としている。
【００３１】しかも、上記式（１，１Ａ）を満足する範
囲で、投射光学系の入射瞳位置を色合成光学素子の射出
面の近くに配置して、色合成光学素子の射出面における
光線有効径を小さくし、色合成光学素子の小型化および
軽量化を図っている。
【００３２】なお、色合成光学素子のダイクロイック膜
を厚さ又は屈折率が特定方向に（傾斜状に）変化する傾
斜膜とすることで、色むらおよびコントラストむらの発
生をより小さく抑えることが可能となる。
【００３３】また、色合成光学素子において、互いに波
長域の異なる光を反射する２つのダイクロイック膜を、
色合成光学素子の内部に配置するとともに、この光学合
成素子の内部で交差しないように配置することにより、
色合成光学素子の製造が容易になり、製造コストも低減
させることが可能となる。
【００３４】さらに、色合成光学素子のうち最も投射光
学系側のプリズム（第１プリズム）の射出面と、このプ
リズムにおけるダイクロイック膜に接している面とのな
す角度θ１を、 ２０度＜θ１＜３５度 …（２） を満足するように設定するのがよい。
【００３５】また、 ２３度＜θ１＜３２度 …（２Ａ） を満足するように設定してもよい。
【００３６】これにより、色合成光学素子内の光路長を
短くすることができるとともに、ダイクロイック膜の反
射によるゴーストの発生を抑えることが可能となる。ま
た、第１プリズムの射出面における全反射条件も満足す
ることが可能となる。
【００３７】また、色合成光学素子のうち最も投射光学
系側のプリズムの射出面と、このプリズム以外の２つの
プリズムにおけるこれら２つのプリズム間に形成された
ダイクロイック膜に接している面とのなす角度θ２を、 ４０度＜θ２＜５０度 …（３） を満足するように設定するのがよい。
【００３８】また、 ４２度＜θ２＜４８度 …（３Ａ） を満足するように設定してもよい。
【００３９】これにより、色合成光学素子内の光路長を
短くすることが可能となり、色合成光学素子自体を小型
化できるだけでなく、投射光学系のバックフォーカスを
短くできるので、投射光学系の小型化および高性能化を
図ることが可能となる。
【００４０】さらに、液晶表示素子の入射側に、この液
晶表示素子の画素に対応したマイクロレンズアレイを配
置した場合に、マイクロレンズアレイのレンズ光軸間隔
を、液晶表示素子の画素開口間隔より大きく設定するこ
とにより、液晶表示素子の周辺部を照明する照明光のケ
ラレを少なくすることが可能となる。
【００４１】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１には、本発
明の第１実施形態である液晶プロジェクター（投射型画
像表示装置）の光学的構成を示している。
【００４２】光源１から発せられた白色光は、放物面鏡
２よりほぼ平行な光束に変換され、複数の矩形のレンズ
アレイにより構成される第１フライアイレンズ３を通過
し、反射ミラー４にて反射して、複数の矩形のレンズア
レイにより構成される第２フライアイレンズ５を通過す
る。これにより、第２フライアイレンズ５の各レンズの
ほぼ中心部に光源像が形成される。
【００４３】第２フライアイレンズ５を通過した光束
は、偏光変換素子６により片方の偏光成分のみに揃えら
れ、第１正レンズ７により集光作用を受けて青反射ダイ
クロイックミラー８に照射される。
【００４４】青反射ダイクロイックミラー８により反射
された青色光は、高反射ミラー９，第２正レンズ１０，
入射側偏光板１１および入射側位相板（光学異方素子）
１２を通過して、青色用液晶パネル（液晶表示素子）１
３の表示部に集光される。
【００４５】また、青反射ダイクロイックミラー８を透
過した緑および赤色の光成分のうち緑色成分は、緑反射
ダイクロイックミラー１６により反射され、第３正レン
ズ１７，入射側偏光板１８および入射側位相板（光学異
方素子）１９を通過して緑色用液晶パネル（液晶表示素
子）２０の表示部に集光される。
【００４６】さらに、緑反射ダイクロイックミラー１６
を透過した赤色成分の光は、第４正レンズ２３，高反射
ミラー２４，第５正レンズ２５，高反射ミラー２６，第
６正レンズ２７，入射側偏光板２８および入射側位相板
２９を通過して、赤色用液晶パネル３０の表示部に集光
される。
【００４７】第４正レンズ２３と第５正レンズ２５は、
赤色チャンネルのみ他の色チャンネルより光路が長いた
めに、赤色光を他の色光とほぼ等倍で結像させるリレー
レンズの役目を果たしている。
【００４８】こうして色分解された各色成分は、テレ
ビ、ビデオ、ＤＶＤ、パーソナルコンピュータ等の画像
情報供給装置から供給された画像信号によって動作する
液晶パネル１３，２０，３０で変調される。そして、変
調された各色成分の光は、第１プリズム３５、第２プリ
ズム３３および第３プリズム３４が組み合わされて構成
された色合成プリズム（色合成光学素子）ＣＳＰ１によ
り色合成され、色合成プリズムＣＳＰ１の射出面である
第１プリズム３５の射出面から射出された色合成光は、
投射レンズ（投射光学系）３６により、不図示のスクリ
ーンに投射される。これにより、カラー画像がスクリー
ン上に投影される。
【００４９】ここで、色合成プリズムＣＳＰ１と液晶パ
ネル１３，２０，３０の間には、液晶パネル側から順
に、射出側位相板（光学異方素子）１４，２１，３１
と、射出側偏光板１５，２２，３２とが配置されてい
る。
【００５０】このように、液晶パネル周辺が、照明光の
入射側から順に、入射側偏光板、液晶の光学異方性を補
償（補正）する作用を有する入射側位相板、液晶パネ
ル、射出側位相板および射出側偏光板により構成されて
いるため、従来の液晶プロジェクターにおいて入射側偏
光板、液晶パネルおよび射出側偏光板により構成される
場合に比べると、照明光が斜めに入射したときのコント
ラスト低下を大幅に減少させることができる。
【００５１】そして、この特性を応用して、投射光学系
の入射側のテレセントリック性を大きくくずしても、液
晶パネルの表示部における周辺部のコントラスト低下を
大幅に減少させることができる。
【００５２】また、投射光学系の入射側を非テレセント
リック系として構成すると、色合成プリズムＣＳＰ１に
おいてダイクロイック膜への光の入射角度が場所によっ
て異なってくるため、スクリーン面上で色むらが発生す
るおそれが生ずるるが、これに関しては、ダイクロイッ
ク膜を膜厚又は屈折率が特定方向に傾斜状に変化する傾
斜膜とすることにより、スクリーン上における色むらの
発生を小さくすることができる。
【００５３】上記各位相板としては、富士写真フィルム
株式会社の商品名「ワイドビューフィルム」等の名称で
販売されている直視型液晶用のコントラスト視野角改善
効果のあるフィルムを用いることができる。このコント
ラスト視野角改善効果のあるフィルムと傾斜ダイクロイ
ック膜との組み合わせにより、色むらの発生を抑えつ
つ、色合成プリズムＣＳＰ１と投射レンズ３６の小型化
を図ることができる。
【００５４】ところで、従来の液晶プロジェクターにお
いては、照明光を液晶パネルに垂直に入射させることに
より、画面内のコントラストむらの発生を抑えており、
このため、投射レンズを光の入射側でテレセントリック
になるよう設計している。また色合成プリズムによる色
むらの発生を小さく抑えるためにも、投射レンズの入射
側の瞳位置を液晶パネル位置から大きく遠ざけて（例え
ば、無限遠として）、投射レンズがテレセントリックに
なるように設計されている。
【００５５】このため、投射レンズおよびこれと組み合
わされる色合成プリズムが大型化してしまうという問題
を有している。
【００５６】投射レンズを設計する上で、入射側をテレ
セントリックにすると、入射側の軸外主光線の光軸から
の高さが大きくなり、倍率色収差が増大してくる。ま
た、入射側のレンズ径が大きくなるので、これに伴い、
色合成プリズムの射出側の有効径も大きくなり、色合成
プリズムが大型化してしまう。
【００５７】これに対し、本実施形態では、２枚の偏光
板の間に、液晶で発生する光学異方性を補償する効果の
ある位相板を少なくとも１枚の位相板を配置することに
より、液晶パネルの視野角特性を改善している。
【００５８】しかも、色合成プリズムのダイクロイック
膜を厚さ又は屈折率が傾斜状に変化する傾斜膜とするこ
とで、色合成プリズムＣＳＰ１および投射レンズ３６の
小型化を実現しつつ、スクリーン上での色むらおよびコ
ントラストむらの発生を抑えている。
【００５９】なお、図１には、２枚の偏光板の間に２枚
の位相板を配置した場合について説明したが、液晶で生
じる光学異方性を補償できるのであれば、１枚の位相板
のみを２枚の偏光板の間に配置してもよい。
【００６０】図２には、図１に示した本実施形態の画像
表示装置における色合成プリズムＣＳＰ１および投射レ
ンズ３６の光学的構成を示している。
【００６１】色合成プリズムＣＳＰ１は、図２に示すよ
うに、透過面でありかつ全反射面でもある面（射出面）
３５Ａと、赤色成分を反射し、青および緑色成分を透過
させる赤反射ダイクロイック膜ＤＭ２が形成された（赤
反射ダイクロイック膜ＤＭ２に接している）ダイクロイ
ック面３５Ｂと、赤色成の入射面となる透過面（入射
面）３５Ｃとを有する第１プリズム３５と、２つの透過
面（青色成分の入射面および赤反射ダイクロイック膜Ｄ
Ｍ２への射出面）３３Ｃ，３３Ａと、青色成分を反射
し、緑色成分を透過させる青反射ダイクロイック膜ＤＭ
１が形成されたダイクロイック面３３Ｂとを有する第２
プリズム３３と、２つの透過面（緑色成分の入射面およ
び青反射ダイクロイック膜ＤＭ１への射出面）３４Ｂ，
３４Ａとを有する第３プリズム３４とが互いに組み合わ
されて構成されている。
【００６２】図２において、透過面３５Ａ，３５Ｃ，３
３Ｃ，３４Ｂには、空気とガラスの界面で生ずる表面反
射光による光量損失を防ぐため、反射防止コートを形成
することが望ましい。
【００６３】また、第３プリズム３４の面３４Ｃは、プ
リズム内部での内面反射によるゴースト発生を防ぐた
め、研磨面ではなく、砂ズリ面とするのがよく、さらに
は黒色の塗料を塗布するのがよい。
【００６４】なお、本実施形態では、第１プリズム３５
のダイクロイック面３５Ｂに赤反射ダイクロイック膜Ｄ
Ｍ２を形成した場合について説明したが、第２プリズム
３３の透過面３３Ａに赤反射ダイクロイック膜ＤＭ１を
形成してもよい。
【００６５】また、第２プリズム３３のダイクロイック
面３３Ｂに形成した青反射ダイクロイック膜ＤＭ２を、
第３プリズム３４の透過面３４Ａに形成してもよい。
【００６６】さらに、本実施形態では、第１プリズム３
５と第２プリズム３３との間のダイクロイック面３５Ｂ
と第１プリズム３５の射出面３５Ａとが挟む角度θ１を
２８度に設定している。
【００６７】これにより、色合成プリズムＣＳＰ１の光
路長を短くし、ダイクロイック面の反射によるゴースト
の発生を抑えることができる。また、第１プリズム３５
の射出面３５Ａにおける全反射条件を十分に満足でき
る。
【００６８】一方、第２プリズム３３と第３プリズム３
４の間のダイクロイック面３３Ｂと第１プリズム３５の
射出面３５Ａとが挟む角度θ２を４５度に設定してい
る。
【００６９】これにより、色合成プリズムＣＳＰ１の光
路長を短くすることができ、色合成プリズムＣＳＰ１自
体を小型化できるだけでなく、投射レンズ３６のバック
フォーカスを短くして投射レンズ３６の小型化および高
性能化を図ることができる。
【００７０】また、本実施形態では、色合成プリズムＣ
ＳＰ１を小型化するために、投射レンズ３６の入射側の
瞳位置を液晶パネル１３，２０，３０に近づけて、投射
レンズ３６の入射側のテレセントリック性をくずすよう
に設計している。
【００７１】このため、ダイクロイック面３５Ｂ，３３
Ｂへの光の入射角度が、ダイクロイック面の場所により
変化してしまい、不図示のスクリーン上で色むらが生じ
る可能性がでてくるので、ダイクロイック面３５Ｂ，３
３Ｂを図２の上下方向（特定方向）でダイクロイック膜
の厚さ又は屈折率がなだらかに（傾斜状に）変化する傾
斜膜により構成してもよい。
【００７２】具体的には、青反射ダイクロイック膜ＤＭ
１においては、図２の上側における光線入射角度が下側
の光線入射角度と比較して大きくなるので、上側の膜厚
が下側の膜厚より厚くなるか、上側の屈折率が下側の屈
折率より大きくなるよう傾斜膜を構成する。これによ
り、色むらを減少させることができる。
【００７３】また、赤反射ダイクロイック膜ＤＭ２にお
いては、図２の下側における光線入射角度が上側の光線
入射角度と比較して大きくなるので、下側の膜厚が上側
の膜厚より厚くなるか、下側の屈折率が上側の屈折率よ
り大きくなるよう傾斜膜を構成する。これにより、色む
らを減少させることができる。
【００７４】（第２実施形態）図３には、本発明の第２
実施形態である液晶プロジェクター（投射型画像表示装
置）の光学的構成を示している。
【００７５】光源１から発せられた白色光は、放物面鏡
２よりほぼ平行な光束に変換され、複数の矩形のレンズ
アレイにより構成される第１フライアイレンズ３を通過
し、反射ミラー４にて反射して、複数の矩形のレンズア
レイにより構成される第２フライアイレンズ５を通過す
る。これにより、第２フライアイレンズ５の各レンズの
ほぼ中心部に光源像が形成される。
【００７６】第２フライアイレンズ５を通過した光束
は、偏光変換素子６により片方の偏光成分のみに揃えら
れ、第１正レンズ７により集光作用を受けて青反射ダイ
クロイックミラー８に照射される。
【００７７】青反射ダイクロイックミラー８により反射
された青色光は、高反射ミラー９，第２正レンズ１０，
入射側偏光板１１および入射側位相板（光学異方素子）
１２を通過して、青色用液晶パネル（液晶表示素子）１
３の表示部に集光される。
【００７８】また、青反射ダイクロイックミラー８を透
過した緑および赤色の光成分のうち緑色成分は、緑反射
ダイクロイックミラー１６により反射され、第３正レン
ズ１７，入射側偏光板１８および入射側位相板（光学異
方素子）１９を通過して緑色用液晶パネル（液晶表示素
子）２０の表示部に集光される。
【００７９】さらに、緑反射ダイクロイックミラー１６
を透過した赤色成分の光は、第４正レンズ２３，高反射
ミラー２４，第５正レンズ２５，高反射ミラー２６，第
６正レンズ２７，入射側偏光板２８および入射側位相板
２９を通過して、赤色用液晶パネル３０の表示部に集光
される。
【００８０】第４正レンズ２３と第５正レンズ２５は、
赤色チャンネルのみ他の色チャンネルより光路が長いた
めに、赤色光を他の色光とほぼ等倍で結像させるリレー
レンズの役目を果たしている。
【００８１】こうして色分解された各色成分は、テレ
ビ、ビデオ、ＤＶＤ、パーソナルコンピュータ等の画像
情報供給装置から供給された画像信号によって動作する
液晶パネル１３，２０，３０で変調される。そして、変
調された各色成分の光は、第１Ａプリズム３５、第２Ａ
プリズム３７，第３Ａプリズム３８および第４Ａプリズ
ム３４が組み合わされて構成された色合成プリズム（色
合成光学素子）ＣＳＰ２により色合成され、色合成プリ
ズムＣＳＰ２の射出面である第１Ａプリズム３５の射出
面から射出された色合成光は、投射レンズ（投射光学
系）３６により、不図示のスクリーンに投射される。こ
れにより、カラー画像がスクリーン上に投影される。
【００８２】ここで、色合成プリズムＣＳＰ２と液晶パ
ネル１３，２０，３０の間には、液晶パネル側から順
に、射出側位相板（光学異方素子）１４，２１，３１
と、射出側偏光板１５，２２，３２とが配置されてい
る。
【００８３】本実施形態でも、２枚の偏光板の間に、液
晶で発生する光学異方性を補償する効果のある位相板を
少なくとも１枚の位相板を配置することにより、液晶パ
ネルの視野角特性を改善している。
【００８４】しかも、色合成プリズムＣＳＰ２のダイク
ロイック膜を厚さ又は屈折率が傾斜状に変化する傾斜膜
とすることで、色合成プリズムＣＳＰ２および投射レン
ズ３６の小型化を実現しつつ、スクリーン上での色むら
およびコントラストむらの発生を抑えている。
【００８５】図４には、図３に示した本実施形態の画像
表示装置における色合成プリズムＣＳＰ２および投射レ
ンズ３６の光学的構成を示している。
【００８６】色合成プリズムＣＳＰ２は、図４に示すよ
うに、透過面でありかつ全反射面でもある面（射出面）
３５Ａと、赤色成分を反射し、青および緑色成分を透過
させる赤反射ダイクロイック膜ＤＭ２が形成された（赤
反射ダイクロイック膜ＤＭ２に接している）ダイクロイ
ック面３５Ｂと、赤色成の入射面となる透過面（入射
面）３５Ｃとを有する第１Ａプリズム３５と、２つの透
過面（第３Ａプリズム３８からの入射面および赤反射ダ
イクロイック膜ＤＭ２への射出面）３７Ｂ，３７Ａを有
する第２Ａプリズム３７と、２つの透過面（青色成分の
入射面および第２Ａプリズム３７への射出面）３８Ｃ，
３８Ａと、青色成分を反射し、緑色成分を透過させる青
反射ダイクロイック膜ＤＭ１が形成されたダイクロイッ
ク面３８Ｂとを有する第３Ａプリズム３８と、２つの透
過面（緑色成分の入射面および青反射ダイクロイック膜
ＤＭ１への射出面）３４Ｂ，３４Ａとを有する第４Ａプ
リズム３４とが互いに組み合わされて構成されている。
【００８７】図４において、透過面３５Ａ，３５Ｃ，３
８Ｃ，３４Ｂには、空気とガラスの界面で生ずる表面反
射光による光量損失を防ぐため、反射防止コートを形成
することが望ましい。
【００８８】また、第２Ａプリズム３７の面３７Ｃと第
４Ａプリズム３４の面３４Ｃは、プリズム内部での内面
反射によるゴースト発生を防ぐため、研磨面ではなく、
砂ズリ面とするのがよく、さらには黒色の塗料を塗布す
るのがよい。
【００８９】なお、本実施形態では、第１Ａプリズム３
５のダイクロイック面３５Ｂに赤反射ダイクロイック膜
ＤＭ２を形成した場合について説明したが、第２Ａプリ
ズム３７の透過面３７Ａに赤反射ダイクロイック膜ＤＭ
１を形成してもよい。第２Ａプリズム３７の方が第１Ａ
プリズム３５よりも小さいので、ダイクロイック膜ＤＭ
２を蒸着する際に、蒸着釜により多くの第２Ａプリズム
３７を入れることができ、製造コストを安くすることが
できる。
【００９０】また、第３Ａプリズム３８のダイクロイッ
ク面３８Ｂに形成した青反射ダイクロイック膜ＤＭ２
を、第４Ａプリズム３４の透過面３４Ａに形成してもよ
い。
【００９１】本実施形態における色合成プリズムＣＳＰ
２は、従来、色分解プリズム等で多く使用されてきた３
つのプリズムから構成されるプリズムに対し、プリズム
光路長を短くするために、４つのプリズムで構成してい
る。
【００９２】そして、２つのダイクロイック膜ＤＭ１，
ＤＭ２によって挟まれるプリズム３７，３８を２つに分
割することにより、これらプリズムによる射出側の有効
光束のケラレを防ぎ、入射側のプリズム３４，３８を小
さくすることできる。
【００９３】また、本実施形態では、第１Ａプリズム３
５と第２Ａプリズム３７との間のダイクロイック面３５
Ｂと第１Ａプリズム３５の射出面３５Ａとが挟む角度θ
１を２８度に設定することにより、色合成プリズムＣＳ
Ｐ２の光路長を短くし、ダイクロイック面の反射による
ゴーストの発生を抑えることができる。また、第１Ａプ
リズム３５の射出面３５Ａにおける全反射条件を十分に
満足することができる。
【００９４】また、第３Ａプリズム３８と第４Ａプリズ
ム３４の間のダイクロイック面３８Ｂと第１Ａプリズム
３５の射出面３５Ａとが挟む角度θ２を４５度に設定す
ることにより、色合成プリズムＣＳＰ２の光路長を短く
して、色合成プリズムＣＳＰ２自体を小型化できるだけ
でなく、投射レンズ３６のバックフォーカスを短くし
て、投射レンズ３６の小型化および高性能化を図ってい
る。
【００９５】また、本実施形態では、色合成プリズムＣ
ＳＰ２を小型化するために、投射レンズ３６の入射側の
瞳位置を液晶パネル１３，２０，３０に近づけて、投射
レンズ３６の入射側のテレセントリック性をくずすよう
に設計している。
【００９６】このため、ダイクロイック面３５Ｂ，３８
Ｂへの光の入射角度が、ダイクロイック面の場所により
変化してしまい、不図示のスクリーン上で色むらが生じ
る可能性がでてくるので、ダイクロイック面３５Ｂ，３
８Ｂを図４の上下方向（特定方向）でダイクロイック膜
の厚さ又は屈折率がなだらかに（傾斜状に）変化する傾
斜膜により構成してもよい。
【００９７】具体的には、青反射ダイクロイック膜ＤＭ
１においては、図４の上側における光線入射角度が下側
の光線入射角度と比較して大きくなるので、上側の膜厚
が下側の膜厚より厚くなるか、上側の屈折率が下側の屈
折率より大きくなるよう傾斜膜を構成する。これによ
り、色むらを減少させることができる。
【００９８】また、赤反射ダイクロイック膜ＤＭ２にお
いては、図４の下側における光線入射角度が上側の光線
入射角度と比較して大きくなるので、下側の膜厚が上側
の膜厚より厚くなるか、下側の屈折率が上側の屈折率よ
り大きくなるよう傾斜膜を構成する。これにより、色む
らを減少させることができる。
【００９９】（第３実施形態）図５には、上記第１およ
び第２実施形態の液晶プロジェクターにも適用可能な、
液晶パネルにマイクロレンズアレイを備えた構成を示し
ている。また、図６には、従来のマイクロレンズアレイ
付の液晶パネルの構成を示している。
【０１００】図６に示した従来の液晶パネル４０では、
画素開口ＡＰの中心間隔（以下、画素開口間隔という）
ＡＰＤとマイクロレンズアレイＭＬＡの光軸間隔ＭＬＡ
Ｄとが同一であるので、上記第１および第２実施形態の
ように液晶パネルの周辺部において照明光の軸外主光線
が斜めに入射されると、マイクロレンズアレイＭＬＡに
よって形成される光源像が、遮蔽部ＭＳＫによってケラ
レる。このため、スクリーン周辺部が暗くなってしまう
という問題が生じてしまう。
【０１０１】この問題を解決するために、図５に示すよ
うに、本実施形態の液晶パネル３９では、画素開口間隔
ＡＰＤよりもマイクロレンズアレイＭＬＡの光軸間隔Ｍ
ＬＤを大きくすることによって、遮蔽部ＭＳＫによる光
源像のケラレを少なくしている。
【０１０２】ここで、色合成プリズムＣＳＰ１，ＣＳＰ
２を小型化するためには、投射レンズ３６の入射瞳位置
をなるべく液晶パネル側に配置する必要があるので、液
晶パネル３９より光源側に配置されるマイクロレンズア
レイＭＬＡの光軸間隔ＭＬＤを画素開口間隔ＡＰＤより
大きく設定することにより、上述した液晶パネルの周辺
部における光源像のケラレを少なくすることができる。
【０１０３】（数値実施例１）図７および図８には、上
記第１実施形態に対応した色合成プリズムＣＳＰ１の数
値実施例を示している。なお、図７および図８はそれぞ
れ、液晶パネルの長辺方向および短辺方向の断面図を示
している。
【０１０４】本数値実施例において、液晶パネルの有効
表示範囲の対角長Ｌｄｉｓｐは、１７．９２ｍｍであ
り、投射レンズのＦＮｏ．は１．７である。
【０１０５】そして、投射レンズ３６の入射瞳位置ＩＮ
ＰＡは、液晶パネルの表示面２０Ａから空気換算距離Ｌ
ｉｎｐとして４１．２２ｍｍ（＝２．３Ｌｄｉｓｐ）だ
け不図示のスクリーン側に寄った位置に設定されてい
る。
【０１０６】プリズムのガラス材料としては、株式会社
オハラのＳ−ＢＳＬ７（ｄ線の屈折率１．５１６３３、
アッベ数６４．１５）を使用している。
【０１０７】また、第１プリズム３５の射出面３５Ａと
赤反射ダイクロイック面３５Ｂとがなす角度は２８度に
設定されている。
【０１０８】また、第１プリズム３５の射出面３５Ａと
青反射ダイクロ面３３Ｂとがなす角度は４５度に設定さ
れている。
【０１０９】この実施例においては、投射レンズ３６の
入射瞳位置ＩＮＰＡを色合成プリズムＣＳＰ１の射出面
３５Ａのごく近傍に配置しているため、色合成プリズム
ＣＳＰ１の射出面３５Ａにおける光線有効径をきわめて
小さくすることができ、色合成プリズムＣＳＰ１の大幅
な小型化を図ることができる。
【０１１０】なお、この色合成プリズムＣＳＰ１の体積
は、２１．３９２ｃｍ3 であり、Ｓ−ＢＳＬ７の比重
２．５２をかけて重さを計算すると、５３．９０８ｇと
なり、従来のクロスダイクロイックプリズムより軽くな
っている。
【０１１１】さらに、色合成プリズムＣＳＰ１の空気換
算時の光路長を短くするために、従来より屈折率の高い
ガラスを使用してもよい。例えば、（株）オハラのＳ−
ＢＳＭ２５（ｄ線の屈折率１．６５８４４、アッベ数５
０．９）、Ｓ−ＢＳＭ１５（ｄ線の屈折率１．６２２９
９、アッベ数５８．２）が屈折率も高く、透過率も良い
ので好ましい。
【０１１２】（数値実施例２）図９および図１０には、
上記第２実施形態に対応した色合成プリズムＣＳＰ２の
数値実施例を示している。なお、図９および図１０はそ
れぞれ、液晶パネルの長辺方向および短辺方向の断面図
を示している。
【０１１３】本数値実施例において、液晶パネルの有効
表示範囲の対角長Ｌｄｉｓｐは、１７．９２ｍｍであ
り、投射レンズのＦＮｏ．は１．７である。
【０１１４】そして、投射レンズ３６の入射瞳位置ＩＮ
ＰＢは、液晶パネルの表示面２０Ａから空気換算距離Ｌ
ｉｎｐとして５３．７６ｍｍ（＝３．０Ｌｄｉｓｐ）だ
け不図示のスクリーン側に寄った位置に設定されてい
る。
【０１１５】プリズムのガラス材料としては、株式会社
オハラのＳ−ＢＳＬ７（ｄ線の屈折率１．５１６３３、
アッベ数６４．１５）を使用している。
【０１１６】また、第１Ａプリズム３５の射出面３５Ａ
と赤反射ダイクロイック面３５Ｂとがなす角度は２８度
に設定されている。
【０１１７】また、第１Ａプリズム３５の射出面３５Ａ
と青反射ダイクロ面３８Ｂとがなす角度は４５度に設定
されている。
【０１１８】この実施例においては、投射レンズ３６の
入射瞳位置ＩＮＰＢが色合成プリズムＣＳＰ２の射出面
３５Ａから若干離れた位置に設定されているため、上記
数値実施例１よりもプリズム射出面における有効径がや
や大きくなるが、ダイクロイック膜を挟むプリズムを２
つに分割することにより、ケラレが発生しないよう設計
されている。このため、若干、入射瞳位置ＩＮＰＢが射
出面３５Ａから離れているにもかかわらず、数値実施例
１と同様に、従来に比べて色合成プリズムＣＳＰ２の大
幅な小型化を図ることができる。
【０１１９】なお、この色合成プリズムＣＳＰ２の体積
は、２３．３０１ｍ3 であり、Ｓ−ＢＳＬ７の比重２．
５２をかけて重さを計算すると、５８．７１９ｇとな
り、従来のクロスダイクロイックプリズムより軽くなっ
ている。
【０１２０】（比較例１）図１１および図１２には、従
来の色合成プリズムＣＳＰ３の液晶パネル長辺方向およ
び短辺方向の断面図を示している。
【０１２１】液晶パネルの有効表示範囲の対角長Ｌｄｉ
ｓｐは、１７．９２ｍｍであり、投射レンズのＦＮｏ．
は１．７である。
【０１２２】投射レンズの入射瞳位置は、液晶パネルの
表示面２０Ａから図中左側に無限大距離となる位置に配
置されている。
【０１２３】プリズムのガラス材料は、株式会社オハラ
のＳ−ＢＳＬ７（ｄ線の屈折率１．５１６３３、アッベ
数６４．１５）を使用している。
【０１２４】また、第１プリズム４１の射出面４１Ａと
赤反射ダイクロイック面４１Ｂとのなす角度は２７度に
設定されており、第１プリズム４１の射出面４１Ａと青
反射ダイクロイック面４３Ｂとのなす角度は４５度に設
定されている。
【０１２５】この比較例においては、投射レンズの入射
瞳位置が非常に遠いため、上記数値実施例１，２のもの
に比べて、色合成プリズムＣＳＰ３の射出面４１Ａにお
ける有効径が液晶パネルの長辺方向で３６．０５ｍｍ，
短辺方向で３２．４７ｍｍとかなり大きくなっている。
【０１２６】このため、色合成プリズムＣＳＰ３全体と
して、上記数値実施例１，２と比較してかなり大型化し
ている。
【０１２７】この色合成プリズムＣＳＰ３の体積は６
２．８８７ｃｍ3 で、Ｓ−ＢＳＬ７の比重２．５２をか
けて重さを計算すると１５８．４７５ｇとなり、従来の
クロスダイクロイックプリズムと比較すると、２．５４
倍の重さになっている。
【０１２８】このように、投射レンズの入射瞳位置が無
限大の場合、ダイクロイック面をプリズム内部で交差さ
せないため、色合成プリズムがかなり大型化してしまう
ことが、この比較例からよく理解できる。
【０１２９】（比較例２）図１３および図１４には、従
来のクロスダイクロイックプリズムＸＤＰの液晶パネル
長辺方向および短辺方向の断面図を示している。
【０１３０】液晶パネルの有効表示範囲の対角長Ｌｄｉ
ｓｐは、１７．９２ｍｍであり、投射レンズのＦＮｏ．
は１．７である。
【０１３１】投射レンズの入射瞳位置は、液晶パネルの
表示面２０Ａから図中左側に無限大距離となる位置に配
置されている。
【０１３２】プリズムのガラス材料は、株式会社オハラ
のＳ−ＢＳＬ７（ｄ線の屈折率１．５１６３３、アッベ
数６４．１５）を使用している。
【０１３３】また、プリズム７０の射出面７０Ａと赤反
射ダイクロイック面ＤＭ２とのなす角度は４５度に設定
されており、プリズム７０の射出面７０Ａと青反射ダイ
クロイック面ＤＭ１とのなす角度も４５度に設定されて
いる。
【０１３４】この比較例においても、投射レンズの入射
瞳位置が非常に遠いため、液晶パネル周辺から射出され
る光束が広がって、上記数値実施例１，２のものよりプ
リズム射出面７０Ａにおける有効径が液晶パネルの長辺
方向で２９．０６ｍｍ，短辺方向で２５．４７ｍｍとや
や大きくなっている。
【０１３５】このプリズムの体積は、２７．４７ｃｍ3
で、Ｓ−ＢＳＬ７の比重２．５２をかけて重さを計算す
ると、６２．３０２ｇとなり、数値実施例１，２に比べ
て重くなっている。
【０１３６】次に、本発明における条件式について説明
する。まず、条件式（１）および（１Ａ）は、投射レン
ズなどの投射光学系の入射瞳位置と液晶表示素子の表示
面との間の空気換算時の間隔（距離）と液晶表示素子の
表示面の対角長との関係を限定するものである。
【０１３７】条件式（１）の下限値を超えると、投射光
学系の入射瞳位置が投射光学系の液晶表示素子側の入射
面より大きく液晶表示素子側に移動してしまうため、投
射光学系の設計が困難になってくるため好ましくない。
また、条件式（１）の上限値を超えると、投射光学系の
入射瞳位置が色合成光学素子から遠くなるため、色合成
光学素子の射出側の有効径が大きくなり、色合成光学素
子全体が大型化するため好ましくない。
【０１３８】条件式（２）および（２Ａ）は、色合成光
学素子における射出側のダイクロイック層（第１および
第２実施形態における赤反射ダイクロイック膜）と接し
ている面と色合成光学素子の射出面とのなす角度θ１に
ついて限定するものである。
【０１３９】条件式（２）の下限値を超える領域では、
図２における最も射出側のプリズム３５の、透過面と全
反射面とを兼ねている射出面３５Ａにおいて全反射条件
を満たさなくなり、画像のケラレが生じてくるので好ま
しくない。また条件式（２）の上限値を超える領域で
は、最も射出側のプリズム３５の有効光路がプリズム３
５の入射面３５Ｃと干渉するので、これを防ぐために最
も射出側のプリズム３５を大きくしなけらばならず、色
合成光学素子全体の光路長が増大するので好ましくな
い。
【０１４０】条件式（３）および（３Ａ）は、色合成光
学素子の射出面と入射側のダイクロイック層（第１およ
び第２実施形態における青反射ダイクロイック膜）に接
している面とのなす角度θ２について限定したものであ
る。
【０１４１】条件式（３）の下限値を超える領域では、
図２におけるプリズム３３の入射面３３Ｃが反時計回り
方向に傾くので、プリズム内部の有効光路にプリズム３
３の入射面３３Ｃが食い込み、好ましくない。そして、
これを防ぐためには、プリズム３３を光源側に延長させ
る必要があり、プリズムが大型化してくる。また、条件
式（３）の上限値を超える領域では、図２におけるプリ
ズム３３の入射面３３Ｃが時計回り方向に傾くので、図
１に示す液晶パネル１３，２０が接近してきて、干渉す
るので好ましくない。
【０１４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液晶表示素子の入射側および射出側に配置された２つの
偏光素子の間に液晶表示素子の光学異方性を補正するた
めの位相板等の光学異方素子を配置しているので、液晶
表示素子の視野角特性を改善するとともに、色合成光学
素子および投射光学系の小型化を実現しつつ（投射光学
系の入射側を非テレセントリック系としても）、色むら
およびコントラストむらの発生を抑えることができる。
【０１４３】しかも、条件式（１，１Ａ）を満足する範
囲で、投射光学系の入射瞳位置を色合成光学素子の射出
面の近くに配置しているので、色合成光学素子の射出面
における光線有効径を小さくすることができ、色合成光
学素子の小型化および軽量化を図ることができる。
【０１４４】なお、色合成光学素子のダイクロイック膜
を厚さ又は屈折率が特定方向に（傾斜状に）変化する傾
斜膜とすれば、色むらおよびコントラストむらの発生を
より小さく抑えることができる。
【０１４５】また、色合成光学素子において、互いに波
長域の異なる光を反射する２つのダイクロイック膜を、
色合成光学素子の内部に配置するとともに、この光学合
成素子の内部で交差しないように配置すれば、色合成光
学素子の製造が容易になり、製造コストも低減させるこ
とができる。
【０１４６】さらに、色合成光学素子のうち最も投射光
学系側のプリズムの射出面と、このプリズムにおけるダ
イクロイック膜に接している面とのなす角度θ１を、条
件式（２，２Ａ）を満足するように設定すれば、色合成
光学素子内の光路長を短くすることができるとともに、
ダイクロイック膜の反射によるゴーストの発生を抑える
ことができる。また、最も投射光学系側のプリズムの射
出面における全反射条件も満足することもできる。
【０１４７】また、色合成光学素子のうち最も投射光学
系側のプリズムの射出面と、このプリズム以外の２つの
プリズムにおけるこれら２つのプリズム間に形成された
ダイクロイック膜に接している面とのなす角度θ２を、
条件式（３，３Ａ）を満足するように設定すれば、色合
成光学素子内の光路長を短くすることができ、色合成光
学素子自体を小型化できるだけでなく、投射光学系のバ
ックフォーカスを短くでき、投射光学系の小型化および
高性能化を図ることができる。
【０１４８】さらに、液晶表示素子の入射側に、この液
晶表示素子の画素に対応したマイクロレンズアレイを配
置した場合に、マイクロレンズアレイのレンズ光軸間隔
を、液晶表示素子の画素開口間隔より大きく設定すれ
ば、液晶表示素子の周辺部を照明する照明光のケラレを
少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である液晶プロジェクタ
の光学断面図。
【図２】上記液晶プロジェクタにおける色合成光学素子
および投射光学系の光学断面図。
【図３】本発明の第２実施形態である液晶プロジェクタ
の光学断面図。
【図４】上記第２実施形態の液晶プロジェクタにおける
色合成光学素子および投射光学系の光学断面図。
【図５】上記各実施形態に用いられる液晶表示素子の光
学断面図。
【図６】従来のマイクロレンズ付液晶表示素子の光学断
面図。
【図７】上記第１実施形態に対応する色合成プリズムの
数値実施例１を示す図。
【図８】上記第１実施形態に対応する色合成プリズムの
数値実施例１を示す図。
【図９】上記第２実施形態に対応する色合成プリズムの
数値実施例２を示す図。
【図１０】上記第２実施形態に対応する色合成プリズム
の数値実施例２を示す図。
【図１１】従来の色合成プリズムの例を示す図。
【図１２】従来の色合成プリズムの例を示す図。
【図１３】従来の色合成プリズムの例を示す図。
【図１４】従来の色合成プリズムの例を示す図。
【図１５】従来の投射型画像表示装置の光学断面図。
【符号の説明】
１ 光源 ２ 放物面鏡 ３ 第１フライアイレンズ ４，９，２４，２６ 反射ミラー ５ 第２フライアイレンズ ６ 偏光変換素子 ７ 第１正レンズ ８ 青反射ダイクロイックミラー １６ 緑反射ダイクロイックミラー １０ 第２正レンズ １３ 青色用液晶パネル １７ 第３正レンズ ２０ 緑色用液晶パネル ２７ 第６正レンズ ３０ 赤色用液晶パネル ２３ 第４正レンズ ２５ 第５正レンズ ３４ 第３プリズム（第４Ａプリズム） ３３ 第２プリズム ３５ 第１プリズム（第１Ａプリズム） ３６ 投射レンズ ３７ 第２Ａプリズム ３８ 第３Ａプリズム ＣＳＰ１，ＣＳＰ２ 色合成プリズム ＤＭ１ 青反射ダイクロイック膜 ＤＭ２ 赤反射ダイクロイック膜 １１，１８，２８ 入射側偏光板 １５，２２，３２ 射出側偏光板 １２，１４，１９，２１，２９，３１ 位相板
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） Ｇ０２Ｆ 1/1335 Ｇ０２Ｆ 1/1335 1/13363 1/13363 Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｃ Ｆターム(参考） 2H042 CA08 CA14 CA17 2H049 BA06 BB61 BC22 2H088 EA14 EA15 HA13 HA16 HA23 HA25 HA28 MA04 MA05 MA07 2H091 FA05Z FA14Z FA15Z FA26X FA26Z FA29Z FA41Z FD01 MA07 5C060 GA01 GA02 GB02 GB06 HC01 HC09 HC10 HC21 HC25

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 互いに波長域の異なる光をそれぞれ変調
    する複数の液晶表示素子と、これら液晶表示素子により
    変調された光をダイクロイック膜を用いて合成する色合
    成光学素子と、この色合成光学素子により合成された光
    を投射して画像を表示する投射光学系とを有する投射型
    画像表示装置において、 前記各液晶表示素子の入射側および射出側にそれぞれ偏
    光素子が配置されているとともに、これら偏光素子の間
    に前記液晶表示素子の光学異方性を補正するための光学
    異方素子が配置されており、 前記投射光学系の入射瞳と前記液晶表示素子の表示面と
    の間の空気換算距離Ｌｉｎｐと、前記液晶表示素子の表
    示面の対角長Ｌｄｉｓｐとが、 １．５＜Ｌｉｎｐ／Ｌｄｉｓｐ＜４ を満足することを特徴とする投射型画像表示装置。
  2. 【請求項２】 前記投射光学系の入射瞳と前記液晶表示
    素子の表示面との間の空気換算距離Ｌｉｎｐと、前記液
    晶表示素子の表示面の対角長Ｌｄｉｓｐとが、 １．９＜Ｌｉｎｐ／Ｌｄｉｓｐ＜３．５ を満足することを特徴とする請求項１に記載の投射型画
    像表示装置。
  3. 【請求項３】 前記投射光学系の入射側が非テレセント
    リック系として構成されていることを特徴とする請求項
    １又は２に記載の投射型画像表示装置。
  4. 【請求項４】 前記色合成光学素子は、互いに波長域の
    異なる光を反射する２つのダイクロイック膜を有してお
    り、 これら２つのダイクロイック膜は、前記色合成光学素子
    の内部に配置され、かつこの光学合成素子の内部で交差
    しないことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記
    載の投射型画像表示装置。
  5. 【請求項５】 前記２つのダイクロイック膜のうち少な
    くとも一方が、特定方向に厚さ又は屈折率が変化する傾
    斜膜により構成されていることを特徴とする請求項１か
    ら４のいずれかに記載の投射型画像表示装置。
  6. 【請求項６】 前記色合成光学素子は、それぞれ入射面
    と射出面を有する少なくとも３つのプリズムを組み合わ
    せて構成されており、 これらプリズムのうち最も投射光学系側のプリズムの射
    出面は、このプリズムの入射面からの光をダイクロイッ
    ク膜側に反射するとともに、このダイクロイック膜側か
    らの光を射出することを特徴とする請求項１から５のい
    ずれかに記載の投射型画像表示装置。
  7. 【請求項７】 前記色合成光学素子は、それぞれ入射面
    と射出面を有する４つのプリズムを組み合わせて構成さ
    れており、 これらプリズムのうち最も投射光学系側のプリズムの射
    出面は、このプリズムの入射面からの光をダイクロイッ
    ク膜側に反射するとともにこのダイクロイック膜側から
    の光を射出し、 かつ前記４つのプリズムのうち２つのプリズムが、２つ
    のダイクロイック膜の間に配置されていることを特徴と
    する請求項１から５のいずれかに記載の投射型画像表示
    装置。
  8. 【請求項８】 前記色合成光学素子のうち最も投射光学
    系側のプリズムの射出面と、このプリズムにおけるダイ
    クロイック膜に接している面とのなす角度θ１が、 ２０度＜θ１＜３５度 を満足することを特徴とする請求項６又は７に記載の投
    射型画像表示装置。
  9. 【請求項９】 前記θ１が、 ２３度＜θ１＜３２度 を満足することを特徴とする請求項８に記載の投射型画
    像表示装置。
  10. 【請求項１０】 前記色合成光学素子のうち最も投射光
    学系側のプリズムの射出面と、このプリズム以外の２つ
    のプリズムにおけるこれら２つのプリズム間に形成され
    たダイクロイック膜に接している面とのなす角度θ２
    が、 ４０度＜θ２＜５０度 を満足することを特徴とする請求項６又は７に記載の投
    射型画像表示装置。
  11. 【請求項１１】 前記θ２が、 ４２度＜θ２＜４８度 を満足することを特徴とする請求項１０に記載の投射型
    画像表示装置。
  12. 【請求項１２】 前記液晶表示素子の入射側に、この前
    記液晶表示素子の画素に対応したマイクロレンズアレイ
    が配置されており、 前記マイクロレンズアレイのレンズ光軸間隔を、前記液
    晶表示素子の画素開口間隔より大きくしたことを特徴と
    する請求項１から１１のいずれかに記載の投射型画像表
    示装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１から１２のいずれかに記載の
    投射型画像表示装置と、この画像表示装置に投射表示さ
    せる画像情報を供給する画像情報供給装置とを有して構
    成されることを特徴とする画像表示システム。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7070282B2 (en) 2003-06-25 2006-07-04 Nikon Corporation Projection type display apparatus
JP2020008823A (ja) * 2018-07-06 2020-01-16 武蔵オプティカルシステム株式会社 色分解光学系及びこれを用いたテレビカメラ

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002055305A (ja) * 2000-08-07 2002-02-20 Canon Inc 色合成光学系、画像投写光学系および投写型画像表示装置
JP2002223454A (ja) * 2001-01-26 2002-08-09 Canon Inc 投射型画像表示装置
JP3919463B2 (ja) * 2001-04-26 2007-05-23 キヤノン株式会社 投射型画像表示装置および画像表示システム
DE60215025T2 (de) * 2001-08-06 2007-05-03 Jds Uniphase Corp., San Jose Farbverwaltungssystem
US7347561B2 (en) * 2001-08-06 2008-03-25 Jds Uniphase Corporation Image display device
US6945654B2 (en) * 2001-08-06 2005-09-20 Jds Uniphase Corporation Color management system having a prism to compensate for optical aberrations and to enhance contrast
US6899432B2 (en) * 2001-08-06 2005-05-31 Advanced Digital Optics, Inc. Color management system having a transmissive panel and optical isolator
US6893130B2 (en) * 2001-08-06 2005-05-17 Advanced Digital Optics, Inc. Color management system having a field lens
US6857747B2 (en) 2001-08-06 2005-02-22 Advanced Digital Optics, Inc. Color management system
US7222967B2 (en) * 2001-08-10 2007-05-29 Canon Kabushiki Kaisha Image display optical system and projection type image display apparatus
US7554710B2 (en) * 2002-10-16 2009-06-30 Canon Kabushiki Kaisha Two-dimensional scanning apparatus, and image displaying apparatus
JP2005266765A (ja) * 2004-02-20 2005-09-29 Seiko Epson Corp プロジェクタ
US20060082692A1 (en) * 2004-10-15 2006-04-20 Seiko Epson Corporation Image display device and projector
DE102005061182B4 (de) * 2005-12-21 2020-03-19 Carl Zeiss Jena Gmbh Beleuchtungseinrichtung zur Farbbildprojektion
JP2007298804A (ja) * 2006-05-01 2007-11-15 Seiko Epson Corp プロジェクタ
CN101280893A (zh) * 2008-05-28 2008-10-08 上海飞锐光电科技有限公司 Led红、绿、蓝三色光的双通道合色***
JP2022036848A (ja) * 2020-08-24 2022-03-08 キヤノン株式会社 観察光学系及びこれを備える撮像装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05323311A (ja) 1992-05-21 1993-12-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶表示装置およびそれを用いた液晶投写型テレビ
JP3250853B2 (ja) 1992-11-09 2002-01-28 松下電器産業株式会社 液晶表示装置およびそれを用いた投写型表示装置
JP2624116B2 (ja) 1993-04-22 1997-06-25 松下電器産業株式会社 液晶表示装置およびそれを用いた投写型表示装置
JPH0713150A (ja) 1993-06-24 1995-01-17 Fuji Photo Film Co Ltd 光学異方素子を用いた液晶表示素子
JPH0713152A (ja) 1993-06-24 1995-01-17 Fuji Photo Film Co Ltd 光学異方素子を用いた液晶表示素子
JP3139387B2 (ja) 1996-09-27 2001-02-26 松下電器産業株式会社 投写型表示装置
JP2002182307A (ja) * 2000-12-13 2002-06-26 Minolta Co Ltd 投射型表示装置
JP2002268137A (ja) * 2001-03-06 2002-09-18 Nikon Corp 投射型表示装置
JP3919463B2 (ja) * 2001-04-26 2007-05-23 キヤノン株式会社 投射型画像表示装置および画像表示システム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7070282B2 (en) 2003-06-25 2006-07-04 Nikon Corporation Projection type display apparatus
JP2020008823A (ja) * 2018-07-06 2020-01-16 武蔵オプティカルシステム株式会社 色分解光学系及びこれを用いたテレビカメラ

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