JP2006113282A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】その目的とする処は、光束を絞ったときには偏光ビームスプリッターにおける角度特性が向上し、コントラストを強調した投射状態を実現でき、光束を広げたときには多くの光量を投影する明るさを強調した投射状態を実現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】光源とリフレクターと照明光学系と偏光ビームスプリッターと反射型液晶表示素子と投射レンズとを有し、前記反射型液晶表示素子により形成された画像を被投射面に投射する投射型表示装置であって、前記照明光学系は、光束分離手段と集光手段と開口絞りとを有し、前記開口絞りにより前記照明光学系による照明光束の広がり角度を可変とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、反射型液晶表示素子を用いた投射型表示装置に関する。

反射型液晶表示装置を用いた投射型表示装置において、反射型液晶表示素子を照明する照明光を偏光ビームスプリッターを用いて導き、更に反射型液晶表示素子で画像変調した光を２つの偏光ビームスプリッターを用いて検光する構成が特許文献１に開示されている。特許文献１では、図１１に示すように４つの偏光ビームスプリッター１１８，１２０，１２４，１２８と３つの色選択性位相差板１１６，１２６，１３４で構成されている。ここで、色選択性位相差板とは可視光の波長領域において所定の波長領域の光の偏光方向を９０度変換し、その他の波長の光の偏光方向は変化させない作用を有するものである。

特許文献１においては、光源からの直線偏光光（Ｓ偏光）を第１の色選択性位相差板１１６により青（Ｂ）の光のみ偏光方向を９０度回転させ（Ｐ偏光）、第１の偏光ビームスプリッター１１８に入射し、Ｐ偏光であるＢの光を透過し、Ｓ偏光であるＢ以外の緑（Ｇ）と赤（Ｒ）の光を反射することで色分離を行い、Ｂの光（Ｐ偏光）は第２の偏光ビームスプリッター１２０を透過して反射型液晶表示素子Ｂ１２２に至り、ＧＲの光は第２の色選択性位相差板１２６に入射し、Ｇの偏光方向のみ９０度変換され（Ｐ偏光）、第２の偏光ビームスプリッターによりＰ偏光であるＧの光を透過し、Ｓ偏光であるＲの光を反射することで色分離され、ＧＲのそれぞれの光は反射型液晶表示素子Ｇ１３２、反射型液晶表示素子Ｒ１３０に至る。

反射型液晶表示素子Ｂ１２２で画像変調された光のＰ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッター１２０を透過し、光源側に戻り、Ｓ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッター１２０を反射して投射光となる。反射型液晶表示素子Ｒ１３０で画像変調された光のＳ偏光成分は第３の偏光ビームスプリッター１２８を反射し光源側に戻り、Ｐ偏光成分は第３の偏光ビームスプリッター１２８を透過して投射光となる。反射型液晶表示素子Ｇ１３２で画像変調された光のＰ偏光成分は第３の偏光ビームスプリッター１２８を透過し光源側に戻り、Ｓ偏光成分は第３の偏光ビームスプリッター１２８を反射して投射光となる。ＧとＲの投射光は第３の色選択性位相差板１３４に入射しＧの偏光方向が９０度回転し、ＧＲの光はＰ偏光に揃えられ、第４の偏光ビームスプリッター１２４を透過し、Ｓ偏光であるＢの光は第４の偏光ビームスプリッター１２４を反射し、ＲＧＢの光は１つに合成されることにより、カラーの画像を投影する構成となっている。

米国特許第６１８３０９１号公報

投射する画像光の明るさを明るくするためには光源から反射型画像表示素子に至る光の利用効率を上げなければならない。このためには、照明系のＦＮＯを小さく、つまり反射型画像表示素子における照明光束の張る角度を大きくしなければならない。

ここで、色合成系に偏光ビームスプリッターを使用しているとき、偏光ビームスプリッターにおいては所定の設計入射角度においては図１２（ａ）に示すような理想的な変更分離作用を示すが、設計入射角度からずれた入射角度においては図１２（ｂ）に示すように偏光分離特性の変化が発生してしまう。これは色合成系における偏光ビームスプリッターには検光子としての機能もあるので、偏光分離特性が悪化すると検光度が低下し、投射画像においてはコントラストが低下するという問題が発生していた。そのため、従来はコントラストが十分得られる照明光束で照明するような照明系の構成とし、投影画像の明るさを明るくすることができなかった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、光束を絞ったときには偏光ビームスプリッターにおける角度特性が向上し、コントラストを強調した投射状態を実現でき、光束を広げたときには多くの光量を投影する明るさを強調した投射状態を実現することができる投射型表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、光源とリフレクターと照明光学系と偏光ビームスプリッターと反射型液晶表示素子と投射レンズとを有し、前記反射型液晶表示素子により形成された画像を被投射面に投射する投射型表示装置であって、前記照明光学系は、光束分離手段と集光手段と開口絞りとを有し、前記開口絞りにより前記照明光学系による照明光束の広がり角度を可変とすること特徴とする。

請求項２記載の発明は、光源とリフレクターと照明光学系と偏光ビームスプリッターと反射型液晶表示素子と投射レンズとを有し、前記反射型液晶表示素子により形成された画像を被投射面に投射する投射型表示装置であって、前記照明光学系は、光束分離手段と集光手段と開口絞りとを有し、前記開口絞りにより前記照明光学系による照明光束の広がり角度を１．３倍以上可変とすること特徴とする。

本発明によれば、光源とリフレクターと照明光学系と偏光ビームスプリッターと反射型液晶表示素子と投射レンズとを有し、反射型液晶表示素子の画像をスクリーン等の被投射面に投射する投射型表示装置であって、前記照明光学系は、光束分離手段と集光手段とを有し、光源からスクリーンに至る光路中に開口面積を変更することができる開口絞りを設けることにより、反射型液晶表示素子で集光する光束の広がりを変更可能とすることができ、光束を絞ったときには偏光ビームスプリッターにおける角度特性が向上し、コントラストを強調した投射状態を実現でき、光束を広げたときには多くの光量を投影する明るさを強調した投射状態を実現できるようになる。

ここで、開口絞りは、光束分離手段で生成される複数の光源像が形成される位置或はその前後の位置に設けることにより反射型液晶表示素子全体に照明光束が均等に作用するように構成することができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１を示す図である。

図中、１は連続スペクトルで白色光を発光する光源、２は光源１からの光を所定の方向に集光するリフレクターである。３ａは矩形のレンズをマトリックス状に配置した第１のフライアイレンズ、３ｂは第１のフライアイレンズ３ａの個々のレンズに対応したレンズアレイを有する第２のフライアイレンズである。Ｓ１は開口絞り、４は無偏光光を所定の偏光光に揃える偏光変換素子、５ａはコンデンサーレンズ、５ｂはフィールドレンズ、５ｃは反射ミラーである。

６ａはＲ（赤）の光の偏光方向を９０度変換し、Ｂ（青）の光の偏光方向は変換しない第１の色選択性位相差板、６ｂはＲ（赤）の光の偏光方向を９０度変換し、Ｂ（青）の光の偏光方向は変換しない第２の色選択性位相差板である。７はＧ（緑）の光の偏光方向を９０度変換し、Ｂ，Ｒの光の偏光方向は変換しない第３の色選択性位相差板である。８ａ，８ｂは第１の１／２波長板、第２の１／２波長板である。９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄはＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第１の偏光ビームスプリッター、第２の偏光ビームスプリッター、第３の偏光ビームスプリッター、第４の偏光ビームスプリッターである。

１０はＧとＲの中間の波長領域の光をカットするカラーフィルターである。１１ｒ，１１ｇ，１１ｂは光を反射し、画像変調して画像を表示する赤用の反射型液晶表示素子、緑用の反射型液晶表示素子、青用の反射型液晶表示素子である。１２ｒ，１２ｇ，１２ｂは赤用の１／４波長板、緑用の１／４波長板、青用の１／４波長板で、１３は投射レンズである。

次に、光学的な作用を説明する。

光源１から発した光はリフレクター２により所定の方向に集光される。ここで、リフレクター２は放物面形状に形成されており、放物面の焦点位置からの光は放物面の対称軸に平行な光束となる。ここで、光源１は理想的な点光源ではなく有限の大きさを有しているので、集光する光束には放物面の対称軸に平行でない光の成分も多く含まれている。これらの集光光束は第１のフライアイレンズ３ａに入射する。第１のフライアイレンズ３ａは、外形が矩形の正の屈折力を有するレンズをマトリックス状に組み合わせて構成されており、入射した光束はそれぞれのレンズに応じた複数の光束に分割され、且つ、集光され、第２のフライアイレンズ３ｂを経て、マトリックス状に複数の光源像を偏光変換素子の近傍に形成する。

偏光変換素子４は、偏光分離面と反射面と１／２波長板とを有し、マトリックス状に集光する複数の光束はその列に対応した偏光分離面に入射し、透過するＰ偏光成分の光と反射するＳ偏光成分の光に分割される。反射されたＳ偏光成分の光は反射面で反射し、Ｐ偏光成分と同じ方向に出射し、１／２波長板を透過しＰ偏光成分と同じ偏光成分に変換され、偏光方向（｜）が揃った光として射出する。偏光変換された複数の光束は偏光変換素子の近傍で集光した後、発散光束として集光光学系に至る。

集光光学系は、コンデンサーレンズ５ａとフィールドレンズ５ｂとを有する。複数の光束は集光光学系によりフライアイレンズの矩形形状の像ができる位置でそれぞれ重なり、矩形の均一な照明エリアを形成する。この照明エリアに反射型液晶表示素子１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを配置する。

照明光路中に設けられた第３の色選択性位相差板７は図２の実線で示すような特性を有しており、ＢとＲの光はＰ偏光（｜）のままで、Ｇの光はＳ偏光（・）に変換される。ここで言う偏光方向（・）（｜）は偏光変換素子及び偏光ビームスプリッターの偏光分離面に対する偏光の方向として表している。

第３の色選択性位相差板７において偏光方向を調整された光は第１の偏光ビームスプリッター９ａに入射する。Ｓ偏光であるＧの光は偏光分離面を反射し、Ｐ偏光であるＲ，Ｂの光は偏光面を透過することで色分離が行われる。

色分離されたＧの光は第２の偏光ビームスプリッター９ｂに対してＳ偏光（・）として入射し、偏光分離面を反射し、Ｇ用の反射型液晶表示素子１１ｇへと至る。Ｇ用の反射型液晶表示素子１１ｇにおいてＧの光が画像変調されて反射される。画像変調されたＧの反射光のＳ偏光成分（・）は、再び偏光分離面を反射し、光源側に戻され投射光から除去される。画像変調されたＧの反射光のＰ偏光成分（｜）は、偏光分離面を透過し投射光となる。このとき、全ての偏光成分をＳ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において第２の偏光ビームスプリッター９ｂとＧ用の反射型液晶表示素子１１ｇの間に設けられた１／４波長板１２ｇの遅相軸を所定の方向に調整し、第１の偏光ビームスプリッターとＧ用の反射型液晶表示素子で発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えている。

第２の偏光ビームスプリッターを透過した光（｜）は、偏光方向と４５度の方向に遅相軸がなるように配置された第１の１／２波長板８ａを透過し、第４の偏光ビームスプリッターに対してＳ偏光（・）として入射し、偏光分離面を反射し、投射レンズ１３へと至る。

第１の偏光ビームスプリッターを透過したＲとＢの光（｜）は、カラーフィルターに入射する。カラーフィルターは図３の実線で示すような特性を有しており、ＧとＲの中間の波長領域に当たる黄色の色光と不要な緑の色光を反射するダイクロイックフィルターとしている。ここで、カラーフィルターは光を吸収する特性でも良い。

色を調整された光は、第１の色選択性位相差板６ａに入射する。第１の色選択性位相差板６ａは図２の点線で示すような特性を有しており、Ｂの光はＰ偏光（｜）のままで、Ｒの光はＳ偏光（・）に変換される。ここで偏光状態が変化する遷移領域はＧの領域に設定している。

これによりＢの光はＰ偏光（｜）として、Ｒの光はＳ偏光（・）として第３の偏光ビームスプリッター９ｃに入射する。よって、第３の偏光ビームスプリッター９ｃにおいてＢの光は、偏光分離面を透過してＢ用の反射型液晶表示素子１１ｂに至り、Ｒの光は偏光分離面を反射してＲ用の反射型液晶表示素子１１ｒに至る。

Ｂ用の反射型液晶表示素子においてＢの光が画像変調されて反射される。変調されたＢの反射光のＰ偏光成分（｜）は、再び偏光分離面を透過し、光源側に戻され投射光から除去される。変調されたＢの反射光のＳ偏光成分（・）は、偏光分離面で反射し投射光となる。同様にＲ用の反射型液晶表示素子においてＲの光が画像変調されて反射される。変調されたＲの反射光のＳ偏光成分（・）は、再び偏光分離面を反射し、光源側に戻され投射光から除去される。変調されたＲの反射光のＰ偏光成分（｜）は、偏光分離面を透過し投射光となる。これによりＢとＲの投射光は１つの光束に合成される。このとき、第３の偏光ビームスプリッター９ｃとＲ用、Ｂ用の反射型液晶表示素子１１ｒ，１１ｂの間に設けられた１／４波長板１２ｒ，１２ｂの遅相軸を調整してＧの場合と同じようにＲ，Ｂそれぞれの黒の表示の調整を行う。

合成されたＲとＢの投射光は、第２の色選択性位相差板に入射する。第２の色選択性位相差板は、第１の色選択性位相差板と同じものでＲの偏光方向のみを９０度回転し、Ｒ，Ｂ共にＳ偏光（・）に変換される。更に、偏光方向に対して４５度方向に遅相軸を配置した１／２位相板８ｂによりそれぞれＰ偏光（｜）に変換され第４の偏光ビームスプリッター４ｄに入射し、偏光分離面を透過することでＧの投射光と合成される。

合成されたＲ，Ｇ，Ｂの投射光は、投射レンズによりスクリーン等に投影される。

図４（ａ）は開口絞りが開いた状態を表しており、図４（ｂ）は開口絞りが閉じた状態を表している。Ｌ字形状をした遮光板がフライアイレンズの横側から挿脱する構成である。

図４（ａ）の状態ではフライアイレンズを構成するレンズ全てに入射する光束が開口絞りを透過し、小さなＦＮＯの照明光束となる。開口絞りを徐々に絞り込むことにより光束が透過するフライアイレンズにおけるレンズの個数が減少していく。このとき、フライアイレンズにおけるそれぞれのレンズの境界部に合わせて段階的に絞込みができる方が、画面に不要な影が発生しないのでより望ましい構成である。

開口絞りを絞り込んでいくと利用されるフライアイレンズのレンズの数が減少していくが、投射画面上における明るさのムラを低減するためには少なくとも２０個程度のレンズを透過した光束が利用されている方が良い。

＜実施の形態２＞
図５は本発明の実施の形態２を示す図である。

図中、実施の形態１と同じ素子には同一の符号を記しており、２４は偏光変換素子、２５ａはコンデンサーレンズ、２５ｂはフィールドレンズ、２５ｃは反射ミラー、２６は青（Ｂ）と赤（Ｒ）の波長領域の光を透過し、緑（Ｇ）の波長領域の光を反射するダイクロイックミラー、２７はＧとＲの中間の波長領域の光を一部カットするカラーフィルター、２８ａ及び２８ｂはＢの光の偏光方向を９０度変換し、Ｒの光の偏光方向は変換しない第１の色選択性位相差板及び第２の色選択性位相差板である。

２９は第１の１／２波長板、第２の１／２波長板、３０ａ，３０ｂ，３０ｃはＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第１の偏光ビームスプリッター、第２の偏光ビームスプリッター、第３の偏光ビームスプリッター、Ｓ２は開口絞りである。

次に、光学的な作用を説明する。

本実施の形態の偏光変換素子２４も偏光分離面と反射面と１／２波長板とを有するが、本実施の形態では、反射されたＳ偏光成分の光は、反射面で反射し、Ｐ偏光成分と同じ方向に出射する。一方、透過したＰ偏光成分の光は１／２波長板を透過し、Ｓ偏光成分と同じ偏光成分に変換され、偏光方向（・）が揃った光として射出する。

偏光変換された複数の光束は、偏光変換素子の近傍で集光した後、発散光束として集光光学系に至る。集光光学系は、コンデンサーレンズ２５ａとフィールドレンズ２５ｂとを備え、集光作用によりこれ複数の光束はフライアイレンズの個々のレンズの矩形形状の像ができる位置で重なり、矩形の均一な照明エリアを形成する。又、フィールドレンズ２５ｂから反射型液晶表示素子１１ｒ，１１ｇ，１１ｂに至る光路において反射型液晶表示素子上に集光する光は、集光光学系の光軸に対してほぼテレセントリックとなるように設定し、ダイクロイックミラー６及び偏光ビームスプリッター３０ａ，１０ｂの光学薄膜で発生する入射角度による特性の変動が反射型液晶表示素子上に画像として現れない構成となっている。

ダイクロイックミラー２６は、図６の実線で示すような特性を有しており、ＢとＲの光は透過し、Ｇの光は反射する。図５においては偏光変換素子においてＳ偏光であった光は、ダイクロイックミラー６に対してもＳ偏光（・）である。

Ｇの光路において、ダイクロイックミラー２６を反射した光はカラーフィルター２７に入射する。カラーフィルター２７は、図６の点線で示すような特性を有しており、ＧとＲの中間の波長領域に当たる黄色の色光を反射するダイクロイックフィルターとし、黄色の光を除去する。緑の光に黄色の色成分が多いと緑が黄緑になってしまうので、黄色の光を除去する方が色再現上望ましい。

色を調整された光は、第１の偏光ビームスプリッター３０ａに対してＳ偏光（・）として入射し、偏光分離面で反射され、Ｇ用の反射型液晶表示素子１１ｇへと至る。Ｇ用の反射型液晶表示素子１１ｇにおいてＧの光が画像変調されて反射される。変調されたＧの反射光のＳ偏光成分（・）は、再び偏光分離面で反射し、光源側に戻され、投射光から除去される。変調されたＧの反射光のＰ偏光成分（｜）は、偏光分離面を透過し投射光となる。このとき、全ての偏光成分をＳ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において第１の偏光ビームスプリッター３０ａとＧ用の反射型液晶表示素子１１ｇの間に設けられた１／４波長板１２ｇの遅相軸を所定の方向に調整し、第１の偏光ビームスプリッター３０ａとＧ用の反射型液晶表示素子１１ｇで発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えている。

第１の偏光ビームスプリッター３０ａを透過した光（｜）は、偏光方向に対して遅相軸が４５度で設定された第１の１／２波長板２９により偏光方向を９０度回転され、第３の偏光ビームスプリッター３０ｃに対してはＳ偏光（・）として入射し、偏光分離面で反射されて、投射レンズ１３へと至る。

ダイクロイックミラー２６を透過したＲとＢの光は、第１の色選択性位相差板８ａに入射する。第１の色選択性位相差板２８ａは、Ｂの光のみ偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＢの光はＰ偏光（｜）として、Ｒの光はＳ偏光（・）として第２の偏光ビームスプリッター３０ｂに入射する。よって、第２の偏光ビームスプリッター３０ｂにおいてＢの光は偏光分離面を透過し てＢ用の反射型液晶表示素子１１ｂに至り、Ｒの光は、偏光分離面を反射してＲ用の反射型液晶表示素子１１ｒに至る。

Ｂ用の反射型液晶表示素子１１ｂにおいてＢの光が画像変調されて反射される。変調されたＢの反射光のＰ偏光成分（｜）は、再び偏光分離面を透過し、光源側に戻され投射光から除去される。変調されたＢの反射光のＳ偏光成分（・）は、偏光分離面で反射し投射光となる。同様にＲ用の反射型液晶表示素子１１ｒにおいてＲの光が画像変調されて反射される。変調されたＲの反射光のＳ偏光成分（・）は、再び偏光分離面を反射し、光源側に戻され投射光から除去される。変調されたＲの反射光のＰ偏光成分（｜）は、偏光分離面を透過し投射光となる。これによりＢとＲの投射光は１つの光束に合成される。このとき、第２の偏光ビームスプリッター３０ｂとＲ用、Ｂ用の反射型液晶表示素子１１ｒ，１１ｂの間に設けられた１／４波長板１２ｒ，１２ｂの遅相軸を調整してＧの場合と同じようにＲ，Ｂそれぞれの黒の表示の調整を行う。

合成されたＲとＢの投射光は第２の色選択性位相差板８ｂに入射する。第２の色選択性位相差板８ｂは、第１の色選択性位相差板２８ａと同じものでＢの偏光方向のみを９０度回転し、Ｒ，Ｂ共にＰ偏光（｜）として第３の偏光ビームスプリッター３０ｃに入射し、偏光分離面を透過することでＧの投射光と合成される。

合成されたＲ，Ｇ，Ｂの投射光は、投射レンズ１３によりスクリーン等に投影される。

図７（ａ）は開口絞りが開いた状態を表しており、図７（ｂ）は開口絞りが閉じた状態を表している。投射レンズ鏡筒内の投射レンズの絞り位置近傍でＬ字形状をした遮光板が挿脱する構成である。

＜実施の形態３＞
図８は本発明の実施の形態３を示す図である。尚、図８においては、実施の形態２と同じ素子には同一の符号を記しており、Ｓ３は開口絞り、３５ａは第１のコンデンサーレンズ、３５ｂは第２のコンデンサーレンズ、３５ｃ，３５ｃ’はフィールドレンズである。３６は青（Ｂ）と緑（Ｇ）の波長領域の光を透過し、赤（Ｒ）の波長領域の光を反射するダイクロイックミラー、３７はＧとＲの中間の波長領域の光を一部カットするカラーフィルターである。

３８，３８ｂはＧの光の偏光方向を９０度変換し、Ｂの光の偏光方向は変換しない第１の色選択性位相差板及び第２の色選択性位相差板である。３９は所定の偏光成分を反射し、それとは直交する偏光成分を透過する偏光板である。ここで、偏光板は不要な偏光方向を吸収するものでも良い。ダイクロイックミラー３６は、集光光学系を構成する第２のコンデンサーレンズ３５ｂとフィールドレンズ３５ｃ，３５ｄとの間に設けている。

次に、光学的な作用を説明する。

偏光変換素子２４を射出した光は、第１のコンデンサーレンズ３５ａと第２のコンデンサーレンズ３５ｂにより集光され、ダイクロイックミラー３６に入射する。ダイクロイックミラー３６は図９の実線で示すような特性を有しており、ＢとＧの光は透過し、Ｒの光は反射する。

図８においては、偏光変換素子２４においてＳ偏光（・）であった光は、ダイクロイックミラー３６に対してもＳ偏光（・）である。但し、本実施の形態においては、ダイクロイックミラー３６が第２のコンデンサーレンズ３５ｂとフィールドレンズ３５ｃ，３５ｃ’との間に設けられているので、ダイクロイックミラー３６に作用する光束はテレセントリックになっていない。そのため、ダイクロイックミラー３６は、図中ＡからＢの方向に膜厚が徐々に厚くなるような構成とし、入射角度による特性の変化を補正している。

Ｒの光路において、ダイクロイックミラー３６を反射した光は、フィールドレンズ３５ｃを透過し、カラーフィルター３７に入射する。カラーフィルターは図９の点線で示すような特性を有しており、ＧとＲの中間の波長領域に当たる黄色の色光を反射するダイクロイックフィルターとし、黄色の光を除去する。赤の光に黄色の色成分が多いと赤がオレンジになってしまうので黄色の光を除去する方が色再現上望ましい。

ここで、カラーフィルター３７はフィールドレンズ３５ｃ’と別に設けているが、フィールドレンズ３５ｃ’のレンズ面に設けても良い。

色を調整された光は、第１の偏光ビームスプリッター３０ａに対してＳ偏光（・）として入射し、偏光分離面で反射され、Ｒ用の反射型液晶表示素子へと至る。Ｒ用の反射型液晶表示素子１１ｒにおいてＲの光が画像変調されて反射される。変調されたＲの反射光のＳ偏光成分（・）は、再び偏光分離面で反射し、光源側に戻され投射光から除去される。変調されたＲの反射光のＰ偏光成分（｜）は、偏光分離面を透過し投射光となる。第１の偏光ビームスプリッター３０ａを透過した光は、第１の１／２波長板３９ａにより偏光方向を９０度回転させ、第３の偏光ビームスプリッター３０ｃに対してはＳ偏光（・）として入射し、偏光分離面で反射されて、投射レンズ１３へと至る。

ダイクロイックミラー３６を透過したＧとＢの光は、フィールドレンズ３５ｄを透過し、偏光板３９に入射する。偏光板２９においては、ダイクロイックミラー３６に対してＳ偏光成分である偏光成分を透過し、Ｐ偏光成分である偏光成分を反射する特性を有する。偏光板３９により偏光成分をより揃えた光（・）は第１の色選択性位相差板３８ａに入射する。第１の色選択性位相差板３８ａは、Ｇの光の偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＧの光はＰ偏光（｜）として、Ｂの光はＳ偏光（・）として第２の偏光ビームスプリッター３０ｂに入射する。

Ｂ用の反射型液晶表示素子１１ｂにおいてＢの光が画像変調されて反射される。変調されたＢの反射光のＳ偏光成分（・）は、再び偏光分離面を反射し、光源側に戻され投射光から除去される。変調されたＢの反射光のＰ偏光成分（｜）は、偏光分離面を透過して投射光となる。同様にＧ用の反射型液晶表示素子１１ｇにおいてＧの光が画像変調されて反射される。変調されたＧの反射光のＰ偏光成分（｜）は、再び偏光分離面を透過し、光源側に戻され投射光から除去される。変調されたＧの反射光のＳ偏光成分（・）は偏光分離面を反射し投射光となる。これによりＢとＧの投射光は１つの光束に合成される。

合成されたＧとＢの投射光は、第２の色選択性位相差板２８ｂに入射する。第２の色選択性位相差板２８ｂは、第１の色選択性位相差板２８ａと同じものでＧの偏光方向のみを９０度回転し、Ｇ，Ｂ共にＰ偏光（｜）として第３の偏光ビームスプリッター１０ｃに入射し、偏光分離面を透過することでＲの投射光と合成される。

ここで、第２の偏光ビームスプリッター３０ｂとＧ用及びＢ用の反射型液晶表示素子１１ｇ，１１ｂの間に設けられた１／４波長板１２ｇ，１２ｂは遅相軸の方向が回転できるようになっており、第２偏光ビームスプリッター１０ｂとそれぞれの反射型液晶表示素子１１ｇ，１１ｂで発生する偏光状態の乱れを調整している。

図１０ａは開口絞りが開いた状態を表しており、図１０ｂは開口絞りが閉じた状態を表している。矩形開口形状を有した遮光版をリフレクターの射出側において挿脱する構成である。

このとき、遮光板は反射鏡となっており、遮光する光成分を光源に戻す、所謂再帰効果を有していても良い。

本発明の実施の形態１を説明する図である。 波長選択性位相差板の特性を説明する図である。 ダイクロイックミラーとカラーフィルターの特性を説明する図である。 本発明の実施の形態１の開口絞りを説明する図である。 本発明の実施の形態２を説明する図である。 ダイクロイックミラーとカラーフィルターの特性を説明する図である。 本発明の実施の形態２の開口絞りを説明する図である。 本発明の実施例３を説明する図である。 ダイクロイックミラーとカラーフィルターの特性を説明する図である。 本発明の実施の形態３の開口絞りを説明する図である。 従来例を説明する図である。 偏光ビームスプリッターの偏光分離特性を説明する図である。

符号の説明

１ 光源
２ リフレクター
３ａ 第１のフライアイレンズ
３ｂ 第２のフライアイレンズ
５ａ コンデンサーレンズ
５ｂ フィールドレンズ
９ａ〜９ｄ 第１〜第４の偏光ビームスプリッター
１１ｒ，１１ｇ，１１ｂ 赤用、緑用、青用の反射型液晶表示素子
１３ 投射レンズ
Ｓ１ 開口絞り

Claims (2)

1. 光源とリフレクターと照明光学系と偏光ビームスプリッターと反射型液晶表示素子と投射レンズとを有し、前記反射型液晶表示素子により形成された画像を被投射面に投射する投射型表示装置であって、
   前記照明光学系は、光束分離手段と集光手段と開口絞りとを有し、前記開口絞りにより前記照明光学系による照明光束の広がり角度を可変とすること特徴とする投射型表示装置。
2. 光源とリフレクターと照明光学系と偏光ビームスプリッターと反射型液晶表示素子と投射レンズとを有し、前記反射型液晶表示素子により形成された画像を被投射面に投射する投射型表示装置であって、
   前記照明光学系は、光束分離手段と集光手段と開口絞りとを有し、前記開口絞りにより前記照明光学系による照明光束の広がり角度を１．３倍以上可変とすること特徴とする投射型表示装置。

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