JP4069718B2 - 投射型表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の反射型ライトバルブを射出した光を検光して取り出し、当該検光光を色合成して投射光学系にて投射する構成の投射型表示装置に関するものであり、特にその投射光中に発生するゴースト光の投射を防止する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図14に記載の投射型表示装置の構成図を用いて従来例の投射型表示装置を説明する。ランプと凹面鏡とから構成される光源101から射出されたランダム偏光であって略平行光束の光源光は、偏光変換装置102に入射して、光の電気ベクトルの振動方向(以下偏光方向と記載)が紙面に垂直な方向に振動するS偏光光に変換されてさらに進行し、B(青)光反射特性を有するダイクロイックミラー103Bと、R(赤)光とG(緑)光反射特性を有するダイクロイックミラー103RGとを互いに直交するようにX型に配置した構成のクロスダイクロイックミラー103に入射し、B光と、R光とG光の混合光とに色分解されて互いに反対方向に進行する。
【0003】
前記色分解されたB光は折り曲げミラー104にて反射されて進行方向を変えて進行し、B光用に配置された偏光ビームスプリッタ107Bに入射する。一方、前記色分解されたR光とG光の混合光は折り曲げミラー105にて反射されて進行方向を変えて進行し、G光を反射する特性を有するダイクロイックミラー106に入射、反射して進行するG光と、透過して進行するR光とに色分解される。色分解されたR光と、G光は各色用にそれぞれ配置された偏光ビームスプリッタ107R、同107Gに入射する。
【0004】
各色光偏光ビームスプリッタに入射した各色光はどれもS偏光光であるので、実質的に図示のように紙面に垂直に構成された偏光分離面にて反射されて進行し、各色光用に配置された反射型ライトバルブ108B、同108R、同108Gに入射する。
【0005】
各色光用のライトバルブに入射した各色光は、色信号によって変調作用を受けてライトバルブから反射、射出されて再度各色光用の偏光ビームスプリッタに入射し、偏光分離面を透過する変調光(P偏光光)を検光して取り出す。非変調光(S偏光)は偏光分離面にて反射されて、光源方向に廃棄される。
【0006】
前記各色光の検光光のうちB光とR光は、それぞれ1/2波長位相板109、同110を経てS偏光光に変換されて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111にそれぞれ相対した、異なる入射面から入射する。前記G光の検光光はP偏光のままクロスダイクロイックプリズム111に入射する。
【0007】
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111は内部にR光を反射する特性を有するクロスダイクロイック膜111RとB光を反射する特性を有するダイクロイック膜111Bが互いに直交するようにX型に配置した複合プリズムであり、当該プリズムに入射したB光は前記B光反射ダイクロイック膜111Bにて反射、前記当該プリズムに入射したR光は前記R光反射ダイクロイック膜111Rにて反射、前記当該プリズムに入射したG光は前記B光反射ダイクロイック膜111BとR光反射ダイクロイック膜111Rを透過して、B光、R光、G光の色合成が達成されてクロスダイクロイックプリズム111を射出する。
【0008】
ここで、クロスダイクロイックプリズム111への入射光を、R光とB光はS偏光、G光をP偏光とするのは前記ダイクロイック膜111R、111Bの光学特性により入射光の合成光へ寄与できる光量の損失を少なくして、投射像の輝度を向上させるためである。
【0009】
前記クロスダイクロイックプリズム111を射出したRGB合成光は1/4波長位相板112を経て各色光とも円偏光に変換されて進行し、投射光学系113に入射して図示しないスクリーン上に投射される。
【0010】
前記クロスダイクロイックプリズム111と投射光学系113の間に配置した1/4波長位相板112は本出願人による出願の特開平9−251150に記載のように前記投射光学系を構成するレンズを反射した光がゴースト光として投射されるのを防ぐ目的で配置される。即ち、投射光学系113に入射した投射光のうち、当該投射光学系を構成する複数のレンズ部材の表面で反射された光は逆行して再度1/4波長位相板を透過することによって、前記光のうち、R光、B光の円偏光はP偏光に、G光成分の円偏光はS偏光に変換される。前記各偏光光はクロスダイクロイックプリズム111に入射して当該プリズムにて色分解され、G光はS偏光のまま、前記R光とB光は1/2位相板110、109にてS偏光に変換されて、各色光用の偏光ビームスプリッタに入射、偏光分離面にて反射されて光軸上から廃棄される。
【0011】
【特許文献1】
特開2000−330196
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来例にて記載の投射型表示装置においては、クロスダイクロイックプリズムと投射光学系の間にゴースト光投射を防止する1/4波長位相板を配置したにも拘わらずゴースト光が発生して投射されてしまうことが判明した。
【0013】
本発明は、上記課題に記載のゴースト光を防止することをその目的とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の投射型表示装置の態様は、第1色光用と第2色光用にそれぞれ配置した反射型ライトバルブから変調されて射出された各色光をそれぞれの色光毎に配置した偏光ビームスプリッタに入射させて変調光を検光して取り出し、前記各検光光を各々異なる面から内部にダイクロイック膜を有するダイクロイックプリズムに入射させて、第1色光を前記ダイクロイック膜にて反射させ、第2色光を前記ダイクロイック膜を透過させることによって第1色光と第2色光の色合成を行い、当該合成光を1/4波長位相板を経由して投射光学系に入射させて投射する構成を有する投射型表示装置において、前記第1色光用偏光ビームスプリッタの偏光分離面と色合成用ダイクロイックプリズムとの間の第1色光の光路、及び第2色光用偏光ビームスプリッタの偏光分離面と色合成用ダイクロイックプリズムとの間の第2色光の光路の少なくとも一方の光路中に、前記投射光学系に入射した合成光のうち当該投射光学系を構成するレンズ部材の表面にて反射されて逆行して進行し、前記1/4波長位相板を経由して前記ダイクロイックプリズムに入射し、当該ダイクロイックプリズム中のダイクロイック膜を反射して前記第1色光光路を進行する第2色光、または当該ダイクロイック膜を透過して第2色光光路を進行する第1色光を、反射して各光路から廃棄するダイクロイック膜を配置することを特徴とする。
【0015】
本発明の第2の投射型表示装置の態様は、第一の態様において前記各色光用の偏光ビームスプリッタの偏光分離面と前記クロスダイクロイックプリズム間の各色の光路のうち、少なくとも一つの色光の光路中に配置されるダイクロイック膜は、前記偏光ビームスプリッタと前記クロスダイクロイックプリズムの間の光路中に配置されることを特徴とする。
【0016】
本発明の第3の投射型表示装置の態様は、R(赤)光用、G(緑)光用、B(青)光用にそれぞれ配置された反射型ライトバルブと、前記R(赤)光用、G(緑)光用、B(青)光を偏光分離部で偏光分離して前記反射型ライトバルブに射出し、前記反射型ライトバルブから射出された光を前記偏光分離部で検光する前記各色光毎に配置された偏光ビームスプリッタと、前記各色光用の偏光ビームスプリッタを射出する検光光をそれぞれ異なる面から入射させ、互いに直交するR光反射特性を有するR光反射ダイクロイック膜とB光反射特性を有するB光反射ダイクロイック膜を有し、R光は前記R光反射ダイクロイック膜にて反射、B光は前記B光反射ダイクロイック膜にて反射、G光は前記R光反射ダイクロイック膜と前記B光反射ダイクロイック膜を透過させることにより、各色光を色合成して合成光を射出するクロスダイクロイックプリズムと、前記クロスダイクロイックプリズムで色合成された光を投射する投射レンズと、前記クロスダイクロイックプリズムと前記投射レンズの間に配置された1/4波長位相板と、前記各色光用の偏光ビームスプリッタの偏光分離面と前記クロスダイクロイックプリズム間の各色の光路のうち、少なくとも一つの色光の光路中に配置され前記各色光のうち前記少なくとも一つの色光以外の色光の少なくとも一つの色光を反射し、光路外に偏向させるダイクロイック膜とを有し、前記ダイクロイック膜は、前記クロスダイクロイックプリズムを射出し前記1/4波長位相板を経て前記投射レンズに入射した合成光のうち、前記投射レンズで反射され前記1/4波長位相板を通過して前記クロスダイクロイックプリズムに入射し、前記R光反射ダイクロイック膜または前記B光反射ダイクロイック膜を透過または反射して他の色光の光路を逆行する色光を反射し光路外に偏向させることを特徴とする。
【0017】
本発明の第4の投射型表示装置の態様は、第3の態様において、前記ダイクロイック膜は、G光用の偏光ビームスプリッタの偏光分離面と前記クロスダイクロイックプリズム間の光路に配置され、S偏光で前記R光反射ダイクロイック膜に入射して反射され、前記1/4波長位相板を経て前記投射レンズに入射し、前記投射レンズで反射され前記1/4波長位相板でP偏光に変換されて前記R光反射ダイクロイック膜に入射して透過するR光と、S偏光で前記B光反射ダイクロイック膜に入射して反射され、前記1/4波長位相板を経て前記投射レンズに入射し、前記投射レンズで反射され前記1/4波長位相板でP偏光に変換されて前記B光反射ダイクロイック膜に入射して透過するB光とを反射するダイクロイック膜であることを特徴とする。
【0018】
本発明の第5の投射型表示装置の態様は、第3の態様において、前記ダイクロイック膜は、R光用の偏光ビームスプリッタの偏光分離面と前記クロスダイクロイックプリズム間の光路に配置され、P偏光で前記R光反射ダイクロイック膜に入射して反射され、前記1/4波長位相板を経て前記投射レンズに入射し、前記投射レンズで反射され前記1/4波長位相板でS偏光に変換されて前記R光反射ダイクロイック膜に入射して反射されるG光を反射するダイクロイック膜であることを特徴とする。
【0019】
本発明の第6の投射型表示装置の態様は、第3の態様において、前記ダイクロイック膜は、B光用の偏光ビームスプリッタの偏光分離面と前記クロスダイクロイックプリズム間の光路に配置され、P偏光で前記B光反射ダイクロイック膜に入射して反射され、前記1/4波長位相板を経て前記投射レンズに入射し、前記投射レンズで反射され前記1/4波長位相板でS偏光に変換されて前記B光反射ダイクロイック膜に入射して反射されるG光を反射するダイクロイック膜であることを特徴とする。本発明の第7の投射型表示装置の態様は、第3の態様において、 前記各色光用の偏光ビームスプリッタの偏光分離面と前記クロスダイクロイックプリズム間の各色の光路のうち、少なくとも一つの色光の光路中に配置されるダイクロイック膜は、前記偏光ビームスプリッタと前記クロスダイクロイックプリズムの間の光路中に配置されることを特徴とする。本発明の第8の投射型表示装置の態様は、第3の態様において、前記偏光ビームスプリッタを射出して前記クロスダイクロイックプリズムに入射するR光とB光は、前記ダイクロイックプリズムの前記R光反射ダイクロイック膜と前記B光反射ダイクロイック膜に対してS偏光で、G光は前記R光反射ダイクロイック膜と前記B光反射ダイクロイック膜に対してP偏光であることを特徴とする。本発明の第9の投射型表示装置の態様は、第3の態様において、前記各色光用の偏光ビームスプリッタの偏光分離面と前記クロスダイクロイックプリズム間の各色の光路のうち、少なくとも一つの色光の光路中に配置されるダイクロイック膜は、前記偏光ビームスプリッタ中に前記偏光分離面と相対して配置されることを特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】
(ゴースト光の原因の追跡)
本発明者は上記従来例に記載の投射型表示装置を鋭利研究し、上記ゴースト光を追跡してその原因を究明したので、それをここに記載する。
【0021】
まずR光のゴースト像の発生から図15を用いて説明する。図15に記載の構成は従来例の説明に使用した図14の光源、偏光変換装置、色分解光学系の一部の図示を省略し、G光反射ダイクロイックミラー106、各色光用の偏光ビームスプリッタ107R、107G、107B、各色光用のライトバルブ108R、108G、108B、1/2波長位相板109、110、色合成光学系111、1/4波長位相板112、投射光学系112のみを図示したものである。R光用ライトバルブ108Rを射出したR光のうちの変調光(P偏光光)は偏光ビームスプリッタ107Rの偏光分離面を透過して当該偏光ビームスプリッタを射出し、1/2波長位相板110にてS偏光光に変換されてクロスダイクロイックプリズム111に入射する。クロスダイクロイックプリズムに入射した前記S偏光光は、クロスダイクロイックプリズム中のR光反射ダイクロイック膜111Rにて反射されて進行して射出され、1/4波長位相板112にて円偏光光に変換されて投射光学系113に入射する。ここで、投射光学系に入射したR光のうち、投射光学系を構成するレンズ部材の表面にて反射された光は、逆行して1/4波長位相板112を再度透過することによって、P偏光光に変換されてクロスダイクロイックプリズム111に再入射する。
【0022】
図3はこのクロスダイクロイックプリズムの反射特性の偏光方向依存性を示したものである。図3(A)がR光反射ダイクロイック膜111R、図3(B)がB光反射ダイクロイック膜111Bの反射特性であり、偏光方向(P偏光光、S偏光光)によって反射特性が異なってしまうことは避けられない。より具体的に見てみると、R光反射ダイクロイック膜の反射特性は、図3(A)の様になり、S偏光光としてR光反射ダイクロイック膜を反射するR光の反射-透過境界波長λRSと、P偏光光としてR光反射ダイクロイック膜を反射するR光の反射-透過境界波長λRPは異なり、S偏光光はP偏光光よりも短い波長側に境界がある。従って、前述のようにS偏光光としてR光反射ダイクロイック膜を反射したR光が、投射光学系のレンズの表面を反射して前述の経路でクロスダイクロイックプリズムにP偏光として再入射するので、P偏光光の反射-透過境界波長λRPより短い波長の光は、
実質的にR光反射ダイクロイック膜を透過する。この光はP偏光光のままG光用偏光ビームスプリッタ107Gに入射し、更にG光用ライトバルブ108Gで変調されなかった成分はP偏光光としてクロスダイクロイックプリズム111に再入射し、R光反射ダイクロイック膜111RとB光反射ダイクロイック膜111Bを透過して進行し、ゴースト光として投射されることになる。ライトバルブ 108Rを出てゴーストとなる光の経路を図15に破線で示した。
【0023】
次にB光のゴーストについて説明する。B光用ライトバルブ108Bを射出したB光のうちの変調光(P偏光光)は偏光ビームスプリッタ107Bに入射して偏光分離面を透過して当該偏光ビームスプリッタを射出し、1/2波長位相板109にてS偏光光に変換されてクロスダイクロイックプリズム111に入射する。クロスダイクロイックプリズムに入射した前記S偏光光は、クロスダイクロイックプリズム中のB光反射ダイクロイック膜111Bにて反射されて進行して射出され、1/4波長位相板112にて円偏光に変換されて投射光学系113に入射する。ここで、投射光学系に入射したB光のうち、投射光学系を構成するレンズ部材の表面にて反射されたB光は、逆行して1/4波長位相板112を再度透過することによって、P偏光光に変換されてクロスダイクロイックプリズム111に再入射する。B光反射ダイクロイック膜の反射特性は、図3(B)の様になり、S偏光光としてB光反射ダイクロイック膜を反射するB光の反射-透過境界波長λBSと、P偏光光としてB光反射ダイクロイック膜を反射するB光の反射-透過境界波長λBPは異なり、P偏光光はS偏光光よりも短い波長側に境界がある。
【0024】
従って、前述のようにS偏光光としてB光反射ダイクロイック膜を反射したB光が、投射光学系を反射して前述の経路でクロスダイクロイックプリズムにP偏光として再入射するので、光学特性図3(B)のP偏光光の反射-透過境界波長λBPよりも長い波長の光は、B光反射ダイクロイック膜を実質的に透過する。この光はP偏光光のままG光用偏光ビームスプリッタ107Gに入射し、更にG光用ライトバルブ108Gで変調されなかった成分はP偏光光としてクロスダイクロイックプリズム111に再入射し、R光反射ダイクロイック膜111RとB光反射ダイクロイック膜111Bを透過して進行し、ゴースト光として投射されることになる。
【0025】
さらに、G光についてもゴースト光となることを発見した。G光用ライトバルブ108Rを射出したG光のうちの変調光(P偏光光)は偏光ビームスプリッタ107Gに入射して偏光分離面を透過し、当該偏光ビームスプリッタを射出してクロスダイクロイックプリズム111に入射する。クロスダイクロイックプリズムに入射した前記P偏光光は、クロスダイクロイックプリズム中のR光反射ダイクロイック膜111RとB光反射ダイクロイック膜111Bを透過して、1/4波長位相板112に入射し、円偏光に変換されて投射光学系113に入射する。ここで、投射光学系に入射したG光のうち、投射光学系を構成するレンズ部材の表面にて反射された光は、逆行して1/4波長位相板112を再度透過することによって、S偏光光に変換されてクロスダイクロイックプリズム111に再入射する。
【0026】
R光反射ダイクロイック膜、及びB光反射ダイクロイック膜の反射特性は、図3(A)(b)の様になり、P偏光光としてR光反射ダイクロイック膜、B光反射ダイクロイック膜を透過するG光の反射-透過境界波長と、S偏光光としてR光反射ダイクロイック膜、B光反射ダイクロイック膜を透過するG光の反射-透過境界波長は異なり、S偏光光はP偏光光よりも透過される波長域が狭い。従って、前述のようにP偏光光としてR光反射ダイクロイック膜、B光反射ダイクロイック膜を透過したG光が、投射光学系を構成するレンズ部材を反射して前述の経路でクロスダイクロイックプリズムに再入射し、S偏光光としてR光反射ダイクロイック膜・B光反射ダイクロイック膜を透過するとき、G光成分のうち長波長側の、R光反射ダイクロイック膜の光学特性図3(A)のS偏光光の反射-透過境界波長よりも長い波長の光は、実質的にR光反射ダイクロイック膜を反射する。この光は1/2波長位相板110を通りP偏光光となってR光用偏光ビームスプリッタ107Rに入射し、更にR光用ライトバルブ108Rで変調されなかった成分はP偏光として戻り、前記1/2波長位相板再入射してS偏光光のG光としてクロスダイクロイックプリズム111に再入射し、R光反射ダイクロイック膜111Rを反射して進行し、ゴースト光として投射されることになる。
【0027】
また、G光成分のうち短波長側の、B光反射ダイクロイック膜の光学特性図3(B)のS偏光光の反射-透過境界波長よりも短い波長の光は、実質的にB光反射ダイクロイック膜を反射し、この光は1/2波長位相板109を通りP偏光光となってB光用偏光ビームスプリッタ107Bに入射し、更にB光用ライトバルブ108Bで変調されなかった成分はP偏光として戻り、前記1/2波長位相板再入射してS偏光光のB光としてクロスダイクロイックプリズム111に再入射し、B光反射ダイクロイック膜111Rを反射して進行し、ゴースト光として投射されることになる。
【0028】
(第1の実施形態)
上記の問題を解決するため、第1の実施形態では、クロスダイクロイックプリズムと偏光ビームスプリッタとの間に表面にダイクロイック膜を形成したダイクロイックミラーを設けた。
【0029】
図1に第1の実施形態を説明する投射型表示装置の構成図を示す。図中に示すように互いに直交するX軸、Y軸、Z軸を定義する。なお、Z軸は紙面に垂直な方向を示す。光源から色分解光学系までは符号以外は図14の説明と同様なので省く。
【0030】
色分解されたR光と、G光は各色用にそれぞれ偏光分離面をXY平面に垂直に配置した偏光ビームスプリッタ17R、同17Gに入射する。各色光用のライトバルブに入射した各色光は、各色信号によって変調作用を受けて各色光用のライトバルブから変調光たるP偏光と非変調光たるS偏光の混合光として反射、射出されて再度各色光用の偏光ビームスプリッタに入射し、偏光分離面を透過する光として変調光(P偏光光)のみを検光して取り出す。非変調光(S偏光光)は偏光分離面にて反射されて、光源方向に廃棄される。
【0031】
前記検光された各色光のうちR光とB光は、それぞれ光軸に対して所定の角度を有して斜めに配置されている、表面にダイクロイック膜を形成したダイクロイックミラー21R、同ミラー21Bを透過し、それぞれ1/2波長位相板20、同19を経てS偏光光に変換され、合成光学系を構成するクロスダイクロイックプリズム22に、各々相対する異なる入射面から入射する。ダイクロイックミラー21Rは図4の(A)の光学特性を有するため、R光成分の透過に支障をきたさない。また、ダイクロイックミラー21Bは図4の(B)の光学特性を有するため、B光成分の透過に支障をきたさない。
【0032】
また、前記検光された各色光のうちG光用は、前記ダイクロイックミラー21B,21Rと同様に光軸に対して所定の角度を有して斜めに配置された表面にダイクロイック膜を形成したダイクロイックミラー21Gを透過して、P偏光光のままクロスダイクロイックプリズム22に入射する。ダイクロイックミラー21Gは図4の(C)の光学特性を有するため、G光成分の透過に支障をきたさない。なお、図4における光学特性図で実線はP偏光光に対する特性を、点線はS偏光光に対する特性を示している。
【0033】
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22は従来例と同様に、内部にR光を反射する特性を有するクロスダイクロイック膜22RとB光を反射する特性を有するダイクロイック膜22Bが互いに直交するようにX型に、かつ、それぞれがXY平面に垂直に配置されている。また、ダイクロイック膜22Rとダイクロイック膜22Bの光学特性も従来例にて説明した図3(A)、同図(B)に示すクロスダイクロイック膜111Rと111Bと同じ特性を有している。
【0034】
クロスダイクロイックプリズム22に入射したS偏光光のB光は前記B光反射ダイクロイック膜22Bにて実質的に反射、前記当該プリズムに入射したS偏光のR光は前記R光反射ダイクロイック膜22Rにて実質的に反射、前記当該プリズムに入射したP偏光のG光は前記B光反射ダイクロイック膜22BとR光反射ダイクロイック膜22Rを実質的に透過することによりB光、R光、G光の色合成が達成されてクロスダイクロイックプリズム22から合成光として射出される。 前記クロスダイクロイックプリズム22から射出された合成光はS偏光光たるR光とB光、P偏光光たるG光のそれぞれの振動方向と光学軸が45度をなすように配置した1/4波長位相板112を経て各色光とも円偏光に変換されて進行し、投射光学系113に入射して図示しないスクリーン上に投射される。
【0035】
図2は前述の各色光用の偏光ビームスプリッタ17R、17G、17B、ライトバルブ18R、18G、18B、クロスダイクロイックプリズム22、ダイクロイックミラー21R、21G、22B、1/2波長位相板19、20の立体配置を説明する斜視構成図である。
【0036】
(ゴースト光の原因の追跡)で説明したように、投射光学系に入射した前記円偏光の合成光の一部は投射光学系24を構成するレンズ部材の表面にて反射され逆行して進行し、1/4波長位相板23を経由してR光ゴースト成分とB光ゴースト成分はP偏光に、G光ゴースト成分はS偏光に変換されて、これらの合成光としてクロスダイクロイックプリズム22に前述の射出面から入射する。
【0037】
クロスダイクロイックプリズム22に逆側から入射したP偏光光であるR光成分のうちクロスダイクロイックプリズムのR光反射膜の光学特性図3(A)に基づいて透過してしまうR光ゴースト成分は2枚のクロスダイクロイック膜を透過してG光の光路に進入するが、クロスダイクロイックプリズムとG光用偏光ビームスプリッタの間に配置された図4の(C)の光学特性をもつダイクロイックミラー21Gによって反射される。前記ダイクロイック膜は前述のように光軸に対して所定の角度を有して斜めに配置されているので、反射された光は光路外に廃棄される。
クロスダイクロイックプリズム22に逆側から入射したP偏光光であるB光成分のうちクロスダイクロイックプリズムのB光反射膜22Bの光学特性図3(A)に基づいて透過してしまうB光ゴースト成分も同様に2枚のクロスダイクロイック膜22R、22Bを透過してG光の光路に進入するが、クロスダイクロイックプリズム22とG光用偏光ビームスプリッタ17Gの間に配置された図4の(C)の光学特性をもつダイクロイックミラー21Gによって反射され、前述のR光ゴースト成分と同様に光路外に廃棄される。
また、クロスダイクロイックプリズム22に逆側から入射したS偏光光であるG光成分のうち、クロスダイクロイックプリズム22のR光反射膜22Rの光学特性図3(A)に基づいて反射されてしまうS偏光光のG光ゴースト成分は、R光光路に進入し、1/2波長位相板を経由してP偏光光となり、当該1/2波長位相板とR光用ビームスプリッタの間に、ダイクロイック膜21Gと同様に光軸に対して所定の角度を有して斜めに配置された図4(A)の光学特性を有するダイクロイックミラー21Rによって反射され、光路外に廃棄される。
クロスダイクロイックプリズム22に逆側から入射したS偏光光であるG光成分のうち、クロスダイクロイックプリズムのB光反射膜22Bの光学特性図3(B)に基づいて反射されてしまうS偏光光のG光ゴースト成分も、B光光路に進入し、1/2波長位相板を経由してP偏光光となり、当該1/2波長位相板とB光用ビームスプリッタの間に、ダイクロイックミラー21G、21Rと同様に光軸に対して所定の角度を有して斜めに配置された図4(A)の光学特性を有するダイクロイックミラー21Bによって反射され、光路外に廃棄される。
【0038】
以上説明のように、本実施形態においては投射光学系24を構成するレンズ部材の表面を反射して光路を逆行した光のうち、クロスダイクロイックプリズム22の2枚のダイクロイック膜22R、22Bの偏光方向による光学特性の違いによってクロスダイクロイックプリズムの2枚のダイクロイック膜22R、22Bを透過したR光、B光成分、前記2枚のダイクロイック膜のうちのいずれかを反射したG光成分が各光用ライトバルブを反射して投射光学系に再入射して生じるゴースト光は、各色光ごとに配置したダイクロイックミラー21R,21B、21Gによって実質的に全て光路外に廃棄されるので、投射光学系に再入射してゴースト光となることはない。
また、従来例で述べたように、投射光学系24を構成するレンズ部材の表面を反射して光路を逆行した光のうち、クロスダイクロイックプリズムの2枚のダイクロイック膜を透過したG光成分、及び前記2枚のダイクロイック膜のうちのいずれかを反射したB光、R光成分も全て光路外に廃棄される。従って、本実施形態においては投射光学系を構成するレンズ部材の表面から反射されて逆行する光は実質的に全て光路外に廃棄されるのでゴースト光が形成されることはない。
(第2の実施形態)
本発明の第2実施形態は第1実施形態の図1に示す投射型表示装置の構成図においてダイクロイックミラー21B、同ミラー21Rを配置せず、ダイクロイックミラー21Gのみを配置した実施形態である。
【0039】
本実施形態では、クロスダイクロイックプリズム22のダイクロイック膜22Rと同膜22Bの光学特性が第1実施形態と異なる。その光学特性を図5に示す。図5(A)はダイクロイック膜22R、図5(B)はダイクロイック膜22Bの光学特性を示す。それぞれ、実線はP偏光光に対する光学特性を、点線はS偏光光に対する光学特性を示している。ダイクロイック膜22Rは、(A)に示すように、入射するR光がS偏光の場合は反射-透過境界波長がλRSにあるので、実質的に反射するが、P偏光の場合は反射-透過境界波長がλRPにあるので、短波長側のR光は一部透過してしまう。B光、G光はS偏光であっても、P偏光であっても実質的に透過する。ダイクロイック膜22Bは、(B)に示すように、入射するB光がS偏光の場合は反射-透過境界波長がλBSにあるので、実質的に反射するが、P偏光の場合は反射-透過境界波長がλBPにあるので、長波長側のB光が一部透過してしまう。G光、R光はS偏光であっても、P偏光であっても実質的に透過する。
【0040】
上述の特性を有するダイクロイック膜22Rと同膜22Bを色合成光学系に使用すると、ゴースト光の原因となる前述の投射光学系を構成するレンズ部材からの反射光であって1/4波長位相板23を経た合成光(R光とB光はP偏光、G光はS偏光)のうち、G光は実質的に両ダイクロイック膜を透過し、図4(C)に示す光学特性を有するダイクロイックミラー21Gを透過して進行、偏光ビームスプリッタ17Gに入射し、偏光分離面によって光路外に反射されて廃棄される。図5(A)、(B)の光学特性に基づいて、前記G光成分は実質的に全て透過するので、クロスダイクロイックプリズムの2枚のダイクロイック膜22R、22Bのいずれかで反射され、B光またはR光の光路に進入してBまたはR色光用ライトバルブ18R、18Bを反射して投射されるゴースト成分はない。
一方、R光とB光は各々、図5(A)のP偏光光学特性および図5(B)のP偏光光学特性に基づいて、ダイクロイック膜22R、22Bを一部透過してG光の光路に進入する。この光は、ダイクロイックミラー21Gに入射し、ダイクロイックミラー21Gの光学特性図4(C)に基づいて当該ミラーによって実質的に反射されて光路外に廃棄される。ダイクロイック膜22R、22Bを反射するR光、B光ははそれぞれ1/2波長位相板20、19にてS偏光に変換されて偏光ビームスプリッタ17R、同17Bに入射し、偏光分離面にて反射されて光路外へ廃棄される。従って、本実施形態においても投射光学系24を構成するレンズ部材の表面から反射されて逆行する光は実質的に全て光路外に廃棄されるのでゴースト光が形成されることはない。
(第3の実施形態)
本発明の第2実施形態は第1実施形態の図1に示す投射型表示装置の構成図においてダイクロイックミラー21Gは配置せず、ダイクロイックミラー21B、同ミラー21Rのみのの配置とする実施形態である。
【0041】
本実施形態では、クロスダイクロイックプリズム22のダイクロイック膜22Rと同膜22Bは図6の光学特性を有する。図6の(A)はダイクロイック膜22R、(B)はダイクロイック膜22Bの光学特性を示す。(A)に示すようにダイクロイック膜22Rは入射するR光がS偏光光であってもP偏光光であっても実質的に反射する。B光についてもS偏光光であってもP偏光光であっても実質的に透過する。G光についてはP偏光光は反射−透過境界波長がλRPにあるので、実質的に透過するが、S偏光光については反射−透過境界波長がλRSにあるので、長波長側のG光が一部反射してしまう。また、(B)に示すようにダイクロイック膜22Bは入射するB光がS偏光光であってもP偏光光であっても実質的に反射する。R光はS偏光光であっても、P偏光光であっても実質的に透過する。G光については反射−透過境界波長がλBPにあるので、P偏光光は実質的に透過するが、S偏光光については反射−透過境界波長がλBSにあるので、短波長側のG光が一部反射してしまう。
【0042】
上述の特性を有するダイクロイック膜22Rと同膜22Bを色合成光学系に使用すると、ゴースト光の原因となる投射光学系からの反射光(R光とB光はP偏光、G光はS偏光)のうちのR光とB光は実質的に全て2つのダイクロイック膜22R、22Bいずれかで反射し、1/2波長位相板20、同板19にてそれぞれS偏光に変換されて偏光ビームスプリッタ17R、同17Bに入射し、図4(A)、同図(B)に示す光学特性を有するダイクロイックミラー21R、同ミラー21Bにそれぞれ入射し、実質的に全て透過して進行し、従来例で説明したように、偏光分離面によって反射されて光路から廃棄されるのでゴースト光とはならない。また、図6(A)、(B)の光学特性に基づいて、前記R光とB光の成分はダイクロイック膜22Rと22Bとを実質的に全て反射するので、クロスダイクロイックプリズムの2枚のダイクロイック膜22R、22Bを透過し、G光の光路に進入してG色光用ライトバルブ18Gを反射して投射されるゴースト成分はない。一方、G光は、図6(A)、(B)に基づいて、長波長成分の一部はダイクロイック膜22Rで、短波長成分の一部は22Bで反射されてそれぞれR光の光路、B光の光路に進入し、ダイクロイックミラー21R、21Bに入射し、当該ダイクロイックミラーの光学特性図3(A)、(B)に基づいて、実質的に反射されて光路外に廃棄される。ダイクロイック膜22R、22Bを透過するG光が偏光ビームスプリッタ17Gに入射、偏光分離面にて反射されて光路外へ廃棄されるのは従来例で説明の通りである。以上により、投射光学系を構成するレンズ部材の表面から反射されて逆行する光は光路外に廃棄されるのでゴースト光を形成することはない。
【0043】
この実施形態では、ダイクロイック膜22Rと22Bとに図6A,Bに示すような光学特性を有する膜を使用し、更に、投射光学系のレンズ表面で反射したG光がR光光路およびB光光路を経由してゴースト成分となるのを防ぐためにR光光路中およびB光光路中にそれぞれダイクロイックミラー21Rと21Bを配置した。しかし、人間の眼の色光に対する感度は赤に対して最も大きく、緑、青については小さいため、簡易的に投射光学系からの赤光の反射に由来するゴーストを防止するのみの構成であってもゴースト光防止効果は大きい。従って、ダイクロイックミラー21R、21Bを配置せず、ダイクロイック膜22Rと22Bとに、図6A、Bに示すような光学特性を有する膜を使用する構成、あるいはダイクロイック膜22Rに図6Aの光学特性を有する膜を使用する構成のみであってもよい。この場合は、クロスダイクロイックプリズムと偏光ビームスプリッタとのあいだにダイクロイックミラーを配置する必要がないため、装置構成の簡易化を図ることができる。
【0044】
以上第1、第2、第3実施形態にて説明のように、色合成を行うクロスダイクロイックプリズム22のダイクロイック膜22Rとダイクロイック膜22Bの光学特性によって、各色光用の偏光ビームスプリッタ17R、17G、17Bとクロスダイクロイックプリズム22間の光路中に光軸に対して斜めの角度で配置されるダイクロイックミラーは各色光路毎にその有無が決定され、その配置方法は上記第1から第3の実施形態の配置法に限定されないことは言うまでもない。さらに、上記実施形態では、ダイクロイックミラー21R、21G、21Bは図2に示すようにゴーストの原因となる光が廃棄される方向が−Z方向に廃棄されるように配置されているが、この配置方向も光路外に廃棄できればよく、開示の方向に限定されないこともいうまでもない。
(第4の実施形態)
本実施形態の投射型表示装置を図7、図8を用いて説明する。本実施形態では、第1から第3の実施形態のダイクロイックミラー21R、21G、21Bと同等の機能を、各偏光ビームスプリッタの偏光分離面に相対して形成したダイクロイック膜28R、28G、28Bに持たせたものである。
図7における投射型表示装置を構成する部材であって、図1のそれと同じ部材については同じ部番を記載し、その機能等の説明は同じであるので省略する。
【0045】
図8は、本実施形態における偏光ビームスプリッタ27R、27G、27Bの構成を説明する図である。本実施形態にて使用する偏光ビームスプリッタ27G、27R、27Bは、三角プリズム27G−A、27R−A、27B−Aの底面に偏光分離膜を形成し、同プリズム27G−B、27R−B、27−Bの底面にダイクロイック膜28G、28R、28Bをそれぞれ形成し、両膜を接着材層にて接着された構成となっている。図8に示すように、各色用ライトバルブ18G、18R、18Bは前記偏光ビームスプリッタを構成するプリズム27G−A、27R−A、27B−A側に配置される。前記各色用ライトバルブ18G、18R、18Bから射出された各色光はまず、前記偏光ビームスプリッタの前記偏光分離面入射して各色光を検光し、当該透過検光光がダイクロイック膜28G、28R、28Bを透過して色合成用のクロスダイクロイックプリズム22へ進行する。従って、投射光学系から反射して偏光ビームスプリッタ27G、27R、27Bに入射するゴースト光成分はまず、ダイクロイック膜28G、28R、28Bに入射することになる。
【0046】
まず、第1の実施形態にて説明のクロスダイクロイックプリズム22中のダイクロイック膜22R、22Bがそれぞれ図3の(A)、(B)に示す光学特性を有する場合について説明する。偏光ビームスプリッタ27R、27B、27G中に形成するダイクロイック膜28R、28B、28Gは実質的にそれぞれ図4(A)、(B)、(C)と同じ光学特性を有するが、一般にミラー上に形成したダイクロイック膜とプリズム内に形成したダイクロイック膜ではその光学特性に違いが生じ、プリズム内に形成したダイクロイック膜のP偏光とS偏光の反射−透過特性の境界波長の差は前実施形態のミラー上に形成する場合と比較して大となる。従って、偏光ビームスプリッタの内部に配置したダイクロイック膜28Rの光学特性は前記R光ダイクロイックミラーの光学特性と比較して、P偏光に対する反射−透過特性の境界波長はG光とR光の境界と一致することは同様であるが、S偏光の反射−透過境界波長は前記R光用ダイクロイックミラーの前記境界波長よりも長波長側にシフトする。また、偏光ビームスプリッタの内部に配置したダイクロイック膜28Bの光学特性も、P偏光に対する反射−透過特性の境界波長がB光とG光の境界波長と一致するが、S偏光の反射−透過境界波長はB光用ダイクロイックミラーよりも短波長側にシフトする。同様に、偏光ビームスプリッタの内部に配置したダイクロイック膜28Gの光学特性も、P偏光に対する反射−透過特性の境界波長は、短波長側がB光とG光の境界波長、長波長側がG光とR光の境界波長と一致するが、S偏光の反射−透過境界波長はG光用ダイクロイックミラーの境界波長よりも長波長側はより長波長側に、短波長側は短波長側にシフトすることになる。しかしながら、前述のようにP偏光の反射−透過境界を色光の境界に一致させるように調整するので、この差は問題とならない。
投射光学系24を構成するレンズ部材の表面にて反射され逆行して進行し、1/4波長位相板23を経てクロスダイクロイックプリズム22に入射した光のうち、P偏光であるR光、B光のうちの一部は、ダイクロイック膜22R、22Bの図3(A)、(B)P偏光光学特性に基づいて前記2枚のダイクロイック膜22R、22Bを透過して進行し、G光の光路に進入して、偏光ビームスプリッタ27Gのダイクロイック膜28Gに入射するが、当該ダイクロイック膜光学特性図5(C)に基づいて実質的に反射され、光路外に廃棄される。
一方、S偏光であるG光はクロスダイクロイックプリズム22のダイクロイック膜22R、22Bの図3(A)(B)のS偏光光学特性によってそれぞれ一部が反射されて進行し、R光の光路、及びB光の光路に進入し、偏光ビームスプリッタ27R、27Bのダイクロイック膜28R、28Bに入射するが、当該ダイクロイック膜の光学特性図5(A)、(B)に基づいてそれぞれ実質的に反射されて光路外へ廃棄される。
【0047】
また、投射光学系24を構成するレンズ部材の表面にて反射され逆行して進行し、1/4波長位相板23を経てクロスダイクロイックプリズム22に入射した光のうち、各色光に対応した光路を遡る色光についても従来例と同様に光路外に廃棄される。従って、投射光学系24からの反射光によってゴースト光を発生することはない。
【0048】
以下、実施形態2、3についても、それぞれの実施形態で用いた2枚のクロスダイクロイック膜の光学特性、及びダイクロイックミラーの各色光ごとの配置の有無は、同様のまま、ダイクロイックミラーの機能を前記偏光ビームスプリッタに置きかえることによって同様の効果を得ることができる。以上の説明のように、本実施形態によっても、投射光学系を構成するレンズ部材によって反射されて逆行して進行する光は、偏光ビームスプリッタ27G、27R、27B中にダイクロイック膜28G、28R、28Bを適宜形成することによって光路外に廃棄され、ゴースト光となって投射されることはない。
(第5の実施形態)
図9には第5の実施形態を示す投射型表示装置の構成を示す。なお、図示のように互いに直交するX軸、Y軸、Z軸を定義する。光源31より射出された略平行光束の光源光は偏光変換装置32によってX軸に平行な振動方向を有するP偏光光に変換される。前記P偏光光の光源光はダイクロイックミラー32によって反射するG光と、透過するR光とB光の合成光とに色分解される。前記G光は1/2波長位相板34を経由して振動方向を紙面と垂直なZ軸と平行な方向に振動するS偏光光に変換され、偏光ビームスプリッタ36Gに入射して、偏光分離面で反射され、G光用の反射型ライトバルブ37に入射して色信号によって変調作用を受けて反射射出され、前記偏光ビームスプリッタ36Gで検光される。本実施形態ではG光用ライトバルブの変調光はP偏光光である。
【0049】
前記R光とB光の混合光は、R光のみの振動方向をZ軸方向のS偏光光に変換する偏光回転素子35を経由してR光をS偏光に変換、B光はP偏光光のままで、偏光ビームスプリッタ36RBに入射し、偏光分離面を反射するR光と、偏光分離面を透過するB光とに色分解される。
【0050】
前記色分解されたR光とB光はそれぞれ各色光毎に配置された反射型ライトバルブ37R、37Bに入射する。各色光用のライトバルブに入射したそれぞれの色光は色信号によって変調作用を受けて反射射出される。本実施形態の場合R光用ライトバルブとG光用ライトバルブの変調光はP偏光光であり、当該偏光光たるP偏光光と非変調光たるS偏光光の混合光を各ライトバルブから射出する。B光用のライトバルブは変調光たるS偏光光と非変調光たるP偏光光の混合光を射出する。従って、B光用ライトバルブを射出した変調光、及びR光用ライトバルブを射出した変調光はそれぞれ異なる入射面から偏光ビームスプリッタ36Gに入射し、B光は偏光分離面を反射することによって、R光は偏光分離面を透過することによって検光される。
【0051】
一方、前記G光の検光光は色合成を行うダイクロイックプリズム39に入射する。前記R光とB光の検光光はその特性は後述される本発明に係る表面にダイクロイック膜を形成したダイクロイックミラー38に入射し、図12に示す光学特性を有する当該ミラー38を透過して進行し前記ダイクロイックプリズム39に入射する。当該ミラー38は光軸に対して所定の角度を有し斜めに配置されている。
【0052】
色合成を行うダイクロイックプリズム39は内部にダイクロイック膜39Dを有している。当該ダイクロイック膜39Dの光学特性を図10に示す。
前記ダイクロイックプリズム39に入射したP偏光のG光は図10に示す光学特性に基づいて実質的に当該膜39Dを透過する。同プリズム39に入射したP偏光光のR光とS偏光光のB光はダイクロイック膜39Dで実質的に反射されて、前記G光と色合成されて射出される。
【0053】
前記ダイクロイックプリズム39を射出したR光、G光、B光の色合成光は1/4波長位相板40に入射して円偏光に変換されて進行し、投射光学系41に入射され、図示しないスクリーンに投射される。ここで、投射光学系41を構成するレンズ部材の表面にて反射されて逆行して進行する光(点線にて図示)は1/4波長位相板40によって、R光、G光はS偏光光に、B光はP偏光光に変換されて進行し前記色合成のダイクロイックプリズム39に逆側から再入射する。
前記色合成のダイクロイックプリズム39に再入射した光のうち、S偏光光たるG光は前記ダイクロイック膜39Dに入射し、当該偏光分離面のS偏光光学特性図10に基づいて短波長側と長波長側の光の一部が反射されて、前記ダイクロイックミラー38に入射し、当該ダイクロイックミラー38のS偏光光光学特性に基づいて、実質的に反射されて光路外に廃棄される。
前記ダイクロイクミラー38が配置されていない場合、前記ダイクロイック膜39Dを反射したG光成分は偏光ビームスプリッタ36RBに入射、偏光分離面で反射されて、B光用ライトバルブ37に入射し、反射されて、前記G光成分のうち非変調光が偏光ビームスプリッタ36RB、ダイクロイックプリズム39を経て投射光学系41に戻り、G光のゴースト光が投射されることになる。
【0054】
上記の説明では図10の光学特性を有するダイクロイックプリズム39を使用したが、この光学特性は例えば図11に示すような特性を有している場合も考えられる。図11の特性を有するダイクロイックプリズム39を使用した場合には前述の投射光学系から反射されて逆行して進行し前記ダイクロイックプリズム39に入射する光であるS偏光光のR光、G光、P偏光光のB光のうち、図11の光学特性に基づいて、G光の長波長側の一部が前記ダイクロイック膜39Dに反射され、B光の長波長側の一部の光が同膜39Dを透過してしまうことになる。このうち、前記G光はダイクロイックミラー38で反射され、光路外に廃棄されるが、前記B光は偏光ビームスプリッタ36Gを経てライトバルブ37Gで反射されて投射光学系に再入射し、ゴースト光となってしまう。このゴースト光の原因となる光を光路外に廃棄するため、偏光ビームスプリッタ36Gとダイクロイックプリズム39の間の光路中に図13に示す特性を有するダイクロイックミラーを光軸に対して斜めに配置し、当該ミラーに入射した前記B光を反射させて光路外に廃棄する構成にする。なお、本ミラーの代わりに図11と同様の特性を有するダイクロイック膜を図8に示すように偏光ビームスプリッタ36の偏光分離面と相対する位置に形成することにより、当該B光を光路外に廃棄することも可能なことはいうまでもない。
【0055】
【本発明の効果】
このように、本発明によれば、コントラストの良好な投射像を投射することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態を説明する投射型表示装置の構成図。
【図2】 本発明の第1実施形態の投射型表示装置の主要部を説明する斜視構成図。
【図3】 本発明の第1実施形態の投射型表示装置にて色合成光学系として使用するクロスダイクロイックプリズム中の2枚のダイクロイック膜の光学特性を説明する図。
【図4】 本発明の第1〜第4の実施形態の投射型表示装置において使用するダイクロイックミラーの光学特性を説明する図。
【図5】 本発明の第2実施形態の投射型表示装置にて色合成光学系として使用するクロスダイクロイックプリズム中の2枚のダイクロイック膜の光学特性を説明する図。
【図6】 本発明の第3実施形態の投射型表示装置にて色合成光学系として使用するクロスダイクロイックプリズム中の2枚のダイクロイック膜の光学特性を説明する図。
【図7】 本発明の第4実施形態を説明する投射型表示装置の構成図。
【図8】 本発明の第4実施形態の投射型標示装置にて使用する偏光ビームスプリッタの構成図。
【図9】 本発明の第5の実施形態の投射型標示装置の構成を説明する構成図。
【図10】 本発明の第5実施形態の投射型表示装置にて色合成光学系として使用するダイクロイックプリズム中のダイクロイック膜の光学特性を説明する図。
【図11】 本発明の第5実施形態の投射型表示装置にて色合成光学系として使用するダイクロイックプリズム中のダイクロイック膜の他の例の光学特性を説明する図。
【図12】 本発明の第5実施形態の投射型表示装置において使用するダイクロイックミラーの光学特性を説明する図。
【図13】 本発明の第5実施形態の投射型表示装置の他の例において使用するもう一つのダイクロイックミラーの光学特性を説明する図。
【図14】 従来例の投射型標示装置においてゴースト光の発生を説明する図。
【図15】 従来例を説明する投射型表示装置の構成図。
【符号の説明】
11、31、101・・・光源
12、32、102・・・偏光変換装置
13、103・・・クロスダイクロイックミラー
14、15、105・・・折り曲げミラー
16、33、106・・・ダイクロイックミラー
17R、17G、17B、27R、27G、27B、36G、36BR、107R、107G、107B・・・偏光ビームスプリッタ
18R、18G、18B、37R、37G、37B、108R、108G、108B・・・反射型ライトバルブ
19、20、34、109、110・・・1/2波長位相板
21R、21G、21B、38・・・ダイクロイックミラー
22、111・・・クロスダイクロイックプリズム
39・・・ダイクロイックプリズム
22R、22B、39D、111R、111B・・・ダイクロイック膜
28R、28G、28B・・・ダイクロイック膜
23、112・・・1/4波長位相板
24、113・・・投射光学系
35・・・偏光回転素子
Claims (10)
- R(赤)光用、G(緑)光用、B(青)光用にそれぞれ配置された反射型ライトバルブと、
前記各色光用の反射型ライトバルブから変調されて射出された各色光を検光して取り出す各色光毎に配置された偏光ビームスプリッタと、
前記各色光用の偏光ビームスプリッタを射出する検光光をそれぞれ異なる面から入射させ、互いに直交するR光反射特性を有するR光反射ダイクロイック膜とB光反射特性を有するB光反射ダイクロイック膜を有し、R光は前記R光反射ダイクロイック膜にて反射、B光は前記B光反射ダイクロイック膜にて反射、G光は前記R光反射ダイクロイック膜と前記B光反射ダイクロイック膜を透過させることにより、各色光を色合成して合成光を射出するクロスダイクロイックプリズムと、
前記合成光を円偏光に変換する1/4波長位相板と、
前記円偏光に変換された合成光を投射する投射光学系と、
を有する投射型表示装置において、
前記各色光用の偏光ビームスプリッタを射出して前記クロスダイクロイックプリズムに入射するR光とB光は前記ダイクロイックプリズムの前記R光反射ダイクロイック膜と前記B光反射ダイクロイック膜に対してS偏光であり、G光は前記R光反射ダイクロイック膜と前記B光反射ダイクロイック膜に対してP偏光であり、
前記各色光用の偏光ビームスプリッタの偏光分離面と前記クロスダイクロイックプリズム間の各色の光路のうち、少なくとも一つの色光の光路中に配置され、前記投射光学系に入射した前記合成光のうち前記投射光学系を構成するレンズ部材の表面で反射され、前記1/4波長位相板を経由して前記クロスダイクロイックプリズムに入射して前記R光反射ダイクロイック膜と前記B光反射ダイクロイック膜に入射して前記R光反射ダイクロイック膜と前記B光反射ダイクロイック膜を透過して前記G光の光路を逆行するR光またはB光を、または前記2枚のダイクロイック膜の少なくとも一方に反射されて前記R光または前記B光の光路を逆行するG光を、反射させて光路外に偏向させるダイクロイック膜を有すること、
を特徴とする投射型表示装置。 - 請求項1に記載の投射型表示装置において
前記各色光用の偏光ビームスプリッタの偏光分離面と前記クロスダイクロイックプリズム間の各色の光路のうち、少なくとも一つの色光の光路中に配置されるダイクロイック膜は、前記偏光ビームスプリッタと前記クロスダイクロイックプリズムの間の光路中に配置されること
を特徴とする投射型表示装置。 - R(赤)光用、G(緑)光用、B(青)光用にそれぞれ配置された反射型ライトバルブと、
前記R(赤)光用、G(緑)光用、B(青)光を偏光分離部で偏光分離して前記反射型ライトバルブに射出し、前記反射型ライトバルブから射出された光を前記偏光分離部で検光する前記各色光毎に配置された偏光ビームスプリッタと、
前記各色光用の偏光ビームスプリッタを射出する検光光をそれぞれ異なる面から入射させ、互いに直交するR光反射特性を有するR光反射ダイクロイック膜とB光反射特性を有するB光反射ダイクロイック膜を有し、R光は前記R光反射ダイクロイック膜にて反射、B光は前記B光反射ダイクロイック膜にて反射、G光は前記R光反射ダイクロイック膜と前記B光反射ダイクロイック膜を透過させることにより、各色光を色合成して合成光を射出するクロスダイクロイックプリズムと、
前記クロスダイクロイックプリズムで色合成された光を投射する投射レンズと、
前記クロスダイクロイックプリズムと前記投射レンズの間に配置された1/4波長位相 板と、
前記各色光用の偏光ビームスプリッタの偏光分離面と前記クロスダイクロイックプリズム間の各色の光路のうち、少なくとも一つの色光の光路中に配置され前記各色光のうち前記少なくとも一つの色光以外の色光の少なくとも一つの色光を反射し、光路外に偏向させるダイクロイック膜とを有し、
前記ダイクロイック膜は、前記クロスダイクロイックプリズムを射出し前記1/4波長位相板を経て前記投射レンズに入射した合成光のうち、前記投射レンズで反射され前記1/4波長位相板を通過して前記クロスダイクロイックプリズムに入射し、前記R光反射ダイクロイック膜または前記B光反射ダイクロイック膜を透過または反射して他の色光の光路を逆行する色光を反射し光路外に偏向させること
を特徴とする投射型表示装置。 - 前記ダイクロイック膜は、G光用の偏光ビームスプリッタの偏光分離面と前記クロスダイクロイックプリズム間の光路に配置され、S偏光で前記R光反射ダイクロイック膜に入射して反射され、前記1/4波長位相板を経て前記投射レンズに入射し、前記投射レンズで反射され前記1/4波長位相板でP偏光に変換されて前記R光反射ダイクロイック膜に入射して透過するR光と、S偏光で前記B光反射ダイクロイック膜に入射して反射され、前記1/4波長位相板を経て前記投射レンズに入射し、前記投射レンズで反射され前記1/4波長位相板でP偏光に変換されて前記B光反射ダイクロイック膜に入射して透過するB光とを反射するダイクロイック膜であること
を特徴とする請求項3に記載の投射型表示装置。 - 前記ダイクロイック膜は、R光用の偏光ビームスプリッタの偏光分離面と前記クロスダイクロイックプリズム間の光路に配置され、P偏光で前記R光反射ダイクロイック膜に入射して反射され、前記1/4波長位相板を経て前記投射レンズに入射し、前記投射レンズで反射され前記1/4波長位相板でS偏光に変換されて前記R光反射ダイクロイック膜に入射して反射されるG光を反射するダイクロイック膜であること
を特徴とする請求項3に記載の投射型表示装置。 - 前記ダイクロイック膜は、B光用の偏光ビームスプリッタの偏光分離面と前記クロスダイクロイックプリズム間の光路に配置され、P偏光で前記B光反射ダイクロイック膜に入射して反射され、前記1/4波長位相板を経て前記投射レンズに入射し、前記投射レンズで反射され前記1/4波長位相板でS偏光に変換されて前記B光反射ダイクロイック膜に入射して反射されるG光を反射するダイクロイック膜であること
を特徴とする請求項3に記載の投射型表示装置。 - 前記各色光用の偏光ビームスプリッタの偏光分離面と前記クロスダイクロイックプリズム間の各色の光路のうち、少なくとも一つの色光の光路中に配置されるダイクロイック膜は、前記偏光ビームスプリッタと前記クロスダイクロイックプリズムの間の光路中に配置されること
を特徴とする請求項3に記載の投射型表示装置。 - 前記偏光ビームスプリッタを射出して前記クロスダイクロイックプリズムに入射するR光とB光は、前記ダイクロイックプリズムの前記R光反射ダイクロイック膜と前記B光反射ダイクロイック膜に対してS偏光で、G光は前記R光反射ダイクロイック膜と前記B光反射ダイクロイック膜に対してP偏光であること
を特徴とする請求項3に記載の投射型表示装置。 - 前記各色光用の偏光ビームスプリッタの偏光分離面と前記クロスダイクロイックプリズム間の各色の光路のうち、少なくとも一つの色光の光路中に配置されるダイクロイック膜 は、前記偏光ビームスプリッタ中に前記偏光分離面と相対して配置されること
を特徴とする請求項3に記載の投射型表示装置。 - 複数の色光毎に配置された反射型ライトバルブと、
前記複数の色光を偏光分離部で偏光分離して前記反射型ライトバルブに射出し、前記反射型ライトバルブから射出された光を前記偏光分離部で検光する少なくとも2つの偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタを射出する検光光をそれぞれ異なる面から入射させ、内部に少なくとも1枚の色合成ダイクロイック膜を有し、前記複数の色光を色合成して合成光を射出する色合成プリズムと、
前記色合成プリズムで色合成された光を投射する投射レンズと、
前記色合成プリズムと前記投射レンズの間に配置された1/4波長位相板と、
前記偏光ビームスプリッタの偏光分離面と前記色合成プリズム間の各色の光路のうち、少なくとも一つの色光の光路中に配置され、前記各色光のうち前記少なくとも一つの色光以外の色光の少なくとも一つの色光を反射し、光路外に偏向させるダイクロイック膜とを有し、
前記ダイクロイック膜は、前記色合成プリズムを射出し前記1/4波長位相板を経て前記投射レンズに入射した合成光のうち、前記投射レンズで反射され前記1/4波長位相板を通過して前記色合成プリズムに入射し、前記色合成ダイクロイック膜を透過または反射して他の色光の光路を逆行する色光を反射し光路外に偏向させ、
前記複数の色光は、R光、G光、B光であり、
前記偏光ビームスプリッタは、G光用に配置されたG光用偏光ビームスプリッタと、R光とB光用に配置されたR光B光用偏光ビームスプリッタであり、
前記R光とB光とはR光の偏光方向を90度回転させる偏光回転素子を経由して前記R光B光用偏光ビームスプリッタに入射し、
前記ダイクロイック膜は、前記R光B光用偏光ビームスプリッタと前記色合成プリズム間の光路に配置され、P偏光で前記色合成ダイクロイック膜に入射して透過し、前記1/4波長位相板を経て前記投射レンズに入射し、前記投射レンズで反射され前記1/4波長位相板でS偏光に変換されて前記色合成ダイクロイック膜で反射されるG光を反射するダイクロイック膜であること
を特徴とする投射型表示装置。
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