JPH10274820A - 三色分解光学系及びそれを用いた投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）が全波長域
の光に対して良好な偏光分離特性を得られないことに起
因する投射像のコントラストの劣化を防止する。 【解決手段】 光源１からの光は、ダイクロイックミラ
ー４によって、Ｒ光と、Ｇ光及びＢ光の混合光とに色分
離される。このＲ光は、ＰＢＳ５Ｒにて偏光分離され、
そのＳ偏光光がライトバルブ６Ｒに入射される。前記混
合光は、ＰＢＳ５Ｇにて偏光分離され、そのＰ偏光光が
ＰＢＳ５Ｇの射出面のＧ光透過フィルタ７を透過してＧ
光となり、これがライトバルブ６Ｇに入射される。前記
混合光のＳ偏光光は、ダイクロイックミラー１０にて色
分離されてＢ光となり、ＰＢＳ５Ｂにて反射され、ライ
トバルブ６Ｂに入射される。ライトバルブ６Ｂ，６Ｇ，
６Ｒにて変調された各色光は、ＰＢＳ５Ｂ，５Ｇ，５Ｒ
により検光され、クロスダイクロイックプリズム１３に
より色合成され、投射レンズ１４により投射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、投射型表示装置等
に用いられる三色分解光学系及びそれを用いた投射型表
示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】三色分解光学系を使用した投射型表示装
置の従来例として、特開昭６３−３９２９４号公報に記
載された装置が知られている。図６にこの従来の投射型
表示装置の構成図を示し、本図を参照してこの投射型表
示装置について説明する。

【０００３】図６において２１１は色合成光学系を兼用
する三色分解光学系であり、該三色分解光学系２１１
は、図６に示すように配置された第１プリズム２１１
Ａ、第２プリズム２１１Ｂ及び第３プリズム２１１Ｃを
備えている。第１プリズム２１１Ａの面２１１ｅには、
青色光を反射しそれより長波長域の光を透過させるダイ
クロイック薄膜が蒸着されている。第１プリズム２１１
Ａと第２プリズム２１１Ｂとの間には空隙が形成されて
いる。第２プリズム２１１Ｂと第３プリズム２１１Ｃと
の間の面２１１ｆには、赤色光を反射し緑色光を透過さ
せるダイクロイック薄膜が蒸着されている。したがっ
て、面２１１ａから白色光が入射すると、面２１１ｅに
て青色光は反射され、この青色光は更に面２１１ａにて
内面全反射され、射出面２１１ｂに向かう。面２１１ｅ
を透過した光のうちの赤色光は、面２１１ｆにて反射さ
れ、前記空隙と接する面で内面全反射して射出面２１１
ｃに向かう。面２１１ｅを透過した光のうちの緑色光
は、面２１１ｆを透過し、射出面２１１ｄに向かう。図
６において、２１２，２１３，２１４は、順に青色成分
の映像、赤色成分の映像、緑色成分の映像を表示する２
次元の反射型液晶素子（ライトバルブ）である。なお、
これらのライトバルブ２１２，２１３，２１４は、透過
型ライトバルブの裏面にそれぞれ誘電体による反射層２
１５，２１６，２１７がそれぞれ形成された構成を有し
ており、反射型ライトバルブとして構成されている。図
６において、２２１は偏光ビームスプリッタであり、三
色分解光学系２１１の設定光軸Ｏ上に配置されている。
２２２はコリメーションレンズであり、このコリメーシ
ョンレンズ２２２のほぼ焦点上にはハロゲンランプ等の
白色光源２２３が配置されている。２１８，２１９，２
２０はライトバルブ２１２，２１３，２１４をそれぞれ
駆動する駆動回路である。

【０００４】以上の構成を有する従来の投射型表示装置
では、白色光源２２３を発した光束はコリメーションレ
ンズ２２２へ入射して平行光束となり、偏光ビームスプ
リッタ２２１の偏光分離部によって反射されたＳ偏光光
が三色分解光学系２１１に入射される。三色分解光学系
２１１に入射した直線偏光光（Ｓ偏光光）は、各色光に
色分解されて各色光用ライトバルブ２１２，２１３，２
１４にそれぞれ入射され、各色光の映像信号によって空
間変調され、偏光方向を９０度変換させて反射され、光
路を逆行して三色分解光学系２１１にて色合成され、前
記面２１１ａから射出し、前記偏光方向が変換された成
分（Ｐ偏光成分）が偏光ビームスプリッタ２２１にて検
光されてこれを透過して、投射レンズ２２４にてスクリ
ーン２２５上に投射される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の投
射型表示装置においては以下の問題があった。すなわ
ち、前記従来の投射型表示装置においては、白色光源２
２３からの光を偏光分離する偏光ビームスプリッタ２２
１は、偏光分離しなければならない波長領域が白色光で
あるために全波長域に対して偏光分離を達成しなければ
ならないが、全波長域にて良好な偏光分離を行うことは
実際的には不可能であり、このために、ある波長域にお
いては投射像のコントラストが劣化するという問題があ
った。

【０００６】また、前記従来の投射型表示装置において
は、光源光を偏光ビームスプリッタ２２１にて偏光分離
し、該分離光のうちの一方に対して色分解及び色合成を
行い、該色合成光を偏光ビームスプリッタ２２１にて検
光する構成としているため、色分解及び色合成を行うプ
リズム２１１Ａ，２１１Ｂ，２１１Ｃ中において偏光面
が回転してしまい、投射像のコントラストが劣化すると
いう問題がある。プリズム中で偏光面が回転しないよう
にするためには、プリズムを構成する光学ガラスとして
材質的に複屈折（歪）を極力抑えたものを用いる必要が
あるが、このためには材料のコスト上昇を避けることは
できなかった。その上、この材料を使用したとしても、
前記複屈折を完全になくすことはできず、この結果投射
像のコントラストの低下を生じていた。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、偏光ビームスプリッタが全波長域の光に対し
て良好な偏光分離特性を得ることができないことに起因
する投射像のコントラストの劣化を防止することができ
る投射型表示装置及びこれに用いることができる三色分
解光学系を提供することを目的とする。

【０００８】また、本発明は、色合成を行う光学系の複
屈折に起因する投射像のコントラストの劣化を防止する
ことができる投射型表示装置及びこれに用いることがで
きる三色分解光学系を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第１の態様による三色分解光学系は、光源
からの光を第１の色光と第２及び第３の色光の混合光と
に色分離する第１のダイクロイックミラーと、前記第１
のダイクロイックミラーにて色分離された前記混合光を
２つの偏光光に偏光分離する偏光ビームスプリッタであ
って、当該偏光ビームスプリッタの一方の偏光光の射出
面には前記第２の色光を透過させるカラーフィルタ又は
ダイクロイック膜を有する偏光ビームスプリッタと、前
記偏光ビームスプリッタによって偏光分離された他方の
偏光光であって前記偏光ビームスプリッタの前記カラー
フィルタ及び前記ダイクロイック膜が配置されていない
射出面から射出された他方の偏光光から、前記第３の色
光を色分離する第２のダイクロイックミラーと、を備え
たものである。

【００１０】この第１の態様によれば、光源からの光
は、第１のダイクロイックミラーによって、第１の色光
と、第２及び第３の色光の混合光とに色分離される。こ
の混合光は、前記偏光ビームスプリッタにて２つの偏光
分離され、一方の偏光光が当該偏光ビームスプリッタの
一方の射出面に配置されたカラーフィルタ又はダイクロ
イック膜を透過して、第２の色光となる。前記偏光ビー
ムスプリッタにて偏光分離された前記混合光の他方の偏
光光は、第２のダイクロイックミラーにて色分離されて
第３の色光となる。前記第１の態様によれば、このよう
にして光源からの光が第１、第２及び第３の色光に色分
解される。

【００１１】したがって、前記第１の態様によれば、例
えば、第１のダイクロイックミラーにて色分離された第
１の色光を第１の色光用に設けた偏光ビームスプリッタ
で偏光分離し、その第１の色光の偏光光を第１の色光用
のライトバルブで変調し、前記偏光ビームスプリッタの
カラーフィルタ又はダイクロイック膜を透過した第２の
色光の偏光光を第２の色光用のライトバルブで変調し、
第２のダイクロイックミラーにて色分離された第３の色
光の偏光光を第３の色光用に設けた偏光ビームスプリッ
タで反射又は透過させ（すなわち、再度偏光分離さ
せ）、当該第３の色光の偏光光を第３の色光用のライト
バルブで変調すれば、一方の射出面にカラーフィルタ又
はダイクロイック膜が配置された前記偏光ビームスプリ
ッタは第２の色光の波長域の光に対してのみ十分な偏光
分離特性が得られればよく、第１の色光用の偏光ビーム
スプリッタ及び第２の色光用の偏光ビームスプリッタは
それぞれ第１の色光の波長域の光及び第２の色光の波長
域の光に対してのみ十分な偏光分離特性が得られればよ
い。このように各偏光ビームスプリッタは狭帯域の波長
域の光に対してのみ十分な偏光分離特性を得ればよいの
で、各偏光ビームスプリッタの偏光分離特性を向上させ
ることができ、結果として投射像のコントラストの向上
を図ることができる。

【００１２】本発明の第２の態様による三色分解光学系
は、第１、第２及び第３のライトバルブにそれぞれ入射
させる第１、第２及び第３の色光を光源からの光から形
成するための三色分解光学系であって、前記光源からの
光を前記第１の色光と前記第２及び第３の色光の混合光
とに色分離する第１のダイクロイックミラーと、前記第
１のダイクロイックミラーにて色分離された前記第１の
色光を２つの偏光光に偏光分離する第１の偏光ビームス
プリッタと、前記第１のダイクロイックミラーにて色分
離された前記混合光を２つの偏光光に偏光分離する第２
の偏光ビームスプリッタであって、当該第２の偏光ビー
ムスプリッタの一方の偏光光の射出面には前記第２の色
光を透過させるカラーフィルタ又はダイクロイック膜を
有する第２の偏光ビームスプリッタと、前記第２の偏光
ビームスプリッタによって偏光分離された他方の偏光光
であって前記第２の偏光ビームスプリッタの前記カラー
フィルタ及び前記ダイクロイック膜が配置されていない
射出面から射出された他方の偏光光から、前記第３の色
光を色分離する第２のダイクロイックミラーと、前記第
２のダイクロイックミラーによって色分離された前記第
３の色光を反射又は透過させる第３の偏光ビームスプリ
ッタと、を備え、前記第１の偏光ビームスプリッタにて
偏光分離された一方の偏光光、前記第２の偏光ビームス
プリッタにて偏光分離され前記カラーフィルタ又は前記
ダイクロイック膜を透過した前記一方の偏光光、及び、
前記第３の偏光ビームスプリッタにて反射又は透過され
た前記偏光光を、それぞれ前記第１、第２及び第３のラ
イトバルブに入射させる各色光とするものである。

【００１３】この第２の態様によれば、光源からの光
は、第１のダイクロイックミラーによって、第１の色光
と、第２及び第３の色光の混合光とに色分離される。こ
の第１の色光は、第１の偏光ビームスプリッタにて２つ
の偏光光に偏光分離され、その第１の色光の一方の偏光
光が第１のライトバルブに入射される。第１のダイクロ
イックミラーにて色分離された前記混合光は、第２の偏
光ビームスプリッタにて２つの偏光分離され、その一方
の偏光光が当該第２の偏光ビームスプリッタの一方の射
出面に配置されたカラーフィルタ又はダイクロイック膜
を透過して、第２の色光となり、この第２の色光となっ
た偏光光が第２のライトバルブに入射される。第２の偏
光ビームスプリッタにて偏光分離された前記混合光の他
方の偏光光は、第２のダイクロイックミラーにて色分離
されて第３の色光となる。この第３の色光となった偏光
光は、第３の偏光ビームスプリッタにて反射又は透過さ
れ（すなわち、再度偏光分離され）、第３のライトバル
ブに入射される。前記第２の態様によれば、このように
して、光源からの光がそれぞれ偏光光となった第１、第
２及び第３の色光に色分解され、各色光がそれぞれ第
１、第２及び第３のライトバルブに入射される。

【００１４】したがって、前記第２の態様によれば、第
１、第２及び第３の偏光ビームスプリッタは、それぞれ
各色光の波長域の光に対してのみ十分な偏光分離特性が
得られればよく、狭帯域の波長域の光に対してのみ十分
な偏光分離特性を得ればよいので、各偏光ビームスプリ
ッタの偏光分離特性を向上させることができ、結果とし
て投射像のコントラストの向上を図ることができる。

【００１５】また、前記第２の態様によれば、前記第
１、第２及び第３のライトバルブとして反射型ライトバ
ルブを用いれば、前記第１、第２及び第３のライトバル
ブによって変調された各色光を前記第１、第２及び第３
の偏光ビームスプリッタにて検光することができ、これ
らの各色光の検光光を別個の色合成光学系にて色合成す
ることができる。したがって、色合成光学系を構成する
プリズム部材等を各色光が通過する際に、当該プリズム
部材等が持っている歪み等による複屈折性によって当該
各色光の偏光方向が変化しても、前記従来の投射型表示
装置のように色合成後に検光するわけではないので、投
射像のコントラストが劣化することはない。このよう
に、色合成光学系を構成するプリズム部材等が持ってい
る複屈折性は投射像のコントラストに何ら影響を与えな
いので、前記プリズム部材等を構成する材料として、複
屈折性の小さい高価な材料を用いる必要がなくなり、コ
スト低減を図ることができる。

【００１６】本発明の第３の態様による投射型表示装置
は、光源からの光を第１の色光と、第２及び第３の色光
の混合光とに色分離する第１のダイクロイックミラー
と、前記第１のダイクロイックミラーにて色分離された
前記第１の色光を２つの偏光光に偏光分離する第１の偏
光ビームスプリッタと、前記第１のダイクロイックミラ
ーにて色分離された前記混合光を２つの偏光光に偏光分
離する第２の偏光ビームスプリッタであって、当該第２
の偏光ビームスプリッタの一方の偏光光の射出面には前
記第２の色光を透過させるカラーフィルタ又はダイクロ
イック膜を有する第２の偏光ビームスプリッタと、前記
第２の偏光ビームスプリッタによって偏光分離された他
方の偏光光であって前記第２の偏光ビームスプリッタの
前記カラーフィルタ及び前記ダイクロイック膜が配置さ
れていない射出面から射出された他方の偏光光から、前
記第３の色光を色分離する第２のダイクロイックミラー
と、前記第２のダイクロイックミラーによって色分離さ
れた前記第３の色光を反射又は透過させる第３の偏光ビ
ームスプリッタと、前記第１の偏光ビームスプリッタに
て偏光分離された一方の偏光光、前記第２の偏光ビーム
スプリッタにて偏光分離され前記カラーフィルタ又は前
記ダイクロイック膜を透過した前記一方の偏光光、及
び、前記第３の偏光ビームスプリッタにて反射又は透過
された前記偏光光を、それぞれ各色用の信号に基づいて
変調する第１、第２及び第３の反射型ライトバルブと、
色合成光学系と、投射光学系と、を備え、前記第１、第
２及び第３の偏光ビームスプリッタは前記第１、第２及
び第３の反射型ライトバルブにて変調された各色光をそ
れぞれ検光し、前記色合成光学系は前記第１、第２及び
第３の偏光ビームスプリッタにて検光された各色光を色
合成し、前記投射光学系は前記色合成光学系にて色合成
された光を投射するものである。

【００１７】この第３の態様による投射型表示装置は、
前記第２の態様による三色分解光学系を用いた投射型表
示装置である。この第３の態様によれば、前記第２の態
様に関連して説明した利点が得られる。すなわち、前記
第３の態様によれば、第１、第２及び第３の偏光ビーム
スプリッタは、それぞれ各色光の波長域の光に対しての
み十分な偏光分離特性が得られればよく、狭帯域の波長
域の光に対してのみ十分な偏光分離特性を得ればよいの
で、各偏光ビームスプリッタの偏光分離特性を向上させ
ることができ、結果として投射像のコントラストの向上
を図ることができる。また、前記第３の態様によれば、
色合成光学系を構成するプリズム部材等を各色光が通過
する際に、当該プリズム部材等が持っている歪み等によ
る複屈折性によって当該各色光の偏光方向が変化して
も、前記従来の投射型表示装置のように色合成後に検光
するわけではないので、投射像のコントラストが劣化す
ることはない。このように、色合成光学系を構成するプ
リズム部材等が持っている複屈折性は投射像のコントラ
ストに何ら影響を与えないので、前記プリズム部材等を
構成する材料として、複屈折性の小さい高価な材料を用
いる必要がなくなり、コスト低減を図ることができる。

【００１８】本発明の第４の態様による投射型表示装置
は、前記第３の態様による投射型表示装置において、前
記色合成光学系は、クロスダイクロイックプリズム又は
クロスダイクロイックミラーであるものである。

【００１９】本発明の第５の態様による投射型表示装置
は、前記第３又は第４の態様による投射型表示装置にお
いて、前記第１、第２及び第３の偏光ビームスプリッ
タ、前記第１、第２及び第３の反射型ライトバルブ、並
びに前記色合成光学系が、前記投射光学系の開口絞りに
よって決定される主光線がテレセントリック性を有する
位置に配置されたものである。

【００２０】ところで、ライトバルブにおいては性能に
角度依存性があるために、該ライトバルブに対する主光
線の入射角度が場所によって異なると、これに起因して
投射像のコントラストムラが発生する。また、偏光や検
光に使用する偏光ビームスプリッタにおいても性能に角
度依存性が存在し、偏光ビームスプリッタの偏光分離面
に対する主光線の入射角度が場所によって異なると、こ
れに起因して投射像のコントラストのムラが同様に発生
する。さらに、色合成光学系として使用するダイクロイ
ックミラー又はダイクロイックプリズムにおいて用いら
れるダイクロイック膜においては、その分光特性に角度
依存性がある。そのために、投射光学系の開口絞りによ
って決定される主光線のダイクロイック膜に対する入射
角度が場所によって異なると、ダイクロイック膜の分光
特性が各主光線ごとに異なり、スクリーン上においてカ
ラーシェーディングが発生する。

【００２１】この点、前記第５の態様によれば、前記第
１、第２及び第３の偏光ビームスプリッタ、前記第１、
第２及び第３の反射型ライトバルブ並びに前記色合成光
学系が、前記投射光学系の開口絞りによって決定される
主光線がテレセントリック性を有する位置に配置されて
いるので、ライトバルブの主光線の入射角度特性に起因
する投射像のコントラストムラ、偏光ビームスプリッタ
の主光線の入射角度特性に起因する投射像のコントラス
トムラ、及び、色合成光学系の主光線の入射角度特性に
起因するカラーシェーディングをなくすことができる。

【００２２】本発明の第６の態様による投射型表示装置
は、前記第３乃至第５のいずれかの態様による投射型表
示装置において、前記光源と前記第１のダイクロイック
ミラーとの間には、フライアイインテグレータが配置さ
れたものである。

【００２３】この第６の態様のように、前記光源と前記
第１のダイクロイックミラーとの間には、フライアイイ
ンテグレータを配置すると、第１、第２及び第３のライ
トバルブに対する第１、第２及び第３の色光による照明
の均一性を向上させることができ、好ましい。

【００２４】本発明の第７の態様による三色分解光学系
は、光源からの光を第１の色光と第２及び第３の色光の
混合光とに色分離する第１のダイクロイックミラーと、
前記第１のダイクロイックミラーにて色分離された前記
混合光を２つの偏光光に偏光分離する偏光ビームスプリ
ッタであって、当該偏光ビームスプリッタの一方の偏光
光の射出面には前記第２の色光を透過させる第１のカラ
ーフィルタ又は第１のダイクロイック膜を有するととも
に、当該偏光ビームスプリッタの他方の偏光光の射出面
には前記第３の色光を透過させる第２のカラーフィルタ
又は第２のダイクロイック膜を有する偏光ビームスプリ
ッタと、を備えたものである。

【００２５】本発明の第８の態様による三色分解光学系
は、第１、第２及び第３のライトバルブにそれぞれ入射
させる第１、第２及び第３の色光を光源からの光から形
成するための三色分解光学系であって、前記光源からの
光を前記第１の色光と前記第２及び第３の色光の混合光
とに色分離する第１のダイクロイックミラーと、前記第
１のダイクロイックミラーにて色分離された前記第１の
色光を２つの偏光光に偏光分離する第１の偏光ビームス
プリッタと、前記第１のダイクロイックミラーにて色分
離された前記混合光を２つの偏光光に偏光分離する第２
の偏光ビームスプリッタであって、当該第２の偏光ビー
ムスプリッタの一方の偏光光の射出面には前記第２の色
光を透過させる第１のカラーフィルタ又は第１のダイク
ロイック膜を有するとともに、当該第２の偏光ビームス
プリッタの他方の偏光光の射出面には前記第３の色光を
透過させる第２のカラーフィルタ又は第２のダイクロイ
ック膜を有する第２の偏光ビームスプリッタと、前記第
２の偏光ビームスプリッタにて偏光分離され前記第２の
カラーフィルタ又は前記第２のダイクロイック膜を透過
した前記他方の偏光光を、反射又は透過させる第３の偏
光ビームスプリッタと、を備え、前記第１の偏光ビーム
スプリッタにて偏光分離された一方の偏光光、前記第２
の偏光ビームスプリッタにて偏光分離され前記第１のカ
ラーフィルタ又は前記第２のダイクロイック膜を透過し
た前記一方の偏光光、及び、前記第３の偏光ビームスプ
リッタにて反射又は透過された前記偏光光を、それぞれ
前記第１、第２及び第３のライトバルブに入射させる各
色光とするものである。

【００２６】本発明の第９の態様による投射型表示装置
は、光源からの光を第１の色光と第２及び第３の色光の
混合光とに色分離する第１のダイクロイックミラーと、
前記第１のダイクロイックミラーにて色分離された前記
第１の色光を２つの偏光光に偏光分離する第１の偏光ビ
ームスプリッタと、前記第１のダイクロイックミラーに
て色分離された前記混合光を２つの偏光光に偏光分離す
る第２の偏光ビームスプリッタであって、当該第２の偏
光ビームスプリッタの一方の偏光光の射出面には前記第
２の色光を透過させる第１のカラーフィルタ又は第１の
ダイクロイック膜を有するとともに、当該第２の偏光ビ
ームスプリッタの他方の偏光光の射出面には前記第３の
色光を透過させる第２のカラーフィルタ又は第２のダイ
クロイック膜を有する第２の偏光ビームスプリッタと、
前記第２の偏光ビームスプリッタによって偏光分離され
前記第２のカラーフィルタ又は前記第２のダイクロイッ
ク膜を透過した前記他方の偏光光を、反射又は透過させ
る第３の偏光ビームスプリッタと、前記第１の偏光ビー
ムスプリッタにて偏光分離された一方の偏光光、前記第
２の偏光ビームスプリッタにて偏光分離され前記第１の
カラーフィルタ又は前記第１のダイクロイック膜を透過
した前記一方の偏光光、及び、前記第３の偏光ビームス
プリッタにて反射又は透過された前記偏光光を、それぞ
れ各色用の信号に基づいて変調する第１、第２及び第３
の反射型ライトバルブと、色合成光学系と、投射光学系
と、を備え、前記第１、第２及び第３の偏光ビームスプ
リッタは前記第１、第２及び第３の反射型ライトバルブ
にて変調された各色光をそれぞれ検光し、前記色合成光
学系は前記第１、第２及び第３の偏光ビームスプリッタ
にて検光された各色光を色合成し、前記投射光学系は前
記色合成光学系にて色合成された光を投射するものであ
る。

【００２７】本発明の第１０の態様による投射型表示装
置は、前記第９の態様による投射型表示装置において、
前記色合成光学系は、クロスダイクロイックプリズム又
はクロスダイクロイックミラーであるものである。

【００２８】本発明の第１１の態様による投射型表示装
置は、前記第９又は第１０の態様による投射型表示装置
において、前記第１、第２及び第３の偏光ビームスプリ
ッタ、前記第１、第２及び第３の反射型ライトバルブ、
並びに前記色合成光学系が、前記投射光学系の開口絞り
によって決定される主光線がテレセントリック性を有す
る位置に配置されたものである。

【００２９】本発明の第１２の態様による投射型表示装
置は、前記第９乃至第１１のいずれかの態様による投射
型表示装置において、前記光源と前記第１のダイクロイ
ックミラーとの間には、フライアイインテグレータが配
置されたものである。

【００３０】本発明の第１３の態様による三色分解光学
系は、光源からの光を、第１の色光と、第２及び第３の
色光の混合光とに色分離する第１のダイクロイックミラ
ーと、前記第１のダイクロイックミラーにて色分離され
た前記混合光を２つの偏光光に偏光分離する第１の偏光
ビームスプリッタであって、当該第１の偏光ビームスプ
リッタの一方の偏光光の射出面には前記第２の色光を透
過させる第１のカラーフィルタ又は第１のダイクロイッ
ク膜を有する第１の偏光ビームスプリッタと、前記第１
の偏光ビームスプリッタによって偏光分離された他方の
偏光光であって前記偏光ビームスプリッタの前記第１の
カラーフィルタ及び前記第１のダイクロイック膜が配置
されていない射出面から射出された他方の偏光光を、反
射又は透過させる第２の偏光ビームスプリッタであっ
て、当該第２の偏光ビームスプリッタの前記他方の偏光
光の入射面又は射出面には前記第３の色光を透過させる
第２のカラーフィルタ又は第２のダイクロイック膜を有
する第２の偏光ビームスプリッタと、を備えたものであ
る。

【００３１】本発明の第１４の態様による三色分解光学
系は、第１、第２及び第３のライトバルブにそれぞれ入
射させる第１、第２及び第３の色光を光源からの光から
形成するための三色分解光学系であって、前記光源から
の光を前記第１の色光と前記第２及び第３の色光の混合
光とに色分離する第１のダイクロイックミラーと、前記
第１のダイクロイックミラーにて色分離された前記第１
の色光を２つの偏光光に偏光分離する第１の偏光ビーム
スプリッタと、前記第１のダイクロイックミラーにて色
分離された前記混合光を２つの偏光光に偏光分離する第
２の偏光ビームスプリッタであって、当該第２の偏光ビ
ームスプリッタの一方の偏光光の射出面には前記第２の
色光を透過させる第１のカラーフィルタ又は第１のダイ
クロイック膜を有する第２の偏光ビームスプリッタと、
前記第２の偏光ビームスプリッタによって偏光分離され
た他方の偏光光であって前記第２の偏光ビームスプリッ
タの前記第１のカラーフィルタ及び前記第１のダイクロ
イック膜が配置されていない射出面から射出された他方
の偏光光を、反射又は透過させる第３の偏光ビームスプ
リッタであって、当該第３の偏光ビームスプリッタの前
記他方の偏光光の入射面又は射出面には前記第３の色光
を透過させる第２のカラーフィルタ又は第２のダイクロ
イック膜を有する第３の偏光ビームスプリッタと、を備
え、前記第１の偏光ビームスプリッタにて偏光分離され
た一方の偏光光、前記第２の偏光ビームスプリッタにて
偏光分離され前記第１のカラーフィルタ又は前記第１の
ダイクロイック膜を透過した前記一方の偏光光、及び、
前記第３の偏光ビームスプリッタにて反射又は透過され
前記第２のカラーフィルタ又は前記第２のダイクロイッ
ク膜を透過した前記偏光光を、それぞれ前記第１、第２
及び第３のライトバルブに入射させる各色光とするもの
である。

【００３２】本発明の第１５の態様による投射型表示装
置は、光源からの光を、第１の色光と、第２及び第３の
色光の混合光とに色分離する第１のダイクロイックミラ
ーと、前記第１のダイクロイックミラーにて色分離され
た前記第１の色光を２つの偏光光に偏光分離する第１の
偏光ビームスプリッタと、前記第１のダイクロイックミ
ラーにて色分離された前記混合光を２つの偏光光に偏光
分離する第２の偏光ビームスプリッタであって、当該第
２の偏光ビームスプリッタの一方の偏光光の射出面には
前記第２の色光を透過させる第１のカラーフィルタ又は
第１のダイクロイック膜を有する第２の偏光ビームスプ
リッタと、前記第２の偏光ビームスプリッタによって偏
光分離された他方の偏光光であって前記第２の偏光ビー
ムスプリッタの前記第１のカラーフィルタ及び前記第１
のダイクロイック膜が配置されていない射出面から射出
された他方の偏光光を、反射又は透過させる第３の偏光
ビームスプリッタであって、当該第３の偏光ビームスプ
リッタの前記他方の偏光光の入射面又は射出面には前記
第３の色光を透過させる第２のカラーフィルタ又は第２
のダイクロイック膜を有する第３の偏光ビームスプリッ
タと、前記第１の偏光ビームスプリッタにて偏光分離さ
れた一方の偏光光、前記第２の偏光ビームスプリッタに
て偏光分離され前記第１のカラーフィルタ又は前記第１
のダイクロイック膜を透過した前記一方の偏光光、及
び、前記第３の偏光ビームスプリッタにて反射又は透過
され前記第２のカラーフィルタ又は前記第２のダイクロ
イック膜を透過した前記偏光光を、それぞれ各色用の信
号に基づいて変調する第１、第２及び第３の反射型ライ
トバルブと、色合成光学系と、投射光学系と、を備え、
前記第１、第２及び第３の偏光ビームスプリッタは前記
第１、第２及び第３の反射型ライトバルブにて変調され
た各色光をそれぞれ検光し、前記色合成光学系は前記第
１、第２及び第３の偏光ビームスプリッタにて検光され
た各色光を色合成し、前記投射光学系は前記色合成光学
系にて色合成された光を投射するものである。

【００３３】本発明の第１６の態様による投射型表示装
置は、前記第１５の態様による投射型表示装置におい
て、前記色合成光学系は、クロスダイクロイックプリズ
ム又はクロスダイクロイックミラーであるものである。

【００３４】本発明の第１７の態様による投射型表示装
置は、前記第１５又は１６の態様による投射型表示装置
において、前記第１、第２及び第３の偏光ビームスプリ
ッタ、前記第１、第２及び第３の反射型ライトバルブ、
並びに前記色合成光学系が、前記投射光学系の開口絞り
によって決定される主光線がテレセントリック性を有す
る位置に配置されたものである。

【００３５】本発明の第１８の態様による投射型表示装
置は、前記第１５乃至第１７のいずれかの態様による投
射型表示装置において、前記光源と前記第１のダイクロ
イックミラーとの間には、フライアイインテグレータが
配置されたものである。

【００３６】前記第７乃至第１２の態様によれば、それ
ぞれ前記第１乃至第６の態様と同様の利点が得られる。
また、前記第１３乃至第１８の態様によれば、それぞれ
前記第１乃至第６の態様と同様の利点が得られる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明による三色分解光学
系及びそれを用いた投射型表示装置について、図面を参
照して詳細に説明する。

【００３８】（第１の実施の形態）まず、本発明の一実
施の形態による三色分解光学系を用いた本発明の第１の
実施の形態による投射型表示装置の基本構成について、
図１を参照して説明する。

【００３９】図１は、本実施の形態による投射型表示装
置の基本構成を示す概略構成図である。

【００４０】本実施の形態による投射型表示装置では、
図１に示すように、光源１は、ランプ１ａ及び当該ラン
プ１ａの背面に配置された放物面形状の凹面鏡１ｂから
構成されている。光源１から射出されたＲ光（赤色
光）、Ｇ光（緑色光）、Ｂ光（青色光）を含む略平行光
束の光源光は、折り曲げミラー３にて光軸の方向を直角
に変えて進行し、光軸に対し４５度の入射角に配置され
たＧ光波長領域及びＢ光波長領域の光を反射させるとと
もにＲ光領域の光の透過させる特性を有する第１のダイ
クロイックミラー４に入射され、入射方向と同じ方向の
光軸にて透過するＲ光と、反射されて光軸を直角に変え
て進行するＧ光及びＢ光の混合光とに色分離される。

【００４１】ダイクロイックミラー４にて色分離された
Ｒ光は、Ｒ光用偏光ビームスプリッタ５Ｒに入射され、
当該偏光ビームスプリッタ５Ｒの偏光分離部によって、
当該偏光分離部にて反射されて射出するＲ光のＳ偏光光
と、当該偏光分離部を透過するＲ光のＰ偏光光とに偏光
分離される。このうちのＳ偏光光は、当該偏光ビームス
プリッタ５Ｒの射出面近傍に配置された反射型液晶ライ
トバルブ６Ｒに入射される。

【００４２】一方、ダイクロイックミラー４にて色分離
されて反射されたＧ光及びＢ光の混合光は、偏光ビーム
スプリッタ５Ｇに入射され、偏光ビームスプリッタ５Ｇ
の偏光分離部を透過するＰ偏光光と、当該偏光分離部に
て反射されるＳ偏光光とに偏光分離される。偏光ビーム
スプリッタ５ＧのＰ偏光光の射出面には、Ｇ光を透過さ
せる特性を有するカラーフィルタ７が配置されている。

【００４３】偏光ビームスプリッタ５Ｇの偏光分離部を
透過したＧ光及びＢ光の混合光のＰ偏光光は、カラーフ
ィルタ７を経由してＧ光のみとなり、このＧ光のＰ偏光
光がＧ光用反射型ライトバルブ６Ｇに入射される。な
お、Ｇ光を透過させる特性を有するカラーフィルタ７の
代わりに、Ｇ光透過ダイクロイック膜を当該射出面に形
成してもよい。その場合には、当該ダイクロイック膜に
よって、Ｂ光は吸収されずに、反射されて光源１に向か
って進行して廃棄される。

【００４４】偏光ビームスプリッタ５Ｇの偏光分離部に
て反射されたＧ光及びＢ光の混合光のＳ偏光光は、偏光
ビームスプリッタ５Ｇを射出して進行し、光軸に対して
４５度の入射角に配置された折り曲げミラー９にて光軸
の方向を直角に変えて進行し、更に、光軸に対して４５
度の入射角度に配置されたＢ光を反射させるとともにＧ
光を透過させる特性を有する第２のダイクロイックミラ
ー１０に入射され、Ｂ光のみがその光軸を直角に変えて
図１中の左方向に進行する。ダイクロイックミラー１０
に入射されたＧ光及びＢ光の混合光のＳ偏光光のうちの
Ｇ光は、ダイクロイックミラー１０をそのまま透過して
廃棄される。ダイクロイックミラー１０にて色分離され
て反射されたＳ偏光光のＢ光は、偏光ビームスプリッタ
５Ｂに入射され、当該偏光ビームスプリッタ５Ｂの偏光
分離部によって反射されて射出し、Ｂ光用反射型ライト
バルブ６Ｂに入射される。

【００４５】以上の説明からわかるように、本実施の形
態では、前述したダイクロイックミラー４，１０、偏光
ビームスプリッタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ及び折り曲げミラー
９が、ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂにそれぞれ入射さ
せるＲ光、Ｇ光及びＢ光を、光源１からの光から形成す
るための三色分解光学系を構成している。

【００４６】ここで、反射型ライトバルブ、特に、本実
施の形態において前記ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂと
して採用した電気書き込み式反射型ライトバルブについ
て、図５を用いて説明する。図５は、電気書き込み式反
射型ライトバルブの一例を示す概略断面図である。この
電気書き込み式反射型ライトバルブは、図５に示すよう
に、透明ガラス基板３０１、透明導電膜（ＩＴＯ）電極
３０２、液晶配向膜３０３、ＴＮ液晶層３０４、液晶配
向膜３０５、反射電極３０６、反射電極３０６とＴＦＴ
ドレイン３１２との間を接続する導体３０７，３０８、
ＴＦＴドレイン３１２、ＴＦＴゲート３１０、ＴＦＴソ
ース３１１、ＴＦＴ酸化物層３０９、及びシリコン基板
３１３を備えている。なお、図５中、３１４はＴＦＴソ
ース拡散領域、３１５はＴＦＴドレイン拡散領域であ
る。ゲート３１０に電圧が印加されることにより、ＴＦ
Ｔがスイッチングしてドレイン３１２を経由して電極３
０６と対向電極３０２との間に電圧が印加され、その選
択された箇所の液晶層３０４の液晶分子は印加された電
圧による電界によって配列することとなり、当該箇所の
液晶層３０４が１／４波長板として作用する。このた
め、当該箇所に入射した偏光光は、円偏光となって金属
反射電極３０６に入射し、該電極３０６によって逆方向
に反射され、再度液晶３０４を通過する際に円偏光から
入射光とは偏光方向が９０度変換された直線偏光光とな
って射出されることとなる。一方、ゲート３１０に電圧
が印加されずにＴＦＴはスイッチングされないで選択さ
れない箇所では、電極３０６と対向電極３０２との間に
電界は発生せず、液晶層３０４中の液晶分子は両配向膜
３０３，３０５の配向方向によって決定される方向に倣
って配向されており、入射偏光光はこの液晶分子に倣っ
て旋光されて進行して金属電極３０６にて反射され、再
度液晶分子のねじれに倣って旋光されて進行して、入射
光と同じ偏光方向の偏光光となって射出される。このよ
うに選択された箇所のみ、入射光の偏光方向と偏光方向
が９０度ずれた偏光光を射出することができる。以上が
電気書き込み式反射型ライトバルブの機能であり、電気
書き込み式反射型ライトバルブは、基本的に、電気的に
選択した箇所の反射出射光の偏光方向を入射光とは異な
る偏光方向に変換させる機能を有する。このような構造
を持った電気書き込み式反射型ライトバルブの場合、Ｔ
ＦＴは電極３０６の下部に配置することができるため
に、電極３０６の面積を大きくとることができ、開口率
を格段に大きくすることができる。

【００４７】反射型ライトバルブの他の例として光書き
込み式反射型ライトバルブが知られており、本実施の形
態では、ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂとして、光書き
込み式反射型ライトバルブを採用してもよいことは、勿
論である。この場合には、各ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，
６Ｂに書き込み光を与える書き込み光学系を配置する。

【００４８】再び図１を参照すると、ライトバルブ６
Ｒ，６Ｇ，６Ｂにそれぞれ入射したＰ偏光光のＲ光、Ｇ
光、Ｂ光は、各色信号によって変調を受けて反射されて
それぞれ変調光として各ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ
から射出され、再び偏光ビームスプリッタ５Ｒ，５Ｇ，
５Ｂにそれぞれ入射される。なお、ライトバルブ６Ｇか
ら射出されたＧ光の変調光は、偏光ビームスプリッタ５
Ｇへ入射する際に、その射出面に形成されたカラーフィ
ルタ７を再び経由してその偏光分離部に入射することに
なる。前述した電気書き込み式反射型ライトバルブの原
理からわかるように、前記各色の変調光には、各色用の
色信号に応じて電圧が印加された箇所のＳ偏光光（又は
Ｐ偏光光）と電圧が印加されていない箇所のＰ偏光光
（又はＳ偏光光）とが混ざっている。偏光ビームスプリ
ッタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂにそれぞれ入射された変調光は、
当該偏光ビームスプリッタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂよりそれぞ
れ検光される。すなわち、各色の変調光のうちの一方の
偏光光のみが偏光ビームスプリッタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂを
透過又は反射されて色合成光学系としてのクロスダイク
ロイックプリズム１３へ向けて進行し（つまり、検光さ
れ）、各色の変調光のうちの他方の偏光光は偏光ビーム
スプリッタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの偏光分離膜にて反射又は
透過されて廃棄される。Ｒ光及びＢ光の検光光はそれぞ
れ互いに相対する方向からクロスダイクロイックプリズ
ム１３に入射され、Ｇ光の検光光はクロスダイクロイッ
クプリズム１３にＲ光及びＢ光の検光光の入射側面と直
交する側面から入射される。

【００４９】クロスダイクロイックプリズム１３は、各
側面に形成されたＲ光反射ダイクロイック膜１３ＲとＢ
光反射ダイクロイック膜１３Ｂとが互いに直交してＸ型
となるように４個の直角二等辺三角形プリズムを、接着
剤で貼り合わせて組み合わせた構造を有している。クロ
スダイクロイックプリズム１３に入射されたＲ光及びＢ
光の検光光はそれぞれダイクロイック膜１３Ｒ，１３Ｂ
によって反射され、クロスダイクロイックプリズム１３
に入射されたＧ光の検光光はダイクロイック膜１３Ｒ，
１３Ｂを透過し、いずれの検光光も同じ光軸方向（図１
中の左方向）に進行して当該クロスダイクロイックプリ
ズム１３から射出される。以上により、各色の検光光が
色合成される。

【００５０】この色合成された光は、投射レンズ１４に
入射され、図示しないスクリーン上にフルカラーの拡大
像として投射される。

【００５１】本実施の形態によれば、前述したように、
光源１からの光は、ダイクロイックミラー４によって、
Ｒ光と、Ｇ光及びＢ光の混合光とに色分離される。この
Ｒ光は、偏光ビームスプリッタ５ＲにてＰ偏光光及びＳ
偏光光に偏光分離され、そのＲ光のＳ偏光光がライトバ
ルブ６Ｒに入射される。ダイクロイックミラー４にて色
分離された前記混合光は、偏光ビームスプリッタ５Ｇに
てＰ偏光光及びＳ偏光光に偏光分離され、そのＰ偏光光
が当該偏光ビームスプリッタ５Ｇの一方の射出面に配置
されたカラーフィルタ７を透過して、Ｇ光となり、この
Ｇ光となったＰ偏光光がライトバルブ６Ｇに入射され
る。偏光ビームスプリッタ５Ｇにて偏光分離された前記
混合光のＳ偏光光は、ダイクロイックミラー１０にて色
分離されてＢ光となる。このＢ光となったＳ偏光光は、
偏光ビームスプリッタ５Ｂにて反射され（すなわち、再
度偏光分離され）、ライトバルブ６Ｂに入射される。本
実施の形態によれば、このようにして、光源１からの光
がそれぞれ偏光光となったＲ光、Ｇ光及びＢ光に色分解
され、各色光がそれぞれライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ
に入射される。

【００５２】したがって、本実施の形態によれば、各偏
光ビームスプリッタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂは、それぞれ各色
光の波長域の光に対してのみ十分な偏光分離特性が得ら
れればよく、狭帯域の波長域の光に対してのみ十分な偏
光分離特性を得ればよいので、各偏光ビームスプリッタ
５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの偏光分離特性を向上させることがで
き、結果として投射像のコントラストの向上を図ること
ができる。

【００５３】また、本実施の形態によれば、ライトバル
ブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂとして反射型ライトバルブが用いら
れ、ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂによって変調された
各色光が前記偏光ビームスプリッタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂに
て検光され、これらの各色光の検光光が別個の色合成光
学系であるクロスダイクロイックプリズム１３にて色合
成される。したがって、色合成光学系としてのクロスダ
イクロイックプリズム１３を構成するプリズム部材等を
各色光が通過する際に、当該プリズム部材等が持ってい
る歪み等による複屈折性によって当該各色光の偏光方向
が変化しても、前記従来の投射型表示装置のように色合
成後に検光するわけではないので、投射像のコントラス
トが劣化することはない。このように、色合成光学系を
構成するプリズム部材等が持っている複屈折性は投射像
のコントラストに何ら影響を与えないので、前記プリズ
ム部材等を構成する材料として、複屈折性の小さい高価
な材料を用いる必要がなくなり、コスト低減を図ること
ができる。

【００５４】以上は、本実施の形態による投射型表示装
置の基本構成の説明であった。次に、前記基本構成に所
定の要素を付加した、本実施の形態による投射型表示装
置の具体例について、図２を参照して説明する。図２
は、この具体例による投射型表示装置を示す概略構成図
である。図２において、図１に示す要素と同一又は対応
する要素には同一符号を付し、その重複した説明は省略
する。

【００５５】この具体例による投射型表示装置では、図
２に示すように、前述した図１に示す基本構成に加え
て、照明光学系等の光学系、すなわち、いわゆる分離型
フライアイインテグレータを構成する第１及び第２のレ
ンズ板２Ａ，２Ｂ、フィールドレンズ８，１２、並びに
リレーレンズ１１が示されている。

【００５６】図２において、１は光源を示しており、当
該光源１は、ランプ１ａと凹面鏡である放物面鏡１ｂと
から構成されている。該ランプ１ａから射出された光源
光は、前記放物面鏡１ｂにて反射されて略平行光束とな
って射出され、第１のレンズ板２Ａに入射される。第１
のレンズ板２Ａは、入射面側には複数個のレンズからな
るレンズマトリクスを有するいわゆる分離型フライアイ
インテグレータの前部部材を構成している。本実施の形
態では、当該レンズ板２Ａの表面に形成されている個々
のレンズの入射側面の形状は所定の球面形状であり、か
つその縦／横寸法比はライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂの
縦／横寸法比と同じに設定されている。レンズ板２Ａの
各レンズに入射した略平行光の光源光は、レンズ板２Ａ
の個々のレンズにて分割されることとなり、折り曲げミ
ラー３を経由して分離型フライアイインテグレータの後
部部材を形成する第２のレンズ板２Ｂ上のレンズマトリ
クスの個々のレンズ上にそれぞれ集光される。つまり、
本実施の形態では、第１のレンズ板２Ａ上のレンズマト
リクスの焦点距離の位置に第２のレンズ板２Ｂが配置さ
れている。

【００５７】この構成とすることにより、第１のレンズ
板２Ａ上のレンズマトリクスの個々のレンズによる個々
のランプ像が、対応する第２のレンズ板２Ｂ上のレンズ
マトリクスの個々のレンズ上にそれぞれ形成される。な
お、第２のレンズ板２Ｂ上のレンズマトリクスは、第１
のレンズ板２Ａのレンズマトリクスの行と列を一致させ
て配列してある。

【００５８】第２のレンズ板２Ｂ上のレンズマトリクス
を構成する個々のレンズは、それと対応する第１のレン
ズ板２Ａ上のレンズマトリクスの個々のレンズ上の光点
をライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ上に結像させる機能を
有し、第１のレンズ板２Ａの個々のレンズにより分割さ
れた各光束（サブビーム）が、第２のレンズ板２Ｂ上の
個々のレンズそれぞれによってライトバルブ６Ｒ，６
Ｇ，６Ｂ上に重畳して照射されることとなる。すなわ
ち、第１のレンズ板２Ａ上のレンズマトリクスを構成す
る個々のレンズの入射面は光源として、対応する第２の
レンズ板２Ｂのレンズマトリクスの個々のレンズによっ
てライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ上に臨界照明される。

【００５９】ところで、本実施の形態では、光源１から
みてライトバルブ６Ｒ，６Ｇは互いに等しい光路長にあ
るので、第２のレンズ板２Ｂのレンズマトリクスの個々
のレンズによって直接にライトバルブ６Ｒ，６Ｇに対し
て臨界照明が達成される。一方、光源１からみてライト
バルブ６Ｂまでの光路長はライトバルブ６Ｒ，６Ｇまで
の光路長に比べてかなり長いので、等倍リレーレンズ１
１及びフィールドレンズ８，１２からなるリレー光学系
を介して、ライトバルブ６Ｒ，６Ｇに対して臨界照明が
達成されるようになっている。

【００６０】すなわち、偏光ビームスプリッタ５Ｇの偏
光分離部にて反射されたＧ光及びＢ光の混合光の光軸上
のライトバルブ６Ｇと同じ光路長位置（共役位置）Ｋ
に、Ｂ光及びＧ光の混合光のＳ偏光光による前記第１の
レンズ板２Ａのレンズマトリクスの個々のレンズ上の光
点の、第２のレンズ板２Ｂのレンズマトリクスの個々の
レンズによる重畳臨界照明像が形成される。当該照明像
が、フィールドレンズ８と偏光ビームスプリッタ５Ｂの
入射面近傍に配置したフィールドレンズ１２と両フィー
ルドレンズ８，１２間に配置された等倍リレーレンズ１
１とによって、ライトバルブ６Ｂ上に結像され、ライト
バルブ６Ｂに対して臨界照明が達成される。

【００６１】図２に示す具体例によれば、以上のように
第２のレンズ板２Ｂ上のレンズマトリクスの個々のレン
ズによって重畳されるために、ライトバルブ６Ｒ，６
Ｇ，６Ｂに対する各色光による照明の均一性を向上させ
ることができる。

【００６２】次に、本実施の形態による投射型表示装置
の他の具体例について、図３を参照して説明する。

【００６３】図３は、この具体例による投射型表示装置
を示す概略構成図である。図３においては、軸外光束の
主光線（投射レンズ１４の開口絞り１４ａによって決定
される主光線）の様子も示している。なお、図３におい
て、図１及び図２に示す要素と同一又は対応する要素に
は同一符号を付し、その重複した説明は省略する。

【００６４】この具体例による投射型表示装置は、図３
に示すように、前述した図１に示す基本構成に所定要素
を加えた図２に示す投射型表示装置に、更にフィールド
レンズ１５，１６を加えて、偏光ビームスプリッタ５
Ｒ，５Ｇ，５Ｂ、ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ並びに
色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム１
３を、投射レンズ１４の開口絞り１４ａによって決定さ
れる主光線がテレセントリック性を有する位置に配置し
たものである。

【００６５】光源１のランプ１ａから射出される図３中
に示す２つの光線は、光源１の放物面鏡１ｂにて光軸と
平行に進行し、光軸の両側にて第１レンズ板２Ａ上のレ
ンズマトリクスの１つのレンズの幅を持って当該レンズ
に入射するものとする。前述した図２に示す具体例によ
る投射型表示装置に関する説明からわかるように、当該
両光線は、第２のレンズ板２Ｂ上の、前記第１のレンズ
板２Ａ上の前記レンズと対応するレンズマトリクス上の
レンズに集光される。第２のレンズ板２Ｂの当該レンズ
を透過した両光線は、所定の広がりを持って進行し、ダ
イクロイックミラー４によって透過するＲ光と反射され
るＧ光及びＢ光の混合光とに色分離され、それぞれ同じ
広がりを持ってフィールドレンズ１５，１６に入射さ
れ、それぞれフィールドレンズ１５，１６を経由して光
軸に平行な光線となって、偏光ビームスプリッタ５Ｒ，
５Ｇにそれぞれ入射される。

【００６６】偏光ビームスプリッタ５Ｒに入射されたＲ
光の両平行光線は、当該偏光ビームスプリッタ５Ｒの偏
光分離部によって偏光分離され、当該Ｒ光のＳ偏光光の
両平行光線は、偏光ビームスプリッタ６Ｒの偏光分離部
によって反射されて当該偏光ビームスプリッタ６Ｒから
射出され、光軸に対して平行を保ったままライトバルブ
６Ｒに入射される。さらに、当該ライトバルブ６Ｒによ
り反射された両光線はそのまま平行を保ったまま偏光ビ
ームスプリッタ５Ｒに入射されて当該偏光ビームスプリ
ッタ５Ｒの偏光分離部を透過し、当該両透過光線はクロ
スダイクロイックプリズム１３に光軸に平行のまま入射
され、ダイクロイック膜１３Ｒにて反射されて、光軸に
平行のまま、クロスダイクロイックプリズム１３を射出
して投射レンズ１４に入射する。

【００６７】偏光ビームスプリッタ５Ｇに入射されたＧ
光及びＢ光の混合光の両平行光線は、当該偏光ビームス
プリッタ５Ｇの偏光分離部によって偏光分離される。当
該混合光のＰ偏光光の両平行光線は、偏光ビームスプリ
ッタ５Ｇの偏光分離部を透過し、光軸に対して平行を保
ったまま、カラーフィルタ７を透過してＧ光となってラ
イトバルブ６Ｇに入射される。さらに、当該ライトバル
ブ６Ｇにより反射された両光線は、光軸に対して平行を
保ったまま、カラーフィルタ７、偏光ビームスプリッタ
５Ｇ、クロスダイクロイックプリズム１３を経由して投
射レンズに入射される。

【００６８】偏光ビームスプリッタ５Ｇに入射されて当
該偏光ビームスプリッタ６Ｇの偏光分離部にて反射され
たＧ光及びＢ光の混合光のＳ偏光光の２つの光線は、フ
ィールドレンズ８まで光軸に対して平行を維持し、フィ
ールドレンズ８射出後光軸に対して平行でない状態で折
り曲げミラー９及びダイクロイックミラー１０を経由し
てリレーレンズ１１内の開口絞り１１ａにて交差して当
該リレーレンズ１１を射出し、フィールドレンズ１２を
経由して再度光軸に平行にされ、その平行状態を維持し
たまま、偏光ビームスプリッタ５Ｂ、ライトバルブ６
Ｂ、偏光ビームスプリッタ５Ｂ、クロスダイクロイック
プリズム１３を順に経由して、投射レンズ１４に入射す
る。

【００６９】ここで、投射レンズ１４について説明す
る。投射レンズ１４は、図３に示すように、開口絞り１
４ａと、該開口絞り１４ａよりもクロスダイクロイック
プリズム１３側（すなわち、図中右側）に位置する前群
レンズと、開口絞り１４ａより図示しないスクリーン側
（図中左側）に位置する後群レンズとを有している。当
該開口絞り１４ａは前記前群レンズの後側（スクリーン
側を後側とする）焦点に配置されており、投射レンズ１
４はクロスダイクロイックプリズム１３側（前側）にテ
レセントリックな光学系となっている。つまり、開口絞
り１４ａの中心を通過する光線、すなわち、投射レンズ
１４の開口絞り１４ａによって決定される主光線は、投
射レンズ１４の前側においては、光軸に対して平行光と
なる。

【００７０】以上の特性を有している投射レンズ１４に
対してクロスダイクロイックプリズムを射出して前側か
ら入射する光軸に平行な２つの光線は、開口絞り１４ａ
の中心にて交差することがわかる。

【００７１】したがって、前述した図３中の２つの光線
は、投射レンズ１４の開口絞り１４ａの中心を通過する
ことから、投射レンズ１４の開口絞り１４ａによって決
定される主光線であったことが理解できる。つまり、投
射レンズ１４の開口絞り１４ａによって決定される主光
線は、各色光ともライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ、偏光
ビームスプリッタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ、クロスダイクロイ
ックプリズム１３においては光軸に平行となり、いわゆ
る主光線がテレセントリック特性を前記各要素６Ｒ，６
Ｇ，６Ｂ，５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ，１３において維持してい
ることが理解できる。換言すれば、前記各要素６Ｒ，６
Ｇ，６Ｂ，５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ，１３は、前記主光線がテ
レセントリック性を有する位置に配置されている。ま
た、以上の説明からわかるように、前記照明光学系は第
１のレンズ板２Ａ上のレンズマトリクスを構成する個々
のレンズの表面を個々の光源として、対応する第２のレ
ンズ板２Ｂ上のレンズマトリクスを構成する個々のレン
ズによりライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ上にテレセント
リックな臨界照明を達成している。

【００７２】なお、図３においては主光線のみを示した
が、第１のレンズ板２Ａのレンズマトリクスによって形
成されるサブビームはこれのみにとどまらない。例え
ば、第１のレンズ板２Ａの左右両側のレンズに入射する
光線を考えてみる。前記主光線と同様に第１のレンズ板
２Ａの左右両側のレンズに光軸に対して略平行に入射さ
れた光線は両レンズによってそれぞれサブビームが形成
され、対応する第２のレンズ板２Ｂ上のレンズ上に集光
される。そして、各色光用ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６
Ｂ上に重畳されて照明される。ライトバルブ６Ｒ，６
Ｇ，６Ｂにて反射された両光線は、偏光ビームスプリッ
タ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム
１３を経由して、投射レンズ１４の開口絞り１４ａの開
口における両端部に集光される。

【００７３】色合成光学系にて色合成を実施するダイク
ロイック膜１３Ｒ，１３Ｂは誘電体膜を多層積層して構
成されるが、これらの膜１３Ｒ，１３Ｂは入射する光線
の入射角度に応じて反射特性が異なる特性を有してい
る。このため、軸外主光線毎に当該膜１３Ｒ，１３Ｂに
入射する角度が異なると、スクリーン上においてカラー
シェーディングが発生してしまう。この点、図３に示す
投射型表示装置によれば、前述したように、色合成光学
系としてのクロスダイクロイックプリズム１３は主光線
がテレセントリック性を有する位置に配置されているた
め、色合成光学系の主光線の入射角度特性に起因するカ
ラーシェーディングが発生しない。

【００７４】また、偏光ビームスプリッタ５Ｒ，５Ｇ，
５Ｂも軸外主光線の入射角度が異なると、偏光分離特性
が異なることとなり、これに起因して投射像にコントラ
ストムラが発生する。この点、図３に示す投射型表示装
置においては、前述したように、各色光用の偏光ビーム
スプリッタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂは主光線がテレセントリッ
ク性を有する位置に配置されているため、偏光ビームス
プリッタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの主光線の入射角度特性に起
因する投射像のコントラストムラが発生することもな
い。

【００７５】さらに、液晶ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６
Ｂも軸外主光線の入射角度が異なると、液晶層の変調特
性が異なり、これに起因して投射像にコントラストムラ
が発生する。この点、図３に示す投射型表示装置におい
ては、ライトバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂは主光線がテレセ
ントリック性を有する位置に配置されているため、ライ
トバルブ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂの主光線の入射角度特性に起
因する投射像のコントラストムラが発生することもな
い。

【００７６】以上説明した本実施の形態による投射型表
示装置では、図１乃至図３に示すように、偏光ビームス
プリッタ５Ｇの偏光分離部によって反射されたＧ光及び
Ｂ光の混合光からのＢ光の色分離が、ダイクロイックミ
ラー１０にて行われている。しかし、ダイクロイックミ
ラー１０を単なる折り曲げミラーとするとともにミラー
９をＢ光反射ダイクロイックミラーとしてもよいこと
は、言うまでもない。

【００７７】また、前述した本実施の形態による投射型
表示装置では、色合成光学系としてクロスダイクロイッ
クプリズム１３が使用されていたが、これに代えてクロ
スダイクロイックミラーを使用してもよい。

【００７８】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態による投射型表示装置について、図４を参
照して説明する。

【００７９】図４は、本実施の形態による投射型表示装
置の基本構成を示す概略構成図である。図４において、
図１に示す要素と同一又は対応する要素には同一符号を
付し、その重複した説明は省略する。

【００８０】本実施の形態による投射型表示装置は、図
１に示す投射型表示装置において、図１中の折り曲げミ
ラー９に代えて両面反射ミラー２１を用い、これに合わ
せて光源１及び折り曲げミラー３の配置を変更したもの
である。本実施の形態によっても、前述した第１の実施
の形態と同様の利点が得られる。

【００８１】なお、図１に示す投射型表示装置を図２や
図３に示すように具体化したのと同様に、図４に示す投
射型表示装置を具体化することができることは勿論であ
る。

【００８２】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態による投射型表示装置について説明する。

【００８３】本実施の形態による投射型表示装置は、図
面には示していないが、図１に示す投射型表示装置にお
いて、図１中のダイクロイックミラー１０に代えて単な
る折り曲げミラーを用い、偏光ビームスプリッタ５Ｇの
Ｇ光及びＲ光の混合光のＳ偏光光の射出面に、Ｂ光を透
過するカラーフィルタ又はダイクロイック膜を形成した
ものである。本実施の形態によっても、前述した第１の
実施の形態と同様の利点が得られる。

【００８４】なお、図１に示す投射型表示装置を図２や
図３に示すように具体化したのと同様に、本実施の形態
による投射型表示装置を具体化することができることは
勿論である。また、図４に示す投射型表示装置におい
て、図４中のダイクロイックミラー１０に代えて単なる
折り曲げミラーを用い、偏光ビームスプリッタ５ＧのＧ
光及びＲ光の混合光のＳ偏光光の射出面に、Ｂ光を透過
するカラーフィルタ又はダイクロイック膜を形成しても
よいことは、言うまでもない。

【００８５】（第４の実施の形態）次に、本発明の第４
の実施の形態による投射型表示装置について説明する。

【００８６】本実施の形態による投射型表示装置は、図
面には示していないが、図１に示す投射型表示装置にお
いて、ダイクロイックミラー１０に代えて折り曲げミラ
ーを用い、偏光ビームスプリッタ５Ｂの入射面又はライ
トバルブ６Ｂへの射出面に、Ｂ光を透過するカラーフィ
ルタ又はダイクロイック膜を形成したものである。本実
施の形態によっても、前述した第１の実施の形態と同様
の利点が得られる。

【００８７】なお、図１に示す投射型表示装置を図２や
図３に示すように具体化したのと同様に、本実施の形態
による投射型表示装置を具体化することができることは
勿論である。また、図４に示す投射型表示装置におい
て、ダイクロイックミラー１０に代えて折り曲げミラー
を用い、偏光ビームスプリッタ５Ｂの入射面又はライト
バルブ６Ｂへの射出面に、Ｂ光を透過するカラーフィル
タ又はダイクロイック膜を形成してもよいことは、言う
までもない。

【００８８】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるもの
ではない。

【００８９】例えば、前述した実施の形態では、光源１
に使用した凹面鏡は第１のレンズ板２Ａに略平行光で入
射させる点から放物面鏡としたが、この構成に限定する
必要はない。例えば、楕円鏡にて集光光束として凹レン
ズによる整形光学系を用いて略平行光束を形成してもよ
いことは言うまでもない。

【００９０】また、照明光学系としていわゆるフライア
イインテグレータを使用したが、代わりに、例えばロッ
ドインテグレータを使用して照明を行ってもよい。

【００９１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
偏光ビームスプリッタが全波長域の光に対して良好な偏
光分離特性を得ることができないことに起因する投射像
のコントラストの劣化を防止することができる。

【００９２】また、本発明によれば、色合成を行う光学
系の複屈折に起因する投射像のコントラストの劣化を防
止することができる。

【００９３】さらに、本発明によれば、ライトバルブ、
偏光ビームスプリッタ及び色合成光学系を、投射光学系
の開口絞りによって決定される主光線が光軸と平行なテ
レセントリック性を有する位置に配置することにより、
ライトバルブの主光線の入射角度特性に起因する投射像
のコントラストムラ、偏光ビームスプリッタの主光線の
入射角度特性に起因する投射像のコントラストムラ、及
び、色合成光学系の主光線の入射角度特性に起因するカ
ラーシェーディングをなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による投射型表示装
置の基本構成を示す概略構成図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態による投射型表示装
置の一具体例を示す概略構成図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態による投射型表示装
置の他の具体例を示す概略構成図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態による投射型表示装
置の基本構成を示す概略構成図である。

【図５】電気書き込み式反射型ライトバルブの一例を示
す概略断面図である。

【図６】従来の投射型表示装置の一例を示す概略構成図
である。

【符号の説明】

１ 光源 ２Ａ 第１のレンズ板 ２Ｂ 第２のレンズ板 ３，２１ 折り曲げミラー ４ Ｒ光透過ダイクロイックミラー ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ 偏光ビームスプリッタ ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ 反射型ライトバルブ ７ Ｇ光透過フィルタ ９ 折り曲げミラー １０ Ｂ光反射ダイクロイックミラー １１ リレーレンズ １２，１５，１６ フィールドレンズ １３ クロスダイクロイックプリズム １４ 投射レンズ １４ａ 開口絞り

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光を、第１の色光と、第２及
   び第３の色光の混合光とに色分離する第１のダイクロイ
   ックミラーと、 前記第１のダイクロイックミラーにて色分離された前記
   混合光を２つの偏光光に偏光分離する偏光ビームスプリ
   ッタであって、当該偏光ビームスプリッタの一方の偏光
   光の射出面には前記第２の色光を透過させるカラーフィ
   ルタ又はダイクロイック膜を有する偏光ビームスプリッ
   タと、 前記偏光ビームスプリッタによって偏光分離された他方
   の偏光光であって前記偏光ビームスプリッタの前記カラ
   ーフィルタ及び前記ダイクロイック膜が配置されていな
   い射出面から射出された他方の偏光光から、前記第３の
   色光を色分離する第２のダイクロイックミラーと、 を備えたことを特徴とする三色分解光学系。
2. 【請求項２】 第１、第２及び第３のライトバルブにそ
   れぞれ入射させる第１、第２及び第３の色光を、光源か
   らの光から形成するための三色分解光学系であって、 前記光源からの光を、前記第１の色光と、前記第２及び
   第３の色光の混合光とに色分離する第１のダイクロイッ
   クミラーと、 前記第１のダイクロイックミラーにて色分離された前記
   第１の色光を２つの偏光光に偏光分離する第１の偏光ビ
   ームスプリッタと、 前記第１のダイクロイックミラーにて色分離された前記
   混合光を２つの偏光光に偏光分離する第２の偏光ビーム
   スプリッタであって、当該第２の偏光ビームスプリッタ
   の一方の偏光光の射出面には前記第２の色光を透過させ
   るカラーフィルタ又はダイクロイック膜を有する第２の
   偏光ビームスプリッタと、 前記第２の偏光ビームスプリッタによって偏光分離され
   た他方の偏光光であって前記第２の偏光ビームスプリッ
   タの前記カラーフィルタ及び前記ダイクロイック膜が配
   置されていない射出面から射出された他方の偏光光か
   ら、前記第３の色光を色分離する第２のダイクロイック
   ミラーと、 前記第２のダイクロイックミラーによって色分離された
   前記第３の色光を反射又は透過させる第３の偏光ビーム
   スプリッタと、 を備え、 前記第１の偏光ビームスプリッタにて偏光分離された一
   方の偏光光、前記第２の偏光ビームスプリッタにて偏光
   分離され前記カラーフィルタ又は前記ダイクロイック膜
   を透過した前記一方の偏光光、及び、前記第３の偏光ビ
   ームスプリッタにて反射又は透過された前記偏光光を、
   それぞれ前記第１、第２及び第３のライトバルブに入射
   させる各色光とすることを特徴とする三色分解光学系。
3. 【請求項３】 光源からの光を、第１の色光と、第２及
   び第３の色光の混合光とに色分離する第１のダイクロイ
   ックミラーと、 前記第１のダイクロイックミラーにて色分離された前記
   第１の色光を２つの偏光光に偏光分離する第１の偏光ビ
   ームスプリッタと、 前記第１のダイクロイックミラーにて色分離された前記
   混合光を２つの偏光光に偏光分離する第２の偏光ビーム
   スプリッタであって、当該第２の偏光ビームスプリッタ
   の一方の偏光光の射出面には前記第２の色光を透過させ
   るカラーフィルタ又はダイクロイック膜を有する第２の
   偏光ビームスプリッタと、 前記第２の偏光ビームスプリッタによって偏光分離され
   た他方の偏光光であって前記第２の偏光ビームスプリッ
   タの前記カラーフィルタ及び前記ダイクロイック膜が配
   置されていない射出面から射出された他方の偏光光か
   ら、前記第３の色光を色分離する第２のダイクロイック
   ミラーと、 前記第２のダイクロイックミラーによって色分離された
   前記第３の色光を反射又は透過させる第３の偏光ビーム
   スプリッタと、 前記第１の偏光ビームスプリッタにて偏光分離された一
   方の偏光光、前記第２の偏光ビームスプリッタにて偏光
   分離され前記カラーフィルタ又は前記ダイクロイック膜
   を透過した前記一方の偏光光、及び、前記第３の偏光ビ
   ームスプリッタにて反射又は透過された前記偏光光を、
   それぞれ各色用の信号に基づいて変調する第１、第２及
   び第３の反射型ライトバルブと、 色合成光学系と、 投射光学系と、 を備え、 前記第１、第２及び第３の偏光ビームスプリッタは、前
   記第１、第２及び第３の反射型ライトバルブにて変調さ
   れた各色光をそれぞれ検光し、 前記色合成光学系は、前記第１、第２及び第３の偏光ビ
   ームスプリッタにて検光された各色光を色合成し、 前記投射光学系は、前記色合成光学系にて色合成された
   光を投射することを特徴とする投射型表示装置。
4. 【請求項４】 前記色合成光学系は、クロスダイクロイ
   ックプリズム又はクロスダイクロイックミラーであるこ
   とを特徴とする請求項３記載の投射型表示装置。
5. 【請求項５】 前記第１、第２及び第３の偏光ビームス
   プリッタ、前記第１、第２及び第３の反射型ライトバル
   ブ、並びに前記色合成光学系が、前記投射光学系の開口
   絞りによって決定される主光線がテレセントリック性を
   有する位置に配置されたことを特徴とする請求項３又は
   ４記載の投射型表示装置。
6. 【請求項６】 前記光源と前記第１のダイクロイックミ
   ラーとの間には、フライアイインテグレータが配置され
   たことを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の
   投射型表示装置。