JPH06118437A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 収差による解像力の低下を防止した光学系を
有する投射型表示装置を提供する。 【構成】 光源から出射された光線束を透過する偏光ビ
ームスプリッタ、及び該光線束に投影画像を付与しつつ
これを反射する光導電型液晶ライトバルブを含む投射型
表示装置であって、偏光ビームスプリッタと光導電型液
晶ライトバルブとの間において光線束の中心光軸を法線
とする平面に対して面対称に傾斜して配置されかつ該光
線束をその波長成分に分割する少なくとも２つのダイク
ロイックミラーと、偏光ビームスプリッタの入射若しく
は出射面上に又は偏光ビームスプリッタと光導電型液晶
ライトバルブとの間に配置された非点収差補正手段と、
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光源から出射された光
線束が透過する偏光板、偏光ビームスプリッタ等の偏光
素子を備え、該光線束におけるＳ又はＰ偏光成分の光線
束に投影画像を付与しつつこれを反射する光導電型液晶
ライトバルブを有し、該反射光を投影レンズ系により投
射する投射型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる投射型表示装置は、光導電型液晶
ライトバルブ（ＬＣＬＶ素子）を用いている。かかる光
導電型液晶ライトバルブは、液晶層と光導電層との間に
反射層等を設けた反射型のものである。図１は、かかる
投射型液晶表示装置のモノクロ型のもの構成の一例を示
す。図において、光導電型液晶ライトバルブ１の光導電
層側は、ＣＲＴ２のフロントフェイスに結合されてい
る。ＣＲＴは、そのフロントフェイスに表示された像を
光ファイバ層を介して導電型液晶ライトバルブ１の光導
電層に書き込む。光導電層の電位に応じて液晶層の投影
画像の濃淡が形成される。一方、メタルハライドランプ
等の光源３から発せられた光束は、コールドミラー４、
コンデンサレンズ５及び偏光板７等の光学素子を経て、
偏光ビームスプリッタ６に入射する。この入射光のうち
Ｐ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ６を通過する。Ｓ
偏光成分は、偏光ビームスプリッタ６で進行方向が曲げ
られて光導電型液晶ライトバルブ１に入射する。

【０００３】ここで、光導電型液晶ライトバルブ１の液
晶層に投影画像が描かれていると、光導電型液晶ライト
バルブにおいて反射された反射光中には液晶層の像の濃
淡に応じて局部的にＰ偏光成分が含まれることになる。
そして、この反射光中のＰ偏光成分のみが偏光ビームス
プリッタ６をそのまま通過することにより、このＰ偏光
成分による像が投射レンズ８を介してスクリーン９上に
像が投射される。

【０００４】このような光導電型液晶ライトバルブを用
いた投射型液晶表示装置において、偏光ビームスプリッ
タと光導電型液晶ライトバルブとの間に光線束をＲＧＢ
（赤緑青）の波長成分に分割するダイクロイックミラー
を配置し、ＲＧＢ発光の３本のＣＲＴを用いたカラー投
射型液晶表示装置が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】かかるカラー投射型液
晶表示装置において、メタルハライドランプ等の光源は
メタルハライドランプを囲むように配置された凹反射鏡
のリフレクタによって平行光線束を発するが、発散又は
収束状態の光線束をも発する。カラー投射型液晶表示装
置では、メタルハライドランプから発した光線束の入射
反射経路を共用する光学系に複数のダイクロイックミラ
ーを配置しているために、発散又は収束状態の光線束が
ダイクロイックミラーを透過する際に収差が発生し、こ
れが問題となる。ダイクロイックミラーは平行な入射面
及び出射面を有し光線束の光軸に対してその入射及び出
射面が傾斜するように設けられているので、これを通過
した発散又は収束状態の光線束に対して非点収差を与え
る。さらに、ダイクロイックミラーは非点収差のみなら
ず無視し得ぬ程度のコマ収差をも発せしめる。よって、
光導電型液晶ライトバルブを用いたカラー投射型表示装
置では、非点収差やコマ収差は解像度及びコントラスト
の低下をも招来する。

【０００６】本発明の目的は、収差による解像力の低下
を防止した光学系を有する投射型表示装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の投射型表示装置
は、光源から出射された光線束を透過する偏光ビームス
プリッタ、及び該光線束に投影画像を付与しつつこれ反
射する光導電型液晶ライトバルブを含む投射型表示装置
であって、前記偏光ビームスプリッタと前記光導電型液
晶ライトバルブとの間において前記光線束の中心光軸を
法線とする平面に対して面対称に傾斜して配置されかつ
該光線束をその波長成分に分割する少なくとも２つのダ
イクロイックミラーと、前記偏光ビームスプリッタの入
射若しくは出射面上に又は前記偏光ビームスプリッタと
前記光導電型液晶ライトバルブとの間に配置された非点
収差補正手段と、を有することを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明により、投射型表示装置におけるダイク
ロイックミラーの収差による解像力の低下を防止でき
る。

【０００９】

【実施例】図２は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び緑色
（Ｂ）用の３本のＣＲＴを用いた投写型表示装置を示
す。該装置は、ＲＧＢ用の３つのＣＲＴ２Ｒ、２Ｇ及び
２Ｂ、各々が入射光線束に投影画像を付与しつつこれ反
射するＲＧＢ用に取り付けられた３つＬＣＬＶ素子１
Ｒ、１Ｇ及び１Ｂ、全反射ミラー１０、緑色反射ダイク
ロイックミラー１０Ｇ、青色反射ダイクロイックミラー
１０Ｂ、光源から出射された光線束を透過する液体偏光
プリズム６、ズームレンズ８、偏光板７、プリポラライ
ザ２０、赤外線(IR)カットフィルタ３１、リフレクタ３
２、メタルハライドランプ３を備えている。偏光ビーム
スプリッタ６の受光面近傍に配置された偏光板７は、偏
光度を上げるため設けられている。プリポラライザ２０
は、Ｐ偏光成分を投影光として用いるために偏光ビーム
スプリッタ６の上流において予め偏光度を上げる。

【００１０】図３は図２の装置を図のＸ方向から見た平
面図である。図示するように、この投写型表示装置は、
ガラス平板と反射膜とからなるダイクロイックミラーの
ガラス平板における平行斜面で発生する非点収差を補正
するのに適している。つまり、緑色反射ダイクロイック
ミラー１０Ｇを含む緑色の光学系では、緑色反射ダイク
ロイックミラー１０Ｇの反射から全反射ミラー１０の反
射を経由するので非点収差が発生しない。光線束が緑色
反射ダイクロイックミラー１０Ｇ及び青色反射ダイクロ
イックミラー１０Ｂを透過する赤色のための赤色光学系
では、光線束がガラス平板を通過するので各ミラーで非
点収差が発生するが、各ミラー１０Ｇ及び１０Ｂの各反
射方向が光線束の中心光軸に関して９０度回転している
ので、非点収差がお互いに相殺する。青色の光学系で
は、青色反射ダイクロイックミラー１０Ｂが２枚の平行
平板１０Ｂａ間にダイクロイック膜１０Ｂｂを挾んで貼
合わせてなり、光がダイクロイック膜で反射するので赤
色光学系と同様に非点収差をお互いにキャンセルする。
よって、この図２及び３に示す構成で非点収差は上記の
ようにほとんど補正できる。

【００１１】しかしながら、コマ収差はこの図２及び３
に示す構成では青色及び赤色の光学系について補正でき
ず、収差となって現われてしまう。そこで、図４に示す
本発明による実施例１の投射型表示装置を作成する。コ
マ収差は正弦条件の劣化と屈折点座標の非対称性によっ
て発生するから、本実施例では、２つのダイクロイック
ミラーの透過、屈折により相互に生じたコマ収差要因が
相殺されるように、共役に配置した一対のダイクロイッ
クミラーを設定することにより、コマ収差を除去する。

【００１２】この投射型表示装置は図２及び３に示す投
射型表示装置と同様の構成を有し、図５（ａ）はその特
徴を示す要部を図示している。緑色反射ダイクロイック
ミラー１０Ｇ及び青色反射ダイクロイックミラー１０Ｂ
は、偏光ビームスプリッタ６と光導電型液晶ライトバル
ブ１との間に配置され、さらに光線束の中心光軸を法線
とする平面Ｐに対して面対称に傾斜して配置されてい
る。これによって、各ダイクロイックミラーで発生する
コマ収差をお互いにキャンセルできる。

【００１３】一方、非点収差は、各ミラー１０Ｇ及び１
０Ｂの各光線束の反射方向が平行なので、発生すること
になる。そこで、シリンドリカルレンズ４０を、緑色反
射ダイクロイックミラー１０Ｇ及び青色反射ダイクロイ
ックミラー１０Ｂの間に配置し、さらに２枚のダイクロ
イックミラー１０Ｇ及び１０Ｂで発生する非点収差量を
補正する方向に、シリンドリカルレンズの伸長方向を一
致させる。

【００１４】また、図５（ｂ）に示すように、シリンド
リカルレンズ４０を青色反射ダイクロイックミラー１０
Ｂと赤色用ＣＲＴ２との間並び青色反射ダイクロイック
ミラー１０Ｂと青色用ＣＲＴ２との間に同様に配置して
もコマ収差を除去できる。さらに、図５（ｃ）に示すよ
うに、緑色反射ダイクロイックミラー１０Ｇを、図３に
示す青色反射ダイクロイックミラー１０Ｂと同様に、２
枚の平行平板１０Ｇａ間にフィルタ１０Ｇｂを挾んで貼
合わせて構成し光がフィルタ面で反射するようにし、更
に全反射ミラー１０を裏面反射、すなわちガラス平板を
光が透過して反射するようにし、更に緑色反射ダイクロ
イックミラー１０Ｇ及び全反射ミラー１０を光線束の中
心光軸を法線とする平面Ｐ’に対して面対称に傾斜して
配置てもコマ収差を除去できる。ここでシリンドリカル
レンズ４０を４０ａ若しくは４０ｂに示す位置、すなわ
ち偏光ビームスプリッタ６の入射若しくは出射面上に配
置しても上記と同様の効果を奏する。

【００１５】図６は、図５（ｃ）に示す４０ａの位置に
おけるシリンドリカルレンズ４０を偏光ビームスプリッ
タ６の出射面としてシリンドリカル形状４０ｃにしたも
ので、シリンドリカルレンズと偏光ビームスプリッタと
を一体化しても上記と同様の効果を奏する。このよう
に、シリンドリカルレンズすなわち非点収差補正手段
は、偏光ビームスプリッタ６の入射若しくは出射面上
に、又は偏光ビームスプリッタ６と光導電型液晶ライト
バルブ１との間に配置されればよい。ダイクロイックミ
ラーの各々を一平面内に配置しコマ収差がお互いにキャ
ンセルする様に配置してコマ収差を除去し、非点収差は
別の手段（例えばシリンドリカルレンズ）で補正するよ
うにした本実施例により非点収差とともにコマ収差も補
正でき、より解像力が向上する。すなわち、一対の共役
配置ダイクロイックミラーによって、光線束の入射角及
び出射角を略一致せしめることにより、正弦条件の劣化
が抑制される。なお、屈折点座標の非対称性の抑制は、
実際には、光線追跡によるスポットダイヤグラワムを計
算によって求めて適性化を行なうことになる。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、光源から出射された光
線束を透過する偏光ビームスプリッタ、及び該光線束に
投影画像を付与しつつこれ反射する光導電型液晶ライト
バルブを含む投射型表示装置であって、偏光ビームスプ
リッタと光導電型液晶ライトバルブとの間において光線
束の中心光軸を法線とする平面に対して面対称に傾斜し
て配置されかつ該光線束をその波長成分に分割する少な
くとも２つのダイクロイックミラーと、偏光ビームスプ
リッタの入射若しくは出射面上に又は偏光ビームスプリ
ッタと光導電型液晶ライトバルブとの間に配置された非
点収差補正手段と、を有するので、収差による解像力の
低下を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】反射型のモノクロ投射型液晶表示装置の概略図
である。

【図２】カラー投射型液晶表示装置の概略斜視図であ
る。

【図３】図２に示すカラー投射型液晶表示装置の概略平
面図である。

【図４】実施例のカラー投射型液晶表示装置の概略斜視
図である。

【図５】実施例のカラー投射型液晶表示装置の概略平面
図である。

【図６】本実施例における偏光ビームスプリッタの概略
図である。

【主要部分の符号の説明】

１ 光導電型液晶ライトバルブ ２ ＣＲＴ ３ メタルハライドランプ ７ 偏光板 ６ 偏光ビームスプリッタ ８ 投射レンズ ９ スクリーン ２０ プリポラライザ ４０ シリンドリカルレンズ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から出射された光線束を透過する偏
   光ビームスプリッタ、及び該光線束に投影画像を付与し
   つつこれを反射する光導電型液晶ライトバルブを含む投
   射型表示装置であって、 前記偏光ビームスプリッタと前記光導電型液晶ライトバ
   ルブとの間において前記光線束の中心光軸を法線とする
   平面に対して面対称に傾斜して配置されかつ該光線束を
   その波長成分に分割する少なくとも２つのダイクロイッ
   クミラーと、 前記偏光ビームスプリッタの入射若しくは出射面上に又
   は前記偏光ビームスプリッタと前記光導電型液晶ライト
   バルブとの間に配置された非点収差補正手段と、を有す
   ることを特徴とする投射型表示装置。
2. 【請求項２】 前記非点収差補正手段はシリンドリカル
   レンズであることを特徴とする請求項１記載の投射型表
   示装置。