JPH11316357A

JPH11316357A - 投射型表示装置

Info

Publication number: JPH11316357A
Application number: JP11050642A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Kusano; 正明草野; Yuji Mabe; 雄二間辺; Atsushi Sekine; 淳関根
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-03-02
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 1999-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】複数個のライトバルブの画素をレジストレー
ション可能とした上に、投射像のひずみをなくすことが
できる投射型表示装置を提供する。【解決手段】入射光を２次元的に配列された所定の画
素単位で変調して射出する変調装置であるライトバルブ
２と、前記変調装置からの射出光を検光する検光装置
と、前記検光装置からの検光光を投射する投射光学系と
を有し、前記検光装置は、一対のプリズム１ａ，１ｂと
当該一対のプリズム１ａ，１ｂに挟まれた接着剤層１ｃ
とを有する偏光ビームスプリッタ１を含み、前記接着剤
層１ｃの薄い所と厚い所との厚みの差Ｄは、前記ライト
バルブ２の画素ピッチに基づいて所定値以下に設定した
投射型表示装置とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変調装置からの射
出光を検光する検光装置を有する投射型表示装置、特
に、その検光装置の偏光ビームスプリッタの改良に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、光源光を色分解光学系にて
Ｒ、Ｇ、Ｂ光の各色光に分解し、当該各色光をそれぞれ
偏光ビームスプリッタに入射させて偏光分離し、当該偏
光分離光の一方を各色光用に配置した反射型ライトバル
ブに入射させて変調し、当該変調光を含む反射射出光を
前記偏光ビームスプリッタに入射させて検光して変調光
を抽出し、当該検光された変調光を合成光学系にて合成
し、当該合成光を投射光学系にて投射するカラー投射型
表示装置として、例えば特許登録公報２５９９３０９号
中の図１４にその開示がある。

【０００３】図７には、前記公報の図１４に記載の投射
型表示装置についての構成図が記載されている。

【０００４】すなわち、光源７１から射出された光源光
は、光軸上に配置された「色分解光学系」としてのダイ
クロイックミラー７２に入射され、当該ミラー７２の有
するダイクロイック特性に応じて透過するＢ光と、反射
するＲ光、Ｇ光とに色分解される。当該透過分解された
Ｂ光は、「偏光分離光学系」としてのＢ光用偏光ビーム
スプリッタ７４Ｂに入射され、当該偏光ビームスプリッ
タ７４の偏光分離部によって反射されたＢ光のＳ偏光を
反射型ライトバルブ７５Ｂに入射させる。

【０００５】一方、前記反射されたＲ、Ｇ光混合光は前
記ダイクロイックミラー７２と平行に光軸上に配置され
た「色分解光学系」としてのダイクロイックミラー７３
に入射して当該ミラー７３のダイクロイック特性に応じ
て反射されるＧ光と、透過するＲ光とに色分解される。

【０００６】前記色分解されたＧ光は、「偏光分離光学
系」としての偏光ビームスプリッタ７４Ｇに入射され、
当該偏光ビームスプリッタ７４Ｇの偏光分離部にて反射
されたＳ偏光をＧ光用ライトバルブ７５Ｇに入射させ
る。また、前記Ｒ光も「偏光分離光学系」としての偏光
ビームスプリッタ７４Ｒに入射させ、当該偏光ビームス
プリッタ７４Ｒの偏光分離部を反射したＳ偏光をＲ光用
ライトバルブ７５Ｒに入射させる。

【０００７】そして、各ライトバルブ７５Ｂ，７５Ｇ，
７５Ｒに入射したＳ偏光は、各ライトバルブ７５Ｂ，７
５Ｇ，７５Ｒの信号によって変調され、変調光と非変調
光を含んだ光として反射射出され、前記各色光用偏光ビ
ームスプリッタ７４Ｂ，７４Ｇ，７４Ｒに入射され、当
該偏光ビームスプリッタ７４Ｂ，７４Ｇ，７４Ｒの偏光
分離部によって検光作用を受け、変調光のみを当該偏光
ビームスプリッタ７４Ｂ，７４Ｇ，７４Ｒの透過光たる
Ｐ偏光として取り出し、当該検光光を「合成光学系」と
してのダイクロイックミラー７６と同ミラー７７によっ
て色合成を達成して「投射光学系」としての投射レンズ
７８にて投射する構成としたものである。

【０００８】また、前記公報中の図１４の投射型表示装
置においては、前記説明のように合成光学系として二枚
のダイクロイックミラー７６，７７を使用する構成であ
ったが、前記公報中の図１３には図示してないが、クロ
スダイクロイックプリズムを合成光学系として使用する
構成の開示がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記従
来例にて記載した反射型ライトバルブ７５Ｂ，７５Ｇ，
７５Ｒを各色毎に配置し、当該ライトバルブ７５Ｂ，７
５Ｇ，７５Ｒを反射した光のうちの変調光を各色毎に配
置された偏光ビームスプリッタ７４Ｂ，７４Ｇ，７４Ｒ
にて検光し、当該検光光を色合成する投射型表示装置に
おいて、投射光学系（投射レンズ７８）によってスクリ
ーン上に投射される像において各色毎のレジストレーシ
ョン調整（画素位置合わせ）がどうしても合致できず、
その結果画素ズレが発生すると言う問題に直面した。

【００１０】通常、画素位置合わせは、ある所定の色光
用ライトバルブ７５Ｂ，７５Ｇ，７５Ｒからの投射像に
対し、他色用のライトバルブ７５Ｂ，７５Ｇ，７５Ｒの
所定位置の画素ズレが１／２画素以下、望ましくは１／
３以内の画素ズレに投射像全面において抑える必要があ
る。

【００１１】従来からのライトバルブ７５Ｂ，７５Ｇ，
７５Ｒにおいて４０μｍ程度の大きさの画素を有するラ
イトバルブ７５Ｂ，７５Ｇ，７５Ｒにおいては、問題と
ならない程度の画素ズレであっても、この画素の大きさ
が１０μｍ程度の非常に小さいものとなってくると、上
記の画素ズレは大きい問題となってくる。

【００１２】さらに、投射像の大きさが大画面化されて
くると、上記画素ズレの問題はより大きな問題となって
くるのである。

【００１３】上記、画素ズレの問題は、投射型表示装置
の振動試験や温度サイクル等の環境試験を実施した後に
ズレが発生すると言う問題ではなく、最初に前記投射型
表示装置の構成部材を組み上げた際にすでに発生してい
る基本的な問題であって、その特徴として、本来ライト
バルブの表示部は長方形状を呈しているが、所定の色光
のライトバルブからの投射像は、その表示部が平行四辺
形に変形し、そのために画素ズレを起こしてしまってい
ることを鋭意研究の結果見い出したのである。

【００１４】さらに、本発明者らは、上記投射型表示装
置を構成する構成部材のうちの各色光のそれを交換して
投射像を調べることにより、上記本来長方形状に投射さ
れるはずが平行四辺形に投射されてしまうのは、前記偏
光ビームスプリッタを他色用に交換して配置して実験し
た際に、その他色光の投射像も同様の大きさの平行四辺
形に投射されてしまうことから、偏光ビームスプリッタ
にその原因があることを見い出したのである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、入射光を２次元的に配列
された所定の画素単位で変調して射出する変調装置と、
前記変調装置からの射出光を検光する検光装置と、前記
検光装置からの検光光を投射する投射光学系と、を有
し、前記検光装置は、一対のプリズムと当該一対のプリ
ズムに挟まれた接着剤層とを有する偏光ビームスプリッ
タを含み、前記接着剤層の薄い所と厚い所との厚みの差
は、前記変調装置の画素ピッチに基づいて所定値以下に
設定した投射型表示装置としたことを特徴とする。

【００１６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の構成に加え、前記一対のプリズムの屈折率をｎ₁、前
記接着剤層の屈折率をｎ₂、前記接着剤層の薄い所と厚
い所の厚みの差をＤ，前記画素ピッチをＰとしたとき
に、

【数２】で決定されるＸの値が、 △Ｘ＜（１／２）Ｐの関係を満足することを特徴とする。

【００１７】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の構成に加え、前記変調装置は、前記入射光を変調して
前記偏光ビームスプリッタに射出するライトバルブであ
り、前記偏光ビームスプリッタは、前記ライトバルブか
らの前記射出光を検光し、前記投射光学系は、前記偏光
ビームスプリッタからの前記検光光を投射することを特
徴とする。

【００１８】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の構成に加え、前記偏光ビームスプリッタは、前記ライ
トバルブからの前記射出光を透過光として検光すること
を特徴とする。

【００１９】請求項５に記載の発明は、請求項２に記載
の構成に加え、光源から射出された光源光をＲ光、Ｇ光
ならびにＢ光に色分解する色分解光学系と、前記変調装
置に前記入射光としてそれぞれ入射し、前記検光装置か
ら前記検光光としてそれぞれ射出した各色光を合成する
合成光学系とをさらに備え、前記検光装置は、前記色分
解光学系にて色分解された各色光を偏光分離光学系とし
てそれぞれ偏光分離して前記変調装置に入射させるとと
もに前記変調装置で変調された各色光をそれぞれ検光す
る３つの偏光ビームスプリッタを含み、前記変調装置
は、前記３つの偏光ビームスプリッタで偏光分離された
各色光をそれぞれ変調する３つのライトバルブを含むこ
とを特徴とする。

【００２０】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の構成に加え、前記検光装置に設けた前記偏光ビームス
プリッタは、当該偏光ビームスプリッタの偏光分離面で
反射された偏光光を前記ライトバルブに入射させ、当該
ライトバルブからの射出光のうち前記偏光分離面を透過
した偏光光を前記検光光として射出することを特徴とす
る。

【００２１】請求項７に記載の発明は、請求項２に記載
の構成に加え、光源からの光源光をＲ光、Ｇ光ならびに
Ｂ光に色分解する色分解光学系と、当該色分解光学系で
色分解され、前記変調装置に前記入射光としてそれぞれ
入射するとともに前記変調装置から前記射出光として射
出した各色光を合成する合成光学系とをさらに備え、前
記検光装置は、前記光源光を偏光分離光学系として偏光
分離して前記色分解光学系に入射させると共に、前記合
成光学系で合成された光を検光する偏光ビームスプリッ
タを含み、前記変調装置は、前記色分解光学系で色分解
された各色光をそれぞれ変調する３つのライトバルブを
含むことを特徴とする。

【００２２】請求項８に記載の発明は、請求項７に記載
の構成に加え、前記検光装置に設けた前記偏光ビームス
プリッタは、当該偏光ビームスプリッタの偏光分離面で
反射された偏光光を前記色分解光学系に入射させ、前記
合成光学系からの射出光のうち前記偏光分離面を透過し
た偏光光を前記検光光として射出することを特徴とす
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】［本発明のための現象の詳細な解
析］図１は投射像が平行四辺形形状になってしまうこと
の現象を説明した斜視図である。本説明図は従来例にお
ける問題点の解析に非常に重要であるために、ここにて
再度詳細に説明する。

【００２４】投射型表示装置においては、本来、Ｒ光、
Ｇ光ならびにＢ光用にそれぞれ偏光ビームスプリッタを
配置するが、本図においてはそのうちの１つについて代
表として偏光ビームスプリッタ１を記載する。また、本
図においては方向の説明をし易いように互いに直交する
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸を図示のとおり定義して説明に使用する。
さらに、投射型表示装置の投射レンズは、ライトバルブ
側に関してテレセントリックに設定してあるので、主光
線はライトバルブと偏光ビームスプリッタとの間で平行
となっており、図１はその主光線ｌ１…を記載してい
る。

【００２５】投射像が平行四辺形状に変形することは、
以下のように偏光ビームスプリッタ１が構成されている
とすると説明がつく。つまり、図１に記載のように屈折
率ｎ ₁をそれぞれ有する直角２等辺三角形状の光学プリ
ズム１ａならびに１ｂを、その一方の直角（頂角）に対
する底面に偏光分離膜１ｄ，１ｅを形成し、互いに接着
剤を用いて接着させることにより、偏光ビームスプリッ
タ１を作製する。この場合には、接着剤層１ｃを全面に
渡って均一の厚さに設定するのは難しく、その接着剤層
１ｃが図のようにＹ方向に行くに従って厚くなったくさ
び状に形成されることがある。なお、偏光分離面は前記
座標を用いて定義すると（１０１）面に平行な平面とな
る。

【００２６】そして、反射型ライトバルブ２の表示面の
４方の隅と略中央部がら反射されて射出した４本の光線
ｌ１〜ｌ５を定義する。これら光線ｌ１〜ｌ５は、偏光
ビームスプリッタ１の上部平面１ｆ（ＸＹ平面に平行）
に垂直に入射するとすると、当該上部平面１ｆからそれ
ぞれ入射されてそのまま進行し、前記プリズム１ａを射
出して前記屈折率ｎ₂を有する接着剤層１ｃにスネル
（屈折）の法則に従って入射される。光線ｌ１とｌ２は
接着剤層１ｃの簿い箇所を通過するためにほとんどズレ
ることなくそのまま進行し、光線１１’、１２’とな
る。光線ｌ３ならびにｌ４は同様に偏光ビームスプリッ
タ１の上部平面１ｆに垂直に入射してそのまま進行し、
光線ｌ３，ｌ４はプリズム１ａを進行して、接着剤層１
ｃに入射し、当該部分は一番接着剤層１ｃが厚いために
Ｘ方向に△Ｘの位置ズレを起こして、前記ｌ３，ｌ４と
所定のズレを発生させ、且つ、光線ｌ３とｌ４に平行な
光線ｌ３’とｌ４’として射出される。また、ライトバ
ルブ２の略中央部から射出された光線ｌ５は、同様に偏
光ビームスプリッタ１の上部平面１ｆから入射してプリ
ズム１ａを進行し、接着剤層１ｃの厚みが光線ｌ３なら
びにｌ４の場合に比して半分の厚みとなっていることに
より、Ｘ方向に（△Ｘ・１／２）のズレ量だけズレてプ
リズム１ｂに入射して、光線ｌ５と平行に進行して光線
ｌ５’となって射出される。

【００２７】また、ライトバルブ２の表示部からそれぞ
れーＺ方向に平行に射出した光線が当該偏光ビームスプ
リッタ１を透過した際にどのようにズレて射出されるか
の定性的な説明図を図２に示す。また、図１では、点線
がライトバルブ２の表示部を、実線が上記光線の偏光ビ
ームスプリッタ１を透過した光線の位置を示したもので
ある。これより、定性的にはＹ方向には長さは変化しな
いが、その最も接着剤層１ｃの厚い部分を透過した光線
は、Ｘ方向に接着剤層１ｃの厚みに比例した量△Ｘだけ
ズレた平行四辺形として変形することが理解できる。

【００２８】このように、接着剤層１ｃが図１に示すよ
うに均一厚みを有しないで、くさび状になっていること
により平行四辺形状に投射像が歪むことが説明できる。

【００２９】［発明の実施の形態］以下、この発明の実
施の形態に基づいて説明する。

【００３０】図２は、上記図１のＹ方向からながめた偏
光ビームスプリッタ１のプリズム１ａ，１ｂならびに接
着剤層１ｃに入射する光線を示した説明図である。

【００３１】今、光線が屈折率ｎ₁の物体（プリズム１
ａ）から厚みｄ１で屈折率ｎ₂の物体（接着剤層１ｃ）
に位置Ａに入射角θ１にて入射したとする（通常ｎ₁＞
ｎ₂）。

【００３２】屈折角θ２との間にはスネル（屈折）の法
則より、ｎ₁×ｓｉｎ（θ１）＝ｎ₂×ｓｉｎ（θ２）・・・（１）さらに、屈折角θ２にて接着剤層１ｃ中を進行した光線
は、位置Ｂにて接着剤層１ｃを出射し、前記の角度θ１
にて屈折、プリズム１ｂ中に射出される。

【００３３】位置Ａから位置Ｂまでの長さＡＢは、ＡＢ＝ｄ１／ｃｏｓ（θ２）・・・（２）さらに、光線のずれ量△Ｘ１は、 △Ｘ１＝ＡＢ×ｓｉｎ（θ２−θ１）・・・（３）なお、図１の光線ｌ１〜ｌ５等においては、上記θ１は
４５度とすればよい。

【００３４】上式（１）〜（３）においてθ１を４５度
として、△Ｘ１をｄ１を用いた式に変形すると、

【数３】となる。

【００３５】さらに、図１の偏光ビームスプリッタ１の
光線ｌ３，ｌ４の場合には、接着剤層１ｃのくさびの最
も厚い箇所の接着剤層１ｃの厚みをＤとし、その際のズ
レ量の最大値△Ｘは、

【数４】と表される。

【００３６】ライトバルブ２の画素ピッチがＸ方向には
ｐであるとすると、上記ズレ量△Ｘが（１／２）×ｐ以
内、望ましくは（１／３）×ｐ以内であれば投射像は問
題ないと言える。

【００３７】図１においては、接着剤層１ｃのくさびは
光線ｌ１ならびにｌ２に係る箇所においてはほとんどゼ
ロとして説明したが、実際には接着する際に当該部分の
接着剤層１ｃは有限な厚みを有しており、光線ｌ３，ｌ
４に係る箇所の接着剤層１ｃがもっと厚い場合が殆どで
ある。

【００３８】この際には、当該部分の接着剤層１ｃの厚
みの差を議論すればよい。何故なら、これら光線ｌ１〜
ｌ５は、図２におけるズレ量を表す説明図の実線がすべ
てＸ方向に上記最小厚みに係るズレ量のみ平行移動した
形状となるからであり、当該平行移動量はライトバルブ
２のレジストレーション調節によって、その調整が可能
であるからである。

【００３９】そして、かかる偏光ビームスプリッタ１が
図３，図４，図５又は図６に示す投射型表示装置に配設
されている。なお、これらの図の説明上、偏光ビームス
プリッタの符号はそれぞれ相違する場合があるが、この
発明による偏光ビームスプリッタが配設されている。

【００４０】図３に示す投射型偏光装置は、以下のよう
に構成されている。

【００４１】すなわち、光源部２１がランプ２１ａと放
物面鏡からなる凹面鏡２１ｂとから構成され、この光源
部２１から射出される略平行光束の光源光は図示しない
赤外線吸収フィルターならびに紫外線吸収フィルターを
経由してレンズ２２ａを平面的に配置した第１レンズ板
２２に入射され、当該第１レンズ板２２の個々のレンズ
２２ａによって形成される開口にて決定される光束に分
割される。そして、かかる光束が第２レンズ板２３に入
射されるようになっている。

【００４２】この第２レンズ板２３は、複数のレンズ２
３ａが平面的に配置され、これらレンズ２３ａが、前記
第１レンズ板２２の個々のレンズ２２ａと対応して配置
され、各レンズ２２ａの焦点位置に設定されている。

【００４３】なお、これら各レンズ２ａ，３ａは、図３
では細かくなりすぎるので断面構成図として４個が記載
されているが、実際はもっと多く記載されている。

【００４４】このような第１レンズ板２２と第２レンズ
板２３とで、いわゆるフライアイインテグレータが構成
されている。

【００４５】そして、第１レンズ板２２のレンズ２２ａ
を経由した光源光は上記のように、対応する第２レンズ
板２３のレンズ２３ａを通過し、第２レンズ板２３の射
出面に近接または接着して配置されたプリズムアレイ２
４に入射される。

【００４６】このプリズムアレイ２４は、断面が正方形
の四角柱状（紙面に対して垂直方向に延びる）を呈する
複数のＰＢＳ２５が互いに側面が接着されることにより
連続して配置されて構成され、全体として板状を呈して
いる。

【００４７】これらＰＢＳ２５は、一つのレンズ２３ａ
の射出面側の略中央部と、各レンズ２３ａの境界部分と
にそれぞれ配置されている。

【００４８】それらＰＢＳ２５には、正方形断面の対角
線上に偏光分離部２５ａが配置されて光軸Ｏに対して平
行な入射光線の入射角が４５度になるように設定されて
いる。

【００４９】さらに、かかるプリズムアレイ２４の射出
面側には、所定位置に１／２波長板２７が配置されてい
る（詳細は後述する）。

【００５０】これら第１，第２レンズ板２２，２３、プ
リズムアレイ２４、１／２波長板２７により、偏光装置
２０が構成されている。

【００５１】前記のように第２レンズ板２３のレンズ２
３ａを通過した光は、当該レンズ２３ａを射出し、前記
のプリズムアレイ２４を構成するＰＢＳ２５に入射し、
当該ＰＢＳ２５の偏光分離部２５ａを通過して、そのま
ま射出するＰ偏光と、当該ＰＢＳ２５の偏光分離部２５
ａによって反射され、隣接するＰＢＳ２５に入射される
Ｓ偏光とに偏光分離される。当該隣接するＰＢＳ２５に
入射されたＳ偏光は、当該ＰＢＳ２５の偏光分離部２５
ａによって反射され、前記レンズ２３ａへの入射光軸と
同じ方向に射出される。

【００５２】そして、前記ＰＢＳ２５の射出面であっ
て、Ｐ偏光射出面には１／２波長板２７が配置されてお
り、当該１／２波長板２７に入射したＰ偏光はＳ偏光に
変換されて射出され、この結果、入射した光源光はすべ
てＳ偏光として射出されることとなる。

【００５３】当該Ｓ偏光は、クロスダイクロイックミラ
ー３１に入射される。このクロスダイクロイックミラー
３１は、Ｂ光反射ダイクロイックミラー３０とＧ，Ｒ光
反射ダイクロイックミラー２９とが互いに直交し、入射
光軸に対して４５度の入射になるように配置されてい
る。このクロスダイクロイックミラー３１により、互い
に平行であって、反対方向の光軸であるＲ光と、Ｇ，Ｒ
混合光とに色分離される。

【００５４】この色分離されたＢ光は、折曲げミラー３
２によって光軸を直角に変えて進行し、当該Ｂ光の内の
Ｓ偏光が反射し、Ｐ偏光が透過するように偏光分離部を
配置したＢ光用偏光ビームスプリッタ３３Ｂに入射され
る。

【００５５】一方、前記Ｒ，Ｇ混合光は、折曲げミラー
３４によって光軸を直角に変えて進行し、光軸上であっ
て入射光軸に対して４５度の入射角に配置されたＧ光反
射ダイクロイックミラー３５に入射され、反射されて光
軸を直角に変えて進行するＧ光と、そのまま進行するＲ
光とに色分離される。

【００５６】この色分離されたＧ光ならびにＲ光は、そ
れぞれＳ偏光が反射、Ｐ偏光が透過するように偏光分離
部が配置されているＧ光用偏光ビームスプリッタ３３Ｇ
ならびにＲ光用偏光ビームスプリッタ３３Ｒに入射され
る。

【００５７】すなわち、ダイクロイックミラー２９、３
０とダイクロイックミラー３５によってＲ，Ｇ，Ｂ光に
分解する「色分解光学系」を構成している。

【００５８】各色光用偏光ビームスプリッタ３３Ｂ，３
３Ｇ，３３Ｒに入射し、当該偏光ビームスプリッタ３３
Ｂ，３３Ｇ，３３Ｒを反射、射出した各色Ｓ偏光射出面
近傍には、それぞれ「変調装置」としてのＢ光用ライト
バルブ３６Ｂ、Ｇ光用ライトバルブ３６Ｇ、Ｒ光用ライ
トバルブ３６Ｒが配置されている。

【００５９】本実施の形態において使用した前記ライト
バルブ３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂは電気書き込み式反射型
ライトバルブであって、各色信号によって所定の画素部
分の入射偏光（Ｓ偏光）を選択された箇所のみ変調光
（Ｐ偏光）として、非選択箇所は入射光と同じＳ偏光と
して反射射出する機能を有する。

【００６０】各色光用ライトバルブ３６Ｒ，３６Ｇ，３
６Ｂを射出した光は、それぞれ再度各色光用偏光ビーム
スプリッタ３３Ｂ，３３Ｇ，３３Ｒに入射されて、当該
偏光ビームスプリッタ３３Ｂ，３３Ｇ，３３Ｒの偏光分
離部により変調光のみを透過させて検光、射出させ、非
変調光は反射させて廃棄させる。これら偏光ビームスプ
リッタ３３Ｂ，３３Ｇ，３３Ｒは、各色光用ライトバル
ブ３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂの射出光から変調光を検出す
る「検光装置」を構成している。そして、当該各色検光
光が「合成光学系」を構成するクロスダイクロイックプ
リズム３８にそれぞれ異なる入射面から入射され色合成
を実施する。

【００６１】このクロスダイクロイックプリズム３８
は、内部にＢ光反射ダイクロイック膜３８ＢならびにＲ
光反射ダイクロイック膜３８Ｒを互いに直交するように
配置したプリズムであって、当該プリズム３８に入射し
た前記検光光であるＲ光ならびにＢ光は、前記ダイクロ
イック膜３８Ｒならびにダイクロイック膜３８Ｂによっ
て反射されて互いに光軸を直角に変え、互いに同じ方向
に進行し、当該プリズム３８を射出する。

【００６２】一方、Ｇ光の検光光は、両ダイクロイック
膜３８Ｂ，３８Ｒをそのまま透過進行して、前記Ｒ光、
Ｂ光と同じ光軸方向に進行、射出されることにより、
Ｒ，Ｇ，Ｂ光の色合成が達成される。

【００６３】当該合成光は「投射光学系」を構成する投
射レンズ３９に入射されて図示しないスクリーン上にフ
ルカラー像として投射される。

【００６４】この場合には、上記のように、各色光用の
ライトバルブ３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂからの射出光が各
色光用の偏光ビームスプリッタ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ
にて透過偏光として検光されるために、各色光用のライ
トバルブ間のレジストレーションを可能にする他に投射
像のディストーション（ひずみ）を低減させる効果を有
する。

【００６５】図４に示す投射型偏光装置は、以下のよう
に構成されている。

【００６６】すなわち、この光源部２１から射出される
略平行光束の光源光は図示しない赤外線吸収フィルター
ならびに紫外線吸収フィルターを経由して偏光装置２０
に入射され、この入射した光源光はすべてＳ偏光として
射出される。

【００６７】当該Ｓ偏光は、偏光ビームスプリッタ１に
入射され、当該偏光ビームスプリッタ１を反射、射出し
たＳ偏光射出面近傍には、それぞれ「変調装置」として
の反射型ライトバルブ２が配置されている。

【００６８】本実施の形態において使用した前記ライト
バルブ２は電気書き込み式反射型ライトバルブであっ
て、各色信号によって所定の画素部分の入射偏光（Ｓ偏
光）を選択された箇所のみ変調光（Ｐ偏光）として、非
選択箇所は入射光と同じＳ偏光として反射射出する機能
を有する。

【００６９】このライトバルブ２を射出した光は、それ
ぞれ再度ビームスプリッタ１に入射されて、当該偏光ビ
ームスプリッタ１の偏光分離部により変調光のみを透過
させて検光、射出させ、非変調光は反射させて廃棄させ
る。この偏光ビームスプリッタ１は、ライトバルブ２の
射出光から変調光を検出する「検光装置」を構成してい
る。

【００７０】当該変調光は投射レンズ３９に入射されて
投射される。

【００７１】図５に示す投射型偏光装置は、図７に示す
投射型偏光装置と比較すると、光源部２１とダイクロイ
ックミラー７２との間に偏光装置２０が配置されると共
に、偏光ビームスプリッタ７４Ｂ，７４Ｇ，７４Ｒがこ
の発明の偏光ビームスプリッタ４１Ｂ，４１Ｇ，４１Ｒ
に変更されている点で異なっている。

【００７２】図６に示す投射型偏光装置は、以下のよう
に構成されている。

【００７３】すなわち、光源部２１からの光源光は、偏
光装置２０にてＳ偏光の平行光束に変換されて射出さ
れ、この発明の偏光ビームスプリッタ１に入射され、当
該偏光ビームスプリッタ１の偏光分離部によって反射さ
れる。

【００７４】この偏光ビームスプリッタ１にて反射され
たＳ偏光は、「色分解光学系及び合成光学系」としての
フィリップス型プリズム４４を構成するプリズム群に入
射される。

【００７５】ここでは、第１プリズム４４Ａに入射面４
４ａから入射した光は、そのまま進行して、面４４ｃに
設けられたＢ光反射ダイクロイック膜によって反射され
るＢ光（青色光）と、当該膜を透過して第１プリズム４
４Ａの面４４ｃから射出するＧ光（緑色光），Ｒ光（赤
色光）の混合光とに色分解される。

【００７６】前記面４４ｃに設けられたＢ光反射ダイク
ロイック膜によって反射されたＢ光は、進行して第１プ
リズム４４Ａの面４４ａにて全反射作用を受けて進行
し、射出面４４ｂから射出し、当該射出面４４ｂ近傍に
配置したＢ光用の反射型ライトバルブ４５Ｂに入射され
る。

【００７７】前記第１プリズム４４Ａの面４４ｃから射
出されたＧ，Ｒ混合光は、当該第１プリズム４４Ａの面
４４ｃと空隙を介して、面４４ｄを有する第２プリズム
４４Ｂに入射されて、そのまま進行する。この第２プリ
ズム４４Ｂと第３プリズム４４Ｃとの間の面４４ｅには
Ｇ光反射ダイクロイック膜が設けられ、当該膜によって
反射されるＧ光と透過して進行するＲ光とに色分解され
る。

【００７８】そのＧ光反射ダイクロイック膜にて反射さ
れたＧ光は、第２プリズム４４Ｂを進行し、前記空隙を
構成している面４４ｄにて全反射されて進行し、射出面
４４ｆから射出され、当該射出面４４ｆ近傍に配置され
たＧ光用反射型ライトバルブ４５Ｇに入射される。

【００７９】また、前記のように第２プリズム４４Ｂと
第３プリズム４４Ｃの間の面４４ｅに設けたＧ光反射ダ
イクロイック膜を透過したＲ光は、第３プリズム４４Ｃ
に入射されて進行し、射出面４４ｇから射出される。そ
して、当該射出面４４ｇ近傍に配置されたＲ光用反射型
ライトバルブ４５Ｒに当該射出Ｒ光が入射される。

【００８０】そして、かかる反射型ライトバルブによる
機能によって、変調された画素部分に対応する箇所の射
出光として入射偏光（Ｓ偏光）と異なるＰ偏光としての
変調光を含む光を反射した各色光ライトバルブからの反
射光は、前述の説明とそれぞれ逆方向に進行することに
より、各色合成光としてプリズム群４４を射出すること
となる。すなわち、プリズム群４４は、色分解光学系と
して機能すると同時に色合成光学系として機能するので
ある。

【００８１】かかる射出合成光は、再度、偏光ビームス
プリッタ１に入射され、当該偏光ビームスプリッタ１の
偏光分離部を透過する変調光（Ｐ偏光）と反射して廃棄
される非変調光とに分離され、検光作用を受けることと
なる。

【００８２】そして、検光されて透過されたＰ偏光は、
投射レンズ３９に入射してスクリーン上にフルカラー投
射像を投射することとなる。

【００８３】かかる構成の投射型表示装置に使用する前
記偏光ビームスプリッタ１においても同様に検光光を偏
光ビームスプリッタ１の透過光として使用する方式にお
いては、使用する偏光ビームスプリッタ１は単数である
ことより、各ライトバルブ４５Ｂ、４５Ｇ、４５Ｒの画
素ズレということは偏光ビームスプリッタ１では発生せ
ず、投射像のびずみの問題を解決する事ができる効果を
有する。

【００８４】さらに、上記各投射型表示装置において
は、光源光を偏光装置２０にて一つの直線偏光に変換さ
せてライトバルブに入射させて投射像の輝度を格段に向
上させるようにしている。

【００８５】

【実施例】［第１の実施例］偏光ビームスプリッタ１を
構成するプリズム１ａならぴにプリズム１ｂの屈折率ｎ
₁が１．８４であって、接着剤層１ｃの屈折率ｎ₂が１．
４２とすると、△Ｘ＝０．９１Ｄとなるこれより、（１／２）Ｐ＞△Ｘ（＝０．９１Ｄ）であれ
ばよく、さらに望ましくは（１／３）ｐ＞△Ｘ（＝０．
９１Ｄ）であればよい。

【００８６】ライトバルブ２のピッチが４０μｍのライ
トバルブ２であるとすると、接着剤層１ｃのくさびの最
大厚みと最小厚みの差は２２μｍ程度（望ましくは１５
μｍ）以内に抑える必要がある。

【００８７】さらに、ライトバルブ２の画素ｐが１０μ
ｍの小さい画素ピッチとなってくると、接着剤層１ｃの
くさびの厚みの差は上記の１／４の値が必要となり、
５．５μｍ以内（望ましくは４μｍ）以内としなければ
ならない。

【００８８】［第２の実施例］偏光ビームスプリッタ１
を構成するプリズム１ａならびに１ｂの屈折率ｎ₁が前
記実施例と同じで１．８４であって、接着剤層１ｃのそ
れが前記実施例より大きい１．５７とすると、△Ｘ＝
０．３４Ｄとなるこれより、（１／２）ｐ＞△Ｘ（＝０．３４Ｄ）であれ
ばよく、さらに望ましくは、（１／３）Ｐ＞△Ｘ（＝
０．３４Ｄ）であればよい。

【００８９】ライトバルブ２のピッチが４０μｍのライ
トバルブ２であるとすると、接着剤層１ｃのくさびの最
大厚みと最小厚みの差は５９μ程度（望ましくは３９μ
ｍ）以内に抑える必要がある。

【００９０】さらに、ライトバルブ２の画素ｐが１０μ
ｍの小さい画素ピッチとなってくると、接着剤層１ｃの
くさびの厚みの差は上記の１／４の値が必要となり、１
５μｍ以内（望ましくは１０μｍ）以内としなければな
らないが、第１の実施例と比較するとその値は大とな
る。

【００９１】なお、上記実施の形態では、接着剤層１ｃ
がＹ方向に厚みが変化したものについて説明したが、こ
れに限らず、Ｘ方向に変化するものについても同様にこ
の発明を適用できる。

【００９２】

【発明の効果】以上説明してきたように、各請求項に記
載された発明によれば、本発明に係る偏光ビームスプリ
ッタを検光光学系として使用した投射型表示装置におい
ては、複数個のライトバルブの画素をレジストレーショ
ン可能な投射型表示装置を提供できることができる上
に、投射像のひずみをなくすことができるという効果を
奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係りライトバルブからの像が偏光ビー
ムスプリッタを透過すると、ひずむことを説明する図で
ある。

【図２】偏光ビームスプリッタの接着剤層を通過する光
線の様子を説明する図である。

【図３】偏光ビームスプリッタを使用した投射型表示装
置の構成を説明した図である。

【図４】偏光ビームスプリッタを使用した投射型表示装
置の構成を説明した図である。

【図５】偏光ビームスプリッタを使用した投射型表示装
置の構成を説明した図である。

【図６】偏光ビームスプリッタを使用した投射型表示装
置の構成を説明した図である。

【図７】偏光ビームスプリッタを使用した投射型表示装
置の構成を説明した図である。

【符号の説明】

１偏光ビームスプリッタ１ａ，１ｂ偏光ビームスプリッタを構成するプリズム１ｃ偏光ビームスプリッタの接着剤層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ偏光ビームスプリッタ（検光
装置）３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂライトバルブ（変調装置）４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂ偏光ビームスプリッタ（検光
装置）４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂライトバルブ（変調装置）７１光源７２，７３，７６，７７ダイクロイックミラー７４Ｒ，７４Ｇ，７４Ｂ偏光ビームスプリッタ（検光
装置）７５Ｒ，７５Ｇ，７５Ｂライトバルブ（変調装置）７８投射レンズ（投射光学系）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射光を２次元的に配列された所定の画
素単位で変調して射出する変調装置と、前記変調装置からの射出光を検光する検光装置と、前記検光装置からの検光光を投射する投射光学系と、を
有し、前記検光装置は、一対のプリズムと当該一対のプリズム
に挟まれた接着剤層とを有する偏光ビームスプリッタを
含み、前記接着剤層の薄い所と厚い所との厚みの差は、前記変
調装置の画素ピッチに基づいて所定値以下に設定したこ
とを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】前記一対のプリズムの屈折率をｎ₁、前
記接着剤層の屈折率をｎ₂、前記接着剤層の薄い所と厚
い所の厚みの差をＤ，前記画素ピッチをＰとしたとき
に、【数１】で決定されるＸの値が、 △Ｘ＜（１／２）Ｐの関係を満足することを特徴とする請求項１記載の投射
型表示装置。
【請求項３】前記変調装置は、前記入射光を変調して
前記偏光ビームスプリッタに射出するライトバルブであ
り、前記偏光ビームスプリッタは、前記ライトバルブか
らの前記射出光を検光し、前記投射光学系は、前記偏光
ビームスプリッタからの前記検光光を投射することを特
徴とする請求項２記載の投射型表示装置。
【請求項４】前記偏光ビームスプリッタは、前記ライ
トバルブからの前記射出光を透過光として検光すること
を特徴とする請求項３記載の投射型表示装置。
【請求項５】光源から射出された光源光をＲ光、Ｇ光
ならびにＢ光に色分解する色分解光学系と、前記変調装
置に前記入射光としてそれぞれ入射し、前記検光装置か
ら前記検光光としてそれぞれ射出した各色光を合成する
合成光学系とをさらに備え、前記検光装置は、前記色分解光学系にて色分解された各
色光を偏光分離光学系としてそれぞれ偏光分離して前記
変調装置に入射させるとともに前記変調装置で変調され
た各色光をそれぞれ検光する３つの偏光ビームスプリッ
タを含み、前記変調装置は、前記３つの偏光ビームスプリッタで偏
光分離された各色光をそれぞれ変調する３つのライトバ
ルブを含むことを特徴とする請求項２記載の投射型表示
装置。
【請求項６】前記検光装置に設けた前記偏光ビームス
プリッタは、当該偏光ビームスプリッタの偏光分離面で
反射された偏光光を前記ライトバルブに入射させ、当該
ライトバルブからの射出光のうち前記偏光分離面を透過
した偏光光を前記検光光として射出することを特徴とす
る請求項５記載の投射型表示装置。
【請求項７】光源からの光源光をＲ光、Ｇ光ならびに
Ｂ光に色分解する色分解光学系と、当該色分解光学系で
色分解され、前記変調装置に前記入射光としてそれぞれ
入射するとともに前記変調装置から前記射出光として射
出した各色光を合成する合成光学系とをさらに備え、前記検光装置は、前記光源光を偏光分離光学系として偏
光分離して前記色分解光学系に入射させると共に、前記
合成光学系で合成された光を検光する偏光ビームスプリ
ッタを含み、前記変調装置は、前記色分解光学系で色分解された各色
光をそれぞれ変調する３つのライトバルブを含むことを
特徴とする請求項２記載の投射型表示装置。
【請求項８】前記検光装置に設けた前記偏光ビームス
プリッタは、当該偏光ビームスプリッタの偏光分離面で
反射された偏光光を前記色分解光学系に入射させ、前記
合成光学系からの射出光のうち前記偏光分離面を透過し
た偏光光を前記検光光として射出することを特徴とする
請求項７記載の投射型表示装置。