(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を射出する照明手段と、
前記照明手段から射出された照明光を第１、第２、第３の３つの色光に分離する色光分離手段と、
前記第１、第２、第３の色光をそれぞれ変調する第１、第２、第３の液晶ライトバルブと、
前記第１、第２、第３の液晶ライトバルブから射出される光を合成する色光合成手段と、
前記色光合成手段から射出される合成光を投写する投写光学系とを備えた投写型表示装置であって、
前記第１の液晶ライトバルブは、第１の液晶装置と、前記第１の液晶装置の光射出面側に配置され所定の直線偏光光を透過させる第１の射出側偏光素子とを備え、
前記第２の液晶ライトバルブは、第２の液晶装置と、前記第２の液晶装置の光射出面側に配置され所定の直線偏光光を透過させる第２の射出側偏光素子とを備え、
前記第３の液晶ライトバルブは、第３の液晶装置と、前記第３の液晶装置の光射出面側に配置され所定の直線偏光光を透過させる第３の射出側偏光素子とを備え、
前記第１、第２、第３の射出側偏光素子の偏光度は、前記第１、第２、第３の色光の中で前記第１の色光の波長が最も短く、前記第３の色光の波長が最も長いとすると、前記第１の射出側偏光素子の偏光度を基準として前記第１、第２、第３の順に低くなるように設定されていることを特徴とする
投写型表示装置。
【請求項２】
照明光を射出する照明手段と、
前記照明手段から射出された照明光を第１、第２、第３の３つの色光に分離する色光分離手段と、
前記第１、第２、第３の色光をそれぞれ変調する第１、第２、第３の液晶ライトバルブと、
前記第１、第２、第３の液晶ライトバルブから射出される光を合成する色光合成手段と、
前記色光合成手段から射出される合成光を投写する投写光学系とを備えた投写型表示装置であって、
前記第１の液晶ライトバルブは、第１の液晶装置と、前記第１の液晶装置の光射出面側に配置され所定の直線偏光光を透過させる第１の射出側偏光素子とを備え、
前記第２の液晶ライトバルブは、第２の液晶装置と、前記第２の液晶装置の光射出面側に配置され所定の直線偏光光を透過させる第２の射出側偏光素子とを備え、
前記第３の液晶ライトバルブは、第３の液晶装置と、前記第３の液晶装置の光射出面側に配置され所定の直線偏光光を透過させる第３の射出側偏光素子とを備え、
前記第１、第２、第３の射出側偏光素子の偏光度は、前記第１、第２、第３の色光の中で前記第１の色光の波長が最も短く、前記第３の色光の波長が最も長いとすると、前記第２の射出側偏光素子の偏光度を基準として前記第２、第１、第３の順に低くなるように設定されていることを特徴とする
投写型表示装置。
【請求項３】
照明光を射出する照明手段と、
前記照明手段から射出された照明光を第１、第２、第３の３つの色光に分離する色光分離手段と、
前記第１、第２、第３の色光をそれぞれ変調する第１、第２、第３の液晶ライトバルブと、
前記第１、第２、第３の液晶ライトバルブから射出される光を合成する色光合成手段と、
前記色光合成手段から射出される合成光を投写する投写光学系とを備えた投写型表示装置であって、
前記第１の液晶ライトバルブは、第１の液晶装置と、前記第１の液晶装置の光入射面側に配置され所定の直線偏光光を透過させる第１の入射側偏光素子とを備え、
前記第２の液晶ライトバルブは、第２の液晶装置と、前記第２の液晶装置の光入射面側に配置され所定の直線偏光光を透過させる第２の入射側偏光素子とを備え、
前記第３の液晶ライトバルブは、第３の液晶装置と、前記第３の液晶装置の光入射面側に配置され所定の直線偏光光を透過させる第３の入射側偏光素子とを備え、
前記第１、第２、第３の入射側偏光素子の偏光度は、前記第１、第２、第３の色光の中で前記第１の色光の波長が最も短く、前記第３の色光の波長が最も長いとすると、前記第１の入射側偏光素子の偏光度を基準として前記第１、第２、第３の順に低くなるように設定されていることを特徴とする
投写型表示装置。
【請求項４】
照明光を射出する照明手段と、
前記照明手段から射出された照明光を第１、第２、第３の３つの色光に分離する色光分離手段と、
前記第１、第２、第３の色光をそれぞれ変調する第１、第２、第３の液晶ライトバルブと、
前記第１、第２、第３の液晶ライトバルブから射出される光を合成する色光合成手段と、
前記色光合成手段から射出される合成光を投写する投写光学系とを備えた投写型表示装置であって、
前記第１の液晶ライトバルブは、第１の液晶装置と、前記第１の液晶装置の光入射面側に配置され所定の直線偏光光を透過させる第１の入射側偏光素子とを備え、
前記第２の液晶ライトバルブは、第２の液晶装置と、前記第２の液晶装置の光入射面側に配置され所定の直線偏光光を透過させる第２の入射側偏光素子とを備え、
前記第３の液晶ライトバルブは、第３の液晶装置と、前記第３の液晶装置の光入射面側に配置され所定の直線偏光光を透過させる第３の入射側偏光素子とを備え、
前記第１、第２、第３の入射側偏光素子の偏光度は、前記第１、第２、第３の色光の中で前記第１の色光の波長が最も短く、前記第３の色光の波長が最も長いとすると、前記第２の入射側偏光素子の偏光度を基準として前記第２、第１、第３の順に低くなるように設定されていることを特徴とする
投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、照射された光を、入力された画像信号に基づいて変調する光変調手段として、液晶ライトバルブを用いた投写型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー画像を投写スクリーンに投写する投写型表示装置として、液晶ライトバルブを光変調手段として用いた投写型表示装置が提案されている。図７は、従来の投写型表示装置の要部を示す概念図である。この投写型表示装置は、３つの液晶ライトバルブ４２，４４，４６と、クロスダイクロイックプリズム４８と、投写レンズ系５０とを備えている。クロスダイクロイックプリズム４８は、３つの液晶ライトバルブ４２，４４，４６で変調された赤、緑、青の３色の光を合成して、投写レンズ系５０の方向に射出する。投写レンズ系５０は、合成された光を投写スクリーン５２上に結像させる。
【０００３】
液晶ライトバルブ４２，４４，４６は、偏光軸（透過軸）が直交するように設定された２枚の偏光素子に、液晶装置（液晶素子アレイ）が挟まれて構成されている。３つの液晶ライトバルブ４２，４４，４６からは、それぞれの液晶装置および２枚の偏光素子によって、所定の偏光方向を有する直線偏光光（図７ではｓ偏光光）の変調光が射出される。例えば、全画面白色の画像信号が与えられた場合には、液晶ライトバルブに入射された光が透過するように動作し、全画面黒色の画像信号が与えられた場合には、入射された光を遮断するように動作する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、実際には、前画面黒色の画像信号が３つの液晶ライトバルブ４２，４４，４６に与えられた場合にも、透過する光が存在し、しかも、３つの色光ごとにその透過量が異なっている。この結果、全画面黒色の画像が投写スクリーン５２に投写されるはずであるにも関わらず、異なった色の画像、例えば、少し青みがかった画像が投写されることになる。
【０００５】
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、投写型表示装置における投写画像の色バランスを向上させる技術を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第１の投写型表示装置は、
照明光を射出する照明手段と、
前記照明手段から射出された照明光を第１、第２、第３の３つの色光に分離する色光分離手段と、
前記第１、第２、第３の色光をそれぞれ変調する第１、第２、第３の液晶ライトバルブと、
前記第１、第２、第３の液晶ライトバルブから射出される光を合成する色光合成手段と、
前記色光合成手段から射出される合成光を投写する投写光学系とを備えた投写型表示装置であって、
前記第１の液晶ライトバルブは、第１の液晶装置と、前記第１の液晶装置の光射出面側に配置され所定の直線偏光光を透過させる第１の射出側偏光素子とを備え、
前記第２の液晶ライトバルブは、第２の液晶装置と、前記第２の液晶装置の光射出面側に配置され所定の直線偏光光を透過させる第２の射出側偏光素子とを備え、
前記第３の液晶ライトバルブは、第３の液晶装置と、前記第３の液晶装置の光射出面側に配置され所定の直線偏光光を透過させる第３の射出側偏光素子とを備え、
前記第１、第２、第３の射出側偏光素子の偏光度は、前記第１、第２、第３の色光の中で前記第１の色光の波長が最も短く、前記第３の色光の波長が最も長いとすると、前記第１の射出側偏光素子の偏光度を基準として前記第１、第２、第３の順に低くなるように設定されていることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の投写型表示装置は、
照明光を射出する照明手段と、
前記照明手段から射出された照明光を第１、第２、第３の３つの色光に分離する色光分離手段と、
前記第１、第２、第３の色光をそれぞれ変調する第１、第２、第３の液晶ライトバルブと、
前記第１、第２、第３の液晶ライトバルブから射出される光を合成する色光合成手段と、
前記色光合成手段から射出される合成光を投写する投写光学系とを備えた投写型表示装置であって、
前記第１の液晶ライトバルブは、第１の液晶装置と、前記第１の液晶装置の光入射面側に配置され所定の直線偏光光を透過させる第１の入射側偏光素子とを備え、
前記第２の液晶ライトバルブは、第２の液晶装置と、前記第２の液晶装置の光入射面側に配置され所定の直線偏光光を透過させる第２の入射側偏光素子とを備え、
前記第３の液晶ライトバルブは、第３の液晶装置と、前記第３の液晶装置の光入射面側に配置され所定の直線偏光光を透過させる第３の入射側偏光素子とを備え、
前記第１、第２、第３の入射側偏光素子の偏光度は、前記第１、第２、第３の色光の中で前記第１の色光の波長が最も短く、前記第３の色光の波長が最も長いとすると、前記第１の入射側偏光素子の偏光度を基準として前記第１、第２、第３の順に低くなるように設定されていることを特徴とする。
【０００８】
第１、第２、第３の射出側偏光素子または入射側偏光素子の偏光度がほぼ等し設定され、第１、第２、第３の液晶ライトバルブから射出される漏れ光（本来ライトバルブから射出されるべきでない光）に差が発生する場合には、所定の画像信号に対応した画像の色（例えば、黒色）のバランスが劣化する。
【００１１】
一般に、液晶装置を用いた液晶ライトバルブは、光の波長が短いほど射出される漏れ光の光量が増加する。従って、第１、第２、第３の色光に対応した第１、第２、第３の液晶ライトバルブが同じもので構成されているとすると、第１、第２、第３の液晶ライトバルブから射出される漏れ光の光量に差が発生し、所定の画像信号に対応した画像の色のバランスが劣化する。しかし、上記第１、第２の投写型表示装置においては、第１、第２、第３の色光の波長に応じて第１、第２、第３の射出側偏光素子または入射側偏光素子の偏光度がそれぞれ設定されているので、第１、第２、第３の液晶ライトバルブから射出される漏れ光の光量がほぼ等しくなるようにすることができる。これにより、所定の画像信号に対応した画像の色のバランスの劣化を低減することができる。また、一般的に、偏光度を従来よりも高くした偏光素子を製作するよりも低くした偏光素子を製作することの方が簡単であり、容易に第１、第２、第３の漏れ光の光量をほぼ等しくなるようにすることができるので、所定の画像信号に対応した画像の色のバランスの劣化を容易に低減することができる。
【００１２】
また、第３の投写型表示装置は、
照明光を射出する照明手段と、
前記照明手段から射出された照明光を第１、第２、第３の３つの色光に分離する色光分離手段と、
前記第１、第２、第３の色光をそれぞれ変調する第１、第２、第３の液晶ライトバルブと、
前記第１、第２、第３の液晶ライトバルブから射出される光を合成する色光合成手段と、
前記色光合成手段から射出される合成光を投写する投写光学系とを備えた投写型表示装置であって、
前記第１の液晶ライトバルブは、第１の液晶装置と、前記第１の液晶装置の光射出面側に配置され所定の直線偏光光を透過させる第１の射出側偏光素子とを備え、
前記第２の液晶ライトバルブは、第２の液晶装置と、前記第２の液晶装置の光射出面側に配置され所定の直線偏光光を透過させる第２の射出側偏光素子とを備え、
前記第３の液晶ライトバルブは、第３の液晶装置と、前記第３の液晶装置の光射出面側に配置され所定の直線偏光光を透過させる第３の射出側偏光素子とを備え、
前記第１、第２、第３の射出側偏光素子の偏光度は、前記第１、第２、第３の色光の中で前記第１の色光の波長が最も短く、前記第３の色光の波長が最も長いとすると、前記第２の射出側偏光素子の偏光度を基準として前記第２、第１、第３の順に低くなるように設定されていることを特徴とする。
【００１３】
また、第４の投写型表示装置は、
照明光を射出する照明手段と、
前記照明手段から射出された照明光を第１、第２、第３の３つの色光に分離する色光分離手段と、
前記第１、第２、第３の色光をそれぞれ変調する第１、第２、第３の液晶ライトバルブと、
前記第１、第２、第３の液晶ライトバルブから射出される光を合成する色光合成手段と、
前記色光合成手段から射出される合成光を投写する投写光学系とを備えた投写型表示装置であって、
前記第１の液晶ライトバルブは、第１の液晶装置と、前記第１の液晶装置の光射出面側に配置され所定の直線偏光光を透過させる第１の射出側偏光素子とを備え、
前記第２の液晶ライトバルブは、第２の液晶装置と、前記第２の液晶装置の光射出面側に配置され所定の直線偏光光を透過させる第２の射出側偏光素子とを備え、
前記第３の液晶ライトバルブは、第３の液晶装置と、前記第３の液晶装置の光射出面側に配置され所定の直線偏光光を透過させる第３の射出側偏光素子とを備え、
前記第１、第２、第３の入射側偏光素子の偏光度は、前記第１、第２、第３の色光の中で前記第１の色光の波長が最も短く、前記第３の色光の波長が最も長いとすると、前記第２の入射側偏光素子の偏光度を基準として前記第２、第１、第３の順に低くなるように設定されていることを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、第２の液晶ライトバルブから射出される漏れ光の光量を少なくすることができるので、第１、第２、第３の色光のうち第２の色光の比視感度がより高い場合に、色のバランスの劣化を容易に低減するとともに、コントラストの高い画像を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。なお、以下の説明では、特に説明のない限り、光の進行方向をｚ方向、光の進行方向（ｚ方向）からみて３時の方向をｘ方向、１２時の方向をｙ方向とする。
【００１６】
図１は、この発明の投写型表示装置の要部を示す概略平面図である。この投写型表示装置は、照明光学系１００と、ダイクロイックミラー２１０，２１２と、反射ミラー１６０，２１８，２２２，２２４と、入射側レンズ２３０と、リレーレンズ２３２と、３枚のフィールドレンズ２４０，２４２，２４４と、３枚の液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４と、クロスダイクロイックプリズム２６０と、投写レンズ系２７０とを備えている。
【００１７】
照明光学系１００は、略平行な光束を出射する光源１１０と、第１のレンズアレイ１２０と、第２のレンズアレイ１３０と、入射光を所定の直線偏光光に変換する偏光変換素子１４０と、重畳レンズ１５０と、反射ミラー１６０とを備えている。照明光学系１００は、照明領域である３枚の液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４をほぼ均一に照明するためのインテグレータ光学系である。この照明光学系１００は、本発明の照明手段に相当する。
【００１８】
光源１１０は、放射状の光線を出射する放射光源としての光源ランプ１１２と、光源ランプ１１２から出射された放射光をほぼ平行な光線束として出射する凹面鏡１１４とを有している。光源ランプとしては、ハロゲンランプやメタルハライドランプが用いられることが多い。凹面鏡１１４としては、放物面鏡を用いることが好ましい。
【００１９】
第１のレンズアレイ１２０は、光源１１０からの射出光を複数の部分光束に分割するとともに、各部分光束をそれぞれ第２のレンズアレイ１３０の近傍で集光させる機能を有している。また、第２のレンズアレイ１３０は、第１のレンズアレイ１２０から射出された各部分光束を照明領域である３枚の液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４に照射する機能を有している。また、偏光変換素子１４０は、入射された光束（非偏光、すなわちランダムな偏光方向を有する光束）を所定の直線偏光光に変換する機能を有している。さらに、重畳レンズ１５０は、偏光変換素子１４０から射出された複数の部分光束を、照明領域である液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４上で重畳させる機能を有する。また、フィールドレンズ２４０，２４２，２４４は、照明領域に照射される各部分光束をそれぞれの中心軸に平行な光束に変換する機能を有する。
【００２０】
図２は、第１のレンズアレイ１２０の外観を示す斜視図である。第１のレンズアレイ１２０は略矩形状の輪郭を有する小レンズ１２２がＭ行Ｎ列のマトリクス状に配列された構成を有している。この例では、Ｍ＝１０，Ｎ＝８である。第２のレンズアレイ１３０も、第１のレンズアレイ１２０の小レンズ１２２に対応するように、小レンズがＭ行Ｎ列のマトリクス状に配列された構成を有している。各小レンズ１２２は、光源１１０（図１）から入射された平行な光束を複数の（すなわちＭ×Ｎ個の）部分光束に分割し、各部分光束を第２のレンズアレイ１３０の近傍で結像させる。各小レンズ１２２をｚ方向から見た外形形状は、液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。例えば、液晶ライトバルブの照明領域（画像が表示される領域）のアスペクト比（横と縦の寸法の比率）が４：３であるならば、各小レンズ１２２のアスペクト比も４：３に設定する。
【００２１】
図３は、偏光変換素子１４０（図１）の構成およびその機能を示す説明図である。この偏光変換素子１４０は、偏光ビームスプリッタアレイ１４１と、選択位相差板１４２とを備えている。偏光ビームスプリッタアレイ１４１は、それぞれ断面が平行四辺形の柱状の複数の透光性板材１４３が、交互に貼り合わされた形状を有している。透光性板材１４３の界面には、偏光分離膜１４４と反射膜１４５とが交互に形成されている。なお、この偏光ビームスプリッタアレイ１４１は、偏光分離膜１４４と反射膜１４５が交互に配置されるように、これらの膜が形成された複数枚の板ガラスを貼り合わせて、所定の角度で斜めに切断することによって作製される。
【００２２】
第１と第２のレンズアレイ１２０，１３０を通過した光は、偏光分離膜１４４でｓ偏光光とｐ偏光光とに分離される。ｐ偏光光は、偏光分離膜１４４をそのまま透過する。一方、ｓ偏光光は、偏光分離膜１４４で反射され、さらに反射膜１４５で反射されて、偏光分離膜１４４をそのまま通過したｐ偏光光とほぼ平行な状態で射出される。選択位相差板１４２の偏光分離膜１４４を通過する光の射出面部分にはλ／２位相差層１４６が形成されており、反射膜１４５で反射された光の射出面部分にはλ／２位相差層が形成されていない。従って、偏光分離膜１４４を透過したｐ偏光光は、λ／２位相差層１４６によってｓ偏光光に変換されて射出する。この結果、偏光変換素子１４０に入射したランダムな偏光方向を有する光束は、ほとんどがｓ偏光光に変換されて射出する。もちろん反射膜１４５で反射される光の射出面部分だけに選択位相差板１４２のλ／２位相差層１４６を形成することにより、ｐ偏光光に変換して射出することもできる。
【００２３】
図３（Ａ）から解るように、偏光変換素子１４０から射出する２つのｓ偏光光の中心（２つのｓ偏光光の中央）は、入射するランダムな光束（ｓ偏光光＋ｐ偏光光）の中心よりもｘ方向にずれている。このずれ量は、λ／２位相差層１４６の幅Ｗｐ（すなわち偏光分離膜１４４のｘ方向の幅）に等しい。このため、図１に示すように、光源１１０の光軸（２点鎖線で示す）は、偏光変換素子１４０以降のシステム光軸（一点鎖線で示す）から、Ｗｐ／２に等しい距離Ｄだけずれた位置に設定されている。
【００２４】
図１に示す投写型表示装置において、光源１１０から射出された略平行な光束は、インテグレータ光学系を構成する第１と第２のレンズアレイ１２０，１３０によって、複数の部分光束に分割される。第１のレンズアレイ１２０の各小レンズから射出された部分光束は、偏光変換素子１４０の偏光分離膜１４４の近傍で光源１１０の光源像（２次光源像）が形成されるように集光される。また、既に説明したように、偏光変換素子１４０に入射した部分光束は、偏光分離膜１４４および反射膜１４５によって、２つの偏光光に分離される。したがって、偏光変換素子１４０の偏光分離膜１４４上に２次光源像がほぼ形成されるとともに、実効的には反射膜１４５上にも２次光源像が形成されているとみなすことができる。つまり、偏光変換素子１４０内には、第１と第２のレンズアレイ１２０，１３０を通過した部分光束の２倍の数の２次光源像が、偏光分離膜１４４上および反射膜１４５上の対応する各位置に形成される。
【００２５】
偏光変換素子１４０内に形成された２次光源像から射出された部分光束は、重畳レンズ１５０によって照明領域である液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４の表示領域上で重畳される。また、反射ミラー１６０は、重畳レンズ１５０から射出された光束をダイクロイックミラー２１０の方向に反射する機能を有するが、装置の構成によっては、必ずしも必要とされるものではない。上記の結果、各液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４は、ほぼ均一に照明される。
【００２６】
２枚のダイクロイックミラー２１０，２１２は、重畳レンズ１５０で集光された白色光を、赤、緑、青の３色の色光に分離する色光分離手段としての機能を有する。第１のダイクロイックミラー２１０は、照明光学系１００から射出された白色光束の赤色光成分を透過させるとともに、青色光成分と緑色光成分とを反射する。第１のダイクロイックミラー２１０を透過した赤色光は、反射ミラー２１８で反射され、フィールドレンズ２４０を通って赤光用の液晶ライトバルブ２５０に達する。このフィールドレンズ２４０は、第２のレンズアレイ１３０から射出された各部分光束をその中心軸に対して平行な光束に変換する。他の液晶ライトバルブの前に設けられたフィールドレンズ２４２，２４４も同様である。第１のダイクロイックミラー２１０で反射された青色光と緑色光のうちで、緑色光は第２のダイクロイックミラー２１２によって反射され、フィールドレンズ２４２を通って緑光用の液晶ライトバルブ２５２に達する。一方、青色光は、第２のダイクロイックミラー２１２を透過し、入射側レンズ２３０、リレーレンズ２３２および反射ミラー２２２，２２４を備えたリレーレンズ系を通り、さらに射出側レンズ（フィールドレンズ）２４４を通って青色光用の液晶ライトバルブ２５４に達する。なお、青色光にリレーレンズ系が用いられているのは、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ２３０に入射した部分光束をそのまま、射出側レンズ２４４に伝えるためである。
【００２７】
３枚の液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４は、与えられた画像情報（画像信号）に従って、３色の色光をそれぞれ変調して画像を形成する光変調手段としての機能を有する。クロスダイクロイックプリズム２６０は、３色の色光を合成してカラー画像を形成する色光合成手段としての機能を有する。なお、クロスダイクロイックプリズム２６０には、赤光を反射する誘電体多層膜と、青光を反射する誘電体多層膜とが、４つの直角プリズムの界面に略Ｘ字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されて、カラー画像を投写するための合成光が形成される。クロスダイクロイックプリズム２６０で生成された合成光は、投写レンズ系２７０の方向に射出される。投写レンズ系２７０は、この合成光を投写スクリーン３００上に投写して、カラー画像を表示する投写手段としての機能を有する。
【００２８】
図１に示した投写型表示装置は、３枚の液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４に特徴を有している。
【００２９】
図４は、液晶ライトバルブの機能を説明するための概念図である。図４は、液晶ライトバルブ２５０の１画素に対応する部分を分解して示している。液晶ライトバルブ２５０は、液晶装置２５０ｂと、液晶装置２５０ｂの入射面側に設けられた入射側偏光素子２５０ａと、液晶装置２５０ｂの射出面側に設けられた射出側偏光素子２５０ｃとを備えている。偏光素子２５０ａおよび２５０ｂに示された複数の平行線の向きは偏光軸（透過軸、すなわち、偏光素子を透過する直線偏光光の偏光方向）を示している。入射側偏光素子２５０ａと射出側偏光素子２５０ｃとは偏光軸（透過軸）が互いに垂直な方向に設定されている。図４は、入射側偏光素子２５０ａの偏光軸がｓ偏光の方向に設定され、射出側偏光素子２５０ｃの偏光軸がｐ偏光の方向に設定されている。なお、本実施例では、液晶装置として、偏光素子を含まない液晶素子アレイを例に説明している。偏光素子を含む通常の液晶パネルであってもよい。
【００３０】
非偏光光（ｓ偏光＋ｐ偏光）が入射側偏光素子２５０ａに入射すると、偏光軸に垂直な偏光方向（ｐ偏光の方向）の偏光光が反射または吸収されて、偏光軸に平行な偏光方向の偏光光、すなわちｓ偏光光が射出される。入射側偏光素子２５０ａから射出されたｓ偏光光は、液晶装置に与えられる電圧によって図４（ａ），４（ｂ）に示すように変換される。すなわち、液晶装置２５０ｂに電圧が与えられない場合には、図４（ａ）に示すように、液晶の旋光性によってｓ偏光光に垂直なｐ偏光光に変換される。射出側偏光素子２５０ｃは、偏光軸がｐ偏光の方向に設定されているので、偏光素子２５０ｃからは、液晶装置２５０ｂから射出された光が射出される。一方、液晶装置２５０ｂに電圧が与えられた場合には、図４（ｂ）に示すように、液晶装置２５０ｂからは入射光と同じｓ偏光光が射出される。しかし、射出側偏光素子２５０ｃは、偏光軸がｐ偏光の方向に設定されているので、液晶装置２５０ｂから射出されたｓ偏光光は、偏光素子２５０ｃで反射または吸収されて遮断される。液晶ライトバルブ２５０は、画像信号に応じて変化する電圧を液晶装置２５０ｂに与えて射出される光の偏光成分を制御して、画像信号に応じた輝度変化を発生させている。なお、他の液晶ライトバルブ２５２，２５４も、同様である。
【００３１】
しかし、実際には、液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４に入射された光が、すべて透過されたり、すべて遮断されたりするわけではない。図５は、３枚の液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４を従来の液晶ライトバルブに置き換えて、全画面黒色の画像信号を液晶ライトバルブに与えた場合に、それぞれの射出側偏光素子２５０ｃ，２５２ｃ，２５４ｃに入射される偏光光（透過前の偏光光）と射出される偏光光（透過後の偏光光）の偏光状態を示す説明図である。全画面黒色の画像信号を液晶ライトバルブに与えた場合、理想的には、３枚の液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４で光が遮断されることが好ましい。しかしながら、図５（ａ），５（ｂ），５（ｃ）に示すように、それぞれの射出側偏光素子２５０ｃ，２５２ｃ，２５４ｃを透過前の偏光光は完全な直線偏光光とはならず、実際には、楕円偏光光となり、楕円の偏平率や傾きは色光によって異なっている。すなわち、図５（ａ）に示すように、赤色光は、ｓ偏光の直線偏光光に比較的近い楕円偏光光となる。緑色光は、図５（ｂ）に示すように、赤色光に比べて楕円形状の偏平率が小さく、かつ透過軸方向に傾いた楕円偏光光となる。青色光は、図５（ｃ）に示すように、緑色光に比べてより円に近く、かつより透過軸方向に傾いた楕円偏光光となる。それぞれの射出側偏光素子２５０ｃ，２５２ｃ，２５４ｃからは、図５（ａ），５（ｂ），５（ｃ）に示したように、それぞれ透過軸（偏光軸）方向の偏光成分がほとんど透過され、吸収軸方向の偏光成分は射出側偏光素子の偏光度（吸収軸方向の偏光光を吸収する度合）に応じて吸収され、吸収されなかった光が射出される。この結果、吸収されずに射出された楕円偏光光が漏れ光として射出される。
【００３２】
図６は、光の波長に対する液晶ライトバルブの射出側偏光素子の偏光度と漏れ光との関係を従来の液晶ライトバルブと本発明の実施例に用いられた液晶ライトバルブとを比較して示す説明図である。なお、偏光度は、例えば、吸収軸方向の入射偏光光に対する吸収軸方向の射出偏光光の割合で定義される。
【００３３】
図５からもわかるように、従来のように、３枚の液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４として射出側偏光素子２５０ｃ，２５２ｃ，２５４ｃの偏光度が等しいものを用いた場合、赤色光に比べて青色光のほうが、すなわち、光の波長が短いほうが、漏れ光の量が増加する。一方、本実施例の場合には、図６に示すように、青色光の液晶ライトバルブ２５４の射出側偏光素子２５４ｃの偏光度を従来よりも高くに設定し、青色光、緑色光、赤色光の液晶ライトバルブ２５４，２５２，２５０に設けられた射出側偏光素子２５４ｃ，２５２ｃ，２５０ｃの順に、偏光度が低くなるように設定している。これにより、各色光における漏れ光の光量は比視感度の大きな緑色光の漏れ光の光量にほぼ一致して等しくなる。なお、明るさを落とさずに青色光の偏光度を上げるには、青色のみに対応した色つきの偏光素子（偏光板）を使用すればよい。各色の漏れ光の光量の差は、±１０％以内にすることが好ましく、±５％以内にすることが特に好ましい。
【００３４】
本発明の実施例によれば、漏れ光の光量が全体に増加することなく表示のコントラスト比がほぼ同じで、各色光の漏れ光の光量がほぼ等しくなるので、黒色の色バランスを向上させることができる。
【００３５】
また、赤色、緑色、青色の３色の色光のうち緑色の比視感度は、他の色光に比べて高い。そこで、緑色光用の液晶ライトバルブ２５２の射出側偏光素子２５２Ｃの偏光度をより高く設定し、緑色光、青色光、赤色光の液晶ライトバルブ２５２，２５４，２５０に設けられた射出側偏光素子２５２ｃ，２５４ｃ，２５０ｃの順に、偏光度が低くなるように設定してもよい。このようにすれば、緑色光の漏れ光の光量をより少なくすることができるので、緑色光による明暗のコントラストを向上させることができる。これにより、投写画像全体のコントラストを向上させることもできる。
【００３６】
ここで、偏光素子は、２枚のプラスチック板の間にヨウ素や色素を挟んで延伸させることにより製作され、偏光度は、延伸量等によって調整することができる。このとき、偏光素子の透過軸方向の光の透過度と、吸収軸方向の光の吸収度（偏光度）とは、相反する関係にあり、偏光度を低下させれば透過度を高くすることができる。また、一般に投写型表示装置には光源ランプ１１２（図１）としてメタルハライドランプ、水銀灯等が多く用いられる。これらのランプは、一般的に長波長側の光、すなわち、赤色光の光強度が弱い傾向にある。従って、本発明の実施例のように赤色光の偏光度を低下させるように設定すれば、逆に光の透過度を高くすることができる。従って、本発明の投写型表示装置は、白色の画像を投写表示した場合の白色のバランスも向上させることができる。
【００３７】
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００３８】
（１）本実施例では、液晶ライトバルブの射出側偏光素子を例に説明しているが、入射側偏光素子においても同様に実施することができる。
【００３９】
（２）本実施例では、照明光学系として、偏光変換素子を備えて液晶ライトバルブの入射側偏光素子の透過軸方向に等しい直線偏光光のみを射出する偏光照明光学系を例に説明しているが、非偏光光を液晶ライトバルブに照射する照明光学系を用いてもよい。また、本実施例では、光源から射出される照明光を複数の部分光束に分割し、各部分光束それぞれを重畳して液晶ライトライトバルブに照射するインテグレータ照明光学系を例に説明しているが、これを用いない照明光学系であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の投写型表示装置の要部を示す概略平面図である。
【図２】第１のレンズアレイ１２０の外観を示す斜視図。
【図３】偏光変換素子１４０の構成およびその機能を示す説明図である。
【図４】液晶ライトバルブの機能を説明するための概念図である。
【図５】３枚の液晶ライトバルブ２５０，２５２，２５４を従来の液晶ライトバルブに置き換えて、全画面黒色の画像信号を液晶ライトバルブに与えた場合に、それぞれの射出側偏光素子２５０ｃ，２５２ｃ，２５４ｃに入射される偏光光（透過前の偏光光）と射出される偏光光（透過後の偏光光）の偏光状態を示す説明図である。
【図６】液晶ライトバルブの射出側偏光素子の偏光度と漏れ光との関係を従来の液晶ライトバルブと本発明の実施例に用いられた液晶ライトバルブとを比較して示す説明図である。
【図７】従来の投写型表示装置の要部を示す概念図である。
【符号の説明】
４２，４４，４６…液晶ライトバルブ
４８…クロスダイクロイックプリズム
５０…投写レンズ系
５２…投写スクリーン
１００…照明光学系
１１０…光源
１１２…光源ランプ
１１４…凹面鏡
１２０…第１のレンズアレイ
１２２…小レンズ
１３０…第２のレンズアレイ
１４０…偏光変換素子
１４１…偏光ビームスプリッタアレイ
１４２…選択位相差板
１４３…透光性板材
１４４…偏光分離膜
１４５…反射膜
１５０…重畳レンズ
１６０…反射ミラー
２１８，２２２，２２４…反射ミラー
２１０，２１２…ダイクロイックミラー
２３０…入射側レンズ
２３２…リレーレンズ
２４０，２４２…フィールドレンズ
２４４…フィールドレンズ（射出側レンズ）
２５０…液晶ライトバルブ
２５０ａ…入射側偏光素子
２５０ｂ…液晶装置
２５０ｃ…射出側偏光素子
２５２…液晶ライトバルブ
２５２ａ…入射側偏光素子
２５２ｂ…液晶装置
２５２ｃ…射出側偏光素子
２５４…液晶ライトバルブ
２５４ａ…入射側偏光素子
２５４ｂ…液晶装置
２５４ｃ…射出側偏光素子
２６０…クロスダイクロイックプリズム
２７０…投写レンズ系
３００…投写スクリーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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