(57)【要約】      （修正有）【課題】高輝度でかつ高精細の画像表示素子を使用した場合でも、高解像で美しい表示の得られる投射型表示装置を提供する。【解決手段】光源、色分離素子、複数の画像表示素子、複数の樹脂の光学素子が貼付してある色合成プリズム、投射レンズからなる投射型表示装置において、樹脂の光学素子には色合成プリズムと反対側の面に硝材が貼付されており、色合成プリズムに貼付されている複数の樹脂の光学素子において光学素子が吸収するエネルギーが最も多い表示パターンでの光学素子の吸収するエネルギーをＥ、光学素子に貼付されている硝材の厚さをＤ、温度による屈折率変化をｄｎ／ｄｔ、画像表示素子の対角方向の長さをＰとした時、Ｄ／Ｐ＞０．２、１≦（Ｅｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））ＭＡＸ／（Ｅｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））ＭＩＮ≦１．５であることを特徴とする投射型表示装置。【選択図】図１
2014041228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源、
色分離素子、
複数の画像表示素子、
複数の樹脂製の光学素子が貼付してある色合成プリズム、
投射レンズからなる投射型表示装置において、
樹脂製の光学素子には色合成プリズムと反対側の面に硝材が貼付されており、
色合成プリズムに貼付されている複数の樹脂製の光学素子において
前記光学素子が吸収するエネルギーが最も多い表示パターンでの
前記光学素子の吸収するエネルギーをＥ、
光学素子に貼付されている硝材の厚さをＤ、温度による屈折率変化をｄｎ／ｄｔ、
前記画像表示素子の対角方向の長さをＰ
とした時、
Ｄ／Ｐ＞０．２
１≦（Ｅｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））ＭＡＸ／（Ｅｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））ＭＩＮ≦１．５
であることを特徴とする投射型表示装置。
（Ｅｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））ＭＡＸは
樹脂の光学素子およびその光学素子に貼付している硝材の
（Ｅｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））値の最大値、
（Ｅｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））ＭＩＮは最小値を表す。
【請求項２】
前記複数の樹脂製の光学素子のうち少なくとも１枚は偏光板であることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記画像表示素子は反射型液晶表示素子であることを特徴とした請求項１又は請求項２に記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記画像表示素子は透過型液晶表示素子であることを特徴とした請求項１又は請求項２に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
光源、
色分離素子、
複数の画像表示素子、
複数の樹脂製の光学素子が貼付してある色合成プリズム、
投射レンズ  からなる投射型表示装置において、
樹脂製の光学素子には色合成プリズムと反対側の面に硝材が貼付されており、
色合成プリズムに貼付されている複数の樹脂製の光学素子において
前記光学素子が吸収するエネルギーが最も多い表示パターンでの
前記光学素子の透過率をＴ、
前記光学素子に貼付されている硝材の厚さをＤ、温度による屈折率変化をｄｎ／ｄｔ、
前記画像表示素子の対角方向の長さをＰ
とした時、
Ｄ／Ｐ＞０．２
１≦（（１−Ｔ）ｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））ＭＡＸ／（（１−Ｔ）ｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））ＭＩＮ≦３
であることを特徴とする投射型表示装置。
（（１−Ｔ）ｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））ＭＡＸは
樹脂の光学素子およびその光学素子に貼付している硝材の
（（１−Ｔ）ｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））値の最大値、
（（１−Ｔ）ｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））ＭＩＮは最小値を表す。
【請求項６】
前記光源は、超高圧水銀ランプであることを特徴とする請求項５に記載の投射型表示装置。
【請求項７】
前記複数の樹脂製の光学素子のうち少なくとも１枚は偏光板であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の投射型表示装置。
【請求項８】
前記画像表示素子は反射型液晶表示素子であることを特徴とした請求項５乃至請求項７の何れか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項９】
前記画像表示素子は透過型液晶表示素子であることを特徴とした請求項５乃至請求項７の何れか１項に記載の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過型および反射型液晶表示素子を用いた投射型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
透過型および反射型液晶表示素子は複数枚の液晶表示素子を用いたものが多く、液晶表示素子に照射する前に複数の色光に分け、液晶表示素子を透過および反射した色光を合成しスクリーン等に投影している。反射型液晶表示素子の構成例としては特許文献１の図４などが上げられる。分離された複数の色光を合成プリズム４６で合成している。この合成素子にはコントラスト向上のため偏光板４４、４５が貼付されている。この偏光板４４、４５など樹脂製の光学素子表面の面精度は、ＷＵＸＧＡなど高精細の液晶パネルの使用において不十分なため、偏光板の表面にガラス製で十分な面精度の平板等を貼付するなどの対策がとられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２１２７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
投影表示装置には高精細なものとあわせ、高輝度も求められている。そのため偏光板等、樹脂製の光学素子は吸収が大きいため、温度も高くなる。この樹脂製の光学素子が熱源となり、偏光板など樹脂製の光学素子に貼付したガラス製の平板に温度分布が発生してしまう。そのためにこのガラス製の平板に屈折率分布が生じ、光学的なパワーを持ち、投影倍率が変化してしまう。各光路ごとで樹脂製の光学素子の温度上昇が異なるため、その差が最終的に投影倍率の差となり、投影像が色ずれてみえてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、高輝度でかつ高精細の画像表示素子を使用した場合でも、高解像で美しい表示の得られる投射型表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、
光源、
色分離素子、
複数の画像表示素子、
複数の樹脂の光学素子が貼付してある色合成プリズム、
投射レンズからなる投射型表示装置において、
樹脂の光学素子には色合成プリズムと反対側の面に硝材が貼付されており、
色合成プリズムに貼付されている複数の樹脂の光学素子において
前記光学素子が吸収するエネルギーが最も多い表示パターンでの
前記光学素子の吸収するエネルギーをＥ、
光学素子に貼付されている硝材の厚さをＤ、温度による屈折率変化をｄｎ／ｄｔ、
前記画像表示素子の対角方向の長さをＰ
とした時、
Ｄ／Ｐ＞０．２
１≦（Ｅｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））ＭＡＸ／（Ｅｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））ＭＩＮ≦１．５
であることを特徴としている。ここで
（Ｅｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））ＭＡＸは
樹脂の光学素子およびその光学素子に貼付している硝材の
（Ｅｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））値の最大値、
（Ｅｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））ＭＩＮは最小値を表している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高輝度でかつ高精細の画像表示素子を使用した場合でも、高解像で美しい表示の得られる投射型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第一実施例
【図２】出側偏光板Ｇ１５の特性を示す図
【図３】出側偏光板Ｂ１７、３７の特性を示す図
【図４】合成プリズム１８、３８の特性を示す図
【図５】超高圧水銀ランプの波長に対するエネルギーを示す図
【図６】本発明の第二実施例
【図７】本発明の第三実施例
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明では、高輝度でかつ高精細の画像表示素子を使用した場合でも、高解像で美しい表示の得られる投射型表示装置を実現している。以下に本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００１０】
図１に本発明第一実施例を示す。
【００１１】
光源（ランプの発光部）１から全方向に射出した光束は放物面リフレクタ２によって略平行光となって射出される。この平行光束は、ＵＶＩＲカットフィルタ３に入射し、第１のレンズアレイ４によって複数の部分光束に分割され、その各々の部分光束が集光される。各々の分割光束は第２のレンズアレイ５近傍に集光され、各々の部分光束が各々光源像（２次光源像）を形成する。第２のレンズアレイ５を射出した分割光束は、コンデンサーレンズ６によって集光され、反射型液晶パネル９を重畳的に照明する。
【００１２】
以上のＵＶＩＲカットフィルタ３からコンデンサーレンズ６により、照明光学系１００が構成される。
【００１３】
図１中のダイクロイックミラー７は青（Ｂ）と赤（Ｒ）の色光を反射し、緑（Ｇ）の色光を透過するダイクロイックミラーである。８はＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する第１の偏光ビームスプリッターであり、偏光分離面を有する。
【００１４】
９Ｒ，９Ｇ，９Ｂはそれぞれ入射した光を反射するとともに画像変調する赤用の反射型液晶表示素子、緑用の反射型液晶表示素子、青用の反射型液晶表示素子である。１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂはそれぞれ、赤用の１／４波長板、緑用の１／４波長板、青用の１／４波長板である。１５は図２に示す特性をもつ、主にＳ偏光を透過するＧ用の出射側偏光板Ｇ、１４はカバーガラスＧである。
【００１５】
１１は入射側偏光板ＲＢであり、Ｐ偏光光を透過する。１２はＲの光の偏光方向を９０度変換し、Ｂの光の偏光方向は変換しない色選択性位相差板Ａである。１３はＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第２の偏光ビームスプリッターであり、偏光分離面を有する。
【００１６】
１６はカラーガラスＲＢである。１７はＢ用の出射側偏光板Ｂであり、図３のような特性をもっている。Ｂの色光はＳ偏光のみを透過し、赤の色光は偏光方向に関係なく透過する。合成プリズム１８は図４のような特性も持っており、Ｂ、Ｇの色光ではダイクロイックミラー、Ｒの色光ではＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する偏光ビームスプリッターの特性をもつプリズムである。
【００１７】
以上のダイクロイックミラー７から合成プリズム１８により、色分解合成光学系２００が構成される。
【００１８】
１９は投射レンズ光学系であり、上記照明光学系，色分解合成光学系および投射レンズ光学系により画像表示光学系が構成される。
【００１９】
次に、照明光学系を通過した後の光学的な作用を説明する。まず、Ｇの光路について説明する。
【００２０】
ダイクロイックミラー７を透過したＧの色光は第１の偏光ビームスプリッター８に入射して偏光分離面でＰ偏光の光が透過し、Ｇ用の反射型液晶表示素子９Ｇへと至る。Ｇ用の反射型液晶表示素子９Ｇにおいては、Ｇの光が画像変調されて反射される。画像変調されたＧの反射光のうちＰ偏光成分は、再び第１の偏光ビームスプリッター９の偏光分離面を透過し、光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＧの反射光のうちＳ偏光成分は、第１の偏光ビームスプリッター９の偏光分離面で反射、硝材Ｓ−ＢＳＬ７のカバーガラスＧ１４、主にＳ偏光を透過する出側偏光板Ｇ１５を透過し、投射光として合成プリズム１８に向かう。このとき、すべての偏光成分をＰ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において、第１の偏光ビームスプリッター８とＧ用の反射型液晶表示素子９Ｇとの間に設けられた１／４波長板１０Ｇの遅相軸を所定の方向に調整することにより、第１の偏光ビームスプリッター８とＧ用の反射型液晶表示素子９Ｇで発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えることができる。第１の偏光ビームスプリッター８から出射したＧの色光は、出側偏光板Ｇ１５を透過し、合成プリズム１８で反射して投射レンズ１９へと至る。
【００２１】
一方、ダイクロイックミラー７を反射したＲとＢの色光は、Ｐ偏光光を透過する入射側偏光板ＲＢ１１に入射する。そしてＲとＢの光は、入射側偏光板ＲＢ１１から出射した後、色選択性位相差板Ａ１２に入射する。色選択性位相差板Ａ１２は、Ｒの色光のみ偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＲの色光はＳ偏光として、Ｂの色光はＰ偏光として第２の偏光ビームスプリッター１３に入射する。Ｓ偏光として第２の偏光ビームスプリッター１３に入射したＲの色光は、第２の偏光ビームスプリッター１３の偏光分離面で反射され、Ｒ用の反射型液晶表示素子９Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として第２の偏光ビームスプリッター１３に入射したＢの色光は、第２の偏光ビームスプリッター１３の偏光分離面を透過してＢ用の反射型液晶表示素子９Ｂへと至る。
【００２２】
Ｒ用の反射型液晶表示素子９Ｒに入射したＲの色光は画像変調されて反射される。画像変調されたＲの反射光のうちＳ偏光成分は、再び第２の偏光ビームスプリッター１３の偏光分離面で反射されて光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＲの反射光のうちＰ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッター１３の偏光分離面を透過して投射光として硝材Ｓ−ＢＡＬ１２のカバーガラスＲＢ１６、出側偏光板Ｂ１７に向かう。
【００２３】
また、Ｂ用の反射型液晶表示素子９Ｂに入射したＢの色光は画像変調されて反射される。画像変調されたＢの反射光のうちＰ偏光成分は、再び第２の偏光ビームスプリッター１３の偏光分離面を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＢの反射光のうちＳ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッター１３の偏光分離面で反射して投射光としてカバーガラスＲＢ１６、出側偏光板Ｂ１７に向かう。
【００２４】
このとき、第２の偏光ビームスプリッター１３とＲ用，Ｂ用の反射型液晶表示素子９Ｒ，９Ｂの間に設けられた１／４波長板１０Ｒ，１０Ｂの遅相軸を調整することにより、Ｇの場合と同じようにＲ，Ｂそれぞれの黒の表示の調整を行うことができる。
【００２５】
こうして１つの光束に合成され、第２の偏光ビームスプリッター１３から出射したＲとＢの色光は、Ｒの色光はＰ偏光、Ｂの色光はＳ偏光でカバーガラスＲＢ１６、出側偏光板Ｂ１７、合成プリズム１８に入射する。
【００２６】
そして、ＲとＢの投射光は合成プリズム１８を透過し、Ｇの色光と合成されて投射レンズ１９に至る。
【００２７】
そして、合成されたＲ，Ｇ，Ｂの投射光は、投射レンズ１９によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影される。
【００２８】
以上説明した光路は反射型液晶表示素子が白表示の場合である為、以下に反射型液晶表示素子が黒表示の場合での光路を説明する。
【００２９】
まず、Ｇの光路について説明する。
【００３０】
ダイクロイックミラー７を透過したＧの色光のＰ偏光光は第１の偏光ビームスプリッター８に入射して偏光分離面で透過し、Ｇ用の反射型液晶表示素子９Ｇへと至る。しかし、反射型液晶表示素子９Ｇが黒表示の為、Ｇの色光は画像変調されないまま反射される。従って、反射型液晶表示素子９Ｇで反射された後もＧの色光はＰ偏光光のままである為、再び第１の偏光ビームスプリッター８の偏光分離面で透過し、光源側に戻され、投射光から除去される。
【００３１】
次に、ＲとＢの光路について説明する。
【００３２】
ダイクロイックミラー７を反射したＲとＢの色光は、Ｐ偏光光を透過する入射側偏光板ＲＢ１１に入射する。そしてＲとＢの色光は、入射側偏光板ＲＢ１１から出射した後、色選択性位相差板Ａ１２に入射する。色選択性位相差板Ａ１２は、Ｒの色光のみ偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＲの色光はＳ偏光として、Ｂの色光はＳ偏光として第２の偏光ビームスプリッター１３に入射する。Ｓ偏光として第２の偏光ビームスプリッター１３に入射したＲの色光は、第２の偏光ビームスプリッター１３の偏光分離面で反射され、Ｒ用の反射型液晶表示素子９Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として第２の偏光ビームスプリッター１３に入射したＢの色光は、第２の偏光ビームスプリッター１３の偏光分離面を透過してＢ用の反射型液晶表示素子９Ｂへと至る。ここでＲ用の反射型液晶表示素子９Ｒは黒表示の為、Ｒ用の反射型液晶表示素子９Ｒに入射したＲの色光は画像変調されないまま反射される。従って、Ｒ用の反射型液晶表示素子９Ｒで反射された後もＲの色光はＳ偏光光のままである為、再び第２の偏光ビームスプリッター１３の偏光分離面で反射し、色選択性位相差板Ａ１２により、Ｐ偏光に変換され、入射側偏光板ＲＢ１１を通過して光源側に戻され、投射光から除去される為、黒表示となる。一方、Ｂ用の反射型液晶表示素子９Ｂに入射したＢの色光はＢ用の反射型液晶表示素子９Ｂが黒表示の為、画像変調されないまま反射される。従って、Ｂ用の反射型液晶表示素子９Ｂで反射された後もＢの色光はＰ偏光光のままである為、再び第２の偏光ビームスプリッター１３の偏光分離面を透過し、入射側偏光板ＲＢ１１を透過して光源側に戻されて投射光から除去される。
【００３３】
以上が、反射型液晶表示素子（反射型液晶パネル）を使用した投射型画像表示装置での光学構成である。
【００３４】
出側偏光板Ｇ１５、出側偏光板Ｂ１７にはぞれぞれカバーガラス１４、１６が貼付されている。この出側偏光板Ｇ１５、出側偏光板１７は樹脂製のものであり、その表面の面精度は、ＷＵＸＧＡなど高精細の液晶パネルの使用において不十分なため、偏光板の表面に十分な面精度のカバーガラス１４、１６を貼付している。
【００３５】
黒表示の際には、前述のように反射型液晶パネルからの反射光は第１および第２の偏光ビームスプリッタを介して照明光学系側に向かうため、出側偏光板１５、１７側に光がほとんど来ないので温度上昇はあまりない。
【００３６】
それに対し白表示には、反射型液晶パネルからの反射光が出側偏光板１５、１７側に向かってくる。その光は偏光板の透過軸と同じ方向の偏光光であるが図２、３に示すように出側偏光板Ｇ１５でＧ光帯域（５００〜５９０ｎｍ）で平均で約９２％、出側偏光板Ｂ１７ではＢ光帯域（４３０−５００ｎｍ）で約８５％、Ｒ光帯域（５９０−６５０ｎｍ）で約９０％の透過率である。そのため透過しない光は偏光板で吸収され温度が上昇してしまう。
【００３７】
この偏光板が熱源となり、カバーガラス１４、１６が温められ、温度分布が発生する。その温度分布とカバーガラスの温度による屈折率変化（ｄｎ／ｄｔ）分だけ光学的なパワーが発生し、その光路での投影倍率が変化してしまう。各光路でこのカバーガラスの熱によって発生した光学的パワーに差が大きいと光路毎での投影倍率の差が大きいことになり、投影像が色ずれてみえてしまう。また、このカバーガラスの温度分布は厚みが厚いほど、より大きく発生する。
【００３８】
そのため本発明第一実施例で偏光板の吸収するエネルギーをＥ、
偏光板に貼付されているカバーガラスの厚さをＤ、温度による屈折率変化をｄｎ／ｄｔ、
前記画像表示素子の対角方向の長さをＰとした時、
Ｄ／Ｐ＞０．２
１≦（Ｅｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））ＭＡＸ／（Ｅｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））ＭＩＮ≦１．５・・・（１）
であることが望ましい。
【００３９】
ここで（Ｅｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））ＭＡＸ  は偏光板およびその偏光板に貼付しているカバーガラスの（Ｅｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））値の最大値、（Ｅｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））ＭＩＮは最小値を表す。
【００４０】
この式の（Ｅｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））は、温度の上昇とそれに伴う光学的なパワーの発生量を表しており、この値が光路毎で大きな差が出ないようにカバーガラスの硝材を選択することが本発明の特徴になっている。
【００４１】
本実施例では光源として投射型表示装置に最も使用されている超高圧水銀ランプを使用しており、波長毎のエネルギー量を図５に示す。エネルギー比は全体を１００とした時、Ｒ光は２０、Ｇ光は４６、Ｂ光は３４である。
【００４２】
また本実施例ではカバーガラスの硝材としてカバーガラスＧ１４はＳ−ＢＳＬ７（ｄｎ／ｄｔ＝２．７）、カバーガラスＲＢ１７はＳ−ＢＡＬ１２（ｄｎ／ｄｔ＝１．９）を選択している。厚みはどちらも７ｍｍ、画像表示素子の対角の長さは１７．８ｍｍである。
【００４３】
そのためどちらもＤ／Ｐ＝０．３９である。
【００４４】
またＧ光路はＥ＝４６ｘ（１００−９２）／１００＝３．６８、ｄｎ／ｄｔ＝２．７、
ＲＢ光路はＥ＝（３４ｘ（１００−８５）＋２０ｘ（１００−９０））／１００＝７．１、
ｄｎ／ｄｔ＝１．９である。
この値を上記（Ｅｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））に代入すると、
Ｇ光路は３．８８、ＲＢ光路は５．２６で、比は１．３６となり、（１）式を満たす。
【００４５】
投射型表示装置の光源として超高圧水銀ランプが最も使用され、各波長毎のエネルギー量は図４のような値である。各色毎のエネルギー比はほぼ一定のため、
Ｄ／Ｐ＞０．２
１≦（（１−Ｔ）ｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））ＭＡＸ／（（１−Ｔ）ｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））ＭＩＮ≦３・・・（２）
も満たしていても本発明の効果は得られる。図５で色毎での最大のエネルギー比は
Ｇ／Ｒ＝２．３であるがこの約３倍のエネルギー比を（２）式のように硝材を選択することで打ち消すことを意味している。
【００４６】
本実施例のＧ光路では
（（１−Ｔ）ｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））＝（１−０．９２）ｘ２．７ｘ０．３９＝０．０８４
ＲＢ光路では
（（１−Ｔ）ｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））
＝（１−（０．８５＋０．９０）／２）ｘ  １．９  ｘ  ０．３９  ＝  ０．０９３
で比は１．１となり、（２）式を満たしている。
【００４７】
本実施例のカバーガラスの硝材としてカバーガラスＧ１４はＳ−ＢＳＬ７（ｄｎ／ｄｔ＝２．７）、カバーガラスＲＢ１７はＳ−ＢＡＬ１２（ｄｎ／ｄｔ＝１．９）を選択しているが、これに限られることはなく、（１）または（２）式を満たすものであれば良い。例えばカバーガラスＧ１４にＳ−ＢＳＭ２５（ｄｎ／ｄｔ＝４．３）、カバーガラスＲＢ１７はＳ−ＢＳＬ７（ｄｎ／ｄｔ＝２．７）を選択しても同等の効果が得られる。
【００４８】
本発明第一実施例のように、どの光路にも偏光板が配置されている場合に限られることはなく、片方は波長板での構成でも構わない。その構成を図６に示し、本発明第二実施例として説明する。
【００４９】
照明光学系１００は第一実施例と同じであるため、説明は省略する。
【００５０】
図６中のダイクロイックミラー２６は青（Ｂ）と赤（Ｒ）の色光を反射し、緑（Ｇ）の色光を透過するダイクロイックミラーである。２７はＳ偏光光を透過する入射側偏光板Ｇ、２８はＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する第１の偏光ビームスプリッターであり、偏光分離面を有する。
【００５１】
２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂはそれぞれ入射した光を反射するとともに画像変調する赤用の反射型液晶表示素子、緑用の反射型液晶表示素子、青用の反射型液晶表示素子である。３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂはそれぞれ、赤用の１／４波長板、緑用の１／４波長板、青用の１／４波長板である。３５はＰ偏光光をＳ偏光光にする１／２波長板Ｇ、３４はカバーガラスＧである。
【００５２】
３１は入射側偏光板ＲＢであり、Ｐ偏光光を透過する。３２はＲの光の偏光方向を９０度変換し、Ｂの光の偏光方向は変換しない色選択性位相差板Ａである。３３はＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第２の偏光ビームスプリッターであり、偏光分離面を有する。
【００５３】
３６はカラーガラスＲＢである。３７はＢ用の出射側偏光板Ｂであり、図３のような特性をもっている。Ｂの色光はＳ偏光のみを透過し、赤の色光は偏光方向に関係なく透過する。合成プリズム３８は図４のような特性も持っており、Ｂ、Ｇの色光ではダイクロイックミラー、Ｒの色光ではＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する偏光ビームスプリッターの特性をもつプリズムである。
【００５４】
以上のダイクロイックミラー２６から合成プリズム３８により、色分解合成光学系３００が構成される。
【００５５】
３９は投射レンズ光学系であり、上記照明光学系，色分解合成光学系および投射レンズ光学系により画像表示光学系が構成される。
【００５６】
次に、照明光学系を通過した後の光学的な作用を説明する。まず、Ｇの光路について説明する。
【００５７】
ダイクロイックミラー２６を透過したＧの色光は、Ｓ偏光光が入射側偏光板Ｇ２７によって透過し、第１の偏光ビームスプリッター２８に入射して偏光分離面でＳ偏光の光が反射し、Ｇ用の反射型液晶表示素子２９Ｇへと至る。Ｇ用の反射型液晶表示素子２９Ｇにおいては、Ｇの光が画像変調されて反射される。画像変調されたＧの反射光のうちＳ偏光成分は、再び第１の偏光ビームスプリッター２８の偏光分離面を反射し、光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＧの反射光のうちＰ偏光成分は、第１の偏光ビームスプリッター２８の偏光分離面を透過、硝材Ｓ−ＢＳＬ７のカバーガラスＧ３４、Ｐ偏光光をＳ偏光光に変える１／２波長板Ｇ３５を透過し、投射光として合成プリズム３８に向かう。このとき、すべての偏光成分をＳ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において、第１の偏光ビームスプリッター２８とＧ用の反射型液晶表示素子２９Ｇとの間に設けられた１／４波長板３０Ｇの遅相軸を所定の方向に調整することにより、第１の偏光ビームスプリッター２８とＧ用の反射型液晶表示素子２９Ｇで発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えることができる。第１の偏光ビームスプリッター２８から出射したＧの色光は、１／２波長板Ｇ３５を透過し、合成プリズム３８で反射して投射レンズ３９へと至る。
【００５８】
一方、ダイクロイックミラー７２６を反射したＲとＢの色光は、Ｐ偏光光を透過する入射側偏光板ＲＢ３１に入射する。そしてＲとＢの光は、入射側偏光板ＲＢ３１から出射した後、色選択性位相差板Ａ３２に入射する。色選択性位相差板Ａ３２は、Ｒの色光のみ偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＲの色光はＳ偏光として、Ｂの色光はＰ偏光として第２の偏光ビームスプリッター３３に入射する。Ｓ偏光として第２の偏光ビームスプリッター３３に入射したＲの色光は、第２の偏光ビームスプリッター３３の偏光分離面で反射され、Ｒ用の反射型液晶表示素子２９Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として第２の偏光ビームスプリッター３３に入射したＢの色光は、第２の偏光ビームスプリッター３３の偏光分離面を透過してＢ用の反射型液晶表示素子２９Ｂへと至る。
【００５９】
Ｒ用の反射型液晶表示素子２９Ｒに入射したＲの色光は画像変調されて反射される。画像変調されたＲの反射光のうちＳ偏光成分は、再び第２の偏光ビームスプリッター３３の偏光分離面で反射されて光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＲの反射光のうちＰ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッター３３の偏光分離面を透過して投射光として硝材Ｓ−ＦＴＭ１６のカバーガラスＲＢ３６、出側偏光板Ｂ３７に向かう。
【００６０】
また、Ｂ用の反射型液晶表示素子２９Ｂに入射したＢの色光は画像変調されて反射される。画像変調されたＢの反射光のうちＰ偏光成分は、再び第２の偏光ビームスプリッター３３の偏光分離面を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＢの反射光のうちＳ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッター３３の偏光分離面で反射して投射光としてカバーガラスＲＢ３６、出側偏光板Ｂ３７に向かう。
【００６１】
このとき、第２の偏光ビームスプリッター３３とＲ用，Ｂ用の反射型液晶表示素子２９Ｒ，２９Ｂの間に設けられた１／４波長板３０Ｒ，３０Ｂの遅相軸を調整することにより、Ｇの場合と同じようにＲ，Ｂそれぞれの黒の表示の調整を行うことができる。
【００６２】
こうして１つの光束に合成され、第２の偏光ビームスプリッター３３から出射したＲとＢの色光は、Ｒの色光はＰ偏光、Ｂの色光はＳ偏光でカバーガラスＲＢ３６、出側偏光板Ｂ３７、合成プリズム３８に入射する。
【００６３】
そして、ＲとＢの投射光は合成プリズム３８を透過し、Ｇの色光と合成されて投射レンズ３９に至る。
【００６４】
そして、合成されたＲ，Ｇ，Ｂの投射光は、投射レンズ３９によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影される。
【００６５】
以上説明した光路は反射型液晶表示素子が白表示の場合である為、以下に反射型液晶表示素子が黒表示の場合での光路を説明する。
【００６６】
まず、Ｇの光路について説明する。
【００６７】
ダイクロイックミラー２６を透過したＧの色光は、Ｓ偏光光が入射側偏光板Ｇ２７を透過し、第１の偏光ビームスプリッター２８に入射して偏光分離面で反射し、Ｇ用の反射型液晶表示素子２９Ｇへと至る。しかし、反射型液晶表示素子２９Ｇが黒表示の為、Ｇの色光は画像変調されないまま反射される。従って、反射型液晶表示素子２９Ｇで反射された後もＧの色光はＳ偏光光のままである為、再び第１の偏光ビームスプリッター２８の偏光分離面で反射し、光源側に戻され、投射光から除去される。
【００６８】
次に、ＲとＢの光路について説明する。
【００６９】
ダイクロイックミラー２６を反射したＲとＢの色光は、Ｐ偏光光を透過する入射側偏光板ＲＢ３１に入射する。そしてＲとＢの色光は、入射側偏光板ＲＢ３１から出射した後、色選択性位相差板Ａ３２に入射する。色選択性位相差板Ａ３２は、Ｒの色光のみ偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＲの色光はＳ偏光として、Ｂの色光はＳ偏光として第２の偏光ビームスプリッター３３に入射する。Ｓ偏光として第２の偏光ビームスプリッター３３に入射したＲの色光は、第２の偏光ビームスプリッター３３の偏光分離面で反射され、Ｒ用の反射型液晶表示素子２９Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として第２の偏光ビームスプリッター３３に入射したＢの色光は、第２の偏光ビームスプリッター３３の偏光分離面を透過してＢ用の反射型液晶表示素子２９Ｂへと至る。ここでＲ用の反射型液晶表示素子２９Ｒは黒表示の為、Ｒ用の反射型液晶表示素子２９Ｒに入射したＲの色光は画像変調されないまま反射される。従って、Ｒ用の反射型液晶表示素子２９Ｒで反射された後もＲの色光はＳ偏光光のままである為、再び第２の偏光ビームスプリッター３３の偏光分離面で反射し、色選択性位相差板Ａ３２により、Ｐ偏光に変換され、入射側偏光板ＲＢ３１を通過して光源側に戻され、投射光から除去される為、黒表示となる。一方、Ｂ用の反射型液晶表示素子２９Ｂに入射したＢの色光はＢ用の反射型液晶表示素子２９Ｂが黒表示の為、画像変調されないまま反射される。従って、Ｂ用の反射型液晶表示素子２９Ｂで反射された後もＢの色光はＰ偏光光のままである為、再び第２の偏光ビームスプリッター３３の偏光分離面を透過し、入射側偏光板ＲＢ３１を透過して光源側に戻されて投射光から除去される。
【００７０】
以上が、反射型液晶表示素子（反射型液晶パネル）を使用した投射型画像表示装置での光学構成である。
【００７１】
１／２波長板Ｇ３５、出側偏光板Ｂ３７にはぞれぞれカバーガラス３４、３６が貼付されている。この１／２波長板Ｇ３５、出側偏光板Ｂ３７は樹脂製のものであり、その表面の面精度は、ＷＵＸＧＡなど高精細の液晶パネルの使用において不十分なため、偏光板、波長板の表面に十分な面精度のカバーガラス３４、３６を貼付している。
【００７２】
黒表示の際には、前述のように反射型液晶パネルからの反射光は第１および第２の偏光ビームスプリッタを介して照明光学系側に向かうため、１／２波長板Ｇ３５、出側偏光板Ｂ３７側に光がほとんど来ないので温度上昇はあまりない。
【００７３】
それに対し白表示には、反射型液晶パネルからの反射光が１／２波長板３５、出側偏光板３７側に向かってくる。出側偏光板Ｂ３７ではその光は偏光板の透過軸と同じ方向の偏光光であるが図３に示すようにＢ光帯域（４３０−５００ｎｍ）で約８５％、Ｒ光帯域（５９０−６５０ｎｍ）で約９０％の透過率である。そのため透過しない光は偏光板で吸収され温度が上昇してしまう。また１／２波長板３５は波長板のため吸収が少なく、透過率は約９９％である。
【００７４】
本実施例では第一実施例と同じく、光源として投射型表示装置に最も使用されている超高圧水銀ランプを使用しており、波長毎のエネルギー量を図５に示す。エネルギー比は全体を１００とした時、Ｒ光は２０、Ｇ光は４６、Ｂ光は３４である。
【００７５】
また本実施例ではカバーガラスの硝材としてカバーガラスＧ３４はＳ−ＢＳＬ７（ｄｎ／ｄｔ＝２．７）、カバーガラスＲＢ３６はＳ−ＦＴＭ１６（ｄｎ／ｄｔ＝０．２）を選択している。厚みはどちらも７ｍｍ、画像表示素子の対角の長さは１７．８ｍｍである。
【００７６】
そのためどちらもＤ／Ｐ＝０．３９である。
またＧ光路はＥ＝４６ｘ（１００−９９）／１００＝０．４６、ｄｎ／ｄｔ＝２．７、
ＲＢ光路はＥ＝（３４ｘ（１００−８５）＋２０ｘ（１００−９０））／１００＝７．１、
ｄｎ／ｄｔ＝０．２である。
この値を上記（Ｅｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））に代入すると
Ｇ光路は０．４８、ＲＢ光路は０．５５で、比は１．１４となり、（１）式を満たす。
【００７７】
また、本実施例のＧ光路では
（（１−Ｔ）ｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））＝（１−０．９９）ｘ２．７ｘ０．３９＝０．０１１
ＲＢ光路では
（（１−Ｔ）ｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））
＝（１−（０．８５＋０．９０）／２）ｘ０．２ｘ０．３９＝０．００９８
で比は１．０８となり、（２）式を満たしている。
【００７８】
本実施例のカバーガラスの硝材としてカバーガラスＧ３４はＳ−ＢＳＬ７（ｄｎ／ｄｔ＝２．７）、カバーガラスＲＢ３６はＳ−ＦＴＭ１６（ｄｎ／ｄｔ＝０．２）を選択しているが、これに限られることはなく、（１）または（２）式を満たすものであれば良い。
【００７９】
本発明第一、第二実施例では反射型液晶パネルを用いたが、これに限られることはなく、透過型液晶での構成でも構わない。その構成を図７に示し、本発明第三実施例として説明する。
【００８０】
照明光学系１００は第一実施例と同じであるため、説明は省略する。
【００８１】
まずＲの光路について説明する。図７中のダイクロイックミラーＡ４７は緑（Ｇ）と青（Ｂ）の色光を透過し、赤（Ｒ）の色光を反射するダイクロイックミラーである。ダイクロイックミラーＡ４７で反射したＲの色光はミラーＡ４８で反射する。その後、Ｐ偏光光を透過する入射側偏光板Ｒ４９Ｒを透過したＰ偏光光は透過型液晶パネル５０Ｒに入射する。白表示の場合はＳ偏光光に変調され、硝材がＳ−ＢＳＬ７のカバーガラスＲ５２を透過し、Ｓ偏光光を透過する出側偏光板Ｒ５１Ｒを透過し、合成プリズム６１に入射する。黒表示の場合はＰ偏光光のまま透過型液晶パネル５０Ｒを出射し、Ｓ偏光光を透過する出側偏光板Ｒ５１Ｒで吸収される。
【００８２】
次にＧの光路について説明する。図７中のダイクロイックミラーＡ４７で透過したＧの色光は、Ｇの色光は反射、Ｂの色光は透過するダイクロイックミラーＢ５３で反射する。その後、Ｓ偏光光を透過する入射側偏光板Ｇ４９Ｇを透過したＳ偏光光は透過型液晶パネル５０Ｇに入射する。白表示の場合はＰ偏光光に変調され、硝材がＳ−ＢＳＭ３のカバーガラスＧ５４を透過し、Ｐ偏光光を透過する出側偏光板Ｇ５１Ｇを透過し、合成プリズム６１に入射する。黒表示の場合はＳ偏光光のまま透過型液晶パネル５０Ｇを出射し、Ｐ偏光光を透過する出側偏光板Ｇ５１Ｇで吸収される。
【００８３】
次にＢの光路について説明する。Ｂの色光は図７中の透過するダイクロイックミラーＢ５３を透過する。その後、リレーレンズＡ５５、ミラーＢ５６、リレーレンズＢ５７、ミラーＣ５８、リレーレンズＣ５９を介し、入射側偏光板Ｂ４９Ｂに入射する。Ｐ偏光光を透過する入射側偏光板Ｂ４９Ｂを透過したＰ偏光光は透過型液晶パネル５０Ｂに入射する。白表示の場合はＳ偏光光に変調され、硝材がＳ−ＢＡＬ１２のカバーガラスＢ６０を透過し、Ｓ偏光光を透過する出側偏光板Ｂ５１Ｂを透過し、合成プリズム６１に入射する。黒表示の場合はＰ偏光光のまま透過型液晶パネル５０Ｂを出射し、Ｓ偏光光を透過する出側偏光板Ｂ５１Ｂで吸収される。
【００８４】
以上のダイクロイックミラーＡ４７から合成プリズム６１により、色分解合成光学系４００が構成される。
【００８５】
６２は投射レンズ光学系であり、上記照明光学系，色分解合成光学系および投射レンズ光学系により画像表示光学系が構成される。
【００８６】
合成プリズム６１はＲとＢの色光は反射、Ｇの色光は透過の特性を持つダイクロイックプリズムである。この合成プリズムによってＲ、Ｇ、Ｂの色光は合成されて投射レンズ６２に至る。
【００８７】
そして、合成されたＲ，Ｇ，Ｂの色光は、投射レンズ６２によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影される。
【００８８】
本実施例では第一、第二実施例と同じく、光源として投射型表示装置に最も使用されている超高圧水銀ランプを使用しており、波長毎のエネルギー量を図５に示す。エネルギー比は全体を１００とした時、Ｒ光は２０、Ｇ光は４６、Ｂ光は３４である。
また本実施例ではカバーガラスの硝材としてカバーガラスＲ５２はＳ−ＢＳＬ７（ｄｎ／ｄｔ＝２．７）、カバーガラスＧ５４はＳ−ＢＳＭ３（ｄｎ／ｄｔ＝１．２）、カバーガラスＢ６０はＳ−ＢＡＬ１２（ｄｎ／ｄｔ＝１．９）を選択している。厚みはどれも７ｍｍ、画像表示素子の対角の長さは１７．８ｍｍである。
【００８９】
そのためどちらもＤ／Ｐ＝０．３９である。
【００９０】
この第三実施例は第一、第二実施例と異なり、黒表示時に出側偏光板で透過型液晶パネルからの光を吸収するため、最も温度上昇が大きい。その際の透過率はどの光路も１％程度である。よって
Ｇ光路はＥ＝４６ｘ（１００−１）／１００＝４５．５４、ｄｎ／ｄｔ＝１．２、
Ｒ光路はＥ＝２０ｘ（１００−１）／１００＝１９．８、ｄｎ／ｄｔ＝２．７
Ｂ光路はＥ＝３４ｘ（１００−１）／１００＝３３．６６、ｄｎ／ｄｔ＝１．９である。
【００９１】
この値を上記（Ｅｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））に代入すると
Ｇ光路は２１．３、Ｒ光路は２０．８、Ｂ光路は２４．９で、値が最大のＢ光路と最小のＲ光路の比は１．２０となり、（１）式を満たす。
【００９２】
また、本実施例のＧ光路では
（（１−Ｔ）ｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））＝（１−０．０１）ｘ１．２ｘ０．３９＝０．４６３
Ｒ光路では
（（１−Ｔ）ｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））＝（１−０．０１）ｘ２．７ｘ０．３９＝１．０４２
Ｂ光路では
（（１−Ｔ）ｘ（ｄｎ／ｄｔ）ｘ（Ｄ／Ｐ））＝（１−０．０１）ｘ１．９ｘ０．３９＝０．７３４
で最大のＲ光路と最小のＧ光路の比は２．２５となり、（２）式を満たしている。
【００９３】
本実施例のカバーガラスの硝材としてカバーガラスＲ５２はＳ−ＢＳＬ７（ｄｎ／ｄｔ＝２．７）、カバーガラスＧ５４はＳ−ＢＳＭ３（ｄｎ／ｄｔ＝０．２）、カバーガラスＢ６０はＳ−ＢＡＬ１２（ｄｎ／ｄｔ＝１．９）を選択しているが、これに限られることはなく、（１）または（２）式を満たすものであれば良い。
【符号の説明】
【００９４】
１                      光源
２                      リフレクタ
３                      ＵＶＩＲカットフィルタ
４                      第１のレンズアレイ
５                      第２のレンズアレイ
６                      コンデンサーレンズ
７、２６、４７、５３    ダイクロイックミラー    
１１、２７、３１、４９  入射側偏光板
８、２８                第１の偏光ビームスプリッタ−    
９、２９、５０          画像表示素子
１０、３０              １／４波長板
１２、３２              色選択性位相差板
１３、３３              第２の偏光ビームスプリッタ−
１５、１７、３７、５１  出射側偏光板
３５                    １／２波長板
１８、３８、６１        合成プリズム
１４、１６、３４、３６
５２、５４、６０        カバーガラス
１９、３９、６２        投射レンズ光学系
１００                  照明光学系
２００、３００、４００  色分解合成光学系
【図１】
2014041228.tif 000003
【図２】
2014041228.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014041228.tif 000008
【図７】
2014041228.tif 000009