(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を投射面に投影する投射レンズを有する投射型表示装置であって、
光源からの光を重心波長がλ１となる第１色光と重心波長がλ２となる第２色光に分離する分離素子と、
前記第１色光を光変調する第１の反射型画像表示素子と、
前記第２色光を光変調する第２の反射型画像表示素子と、
前記分離素子と前記第１の反射型画像表示素子との間に配置される第１の平行平板と、前記分離素子と前記第２の反射型画像表示素子との間に配置される第２の平行平板と、を有し、
前記第１の平行平板と前記第２の平行平板は互いに同じ厚みであるとともに、互いに同じ硝材で構成されており、
前記第１色光の重心波長λ１の光が、前記分離素子から前記第１の反射型画像表示素子に至る際の光路を前記第１色光の正規光路とし、前記第１色光の重心波長λ１の光が、前記分離素子から前記第２の反射型画像表示素子に至る際の光路を前記第１色光の非正規光路とするとき、前記第１色光の正規光路と前記第１色光の非正規光路の光路長差が、前記光源の可干渉距離の半分以上かつ前記光源の可干渉距離の５倍以下であり、
前記第１色光の正規光路と前記第１色光の非正規光路との光路長差は、前記第１色光の重心波長λ１の軸上色収差から、前記第２色光の重心波長λ２の軸上色収差を引いた値と、前記第２の平行平板に前記第２色光が入射した際の前記第２の平行平板の空気換算長から、前記第２の平行平板に前記第１色光が入射した際の前記第２の平行平板の空気換算長を引いた値との合計の絶対値である、
ことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記第２色光の重心波長λ２の光が、前記分離素子から前記第２の反射型画像表示素子に至る際の光路を前記第２色光の正規光路とし、前記第２色光の重心波長λ２の光が、前記分離素子から前記第１の反射型画像表示素子に至る際の光路を前記第２色光の非正規光路とするとき、前記第２色光の正規光路と前記第２色光の非正規光路との光路長差が、前記光源の可干渉距離の半分以上かつ前記光源の可干渉距離の５倍以下であり、
前記第２色光の正規光路と前記第２色光の非正規光路との光路長差は、前記第２色光の重心波長λ２の軸上色収差から、前記第１色光の重心波長λ１の軸上色収差を引いた値と、前記第１の平行平板に前記第１色光が入射した際の前記第１の平行平板の空気換算長から、前記第１の平行平板に前記第２色光が入射した際の前記第１の平行平板の空気換算長を引いた値との合計の絶対値である、
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】
前記投射レンズの軸上色収差であって、前記第１及び第２色光と異なる第３色光の重心波長λ３を基準とした前記第１色光の重心波長λ１の軸上色収差であるＴ１[μｍ]と、
前記第３色光の重心波長λ３を基準とした前記第２色光の重心波長λ２の軸上色収差であるＴ２[μｍ]とが互いに異なっていることを特徴とする請求項１または２に記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記投射レンズの軸上色収差であって、前記第１及び第２色光と異なる第３色光の重心波長λ３を基準とした前記第１色光の重心波長λ１の軸上色収差をＴ１[μｍ]、前記第３色光の重心波長λ３を基準とした前記第２色光の重心波長λ２の軸上色収差をＴ２[μｍ]とするとき、
Ｔ１の絶対値、Ｔ２の絶対値は共に２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記分離素子は、前記光源から入射した前記第１及び第２色光を分離すると共に、前記第１及び第２の反射型画像表示素子で反射された前記第１及び第２色光を合成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
【請求項６】
前記分離素子と前記第１の反射型画像表示素子との間の光路、及び前記分離素子と前記第２の反射型画像表示素子との間の光路には、偏光ビームスプリッタ及びダイクロイックミラーは配置されていないことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
【請求項７】
前記第１及び第２色光と異なる第３色光を変調する第３の反射型画像表示素子と、
前記分離素子よりも前記光源側に配置されており、前記第１及び前記第２色光の光路と、前記第３色光の光路とを分離する副分離素子と、
前記副分離素子から出射した前記第３色光が入射し、偏光分離面でＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する偏光ビームスプリッタと、
を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
【請求項８】
前記光源の可干渉距離Ｌが３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
【請求項９】
前記第１色光が青帯域の光であり、前記第２色光が赤帯域の光であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一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】
本発明は反射型の画像表示素子を用いる投射型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
反射型の画像表示素子を用いた投射型表示装置の問題点として、偏光分離素子の偏光分離膜を全透過するはずの光の一部が偏光分離膜で反射してしまうことにより、その若干の反射光と透過光により干渉縞が発生してしまうことが知られている。
【０００３】
そこで、特許文献１および２では、２つの画像表示素子を偏光分離膜からの距離が不等距離になるように配置し、かかる干渉縞を低減している。また、これらの発明では、画像表示素子のずれ量に相当する軸上色収差を投射レンズに付与することにより、２つの画像表示素子の位置をピント方向にずらしたことによる画像（いずれか一方の色の画像）のボケを防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０４７９６７号公報
【特許文献２】特開２００６−３４３６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１および２に記載の発明では、干渉縞を低減することは可能だが、投射レンズに軸上色収差を付与しているので２つの色帯域のうち、少なくとも１つの帯域内で色にじみが発生し同色の解像が劣化するという課題があった。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するために、干渉縞の発生を抑え、且つ、色にじみを低減する投射型表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての投射型表示装置は、画像を投射面に投影する投射レンズを有する投射型表示装置であって、光源からの光を重心波長がλ１となる第１色光と重心波長がλ２となる第２色光に分離する分離素子と、前記第１色光を光変調する第１の反射型画像表示素子と、前記第２色光を光変調する第２の反射型画像表示素子と、前記分離素子と前記第１の反射型画像表示素子との間に配置される第１の平行平板と、前記分離素子と前記第２の反射型画像表示素子との間に配置される第２の平行平板と、を有し、前記第１の平行平板と前記第２の平行平板は互いに同じ厚みであるとともに、互いに同じ硝材で構成されており、前記第１色光の重心波長λ１の光が、前記分離素子から前記第１の反射型画像表示素子に至る際の光路を前記第１色光の正規光路とし、前記第１色光の重心波長λ１の光が、前記分離素子から前記第２の反射型画像表示素子に至る際の光路を前記第１色光の非正規光路とするとき、前記第１色光の正規光路と前記第１色光の非正規光路の光路長差が、前記光源の可干渉距離の半分以上かつ前記光源の可干渉距離の５倍以下であり、前記第１色光の正規光路と前記第１色光の非正規光路との光路長差は、前記第１色光の重心波長λ１の軸上色収差から、前記第２色光の重心波長λ２の軸上色収差を引いた値と、前記第２の平行平板に前記第２色光が入射した際の前記第２の平行平板の空気換算長から、前記第２の平行平板に前記第１色光が入射した際の前記第２の平行平板の空気換算長を引いた値との合計の絶対値である、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、投射レンズに大きな軸上色収差を発生する事無く干渉縞の発生を抑えることが出来、且つ、色にじみを低減させ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】
【０００９】
【図１】本発明の投射型表示装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の投射型表示装置から出射される光束のスペクトル（スクリーンスペクトル）を示すグラフである。
【図３】ＲＧＢ等色関数を示すグラフである。
【図４】図２に示すスクリーンスペクトルと図３に示す等色関数との積と重心波長を示すグラフである。
【図５】実施例１で用いる位相板の構成図である。
【図６】実施例１で用いる投射レンズの軸上色収差の特性を示す図である。
【図７】実施例１の偏光分離素子、位相板、画像表示素子の配置図である。
【図８】本発明の偏光分離素子の特性を示す図である。
【図９】マイケルソン干渉計の原理を用いた光学系を示す図である。
【図１０】実施例２，参考例１で用いる投射レンズの軸上色収差の特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１１】
本発明は干渉を起こす２経路の光路長に着目し、光合成系としては収差を考慮した最適光路長でありながら、漏れ光が為す光学系では非干渉状態となるような設計をするものである。以下に本発明の実施形態を示す。
【実施例１】
【００１２】
図１は本発明の投射型表示装置の構成図である。
【００１３】
まず、本実施例で用いる素子の役割および諸定義を行う。偏光分離素子（以下、ＰＢＳともいう。）はＰ偏光光を透過、Ｓ偏光光を反射する特性を示し、波長選択性位相板は所定の波長帯域のみ位相を回転する特性を示す。また青、緑、赤それぞれの色光をＢ光（第１色光，青帯域）、Ｇ光（第３色光，緑帯域）、Ｒ光（第２色光，赤帯域）とし、その重心波長をそれぞれ、Ｂ光の重心波長λ１＝４４０ｎｍ、Ｇ光の重心波長λ３＝５５０ｎｍ、Ｒ光の重心波長λ２＝６２０ｎｍとする。ここで示す重心波長とは、図２に示すプロジェクタから出射される光束のスペクトルであるスクリーンスペクトルと図３に示す等色関数との積から算出された重心をとった波長である。図２に示されるスクリーンスペクトルは、プロジェクタから出射された光を拡散板を介して分光放射器で測定することにより得られる。図４は、図２で示される各色光（Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光）と図３で示される等色関数の各色光をそれぞれ掛け合わせたものを示している。図４の点線部分が各波長帯域の重心波長を示す。この重心波長は、図４の各波長帯域の加重平均から求められる。
【００１４】
図１において、１は光源であり、本実施形態では高圧水銀ランプを用いている。２は放物面リフレクタ、３は第１レンズアレイ、４は第２レンズアレイ、５は偏光変換素子、６はコンデンサレンズである。ここで、レンズアレイとは、複数の微小なレンズが配列された光学素子のことである。７は色分離素子としてのダイクロイックミラー、８は不要な偏光光をカットする偏光板、９は偏光分離面でＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する偏光分離素子である。
【００１５】
偏光分離面には偏光分離膜が積層されて形成されており、１０は位相板、１１はＧ光を光変調するＧ用の画像表示素子である。本発明では、画像表示素子としているが、具体的な素子として反射型液晶表示素子ＬＣＯＳ、ＤＭＤ素子（ＤＬＰ）などが挙げられる。１３は偏光板、１４はＢ光のみに作用し、その偏光方向を９０°回転させる波長選択性位相板である。１５は偏光分離面でＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する偏光分離素子、１６は位相板、１７はＢ光を光変調するＢ用の画像表示素子（第１の反射型画像表示素子）である。１８は位相板、１９はＲ光を光変調するＲ用の画像表示素子（第２の反射型画像表示素子）である。２０はＲ光のみに作用し、その偏光方向を９０°回転させる波長選択性位相板、１２は偏光分離面でＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する偏光分離素子、２１は画像を投射面に投影する投射レンズ（投射光学系）である。
【００１６】
ここで用いている位相板１０、１６、１８は図５に示すように平行平板３１の片面にフィルム３２を貼合された構造となっている。本実施例では、位相板１６に用いる平行平板３１（第１の平行平板）と位相板１８に用いる平行平板３１（第２の平行平板）の厚みＤを１．５ｍｍ、硝材をＳ−ＴＩＨ５３とした。従来、位相板１６，１８に用いる平行平板３１の材質は、安価な白板ガラスであったが、本発明においては高分散の硝材Ｓ−ＴＩＨ５３を用いている。本発明では、偏光分離素子１５と各画像表示素子の間の単独光路中に屈折率波長分散の大きい硝材を配置させる事を特徴とし、平行平板３１に高分散の硝材を用いることで後述するように干渉縞を回避することが可能である。また、本実施例では位相板１６，１８に用いる平行平板３１の硝材として同一のものを使用しているが、後述する実施例３のように、位相板１６の平行平板３１の硝材の材質と位相板１８の平行平板３１の硝材の材質と、を互いに異ならせても良い。つまり、硝材のＲ光やＢ光に対する透過率やコスト等を考慮し、位相板１６，１８のそれぞれに適切な硝材を用いることができる。具体的には、位相板１６（Ｂ光路）に用いる平行平板３１に使用される高分散の硝材を硝材Ｓ−ＴＩＨ５３とし、位相板１８（Ｒ光路）に用いる平行平板３１に使用される高分散の硝材を硝材Ｓ−ＬＡＨ７９を用いる等、異なるようにしても良い。ただし、硝材Ｓ−ＬＡＨ７９は屈折率波長分散は大きいが、Ｂ帯域透過率が低い為に位相板１６（Ｂ光路）に使用するのは不向きである。また、位相板１６の平行平板の厚みと位相板１８の平行平板の厚みは、互いに異なっていても良い。
【００１７】
本実施例にて使用される硝材Ｓ−ＴＩＨ５３の各波長の屈折率は４４０ｎｍで１．８９４、６２０ｎｍで１．８４１と表せる。また、本実施例で用いる投射レンズ２１の軸上色収差の特性を図６に示す。本特性はＧ光の重心波長５５０ｎｍの結像位置を基準に各波長における結像位置を示したグラフである。ここではＢ光の重心波長λ１（４４０ｎｍ）とＲ光の重心波長λ２（６２０ｎｍ）の軸上色収差量ΔＢ１、ΔＲ１はそれぞれ１５μｍと同値となるような設計となっている。
【００１８】
以下、本発明を実施する上で重要な画像表示素子の固着位置の決定について説明を行う。
【００１９】
各色光に対応する画像表示素子の固着位置は各色光の重心波長により決定する。
【００２０】
図６に示すように本実施例で用いる投射レンズのＧ光の重心波長５５０ｎｍを基準とした軸上色収差がＢ光の重心波長４４０ｎｍとＲ光の重心波長６２０ｎｍで同値なので、単独光路の空気換算長が等しい事を示す。つまりその位置に各色光の画像表示素子が固着されるのである。
【００２１】
図７を用いてこれを説明する。図７は、本実施例の偏光分離素子１５、位相板１６，１８、画像表示素子１７，１９の配置図である。偏光分離素子１５から位相板１６，１８までの距離は２．０ｍｍである。偏光分離素子１５から画像表示素子１７，１９までの距離（ｉｎ ａｉｒ）を６ｍｍとすると、位相板１６とＢ用の画像表示素子１７までの距離が３．２０８となる位置で画像表示素子１７が固着される。また、位相板１８からＲ用の画像表示素子１９までの距離が３．１８５３となる位置で画像表示素子１９が固着される。以下、表１にまとめた数値を示す。
【００２２】
【表１】
0005947479.tif 000002
【００２３】
ここで、本実施例では、位相板１６，１８の硝材は同一の硝材が使用され、位相板１６，１８の板厚は共にｄで示された１．５ｍｍである。位相板は、上述したように平行平板３１とフィルム３２から構成されているが、そのフィルム３２は非常に薄いものから構成されている。したがって、位相板の板厚ｄは、本発明では平行平板３１の厚さを示している。なお、ｎは、屈折率である。位相板１６，１８の硝材は同一であるが、Ｂ光の重心波長に対する屈折率（１．８９４）とＲ光の重心波長に対する屈折率（１．８４１）が異なるため、表１において位相板（平行平板３１）の屈折率ｎが異なって表示されている。
【００２４】
次に干渉縞の発生について説明する。
【００２５】
現在使用している光学部品、例えば波長選択性の位相板、偏光分離素子、画像表示素子の光学特性は完全なものではなく、入射偏光や入射角度により異なるが漏れ光が発生する。図８に偏光分離素子の光学特性の一例を示す。最も理想の特性であるすべての入射角度でＰ偏光光は透過、Ｓ偏光光は反射に対して劣化している事がわかる。
【００２６】
干渉縞は同一の波長で発生する。よってこれらの光学部品の漏れ光などで各色光が正規光路と非正規光路に分離した光が再び合流し、その間の距離（ｉｎ ａｉｒ）がある所定の距離（可干渉距離Ｌ）以内であるときに干渉縞が発生する。例えばＢ光の場合を例に図７を用いて説明する。ＰＢＳ１５にＰ偏光光で入射したＢ光はＰＢＳ１５を透過し正規光路であるＢ用経路を通過する。それに対して極僅かだがＰＢＳ１５を反射したＢ光は非正規光路であるＲ用光路を通過する。これらの光が各画像表示素子を反射し再びＰＢＳ１５で合流し、かつ正規光路と非正規光路の光路長差が所定の距離以内であるときに干渉縞は発生する。ではここでＢ光にとっての、正規光路と非正規光路の偏光分離素子１５から各画像表示素子までの空気換算長の差の計算をおこなう。表２にまとめた数値を示す。（なお、本実施例と後述の実施例２において、正規光路と非正規光路の空気換算長の差は、正規光路と非正規光路の光路長の差と等しくなる。）
【００２７】
Ｂ光にとっての正規光路の空気換算長は６．０ｍｍである。一方、非正規光路だが、偏光分離素子１５から位相板１８までの２．０ｍｍまでは正規光路と同じである。しかし、位相板１８からＲ用画像表示素子１９までは上述したように３．１８５３ｍｍ、また位相板１８の空気換算長は１．５／１．８９４＝０．７９２ｍｍであり、合計で５．９７７３ｍｍとなる。
【００２８】
このためにＢ光の正規光路と非正規光路の空気換算長の差が２２．７μｍとなる。
【００２９】
同様にＲ光でも同様の計算を行なうと正規光路と非正規光路の空気換算長の差は−２２．８μｍとなる。表３にまとめた数値を示す。
【００３０】
本光学系で使用している光源１の可干渉距離は約３０μｍであるので、偏光分離素子１５と画像表示素子の片道で約１５μｍの光路長差があれば干渉縞は発生しない。光源１とは異なる光源を使用した場合でも、可干渉距離が約３０μｍ以下の光源であれば、偏光分離素子１５と画像表示素子の片道で約１５μｍの光路長差があれば干渉縞は発生しない。
【００３１】
よって、本実施例では投射レンズの色消しを行っていても干渉縞を回避する事が可能である。
【００３２】
ここで可干渉距離算出について図９を用いて説明を行う。図９はマイケルソン干渉計の原理を用いた光学系であり、４１は光源、４２はハーフミラー、４３は第１のミラー、４４は第２のミラー、４５は受光部を示す。光学作用を説明すると光源４１からの光がハーフミラー４２で分離し、ハーフミラー４２で反射した光は第１のミラー４３で反射した後、ハーフミラー４２を透過し受光部４５に到達する。一方ハーフミラー４２を透過した光は第２のミラー４４で反射した後、ハーフミラー４２で反射し受光部４５に到達する。ハーフミラー４２で反射および透過した光が再びハーフミラーで合成され、かつ両光路の光路長差が一定距離以下である場合にふたつの光は干渉する。この一定距離を可干渉距離という。可干渉距離の算出方法として、第１のミラー４３または第２のミラー４４のいずれかを固定し、逆のミラーを光軸方向にシフトし干渉縞が発生し、消えるまでのシフト量が可干渉距離を表すのである。
【００３３】
実施例１において、本発明の効果を満たす条件を数式化すると以下のように示される。
【００３４】
本実施例ではＢ光Ｒ光の正規光路と非正規光路の空気換算長の差が２２．７μｍ、２２．８μｍである。例えば、正規光路と非正規光路の空気換算長の差をこれ以上大きくしても構わないが干渉縞に対する影響は特に無い。逆に光学系の大型化、コスト増となるなど弊害が発生する。それ故に正規光路と非正規光路の空気換算長の差を可干渉距離の１０倍以下（即ち、５Ｌ以下）にする事が望ましい。
【００３５】
【数１】
0005947479.tif 000003
【００３６】
【表２】
0005947479.tif 000004
【００３７】
【表３】
0005947479.tif 000005
【実施例２】
【００３８】
本実施例では、僅かに色消し条件を崩す事で、投射レンズの解像力を劣化させることなく大幅に硝子の自由度をあげることが可能となる。以降の実施形態では、色消し条件に合わせて本発明を適用した例を説明する。
【００３９】
本実施例においても図１に示す投射型表示装置を用いた。実施例１と異なる点は、投射レンズの特性と、各画像表示素子の固着位置である。
【００４０】
本実施例で用いる投射レンズの軸上色収差の特性を図１０に示す。
【００４１】
本実施例においてもＢ光の重心波長を４４０ｎｍとし、Ｇ光の重心波長を５５０ｎｍとし、Ｒ光の重心波長を６２０ｎｍとする。図１０に示されるように、本実施例で用いる投射レンズのＧ光の重心波長を基準としたＢ光の重心波長の軸上色収差量ΔＢ１は１５μｍ（軸上色収差Ｔ１）である。また、Ｇ光の重心波長を基準としたＲ光の重心波長の軸上色収差量ΔＲ１は５μｍ（軸上色収差Ｔ２）であり、Ｂ光の重心波長とＲ光の重心波長との間で軸上色収差を１０μｍ発生させている。
【００４２】
また各位相板の厚みｄを１．５ｍｍとし、平行平板３１に用いる硝材をＳ−ＴＩＭ２２とする。本硝材の屈折率は４４０ｎｍで１．６７３、６２０ｎｍで１．６４５である。
【００４３】
ではここで実施例１と同様にして各画像表示素子が固着される位置について算出する。
【００４４】
実施例１と同様に偏光分離素子と各位相板の間隔を２．０ｍｍとする。
【００４５】
偏光分離素子１５から各画像表示素子までの距離（ｉｎ ａｉｒ）はＲ光路が６．０ｍｍでＢ光路が６．０１ｍｍとする。この違いは本実施例で用いる投射レンズの色消し条件によるものである。
【００４６】
固着位置について計算を行う。まとめた数値を表４に示す。
【００４７】
まずＢ光の画像表示素子１７について計算すると、位相板１６からＢ用画像表示素子１７までの距離は６．０１ｍｍ−２．０ｍｍ−１．５／１．６７３＝３．１１３ｍｍとなる。１．６７３は、位相板１６のＢ光の重心波長の屈折率ｎ１１である。
【００４８】
一方Ｒ光の画像表示素子１９について計算すると、位相板１８からＲ用画像表示素子１９までの距離は６．０ｍｍ−２．０ｍｍ−１．５／１．６４５＝３．０８８ｍｍとなる。１．６４５は、位相板１８のＲ光の重心波長の屈折率ｎ２２である。
【００４９】
次にＢ光にとっての正規光路と非正規光路の空気換算長の差の計算を行う。表５に数値をまとめる。
【００５０】
正規光路は６．０１ｍｍ。非正規光路は２．０＋１．５／１．６７３＋３．０８８＝５．９８５ｍｍとなり、正規光路と非正規光路の空気換算長の差は０．０２５ｍｍ＝２５μｍとなる。１．６７３は、位相板１８のＢ光の重心波長の屈折率ｎ２１である。
【００５１】
同様にしてＲ光にとっての正規光路と非正規光路の空気換算長の差の計算を行う。表６に数値をまとめる。
【００５２】
正規光路は６．０ｍｍ。非正規光路は２．０＋１．５／１．６４５＋３．１１３＝６．０２５ｍｍとなり、正規光路と非正規光路の空気換算長の差は０．０２５ｍｍ＝２５μｍとなる。１．６４５は、位相板１６のＲ光の重心波長の屈折率ｎ１２である。
【００５３】
よって本実施例では僅かに色消し条件を崩す事で、投射レンズの解像力を劣化させることなく干渉縞を回避する事が可能となり、これにより大幅に硝子の自由度をあげることができる。
【００５４】
【表４】
0005947479.tif 000006
【００５５】
【表５】
0005947479.tif 000007
【００５６】
【表６】
0005947479.tif 000008
[参考例１]
【実施例３】
【００５７】
実施例２と同様に、本実施例も図１に示す投射型表示装置を用い、図１０に示す軸上色収差特性の投射レンズを用いた。実施例２と異なる点は、平行平板３１に使用する硝材が位相板１６と位相板１８とで異なる点である。また、位相板１６，１８の厚みも互いに異なっている。
【００５８】
本実施例においてもＢ光の重心波長を４４０ｎｍとし、Ｇ光の重心波長を５５０ｎｍとし、Ｒ光の重心波長を６２０ｎｍとする。図１０に示されるように、本実施例で用いる投射レンズのＧ光の重心波長を基準としたＢ光の重心波長の軸上色収差量ΔＢ１は１５μｍ（軸上色収差Ｔ１）である。また、Ｇ光の重心波長を基準としたＲ光の重心波長の軸上色収差量ΔＲ１は５μｍ（軸上色収差Ｔ２）であり、Ｂ光の重心波長とＲ光の重心波長との間で軸上色収差を１０μｍ発生させている。
【００５９】
またＢ用位相板１６の厚みＤ１を２．０ｍｍとし、Ｒ用位相板１８の厚みＤ２を１．５ｍｍとし、使用する硝材をそれぞれＳ−ＴＩＭ２２、Ｓ−ＬＡＨ７９とする。Ｓ−ＴＩＭ２２の屈折率は４４０ｎｍで１．６７３、６２０ｎｍで１．６４５である。一方Ｓ−ＬＡＨ７９の屈折率は４４０ｎｍで２．０５、６２０ｎｍで１．９９８である。
【００６０】
ではここで実施例１、２と同様にして各画像表示素子が固着される位置について算出する。
【００６１】
実施例１、２と同様に偏光分離素子と各位相板の間隔を２．０ｍｍとする。
【００６２】
偏光分離素子１５から各画像表示素子までの距離（ｉｎ ａｉｒ）はＲ光路が６．０ｍｍでＢ光路が６．０１ｍｍとする。この違いは本実施例で用いる投射レンズの色消し条件によるものである。
【００６３】
固着位置について計算を行う。まとめた数値を表７に示す。
【００６４】
まずＢ光の画像表示素子１７について計算すると、位相板１６からＢ用画像表示素子１７までの距離は６．０１ｍｍ−２．０ｍｍ−２．０／１．６７３＝２．８１５ｍｍとなる。１．６７３は、位相板１６のＢ光の重心波長の屈折率ｎ１１である。
【００６５】
一方Ｒ光の画像表示素子１９について計算すると、位相板１８からＲ用画像表示素子１９までの距離は６．０ｍｍ−２．０ｍｍ−１．５／１．９９８＝３．２４９ｍｍとなる。１．９９８は、位相板１８のＲ光の重心波長の屈折率ｎ２２である。
【００６６】
次にＢ光にとっての正規光路と非正規光路の差の計算を行う。まとめた数値を表８に示す。
【００６７】
正規光路は６．０１ｍｍ。非正規光路は２．０＋１．５／２．０５＋３．２４９＝５．９８１ｍｍとなり、正規光路と非正規光路の差は０．０２９ｍｍ＝２９μｍとなる。２．０５は、位相板１８のＢ光の重心波長の屈折率ｎ２１である。
【００６８】
同様にしてＲ光にとっての正規光路と非正規光路の差の計算を行う。まとめた数値を表９に示す。
【００６９】
正規光路は６．０ｍｍ。非正規光路は２．０＋２．０／１．６４５＋２．８１５＝６．０３ｍｍとなり、正規光路と非正規光路の差は０．０３ｍｍ＝３０μｍとなる。１．６４５は、位相板１６のＲ光の重心波長の屈折率ｎ１２である。
【００７０】
よって本実施例においても干渉縞を回避する事ができる。
【００７１】
以上、本発明によれば、投射レンズに大きな軸上色収差を発生する事無く干渉縞の発生を抑えることが出来、且つ、色にじみを低減させる投射型表示装置を提供することができる。また、投射レンズ設計において従来あった所定の軸上色収差を発生させるという制約から解放され干渉縞の発生を気にすることなく結像性能向上を目指す事が可能となった。
【００７２】
【表７】
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【００７３】
【表８】
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【００７４】
【表９】
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【００７５】
実施例２，参考例１において、本発明の効果を満たす条件を数式化すると以下のように示される。
【００７６】
【数２】
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【００７７】
なお、上記数式２において、軸上色収差Ｔ１、軸上色収差Ｔ２、屈折率ｎ１１、屈折率ｎ１２、屈折率ｎ２１、屈折率ｎ２２の関係が以下の（１）式または（２）式を満たせば、容易に干渉縞を回避することができる。
Ｔ１＞Ｔ２の場合、ｎ２１＞ｎ２２  かつ  ｎ１１＞ｎ１２         （１）式
Ｔ２＞Ｔ１の場合、ｎ２２＞ｎ２１  かつ  ｎ１２＞ｎ１１         （２）式
【産業上の利用可能性】
【００７８】
色分離光学系は投射型表示装置に適用することができ、投射型表示装置は画像を投射する用途に適用することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１                光源
２                放物面リフレクタ
３                第１のレンズアレイ
４                第２のレンズアレイ
５                偏光変換素子
６                コンデンサレンズ
７                ダイクロイックミラー
８                偏光板
９、１２、１５    偏光分離素子
１０、１６、１８  位相板
１１、１７、１９  画像表示素子
１４、２０        波長選択性位相板
２１              投射レンズ
【図２】
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【図８】
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【図１】
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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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【図９】
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【図１０】
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