(57)【要約】【課題】  軸上色収差レンズを配置することにより、高品位の画像を投射することのできる投射表示装置を提供する。【解決手段】  光源１１１から出射された白色光はインテグレータ光学系１１２で均一化されるとともに、カラー偏光子１１３を透過し、Ｐ偏光のＲ光及びＧ光にされ、さらにカラー偏光子１１８にてＳ偏光のＧ光とＰ偏光のＲ光にされる。これらＲ光及びＧ光は、偏光ビームスプリッタ１０３の偏光分離面１３１から不等距離に配置された、Ｇ用反射型空間光変調素子１６１、Ｒ用反射型空間光変調素子１６２にてそれぞれ光変調を受け、Ｇ光は、前記不等距離に応じた軸上色収差レンズ１７０を介して出射される。【選択図】      図１
2006343692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射表示装置において、
不定偏光光を出射する光源と、
前記不定偏光光を色分解した３原色光を光変調する第１〜第３の反射型空間光変調素子と、
前記光源から出射された前記不定偏光光を、第１の偏波面を有する第１の色成分光と、該第１の偏波面とは偏波面が９０度異なるもう一方の偏波面である第２の偏波面を有する第２及び第３の色成分光と、に分離して出射する第１の波長選択性偏光変換手段と、
前記第１の波長選択性偏光変換手段を透過した光束が入射され、前記第１の色成分光と前記第２及び第３の色成分光との光路を分岐させる第１の偏光分離素子と、
前記第１の偏光分離素子から前記第２及び第３の色成分光が入射され、前記第２の色成分光の偏波面と第３の色成分光の偏波面とを互いに直交する状態として出射する第２の波長選択性偏光変換手段と、
前記第２の波長選択性偏光変換手段から前記第２及び第３の色成分光が入射される偏光分離面を有し、前記偏光分離面は前記第２の色成分光を透過させて、前記偏光分離面に対して第１の距離を設けて設置した前記第２の反射型空間光変調素子に入射させると共に、前記第３の色成分光を反射させて、前記偏光分離面に対して前記第１の距離とは異なる第２の距離を設けて設置した前記第３の反射型空間光変調素子に入射させる第２の偏光分離素子と、
前記第１〜第３の反射型空間光変調素子によって変調された変調光が入射され、これら各変調光を合成して出射する偏光合成素子と、
前記第２の偏光分離素子と前記第２の反射型空間光変調素子との間、或いは前記第２の偏光分離素子と前記第３の反射型空間光変調素子との間、に前記第１の距離と前記第２の距離との差に応じた軸上色収差を発生する手段と、
を有することを特徴とする投射表示装置。
【請求項２】
前記軸上色収差を発生する手段は、凹レンズ或いは凸レンズ或いは平板であることを特徴とする前記請求項１記載の投射表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型空間光変調素子を用いた投射表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー投射表示装置は、白色光から３原色光に係るＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色光を分解して対応色の空間光変調素子に導き、この空間光変調素子で映像信号に応じて光変調された色光を合成して投射し、スクリーン上にカラー映像を表示させるものである。
【０００３】
カラー投射表示装置として反射型の空間光変調素子を用いた方式は高解像度化に有利であるが光学構成が複雑となる傾向があった。それは、反射型の空間光変調素子を適用した投射表示装置は、空間光変調素子を照射する入射光と当該空間光変調素子で変調された反射光とを分離するために偏光ビームスプリッタを必要とするためである。高コントラストを実現するためには１つの空間光変調素子に対して、通常２つ以上の偏光ビームスプリッタを作用させることが必要であり、これが反射型の投射表示装置の光学構成を複雑にしていた。この課題を解決すべく様々な構成が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１７４７５５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述の特許文献１に提案されているように、反射型の空間光変調素子を用いたカラー投射表示装置を小型化するためには、作用させる複数の偏光ビームスプリッタの内の１つの偏光ビームスプリッタに対して、２つの空間光変調素子を配置するようにした構成をとる必要がある。
【０００６】
この２つの反射型の空間光変調素子を配置するようにした偏光ビームスプリッタには、それぞれの色光に対応した２色の色光が互いの偏光状態が９０度異なる状態で入射され、偏光ビームスプリッタの偏光分離面で分離される。すなわち、偏光ビームスプリッタに入射した２色の色光は、偏光状態に応じて透過するか反射するかによって分離され、それぞれ反射型の空間光変調素子に入射する。
【０００７】
この偏光ビームスプリッタの偏光分離面における一般的な特性を考慮した場合、全透過、すなわち、透過を１００％達成することは困難であり、若干の反射が発生する。今、入射された２色の色光の内、この偏光ビームスプリッタの偏光分離面を透過して対応した反射型の空間光変調素子に入射される色光に注目する。この色光は、偏光分離面を透過して対応した反射型の空間光変調素子に入射され、この空間光変調素子においてこの色光に応じた画像信号により変調、すなわち、偏光状態を変化させ反射される。
【０００８】
この反射された変調光は、再び偏光分離面に入射されるが、偏光状態を変化させられているので偏光分離面により反射され色光を合成する偏光ビームスプリッタに出射され、投影レンズを介してスクリーン上に投射される。
【０００９】
着目した色光のうち、上述の若干の反射により反射された光は、着目した色光とは異なる一方の色光に対応した反射型の空間光変調素子に入射される。若干の反射により反射された光は、この空間光変調素子によりさらに反射され再び偏光分離面に入射されるが、こちらは、偏光状態は変化しておらず偏光分離面を透過して色光を合成する偏光ビームスプリッタに出射され、投影レンズを介してスクリーン上に投射される。
【００１０】
通常、投射表示装置においては、スクリーン上に投射される画像の焦点を各色光にて均一にするため、スクリーンから各反射型の空間光変調素子までの距離を均一に、且つ、投射レンズの軸上色収差を各色光で最小になるよう設定されている。このため、着目した色光に対応した反射型の空間光変調素子で反射してきた着目した色光と、着目した色光とは異なる一方の色光に対応した反射型の空間光変調素子で反射してきた着目した色光と、が投射されるスクリーン上で干渉して干渉縞となるという問題があった。
【００１１】
本発明は、以上の点に鑑みなされたもので、投射画像の干渉縞を低減し、高品位の画像を投射することのできる投射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】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の１）〜２）に記載の手段よりなる。
すなわち、
１）投射表示装置において、
不定偏光光を出射する光源と、
前記不定偏光光を色分解した３原色光を光変調する第１〜第３の反射型空間光変調素子と、
前記光源から出射された前記不定偏光光を、第１の偏波面を有する第１の色成分光と、該第１の偏波面とは偏波面が９０度異なるもう一方の偏波面である第２の偏波面を有する第２及び第３の色成分光と、に分離して出射する第１の波長選択性偏光変換手段と、
前記第１の波長選択性偏光変換手段を透過した光束が入射され、前記第１の色成分光と前記第２及び第３の色成分光との光路を分岐させる第１の偏光分離素子と、
前記第１の偏光分離素子から前記第２及び第３の色成分光が入射され、前記第２の色成分光の偏波面と第３の色成分光の偏波面とを互いに直交する状態として出射する第２の波長選択性偏光変換手段と、
前記第２の波長選択性偏光変換手段から前記第２及び第３の色成分光が入射される偏光分離面を有し、前記偏光分離面は前記第２の色成分光を透過させて、前記偏光分離面に対して第１の距離を設けて設置した前記第２の反射型空間光変調素子に入射させると共に、前記第３の色成分光を反射させて、前記偏光分離面に対して前記第１の距離とは異なる第２の距離を設けて設置した前記第３の反射型空間光変調素子に入射させる第２の偏光分離素子と、
前記第１〜第３の反射型空間光変調素子によって変調された変調光が入射され、これら各変調光を合成して出射する偏光合成素子と、
前記第２の偏光分離素子と前記第２の反射型空間光変調素子との間、或いは前記第２の偏光分離素子と前記第３の反射型空間光変調素子との間、に前記第１の距離と前記第２の距離との差に応じた軸上色収差を発生する手段と、
を有することを特徴とする投射表示装置。
２）前記軸上色収差を発生する手段は、凹レンズ或いは凸レンズ或いは平板であることを特徴とする前記１）記載の投射表示装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の投射表示装置によれば、１つの偏光ビームスプリッタに対して、２つの反射型の空間光変調素子を配置するようにして構成された各々の反射型の空間光変調素子と、スクリーンと、の距離を異なるように反射型の空間光変調素子を配置し、その距離の差に応じて軸上色収差を設けた色収差発生する手段を、前記偏光ビームスプリッタと前記いずれかの反射型の空間光変調素子との間に配置することにより、スクリーンに投射される画像の干渉縞を低減し、高品位の画像を投射することのできる投射表示装置を提供することができる。特に暗い画像の画像品位の向上に効果を奏するものである。
また、反射型の空間光変調素子を用いた投射表示装置の場合、該空間光変調素子から射出された光が光学部材と空気との界面などで反射することにより生じる不要反射光が再び該空間光変調素子に戻ることで該不要反射光が該空間光変調素子で再反射し、スクリーンに投射されることで低下するＡＮＳＩコントラスト比についても、該軸上色収差を発生する手段として凹レンズ或いは凸レンズを用いることにより、該不要反射光の射出瞳位置と射出瞳径が投射結像レンズの射出瞳位置と射出瞳径からずれるため、前記干渉縞の低減と同時にＡＮＳＩコントラスト比を向上する効果がある。
また、本発明の構成を用いることで、同時に投射結像レンズの倍率色収差を同時にコントロールする設計が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る投射表示装置の発明を実施するための最良の形態につき、好ましい実施例により説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、実施例１に適用される投射表示装置の光学構成を示した概略平面図である。
破線にて囲んだ色分解合成光学系２９０は、立方体または角柱状の偏光分離素子として作用する第１，第２，第３の偏光ビームスプリッタ１０２，１０３，１０４、偏光合成素子として作用する第４の偏光ビームスプリッタ１０５を、その偏光分離面１２１，１３１，１４１，１５１が全体として略Ｘ字状の如くに配置したものである。さらに、第１の偏光ビームスプリッタ１０２の入射側の透光面（第１の偏光ビームスプリッタの上側面）には、Ｒ光とＧ光との偏波面を９０度回転する機能を有するカラー偏光子１１３を、第１と第２の偏光ビームスプリッタ１０２，１０３間には、Ｇ光の偏波面を９０°回転する機能を有するカラー偏光子１１８を備えている。また、第２と第４の偏光ビームスプリッタ１０３，１０５間には、Ｒ光の偏波面を９０°回転する機能を有するカラー偏光子１２４、第３と第４の偏光ビームスプリッタ１０４，１０５間には、Ｂ光の偏波面を９０°回転させる機能を有するカラー偏光子１１５を備えている。
【００１６】
実施例１に適用される投射表示装置３００は次のように動作する。
光源１１１から発した不定偏光の白色光はインテグレータ光学系１１２に入射する。そして、白色光が均一化されるとともにＳ偏光にそろえられカラー偏光子１１３に入射する。カラー偏光子１１３はＲ光とＧ光との偏波面を９０°回転させる波長選択性偏光変換手段であるため、カラー偏光子１１３を透過するＲ光とＧ光とに係るＳ偏光はＰ偏光に変換される。また、カラー偏光子１１３は、Ｂ光に対しては何ら作用しないため、それらはＳ偏光のままである。
以後、それぞれの色光について個別にその光路及び偏波面の変移について説明する。
【００１７】
先ず、カラー偏光子１１３を透過したＰ偏光のＧ光は、第１の偏光ビームスプリッタ１０２の偏光分離面１２１を透過直進して、カラー偏光子１１８に入射する。カラー偏光子１１８はＧ光の偏波面を９０°回転させる波長選択性偏光変換手段であるため、カラー偏光子１１８を透過するＧ光に係るＰ偏光はＳ偏光に変換される。カラー偏光子１１８を透過したＳ偏光のＧ光は、第２の偏光ビームスプリッタ１０３に入射され、第２の偏光ビームスプリッタ１０３の偏光分離面１３１において反射され透光面１０３ａより出射して軸上色収差レンズ１７０を透過し、Ｇ対応の反射型空間光変調素子１６１に入射する。そして、当該反射型空間光変調素子１６１においてＧ対応の映像信号に応じた光変調を受けて反射される。
【００１８】
光変調されて生成したＧ光のＰ偏光成分は、軸上色収差レンズ１７０を再度透過し、第２の偏光ビームスプリッタ１０３の偏光分離面１３１を透過直進して、カラー偏光子１２４に入射する。カラー偏光子１２４は、Ｒ光の偏波面を９０°回転させる波長選択性偏光変換手段であるため、Ｇ光に対しては何ら作用せずＧ光のＰ偏光成分はＰ偏光のまま透過直進して、第４の偏光ビームスプリッタ１０５に入射する。そして、第４の偏光ビームスプリッタ１０５の偏光分離面１５１を透過直進して、第４の偏光ビームスプリッタ１０５の透光面１０５ｃより出射する。
【００１９】
次に、Ｒ光について説明する。カラー偏光子１１３を透過したＰ偏光のＲ光は、第１の偏光ビームスプリッタ１０２の偏光分離面１２１を透過直進して、カラー偏光子１１８に入射する。カラー偏光子１１８はＧ光の偏波面を９０°回転させる波長選択性偏光変換手段であるため、Ｒ光に対しては何ら作用せず、Ｒ光はＰ偏光のまま第２の偏光ビームスプリッタ１０３に入射される。第２の偏光ビームスプリッタ１０３に入射されたＰ偏光のＲ光は、第２の偏光ビームスプリッタ１０３の偏光分離面１３１を透過直進して透光面１０３ｂより出射してＲ対応の反射型空間光変調素子１６２に入射する。そして、当該反射型空間光変調素子１６２においてＲ対応の映像信号に応じた光変調を受けて反射される。
【００２０】
光変調されて生成したＲ光のＳ偏光成分は、第２の偏光ビームスプリッタ１０３の偏光分離面１３１で反射され、カラー偏光子１２４に入射する。当該カラー偏光子１２４は、Ｒ光の偏波面を９０°回転させる波長選択性偏光変換手段であるため、Ｒ光のＳ偏光成分はＰ偏光に偏光変換されて第４の偏光ビームスプリッタ１０５に入射する。そして、第４の偏光ビームスプリッタ１０５の偏光分離面１５１を透過直進して、第４の偏光ビームスプリッタ１０５の透光面１０５ｃより出射する。
【００２１】
次に、Ｂ光について説明する。カラー偏光子１１３は、Ｂ光に対しては何ら作用しないため、Ｂ光はＳ偏光のままであるのでカラー偏光フィルタ１６を透過したＳ偏光のＢ光は、第１の偏光ビームスプリッタ１０２の偏光分離面１２１で反射され、第３の偏光ビームスプリッタ１０４に入射する。
【００２２】
Ｓ偏光のＢ光は第３の偏光ビームスプリッタ１０４の偏光分離面１４１で反射され透光面１０４ｄより出射し、Ｂ対応の反射型空間光変調素子１６３に入射する。そして、当該反射型空間光変調素子１６２においてＢ対応の映像信号に応じた光変調を受けて反射される。
【００２３】
光変調されて生成したＢ光のＰ偏光成分は、第３の偏光ビームスプリッタ１０４の偏光分離面１４１を透過直進しカラー偏光子１１５に入射する。当該カラー偏光子１１５は、前述したようにＢ光の偏波面を９０°回転させる波長選択性偏光変換手段であるためＢ光のＰ偏光成分はＳ偏光に偏光変換されて第４の偏光ビームスプリッタ１０５に入射する。そして、第４の偏光ビームスプリッタ１０５の偏光分離面１５１で反射され、第４の偏光ビームスプリッタ１０５の透光面１０５ｃより出射する。
【００２４】
このようにして、第４の偏光ビームスプリッタ１０５の透光面１０５ｃより出射したＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、後段に配置された投射レンズ１３０を介して図示せぬスクリーンにカラー映像を拡大表示する。
【００２５】
ここで図２を用いて、従来の光学系で問題となっていた干渉縞の発生を説明する。同図は、第２の偏光ビームスプリッタ１０３、Ｇ光対応の反射型空間光変調素子１６１、及びＲ光対応の反射型空間光変調素子１６２の配置部分を拡大表示したものである。従来の光学系の説明であるので、軸上色収差レンズ１７０は配置されていないものとなる。上述の発明が解決しようとする課題において説明したように、１つの偏光ビームスプリッタに対して、２つの反射型空間光変調素子を配置するようにした構成をとり、その偏光ビームスプリッタの偏光分離面を透過直進し、反射型空間光変調素子で光変調を受けて反射され、当該偏光分離面で反射される色光において干渉縞が発生するので、第２の偏光ビームスプリッタ１０３に入射したＰ偏光のＲ光が問題となる。
【００２６】
説明のため図中各Ｒ光にそれぞれ記号Ｒ，Ｒｍｉ，Ｒｍｏ，Ｒｓｉ，Ｒｓｏをつける。第２の偏光ビームスプリッタ１０３に入射にするＲ光は、上述の説明のようにＰ偏光Ｒとして入射する。そして、第２の偏光ビームスプリッタ１０３の偏光分離面１３１を透過直進してＲｍｉとなって透光面１０３ｂより出射してＲ対応の反射型空間光変調素子１６２に入射する。
【００２７】
しかしながら、偏光ビームスプリッタの偏光分離面の一般的な特性により、入射したＲ光Ｒの一部は偏光分離面１３１で反射し第２の偏光ビームスプリッタ１０３の透光面１０３ａより出射してＧ対応の反射型空間光変調素子１６１にＲ光Ｒｓｉとなって入射する。
このＲ光ＲｓｉはＧ対応の反射型空間光変調素子１６１で反射しＲ光Ｒｓｏとなる。Ｒ光ＲｓｏはＰ偏光のため偏光分離面１３１を透過直進して、第４の偏光ビームスプリッタ１０５に入射する。そして、第４の偏光ビームスプリッタ１０５の偏光分離面１５１を透過直進し、第４の偏光ビームスプリッタ１０５の透光面１０５ｃより出射する。
【００２８】
一方、第２の偏光ビームスプリッタ１０３の偏光分離面１３１を透過直進し透光面１０３ｂより出射してＲ対応の反射型空間光変調素子１６２に入射したＲ光Ｒｍｉは、当該反射型空間光変調素子１６２においてＲ対応の映像信号に応じた光変調を受けて反射される。光変調されて生成したＲ光のＳ偏光成分Ｒｍｏは、第２の偏光ビームスプリッタ１０３の偏光分離面１３１で反射され、カラー偏光子１２４に入射する。当該カラー偏光子１２４において、Ｒ光のＳ偏光成分はＰ偏光に偏光変換されて第４の偏光ビームスプリッタ１０５に入射する。そして、第４の偏光ビームスプリッタ１０５の偏光分離面１５１を透過直進して、第４の偏光ビームスプリッタ１０５の透光面１０５ｃより出射する。
【００２９】
これら、第４の偏光ビームスプリッタ１０５の透光面１０５ｃより出射されたＲ光ＲｍｉとＲ光Ｒｍｏとが投射レンズ１２３を介してスクリーン上で干渉し干渉縞となる。この干渉縞は、Ｒ光Ｒｍｏのレベルが小さくＲ光ＲｍｏとＲ光Ｒｍｉとが同じようなレベルになる暗い画面で、且つ、偏光分離面１３１とＧ対応の反射型空間光変調素子１６１との距離Ｌｇと、偏光分離面１３１とＲ対応の反射型空間光変調素子１６２との距離Ｌｒと、が一致するとき最も目立つようになるものであった。
【００３０】
通常、投射表示装置においては、スクリーン上に投射される画像の焦点を各色光にて均一にするため、スクリーンから各色反射型空間光変調素子までの距離を均一になるよう配置する構成をとる。すなわち、偏光分離面１３１とＧ対応の反射型空間光変調素子１６１との距離Ｌｇと、偏光分離面１３１とＲ対応の反射型空間光変調素子１６２との距離Ｌｒと、が一致するようにしている。
【００３１】
そこで、この配置関係を改良するために適用した軸上色収差レンズ１７０について説明する。偏光分離面１３１とＧ対応の反射型空間光変調素子１６１との距離Ｌｇと、偏光分離面１３１とＲ対応の反射型空間光変調素子１６２との距離Ｌｒと、が異なる位置にそれぞれＧ対応の反射型空間光変調素子１６１、Ｒ対応の反射型空間光変調素子１６２を設置する。
【００３２】
しかし、偏光分離面１３１とＧ対応の反射型空間光変調素子１６１との距離Ｌｇと、偏光分離面１３１とＲ対応の反射型空間光変調素子１６２との距離Ｌｒと、が異なる位置にそれぞれＧ対応の反射型空間光変調素子１６１、Ｒ対応の反射型空間光変調素子１６２を設置すると当然ながらスクリーン上での焦点がＲ光とＧ光とでずれてしまう。
【００３３】
そのため、偏光分離面１３１とG対応の反射型空間光変調素子１６１との距離Ｌｇが偏光分離面１３１とR対応の反射型空間光変調素子１６２との距離Ｌｒより大きくなる位置にそれぞれＧ対応の反射型空間光変調素子１６１、Ｒ対応の反射型空間光変調素子１６２を設置し、凹レンズである軸上色収差レンズ１７０を偏光分離面１３１とG対応の反射型空間光変調素子１６１との間に配置することにより、Ｇ領域のフォーカス位置とＲ領域のフォーカス位置に差異ができるように軸上色収差を付与している。
【００３４】
すなわち、偏光分離面１３１とＲ対応の反射型空間光変調素子１６２との距離Ｌｒと、偏光分離面１３１とＧ対応の反射型空間光変調素子１６１との距離Ｌｇと、の差分に相当する軸上色収差を、軸上色収差レンズ１７０に付与している。図３（ａ）に球面収差、同図（ｂ）に非点収差の付与例を示す。同図（ａ）、（ｂ）に示す球面収差、非点収差は、スクリーンに画像を投射した際の投射レンズ１３０における入射側で発生する収差量を示している。横軸はそれぞれ収差量である収差の大きさを表しており、単位はμｍである。同図（ａ）に示す球面収差における縦軸は、投射レンズ１３０に入射する光線の高さであり、投射レンズ１３０の光軸（中心からの距離）からの距離を最大値を１に正規化して表している。同図（ｂ）に示す非点収差における縦軸は、それぞれ投射レンズ１３０のバックフォーカス位置に配置された反射型空間光変調素子の位置における投射レンズ１３０のレンズ光軸（中心からの距離）からの距離であり、最大値を１に正規化して表している。
【００３５】
同図（ａ）、（ｂ）に示す球面収差、非点収差のそれぞれ縦軸上０、投射レンズ１３０の光軸上の値が軸上色収差である。緑領域の収差と赤領域の収差とに色間で差異があるということは、バックフォーカス位置が異なることを意味しており、この収差の差異が緑領域のバックフォーカス位置と赤領域のバックフォーカス位置との距離の差異に相当するものである。同図より、緑領域の軸上色収差が大きく、赤領域のフォーカス位置と赤領域のフォーカス位置に約６７μｍの差異があることがわかる。従って、偏光分離面１３１とＲ対応の反射型空間光変調素子１６２との距離Ｌｒと、偏光分離面１３１とＧ対応の反射型空間光変調素子１６１との距離Ｌｇと、の差分も光学距離にて約６７μｍに設置している。
【００３６】
なお、同図中、Ｇは光線波長０.５４６０７μm、Ｒは光線波長０.６３０μm、の収差をそれぞれ示している。非点収差Ｓはサジタル光線、Tはタンジェンシャル光線の収差を示しており、それぞれＳＲはＲ光のサジタル光線の収差、ＳＧはＧ光のサジタル光線の収差、ＴＲはＲ光のタンジェンシャル光線の収差、ＴＧはＧ光のタンジェンシャル光線の収差を示している。
【００３７】
上述の偏光分離面１３１とＲ対応の反射型空間光変調素子１６２との距離Ｌｒと、偏光分離面１３１とＧ対応の反射型空間光変調素子１６１との距離Ｌｇと、の差分はすなわち、投射レンズ１３０のそれぞれのＲ対応の反射型空間光変調素子１６２に対するバックフォーカス距離と、Ｇ対応の反射型空間光変調素子１６１に対するバックフォーカス距離と、の光学距離の差分に相当するものである。
なぜなら、スクリーン上で画像の焦点があっている場合、各色対応の反射型空間光変調素子は、投射レンズ１３０のバックフォーカス距離の位置にあるからである。
【００３８】
このように、反射型空間光変調素子を用いた投射表示装置において、１つの偏光ビームスプリッタに対して、２つの反射型の空間光変調素子を配置するようにして構成された各々の反射型の空間光変調素子とスクリーンとの距離を異なるように反射型の空間光変調素子を配置し、その距離の差に応じて軸上色収差を付与した軸上色収差レンズ設けることにより、当該偏光ビームスプリッタにＰ偏光状態で入射し、Ｓ偏光状態で反射され射出される色光の干渉縞を目立ちにくくし暗い画像の画像品位を著しく上げることができるようにしたものである。
【００３９】
なお、上述の説明では軸上色収差レンズは凹レンズで構成される実施例を示したが、同様の軸上色収差を付与した凸レンズ或いは平板を配置する構成としてもよい。
【００４０】
また、上述の説明では軸上色収差レンズを設ける構成としたが、投射レンズと干渉縞が発生する色光に対応した反射型空間光変調素子との間に配置される偏光ビームスプリッタの反射型空間光変調素子との対向面に所望の曲率半径を付与することで軸上色収差を設けてもよいし、反射型空間光変調素子と偏光ビームスプリッタの間に他の目的で配置される波長板などの光学部材に曲率半径を付与することで軸上色収差を設けても良いし、それら複数の手段を合算して所望の軸上色収差を得る構成としてもよい。
【００４１】
さらに、実施例１による光学系の構成は従来例と同一の構成に軸上色収差レンズを追加することにより実現することができるため、光学系の構造、調整法の大幅な変更等を必要とせずに高品位の画像を投射することのできる投射表示装置を実現することができる。
【実施例２】
【００４２】
実施例１の構成にて用いる軸上色収差レンズ１７０の反射光とＲ対応の反射型空間光変調素子１６２から射出される光との干渉が問題になる場合がある。図４は、実施例２に適用される減反射コーティング特性を示したグラフである。実施例２では、波長600nm付近の反射が最小となる減反射コーティング特性を軸上色収差レンズ１７０に施すことにより、軸上色収差レンズ１７０の反射による干渉を抑えることができる。
具体的には、波長帯域430nmから500nmにおける平均正反射率を0.7%以下に抑えると共に、波長帯域500nmから680nmにおける平均正反射率を0.5%以下に抑え、さらに、波長帯域520nmから550nm、及び620nmから650nmにおける最大正反射率を0.3%以下に抑え、かつ、波長帯域550nmから620nmにおける最大正反射率を0.2%以下に抑えることが望ましい。
【００４３】
上述の各実施例の説明では構成例の光学系の色配置から、赤色光の干渉縞に関して説明したが、反射型空間光変調素子を用いた投射表示装置において、１つの偏光ビームスプリッタに対して、２つの反射型の空間光変調素子を配置するようにして構成し、当該偏光ビームスプリッタにＰ偏光状態で入射し、Ｓ偏光状態で反射され出射される色光で発生しうる問題であるため、青色光や緑色光の干渉縞を低減するよう構成してもよい。
また、上述の各実施例の説明では、光源から発した白色光の内の２色の色光が、２つの反射型の空間光変調素子を配置する偏光ビームスプリッタに対して、この偏光ビームスプリッタの前段に配置された偏光ビームスプリッタを透過直進して入射するよう構成したが、前段に配置された偏光ビームスプリッタで反射されて入射するよう構成してもよい。
本発明は、以上説明した各実施例に限定したものでない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施例１に適用される投射表示装置の光学系の概略構成図である。
【図２】実施例１に適用される投射表示装置における問題となる光学系を詳細に説明するための構成図である。
【図３】実施例１に適用される軸上色収差レンズの色収差の例を示したものである。
【図４】実施例２に適用される減反射コーティング特性を示した図である。
【符号の説明】
【００４５】
１１１…光源
１１２…インテグレータ光学系
１１３，１１５，１１８，１２４…カラー偏光子
１０２，１０３，１０４，１０５…偏光ビームスプリッタ
１２１，１３１，１４１，１５１…偏光分離面
１２３，１３０…投射レンズ
１６１，１６２，１６３…反射型空間光変調素子
１７０…軸上色収差レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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