(57)【要約】【課題】  貼り付け面の応力歪みによる偏光度の低下を防いで、色ムラ及びコントラストの低下を防ぐことが可能な投写型画像表示装置をローコストに提供する。【解決手段】  偏光ビームスプリッタ１５は、偏光分離膜３１、及びこれを挟み込んで接合されるプリズム３２ａ，３２ｂからなる。偏光分離膜３１は、一方のプリズム３２ａの斜面３３上に形成されており、他方のプリズム３２ｂの斜面（貼り合わせ面）３４と、誘電体多層膜３１とが、接着剤にて貼り合わされることにより、プリズム３２ａ，３２ｂが接合され、偏光ビームスプリッタ１５が形成される。偏光ビームスプリッタ１５を通過する有効照射範囲３５の長手方向の寸法をｌ、貼り合わせ面３４の長手方向の寸法をＬとすると、１．５ｌ≦Ｌ≦２ｌとなるので、偏光ビームスプリッタ１５は、貼り合わせ面３４の４隅付近に発生する応力歪みの影響を受けることがなく、高い偏光度を保つことができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を照射する光源と、この光源からの照明光を受光し、入力された映像信号に応じて前記照明光を第１及び第２の偏光成分からなる画像光に光変調する光変調手段と、前記第１の偏光成分を反射し、且つ前記第２の偏光成分を透過させる偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタと、この偏光ビームスプリッタを透過した前記第２の偏光成分をスクリーンへ投映する投映光学系とを備えた投写型画像表示装置において、
前記偏光ビームスプリッタは、前記偏光分離膜と、この偏光分離膜を貼り合わせる貼り合わせ面を有し、前記偏光分離膜が接合される透明光学部材とからなり、前記貼り合せ面は、前記照明光の有効な光束を通過可能な有効照射範囲よりも広く、前記貼り合せ面の長手方向の寸法をＬ、前記有効照射範囲の長手方向の寸法をｌとすると、１．５ｌ≦Ｌ≦２ｌとなるように形成されていることを特徴とする投写型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投写型画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光変調手段としての液晶表示素子を備え、この液晶表示素子によって光変調された画像光をスクリーンに投映する投写型画像表示装置が知られており、この投写型画像表示装置を構成する液晶表示素子として、反射型液晶パネルを用いたものが注目されている。
【０００３】
この反射型液晶パネルを用いたものとして、特許文献１，２に記載されているような従来の投写型画像表示装置を図６に示す。この従来の投写型画像表示装置９０は、光源部９１、この光源部９１からの光軸上に設けられたミラー９４、偏光ビームスプリッタ９５、反射型液晶パネル９６、及び投写レンズ９７などからなる。光源部９１からの照明光は偏光ビームスプリッタ９５に入射し、この偏光ビームスプリッタ９５に設けられた偏光分離膜１０１によってＰ偏光が透過し、Ｓ偏光が反射する。偏光分離膜１０１で反射したＳ偏光は、反射型液晶パネル９６に入射する。反射型液晶パネル９６は、輝度の高い部分（画像白色部分）に対してはＳ偏光をＰ偏光に変換して反射させるとともに、輝度の低い部分（画像黒色部分）に対してはＳ偏光をそのまま反射させるように配置されている。反射型液晶パネル９６で反射した照明光のうち、Ｐ偏光のみが偏光ビームスプリッタ９５を透過して投写レンズ９７へ入射する。これにより、画像白色部分の画素のみが投写レンズ９７で拡大されてスクリーン９８へ投写され、大画面の画像が得られる。
【０００４】
上述のような投写型画像表示装置９０に組み込まれる偏光ビームスプリッタ９５は特許文献３などに記載されている。偏光ビームスプリッタ９５は、図７に示すように、偏光分離膜１０１と、この偏光分離膜１０１を挟み込んで接合された２個の直角二等辺三角柱状プリズム１０２ａ，１０２ｂとからなり、一方のプリズム１０２ａの直角と相対する斜面１０３上に予め偏光分離膜１０１が形成され、他方のプリズム１０２ｂの直角と相対する斜面１０４と、プリズム１０２ａに形成された偏光分離膜１０１とが、接着剤にて貼り合されることにより接合されているのが一般的である。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２６８０１５号公報
【特許文献２】特開平７−８７４２７号公報
【特許文献３】特開平１１−６４８１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のような投写型画像表示装置では、偏光分離膜と、プリズムとを接着して偏光ビームスプリッタを形成しているため、貼り合わせ面のコーナー付近に接着剤の収縮張力による応力が強くかかり、これによってプリズム、又は偏光分離膜に歪みが生じ、これが原因で偏光分離後出射する光束の偏光度が低下するという問題がある。そして、偏光ビームスプリッタによる偏光度が低下すると、投写型画像表示装置からスクリーンに投写される画像に色ムラやコントラストの低下が起こる。なお、従来は、偏光ビームスプリッタの応力歪みを軽減する目的で、柔軟性に優れる鉛ガラスを透明光学部材として使用するなどの対策を施していたが、応力歪みを完全に無くすことは困難であり、高価な鉛ガラスを使用することはローコスト化の妨げになる。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためのものであり、透明光学部材を貼り合わせて形成する偏光ビームスプリッタで起こる応力歪みの影響によって発生する偏光度の低下を防ぎ、色ムラ及びコントラストの低下を防ぐことが可能な投写型画像表示装置をローコストに提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために、本発明の投写型画像表示装置は、照明光を照射する光源と、この光源からの照明光を受光し、入力された映像信号に応じて前記照明光を第１及び第２の偏光成分からなる画像光に光変調する光変調手段と、前記第１の偏光成分を反射し、且つ前記第２の偏光成分を透過させる偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタと、この偏光ビームスプリッタを透過した前記第２の偏光成分をスクリーンへ投映する投映光学系とを備えた投写型画像表示装置において、前記偏光ビームスプリッタは、前記偏光分離膜と、この偏光分離膜を貼り合わせる貼り合わせ面を有し、前記偏光分離膜が接合される透明光学部材とからなり、前記貼り合せ面は、前記照明光の有効な光束を通過可能な有効照射範囲よりも広く、前記貼り合せ面の長手方向の寸法をＬ、前記有効照射範囲の長手方向の寸法をｌとすると、１．５ｌ≦Ｌ≦２ｌとなるように形成されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、偏光ビームスプリッタは、偏光分離膜を貼り合わせる貼り合わせ面が、照明光の有効な光束を通過可能な有効照射範囲よりも広く、貼り合せ面の長手方向の寸法をＬ、前記有効照射範囲の長手方向の寸法をｌとすると、１．５ｌ≦Ｌ≦２ｌとなるように形成されているので、応力歪みの影響を受けることがなく、高い偏光度を保つことが可能であり、色ムラ及びコントラストの低下を防ぐことができる投写型画像表示装置をローコストに提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明の投写型画像表示装置の構成を示す斜視図である。投写型画像表示装置１０は、光源部１１と、ミラー１２、集光レンズ１３ａ，１３ｂ、偏光ビームスプリッタ１５、反射型液晶パネル１６、投写レンズ１７、支持部材１８、これらを内部に収納するケーシング２１、及びこのケーシング２１が固着されたベース２２を備えている。
【００１１】
図２に示すように、光源部１１、ミラー１２、集光レンズ１３ａ，１３ｂは、ケーシング２１内の下方部に位置する。ケーシング２１は、正面板２１ａ、背面板２１ｂ、側面板２１ｃ，２１ｄ、及び天面板２１ｅからなる箱状に形成され、ベース２２の上面に固定されている。
【００１２】
光源部１１は、光源１１ａと、この光源１１ａが照射する照明光をミラー１２に向けて反射するリフレクタ１１ｂとからなる。光源１１ａとしては、例えば、キセノン管や水銀灯、メタルハイドランプなどの白色光源が使用される。ミラー１２は、光源部１１からの照明光を鉛直方向上方へと反射させる。ミラー１２で反射した照明光は偏光ビームスプリッタ１５へ入射する。集光レンズ１３ａ，１３ｂは、光源部１１からの照明光を収束させる。
【００１３】
図２及び図３に示すように、反射型液晶パネル１６、及び投写レンズ１７は、偏光ビームスプリッタ１５を間に挟んで画像光の投映方向Ａに沿って、平行に配置されており、ケーシング２１内の上方部に位置する。偏光ビームスプリッタ１５の偏光分離膜３１は、Ｓ偏光を反射するとともにＰ偏光を透過するように形成されており、水平面に対して４５°傾斜して配置されている。よって、光源部１１から入射した照明光のうち、Ｓ偏光は偏光分離膜３１で反射して水平方向へ出射し、Ｐ偏光は上方へ出射する。偏光ビームスプリッタ１５から出射したＳ偏光は、後方に位置する反射型液晶パネル１６へ入射する。
【００１４】
光変調手段としての反射型液晶パネル１６は、従来のものと同様であり、輝度の高い部分（画像白色部分）に対してはＳ偏光をＰ偏光に変換して反射させるとともに、輝度の低い部分（画像黒色部分）に対してはＳ偏光をそのまま反射させる。反射型液晶パネル１６で反射したＳ偏光及びＰ偏光は入射の際と同じ光路上に反射して出射し、再度偏光ビームスプリッタ１５に入射する。そして、反射型液晶パネル１６で反射した照明光のうち、Ｐ偏光のみが偏光ビームスプリッタ１５を透過して投写レンズ１７へ入射する。また、この反射型液晶表示パネル１６は、支持部材２３などを介してケーシング２１に固定されている。
【００１５】
支持部材１８は、偏光ビームスプリッタ１５の側方部に位置している。この支持部材１８は、短矩形柱状に形成されており、偏光ビームスプリッタ１５の側面に接着されるとともに、ケーシング２１の両側面板２１ｃに接着されて、偏光ビームスプリッタ１５をケーシング２１に固定する。
【００１６】
偏光ビームスプリッタ１５は、詳しくは図３に示すように、偏光分離膜としての誘電体多層膜３１、及びこれを挟み込んで接合される互いに同じ大きさの２個の直角二等辺三角柱状のプリズム３２ａ，３２ｂから構成されている。誘電体多層膜３１は、一方のプリズム３２ａの直角と相対する斜面３３上に形成されており、他方のプリズム３２ｂの直角と相対する斜面（貼り合わせ面）３４と、誘電体多層膜３１とが、接着剤にて貼り合わされることにより、プリズム３２ａ，３２ｂが接合され、偏光ビームスプリッタ１５が形成される。誘電体多層膜３１は、複数の金属酸化膜などを複数層所定の膜厚及び所定の層数で積層することによって形成されている。
【００１７】
プリズム３２ｂの貼り合わせ面３４は、詳しくは図４に示すような構成となっている。貼り合わせ面３４は、光源１１から照射される照明光及び反射型液晶パネル１６で生成される画像光が透過又は反射するときに、有効な光束が通過可能な有効照射範囲３５（図中２点鎖線で囲んでいる範囲）よりも広く形成されており、有効照射範囲３５が貼り合わせ面３４の中心となるように配置されている。なお、本実施形態においては、貼り合わせ面３４の長手方向（画像光の投映方向Ａ及び照明光の照射方向Ｂと直交する方向）の寸法をＬ、有効照射範囲３５の長手方向の寸法をｌとすると、１．５ｌ≦Ｌ≦２ｌ（式（１））となるように、誘電体多層膜３１、及びプリズム３２ａ，３２ｂが形成されている。
【００１８】
上述したように、偏光分離膜と、プリズムとを貼り合わせて偏光ビームスプリッタを形成すると、その貼り合わせ面の４隅付近に応力歪みが発生する。本実施形態では、誘電体多層膜３１と貼り合わせ面３５との間に接着剤の収縮張力による応力歪みが発生した場合、その応力歪みが発生する箇所は、図４に示すように、符号３６ａ〜ｄで示す４箇所の部分（ハッチングを掛けた部分）である。本実施形態では、上記式（１）で示す寸法となるように有効照射範囲３５に対して貼り合わせ面３４を広く設けているので、応力歪み箇所３６ａ〜ｄは、有効照射範囲３５の外側に位置する。これにより、有効照射範囲３５の中では、応力歪みの影響を受けないので、高い偏光度を保つことができる。
【００１９】
本実施形態の偏光ビームスプリッタとの比較用として従来の投写型画像表示装置に組み込まれる偏光ビームスプリッタの例を図５に示す。従来の偏光ビームスプリッタを構成するプリズム４１の貼り合わせ面４２は、有効照射範囲４３よりも若干広い程度である。よって、応力歪み箇所４４ａ〜ｄは、有効照射範囲４３の内側に位置しているので偏光度を低下させてしまうが、本実施形態ではそのようなことがない。
【００２０】
上記構成の作用について以下に説明する。投写型画像表示装置１０の電源をオンにすると、光源部１１から照明光が照射され、偏光ビームスプリッタ１５によってＳ偏光とＰ偏光に分離され、Ｓ偏光のみが反射型液晶パネル１６に入射される。反射型液晶パネル１６には、入力された画像が表示され、偏光ビームスプリッタ１５から出射された照明光をＳ偏光とＰ偏光からなる画像光に光変調して反射させる。反射型液晶パネル１６で生成された画像光のうち、Ｐ偏光のみが偏光ビームスプリッタ１５を透過して投写レンズ１７へ入射し、投写レンズ１６によって大画面に拡大された画像がスクリーン２４へ投写される。上述したように、偏光ビームスプリッタ１５では、有効照射範囲３４の外側に、応力歪み箇所３６ａ〜３６ｄが位置するように形成されているので、接着剤の収縮張力による応力歪みに影響されることがなく、高い偏光度を保持しつづけることが可能となる。これによって、色ムラやコントラストの低下を防ぐことができる。また、偏光ビームスプリッタ１５の応力歪みが発生することを防ぐことが可能であるから、偏光ビームスプリッタ１５を構成する透明光学部材として鉛ガラスなどの高価な部材を使用する必要がなくなるので、ローコスト化を図ることが可能となる。
【００２１】
なお、上記実施形態においては、プリズムで偏光分離膜を挟み込んで接合することによって偏光ビームスプリッタを形成し、これをそのまま投写型画像表示装置に組み込んで使用しているが、本発明はこれに限らず、偏光分離膜とプリズムとを接着した後、応力歪みが発生する両端部分を切り落として偏光ビームスプリッタを形成し、これを組み込むようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の投写画像表示装置の構成を示す斜視図である。
【図２】投写画像表示装置を鉛直方向に沿って切断した縦断面図である。
【図３】本実施形態で使用する偏光ビームスプリッタの構成を示す斜視図である。
【図４】本実施形態で使用する偏光ビームスプリッタの貼り付け面を示す平面図である。
【図５】従来の投写型画像表示装置で使用する偏光ビームスプリッタの貼り付け面を示す平面図である。
【図６】従来の投写型画像表示装置の構成を示す斜視図である。
【図７】従来の投写型画像表示装置で使用する偏光ビームスプリッタの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  投写型画像表示装置
１１  光源部
１５，９５  偏光ビームスプリッタ
１６，９６  反射型液晶パネル
３１，１０１  偏光分離膜
３２ａ，３２ｂ，１０２ａ，１０２ｂ  プリズム
３４，４２，１０４  貼り合わせ面
３５，４３  有効照射範囲
【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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