(57)【要約】【課題】ワイヤグリッド偏光板を用いて偏光分離を行う投射型表示装置において、ワイヤグリッド偏光板の透過軸（偏光軸）がこのワイヤグリッド偏光板に入射される照明光の偏光方向に対する正確な方向となるようにワイヤグリッド偏光板を位置決めして設置し、高コントラストの画像を表示できるようにする。【解決手段】ワイヤグリッド偏光板３２は、支持部材３１の矩形孔３１ｆにより、反射型空間光変調素子３８に入射される照明光の光軸に対して主面部を４５°の傾斜として支持されており、反射型空間光変調素子３８に近い側となる側面部３２ｃを第１の矩形孔３１ｆの側縁部に押圧されることによって位置決めされている。【選択図】図１
2008275798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、赤色、緑色及び青色の色光成分を含む照明光を射出する光源と、
前記光源からの照明光を赤色、緑色及び青色の各色光成分に色分解する色分解手段と、
前記色分解手段により色分解された赤色、緑色及び青色の各色の照明光を、各色光に対応する信号に基づいて光変調する各色光用の反射型空間光変調素子と、
前記色分解手段により色分解された赤色、緑色及び青色の各色の照明光を、前記各色光用の反射型空間光変調素子に対応して入射させる各色光用の照明光学系と、
前記各色光用の照明光学系と前記各色光用の反射型空間光変調素子との間に配置され、前記反射型空間光変調素子に入射される照明光のうちの所定の方向の偏光成分のみを透過させるとともに、前記反射型空間光変調素子により偏光変調された変調光を反射させ、この変調光を照明光学系に戻る光路から分岐させる各色光用のワイヤグリッド偏光板と、
前記各色光用のワイヤグリッド偏光板を支持する第１の支持部及び前記各色光用の反射型空間光変調素子を支持する第２の支持部を有する各色光用の支持部材と、
前記各色光用のワイヤグリッド偏光板により反射された各色の変調光を色合成する色合成光学系と、
前記色合成光学系を経た変調光をスクリーンに投射して結像させる投射レンズと
を備え、
前記各ワイヤグリッド偏光板は、前記支持部材の第１の支持部により、前記反射型空間光変調素子に入射される照明光の光軸に対して主面部を４５°の傾斜として支持されており、前記反射型空間光変調素子に近い側となる側面部を前記第１の支持部の側縁部に押圧されることによって位置決めされている
ことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記照明光が前記ワイヤグリッド偏光板に入射する前に透過する偏光変換素子を有し、
前記偏光変換素子を経て前記ワイヤグリッド偏光板に入射する照明光の偏光軸と、前記ワイヤグリッド偏光板の透過軸との角度差は、±１°以内となされている
ことを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記色分解手段としてダイクロイックミラーを用いており、このダイクロイックミラーを透過及び反射する照明光は、このダイクロイックミラーに対してＰ偏光光となっている
ことを特徴とする請求項１、または、請求項２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、反射型空間光変調素子を用いた投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、照明光学系を介して反射型空間光変調素子（反射型液晶デバイス）を照明し、この反射型空間光変調素子による変調光を投射レンズによってスクリーンに投射するようにした投射型表示装置が提案されている。
【０００３】
このような投射型表示装置においては、光源（ランプ）から発せられた照明光（白色光）は、ダイクロイックミラーによって、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光及び青色（Ｂ）光の照明光に色分解され、照明光学系を介して、各色に対応した反射型空間光変調素子に入射される。
【０００４】
これら照明光は、各反射型空間光変調素子に入射される前に、所定の方向の直線偏光となされるとともに、この所定の方向の偏光成分のみを透過させるように設置された各色光用のワイヤグリッド偏光板を透過する。このワイヤグリッド偏光板は、反射型空間光変調素子により偏光変調された変調光を反射させ、この変調光を照明光学系に戻る光路から分岐させる。
【０００５】
ワイヤグリッド偏光板により反射された変調光は、さらに偏光板を経て、ダイクロイックプリズムによって色合成され、投射レンズに入射される。この投射レンズは、入射された変調光を、スクリーン上に投射して結像させる。
【０００６】
このような投射型表示装置において、反射型空間光変調素子は、白表示を行うときには、入射された照明光の偏光方向を９０°回転させて変調光として反射し、黒表示を行うときには、入射された照明光の偏光方向を回転させずに反射する。反射型空間光変調素子により反射された変調光は、ワイヤグリッド偏光板に戻り、このワイヤグリッド偏光板によって反射されて、ダイクロイックプリズム及び投射レンズに向かう。一方、反射型空間光変調素子において偏光方向を回転されなかった反射光は、ワイヤグリッド偏光板に戻り、このワイヤグリッド偏光板を透過するので、ダイクロイックプリズム及び投射レンズに向かうことはない。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−４６１５６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、前述のような投射型表示装置においては、使用するワイヤグリッド偏光板の透過軸（偏光軸）にバラつきがあるため、この透過軸の方向は、入射される照明光の偏光方向との間にずれ（光軸回りの回転）を生じ、また、変調光がワイヤグリッド偏光板に反射された後に入射される偏光板の透過軸との間にもずれ（光軸回りの回転）を生ずる。
【０００９】
すると、不必要な偏光光が反射型空間光変調素子に入射され、このような不要光の反射型空間光変調素子からの反射光がワイヤグリッド偏光板で反射され、偏光板を透過して、投射レンズに到達してしまう。このようにして、投射レンズに到達する不要光が増加すると、表示画像において必要なコントラストが得られないという問題がある。
【００１０】
また、反射型空間光変調素子からの反射光は、ワイヤグリッド偏光板の裏面でも反射して不要光となるので、ワイヤグリッド偏光板の透過軸が偏光板の透過軸とずれていることにより、このような不要光が投射レンズまで到達し、表示画像のコントラストが低下する問題がある。
【００１１】
そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、ワイヤグリッド偏光板の透過軸（偏光軸）が、このワイヤグリッド偏光板に入射される照明光の偏光方向に対して正確な方向に設置され、高いコントラストの画像を表示でき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】
【００１２】
前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係る投射型表示装置は、以下の構成のいずれか一を有するものである。
【００１３】
〔構成１〕
少なくとも赤色、緑色及び青色の色光成分を含む照明光を射出する光源と、この光源からの照明光を赤色、緑色及び青色の各色光成分に色分解する色分解手段と、この色分解手段により色分解された赤色、緑色及び青色の各色の照明光を各色光に対応する信号に基づいて光変調する各色光用の反射型空間光変調素子と、色分解手段により色分解された赤色、緑色及び青色の各色の照明光を各色光用の反射型空間光変調素子に対応して入射させる各色光用の照明光学系と、各色光用の照明光学系と各色光用の反射型空間光変調素子との間に配置され反射型空間光変調素子に入射される照明光のうちの所定の方向の偏光成分のみを透過させるとともに反射型空間光変調素子により偏光変調された変調光を反射させこの変調光を照明光学系に戻る光路から分岐させる各色光用のワイヤグリッド偏光板と、各色光用のワイヤグリッド偏光板を支持する第１の支持部及び各色光用の反射型空間光変調素子を支持する第２の支持部を有する各色光用の支持部材と、各色光用のワイヤグリッド偏光板により反射された各色の変調光を色合成する色合成光学系と、この色合成光学系を経た変調光をスクリーンに投射して結像させる投射レンズとを備え、各ワイヤグリッド偏光板は、支持部材の第１の支持部により、反射型空間光変調素子に入射される照明光の光軸に対して主面部を４５°の傾斜として支持されており、反射型空間光変調素子に近い側となる側面部を第１の支持部の側縁部に押圧されることによって位置決めされていることを特徴とするものである。
【００１４】
〔構成２〕
構成１を有する投射型表示装置において、照明光がワイヤグリッド偏光板に入射する前に透過する偏光変換素子を有し、偏光変換素子を経てワイヤグリッド偏光板に入射する照明光の偏光軸とワイヤグリッド偏光板の透過軸との角度差は、±１°以内となされていることを特徴とするものである。
【００１５】
〔構成３〕
構成１、または、構成２を有する投射型表示装置において、色分解手段としてダイクロイックミラーを用いており、このダイクロイックミラーを透過及び反射する照明光は、このダイクロイックミラーに対してＰ偏光光となっていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
構成１を有する本発明に係る投射型表示装置においては、各ワイヤグリッド偏光板は、支持部材の第１の支持部により、反射型空間光変調素子に入射される照明光の光軸に対して主面部を４５°の傾斜として支持されており、反射型空間光変調素子に近い側となる側面部を第１の支持部の側縁部に押圧されることによって位置決めされているので、ワイヤグリッド偏光板の取り付け時に発生する透過軸（偏光軸）のバラつきが抑えられ、この透過軸が、ワイヤグリッド偏光板に入射される照明光の偏光方向に対して正確な方向に設置される。
【００１７】
構成２を有する本発明に係る投射型表示装置においては、ワイヤグリッド偏光板に入射する照明光の偏光軸とワイヤグリッド偏光板の透過軸との角度差が±１°以内となされているので、投射レンズに到達する不要光が抑えられ、高いコントラストの画像を表示することができる。
【００１８】
構成３を有する本発明に係る投射型表示装置においては、色分解手段としてダイクロイックミラーを用いており、このダイクロイックミラーを透過及び反射する照明光が、このダイクロイックミラーに対してＰ偏光光となっているので、ダイクロイックミラーに反射防止コーティングを施さなくとも、不要な反射光を抑えることができ、光利用効率の低下を抑制することができる。
【００１９】
ここで、ダイクロイックミラーの基材となる光学ガラスの屈折率を１．５とすると、４５度入射時の反射率は、Ｓ偏光光については、約１０％である。このため、一の色の光を反射するダイクロイックミラーを透過する他の色の光は、Ｓ偏光である場合には、約１０％が反射されて損失となり、光利用効率が低下する。従来の投射型表示装置では、このような損失を軽減するために、ダイクロイックミラーのダイクロ膜でない面（裏面）に反射防止コーティング（ＡＲコート：Anti Reflection Coating）を施さなければならないという問題があった。
【００２０】
すなわち、本発明は、ワイヤグリッド偏光板の透過軸（偏光軸）が、このワイヤグリッド偏光板に入射される照明光の偏光方向に対して正確な方向に設置され、高いコントラストの画像を表示できる投射型表示装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る投射型表示装置の構成について詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係る投射型表示装置の実施の形態における構成を示す平面図である。
【００２３】
本発明に係る投射型表示装置は、図１に示すように、無偏光、白色の照明光を射出する光源１１を有している。この光源１１は、例えば、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプなどであり、少なくとも赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光及び青色（Ｂ）光を含んだ無偏光、白色の照明光を射出する。この光源１１から射出された照明光は、放物面鏡１２で反射されて略々平行光となり、放物面鏡１２の前面側に取り付けられた第１のフライアイレンズアレイ１３及び第２のフライアイレンズアレイ１４を順次透過する。これら第１及び第２のフライアイレンズアレイ１３，１４は、対をなして、照明光の光束内の照度分布を均一化するインテグレータを構成している。なお、光源１１の前方側に、紫外光及び赤外光をカットする図示しない可視外光除去フィルタを配置してもよい。
【００２４】
第１及び第２のフライアイレンズアレイ１３，１４を経た照明光は、偏光変換素子となる偏光変換プリズムアレイ１５に入射される。この偏光変換プリズムアレイ１５は、複数の偏光分離プリズムアレイと、複数のλ／２位相差板とを有して、全体として平板状に構成されている。この偏光変換プリズムアレイ１５に入射した光は、まず、偏光分離プリズムアレイが有する偏光ビームスプリッタ膜面により、この偏光ビームスプリッタ膜面に対するＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分離される。偏光変換プリズムアレイ１５の各偏光ビームスプリッタ膜面は、平行なストライプ状に設けられており、それぞれが偏光変換プリズムアレイ１５の主面に対して４５°の傾斜を有している。各偏光ビームスプリッタ膜面において、Ｐ偏光成分は透過して偏光変換プリズムアレイ１５の前面側に射出され、Ｓ偏光成分は反射される。一つの偏光ビームスプリッタ膜面によって反射されたＳ偏光成分は、光路を９０°曲げられ、隣接する他の偏光ビームスプリッタ膜面によって再び反射されて光路を９０°曲げられて、偏光変換プリズムアレイ１５の前面側に射出される。
【００２５】
そして、Ｓ偏光成分が前面側に射出される領域には、λ／２位相差板が設けられている。このλ／２位相差板を透過したＳ偏光成分は、偏光方向を９０°回転され、偏光ビームスプリッタ膜面を透過したＰ偏光成分と同一の偏光方向となされる。このようにして、光源１１からの無偏光の照明光は、偏光変換プリズムアレイ１５を透過した後には、偏光方向が所定の一方向である偏光光となされている。
【００２６】
本実施の形態においては、偏光変換プリズムアレイ１５を透過した照明光の偏光方向は、図１中の符号（矢印）で示すように、例えば、紙面に垂直な方向（Ｐ偏光）に変換されている。ただし、偏光変換プリズムアレイ１５における偏光変換効率は１００％ではなく、この偏光変換プリズムアレイ１５からの射出光には、数％乃至数十％のＳ偏光成分が混入している。
【００２７】
なお、本実施の形態においては、偏光変換プリズムアレイ１５を透過した照明光の偏光方向をＰ偏光光として説明するが、これに限られるわけではなく、光源１１からの照明光を偏光変換プリズムアレイ１５によりＳ偏光光に偏光変換するようにしてもよい。
【００２８】
偏光変換プリズムアレイ１５を透過したＰ偏光光の照明光は、フィールドレンズ１６を経て、第１のダイクロイックミラー１７に入射する。この第１のダイクロイックミラー１７においては、照明光に含まれるＲ光、Ｇ光及びＢ光のうち、Ｒ光及びＧ光の２色の成分が反射されて９０°光路を変え、残りのＢ光の成分は、透過して直進する。
【００２９】
第１のダイクロイックミラー１７で反射されたＲ光及びＧ光は、第１の金属膜反射ミラー１８に入射し、この第１の金属膜反射ミラー１８で反射されて９０°方向を変え、第２のダイクロイックミラー１９に入射する。この第２のダイクロイックミラー１９においては、Ｒ光が透過して直進し、Ｒ光用空間光変調素子ブロック３０Ｒに入射する。一方、Ｇ光は、この第２のダイクロイックミラー１９において、反射されて９０°方向を変えて、Ｇ光用空間光変調素子ブロック３０Ｇに入射する。
【００３０】
また、第１のダイクロイックミラー１７を透過したＢ光は、第２及び第３の金属膜反射ミラー２０，２１により順次反射され、Ｂ光用空間光変調素子ブロック３０Ｂに入射される。
【００３１】
第１及び第２のダイクロイックミラー１７，１９は、光源１１からの照明光をＲ光、Ｇ光及びＢ光に色分解する色分解手段を構成しており、また、色分解手段を経たＲ光、Ｇ光及びＢ光を各色光用空間光変調素子ブロック３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂに入射させる各構成部材が、各色光用の照明光学系となる。
【００３２】
この投射型表示装置において、光源１１、色分解手段１７，１９、照明光学系及び各色光用空間光変調素子ブロック３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは、同一平面上に配置されている。また、後述する色合成光学系となるクロスダイクロイックプリズム４０及び投射レンズ４２も、光源１１及び色分解手段１７，１９等と同じ一平面上に配置されている。
【００３３】
なお、この投射型表示装置において、色分解手段としては、第１のダイクロイックミラー１７に代えて、クロスダイクロイックミラーを用いてもよい。この場合には、クロスダイクロイックミラーに入射された照明光に含まれるＲ光、Ｇ光及びＢ光のうち、Ｒ光及びＧ光の２色の成分は、クロスダイクロイックミラーをなす一方のダイクロイックミラーにより反射されて９０°光路を変え、残りのＢ光の成分は、クロスダイクロイックミラーをなす他方のダイクロイックミラーにより反射され、Ｒ光及びＧ光の反対側に９０°光路を変える。そして、Ｒ光及びＧ光の２色の成分は、第２のダイクロイックミラーにより、Ｒ光とＧ光とに分解される。
【００３４】
さらに、本実施例では、光源１１からの照明光を色分解手段１７，１９によりＲ光、Ｇ光及びＢ光に色分解する構成を示しているが、これに限られることなく、前述の光源１１に代えて、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光をそれぞれ射出するＲ光用、Ｇ光用及びＢ光用の各ＬＥＤ光源を用いるようにしてもよい。この場合には、色分解手段１７，１９を設ける必要はなく、各色光用のＬＥＤ光源から射出されたＲ光、Ｇ光及びＢ光のそれぞれの一方向の偏光成分を、各色光用空間光変調素子ブロック３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂに入射させればよい。
【００３５】
この投射型表示装置において、各色用空間光変調素子ブロック３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは、全て同一の構成を有している。すなわち、各色用空間光変調素子ブロック３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは、中空三角柱状の支持部材３１を有し、この支持部材３１の各面において、ワイヤグリッド偏光板３２、反射型空間光変調素子（反射型液晶パネル）３８及び偏光板３９を支持して構成されている。また、各色用空間光変調素子ブロック３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは、直方体形状に形成された色合成光学系となるクロスダイクロイックプリズム４０の各入射面４０ａ，４０ｂ，４０ｃにそれぞれ対向して近接配置されている。
【００３６】
図２は、この投射型表示装置において、各色光用の支持部材とクロスダイクロイックプリズムとをベース台の上面に固定する状態を示す斜視図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【００３７】
各色用空間光変調素子ブロック３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム４０とは、図２中の（ａ）に示すように、ファインセラミックスや、バルクモールディングコンパウンド（ＢＭＣ）などの合成樹脂材料や、あるいは、ニッケル合金材料などから形成されたベース台２５の上面２５ａ上に取り付けられる。
【００３８】
すなわち、ベース台２５の上面２５ａには、クロスダイクロイックプリズム４０の底面４０ｇが、接着剤を用いて固定される。また、各色用空間光変調素子ブロック３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂを構成する各支持部材３１は、ベース台２５の裏面２５ｂから複数のネジ２６がベース台２５に穿設された複数の取り付け孔２５ｃ内に挿入され、これら複数のネジ２６が各支持部材３１の底面３１ａに形成された各ネジ孔（図示せず）に締結されることにより、図２中の（ｂ）に示すように、底面３１ａをベース台２５の上面２５ａに固定される。なお、各色用空間光変調素子ブロック３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは、各支持部材３１の底面３１ａをベース台２５の上面２５ａに接着剤を用いて固定することにより、ベース台２５に取付けるようにしてもよい。
【００３９】
図３は、この投射型表示装置における各色用空間光変調素子ブロック３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの構成を示す斜視図である。
【００４０】
各色用空間光変調素子ブロック３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂを構成する支持部材３１は、図３に示すように、アルミニウムやステンレスなどの金属材料により、底面３１ａ及び天面３１ｂが直角三角形となされた三角柱状に形成されている。この支持部材３１は、中空状に形成されており、また、３面ある各側面３１ｃ，３１ｄ，３１ｅは、枠状に形成されている。すなわち、この支持部材３１は、底面３１ａ及び天面３１ｂが直角三角形の板状に形成され、これら板状部材の各頂点部を繋ぐ３本の梁部分とから形成されている。
【００４１】
この支持部材３１の第１乃至第３の側面部３１ｃ，３１ｄ，３１ｅは、ベース台２５に対して垂直に設置される。また、第１の側面３１ｃは、入射する照明光の光軸に対して、４５°傾けられて設置される。また、支持部材３１の第２の側面３１ｄは、入射する照明光の光軸に対して垂直となされて設置される。支持部材３１の第３の側面３１ｅは、入射する照明光の光軸に対して平行となされて設置される。
【００４２】
そして、各色用空間光変調素子ブロック３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂにおいて、支持部材３１の第１の側面３１ｃには、各色光用のワイヤグリッド偏光板３２が支持されている。また、第２の側面３１ｄには、各色光用の反射型空間光変調素子３８が、位置調整をなされて取り付けられている。そして、第３の側面３１ｅには、接着剤により、各色光用の偏光板３９が取り付けられている。したがって、各色光用の支持部材３１によりそれぞれ支持されたワイヤグリッド偏光板３２、反射型空間光変調素子３８及び偏光板３９は、ベース台２５に対して垂直に設置される。
【００４３】
各色用空間光変調素子ブロック３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂに入射する照明光（Ｒ光、Ｇ光及びＢ光）は、偏光方向（Ｐ偏光）がワイヤグリッド偏光板３２の透過軸（偏光軸）の方向に一致しており、ワイヤグリッド偏光板３２を透過して、反射型空間光変調素子３８に入射する。反射型空間光変調素子３８は、入射された照明光を、外部から供給される各色光に対応した画像信号に基づいて偏光変調して、反射する。反射型空間光変調素子３８により偏光変調された変調光の偏光方向は、入射する照明光の偏光方向に対して、９０°回転されている。この変調光は、ワイヤグリッド偏光板３２に戻り、このワイヤグリッド偏光板３２によって反射され、光路を９０°変える。反射型空間光変調素子３８において偏光変調されなかった反射光は、入射する照明光の偏光方向と同一の偏光方向となっているので、ワイヤグリッド偏光板３２に戻り、このワイヤグリッド偏光板３２を透過する。
【００４４】
ワイヤグリッド偏光板３２により反射された変調光は、偏光板３９に入射する。この偏光板３９は、ワイヤグリッド偏光板３２で反射された変調光から、不要な偏光成分（Ｐ偏光成分）を除去して透過させる。この偏光板３９は、ワイヤグリッド偏光板３２で反射された変調光に不要な偏光成分（Ｐ偏光成分）が混入していると、表示画像のコントラスト比が低下する要因となるため、このような不要な偏光成分を除去するために設けられている。
【００４５】
反射型空間光変調素子３８は、主面部にスイッチング素子がマトリックス状に設けられこの上面に絶縁層を介してアルミニウムなどの金属からなる画素電極がマトリックス状に複数設けられたシリコン基板と、主面部に共通電極が設けられた透明基板とを有して構成されている。シリコン基板の画素電極と透明基板の共通電極との間には、液晶が封入されている。この反射型空間光変調素子３８においては、複数の画素電極と共通電極との間に、各色光の画像信号に応じた電圧を印加すると、透明基板側から入射された照明光は、画像信号に基づいて偏光変調されて、複数の画素電極により、入射側に反射される。
【００４６】
このように構成された反射型空間光変調素子３８は、画素集積度が高く、高解像度画像表示に適している。また、反射型空間光変調素子３８は、複数の画素電極の下面側に回路構造を積層して配置することができるので、開口率を９０％程度に高めることができ、明るく滑らかで細密な画像を表示できるという特徴がある。
【００４７】
なお、反射型空間光変調素子３８の裏面には、図１及び図２に示すように、この反射型空間光変調素子３８を冷却するためのヒートシンク３８ａが取り付けられている。このヒートシンク３８ａの裏面には、複数のフィン部が突出形成されている。
【００４８】
図４は、投射型表示装置を構成するワイヤグリッド偏光板の構成を説明する斜視図（ａ）、平面図（ｂ）及びグラフ（ｃ）である。
【００４９】
ワイヤグリッド偏光板３２は、図４中の（ａ）に示すように、光学ガラス板３２ａの主面部に、アルミニウムなどの金属線３２ｂを、例えば、１４０ｎｍ程度のピッチで規則正しくストライプ状に多数本並べて形成したものである。このワイヤグリッド偏光板３２において、金属線３２ｂに垂直な偏光成分（例えば、Ｐ偏光成分）は、そのまま透過し、金属線３２ｂに平行な偏光成分（例えば、Ｓ偏光成分）は、反射される。
【００５０】
図４中の（ｂ）に示すように、ワイヤグリッド偏光板３２へのＰ偏光光の入射光の入射角αをパラメータとしたときに、Ｐ偏光光の透過率の波長依存性は、図４中の（ｃ）に示すように、可視波長帯域（４００ｎｍ乃至７００ｎｍ）において、略平坦となっている。入射角αは、ワイヤグリッド偏光板３２への入射光の光軸がワイヤグリッド偏光板３２の主面部の法線に対してなす角度である。図４中の（ｃ）において、ａは、入射角αが０°、ｂは、入射角αが−１５°、ｃは、入射角αが＋１５°の場合を示している。
【００５１】
各色用空間光変調素子ブロック３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂにおいて、入射角αは４５°となっており、この入射角αが±１５°に達しても、ワイヤグリッド３２におけるＰ偏光光の透過率の波長依存性は、可視波長帯域で極めて変動が小さく、安定している。
【００５２】
そのため、ワイヤグリッド偏光板３２を用いることにより、明るく、色再現性の良好な表示画像を得ることができる。また、ワイヤグリッド偏光板３２は、一枚の板状の偏光分離素子であり、軽量である。さらに、ワイヤグリッド偏光板３２は、光源１１から発せられる照明光を吸収しにくく、複屈折による表示画像の品質低下が抑えられる。
【００５３】
偏光板３９は、基材フィルム（例えば、ポリビニルアルコール；ＰＶＡ）にヨウ素や有機染料などの二色性の材料を染色し吸着させ、高度に延伸し配向させることにより、吸収二色性を発現させたＰＶＡ偏光層を有して構成されている。偏光板３９は、ＰＶＡ偏光層をＴＡＣ（トリアセチルセルロース）層で挟んだ偏光フィルムを、ガラス基板上に粘着材、または、接着剤で貼り付けて構成されている。
【００５４】
このような吸収二色性を基本原理とした偏光板３９は、入射する光束の直交する偏光成分のうち、二色性染料の配列と同方向の偏光成分を吸収し、他方の偏光成分を透過させる。この偏光板３９は光吸収型であるので、耐熱性及び放熱性を考慮して、水晶やサファイアなど、熱伝導性に優れた基板を用いて構成することが望ましい。光利用率の向上及び界面での不要反射光による表示画像の品位低下の防止のため、偏光板３９の空気界面には、減反射コートを施す必要がある。これらの偏光特性及び反射防止膜特性は、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色について最適化されることが望ましい。
【００５５】
なお、偏光板３９は、片面フィルムで構成してもよいが、フィルムの表面を波長オーダで平坦化するのは困難であり、このフィルム表面の非平面性が波面収差となり、表示画像の解像度を劣化させる要因となる。そこで、より高い解像度の表示画像を実現するためには、この偏光フィルムを平坦な光学研磨の施された基板（白板ガラス、光学ガラス、水晶、石英、サファイアなど）によって挟み、接着剤、または、粘着材によりフィルム表面の凹凸を埋めることにより、解像度劣化を防ぐことができる。
【００５６】
Ｒ光用のワイヤグリッド偏光板３２で反射された変調光（Ｒ光）は、図１に示すように、Ｒ光用の支持部材３１により支持されクロスダイクロイックプリズム４０の入射面４０ａに対向されたＲ光用の偏光板３９に入射され、この偏光板３９で不要な偏光成分を除去されて、クロスダイクロイックプリズム４０の入射面４０ａに入射される。
【００５７】
また、Ｇ光用のワイヤグリッド偏光板３２で反射された変調光（Ｇ光）は、Ｇ光用の支持部材３１により支持されクロスダイクロイックプリズム４０の入射面４０ｂに対向されたＧ光用の偏光板３９に入射され、この偏光板３９で不要な偏光成分を除去されて、クロスダイクロイックプリズム４０の入射面４０ｂに入射される。
【００５８】
同様に、Ｂ光用のワイヤグリッド偏光板３２で反射された変調光（Ｂ光）は、Ｂ光用の支持部材３１により支持されクロスダイクロイックプリズム４０の入射面４０ｃに対向されたＧ光用の偏光板３９に入射され、この偏光板３９で不要な偏光成分を除去されて、クロスダイクロイックプリズム４０の入射面４０ｃに入射される。
【００５９】
クロスダイクロイックプリズム４０は、光学ガラスを用いて立方体状に形成されており、この立方体内において、天面に垂直な第１及び第２ダイクロイック膜４０ｅ，４０ｆが、互いに直角にＸ字状にクロスされて構成されている。
【００６０】
クロスダイクロイックプリズム４０内の第１ダイクロイック膜４０ｅは、入射面４０ａから入射したＲ光の変調光を反射させて９０°方向を変え、射出面４０ｄから射出させる。また、入射面４０ｂから入射したＧ光の変調光をそのまま透過させて、射出面４０ｄから射出させる。そして、入射面４０ｃから入射したＢ光の変調光も、透過させる。
【００６１】
また、クロスダイクロイックプリズム４０内の第２ダイクロイック膜４０ｆは、入射面４０ｃから入射したＢ光の変調光を反射させて９０°方向を変え、射出面４０ｄから射出させる。また、入射面４０ｂから入射したＧ光の変調光をそのまま透過させて、射出面４０ｄから射出させる。そして、入射面４０ａから入射したＲ光の変調光も、透過させる。
【００６２】
したがって、クロスダイクロイックプリズム４０の各入射面４０ａ，４０ｂ，４０ｃから入射されたＲ光，Ｇ光及びＢ光の各変調光は、クロスダイクロイックプリズム４０内に形成された第１及び第２ダイクロイック膜４０ｅ，４０ｆにより、３色合成がなされて、射出面４０ｄから射出される。そして、クロスダイクロイックプリズム４０の射出面４０ｄから射出された変調光は、投射レンズ４２に入射される。
【００６３】
投射レンズ４２に入射された変調光は、この投射レンズ４２により、図示しないスクリーン上に拡大投射されて実像を結像させ、Ｒ光，Ｇ光及びＢ光が色合成された画像を表示する。
【００６４】
なお、クロスダイクロイックプリズム４０と投射レンズ４２との間には、１／４波長板４１を配置してもよい。この１／４波長板４１は、投射レンズ４２のレンズ後面からの微量な反射光が、クロスダイクロイックプリズム４０、偏光板３９及びワイヤグリッド偏光板３２を介して反射型空間光変調素子３８側に戻り、再度反射されて投射レンズ４２を経てスクリーンに達し、ゴースト状の不要光が現われることを防ぐものである。この１／４波長板４１は、必要に応じて設置すればよい。
【００６５】
図５は、この投射型表示装置において、ワイヤグリッド偏光板及び反射型空間光変調素子を支持する支持部材の構成を示す分解斜視図（ａ）及び要部断面図（ｂ）である。
【００６６】
ところで、この投射型表示装置の各色用空間光変調素子ブロック３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂにおいては、図５中の（ａ）に示すように、ワイヤグリッド偏光板３２は、支持部材３１の第１の側面３１ｃに設けられた第１の支持部となる矩形孔３１ｆに嵌入されて支持されている。この矩形孔３１ｆは、ワイヤグリッド偏光板３２よりも僅かに大きな矩形状に形成されている。
【００６７】
この矩形孔３１ｃ内の外周縁には、３箇所の当接突起３１ｇが設けられている。矩形孔３１ｆ内に嵌入されたワイヤグリッド偏光板３２は、各当接突起３１ｇにより裏面部を支持される。そして、矩形孔３１ｆ内に嵌入されたワイヤグリッド偏光板３２の外周部には、枠状の密閉部材３３が配置される。この密閉部材３３及びワイヤグリッド偏光板３２は、枠状の板バネ部材３４により、支持部材３１側に押圧されて支持される。密閉部材３３は、例えば、硬度４０度以下のシリコーンゴムからなり、ワイヤグリッド偏光板３２と支持部材３１との間の空隙を封止する。
【００６８】
板バネ部材３４の内側部には、支持部材３１の当接突起３１ｇに対応する３箇所の押え爪３４ａが設けられている。すなわち、ワイヤグリッド偏光板３２は、外周側の３箇所において、当接突起３１ｇと押え爪３４ａとによって挟持されて支持される。密閉部材３３は、板バネ部材３４の外周部分によって押さえられて支持される。
【００６９】
板バネ部材３４は、外縁側に複数の係合爪部３４ｃを有し、これら係合爪部３４ｃを支持部材３１の底面３１ａ及び天面３１ｂに形成された係合突起３１ｈ，３１ｉに係合させることにより、支持部材３１に取付けられる。板バネ部材３４が支持部材３１に取付けられたとき、各押え爪３４ａは、図５中の（ｂ）に示すように、弾性力により、一定の荷重でワイヤグリッド偏光板３２を押さえる。各押え爪３４ａは、それぞれワイヤグリッド偏光板３２に点、または、線で接するようになっている。各押え爪３４ａがワイヤグリッド偏光板３２を押さえる荷重は、例えば、１．９６Ｎ以上となっている。
【００７０】
図６は、この投射型表示装置において、ワイヤグリッド偏光板及び反射型空間光変調素子を支持する支持部材の構成を示す断面図である。
【００７１】
そして、図６に示すように、各ワイヤグリッド偏光板３２は、図６中矢印Ａで示すように、反射型空間光変調素子３８に近い側となる側面部を矩形孔３１ｆの内側部に押圧させることによって、光軸回りの回転方向について位置決めされている。各ワイヤグリッド偏光板３２は、反射型空間光変調素子３８に近い側となる側面部が基準辺３２ｃとなっており、この基準辺３２ｃに対する各金属線３２ｂの方向、すなわち、この基準辺と透過軸（偏光軸）との角度が、高精度に規定されている。
【００７２】
図７は、この投射型表示装置において、ワイヤグリッド偏光板の透過軸（偏光軸）及び照明光の偏光方向の関係を示す正面図である。
【００７３】
図７に示すように、ワイヤグリッド偏光板３２は、図７中矢印Ａで示すように、基準辺３２ｃを矩形孔３１ｆの内側部に押圧させることにより、光軸回りの回転方向について高精度に位置決めされており、このワイヤグリッド偏光板３２の透過軸（偏光軸）Ａ２は、このワイヤグリッド偏光板３２に入射される照明光の偏光方向Ａ１に対する角度差θが±１°以内となされている。
【００７４】
なお、各色用空間光変調素子ブロック３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂにおいては、第３の側面３１ｅに取付けられる偏光板３９についても、ワイヤグリッド偏光板３２と同様に、一側面を基準として、光軸回りの回転方向について位置決めするようにしてもよい。このような位置決めを行うことにより、ワイヤグリッド偏光板３２の透過軸（偏光軸）と偏光板３９の透過軸（偏光軸）との相対位置が高精度に維持される。
【００７５】
なお、ワイヤグリッド偏光板３２は、反射型空間光変調素子３８に近い側となる基準辺３２ｃを矩形孔３１ｆ内に押圧させていることにより、この基準辺３２ｃをなす側面部、すなわち、反射型空間光変調素子３８側に向いた側面部が、反射型空間光変調素子３８の有効エリア内に進入したり、この側面部における反射光が迷光として反射型空間光変調素子３８に進入することが防止される。すなわち、ワイヤグリッド偏光板３２を極力小型化した状態で、基準辺３２ｃをなす側面部及びこの側面部からの迷光が表示画像の質に影響することを防止できる。
【００７６】
そして、各色用空間光変調素子ブロック３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂにおいては、前述したように、反射型空間光変調素子３８は、第２の側面３１ｄに対して、位置調整（レジストレーション調整及びフォーカス調整）をなされた後に取り付けられる。
【００７７】
このように、ワイヤグリッド偏光板３２の透過軸（偏光軸）とこのワイヤグリッド偏光板３２に入射される照明光の偏光方向との角度差θが微小（±１°以内）となされることにより、この投射型表示装置においては、高コントラストの表示画像を得ることができる。
【００７８】
図８は、ワイヤグリッド偏光板の透過軸（偏光軸）及び照明光の偏光方向の角度差と、システムコントラストとの関係を示すグラフである。
【００７９】
なお、図８に示すように、ワイヤグリッド偏光板３２の透過軸（偏光軸）とこのワイヤグリッド偏光板３２に入射される照明光の偏光方向との角度差θが大きくなると、システムコントラストが低下するが、角度差θが±１°の範囲にある場合には、システムコントラストの低下を２５％程度以下とすることができる。
【００８０】
ところで、この投射型表示装置においては、必要となるシステムコントラスト比及びデバイスのコントラスト比から、ワイヤグリッド偏光板３２の仕様を決定することが可能であり、また、ワイヤグリッド偏光板３２の透過軸（偏光軸）と照明光の偏光方向との角度差の許容範囲を定めることができる。この実施の形態においては、ワイヤグリッド偏光板３２の透過軸（偏光軸）と照明光の偏光方向との角度差の許容範囲を±１°以内とすることにより、十分なコントラストの表示画像が得られる。
【００８１】
ところで、この投射型表示装置においては、前述したように、色分解手段としてダイクロイックミラーを用いており、このダイクロイックミラーを透過及び反射する照明光は、このダイクロイックミラーに対してＰ偏光光となっている。
【００８２】
従来の投射型表示装置において、ダイクロイックミラーのダイクロ膜面でない面には、ＡＲコーティングを施している。これは、不要な反射を抑え、透過率（効率）を向上させるためである。
【００８３】
図９は、一般的な光学ガラスの反射特性を示すグラフである。
【００８４】
図９に示すように、光学ガラスの表面における反射率には、角度特性がある。一般的な屈折率の光学ガラス（ｎｄ＝１．５）において、入射光の入射角が４５°であるときには、反射率は、Ｓ偏光光では、約１０％であるのに対し、Ｐ偏光光では、１％に満たない。したがって、ダイクロイックミラーに入射する照明光がＰ偏光光であれば、ＡＲコーティングを施さなくても、不要な反射を抑えることができる。
【００８５】
そのため、この投射型表示装置においては、各ダイクロイックミラー１７，１９に入射する照明光がいずれもＰ偏光光となるように、偏光変換プリズムアレイ１５により照明光の偏光方向を揃えている。
【００８６】
また、この投射型表示装置においては、前述したように、クロスダイクロイックプリズム４０は、一般的に使用される色合成用ダイクロイックプリズムである。このクロスダイクロイックプリズム４０は、ガラスプリズムであることから、その膜特性には、板物以上に制限が加わる。そのため、Ｓ偏光光については高い反射率を得ることができるが、Ｐ偏光光については高い反射率を得ることが難しい。また、Ｇ光を反射帯域とする設計も困難である。
【００８７】
すなわち、このクロスダイクロイックプリズムにおいては、Ｂ光について、Ｓ偏光では約４７０ｎｍ以下の波長域において反射率がほぼ１００％と良好であるが、Ｐ偏光では、Ｓ偏光に比較して、反射率が良好な波長域がない。また、Ｒ光についても、Ｓ偏光では約６００ｎｍ以上の波長域において反射率がほぼ１００％と良好であるが、Ｐ偏光では、Ｓ偏光に比較して、反射率が良好な波長域がない。Ｇ光については、Ｐ偏光では、約４７０ｎｍ乃至５９０ｎｍの波長帯域で透過率がほぼ１００％で良好であるが、Ｓ偏光では、透過率がほぼ１００％なのは約５３０ｎｍ乃至５６０ｎｍの狭い波長帯域であるから、Ｐ偏光光の方が透過特性がよい。そのため、クロスダイクロイックプリズム４０に入射されるＲ光及びＢ光は、Ｓ偏光光として入射して反射されるようにし、Ｇ光は透過されるようにする。
【００８８】
この実施の形態においては、光源１１から射出された照明光を、偏光変換プリズムアレイ１５により、ダイクロイックミラー１７，１９に対するＰ偏光光になるように偏光を揃えているので、駆動方法がノーマリーブラックである反射型空間光変調素子３８を用いて、クロスダイクロイックプリズム４０に入射する光の条件（Ｒ光及びＢ光はＳ偏光光、Ｇ光はＰ偏光光）を満たすようにしている。
【００８９】
このように、この投射型表示装置においては、ダイクロイックミラー１７，１９に入射される照明光がいずれもＰ偏光光になるように、光源１１から射出された光を偏光変換プリズムアレイ１５によって偏光方向を揃えるとともに、反射型空間光変調素子３８で変調されてクロスダイクロイックプリズム４０に入射するＲ光及びＢ光がＳ偏光光、Ｇ光がＰ偏光光になるようにするので、各ダイクロイックミラー１７，１９にＡＲコーティングを施さなくても、不要な反射が抑えられ、光利用効率の低下を抑制することができる。
【００９０】
〔実施例１〕
前述の実施の形態に示した構成の投射型表示装置を構成した。この投射型表示装置においては、ワイヤグリッド偏光板３２に入射される照明光の偏光度をｘとし、ワイヤグリッド偏光板３２の光学特性について、偏光方向が透過軸方向である入射光の透過率をＴｐ１、反射率をＲｐ１、偏光方向が透過軸方向に直交する入射光の透過率をＴｓ１、反射率をＲｓ１とし、偏光板３９の光学特性について、偏光方向が透過軸方向である入射光の透過率をＴｐ２、偏光方向が透過軸方向に直交する入射光の透過率をＴｓ２、反射型空間光変調素子３８のコントラストをＣＲｄとし、システムとして必要とされるコントラスト比をＣＲsysとそれぞれしたとき、ワイヤグリッド偏光板３２における透過率Ｔｓ１は、以下に示す（式１）から求められる値以下とする必要がある。
Ｔｓ１≦〔ｘ*Ｔｐ１*｛（１／ＣＲsys−１／ＣＲｄ）*Ｒｓ１*Ｔｐ２−Ｒｐ１*Ｔｓ２｝〕／｛Ｒｓ１*Ｔｐ２−（１／ＣＲsys−１／ＣＲｄ）*Ｒｐ１*Ｔｓ２｝    ・・・（式１）
【００９１】
近年、投射型表示装置においては、システムコントラスト比ＣＲsysが１００００：１を上回る高画質のシステムが開発されており、コントラスト低下によるいわゆる「黒浮き」は、顕著な画質低下の要因となる。そして、この投射型表示装置においては、ワイヤグリッド偏光板３２の透過軸（偏光軸）方向は、このワイヤグリッド偏光板３２に入射される照明光の偏光方向に対する角度差θが±１°以内となされている。そのため、この投射型表示装置においては、（式１）において必要とされたシステムコントラストＣＲsys（角度差θ＝０°）に対し、図８に示すように、システムコントラストＣＲsysを２５％以内の低下に抑えることができた。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明に係る投射型表示装置の実施の形態における構成を示す平面図である。
【図２】前記投射型表示装置において、各色光用の支持部材とクロスダイクロイックプリズムとをベース台の天面に固定する状態を示す斜視図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図３】前記投射型表示装置における各色用空間光変調素子ブロックの構成を示す斜視図である。
【図４】前記投射型表示装置を構成するワイヤグリッド偏光板の構成を説明する斜視図（ａ）、平面図（ｂ）及びグラフ（ｃ）である。
【図５】前記投射型表示装置において、ワイヤグリッド偏光板及び反射型空間光変調素子を支持する支持部材の構成を示す分解斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図６】前記投射型表示装置において、ワイヤグリッド偏光板及び反射型空間光変調素子を支持する支持部材の構成を示す断面図である。
【図７】前記投射型表示装置において、ワイヤグリッド偏光板の透過軸（偏光軸）及び照明光の偏光方向の関係を示す正面図である。
【図８】図８は、ワイヤグリッド偏光板の透過軸（偏光軸）及び照明光の偏光方向の角度差と、システムコントラストとの関係を示すグラフである。
【図９】一般的な光学ガラスの反射特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９３】
１１    光源
１５    偏光変換素子（偏光変換プリズムアレイ）
１７    第１のダイクロイックミラー
１９    第２のダイクロイックミラー
３０Ｒ  Ｒ光用空間光変調素子ブロック
３０Ｇ  Ｇ光用空間光変調素子ブロック
３０Ｂ  Ｂ光用空間光変調素子ブロック
３１    支持部材
３２    ワイヤグリッド偏光板
３８    反射型空間光変調素子（反射型液晶パネル）
３９    偏光板
４０  クロスダイクロイックプリズム
４２  投射レンズ
【図１】
2008275798.tif 000003
【図２】
2008275798.tif 000004
【図３】
2008275798.tif 000005
【図４】
2008275798.tif 000006
【図５】
2008275798.tif 000007
【図６】
2008275798.tif 000008
【図７】
2008275798.tif 000009
【図８】
2008275798.tif 000010
【図９】
2008275798.tif 000011