(57)【要約】【課題】投射型映像表示装置において、装置寸法の増大を抑えた状態で、コントラストの増大を可能にする技術の提供。【解決手段】偏光光の位相差ずれを補償する視野角補償位相差板と、偏光光の偏光軸を回転させる１／４波長位相差板とを液晶パネル等映像表示素子の隣接位置に設け、該映像表示素子に対し入射または出射するＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色光の偏光修正を行って光学像のコントラストを増大可能にする。また、各色光の偏光光の偏光軸を回転させることで１／４波長位相差板と略等しい位相差補償を行う複数の位相差板を映像表示素子の隣接位置に設け、光学像のコントラストを増大可能にする。【選択図】  図１
2004157252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源側からの光を偏光変換して映像表示素子に照射し映像信号に応じた光学像を形成して拡大投射する投射型映像表示装置において、
上記映像表示素子に対し入射または出射されるＲ、Ｇ、Ｂの各色光の偏光光の位相差ずれを補償する視野角補償位相差板と、該視野角補償位相差板に隣接して配され、上記各色光の偏光光の偏光軸を回転させる１／４波長位相差板と、
を備え、上記映像表示素子で形成される光学像のコントラストを増大可能とした構成を特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項２】
光源側からの光を映像表示素子に照射し映像信号に応じた光学像を形成して拡大投射する投射型映像表示装置において、
光源側からの光の偏光方向を揃えＰ偏光光またはＳ偏光光を形成する偏光変換手段と、
偏光変換された偏光光を、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光に分離する分離手段と、
該分離された各色光の偏光光が照射され映像信号に基づき該偏光光を変調する映像表示素子と、
該映像表示素子に隣接して配され該映像表示素子に対し入射または出射される色光の位相差ずれを補償する視野角補償位相差板と、
該視野角補償位相差板に隣接して配され上記映像表示素子に対し入射または出射される色光の偏光光の偏光軸を回転させる１／４波長位相差板と、
上記映像表示素子で変調され、上記視野角補償位相差板、上記１／４波長位相差板から出射される各色光の偏光光を色合成する色合成手段と、
該色合成された偏光光の光学像を拡大投射する投射レンズユニットと、
上記映像表示素子を駆動する駆動回路と、
を備え、上記色光に対する上記視野角補償位相差板による位相差の補償と上記１／４波長位相差板による偏光軸の回転との組合せにより、上記投射レンズユニットで拡大投射される光学像のコントラストを増大可能とした構成を特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項３】
上記視野角補償位相差板は固定、上記１／４波長位相差板は光軸に対し回転可能な構成である請求項１または請求項２に記載の投射型映像表示装置。
【請求項４】
上記視野角補償位相差板と上記１／４波長位相差板は、光学的に一体の結合体として構成される請求項１または請求項２に記載の投射型映像表示装置。
【請求項５】
上記視野角補償位相差板は、光軸方向に位相差を有する構成である請求項１から４のいずれかに記載の投射型映像表示装置。
【請求項６】
光源側からの光を偏光変換して映像表示素子に照射し映像信号に応じた光学像を形成して拡大投射する投射型映像表示装置において、
上記映像表示素子に隣接して配され、該映像表示素子に対し入射または出射されるＲ、Ｇ、Ｂの各色光の偏光光の偏光軸を略１／ｍ波長（ｍ＞０）回転させる第１の位相差板と、
該第１の位相差板に隣接して配され、上記各色光の偏光光の偏光軸を略１／ｎ波長（ｎ＞４）回転させる第２の位相差板と、
を備え、上記両位相差板により、上記映像表示素子に対し１／４波長位相差板と略等しい位相差補償を行い、上記映像表示素子で形成される光学像のコントラストを増大可能とした構成を特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項７】
光源側からの光を映像表示素子に照射し映像信号に応じた光学像を形成して拡大投射する投射型映像表示装置において、
光源側からの光の偏光方向を揃えＰ偏光光またはＳ偏光光を形成する偏光変換手段と、
偏光変換された偏光光を、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光に分離する分離手段と、
該分離された各色光の偏光光が照射され映像信号に基づき該偏光光を変調する映像表示素子と、
上記映像表示素子に隣接して配され、該映像表示素子に対し入射または出射されるＲ、Ｇ、Ｂの各色光の偏光光の偏光軸を略１／ｍ波長（ｍ＞０）回転させる第１の位相差板と、
該第１の位相差板に隣接して配され、上記各色光の偏光光の偏光軸を略１／ｎ波長（ｎ＞４）回転させる第２の位相差板と、
上記映像表示素子で変調され、上記第１、第２の位相差板から出射される各色光の偏光光を色合成する色合成手段と、
該色合成された偏光光の光学像を拡大投射する投射レンズユニットと、
上記映像表示素子を駆動する駆動回路と、
を備え、上記両位相差板により、上記映像表示素子に対し１／４波長位相差板と略等しい位相差補償を行い、上記投射レンズユニットで拡大投射される光学像のコントラストを増大可能とした構成を特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項８】
上記第１、第２の位相差板は、いずれか一方が固定、他方が光軸に対し回転可能な構成である請求項６または請求項７に記載の投射型映像表示装置。
【請求項９】
光源側からの光を映像表示素子に照射し映像信号に応じた光学像を形成して拡大投射する投射型映像表示装置用の光学ユニットにおいて、
光源側からの光の偏光方向を揃えＰ偏光光またはＳ偏光光を形成する偏光変換手段と、
偏光変換された偏光光を、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光に分離する分離手段と、
該分離された各色光の偏光光が照射され映像信号に基づき該偏光光を変調する映像表示素子と、
該映像表示素子に隣接して配され該映像表示素子に対し入射または出射される色光の位相差ずれを補償する視野角補償位相差板と、
該視野角補償位相差板に隣接して配され上記映像表示素子に対し入射または出射される色光の偏光光の偏光軸を回転させる１／４波長位相差板と、
上記映像表示素子で変調され、上記視野角補償位相差板、上記１／４波長位相差板から出射される各色光の偏光光を色合成する色合成手段と、
該色合成された偏光光の光学像を拡大投射する投射レンズユニットと、
を備え、上記色光に対する上記視野角補償位相差板による位相差の補償と上記１／４波長位相差板による偏光軸の回転との組合せにより、上記投射レンズユニットで拡大投射される光学像のコントラストを増大可能とした構成を特徴とする光学ユニット。
【請求項１０】
光源側からの光を映像表示素子に照射し映像信号に応じた光学像を形成して拡大投射する投射型映像表示装置用の光学ユニットにおいて、
光源側からの光の偏光方向を揃えＰ偏光光またはＳ偏光光を形成する偏光変換手段と、
偏光変換された偏光光を、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光に分離する分離手段と、
該分離された各色光の偏光光が照射され映像信号に基づき該偏光光を変調する映像表示素子と、
上記映像表示素子に隣接して配され、該映像表示素子に対し入射または出射されるＲ、Ｇ、Ｂの各色光の偏光光の偏光軸を略１／ｍ波長（ｍ＞０）回転させる第１の位相差板と、
該第１の位相差板に隣接して配され、上記各色光の偏光光の偏光軸を略１／ｎ波長（ｎ＞４）回転させる第２の位相差板と、
上記映像表示素子で変調され、上記第１、第２の位相差板から出射される各色光の偏光光を色合成する色合成手段と、
該色合成された偏光光の光学像を拡大投射する投射レンズユニットと、
を備え、上記両位相差板により、上記映像表示素子に対し１／４波長位相差板と略等しい位相差補償を行い、上記投射レンズユニットで拡大投射される光学像のコントラストを増大可能とした構成を特徴とする光学ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源側からの光を液晶パネル等の映像表示素子に照射し映像信号に応じた光学像を形成して拡大投射する投射型映像表示装置におけるコントラスト向上化技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
投射型映像表示装置におけるコントラスト向上化技術の従来例としては、例えば特開２００１−２０９００７号公報（特許文献１）やＨｉｒｏｙｕｋｉ  ＭＯＲＩ他「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  ａ  Ｎｏｖｅｌ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  Ｆｉｌｍ  ｆｏｒ  Ｗｉｄｅ−Ｖｉｅｗｉｎｇ−Ａｎｇｌｅ  ＴＮ−ＬＣＤｓ」  ＩＤＷ’９６  ｐ．１８９−１９２（非特許文献１）に記載されたものがある。特開２００１−２０９００７号公報には、反射型液晶パネルに隣接して１／４波長位相差板を設ける構成が記載されている。また、「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  ａ  Ｎｏｖｅｌ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  Ｆｉｌｍ  ｆｏｒ  Ｗｉｄｅ−Ｖｉｅｗｉｎｇ−ＡｎｇｌｅＴＮ−ＬＣＤｓ」には、視野角補償位相差板について記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２０９００７号公報（段落番号００４１、００５２、００６０、００６９、図１、図７、図８、図９）
【非特許文献１】
Ｈｉｒｏｙｕｋｉ  ＭＯＲＩ他「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  ａ  Ｎｏｖｅｌ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  Ｆｉｌｍ  ｆｏｒＷｉｄｅ−Ｖｉｅｗｉｎｇ−Ａｎｇｌｅ  ＴＮ−ＬＣＤｓ」  ＩＤＷ’９６  ｐ．１８９−１９２
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
投射型映像表示装置においては、依然として、より一層の高コントラスト化が望まれる。例えば、ラビングを施した液晶パネルを映像表示素子として用いたものにおいては、電力印加時も、配光膜付近の液晶層が垂直にならず、そのためにコントラストが劣化している。
本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、投射型映像表示装置において、装置寸法の増大を抑えた状態で、コントラストの増大を可能にすることである。
本発明の目的は、かかる課題点を解決できる技術の提供にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題点を解決するために、本発明では、基本的に、投射型映像表示装置において、偏光光の位相差ずれを液晶層などによって補償する視野角補償位相差板と、偏光光の偏光軸を回転させる１／４波長位相差板とを、液晶パネル等映像表示素子の隣接位置に備え、該映像表示素子に対し入射または出射するＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色光の偏光修正を行い、光学像のコントラストを増大可能な構成とする。また、映像表示素子に隣接して、各色光の偏光光の偏光軸を回転させることで１／４波長位相差板と略等しい位相差補償を行う複数の位相差板を備え、光学像のコントラストを増大可能な構成とする。具体的には、投射型映像表示装置として、（１）映像表示素子に対し入射または出射されるＲ、Ｇ、Ｂの各色光の偏光光の位相差ずれを補償する視野角補償位相差板と、該視野角補償位相差板に隣接して配され、上記各色光の偏光光の偏光軸を回転させる１／４波長位相差板とを備え、上記映像表示素子で形成される光学像のコントラストを増大可能とした構成とする。（２）光源側からの光の偏光方向を揃えＰ偏光光またはＳ偏光光を形成する偏光変換手段と、偏光変換された偏光光を、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光に分離する分離手段と、該分離された各色光の偏光光が照射され映像信号に基づき該偏光光を変調する映像表示素子と、該映像表示素子に隣接して配され該映像表示素子に対し入射または出射される色光の位相差ずれを補償する視野角補償位相差板と、該視野角補償位相差板に隣接して配され上記映像表示素子に対し入射または出射される色光の偏光光の偏光軸を回転させる１／４波長位相差板と、上記映像表示素子で変調され、上記視野角補償位相差板、上記１／４波長位相差板から出射される各色光の偏光光を色合成する色合成手段と、該色合成された偏光光の光学像を拡大投射する投射レンズユニットと、上記映像表示素子を駆動する駆動回路とを備え、上記色光に対する上記視野角補償位相差板による位相差の補償と上記１／４波長位相差板による偏光軸の回転との組合せにより偏光修正を行い、上記投射レンズユニットで拡大投射される光学像のコントラストを増大可能とした構成とする。（３）上記（１）または（２）において、上記視野角補償位相差板は固定、上記１／４波長位相差板は光軸に対し回転可能な構成とする。（４）上記（１）または（２）において、上記視野角補償位相差板と上記１／４波長位相差板は、光学的に一体の結合体とする。（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、上記視野角補償位相差板は、光軸方向に位相差を有する構成とする。（６）映像表示素子に隣接して配され該映像表示素子に対し入射または出射されるＲ、Ｇ、Ｂの各色光の偏光光の偏光軸を略１／ｍ波長（ｍ＞０）回転させる第１の位相差板と、該第１の位相差板に隣接して配され上記各色光の偏光光の偏光軸を略１／ｎ波長（ｎ＞４）回転させる第２の位相差板とを備え、上記両位相差板により、上記映像表示素子に対し１／４波長位相差板と略等しい位相差補償を行い、上記映像表示素子で形成される光学像のコントラストを増大可能とした構成とする。（７）光源側からの光の偏光方向を揃えＰ偏光光またはＳ偏光光を形成する偏光変換手段と、偏光変換された偏光光を、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光に分離する分離手段と、該分離された各色光の偏光光が照射され映像信号に基づき該偏光光を変調する映像表示素子と、上記映像表示素子に隣接して配され該映像表示素子に対し入射または出射されるＲ、Ｇ、Ｂの各色光の偏光光の偏光軸を略１／ｍ波長（ｍ＞０）回転させる第１の位相差板と、該第１の位相差板に隣接して配され上記各色光の偏光光の偏光軸を略１／ｎ波長（ｎ＞４）回転させる第２の位相差板と、上記映像表示素子で変調され、上記第１、第２の位相差板から出射される各色光の偏光光を色合成する色合成手段と、該色合成された偏光光の光学像を拡大投射する投射レンズユニットと、上記映像表示素子を駆動する駆動回路とを備え、上記両位相差板により、上記映像表示素子に対し１／４波長位相差板と略等しい位相差補償を行い、上記投射レンズユニットで拡大投射される光学像のコントラストを増大可能とした構成とする。（８）上記（６）または（７）において、上記第１、第２の位相差板を、いずれか一方が固定、他方が光軸に対し回転可能な構成とする。また、投射型映像表示装置用の光学ユニットとして、（９）光源側からの光の偏光方向を揃えＰ偏光光またはＳ偏光光を形成する偏光変換手段と、偏光変換された偏光光を、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光に分離する分離手段と、該分離された各色光の偏光光が照射され映像信号に基づき該偏光光を変調する映像表示素子と、該映像表示素子に隣接して配され該映像表示素子に対し入射または出射される色光の位相差ずれを補償する視野角補償位相差板と、該視野角補償位相差板に隣接して配され上記映像表示素子に対し入射または出射される色光の偏光光の偏光軸を回転させる１／４波長位相差板と、上記映像表示素子で変調され、上記視野角補償位相差板、上記１／４波長位相差板から出射される各色光の偏光光を色合成する色合成手段と、該色合成された偏光光の光学像を拡大投射する投射レンズユニットとを備え、上記色光に対する上記視野角補償位相差板による位相差の補償と上記１／４波長位相差板による偏光軸の回転との組合せにより、上記投射レンズユニットで拡大投射される光学像のコントラストを増大可能とした構成とする。（１０）光学ユニットとして、光源側からの光の偏光方向を揃えＰ偏光光またはＳ偏光光を形成する偏光変換手段と、偏光変換された偏光光を、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光に分離する分離手段と、該分離された各色光の偏光光が照射され映像信号に基づき該偏光光を変調する映像表示素子と、上記映像表示素子に隣接して配され該映像表示素子に対し入射または出射されるＲ、Ｇ、Ｂの各色光の偏光光の偏光軸を略１／ｍ波長（ｍ＞０）回転させる第１の位相差板と、該第１の位相差板に隣接して配され上記各色光の偏光光の偏光軸を略１／ｎ波長（ｎ＞４）回転させる第２の位相差板と、上記映像表示素子で変調され、上記第１、第２の位相差板から出射される各色光の偏光光を色合成する色合成手段と、該色合成された偏光光の光学像を拡大投射する投射レンズユニットとを備え、上記両位相差板により、上記映像表示素子に対し１／４波長位相差板と略等しい位相差補償を行い、上記投射レンズユニットで拡大投射される光学像のコントラストを増大可能とした構成とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
図１、図２は、本発明の第１の実施例の説明図である。図１は投射型映像表示装置の構成例を示す図、図２は視野角補償位相差板の説明図である。本第１の実施例では、映像表示素子として、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光に対応した３個の反射型映像表示素子を用いる。
図１において、１は光源を有する光源ユニット、２は光源からの光を反射するリフレクタ、３は偏光変換素子、６は第１のアレイレンズ、７は第２のアレイレンズ、８はコリメータレンズ、９はコンデンサレンズ、１７は反射ミラー、１８ａはダイクロイックミラー、１６ａはダイクロフィルタ、１４ｒ、１４ｇｂは入射側偏光板、１９ｒ、１９ｇｂ、１９ｗは偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、１９ｗａは偏光ビームスプリッタ１９ｗの偏光分離膜面、２３ｒは赤色光（以下、Ｒ光という）用の１／４波長位相差板、２３ｇは緑色光（以下、Ｇ光という）用の１／４波長位相差板、２３ｂは青色光（以下、Ｂ光という）用の１／４波長位相差板、２５ｒはＲ光用の視野角補償位相差板、２５ｇはＧ光用の視野角補償位相差板、２５ｂはＢ光用の視野角補償位相差板、１３ｒｒはＲ光用の反射型映像表示素子、１３ｒｇはＧ光用の反射型映像表示素子、１３ｒｂはＢ光用の反射型映像表示素子、２０ａ、２０ｂは特定波長選択波長板、５は１／２波長位相差板、１２は投射レンズを含む投射レンズユニット、２２は投射型映像表示装置である。光源ユニット１の光源には、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ、ハロゲンランプ等の白色ランプを用いる。リフレクタ２は、楕円面または放物面または非球面の反射面を有し、光源からの光を集光かつ反射する。光源及びリフレクタ２は光源の発熱により高温となるため、冷却ファン（図示なし）により冷却する。第１のアレイレンズ６は、リフレクタ２の出射開口と略同等サイズの矩形枠に設けられた複数の集光レンズから構成され、複数の２次光源像を形成する。第２のアレイレンズ７は、複数の集光レンズにより構成され、映像表示素子に上記第１のアレイレンズ６個々のレンズ像を結像させる。光源ユニット１から出た光は、第１のアレイレンズ６に入射し、ここで集光されて複数の２次光源像を形成し、さらに第２のアレイレンズ７に入射する。該第２のアレイレンズ７からの出射光は偏光変換素子３に入射する。該偏光変換素子３は、第２のアレイレンズ７それぞれのレンズ光軸の横方向のピッチに適合するように配置された各々のレンズ幅の略１／２のサイズの菱形のプリズムの列により構成されている。該プリズム面には偏光分離膜が施され、入射光は該偏光分離膜によりＰ偏光光とＳ偏光光とに分離される。Ｐ偏光光はそのまま偏光分離膜を透過して出射される。一方、Ｓ偏光光は、該偏光分離膜により反射され、隣接する菱形プリズム内で本来の光軸方向にもう一度反射してから、このプリズムの出射面に設けられた１／２波長位相差板により、偏光方向を９０°回転されてＰ偏光光に変換され、偏光分離膜を透過した上記Ｐ偏光光と併せて出射される。本実施例では、偏光ビームスプリッタの配置により、偏光変換素子３の偏光分離膜の面の接線と、色分離合成系において使用する偏光ビームスプリッタ１９ｒ、１９ｇｂの偏光分離膜の面の接線とは直交するようになっている。これは、偏光変換素子３の膜面基準からみてＰ偏光光として出射したが、偏光ビームスプリッタ１９ｒ、１９ｇｂの膜面基準ではＳ偏光光であることを示す。プリズム構成の色分離合成系には、Ｓ偏光光を入射させるため、ここでは、Ｐ偏光���で出射するようになっている。コリメータレンズ８は、正の屈折力を有し、光を集光させる。コリメータレンズ８を出た光（白色光のＰ偏光光）は、反射ミラー１７で反射されて光路を略９０度曲げられ、さらにコンデンサレンズ９を通過して、各反射型液晶表示素子１３ｒｒ、１３ｒｇ、１３ｒｂを照射される。ここで、反射ミラー１７は、Ｐ偏光光での反射率が良好になるように設計されている。該反射ミラー１７は、６７０×１０−９ｍ以上の光をカットするＩＲカットミラーであってもよい。さらに、該反射ミラー１７としてはＳ偏光光で反射率の良いものを用い、偏光変換素子３の透過光路側に１／２波長位相差板を貼付け、偏光変換素子３からはＳ偏光光を出射させ、反射ミラー１７で反射して光軸を曲げた後、色分離合成系に入射する前の光路上で１／２波長位相差板によりＰ偏光光に変換するようにしてもよい。以上の説明では、偏光光の位相の基準は、偏光変換素子３の偏光分離膜面としている。以下の説明では、偏光光の位相の基準は、色分離合成系に使用する偏光ビームスプリッタの偏光分離膜面である。コンデンサレンズ９から出た光は、ダイクロイックミラー１８ａ（あるいは色分離プリズムでもよい）により、Ｇ光＋Ｂ光とＲ光とに分離される。つまり、Ｒ光はそのまま透過し、Ｇ光、Ｂ光は反射され、光路を略９０度曲げられ、それぞれ、偏光ビームスプリッタ１９ｒ、１９ｇｂに向かう。偏光ビームスプリッタ１９ｒ、１９ｇｂはそれぞれ、各波長域専用にコントラストが良くなるように膜を設計してある。ダイクロイックミラー１８ａを透過したＲ光は、ダイクロフィルタ１６ａに入射する。ダイクロフィルタ１６ａは、Ｒ光を透過し、Ｇ光成分及びＢ光成分は反射する。ダイクロイックミラー１８ａは透過率５０％の波長を略５７５×１０−９ｍと設定してあり、ダイクロフィルタ１６ａは、透過率５０％の波長を略６００×１０−９ｍと設定してある。ダイクロフィルタ１６ａでは、黄色の光をカットして、白の色バランス及びＲ（赤）、Ｇ（緑）の単色の色純度を良くする。ダイクロフィルタ１６ａは光軸に対して入射角０度に配置されているため、光軸に対して４５度傾斜しているダイクロイックミラー１８ａに比べ、入射角度による半値ずれが少なく、この例のようにダイクロイックミラー１８ａの後段側にダイクロフィルタ１６ａを配置することにより、黄色成分の漏れ込みをカットできる。このため、白の色バランス及びＲ（赤）、Ｇ（緑）の単色の色純度を良くすることができる。ダイクロイックミラー１８ａを透過したＲ光は、その後、偏光度を高めるためのＲ光用の入射側偏光板１４ｒを透過して、Ｒ光専用の偏光ビームスプリッタ１９ｒに入射し、その偏光分離膜面で反射され、赤色光用反射型映像表示素子１３ｒｒに照射される。一方、ダイクロイックミラー１８ａで反射されたＧ光とＢ光は、偏光度を上げるために配置された入射側偏光板１４ｇｂに入射する。該偏光板１４ｇｂは、特定の偏光光（ここではＰ偏光光）をカットするようになっている。該偏光板１４ｇｂを透過し、偏光度を向上された光は、特定波長選択波長板２０ａに入射する。特定波長選択波長板２０ａは、特定波長域のみ偏光方向を変換する。ここでは、Ｇ光はＳ偏光光のまま出射され、Ｂ光は���偏光光からＰ偏光光に変換されて出射される。Ｐ偏光光であるＢ光は、Ｇ光及びＢ光用の偏光ビームスプリッタ１９ｇｂの偏光分離膜面を透過して青色光用反射型映像表示素子１３ｒｂに照射される。Ｓ偏光光であるＧ光は、Ｇ光及びＢ光用の偏光ビームスプリッタ１９ｇｂの偏光分離膜面で反射された後、緑色光用反射型映像表示素子１３ｒｇに照射される。照射された各色光は、各反射型映像表示素子において映像信号に基づき偏光方向を変換された状態で反射され、再び各色光用の偏光ビームスプリッタ１９ｒ、９ｇｂに入射され、Ｓ偏光光は反射され、Ｐ偏光光は透過する。各反射型映像表示素子は、例えば液晶パネルの場合、表示する画素に対応する数（例えば、横１３６５画素、縦７６８画素など）の液晶表示部が設けてある。各反射型映像表示素子は、駆動回路によって駆動され、該駆動回路から供給される映像信号に基づき各画素の偏光角度が変わり、偏光方向の一致した光がＧ光とＢ光は偏光ビームスプリッタ１９ｇｂにて、Ｒ光は偏光ビームスプリッタ１９ｒにて検光される。この途中の角度の偏光を有する光は、偏光ビームスプリッタ１９ｇｂ、１９ｒの偏光度との関係で、偏光ビームスプリッで検光される量が決まる。このようにして、映像信号に従った映像を表示する。各反射型映像表示素子が黒表示を行う場合の偏光方向は入射光と略同じであり、反射光は入射光路に沿って光源側に戻される。
【０００７】
各反射型表示素子１３ｒｒ、１３ｒｇ、１３ｒｂには、それぞれに隣接して、１／４波長位相差板２３ｒ、２３ｇ、２３ｂと視野角補償位相差板２５ｒ、２５ｇ、２５ｂとを配してあり、映像のコントラストを向上させることができるようになっている。１／４波長位相差板２３ｒ、２３ｇ、２３ｂは各色光の偏光光の偏光軸を回転させる。視野角補償位相差板２５ｒ、２５ｇ、２５ｂは、各色光の偏光光の位相差ずれを液晶層によってなくすように補償する。１／４波長位相差板２３ｒ、２３ｇ、２３ｂはそれぞれ、回転調整可能、視野角補償位相差板２５ｒ、２５ｇ、２５ｂはそれぞれ、固定された状態となっている。ここで、１／４波長位相差板２３ｒ、２３ｇ、２３ｂは、反射型表示素子１３ｒｒ、１３ｒｇ、１３ｒｂと偏光ビームスプリッタ１９ｇｂ、１９ｒ、あるいは、反射型表示素子１３ｒｒ、１３ｒｇ、１３ｒｂと入射側偏光板１４ｒ、１４ｇｂとの偏光軸を回転調整してコントラストを向上させる。また、視野角補償位相差板２５ｒ、２５ｇ、２５ｂは、角度をもって反射型表示素子１３ｒｒ、１３ｒｇ、１３ｒｂに入射する偏光光の位相差をなくすように補償することによりコントラストを向上させる。また、１／４波長位相差板２３ｒ、２３ｇ、２３ｂは、偏光ビームスプリッタ１９ｇｂ、１９ｒへの光の入射角度が膜面に対して傾斜していることに起因して発生する入射時と再入射時の位相差を補償し、コントラストを改善する。本実施例では、１／４波長位相差板２３ｒ、２３ｇ、２３ｂは、これに入射する光軸と略垂直な面内あるいは反射型表示素子１３ｒｒ、１３ｒｇ、１３ｒｂの反射面と略平行な面内に位相差を有する。
【０００８】
図２は、図１の構成に用いる視野角補償位相差板２５ｒ、２５ｇ、２５ｂの原理説明の図である。本説明では、反射型表示素子１３は液晶パネルであって、視野角補償位相差板２５も液晶層を有する構成である場合につき説明する。ラビングを施した反射型表示素子１３においては電力印加時でも、図２（ａ）に示すように配向膜１３ｅ付近の液晶層１３ｆが垂直状態とならず、そのために、斜め方向からの入射光においてコントラストが劣化する。反射型表示素子１３に隣接して視野角補償位相差板２５を設けると、図２（ｂ）のように、該視野角補償位相差板２５は、それ自身の液晶層２５ｆが略反転するため、反射型液晶表示素子１３で発生した位相差を打ち消すことができるため、斜め方向からの入射光のコントラストを改善することができる。反射型表示素子１３で反射し斜め方向から出射する光についても同様である。このように、視野角補償位相差板２５は、上記１／４波長位相差板とはコントラスト改善に果たす役割が異なる。本実施例ではこの両者を組み合わせて用いる。これによって特に、斜め方向からの入射光のコントラストをより一層改善することができる。視野角補償位相差板としては、光軸方向に位相差を有する位相差板を用いてもよい。
【０００９】
その後、特定波長域のみにつき偏光方向を変換する特定波長選択波長板２０ｂにより、Ｂ光あるいはＧ光のいずれか一方をＳ偏光光からＰ偏光光に変換する。特定波長選択波長板２０ｂに入射する光は、Ｇ光がＰ偏光光、Ｂ光がＳ偏光光である。ここでは、Ｇ光のみを偏光変換し、Ｇ光とＢ光はともにＰ偏光光として、偏光ビームスプリッタ１９ｗに入射させる。Ｒ光専用の偏光ビームスプリッタ１９ｒを透過したＲ光は、１／２波長位相差板５にてＳ偏光光に変換された後、偏光ビームスプリッタ１９ｗに入射する。該偏光ビームスプリッタ１９ｗにて、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光は、再び色合成される。色合成された光は、投射レンズユニット１２を通過して拡大投射されスクリーンに映像を表示する。電源（図示なし）からは、光源（図示なし）や駆動回路（図示なし）に対し電力が供給される。反射型映像表示素子１３ｒｒ、１３ｒｇ、１３ｒｂや入射側偏光板１４ｒ、１４ｇｂや１／４波長位相差板２３ｒ、２３ｇ、２３ｂは、高温下では、性能劣化を起したり、損傷を受けたりすることがある。このため、冷却等を行い、例えば７０度以下等に保つ必要がある。
上記第１の実施例構成によれば、装置の寸法を増大させずに、表示映像のコントラスト増大化が可能となる。
【００１０】
図３、図４は本発明の第２の実施例を示す図である。
本第２の実施例は、１／４波長位相差板と視野角補償位相差板とを一体化したものを用いる場合の例である。図３は、１／４波長位相差板と視野角補償位相差板の一体化構成例を示す図、図４はそれを用いた投射型映像表示装置の構成例図である。
図３において、２３は１／４波長位相差板、２５は視野角補償位相差板、２７はガラス板、２４は、１／４波長位相差板２３と視野角補償位相差板２５を貼り合せて一体化構造とした一体化構造位相差板である。（ａ）は、１／４波長位相差板２３と視野角補償位相差板２５を互いに直接貼り合せて一体化構造としたもの、（ｂ）は、１／４波長位相差板２３と視野角補償位相差板２５をガラス板２７を介して貼り合せて一体化構造としたものである。これら一体化構造とすることで、光の、空気中への入射面と空気中からの出射面の数を減らすことができる。このため、これらの面を光が透過する時に発生する反射ロスを少なくすることができ、光の利用効率を上げられる。また、反射光が投射レンズユニット１２に迷光となって入射するために発生するコントラストの劣化を抑えることも可能となる。
【００１１】
図４は、上記一体化構造位相差板を用いた投射型映像表示装置の構成例である。本発明の第２の実施例を示す。図４において、２４ｒはＲ光用の一体化構造位相差板、２４ｇはＧ光用の一体化構造位相差板、２４ｂはＢ光用の一体化構造位相差板である。一体化構造位相差板２４ｒは、図１の構成における１／４波長位相差板２３ｒと視野角補償位相差板２５ｒを一体化したもの、一体化構造位相差板２４ｇは、同じく１／４波長位相差板２３ｇと視野角補償位相差板２５ｇを一体化したもの、一体化構造位相差板２４ｂは、同じく１／４波長位相差板２３ｂと視野角補償位相差板２５ｂを一体化したものに相当する。他の部分の構成は、上記図１の場合と同様である。
上記第２の実施例構成によっても、装置の寸法を増大させずに、表示映像のコントラスト増大化が可能となる。特に、一体化構造位相差板を用いているため、光の利用率の向上も可能となり、明るい画面が得られる。
【００１２】
図５は、本発明の第３の実施例を示す図である。
本第３の実施例は、１／４波長位相差板と同じ作用を有する光学部品を２枚の位相差板から構成し、これによってコントラストを増大させる場合の例である。図５において、２６ｒ、２６ｒ’はＲ光用の１／４波長位相差板と同じ作用を有する２枚の位相差板、２６ｇ、２６ｇ’はＧ光用の１／４波長位相差板と同じ作用を有する２枚の位相差板、２６ｂ、２６ｂ’はＢ光用の１／４波長位相差板と同じ作用を有する２枚の位相差板である。それぞれ２枚のうちの一方を固定、他方を回転可能とする。回転可能とすることで、コントラストに対する調整感度を高くでき、調整がし易くなる。視野角補償位相差板は用いない。他の部分の構成は、上記図１、図４の場合と同様である。
【００１３】
上記２枚の位相差板は、固定側を１／ｍ波長位相差板（ｍ＞０）、回転側を１／ｎ波長位相差板（ｎ＞４）としたとき、下記を満たせばよい。
【００１４】
１／ｍ＋１／ｎ＝１／４                                  …（数１）
波長の配分例を下記に示す。回転用に割り振る波長を短くするほど、位相差板の回転に対する感度が低くなる。
（１）回転用：１／８波長位相差板、固定用：１／８波長位相差板
（２）回転用：１／１６波長位相差板、固定用：３／１６波長位相差板
（３）回転用：１／３２波長位相差板、固定用：７／３２波長位相差板
本第３の実施例構成によっても、装置の寸法を増大させずに、表示映像のコントラスト増大化が可能となる。
【００１５】
図６は、本発明の第４の実施例を示す図である。
本第４の実施例は、１／４波長位相差板と視野角補償位相差板とを反射型表示素子に隣接配置する構成に加え、光源ユニットの後段にロッドレンズを用い、色分離・合成系に３枚の反射型偏光板と１個のクロスダイクロイックプリズムを用いた場合の例である。
図６において、１は光源ユニット、４１は偏光変換作用を備えたロッドレンズ、４３は、ロッドレンズ４１の出射口の像を反射型液晶パネル上に照射する結像レンズ群、１７ａ、１７ｂは反射ミラー、１８ｂは、Ｂ光を透過し、Ｒ光とＧ光は反射する反射ダイクロイックミラ−、１８ｃは、Ｒ光を透過し、Ｇ光は反射する反射ダイクロイックミラ−、１４ｒ、１４ｇ、１４ｂはそれぞれ、Ｒ光用の入射側偏光板、Ｇ光用の入射側偏光板、Ｂ光用の入射側偏光板、４２ｒはＲ光用の反射型偏光板、４２ｇはＧ光用の反射型偏光板、４２ｂはＢ光用の反射型偏光板、１３ｒはＲ光用の反射型映像表示素子、１３ｇはＧ光用の反射型映像表示素子、１３ｂはＢ光用の反射型映像表示素子、１４ｒ’、１４ｇ’、１４ｂ’はそれぞれ、Ｒ光用の出射側偏光板、Ｇ光用の出射側偏光板、Ｂ光用の出射側偏光板、５’はＧ光用の１／２波長位相差板、４０はクロスダイクロイックプリズム、１２は投射レンズユニットである。各反射型偏光板は、図中ハッチング部が作用面側である。かかる構成において、光源１を出射した光は、ロッドレンズ４１を通過し、反射ミラー１７ａにおいて方向を９０°曲げられ、さらに、ダイクロイックミラー１８ｂ、１８ｃによってＲ光、Ｇ光、Ｂ光に色分離される。ダイクロイックミラー１８ｂを透過して色分離されたＢ光は、反射ミラー１７ｂにより光線の方向を９０°曲げられ、Ｂ光用の入射側偏光板１４ｂ、Ｂ光用の反射型偏光板４２ｂ、Ｂ光用の１／４波長位相差板２３ｂ、Ｂ光用の視野角補償位相差板２５ｂを透過して、Ｂ光用の反射型映像表示素子１３ｂに照射される。ダイクロイックミラー１８ｂで反射された後ダイクロイックミラー１８ｃを透過して色分離されたＲ光は、Ｒ光用の入射側偏光板１４ｒ、Ｒ光用の反射型偏光板４２ｒ、Ｒ光用の１／４波長位相差板２３ｒ、Ｒ光用の視野角補償位相差板２５ｒを透過して、Ｒ光用の反射型映像表示素子１３ｒに照射される。ダイクロイックミラー１８ｂで反射された後さらにダイクロイックミラー１８ｃで反射されて色分離されたＧ光は、Ｇ光用の入射側偏光板１４ｇ、Ｇ光用の反射型偏光板４２ｇ、Ｇ光用の１／４波長位相差板２３ｇ、Ｇ光用の視野角補償位相差板２５ｇを透過して、Ｇ光用の反射型映像表示素子１３ｇに照射される。照射された各色光は、
各反射型映像表示素子１３ｒ、１３ｇ、１３ｂにおいて映像信号に基づき偏光方向を変換された状態で反射される。反射型映像表示素子１３ｒで反射されたＲ光は再び、Ｒ光用の視野角補償位相差板２５ｒ、Ｒ光用の１／４波長位相差板２３ｒを通って、Ｒ光用の反射型偏光板４２ｒに入射する。入射したＲ光は該反射型偏光板４２ｒで反射され、Ｒ光用の出射側偏光板１４ｒ’を経てクロスダイクロイックプリズム４０に入射する。同様に、反射型映像表示素子１３ｇで反射されたＧ光は再び、Ｇ光用の視野角補償位相差板２５ｇ、Ｇ光用の１／４波長位相差板２３ｇを通って、Ｇ光用の反射型偏光板４２ｇに入射する。入射したＧ光は該反射型偏光板４２ｇで反射され、Ｇ光用の出射側偏光板１４ｇ’と１／２波長位相差板を経てクロスダイクロイックプリズム４０に入射する。反射型映像表示素子１３ｂで反射されたＢ光も、Ｂ光用の視野角補償位相差板２５ｂ、Ｂ光用の１／４波長位相差板２３ｂを通って、Ｂ光用の反射型偏光板４２ｂに入射する。Ｂ光は該反射型偏光板４２ｂで反射され、Ｂ光用の出射側偏光板１４ｂ’を経てクロスダイクロイックプリズム４０に入射する。クロスダイクロイックプリズム４０においては、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光は色合成されて白色光にされ、投射レンズユニット１２側に出射される。投射レンズユニット１２からは白色の映像光がスクリーンに対し拡大投射される。本図６の構成では、インテグレータとしてロッドレンズ４１を用いたが、これに限定されず、ライトパイプやマルチレンズ等を用いてもよい。１／４波長位相差板２３ｒ、２３ｇ、２３ｂ及び視野角補償位相差板２５ｒ、２５ｇ、２５ｂの作用は上記第１の実施例の場合と同様である。
上記第４の実施例構成においても、装置の寸法を増大させずに、表示映像のコントラスト増大化が可能となる。
【００１６】
図７は本発明の第５の実施例を示す図である。
本第５の実施例は、色分離した各色光を、回転多面反射体で反射させて反射型映像表示素子に照射するようにした場合の構成例である。
図７において、８ａ、８ｂはコリメータレンズ、１８ｒ、１８ｇ、１８ｂはそれぞれ色分離部としてのダイクロイックミラーで、うち１８ｒはＲ光を反射しＢ光とＧ光を透過するＲ光反射用のダイクロイックミラー、１８ｂは、Ｂ光を反射しＧ光を透過するＢ光反射用のダイクロイックミラー、１８ｇはＧ光を反射するＧ光反射用のダイクロイックミラーである。各ダイクロイックミラー１８ｒ、１８ｇ、１８ｂは互いに非平行状態で配置され、配置の順番は、光源の分光特性に基づき、スクリーン等の映像投射面における色バランスを考慮して決められる。８ｃ、８ｄは、該ダイクロイックミラー１８ｒ、１８ｇ、１８ｂから出た各色光を集光させるためのコリメータレンズ、３０は回転多面反射体、１９は偏光ビームスプリッタ、１３は、照射された各色光を映像信号に対応して変調し出射する反射型液晶パネル等の反射型映像表示素子、１４は入射側偏光板、１４’は出射側偏光板、１２は投射レンズユニットである。回転多面反射体３０は、その中心軸の周りの内周側（中心軸に対向する側）に環状に連なる複数の反射面が構成される。該複数の反射面はそれぞれ、上記中心軸に対し軸対称かつ該中心軸の長手方向に対し傾斜状態で配され、隣接する該反射面の成す角または隣接する該反射面の接線の成す角が光の入出射側において１８０゜よりも小さくされている。該回転多面反射体３０は、モータにより上記中心軸周りに所定速度で回転され、該回転多面反射体３０上の上記複数の反射面は、上記中心軸周りに回転しながら順に、上記コリメータレンズ８ｃ、８ｄからの色分離された光を反射し、上記偏光ビームスプリッタ１９側に出射する。該回転多面反射体３０の反射面の切替わりと、各反射面上の入反射点及び入反射角度の変化により、反射光の方向が変化し、偏光ビームスプリッタ１９側への出射光の方向が時間的に変化する。偏光ビームスプリッタ１９から出射された各色光は、１／４波長位相差板２３及び視野角補償位相差板２５を通って反射型映像表示素子１３に照射される。該反射型映像表示素子１３に照射された各色光は、上記回転多面反射体３０の回転に基づき反射面における光の入反射点、入反射角度が変化しながら該反射面が順次切替わることにより、該映像表示素子１３上で所定方向に移動する。反射型映像表示素子１３に照射された各色光はそれぞれ、
該反射型映像表示素子１３において映像信号に基づき偏光方向を変換された状態で反射される。反射型映像表示素子１３で反射されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光の各色光は再び、視野角補償位相差板２５、１／４波長位相差板２３を通って、偏光ビームスプリッタ１９に入射する。該偏光ビームスプリッタ１９内では、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の各色光が色合成され、白色光として投射レンズユニット１２側に出射される。投射レンズユニット１２からは白色の映像光がスクリーンに対し拡大投射される。視野角補償位相差板２５及び１／４波長位相差板２３の作用は上記第１の実施例の場合と同様である。
上記第５の実施例構成においても、装置の寸法を増大させずに、表示映像のコントラスト増大化が可能となる。
【００１７】
なお、上記第１、第２、第４、第５の各実施例における視野角補償位相差板は、液晶層を有する構成のものに限定されず、他の構成のものであってもよい。また、上記第３の実施例では、１／４位相差板と略等しい作用を有する位相差板として、各色光毎に２枚を用いる構成のものとしたが、本発明はこれに限定されず、各色光毎に３枚以上設ける構成のものであってもよいし、あるいは、ある色光では２枚を用い、他の色光では３枚以上を用いる構成のものであってもよい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、投射型映像表示装置において、表示映像のコントラスト増大化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図２】視野角補償位相差板の原理説明図である。
【図３】１／４波長位相差板と視野角補償位相差板の一体化構成例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施例を示す図である。
【図６】本発明の第４の実施例を示す図である。
【図７】本発明の第５の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１…光源ユニット、  ２…リフレクタ、  ３…偏光変換素子、  ５、５’…１／２波長位相差板、  ６…第１のアレイレンズ、  ７…第２のアレイレンズ、  ８、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ…コリメータレンズ、  ９…コンデンサレンズ、  １２…投射レンズユニット、  １３、１３ｒ、１３ｇ、１３ｂ、１３ｒｒ、１３ｒｇ、１３ｒｂ…反射型映像表示素子、  １３ｅ…配向膜、  １３ｆ…液晶層、１４、１４ｇｂ、１４ｒ、１４ｇ、１４ｂ…入射側偏光板、  １４’、１４ｒ’、１４ｇ’、１４ｂ’…出射側偏光板、１６ａ…ダイクロフィルタ、  １７、１７ａ、１７ｂ…反射ミラー、  １８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｒ、１８ｇ、１８ｂ…ダイクロイックミラー、  １９、１９ｇｂ、１９ｒ…偏光ビームスプリッタ、２０、２０ａ、２０ｂ…特定波長選択波長板、  ２２…投射型映像表示装置、２３、２３ｒ、２３ｇ、２３ｂ…１／４波長位相差板、  ２４…一体化構造位相差板、  ２５、２５ｒ、２５ｇ、２５ｂ…視野角補償位相差板、  ２６ｒ、２６ｇ、２６ｂ、２６ｒ’、２６ｇ’、２６ｂ’…位相差板、  ２７…ガラス板、  ３０…回転多面反射体、  ４０…クロスダイクロイックプリズム、  ４１…ロッドレンズ、  ４２ｒ、４２ｇ、４２ｂ…反射型偏光板、  ４３…結像レンズ群。
【図１】
2004157252.tif 000003
【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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