(57)【要約】【課題】投射像の色ムラを低減した投射型表示装置を提供する。【解決手段】色分解光学系で色分解された各色光は、偏光ビームスプリッタの偏光分離部で反射され、反射型ライトバルブに入射する。反射型ライトバルブで変調された光は、偏光ビームスプリッタの偏光分離部を透過して検光される。検光された各色光は、色合成光学系で色合成された後、投射レンズに入射する。投射レンズから射出された光は、偏光変換部材に入射して、擬似的に無偏光の光に変換された後、フレネルレンズからなる透過型スクリーンに投射される。偏光変換部材で擬似的に無偏光の光に変換された後に、透過型スクリーンに投射されるため、色ムラの低減された投射型表示装置を提供することができる。【選択図】  図１
2005321544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を変調するライトバルブと、
前記ライトバルブで変調された光を透過型スクリーンに投射する投射レンズと、
前記透過型スクリーンに投射される光の偏光状態を擬似的に無偏光にする偏光変換部材とを有すること
を特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記偏光変換部材は、前記投射レンズと前記透過型スクリーンとの間に配置されていること
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】
前記光源からの光をＲ（赤）光、Ｇ（緑）光、Ｂ（青）光に色分解する色分解光学系と、
前記各色光毎に配置された反射型ライトバルブと、
前記色分解されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光を偏光分離して、各色光ごとに配置された前記反射型ライトバルブに入射し、前記反射型ライトバルブから射出された光を検光する各色光毎に配置された偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタで検光された各色光を色合成する色合成光学系と、
前記色合成された光を透過型スクリーンに投射する投射レンズと、
前記投射レンズと前記透過型スクリーンとの間に配置され、前記透過型スクリーンに投射される光の偏光状態を擬似的に無偏光にする偏光変換部材とを有すること
を特徴とする投射型表示装置。
【請求項４】
前記偏光ビームスプリッタと前記色合成光学系の間のＲ光とＢ光のそれぞれの光路、またはＧ光の光路に配置された１／２波長位相板を備え、
前記色合成光学系は、直交して配置されたＲ光を反射する第１ダイクロイック膜とＢ光を反射する第２ダイクロイック膜とを有し、
前記第１ダイクロイック膜と前記第２ダイクロイック膜に対して、前記色合成光学系に入射するＲ光とＢ光の偏光方向は、Ｓ偏光であり、Ｇ光はＰ偏光であること
を特徴とする請求項３に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記色合成光学系と前記投射レンズの間に配置された１／４波長位相板を有すること
を特徴とする請求項３または請求項４に記載の投射型表示装置。
【請求項６】
前記光源からの光をＲ（赤）光、Ｇ（緑）光、Ｂ（青）光に色分解する色分解光学系と、
前記各色光毎に配置されたライトバルブと、
前記色分解された前記Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光を偏光して各色光ごとに配置された前記ライトバルブに入射する偏光子と、
前記ライトバルブから射出された光を検光する検光子と、
前記検光子で検光された各色光を色合成する色合成光学系と、
前記色合成された光を透過型スクリーンに投射する投射レンズと、
前記投射レンズと前記透過型スクリーンとの間に配置され、前記透過型スクリーンに投射される光の偏光状態を擬似的に無偏光にする偏光変換部材とを有すること
を特徴とする投射型表示装置。
【請求項７】
前記検光子と前記色合成光学系の間のＲ光とＢ光のそれぞれの光路、またはＧ光の光路に配置された１／２波長位相板を備え、
前記色合成光学系は、直交して配置されたＲ光を反射する第１ダイクロイック膜とＢ光を反射する第２ダイクロイック膜とを有し、
前記第１ダイクロイック膜と前記第２ダイクロイック膜に対して、前記色合成光学系に入射するＲ光とＢ光の偏光方向は、Ｓ偏光であり、Ｇ光はＰ偏光であること
を特徴とする請求項６に記載の投射型表示装置。
【請求項８】
前記偏光変換部材は、２００００ｎｍ以上の位相差を有する位相板であること
を特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項９】
前記位相板の光学軸の方向は、前記検光された各色光の偏光方向と４５度をなす角度で配置されること
を特徴とする請求項８に記載の投射型表示装置。
【請求項１０】
前記位相板の光学軸は、前記投射レンズの光軸の周りに回転することができること
を特徴とする請求項８に記載の投射型表示装置。
【請求項１１】
前記透過型スクリーンは、フレネルレンズからなること
を特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１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、投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源からの光を３色の光に色分解し、各色毎に配置された３つの偏光ビームスプリッタを介してライトバルブに照射し、色合成した光を投射する投射型表示装置が知られている。光源から射出した光は、色分解光学系で赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色、青（Ｂ）色の三色に分解される。色分解された各色光は、各色光毎に配置された偏光ビームスプリッタに入射して偏光分離され、偏光分離膜で反射されたＳ偏光の光が、各色光毎に配置された反射型ライトバルブに入射する。反射型ライトバルブで変調された光は反射射出し、再度偏光ビームスプリッタに入射する。
【０００３】
偏光ビームスプリッタに入射した光のうち、偏光分離部を透過するＰ偏光の光が検光され、４つの三角柱プリズムからなる複合プリズムで構成される色合成光学系に入射する。色合成光学系で色合成された光は、内部にプラスチック光学部材からなる非球面形状のレンズを有する投射レンズに入射し、投射レンズ内部に配置された反射ミラーで偏向された後、射出される。射出された光はスクリーン上に投射される。なお背面投射型表示装置、いわゆるリアプリジェクションテレビでは、投射像はフレネルレンズから構成される透過型スクリーンに投射される。
【特許文献１】特開平２００３−２９２１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の投射型表示装置においては、偏光ビームスプリッタで検光された各色光は偏光した光であるが、この偏光した光は投射レンズを通過する際に、投射レンズ中のレンズやミラーによって偏光状態が乱される。その際、Ｂ、Ｇ、Ｒの各色光毎に偏光状態は異なり、また、光が射出する方向によっても偏光状態はまちまちになる。このためこの光がフレネルレンズのスクリーンに入射すると、スクリーン固有の偏光特性と入射光の偏光状態との相互作用によって、スクリーンを透過した像に色ムラが発生してしまうという問題を有していた。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、投射像の色ムラを低減した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】
【０００６】
上記問題を解決するために請求項１に係る発明は、光源からの光を変調するライトバルブと、前記ライトバルブで変調された光を透過型スクリーンに投射する投射レンズと、前記透過型スクリーンに投射される光の偏光状態を擬似的に無偏光にする偏光変換部材とを有することを特徴とする投射型表示装置を提供する。
【０００７】
請求項２に係る発明は、前記偏光変換部材は、前記投射レンズと前記透過型スクリーンとの間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置を提供する。
請求項３に係る発明は、前記光源からの光をＲ（赤）光、Ｇ（緑）光、Ｂ（青）光に色分解する色分解光学系と、前記各色光毎に配置された反射型ライトバルブと前記色分解されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光を偏光分離して、各色光ごとに配置された前記反射型ライトバルブに入射し、前記反射型ライトバルブから射出された光を検光する各色光毎に配置された偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタで検光された各色光を色合成する色合成光学系と、前記色合成された光を透過型スクリーンに投射する投射レンズと、前記投射レンズと前記透過型スクリーンとの間に配置され、前記透過型スクリーンに投射される光の偏光状態を擬似的に無偏光にする偏光変換部材とを有することを特徴とする投射型表示装置を提供する。
【０００８】
請求項４に係る発明は、前記偏光ビームスプリッタと前記色合成光学系の間のＲ光とＢ光のそれぞれの光路、またはＧ光の光路に配置された１／２波長位相板を備え、前記色合成光学系は、直交して配置されたＲ光を反射する第１ダイクロイック膜とＢ光を反射する第２ダイクロイック膜とを有し、前記第１ダイクロイック膜と前記第２ダイクロイック膜に対して、前記色合成光学系に入射するＲ光とＢ光の偏光方向は、Ｓ偏光であり、Ｇ光はＰ偏光であることを特徴とする請求項３に記載の投射型表示装置を提供する。
【０００９】
請求項５に係る発明は、前記色合成光学系と前記投射レンズの間に配置された１／４波長位相板を有することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の投射型表示装置を提供する。
【００１０】
請求項６に係る発明は、前記光源からの光をＲ（赤）光、Ｇ（緑）光、Ｂ（青）光に色分解する色分解光学系と、前記各色光毎に配置されたライトバルブと、前記色分解された前記Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光を偏光して各色光ごとに配置された前記ライトバルブに入射する偏光子と、前記ライトバルブから射出された光を検光する検光子と、前記検光子で検光された各色光を色合成する色合成光学系と前記色合成された光を透過型スクリーンに投射する投射レンズと、前記投射レンズと前記透過型スクリーンとの間に配置され、前記透過型スクリーンに投射される光の偏光状態を擬似的に無偏光にする偏光変換部材とを有することを特徴とする投射型表示装置を提供する。
【００１１】
請求項７に係る発明は、前記検光子と前記色合成光学系の間のＲ光とＢ光のそれぞれの光路、またはＧ光の光路に配置された１／２波長位相板を備え、前記色合成光学系は、直交して配置されたＲ光を反射する第１ダイクロイック膜とＢ光を反射する第２ダイクロイック膜とを有し、前記第１ダイクロイック膜と前記第２ダイクロイック膜に対して、前記色合成光学系に入射するＲ光とＢ光の偏光方向は、Ｓ偏光であり、Ｇ光はＰ偏光であることを特徴とする請求項６に記載の投射型表示装置を提供する。
【００１２】
請求項８に係る発明は、前記偏光変換部材は、２００００ｎｍ以上の位相差を有する位相板であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の投射型表示装置を提供する。
【００１３】
請求項９に係る発明は、前記位相板の光学軸の方向は、前記検光された各色光の偏光方向と４５度をなす角度で配置されることを特徴とする請求項８に記載の投射型表示装置を提供する。
【００１４】
請求項１０に係る発明は、前記位相板の光学軸は、前記投射レンズの光軸の周りに回転することができることを特徴とする請求項８に記載の投射型表示装置を提供する。
請求項１１に係る発明は、前記透過型スクリーンは、フレネルレンズからなることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の投射型表示装置を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、投射像の色ムラを低減した投射型表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は第１実施形態の投射型表示装置の構成図、図２は図１に示す投射型表示装置の光学エンジン１０-１の構成図を示す。
まず、図２を参照して光学エンジン１０-１の構成を説明する。光源１１から射出された光は、偏光変換照明装置１２に入射し偏光した光に変換される。偏光変換照明装置１２は図２には示していないが、光源１１からの光束を複数の中間光束に分割する複数のレンズをマトリクス形状に配置した第１レンズ板と、第１レンズ板のレンズのほぼ焦点の位置に複数のレンズを同様に相対して配置した第２レンズ板と、第２レンズ板のレンズ上に形成された複数の光源像からの光を単一偏光の光に変換する偏光変換部とから構成されている。偏光変換部には、光源からの光のうち特定の方向に偏光した光を透過し、それに直交する方向に偏光した光を反射する偏光素子と、偏光素子で反射された光を偏光素子を透過した光と同じ方向に進むように偏向する反射素子とが交互に組み合わされた組合せが、複数組配置されている。偏光素子を透過する光、または偏光素子で反射された後反射素子で反射された光のうち、何れか一方の射出面には１／２波長板が配置されている。これにより射出する光は、全て同一の方向に振動する偏光した光に変換される。
【００１７】
さらに偏光変換照明装置１２は、この偏光した光を後述のライトバルブ１８Ｂ、１８Ｇ、１８Ｒ上に重畳して照明するコンデンサレンズを備えている。光源１１から射出された光は、偏光変換照明装置１２で紙面に垂直な方向に偏光方向を有する偏光した光に変換される。この偏光方向は、後述する偏光ビームスプリッタ１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒの偏光分離部に対してはＳ偏光の光になる。
【００１８】
偏光変換照明装置１２から射出された光は、Ｂ（青）光を反射し、Ｒ（赤）光とＧ（緑）光を透過する特性を有するダイクロイックミラー１３Ｂと、Ｒ光とＧ光を反射し、Ｂ光を透過する特性を有するダイクロイックミラー１３ＲＧを互いに直交して配置したクロスダイクロイックミラー１３に入射する。入射した光は、入射光に対して垂直で、互いに反対方向に進むＢ光と、Ｒ光とＧ光との混合光とに色分解される。色分解されたＢ光は、偏向ミラー１４で偏向されて偏光ビームスプリッタ１７Ｂに入射し、偏光分離部で反射されたＳ偏光の光がＢ光用反射型ライトバルブ１８Ｂに入射する。
【００１９】
色分解されたＲ光とＧ光との混合光は、偏向ミラー１５で偏向された後Ｇ光を反射し、Ｒ光を透過する特性を有するダイクロイックミラー１６に入射して、反射されるＧ光と、透過するＲ光とに色分解される。クロスダイクロイックミラー１３と、ダイクロイックミラー１６と偏向ミラー１５とで色分解光学系を構成する。
色分解されたＲ光とＧ光はそれぞれ偏光ビームスプリッタ１７Ｇ、１７Ｒに入射し、偏光分離部で反射されたＳ偏光の光がそれぞれ反射型ライトバルブ１８Ｇ、１８Ｒに入射する。
【００２０】
反射型ライトバルブ１８Ｂ、１８Ｇ、１８Ｒに入射した各色光は、それぞれの色信号によって変調作用を受けて反射射出され、再度偏光ビームスプリッタ１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒに入射する。偏光ビームスプリッタ１７Ｂ、１７Ｇ、１７Ｒに入射した各色光は、偏光分離部を透過するＰ偏光を検光光として取りだす。検光された各色光は、色合成光学系を構成するクロスダイクロイックプリズム２０にそれぞれ異なる入射面から入射する。クロスダイクロイックプリズム２０の内部には、Ｒ光反射ダイクロイック膜２０ＲとＢ光反射ダイクロイック膜２０Ｂが直交して配置されており、Ｒ光反射ダイクロイック膜２０ＲでＲ光が反射され、Ｂ光反射ダイクロイック膜２０ＢでＢ光が反射され、Ｇ光は２つのダイクロイック膜を透過することによって色合成される。色合成された光は、投射レンズ２１に入射する。投射レンズ２１は、プラスチック光学部材からなる非球面レンズや、射出方向を変える反射ミラーなどを有している。
【００２１】
図１に、投射型表示装置をＹ軸方向、すなわち側面から見た構成図を示す。光学エンジン１０−１の投射レンズ２１から射出された光は、所定の位相差を有する位相板２２を経て反射ミラー２３に入射し、フレネルレンズから構成されるスクリーン２４に投射される。位相板２２は、投射レンズ２１から射出された光を擬似的に無偏光な光にする。
ここで位相板２２を使用しない場合の投射像の色ムラについて説明する。スクリーンとして使用するフレネルレンズは、プラスチックからできており、同心円状に鋸刃形状の溝が細かく刻まれたものである。このスクリーンに光学エンジンから射出された光が入射するが、光軸から離れた周辺部分では大きな入射角度でフレネルレンズ上の鋸刃形状溝に入射する。
【００２２】
そして誘電体物質、この場合はプラスチック、に大きな角度で入射する場合には、入射する偏光の振動方向（例えばＰ偏光とＳ偏光）によってその透過率に違いが生じる。したがって透過する光の量は、入射する光の偏光の振動方向（例えばＰ偏光とＳ偏光）の光量の比によって異なってくる。
【００２３】
このようにフレネルレンズの透過光には偏光特性があるため、入射する光の偏光状態によってスクリーン上での明るさが変わってしまう。
一方、投射レンズ２１中に配置されたミラーによる反射やプラスチック部材の透過、スクリーン前に配置された折り曲げミラーによる反射で発生する位相差が色によって異なるため、フレネルレンズに入射する光の偏光状態は、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光で同じではない。また偏光の状態は、投射される光が投射レンズから射出される方向によっても異なってくる。したがってフレネルレンズを透過する光は、スクリーン上の位置によって各色の光量比が異なり、その結果としてスクリーン面内の色ムラとなる。
【００２４】
そこでこの色ムラを解消する方法を考えてみると、各色光、および各射出方向のすべての光について偏光状態を同じようにそろえればよいことが、これまでのの説明から推測される。しかしながら射出するすべての方向、すべての色光について偏光状態を同じようにそろえることは困難である。
【００２５】
そこで本発明では、偏光状態をそろえるのではなくて、むしろ偏光状態を大きく乱すことによって、擬似的に無偏光な状態にすることとした。この方法によってフレネルレンズに入射するＰ偏光成分とＳ偏光成分との強度比を各色光についてそろえることにより、スクリーン２４上での色ムラを低減するのである。
【００２６】
次に投射光を擬似的に無偏光状態にする位相板２２について説明する。まず、位相板２２に直線偏光の光が入射した際の透過光の偏光度（Ｐ偏光成分強度とＳ偏光成分強度の比）と位相差量との関係について説明する。
【００２７】
図３に、位相板２２にＰ偏光の光が入射した時の、射出光のＰ偏光成分とＳ偏光成分の光強度の波長依存性を示す。位相板２２の位相差は１３８ｎｍとし、その光学軸の方位はＰ偏光、Ｓ偏光の方向に対して４５度とする。横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は強度（相対値）である。ここではそれぞれの偏光成分の総和が１となるように規格化して表している。Ｉｐは透過後のＰ偏光成分の強度を、Ｉｓは透過後のＳ偏光成分の強度を示している。
【００２８】
この場合、５５０ｎｍ近傍の波長ではＰ偏光とＳ偏光の強度はほぼ一致するが、この波長から離れるのにしたがってＰ偏光とＳ偏光との強度の差は大きくなる。具体的にはＢ光波長領域（４００〜５００ｎｍ）においてはＳ偏光成分の強度の方が大きくなるのに対し、Ｒ光波長領域（６００〜７００ｎｍ）においては逆にＰ偏光成分の強度の方が大きくなる。このことから、位相差が１３８ｎｍの位相板では、Ｂ光波長領域での偏光状態（Ｓ偏光成分強度とＰ偏光成分強度との比率）とＲ光波長領域での偏光状態とが大きく異なるので、スクリーンを透過する光の量もＢ、Ｇ、Ｒ間で大きく異なり、スクリーン透過光は色づく、すなわち色ムラが生じる。つまり位相差１３８ｎｍ程度では擬似的に無偏光な状態にすることができない。
【００２９】
図４に位相差が５０００ｎｍの位相板にＰ偏光の光が入射した時の、射出光のＰ偏光成分とＳ偏光成分の光強度の波長依存性を示す。この位相板ではＰ偏光成分の強度とＳ偏光成分の強度はそれぞれ周期的に変化する。各色光（Ｂ光としては４００〜５００ｎｍ、Ｇ光としては５００〜６００ｎｍ、Ｒ光としては６００〜７００ｎｍ）の波長領域内で平均するとそれぞれの偏光成分の強度比は等しくなる。しかし人間の視感度特性は５５５ｎｍ付近で最も高くなることを考慮すると、視感度が高くなるＢ光波長領域内の長波長側、同じくＲ光波長領域内の短波長側において偏光成分の比率に偏りが見られる。すなわちＢ光の長波長側、４５０〜５００ｎｍ付近では、強度が1周期程度しか変化しておらず、またＲ光の短波長側６００〜６５０ｎｍ付近では、強度が1周期以下しか変化しておらず、擬似的に無偏光な光と見なすにはまだ十分とは言えない。
【００３０】
図５に位相差が２００００ｎｍの位相板にＰ偏光の光が入射した時の、射出光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との光強度の波長依存性を示す。この場合、強度変化の周期が最も長くなっているＲ光においても各偏光成分はそれぞれ４周期以上変化しており、人間の視感度を考慮してもＰ偏光成分とＳ偏光成分の比率はほぼ同じと見なすことができる。Ｂ光、Ｇ光においてはさらに周期が増えているので、この位相板を配置することにより、投射レンズから射出される光を擬似的に無偏光にさせたと言うことができる。つまり、この位相板を投射レンズの後に配置することによって、スクリーン上の色ムラを低減することができる。
【００３１】
なお位相板２２の光学軸の方向は、図１におけるＸ軸またはＹ軸に対して約４５度となることが好ましい。偏光ビームスプリッタ１７Ｂ、１７Ｇ、１７ＲをＰ偏光で透過した光が、光学エンジン１０−１から射出されるので、投射レンズ２１を射出した直後の光は、Ｙ軸方向またはＸ軸方向に最も強い偏光成分があることが予想されるからである。さらに位相板を投射レンズ２１の光軸を中心として回転させて光学軸方向を調節できる構造とすれば、光学エンジンや投射レンズのばらつき、または使用するフレネルレンズ固有の特性に応じて色ムラの補正を最良な状態に持っていくことができる。
【００３２】
また位相板の位相差２００００ｎｍは波長５５０ｎｍの光に対して、約３６波長分の位相差となる。一方投射レンズ中のプラスチック光学部材からなる非球面レンズや、反射ミラー等によって発生する位相差は数波長程度である。したがって位相板の位相差としてこの程度の量があれば、投射レンズで発生する位相がこの位相板による疑似無偏光状態を乱す影響は無視できると言える。位相板の素材としてはポリカーボネートのようなプラスチックの素材や、サファイアガラス、水晶板などの一軸又は二軸結晶構造を有する複屈折性材料があるが、これらの素材固有の複屈折量に応じて厚さや光学軸の方位を位相差が２００００ｎｍ以上の値となるように調節して使用すればよい。
【００３３】
本実施形態では、位相差として約２００００ｎｍの位相板を使用したが、位相板として位相差が２００００ｎｍ以上のものを使用すれば、さらなる無偏光状態を達成できることはいうまでもない。さらに位相板の光学軸の向きを調整することによって、個々の光学エンジンのバラツキや使用するフレネルレンズ固有の特性に応じて位相板を射出する投射光の擬似無偏光状態を最適化することができるため、フレネルレンズを配置したスクリーン上において色ムラの軽減された投射像を得ることができる。なお、スクリーン上での色ムラの様子から、実用上擬似的に無偏光状態と見なすことができるのであれば、位相差は２００００ｎｍ以下であっても構わない。
【００３４】
（第２実施形態）
図６に第２実施形態の投射型表示装置に使用する光学エンジン１０−２の構成図を示す。本実施形態の光学エンジン１０−２の構成は、Ｂ光とＲ光の検光光の光路に１／２波長位相板を配置している点が第１実施形態の光学エンジンと異なり、その他の構成は同じである。
【００３５】
Ｂ光とＲ光用の反射型ライトバルブ１８Ｂ、１８Ｒから反射射出された光は、偏光ビームスプリッタ１７Ｂ、１７Ｒに再度入射する。入射した光のうち偏光分離部を透過するＰ偏光が検光光として取り出される。偏光ビームスプリッタ１８Ｂ、１８Ｒから射出したＢ光とＲ光の検光光は、それぞれ１／２波長位相板２５Ｂ、２５Ｒに入射して９０度偏光方向が回転し、Ｓ偏光に変換される。Ｓ偏光に変換されたＢ光とＲ光の検光光は、クロスダイクロイックプリズム２０に入射し、Ｐ偏光のＧ光の検光光と色合成される。色合成された光は投射レンズ２１に入射して、投射される。
【００３６】
一般的なダイクロイック膜の偏光特性を考慮し、クロスダイクロイックプリズム２０のダイクロイック膜２０Ｒ、２０Ｂで反射されるＢ光、Ｒ光をＳ偏光、透過するＧ光をＰ偏光とすることによって、ダイクロイック膜で損失される光量を少なくすることができる。
投射型投射型表示装置としては図１で示した構成と同じであり、投射レンズ射出後に位相差として２００００ｎｍ以上の量を有する位相板２２が、その光学軸方位がＸ軸またはＹ軸に対して４５度となるように配置されている。位相板２２を配置することにより、スクリーン２４へ射出される光は疑似的に無偏光な光とみなすことができるので、スクリーン２４における色ムラの発生が低減される。
【００３７】
なお本実施形態では、各色光用の偏光ビームスプリッタに入射した各色光は、偏光分離部で反射された後に反射型ライトバルブに入射し、反射型ライトバルブからの反射射出光のうち偏光ビームスプリッタの偏光分離部を透過したＰ偏光の光を検光光とする構成としている。このためクロスダイクロイックプリズム２０に入射するＢ光とＲ光を、１／２波長位相板でＳ偏光に変換している。しかし偏光変換照明装置１２による偏光の振動方向を９０度変えることによって、偏光ビームスプリッタの偏光分離部を透過する光を反射型ライトバルブに入射し、反射型ライトバルブから反射射出された光のうち、偏光ビームスプリッタの偏光分離部で反射されるＳ偏光を検光光とする構成にしても構わない。この場合はＧ光の光路のみに１／２波長位相板を配置し、クロスダイクロイックプリズムにＲ光とＢ光はＳ偏光で入射し、Ｇ光はＰ偏光で入射する。この構成にしても同様の効果を奏することができる。
【００３８】
また上記どちらの構成においても、クロスダイクロイックプリズムに入射するＧ光をＳ偏光で使用するように、Ｇ用偏光ビームスプリッタとクロスダイクロイックプリズムとの間に、１／２波長位相板を配置してもよい。
【００３９】
（第３実施形態）
図７に第３実施形態の投射型表示装置に使用する光学エンジン１０−３の構成図を示す。本実施形態の光学エンジン１０-３の構成は、クロスダイクロイックプリズム２０と投射レンズ２１の間に１／４波長位相板２６が配置されている点で、第１実施形態の光学エンジン１０−１と異なっている。
【００４０】
クロスダイクロイックプリズム２０から射出する色合成された光は、１／４波長板２６を通過した後投射レンズ２１に入射する。１／４波長位相板２６によって、投射レンズ２１中のレンズ部材の表面で反射して反射型ライトバルブまで逆行した光が、再度投射レンズに入射してゴースト光として投射されるのを防ぐことができる。１／４波長板２６を通過する光はＲ光、Ｇ光、Ｂ光なので、１／４波長位相板は通常各色の中心波長であるＧ光に最適化したものを使用する。
【００４１】
この場合クロスダイクロイックプリズム２０から射出された光は、１／４波長位相板２６によってＧ光は円偏光に変換され、Ｂ光とＲ光は楕円偏光に変換され、偏光状態が各色光で異なることになる。そのため位相板２２を配置しないと、１／４波長位相板２６による各色光の偏光状態の違いが、スクリーン２４に入射した際には色ムラとなって現れる。しかし図１に示すように投射レンズ２１射出後に位相差として２００００ｎｍ以上の量を有する位相板２２が、その光学軸方位がＸ軸またはＹ軸に対して４５度となるように配置されている。位相板２２を配置することにより、スクリーン２４へ射出される光は疑似的に無偏光な光とみなすことができるので、スクリーン２４における色ムラの発生が低減される。
【００４２】
（第４実施形態）
図８に第４実施形態の投射型表示装置の構成図、図９に投射型表示装置に使用する光学エンジン１０−４の構成図を示す。本実施形態の光学エンジン１０-４の基本構成は第１実施形態の光学エンジン１０−１と同じであるが、使用するライトバルブが透過型ライトバルブである点が異なる。
【００４３】
図９において、第１実施形態と同じ色分解光学系で色分解されたＢ光、Ｇ光、Ｒ光の各色光は偏向ミラー３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒで進行方向を変え、Ｓ偏光を透過し、Ｐ偏光を吸収する偏光子３２Ｂ、３２Ｇ、３２Ｒを経て透過型ライトバルブ３３Ｂ、３３Ｇ、３３Ｒに入射する。なお本実施形態では紙面に垂直な方向、Ｚ軸方向、に偏光した光をＳ偏光とする。入射した各色光は、それぞれの色信号で変調された後射出され、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を吸収する偏光子３４Ｂ、３４Ｇ、３４Ｒに入射してＰ偏光の光が検光光として取りだされる。検光された光は、クロスダイクロイックプリズム２０に異なる入射面から入射して、色合成される。色合成された光は、投射レンズ３５に入射し投射される。
【００４４】
図８に示すように、光学エンジン１０−４の投射レンズ３５から射出した光は、図５に示した特性を有する位相板２２に入射し、疑似的に無偏光の光に変換された後反射ミラー２３で反射され、フレネルレンズを使用したスクリーン２４に入射する。位相板２２によって擬似的な無偏光光に変換されるのでスクリーン２４に入射しても色ムラが低減された良好な投射像を得ることができる。
【００４５】
本実施形態においても、第２実施形態のようにＲ光とＢ光の検光光をＳ偏光として、クロスダイクロイックプリズムに入射しても構わない。なお第１実施形態から第４実施形態においては、光源からの光を色分解し、各色光ごとにライトバルブを配置していたが、光源からの光を時系列色分解光学系で時系列に色分解し、１つのライトバルブで変調し、各色光の変調光を時系列に投射する投射型表示装置においても、投射レンズとスクリーンの間に位相差が約２００００ｎｍの位相板を配置することによって、上記実施形態と同様に投射像の色ムラを低減することができる。
【００４６】
またこれまで説明した実施形態においては、位相板２２を投射レンズとスクリーンの間に配置したが、スクリーンに投射される光を擬似的に無偏光にできるのであれば、位相板２２の配置はこれに限られない。例えば投射レンズ中、すなわち投射レンズを構成するレンズや、ミラーの間に配置しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１、第２、第３実施形態の背面投射型表示装置の構成図。
【図２】第１実施形態の光学エンジンの構成図。
【図３】位相差１３８ｎｍの位相板の光学特性を示す特性図。
【図４】位相差５０００ｎｍの位相板の光学特性を示す特性図。
【図５】位相差２００００ｎｍの位相板の光学特性を示す特性図。
【図６】第２実施形態の光学エンジンの構成図。
【図７】第３実施形態の光学エンジンの構成図。
【図８】第４実施形態の背面投射型表示装置の構成図。
【図９】第４実施形態の光学エンジンの構成図。
【符号の説明】
【００４８】
１０−１、１０−２、１０−３、１０−４  光学エンジン
１１  光源
１２  偏光変換照明装置
１３  クロスダイクロイックミラー
１４、１５、３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂ  偏向ミラー
１６  ダイクロイックミラー
１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ  偏光ビームスプリッタ
１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂ  反射型ライトバルブ
２０  クロスダイクロイックプリズム
２１、３５  投射レンズ
２１Ｍ  投射レンズ内反射ミラー
２２  位相板
２３  反射ミラー
２４  スクリーン
２５Ｒ、２５Ｂ  １／２波長位相板
２６  １／４波長位相板
３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂ、３４Ｒ、３４Ｇ、３４Ｂ  偏光子
３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ  透過型ライトバルブ
【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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【図８】
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【図９】
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