(57)【要約】      （修正有）【課題】ライトバルブの画素のピッチが微細化しても、投射像の画素ずれを少なくする方法を提供する。【解決手段】光源光を色分解光学系にて複数の色光に色分解し、前記色分解された各色光毎に配置した偏光ビームスプリッタを経て各色光毎に配置した反射型ライトバルブに入射し、反射射出した光を前記各色光毎に配置した偏光ビームスプリッタにて変調光を検光して取りだし、色合成光学系にて色合成して投射レンズにて投射する構成の投射型表示装置において、前記各色光用の偏光ビームスプリッタと前記各色光用の反射型ライトバルブとの間には各色光用の１／４波長位相板が配置され、前記各色用の１／４波長板の主平面と前記反射型ライトバルブの表示面までの空気換算距離をＬとし、その幅方向の画素数をＮとし、前記１／４波長位相板の光学的パワーをφとしたとき、次式を満足する。｜φ｜＜２／ＮＬ【選択図】図１
2005084451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源光を色分解光学系にて複数の色光に色分解し、前記色分解された各色光毎に配置した偏光ビームスプリッタを経て各色光毎に配置した反射型ライトバルブに入射し、反射射出した光を前記各色光毎に配置した偏光ビームスプリッタにて変調光を検光して取りだし、色合成光学系にて色合成して投射レンズにて投射する構成の投射型表示装置において、
前記各色光用の偏光ビームスプリッタと前記各色光用の反射型ライトバルブとの間には各色光用の１／４波長位相板が配置され、
前記各色用の１／４波長板の主平面と前記反射型ライトバルブの表示面までの空気換算距離をＬとし、その幅方向の画素数をＮとし、
前記１／４波長位相板の光学的パワーをφとしたとき、
｜φ｜＜２／ＮＬ
を満足することを特長とする投射型表示装置。
【請求項２】
光源光を色分解光学系にて複数の色光に色分解し、前記色分解された各色光毎に配置した偏光ビームスプリッタを経て各色光毎に配置した反射型ライトバルブに入射し、反射射出した光を前記各色光毎に配置した偏光ビームスプリッタにて変調光を検光して取りだし、色合成光学系にて色合成して投射レンズにて投射する構成の投射型表示装置において、
前記各色光用の偏光ビームスプリッタと前記各色光用の反射型ライトバルブとの間には各色光用の１／４波長位相板が配置され、
前記各色光用の１／４波長位相板平面のうちの一方の曲率半径をｒ１もう一方の平面の曲率半径をｒ２、その屈折率をｎとし、前記反射型ライトバルブの幅方向の画素数をＮとし、当該１／４波長板の主平面と前記反射型ライトバルブの表示面までの空気換算距離をＬとしたとき、
｜（１／ｒ１）−（１／ｒ２）｜＜２／[ＮＬ（ｎ−１）]
を満足することを特徴とする投射型表示装置。
【請求項３】
光源光を色分解光学系にて複数の色光に色分解し、前記色分解された各色光毎に配置した偏光ビームスプリッタを経て各色光毎に配置した反射型ライトバルブに入射し、反射射出した光を前記各色光毎に配置した偏光ビームスプリッタにて変調光を検光して取りだし、色合成光学系にて色合成して投射レンズにて投射する構成の投射型表示装置において、
各色光の像を投射したときの各色光ごとのレジストレーションのずれを補正する補正部材を各色光用ライトバルブと色合成光学系との間の少なくとも１色光の光路中に設けたことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項４】
前記補正部材は、各色光ごとのレジストレーションのずれの方向と大きさに応じて、ずれを打ち消すような光学的パワーを有す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】
前記補正部材は、レジストレーションのずれの方向と大きさに応じてそのずれを打ち消すような光学的パワー特性を有する１／４波長位相板であって、
全ての色光について偏光ビームスプリッタと各色光用の反射型ライトバルブの間に１枚ずつ配置されていることを特徴とする請求項４に投射型表示装置。
【請求項６】
前記補正部材の光学的パワーφは、所定の色光についての反射型ライトバルブの液晶表示面でのレジストレーションのずれ量をＤとし、反射型ライトバルブの液晶表示範囲の幅をｈとしたとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の投射型表示装置。
φ＝２Ｄ／ｈＬ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型ライトバルブを射出した光を投射レンズにて投射する構成の投射型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
反射型ライトバルブ装置として、光源から射出した光源光を色分解光学系でＲ（赤）光、Ｇ（緑）光、Ｂ（青）光に色分解し、各色光毎に配置した偏光ビームスプリッタを経て各色光毎に配置した反射型ライトバルブに入射し、色信号にて変調して反射射出し、前記偏光ビームスプリッタに入射して変調光を検光して取りだし、色合成光学系にて色合成して投射レンズにて投射する構成の装置がある。このような構成の投射型表示装置においては、以下の特許文献に記載のように、投射像のコントラストを向上させるために、前記反射型ライトバルブと偏光ビームスプリッタの間に１／４波長位相板が配置されている。
【特許文献１】公開２００１−２４９４０３
【特許文献２】公開２００３−２４４２０１
【特許文献３】公開２００３−３５８８６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、高解像化のために使用するライトバルブの画素数が大となり、画素のピッチの値が小さくなってきている。画素のピッチが微細化すると、投射像のレジストレーションを達成するための規格が厳しくなり、特許文献１から３に示すような構成の投射型表示装置においては、各色光用の反射型ライトバルブの画素位置を一致させて配置した場合、投射像の中央部においては画素ずれ（レジストレーションのずれ）が規格内に収まるのに対して、投射像の外周部において無視できない画素ずれが発生してしまうという問題が発生した。
【０００４】
本発明の目的は、画素のピッチが微細化しても、投射像の全面にわたって画素ずれが規格内に収まり、コントラストの良好な投射像を投射できる投射型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の投射型表示装置の第１の実施形態は、光源光を色分解光学系にて複数の色光に色分解し、前記色分解された各色光毎に配置した偏光ビームスプリッタを経て各色光毎に配置した反射型ライトバルブに入射し、反射射出した光を前記各色光毎に配置した偏光ビームスプリッタにて変調光を検光して取りだし、色合成光学系にて色合成して投射レンズにて投射する構成の投射型表示装置において、前記各色光用の偏光ビームスプリッタと前記各色光用の反射型ライトバルブとの間には各色光用の１／４波長位相板が配置され、前記各色用の１／４波長板の主平面と前記反射型ライトバルブの表示面までの空気換算距離をＬとし、その幅方向の画素数をＮとし、前記１／４波長位相板の光学的パワーをφとしたとき、
｜φ｜＜２／ＮＬ
を満足することを特長とする投射型表示装置である。
本発明の投射型表示装置の第２の実施形態は、光源光を色分解光学系にて複数の色光に色分解し、前記色分解された各色光毎に配置した偏光ビームスプリッタを経て各色光毎に配
置した反射型ライトバルブに入射し、反射射出した光を前記各色光毎に配置した偏光ビームスプリッタにて変調光を検光して取りだし、色合成光学系にて色合成して投射レンズにて投射する構成の投射型表示装置において、
前記各色光用の偏光ビームスプリッタと前記各色光用の反射型ライトバルブとの間には各色光用の１／４波長位相板が配置され、前記各色光用の１／４波長位相板平面のうちの一方の曲率半径をｒ１もう一方の平面の曲率半径をｒ２、その屈折率をｎとし、前記反射型ライトバルブの幅方向の画素数をＮとし、当該１／４波長板の主平面と前記反射型ライトバルブの表示面までの空気換算距離をＬとしたとき、
｜（１／ｒ１）−（１／ｒ２）｜＜２／[ＮＬ（ｎ−１）]
を満足することを特徴とする投射型表示装置である。
本発明の投射型表示装置の第３の実施形態は、光源光を色分解光学系にて複数の色光に色分解し、前記色分解された各色光毎に配置した偏光ビームスプリッタを経て各色光毎に配置した反射型ライトバルブに入射し、反射射出した光を前記各色光毎に配置した偏光ビームスプリッタにて変調光を検光して取りだし、色合成光学系にて色合成して投射レンズにて投射する構成の投射型表示装置において、各色光の像を投射したときの各色光ごとのレジストレーションのずれを補正する補正部材を各色光用ライトバルブと色合成光学系との間の少なくとも１色光の光路中に設けたことを特徴とする投射型表示装置である。
【０００６】
本発明の投射型表示装置の第４の実施形態は、前記補正部材は、各色光ごとのレジストレーションのずれの方向と大きさに応じて、ずれを打ち消すような光学的パワーを有することを特徴とする請求項３に記載の投射型表示装置である。
【０００７】
本発明の投射型表示装置の第５の実施形態は、前記補正部材は、レジストレーションのずれの方向と大きさに応じてそのずれを打ち消すような光学的パワー特性を有する１／４波長位相板であって、全ての色光について偏光ビームスプリッタと各色光用の反射型ライトバルブの間に１枚ずつ配置されていることを特徴とする請求項４記載の投射型表示装置である。
【０００８】
本発明の投射型表示装置の第６の実施形態は、前記補正部材の光学的パワーφは、所定の色光についての反射型ライトバルブの液晶表示面でのレジストレーションのずれ量をＤとし、反射型ライトバルブの液晶表示範囲の幅をｈとしたとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の投射型表示装置である。
【０００９】
φ＝２Ｄ／ｈＬ
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、数色用に配置した反射型ライトバルブを射出した光を投射する投射型表示装置であって、ライトバルブにおける画素のピッチが例えば１０ミクロン以下と微細化された投射型表示装置においても、当該像における各色光の画素の位置を一致させてレジストレーションを達成でき、コントラストの良好な投射像を投射できる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】
【００１１】
【実施例１】
【００１２】
本発明に係る投射型表示装置の基本構成を示す平面構成図を図１に示し、まず、この構成から説明する。
【００１３】
ランプと放物面形状の凹面鏡とから構成される光源１０１から射出する平行光束の光源光は、偏光変換装置１０２にて紙面に垂直な方向に振動方向を有する偏光に変換されて射
出される。この偏光変換装置１０２は通常、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２レンズ板とからなるインテグレータと、偏光分離膜と当該偏光分離膜と平行に配置された反射膜の組合せを複数組積層したアレイプリズム部材と、当該アレイプリズム部材の射出面の所定位置に配置した１／２波長位相板と、コンデンサレンズ（全て不図示）とから構成される。
【００１４】
前記偏光変換装置１０２から射出した偏光は、Ｂ（青）光反射ダイクロイックミラー１０３Ｂと、Ｒ（赤）光とＧ（緑）光反射ダイクロイックミラー１０３ＲＧと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１０３に入射して、入射光軸と直交し、互いに反対方向に進行するＢ光と、Ｒ光とＧ光の混合光とに色分解される。前記色分解されたＢ光は、偏向ミラー１０４にて進行方向を変えて進み、Ｂ光用に配置した偏光ビームスプリッタ１０７Ｂに入射、偏光分離部を反射して、Ｂ光用に配置された１／４波長位相板１０８Ｂを経て反射型ライトバルブ１０９Ｂに入射される。
一方、前記色分解されたＲ光とＧ光の混合光は偏向ミラー１０５にて進行方向を変えて、Ｇ光反射ダイクロイックミラー１０６に入射し、反射して進行するＧ光と、透過して進行するＲ光とに色分解され、各色毎に配置される偏光ビームスプリッタ１０７Ｇ、１０７Ｒに入射、偏光分離部を反射して、各色光毎に配置した１／４波長位相板１０８Ｇ、１０８Ｒを経て反射型ライトバルブ１０９Ｇ、１０９Ｒに入射される。
各色光用の反射型ライトバルブ１０９Ｂ、１０９Ｇ、１０９Ｒに入射した各色光は各色光毎の画像信号によって変調作用を受け、反射射出する。変調された各色光は、各色光毎に配置した１／４波長位相板１０８Ｂ、１０８Ｇ、１０８Ｒを経て偏光ビームスプリッタ１０７Ｂ、１０７Ｇ，１０７Ｒに再入射し、変調光のみが偏光分離部を透過する光として取りだされる（検光される）。各色毎の検光光は内部にＲ光反射ダイクロイック膜１１０ＲとＢ光反射ダイクロイック膜１１０Ｂを直交して配置したクロスダイクロイックプリズム１１０のそれぞれ異なる入射面から入射する。入射した各検光光のうち、前記Ｂ光の検光光は前記ダイクロイック膜１１０Ｂにて反射、前記Ｒ光の検光光は前記ダイクロイック膜１１０Ｒにて反射、前記Ｇ光の検光光は前記両ダイクロイック膜１１０Ｂ、１１０Ｒを透過して色合成され、投射レンズ１１１により図示しないスクリーン上に拡大投射する。
【００１５】
上記構成の投射型表示装置において、使用するライトバルブの画素ピッチが２０ミクロン程度である場合には画素ずれは規定値内に収まる。しかし、昨今のライトバルブの画素ピッチの微細化に係り、その値が１０ミクロンや、それ以下の８ミクロン以下となった場合に、投射画像の外周部において、規格を達成できない画素ずれが発生した。通常、画素ずれの規格値は１ピッチ以下とされ、好ましくは１／２ピッチ以下程度とされている。
この原因を見つけるために、図１に示す投射型表示装置において各色用ライトバルブ１０９Ｂ、１０９Ｇ、１０９Ｒから投射レンズ１１１の射出部までの間の各色光の光路において、配置される光学部材の光学特性を調査したところ、上記画素ずれの原因が、各ライトバルブ１０９Ｂ、１０９Ｇ、１０９Ｒと偏光ビームスプリッタ１０７Ｂ、１０７Ｇ、１０７Ｒとの間にそれぞれ配置された１／４波長位相板１０８Ｂ、１０８Ｇ、１０８Ｒに１つの原因があることが判明した。すなわち、１／４波長位相板１０８Ｂ、１０８Ｇ、１０８Ｒは、平面性が不完全で、画素の微細化に対応した平面精度や平行度が達成されていないものがあることがわかった。この平面性や平行度の不完全性により発生した光学パワーが画素ずれを引き起こしていた。
【００１６】
１／４波長位相板の両面が均一な平面の平行平板ではなくて光学的パワーを有する例えば凸レンズ形状となっている場合を例にとり、この画素ずれが起こる仕組みを説明する。
【００１７】
図１の投射型表示装置の構成部材のうち、ライトバルブ１０９から投射レンズ１１１までの構成部材の配置を、1つの色光に着目して、図２に示す。各色光とも、クロスダイクロイックミラーでの反射・透過挙動が異なるのみでその構成は同様であり、本説明を全て
の色光に適応できるので、ライトバルブを１０９、１／４波長位相板を１０８、偏光ビームスプリッタを１０７と示す。
本説明に用いる投射型表示装置は、投射レンズ１１１が後側（クロスダイクロイック側）にテレセントリックな構成となっており、クロスダイクロイック側に配置された後側レンズ群１１１Ａと、射出側に配置された前側レンズ群１１１Ｂと、２つのレンズ群の間の、後側レンズ群１１１Ａの焦点位置に配置された開口絞り１１１Ｃとから構成されている。前記開口絞り１１１Ｃの中心を通過する光線が主光線と定義されるが、本図においては、主光線の構成する光束のうちの最外縁を主光線として記載した。
以下に光線の進行と逆行して前記主光線を説明する。
投射レンズ１１１の入射側から、クロスダイクロイックプリズム１１０を経て、偏光ビームスプリッタ１０７までの主光線の光束は、光軸に平行に進行して、１／４波長位相板１０８に入射する。平面性や平行度の不完全性によって１／４波長位相板が凸レンズ形状となっているため、１／４波長位相板に入射した主光線は、該凸レンズの焦点距離ｆで光軸上に集光するように進行する。従って、１／４波長位相板に入射した光の主光線の最外縁は光軸と平行でなくなり、ライトバルブ１０９に本来入射すべき光束の最外縁、即ち反射型ライトバルブ１０９の液晶表示範囲の両端からそれぞれ距離Ｄづつ内側に主光線の最外縁の位置がずれる。投射される投射像の主光線の前記Ｄの値はレジストレーションのずれ量と定義できる。
【００１８】
すなわち、前記１／４波長位相板１０８の主平面から反射型ライトバルブ１０９の液晶表示面までの空気換算距離をＬ、前記１／４波長位相板の焦点距離をｆ、反射型ライトバルブ１０９の液晶表示範囲の幅をｈとすると、次式（１）に示すレジストレーションのずれＤとなる。なお、ここでは、液晶表示範囲の幅ｈよりも幅が小さくなる方向を（−）方向、幅が大きくなる方向を（＋）方向としている。
【００１９】
Ｄ＝Ｌ／（−ｆ）×（ｈ／２）・・・・・（１）
さらに、反射型ライトバルブの幅方向の画素数をＮ、画素ピッチをＰとすると、上式（１）のｈはｈ＝ＮＰとなるので上記Ｄは次式（２）に示すように、
Ｄ＝Ｌ／（−ｆ）×（ＮＰ／２）＝ＮＰＬ／２ｆ・・・・（２）
となる。
【００２０】
画素ずれ量は少なくとも１画素以下としなくてはならないので、次式（３）を満足する必要がある。
【００２１】
ＮＰＬ／２｜ｆ｜  ＜  Ｐ・・・・・・（３）
すなわち、
｜ｆ｜  ＞  ＮＬ／２・・・・・・（４）
とする必要がある。
また、レンズの光学的パワーφは（φ＝１／ｆなので）、（４）式の焦点距離を光学的パワーで書き直すと、
｜φ｜＜２／ＮＬ  ・・・・・・（５）
となる。
【００２２】
好ましくは、次式（５）のように、画素ずれ量を１／２画素以下とすればさらに良好な投射像が得られる
ＮＰＬ／２｜ｆ｜  ＜  Ｐ／２・・・・・・（６）
すなわち、
｜ｆ｜  ＞  ＮＬ・・・・・・（７）
｜φ｜＜１／ＮＬ・・・・・・（８）
となる。
【００２３】
例えば、Ｎとして昨今の画素数１０８０（又は１９２０）、Ｌを５ｍｍとするとすると、上記（４）式は｜ｆ｜＞２７００ｍｍ（又は４８００ｍｍ）、（７）式は｜ｆ｜＞５４００ｍｍ（又は９６００ｍｍ）とすれば画素ずれを抑えることができる。
【００２４】
上記１／４波長位相板１０８の焦点距離とその表面の形状との関係を求める。
前記１／４波長位相板１０８の２つの面の曲率半径をそれぞれ、ｒ１、ｒ２とし、その屈折率をｎとすると、１／４波長位相板のパワーφと表面の形状ｒ１、ｒ２との関係は次式（９）で与えられる。
【００２５】
φ＝（ｎ−１）［（１／ｒ１）−（１／ｒ２）］・・・・・（９）
画素ずれ量の規格値を1画素以下とした場合は、（９）式を（５）式に代入し、
（ｎ−１）｜（１／ｒ１）−（１／ｒ２）｜＞ＮＬ／２・・・・・（１０）
となり、変型すると次式（１１）となる。
【００２６】
｜（１／ｒ１）−（１／ｒ２）｜＞ＮＬ（ｎ−１）・・・・・（１１）
画素ずれ量を１／２画素以下とした場合、（９）式を（８）式に代入し、
（ｎ−１）｜（１／ｒ１）−（１／ｒ２）｜＞ＮＬ・・・・・（１２）
となり、変型すると次式（１３）となる。
【００２７】
｜（１／ｒ１）−（１／ｒ２）｜＞２ＮＬ（ｎ−１）・・・・・（１３）
１／４波長位相板として水晶板を使用すると、その屈折率ｎは１．５である。ｒ１、ｒ２の両面の曲率半径がｒ１＝−ｒ２（ｒ１＞０）の場合を考え、Ｎとして１０８０（又は１９２０）、Ｌとして５ｍｍを代入すると、それぞれ以下のようになり、曲率半径ｒをこの値以上にすることによってレジストレーションのずれを抑えることができる。
【００２８】
｜ｒ｜＞２７００ｍｍ（又は｜ｒ｜＞４８００ｍｍ）
｜ｒ｜＞５４００ｍｍ（又は｜ｒ｜＞９６００ｍｍ）
尚、１／４波長位相板の面形状は必ずしも、球面とは限らない。が、その焦点距離から概算して球面とみなすことは可能である。また、１／４波長位相板の面形状が平面性の非常に高い形状である場合にはその面のｒの値を０とすればよい。
【００２９】
また、上記では屈折率を１．５としたが、この値は通過する光の波長によって小数点２桁目以下の値が異なることが知られている。屈折率の値は、波長が短くなるに従って大きくなる。すなわち、図１に示した構成の投射型表示装置の場合、Ｂ光用に配置した１／４波長位相板の表面ｒの値はその屈折率に依存して他の色光用の１／４波長板よりも大とする必要があることがわかる。また、本出願に記載の関係式を利用することによって、色光毎の屈折率の違いを加味した、即ち色収差を加味したレジストレーションの補正が可能になることは言うまでもない。色収差を加味したレジストレーションの補正については実施例２に詳細を述べる。
【００３０】
以上の値を有する形状の１／４波長位相板を反射型ライトバルブと検光用の偏光ビームスプリッタの間に配置すれば投射像の外周部において画素ずれの小さい投射像を投射することが可能となり、良好な投射像を投射することが可能となる。
【００３１】
また、（２）式から、１／４波長位相板１０８の主平面から反射型ライトバルブ１０９の液晶表示面までの空気換算距離Ｌを、Ｌ≒０とすれば、即ち、１／４波長位相板と反射型ライトバルブとを密着させることによってＤを実質的に０に抑えることができる。通常、コントラストを高めるために、１／４波長板の光学軸と反射型ライトバルブとの相対位置の微調整が必要である。従って１／４波長位相板と反射型ライトバルブとを密着させる
場合にも、１／４波長板と反射型ライトバルブとを近接配置して１／４波長板の光学軸と反射型ライトバルブとの相対位置の微調整を行った後に、１／４波長位相板と反射型ライトバルブとを密着させて接着剤等で固定する。Ｌを極力小さい値に抑えるためには接着剤を１／４波長位相板と反射型ライトバルブとの境界面に塗布せずに、１／４波長位相板と反射型ライトバルブとの側面のみにのせて固定することが好ましい。
【実施例２】
【００３２】
本実施例に関する投射型表示装置の基本構成も図１に示した構成と同じである。本実施例の構成における投射型表示装置において、１／４波長位相板１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂのみを取り外した構成とした場合、投射レンズ１１１を射出する投射像はコントラストが良好ではない他に、投射像においてレジストレーションが悪く、レジストレーションのずれが発生する場合がある。
この場合に、所定の形状を有する１／４波長板１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂを、図１に示すように各色光用の偏光ビームスプリッタ１０７Ｒ、１０７Ｇ、１０７Ｂと反射型ライトバルブ１０９Ｒ、１０９Ｇ、１０９Ｂの間にそれぞれ配置することによって、画素ずれを補正することができる。
【００３３】
図１の構成における投射型表示装置において、１／４波長位相板１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂのみを取り外した構成とした場合には、例えば、投射レンズ１１１の光学系に起因する色収差によって発生する画素ずれがある。投射レンズ１１１は図２に示すように前群レンズ１１１Ａ、後群レンズ１１１Ｂ、開口絞り１１１Ｃを有しており、前記前群レンズ１１１Ａ、後群レンズ１１１Ｂはそれぞれ複数の光学レンズから構成されており、その設計、製造によっては当該レンズを経由する合成光の内の投射像におけるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の色光のうちの例えばＲ色光について特に色収差の値が大きくなることがある。Ｒ光の投射像に画素ずれが発生した場合を例にとって画素ずれの補正を１／４波長位相板によって補正することについて以下説明する。
【００３４】
図３に記載の説明図をＲ光の光路を示した構成図を示す。この図に基づき、以下に光線の進行と逆行して前記主光線を説明する。
投射レンズ１１１の入射側から、クロスダイクロイックプリズム１１０を経て、偏光ビームスプリッタ１０７までの主光線の光束は、投射レンズ１１１の倍率色収差によって、他色の主光線に対して所定の角度を有して進行し、１／４波長位相板を経ずにライトバルブに入射する。前記主光線の光束は、他色の主光線に対して所定の角度を有しているので、ライトバルブ１０９に本来入射すべき光束の最外縁、即ち反射型ライトバルブ１０９の液晶表示範囲の両端からそれぞれ距離Ｄづつ内側に主光線の最外縁の位置がずれる。投射される投射像の主光線の前記Ｄの値は１／４波長位相板を取り外した時のレジストレーションのずれ量と定義できる。
このずれ量Ｄを補正するために、１／４波長位相板の配置位置での反射型ライトバルブ１０９の液晶表示範囲ｈの外周点ａ、ａ‘とライトバルブ上のレジストレーションのずれが発生している液晶表示範囲の外周点ｂ、ｂ’とを夫々直線で結び、2つの直線の交点Ｆを求める。このＦから、１／４波長位相板の主平面までの距離ｆと符号が逆の焦点距離、焦点距離が-ｆ（即ちＦ‘に焦点を有する）の１／４波長位相板を配置することによってレジストレーションのずれＤを補正することができる。１／４波長位相板のパワーφは次式（１４）で表すことができる。
φ＝１／ｆ＝２Ｄ／ｈ・・・・・・（１４）
実施例では、レンズ１１１によって発生するレジストレーションのずれの方向を（−）方向、つまり反射型ライトバルブの液晶表示範囲の内側にずれる場合とし、ずれ量に対応した負のパワーを有する１／４波長位相板で補正したが、レジストレーションのずれの方向が（＋）、つまり反射型ライトバルブの液晶表示範囲の内側にずれる場合にも、ずれ量に対応した正のパワーを有する１／４波長位相板を用いればよく、レジストレーションのず
れの方向がどちらの方向であっても補正が可能である。
すなわち、レジストレーションのずれが所定の液晶表示範囲の幅ｈよりも小さくなる方向であれば、そのずれ量に見合った曲率半径（焦点距離）を有する凹レンズ形状の１／４波長位相板を選択し、大きくなる方向であればそのずれ量に見合った曲率半径（焦点距離）を有する凸レンズ形状の１／４波長位相板を選択する。このように補正することによって、補正用に別の光学部材を必要とせず、余分な光学系による結像性能の劣化が生じない。従って、レジストレーションと画質とが共に良好な画像を投射することができる。
以上の説明は、他のＧ光、Ｂ光用に１／４波長位相板を取り外した状態でのレジストレーションのずれがない場合である。従って、Ｒ光、Ｂ光用の１／４波長位相板はその光学的パワーがゼロと見なせるような、つまり、実施例１の（４）式又は（１１）式、（６）又は（１３）式を満足するような１／４波長位相板の選択または、１／４波長位相板の配置を行うことは言うまでもない。
上で、Ｒ光のみにレジストレーションずれがある場合を述べた。Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光について１／４波長位相板を外したときに、Ｇ光の像に対して、ライトバルブ上換算のレジストレーションのずれ量がＲ光についてＤｒ、Ｂ光についてＤｂある場合を考える。この場合にも、図３を用いて説明したのと同様の手法を用いて、式（１４）からＤｒ、Ｄｂの補正に必要な１／４波長位相板の光学的パワーφｒ、φｂ、焦点距離ｆｒ、ｆｂを有する１／４波長位相板のパワー及び焦点距離を以下のように求める。
φｒ＝１／ｆｒ＝２Ｄｒ／ｈ
φｂ＝１／ｆｂ＝２Ｄｂ／ｈ
この各々のパワー（焦点距離）を有するの１／４波長位相板を、各々の色光について配置することによって各色ともにレジストレーションの補正が可能である。
本実施例では、Ｇ光の像を基準にしてＲ光とＢ光との像のずれを補正する例を取り上げて説明したが、基準となる色光はＧ光に限定されず、他のどの色光でもよい。
また、別の基準像を設け、全ての色光がその基準像に対してずれがないように補正するようにしてもよいことは言うまでもない。別の基準としては、例えば、ライトバルブの、像のピッチと投射像のピッチとが像中心と周辺とで均等になるように結像するものを基準像とする場合がある。
【００３５】
本実施例に係る投射型表示装置においては、偏光ビームスプリッタと反射型ライトバルブの間に配置する１／４波長位相板が無いとした場合に構成する投射型表示装置の投射光学特性において、所定の色光を基準とした場合に他の色光にレジストレーションのずれを発生してしまう場合においても、当該レジストレーションのずれを補正して他色光の画素とレジストレーションを達成した高コントラストの投射像を投射することが可能となる投射型表示装置を提供できるという効果を奏することができる。また、別に基準を設け、該基準に対して各色光のレジストレーションを補正することもできる。
尚、本実施例では、本来平行平板として投射型表示装置の光学系に配置されている１／４波長位相板に光学的パワーを与えることによってレジストレーションを達成しているが、もちろん、１／４波長位相板とは別の光学部材を各色光毎の反射型ライトバルブから色合成光学系までの光学系に配置することによっても、同様にレジストレーションを補正できるのは言うまでもない。
また、所定の色光について基準像とのレジストレーションのずれがないときには、光学的パワーがゼロの補正部材を配置することによって、各色光毎の補正部材のあるなしによる光路長のずれや結像性能の違いがでないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る投射型表示装置の基本平面構成図
【図２】１／４波長位相板のパワーによって発生する投射像の画素ずれを説明する図
【図３】１／４波長位相板以外の光学系に起因するレジストレーションの補正を説明する図
【符号の説明】
【００３７】
１０１  光源
１０３ＲＧ、１０３Ｂ、１０６  ダイクロイックミラー
１０４、１０５  偏向ミラー
１０７、１０７Ｒ、１０７Ｇ、１０７Ｂ  偏光ビームスプリッタ
１０８、１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂ  １／４波長位相板
１０９、１０９Ｒ、１０９Ｇ、１０９Ｂ  反射型ライトバルブ
１１０  クロスダイクロイックプリズム
１１１  投射レンズ
１１１Ａ  前群レンズ
１１１Ｂ  後群レンズ
１１１Ｃ  開口絞り
【図１】
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【図２】
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【図３】
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