(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を供給する光源と、
マトリックス形状に複数の画素が配列されており、画像信号に基づいて前記光源からの光を変調して射出するライトバルブと、
前側レンズ群と後側レンズ群と前記前側レンズ群の焦点位置に配設された光束制限部材とで構成され、前記ライトバルブから射出された光をスクリーンに投射する投射光学系と、
前記ライトバルブから射出される光のうち、０次光が形成する光束の最外縁光線の外側を通過する前記０次光以外の回折光であって、前記光束制限部材を通過する光束を遮断する回折光遮断部材と、
を備えることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の投射型表示装置において、
前記投射光学系は外枠部材を備え、前記回折光遮断部材は、前記外枠部材がスクリーン側に延設されたものであることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項３】
照明光を供給する光源と、
マトリックス形状に複数の画素が配列されており、画像信号に基づいて前記光源からの光を変調して射出するライトバルブと、
前記ライトバルブから射出された光を検光する検光光学系と、
前側レンズ群と後側レンズ群と前記前側レンズ群の焦点位置に配設された光束制限部材とで構成され、前記検光光学系によって検光された光をスクリーンに投射する投射光学系と、
前記ライトバルブから射出される光のうち、０次光が形成する光束の最外縁光線の外側を通過する前記０次光以外の回折光であって、前記光束制限部材を通過する光束を遮断する回折光遮断部材と、
を備えることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の投射型表示装置において、
前記回折光遮断部材は、前記投射光学系とスクリーンとの間に配設されることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載の投射型表示装置において、
前記投射光学系は外枠部材を備え、前記回折光遮断部材は、前記外枠部材がスクリーン側に延設されたものであることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項６】
請求項３に記載の投射型表示装置において、
前記回折光遮断部材は、前記検光光学系と前記投射光学系との間に配設されることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項７】
請求項３に記載の投射型表示装置において、
前記回折光遮断部材は、前記ライトバルブと前記検光光学系との間に配設されることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項８】
請求項３〜７のいずれかに記載の投射型表示装置において、
前記検光光学系は、偏光ビームスプリッタであり、前記ライトバルブから射出される光は、前記偏光ビームスプリッタの偏光分離部に対して入射角が４５度未満で入射されることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項９】
照明光を供給する光源と、
前記照明光を第１色光と第２色光とに色分解する色分解光学系と、
第１の画像信号に基づいて、前記第１色光を射出する第１のライトバルブと、
第２の画像信号に基づいて、前記第２色光を射出する第２のライトバルブと、
前記第１のライトバルブから射出された光と前記第２のライトバルブから射出された光と色合成する色合成光学系と、
前側レンズ群と後側レンズ群と前記前側レンズ群の焦点位置に配設された光束制限部材とで構成され、前記色合成光学系から射出された光をスクリーンに投射する投射光学系と、
前記第１のライトバルブおよび前記第２のライトバルブから射出される光のうち、０次光が形成する光束の最外縁光線の外側を通過する前記０次光以外の回折光であって、前記光束制限部材を通過する光束を遮断する回折光遮断部材と、
を備えることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の投射型表示装置において、
前記第１のライトバルブから射出された光を検光する第１の検光光学系と、
前記第２のライトバルブから射出された光を検光する第２の検光光学系とをさらに備え、
前記色合成光学系は、前記第１色光および前記第２色光の検光光を色合成することを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の投射型表示装置において、
前記回折光遮断部材は、前記投射光学系とスクリーンとの間に配設されることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の投射型表示装置において、
前記投射光学系は外枠部材を備え、前記回折光遮断部材は、前記外枠部材がスクリーン側に延設されたものであることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１３】
請求項９または１０に記載の投射型表示装置において、
前記回折光遮断部材は、前記色合成光学系と前記投射光学系との間に配設されることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１４】
請求項９または１０に記載の投射型表示装置において、
前記回折光遮断部材は、前記第１のライトバルブおよび前記第２のライトバルブと前記色合成光学系との間にそれぞれ配設されることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１５】
請求項１０に記載の投射型表示装置において、
前記第１の検光光学系および前記第２の検光光学系は、それぞれ偏光ビームスプリッタであり、前記第１のライトバルブおよび前記第２のライトバルブから射出される光は、それぞれの偏光ビームスプリッタの偏光分離部に対して入射角が４５度未満で入射されることを特徴とする投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投射型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ライトバルブを用いた投射型表示装置が知られている。この投射型表示装置では、画像信号に基づいてライトバルブで変調された光が、投射レンズによってスクリーンに投射される。一般に、ライトバルブは電気書き込み式ライトバルブが用いられている。このライトバルブは、基板上にＴＦＴ等の複数の非線形スイッチング素子が画素に対応して設けられている。これらのＴＦＴは、それぞれ画像信号に応じた電圧を各画素に対応するマトリックス形状に配列された変調層たる液晶層に対して選択的に印加する。電圧が印加された液晶層は液晶分子の配列が変わり、当該液晶層が位相板の役目を果たすようになる。したがって、ライトバルブに入射された光は、当該液晶層を経由して射出されることにより、入射時の偏光と振動方向が異なる偏光の変調光として射出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなライトバルブは、各画素間の間隙部が格子形状を構成し、入射光に対して回折格子を形成する構成となっており、変調光はいわゆる０(ゼロ)次光のみでなく、±１次光、±２次光…と回折光が射出される。発明者らは、ライトバルブから射出される変調光のうち０次光以外の光を遮断しなければならないことを見出した。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１に記載の発明による投射型表示装置は、照明光を供給する光源と、マトリックス形状に複数の画素が配列されており、画像信号に基づいて前記光源からの光を変調して射出するライトバルブと、前側レンズ群と後側レンズ群と前記前側レンズ群の焦点位置に配設された光束制限部材とで構成され、前記ライトバルブから射出された光をスクリーンに投射する投射光学系と、前記ライトバルブから射出される光のうち、０次光が形成する光束の最外縁光線の外側を通過する前記０次光以外の回折光であって、前記光束制限部材を通過する光束を遮断する回折光遮断部材と、を備えることを特徴とする。
（２）請求項３に記載の発明による投射型表示装置は、照明光を供給する光源と、マトリックス形状に複数の画素が配列されており、画像信号に基づいて前記光源からの光を変調して射出するライトバルブと、前記ライトバルブから射出された光を検光する検光光学系と、前側レンズ群と後側レンズ群と前記前側レンズ群の焦点位置に配設された光束制限部材とで構成され、前記検光光学系によって検光された光をスクリーンに投射する投射光学系と、前記ライトバルブから射出される光のうち、０次光が形成する光束の最外縁光線の外側を通過する前記０次光以外の回折光であって、前記光束制限部材を通過する光束を遮断する回折光遮断部材と、を備えることを特徴とする。
（３）請求項９に記載の発明による投射型表示装置は、照明光を供給する光源と、前記照明光を第１色光と第２色光とに色分解する色分解光学系と、第１の画像信号に基づいて、前記第１色光を射出する第１のライトバルブと、第２の画像信号に基づいて、前記第２色光を射出する第２のライトバルブと、前記第１のライトバルブから射出された光と前記第２のライトバルブから射出された光と色合成する色合成光学系と、前側レンズ群と後側レンズ群と前記前側レンズ群の焦点位置に配設された光束制限部材とで構成され、前記色合成光学系から射出された光をスクリーンに投射する投射光学系と、前記第１のライトバルブおよび前記第２のライトバルブから射出される光のうち、０次光が形成する光束の最外縁光線の外側を通過する前記０次光以外の回折光であって、前記光束制限部材を通過する光束を遮断する回折光遮断部材と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
−第一の実施の形態−
図１は、本発明の第一の実施の形態による投射型表示装置の基本構成図である。図１において、投射型表示装置は、光源２０１と、偏光照明装置２０４と、クロスダイクロイックミラー２０８，２０９と、折り曲げミラー２１０および２１１と、ダイクロイックミラー２１２と、Ｒ光用偏光ビームスプリッタ２１３Ｒと、Ｇ光用偏光ビームスプリッタ２１３Ｇと、Ｂ光用偏光ビームスプリッタ２１３Ｂと、Ｒ光用反射型ライトバルブ２１４Ｒと、Ｇ光用反射型ライトバルブ２１４Ｇと、Ｂ光用反射型ライトバルブ２１４Ｂと、クロスダイクロイックプリズム２１５Ｂと、投射レンズ２１６とを有する。
【０００８】
光源２０１は、ランプ２０１ａならびに放物面形状の凹面鏡２０１ｂから構成される。光源２０１から射出された略平行光束は、偏光照明装置２０４により略単一偏光（Ｓ偏光）に変換される。この偏光照明装置２０４は、フライアイインテグレータ、偏光ビームスプリッタアレイ２０５、１／２波長位相板２０６ならびにコンデンサレンズ２０７から構成されている。フライアイインテグレータは、複数のレンズ２０２ａを平面的に配列した第１のレンズ板２０２と、同様に複数のレンズ２０３ａを平面的に配列した第２のレンズ板２０３とから構成され、略平行光束を複数の光束に分割する。
【０００９】
偏光ビームスプリッタアレイ２０５は、複数の偏光ビームスプリッタ２０５Ｐがアレイ状に形成されたもので、フライアイインテグレータによって分割された各光束に対応して配置される。１／２波長位相板２０６は、偏光ビームスプリッタアレイ２０５の偏光ビームスプリッタ２０５Ｐの１つおきの射出面に配置され、当該偏光ビームスプリッタを透過して射出するＰ偏光をＳ偏光に変換する。反射するＳ偏光は隣接の偏光ビームスプリッタに入射し、反射されてＳ偏光で射出される。コンデンサレンズ２０７は、上記偏光ビームスプリッタアレイ２０５、および上記１／２波長位相板２０６から射出される単一偏光を集光する。これらの構成により、光源２０１による光源光が単一偏光（本実施の形態ではＳ偏光）に変換される。
【００１０】
偏光照明装置２０４から射出された略平行光束の光源光は、クロスダイクロイックミラーに入射される。クロスダイクロイックミラーは、ダイクロイックミラー２０８と、ダイクロイックミラー２０９とで構成される。ダイクロイックミラー２０８およびダイクロイックミラー２０９は、それぞれ入射光軸に対して入射角度４５度を有してクロス形状に配置されている。ダイクロイックミラー２０８は、Ｂ（青）光反射特性を有する。一方、ダイクロイックミラー２０９は、Ｒ（赤）光ならびにＧ（緑）光反射特性を有する。クロスダイクロイックミラー２０８，２０９は、入射された光源光を、入射光軸に垂直で互いに反対方向に進行するＢ光と、Ｒ光およびＧ光の混合光とに色分解する。
【００１１】
色分解されたＢ光は、折り曲げミラー２１０にて反射され、その入射光軸がＢ光用偏光ビームスプリッタ２１３Ｂの入射面に対して垂直に、かつＢ光用偏光ビームスプリッタ２１３Ｂの偏光分離部２１３Ｂ−Ｐに対して４２度の入射角度にて入射される。ここで、入射光軸とは、入射光束の中心軸をいう。偏光ビームスプリッタ２１３Ｂは、Ｂ光の入射面と偏光分離部２１３Ｂ−Ｐを構成する面、ならびに反射型ライトバルブ２１４Ｂと向かい合う面とを側面とするプリズム部材２１３Ｂ−１と、当該プリズム２１３Ｂ−１と同形状のプリズム２１３Ｂ−２とから構成される。両プリズムの頂角は２つの鋭角が４２度であり、鈍角が９６度である。すなわち、偏光ビームスプリッタ２１３Ｂは、図１を紙面に対して垂直方向から見て平行四辺形形状に構成されている。
【００１２】
Ｒ光およびＧ光の混合光は、折り曲げミラー２１１にて反射され、ダイクロイックミラー２１２に入射される。ダイクロイックミラー２１２は、Ｇ光を反射するとともにＲ光を透過する特性を有する。ダイクロイックミラー２１２は、入射された混合光を、反射Ｇ光と透過Ｒ光とに色分解する。このように、ダイクロイックミラー２０８，２０９およびダイクロイックミラー２１２は、光源光をＲ光、Ｇ光、ならびにＢ光からなる光の３原色に色分解する色分解光学系を構成する。
【００１３】
色分解されたＧ光の入射光軸は、Ｇ光用偏光ビームスプリッタ２１３Ｇの入射面に対して垂直に、かつＧ光用偏光ビームスプリッタ２１３Ｇの偏光分離部２１３Ｇ−Ｐに対して４２度の入射角度にて入射される。偏光ビームスプリッタ２１３Ｇは、Ｇ光の入射面と偏光分離部２１３Ｇ−Ｐを構成する面、ならびに反射型ライトバルブ２１４Ｇと向かい合う面とを側面とするプリズム部材２１３Ｇ−１と、当該プリズム２１３Ｇ−１と同形状のプリズム部材２１３Ｇ−２とから構成される。両プリズムの頂角は２つの鋭角が４２度であり、鈍角が９６度である。すなわち、偏光ビームスプリッタ２１３Ｇは、図１を紙面に対して垂直方向から見て平行四辺形形状に構成されている。
【００１４】
色分解されたＲ光の入射光軸は、Ｒ光用偏光ビームスプリッタ２１３Ｒの入射面に対して垂直に、かつＲ光用偏光ビームスプリッタ２１３Ｒの偏光分離部２１３Ｒ−Ｐに対して４２度の入射角度にて入射される。偏光ビームスプリッタ２１３Ｒは、Ｒ光の入射面と偏光分離部２１３Ｒ−Ｐを構成する面、ならびに反射型ライトバルブ２１４Ｒと向かい合う面とを側面とするプリズム部材２１３Ｒ−１と、当該プリズム２１３Ｒ−１と同形状のプリズム２１３Ｒ−２とから構成される。両プリズム部材の頂角は、それぞれ２つの鋭角が４２度であり、鈍角が９６度である。すなわち、偏光ビームスプリッタ２１３Ｒは、図１を紙面に対して垂直方向から見て平行四辺形形状に構成されている。
【００１５】
各色光用偏光ビームスプリッタに入射された各色光は、それぞれ各色光用偏光ビームスプリッタ内の偏光分離部を反射して偏光ビームスプリッタを射出するＳ偏光と、偏光分離部を透過して偏光ビームスプリッタを射出するＰ偏光とに偏光分離される。本実施の形態では、Ｓ偏光をライトバルブに向けて射出する照明光として使用し、Ｐ偏光を不要光として廃棄する構成とする。
【００１６】
上述した各色用偏光ビームスプリッタを構成する各プリズム部材は、光弾性係数の絶対値が通過する光の波長に対して１．５×１０−８cm２/Ｎ以下の値を有するガラス硝材が使用される。この硝材の屈折率は１．８５である。この硝材を用いて偏光ビームスプリッタを構成することにより、偏光ビームスプリッタを透過する偏光の偏光状態の変化を最小に抑えることができる。
【００１７】
Ｂ光用偏光ビームスプリッタ２１３Ｂを射出したＢ色のＳ偏光は、反射型ライトバルブ２１４Ｂに入射される。Ｇ光用偏光ビームスプリッタ２１３Ｇを射出したＧ色のＳ偏光は、反射型ライトバルブ２１４Ｇに入射される。Ｒ光用偏光ビームスプリッタ２１３Ｒを射出したＲ色のＳ偏光は、反射型ライトバルブ２１４Ｒに入射される。
【００１８】
ここで、反射型ライトバルブ２１４Ｂ、２１４Ｇおよび２１４Ｒについて説明する。反射型ライトバルブは、電気書き込み式反射型ライトバルブである。すなわち、シリコン基板上にＴＦＴ等の複数の非線形スイッチング素子が画素に対応してそれぞれ設けられ、各ＴＦＴ上には、画素の形状を定義し、かつ、液晶層に電圧を印加する電極がそれぞれ接続されている。さらに各電極の上には、液晶層が形成されている。これらのＴＦＴは、それぞれ画像信号に応じた電圧を液晶層に対して選択的に印加する。電圧が印加された液晶層は、液晶分子の配列が変わり、当該液晶層が位相板の役目を果たすようになる。
【００１９】
液晶層に電圧を印加する電極は、液晶層側から入射される光を反射する反射板としても機能する。したがって、反射型ライトバルブの電圧が印加されている液晶層の領域に、液晶層の上から入射された偏光光は当該液晶層を経由して反射板に導かれる。反射板で反射された反射光は、再び液晶層を介して射出される。上述したように、電圧が印加された液晶層は位相板として機能するので、反射型ライトバルブから射出される反射光は、入射された偏光と振動方向が異なる偏光の変調光である。一方、反射型ライトバルブの非選択の画素に対応する部分、すなわち、ＴＦＴが電圧を印加していない領域の液晶層に入射された偏光は、液晶分子の初期の配向の捻れ構造に従って進行して反射板にて反射される。この反射光は再び捻れ構造に従って逆に進行することより、入射された偏光と振動方向が同じ偏光として射出される。このように、反射型ライトバルブの反射射出光は、変調光であるＰ偏光と、非変調光であるＳ偏光とからなる混合光になる。
【００２０】
Ｂ光用のライトバルブ２１４Ｂを反射射出したＢ色光は、偏光ビームスプリッタ２１３Ｂに再び入射され、偏光分離部２１３Ｂ−Ｐを透過するＰ偏光の変調光と、偏光分離部２１３Ｂ−Ｐを反射するＳ偏光の非変調光とに偏光分離される。偏光ビームスプリッタ２１３Ｂで反射される非変調光は、光源２０１方向に進行して廃棄される。同様に、Ｇ光用のライトバルブ２１４Ｇを反射射出したＧ色光は、偏光ビームスプリッタ２１３Ｇに再び入射され、偏光分離部２１３Ｇ−Ｐを透過するＰ偏光の変調光と、偏光分離部２１３Ｇ−Ｐを反射するＳ偏光の非変調光とに偏光分離される。また、Ｒ光用のライトバルブ２１４Ｒを反射射出したＲ色光は、偏光ビームスプリッタ２１３Ｒに再び入射され、偏光分離部２１３Ｒ−Ｐを透過するＰ偏光の変調光と、偏光分離部２１３Ｒ−Ｐを反射するＳ偏光の非変調光とに偏光分離される。これにより、各色の非変調光が光源２０１方向に進行して廃棄される。
【００２１】
Ｂ光用の偏光ビームスプリッタ２１３Ｂを透過したＰ偏光(変調光)、すなわち、検光光は、クロスダイクロイックプリズム２１５Ｂに入射される。同様に、Ｇ光用の偏光ビームスプリッタ２１３Ｇを透過したＰ偏光(変調光)、ならびにＲ光用の偏光ビームスプリッタ１２１３Ｒを透過したＰ偏光(変調光)は、それぞれクロスダイクロイックプリズム２１５Ｂに入射される。
【００２２】
クロスダイクロイックプリズム２１５Ｂは、その内部に、Ｒ光反射ダイクロイック膜とＢ光反射ダイクロイック膜とが互いに直交するように配置された複合プリズム部材である。クロスダイクロイックプリズム２１５Ｂに入射したＲ色の検光光は、Ｒ光反射ダイクロイック膜によって投射レンズ２１６側に反射される。また、クロスダイクロイックプリズム２１５Ｂに入射したＢ色の検光光は、Ｂ光反射ダイクロイック膜によって投射レンズ２１６側に反射される。さらに、クロスダイクロイックプリズム２１５Ｂに入射したＧ色の検光光は、両ダイクロイック膜を透過して投射レンズ２１６側へ進む。これにより、Ｒ色、Ｇ色およびＢ色の検光光は、クロスダイクロイックプリズム２１５Ｂの同一面から色合成された光として射出される。色合成光は、投射レンズ２１６に入射され、スクリーンＳＣ上にフルカラー像が投射される。このように、クロスダイクロイックプリズム２１５Ｂが色合成光学系を構成する。
【００２３】
投射レンズ２１６について説明する。投射レンズ２１６は、外枠部材２１６ｄの内部に、開口絞り２１６ｃと前群レンズ２１６ａおよび後群レンズ２１６ｂとを有する。前群レンズ２１６ａは、開口絞り２１６ｃよりクロスダイクロイックプリズム２１５Ｂ側(図１において右側)に配設される。投射レンズ２１６は、前群レンズ２１６ａの焦点距離の位置に開口絞り２１６ｃが配設され、いわゆる前側にテレセントリックな構成を有する。
【００２４】
開口絞り２１６ｃは、各色光用ライトバルブ２１４Ｒ、２１４Ｇ、２１４Ｂから射出され、投射レンズ２１６に入射されてスクリーンＳＣ上に投射される光線の開口数(ＮＡ)を決定する役目をなす。すなわち、各ライトバルブの射出面上の一点から開口数によって決定される広がりを有する光束のみが投射レンズ２１６の開口絞り２１６ｃを通過することができる。
【００２５】
各ライトバルブから射出される変調光に０次光以外の回折光成分が存在し、当該成分が上記開口絞り２１６ｃによって決定される開口数の中にガイドされると、０次光による本来の投射像の他に、０次光以外の成分による像がスクリーンＳＣ上に投射される。本発明は、ライトバルブから射出された変調光のうち０次光以外の成分を除去することに特徴を有する。
【００２６】
ここで、ライトバルブから射出される０次光以外の成分について説明する。反射型ライトバルブは、上述したように、画素に対応してマトリックス形状に配置される複数のスイッチング素子に接続されている電極が反射板を兼ねている。反射型ライトバルブに入射された光は、マトリックス形状の反射板によって反射射出される。このライトバルブを入射側から眺めると、各画素の形状を定義する各反射板の間隙部が構成する格子が回折格子を形成する。このため、ライトバルブを反射射出される光はいわゆる０次光のみでなく、±１次光、±２次光…の回折光が反射される。このような回折光は、投射レンズ２１６の開口絞り２１６ｃによって決定される開口数(ＮＡ)の中にガイドされると、その一部が０次光が形成する光束の最外縁光より外側に進行する。
【００２７】
図２は、上述した図１の投射型表示装置の基本構成のうちＧ色の色成分について表した図である。色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム２１５Ｂが省略されている。図２において、不図示の光源からのＳ偏光の入射光軸ＡＸｉは偏光ビームスプリッタ１１３の入射面１１３ａに対して垂直に、かつ偏光ビームスプリッタ１１３の偏光分離部１１３Ｐに対して４２度の入射角度にて入射されている。
【００２８】
投射レンズ１１６は、図１と同様に、偏光ビームスプリッタ１１３側に配置される前群レンズ１１６ａと、スクリーンＳＣ側に配置される後群レンズ１１６ｂ、および前群レンズ１１６ａの焦点位置に配置される開口絞り１１６ｃを有する。さらに、後群レンズ１１６ｂのスクリーンＳＣ側に外枠部材１１６ｄから延設されたはみ出し部ｈを有する。
【００２９】
投射レンズ１１６は、図１を参照して説明したように、前側にテレセントリックな関係を有する。したがって、開口絞り１１３ｃの中央を通過する光線として主光線を定義すると、偏光ビームスプリッタ１１３側に逆行する光路の主光線は光軸ＡＸに平行となる。図２において、反射型ライトバルブ１１４の射出面右端Ａ１および左端Ａ２、ならびに中央部Ａ３に至る３本の主光線が記されている。右端Ａ１、左端Ａ２、中央部Ａ３を含む反射型ライトバルブ１１４の射出面全面からは、開口絞り１１６ｃによって決定される開口数(ＮＡ)を有する光束が射出される。これらの射出光束は、偏光ビームスプリッタ１１３を経て前群レンズ１１６ａに入射され、開口絞り１１３ｃを通過して後群レンズ１１６ｂによってスクリーン上に集光される。反射型ライトバルブ１１４の射出面右端Ａ１から射出された光束による像がＡ１'に、射出面左端Ａ２から射出された光束による像がＡ２'に、射出面中央部Ａ３から射出された光束による像がＡ３'に、それぞれ対応する。
【００３０】
このとき、反射型ライトバルブ１１４の射出面右端Ａ１から射出される回折光Ｍ１が、０次光束の最外縁光線より外側に進行する光線として進行し、偏光ビームスプリッタ１１３に入射される。回折光Ｍ１は、偏光ビームスプリッタ１１３の面１１３ａによって反射され、上述した主光線と略平行な光線となって進行して射出面１１３ｃから射出される。つまり、回折光Ｍ１は０次光でないにもかかわらず、開口絞り１１６ｃによって決定される開口数(ＮＡ)の中にガイドされる。
【００３１】
偏光ビームスプリッタ１１３から射出された回折光Ｍ１は投射レンズ１１６に入射されると、開口絞り１１６ｃの略中央部を通過し、後群レンズ１１６ｂによって屈折されて進行する。投射レンズ１１６の外枠部材１１６ｄに、スクリーンＳＣ側に延設されたはみ出し部ｈが形成されている。このため、後群レンズ１１６ｂを射出した回折光Ｍ１は、はみ出し部ｈによって遮断されてスクリーンＳＣ上に到達しない。はみ出し部ｈが形成されていない場合は、スクリーンＳＣ上にゴースト像Ｘが投射される。
【００３２】
外枠部材１１６ｄのはみ出し部ｈの長さは、０次光が形成する光束の最外縁光より外側に進行する回折光を遮断するように決定される。外枠部材１１６ｄの内側は、はみ出し部ｈを含めて光反射を起こさないように表面処理が施される。たとえば、表面に光吸収部材を形成して黒色塗料を塗布したり、表面を粗くして光を散乱するように処理される。また、開口絞り１１６ｃも同様に、その表面で光の反射を生じさせないように処理される。
【００３３】
なお、反射型ライトバルブ１１４の射出面において、右端Ａ１以外の部分、たとえば、左端Ａ２、中央部Ａ３などからも同様に回折光が射出される。本実施の形態の場合は、反射型ライトバルブ１１４の射出面の右端Ａ１以外の部分から射出される回折光は、偏光ビームスプリッタ１１３の面１１３ａで反射されても上述した主光線と略平行な光線とならないので、開口絞り１１６ｃによって決定される開口数(ＮＡ)の中に導かれることがない。また、反射型ライトバルブ１１４の射出面の左端Ａ２の部分から射出される回折光Ｍ２は、偏光ビームスプリッタ１１３の面１１３ｄで反射されても上述した主光線と略平行な光線とならないので、開口絞り１１６ｃによって決定される開口数(ＮＡ)の中に導かれることがない。
【００３４】
図２では、Ｇ光用の反射型ライトバルブ１１４ならびに偏光ビームスプリッタ１１３のみを記載して説明した。図２の反射型ライトバルブ１１４の射出面右端Ａ１から射出される回折光Ｍ１が、図１におけるＧ光用反射型ライトバルブ２１４Ｇの射出面右端から射出される回折光ＭＧに対応する。
【００３５】
Ｂ光用およびＲ光用の反射型ライトバルブならびに偏光ビームスプリッタについても、Ｇ色の場合と同様に考えることができる。すなわち、図１において、Ｂ光用反射型ライトバルブ２１４Ｂの射出面右端から射出される回折光ＭＢが、０次光束の最外縁光線より外側に進行する光線として進行し、偏光ビームスプリッタ２１３Ｂに入射される。回折光ＭＢは、偏光ビームスプリッタ２１３Ｂの面によって反射され、開口絞り２１６ｃによって決定される開口数(ＮＡ)の中に導かれる。
【００３６】
偏光ビームスプリッタ２１３Ｂから射出された回折光ＭＢは、クロスダイクロイックプリズム２１５Ｂを経て投射レンズ２１６に入射されると、開口絞り２１６ｃの略中央部を通過し、後群レンズ２１６ｂによって屈折されて進行する。後群レンズ２１６ｂを射出した回折光ＭＢは、投射レンズ２１６の外枠部材２１６ｄに形成されているはみ出し部ｈによって遮断される。
【００３７】
同様に、Ｒ光用反射型ライトバルブ２１４Ｒの射出面左端から射出される回折光ＭＲが、０次光束の最外縁光線より外側に進行する光線として進行し、偏光ビームスプリッタ２１３Ｒに入射される。回折光ＭＲは、偏光ビームスプリッタ２１３Ｒの面によって反射され、開口絞り２１６ｃによって決定される開口数(ＮＡ)の中に導かれる。
【００３８】
偏光ビームスプリッタ２１３Ｒから射出された回折光ＭＲは、クロスダイクロイックプリズム２１５Ｂを経て投射レンズ２１６に入射されると、開口絞り２１６ｃの略中央部を通過し、後群レンズ２１６ｂによって屈折されて進行する。後群レンズ２１６ｂを射出した回折光ＭＲは、投射レンズ２１６の外枠部材２１６ｄに形成されているはみ出し部ｈによって遮断される。
【００３９】
以上説明した第一の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）投射レンズ２１６の外枠部材２１６ｄに、後群レンズ２１６ｂよりスクリーンＳＣ側に延設されたはみ出し部ｈを形成する。反射型ライトバルブ２１４Ｇ(２１４Ｂ)(２１４Ｒ)からそれぞれ射出される０次光以外の回折光であって、投射レンズ２１６の開口絞り２１６ｃを通過してしまう０次光束の最外縁光線より外側に進行する光線ＭＧ(ＭＢ)(ＭＲ)を、上記はみ出し部ｈでそれぞれ遮断するようにした。この結果、光線ＭＧ(ＭＢ)(ＭＲ)による投射像がスクリーンＳＣに投射されなくなるので、ゴースト像の発生を防止できる。
（２）偏光ビームスプリッタ２１３Ｇ、２１３Ｂ、２１３Ｒに光源からの光を入射するとき、その光軸を偏光ビームスプリッタ２１３Ｇ、２１３Ｂ、２１３Ｒの各入射面に垂直に、かつ偏光ビームスプリッタ２１３Ｇ、２１３Ｂ、２１３Ｒの各偏光分離部に対して４２度の入射角度で入射させるようにした。この結果、各偏光分離部に対して４５度の入射角度で入射させる場合に比べて、偏光ビームスプリッタ２１３Ｇ、２１３Ｂ、２１３Ｒをそれぞれクロスダイクロイックプリズム２１５Ｂに近づけることができるので、装置を小型化することが可能になる。さらに、開口数(ＮＡ)を大きくとることができるので、明るい投射像を得ることができる。
【００４０】
上述した投射レンズの外枠部材に形成されるはみ出し部は、外枠部材に着脱可能に設けるようにしてもよい。
【００４１】
−第二の実施の形態−
第二の実施の形態では、投射レンズの外枠部材に形成されるはみ出し部の代わりに、投射レンズに対してライトバルブ側に遮断部材が設けられる。図３は、Ｇ色の色成分の基本構成について表した図である。第一の実施の形態による図２に比べて、遮断部材１１７が追加され、投射レンズ１１６の代わりに投射レンズ１１６Ｓが設けられている。図３において、図２と共通の部材は同一の符号を記して説明を省略する。
【００４２】
投射レンズ１１６Ｓは、図２と同様に、偏光ビームスプリッタ１１３側に配置される前群レンズ１１６ａと、スクリーンＳＣ側に配置される後群レンズ１１６ｂ、および前群レンズ１１６ａの焦点位置に配置される開口絞り１１６ｃを有する。なお、外枠部材１１６ｄにはみ出し部は形成されていない。
【００４３】
図２と同様に、反射型ライトバルブ１１４の射出面右端Ａ１から射出される回折光Ｍ１が、０次光束の最外縁光線より外側に進行する光線として進行して偏光ビームスプリッタ１１３に入射される。回折光Ｍ１は、偏光ビームスプリッタ１１３の面１１３ａによって反射され、上述した主光線と略平行な光線となって進行して射出面１１３ｃから射出される。
【００４４】
偏光ビームスプリッタ１１３の面１１３ｃと投射レンズ１１６Ｓとの間に、遮断部材１１７が設けられている。偏光ビームスプリッタ１１３から射出された回折光Ｍ１は、この遮断部材１１７によって遮断され、スクリーンＳＣ上に到達しない。
【００４５】
遮断部材１１７の表面は、光反射を起こさないように表面処理が施される。たとえば、表面に光吸収部材を形成して黒色塗料を塗布したり、表面を粗くして光を散乱するように処理される。
【００４６】
図３では、Ｇ光用の反射型ライトバルブ１１４ならびに偏光ビームスプリッタ１１３のみを記載して説明したが、色合成光学系を有する場合も同様に考えることができる。図４は、ＲＧＢ各色を色合成する投射型表示装置の基本構成を表す図である。第一の実施の形態による図１に比べて、遮断部材１１７−１および１１７−２が追加され、投射レンズ２１６の代わりに投射レンズ２１６Ｓが設けられている。図４において、図２１共通の部材は同一の符号を記して説明を省略する。
【００４７】
投射レンズ２１６Ｓは、図１と同様に、クロスダイクロイックプリズム２１５Ｂ側に配置される前群レンズ２１６ａと、スクリーンＳＣ側に配置される後群レンズ２１６ｂ、および前群レンズ２１６ａの焦点位置に配置される開口絞り２１６ｃを有する。なお、外枠部材２１６ｄにはみ出し部は形成されていない。
【００４８】
図４において、反射型ライトバルブ２１４Ｇの射出面右端から射出される回折光ＭＧが、０次光束の最外縁光線より外側に進行する光線として進行し、偏光ビームスプリッタ２１３Ｇに入射される。回折光ＭＧは、偏光ビームスプリッタ２１３Ｇの面によって反射され、上述した主光線と略平行な光線となって進行する。偏光ビームスプリッタ２１３Ｇから射出された回折光ＭＧは、クロスダイクロイックプリズム２１５Ｂを透過する。クロスダイクロイックプリズム２１５Ｂの射出面と投射レンズ２１６Ｓとの間に、遮断部材２１７−１が設けられている。クロスダイクロイックプリズム２１５Ｂから射出された回折光ＭＧは、この遮断部材２１７−１によって遮断され、スクリーンＳＣ上に到達しない。
【００４９】
また、反射型ライトバルブ２１４Ｒの射出面右端から射出される回折光ＭＲが、０次光束の最外縁光線より外側に進行する光線として進行し、偏光ビームスプリッタ２１３Ｒに入射される。回折光ＭＲは、偏光ビームスプリッタ２１３Ｒの面によって反射され、上述した主光線と略平行な光線となって進行する。偏光ビームスプリッタ２１３Ｒから射出された回折光ＭＲは、クロスダイクロイックプリズム２１５Ｂを透過する。クロスダイクロイックプリズム２１５Ｂの射出面と投射レンズ２１６Ｓとの間に、遮断部材２１７−１が設けられている。クロスダイクロイックプリズム２１５Ｂから射出された回折光ＭＲは、この遮断部材２１７−１によって遮断され、スクリーンＳＣ上に到達しない。
【００５０】
さらに、反射型ライトバルブ２１４Ｂの射出面右端から射出される回折光ＭＢが、０次光束の最外縁光線より外側に進行する光線として進行し、偏光ビームスプリッタ２１３Ｂに入射される。回折光ＭＢは、偏光ビームスプリッタ２１３Ｂの面によって反射され、上述した主光線と略平行な光線となって進行する。偏光ビームスプリッタ２１３Ｂから射出された回折光ＭＢは、クロスダイクロイックプリズム２１５Ｂを透過する。クロスダイクロイックプリズム２１５Ｂの射出面と投射レンズ２１６Ｓとの間に、遮断部材２１７−２が設けられている。クロスダイクロイックプリズム２１５Ｂから射出された回折光ＭＢは、この遮断部材２１７−２によって遮断され、スクリーンＳＣ上に到達しない。
【００５１】
以上説明した第二の実施の形態によれば、クロスダイクロイックプリズム２１５Ｂの射出面と投射レンズ２１６Ｓとの間に、遮断部材２１７−１および２１７−１をそれぞれ形成する。反射型ライトバルブ２１４Ｇ(２１４Ｂ)(２１４Ｒ)からそれぞれ射出される０次光以外の回折光であって、投射レンズ２１６の開口絞り２１６ｃを通過してしまう０次光束の最外縁光線より外側に進行する光線ＭＧ(ＭＢ)(ＭＲ)を、上記遮断部材２１７−１および２１７−２でそれぞれ遮断するようにした。この結果、光線ＭＧ(ＭＢ)(ＭＲ)による投射像がスクリーンＳＣに投射されなくなるので、ゴースト像の発生を防止できる。
【００５２】
以上の説明では、Ｒ色、Ｇ色およびＢ色の３組の反射型ライトバルブおよび偏光ビームスプリッタを有するフルカラー像を投射する投写型表示装置について説明したが、１組の反射型ライトバルブおよび偏光ビームスプリッタを有する投写型表示装置に本発明を適用してもよい。
【００５３】
また、遮断部材２１７−１、２１７−２をクロスダイクロイックプリズム２１５Ｂの射出面と投射レンズ２１６Ｓとの間の光路中に配設するように説明したが、クロスダイクロイックプリズム２１５Ｂの射出面上に形成するようにしてもよい。なお、１組のライトバルブおよび偏光ビームスプリッタを有する投写型表示装置に適用する場合には、遮断部材１１７を偏光ビームスプリッタ１１３の射出面１１３ｃと投射レンズ１１６Ｓとの間の光路中に配設する代わりに、偏光ビームスプリッタ１１３の射出面１１３ｃ上に形成するようにしてもよい。
【００５４】
さらにまた、フルカラー像を投射する投写型表示装置の場合に、各偏光ビームスプリッタ２１３Ｇ、２１３Ｂ、２１３Ｒの検光光の射出面と、クロスダイクロイックプリズムの各色光の入射面との間の光路中に各色の回折光ＭＧ、ＭＢ、ＭＲを遮断する遮断部材をそれぞれ配設する構成としてもよい。
【００５５】
なお、１組のライトバルブおよび偏光ビームスプリッタを有する投写型表示装置に適用する場合には、図３に破線で示したように、遮断部材１１７’偏光ビームスプリッタ１１３の入射面近傍に形成するようにしてもよい。
【００５６】
以上説明した第一の実施の形態および第二の実施の形態では、偏光ビームスプリッタに光源からの光を入射するとき、その入射光軸を偏光ビームスプリッタの入射面に垂直に、かつ偏光ビームスプリッタの偏光分離部に対して４２度の入射角度で入射させるようにした。偏光ビームスプリッタの偏光分離部に対する入射角度は４２度でなくてもよく、４５度未満の入射角度を有する構成であればよい。
【００５７】
また、以上の説明では反射型ライトバルブを用いる例を説明したが、透過型ライトバルブを有する投写型表示装置に本発明を適用してもよい。透過型ライトバルブも、その画素を定義する開口部の間隙部分は同様に格子形状を形成するからである。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、０次光が形成する光束の最外縁光より外側の回折光を適切に遮断できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施の形態による投射型表示装置の基本構成図である。
【図２】図１の基本構成のうちＧ色の構成について表した図である。
【図３】第二の実施の形態による投射型表示装置の基本構成のうちＧ色の構成について表した図である。
【図４】第二の実施の形態による投射型表示装置の基本構成図である。
【符号の説明】
１１３，２１３Ｒ、２１３Ｇ、２１３Ｂ…偏光ビームスプリッタ、
１１４，２１４Ｒ、２１４Ｇ、２１４Ｂ…反射型ライトバルブ、
１１６，１１６Ｓ，２１６，２１６Ｓ…投射レンズ、
１１６ａ，２１６ａ…前群レンズ、
１１６ｂ，２１６ｂ…後群レンズ、
１１６ｃ，２１６ｃ…開口絞り、
１１６ｄ，２１６ｄ…外枠部材、
１１７，１１７'、２１７−１，２１７−２…遮断部材、
２０１…光源、                    ２０４…偏光照明装置、
２０８，２０９，２１２…ダイクロイックミラー、
２１０，２１１…折り曲げミラー、
２１５Ｂ…クロスダイクロイックプリズム、
ｈ…はみ出し部、
Ｍ１、Ｍ２、ＭＧ、ＭＢ、ＭＲ…回折光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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