JP2001209140A - プロジェクタ及びこれに用いられる光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プロジェクタ毎に発生するカラー画像の色の
ばらつきを抑制する。 【解決手段】 プロジェクタを構成する光学装置は、色
光分離光学系から色光合成光学系までの複数の色光に対
応する複数の光路のうち、少なくとも１つの光路中に配
置され、入射する色光の入射角に応じて透過可能な色光
の波長領域が変化する色光選択フィルタと、色光選択フ
ィルタの光の傾きを調整するための調整機構と、を備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー画像を投写
するプロジェクタ及びこれに用いられる光学装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】カラー画像を投写するプロジェクタで
は、まず、光源からの光が複数の色光に分離される。分
離された複数の色光は、各色光それぞれに用意された光
変調装置（液晶ライトバルブ等）によってそれぞれの色
信号に応じて変調が施される。そして変調後の各色光を
再び合成することにより形成されたカラー画像を投写レ
ンズを介して投写する。このようなプロジェクタにおい
ては、通常、２枚のダイクロイックミラーを用いて光源
からの光をそれぞれ波長域のことなる３つの色光に分離
する。そして、分離された色光を３原色の色光として適
当に混合することによりカラー画像を形成している。例
えば、おおむね６００ｎｍから７００ｎｍの波長域を赤
色光とし、おおむね５００ｎｍから６００ｎｍの波長域
を緑色光とし、おおむね４００ｎｍから５００ｎｍの波
長域を青色光として分離されている。

【０００３】ところで、２枚のダイクロイックミラーで
３つの色光を分離する場合、各色光は広帯域の波長域を
有しているため、上述の２枚のダイクロイックミラーで
分離された３つの色光は３原色の色光として好ましくな
い場合があり、形成されたカラー画像の色再現性が好ま
しくない場合がある。また、光源からの光は、光源の種
類によって種々の分光特性を有しているため、これによ
っても、上述の２枚のダイクロイックミラーで分離され
た３つの色光は３原色の色光として好ましくない場合が
あり、形成されたカラー画像の色再現性が好ましくない
場合がある。これらに対応するため、従来、各色光の光
変調装置の前に、適切な波長域の光を透過する色光選択
フィルタを設けて、各色光を調整する場合が多い。この
ような例としては、特開昭６４−３２２８９号公報に記
載の例があげられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のように
設けられたダイクロイックミラーの反射特性および透過
特性や、色フィルタの透過特性にはばらつきがあるため
に、装置に依存して各色光の色にばらつきが発生し、投
写されるカラー画像の色にばらつきが発生するいう問題
がある。装置に依存した色のばらつきを抑制する簡単な
方法としては、ダイクロイックミラーや色光選択フィル
タの特性を高精度化する方法が考えられるが、装置の高
額化を招き好ましくない。

【０００５】この発明は、従来技術における上述の課題
を解決するためになされたものであり、プロジェクタ毎
に発生するカラー画像の色のばらつきを抑制する技術を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記の課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の
第１のプロジェクタは、光源と、前記光源から入射する
光をカラー画像を表す光に変換する光学装置と、前記光
学装置から射出されたカラー画像を表す光を投写する投
写光学系と、前記光源と前記光学装置と前記投写光学系
とを駆動する駆動装置と、を備え、前記光学装置は、前
記光源から入射する光をそれぞれ波長領域の異なる複数
の色光に分離する色光分離光学系と、前記色光分離光学
系から射出された複数の色光のそれぞれが、入射するよ
うに配置され、入射する複数の色光を合成して合成光を
射出する色光合成光学系と、前記色光分離光学系から前
記色光合成光学系までの前記複数の色光に対応する複数
の光路中にそれぞれ配置され、それぞれに入射する色光
を、与えられた画像信号に応じて変調する複数の光変調
装置と、前記色光分離光学系から前記色光合成光学系ま
での前記複数の色光に対応する複数の光路のうち、少な
くとも１つの光路中に配置され、入射する色光の入射角
に応じて透過可能な色光の波長領域が変化する色光選択
フィルタと、前記色光選択フィルタの傾きを調整するた
めの調整機構と、を備えることを特徴とする。

【０００７】上記発明の第１のプロジェクタにおいて
は、色光選択フィルタに入射する色光の入射角を、前記
色光選択フィルタの透過可能な色光の波長域が所望な波
長域となるような角度に調整することができるので、プ
ロジェクタ毎に発生するカラー画像の色のばらつきを抑
制することができる。

【０００８】また、本発明の第２のプロジェクタは、光
源と、前記光源から入射する光をカラー画像を表す光に
変換する光学装置と、前記光学装置から射出されたカラ
ー画像を表す光を投写する投写光学系と、前記光源と前
記光学装置と前記投写光学系とを駆動する駆動装置と、
を備え、前記光学装置は、前記光源から入射する光をそ
れぞれ波長領域の異なる複数の色光に分離する色光分離
光学系と、前記色光分離光学系から射出された複数の色
光のそれぞれが入射するように配置され、入射する複数
の色光を合成して合成光を射出する色光合成光学系と、
前記色光分離光学系から前記色光合成光学系までの前記
複数の色光に対応する複数の光路中にそれぞれ配置さ
れ、それぞれに入射する色光を、与えられた画像信号に
応じて変調する複数の光変調装置と、前記色光分離光学
系から前記色光合成光学系までの前記複数の色光に対応
する複数の光路のうち、少なくとも１つの光路中に配置
され、入射する色光の入射角に応じて透過可能な色光の
波長領域が変化する色光選択フィルタと、を備え、前記
色光選択フィルタの傾きが、少なくとも前記プロジェク
タの組み立て時に調整可能とされていることを特徴とす
る。

【０００９】上記第２のプロジェクタにおいても、色光
選択フィルタの傾きを、少なくともプロジェクタの組み
立て時に調整することができるので、第１のプロジェク
タと同様に、プロジェクタ毎に発生するカラー画像の色
のばらつきを抑制することができる。

【００１０】また、本発明の第１の光学装置は、プロジ
ェクタを構成するための部品として用いられる光学装置
であって、入射する光をそれぞれ波長領域の異なる複数
の色光に分離する色光分離光学系と、前記色光分離光学
系から射出された複数の色光のそれぞれが、入射するよ
うに配置され、入射する複数の色光を合成して合成光を
射出する色光合成光学系と、前記色光分離光学系から前
記色光合成光学系までの前記複数の色光に対応する複数
の光路のうち、少なくとも１つの光路中に配置され、入
射する色光の入射角に応じて透過可能な色光の波長領域
が変化する色光選択フィルタと、前記色光選択フィルタ
の傾きを調整するための調整機構と、を備えることを特
徴とする。

【００１１】また、本発明の第２の光学装置は、入射す
る光をそれぞれ波長領域の異なる複数の色光に分離する
色光分離光学系と、前記色光分離光学系から射出された
複数の色光のそれぞれが入射するように配置され、入射
する複数の色光を合成して合成光を射出する色光合成光
学系と、前記色光分離光学系から前記色光合成光学系ま
での前記複数の色光に対応する複数の光路のうち、少な
くとも１つの光路中に配置され、入射する色光の入射角
に応じて透過可能な色光の波長領域が変化する色光選択
フィルタと、を備え、前記色光選択フィルタの傾きが、
少なくとも前記光学装置の組み立て時に調整可能とされ
ていることを特徴とする。

【００１２】また、上記第１と第２の光学装置は、さら
に、前記色光分離光学系から前記色光合成光学系までの
前記複数の色光に対応する複数の光路中にそれぞれ配置
され、それぞれに入射する色光を、与えられた画像信号
に応じて変調する複数の光変調装置を備えるようにして
もよい。

【００１３】上記光学装置を用いてプロジェクタを構成
することにより、上記プロジェクタと同様の作用・効果
を得ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例に基づき説明する。なお、以下の説明では、特に説明
のない限り、光の進行方向をｚ方向、ｚ方向からみて１
２時の方向をｙ方向、３時の方向をｘ方向とする。

【００１５】Ａ．プロジェクタの構成：図１は、本発明
の一実施例としての光学装置及びこれを備えるプロジェ
クタの構成を示す概略平面図である。このプロジェクタ
は、光源装置２０と、光学装置３０と、投写レンズ４０
と、を備えている。また、光源装置２０と、光学装置３
０の液晶ライトバルブ４１０Ｒ，４１Ｇ，４１０Ｂとを
駆動する図示しない駆動装置を備えている。これらの構
成部品のうち、少なくとも光源装置２０と光学装置３０
と駆動装置は、図示しないケースの内部に収納されてい
る。

【００１６】光学装置３０は、第１の光学要素３２０
と、第２の光学要素３３０と、重畳レンズ３７０と、を
有するインテグレータ光学系３００を備えている。ま
た、ダイクロイックミラー３８２，３８６と、反射ミラ
ー３８４とを含む色光分離光学系３８０を備えている。
さらに、入射側レンズ３９２と、反射ミラー３９４と、
リレーレンズ３９６と、反射ミラー３９８とを含むリレ
ー光学系３９０を備えている。また、３枚のフィールド
レンズ４００，４０２，４０４と、３枚の液晶ライトバ
ルブ４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂと、クロスダイクロ
イックプリズム４２０と、を備えている。これらの光学
素子は光学部品用筐体３２Ｄの内部に収納されている。

【００１７】光源装置２０は、光学装置３０の第１の光
学要素３２０の入射面側に配置される。光源装置２０と
第１の光学要素３２０との間には、３１０紫外光遮断フ
ィルタが配置される。投写レンズ４０は、光学装置３０
のクロスダイクロイックプリズム４２０の射出面側に配
置される。

【００１８】図２は、図１に示すプロジェクタの３枚の
液晶ライトバルブを照明するインテグレータ照明光学系
について示す説明図である。このインテグレータ照明光
学系は、光源装置２０に備えられた光源２００と、光学
装置３０に備えられたインテグレータ光学系３００とで
構成される。インテグレータ光学系３００は、第１の光
学要素３２０と、第２の光学要素３３０と、第３の光学
要素である重畳レンズ３７０と、を備える。第２の光学
要素は、集光レンズ３４０と、遮光板３５０と、偏光変
換素子アレイ３６０と、を備える。なお、図２は、説明
を容易にするため、インテグレータ照明光学系の機能を
説明するための主要な構成要素のみを示している。

【００１９】光源２００は、光源ランプ２１０と凹面鏡
２１２とを備える。光源ランプ２１０から射出された放
射状の光線（放射光）は、凹面鏡２１２によって反射さ
れて略平行な光線束として第１の光学要素３２０の方向
に射出される。光源ランプ２１０としては、主に高圧水
銀ランプが用いられる。なお、ハロゲンランプやメタル
ハライドランプ等を用いるようにしてもよい。凹面鏡２
１２としては、放物面鏡が用いられている。なお、楕円
面鏡、球面鏡を用いるようにしてもよい。

【００２０】図３は、第１の光学要素３２０の外観を示
す正面図および側面図である。第１の光学要素３２０
は、矩形状の輪郭を有する微小な小レンズ３２１が、縦
方向にＭ行、横方向に２Ｎ列のマトリクス状に配列され
たレンズアレイである。レンズ横方向中心からは、左方
向にＮ列、右方向にＮ列存在する。この例では、Ｍ＝１
０，Ｎ＝４である。各小レンズ３２１をｚ方向から見た
外形形状は、液晶ライトバルブ４１０Ｒ，４１０Ｇ，４
１０Ｂの形状とほぼ相似形をなすように設定されてい
る。例えば、液晶ライトバルブの画像形成領域のアスペ
クト比（横と縦の寸法の比率）が４：３であるならば、
各小レンズ３２１のアスペクト比もほぼ４：３に設定さ
れる。

【００２１】第２の光学要素３３０の集光レンズ３４０
は、第１の光学要素と同様な構成のレンズアレイであ
る。なお、第１の光学要素３２０および集光レンズ３４
０のレンズの向きは、＋ｚ方向あるいは−ｚ方向のどち
らを向いていても良い。また、図２に示すように互いに
異なる方向を向いていても良い。

【００２２】偏光変換素子アレイ３６０は、図２に示す
ように２つの偏光変換素子アレイ３６１、３６２が光軸
を挟んで対称な向きに配置されている。図４は、偏光変
換素子アレイ３６１の外観を示す斜視図である。この偏
光変換素子アレイ３６１は、偏光ビームスプリッタアレ
イ３６３と、偏光ビームスプリッタアレイ３６３の光射
出面の一部に選択的に配置されたλ／２位相差板３６４
（図中斜線で示す）とを備えている。偏光ビームスプリ
ッタアレイ３６３は、それぞれ断面が平行四辺形の柱状
の複数の透光性部材３６５が、順次貼り合わされた形状
を有している。透光性部材３６５の界面には、偏光分離
膜３６６と反射膜３６７とが交互に形成されている。λ
／２位相差板３６４は、偏光分離膜３６６あるいは反射
膜３６７の光の射出面のｘ方向の写像部分に、選択的に
貼り付けられる。この例では、偏光分離膜３６６の光の
射出面のｘ方向の写像部分にλ／２位相差板３６４を貼
り付けている。

【００２３】偏光変換素子アレイ３６１は、入射された
光線束を１種類の直線偏光光（例えば、ｓ偏光光やｐ偏
光光）に変換して射出する機能を有する。図５は、偏光
変換素子アレイ３６１の機能を示す説明図である。偏光
変換素子の入射面に、ｓ偏光成分とｐ偏光成分とを含む
非偏光光（ランダムな偏光方向を有する入射光）が入射
する。この入射光は、まず、偏光分離膜３６６によって
ｓ偏光光とｐ偏光光に分離される。ｓ偏光光は、偏光分
離膜３６６によってほぼ垂直に反射され、反射膜３６７
によってさらに反射されてから射出される。一方、ｐ偏
光光は、偏光分離膜３６６をそのまま透過する。偏光分
離膜を透過したｐ偏光光の射出面には、λ／２位相差板
３６４が配置されており、このｐ偏光光がｓ偏光光に変
換されて射出する。従って、偏光変換素子を通過した光
は、そのほとんどがｓ偏光光となって射出される。ま
た、偏光変換素子から射出される光をｐ偏光光としたい
場合には、λ／２位相差板３６４を、反射膜３６７によ
って反射されたｓ偏光光が射出する射出面に配置するよ
うにすればよい。

【００２４】なお、隣り合う１つの偏光分離膜３６６お
よび１つの反射膜３６７を含み、さらに１つのλ／２位
相差板３６４で構成される１つのブロックを、１つの偏
光変換素子３６８とみなすことができる。偏光変換素子
アレイ３６１は、このような偏光変換素子３６８が、ｘ
方向に複数列配列されたものである。この実施例では、
４列の偏光変換素子３６８で構成されている。

【００２５】偏光変換素子アレイ３６２も偏光変換素子
アレイ３６１と全く同様であるので説明を省略する。な
お、偏光変換素子アレイ３６１，３６２を反対向きに配
置するのではなく、１つの偏光変換素子アレイを用いる
ようにしてもよい。

【００２６】図６は、遮光板３５０の平面図である。遮
光板３５０は、２つの偏光変換素子アレイ３６１，３６
２の光の入射面のうち、偏光分離膜３６６に対応する光
入射面にのみ、光が入射するように、略矩形上の板状体
に開口部３５１を設けた構成を有している。

【００２７】図２に示す光源２００から射出された非偏
光な光は、インテグレータ光学系３００を構成する第１
の光学要素３２０の複数の小レンズ３２１および第２の
光学要素３３０に含まれる集光レンズ３４０の複数の小
レンズ３４１によって複数の部分光線束２０２に分割さ
れるとともに、２つの偏光変換素子アレイ３６１，３６
２の偏光分離膜３６６の近傍に集光される。特に、集光
レンズ３４０は、第１の光学要素３２０から射出された
複数の部分光線束が２つの偏光変換素子アレイ３６１，
３６２の偏光分離膜３６６上に集光されるように導く機
能を有している。２つの偏光変換素子アレイ３６１，３
６２に入射した複数の部分光線束は、上述したように、
１種類の直線偏光光に変換され射出される。２つの偏光
変換素子アレイ３６１，３６２から射出された複数の部
分光線束は、重畳レンズ３７０によって後述する液晶ラ
イトバルブ４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂ上で重畳され
る。この重畳レンズ３７０は本発明の第３の光学要素に
相当する。これにより、このインテグレータ照明光学系
は、液晶ライトバルブ４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂを
均一に照明することができる。

【００２８】なお、照明光学系としては、インテグレー
タ光学系３００を省略した構成としてもよい。ただし、
上述したように、インテグレータ光学系３００を有して
いるほうが、液晶ライトバルブ４１０Ｒ，４１０Ｇ，４
１０Ｂ均一に照明することができるという利点を有して
いる。また、偏光変換素子アレイ３６０を省略するよう
にしてもよい。但し、液晶ライトバルブ４１０Ｒ，４１
０Ｇ，４１０Ｂの光の入射面側には、通常、図示しない
偏光板が設けられているため、照明光学系から射出され
る光の偏光方向を、これらの偏光板が透過可能な偏光方
向とすれば、照明光学系から射出された光を効率よく利
用することができる。

【００２９】図１に示すプロジェクタにおいて、反射ミ
ラー３７２は、重畳レンズ３７０から射出された光線束
を色光分離光学系３８０の方向に導くために設けられて
いる。照明光学系の構成によっては、必ずしも必要とし
ない。

【００３０】色光分離光学系３８０は、２枚のダイクロ
イックミラー３８２，３８６を備え、重畳レンズ３７０
から射出される光を、それぞれ異なる波長域の３つの色
光に分離する機能を有している。これらのダイクロイッ
クミラーは、ガラス等の透明な基板に誘電体多層膜を蒸
着することにより作製される。なお、これらの色光分離
特性については後述する。

【００３１】第１のダイクロイックミラー３８２は、重
畳レンズ３７０から射出される光のうち短波長側の色光
（青色光）を透過させるとともに、透過された色光より
も長波長側の色光（略緑色光および赤色光）を反射す
る。第１のダイクロイックミラー３８２を透過した青色
光は、反射ミラー３８４で反射され、フィールドレンズ
４００を通って青色光用の液晶ライトバルブ４１０Ｂに
達する。このフィールドレンズ４００は、重畳レンズ３
７０から射出された各部分光線束をその中心軸（主光
線）に対して平行な光線束に変換する。他の液晶ライト
バルブ４１０Ｒ，４１０Ｇの前に設けられたフィールド
レンズ４０２，４０４も同様である。

【００３２】第１のダイクロイックミラー３８２で反射
された赤色光と緑色光のうちで、緑色光は第２のダイク
ロイックミラー３８６によって反射され、フィールドレ
ンズ４０２を通って緑色光選択フィルタ４０６Ｇに入射
する。緑色光選択フィルタ４０６Ｇは、ダイクロイック
ミラーと同様に、透明なガラス基板上に誘電体多層膜を
蒸着して作製される。緑色光選択フィルタ４０６Ｇに入
射した緑色光のうち透過できた緑色光は、緑色光用の液
晶ライトバルブ４１０Ｇに達する。一方、赤色光は、第
２のダイクロイックミラー３８６を透過し、リレー光学
系３９０、すなわち、入射側レンズ３９２、反射ミラー
３９４、リレーレンズ３９６、および反射ミラー３９８
を通り、さらにフィールドレンズ４０４を通って赤色光
選択フィルタ４０６Ｒに入射する。赤色光選択フィルタ
４０６Ｒに入射した赤色光のうち透過できた赤色光は、
赤色光用の液晶ライトバルブ４１０Ｇに達する。ここ
で、赤色光にリレー光学系３９０が用いられているの
は、赤色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも
長いため、光の拡散等による光の利用効率の低下を防止
するためである。すなわち、入射側レンズ３９２に入射
した部分光線束をそのまま、フィールドレンズ４０４に
伝えるためである。なお、緑色光選択フィルタ４０６Ｇ
および赤色光選択フィルタ４０６Ｒの透過特性について
は、後述する。

【００３３】３つの液晶ライトバルブ４１０Ｒ，４１０
Ｇ，４１０Ｂは、入射した光を、与えられた画像情報
（画像信号）に従って変調する光変調装置としての機能
を有している。これにより、３つの液晶ライトバルブ４
１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂに入射した各色光は、与え
られた画像情報に従って変調されて各色光の画像を形成
する。

【００３４】３つの液晶ライトバルブ４１０Ｒ，４１０
Ｇ，４１０Ｂから射出された３色の変調光は、クロスダ
イクロイックプリズム４２０に入射する。クロスダイク
ロイックプリズム４２０は、３色の変調光を合成してカ
ラー画像を形成する色光合成光学系としての機能を有し
ている。クロスダイクロイックプリズム４２０には、赤
光を反射する誘電体多層膜４２２Ｒと、青光を反射する
誘電体多層膜４２２Ｂとが、４つの直角プリズムの界面
に略Ｘ字状に形成されている。これらの誘電体多層膜に
よって３色の変調光が合成されて、カラー画像を投写す
るための合成光が形成される。クロスダイクロイックプ
リズム４２０で生成された合成光は、投写レンズ４０の
方向に射出される。投写レンズ４０は、この合成光を投
写する投写光学系としての機能を有し、カラー画像を投
写する。

【００３５】Ｂ．色光分離特性および選択色フィルタの
透過特性：図７は、紫外光遮断フィルタ３１０の透過特
性と、色光分離光学系３８０の２つのダイクロイックミ
ラー３８２，３８６の透過特性と、２つの色光選択フィ
ルタ４０６Ｇ，４０６Ｒの透過特性について示す説明図
である。図７（Ａ）は、光源２００の分光特性の概略を
示している。高圧水銀放電灯の場合、図７（Ａ）に示す
ように、４０５ｎｍ付近と４３６ｎｍ付近と５４６ｎｍ
付近と５７７ｎｍ付近に大きな発光スペクトルを有して
いる。そこで、本実施形態のプロジェクタでは、４３６
ｎｍの波長を含む約４２０ｎｍから約４９５ｎｍの波長
域の光を緑色光として利用することとしている。また、
５４６ｎｍの波長を含む約５０５ｎｍから約５７５ｎｍ
の波長域の光を緑色光として利用することとしている。
そして、約５９５ｎｍから約７００ｎｍの波長域の光を
赤色光として利用することとしている。

【００３６】なお、５７７ｎｍ付近の発光スペクトル
は、発光エネルギーとしては大きいが、緑色光成分とし
て含むと赤みがかった緑色になり、赤色光成分として含
むと緑色がかった赤色となって好ましくない。そこで、
緑色光の波長域を約５０５ｎｍから約５７５ｎｍとし、
赤色の波長域を約５９５ｎｍから約７００ｎｍとするこ
とにより、緑色の色度と、緑色の明るさとのバランスを
保つこととしている。また、高圧水銀放電灯は、赤色光
の波長域である約５９５ｎｍから約７００ｎｍまでの波
長域内おいて光強度の強いスペクトルを有していないた
め、赤色光の帯域幅を他の色光と同じとすると、他の色
光に比べて明るさが確保できない。そこで、赤色光の帯
域幅を他の色光の帯域幅に比べて広帯域とすることによ
り明るさを確保している。

【００３７】紫外光遮断フィルタ３１０と、第１のダイ
クロイックミラー３８２と、第２のダイクロイックミラ
ー３８６の透過特性は、それぞれ図７（Ｂ）に示すよう
に設定される。なお、光の透過帯域は、透過率５０％以
上の波長域で規定することとし、また、透過率５０％と
なる波長をカットオフ波長とよぶ。紫外光遮断フィルタ
３１０は、約４２０ｎｍ以下の紫外領域を遮断し、約４
２０ｎｍ以上の波長域の光を透過するように設定され
る。なお、色光として利用される光のうち最も長い波長
は赤色光の約７００ｎｍであるので、紫外光遮断フィル
タ３１０は少なくとも約７００ｎｍまでの波長域の光を
透過するように設定されればよい。

【００３８】第１のダイクロイックミラー３８２は、約
４９５ｎｍ以上の光を反射し、約４９５ｎｍ以下の光を
透過するように設定される。なお、第１のダイクロイッ
クミラー３８２に入射する光は、紫外光遮断フィルタ３
１０により約４２０ｎｍ以上の光であるので、第１のダ
イクロイックミラー３８２は少なくとも約４２０ｎｍか
ら約４９５ｎｍまでの波長域の光を透過するように設定
されればよい。また、色光として利用される光のうち最
も長い波長は赤色光の約７００ｎｍであるので、第１の
ダイクロイックミラー３８２は約４９５ｎｍから少なく
とも約７００ｎｍまでの波長域の光を反射するように設
定されればよい。

【００３９】第２のダイクロイックミラー３８６は、約
５７５ｎｍ以下の光を反射し、約５７５ｎｍ以上の光を
透過するように設定される。なお、第２のダイクロイッ
クミラー３８６に入射する光は、第１のダイクロイック
ミラー３８２により約４９５ｎｍ以上の光であるので、
第１のダイクロイックミラー３８２は少なくとも約４９
５ｎｍから約５７５ｎｍまでの波長域の光を反射するよ
うに設定されればよい。また、色光として利用される光
のうち最も長い波長は赤色光の約７００ｎｍであるの
で、第２のダイクロイックミラー３８６は約５７５ｎｍ
から少なくとも約７００ｎｍまでの波長域の光を透過す
るように設定されればよい。

【００４０】以上、第１のダイクロイックミラー３８２
と第２のダイクロイックミラー３８６により、色光分離
光学系３８０では、約４２０ｎｍから約４９５ｎｍの波
長域の光を青色光とし、約４９５ｎｍから約５７５ｎｍ
までの光を緑色光とし、約５７５ｎｍから少なくとも約
７００ｎｍの波長域の光を赤色光として分離する。

【００４１】そして、緑色光選択フィルタ４０６Ｇおよ
び赤色光選択フィルタ４０６Ｒの透過特性は、図７
（Ｃ）に示すように設定される。緑色光選択フィルタ４
０６Ｇは、約５０５ｎｍ以上の光を透過するように設定
される。なお、緑色光として利用される光のうち最も長
い波長は約５７５ｎｍであるので、緑色光選択フィルタ
４０６Ｇは、約５０５ｎｍから少なくとも約５７５ｎｍ
までの波長域の光を透過するように設定されればよい。

【００４２】また、赤色光選択フィルタ４０６Ｒは、約
５９５ｎｍ以上の光を透過するように設定される。な
お、赤色光として利用される光のうち最も長い波長は約
７００ｎｍであるので、赤色光選択フィルタ４０６Ｒ
は、約５９５ｎｍから少なくとも約７００ｎｍまでの波
長域の光を透過するように設定されればよい。

【００４３】以上の結果、各色光用の液晶ライトバルブ
４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂに入射可能な各色光の波
長域を、図７（Ｄ）に示すように、青色光を約４２０ｎ
ｍから約４９５ｎｍまでの波長域とし、緑色光を約５０
５ｎｍから約５７５ｎｍまでの波長域とし、赤色光を約
５９５ｎｍから少なくとも約７００ｎｍまでの波長域と
することができる。

【００４４】Ｃ．選択色フィルタの透過特性の調整：図
８は、色光分離光学系３８０と、緑色光選択フィルタ４
０６Ｇ若しくは赤色光選択フィルタ４０６Ｒによって分
離された各色光をＣ．Ｉ．Ｅ．色度図上に示した説明図
である。点Ｒ０，Ｇ０，Ｂ０は、設定通りに各色光が分
離された場合の赤、緑、青それぞれの色光の色度座標を
示している。

【００４５】ここで、例えば、緑色光選択フィルタ４０
６Ｇの精度ばらつきにより実際の透過特性が変化すると
すると、緑色光の色度が変化することになる。例えば、
図８に示すように、緑色光の色度座標が点Ｇ０から点Ｇ
１に変化する。このように変化した色光により合成され
たカラー画像の色は、所望の色からずれてしまうことに
なる。例えば、合成された白色の色度座標は、点Ｗ０か
ら点Ｗ１に変化し、カラー画像のホワイトバランスがず
れてしまう結果となる。しかしながら、本実施例のプロ
ジェクタは、以下のようにして緑色光選択フィルタ４０
６Ｇの透過特性のばらつきによって発生する色度の変化
を抑制することができる。

【００４６】図９は、緑色光選択フィルタ４０６Ｇの透
過特性の調整について示す説明図である。図９（Ａ）に
示すように、緑色光選択フィルタ４０６Ｇには、調整機
構４３０が設けられている。緑色光選択フィルタ４０６
Ｇはｙ軸に平行な回転軸４３２に沿って回転可能に設け
られている。緑色光選択フィルタ４０６Ｇの一方の端部
側には、緑色光選択フィルタ４０６Ｇを挟むように２つ
の突起部４３６Ａ，４３６Ｂが下側ライトガイド３２Ｄ
（図１参照）上に設けられている。第１の突起部４３６
Ａと緑色光選択フィルタ４０６Ｇとの間には、緑色光選
択フィルタ４０６Ｇを第２の突起部４３６Ｂ側に向かっ
て押しつけるバネ４３４が設けられている。第２の突起
部４３６Ｂには、緑色光選択フィルタ４０６Ｇを突起部
４３６Ａ側に向かって押すようにネジ４３８が設けられ
ている。緑色光選択フィルタ４０６Ｇは、このネジ４３
８の回し量に応じて緑色光選択フィルタ４０６Ｇを回転
軸４３２に沿って回転させることができる。これによ
り、緑色光選択フィルタ４０６Ｇに入射する光ｌｉの入
射角θｉを調整することができる。なお、この調整機構
４３０は、ｘ軸に平行な回転軸に沿って回転可能とする
ように設けられてもよい。

【００４７】前述したように、緑色光選択フィルタ４０
６Ｇは、誘電体多層膜により形成されている。誘電体多
層膜の透過や反射の特性は、これに入射する光の入射角
に依存する特性を有している。従って、緑色光選択フィ
ルタ４０６Ｇの透過特性は、図９（Ｂ）に示すように、
光の入射角に依存して変化する。具体的には、入射角が
大きくなるほど透過特性が短波長側にシフトする特性を
有している。そこで、緑色光選択フィルタ４０６Ｇの回
転量を調整して、光の入射角を調整することにより、透
過特性を調整することができる。これにより、緑色光選
択フィルタ４０６Ｇの透過特性が精度ばらつきにより変
化しても、光の入射角を調整することにより透過特性を
調整することができるので、緑色光の色度の変化を抑制
することができる。なお、本実施形態では、緑色選択フ
ィルタ４０６Ｇが図７（Ｃ）に示すように約５０５ｎｍ
以上の光を透過するような特性に設定されており、カッ
トオフ波長は１つのみとされている。しかし、緑色選択
フィルタ４０６Ｇは、カットオフ波長を２箇所に設け、
例えば、約５０５ｎｍ以上５７５ｎｍ以下の光を透過す
るような特性としても良い。このように、緑色選択フィ
ルタ４０６Ｇを、カットオフ波長を２箇所に設けた、い
わゆるバンドパスタイプのフィルタとすれば、わずかな
角度変化で透過特性の調整を行なうことができ、調整が
容易となる効果がある。このようなバンドパスタイプの
フィルタとしては、カットオフ波長が異なる２種類の誘
電体多層膜を透明なガラス基板の両面に１種類ずつ設け
るもの、カットオフ波長が異なる２種類の誘電体多層膜
を透明なガラス基板の片面に重ねて設けるもの、２箇所
にカットオフ波長を有するように特性が設定された１種
類の誘電体多層膜を透明なガラス基板の片面に設けるも
の、が考えられる。２種類の誘電体多層膜を使用したも
のの方が、安価、かつ比較的容易に製造できるという点
で有利であるが、波長選択特性に優れたものを得やすい
という点では１種類の誘電体多層膜を使用するものの方
が有利である。

【００４８】赤色光選択フィルタ４０６Ｒも緑色光選択
フィルタ４０６Ｇと同様にして赤色光選択フィルタ４０
６Ｒの透過特性のばらつきによって発生する色度の変化
を抑制することができる。

【００４９】なお、これらの色光選択フィルタの調整機
構は、図９（Ａ）に示した調整機構４３０に限定される
ものではなく、一般的な種々の回転機構を用いることが
できる。

【００５０】ところで、本実施形態の緑色光選択フィル
タ４０６Ｇや赤色光選択フィルタ４０６Ｒの誘電体多層
膜は、その厚さが均一となるように形成しているが、以
下のように、厚さが徐々に変化するように形成しても良
い。図１０は、第１のダイクロイックミラー３８２と第
２のダイクロイックミラー３８６と緑色光選択フィルタ
４０６Ｇとを示す説明図である。第１のダイクロイック
ミラー３８２と第２のダイクロイックミラー３８６で反
射した緑色光は、その反射位置に依存して入射角が異っ
ている。上述したように、誘電体多層膜は入射角依存性
を有しているため、カットオフ波長が変化する。入射角
が大きいほどカットオフ波長が短波長側にシフトし、入
射角が小さいほどカットオフ波長が長波長側にシフトす
る傾向にある。そこで、緑色光選択フィルタ４０６Ｇの
誘電体多層膜４０８ｆは、ダイクロイックミラー３８
２、３８６におけるカットオフ波長のシフトの影響を打
ち消して、誘電体多層膜４０８ｆを透過した色光の色が
面内で均一となるように形成することが好ましい。この
場合、誘電体多層膜４０８ｆは、例えば、カットオフ波
長が短波長側にシフトする位置側が厚く、カットオフ波
長が長波長側にシフトする位置側が薄くなるように膜厚
が徐々に変化する構成とすればよい。なお、赤色光選択
フィルタ４０６Ｒも同様である。

【００５１】以上、説明したように、上記実施例のプロ
ジェクタは、緑色光選択フィルタ４０６Ｇや赤色光選択
フィルタ４０６Ｒに入射する光の入射角を調整すること
によりそれぞれの光の透過特性を調整することができる
ので、色光分離光学系の色光分離特性や色光選択フィル
タの透過特性が設定値に比べてずれが発生している場合
においても、色光選択フィルタの光の透過特性を調整し
てそのばらつきを抑制することができる。これにより、
カラー画像の色のばらつきを抑制することができる。

【００５２】なお、この発明は上記の実施例や実施形態
に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々の態様において実施することが可能であり、
例えば次のような変形も可能である。

【００５３】（１）上記実施例においては、色光選択フ
ィルタとして誘電体多層膜を用いた構成を例に説明して
いるが、これに限定されるものではなく、光の入射角に
依存して光の透過特性が変化するものであれば適用可能
である。

【００５４】（２）上記実施例においては、色光選択フ
ィルタを緑色光と赤色光に対して設けるようにした構成
を例に説明しているが、これに限定されるものではな
い。例えば、青色光と緑色光に対して設けたり、青色光
と赤色光に対して設けたり、いずれか一つの色光にのみ
設けるようにしてもよい。すなわち、第１のダイクロイ
ックミラー３８２と第２のダイクロイックミラー３８６
と、少なくとも１つの色光に設けられた色光選択フィル
タとを組み合わせて、適切な色光を、各液晶ライトバル
ブ４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂに入射させるようにす
ればよい。

【００５５】（３）上記実施例においては、色光選択フ
ィルタを液晶ライトバルブ４１０Ｒ、４１０Ｇの前段に
設ける例を示したが、これに限定されるものではなく、
フィールド４０２，４０４よりも前や液晶ライトバルブ
４１０Ｒ、４１０Ｇとクロスダイクロイックプリズム４
２０との間に設けるようにしてもよい。すなわち、色光
分離光学系３８０とクロスダイクロイックプリズム４２
０との間のいずれかに設けるようにしてもよい。

【００５６】（４）上記実施例においては、透過型のプ
ロジェクタを例に説明しているが、反射型のプロジェク
タにも適用することが可能である。ここで、「透過型」
とは、液晶ライトバルブ等の光変調装置が光を透過する
タイプであることを意味しており、「反射型」とは、光
変調装置が光を反射するタイプであることを意味してい
る。反射型のプロジェクタでは、クロスダイクロイック
プリズムは、入射光を赤、緑、青の３色の光に分離する
色光分離手段として利用されると共に、変調された３色
の光を再度合成して同一の方向に出射する色光合成手段
としても利用される。反射型のプロジェクタに位置調整
機構を適用した場合にも、透過型のプロジェクタとほぼ
同様な効果を得ることができる。

【００５７】（５）上記実施例においては、光変調装置
として液晶ライトバルブを用いた場合を例に説明してい
るが、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＴＩ社の
商標）等の種々の光変調装置を用いた場合にも適用可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学装置を備えるプロジェクタの構成
を示す概略平面図である。

【図２】図１に示すプロジェクタの３枚の液晶ライトバ
ルブを照明するインテグレータ照明光学系について示す
説明図である。

【図３】第１の光学要素３２０の外観を示す正面図およ
び側面図である。

【図４】偏光変換素子アレイ３６１の外観を示す斜視図
である。

【図５】偏光変換素子アレイ３６１の機能を示す説明図
である。

【図６】遮光板３５０の平面図である。

【図７】紫外光遮断フィルタ３１０の透過特性と、色光
分離光学系３８０の２つのダイクロイックミラー３８
２，３８６の透過特性と、２つの緑色光選択フィルタ４
０６Ｇ，４０６Ｒの透過特性について示す説明図であ
る。

【図８】色光分離光学系３８０と、緑色光選択フィルタ
４０６Ｇ若しくは赤色光選択フィルタ４０６Ｒによって
分離された各色光をＣ．Ｉ．Ｅ．色度図上に示した説明
図である。

【図９】緑色光選択フィルタ４０６Ｇの透過特性の調整
について示す説明図である。

【図１０】第１のダイクロイックミラー３８２と第２の
ダイクロイックミラー３８６と緑色光選択フィルタ４０
６Ｇとを示す説明図である。

【符号の説明】

２０…光源装置 ３０…光学装置 ３２Ｄ…光学部品用筐体 ４０…投写レンズ ２００…光源 ２１０…光源ランプ ２１２…凹面鏡 ３００…インテグレータ光学系 ３１０…紫外光遮断フィルタ ３２０…第１の光学要素 ３２１…小レンズ ３３０…第２の光学要素 ３４０…集光レンズ ３４１…小レンズ ３５０…遮光板 ３５１…開口部 ３６０…偏光変換素子アレイ ３６１，３６２…偏光変換素子アレイ ３６３…偏光ビームスプリッタアレイ ３６５…透光性部材 ３６６…偏光分離膜 ３６７…反射膜 ３６８…偏光変換素子 ３７０…重畳レンズ ３７２…反射ミラー ３８０…色光分離光学系 ３８２，３８６…ダイクロイックミラー ３８４…反射ミラー ３９０…リレー光学系 ３９２…入射側レンズ ３９４…反射ミラー ３９６…リレーレンズ ３９８…反射ミラー ４００，４０２，４０４…フィールドレンズ ４０６Ｇ…緑色光選択フィルタ ４０６Ｒ…赤色光選択フィルタ ４０８ｆ…誘電体多層膜 ４１０Ｒ，４１０Ｇ，４１０Ｂ…液晶ライトバルブ ４２０…クロスダイクロイックプリズム ４２２Ｂ…誘電体多層膜 ４２２Ｒ…誘電体多層膜

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像を投写するプロジェクタであって、 光源と、 前記光源から入射する光をカラー画像を表す光に変換す
   る光学装置と、 前記光学装置から射出されたカラー画像を表す光を投写
   する投写光学系と、 前記光源と前記光学装置と前記投写光学系とを駆動する
   駆動装置と、を備え、 前記光学装置は、 前記光源から入射する光をそれぞれ波長領域の異なる複
   数の色光に分離する色光分離光学系と、 前記色光分離光学系から射出された複数の色光のそれぞ
   れが入射するように配置され、入射する複数の色光を合
   成して合成光を射出する色光合成光学系と、 前記色光分離光学系から前記色光合成光学系までの前記
   複数の色光に対応する複数の光路中にそれぞれ配置さ
   れ、それぞれに入射する色光を、与えられた画像信号に
   応じて変調する複数の光変調装置と、 前記色光分離光学系から前記色光合成光学系までの前記
   複数の色光に対応する複数の光路のうち、少なくとも１
   つの光路中に配置され、入射する色光の入射角に応じて
   透過可能な色光の波長領域が変化する色光選択フィルタ
   と、 前記色光選択フィルタの傾きを調整するための調整機構
   と、を備えるプロジェクタ。
2. 【請求項２】 画像を投写するプロジェクタであって、 光源と、 前記光源から入射する光をカラー画像を表す光に変換す
   る光学装置と、 前記光学装置から射出されたカラー画像を表す光を投写
   する投写光学系と、 前記光源と前記光学装置と前記投写光学系とを駆動する
   駆動装置と、を備え、 前記光学装置は、 前記光源から入射する光をそれぞれ波長領域の異なる複
   数の色光に分離する色光分離光学系と、 前記色光分離光学系から射出された複数の色光のそれぞ
   れが入射するように配置され、入射する複数の色光を合
   成して合成光を射出する色光合成光学系と、 前記色光分離光学系から前記色光合成光学系までの前記
   複数の色光に対応する複数の光路中にそれぞれ配置さ
   れ、それぞれに入射する色光を、与えられた画像信号に
   応じて変調する複数の光変調装置と、 前記色光分離光学系から前記色光合成光学系までの前記
   複数の色光に対応する複数の光路のうち、少なくとも１
   つの光路中に配置され、入射する色光の入射角に応じて
   透過可能な色光の波長領域が変化する色光選択フィルタ
   と、を備え、 前記色光選択フィルタの傾きが、少なくとも前記プロジ
   ェクタの組み立て時に調整可能とされている、プロジェ
   クタ。
3. 【請求項３】 プロジェクタを構成するための部品とし
   て用いられる光学装置であって、 入射する光をそれぞれ波長領域の異なる複数の色光に分
   離する色光分離光学系と、 前記色光分離光学系から射出された複数の色光のそれぞ
   れが入射するように配置され、入射する複数の色光を合
   成して合成光を射出する色光合成光学系と、 前記色光分離光学系から前記色光合成光学系までの前記
   複数の色光に対応する複数の光路のうち、少なくとも１
   つの光路中に配置され、入射する色光の入射角に応じて
   透過可能な色光の波長領域が変化する色光選択フィルタ
   と、 前記色光選択フィルタの傾きを調整するための調整機構
   と、を備える光学装置。
4. 【請求項４】 プロジェクタを構成するための部品とし
   て用いられる光学装置であって、 入射する光をそれぞれ波長領域の異なる複数の色光に分
   離する色光分離光学系と、 前記色光分離光学系から射出された複数の色光のそれぞ
   れが入射するように配置され、入射する複数の色光を合
   成して合成光を射出する色光合成光学系と、 前記色光分離光学系から前記色光合成光学系までの前記
   複数の色光に対応する複数の光路のうち、少なくとも１
   つの光路中に配置され、入射する色光の入射角に応じて
   透過可能な色光の波長領域が変化する色光選択フィルタ
   と、を備え、 前記色光選択フィルタの傾きが、少なくとも前記光学装
   置の組み立て時に調整可能とされている、光学装置。
5. 【請求項５】 請求項３または請求項４記載の光学装置
   であって、さらに、 前記色光分離光学系から前記色光合成光学系までの前記
   複数の色光に対応する複数の光路中にそれぞれ配置さ
   れ、それぞれに入射する色光を、与えられた画像信号に
   応じて変調する複数の光変調装置を備える、 光学装置。