JP2003287804A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 照明光学系からの限られた光量の光を利用し
て、投写画像の明るさを可能な限り明るくする。 【解決手段】 発明のプロジェクタは、照明光学系から
射出された光を、赤、緑、青の３つの色光に分離するた
めの第１と第２の波長分離素子を有する波長分離光学系
を有している。照明光学系から射出されて第１の波長分
離素子に入射する光に、約３５度以下または約６０度以
上の入射角を有する光が含まれている場合において、第
１の波長分離素子は、照明光学系から入射する光を、青
色光としての波長領域に対応する第１波長領域以下の光
と、前記第１波長領域よりも長波長側の光とに分離する
特性に設定され、第２の波長分離素子は、分離された第
１波長領域よりも長波長側の光を、緑色光としての波長
領域に対応する第２波長領域の光と、第２波長領域より
も長波長側で赤色光としての波長領域に対応する第３波
長領域以上の光とに分離する特性に設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、カラー画像を表
示する投写型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー画像を投写するプロジェクタで
は、照明光学系から射出された光が、赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の３つの色光に分離される。分離され
た３つの色光は、それぞれに用意されたライトバルブと
呼ばれる光変調装置（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
像が投写レンズを介して投写される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、照明光学系
からの限られた光量の光を利用して、投写画像の明るさ
を可能な限り明るくすることが望まれており、このため
には、照明光学系から射出された光を、赤色光と、緑色
光と、青色光とに分離する際において、特に、緑色光と
赤色光との分離を高精度に行うことが望まれている。

【０００４】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、照明光学系から
の限られた光量の光を利用して、投写画像の明るさを可
能な限り明るくするための技術を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の態
様は、画像を投写するプロジェクタであって、照明光学
系と、前記照明光学系から射出された光を、赤、緑、青
の３つの色光に分離するための第１と第２の波長分離素
子を有する波長分離光学系と、前記赤、緑、青の色光ご
とに設けられ、入射する色光を、与えられた画像信号に
応じて変調する第１ないし第３の光変調装置と、前記第
１ないし第３の光変調装置によって変調された３つの変
調光を合成する光合成光学系と、前記光合成光学系から
射出された合成光を投写する投写光学系と、を備え、前
記照明光学系から射出されて前記第１の波長分離素子に
入射する光に、約３５度以下または約６０度以上の入射
角を有する光が含まれている場合において、前記第１の
波長分離素子は、前記照明光学系から入射する光を、青
色光としての波長領域に対応する第１波長領域以下の光
と、前記第１波長領域よりも長波長側の光とに分離する
特性に設定され、前記第２の波長分離素子は、分離され
た前記第１波長領域よりも長波長側の光を、緑色光とし
ての波長領域に対応する第２波長領域の光と、前記第２
波長領域よりも長波長側で赤色光としての波長領域に対
応する第３波長領域以上の光とに分離する特性に設定さ
れることを特徴とする。

【０００６】上記プロジェクタでは、第１の波長分離素
子で分離された前記第１波長領域よりも長波長側の光
を、緑色光としての波長領域に対応する第２波長領域の
光と、前記第２波長領域よりも長波長側で赤色光として
の波長領域に対応する第３波長領域以上の光とに分離す
第２の波長分離素子で緑色光と、赤色光とに分離するよ
うに構成されている。従って、第２の波長分離素子は、
照明光学系から第１の波長分離素子よりも遠い位置に配
置される。このため、第２の波長分離素子に入射する光
は、第１の波長分離素子に入射する光に比べて、入射角
の分布が小さくなる。これにより、緑色光と赤色光の分
離をできる限り高精度に行うことが可能となる。とく
に、照明光学系から射出されて第１の波長分離素子に入
射する光に、約３５度以下または約６０度以上の入射角
を有する光が含まれている場合において、その効果が大
きい。これにより、照明光学系からの限られた光量の光
を利用して、投写画像の明るさを可能な限り明るくする
ことができる。

【０００７】ここで、「約３５度」、「約６０度」の
「約」は、ある程度の誤差を含んでもよいことを意味し
ており、通常は±１％〜±５％程度である。

【０００８】ここで、前記第１の波長分離素子と、前記
第１波長領域の光である前記青色光に対応して設けられ
た前記第１の光変調装置との間の光路中には、前記第１
波長領域の光を透過するとともに、前記第１波長領域よ
りも短波長側の光を遮光するための光フィルタが設けら
れており、前記光フィルタの前記第１の波長領域よりも
短波長側の光の遮断波長は少なくとも４３０ｎｍ以上に
設定されていることが好ましい。

【０００９】こうすれば、４３０ｎｍの以下の光、例え
ば、紫外光によって発生する液晶ライトバルブ等の各素
子の特性劣化を抑制することができる。特に、４２５ｎ
ｍ付近の波長の光（４２５ｎｍ±５ｎｍの波長領域の
光）が光変調装置に入射するのを抑制することができる
ので、４２５ｎｍ付近の波長の光が光変調装置に入射し
て動作特性の劣化を招くことを抑制することができる。
なお、この４２５ｎｍ付近の波長の光による動作特性の
劣化は、光変調装置として液晶ライトバルブが用いられ
た場合に顕著である。これは、液晶ライトバルブを構成
する液晶パネル内において液晶分子を配向させるために
用いられている配向膜の材料や、液晶に電圧を印加する
ために用いられている電極の材料に悪影響を及ぼすこと
によると推測される。

【００１０】なお、前記照明光学系は、光源装置と、前
記光源装置から射出された光線束を、複数の部分光線束
に分割するための光線束分割光学素子と、前記光線束分
割光学素子から射出された前記複数の部分光線束を、前
記第１ないし第３の光変調装置の光入射面上で重畳する
ための重畳レンズと、を備えることが好ましい。

【００１１】光源装置から射出された光線束を複数の部
分光線束に分割して、これを光変調装置の光入射面上で
重畳するいわゆるインテグレータ光学系は、複数の擬似
光源からの光を光変調装置に照射する光学系であるた
め、光変調装置に光が複数の方向から照射されることに
なる。すなわち、インテグレータ光学系による照明光学
系から第１の波長分離素子に入射する光の角度分布は、
インテグレータ光学系によらない場合に比べて大きくな
る傾向にある。従って、インテグレータ光学系により照
明光学系を構成する場合には、本発明を用いる効果は、
特に大きい。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のプロジェクタの
要部を平面的に示す説明図である。なお、以下の説明に
おいては、互いに直交する３つの方向を便宜的にｘ方向
（横方向）、ｙ方向（縦方向）、ｚ方向（光軸と平行な
方向）とする。

【００１３】プロジェクタ１０００は、照明光学系１０
０と、色光分離光学系（波長分離光学系）２００と、３
つの液晶ライトバルブ（光変調装置）３００Ｒ，３００
Ｇ，３００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム（光合
成光学系）４００と、投写レンズ（投写光学系）５００
とを備えている。

【００１４】照明光学系１００から射出された光は、色
光分離光学系２００において赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の３色の色光に分離される。分離された各色光
は、液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂに
おいて画像信号（画像情報）に応じて変調される。変調
された各変調光（各色の画像光）は、クロスダイクロイ
ックプリズム４００で合成され、投写レンズ５００によ
ってスクリーン上にカラー画像が投写表示されることと
なる。

【００１５】図２は、図１の照明光学系１００を拡大し
て示す説明図である。この照明光学系１００は、光源装
置１２０と、ＵＶ・ＩＲフィルタ１３０と、第１および
第２のレンズアレイ１４０，１５０と、偏光発生光学系
１６０と、重畳レンズ１７０とを備えている。光源装置
１２０と、ＵＶ・ＩＲフィルタ１３０と、第１および第
２のレンズアレイ１４０，１５０と、偏光発生光学系１
６０と、重畳レンズ１７０とは、それぞれの光軸がシス
テム光軸１００ａｘに一致するように配置されている。
なお、図２において照明光学系１００が照明する照明領
域ＬＡは、図１の液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００
Ｇ，３００Ｂに対応する。

【００１６】光源装置１２０は、略平行な光線束を射出
する機能を有している。光源装置１２０は、光源ランプ
１２２と、光源ランプ１２２から射出された放射光を反
射して光源光軸(システム光軸１００ａｘ)に略平行な光
線束とするリフレクタ１２４とを有している。光源ラン
プ１２２としては、メタルハライドランプや高圧水銀放
電灯などの高圧放電灯が用いられる。リフレクタ１２４
としては、回転放物面形状の反射面を有する凹面鏡が用
いられる。なお、リフレクタとしては、回転楕円面形状
の反射面を有する凹面鏡を用いることも可能である。た
だし、この場合には、リフレクタの開口面近傍に、光源
装置から射出される集光光を平行光に変換する平行化レ
ンズを設ける必要がある。

【００１７】ＵＶ・ＩＲフィルタ１３０は、約７００ｎ
ｍ以上の波長領域の赤外光と約４００ｎｍ以下の紫外光
を遮断するためのフィルタである。

【００１８】第１のレンズアレイ１４０は、マトリクス
状に配列された複数の小レンズ１４２を有している。各
小レンズ１４２は平凸レンズであり、ｚ方向から見たと
きの外形形状は、照明領域ＬＡ（液晶ライトバルブ）と
相似形となるように設定されている。第１のレンズアレ
イ１４０は、光源装置１２０から射出された略平行な光
線束を複数の部分光線束に分割して射出する。

【００１９】第２のレンズアレイ１５０は、マトリクス
状に配列された複数の小レンズ１５２を有しており、第
１のレンズアレイ１４０と同様のものが用いられてい
る。第２のレンズアレイ１５０は、第１のレンズアレイ
１４０から射出された部分光線束のそれぞれの中心軸が
システム光軸１００ａｘにほぼ平行となるように揃える
機能を有しているとともに、第１のレンズアレイ１４０
の各小レンズ１４２の像を照明領域ＬＡ上に結像させる
機能を有している。なお、第２のレンズアレイ１５０
は、光源装置１２０から射出される光の平行性が高い場
合には、省略可能である。

【００２０】第１のレンズアレイ１４０の各小レンズ１
４２から射出された部分光線束は、図示するように、第
２のレンズアレイ１５０を介して、その近傍位置、すな
わち、偏光発生光学系１６０内において集光される。こ
の結果、第１のレンズアレイ１４０の各小レンズ１４２
に対応して、偏光発生光学系１６０内に２次光源像が形
成される。

【００２１】偏光発生光学系１６０は、２つの偏光発生
素子アレイ１６０Ａ，１６０Ｂにより構成されている。
第１および第２の偏光発生素子アレイ１６０Ａ，１６０
Ｂは、システム光軸１００ａｘに対して、対称となるよ
うに配置されている。

【００２２】図３は、図２の偏光発生素子アレイ１６０
Ａを拡大して示す説明図である。図３（Ａ）は、第１の
偏光発生素子アレイ１６０Ａの斜視図を示しており、図
３（Ｂ）は、＋ｙ方向から見たときの平面図を示してい
る。偏光発生素子アレイ１６０Ａは、遮光板６２と、偏
光ビームスプリッタアレイ６４と、選択位相差板６６と
を備えている。なお、第２の偏光発生素子アレイ１６０
Ｂについても同様である。

【００２３】偏光ビームスプリッタアレイ６４は、図３
（Ａ）に示すように、略平行四辺形の断面を有する柱状
の透光性板材６４ｃが複数貼り合わされて構成されてい
る。各透光性板材６４ｃの界面には、偏光分離膜６４ａ
と反射膜６４ｂとが交互に形成されている。なお、偏光
分離膜６４ａとしては誘電体多層膜が用いられ、反射膜
６４ｂとしては誘電体多層膜や金属膜が用いられる。

【００２４】遮光板６２は、遮光面６２ｂと開口面６２
ａとがストライプ状に配列されて構成されている。遮光
板６２は、遮光面６２ｂに入射する光線束を遮り、開口
面６２ａに入射する光線束を通過させる機能を有してい
る。遮光面６２ｂと開口面６２ａとは、第１のレンズア
レイ１４０（図２）から射出された部分光線束が偏光ビ
ームスプリッタアレイ６４の偏光分離膜６４ａのみに入
射し、反射膜６４ｂには入射しないように配列されてい
る。具体的には、図３（Ｂ）に示すように、遮光板６２
の開口面６２ａの中心は、偏光ビームスプリッタアレイ
６４の偏光分離膜６４ａの中心とほぼ一致するように配
置されている。また、開口面６２ａのｘ方向の開口幅Ｗ
ｐは、偏光分離膜６４ａのｘ方向の大きさとほぼ等しく
設定されている。このとき、遮光板６２の開口面６２ａ
を通過した光線束は、そのほとんど全てが偏光分離膜６
４ａのみに入射し、反射膜６４ｂには入射しないことと
なる。なお、遮光板６２としては、平板状の透明体（例
えばガラス板）に遮光性の膜（例えばクロム膜や、アル
ミニウム膜、誘電体多層膜など）を部分的に形成したも
のを用いることができる。また、アルミニウム板のよう
な遮光性の平板に開口部を設けたものを用いてもよい。

【００２５】第１のレンズアレイ１４０（図２）から射
出された各部分光線束は、図３（Ｂ）に実線で示すよう
に、その主光線（中心軸）がシステム光軸１００ａｘに
ほぼ平行に遮光板６２の開口面６２ａに入射する。開口
面６２ａを通過した部分光線束は、偏光分離膜６４ａに
入射する。偏光分離膜６４ａは、入射した部分光線束を
ｓ偏光の部分光線束とｐ偏光の部分光線束とに分離す
る。このとき、ｐ偏光の部分光線束は偏光分離膜６４ａ
を透過し、ｓ偏光の部分光線束は偏光分離膜６４ａで反
射される。偏光分離膜６４ａで反射されたｓ偏光の部分
光線束は、反射膜６４ｂに向かい、反射膜６４ｂにおい
てさらに反射される。このとき、偏光分離膜６４ａを透
過したｐ偏光の部分光線束と、反射膜６４ｂで反射され
たｓ偏光の部分光線束とは、互いにほぼ平行となってい
る。

【００２６】選択位相差板６６は、開口層６６ａとλ／
２位相差層６６ｂとによって構成されている。なお、開
口層６６ａは、λ／２位相差層６６ｂが形成されていな
い部分である。開口層６６ａは、入射する直線偏光光を
そのまま透過する機能を有している。一方、λ／２位相
差層６６ｂは、入射する直線偏光光を、偏光方向が直交
する直線偏光光に変換する偏光変換素子としての機能を
有している。本実施例においては、図３（Ｂ）に示すよ
うに、偏光分離膜６４ａを透過したｐ偏光の部分光線束
は、λ／２位相差層６６ｂに入射する。したがって、ｐ
偏光の部分光線束は、λ／２位相差層６６ｂにおいて、
ｓ偏光の部分光線束に変換されて射出される。一方、反
射膜６４ｂで反射されたｓ偏光の部分光線束は、開口層
６６ａに入射するので、ｓ偏光の部分光線束のまま射出
される。すなわち、偏光発生光学系１６０に入射した非
偏光の部分光線束は、ｓ偏光の部分光線束に変換されて
射出されることとなる。なお、反射膜６４ｂで反射され
るｓ偏光の部分光線束の射出面だけにλ／２位相差層６
６ｂを配置することにより、偏光発生光学系１６０に入
射する部分光線束をｐ偏光の部分光線束に変換して射出
することもできる。選択位相差板６６としては、開口層
６６ａの部分に何も設けず、単に、λ／２位相差層６６
ｂをｐ偏光の部分光線束またはｓ偏光の部分光線束の射
出面に貼りつけるようなものであってもよい。

【００２７】なお、上記偏光発生光学系１６０は、シス
テム光軸１００ａｘに対して対称に配置された２つの偏
光発生素子アレイを備える場合を示しているが、１つの
偏光変換素子アレイを備えるようにしてもよい。

【００２８】第１のレンズアレイ１４０から射出された
複数の部分光線束は、上記のように、偏光発生光学系１
６０によって各部分光線束ごとに２つの部分光線束に分
離されるとともに、それぞれ偏光方向の揃ったほぼ１種
類の直線偏光光に変換される。偏光方向の揃った複数の
部分光線束は、図２に示す重畳レンズ１７０によって照
明領域ＬＡ上で重畳されることとなる。このとき、照明
領域ＬＡを照射する光の強度分布は、ほぼ均一となって
いる。なお、第２のレンズアレイ１５０に重畳レンズ１
７０の機能を併せ持たせることにより、重畳レンズ１７
０を省略することも可能である。

【００２９】照明光学系１００（図２）は、偏光方向の
揃った照明光（ｓ偏光光）を射出し、色光分離光学系２
００を介して、液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，
３００Ｂを照明する。すなわち、照明光学系１００の２
つのレンズアレイ１４０，１５０と、重畳レンズ１７０
とは、照明領域ＬＡ（液晶ライトバルブ３００Ｒ，３０
０Ｇ，３００Ｂを）をほぼ均一に照明するためのインテ
グレータ光学系を構成している。

【００３０】図１の色光分離光学系２００は、２枚のダ
イクロイックミラー２２０，２４０と、反射ミラー２３
０と、リレー光学系２５０とを備えている。照明光学系
１００から射出された光は、第１のダイクロイックミラ
ー２２０に入射される。なお、重畳レンズ１７０と第１
のダイクロイックミラー２２０との間に反射ミラーを配
置して、照明光学系１００の配置方向を変更することも
可能である。

【００３１】色光分離光学系２００は、２枚のダイクロ
イックミラー２２０，２４０によって、照明光学系１０
０から射出される光線束を、青（約４３５ｎｍ〜約５０
０ｎｍ）に対応する第１波長領域以下の波長領域の光
と、緑（約５００ｎｍ〜約５９０ｎｍ）に対応する第２
波長領域の光と、赤（約５９０ｎｍ〜約７００ｎｍ）に
対応する第３波長領域の光とに分離する波長分離光学系
としての機能を有する。なお、青に対応する第１波長領
域以下の波長領域の光は、後述するフィールドレンズ２
８０の光射出面上に設けられた光フィルタ２９０によっ
て青に対応する第１波長領域の光（青色光）に制限され
る。ここでは、青（約４３５ｎｍ〜約５００ｎｍ）の波
長域以下の波長領域の光も同じ青色光であるとして説明
する。

【００３２】ここで、「約４３５ｎｍ」等の「約」は、
設定波長値に対してある程度の誤差を含んでも良いこと
を意味している。誤差の許容範囲はプロジェクタの設計
条件によって変化するものであるが、通常は±５ｎｍ〜
±１０ｎｍ程度である。

【００３３】なお、光フィルタ２９０は、約３５０ｎｍ
〜約４３５ｎｍの光の透過率が波長が短くなるに従って
急激に低くなる遮光特性を有することが好ましい。これ
により、後述する液晶ライトバルブ等の各素子の動作特
性がこれらの遮光された波長域の光（紫外光等）によっ
て劣化することを抑制することができる。特に、４２５
ｎｍ付近の波長の光（４２５ｎｍ±５ｎｍの波長領域の
光）が液晶ライトバルブ３００Ｂに入射するのを抑制す
ることができるので、４２５ｎｍ付近の波長の光が液晶
ライトバルブ３００Ｂに入射して動作特性の劣化を招く
ことを抑制することができる。なお、この４２５ｎｍ付
近の波長の光による動作特性の劣化は、液晶パネル内に
おいて液晶分子を配向させるために用いられている配向
膜の材料や、液晶に電圧を印加するために用いられてい
る電極の材料に悪影響を及ぼすことによると推測され
る。

【００３４】なお、光フィルタ２９０の遮断波長は、４
２５ｎｍ付近の波長の光による液晶ライトバルブ３００
Ｂの動作特性の劣化を抑制するために、少なくとも４３
０ｎｍ以上に設定されていることが好ましい。

【００３５】第１のダイクロイックミラー２２０は、青
色光を反射するとともに、青色光よりも長波長側の緑色
光成分および赤色光成分を透過する。第１のダイクロイ
ックミラー２２０で反射された青色光（Ｂ）は、さら
に、反射ミラー２３０でクロスダイクロイックプリズム
４００へ向けて反射され、フィールドレンズ２８０とフ
ィールドレンズ２８０の光射出面上に形成された光フィ
ルタ２９０を介して青色光用の液晶ライトバルブ３００
Ｂの光入射面に照射される。このフィールドレンズ２８
０は、照明光学系１００から射出された各部分光線束を
その中心光線(主光線)に対してほぼ平行な光線束に変換
する機能を有している。なお、他の液晶ライトバルブ３
００Ｇ，３００Ｒの前に設けられたフィールドレンズ２
７０，２６０も同様である。

【００３６】第１のダイクロイックミラー２２０を透過
した緑色光（Ｇ）と赤色光（Ｒ）のうちで、緑色光は第
２のダイクロイックミラー２４０によって反射され、フ
ィールドレンズ２７０を介して緑色光用の液晶ライトバ
ルブ３００Ｇの光入射面に照射される。一方、赤色光
は、第２のダイクロイックミラー２４０を透過し、入射
側レンズ２５２、リレーレンズ２５６、射出側レンズ
（フィールドレンズ）２６０、および反射ミラー２５
４，２５８を有するリレー光学系２５０を介して、赤色
光用の液晶ライトバルブ３００Ｒの光入射面に照射され
る。赤色光にリレー光学系２５０が用いられているの
は、赤色光の経路が他の色光の経路よりも長いため、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２５２に入射した光の像をそのまま、射出側
レンズ２６０に伝えるためである。なお、２枚のダイク
ロイックミラー２２０，２４０は、それぞれガラス板等
の透明板に対応する誘電体多層膜をコーティングするこ
とにより形成される。

【００３７】色光分離光学系２００で分離された各色光
は、対応する各色光用の液晶ライトバルブ３００Ｒ，３
００Ｇ，３００Ｂの光入射面上に照射される。なお、各
色光用の液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００
Ｂの光入射面が、照明光学系１００が照明する照明領域
ＬＡに相当する。

【００３８】３つの液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００
Ｇ，３００Ｂは、それぞれ、光透過型の液晶パネルと、
その光入射面側および光射出面側に配置された２つの偏
光板とによって構成されている。液晶パネルの光の入射
面側に配置されている偏光板は、照明光の偏光度をさら
に高めるためのものであり、照明光学系１００から射出
される直線偏光光（ｓ偏光光）の偏光方向が、これらの
偏光板の透過軸方向となるように配置されている。この
ようにすれば、照明光学系１００から射出された照明光
に含まれる直線偏光光の純度（偏光度）をより高めるこ
とができる。なお、照明光学系１００から射出される照
明光の偏光度が著しく高い場合には、この光入射面側に
配置される偏光板を省略することもできる。

【００３９】各液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，
３００Ｂには、液晶パネルに画像信号を供給して駆動さ
せるための図示しない駆動部が接続されている。各液晶
ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂにおいて画
像信号に応じて変調された変調光線束は、各色の画像を
あらわす画像光として射出される。

【００４０】各液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，
３００Ｂから射出された各色の画像光（各変調光線束）
は、クロスダイクロイックプリズム４００に入射され
る。クロスダイクロイックプリズム４００は、３色の画
像光（変調光）を合成する光合成光学系としての機能を
有する。クロスダイクロイックプリズム４００には、赤
色光を反射する誘電体多層膜４１０Ｒと、青色光を反射
する誘電体多層膜４１０Ｂ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。３色の画像光は、こ
れらの誘電体多層膜によって合成されて、投写レンズ５
００に向けて射出される。

【００４１】クロスダイクロイックプリズム４００で生
成された合成光は、投写レンズ５００の方向に射出され
る。投写レンズ５００は、クロスダイクロイックプリズ
ム４００から射出された合成光を投写して、図示しない
スクリーン上にカラー画像を表示する。なお、投写レン
ズ５００としてはテレセントリックレンズを用いること
ができる。

【００４２】なお、本実施例のプロジェクタ１０００で
は、以下に説明する特徴を有している。

【００４３】図４は、第１のレンズアレイ１４０で分割
された１つの部分光線束によって形成される２次光源像
から射出されて、照明領域に相当する液晶ライトバルブ
３００を照明する光の第１と第２のダイクロイックミラ
ー２２０，２４０への入射角について示す説明図であ
る。なお、説明を容易にするため、１つの２次光源像が
システム光軸１００ａｘ上の点Ｐ０にあると仮定して説
明する。第１のダイクロイックミラー２２０と第２のダ
イクロイックミラー２４０とは、互いに平行で、システ
ム光軸１００ａｘに対して４５度の傾き有している。点
Ｐ０から射出された光は、液晶ライトバルブ３００を照
明するような発散光である。

【００４４】ここで、点Ｐ０から射出され、第１のダイ
クロイックミラー２２０の点Ｐ１、Ｐ２に入射する光線
は、図中破線で示す４５度の入射角を有する光線（以
下、「４５度光線」と呼ぶ。）に対して角度θ１を有し
ているとする。また、第２のダイクロイックミラー２４
０において、第１のダイクロイックミラー２２０の点Ｐ
１，Ｐ２に相当する点Ｐ１’，Ｐ２’に入射する光線
は、４５度光線に対して角度θ２を有しているとする。

【００４５】このとき、第２のダイクロイックミラー２
４０の点Ｐ１’は、点Ｐ０に対して第１のダイクロイッ
クミラー２２０の点Ｐ１よりも遠い位置にあるので、点
Ｐ０から射出されて点Ｐ１に入射する発散光線よりも、
点Ｐ１’に入射する発散光線のほうが、システム光軸１
００ａｘに対する角度が小さな光線となる。このため、
点Ｐ１’に入射する発散光線の４５度光線に対する角度
θ２は、点Ｐ１に入射する発散光線の４５度光線に対す
る角度θ１よりも小さくなる。点Ｐ２’と点Ｐ２との関
係も同様である。なお、この関係は、システム光軸１０
０ａｘ上の点Ｐ０にある２次光源像から射出された発散
光に限らず、任意の位置にある２次光源像から射出され
る発散光に対しても同様である。

【００４６】従って、照明光学系１００から射出された
光の第１のダイクロイックミラー２２０への入射角の角
度分布は、第２のダイクロイックミラー２４０への入射
角の角度分布に比べて大きくなるといえる。

【００４７】また、ダイクロイックミラーの透過特性お
よび反射特性（分離特性）は、一般に、光の入射角度に
依存して変化する。すなわち、光の入射角の角度分布が
大きな光では、ダイクロイックミラーの実際の分離特性
が劣化する。従って、第１と第２のダイクロイックミラ
ー２２０，２４０における実際の分離特性は、第２のダ
イクロイックミラー２４０のほうが第１のダイクロイッ
クミラー２２０に比べて分離特性の変化が少なく高精度
であると言える。

【００４８】ところで、照明光学系からの限られた光量
の光を利用して、投写画像の明るさを可能な限り明るく
するためには、照明光学系から射出された光を、赤色光
と、緑色光と、青色とに可能な限り高精度に分離するこ
とが好ましい。特に、緑色光と赤色光との分離を高精度
に行うことが好ましい。

【００４９】本実施例のプロジェクタでは、上記のよう
に、第１のダイクロイックミラー２２０に比べて分離特
性の変化が少なく高精度な第２のダイクロイックミラー
２４０において、赤色光と緑色光の分離を行っているの
で、第１のダイクロイックミラー２２０で赤色光と緑色
光の分離を行う場合に比べて、高精度に赤色光と緑色光
の分離を実現できる。これにより、照明光学系からの限
られた光量の光を利用して、投写画像の明るさを可能な
限り明るくすることが可能となる。特に、照明光学系１
００から第１のダイクロイックミラー２２０に入射する
光に、約３５度以下または約６０度以上の入射角を有す
る光が含まれている場合に、その効果は大きい。

【００５０】また、本実施例のプロジェクタでは、図２
に示したように、照明光学系１００として、いわゆるイ
ンテグレータ光学系が用いられている。このインテグレ
ータ光学系では、第１のレンズアレイ１４０によって分
割された複数の部分光線束によって形成され、システム
光軸１００ａｘに垂直な面に沿って並ぶ複数の２次光源
像のそれぞれによって、照明領域としての液晶ライトバ
ルブ３００（３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ）が照明さ
れる。このため、このインテグレータ光学系を用いた照
明光学系から射出された光は、インテグレータ光学系を
用いない場合に比べて角度分布が大きくなる傾向にあ
る。従って、インテグレータ光学系を用いたプロジェク
タにおいて、第２のダイクロイックミラー２４０で赤色
光と緑色光とを分離する構成とする効果は、特に大き
い。

【００５１】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。

【００５２】（１）上記実施例では、図２に示すよう
に、照明光学系１００として、いわゆるインテグレータ
光学系が用いられているが、これに限られない。例え
ば、光源装置１２０のみで照明光学系を構成するように
してもよい。この場合には、インテグレータ光学系を用
いた場合に比べて、ダイクロイックミラーに入射する光
の角度分布は小さくなる傾向にある。しかしながら、光
源装置の大きさや、配置関係によっては、ダイクロイッ
クミラーに入射する光の角度分布が大きくなる場合もあ
る。従って、インテグレ−タ光学系を用いないプロジェ
クタにおいても、照明光学系１００から第１のダイクロ
イックミラー２２０に入射する光に、約３５度以下また
は約６０度以上の入射角を有する光が含まれている場合
において、照明光学系からの限られた光量の光を利用し
て、投写画像の明るさを可能な限り明るくすることが可
能となる。

【００５３】（２）上記実施例では、光源装置から射出
された光線束を複数の部分光線束に分割するための光線
束分割素子として、レンズアレイ１４０を用いている
が、レンズアレイ１４０の変わりに、棒状の導光体を用
いることも可能である。導光体としては、例えば、断面
が四角形のガラスロッドや４枚のミラーを組み合わせて
作った中空状のロッド等を利用することができる。この
ような棒状のどう導光体を用いる場合にも、レンズアレ
イ１４０を用いる場合と同様に、複数の擬似光が生じる
ことになるので、本発明を用いる効果は大きい。

【００５４】（３）上記実施例においては、青色光用の
液晶ライトバルブ３００Ｂの直前に配置されたフィール
ドレンズ２８０の光射出面上に光フィルタ２９０を形成
した場合を示しているが、これに限定されるものではな
い。例えば、この光フィルタ２９０を、フィールドレン
ズ２８０と同じ光学ガラスの透光性基材上に形成して、
第１のダイクロイックミラー２２０と青色光用の液晶ラ
イトバルブ３００Ｂとの間のいずれかの位置に配置する
ようにしてもよい。

【００５５】（４）上記実施例では、第１のダイクロイ
ックミラー２２０が青色光成分を反射し、青色光よりも
長波長側の緑色光成分および赤色光成分を透過する場合
を例に示しているが、青色光成分を透過し、青色光より
も長波長側の緑色光成分および赤色光成分を反射する構
成としてもよい。この場合、照明光学系１００の配置位
置は、第１のダイクロイックミラー２２０と反射ミラー
２３０との配置方向に沿って配置される。

【００５６】（５）上記実施例では、透過型の液晶パネ
ルを用いた液晶ライトバルブを備えるプロジェクタを例
に説明しているが、これに限定されるものではない。反
射型の液晶パネルを用いた液晶ライトバルブを備えるプ
ロジェクタにも適用可能である。

【００５７】（６）上記実施例において、光変調装置と
して液晶ライトバルブを備える場合を例に説明している
がこれに限定されるものではない。入射する光を、与え
られた画像信号に応じて変調するタイプのデバイスを光
変調装置として備えるものであれば、本発明を適用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプロジェクタの要部を平面的に示す説
明図である。

【図２】図１の照明光学系１００を拡大して示す説明図
である。

【図３】図２の偏光発生素子アレイ１６０Ａを拡大して
示す説明図である。

【図４】第１のレンズアレイ１４０で分割された１つの
部分光線束によって形成される２次光源像から射出され
て、照明領域に相当する液晶ライトバルブ３００を照明
する光の第１と第２のダイクロイックミラー２２０，２
４０への入射角について示す説明図である。

【符号の説明】

１０００…プロジェクタ １００…照明光学系 １００ａｘ…システム光軸 １２０…光源装置 １２２…光源ランプ １２４…リフレクタ １３０…ＵＶ・ＩＲフィルタ １４０，１５０…レンズアレイ １４２…小レンズ，小レンズ １６０…偏光発生光学系 １６０Ａ，１６０Ｂ…偏光発生素子アレイ ６２…遮光板 ６２ａ…開口面 ６２ｂ…遮光面 ６４…偏光ビームスプリッタアレイ ６４ａ…偏光分離膜 ６４ｂ…反射膜 ６４ｃ…透光性板材 ６６…選択位相差板 ６６ａ…開口層 ６６ｂ…λ／２位相差層 １７０…重畳レンズ ２００…色光分離光学系（波長分離光学系） ２２０，２４０…ダイクロイックミラー ２３０…反射ミラー ２５０…リレー光学系 ２５２…入射側レンズ ２５６…リレーレンズ ２５４，２５８…反射ミラー ２６０…フィールドレンズ（射出側レンズ） ２７０…フィールドレンズ ２８０…フィールドレンズ ２９０…光フィルタ ３００Ｂ，３００Ｇ，３００Ｒ…液晶ライトバルブ（光
変調装置） ４００…クロスダイクロイックプリズム ４１０Ｒ…膜誘電体多層膜 ４１０Ｂ…誘電体多層膜 ５００…投写レンズ（投写光学系） １０１０，１０２０…ダイクロイックミラー １０３０，１０４０，１０５０…ダイクロイックミラー １１００Ｒ，１１００Ｇ，１１００Ｂ…液晶ライトバル
ブ １２００…クロスダイクロイックプリズム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西田 和弘 長野県諏訪市大和三丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H049 BA05 BA06 BB03 BC22 2H088 EA14 EA15 HA13 HA20 HA24 HA28 MA06 2H091 FA05X FA05Z FA10Z FA26X FA26Z FA41Z FD22 LA16

Claims (3)

【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、 照明光学系と、 前記照明光学系から射出された光を、赤、緑、青の３つ
   の色光に分離するための第１と第２の波長分離素子を有
   する波長分離光学系と、 前記赤、緑、青の色光ごとに設けられ、入射する色光
   を、与えられた画像信号に応じて変調する第１ないし第
   ３の光変調装置と、 前記第１ないし第３の光変調装置によって変調された３
   つの変調光を合成する光合成光学系と、 前記光合成光学系から射出された合成光を投写する投写
   光学系と、を備え、 前記照明光学系から射出されて前記第１の波長分離素子
   に入射する光に、約３５度以下または約６０度以上の入
   射角を有する光が含まれている場合において、 前記第１の波長分離素子は、前記照明光学系から入射す
   る光を、青色光としての波長領域に対応する第１波長領
   域以下の光と、前記第１波長領域よりも長波長側の光と
   に分離する特性に設定され、 前記第２の波長分離素子は、分離された前記第１波長領
   域よりも長波長側の光を、緑色光としての波長領域に対
   応する第２波長領域の光と、前記第２波長領域よりも長
   波長側で赤色光としての波長領域に対応する第３波長領
   域以上の光とに分離する特性に設定されることを特徴と
   するプロジェクタ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のプロジェクタであって、 前記第１の波長分離素子と、前記第１波長領域の光であ
   る前記青色光に対応して設けられた前記第１の光変調装
   置との間の光路中には、前記第１波長領域の光を透過す
   るとともに、前記第１波長領域よりも短波長側の光を遮
   光するための光フィルタが設けられており、 前記光フィルタの前記第１の波長領域よりも短波長側の
   光の遮断波長は少なくとも４３０ｎｍ以上に設定されて
   いる、プロジェクタ。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載のプロジェ
   クタであって、 前記照明光学系は、 光源装置と、 前記光源装置から射出された光線束を、複数の部分光線
   束に分割するための光線束分割光学素子と、 前記光線束分割光学素子から射出された前記複数の部分
   光線束を、前記第１ないし第３の光変調装置の光入射面
   上で重畳するための重畳レンズと、を備える、プロジェ
   クタ。