JP2924654B2

JP2924654B2 - ビデオプロジェクタ

Info

Publication number: JP2924654B2
Application number: JP6197352A
Authority: JP
Inventors: 景三河野; 哲守屋; 龍巳高橋; 雅夫野崎
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1994-07-29
Filing date: 1994-07-29
Publication date: 1999-07-26
Anticipated expiration: 2014-07-26
Also published as: US5883681A; JPH0843965A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｒ，Ｇ，Ｂ専用に分離
設置した複数のブラウン管又は複数の液晶パネルに表示
した映像を、光増幅する複数の空間光変調素子に結像さ
せて、クロス型の３色合成部材を経たカラー映像を１つ
の投射レンズで拡大投射するよう構成したビデオプロジ
ェクタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、映像情報の多様化・高画質化が進
み、ハイビジョン放送規格やコンピータ・グラフィクス
のＳＶＧＡ規格に代表される高品質映像データが増加
し、これに伴って高品質映像データを拡大表示するため
に、各種のビデオプロジェクタが盛んに提案されてい
る。

【０００３】この種のビデオプロジェクタにおいて、図
示を省略するものの、ブラウン管（以下、ＣＲＴと記
す）に表示した映像を直接光学的に拡大してスクリーン
に投射するものや、小型の液晶パネルをライトバルブと
して駆動させ、この液晶パネルに表示した映像を光学的
に拡大してスクリーンに投射するものがある。

【０００４】これらの方法で高輝度を再現するには、Ｃ
ＲＴ又は液晶パネルに表示した映像を明るくしなくては
ならない。即ち、ＣＲＴの場合、映像を明るくするには
電子ビームの出力を上げればよいが、出力を高めるとＣ
ＲＴの性質上、精細な映像を映し出せなくなる。一方、
液晶パネルの場合、液晶パネル後方の光源からの光をい
かに多く液晶パネルに通過させるかによつて明るさが左
右されるが、光の通過量を多くするために液晶パネル内
の窓（画素）の面積を大きくすると、画素数が減少し、
これにより解像度が低下する。従って、上記したような
各方法では、高精細度と高輝度との両立が困難である。

【０００５】そこで、ＣＲＴ又は液晶パネルに表示した
映像を、光増幅する空間光変調素子（商品名＝ＩＬＡ：
ＩｍａｇｅＬｉｇｈｔＡｍｐｒｉｆｉｅｒ）を用い
て、高精細と高輝度との両立を可能としたビデオプロジ
ェクタが、エレクトロニクスライフ…１９９３年９月号
（頁１１７〜頁１２１）に開示されている。

【０００６】図１０は１つのＣＲＴと１つの空間光変調
素子とを用いた従来のビデオプロジェクタを説明するた
めの原理図、図１１は図１０に示した空間光変調素子の
構成及び動作を説明するための側面図、図１２はＲ，
Ｇ，Ｂに分離した複数のＣＲＴと複数の空間光変調素子
とを用いた従来のカラー方式によるビデオプロジェクタ
を説明するための斜視図である。

【０００７】図１０に示した従来のビデオプロジェクタ
１は、１つのＣＲＴに表示した映像を直接光学的に拡大
することなく、光増幅する空間光変調素子を介してして
光学的に拡大するよう構成されており、同図において、
２はＣＲＴ，３は書き込みレンズ，４は空間光変調素
子，５は読み出し用の光源，６は偏光ビームスプリッ
タ，７は投射レンズ，８はスクリーンである。尚、ＣＲ
Ｔ２に置換して図示しない液晶パネルを採用する場合も
ある。

【０００８】ここで、従来のビデオプロジェクタ１の動
作を説明する前に、図１１を用いて光増幅する空間光変
調素子４の構成及び動作について説明する。

【０００９】図１１に拡大して示した如く、空間光変調
素子４は、読み出し光ＲＬを微弱な書き込み光（映像）
ＷＬで変調する映像光増幅器であり、その増幅度は１０
０万倍を有するものである。

【００１０】上記空間光変調素子４は、２枚のガラス基
板４ａ，４ｂに挟まれた数層の薄膜だけで構成され、画
素分割の微細加工なく形成されている。即ち、２枚のガ
ラス基板４ａ，４ｂの内側に設けた透明電極４ｃ，４ｄ
間には、光導電層４ｅ，遮光膜４ｆ，誘電体ミラー４
ｇ，液晶４ｈが図示の順序でサンドイッチ状に積層して
膜付けされており、且つ、両透明電極４ｃ，４ｄ間には
交流バイアス電源４ｉにより交流バイアス電圧が１０Ｖ
前後印加されている。従って、空間光変調素子４は、ガ
ラス基板４ａ側に加えた微弱な書き込み光ＷＬに応じ
て、光導電層４ｅで光電変換によるインピーダンス変化
が発生し、液晶４ｈの両端に掛る電圧が制御される一
方、この時、読み出し用の光源からの光ＫＬをガラス基
板４ｂ側に加えると、光源からの光ＫＬは液晶４ｈを通
り、誘電体ミラー４ｇで全反射され、再び液晶４ｈを経
る間に光学的変調を受ける。この動作において、読み出
し光ＲＬは液晶層４ｈで書き込み光ＷＬに対応した偏光
状態に変化し、変調されている。従って、空間光変調素
子４の特徴は、書き込み光ＷＬの光量に応じて、読み出
し光ＷＬの変調を制御しているにもかかわらず、誘電体
ミラー４ｇで完全遮断することで、書き込み光ＷＬと読
み出し光ＲＬの相互干渉が排除され、各々を独立させて
取り扱えるように構成されている。この際、光導電層４
ｅにアモルファスシリコンを用いているため高感度であ
り、微弱な書き込み光ＷＬで良く、これによって書き込
み用としてＣＲＴを用いた場合はビーム電流を小さくで
き、又は書き込み用として液晶パネルを用いた場合は駆
動電流を小さくできるので、高解像度の書き込みが可能
となる。

【００１１】図１０に戻り、上記のように構成した空間
光変調素子４を用いた従来のビデオプロジェクタ１の動
作は、まず、ＣＲＴ２に表示した映像を、書き込みレン
ズ３を通して空間光変調素子４のガラス基板４ａ側に入
射して光電導層４ｅに結像させる。一方、読み出し用の
光源５からの光ＫＬが偏光ビームスプリッタ６によって
Ｓ偏光成分だけが選択されて空間光変調素子４のガラス
基板４ｂ側に入射され、上述の如く液晶層４ｈで書き込
み光（映像）ＷＬに対応して偏光状態が変調され出力さ
れる。そして、空間光変調素子４から出力された読み出
し光ＲＬは、Ｐ偏光成分のみが偏光ビームスプリッタ６
を通過し、光の強度に対応して変調された映像に変換さ
れた後、投射レンズ７を通してスクリーン８に拡大投射
される。

【００１２】この際、上記偏光ビームスプリッタ６は、
ガラス材を用いて立方体形状に形成され、且つ、ガラス
材の内部には対角線に沿って誘電体多層膜６ａが膜付け
形成されている。

【００１３】次に、上記した従来のビデオプロジェクタ
１の原理を応用して、且つ、Ｒ，Ｇ，Ｂに分離設置した
複数のＣＲＴと複数の空間光変調素子とを用いた従来の
カラー方式によるビデオフロジェクタ１０について図１
２を用いて説明する。尚、上記した従来のビデオプロジ
ェクタ１と同一構成部材については、同一の符号を付し
て説明すると共に、Ｒ，Ｇ，Ｂ専用の構成部材にはＲ，
Ｇ，Ｂの補助符号を夫々付して説明する。

【００１４】図１２に示した従来のカラー方式によるビ
デオフロジェクタ１０は、３色のＲ（赤），Ｇ（緑），
Ｂ（青）に対応して夫々各色専用のＣＲＴ２Ｒ，２Ｇ，
２Ｂ（ここでは２Ｒのみ図示）に表示した映像を、書き
込み用レンズ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ（ここでは３Ｒのみ図
示）を通して複数の空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに
夫々結像させている。一方、読み出し用の光源５からの
光ＫＬは、ミラー１１を経てダイクロイックフィルター
１２Ｂ，１２Ｇ，１２Ｒの順にＢ，Ｇ，Ｒの波長域への
分離と３系統の光路に分離され、更にミラー１３Ｂ，１
３Ｇ，１３Ｒを経て偏光ビームスプリッタ６Ｂ，６Ｇ，
６Ｒに夫々入射している。そして、偏光ビームスプリッ
タ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂでは、前記したと同様に空間光変調
素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂから夫々出力されたＲ，Ｇ，Ｂ成
分の読み出し光がＲ，Ｇ，Ｂ成分ごとに変調されて、各
色に対応した３本の投射レンズ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを通し
て投射されてスクリーン上でカラー映像に合成されてい
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図示を省略
したものの、ＣＲＴに表示した映像を直接光学的に拡大
してスクリーンに投射するものや、小型の液晶パネルを
ライトバルブとして駆動させ、この液晶パネルに表示し
た映像を光学的に拡大してスクリーンに投射する方法で
は、前述したように両方法共に高精細度と高輝度の両立
が困難である。

【００１６】一方、図１２に示したように、Ｒ，Ｇ，Ｂ
専用に複数のＣＲＴ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ及び複数の空間光
変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを用いた従来のカラー方式に
よるビデオプロジェクタ１０では、Ｒ，Ｇ，Ｂ成分の出
力を３本の投射レンズ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを通してスクリ
ーン上でカラー合成しているため、Ｒ，Ｇ，Ｂ成分の夫
々の映像を３色重ね合わせるよう調整する際には、ビデ
オプロジェクタ１０の設置時にスクリーンに投射しなが
ら行わねばならないことから、ビデオプロジェクタ１０
の設置時の作業が非常に煩雑で困難であると共に、熟練
した作業員が設置場所に向かわねばならないので不便で
ある。

【００１７】また３本の投射レンズ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを
用いることから、ズームレンズ（図示せず）の使用が困
難であり、固定焦点のレンズを用いた場合はスクリーン
迄の距離が限定され、設定スペースの自由度が制限され
る。

【００１８】更に、３本の投射レンズ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ
を用いることから、ビデオプロジェクタ１０のコストが
高価となり、低価化に寄与できないなどの問題が生じて
いる。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
てなされたものであり、第１の発明は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３
色に対応した複数のブラウン管又は複数の液晶パネルに
表示した映像を、各色ごとに設けた複数の空間光変調素
子の一方の面側に夫々結像させ、且つ、読み出し用の光
源からの光を前記複数の空間光変調素子の他方の面側に
入射させ、前記複数の空間光変調素子の他方の面側から
出力されたＲ、Ｇ、Ｂ成分からなる複数の読み出し光を
投射レンズにより投射するビデオプロジェクタにおい
て、前記光源からの光をＲ、Ｇ、Ｂの３色の光に分離す
るクロス型の３色分光部材と、前記複数の空間光変調素
子の他方の面側から夫々出力されたＲ、Ｇ、Ｂ成分から
なる複数の読み出し光を３色合成する前記３色分光部材
と空間的に分離されたクロス型の３色合成部材と、前記
クロス型の３色合成部材で３色合成されたカラー映像を
投射する１つの投射レンズとを具備してなり、前記３色
分光部材と前記３色合成部材とを重ね合わせると共に、
この際、前記光源からの光が入射する前記３色分光部材
の面と３色合成された映像を投射する前記３色合成部材
の面とを同一方向に設定し、且つ、分離した各光を出射
する前記３色分光部材の各面と前記複数の空間光変調素
子からの複数の読み出し光を入射する前記３色合成部材
の各面とを各色ごとに同一方向に設定したことを特徴と
するビデオプロジェクタである。

【００２０】また、第２の発明は、第１の発明のビデオ
プロジェクタにおいて、前記３色分光部材及び前記３色
合成部材と、各色ごとに設けた前記複数の空間光変調素
子との間に、２か所の誘電体多層膜を平行に分離形成し
た複数の偏光ビームスプリッタ・ブロックを各色ごとに
配置し、前記３色分光部材を通過した前記光源からの光
を前記複数の偏光ビームスプリッタ・ブロックにて偏光
して光軸を変え、各色ごとのＳ偏光成分を前記複数の空
間光変調素子の他方の面側に入射させ、該他方の面側か
ら夫々出力されたＲ、Ｇ、Ｂ成分からなる複数の読み出
し光を前記複数の偏光ビームスプリッタ・ブロックにて
夫々Ｐ偏光成分のみを取り出して前記３色合成部材に入
射させるよう構成したことを特徴とするビデオプロジェ
クタである。

【００２１】

【実施例】以下に本発明に係わるビデオプロジェクタの
一実施例を図１乃至図９を参照して＜第１実施例＞，＜
第２実施例＞の順に詳細に説明する。

【００２２】＜第１実施例＞図１は本発明に係わる第１
実施例のビデオプロジェクタを説明するため模式的に示
した斜視図、図２は同第１実施例のビデオプロジェクタ
において、上段に設置した読み出し用の光源側を示した
上面図、図３は同第１実施例のビデオプロジェクタにお
いて、上段に設置した読み出し用の光源側及び下段に設
置したブラウン管側を示した側断面図、図４は同第１実
施例のビデオプロジェクタにおいて、下段に設置しブラ
ウン管側を示した下面図、図５（Ａ），（Ｂ）は図１に
示したクロス型の３色分光部材を説明するための斜視
図、図６（Ａ），（Ｂ）は図１に示した偏光ビームスプ
リッタ・ブロックを説明するための斜視図、図７
（Ａ），（Ｂ）は図１に示したクロス型の３色合成部材
を説明するための斜視図である。

【００２３】尚、説明の便宜上、先に従来例で示した構
成部材と同一構成部材に対しては同一の符号を付して説
明すると共に、ここでもＲ，Ｇ，Ｂ専用の構成部材には
Ｒ，Ｇ，Ｂの補助符号を夫々付して説明する。

【００２４】図１に示した本発明に係わる第１実施例の
ビデオプロジェクタ２０では、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ
（青）専用に分離設置した複数のブラウン管（以下、Ｃ
ＲＴと記す）２Ｒ，２Ｂ，２Ｇに表示した映像を、複数
の書き込み用レンズ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂを通して各色ごと
に設置した複数の空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの一
方の面側に夫々結像させ、且つ、読み出し用の光源５か
らの光をクロス型の３色分光部材２５によりＲ，Ｇ，Ｂ
の３色の光に分離し、３色に分離した光を上下の２か所
に誘電体多層膜２６ａ，２６ｂを平行に分離形成した複
数の偏光ビームスプリッタ・ブロック２６Ｒ，２６Ｇ，
２６Ｂに夫々通して複数の空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，
４Ｂの他方の面側に入射させ、これら空間光変調素子４
Ｒ，４Ｇ，４Ｂの他方の面側から出力されたＲ，Ｇ，Ｂ
成分からなる複数の読み出し光をクロス型の３色合成部
材２８により３色合成して、３色合成したカラー映像を
１つの投射レンズ７により拡大投射するよう構成したこ
とを特徴とするものである。

【００２５】図１において、Ｒ，Ｇ，Ｂ専用に夫々分離
して用意した複数のＣＲＴ２Ｒ，２Ｂ，２Ｇは、“十字
状”のクロス点から離れて略直交した３方に設置されて
いる。上記“十字状”のクロス点には、後述するように
上段にクロス型の３色分光部材２５と、下段にクロス型
の３色合成部材２８とが同軸的に重ねて合わせて設置さ
れている。また、複数のＣＲＴ２Ｒ，２Ｂ，２Ｇに対応
して、複数の書き込み用レンズ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂと複数
の空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ（４Ｇの図示はを省
略）とが各色ごとに設けられている。そして、ＣＲＴ２
Ｒ，２Ｂ，２Ｇに表示した各色の映像を、書き込み用レ
ンズ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂを通して空間光変調素子４Ｒ，４
Ｇ，４Ｂの一方の面側となるガラス基板４ａ（図１１）
から入射して光電導層４ｅ（図１１）に夫々結像してい
る。尚、ここで用いた空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ
は、先に図１１を用いて説明した空間光変調素子４をそ
のまま各色ごとに設置しているので、空間光変調素子４
Ｒ，４Ｇ，４Ｂの動作については先の説明を参照された
い。この際、ＣＲＴ２Ｒ側のチャンネルと、ＣＲＴ２Ｂ
側のチャンネルとが、ＣＲＴ２Ｇ側のＧチャンネルに対
して直交して設置され、且つ、各チャンネルからの映像
を、後述するように投射レンズ７まで導く光路系の構成
部材は、下記する読み出し用の光源５側に対して下段に
設置されている。

【００２６】一方、図２及び図３に示した如く、上段に
設置した読み出し用の光源５側では、光源５からの光Ｋ
Ｌを集光レンズ２１を通してミラー２２で略直角に反射
させ、更にレンズ２３を通してミラー２４で略直角に反
射させて、上段の“十字状”のクロス点に設置したクロ
ス型の３色分光部材２５に入射させている。

【００２７】ここで、クロス型の３色分光部材２５（２
５Ａ，又は２５Ｂ）の構造形態は、図５（Ａ）に拡大し
て示したようなクロス型プリズム状のフィルターとか、
あるいは図５（Ｂ）に拡大して示したようなクロス型板
状のフィルターとか、いずれか一方を採用している。

【００２８】即ち、図５（Ａ）に拡大して示したような
クロス型プリズム状のフィルターで構成した３色分光部
材２５Ａは、耐熱性の良いガラス材を用いて直方体形状
に形成され、且つ、頂角が９０度の２等辺３角形のガラ
スブロック４個を透明の接着剤で接合したものであり、
その境界面（接合面）には赤色波長帯を反射するＲダイ
クロイック膜２５ｅと青色波長帯を反射するＢダイクロ
イック膜２５ｆとが各々膜付けされている。従って、ク
ロス型プリズム状の３色分光部材２５Ａの特徴は、クロ
ス点Ｏが切れ目なく良好に形成されるので、３色分光性
能が良いものの、製作時にコスト高になる傾向をもって
いる。

【００２９】ここで、３色分光部材２５Ａの動作を説明
すると、３色分光部材２５Ａの面２５ａに入射した光源
５からの光ＫＬは、Ｒダイクロイック膜２５ｅとＢダイ
クロイック膜２５ｆとのクロス点Ｏを境にして分離動作
が異なっている。

【００３０】まず、３色分光部材２５Ａの面２５ａに入
射した光源５からの光ＫＬのうちで、クロス点Ｏより図
示右側においては、Ｒダイクロイック膜２５ｅで赤色波
長帯（長波長）が反射され、反射した光が角度を変えて
Ｂダイクロイック膜２５ｆを通過して面２５ｂからＲ
（赤）光のみが出射する。また、Ｒダイクロイック膜２
５ｅを通過した光は、次にＢダイクロイック膜２５ｆで
青色波長帯（短波長）が反射され、反射した光が角度を
変えて面２５ｄからＢ（青）光のみが出射する。更に、
Ｒダイクロイック膜２５ｅ及びＢダイクロイック膜２５
ｆ双方を通過した光（緑色光）は直進して、面２５ｃか
らＧ（緑）光のみが出射する。

【００３１】一方、３色分光部材２５Ａの面２５ａに入
射した光源５からの光ＫＬのうちで、クロス点Ｏより図
示左側においては、Ｂダイクロイック膜２５ｆで青色波
長帯（短波長）が反射され、反射した光が角度を変えて
Ｒダイクロイック膜２５ｅを通過して面２５ｄからＢ光
のみが出射する。また、Ｂダイクロイック膜２５ｆを通
過した光は、次にＲダイクロイック膜２５ｅで赤色波長
帯（長波長）が反射され、反射した光が角度を変えて面
２５ｂからＲ光のみが出射する。このように、３色分光
部材２５Ａの動作では、赤色波長の分光はＲダイクロイ
ック膜２５ｅの反射とＢダイクロイック膜２５ｆの透過
で行われ、青色波長の分光はＢダイクロイック膜２５ｆ
の反射とＲダイクロイック膜２５ｅの透過で行われ、緑
色波長帯はＲダイクロイック膜２５ｅ及びＲダイクロイ
ック膜２５ｆの双方を（通過）した中間波長帯が取り出
される。

【００３２】一方、図５（Ｂ）に拡大して示したような
クロス型板状のフィルターで構成した３色分光部材２５
Ｂは、耐熱性の良い複数の透明なガラス又は樹脂板など
に上記と同様に膜付けした後、クロス状に突き合わせて
組立て形成し、上記と同様に光源５からの光ＫＬをＲ，
Ｇ，Ｂの３色の光に分離している。従って、クロス型板
状の３色分光部材２５Ｂの特徴は、複数の透明なガラス
又は樹脂板などを交差させる際にクロス点に切れ目がで
きるため３色分光性能がやや劣るものの、板材を用いて
いるためコスト的には安価となる傾向をもっている。

【００３３】この際、読み出し用の光源５からの不定偏
光々である光ＫＬは、あらゆる方向から３色分光部材２
５に入射されているので、３色分光性能をそれほど要求
しないローコストタイプのビデオプロジェクタ２０とし
て構成する場合には、図５（Ｂ）に拡大して示したよう
な安価なクロス型板状の３色分光部材２５Ｂを用いた方
が良いし、一方、業務用などで３色分光性能を要求する
場合には、図５（Ａ）に拡大して示したような性能の良
いクロス型プリズム状の３色分光部材２５Ａを用いれば
良い。

【００３４】図１に戻り、クロス型の３色分光部材２５
（２５Ａ）の面２５ｂ，２５ｃ，２５ｄに夫々対向し
て、複数の偏光ビームスプリッタ・ブロック２６Ｒ，２
６Ｇ，２６Ｂが各色ごとに設置されている。上記複数の
偏光ビームスプリッタ・ブロック２６Ｒ，２６Ｇ，２６
Ｂの構造は、図６（Ａ）に拡大して示した如く、光の入
出力の方向に透明窓２７ａ，２７ｂ，２７ｃを備えた板
金などの密閉容器２７の中に誘電体多層膜２６ａ，２６
ｂが膜付けされたガラス板材２６ｃ，２６ｄが上下に平
行に配置されると共に、ガラス材と略同等の屈折率の透
明液体が充填されており、光の復屈折を防ぎ、且つビー
ム偏光の安定化をはかっている。ここでは、偏光ビーム
スプリッタ・ブロック２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂは、１つ
の面に入射した不定偏光々を光の吸収なく且つ光透過率
良くＳ偏光々とＰ偏光々とに分離する機能を備えてお
り、誘電体多層膜２６ａ，２６ｂを上下に２か所夫々設
けたことによって、Ｓ偏光々とＰ偏光々の分離精度が向
上し、純度の高いＳ偏光々が空間光変調素子４Ｒ，４
Ｇ，４Ｂに夫々入射でき、コントラスト・レシオの高い
出力光を得ることができる。尚、偏光ビームスプリッタ
・ブロック２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂを形成する場合に、
図６（Ｂ）に拡大して示した如く、接合部が平行な３個
のガラスブロックに別けて透明の接着剤で接合し、その
境界面（接合面）に誘電体多層膜２６ａ，２６ｂを膜付
けする構造でも良い。

【００３５】上記のように形成した偏光ビームスプリッ
タ・ブロック２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂは、全て同一の構
造で形成されており、例えば偏光ビームスプリッタ・ブ
ロック２６Ｒの動作について説明すると、クロス型の３
色分光部材２５で分離されたＲ光を上段の透明窓２７ａ
から入射させ、このＲ光を上段の誘電体多層膜２６ａ
と、下段の誘電体多層膜２６ｂとでＳ偏光成分のみを反
射させて、光軸を変えて上段の透明窓２７ａと反対側の
下段の透明窓２７ｂから出射させている。この際、偏光
ビームスプリッタ・ブロック２６Ｒに設けた下段の透明
窓２７ｂは、先に説明した空間光変調素子４Ｒの他方の
面となるガラス基板４ｂ（図１１）側と対向しており、
下段の透明窓２７ｂから出射したＲ光のＳ偏光成分は空
間光変調素子４Ｒのガラス基板４ｂ側に入射され、ここ
で空間光変調素子４Ｒに入射したＲ光のＳ偏光成分は図
１１図で説明したように液晶４ｈを通過したのち誘電体
ミラー４ｇで反射され、再び液晶４ｈを通過してＲ成分
の読み出し光として出力される。この間にＲ成分の読み
出し光は、液晶４ｈでＣＲＴ２Ｒによる書き込み光（映
像）に対応して偏光状態が変調され、光の強度に対応し
た映像に変換されて、Ｒ成分の読み出し光として出力さ
れ、更にＲ成分の読み出し光はＰ偏光成分のみが下段の
誘電体多層膜２６ｂを透過して上段の透明窓２７ａと同
一側に形成した下段の透明窓２７ｃから後述するクロス
型の色合成部材２８に入射している。以下、同様に偏光
ビームスプリッタ・ブロック２６Ｇ，２６Ｂの動作が行
われ、空間光変調素子４Ｇ，４ＢからのＧ，Ｂ成分の読
み出し光は、偏光ビームスプリッタ・ブロック２６Ｇ，
２６Ｂを経てＧ，Ｂ成分の読み出し光のうちでＰ偏光成
分のみがクロス型の色合成部材２８に入射している。

【００３６】次に、クロス型の色合成部材２８は、下段
の“十字状”のクロス点に設置されており、且つ、この
上に先に説明したクロス型の分光部材２５が同軸的に位
置していると共に、色合成部材２８の周辺には偏光ビー
ムスプリッタ・ブロック２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂが対向
設置されている。

【００３７】ここで、クロス型の３色合成部材２８（２
８Ａ，又は２８Ｂ）の構造形態は、前記した３色分光部
材２５（２５Ａ，又は２５Ｂ）の構造形態と同一構造形
態となっており、図７（Ａ）に拡大して示したようなク
ロス型プリズム状のフィルターとか、あるいは図７
（Ｂ）に拡大して示したようなクロス型板状のフィルタ
ーとか、いずれか一方を採用している。言い換えると、
クロス型の３色合成部材２８（２８Ａ，又は２８Ｂ）
は、先に説明した３色分光部材２５（２５Ａ，又は２５
Ｂ）と同様に４ブロックからなり、Ｒダイクロイック膜
２８ｅとＢダイクロイック膜２８ｆとが膜付けされ、光
の分離動作とは逆の動作でＲ，Ｇ，Ｂ成分の読み出し光
を３色合成している。

【００３８】例えば、図７（Ａ）において、偏光ビーム
スプリッタ・ブロック２６ＧからのＧ成分の読み出し光
は、３色合成部材２８Ａの面２８ｃから入射して、Ｒダ
イクロイック膜２８ｅ及びＢダイクロイック膜２８ｆを
通過して、３色合成部材２８Ａの面２８ａから直接出射
する。一方、偏光ビームスプリッタ・ブロック２６Ｒか
らのＲ成分の読み出し光及び偏光ビームスプリッタ・ブ
ロック２６ＢからのＢ成分の読み出し光は、Ｒダイクロ
イック膜２８ｅとＢダイクロイック膜２８ｆとのクロス
点Ｏを境に下記の如く作用する。

【００３９】先ず、３色合成部材２８Ａの面２８ｂに入
射したＲ成分の読み出し光のうちで、クロス点Ｏより図
示左側においては、Ｒダイクロイック膜２８ｅで反射さ
れ、反射した光が角度を変えてＧ成分の読み出し光と合
流し、Ｂダイクロイック膜２８ｆを通過して３色合成部
材２８Ａの面２８ａから出射する。一方、３色合成部材
２８Ａの面２８ｂに入射したＲ成分の読み出し光のうち
で、クロス点Ｏより図示右側においては、Ｂダイクロイ
ック膜２８ｆを通過した後、Ｒダイクロイック膜２８ｅ
で反射され、Ｇ成分の読み出し光と合流した後、３色合
成部材２８Ａの面２８ａから出射する。更に、３色合成
部材２８Ａの面２８ｄに入射したＢ成分の読み出し光の
うちで、クロス点Ｏより図示左側においては、Ｂダイク
ロイック膜２８ｆで反射され、反射した光が角度を変え
てＧ成分の読み出し光と合流し、Ｒダイクロイック膜２
８ｅを通過して３色合成部材２８Ａの面２８ａから出射
する。一方、３色合成部材２８Ａの面２８ｄに入射した
Ｂ成分の読み出し光のうちで、クロス点Ｏより図示右側
においては、Ｒダイクロイック膜２８ｅを通過した後、
Ｂダイクロイック膜２８ｆで反射され、Ｇ成分の読み出
し光と合流した後、３色合成部材２８Ａの面２８ａから
出射する。

【００４０】以上のようにＲ成分の読み出し光及びＢ成
分の読み出し光は、３色合成部材２８Ａ内でＧ成分の読
み出し光と合流して、１本のカラー映像に合成され、こ
のカラー映像を３色合成部材２８Ａの面２８ａ側に設置
した１つの投射レンズ７（図３，図４）から投射するよ
うになっている訳であるが、Ｒ成分の読み出し光及びＢ
成分の読み出し光は１回反射のためにＧ成分の読み出し
光とは映像が反転することから、予めＣＲＴ２Ｒ及びＣ
ＲＴ２Ｂに表示した映像を反転させて対応している。

【００４１】更に、３色分光部材２５と３色合成部材２
８とを上下に重ね合わせる際に、読み出し用の光源５か
らの光ＫＬが入射する３色分光部材２５の面２５ａと３
色合成された映像を投射する３色合成部材２８の面２８
ａとを同一方向に設定し、且つ、分離した各光を出射す
る３色分光部材２５の各面２５ｂ〜２５ｄと複数の空間
光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂからの複数の読み出し光を
入射する３色合成部材２８の各面２８ｂ〜２８ｄとを各
色ごとに同一方向に設定したことになる。

【００４２】この際、３色合成性能をそれほど要求しな
いローコストタイプのビデオプロジェクタ２０として構
成する場合には、図７（Ｂ）に拡大して示したような安
価なクロス型板状の３色合成部材２８Ｂを用いた方が良
いし、一方、業務用などで３色合成性能を要求する場合
には、図７（Ａ）に拡大して示したような性能の良いク
ロス型プリズム状の３色合成部材２８Ａを用いれば良
い。

【００４３】尚、前述した如く、読み出し用の光源５か
らの不定偏光々である光ＫＬを３色の光に分離する際
に、３色分光性能をそれほど要求しないローコストタイ
プのビデオプロジェクタ２０としてクロス型板状の３色
分光部材２５Ｂを用いて構成した場合でも、３色合成時
に３色合成性能の良いクロス型プリズム状の３色合成部
材２８Ａを用いれば、Ｒダイクロイック膜２８ｅとＢダ
イクロイック膜２８ｆとのクロス点Ｏが切れ目なく良好
に形成されているので、クロス型板状の３色分光部材２
５Ｂを用いたローコストタイプでも、カラー映像を高画
質に拡大表示できる。

【００４４】上記詳述した本発明に係わる第１実施例の
ビデオプロジェクタ２０によると、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色に
対応した複数のＣＲＴ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂに表示した映像
を、各色ごとに設けた複数の空間光変調素子４Ｒ，４
Ｇ，４Ｂの一方の面側に夫々結像させ、且つ、読み出し
用の光源５からの光ＫＬをクロス型の３色分光部材２５
でＲ，Ｇ，Ｂの３色の光に分離して複数の空間光変調素
子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの他方の面側に入射させ、複数の空
間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂから夫々出力されたＲ，
Ｇ，Ｂ成分からなる複数の読み出し光をクロス型の３色
合成部材２８で３色合成しているので、３色合成部材２
８で３色合成されたカラー映像を１つの投射レンズ７で
スクリーンに投射できる光学系となり、従来のカラー方
式のビデオプロジェクタに比べて投射レンズの数が減
り、第１実施例のビデオプロジェクタ２０の構成が簡単
となりコスト軽減に寄与できるばかりでなく、Ｒ，Ｇ，
Ｂの３色の映像の重ね合わせ調整は工場で行い得るの
で、熟練した作業員を設置場所に向かわせることなく、
誰がビデオプロジェクタ２０を設置しても簡単な作業に
より、高精細度で且つ高輝度なカラー映像をスクリーン
に投射できる。更に、投射レンズ７が１本になるとズー
ムレンズの使用が可能となり、設置スペースの自由度が
増す。

【００４５】＜第２実施例＞図８は本発明に係わる第２
実施例のビデオプロジェクタにおいて、上段に設置した
読み出し用の光源側を示した上面図、図９は同第２実施
例のビデオプロジェクタにおいて、下段に設置したブラ
ウン管側を示した上面図である。

【００４６】尚、説明の便宜上、先に従来例で示した構
成部材及び第１実施例の構成部材と同一構成部材に対し
ては同一の符号を付して説明すると共に、ここでは第１
実施例と異なる点を中心に簡略に説明する。

【００４７】図８及び図９に示した本発明に係わる第２
実施例のビデオプロジェクタ３０では、第１実施例の技
術思想をそのまま投入して、ビデオプロジェクタ３０の
占有面積を小さくするよう小型化を図っている。

【００４８】先に説明した第１実施例のビデオプロジェ
クタ２０では、先に説明したようにＣＲＴ２Ｒ側のチャ
ンネルと、ＣＲＴ２Ｂ側のチャンネルとが、ＣＲＴ２Ｇ
側のＧチャンネルに対して直交して設置されているた
め、ビデオプロジェクタ２０の占有面積が大きく、スペ
ース効率が悪いことから、これを改善すべく、第２実施
例のビデオプロジェクタ３０では、図８及び図９に示し
たように各構成部材を設置している。

【００４９】即ち、図８に示した如く、上段に設置した
読み出し用の光源５側においては、光源５からの光ＫＬ
をクロス型の３色分光部材２５でＲ光，Ｇ光，Ｂ光に分
離した後、３色分光部材２５の面２５ｂから出たＲ光は
ミラー３１を介して偏光ビームスプリッタ・ブロック２
６Ｒへ、３色分光部材２５の面２５ｃから出たＧ光はそ
のまま直進させて偏光ビームスプリッタ・ブロック２６
Ｇへ，３色分光部材２５の面２５ｄから出たＢ光はミラ
ー３２を介して偏光ビームスプリッタ・ブロック２６Ｂ
へ夫々入射させ、ここで偏光ビームスプリッタ・ブロッ
ク２６Ｒ，２６Ｂの入射光軸を偏光ビームスプリッタ・
ブロック２６Ｇの入射光軸と略平行になるよう設置して
いる。

【００５０】また、図９に示した如く、上段の光源５側
と対応して下段側では、ＣＲＴ２Ｒ側のチャンネルの光
軸と、ＣＲＴ２Ｂ側のチャンネルの光軸とが、ＣＲＴ２
Ｇ側のチャンネルの光軸と略平行になるように、偏光ビ
ームスプリッタ・ブロック２６Ｒを経由したＲ成分の読
み出し光をミラー３３を介してクロス型の３色合成部材
２８の面２８ｂへ、偏光ビームスプリッタ・ブロック２
６Ｇを経由したＧ成分の読み出し光をそのまま直進させ
て３色合成部材２８の面２８ｃへ、偏光ビームスプリッ
タ・ブロック２６Ｂを経由したＢ成分の読み出し光をミ
ラー３４を介して３色合成部材２８の面２８ｄへ入射さ
せている。

【００５１】この際、ミラー３３，３４を追加したこと
により、Ｒ成分の読み出し光及びＢ成分の読み出し光
は、光路中で第１実施例よりも一回多く反射するので、
Ｇ成分の読み出し光とは映像が反転しなくなり、予めＣ
ＲＴ２Ｒ及びＣＲＴ２Ｂに表示した映像を反転させる必
要がなくなる。

【００５２】従って、本発明に係わる第２実施例のビデ
オプロジェクタ３０は、第１実施例のビデオプロジェク
タ２０と略同様の効果が得られると共に、とくに、ビデ
オプロジェクタ３０を小型化でき、更に、ＣＲＴ２Ｒ，
２Ｇ，２Ｂに表示した映像を反転させる必要がないなど
の利点がある。

【００５３】尚、第１，第２実施例のビデオプロジェク
タ２０，３０の構成において、３色分光部材２５（２５
Ａ，又は２５Ｂ）と、３色合成部材２８（２８Ａ，又は
２８Ｂ）とは、使用機能は３色分離と３色合成とで異な
るものの、構造形態は前述したように両者２５，２８共
に同一であることから、読み出し用の光源５側を下方
に、投射レンズ７側を上方に設置する構成も可能である
ことは明らかである。

【００５４】更に、第１，第２実施例のビデオプロジェ
クタ２０，３０では、Ｒ，Ｇ，Ｂ専用に分離設置した複
数のブラウン管（以下、ＣＲＴと記す）２Ｒ，２Ｂ，２
Ｇに表示した画像を、複数の書き込み用レンズ３Ｒ，３
Ｇ，３Ｂを通して複数の空間光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４
Ｂの一方の面側に夫々結像させて説明したが、図示を省
略するものの、Ｒ，Ｇ，Ｂ専用に分離設置した複数の液
晶パネルに表示した画像を、複数の書き込み用レンズ３
Ｒ，３Ｇ，３Ｂを通して複数の空間光変調素子４Ｒ，４
Ｇ，４Ｂの一方の面側に夫々結像させても良く、この場
合でも第１，第２実施例と同様の効果が得られることは
明かである。

【００５５】

【発明の効果】以上詳述した本発明に係わるビデオプロ
ジェクタにおいて、請求項１記載によると、Ｒ，Ｇ，Ｂ
の３色に対応した複数のブラウン管（ＣＲＴ）又は複数
の液晶パネルに表示した映像を、各色ごとに設けた複数
の空間光変調素子の一方の面側に夫々結像させ、且つ、
読み出し用の光源からの光をクロス型の３色分光部材で
Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の光に分離して複数の空間光変調素子
の他方の面側に入射させ、複数の空間光変調素子から夫
々出力されたＲ，Ｇ，Ｂ成分からなる複数の読み出し光
をクロス型の３色合成部材で３色合成しているので、３
色合成部材で３色合成されたカラー映像を１つの投射レ
ンズでスクリーンに投射できる光学系となり、従来のカ
ラー方式のビデオプロジェクタに比べて投射レンズの数
が減り、本発明のビデオプロジェクタの構成が簡単とな
りコスト軽減に寄与できるばかりでなく、Ｒ，Ｇ，Ｂの
３色の映像の重ね合わせ調整は工場で行い得るので、熟
練した作業員を設置場所に向かわせることなく、誰がビ
デオプロジェクタを設置しても簡単な作業により、高精
細度で且つ高輝度なカラー映像をスクリーンに投射でき
る。更に、投射レンズが１本になるとズームレンズの使
用が可能となり、設置スペースの自由度が増す。

【００５６】また、請求項２記載によると、請求項１記
載のビデオプロジェクタにおいて、３色分光部材及び３
色合成部材と、各色ごとに設けた複数の空間光変調素子
との間に、２か所の誘電体多層膜を平行に分離形成した
複数の偏光ビームスプリッタ・ブロックを各色ごとに設
置したので、Ｓ偏光々とＰ偏光々の分離精度が向上し、
純度の高いＳ偏光々が空間光変調素子に入射可能とな
り、コントラスト・レシオの高い出力光を得ることがで
き、これにより階調の高い高精細度で且つ高輝度なカラ
ー映像を１つの投射レンズでスクリーンに投射できるば
かりでなく、スペース効率の良いビデオプロジェクタに
構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる第１実施例のビデオプロジェク
タを説明するため模式的に示した斜視図である。

【図２】本発明に係わる第１実施例のビデオプロジェク
タにおいて、上段に設置した読み出し用の光源側を示し
た上面図である。

【図３】本発明に係わる第１実施例のビデオプロジェク
タにおいて、上段に設置した読み出し用の光源側及び下
段に設置したブラウン管側を示した側断面図である。

【図４】本発明に係わる第１実施例のビデオプロジェク
タにおいて、下段に設置しブラウン管側を示した下面図
である。

【図５】図１に示したクロス型の３色分光部材を説明す
るための斜視図である。

【図６】図１に示した偏光ビームスプリッタ・ブロック
を説明するための斜視図である。

【図７】図１に示したクロス型の３色合成部材を説明す
るための斜視図である。

【図８】本発明に係わる第２実施例のビデオプロジェク
タにおいて、上段に設置した読み出し用の光源側を示し
た上面図である。

【図９】本発明に係わる第２実施例のビデオプロジェク
タにおいて、下段に設置したブラウン管側を示した上面
図である。

【図１０】１つのＣＲＴと１つの空間光変調素子とを用
いた従来のビデオプロジェクタを説明するための原理図
である。

【図１１】図１０に示した空間光変調素子の構成及び動
作を説明するための側面図である。

【図１２】Ｒ，Ｇ，Ｂに分離した複数のＣＲＴと複数の
空間光変調素子とを用いた従来のカラー方式によるビデ
オプロジェクタを説明するための斜視図である。

【符号の説明】

２Ｒ，２Ｂ，２Ｇ…ブラウン管（ＣＲＴ）、３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ…書き込み用レンズ、４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ…空間光変調素子、５…読み出し用の光源、７…投射レンズ、２０…第１実施例のビデオプロジェクタ、２５（２５Ａ，２５Ｂ）…クロス型の３色分光部材、２
５ａ〜２５ｄ…面、２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂ…偏光ビームスプリッタ・ブロ
ック、２６ａ，２６ｂ…誘電体多層膜、２８（２８Ａ，２８Ｂ）…クロス型の３色合成部材、２
８ａ〜２８ｄ…面、３０…第２実施例のビデオプロジェクタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き審査官津田俊明 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 27/18 G02F 1/13 505

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｒ、Ｇ、Ｂの３色に対応した複数のブラウ
ン管又は複数の液晶パネルに表示した映像を、各色ごと
に設けた複数の空間光変調素子の一方の面側に夫々結像
させ、且つ、読み出し用の光源からの光を前記複数の空
間光変調素子の他方の面側に入射させ、前記複数の空間
光変調素子の他方の面側から出力されたＲ、Ｇ、Ｂ成分
からなる複数の読み出し光を投射レンズにより投射する
ビデオプロジェクタにおいて、前記光源からの光をＲ、Ｇ、Ｂの３色の光に分離するク
ロス型の３色分光部材と、前記複数の空間光変調素子の他方の面側から夫々出力さ
れたＲ、Ｇ、Ｂ成分からなる複数の読み出し光を３色合
成する前記３色分光部材と空間的に分離されたクロス型
の３色合成部材と、前記クロス型の３色合成部材で３色合成されたカラー映
像を投射する１つの投射レンズとを具備してなり、前記３色分光部材と前記３色合成部材とを重ね合わせる
と共に、この際、前記光源からの光が入射する前記３色
分光部材の面と３色合成された映像を投射する前記３色
合成部材の面とを同一方向に設定し、且つ、分離した各
光を出射する前記３色分光部材の各面と前記複数の空間
光変調素子からの複数の読み出し光を入射する前記３色
合成部材の各面とを各色ごとに同一方向に設定したこと
を特徴とするビデオプロジェクタ。
【請求項２】請求項１記載のビデオプロジェクタにおい
て、前記３色分光部材及び前記３色合成部材と、各色ごとに
設けた前記複数の空間光変調素子との間に、２か所の誘
電体多層膜を平行に分離形成した複数の偏光ビームスプ
リッタ・ブロックを各色ごとに配置し、前記３色分光部
材を通過した前記光源からの光を前記複数の偏光ビーム
スプリッタ・ブロックにて偏光して光軸を変え、各色ご
とのＳ偏光成分を前記複数の空間光変調素子の他方の面
側に入射させ、該他方の面側から夫々出力されたＲ、
Ｇ、Ｂ成分からなる複数の読み出し光を前記複数の偏光
ビームスプリッタ・ブロックにて夫々Ｐ偏光成分のみを
取り出して前記３色合成部材に入射させるよう構成した
ことを特徴とするビデオプロジェクタ。