JP3557317B2 - プロジエクタ装置及び色分離合成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【目次】
以下の順序で本発明を説明する。
発明の属する技術分野
従来の技術（図４〜図６）
発明が解決しようとする課題（図４〜図１４）
課題を解決するための手段（図１〜図３）
発明の実施の形態
（１）第１実施例
（１−１）第１実施例によるプロジエクタ装置の全体構成（図１及び図２）
（１−２）第１実施例による色分離合成部の構成（図１）
（１−３）第１実施例の動作及び効果（図１）
（２）第２実施例（図１〜図３）
（３）他の実施例（図１〜図３）
発明の効果
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明はプロジエクタ装置及び色分離合成装置に関し、例えば反射型の空間変調器を複数用いるプロジエクタ装置に適用して好適なものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来、大画面の映像を投影し得るようになされたプロジエクタ装置では、キセノン又はメタルハライド等の明るい光源からの出射光を空間変調器に導入し、これを当該空間変調器において映像信号に応じて空間変調した後、かくして得られた映像光を投影光学系により拡大して投影するようになされている。
【０００４】
この場合このようなプロジエクタ装置において、自然映像（カラー映像）を表示する方法としては、各画素ごとに色情報をもたせる（すなわち映像信号の各画素ごとに３原色分の画素を用意する）第１の方法や、表示映像に時分割的に色情報をもたせる（すなわちカラー映像の赤色成分、緑色成分及び青色成分をフレーム周波数の３倍の周波数で順次表示する）第２の方法などが考えられる。
しかしながら上述の第１の方法によると、映像信号の各画素に対応させてそれぞれ３つの画素を用意する分、解像度が劣化する問題があり、また第２の方法によると、視線の動きに伴つて色の分離による画質の劣化が生じる問題がある。
【０００５】
かかる問題を解決する１つの手法として、光源から発射された白色光を３原色に分離し、これらをそれぞれ個別の空間変調器により画像の色成分に応じて空間変調する方法がある。
図４は、この種のプロジエクタ装置のうち、空間変調器として透過型のものを用いたプロジエクタ装置１の一般的な構成を示すものである。
【０００６】
実際上このプロジエクタ装置１においては、光源２から発射された白色光Ｌ１を色分離部３において青色光Ｌ２Ａ、緑色光Ｌ２Ｂ及び赤色光Ｌ２Ｃに分離すると共に、これらをそれぞれ対応する空間変調器４Ａ〜４Ｃにおいて画像の各色成分に応じて空間変調し、かくして得られたカラー映像光の青色成分Ｌ３Ａ、緑色成分Ｌ３Ｂ及び赤色成分Ｌ３Ｃを色合成部５において合成した後、この結果得られたカラー映像光Ｌ４を投影レンズ６を介して外部に射出するようになされている。
【０００７】
一方図５及び図６は、上述したプロジエクタ装置のうち、空間変調器として反射型のものを用いたプロジエクタ装置１０の一般的な構成を示すものである。
実際上図５のプロジエクタ装置１０では、光源１１から発射された白色光Ｌ１０をビームスプリツタ１２を介して色分離合成部１３に導入し、当該色分離合成部１３において３原色に色分離すると共に、得られた青色光Ｌ１１Ａ、緑色光Ｌ１１Ｂ及び赤色光Ｌ１１Ｃをそれぞれ対応する空間変調器１４Ａ〜１４Ｃにおいて空間変調した後、これら空間変調器１４Ａ〜１４Ｃからそれぞれ出射するカラー映像光の青色成分１２Ａ、緑色成分Ｌ１２Ｂ及び赤色成分Ｌ１２Ｃを色分離合成部１３において合成することによりカラー映像光Ｌ１３を形成し、これをビームスプリツタ１２及び投影レンズ１５を順次介して外部に発射するようになされている。
【０００８】
また図５との対応部分に同一符号を付した図６のプロジエクタ装置２０では、光源１１から発射された白色光Ｌ１０を色分離部２１において青色光Ｌ１１Ａ、緑色光Ｌ１１Ｂ及び赤色光Ｌ１１Ｃに分離した後、これらをそれぞれビームスプリツタ２２Ａ〜２２Ｃを介して対応する空間変調器１４Ａ〜１４Ｃに導入して空間変調し、得られたカラー映像光の青色成分Ｌ１２Ａ、緑色成分Ｌ１２Ｂ及び赤色成分Ｌ１２Ｃを色合成部２３において合成することによりカラー映像光Ｌ１３を形成し、これを投影レンズ１５を介して外部に発射するようになされている。
【０００９】
このように反射型の空間変調器１４Ａ〜１４Ｃを用いたプロジエクタ装置１０、２０では、ビームスプリツタ１２、２２Ａ〜２２Ｃ等の入反射光を分離する分離手段が必要となるものの、色の分離及び合成に空間変調器１４Ａ〜１４Ｃの同一面側を用いることができ、その分透過型の空間変調器４Ａ〜４Ｃ（図４）を用いたものと比べて装置全体を小型化し得る利点がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような光源２、１１からの白色光Ｌ１、Ｌ１０を３原色に分離するプロジエクタ装置１、１０、２０（図４〜図６）では、通常、入射光の色分離及び合成手段として２色性誘電体多層膜（以下、これを単に誘電体多層膜と呼ぶ）が用いられる。
【００１１】
図７は、この誘電体多層膜の保持手段としてガラスを用い、空間変調素子として反射型のものを用いたプロジエクタ装置３０の構成を示すものである。
実際上このプロジエクタ装置３０では、光源３１からの白色光Ｌ２０をビームスプリツタ３２を介して色分離合成部３３に導入し、これをそれぞれガラス板３４Ａ、３４Ｂの一面に誘電体多層膜３５Ａ、３５Ｂを形成することにより構成された第１及び第２の誘電体ミラー３６Ａ、３６Ｂによつて順次色分離する。
【００１２】
またプロジエクタ装置３０においては、この色分離により得られた青色光Ｌ２１Ａ、緑色光Ｌ２１Ｂ及び赤色光Ｌ２１Ｃを、それぞれ対応する第１〜第３の空間変調器３７Ａ〜３７Ｃに導入し、これら第１〜第３の空間変調器３７Ａ〜３７Ｃにおいて供給される映像信号に基づいて空間変調する。
かくしてこのプロジエクタ装置３０では、これら第１〜第３の空間変調器３７Ａ〜３７Ｃから出射する、映像信号に基づくカラー映像光の青色成分Ｌ２２Ａ、緑色成分Ｌ２２Ｂ及び赤色成分Ｌ２２Ｃを色分離合成部３３の各第１及び第２の誘電体ミラー３６Ａ、３６Ｂにより合成し、得られたカラー映像光Ｌ２３を投影レンズ３８を介して外部に発射するようになされている。
【００１３】
しかしながらこのようなプロジエクタ装置３０では、第１、第２の誘電体ミラー３６Ａ、３６Ｂを透過する白色光Ｌ２０の成分光（赤色光、緑色光）に当該第１又は第２の誘電体ミラー３６Ａ、３６Ｂの厚みによる非点収差が生じる一方、第１又は第２の誘電体ミラー３６Ａ、３６Ｂにおいて反射した白色光Ｌ２０の成分光（青色光、緑色光）に応力歪みによる収差が生じる問題がある。この場合これら第１又は第２の誘電体ミラー３６Ａ、３６Ｂの厚みによる非点収差と、応力歪みによる収差との間にはトレードオフの関係があり、このため映写画像として解像度の高い画像を得難い問題があつた。
【００１４】
かかる問題点を解決する１つの手法として、例えば図７との対応部分に同一符号を付した図８に示すように、誘電体多層膜４１Ａ、４１Ｂの保持手段としてガラスブロツク４２Ａ〜４２Ｃを用いる方法がある。この方法によれば、誘電体多層膜の保持手段としてガラス板を用いた場合に比べて歪みを軽減できる利点があり、また投影レンズ３８までの光路長を短縮し得る利点もある。なお図８との対応部分に同一符号を付した図９及び図１０に、色の合成時の反射回数をそろえる（すべて奇数回又は偶数回）必要がある空間変調器を用いたプロジエクタ装置の構成を示す。
【００１５】
しかしながら、このような誘電体多層膜４１Ａ、４１Ｂの保持手段としてガラスブロツク４２Ａ〜４２Ｃ、６０Ａ〜６０Ｄを用いたプロジエクタ装置４０、５０、６０では、大きなガラスブロツク４２Ａ〜４２Ｃ、６０Ａ〜６０Ｄは重く、価格も高いうえに、本質的な問題として、分離形成された青色光Ｌ２１Ａ、緑色光Ｌ２１Ｂ及び赤色光Ｌ２１Ｃの色純度が不十分な点がある。
【００１６】
これは、一般的に誘電体多層膜の波長特性が図１１のようにある程度の立ち上がり幅Ｗを有しており、誘電体多層膜に白色光を45〔°〕の入射角で入射させる場合には、ガラスブロツク４２Ａ〜４２Ｃ、６０Ａ〜６０Ｄ（図８〜図１０）と両側が接触した誘電体多層膜４１Ａ〜４１Ｃ（図８〜図１０）の方がガラス板３４Ａ、３４Ｂ（図７）の一面に形成された誘電体多層膜３５Ａ、３５Ｂ（図７）よりも入射する白色光Ｌ２０に対する立ち上がり幅Ｗが広がるため、白色光Ｌ２０に含まれる中間色の波長域の成分光が誘電体多層膜４１Ａ〜４１Ｃ（図８〜図１０）の透過光及び反射光に入り混じつてしまうことに起因する（後者では、誘電体多層膜３５Ａ、３５Ｂの片側が屈折率１の空気に面している）。
【００１７】
また例えば図９及び図１０のような色合成時の各色の反射回数をそろえる必要がある空間変調器５１Ａ〜５１Ｃを用いたプロジエクタ装置５０、６０では、反射回数をそろえる必要がない空間変調器３７Ａ〜３７Ｃ（図８）を用いたプロジエクタ装置４０（図８）に比べて、ミラー５２（図９）を１枚追加することを必要とし、又は色分離合成部６１（図１０）のガラスブロツク６０Ａ〜６０Ｄとして大きなものを必要とするなど、装置全体としての小型化及び構成の簡易化を実現し難い問題がある。
【００１８】
このような色純度の悪さの改善方法として、誘電体多層膜４１Ａ〜４１Ｂに入射する入射光の入射角が小さくなるほど当該誘電体多層膜４１Ａ〜４１Ｂの入射光に対する立ち上がり幅Ｗ（図１０）が狭くなることを利用して、例えば図８との対応部分に同一符号を付した図１２に示すように、誘電体多層膜７２Ａ、７２Ｂに対する入射光の入射角θ１ を４５〔°〕よりも小さくする方法が考えられる。
【００１９】
しかしながら、一般的に誘電体多層膜に対する白色光の入射角が４５〔°〕からずれると空間変調器の大きさに比べてガラスブロツク体積が急激に大きくなる問題があり、このためプロジエクタ装置を小型化及び軽量化し難くなる問題がある。実際上例えば図１２において、誘電体多層膜７２Ａ、７２Ｂに対する白色光Ｌ２０の入射角θ１ を小さくしていくと、第２の空間変調器３７Ｂが隣接のガラスブロツク７１Ａと当たるようになるため、これを回避するにはガラスブロツク７１Ｂを大きくする必要がある。
【００２０】
特に合成の際に反射回数を偶数回又は奇数回にそろえる必要のある空間変調器５１Ａ〜５１Ｃ（図９及び図１０）を用いてプロジエクタ装置を構築する場合には、反射回数をそろえる必要のない空間変調器３７Ａ、３７Ｂ（図１２）を用いた場合に比べて、上述のようにガラスブロツクとして大きなものを必要とし、又はミラーを余分に１枚必要とするため、プロジエクタ装置全体としての小型化を考えた場合、重大な問題となる。
【００２１】
かかる問題点を解決する方法として、例えば３板式のＣＣＤカメラ等に用いられている色分離手段を利用して、例えば図８との対応部分に同一符号を付した図１３に示すように、三角柱状の２個ガラスブロツク８１Ａ、８１Ｂと、底面が台形の１個の四角柱状のガラスブロツク８１Ｃとを用いて色分離合成部８０を構築し、白色光Ｌ２０を色分離することにより得られた青色光Ｌ２１Ａ及び緑色光Ｌ２１Ｂを対応するガラスブロツク８１Ａ、８１Ｂ内において誘電体多層膜８２Ａ、８２Ｂ以外の場所で反射（全反射）させるようにする方法が考えられる。
【００２２】
この方法によれば、各誘電体多層膜８２Ａ、８２Ｂへの入射角θ２ が３０〔°〕程度とすることができる分、投影画像の色純度を改善することができると共に、ガラスブロツク８１Ａ〜８１Ｃの大きさも図１２において説明したような単純な使い方に比べて抑えることができる利点がある。これは、例えば図１４（Ａ）及び（Ｂ）からも明らかなように、光路長が同じでも透過光を反射させることよつてガラスブロツクの体積を半分にすることができるのと同じ原理である。
【００２３】
しかしながらこの方法では、以下のような問題がある。
すなわち、例えば第２の誘電体多層膜８２Ｂの波長特性が図１１のようであるもとのとして波長λＣ の光を考えると、分離されるときには５０〔％〕が第２の誘電体多層膜８２Ｂにおいて反射して第２の空間変調器３７Ｂに入射すると共に、残りの５０〔％〕が第２の誘電体多層膜８２Ａを透過して第３の空間変調器３７Ｃに入射して、それぞれ対応する第２又は第３の空間変調器３７Ｂ、３７Ｃにおいて反射される。
【００２４】
このとき第２の空間変調器３７Ｂから第２の誘電体多層膜８２Ｂに戻つてきた光Ｌ２２Ｂのうち、50〔％〕は当該第２の誘電体多層膜８２Ｂにおいて反射することにより投影レンズ（図示せず）に向かう方向に進むが、残りの50〔％〕（もとの光の25〔％〕）の光Ｌ３０Ａは当該第２の誘電体多層膜８２Ｂを透過してしまい、これが第３の空間変調器３７Ｃに入射する。また同様にして、第３の空間変調器３７Ｃから第２の誘電体多層膜８２Ｂに戻つてきた光Ｌ２２Ｃのうち、50〔％〕は当該第２の誘電体多層膜８２Ｂを透過して投影レンズに向かう方向に進むが、残りの50〔％〕（もとの光の25〔％〕）の光Ｌ３０Ｂは当該第２の誘電体多層膜８２Ｂを反射してしまい、これが第３の空間変調器３７Ｃに入射する。
【００２５】
このように分離及び合成時に透過及び反射の状態が異なる光（以下、これを不要光と呼ぶ）Ｌ３０Ａ、Ｌ３０Ｂが他の空間変調器３７Ａ〜３７Ｃに入射すると、散乱等により投影画像にコントラストの劣化が生じる原因となり、また投影画像の色純度にも影響を与える問題がある。
また色分離合成部８０が上述のように構成されたプロジエクタ装置では、図１３からも明らかなように、第２の誘電体多層膜８２Ｂにおいて反射した緑色光Ｌ２２Ｂをガラスブロツク８１Ｂ内部において全反射させるため、当該ガラスブロツク８１Ｂとガラスブロツク８１Ａとの間に隙間８３が設けられるが、この隙間８３を十分に小さくしないと、非点収差が生じたり、投影画像の縦横比が変化したりする問題がある。
【００２６】
なお影響は少ないが、白色光Ｌ２０を第１の誘電体多層膜８２Ａにおいて分離し、又は第１〜第３の空間変調器３７Ａ〜３７Ｃからの各光Ｌ２２Ａ〜Ｌ２２Ｃを合成する際にも、不要光が生じる問題もある。
従つて例えば色分離合成部として図１３のような色分離合成部８０を用いるプロジエクタ装置では、第１及び第２の誘電体多層膜８２Ａ、８２Ｂの立上がり範囲内の波長域の光の一部が不要光となるため、第１及び第２の誘電体多層膜８２Ａ、８２Ｂとしてこの立ち上がり範囲がなるべく狭いものを使用することが望まれるものの、実際上この範囲を「０」にすることはできない。
【００２７】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、高画質の映像を投影し得る小型軽量なプロジエクタ装置及び色分離合成装置を提案しようとするものである。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、プロジエクタ装置の色分離合成部に、対応する側面同士が密着するように組み合わされた複数のガラスブロツクからなるガラスブロツク体と、それぞれ所定のガラスブロツク間に配置され、それぞれ入射光に含まれる白色光の対応する成分光を分離して対応する空間変調器に入射させる所定方向に反射又は透過させると共に、対応する複数の空間変調器からの出射光を合成して所定方向に出射させる複数の誘電体多層膜とを設け、白色光又は他の誘電体多層膜を透過又は反射した白色光の各成分光が、それぞれ対応する誘電体多層膜に30〔°〕以下の入射角で入射すると共に、各空間変調器からの反射光が透過又は反射すべき対応する誘電体多層膜において反射又は透過することにより生じた各不要光が、それぞれいずれの空間変調器の反射面に向かう方向に進行しないように、かつ対応する誘電体多層膜において反射又は透過した後、最初に到達するガラスブロツク体の表面に30〔°〕以下の入射角で入射するように各ガラスブロツクの形状をそれぞれ選定するようにした。
またかかる課題を解決するため本発明においては、底面が四角形状をなす第１のガラスブロツク、底面が五角形状をなす第２のガラスブロツク、及び底面が三角形状をなす第３のガラスブロツクの側面が互いに密着するように組み合わされたガラスブロツク体と、第１のガラスブロツクの側面及び第２のガラスブロツクの側面との間、並びに第３のガラスブロツクの側面及び第２のガラスブロツクの他の側面との間に配置され、それぞれ入射光に含まれる外部からの白色光の対応する成分光を分離して対応する反射面に入射させるように所定方向に反射又は透過させると共に、対応する複数の反射面からの成分光の反射光を合成して所定方向に出射させる複数の誘電体多層膜とを設け、外部から第１のガラスブロツクを介して当該第１のガラスブロツクの側面及び第２のガラスブロツクの側面間に配設された誘電体多層膜に入射した白色光又は他の誘電体多層膜を透過又は反射した白色光の各成分光が、それぞれ対応する誘電体多層膜に30〔°〕以下の入射角で入射すると共に、各空間変調器からの反射光が透過又は反射すべき対応する誘電体多層膜において反射又は透過することにより生じた各不要光が、それぞれいずれの空間変調器の反射面に向かう方向に進行しないように、かつ対応する誘電体多層膜において反射又は透過した後、最初に到達するガラスブロツク体の表面に30〔°〕以下の入射角で入射するように、第１乃至第３のガラスブロツクの形状をそれぞれ選定するようにした。
【００２９】
この結果不要光のほぼ９０〔％〕程度を他の空間変調器に入射させることなく当該ガラスブロツク体から出射させることができ、かくして投影画像の色純度及びコントラストの劣化を未然にかつ確実に回避することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。
【００３１】
（１）第１実施例
（１−１）第１実施例によるプロジエクタ装置の全体構成
図１において、１は全体として第１実施例によるプロジエクタ装置を示し、図示しない光源から紙面の裏面から表面に向かう方向に発射された白色光Ｌ４０をビームスプリツタ９１を介して色分離合成部９２に導入し、これを当該色分離合成部９２において色分離した後、かくして得られた青色光Ｌ４１Ａ、緑色光Ｌ４１Ｂ及び赤色光Ｌ４１Ｃをそれぞれ対応する反射型の第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃの反射面に、紙面の表面から裏面に向かう方向に僅かに傾かせた状態で入射させるようになされている。
【００３２】
第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃにおいては、それぞれ供給される映像データの画素配列（例えば７６８ ×５７６ 個）にそれぞれ対応させて、１６〔μｍ 〕角程度の微小な鏡面素子が面状に配列されることにより反射面が形成されている。このとき第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃには、それぞれ映像データの各画素（すなわち各鏡面素子）とそれぞれ対応させて複数のメモリセルが配列されたフレームメモリが設けられている。
【００３３】
またフレームメモリの各メモリセルには、各フレームごとにそれぞれ対応する映像データに基づくデータ信号が順次供給されるようになされ、第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃの各鏡面素子は、データ信号によつて変化する対応するメモリセルがオン状態（すなわち画素として有効な場合）のときには図２（Ａ）のように一点鎖線で示す中立の状態から所定方向に＋１０〔°〕傾き、これに対してメモリセルがオフ状態（すなわち画素として無効な場合）のときには図２（Ｂ）のように一点鎖線で示す中立状態から−１０〔°〕傾くようになされている。
【００３４】
かくして第１の空間変調器９３Ａにおいては、供給される映像データに基づいて、フレーム画像の青色成分の画素に対応する鏡面素子だけがオン状態となつて、その鏡面素子に入射する青色光Ｌ４１を図１の紙面と平行な第１の方向に反射させる一方、他の鏡面素子がオフ状態となつて、その鏡面素子に入射する青色光Ｌ４１を第１の方向と異なる方向に反射させる。
【００３５】
同様に第２の空間変調器９３Ｂでは、フレーム画像の緑色成分の画素に対応する鏡面素子だけがオン状態となつて、その鏡面素子に入射する緑色光Ｌ４１Ｂを図１の紙面の平行な第２の方向に反射させる一方、他の鏡面素子がオフ状態となつて、その鏡面素子に入射する緑色光Ｌ４１Ｂを第２の方向と異なる方向に反射させる。
【００３６】
さらに第３の空間変調器９３Ｃでは、フレーム画像の赤色成分の画素に対応する鏡面素子だけがオン状態となつて、その鏡面素子に入射する赤色光Ｌ４１Ｃを図１の紙面と平行な第３の方向に反射させる一方、他の鏡面素子がオフ状態となつて、その鏡面素子に入射する赤色光Ｌ４１Ｃを第３の方向と異なる方向に反射させる。
【００３７】
このようにしてこれら第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃからは、それぞれ映像データに基づくカラー映像光の青色成分Ｌ４２Ａ、緑色成分Ｌ４２Ｂ又は赤色成分Ｌ４２Ｃが図１の紙面と平行な第１〜第３の方向に出射し、これらが色分離合成部９２において合成された後、かくして得られたカラー映像光Ｌ４３がビームスプリツタ９１及び投影レンズ９４を順次介して外部に射出される。
これによりこのプロジエクタ装置９０においては、投影レンズ９４の光軸上に配置されたスクリーン（図示せず）上に、当該投影レンズ９４から出射するカラー映像光Ｌ４３を照射して映像データに基づく映像を映写し得るようになされている。
【００３８】
（１−２）第１実施例による色分離合成部の構成
ここで実際上このプロジエクタ装置９０の場合、色分離合成部９２は、図１からも明らかなように、底面が四角形状の第１のガラスブロツク１００と、底面が五角形状の第２のガラスブロツク１０１と、底面が三角形状の第３のガラスブロツク１０２とを有し、これら第１〜第３のガラスブロツク１００〜１０３を、第１のガラスブロツク１００の第１の側面と第２のガラスブロツク１０１の第１の側面１０１Ａとが密着し、かつ第２のガラスブロツク１０１の第２の側面１０１Ｂと第３のガラスブロツク１０２の第１の側面１０３Ａとが密着するように組み合わせることによりガラスブロツク体が構成されている。
【００３９】
この場合第１のガラスブロツク１００の第１の側面１００Ａ上には、青色光よりも長い波長域の成分光を透過させる波長特性を有する第１の誘電体多層膜１０３Ａが積層形成されると共に、第２のガラスブロツク１０１の第２の側面１０１Ｂ上には、緑色光よりも長い波長域の成分光を透過させる波長特性を有する第２の誘電体多層膜１０３Ｂが積層形成されている。
【００４０】
かくしてこの色分離合成部９２においては、ビームスプリツタ９１を介して入射する白色光Ｌ４０の青色成分（青色光Ｌ４１Ａ）を第１の誘電体多層膜１０３Ａにおいて色分離し、これを第１のガラスブロツク１００の第２及び第３の側面１００Ｂ、１００Ｃにおいて順次全反射させながら当該第１のガラスブロツク１００を介して第１の空間変調器９３Ａの反射面に入射させる一方、第１の誘電体多層膜１０３Ａを透過した白色光Ｌ４０の緑色成分（緑色光Ｌ４１Ｂ）を第２の誘電体多層膜１０３Ｂにおいて反射し、これを第２のガラスブロツク１０１を介して第２の空間変調器９３Ｂの反射面に入射させ、かつ第２の誘電体多層膜１０３Ｂを透過した白色光Ｌ４０の赤色成分（赤色光Ｌ４１Ｃ）を、第３のガラスブロツク１０２の第２の側面１０２Ｂにおいて全反射するようにして当該第３のガラスブロツク１０２を介して第３の空間変調器９３Ｃの反射面に入射させる。
【００４１】
また色分離合成部９２においては、第３の空間変調器９３Ｃから出射したカラー映像光の赤色成分光Ｌ４２Ｃと、第２の空間変調器９３Ｂから出射したカラー映像光の緑色成分光Ｌ４２Ｂとを第２の誘電体多層膜１０３Ｂにおいて合成し、得られた合成光と、第１の空間変調器９３Ａから出射したカラー映像光の青色成分光Ｌ４２Ａとを第１の誘電体多層膜１０３Ａにおいて合成することにより上述のカラー映像光Ｌ４３を形成し、これを上述のようにビームスプリツタ９１を介して投影レンズ９４に送出するようになされている。
【００４２】
かかる構成に加えこの色分離合成部９２の場合、第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃからそれぞれ出射し、反射又は透過すべき第１の誘電体多層膜１０３Ａを透過又は反射した光（以下、これを第１の不要光と呼ぶ）Ｌ５０と、第２及び第３の空間変調器９３Ｂ、９３Ｃからそれぞれ出射し、反射又は透過すべき第２の誘電体多層膜１０３Ｂを透過又は反射した光（以下、これを第２の不要光と呼ぶ）Ｌ５１とのいずれもが第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃの反射面に向かう方向に進行せず、かつこれら第１及び第２の不要光Ｌ５０、Ｌ５１が、最初に到達する第２及び第３のガラスブロツク１０１、１０２の表面（すなわち第２のガラスブロツク１０１の第３の側面１０１Ｃ又は第３のガラスブロツク１０２の第２の側面１０２Ｂ）に30〔°〕以下の入射角θ３、θ４で入射するように、第２及び第３のガラスブロツク１０１、１０２の形状が選定されている。
【００４３】
これによりこの色分離合成部９２においては、第１及び第２の不要光Ｌ５０、Ｌ５１が、最初に到達する第２及び第３のガラスブロツク１０１、１０２の表面に30〔°〕以下の入射角θ３、θ４で入射する分、特に処理を施すことなく第１及び第２の不要光Ｌ５０、Ｌ５１を90〔％〕程度第２及び第３のガラスブロツク１０１、１０２の外に出射させることができると共に、これら第１及び第２の不要光Ｌ５０、Ｌ５１が第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃのいずれの反射面に向かう方向に進行しない分、第２及び第３のガラスブロツク１０１、１０２外に出射した第１及び第２の不要光Ｌ５０、Ｌ５１がその後第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃのいずれかの反射面に入射するのを回避し得るようになされている。
【００４４】
なおこの実施例の場合、第１のガラスブロツク１００は、入射した白色光Ｌ４０が３０〔°〕程度の入射角θ５ で第１の誘電体多層膜１０３Ａに入射するように第２の側面１００Ｂに対する第１の側面１００Ａの傾きが選定されると共に、第２のガラスブロツク１０１は、第１の誘電体多層膜１０３Ａを透過した光が第２の誘電体多層膜１０３Ｂに３０〔°〕程度の入射角θ６ で入射するように第１の側面１０１Ａに対する第２の側面１０１Ｂの傾きが選定されている。
【００４５】
これによりこの色分離合成部９２においては、例えば４５〔°〕の入射角で光を第１及び第２の誘電体多層膜１０３Ａ、１０３Ｂに入射させる場合に比べて当該入射光に対する第１及び第２の誘電体多層膜１０３Ａ、１０３Ｂの波長特性を向上させ得、かくして投影画像の色純度を向上させ得るようになされている。
【００４６】
（１−３）第１実施例の動作及び効果
以上の構成において、このプロジエクタ装置９０では、光源から発射された白色光Ｌ４０をビームスプリツタ９１を介して色分離合成部９２に入射する。
色分離合成部９２では、入射する白色光Ｌ４０の青色成分を第１の誘電体多層膜１０３Ａにおいて色分離し、得られた青色光Ｌ４１Ａを第１のガラスブロツク１００を介して第１の空間変調器９３Ａの反射面に照射すると共に、白色光Ｌ４０の緑色成分及び赤色成分を第２の誘電体多層膜１０３Ｂにおいて色分離し、得られた緑色光Ｌ４１Ｂを第２のガラスブロツク１０１を介して第２の空間変調器９３Ｂの反射面に照射し、かつ得られた赤色光Ｌ４１Ｃを第３のガラスブロツク１０２を介して第３の空間変調器９３Ｃの反射面に照射する。
【００４７】
これら第１〜第３の空間変調器１００〜１０２の反射面に照射された青色光Ｌ４１Ａ、緑色光Ｌ４１Ｂ及び赤色光Ｌ４１Ｃは、それぞれ対応する第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃにおいて供給される映像データに応じて空間変調され、かくして得られた映像データに基づくカラー映像光の赤色成分Ｌ４２Ｃと緑色成分Ｌ４２Ｂとが色分離合成部９２の第２の誘電体多層膜１０３Ｂにおいて合成されると共に、得られた合成光とカラー映像光の青色成分Ｌ４２Ａとが色分離合成部９２の第１の誘電体多層膜１０３Ａにおいて合成される。
【００４８】
さらにこのプロジエクタ装置９０では、このようにして得られたカラー映像光Ｌ４３をビームスプリツタ９１及び投影レンズ９４を順次介して外部に発射し、かくして当該投影レンズ９４の光学軸上に配置されたスクリーン上に、供給される映像データに基づくカラー映像を映写する。
【００４９】
ここでこのプロジエクタ装置９０では、上述のように、色分離合成部９２の第１〜第３のガラスブロツク１００〜１０２が、第１又は第２の誘電体多層膜１０３Ａ、１０３Ｂを透過又は反射した第１及び第２の不要光Ｌ５０、Ｌ５１が第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃのいずれの反射面に向かう方向に進行せず、またこれら第１及び第２の不要光Ｌ５０、Ｌ５１が最初に到達する第２及び第３のガラスブロツク１０１、１０２の表面に30〔°〕以下の入射角θ３、θ４で入射するように形状が選定されている。
【００５０】
従つてこのプロジエクタ装置９０では、上述のように第１及び第２の不要光Ｌ５０、Ｌ５１が第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃの反射面に入射するのをほぼ確実に回避し得、その分第１及び第２の不要光Ｌ５０、Ｌ５１が第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃの反射面に入射した場合に発生する散乱等に起因する投影画像のコントラストや色純度の劣化を未然に防止することができる。
【００５１】
またこのプロジエクタ装置９０では、上述のように第１及び第２の誘電体多層膜１０３Ａ、１０３Ｂに入射する白色光Ｌ４０又は光の当該第１又は第２の誘電体多層膜１０３Ａ、１０３Ｂに対する入射角θ５ 、θ６ が３０〔°〕程度に選定されているため、第１及び第２の誘電体多層膜１０３Ａ、１０３Ｂの入射光に対する波長特性を向上させることができ、その分投影画像の色純度を向上させることができる。
【００５２】
さらにこのプロジエクタ装置９０では、上述のように隣接する第１〜第３のガラスブロツク１００〜１０２間に隙間がなく、また第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃから投影レンズ９４に向かう光を全て第１〜第３のガラスブロツク１００〜１０２内で奇数回反射させるようになされているため、第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃとして反射回数を合わせる必要があるものを用いた場合においても第１〜第３のガラスブロツク１００〜１０２の外部に追加のミラーを必要とせず、また第１〜第３のガラスブロツク１００〜１０２として大きなものを用いる必要がなく、その分装置全体を小型化し、またその構成を簡略化させることができる。
【００５３】
さらにこのプロジエクタ装置９０では、上述のように各第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃに入出射させる光を全て色分離合成部９２の第１〜第３のガラスブロツク１００〜１０２内において最低１回は反射させるようになされているため、第１〜第３のガラスブロツク１００〜１０２として体積の小さいものを用いることができる。従つてプロジエクタ装置の小型化に貢献することができる。
【００５４】
以上の構成によれば、第１又は第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃから出射し、色分離合成部９２の第１の誘電体多層膜１０３Ａを透過又は反射した第１の不要光Ｌ５０と、第２又は第３の空間変調器９３Ｂ、９３Ｃから出射し、第２の誘電体多層膜１０３Ｂを透過又は反射した第２の不要光Ｌ５１とのいずれもが第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃの反射面に向かう方向に進行せず、かつこれら第１及び第２の不要光Ｌ５０、Ｌ５１が、第１又は第２の誘電体多層膜１０３Ａ、１０３Ｂを透過又は反射した後、最初に到達する第２及び第３のガラスブロツク１０１、１０２の表面に30〔°〕以下の入射角θ３、θ４で入射するように、第２及び第３のガラスブロツク１０１、１０２の形状を選定するようにしたことにより、投影画像のコントラストや色純度の劣化を未然に防止することができ、かくして高画質な映像を投影し得る小型軽量なプロジエクタ装置を実現できる。
【００５５】
（２）第２実施例
図１との対応部分に同一符号を付して示す図３は、第２実施例によるプロジエクタ装置１１０を示し、第３の空間変調器９３Ｃの反射面と平行に対向する色分離合成部１１１の第３のガラスブロツク１０２の第３の側面１０２Ｃ上に第３の誘電体多層膜１１２が形成されていることを除いて第１実施例のプロジエクタ装置９０（図１）と同様に構成されている。
【００５６】
この場合第３の誘電体多層膜１１２としては、第２の誘電体多層膜１０３Ｂよりも立ち上がり波長が僅かに長いものが用いられている。
これによりこのプロジエクタ装置１１０においては、第２の誘電体多層膜１０３Ｂを透過した赤色光Ｌ４１Ｃがほぼ０〔°〕で第３の誘電体多層膜１１２に入射することから、当該赤色光Ｌ４１Ｃに含まれる黄色成分をほぼ確実に除去し得、かくして色純度の高い赤色光Ｌ４１Ｃを第３の空間変調器９３Ｃの反射面に入射させることができるようになされている。
【００５７】
以上の構成において、このプロジエクタ装置１１０では、色分離合成部１１１の第２の誘電体多層膜１０３Ｂを透過した赤色光Ｌ４１Ｃを、第３の誘電体多層膜１１２において黄色成分を除去した後、第３の空間変調器９３Ｃの反射面に入射させる。
従つてこのプロジエクタ装置１１０では、上述のように色純度の高い赤色光Ｌ４１Ｃを第３の空間変調器９３Ｃの反射に入射させることができるため、当該第３の空間変調器９３Ｃから出射するカラー映像光の赤色成分Ｌ４２Ｃの色純度を向上させることができる。従つてこのプロジエクタ装置１１０では、色純度の高い画像を投影することができる。
【００５８】
この場合一般的に、色分離合成部のガラスブロツクの表面に誘電体多層膜を配設することは、色純度を向上させ得る点でメリツトがあるものの、その誘電体多層膜において反射した光で不要光となり易く、このため通常は誘電体多層膜に代えて吸収フイルタを用いることが多い。ところがこの方法によると、所望する波長域の透過率がさがる問題がある。
【００５９】
しかしながらこのプロジエクタ装置１１０では、上述のように、第１及び第２の不要光Ｌ５０、Ｌ５１が第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃの反射面に向かう方向に進行せず、かつこれら第１及び第２の不要光Ｌ５０、Ｌ５１が、最初に到達する第２及び第３のガラスブロツク１０１、１０２の表面に30〔°〕以下の入射角θ３、θ４で入射するように、第２及び第３のガラスブロツク１０１、１０２の形状が選定されているため、第３の誘電体多層膜１１２から出射する不要光の影響が少なく、この結果上述のように誘電体多層膜１１２による投影画像の色純度の改善を行うことができる。
【００６０】
以上の構成によれば、第１実施例のプロジエクタ装置９０（図１）に用いた色分離合成部１１１の第３のガラスブロツク１０２の第３の側面１０２Ｃに第２の誘電体多層膜１０１Ｂよりも僅かに立ち上がり波長が長い第３の誘電体多層膜１１２を配置するようにしたことにより、投影画像の色純度を向上させることができ、かくして高画質な映像を投影し得る小型軽量なプロジエクタ装置を実現できる。
【００６１】
（３）他の実施例
なお上述の第１及び第２実施例においては、本発明を図１又は図３のように構成されたプロジエクタ装置９０、１１０に適用するようにした場合に付いて述べたが、本発明はこれに限らず、要は、光源から発射された白色光を色分離合成部において複数の波長域の成分光に分離し、各成分光をそれぞれ異なる反射型の空間変調器において供給される映像データに基づいて空間変調した後、各空間変調器からの出射光を上記色分離合成部において合成して出射するようになされたプロジエクタ装置であれば、この他種々の構成のプロジエクタ装置に適用することができる。
【００６２】
また上述の第１及び第２実施例においては、色分離合成部を図１及び図３のような形状の第１〜第３のガラスブロツクから構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、各ガラスブロツクの形状としてはこれ以外の形状であつても、またガラスブロツクを４個以上用いて色分離合成部を構成するようにしても良く、要は、複数のガラスブロツクを対応する側面同士が密着するように組み合わせることによりガラスブロツク体を構成するようにするのであれば、当該ガラスブロツク体を構成するガラスブロツクの形状及び数としては、これ以外であつても良い。
【００６３】
さらに上述の第１及び第２実施例においては、入射する白色光Ｌ４０を青色光Ｌ４１Ａ、緑色光Ｌ４１Ｂ及び赤色光Ｌ４１Ｃの３原色光に分割するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、白色光Ｌ４０をこれ以上の成分光に分離するようにしても良い。
なおこの場合、空間変調器を白色光の分離数に応じて４個以上設けるようにし、またそれぞれ入射光に含まれる白色光の対応する成分光を分離して対応する空間変調器に入射させる所定方向に反射又は透過させると共に、対応する複数の空間変調器からの出射光を合成して所定方向に出射させる複数の誘電体多層膜を所定のガラスブロツク間に配置するようにすれば良い。
【００６４】
さらに上述の第２実施例においては、第３の空間変調器９３Ｃの反射面と対向する第３のガラスブロツク１０２の第３の側面１０２Ｃ上にのみ誘電体多層膜１１２を配置するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、第１の空間変調器９３Ａの反射面と対向する第１のガラスブロツク１００の第４の側面１００Ｄ上にも第１の誘電体多層膜１０３Ａよりも立ち上がり波長の短い誘電体多層膜を配置するようにしても良く、要は、対応する空間変調器に入射する白色光の成分光のうち、一部又は全部の当該成分光のガラスブロツク体からの出射位置にそれぞれ対応させてガラスブロツク体の表面上にそれぞれ所定の波長特性を有する単数又は複数の誘電体多層膜を配置すれば良い。
【００６５】
さらに上述の第１及び第２実施例においては、第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃとして、画素単位の反射方向の差により投影法を形成する反射型のものを用いた場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これに代えて反射率、拡散又は偏光状態等の反射状態の差により投影法を形成するようになされた反射型の空間変調器や、透過型の空間変調器等を用いるようにしても良い。
【００６６】
さらに上述の第１及び第２実施例においては、第１〜第３のガラスブロツク１００〜１０２からなるガラスブロツク体に入射した第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃからの出射光（すなわちカラー映像光の青色成分Ｌ４２Ａ、緑色成分Ｌ４２Ｂ及び赤色成分Ｌ４２Ｃがいずれも当該ガラスブロツク体の内部において奇数回反射するように第１〜第３のガラスブロツク１００〜１０２の形状を選定するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これら第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃからの出射光Ｌ４２Ａ〜Ｌ４２Ｃが第１〜第３のガラスブロツク１００〜１０２からなるガラスブロツク体内部において偶数回反射するように第１〜第３のガラスブロツクの形状を選定するようにしても良い。
【００６７】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、プロジエクタ装置の色分離合成部に、対応する側面同士が密着するように組み合わされた複数のガラスブロツクからなるガラスブロツク体と、それぞれ所定のガラスブロツク間に配置され、それぞれ入射光に含まれる白色光の対応する成分光を分離して対応する空間変調器に入射させる所定方向に反射又は透過させると共に、対応する複数の空間変調器からの出射光を合成して所定方向に出射させる複数の誘電体多層膜とを設け、白色光又は他の誘電体多層膜を透過又は反射した白色光の各成分光が、それぞれ対応する誘電体多層膜に30〔°〕以下の入射角で入射すると共に、各空間変調器からの反射光が透過又は反射すべき対応する誘電体多層膜において反射又は透過することにより生じた各不要光が、それぞれいずれの空間変調器の反射面に向かう方向に進行しないように、かつ対応する誘電体多層膜において反射又は透過した後、最初に到達するガラスブロツク体の表面に30〔°〕以下の入射角で入射するように各ガラスブロツクの形状をそれぞれ選定するようにしたことにより、投影画像の色純度及びコントラストを向上させることができ、かくして高画質の映像を投影し得る小型軽量なプロジエクタ装置を実現できる。
また上述のように本発明によれば、底面が四角形状をなす第１のガラスブロツク、底面が五角形状をなす第２のガラスブロツク、及び底面が三角形状をなす第３のガラスブロツクの側面が互いに密着するように組み合わされたガラスブロツク体と、第１のガラスブロツクの側面及び第２のガラスブロツクの側面との間、並びに第３のガラスブロツクの側面及び第２のガラスブロツクの他の側面との間に配置され、それぞれ入射光に含まれる外部からの白色光の対応する成分光を分離して対応する反射面に入射させるように所定方向に反射又は透過させると共に、対応する複数の反射面からの成分光の反射光を合成して所定方向に出射させる複数の誘電体多層膜とを設け、外部から第１のガラスブロツクを介して当該第１のガラスブロツクの側面及び第２のガラスブロツクの側面間に配設された誘電体多層膜に入射した白色光又は他の誘電体多層膜を透過又は反射した白色光の各成分光が、それぞれ対応する誘電体多層膜に30〔°〕以下の入射角で入射すると共に、各空間変調器からの反射光が透過又は反射すべき対応する誘電体多層膜において反射又は透過することにより生じた各不要光が、それぞれいずれの空間変調器の反射面に向かう方向に進行しないように、かつ対応する誘電体多層膜において反射又は透過した後、最初に到達するガラスブロツク体の表面に30〔°〕以下の入射角で入射するように、第１乃至第３のガラスブロツクの形状をそれぞれ選定するようにしたことにより、投影画像の色純度及びコントラストを向上させることができ、かくして高画質の映像を投影し得る小型軽量な色分離合成装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のプロジエクタ装置の全体構成を示す略線図である。
【図２】第１〜第３の空間変調器の説明に供する略線的な側面図である。
【図３】第２実施例のプロジエクタ装置の全体構成を示す略線図である。
【図４】従来のプロジエクタ装置の構成を示す略線図である。
【図５】従来のプロジエクタ装置の構成を示す略線図である。
【図６】従来のプロジエクタ装置の構成を示す略線図である。
【図７】従来のプロジエクタ装置の構成を示す略線図である。
【図８】従来のプロジエクタ装置の構成を示す略線図である。
【図９】従来のプロジエクタ装置の構成を示す略線図である。
【図１０】従来のプロジエクタ装置の構成を示す略線図である。
【図１１】誘電体多層膜の波長特性の説明に供する特性曲線図である。
【図１２】従来のプロジエクタ装置の構成を示す略線図である。
【図１３】色分離合成部の構成例を示す略線図である。
【図１４】ガラスブロツクの形状と透過光の光路長との関係の説明に供する略線図である。
【符号の説明】
９０、１１０……プロジエクタ装置、９２、１１１……色分離合成部、９３Ａ〜９３Ｃ……空間変調器、９４……投影レンズ、１００〜１０２……ガラスブロツク、１０３Ａ、１０３Ｂ、１１２……誘電体多層膜、Ｌ４０……白色光、Ｌ４１Ａ……青色光、Ｌ４１Ｂ……緑色光、Ｌ４１Ｃ……赤色光、Ｌ４２Ａ……カラー映像光の青色成分、Ｌ４２Ｂ……カラー映像光の緑色成分、Ｌ４２Ｃ……カラー映像光の赤色成分、Ｌ４３……カラー映像光、Ｌ５０、Ｌ５１……不要光。
【目次】
以下の順序で本発明を説明する。
発明の属する技術分野
従来の技術（図４〜図６）
発明が解決しようとする課題（図４〜図１４）
課題を解決するための手段（図１〜図３）
発明の実施の形態
（１）第１実施例
（１−１）第１実施例によるプロジエクタ装置の全体構成（図１及び図２）
（１−２）第１実施例による色分離合成部の構成（図１）
（１−３）第１実施例の動作及び効果（図１）
（２）第２実施例（図１〜図３）
（３）他の実施例（図１〜図３）
発明の効果
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明はプロジエクタ装置及び色分離合成装置に関し、例えば反射型の空間変調器を複数用いるプロジエクタ装置に適用して好適なものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来、大画面の映像を投影し得るようになされたプロジエクタ装置では、キセノン又はメタルハライド等の明るい光源からの出射光を空間変調器に導入し、これを当該空間変調器において映像信号に応じて空間変調した後、かくして得られた映像光を投影光学系により拡大して投影するようになされている。
【０００４】
この場合このようなプロジエクタ装置において、自然映像（カラー映像）を表示する方法としては、各画素ごとに色情報をもたせる（すなわち映像信号の各画素ごとに３原色分の画素を用意する）第１の方法や、表示映像に時分割的に色情報をもたせる（すなわちカラー映像の赤色成分、緑色成分及び青色成分をフレーム周波数の３倍の周波数で順次表示する）第２の方法などが考えられる。
しかしながら上述の第１の方法によると、映像信号の各画素に対応させてそれぞれ３つの画素を用意する分、解像度が劣化する問題があり、また第２の方法によると、視線の動きに伴つて色の分離による画質の劣化が生じる問題がある。
【０００５】
かかる問題を解決する１つの手法として、光源から発射された白色光を３原色に分離し、これらをそれぞれ個別の空間変調器により画像の色成分に応じて空間変調する方法がある。
図４は、この種のプロジエクタ装置のうち、空間変調器として透過型のものを用いたプロジエクタ装置１の一般的な構成を示すものである。
【０００６】
実際上このプロジエクタ装置１においては、光源２から発射された白色光Ｌ１を色分離部３において青色光Ｌ２Ａ、緑色光Ｌ２Ｂ及び赤色光Ｌ２Ｃに分離すると共に、これらをそれぞれ対応する空間変調器４Ａ〜４Ｃにおいて画像の各色成分に応じて空間変調し、かくして得られたカラー映像光の青色成分Ｌ３Ａ、緑色成分Ｌ３Ｂ及び赤色成分Ｌ３Ｃを色合成部５において合成した後、この結果得られたカラー映像光Ｌ４を投影レンズ６を介して外部に射出するようになされている。
【０００７】
一方図５及び図６は、上述したプロジエクタ装置のうち、空間変調器として反射型のものを用いたプロジエクタ装置１０の一般的な構成を示すものである。
実際上図５のプロジエクタ装置１０では、光源１１から発射された白色光Ｌ１０をビームスプリツタ１２を介して色分離合成部１３に導入し、当該色分離合成部１３において３原色に色分離すると共に、得られた青色光Ｌ１１Ａ、緑色光Ｌ１１Ｂ及び赤色光Ｌ１１Ｃをそれぞれ対応する空間変調器１４Ａ〜１４Ｃにおいて空間変調した後、これら空間変調器１４Ａ〜１４Ｃからそれぞれ出射するカラー映像光の青色成分１２Ａ、緑色成分Ｌ１２Ｂ及び赤色成分Ｌ１２Ｃを色分離合成部１３において合成することによりカラー映像光Ｌ１３を形成し、これをビームスプリツタ１２及び投影レンズ１５を順次介して外部に発射するようになされている。
【０００８】
また図５との対応部分に同一符号を付した図６のプロジエクタ装置２０では、光源１１から発射された白色光Ｌ１０を色分離部２１において青色光Ｌ１１Ａ、緑色光Ｌ１１Ｂ及び赤色光Ｌ１１Ｃに分離した後、これらをそれぞれビームスプリツタ２２Ａ〜２２Ｃを介して対応する空間変調器１４Ａ〜１４Ｃに導入して空間変調し、得られたカラー映像光の青色成分Ｌ１２Ａ、緑色成分Ｌ１２Ｂ及び赤色成分Ｌ１２Ｃを色合成部２３において合成することによりカラー映像光Ｌ１３を形成し、これを投影レンズ１５を介して外部に発射するようになされている。
【０００９】
このように反射型の空間変調器１４Ａ〜１４Ｃを用いたプロジエクタ装置１０、２０では、ビームスプリツタ１２、２２Ａ〜２２Ｃ等の入反射光を分離する分離手段が必要となるものの、色の分離及び合成に空間変調器１４Ａ〜１４Ｃの同一面側を用いることができ、その分透過型の空間変調器４Ａ〜４Ｃ（図４）を用いたものと比べて装置全体を小型化し得る利点がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような光源２、１１からの白色光Ｌ１、Ｌ１０を３原色に分離するプロジエクタ装置１、１０、２０（図４〜図６）では、通常、入射光の色分離及び合成手段として２色性誘電体多層膜（以下、これを単に誘電体多層膜と呼ぶ）が用いられる。
【００１１】
図７は、この誘電体多層膜の保持手段としてガラスを用い、空間変調素子として反射型のものを用いたプロジエクタ装置３０の構成を示すものである。
実際上このプロジエクタ装置３０では、光源３１からの白色光Ｌ２０をビームスプリツタ３２を介して色分離合成部３３に導入し、これをそれぞれガラス板３４Ａ、３４Ｂの一面に誘電体多層膜３５Ａ、３５Ｂを形成することにより構成された第１及び第２の誘電体ミラー３６Ａ、３６Ｂによつて順次色分離する。
【００１２】
またプロジエクタ装置３０においては、この色分離により得られた青色光Ｌ２１Ａ、緑色光Ｌ２１Ｂ及び赤色光Ｌ２１Ｃを、それぞれ対応する第１〜第３の空間変調器３７Ａ〜３７Ｃに導入し、これら第１〜第３の空間変調器３７Ａ〜３７Ｃにおいて供給される映像信号に基づいて空間変調する。
かくしてこのプロジエクタ装置３０では、これら第１〜第３の空間変調器３７Ａ〜３７Ｃから出射する、映像信号に基づくカラー映像光の青色成分Ｌ２２Ａ、緑色成分Ｌ２２Ｂ及び赤色成分Ｌ２２Ｃを色分離合成部３３の各第１及び第２の誘電体ミラー３６Ａ、３６Ｂにより合成し、得られたカラー映像光Ｌ２３を投影レンズ３８を介して外部に発射するようになされている。
【００１３】
しかしながらこのようなプロジエクタ装置３０では、第１、第２の誘電体ミラー３６Ａ、３６Ｂを透過する白色光Ｌ２０の成分光（赤色光、緑色光）に当該第１又は第２の誘電体ミラー３６Ａ、３６Ｂの厚みによる非点収差が生じる一方、第１又は第２の誘電体ミラー３６Ａ、３６Ｂにおいて反射した白色光Ｌ２０の成分光（青色光、緑色光）に応力歪みによる収差が生じる問題がある。この場合これら第１又は第２の誘電体ミラー３６Ａ、３６Ｂの厚みによる非点収差と、応力歪みによる収差との間にはトレードオフの関係があり、このため映写画像として解像度の高い画像を得難い問題があつた。
【００１４】
かかる問題点を解決する１つの手法として、例えば図７との対応部分に同一符号を付した図８に示すように、誘電体多層膜４１Ａ、４１Ｂの保持手段としてガラスブロツク４２Ａ〜４２Ｃを用いる方法がある。この方法によれば、誘電体多層膜の保持手段としてガラス板を用いた場合に比べて歪みを軽減できる利点があり、また投影レンズ３８までの光路長を短縮し得る利点もある。なお図８との対応部分に同一符号を付した図９及び図１０に、色の合成時の反射回数をそろえる（すべて奇数回又は偶数回）必要がある空間変調器を用いたプロジエクタ装置の構成を示す。
【００１５】
しかしながら、このような誘電体多層膜４１Ａ、４１Ｂの保持手段としてガラスブロツク４２Ａ〜４２Ｃ、６０Ａ〜６０Ｄを用いたプロジエクタ装置４０、５０、６０では、大きなガラスブロツク４２Ａ〜４２Ｃ、６０Ａ〜６０Ｄは重く、価格も高いうえに、本質的な問題として、分離形成された青色光Ｌ２１Ａ、緑色光Ｌ２１Ｂ及び赤色光Ｌ２１Ｃの色純度が不十分な点がある。
【００１６】
これは、一般的に誘電体多層膜の波長特性が図１１のようにある程度の立ち上がり幅Ｗを有しており、誘電体多層膜に白色光を45〔°〕の入射角で入射させる場合には、ガラスブロツク４２Ａ〜４２Ｃ、６０Ａ〜６０Ｄ（図８〜図１０）と両側が接触した誘電体多層膜４１Ａ〜４１Ｃ（図８〜図１０）の方がガラス板３４Ａ、３４Ｂ（図７）の一面に形成された誘電体多層膜３５Ａ、３５Ｂ（図７）よりも入射する白色光Ｌ２０に対する立ち上がり幅Ｗが広がるため、白色光Ｌ２０に含まれる中間色の波長域の成分光が誘電体多層膜４１Ａ〜４１Ｃ（図８〜図１０）の透過光及び反射光に入り混じつてしまうことに起因する（後者では、誘電体多層膜３５Ａ、３５Ｂの片側が屈折率１の空気に面している）。
【００１７】
また例えば図９及び図１０のような色合成時の各色の反射回数をそろえる必要がある空間変調器５１Ａ〜５１Ｃを用いたプロジエクタ装置５０、６０では、反射回数をそろえる必要がない空間変調器３７Ａ〜３７Ｃ（図８）を用いたプロジエクタ装置４０（図８）に比べて、ミラー５２（図９）を１枚追加することを必要とし、又は色分離合成部６１（図１０）のガラスブロツク６０Ａ〜６０Ｄとして大きなものを必要とするなど、装置全体としての小型化及び構成の簡易化を実現し難い問題がある。
【００１８】
このような色純度の悪さの改善方法として、誘電体多層膜４１Ａ〜４１Ｂに入射する入射光の入射角が小さくなるほど当該誘電体多層膜４１Ａ〜４１Ｂの入射光に対する立ち上がり幅Ｗ（図１０）が狭くなることを利用して、例えば図８との対応部分に同一符号を付した図１２に示すように、誘電体多層膜７２Ａ、７２Ｂに対する入射光の入射角θ１ を４５〔°〕よりも小さくする方法が考えられる。
【００１９】
しかしながら、一般的に誘電体多層膜に対する白色光の入射角が４５〔°〕からずれると空間変調器の大きさに比べてガラスブロツク体積が急激に大きくなる問題があり、このためプロジエクタ装置を小型化及び軽量化し難くなる問題がある。実際上例えば図１２において、誘電体多層膜７２Ａ、７２Ｂに対する白色光Ｌ２０の入射角θ１ を小さくしていくと、第２の空間変調器３７Ｂが隣接のガラスブロツク７１Ａと当たるようになるため、これを回避するにはガラスブロツク７１Ｂを大きくする必要がある。
【００２０】
特に合成の際に反射回数を偶数回又は奇数回にそろえる必要のある空間変調器５１Ａ〜５１Ｃ（図９及び図１０）を用いてプロジエクタ装置を構築する場合には、反射回数をそろえる必要のない空間変調器３７Ａ、３７Ｂ（図１２）を用いた場合に比べて、上述のようにガラスブロツクとして大きなものを必要とし、又はミラーを余分に１枚必要とするため、プロジエクタ装置全体としての小型化を考えた場合、重大な問題となる。
【００２１】
かかる問題点を解決する方法として、例えば３板式のＣＣＤカメラ等に用いられている色分離手段を利用して、例えば図８との対応部分に同一符号を付した図１３に示すように、三角柱状の２個ガラスブロツク８１Ａ、８１Ｂと、底面が台形の１個の四角柱状のガラスブロツク８１Ｃとを用いて色分離合成部８０を構築し、白色光Ｌ２０を色分離することにより得られた青色光Ｌ２１Ａ及び緑色光Ｌ２１Ｂを対応するガラスブロツク８１Ａ、８１Ｂ内において誘電体多層膜８２Ａ、８２Ｂ以外の場所で反射（全反射）させるようにする方法が考えられる。
【００２２】
この方法によれば、各誘電体多層膜８２Ａ、８２Ｂへの入射角θ２ が３０〔°〕程度とすることができる分、投影画像の色純度を改善することができると共に、ガラスブロツク８１Ａ〜８１Ｃの大きさも図１２において説明したような単純な使い方に比べて抑えることができる利点がある。これは、例えば図１４（Ａ）及び（Ｂ）からも明らかなように、光路長が同じでも透過光を反射させることよつてガラスブロツクの体積を半分にすることができるのと同じ原理である。
【００２３】
しかしながらこの方法では、以下のような問題がある。
すなわち、例えば第２の誘電体多層膜８２Ｂの波長特性が図１１のようであるもとのとして波長λＣ の光を考えると、分離されるときには５０〔％〕が第２の誘電体多層膜８２Ｂにおいて反射して第２の空間変調器３７Ｂに入射すると共に、残りの５０〔％〕が第２の誘電体多層膜８２Ａを透過して第３の空間変調器３７Ｃに入射して、それぞれ対応する第２又は第３の空間変調器３７Ｂ、３７Ｃにおいて反射される。
【００２４】
このとき第２の空間変調器３７Ｂから第２の誘電体多層膜８２Ｂに戻つてきた光Ｌ２２Ｂのうち、50〔％〕は当該第２の誘電体多層膜８２Ｂにおいて反射することにより投影レンズ（図示せず）に向かう方向に進むが、残りの50〔％〕（もとの光の25〔％〕）の光Ｌ３０Ａは当該第２の誘電体多層膜８２Ｂを透過してしまい、これが第３の空間変調器３７Ｃに入射する。また同様にして、第３の空間変調器３７Ｃから第２の誘電体多層膜８２Ｂに戻つてきた光Ｌ２２Ｃのうち、50〔％〕は当該第２の誘電体多層膜８２Ｂを透過して投影レンズに向かう方向に進むが、残りの50〔％〕（もとの光の25〔％〕）の光Ｌ３０Ｂは当該第２の誘電体多層膜８２Ｂを反射してしまい、これが第３の空間変調器３７Ｃに入射する。
【００２５】
このように分離及び合成時に透過及び反射の状態が異なる光（以下、これを不要光と呼ぶ）Ｌ３０Ａ、Ｌ３０Ｂが他の空間変調器３７Ａ〜３７Ｃに入射すると、散乱等により投影画像にコントラストの劣化が生じる原因となり、また投影画像の色純度にも影響を与える問題がある。
また色分離合成部８０が上述のように構成されたプロジエクタ装置では、図１３からも明らかなように、第２の誘電体多層膜８２Ｂにおいて反射した緑色光Ｌ２２Ｂをガラスブロツク８１Ｂ内部において全反射させるため、当該ガラスブロツク８１Ｂとガラスブロツク８１Ａとの間に隙間８３が設けられるが、この隙間８３を十分に小さくしないと、非点収差が生じたり、投影画像の縦横比が変化したりする問題がある。
【００２６】
なお影響は少ないが、白色光Ｌ２０を第１の誘電体多層膜８２Ａにおいて分離し、又は第１〜第３の空間変調器３７Ａ〜３７Ｃからの各光Ｌ２２Ａ〜Ｌ２２Ｃを合成する際にも、不要光が生じる問題もある。
従つて例えば色分離合成部として図１３のような色分離合成部８０を用いるプロジエクタ装置では、第１及び第２の誘電体多層膜８２Ａ、８２Ｂの立上がり範囲内の波長域の光の一部が不要光となるため、第１及び第２の誘電体多層膜８２Ａ、８２Ｂとしてこの立ち上がり範囲がなるべく狭いものを使用することが望まれるものの、実際上この範囲を「０」にすることはできない。
【００２７】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、高画質の映像を投影し得る小型軽量なプロジエクタ装置及び色分離合成装置を提案しようとするものである。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、プロジエクタ装置の色分離合成部に、対応する側面同士が密着するように組み合わされた複数のガラスブロツクからなるガラスブロツク体と、それぞれ所定のガラスブロツク間に配置され、それぞれ入射光に含まれる白色光の対応する成分光を分離して対応する空間変調器に入射させる所定方向に反射又は透過させると共に、対応する複数の空間変調器からの出射光を合成して所定方向に出射させる複数の誘電体多層膜とを設け、白色光又は他の誘電体多層膜を透過又は反射した白色光の各成分光が、それぞれ対応する誘電体多層膜に30〔°〕以下の入射角で入射すると共に、各空間変調器からの反射光が透過又は反射すべき対応する誘電体多層膜において反射又は透過することにより生じた各不要光が、それぞれいずれの空間変調器の反射面に向かう方向に進行しないように、かつ対応する誘電体多層膜において反射又は透過した後、最初に到達するガラスブロツク体の表面に30〔°〕以下の入射角で入射するように各ガラスブロツクの形状をそれぞれ選定するようにした。
またかかる課題を解決するため本発明においては、底面が四角形状をなす第１のガラスブロツク、底面が五角形状をなす第２のガラスブロツク、及び底面が三角形状をなす第３のガラスブロツクの側面が互いに密着するように組み合わされたガラスブロツク体と、第１のガラスブロツクの側面及び第２のガラスブロツクの側面との間、並びに第３のガラスブロツクの側面及び第２のガラスブロツクの他の側面との間に配置され、それぞれ入射光に含まれる外部からの白色光の対応する成分光を分離して対応する反射面に入射させるように所定方向に反射又は透過させると共に、対応する複数の反射面からの成分光の反射光を合成して所定方向に出射させる複数の誘電体多層膜とを設け、外部から第１のガラスブロツクを介して当該第１のガラスブロツクの側面及び第２のガラスブロツクの側面間に配設された誘電体多層膜に入射した白色光又は他の誘電体多層膜を透過又は反射した白色光の各成分光が、それぞれ対応する誘電体多層膜に30〔°〕以下の入射角で入射すると共に、各空間変調器からの反射光が透過又は反射すべき対応する誘電体多層膜において反射又は透過することにより生じた各不要光が、それぞれいずれの空間変調器の反射面に向かう方向に進行しないように、かつ対応する誘電体多層膜において反射又は透過した後、最初に到達するガラスブロツク体の表面に30〔°〕以下の入射角で入射するように、第１乃至第３のガラスブロツクの形状をそれぞれ選定するようにした。
【００２９】
この結果不要光のほぼ９０〔％〕程度を他の空間変調器に入射させることなく当該ガラスブロツク体から出射させることができ、かくして投影画像の色純度及びコントラストの劣化を未然にかつ確実に回避することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。
【００３１】
（１）第１実施例
（１−１）第１実施例によるプロジエクタ装置の全体構成
図１において、１は全体として第１実施例によるプロジエクタ装置を示し、図示しない光源から紙面の裏面から表面に向かう方向に発射された白色光Ｌ４０をビームスプリツタ９１を介して色分離合成部９２に導入し、これを当該色分離合成部９２において色分離した後、かくして得られた青色光Ｌ４１Ａ、緑色光Ｌ４１Ｂ及び赤色光Ｌ４１Ｃをそれぞれ対応する反射型の第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃの反射面に、紙面の表面から裏面に向かう方向に僅かに傾かせた状態で入射させるようになされている。
【００３２】
第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃにおいては、それぞれ供給される映像データの画素配列（例えば７６８ ×５７６ 個）にそれぞれ対応させて、１６〔μｍ 〕角程度の微小な鏡面素子が面状に配列されることにより反射面が形成されている。このとき第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃには、それぞれ映像データの各画素（すなわち各鏡面素子）とそれぞれ対応させて複数のメモリセルが配列されたフレームメモリが設けられている。
【００３３】
またフレームメモリの各メモリセルには、各フレームごとにそれぞれ対応する映像データに基づくデータ信号が順次供給されるようになされ、第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃの各鏡面素子は、データ信号によつて変化する対応するメモリセルがオン状態（すなわち画素として有効な場合）のときには図２（Ａ）のように一点鎖線で示す中立の状態から所定方向に＋１０〔°〕傾き、これに対してメモリセルがオフ状態（すなわち画素として無効な場合）のときには図２（Ｂ）のように一点鎖線で示す中立状態から−１０〔°〕傾くようになされている。
【００３４】
かくして第１の空間変調器９３Ａにおいては、供給される映像データに基づいて、フレーム画像の青色成分の画素に対応する鏡面素子だけがオン状態となつて、その鏡面素子に入射する青色光Ｌ４１を図１の紙面と平行な第１の方向に反射させる一方、他の鏡面素子がオフ状態となつて、その鏡面素子に入射する青色光Ｌ４１を第１の方向と異なる方向に反射させる。
【００３５】
同様に第２の空間変調器９３Ｂでは、フレーム画像の緑色成分の画素に対応する鏡面素子だけがオン状態となつて、その鏡面素子に入射する緑色光Ｌ４１Ｂを図１の紙面の平行な第２の方向に反射させる一方、他の鏡面素子がオフ状態となつて、その鏡面素子に入射する緑色光Ｌ４１Ｂを第２の方向と異なる方向に反射させる。
【００３６】
さらに第３の空間変調器９３Ｃでは、フレーム画像の赤色成分の画素に対応する鏡面素子だけがオン状態となつて、その鏡面素子に入射する赤色光Ｌ４１Ｃを図１の紙面と平行な第３の方向に反射させる一方、他の鏡面素子がオフ状態となつて、その鏡面素子に入射する赤色光Ｌ４１Ｃを第３の方向と異なる方向に反射させる。
【００３７】
このようにしてこれら第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃからは、それぞれ映像データに基づくカラー映像光の青色成分Ｌ４２Ａ、緑色成分Ｌ４２Ｂ又は赤色成分Ｌ４２Ｃが図１の紙面と平行な第１〜第３の方向に出射し、これらが色分離合成部９２において合成された後、かくして得られたカラー映像光Ｌ４３がビームスプリツタ９１及び投影レンズ９４を順次介して外部に射出される。
これによりこのプロジエクタ装置９０においては、投影レンズ９４の光軸上に配置されたスクリーン（図示せず）上に、当該投影レンズ９４から出射するカラー映像光Ｌ４３を照射して映像データに基づく映像を映写し得るようになされている。
【００３８】
（１−２）第１実施例による色分離合成部の構成
ここで実際上このプロジエクタ装置９０の場合、色分離合成部９２は、図１からも明らかなように、底面が四角形状の第１のガラスブロツク１００と、底面が五角形状の第２のガラスブロツク１０１と、底面が三角形状の第３のガラスブロツク１０２とを有し、これら第１〜第３のガラスブロツク１００〜１０３を、第１のガラスブロツク１００の第１の側面と第２のガラスブロツク１０１の第１の側面１０１Ａとが密着し、かつ第２のガラスブロツク１０１の第２の側面１０１Ｂと第３のガラスブロツク１０２の第１の側面１０３Ａとが密着するように組み合わせることによりガラスブロツク体が構成されている。
【００３９】
この場合第１のガラスブロツク１００の第１の側面１００Ａ上には、青色光よりも長い波長域の成分光を透過させる波長特性を有する第１の誘電体多層膜１０３Ａが積層形成されると共に、第２のガラスブロツク１０１の第２の側面１０１Ｂ上には、緑色光よりも長い波長域の成分光を透過させる波長特性を有する第２の誘電体多層膜１０３Ｂが積層形成されている。
【００４０】
かくしてこの色分離合成部９２においては、ビームスプリツタ９１を介して入射する白色光Ｌ４０の青色成分（青色光Ｌ４１Ａ）を第１の誘電体多層膜１０３Ａにおいて色分離し、これを第１のガラスブロツク１００の第２及び第３の側面１００Ｂ、１００Ｃにおいて順次全反射させながら当該第１のガラスブロツク１００を介して第１の空間変調器９３Ａの反射面に入射させる一方、第１の誘電体多層膜１０３Ａを透過した白色光Ｌ４０の緑色成分（緑色光Ｌ４１Ｂ）を第２の誘電体多層膜１０３Ｂにおいて反射し、これを第２のガラスブロツク１０１を介して第２の空間変調器９３Ｂの反射面に入射させ、かつ第２の誘電体多層膜１０３Ｂを透過した白色光Ｌ４０の赤色成分（赤色光Ｌ４１Ｃ）を、第３のガラスブロツク１０２の第２の側面１０２Ｂにおいて全反射するようにして当該第３のガラスブロツク１０２を介して第３の空間変調器９３Ｃの反射面に入射させる。
【００４１】
また色分離合成部９２においては、第３の空間変調器９３Ｃから出射したカラー映像光の赤色成分光Ｌ４２Ｃと、第２の空間変調器９３Ｂから出射したカラー映像光の緑色成分光Ｌ４２Ｂとを第２の誘電体多層膜１０３Ｂにおいて合成し、得られた合成光と、第１の空間変調器９３Ａから出射したカラー映像光の青色成分光Ｌ４２Ａとを第１の誘電体多層膜１０３Ａにおいて合成することにより上述のカラー映像光Ｌ４３を形成し、これを上述のようにビームスプリツタ９１を介して投影レンズ９４に送出するようになされている。
【００４２】
かかる構成に加えこの色分離合成部９２の場合、第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃからそれぞれ出射し、反射又は透過すべき第１の誘電体多層膜１０３Ａを透過又は反射した光（以下、これを第１の不要光と呼ぶ）Ｌ５０と、第２及び第３の空間変調器９３Ｂ、９３Ｃからそれぞれ出射し、反射又は透過すべき第２の誘電体多層膜１０３Ｂを透過又は反射した光（以下、これを第２の不要光と呼ぶ）Ｌ５１とのいずれもが第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃの反射面に向かう方向に進行せず、かつこれら第１及び第２の不要光Ｌ５０、Ｌ５１が、最初に到達する第２及び第３のガラスブロツク１０１、１０２の表面（すなわち第２のガラスブロツク１０１の第３の側面１０１Ｃ又は第３のガラスブロツク１０２の第２の側面１０２Ｂ）に30〔°〕以下の入射角θ３、θ４で入射するように、第２及び第３のガラスブロツク１０１、１０２の形状が選定されている。
【００４３】
これによりこの色分離合成部９２においては、第１及び第２の不要光Ｌ５０、Ｌ５１が、最初に到達する第２及び第３のガラスブロツク１０１、１０２の表面に30〔°〕以下の入射角θ３、θ４で入射する分、特に処理を施すことなく第１及び第２の不要光Ｌ５０、Ｌ５１を90〔％〕程度第２及び第３のガラスブロツク１０１、１０２の外に出射させることができると共に、これら第１及び第２の不要光Ｌ５０、Ｌ５１が第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃのいずれの反射面に向かう方向に進行しない分、第２及び第３のガラスブロツク１０１、１０２外に出射した第１及び第２の不要光Ｌ５０、Ｌ５１がその後第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃのいずれかの反射面に入射するのを回避し得るようになされている。
【００４４】
なおこの実施例の場合、第１のガラスブロツク１００は、入射した白色光Ｌ４０が３０〔°〕程度の入射角θ５ で第１の誘電体多層膜１０３Ａに入射するように第２の側面１００Ｂに対する第１の側面１００Ａの傾きが選定されると共に、第２のガラスブロツク１０１は、第１の誘電体多層膜１０３Ａを透過した光が第２の誘電体多層膜１０３Ｂに３０〔°〕程度の入射角θ６ で入射するように第１の側面１０１Ａに対する第２の側面１０１Ｂの傾きが選定されている。
【００４５】
これによりこの色分離合成部９２においては、例えば４５〔°〕の入射角で光を第１及び第２の誘電体多層膜１０３Ａ、１０３Ｂに入射させる場合に比べて当該入射光に対する第１及び第２の誘電体多層膜１０３Ａ、１０３Ｂの波長特性を向上させ得、かくして投影画像の色純度を向上させ得るようになされている。
【００４６】
（１−３）第１実施例の動作及び効果
以上の構成において、このプロジエクタ装置９０では、光源から発射された白色光Ｌ４０をビームスプリツタ９１を介して色分離合成部９２に入射する。
色分離合成部９２では、入射する白色光Ｌ４０の青色成分を第１の誘電体多層膜１０３Ａにおいて色分離し、得られた青色光Ｌ４１Ａを第１のガラスブロツク１００を介して第１の空間変調器９３Ａの反射面に照射すると共に、白色光Ｌ４０の緑色成分及び赤色成分を第２の誘電体多層膜１０３Ｂにおいて色分離し、得られた緑色光Ｌ４１Ｂを第２のガラスブロツク１０１を介して第２の空間変調器９３Ｂの反射面に照射し、かつ得られた赤色光Ｌ４１Ｃを第３のガラスブロツク１０２を介して第３の空間変調器９３Ｃの反射面に照射する。
【００４７】
これら第１〜第３の空間変調器１００〜１０２の反射面に照射された青色光Ｌ４１Ａ、緑色光Ｌ４１Ｂ及び赤色光Ｌ４１Ｃは、それぞれ対応する第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃにおいて供給される映像データに応じて空間変調され、かくして得られた映像データに基づくカラー映像光の赤色成分Ｌ４２Ｃと緑色成分Ｌ４２Ｂとが色分離合成部９２の第２の誘電体多層膜１０３Ｂにおいて合成されると共に、得られた合成光とカラー映像光の青色成分Ｌ４２Ａとが色分離合成部９２の第１の誘電体多層膜１０３Ａにおいて合成される。
【００４８】
さらにこのプロジエクタ装置９０では、このようにして得られたカラー映像光Ｌ４３をビームスプリツタ９１及び投影レンズ９４を順次介して外部に発射し、かくして当該投影レンズ９４の光学軸上に配置されたスクリーン上に、供給される映像データに基づくカラー映像を映写する。
【００４９】
ここでこのプロジエクタ装置９０では、上述のように、色分離合成部９２の第１〜第３のガラスブロツク１００〜１０２が、第１又は第２の誘電体多層膜１０３Ａ、１０３Ｂを透過又は反射した第１及び第２の不要光Ｌ５０、Ｌ５１が第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃのいずれの反射面に向かう方向に進行せず、またこれら第１及び第２の不要光Ｌ５０、Ｌ５１が最初に到達する第２及び第３のガラスブロツク１０１、１０２の表面に30〔°〕以下の入射角θ３、θ４で入射するように形状が選定されている。
【００５０】
従つてこのプロジエクタ装置９０では、上述のように第１及び第２の不要光Ｌ５０、Ｌ５１が第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃの反射面に入射するのをほぼ確実に回避し得、その分第１及び第２の不要光Ｌ５０、Ｌ５１が第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃの反射面に入射した場合に発生する散乱等に起因する投影画像のコントラストや色純度の劣化を未然に防止することができる。
【００５１】
またこのプロジエクタ装置９０では、上述のように第１及び第２の誘電体多層膜１０３Ａ、１０３Ｂに入射する白色光Ｌ４０又は光の当該第１又は第２の誘電体多層膜１０３Ａ、１０３Ｂに対する入射角θ５ 、θ６ が３０〔°〕程度に選定されているため、第１及び第２の誘電体多層膜１０３Ａ、１０３Ｂの入射光に対する波長特性を向上させることができ、その分投影画像の色純度を向上させることができる。
【００５２】
さらにこのプロジエクタ装置９０では、上述のように隣接する第１〜第３のガラスブロツク１００〜１０２間に隙間がなく、また第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃから投影レンズ９４に向かう光を全て第１〜第３のガラスブロツク１００〜１０２内で奇数回反射させるようになされているため、第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃとして反射回数を合わせる必要があるものを用いた場合においても第１〜第３のガラスブロツク１００〜１０２の外部に追加のミラーを必要とせず、また第１〜第３のガラスブロツク１００〜１０２として大きなものを用いる必要がなく、その分装置全体を小型化し、またその構成を簡略化させることができる。
【００５３】
さらにこのプロジエクタ装置９０では、上述のように各第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃに入出射させる光を全て色分離合成部９２の第１〜第３のガラスブロツク１００〜１０２内において最低１回は反射させるようになされているため、第１〜第３のガラスブロツク１００〜１０２として体積の小さいものを用いることができる。従つてプロジエクタ装置の小型化に貢献することができる。
【００５４】
以上の構成によれば、第１又は第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃから出射し、色分離合成部９２の第１の誘電体多層膜１０３Ａを透過又は反射した第１の不要光Ｌ５０と、第２又は第３の空間変調器９３Ｂ、９３Ｃから出射し、第２の誘電体多層膜１０３Ｂを透過又は反射した第２の不要光Ｌ５１とのいずれもが第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃの反射面に向かう方向に進行せず、かつこれら第１及び第２の不要光Ｌ５０、Ｌ５１が、第１又は第２の誘電体多層膜１０３Ａ、１０３Ｂを透過又は反射した後、最初に到達する第２及び第３のガラスブロツク１０１、１０２の表面に30〔°〕以下の入射角θ３、θ４で入射するように、第２及び第３のガラスブロツク１０１、１０２の形状を選定するようにしたことにより、投影画像のコントラストや色純度の劣化を未然に防止することができ、かくして高画質な映像を投影し得る小型軽量なプロジエクタ装置を実現できる。
【００５５】
（２）第２実施例
図１との対応部分に同一符号を付して示す図３は、第２実施例によるプロジエクタ装置１１０を示し、第３の空間変調器９３Ｃの反射面と平行に対向する色分離合成部１１１の第３のガラスブロツク１０２の第３の側面１０２Ｃ上に第３の誘電体多層膜１１２が形成されていることを除いて第１実施例のプロジエクタ装置９０（図１）と同様に構成されている。
【００５６】
この場合第３の誘電体多層膜１１２としては、第２の誘電体多層膜１０３Ｂよりも立ち上がり波長が僅かに長いものが用いられている。
これによりこのプロジエクタ装置１１０においては、第２の誘電体多層膜１０３Ｂを透過した赤色光Ｌ４１Ｃがほぼ０〔°〕で第３の誘電体多層膜１１２に入射することから、当該赤色光Ｌ４１Ｃに含まれる黄色成分をほぼ確実に除去し得、かくして色純度の高い赤色光Ｌ４１Ｃを第３の空間変調器９３Ｃの反射面に入射させることができるようになされている。
【００５７】
以上の構成において、このプロジエクタ装置１１０では、色分離合成部１１１の第２の誘電体多層膜１０３Ｂを透過した赤色光Ｌ４１Ｃを、第３の誘電体多層膜１１２において黄色成分を除去した後、第３の空間変調器９３Ｃの反射面に入射させる。
従つてこのプロジエクタ装置１１０では、上述のように色純度の高い赤色光Ｌ４１Ｃを第３の空間変調器９３Ｃの反射に入射させることができるため、当該第３の空間変調器９３Ｃから出射するカラー映像光の赤色成分Ｌ４２Ｃの色純度を向上させることができる。従つてこのプロジエクタ装置１１０では、色純度の高い画像を投影することができる。
【００５８】
この場合一般的に、色分離合成部のガラスブロツクの表面に誘電体多層膜を配設することは、色純度を向上させ得る点でメリツトがあるものの、その誘電体多層膜において反射した光で不要光となり易く、このため通常は誘電体多層膜に代えて吸収フイルタを用いることが多い。ところがこの方法によると、所望する波長域の透過率がさがる問題がある。
【００５９】
しかしながらこのプロジエクタ装置１１０では、上述のように、第１及び第２の不要光Ｌ５０、Ｌ５１が第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃの反射面に向かう方向に進行せず、かつこれら第１及び第２の不要光Ｌ５０、Ｌ５１が、最初に到達する第２及び第３のガラスブロツク１０１、１０２の表面に30〔°〕以下の入射角θ３、θ４で入射するように、第２及び第３のガラスブロツク１０１、１０２の形状が選定されているため、第３の誘電体多層膜１１２から出射する不要光の影響が少なく、この結果上述のように誘電体多層膜１１２による投影画像の色純度の改善を行うことができる。
【００６０】
以上の構成によれば、第１実施例のプロジエクタ装置９０（図１）に用いた色分離合成部１１１の第３のガラスブロツク１０２の第３の側面１０２Ｃに第２の誘電体多層膜１０１Ｂよりも僅かに立ち上がり波長が長い第３の誘電体多層膜１１２を配置するようにしたことにより、投影画像の色純度を向上させることができ、かくして高画質な映像を投影し得る小型軽量なプロジエクタ装置を実現できる。
【００６１】
（３）他の実施例
なお上述の第１及び第２実施例においては、本発明を図１又は図３のように構成されたプロジエクタ装置９０、１１０に適用するようにした場合に付いて述べたが、本発明はこれに限らず、要は、光源から発射された白色光を色分離合成部において複数の波長域の成分光に分離し、各成分光をそれぞれ異なる反射型の空間変調器において供給される映像データに基づいて空間変調した後、各空間変調器からの出射光を上記色分離合成部において合成して出射するようになされたプロジエクタ装置であれば、この他種々の構成のプロジエクタ装置に適用することができる。
【００６２】
また上述の第１及び第２実施例においては、色分離合成部を図１及び図３のような形状の第１〜第３のガラスブロツクから構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、各ガラスブロツクの形状としてはこれ以外の形状であつても、またガラスブロツクを４個以上用いて色分離合成部を構成するようにしても良く、要は、複数のガラスブロツクを対応する側面同士が密着するように組み合わせることによりガラスブロツク体を構成するようにするのであれば、当該ガラスブロツク体を構成するガラスブロツクの形状及び数としては、これ以外であつても良い。
【００６３】
さらに上述の第１及び第２実施例においては、入射する白色光Ｌ４０を青色光Ｌ４１Ａ、緑色光Ｌ４１Ｂ及び赤色光Ｌ４１Ｃの３原色光に分割するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、白色光Ｌ４０をこれ以上の成分光に分離するようにしても良い。
なおこの場合、空間変調器を白色光の分離数に応じて４個以上設けるようにし、またそれぞれ入射光に含まれる白色光の対応する成分光を分離して対応する空間変調器に入射させる所定方向に反射又は透過させると共に、対応する複数の空間変調器からの出射光を合成して所定方向に出射させる複数の誘電体多層膜を所定のガラスブロツク間に配置するようにすれば良い。
【００６４】
さらに上述の第２実施例においては、第３の空間変調器９３Ｃの反射面と対向する第３のガラスブロツク１０２の第３の側面１０２Ｃ上にのみ誘電体多層膜１１２を配置するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、第１の空間変調器９３Ａの反射面と対向する第１のガラスブロツク１００の第４の側面１００Ｄ上にも第１の誘電体多層膜１０３Ａよりも立ち上がり波長の短い誘電体多層膜を配置するようにしても良く、要は、対応する空間変調器に入射する白色光の成分光のうち、一部又は全部の当該成分光のガラスブロツク体からの出射位置にそれぞれ対応させてガラスブロツク体の表面上にそれぞれ所定の波長特性を有する単数又は複数の誘電体多層膜を配置すれば良い。
【００６５】
さらに上述の第１及び第２実施例においては、第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃとして、画素単位の反射方向の差により投影法を形成する反射型のものを用いた場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これに代えて反射率、拡散又は偏光状態等の反射状態の差により投影法を形成するようになされた反射型の空間変調器や、透過型の空間変調器等を用いるようにしても良い。
【００６６】
さらに上述の第１及び第２実施例においては、第１〜第３のガラスブロツク１００〜１０２からなるガラスブロツク体に入射した第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃからの出射光（すなわちカラー映像光の青色成分Ｌ４２Ａ、緑色成分Ｌ４２Ｂ及び赤色成分Ｌ４２Ｃがいずれも当該ガラスブロツク体の内部において奇数回反射するように第１〜第３のガラスブロツク１００〜１０２の形状を選定するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これら第１〜第３の空間変調器９３Ａ〜９３Ｃからの出射光Ｌ４２Ａ〜Ｌ４２Ｃが第１〜第３のガラスブロツク１００〜１０２からなるガラスブロツク体内部において偶数回反射するように第１〜第３のガラスブロツクの形状を選定するようにしても良い。
【００６７】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、プロジエクタ装置の色分離合成部に、対応する側面同士が密着するように組み合わされた複数のガラスブロツクからなるガラスブロツク体と、それぞれ所定のガラスブロツク間に配置され、それぞれ入射光に含まれる白色光の対応する成分光を分離して対応する空間変調器に入射させる所定方向に反射又は透過させると共に、対応する複数の空間変調器からの出射光を合成して所定方向に出射させる複数の誘電体多層膜とを設け、白色光又は他の誘電体多層膜を透過又は反射した白色光の各成分光が、それぞれ対応する誘電体多層膜に30〔°〕以下の入射角で入射すると共に、各空間変調器からの反射光が透過又は反射すべき対応する誘電体多層膜において反射又は透過することにより生じた各不要光が、それぞれいずれの空間変調器の反射面に向かう方向に進行しないように、かつ対応する誘電体多層膜において反射又は透過した後、最初に到達するガラスブロツク体の表面に30〔°〕以下の入射角で入射するように各ガラスブロツクの形状をそれぞれ選定するようにしたことにより、投影画像の色純度及びコントラストを向上させることができ、かくして高画質の映像を投影し得る小型軽量なプロジエクタ装置を実現できる。
また上述のように本発明によれば、底面が四角形状をなす第１のガラスブロツク、底面が五角形状をなす第２のガラスブロツク、及び底面が三角形状をなす第３のガラスブロツクの側面が互いに密着するように組み合わされたガラスブロツク体と、第１のガラスブロツクの側面及び第２のガラスブロツクの側面との間、並びに第３のガラスブロツクの側面及び第２のガラスブロツクの他の側面との間に配置され、それぞれ入射光に含まれる外部からの白色光の対応する成分光を分離して対応する反射面に入射させるように所定方向に反射又は透過させると共に、対応する複数の反射面からの成分光の反射光を合成して所定方向に出射させる複数の誘電体多層膜とを設け、外部から第１のガラスブロツクを介して当該第１のガラスブロツクの側面及び第２のガラスブロツクの側面間に配設された誘電体多層膜に入射した白色光又は他の誘電体多層膜を透過又は反射した白色光の各成分光が、それぞれ対応する誘電体多層膜に30〔°〕以下の入射角で入射すると共に、各空間変調器からの反射光が透過又は反射すべき対応する誘電体多層膜において反射又は透過することにより生じた各不要光が、それぞれいずれの空間変調器の反射面に向かう方向に進行しないように、かつ対応する誘電体多層膜において反射又は透過した後、最初に到達するガラスブロツク体の表面に30〔°〕以下の入射角で入射するように、第１乃至第３のガラスブロツクの形状をそれぞれ選定するようにしたことにより、投影画像の色純度及びコントラストを向上させることができ、かくして高画質の映像を投影し得る小型軽量な色分離合成装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のプロジエクタ装置の全体構成を示す略線図である。
【図２】第１〜第３の空間変調器の説明に供する略線的な側面図である。
【図３】第２実施例のプロジエクタ装置の全体構成を示す略線図である。
【図４】従来のプロジエクタ装置の構成を示す略線図である。
【図５】従来のプロジエクタ装置の構成を示す略線図である。
【図６】従来のプロジエクタ装置の構成を示す略線図である。
【図７】従来のプロジエクタ装置の構成を示す略線図である。
【図８】従来のプロジエクタ装置の構成を示す略線図である。
【図９】従来のプロジエクタ装置の構成を示す略線図である。
【図１０】従来のプロジエクタ装置の構成を示す略線図である。
【図１１】誘電体多層膜の波長特性の説明に供する特性曲線図である。
【図１２】従来のプロジエクタ装置の構成を示す略線図である。
【図１３】色分離合成部の構成例を示す略線図である。
【図１４】ガラスブロツクの形状と透過光の光路長との関係の説明に供する略線図である。
【符号の説明】
９０、１１０……プロジエクタ装置、９２、１１１……色分離合成部、９３Ａ〜９３Ｃ……空間変調器、９４……投影レンズ、１００〜１０２……ガラスブロツク、１０３Ａ、１０３Ｂ、１１２……誘電体多層膜、Ｌ４０……白色光、Ｌ４１Ａ……青色光、Ｌ４１Ｂ……緑色光、Ｌ４１Ｃ……赤色光、Ｌ４２Ａ……カラー映像光の青色成分、Ｌ４２Ｂ……カラー映像光の緑色成分、Ｌ４２Ｃ……カラー映像光の赤色成分、Ｌ４３……カラー映像光、Ｌ５０、Ｌ５１……不要光。
Claims (5)
- 光源から発射された白色光を色分離合成部において複数の波長域の成分光に分離し、映像データに基づいて各上記成分光をそれぞれ異なる反射型の空間変調器に供給して空間変調した後、各上記空間変調器からの出射光を上記色分離合成部において合成して出射するプロジエクタ装置において、
上記色分離合成部は、
対応する側面同士が密着するように組み合わされた複数のガラスブロツクからなるガラスブロツク体と、
それぞれ所定の上記ガラスブロツク間に配置され、それぞれ入射光に含まれる上記白色光の対応する上記成分光を分離して対応する上記空間変調器に入射させる所定方向に反射又は透過させると共に、対応する複数の上記空間変調器からの上記出射光を合成して所定方向に出射させる複数の誘電体多層膜とを具え、
上記白色光又は他の上記誘電体多層膜を透過又は反射した上記白色光の各成分光が、それぞれ対応する上記誘電体多層膜に 30 〔°〕以下の入射角で入射すると共に、各上記空間変調器からの上記反射光が透過又は反射すべき対応する上記誘電体多層膜において反射又は透過することにより生じた各不要光が、それぞれいずれの上記空間変調器の上記反射面に向かう方向に進行しないように、かつ対応する上記誘電体多層膜において反射又は透過した後、最初に到達する上記ガラスブロツク体の表面に30〔°〕以下の入射角で入射するように各上記ガラスブロツクの形状がそれぞれ選定された
ことを特徴とするプロジエクタ装置。 - 上記白色光の上記成分光のうち、対応する上記空間変調器に入射する一部又は全部の当該成分光の上記ガラスブロツク体からの出射位置に配設された、所定の波長特性を有する誘電体多層膜を具える
ことを特徴とする請求項１に記載のプロジエクタ装置。 - 上記ガラスブロツク体の各上記ガラスブロツクは、当該ガラスブロツク体に入射した各上記空間変調器からの上記出射光が、それぞれ当該ガラスブロツク体内部においていずれも奇数回又は偶数回だけ反射するように形状が選定された
ことを特徴とする請求項１に記載のプロジエクタ装置。 - 上記ガラスブロツク体は、
底面が四角形状をなす第１のガラスブロツク、底面が五角形状をなす第２のガラスブロツク、及び底面が三角形状をなす第３のガラスブロツクの側面が互いに密着するように組み合わされて形成され、
上記誘電体多層膜は、
上記第１のガラスブロツクの側面及び第２のガラスブロツクの側面との間、並びに上記第３のガラスブロツクの側面及び上記第２のガラスブロツクの他の側面との間に配置された
ことを特徴とする請求項１に記載のプロジエクタ装置。 - 底面が四角形状をなす第１のガラスブロツク、底面が五角形状をなす第２のガラスブロツク、及び底面が三角形状をなす第３のガラスブロツクの側面が互いに密着するように組み合わされたガラスブロツク体と、
上記第１のガラスブロツクの側面及び上記第２のガラスブロツクの側面との間、並びに上記第３のガラスブロツクの側面及び上記第２のガラスブロツクの他の側面との間に配置され、それぞれ入射光に含まれる外部からの白色光の対応する成分光を分離して対応する反射面に入射させるように所定方向に反射又は透過させると共に、対応する複数の上記反射面からの上記成分光の反射光を合成して所定方向に出射させる複数の誘電体多層膜と
を具え、
外部から上記第１のガラスブロツクを介して当該第１のガラスブロツクの側面及び第２のガラスブロツクの側面間に配設された上記誘電体多層膜に入射した上記白色光又は他の上記誘電体多層膜を透過又は反射した上記白色光の各成分光が、それぞれ対応する上記誘電体多層膜に 30 〔°〕以下の入射角で入射すると共に、各上記反射面からの上記反射光が透過又は反射すべき対応する上記誘電体多層膜において反射又は透過することにより生じた各不要光が、それぞれいずれの上記反射面に向かう方向に進行しないように、かつ対応する上記誘電体多層膜において反射又は透過した後、最初に到達する上記ガラスブロツク体の表面に 30 〔°〕以下の入射角で入射するように、上記第１乃至第３のガラスブロツクの形状がそれぞれ選定された
ことを特徴とする色分離合成装置。
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