JP4055708B2 - 照明装置及び投射型映像表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３原色に対応する波長成分の光を含む３原色光を照射する照明装置及び照明装置から照射された３原色光を投射することでカラー映像を表示する投射型映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示板（ＬＣＤ）の如き映像表示パネルを３枚用い、これら各映像表示パネルに、白色光を色分解ミラー（ダイクロイックミラー）により分離して得られた赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各原色光を対応して入射させ、さらにこれら映像表示パネルを透過した光束を合成してスクリーン上に投影するようにしたプロジェクター装置が提案されている。
【０００３】
これらの投射型映像表示装置においては、投射光の白色色度の調節、すなわちホワイトバランスの調整は各原色光の光量割合を調整することによって実現することができる。ここで、各原色光の光量割合を調整する手段としては、各原色チャンネルの表示デバイスの電気的な駆動レベルをチャンネル間で変える方法がある。
【０００４】
ところがこの方法では、減光が必要なチャンネルの表示デバイスの駆動レベルを下げる必要があるため、駆動レベルを下げたチャンネルのコントラストが低下するという問題がある。
【０００５】
そこで、コントラストを低減させない方法として、ＮＤ(Neutral Density)フィルタなどの透過型フィルタを、減光が必要なチャンネルの光路に配置する方法がある。この場合、減光が必要なチャンネルの表示デバイスの駆動レベルを下げる必要がないため、上述した電気的な調節方法よりはコントラストを高くとることが可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しがしながら、この方式では、減光が必要なチャンネル数の分だけＮＤフィルタなどの光学的減光手段が必要となり構成が複雑となるため、部品点数や製造工程が増えてしまうという問題がある。また、コントラストに関しても、液晶パネルの駆動レベルを下げない場合に得られるコントラスト以上の性能は期待できない。
【０００７】
したがって、簡略な構成により投射光の白色色度を調整することができ、また、良好なコントラストを実現することができる照明装置及び投影装置は、未だ実現されていないのが現状である。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した従来の実情に鑑みて提案されたものであり、簡略な構成により投射光の白色色度を調整可能であり、且つ良好なコントラストを実現可能な照明装置及び投射型映像表示装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために提案される本発明に係る照明装置は、３原色に対応する波長成分の光を含む３原色光を照射する照明装置であって、３原色光を出射する光源と、光源に対して３原色光の出射側に配され、３原色光に含まれる３原色のうち少なくとも１色に対応する波長成分の光を選択的に減光又は遮蔽し、他の波長成分の光を透過する所定の絞りをなす領域が設けられた波長選択性光学絞りフィルタとを備える。
【００１０】
この照明装置は、照明光の波長成分に応じて光学絞りの絞り径が変化するように設計されたダイクロイックフィルタなどの分光フィルタからなる波長選択性光学絞りフィルタを用いることで、特定の色の原色光を絞ることが可能とされ、原色光の照度を自在に減光調整することが可能とされる。
【００１１】
また、本発明に係る照明装置は、３原色に対応する波長成分の光を含む３原色光を照射する照明装置であって、３原色光を出射する光源と、複数のレンズ素子から構成され、光源から出射された３原色光を分割して、複数のレンズ素子を透過することにより３原色光の出力を均一化する一対のフライアイレンズと、一対のフライアイレンズのうち光源から遠い側のフライアイレンズに隣接して配置され、３原色光に含まれる３原色のうち少なくとも１色に対応する波長成分の光を選択的に減光又は遮蔽し、他の波長成分の光を透過する領域が設けられた波長選択性光学フィルタとを備える。
【００１２】
この照明装置は、照明光の波長成分に応じて光学フィルタの透過領域が変化するように設計されたダイクロイックフィルタなどの分光フィルタからなる波長選択性光学フィルタを用いることで、特定の色の原色光を減光することが可能とされ、原色光の照度を自在に減光調整することが可能とされる。
【００１３】
さらに、本発明に係る投射型映像表示装置は、３原色に対応する波長成分の光を含む３原色光を出射する光源と、光源に対して上記３原色光の出射側に配され、３原色光に含まれる３原色のうち少なくとも１色に対応する波長成分の光を選択的に減光又は遮蔽し、他の波長成分の光を透過する所定の絞りをなす領域が設けられた波長選択性光学絞りフィルタと、波長選択性光学絞りフィルタから出力された３原色光を３原色の各色に対応する波長成分の光に分離する色分離手段と、色分離手段によって分離された３原色の各色に対応する波長成分の光を映像信号に基づいて変調する３枚の映像表示パネルと、各映像表示パネルで変調された３原色の各色に対応する波長成分の光を１つに合成する色合成手段と、色合成手段により合成された光をスクリーン上に投射する投射レンズとを備える。
【００１４】
この投射型映像表示装置は、照明装置が、照明光の波長成分に応じて光学絞りの絞り径が変化するように設計されたダイクロイックフィルタなどの分光フィルタからなる波長選択性光学絞りフィルタを用いることで、特定の色の原色光を絞ることが可能とされ、原色光の照度を自在に減光調整することが可能とされる。
【００１５】
さらにまた、本発明に係る投射型映像表示装置は、３原色に対応する波長成分の光を出射する光源と、複数のレンズ素子から構成され、光源から出射された３原色光を分割して、複数のレンズ素子を透過することにより３原色光の出力を均一化する一対のフライアイレンズと、一対のフライアイレンズのうち光源から遠い側のフライアイレンズに隣接して配置され、３原色光に含まれる３原色のうち少なくとも１色に対応する波長成分の光を選択的に減光又は遮蔽し、他の波長成分の光を透過する領域が設けられた波長選択性光学フィルタと、波長選択性光学フィルタから出力された３原色光を３原色の各色に対応する波長成分の光に分離する色分離手段と、色分離手段によって分離された３原色の各色に対応する波長成分の光を映像信号に基づいて変調する３枚の映像表示パネルと、各映像表示パネルで変調された３原色の各色に対応する波長成分の光を１つに合成する色合成手段と、色合成手段により合成された光をスクリーン上に投射する投射レンズとを備える。
【００１６】
この投射型映像表示装置は、照明装置が、照明光の波長成分に応じて光学フィルタの透過領域が変化するように設計されたダイクロイックフィルタなどの分光フィルタからなる波長選択性光学フィルタを用いることで、特定の色の原色光を減光することが可能とされ、原色光の照度を自在に減光調整することが可能とされる。
【００１７】
本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施例の説明から一層明らかにされるであろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施例を、図面を参照して説明する。
【００１９】
本発明を適用した投射型映像表示装置は、図１に示すように、３原色光を含む照明光を出射する照明装置２及びこの照明装置２から発せられる照明光を３原色である緑（Ｇ）、青（Ｂ）、赤（Ｒ）に色分解して各原色光束に対応した液晶パネル１０，１３，１９に導くメインコンデンサレンズ６、ダイクロイックミラー７，８、ミラー１１，１５，１７、チャンネルコンデンサレンズ９，１２，１８、リレーレンズ１４，１６、及びクロスプリズム２０、投射レンズ２１を備えて構成されている。
【００２０】
また、照明装置２、液晶パネル１０，１３，１９及びメインコンデンサレンズ６等の光学系は、図示しない筐体内に固定されて配設されている。
【００２１】
照明装置２は、３原色光を出射するランプ１、３原色光の照度分布を均一化する一対のフライアイレンズ３，４、３原色光の偏光成分を揃えるＰＳコンバータ５、及び波長選択性光学絞りフィルタ２２を備えて構成されている。
【００２２】
ランプ１は、カラー画像表示に必要とされる、赤色光、青色光及び緑色光を含んだ３原色光を照明光として発する。このランプ１は、３原色光を発する図示しない発光体と、発光体から発せられた光を反射、集光する図示しないリフレクタとを有している。発光体としては、例えば、超高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等が使用される。リフレクタは、集光効率が良い形状とされていることが好ましく、例えば回転放物面鏡等の回転対称面の形状とされている。
【００２３】
フライアイレンズ３，４は、図２に示すように、液晶パネル１０，１３，１９の有効面積内、すなわち表示領域を、ランプ１から出射された光の照度分布を均一化して照明するようになっている。このようなフライアイレンズ３，４は、マイクロレンズアレイとも呼ばれ、複数の小さなレンズ素子である凸レンズをマトリクス状に設けたものを組み合わせ、ランプ１側のフライアイレンズ３の各レンズ素子から出力されたランプ１の照明光により、フライアイレンズ４の対応する各レンズ素子が液晶パネル１０，１３，１９の有効面積内を均一に照明する。従ってランプ１の出力光が照度分布を持ち、ランプ１側のフライアイレンズ３の各レンズ素子を透過する光の強度が異なっていても、フライアイレンズ４の各レンズ素子を介して合成された光の照度分布を均一化することができる。また、本例において、フライアイレンズ３，４は、一方の主面が平面とされ、他方の主面がレンズ素子の凸面とされており、例えば、互いに平面側が対向するように配設されている。
【００２４】
ＰＳコンバータ５は、ランプ１から出射された照明光を有効利用するために、照明光の偏光成分を揃えるようにされている。ＰＳコンバータ５は、λ／２板や偏光ビームスプリッタ等により構成され、例えば、Ｐ偏光光をＳ偏光光に変換することができるようにされており、入射した照明光のうちでＳ偏光光を透過するともにＰ偏光光をＳ偏光光に変換して出力するので、照明光を全てＳ偏光光にすることができる。ＰＳコンバータ５は、液晶パネルなどの偏光を使用する照明装置において、液晶パネルを照明する光の偏光成分を揃えることにより、明るさを向上させる目的で配置される光学素子である。
【００２５】
波長選択性光学絞りフィルタ２２は、照明光の波長に応じて透過率の異なる領域が光学絞りをなすように設計されたダイクロイックフィルタなどの分光フィルタからなる。波長選択性光学絞りフィルタ２２は、照明光の波長に応じて光学絞りの絞り径が変化することで、照明光としての明るさの指標となるＦ値を変化させて、所望の波長の減光調整を行うようになっている。このような波長選択性光学絞りフィルタ２２は、照明光学系の瞳の位置に対応するフライアイレンズ４の平面側に設けられており、例えば、ダイクロイックコート等により、フライアイレンズ４のレンズ素子の外形に沿う形で照明光の波長に応じて透過率の異なる領域が形成されている。ここで、Ｆ値は、絞り径に反比例する値であり、すなわち照明光の明るさに反比例する値である。
【００２６】
メインコンデンサレンズ６は、ＰＳコンバータ５を透過した照明光を集光する凸レンズであり、チャンネルコンデンサレンズ９，１２，１８とともに液晶パネル１０，１３，１９に各原色光を集光するようにされている。
【００２７】
ダイクロイックミラー７は、フライアイレンズ３、波長選択性光学絞りフィルタ２２、フライアイレンズ４、ＰＳコンバータ５及びメインコンデンサ６を介して入射した照明光を、青色の波長成分に対応する青色光の光束である青色光束２３とその他の色の波長成分に対応する原色光の光束とに分離する機能を有している。
【００２８】
この投射型映像表示装置は、また、ダイクロイックミラー７によって分離された青色光束２３の光路に沿って、ミラー１１と、チャンネルコンデンサレンズ１２と、液晶パネル１３とを順番に備えている。
【００２９】
ミラー１１は、ダイクロイックミラー７によって分離された青色光束２３を、液晶パネル１３へ向けて反射するようになっている。
【００３０】
チャンネルコンデンサレンズ１２は、ミラー１１によって反射された青色光束２３を、液晶パネル１３に集光するようになっている。
【００３１】
液晶パネル１３は、ミラー１１及びチャンネルコンデンサレンズ１２を介して入射した青色光束２３を、青色に対応する映像信号に応じて空間的に変調する機能を有している。
【００３２】
この投射型映像表示装置は、さらに、ダイクロイックミラー７によって分離された他の色の波長成分に対応する光束の光路に沿って、ダイクロイックミラー８を備えている。
【００３３】
ダイクロイックミラー８は、入射した他の色の波長成分に対応する光束を、緑色の波長成分に対応する緑色光の光束である緑色光束２４と赤色の波長成分に対応する赤色光の光束である赤色光束２５とに分離する機能を有している。
【００３４】
この投射型映像表示装置は、さらに、ダイクロイックミラー８によって分離された緑色光束２４の光路に沿って、チャンネルコンデンサレンズ９と、液晶パネル１０とを順番に備えている。
【００３５】
チャンネルコンデンサレンズ９は、ダイクロイックミラー８によって分離された緑色光束２４を、液晶パネル１０に集光するようになっている。
【００３６】
液晶パネル１０は、チャンネルコンデンサレンズ９を介して入射した緑色光束２４を、緑色に対応する映像信号に応じて空間的に変調して透過する機能を有している。
【００３７】
この投射型映像表示装置は、さらに、ダイクロイックミラー８によって分離された赤色光束２５の光路に沿って、リレーレンズ１４と、ミラー１５と、リレーレンズ１６と、ミラー１７と、チャンネルコンデンサレンズ１８と、液晶パネル１９とを順番に備えている。
【００３８】
ミラー１５は、ダイクロイックミラー８によって分離され、リレーレンズ１４を介して入射した赤色光束２５を、リレーレンズ１６を介してミラー１７へ向けて反射するようになっている。
【００３９】
ミラー１７は、リレーレンズ１６を介して入射した赤色光束２５を、液晶パネル１９へ向けて反射するようになっている。液晶パネル１９は、ミラー１７によって反射され、チャンネルコンデンサレンズ１８を介して入射した赤色光束２５を、赤色に対応する映像信号に応じて空間的に変調する機能を有している。
【００４０】
赤色光束２５の光路に沿って配置されたリレーレンズ１４，１６は、青色光束２３及び緑色光束２４の光路長に対して、赤色光束２５の光路長が長くなるので、ランプ１からのこれら光束の光路長が見かけ上同一となるように補正するものである。
【００４１】
また、この投射型映像表示装置は、青色光束２３、緑色光束２４及び赤色光束２５の光路が交わる位置に、青色光束２３、緑色光束２４及び赤色光束２５を合成する機能を有するクロスプリズム２０と、クロスプリズム２０から出射された合成光を、図示しないスクリーンに向けて投影するための投影レンズ２１とを備えている。
【００４２】
クロスプリズム２０は、液晶パネル１３を介して青色光束２３が入射される入射面２０ａと、液晶パネル１０を介して緑色光束２４が入射される入射面２０ｂと、液晶パネル１９を介して赤色光束２５が入射される入射面２０ｃと、投影レンズ２１に対向した出射面２０ｄとを有している。クロスプリズム２０は、入射面２０ａ，２０ｂ，２０ｃに入射した３つの色の光束を合成して出射面２０ｄから出射するようにされている。
【００４３】
ここで、以下では、波長選択性光学絞りフィルタ２２についてさらに詳しく説明する。波長選択性光学絞りフィルタ２２をランプ１側から見た平面図、すなわち光軸方向から見た平面図を図３に示す。
【００４４】
波長選択性光学絞りフィルタ２２は、図３において中央部に位置する領域Ａと、領域Ａの周辺部に位置する領域Ｂとで、ダイクロイックフィルタの波長選択性が異なるように設定されている。
【００４５】
ここで、例えば、ランプ１にメタルハライドランプ又は超高圧水銀ランプを用いた場合で、波長選択性光学絞りフィルタ２２の領域Ａに、図４に示すような全帯域透過、すなわち青色光束２３、緑色光束２４及び赤色光束２５を透過させる特性を持たせ、領域Ｂには、図５に示すような赤色光束のみ透過させる特性を持たせた場合について説明する。なお、メタルハライドランプや超高圧水銀ランプは、緑色の波長成分及び青色の波長成分の光量が、赤色の波長成分の光量に対して多く、全体として緑色及び青色が強い光を照射する。
【００４６】
上述したような特性を有する波長選択性光学絞りフィルタ２２を配置した場合、赤色光束２５は、図３に示す全領域、すなわち、領域Ａ及び領域Ｂを透過するが、青色光束２３及び緑色光束２４は、図３に示す領域Ａの部分しか透過できない。したがって、図６に示すようにランプから出射された照明光のうち青色光と緑色光は、波長選択性光学絞りフィルタ２２により、実質的に通過できる領域が領域Ａのみに制限される、すなわち光学絞りとしての絞り径が制限されるため、照明光としてのＦ値が赤色光に比べて大きくなる。これにより、青色光及び緑色光の光束の広がり角は減少し、結果的に青色光と緑色光とは減光される。次に、赤色光は、図７に示すように、透過できる領域の制限を受けないため、波長選択性光学絞りフィルタ２２が入っていない場合と同等の明るさとなる。
【００４７】
したがって、この波長選択性光学絞りフィルタ２２は、ランプ１にメタルハライドランプや超高圧水銀ランプを用いた場合に、青色光及び緑色光を減光させるためホワイトバランスを調整することができる。
【００４８】
ここで、波長選択性光学絞りフィルタ２２を照明光学系の瞳の位置であるフライアイレンズ４に近接して配置することの利点について、図２を参照して説明する。なお、図２では、フライアイレンズ４から液晶パネル１０，１３，１９までの間の光学系を省略して図示している。
【００４９】
波長選択性光学絞りフィルタ２２の領域の境界２２ａがレンズ素子の外形からずれていても、光線Ｌ０を主光線とする光線Ｔ０，Ｂ０の経路内の光束、光線Ｌ１を主光線とする光線Ｔ１，Ｂ１の経路内の光束、及び光線Ｌ２を主光線とする光線Ｔ２，Ｂ２の経路内の光束は、レンズ素子の外形からずれた領域２２ｂにおいて略同量の光束が減光される。これにより、波長選択性光学絞りフィルタ２２が照明光学系の瞳の位置であるフライアイレンズ４に近接して配置されていれば、液晶パネル１０，１３，１９の異なる場所に向かう光束を均一に保つことができる。
【００５０】
また、波長選択性光学絞りフィルタ２２を配置する場合は、フライアイレンズ３，４の対応するレンズ素子間の光束を含むように、波長に応じて透過率の異なる波長選択性光学絞りフィルタ２２の絞りをなす領域が設けられていれば、照明光の均一性を保つことができ、かつ空間を有効利用することができる。
【００５１】
以上のように構成された投射型映像表示装置について、ランプ１から出射した照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
【００５２】
ランプ１から出射した照明光は、光の３原色となる赤色、緑色、青色の波長成分の赤色光、緑色光、青色光を含み、フライアイレンズ３に導かれ、フライアイレンズ３のそれぞれのレンズ素子により集光されて波長選択性光学絞りフィルタ２２に入射する。
【００５３】
次に、波長選択性光学絞りフィルタ２２に入射した光は、赤色光がそのまま透過し、緑色光及び青色光が領域Ｂを透過できずに波長選択性光学絞りフィルタ２２に絞られて、フライアイレンズ４に入射し、フライアイレンズ４のそれぞれのレンズ素子により集光されて照度分布を均一化されて透過し、ＰＳコンバータ５に入射する。
【００５４】
次に、ＰＳコンバータ５に入射した照明光は、Ｐ偏光光がそのまま透過するとともに、Ｓ偏光光がＰ偏光光に変換されて、全てＰ偏光光としてメインコンデンサ６に入射し、メインコンデンサ６により集光されてダイクロイックミラー７に入射する。
【００５５】
次に、ダイクロイックミラー７に入射した照明光は、青色光が反射されてミラー１１に導かれるとともに、その他の原色光、すなわち赤色光及び緑色光が透過してダイクロイックミラー８に導かれる。
【００５６】
ミラー１１に入射した青色光は、ミラー１１で反射されて、チャンネルコンデンサレンズ１２に入射し、このチャンネルコンデンサレンズ１２により液晶パネル１３に集光されて、液晶パネル１３により青色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて透過し、クロスプリズム２０の入射面２０ａから入射する。
【００５７】
一方、ダイクロイックミラー８に入射した緑色光及び赤色光は、緑色光が反射されてチャンネルコンデンサ９に導かれるとともに、残りの原色光、すなわち赤色光が透過してリレーレンズ１４に導かれる。
【００５８】
チャンネルコンデンサ９に入射した緑色光は、液晶パネル１０に集光されて、液晶パネル１０により緑色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて透過し、クロスプリズム２０の入射面２０ｂから入射する。
【００５９】
また、リレーレンズ１４に入射した赤色光は、リレーレンズ１４を透過し、ミラー１５により反射されて、リレーレンズ１６に入射し、リレーレンズ１６を透過してミラー１７により反射されてチャンネルコンデンサ１８に入射する。
【００６０】
チャンネルコンデンサ１８に入射した赤色光２５は、液晶パネル１９に集光されて、液晶パネル１９により赤色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて透過し、クロスプリズム２０の入射面２０ｃから入射する。
【００６１】
クロスプリズム２０に入射した青色光、緑色光及び赤色光は、クロスプリズム２０により合成されて、出射面２０ｄから合成光として出射されて、投射レンズ２１によりスクリーンに投射される。
【００６２】
以上のように、投射型映像表示装置は、波長選択性光学絞りフィルタ２２により特定の波長成分の光を絞ることでこの波長成分の光を減光し、３つの光路に分離されたそれぞれの波長成分の光を、それぞれの波長成分に対応した液晶パネルにより変調して、投射レンズ２１によりスクリーンに映像信号に応じた映像を表示することができる。
【００６３】
投射型映像表示装置は、スクリーンに投射される投射光のホワイトバランスを調節する際に、各原色光の照度値の割合を調整する必要がある。これを光学系で行うために、本発明においては、照度値の大きい原色光を減光する手段として、波長成分に応じて透過率が異なる領域により光束を絞ることで減光を行う波長選択性光学絞りフィルタ２２を用いる。つまり、投射型映像表示装置は、波長選択性光学絞りフィルタ２２により、３原色の波長成分、すなわちチャンネル間で絞り径を変化させ、各原色光の減光割合を調整することでホワイトバランスを調整することができる。
【００６４】
ここで、液晶パネル１０，１３，１９のような液晶デバイスは、液晶分子がパネル面に対してわずかに角度を有する、いわゆるプレチルトを有するため、入射する光の角度がパネル面に対して垂直方向から傾くにつれて、所望の空間変調特性が得られず、例えば、黒を表示する際に光を遮蔽できず、わずかながら光を透過させてしまうので明るく表示されてしまい、コントラストが低下してしまう。
【００６５】
投射型映像表示装置は、波長選択性光学絞りフィルタ２２により減光したチャンネルが波長選択性光学絞りフィルタ２２により絞られているためＦ値を大きくすることができ、光束の広がり角を減少させるため、液晶パネル１０，１３，１９のパネル面に対して垂直方向に対する入射光の傾きを大きくさせないことからコントラストを向上させることができる。
【００６６】
すなわち、上述したように、投射型映像表示装置は、ホワイトバランスの調節と、コントラストの向上とを両立することが可能である。
【００６７】
以上のように本発明では、照明系の部分に、照明光の波長に応じて光学絞りの絞り径を変化するように設計されたダイクロイックフィルタなどの分光フィルタからなる波長選択性光学絞りフィルタ２２を用いる。波長選択性光学絞りフィルタ２２は、その設定により変更可能であるが、照明光の波長成分に応じて、３原色光のうち所定の波長成分の原色光のみを選択的に透過させ、それ以外の波長成分の原色光は、透過させないようにされている。したがって、波長選択性光学絞りフィルタ２２は、特定の波長成分の原色光を絞ることができ、これにより照度を自在に減光調整することが可能となる。そして、減光調整されたチャンネルはＦ値が大きくなるため、光束の広がり角が減少し、表示デバイスに液晶パネルを用いた場合に、コントラストを向上させることができる。
【００６８】
これにより、本発明においては、従来のＮＤフィルタをチャンネル毎に入れる方式と比較して、部品点数が増えないため、投射型映像表示装置は、構成が複雑となることがなく、また、安価に製造することができる。
【００６９】
すなわち、この投射型映像表示装置では、フライアイレンズ４の平面側に波長選択性光学絞りフィルタ２２がダイクロイックコートされていることにより、部品点数を増やすことなく、安価に、投射白色光の色度点調節とコントラストの向上とを両立することができる。
【００７０】
なお、本発明において、図１に示したようにフライアイレンズ３，４を用いて照明装置を構成する場合には、波長選択性光学絞りフィルタ２２の領域分割を、図８に示すようにフライアイレンズ４の各レンズ素子単位に対応した小領域３１に分割して配置することが好ましい。この小領域３１は、レンズ素子の外形に概略合わせた形状とされている。
【００７１】
なお、図８における格子状に分割された小領域３１は、フライアイレンズ４の各レンズ素子に対応し、各レンズ素子の外形に沿う形で、すなわちレンズ素子単位で波長選択性光学絞りフィルタの領域分割が行われている。これにより、この波長選択性光学絞りフィルタ２２は、上述した効果を得ることができる。
【００７２】
このように波長選択性光学絞りフィルタ２２に領域分割を施すことにより、図２に示すように、波長選択性光学絞りフィルタ２２及びフライアイレンズ４照明光の均一性を、より向上させることが可能となる。そして、このように波長選択性光学絞りフィルタ２２に領域分割を施すことにより、特定チャンネルを減光するに当たり、映像画面の色むらが発生しない。
【００７３】
また、照明装置において、フライアイレンズ３，４を用いた場合には、フライアイレンズ４の各レンズ素子単位に光学絞りを行うことにより、投射映像の均一性を損ねることなく、上述した効果を得ることが可能となる。
【００７４】
また、上述した投射型映像表示装置は、波長選択性光学絞りフィルタ２２を、図３における領域Ａ及び領域Ｂの２領域に分割した例を挙げて説明したが、波長選択性光学絞りフィルタ２２の領域の分割形状は、２分割に限定されることはなく、図９に示すように、３分割としても良い。これにより、光学絞りの絞り径をチャンネル毎に微妙に調整することが可能となる。
【００７５】
ここで、ランプ１として、例えばメタルハライドランプ又は超高圧水銀ランプを用いた場合に、上述したように緑色光及び青色光の光強度が赤色光に比べて強いが、視感度特性を考慮すると緑色光が最も強いことになる。
【００７６】
この場合に、例えば、波長選択性光学絞りフィルタ２２は、略中央部に領域Ｃ、領域Ｃの外側に領域Ｄ、領域Ｄのさらに外側に領域Ｅに３分割されている。波長選択性光学絞りフィルタ２２は、例えば、略中央部に位置する領域Ｃを全帯域透過、すなわち赤色光、緑色光、青色光を透過させる特性を持たせ、領域Ｃの周辺部に位置する領域Ｄに赤色光及び青色光のみを透過させる特性を持たせ、最外周に位置する領域Ｅに赤色光のみを透過させる特性を持たせるように設定する。
【００７７】
このような波長選択性光学絞りフィルタ２２は、光学絞りの絞り径を波長成分に応じて３段階に変化させることで、最も減光したい緑色光に対する絞り径を最も小さくして減光し、次に減光したい青色光に対する絞り径を緑色光に対する絞り径より大きくし減光し、減光したくない赤色光をそのまま透過させることができる。
【００７８】
これにより、波長選択性光学絞りフィルタ２２は、メタルハライドランプ又は超高圧水銀ランプを用いた場合などに、３原色光ごとに減光量を調整することで、ホワイトバランスをさらにきめ細かく調整することが可能となる。
【００７９】
なお、ランプ１の波長特性に応じて、領域Ｄに赤色光及び緑色光のみを透過させる特性を持たせるようにしても良いことは言うまでもない。
【００８０】
また、上述した投射型映像表示装置は、波長選択性光学絞りフィルタ２２の領域の分割数を、図３，図８及び図９に示したように、必ずしも矩形である必要はなく、例えば図１０に示すように、モザイク状の形状を有する分割を行うことも可能である。
【００８１】
さらに、上述した投射型映像表示装置は、波長選択性光学絞りフィルタ２２の領域の分割数を、図３，図８乃至図１０に示したように、規則的な領域に分割せずに、例えば図１１に示すように、小領域３１ごとにランダムにフィルタ領域を設けてもよい。
【００８２】
以下において、小領域３１ごとにランダムにフィルタ領域を設けた場合について説明するが、小領域３１をランダムに設ける場合については、光学絞りの作用とは異なるので、このような波長選択性光学絞りフィルタ２２を波長選択性光学フィルタ４１として説明する。
【００８３】
波長選択性光学フィルタ４１は、フライアイレンズ４のレンズ素子単位に対応する小領域３１に、ランダムに設けられている。ここで、図２で説明したように、フライアイレンズ４の１つのレンズ素子を透過した光は、液晶パネルの各部を照らす照明光となる。フライアイレンズ４では、各レンズ素子を透過した光を液晶パネル上で重ね合わせることで照度分布を均一化するようになっているので、レンズ素子単位に所望の波長を遮蔽することで、全体として波長選択性光学フィルタ４１が減光機能を有する。
【００８４】
波長選択性光学フィルタ４１は、所望の波長の透過率を、フィルタ領域を設ける小領域３１の数で調整することができ、透過率の微調整が容易である。
【００８５】
波長選択性光学フィルタ４１を上述の投射型映像表示装置に備えることで、上述したホワイトバランスの調整を容易に行うことができるようになり、ＮＤフィルタを各チャンネルに設ける必要もなくなる。
【００８６】
なお、上述した波長選択性光学絞りフィルタ２２と同様に、波長選択性光学フィルタ４１は、フライアイレンズ４の平面側にダイクロイックコート等により形成されるか、フライアイレンズ４周辺に配設されるようになっている。
【００８７】
なお、上述で説明したフライアイレンズ３，４は、均一な照明を得るための光学手段であり、フライアイレンズ４を通過した後の光線は略平行光となっている。
【００８８】
したがって、照明光の均一性を重要視しない光学系においては、ランプ１からの出射光をフライアイレンズ３，４を用いて均一な略平行光得る代わりに、略平行光を出射するランプを用いることが可能であり、フライアイレンズ３，４の有無は、本発明の実現には影響しない。
【００８９】
また、ＰＳコンバータ５は、液晶パネルなどの、偏光を使用する照明装置において、液晶パネルを照明する光の偏光方向を揃えることにより、明るさを向上させる目的で配置される光学素子である。
【００９０】
したがって、明るさを重要視しない光学系においては、ＰＳコンバータ５を使用しないことは可能であり、ＰＳコンバータ５の有無は、本発明の実現には影響しない。
【００９１】
したがって、本発明においては、図１において照明装置２内のランプ１と、フライアイレンズ３，４と、ＰＳコンバータ５とからなる光学系を、略平行光を出すランプと置き換えることが可能である。図１において、フライアイレンズ３，４と、ＰＳコンバータ５とを除去し、メインコンデンサレンズ６の主面に波長選択性光学絞りフィルタ２２を形成した変形例を図１２に示す。すなわち、図１２に示す変形例においては、照明装置２が、ランプ１及び主面に波長選択性光学絞りフィルタ２２が形成されたメインコンデンサレンズ６により構成される。
【００９２】
以下で、図１２に示すように構成された投射型映像表示装置について、ランプ１から出射した照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
【００９３】
ランプ１から出射した照明光は、光の３原色となる赤色、緑色、青色の波長成分の赤色光、緑色光、青色光を含み、メインコンデンサレンズ６に導かれ、メインコンデンサ６により集光されるとともにメインコンデンサ６の主面に設けられた波長選択性光学絞りフィルタ２２に入射する。
【００９４】
次に、波長選択性光学絞りフィルタ２２に入射した光は、赤色光がそのまま透過し、緑色光及び青色光が領域Ｂを透過できずに波長選択性光学絞りフィルタ２２に絞られて、ダイクロイックミラー７に入射する。
【００９５】
次に、ダイクロイックミラー７に入射した照明光は、青色光が反射されてミラー１１に導かれるとともに、その他の原色光、すなわち赤色光及び緑色光が透過してダイクロイックミラー８に導かれる。
【００９６】
ミラー１１に入射した青色光は、ミラー１１で反射されて、チャンネルコンデンサレンズ１２に入射し、このチャンネルコンデンサレンズ１２により液晶パネル１３に集光されて、液晶パネル１３により青色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて透過し、クロスプリズム２０の入射面２０ａから入射する。
【００９７】
一方、ダイクロイックミラー８に入射した緑色光及び赤色光は、緑色光が反射されてチャンネルコンデンサ９に導かれるとともに、残りの原色光、すなわち赤色光が透過してリレーレンズ１４に導かれる。
【００９８】
チャンネルコンデンサ９に入射した緑色光は、液晶パネル１０に集光されて、液晶パネル１０により緑色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて透過し、クロスプリズム２０の入射面２０ｂから入射する。
【００９９】
また、リレーレンズ１４に入射した赤色光は、リレーレンズ１４を透過し、ミラー１５により反射されて、リレーレンズ１６に入射し、リレーレンズ１６を透過してミラー１７により反射されてチャンネルコンデンサ１８に入射する。
【０１００】
チャンネルコンデンサ１８に入射した赤色光２５は、液晶パネル１９に集光されて、液晶パネル１９により赤色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて透過し、クロスプリズム２０の入射面２０ｃから入射する。
【０１０１】
クロスプリズム２０に入射した青色光、緑色光及び赤色光は、クロスプリズム２０により合成されて、出射面２０ｄから合成光として出射されて、投射レンズ２１によりスクリーンに投射される。
【０１０２】
以上のように、図１２に示す投射型映像表示装置は、波長選択性光学絞りフィルタ２２により特定の波長成分の光を絞ることでこの波長成分の光を減光することで、上述と同様の効果を得ることができる。
【０１０３】
また、図１においては、リレーレンズ１４，１６を用いて光路長を揃える構成例を示したが、リレーレンズを用いずに光路長を揃える光学系を構成することも可能であり、本発明を適用した変形例として、リレーレンズの代わりにミラーを用いて光路長を揃える構成例を図１３に示す。しかしながら、ミラーを用いて光路長を揃える場合には、リレーレンズを用いた場合と比較して、装置が大型化してしまうため、装置の小型化が要求される場合には、リレーレンズを用いることが好ましい。
【０１０４】
図１３に示す投射型映像表示装置は、図１に示す投射型映像表示装置が備えるダイクロイックミラー７，８に換えて、さらにダイクロイックミラー５１、ミラー５２、ダイクロイックミラー５３、ミラー５４を備えて構成される。
【０１０５】
ダイクロイックミラー５１は、フライアイレンズ３、波長選択性光学絞りフィルタ２２、フライアイレンズ４、ＰＳコンバータ５及びメインコンデンサ６を介して入射した照明光を、赤色の波長成分に対応する赤色光の光束である赤色光束２５とその他の色の波長成分に対応する原色光の光束とに分離する機能を有している。
【０１０６】
ミラー５２は、ダイクロイックミラー５１によって分離されたその他の色の波長成分に対応する原色光の光束を、ダイクロイックミラー５３へ向けて反射するようになっている。
【０１０７】
ダイクロイックミラー５３は、ミラー５２により反射されたその他の色の波長成分に対応する原色光の光束を、青色の波長成分に対応する青色光の光束である青色光束２３とその他の色、すなわち緑色の波長成分に対応する緑色光の緑色光束２４とに分離する機能を有している。
【０１０８】
ミラー５４は、ダイクロイックミラー５３によって分離されたその青色光束２３を、チャンネルコンデンサレンズ９へ向けて反射するとともに、ダイクロイックミラー５１によって分離されたその赤色光束２５を、ミラー１５へ向けて反射するようになっている。
【０１０９】
以下で、図１３に示すように構成された投射型映像表示装置について、ランプ１から出射した照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
【０１１０】
ランプ１から出射した照明光は、光の３原色となる赤色、緑色、青色の波長成分の赤色光、緑色光、青色光を含み、メインコンデンサレンズ６に導かれ、メインコンデンサ６により集光されるとともにメインコンデンサ６の主面に設けられた波長選択性光学絞りフィルタ２２に入射する。
【０１１１】
次に、波長選択性光学絞りフィルタ２２に入射した光は、赤色光がそのまま透過し、緑色光及び青色光が領域Ｂを透過できずに波長選択性光学絞りフィルタ２２に絞られて、ダイクロイックミラー５１に入射する。
【０１１２】
次に、ダイクロイックミラー５１に入射した照明光は、赤色光が反射されてミラー５４に導かれるとともに、その他の原色光、すなわち青色光及び緑色光が透過してミラー５２に導かれる。
【０１１３】
ミラー５２に入射した青色光及び緑色光は、ミラー５２で反射されて、ダイクロイックミラー５３に導かれ、ダイクロイックミラー５３に入射した青色光及び緑色光は、緑色光が反射されてミラー５４に導かれるとともに、残りの原色光、すなわち青色光が透過してミラー１１に導かれる。
【０１１４】
ミラー１１に入射した青色光は、ミラー１１で反射されて、チャンネルコンデンサレンズ１２に入射し、このチャンネルコンデンサレンズ１２により液晶パネル１３に集光されて、液晶パネル１３により青色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて透過し、クロスプリズム２０の入射面２０ａから入射する。
【０１１５】
一方、ミラー５４に入射した緑色光は、ミラー５４で反射されてチャンネルコンデンサ９に導かれ、液晶パネル１０に集光されて、液晶パネル１０により緑色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて透過し、クロスプリズム２０の入射面２０ｂから入射する。
【０１１６】
また、ミラー５４に入射した赤色光は、ミラー５４、ミラー１５、ミラー１７の順に反射されてチャンネルコンデンサ１８に入射する。
【０１１７】
チャンネルコンデンサ１８に入射した赤色光２５は、液晶パネル１９に集光されて、液晶パネル１９により赤色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて透過し、クロスプリズム２０の入射面２０ｃから入射する。
【０１１８】
クロスプリズム２０に入射した青色光、緑色光及び赤色光は、クロスプリズム２０により合成されて、出射面２０ｄから合成光として出射されて、投射レンズ２１によりスクリーンに投射される。
【０１１９】
以上のように、図１３に示す投射型映像表示装置は、波長選択性光学絞りフィルタ２２により特定の波長成分の光を絞ることでこの波長成分の光を減光することで、上述と同様の効果を得ることができる。
【０１２０】
また、図１では、クロスプリズム２０を用いて原色光を合成する構成例を示したが、クロスプリズム２０を用いずにミラーなどによって原色光を合成することも可能であり、本発明を適用した変形例として、クロスプリズムの代わりにミラーを用いて原色光を合成する構成例を図１４に示す。
【０１２１】
図１４に示す投射型映像表示装置は、図１に示す投射型映像表示装置が備えるミラー１５、ミラー１７、クロスプリズム２０に換えて、さらにミラー６１、ダイクロイックミラー６２、ダイクロイックミラー６３を備えて構成される。
【０１２２】
ミラー６１は、液晶パネル１９で空間的に変調された赤色光束２５をダイクロイックミラー６３へ向けて反射するようになっている。
【０１２３】
ダイクロイックミラー６２は、液晶パネル１０で空間的に変調された緑色光束２４をダイクロイックミラー６３へ向けて反射するとともに、液晶パネル１３で空間的に変調された青色光束２３をダイクロイックミラー６３へ向けて透過するようになっている。
【０１２４】
ダイクロイックミラー６３は、ミラー６１により反射された赤色光束２５を透過させて投射レンズ２１へ導くとともに、ダイクロイックミラー６２により反射された緑色光束２４とダイクロイックミラー６２を透過した青色光束２３とを反射させて投射レンズ２１へ導くようになっている。
【０１２５】
以下で、図１４に示すように構成された投射型映像表示装置について、ランプ１から出射した照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
【０１２６】
ランプ１から出射した照明光は、光の３原色となる赤色、緑色、青色の波長成分の赤色光、緑色光、青色光を含み、フライアイレンズ３に導かれ、フライアイレンズ３のそれぞれのレンズ素子により集光されて波長選択性光学絞りフィルタ２２に入射する。
【０１２７】
次に、波長選択性光学絞りフィルタ２２に入射した光は、赤色光がそのまま透過し、緑色光及び青色光が領域Ｂを透過できずに波長選択性光学絞りフィルタ２２に絞られて、フライアイレンズ４に入射し、フライアイレンズ４のそれぞれのレンズ素子により集光されて照度分布を均一化されて透過し、ＰＳコンバータ５に入射する。
【０１２８】
次に、ＰＳコンバータ５に入射した照明光は、Ｐ偏光光がそのまま透過するとともに、Ｓ偏光光がＰ偏光光に変換されて、全てＰ偏光光としてメインコンデンサ６に入射し、メインコンデンサ６により集光されてダイクロイックミラー７に入射する。
【０１２９】
次に、ダイクロイックミラー７に入射した照明光は、青色光が反射されてミラー１１に導かれるとともに、その他の原色光、すなわち赤色光及び緑色光が透過してダイクロイックミラー８に導かれる。
【０１３０】
ミラー１１に入射した青色光は、ミラー１１で反射されて、チャンネルコンデンサレンズ１２に入射し、このチャンネルコンデンサレンズ１２により液晶パネル１３に集光されて、液晶パネル１３により青色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて透過し、ダイクロイックミラー６２に入射し、ダイクロイックミラー６２を透過して、ダイクロイックミラー６２に導かれる。
【０１３１】
一方、ダイクロイックミラー８に入射した緑色光及び赤色光は、緑色光が反射されてチャンネルコンデンサ９に導かれるとともに、残りの原色光、すなわち赤色光が透過してチャンネルコンデンサ１８に導かれる。
【０１３２】
チャンネルコンデンサ９に入射した緑色光は、液晶パネル１０に集光されて、液晶パネル１０により緑色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて透過し、ダイクロイックミラー６２に入射し、ダイクロイックミラー６２で反射されてダイクロイックミラー６３に導かれる。
【０１３３】
また、チャンネルコンデンサ１８に入射した赤色光は、液晶パネル１９に集光されて、液晶パネル１９により赤色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて透過し、ミラー６１に入射し、ミラー６１で反射されてダイクロイックミラー６３に導かれる。
【０１３４】
ダイクロイックミラー６３に入射した青色光、緑色光は、ダイクロイックミラー６３で反射され投射レンズ２１に入射し、赤色光は、ダイクロイックミラー６３を透過して投射レンズ２１に入射する。このように、青色光、緑色光及び赤色光は、ダイクロイックミラー６３により合成されて、投射レンズ２１によりスクリーンに投射される。
【０１３５】
以上のように、図１４に示す投射型映像表示装置は、波長選択性光学絞りフィルタ２２により特定の波長成分の光を絞ることでこの波長成分の光を減光することで、上述と同様の効果を得ることができる。
【０１３６】
また、上記においては、透過型液晶パネルを用いた光学系を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、反射型液晶パネルを用いた光学系においても適用可能であり、例えば図１５に示すような反射型液晶パネル７５，７６，７７を用いた構成の場合においても上記と同様な効果を得ることができる。
【０１３７】
図１５に示す投射型映像表示装置は、照明装置２、ダイクロイックミラー７１、ダイクロイックミラー７２、ミラー７３、ミラー７４、ダイクロイックミラー９０、チャンネルコンデンサ９，１２，１８、反射型液晶パネル７５，７６，７７、偏光ビームスプリッタ７８，７９，８０、クロスプリズム２０、投射レンズ２１を備えて構成される。なお、以下では、図１で説明した投射型映像等表示装置と略同等の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
【０１３８】
ダイクロイックミラー７１は、フライアイレンズ３、波長選択性光学絞りフィルタ２２、フライアイレンズ４、ＰＳコンバータ５及びメインコンデンサ６を介して入射した照明光を、青色の波長成分に対応する青色光の光束である青色光束２３とその他の色の波長成分に対応する原色光の光束とに分離する機能を有している。
【０１３９】
ダイクロイックミラー７２は、フライアイレンズ３、波長選択性光学絞りフィルタ２２、フライアイレンズ４、ＰＳコンバータ５及びメインコンデンサ６を介して入射した照明光を、緑色及び赤色の波長成分に対応する緑色光及び赤色光の光束である緑色光束２４及び赤色光束２５とその他の色の波長成分に対応する原色光の光束とに分離する機能を有している。
【０１４０】
ダイクロイックミラー７１及びダイクロイックミラー７２は、十字に直交するように配置されている。つまり、ダイクロイックミラー７１及びダイクロイックミラー７２は、入射した照明光のうち、青色光を反射してミラー７４に導き、緑色光及び赤色光を反射してミラー７３に導くようになっている。
【０１４１】
ミラー７３は、ダイクロイックミラー７２により反射された緑色光及び赤色光をダイクロイックミラー９０へ反射するようになっている。また、ミラー７４は、ダイクロイックミラー８により反射された青色光をチャンネルコンデンサ１２へ反射するようになっている。
【０１４２】
ダイクロイックミラー９０は、ミラー７３で反射された緑色光及び赤色光を、緑色の波長成分に対応する緑色光の光束である緑色光束２４と、その赤色の波長成分に対応する赤色光の光束である赤色光束２５とに分離する機能を有している。
【０１４３】
反射型液晶パネル７５は、チャンネルコンデンサレンズ９，偏光ビームスプリッタ７８を介して入射した緑色光束２４を、緑色に対応する映像信号に応じて空間的に変調して反射する機能を有している。
【０１４４】
反射型液晶パネル７６は、チャンネルコンデンサレンズ１２，偏光ビームスプリッタ７９を介して入射した青色光束２３を、青色に対応する映像信号に応じて空間的に変調して反射する機能を有している。
【０１４５】
反射型液晶パネル７７は、チャンネルコンデンサレンズ１８，偏光ビームスプリッタ８０を介して入射した赤色光束２５を、赤色に対応する映像信号に応じて空間的に変調して反射する機能を有している。
【０１４６】
偏光ビームスプリッタ７８は、緑色光の偏光成分に応じて、この緑色光を透過又は反射させて分離するようにされている。偏光ビームスプリッタ７８は、例えば、Ｐ偏光を透過させるとともに、Ｓ偏光を光路に対して４５°傾いた反射面で反射させ進行方向を９０°変化させる。
【０１４７】
偏光ビームスプリッタ７９は、青色光の偏光成分に応じて、この青色光を透過又は反射させて分離するようにされている。偏光ビームスプリッタ７９は、例えば、Ｐ偏光を透過させるとともに、Ｓ偏光を光路に対して４５°傾いた反射面で反射させ進行方向を９０°変化させる。
【０１４８】
偏光ビームスプリッタ８０は、赤色光の偏光成分に応じて、この赤色光を透過又は反射させて分離するようにされている。偏光ビームスプリッタ８０は、例えば、Ｐ偏光を透過させるとともに、Ｓ偏光を光路に対して４５°傾いた反射面で反射させ進行方向を９０°変化させる。
【０１４９】
以下で、図１５に示すように構成された投射型映像表示装置について、ランプ１から出射した照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
【０１５０】
ランプ１から出射した照明光は、光の３原色となる赤色、緑色、青色の波長成分の赤色光、緑色光、青色光を含み、フライアイレンズ３に導かれ、フライアイレンズ３のそれぞれのレンズ素子により集光されて波長選択性光学絞りフィルタ２２に入射する。
【０１５１】
次に、波長選択性光学絞りフィルタ２２に入射した光は、赤色光がそのまま透過し、緑色光及び青色光が領域Ｂを透過できずに波長選択性光学絞りフィルタ２２に絞られて、フライアイレンズ４に入射し、フライアイレンズ４のそれぞれのレンズ素子により集光されて照度分布を均一化されて透過し、ＰＳコンバータ５に入射する。
【０１５２】
次に、ＰＳコンバータ５に入射した照明光は、Ｐ偏光光がそのまま透過するとともに、Ｓ偏光光がＰ偏光光に変換されて、全てＰ偏光光としてメインコンデンサ６に入射し、メインコンデンサ６により集光されてダイクロイックミラー７１及びダイクロイックミラー７２に入射する。
【０１５３】
次に、ダイクロイックミラー７１及びダイクロイックミラー７２に入射した照明光は、青色光がダイクロイック身ら７３に反射されてミラー７４に導かれるとともに、緑色光及び赤色光が反射されてミラー７３に導かれる。
【０１５４】
ミラー７４に入射した青色光は、ミラー７４で反射されて、チャンネルコンデンサレンズ１２に入射し、このチャンネルコンデンサレンズ１２により集光されて偏光ビームスプリッタ７９に入射し、偏光ビームスプリッタ７９により反射されて反射型液晶パネル７６に入射されて、反射型液晶パネル７６により青色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて反射し、偏光ビームスプリッタ７９を透過して、クロスプリズム２０の入射面２０ａに入射する。
【０１５５】
一方、ミラー７３に入射した緑色光及び赤色光は、ミラー７３で反射されて、ビームスプリッタ９０に入射し、赤色光が反射されてチャンネルコンデンサ１８に導かれ、緑色光が透過してチャンネルコンデンサ９に導かれる。
【０１５６】
チャンネルコンデンサレンズ９に入射した緑色光は、このチャンネルコンデンサレンズ９により集光されて偏光ビームスプリッタ７８に入射し、偏光ビームスプリッタ７８により反射されて反射型液晶パネル７５に入射されて、反射型液晶パネル７５により緑色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて反射し、偏光ビームスプリッタ７８を透過して、クロスプリズム２０の入射面２０ｂに入射する。
【０１５７】
また、チャンネルコンデンサ１８に入射した赤色光は、このチャンネルコンデンサレンズ１８により集光されて偏光ビームスプリッタ８０に入射し、偏光ビームスプリッタ８０により反射されて反射型液晶パネル７７に入射されて、反射型液晶パネル７７により赤色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて反射し、偏光ビームスプリッタ８０を透過して、クロスプリズム２０の入射面２０ｃに入射する。
【０１５８】
そして、クロスプリズム２０に入射した青色光、緑色光及び赤色光は、クロスプリズム２０により合成されて、出射面２０ｄから合成光として出射されて、投射レンズ２１によりスクリーンに投射される。
【０１５９】
以上のように、図１５に示す投射型映像表示装置は、波長選択性光学絞りフィルタ２２により特定の波長成分の光を絞ることでこの波長成分の光を減光することで、上述と同様の効果を得ることができる。
【０１６０】
さらに、本発明は、上述の反射型液晶パネルに替えて、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）のようなマトリクス状の微小ミラーを用いた空間光変調素子等の、光源から発せられた光を変調するデバイスをライトバルブとして用いる場合等に広く適用可能である。
【０１６１】
また、本発明においては、波長選択性光学絞りフィルタ２２を配する位置は、ランプ１からの照明光の光軸上であり、色分解がなされる前に光学絞りがなされる部位、すなわちフライアイレンズ４の近傍であれば特に限定されることはなく、このような位置に配されることにより、上述した効果を得ることができる。
【０１６２】
したがって、フライアイレンズを用いた構成例である図１においては、波長選択性光学絞りフィルタ２２は、照明光の光軸上でありフライアイレンズ４や、ＰＳコンバータ５の近傍であれば、何れの位置に配しても上述した効果を得ることができる。
【０１６３】
また、上記においては波長選択性光学絞りフィルタをフライアイレンズやメインコンデンサレンズなどの構成部品にダイクロイックコートした例を示したが、本発明においては、これらの光学系にダイクロイックコートすることは必須ではなく、部品点数が増えても問題のない場合には、フィルタをコートした平面ガラスなどの光学素子を別部材として上述した所定の位置に配することにより上記と同様の効果を得ることができる。
【０１６４】
この場合においても、上述した効果を得るために追加される部品数は、１点のみであり、従来のＮＤフィルタをチャンネル毎に入れる方式と比較して、部品点数が増えないため、投射型映像表示装置は、構成が複雑となることがなく、また、安価に製造することができる。
【０１６５】
そして、本発明の効果の１つであるコントラストの向上という点に注目した場合には、波長選択性光学絞りフィルタをコートする位置は、フライアイレンズの表面に限定されるものではなく、例えば、ＰＳコンバータ５の表面、裏面、メインコンデンサレンズ６の表面、裏面等にコートの位置をとることが可能になる。
【０１６６】
なお、本発明は、上述した記述に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【０１６７】
【発明の効果】
本発明に係る照明装置は、３原色光で照射する照明装置であって、３原色光を出射する光源と、光源における３原色光の出射側に配され、３原色光の照度を減光調整する波長選択性光学フィルタとを備えてなるものである。
【０１６８】
波長選択性光学フィルタは、フライアイレンズのレンズ素子単位に対応する小領域に、ランダムに設けられている。フライアイレンズの１つのレンズ素子を透過した光は、液晶パネルの各部を照らす照明光となる。フライアイレンズでは、各レンズ素子を透過した光を液晶パネル上で重ね合わせることで照度分布を均一化するようになっているので、レンズ素子単位に所望の波長を遮蔽することで、全体として波長選択性光学フィルタが減光機能を有する。
【０１６９】
また、本発明に係る投射型映像表示装置は、３原色光を出射する光源と、当該光源から出射された上記３原色光を分割して複数のレンズ素子を透過することにより出力を均一化する一対のフライアイレンズと、上記３原色のうち少なくとも１色に対応する波長成分の光を選択的に減光又は遮蔽し他の波長成分の光を透過することにより上記３原色光の照度を減光調整する波長選択性光学フィルタとを備える照明装置と、上記減光された３原色光を波長領域に応じて選択して３原色に分離する色分離手段と、上記色分離手段によって分離された３原色の各出射光を映像信号に基づいて変調する３枚の映像表示パネルと、上記各映像表示パネルで変調された３原色の各出射光を１つに合成する色合成手段と、上記色合成手段からの出射光を受け上記光学像をスクリーン上に投射する投射レンズとを備えてなるものである。
【０１７０】
以上のように構成された投射型映像表示装置は、照明装置が、フライアイレンズのレンズ素子単位に対応する小領域に、ランダムに設けられた波長選択性光学フィルタを備えている。これにより、この投射型映像表示装置は、各原色光の照度を自在に減光調整することができ、また、表示デバイスに液晶パネルを用いた場合に、コントラストを向上させることができる。
【０１７１】
そして、従来のＮＤフィルタをチャンネル毎に入れる方式と比較して、部品点数が増えないため、投射型映像表示装置は、構成が複雑となることがなく、また、安価に製造することができる。 したがって、本発明によれば、簡略な構成により投影光の白色色度を調整可能であり、且つ良好なコントラストを実現可能な照明装置及び投影装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明を適用した液晶プロジェクターの光学系を示す構成図である。
【図２】図２は、フライアイレンズ及び波長選択性光学絞りフィルタを説明するための図である。
【図３】図３は、図１における波長選択性光学絞りフィルタをランプ側から見た平面図である。
【図４】図４は、全帯域透過させる波長選択性光学絞りフィルタの波長と透過率との関係を示す特性図である。
【図５】図５は、赤色光のみを透過させる波長選択性光学絞りフィルタの波長と透過率との関係を示す特性図である。
【図６】図６は、青色光と緑色光との通過できる領域が領域Ａのみに制限され、減光された状態を示す図である。
【図７】図７は、赤色光の光路を示す図である。
【図８】図８は、フライアイレンズの各レンズ素子の外形に概略合わせた形で領域分割を施した波長選択性光学絞りフィルタを示す平面図である。
【図９】図９は、３つの領域に分割した波長選択性光学絞りフィルタの一例を示す平面図である。
【図１０】図１０は、モザイク状の分割を施した波長選択性光学絞りフィルタの一例を示す平面図である。
【図１１】図１１は、小領域ごとにランダムにもうけた波長選択性光フィルタの一例を示す平面図である。
【図１２】図１２は、フライアイレンズとＰＳコンバータとを除去し、メインコンデンサレンズの主面に波長選択性光学絞りフィルタを形成した本発明を適用した一変形例を示す構成図である。
【図１３】図１３は、リレーレンズの代わりにミラーを用いて光路長を揃える本発明を適用した他の変形例を示す構成図である。
【図１４】図１４は、クロスプリズムの代わりにミラーを用いて原色光を合成する本発明を適用したさらに他の変形例を示す構成図である。
【図１５】図１５は、反射型液晶パネルを用いた光学系を有する本発明を適用したさらに他の変形例を示す構成図である。
【符号の説明】
１ ランプ、２ 照明装置、３，４ フライアイレンズ、６ メインコンデンサーレンズ、７，８ ダイクロイックミラー、９ チャンネルコンデンサーレンズ、１０ 液晶パネル、２１ 投影レンズ、２２ 波長選択性光学絞りフィルター、３１ 小領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、３原色に対応する波長成分の光を含む３原色光を照射する照明装置及び照明装置から照射された３原色光を投射することでカラー映像を表示する投射型映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示板（ＬＣＤ）の如き映像表示パネルを３枚用い、これら各映像表示パネルに、白色光を色分解ミラー（ダイクロイックミラー）により分離して得られた赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各原色光を対応して入射させ、さらにこれら映像表示パネルを透過した光束を合成してスクリーン上に投影するようにしたプロジェクター装置が提案されている。
【０００３】
これらの投射型映像表示装置においては、投射光の白色色度の調節、すなわちホワイトバランスの調整は各原色光の光量割合を調整することによって実現することができる。ここで、各原色光の光量割合を調整する手段としては、各原色チャンネルの表示デバイスの電気的な駆動レベルをチャンネル間で変える方法がある。
【０００４】
ところがこの方法では、減光が必要なチャンネルの表示デバイスの駆動レベルを下げる必要があるため、駆動レベルを下げたチャンネルのコントラストが低下するという問題がある。
【０００５】
そこで、コントラストを低減させない方法として、ＮＤ(Neutral Density)フィルタなどの透過型フィルタを、減光が必要なチャンネルの光路に配置する方法がある。この場合、減光が必要なチャンネルの表示デバイスの駆動レベルを下げる必要がないため、上述した電気的な調節方法よりはコントラストを高くとることが可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しがしながら、この方式では、減光が必要なチャンネル数の分だけＮＤフィルタなどの光学的減光手段が必要となり構成が複雑となるため、部品点数や製造工程が増えてしまうという問題がある。また、コントラストに関しても、液晶パネルの駆動レベルを下げない場合に得られるコントラスト以上の性能は期待できない。
【０００７】
したがって、簡略な構成により投射光の白色色度を調整することができ、また、良好なコントラストを実現することができる照明装置及び投影装置は、未だ実現されていないのが現状である。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した従来の実情に鑑みて提案されたものであり、簡略な構成により投射光の白色色度を調整可能であり、且つ良好なコントラストを実現可能な照明装置及び投射型映像表示装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために提案される本発明に係る照明装置は、３原色に対応する波長成分の光を含む３原色光を照射する照明装置であって、３原色光を出射する光源と、光源に対して３原色光の出射側に配され、３原色光に含まれる３原色のうち少なくとも１色に対応する波長成分の光を選択的に減光又は遮蔽し、他の波長成分の光を透過する所定の絞りをなす領域が設けられた波長選択性光学絞りフィルタとを備える。
【００１０】
この照明装置は、照明光の波長成分に応じて光学絞りの絞り径が変化するように設計されたダイクロイックフィルタなどの分光フィルタからなる波長選択性光学絞りフィルタを用いることで、特定の色の原色光を絞ることが可能とされ、原色光の照度を自在に減光調整することが可能とされる。
【００１１】
また、本発明に係る照明装置は、３原色に対応する波長成分の光を含む３原色光を照射する照明装置であって、３原色光を出射する光源と、複数のレンズ素子から構成され、光源から出射された３原色光を分割して、複数のレンズ素子を透過することにより３原色光の出力を均一化する一対のフライアイレンズと、一対のフライアイレンズのうち光源から遠い側のフライアイレンズに隣接して配置され、３原色光に含まれる３原色のうち少なくとも１色に対応する波長成分の光を選択的に減光又は遮蔽し、他の波長成分の光を透過する領域が設けられた波長選択性光学フィルタとを備える。
【００１２】
この照明装置は、照明光の波長成分に応じて光学フィルタの透過領域が変化するように設計されたダイクロイックフィルタなどの分光フィルタからなる波長選択性光学フィルタを用いることで、特定の色の原色光を減光することが可能とされ、原色光の照度を自在に減光調整することが可能とされる。
【００１３】
さらに、本発明に係る投射型映像表示装置は、３原色に対応する波長成分の光を含む３原色光を出射する光源と、光源に対して上記３原色光の出射側に配され、３原色光に含まれる３原色のうち少なくとも１色に対応する波長成分の光を選択的に減光又は遮蔽し、他の波長成分の光を透過する所定の絞りをなす領域が設けられた波長選択性光学絞りフィルタと、波長選択性光学絞りフィルタから出力された３原色光を３原色の各色に対応する波長成分の光に分離する色分離手段と、色分離手段によって分離された３原色の各色に対応する波長成分の光を映像信号に基づいて変調する３枚の映像表示パネルと、各映像表示パネルで変調された３原色の各色に対応する波長成分の光を１つに合成する色合成手段と、色合成手段により合成された光をスクリーン上に投射する投射レンズとを備える。
【００１４】
この投射型映像表示装置は、照明装置が、照明光の波長成分に応じて光学絞りの絞り径が変化するように設計されたダイクロイックフィルタなどの分光フィルタからなる波長選択性光学絞りフィルタを用いることで、特定の色の原色光を絞ることが可能とされ、原色光の照度を自在に減光調整することが可能とされる。
【００１５】
さらにまた、本発明に係る投射型映像表示装置は、３原色に対応する波長成分の光を出射する光源と、複数のレンズ素子から構成され、光源から出射された３原色光を分割して、複数のレンズ素子を透過することにより３原色光の出力を均一化する一対のフライアイレンズと、一対のフライアイレンズのうち光源から遠い側のフライアイレンズに隣接して配置され、３原色光に含まれる３原色のうち少なくとも１色に対応する波長成分の光を選択的に減光又は遮蔽し、他の波長成分の光を透過する領域が設けられた波長選択性光学フィルタと、波長選択性光学フィルタから出力された３原色光を３原色の各色に対応する波長成分の光に分離する色分離手段と、色分離手段によって分離された３原色の各色に対応する波長成分の光を映像信号に基づいて変調する３枚の映像表示パネルと、各映像表示パネルで変調された３原色の各色に対応する波長成分の光を１つに合成する色合成手段と、色合成手段により合成された光をスクリーン上に投射する投射レンズとを備える。
【００１６】
この投射型映像表示装置は、照明装置が、照明光の波長成分に応じて光学フィルタの透過領域が変化するように設計されたダイクロイックフィルタなどの分光フィルタからなる波長選択性光学フィルタを用いることで、特定の色の原色光を減光することが可能とされ、原色光の照度を自在に減光調整することが可能とされる。
【００１７】
本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施例の説明から一層明らかにされるであろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施例を、図面を参照して説明する。
【００１９】
本発明を適用した投射型映像表示装置は、図１に示すように、３原色光を含む照明光を出射する照明装置２及びこの照明装置２から発せられる照明光を３原色である緑（Ｇ）、青（Ｂ）、赤（Ｒ）に色分解して各原色光束に対応した液晶パネル１０，１３，１９に導くメインコンデンサレンズ６、ダイクロイックミラー７，８、ミラー１１，１５，１７、チャンネルコンデンサレンズ９，１２，１８、リレーレンズ１４，１６、及びクロスプリズム２０、投射レンズ２１を備えて構成されている。
【００２０】
また、照明装置２、液晶パネル１０，１３，１９及びメインコンデンサレンズ６等の光学系は、図示しない筐体内に固定されて配設されている。
【００２１】
照明装置２は、３原色光を出射するランプ１、３原色光の照度分布を均一化する一対のフライアイレンズ３，４、３原色光の偏光成分を揃えるＰＳコンバータ５、及び波長選択性光学絞りフィルタ２２を備えて構成されている。
【００２２】
ランプ１は、カラー画像表示に必要とされる、赤色光、青色光及び緑色光を含んだ３原色光を照明光として発する。このランプ１は、３原色光を発する図示しない発光体と、発光体から発せられた光を反射、集光する図示しないリフレクタとを有している。発光体としては、例えば、超高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等が使用される。リフレクタは、集光効率が良い形状とされていることが好ましく、例えば回転放物面鏡等の回転対称面の形状とされている。
【００２３】
フライアイレンズ３，４は、図２に示すように、液晶パネル１０，１３，１９の有効面積内、すなわち表示領域を、ランプ１から出射された光の照度分布を均一化して照明するようになっている。このようなフライアイレンズ３，４は、マイクロレンズアレイとも呼ばれ、複数の小さなレンズ素子である凸レンズをマトリクス状に設けたものを組み合わせ、ランプ１側のフライアイレンズ３の各レンズ素子から出力されたランプ１の照明光により、フライアイレンズ４の対応する各レンズ素子が液晶パネル１０，１３，１９の有効面積内を均一に照明する。従ってランプ１の出力光が照度分布を持ち、ランプ１側のフライアイレンズ３の各レンズ素子を透過する光の強度が異なっていても、フライアイレンズ４の各レンズ素子を介して合成された光の照度分布を均一化することができる。また、本例において、フライアイレンズ３，４は、一方の主面が平面とされ、他方の主面がレンズ素子の凸面とされており、例えば、互いに平面側が対向するように配設されている。
【００２４】
ＰＳコンバータ５は、ランプ１から出射された照明光を有効利用するために、照明光の偏光成分を揃えるようにされている。ＰＳコンバータ５は、λ／２板や偏光ビームスプリッタ等により構成され、例えば、Ｐ偏光光をＳ偏光光に変換することができるようにされており、入射した照明光のうちでＳ偏光光を透過するともにＰ偏光光をＳ偏光光に変換して出力するので、照明光を全てＳ偏光光にすることができる。ＰＳコンバータ５は、液晶パネルなどの偏光を使用する照明装置において、液晶パネルを照明する光の偏光成分を揃えることにより、明るさを向上させる目的で配置される光学素子である。
【００２５】
波長選択性光学絞りフィルタ２２は、照明光の波長に応じて透過率の異なる領域が光学絞りをなすように設計されたダイクロイックフィルタなどの分光フィルタからなる。波長選択性光学絞りフィルタ２２は、照明光の波長に応じて光学絞りの絞り径が変化することで、照明光としての明るさの指標となるＦ値を変化させて、所望の波長の減光調整を行うようになっている。このような波長選択性光学絞りフィルタ２２は、照明光学系の瞳の位置に対応するフライアイレンズ４の平面側に設けられており、例えば、ダイクロイックコート等により、フライアイレンズ４のレンズ素子の外形に沿う形で照明光の波長に応じて透過率の異なる領域が形成されている。ここで、Ｆ値は、絞り径に反比例する値であり、すなわち照明光の明るさに反比例する値である。
【００２６】
メインコンデンサレンズ６は、ＰＳコンバータ５を透過した照明光を集光する凸レンズであり、チャンネルコンデンサレンズ９，１２，１８とともに液晶パネル１０，１３，１９に各原色光を集光するようにされている。
【００２７】
ダイクロイックミラー７は、フライアイレンズ３、波長選択性光学絞りフィルタ２２、フライアイレンズ４、ＰＳコンバータ５及びメインコンデンサ６を介して入射した照明光を、青色の波長成分に対応する青色光の光束である青色光束２３とその他の色の波長成分に対応する原色光の光束とに分離する機能を有している。
【００２８】
この投射型映像表示装置は、また、ダイクロイックミラー７によって分離された青色光束２３の光路に沿って、ミラー１１と、チャンネルコンデンサレンズ１２と、液晶パネル１３とを順番に備えている。
【００２９】
ミラー１１は、ダイクロイックミラー７によって分離された青色光束２３を、液晶パネル１３へ向けて反射するようになっている。
【００３０】
チャンネルコンデンサレンズ１２は、ミラー１１によって反射された青色光束２３を、液晶パネル１３に集光するようになっている。
【００３１】
液晶パネル１３は、ミラー１１及びチャンネルコンデンサレンズ１２を介して入射した青色光束２３を、青色に対応する映像信号に応じて空間的に変調する機能を有している。
【００３２】
この投射型映像表示装置は、さらに、ダイクロイックミラー７によって分離された他の色の波長成分に対応する光束の光路に沿って、ダイクロイックミラー８を備えている。
【００３３】
ダイクロイックミラー８は、入射した他の色の波長成分に対応する光束を、緑色の波長成分に対応する緑色光の光束である緑色光束２４と赤色の波長成分に対応する赤色光の光束である赤色光束２５とに分離する機能を有している。
【００３４】
この投射型映像表示装置は、さらに、ダイクロイックミラー８によって分離された緑色光束２４の光路に沿って、チャンネルコンデンサレンズ９と、液晶パネル１０とを順番に備えている。
【００３５】
チャンネルコンデンサレンズ９は、ダイクロイックミラー８によって分離された緑色光束２４を、液晶パネル１０に集光するようになっている。
【００３６】
液晶パネル１０は、チャンネルコンデンサレンズ９を介して入射した緑色光束２４を、緑色に対応する映像信号に応じて空間的に変調して透過する機能を有している。
【００３７】
この投射型映像表示装置は、さらに、ダイクロイックミラー８によって分離された赤色光束２５の光路に沿って、リレーレンズ１４と、ミラー１５と、リレーレンズ１６と、ミラー１７と、チャンネルコンデンサレンズ１８と、液晶パネル１９とを順番に備えている。
【００３８】
ミラー１５は、ダイクロイックミラー８によって分離され、リレーレンズ１４を介して入射した赤色光束２５を、リレーレンズ１６を介してミラー１７へ向けて反射するようになっている。
【００３９】
ミラー１７は、リレーレンズ１６を介して入射した赤色光束２５を、液晶パネル１９へ向けて反射するようになっている。液晶パネル１９は、ミラー１７によって反射され、チャンネルコンデンサレンズ１８を介して入射した赤色光束２５を、赤色に対応する映像信号に応じて空間的に変調する機能を有している。
【００４０】
赤色光束２５の光路に沿って配置されたリレーレンズ１４，１６は、青色光束２３及び緑色光束２４の光路長に対して、赤色光束２５の光路長が長くなるので、ランプ１からのこれら光束の光路長が見かけ上同一となるように補正するものである。
【００４１】
また、この投射型映像表示装置は、青色光束２３、緑色光束２４及び赤色光束２５の光路が交わる位置に、青色光束２３、緑色光束２４及び赤色光束２５を合成する機能を有するクロスプリズム２０と、クロスプリズム２０から出射された合成光を、図示しないスクリーンに向けて投影するための投影レンズ２１とを備えている。
【００４２】
クロスプリズム２０は、液晶パネル１３を介して青色光束２３が入射される入射面２０ａと、液晶パネル１０を介して緑色光束２４が入射される入射面２０ｂと、液晶パネル１９を介して赤色光束２５が入射される入射面２０ｃと、投影レンズ２１に対向した出射面２０ｄとを有している。クロスプリズム２０は、入射面２０ａ，２０ｂ，２０ｃに入射した３つの色の光束を合成して出射面２０ｄから出射するようにされている。
【００４３】
ここで、以下では、波長選択性光学絞りフィルタ２２についてさらに詳しく説明する。波長選択性光学絞りフィルタ２２をランプ１側から見た平面図、すなわち光軸方向から見た平面図を図３に示す。
【００４４】
波長選択性光学絞りフィルタ２２は、図３において中央部に位置する領域Ａと、領域Ａの周辺部に位置する領域Ｂとで、ダイクロイックフィルタの波長選択性が異なるように設定されている。
【００４５】
ここで、例えば、ランプ１にメタルハライドランプ又は超高圧水銀ランプを用いた場合で、波長選択性光学絞りフィルタ２２の領域Ａに、図４に示すような全帯域透過、すなわち青色光束２３、緑色光束２４及び赤色光束２５を透過させる特性を持たせ、領域Ｂには、図５に示すような赤色光束のみ透過させる特性を持たせた場合について説明する。なお、メタルハライドランプや超高圧水銀ランプは、緑色の波長成分及び青色の波長成分の光量が、赤色の波長成分の光量に対して多く、全体として緑色及び青色が強い光を照射する。
【００４６】
上述したような特性を有する波長選択性光学絞りフィルタ２２を配置した場合、赤色光束２５は、図３に示す全領域、すなわち、領域Ａ及び領域Ｂを透過するが、青色光束２３及び緑色光束２４は、図３に示す領域Ａの部分しか透過できない。したがって、図６に示すようにランプから出射された照明光のうち青色光と緑色光は、波長選択性光学絞りフィルタ２２により、実質的に通過できる領域が領域Ａのみに制限される、すなわち光学絞りとしての絞り径が制限されるため、照明光としてのＦ値が赤色光に比べて大きくなる。これにより、青色光及び緑色光の光束の広がり角は減少し、結果的に青色光と緑色光とは減光される。次に、赤色光は、図７に示すように、透過できる領域の制限を受けないため、波長選択性光学絞りフィルタ２２が入っていない場合と同等の明るさとなる。
【００４７】
したがって、この波長選択性光学絞りフィルタ２２は、ランプ１にメタルハライドランプや超高圧水銀ランプを用いた場合に、青色光及び緑色光を減光させるためホワイトバランスを調整することができる。
【００４８】
ここで、波長選択性光学絞りフィルタ２２を照明光学系の瞳の位置であるフライアイレンズ４に近接して配置することの利点について、図２を参照して説明する。なお、図２では、フライアイレンズ４から液晶パネル１０，１３，１９までの間の光学系を省略して図示している。
【００４９】
波長選択性光学絞りフィルタ２２の領域の境界２２ａがレンズ素子の外形からずれていても、光線Ｌ０を主光線とする光線Ｔ０，Ｂ０の経路内の光束、光線Ｌ１を主光線とする光線Ｔ１，Ｂ１の経路内の光束、及び光線Ｌ２を主光線とする光線Ｔ２，Ｂ２の経路内の光束は、レンズ素子の外形からずれた領域２２ｂにおいて略同量の光束が減光される。これにより、波長選択性光学絞りフィルタ２２が照明光学系の瞳の位置であるフライアイレンズ４に近接して配置されていれば、液晶パネル１０，１３，１９の異なる場所に向かう光束を均一に保つことができる。
【００５０】
また、波長選択性光学絞りフィルタ２２を配置する場合は、フライアイレンズ３，４の対応するレンズ素子間の光束を含むように、波長に応じて透過率の異なる波長選択性光学絞りフィルタ２２の絞りをなす領域が設けられていれば、照明光の均一性を保つことができ、かつ空間を有効利用することができる。
【００５１】
以上のように構成された投射型映像表示装置について、ランプ１から出射した照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
【００５２】
ランプ１から出射した照明光は、光の３原色となる赤色、緑色、青色の波長成分の赤色光、緑色光、青色光を含み、フライアイレンズ３に導かれ、フライアイレンズ３のそれぞれのレンズ素子により集光されて波長選択性光学絞りフィルタ２２に入射する。
【００５３】
次に、波長選択性光学絞りフィルタ２２に入射した光は、赤色光がそのまま透過し、緑色光及び青色光が領域Ｂを透過できずに波長選択性光学絞りフィルタ２２に絞られて、フライアイレンズ４に入射し、フライアイレンズ４のそれぞれのレンズ素子により集光されて照度分布を均一化されて透過し、ＰＳコンバータ５に入射する。
【００５４】
次に、ＰＳコンバータ５に入射した照明光は、Ｐ偏光光がそのまま透過するとともに、Ｓ偏光光がＰ偏光光に変換されて、全てＰ偏光光としてメインコンデンサ６に入射し、メインコンデンサ６により集光されてダイクロイックミラー７に入射する。
【００５５】
次に、ダイクロイックミラー７に入射した照明光は、青色光が反射されてミラー１１に導かれるとともに、その他の原色光、すなわち赤色光及び緑色光が透過してダイクロイックミラー８に導かれる。
【００５６】
ミラー１１に入射した青色光は、ミラー１１で反射されて、チャンネルコンデンサレンズ１２に入射し、このチャンネルコンデンサレンズ１２により液晶パネル１３に集光されて、液晶パネル１３により青色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて透過し、クロスプリズム２０の入射面２０ａから入射する。
【００５７】
一方、ダイクロイックミラー８に入射した緑色光及び赤色光は、緑色光が反射されてチャンネルコンデンサ９に導かれるとともに、残りの原色光、すなわち赤色光が透過してリレーレンズ１４に導かれる。
【００５８】
チャンネルコンデンサ９に入射した緑色光は、液晶パネル１０に集光されて、液晶パネル１０により緑色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて透過し、クロスプリズム２０の入射面２０ｂから入射する。
【００５９】
また、リレーレンズ１４に入射した赤色光は、リレーレンズ１４を透過し、ミラー１５により反射されて、リレーレンズ１６に入射し、リレーレンズ１６を透過してミラー１７により反射されてチャンネルコンデンサ１８に入射する。
【００６０】
チャンネルコンデンサ１８に入射した赤色光２５は、液晶パネル１９に集光されて、液晶パネル１９により赤色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて透過し、クロスプリズム２０の入射面２０ｃから入射する。
【００６１】
クロスプリズム２０に入射した青色光、緑色光及び赤色光は、クロスプリズム２０により合成されて、出射面２０ｄから合成光として出射されて、投射レンズ２１によりスクリーンに投射される。
【００６２】
以上のように、投射型映像表示装置は、波長選択性光学絞りフィルタ２２により特定の波長成分の光を絞ることでこの波長成分の光を減光し、３つの光路に分離されたそれぞれの波長成分の光を、それぞれの波長成分に対応した液晶パネルにより変調して、投射レンズ２１によりスクリーンに映像信号に応じた映像を表示することができる。
【００６３】
投射型映像表示装置は、スクリーンに投射される投射光のホワイトバランスを調節する際に、各原色光の照度値の割合を調整する必要がある。これを光学系で行うために、本発明においては、照度値の大きい原色光を減光する手段として、波長成分に応じて透過率が異なる領域により光束を絞ることで減光を行う波長選択性光学絞りフィルタ２２を用いる。つまり、投射型映像表示装置は、波長選択性光学絞りフィルタ２２により、３原色の波長成分、すなわちチャンネル間で絞り径を変化させ、各原色光の減光割合を調整することでホワイトバランスを調整することができる。
【００６４】
ここで、液晶パネル１０，１３，１９のような液晶デバイスは、液晶分子がパネル面に対してわずかに角度を有する、いわゆるプレチルトを有するため、入射する光の角度がパネル面に対して垂直方向から傾くにつれて、所望の空間変調特性が得られず、例えば、黒を表示する際に光を遮蔽できず、わずかながら光を透過させてしまうので明るく表示されてしまい、コントラストが低下してしまう。
【００６５】
投射型映像表示装置は、波長選択性光学絞りフィルタ２２により減光したチャンネルが波長選択性光学絞りフィルタ２２により絞られているためＦ値を大きくすることができ、光束の広がり角を減少させるため、液晶パネル１０，１３，１９のパネル面に対して垂直方向に対する入射光の傾きを大きくさせないことからコントラストを向上させることができる。
【００６６】
すなわち、上述したように、投射型映像表示装置は、ホワイトバランスの調節と、コントラストの向上とを両立することが可能である。
【００６７】
以上のように本発明では、照明系の部分に、照明光の波長に応じて光学絞りの絞り径を変化するように設計されたダイクロイックフィルタなどの分光フィルタからなる波長選択性光学絞りフィルタ２２を用いる。波長選択性光学絞りフィルタ２２は、その設定により変更可能であるが、照明光の波長成分に応じて、３原色光のうち所定の波長成分の原色光のみを選択的に透過させ、それ以外の波長成分の原色光は、透過させないようにされている。したがって、波長選択性光学絞りフィルタ２２は、特定の波長成分の原色光を絞ることができ、これにより照度を自在に減光調整することが可能となる。そして、減光調整されたチャンネルはＦ値が大きくなるため、光束の広がり角が減少し、表示デバイスに液晶パネルを用いた場合に、コントラストを向上させることができる。
【００６８】
これにより、本発明においては、従来のＮＤフィルタをチャンネル毎に入れる方式と比較して、部品点数が増えないため、投射型映像表示装置は、構成が複雑となることがなく、また、安価に製造することができる。
【００６９】
すなわち、この投射型映像表示装置では、フライアイレンズ４の平面側に波長選択性光学絞りフィルタ２２がダイクロイックコートされていることにより、部品点数を増やすことなく、安価に、投射白色光の色度点調節とコントラストの向上とを両立することができる。
【００７０】
なお、本発明において、図１に示したようにフライアイレンズ３，４を用いて照明装置を構成する場合には、波長選択性光学絞りフィルタ２２の領域分割を、図８に示すようにフライアイレンズ４の各レンズ素子単位に対応した小領域３１に分割して配置することが好ましい。この小領域３１は、レンズ素子の外形に概略合わせた形状とされている。
【００７１】
なお、図８における格子状に分割された小領域３１は、フライアイレンズ４の各レンズ素子に対応し、各レンズ素子の外形に沿う形で、すなわちレンズ素子単位で波長選択性光学絞りフィルタの領域分割が行われている。これにより、この波長選択性光学絞りフィルタ２２は、上述した効果を得ることができる。
【００７２】
このように波長選択性光学絞りフィルタ２２に領域分割を施すことにより、図２に示すように、波長選択性光学絞りフィルタ２２及びフライアイレンズ４照明光の均一性を、より向上させることが可能となる。そして、このように波長選択性光学絞りフィルタ２２に領域分割を施すことにより、特定チャンネルを減光するに当たり、映像画面の色むらが発生しない。
【００７３】
また、照明装置において、フライアイレンズ３，４を用いた場合には、フライアイレンズ４の各レンズ素子単位に光学絞りを行うことにより、投射映像の均一性を損ねることなく、上述した効果を得ることが可能となる。
【００７４】
また、上述した投射型映像表示装置は、波長選択性光学絞りフィルタ２２を、図３における領域Ａ及び領域Ｂの２領域に分割した例を挙げて説明したが、波長選択性光学絞りフィルタ２２の領域の分割形状は、２分割に限定されることはなく、図９に示すように、３分割としても良い。これにより、光学絞りの絞り径をチャンネル毎に微妙に調整することが可能となる。
【００７５】
ここで、ランプ１として、例えばメタルハライドランプ又は超高圧水銀ランプを用いた場合に、上述したように緑色光及び青色光の光強度が赤色光に比べて強いが、視感度特性を考慮すると緑色光が最も強いことになる。
【００７６】
この場合に、例えば、波長選択性光学絞りフィルタ２２は、略中央部に領域Ｃ、領域Ｃの外側に領域Ｄ、領域Ｄのさらに外側に領域Ｅに３分割されている。波長選択性光学絞りフィルタ２２は、例えば、略中央部に位置する領域Ｃを全帯域透過、すなわち赤色光、緑色光、青色光を透過させる特性を持たせ、領域Ｃの周辺部に位置する領域Ｄに赤色光及び青色光のみを透過させる特性を持たせ、最外周に位置する領域Ｅに赤色光のみを透過させる特性を持たせるように設定する。
【００７７】
このような波長選択性光学絞りフィルタ２２は、光学絞りの絞り径を波長成分に応じて３段階に変化させることで、最も減光したい緑色光に対する絞り径を最も小さくして減光し、次に減光したい青色光に対する絞り径を緑色光に対する絞り径より大きくし減光し、減光したくない赤色光をそのまま透過させることができる。
【００７８】
これにより、波長選択性光学絞りフィルタ２２は、メタルハライドランプ又は超高圧水銀ランプを用いた場合などに、３原色光ごとに減光量を調整することで、ホワイトバランスをさらにきめ細かく調整することが可能となる。
【００７９】
なお、ランプ１の波長特性に応じて、領域Ｄに赤色光及び緑色光のみを透過させる特性を持たせるようにしても良いことは言うまでもない。
【００８０】
また、上述した投射型映像表示装置は、波長選択性光学絞りフィルタ２２の領域の分割数を、図３，図８及び図９に示したように、必ずしも矩形である必要はなく、例えば図１０に示すように、モザイク状の形状を有する分割を行うことも可能である。
【００８１】
さらに、上述した投射型映像表示装置は、波長選択性光学絞りフィルタ２２の領域の分割数を、図３，図８乃至図１０に示したように、規則的な領域に分割せずに、例えば図１１に示すように、小領域３１ごとにランダムにフィルタ領域を設けてもよい。
【００８２】
以下において、小領域３１ごとにランダムにフィルタ領域を設けた場合について説明するが、小領域３１をランダムに設ける場合については、光学絞りの作用とは異なるので、このような波長選択性光学絞りフィルタ２２を波長選択性光学フィルタ４１として説明する。
【００８３】
波長選択性光学フィルタ４１は、フライアイレンズ４のレンズ素子単位に対応する小領域３１に、ランダムに設けられている。ここで、図２で説明したように、フライアイレンズ４の１つのレンズ素子を透過した光は、液晶パネルの各部を照らす照明光となる。フライアイレンズ４では、各レンズ素子を透過した光を液晶パネル上で重ね合わせることで照度分布を均一化するようになっているので、レンズ素子単位に所望の波長を遮蔽することで、全体として波長選択性光学フィルタ４１が減光機能を有する。
【００８４】
波長選択性光学フィルタ４１は、所望の波長の透過率を、フィルタ領域を設ける小領域３１の数で調整することができ、透過率の微調整が容易である。
【００８５】
波長選択性光学フィルタ４１を上述の投射型映像表示装置に備えることで、上述したホワイトバランスの調整を容易に行うことができるようになり、ＮＤフィルタを各チャンネルに設ける必要もなくなる。
【００８６】
なお、上述した波長選択性光学絞りフィルタ２２と同様に、波長選択性光学フィルタ４１は、フライアイレンズ４の平面側にダイクロイックコート等により形成されるか、フライアイレンズ４周辺に配設されるようになっている。
【００８７】
なお、上述で説明したフライアイレンズ３，４は、均一な照明を得るための光学手段であり、フライアイレンズ４を通過した後の光線は略平行光となっている。
【００８８】
したがって、照明光の均一性を重要視しない光学系においては、ランプ１からの出射光をフライアイレンズ３，４を用いて均一な略平行光得る代わりに、略平行光を出射するランプを用いることが可能であり、フライアイレンズ３，４の有無は、本発明の実現には影響しない。
【００８９】
また、ＰＳコンバータ５は、液晶パネルなどの、偏光を使用する照明装置において、液晶パネルを照明する光の偏光方向を揃えることにより、明るさを向上させる目的で配置される光学素子である。
【００９０】
したがって、明るさを重要視しない光学系においては、ＰＳコンバータ５を使用しないことは可能であり、ＰＳコンバータ５の有無は、本発明の実現には影響しない。
【００９１】
したがって、本発明においては、図１において照明装置２内のランプ１と、フライアイレンズ３，４と、ＰＳコンバータ５とからなる光学系を、略平行光を出すランプと置き換えることが可能である。図１において、フライアイレンズ３，４と、ＰＳコンバータ５とを除去し、メインコンデンサレンズ６の主面に波長選択性光学絞りフィルタ２２を形成した変形例を図１２に示す。すなわち、図１２に示す変形例においては、照明装置２が、ランプ１及び主面に波長選択性光学絞りフィルタ２２が形成されたメインコンデンサレンズ６により構成される。
【００９２】
以下で、図１２に示すように構成された投射型映像表示装置について、ランプ１から出射した照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
【００９３】
ランプ１から出射した照明光は、光の３原色となる赤色、緑色、青色の波長成分の赤色光、緑色光、青色光を含み、メインコンデンサレンズ６に導かれ、メインコンデンサ６により集光されるとともにメインコンデンサ６の主面に設けられた波長選択性光学絞りフィルタ２２に入射する。
【００９４】
次に、波長選択性光学絞りフィルタ２２に入射した光は、赤色光がそのまま透過し、緑色光及び青色光が領域Ｂを透過できずに波長選択性光学絞りフィルタ２２に絞られて、ダイクロイックミラー７に入射する。
【００９５】
次に、ダイクロイックミラー７に入射した照明光は、青色光が反射されてミラー１１に導かれるとともに、その他の原色光、すなわち赤色光及び緑色光が透過してダイクロイックミラー８に導かれる。
【００９６】
ミラー１１に入射した青色光は、ミラー１１で反射されて、チャンネルコンデンサレンズ１２に入射し、このチャンネルコンデンサレンズ１２により液晶パネル１３に集光されて、液晶パネル１３により青色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて透過し、クロスプリズム２０の入射面２０ａから入射する。
【００９７】
一方、ダイクロイックミラー８に入射した緑色光及び赤色光は、緑色光が反射されてチャンネルコンデンサ９に導かれるとともに、残りの原色光、すなわち赤色光が透過してリレーレンズ１４に導かれる。
【００９８】
チャンネルコンデンサ９に入射した緑色光は、液晶パネル１０に集光されて、液晶パネル１０により緑色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて透過し、クロスプリズム２０の入射面２０ｂから入射する。
【００９９】
また、リレーレンズ１４に入射した赤色光は、リレーレンズ１４を透過し、ミラー１５により反射されて、リレーレンズ１６に入射し、リレーレンズ１６を透過してミラー１７により反射されてチャンネルコンデンサ１８に入射する。
【０１００】
チャンネルコンデンサ１８に入射した赤色光２５は、液晶パネル１９に集光されて、液晶パネル１９により赤色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて透過し、クロスプリズム２０の入射面２０ｃから入射する。
【０１０１】
クロスプリズム２０に入射した青色光、緑色光及び赤色光は、クロスプリズム２０により合成されて、出射面２０ｄから合成光として出射されて、投射レンズ２１によりスクリーンに投射される。
【０１０２】
以上のように、図１２に示す投射型映像表示装置は、波長選択性光学絞りフィルタ２２により特定の波長成分の光を絞ることでこの波長成分の光を減光することで、上述と同様の効果を得ることができる。
【０１０３】
また、図１においては、リレーレンズ１４，１６を用いて光路長を揃える構成例を示したが、リレーレンズを用いずに光路長を揃える光学系を構成することも可能であり、本発明を適用した変形例として、リレーレンズの代わりにミラーを用いて光路長を揃える構成例を図１３に示す。しかしながら、ミラーを用いて光路長を揃える場合には、リレーレンズを用いた場合と比較して、装置が大型化してしまうため、装置の小型化が要求される場合には、リレーレンズを用いることが好ましい。
【０１０４】
図１３に示す投射型映像表示装置は、図１に示す投射型映像表示装置が備えるダイクロイックミラー７，８に換えて、さらにダイクロイックミラー５１、ミラー５２、ダイクロイックミラー５３、ミラー５４を備えて構成される。
【０１０５】
ダイクロイックミラー５１は、フライアイレンズ３、波長選択性光学絞りフィルタ２２、フライアイレンズ４、ＰＳコンバータ５及びメインコンデンサ６を介して入射した照明光を、赤色の波長成分に対応する赤色光の光束である赤色光束２５とその他の色の波長成分に対応する原色光の光束とに分離する機能を有している。
【０１０６】
ミラー５２は、ダイクロイックミラー５１によって分離されたその他の色の波長成分に対応する原色光の光束を、ダイクロイックミラー５３へ向けて反射するようになっている。
【０１０７】
ダイクロイックミラー５３は、ミラー５２により反射されたその他の色の波長成分に対応する原色光の光束を、青色の波長成分に対応する青色光の光束である青色光束２３とその他の色、すなわち緑色の波長成分に対応する緑色光の緑色光束２４とに分離する機能を有している。
【０１０８】
ミラー５４は、ダイクロイックミラー５３によって分離されたその青色光束２３を、チャンネルコンデンサレンズ９へ向けて反射するとともに、ダイクロイックミラー５１によって分離されたその赤色光束２５を、ミラー１５へ向けて反射するようになっている。
【０１０９】
以下で、図１３に示すように構成された投射型映像表示装置について、ランプ１から出射した照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
【０１１０】
ランプ１から出射した照明光は、光の３原色となる赤色、緑色、青色の波長成分の赤色光、緑色光、青色光を含み、メインコンデンサレンズ６に導かれ、メインコンデンサ６により集光されるとともにメインコンデンサ６の主面に設けられた波長選択性光学絞りフィルタ２２に入射する。
【０１１１】
次に、波長選択性光学絞りフィルタ２２に入射した光は、赤色光がそのまま透過し、緑色光及び青色光が領域Ｂを透過できずに波長選択性光学絞りフィルタ２２に絞られて、ダイクロイックミラー５１に入射する。
【０１１２】
次に、ダイクロイックミラー５１に入射した照明光は、赤色光が反射されてミラー５４に導かれるとともに、その他の原色光、すなわち青色光及び緑色光が透過してミラー５２に導かれる。
【０１１３】
ミラー５２に入射した青色光及び緑色光は、ミラー５２で反射されて、ダイクロイックミラー５３に導かれ、ダイクロイックミラー５３に入射した青色光及び緑色光は、緑色光が反射されてミラー５４に導かれるとともに、残りの原色光、すなわち青色光が透過してミラー１１に導かれる。
【０１１４】
ミラー１１に入射した青色光は、ミラー１１で反射されて、チャンネルコンデンサレンズ１２に入射し、このチャンネルコンデンサレンズ１２により液晶パネル１３に集光されて、液晶パネル１３により青色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて透過し、クロスプリズム２０の入射面２０ａから入射する。
【０１１５】
一方、ミラー５４に入射した緑色光は、ミラー５４で反射されてチャンネルコンデンサ９に導かれ、液晶パネル１０に集光されて、液晶パネル１０により緑色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて透過し、クロスプリズム２０の入射面２０ｂから入射する。
【０１１６】
また、ミラー５４に入射した赤色光は、ミラー５４、ミラー１５、ミラー１７の順に反射されてチャンネルコンデンサ１８に入射する。
【０１１７】
チャンネルコンデンサ１８に入射した赤色光２５は、液晶パネル１９に集光されて、液晶パネル１９により赤色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて透過し、クロスプリズム２０の入射面２０ｃから入射する。
【０１１８】
クロスプリズム２０に入射した青色光、緑色光及び赤色光は、クロスプリズム２０により合成されて、出射面２０ｄから合成光として出射されて、投射レンズ２１によりスクリーンに投射される。
【０１１９】
以上のように、図１３に示す投射型映像表示装置は、波長選択性光学絞りフィルタ２２により特定の波長成分の光を絞ることでこの波長成分の光を減光することで、上述と同様の効果を得ることができる。
【０１２０】
また、図１では、クロスプリズム２０を用いて原色光を合成する構成例を示したが、クロスプリズム２０を用いずにミラーなどによって原色光を合成することも可能であり、本発明を適用した変形例として、クロスプリズムの代わりにミラーを用いて原色光を合成する構成例を図１４に示す。
【０１２１】
図１４に示す投射型映像表示装置は、図１に示す投射型映像表示装置が備えるミラー１５、ミラー１７、クロスプリズム２０に換えて、さらにミラー６１、ダイクロイックミラー６２、ダイクロイックミラー６３を備えて構成される。
【０１２２】
ミラー６１は、液晶パネル１９で空間的に変調された赤色光束２５をダイクロイックミラー６３へ向けて反射するようになっている。
【０１２３】
ダイクロイックミラー６２は、液晶パネル１０で空間的に変調された緑色光束２４をダイクロイックミラー６３へ向けて反射するとともに、液晶パネル１３で空間的に変調された青色光束２３をダイクロイックミラー６３へ向けて透過するようになっている。
【０１２４】
ダイクロイックミラー６３は、ミラー６１により反射された赤色光束２５を透過させて投射レンズ２１へ導くとともに、ダイクロイックミラー６２により反射された緑色光束２４とダイクロイックミラー６２を透過した青色光束２３とを反射させて投射レンズ２１へ導くようになっている。
【０１２５】
以下で、図１４に示すように構成された投射型映像表示装置について、ランプ１から出射した照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
【０１２６】
ランプ１から出射した照明光は、光の３原色となる赤色、緑色、青色の波長成分の赤色光、緑色光、青色光を含み、フライアイレンズ３に導かれ、フライアイレンズ３のそれぞれのレンズ素子により集光されて波長選択性光学絞りフィルタ２２に入射する。
【０１２７】
次に、波長選択性光学絞りフィルタ２２に入射した光は、赤色光がそのまま透過し、緑色光及び青色光が領域Ｂを透過できずに波長選択性光学絞りフィルタ２２に絞られて、フライアイレンズ４に入射し、フライアイレンズ４のそれぞれのレンズ素子により集光されて照度分布を均一化されて透過し、ＰＳコンバータ５に入射する。
【０１２８】
次に、ＰＳコンバータ５に入射した照明光は、Ｐ偏光光がそのまま透過するとともに、Ｓ偏光光がＰ偏光光に変換されて、全てＰ偏光光としてメインコンデンサ６に入射し、メインコンデンサ６により集光されてダイクロイックミラー７に入射する。
【０１２９】
次に、ダイクロイックミラー７に入射した照明光は、青色光が反射されてミラー１１に導かれるとともに、その他の原色光、すなわち赤色光及び緑色光が透過してダイクロイックミラー８に導かれる。
【０１３０】
ミラー１１に入射した青色光は、ミラー１１で反射されて、チャンネルコンデンサレンズ１２に入射し、このチャンネルコンデンサレンズ１２により液晶パネル１３に集光されて、液晶パネル１３により青色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて透過し、ダイクロイックミラー６２に入射し、ダイクロイックミラー６２を透過して、ダイクロイックミラー６２に導かれる。
【０１３１】
一方、ダイクロイックミラー８に入射した緑色光及び赤色光は、緑色光が反射されてチャンネルコンデンサ９に導かれるとともに、残りの原色光、すなわち赤色光が透過してチャンネルコンデンサ１８に導かれる。
【０１３２】
チャンネルコンデンサ９に入射した緑色光は、液晶パネル１０に集光されて、液晶パネル１０により緑色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて透過し、ダイクロイックミラー６２に入射し、ダイクロイックミラー６２で反射されてダイクロイックミラー６３に導かれる。
【０１３３】
また、チャンネルコンデンサ１８に入射した赤色光は、液晶パネル１９に集光されて、液晶パネル１９により赤色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて透過し、ミラー６１に入射し、ミラー６１で反射されてダイクロイックミラー６３に導かれる。
【０１３４】
ダイクロイックミラー６３に入射した青色光、緑色光は、ダイクロイックミラー６３で反射され投射レンズ２１に入射し、赤色光は、ダイクロイックミラー６３を透過して投射レンズ２１に入射する。このように、青色光、緑色光及び赤色光は、ダイクロイックミラー６３により合成されて、投射レンズ２１によりスクリーンに投射される。
【０１３５】
以上のように、図１４に示す投射型映像表示装置は、波長選択性光学絞りフィルタ２２により特定の波長成分の光を絞ることでこの波長成分の光を減光することで、上述と同様の効果を得ることができる。
【０１３６】
また、上記においては、透過型液晶パネルを用いた光学系を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、反射型液晶パネルを用いた光学系においても適用可能であり、例えば図１５に示すような反射型液晶パネル７５，７６，７７を用いた構成の場合においても上記と同様な効果を得ることができる。
【０１３７】
図１５に示す投射型映像表示装置は、照明装置２、ダイクロイックミラー７１、ダイクロイックミラー７２、ミラー７３、ミラー７４、ダイクロイックミラー９０、チャンネルコンデンサ９，１２，１８、反射型液晶パネル７５，７６，７７、偏光ビームスプリッタ７８，７９，８０、クロスプリズム２０、投射レンズ２１を備えて構成される。なお、以下では、図１で説明した投射型映像等表示装置と略同等の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
【０１３８】
ダイクロイックミラー７１は、フライアイレンズ３、波長選択性光学絞りフィルタ２２、フライアイレンズ４、ＰＳコンバータ５及びメインコンデンサ６を介して入射した照明光を、青色の波長成分に対応する青色光の光束である青色光束２３とその他の色の波長成分に対応する原色光の光束とに分離する機能を有している。
【０１３９】
ダイクロイックミラー７２は、フライアイレンズ３、波長選択性光学絞りフィルタ２２、フライアイレンズ４、ＰＳコンバータ５及びメインコンデンサ６を介して入射した照明光を、緑色及び赤色の波長成分に対応する緑色光及び赤色光の光束である緑色光束２４及び赤色光束２５とその他の色の波長成分に対応する原色光の光束とに分離する機能を有している。
【０１４０】
ダイクロイックミラー７１及びダイクロイックミラー７２は、十字に直交するように配置されている。つまり、ダイクロイックミラー７１及びダイクロイックミラー７２は、入射した照明光のうち、青色光を反射してミラー７４に導き、緑色光及び赤色光を反射してミラー７３に導くようになっている。
【０１４１】
ミラー７３は、ダイクロイックミラー７２により反射された緑色光及び赤色光をダイクロイックミラー９０へ反射するようになっている。また、ミラー７４は、ダイクロイックミラー８により反射された青色光をチャンネルコンデンサ１２へ反射するようになっている。
【０１４２】
ダイクロイックミラー９０は、ミラー７３で反射された緑色光及び赤色光を、緑色の波長成分に対応する緑色光の光束である緑色光束２４と、その赤色の波長成分に対応する赤色光の光束である赤色光束２５とに分離する機能を有している。
【０１４３】
反射型液晶パネル７５は、チャンネルコンデンサレンズ９，偏光ビームスプリッタ７８を介して入射した緑色光束２４を、緑色に対応する映像信号に応じて空間的に変調して反射する機能を有している。
【０１４４】
反射型液晶パネル７６は、チャンネルコンデンサレンズ１２，偏光ビームスプリッタ７９を介して入射した青色光束２３を、青色に対応する映像信号に応じて空間的に変調して反射する機能を有している。
【０１４５】
反射型液晶パネル７７は、チャンネルコンデンサレンズ１８，偏光ビームスプリッタ８０を介して入射した赤色光束２５を、赤色に対応する映像信号に応じて空間的に変調して反射する機能を有している。
【０１４６】
偏光ビームスプリッタ７８は、緑色光の偏光成分に応じて、この緑色光を透過又は反射させて分離するようにされている。偏光ビームスプリッタ７８は、例えば、Ｐ偏光を透過させるとともに、Ｓ偏光を光路に対して４５°傾いた反射面で反射させ進行方向を９０°変化させる。
【０１４７】
偏光ビームスプリッタ７９は、青色光の偏光成分に応じて、この青色光を透過又は反射させて分離するようにされている。偏光ビームスプリッタ７９は、例えば、Ｐ偏光を透過させるとともに、Ｓ偏光を光路に対して４５°傾いた反射面で反射させ進行方向を９０°変化させる。
【０１４８】
偏光ビームスプリッタ８０は、赤色光の偏光成分に応じて、この赤色光を透過又は反射させて分離するようにされている。偏光ビームスプリッタ８０は、例えば、Ｐ偏光を透過させるとともに、Ｓ偏光を光路に対して４５°傾いた反射面で反射させ進行方向を９０°変化させる。
【０１４９】
以下で、図１５に示すように構成された投射型映像表示装置について、ランプ１から出射した照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
【０１５０】
ランプ１から出射した照明光は、光の３原色となる赤色、緑色、青色の波長成分の赤色光、緑色光、青色光を含み、フライアイレンズ３に導かれ、フライアイレンズ３のそれぞれのレンズ素子により集光されて波長選択性光学絞りフィルタ２２に入射する。
【０１５１】
次に、波長選択性光学絞りフィルタ２２に入射した光は、赤色光がそのまま透過し、緑色光及び青色光が領域Ｂを透過できずに波長選択性光学絞りフィルタ２２に絞られて、フライアイレンズ４に入射し、フライアイレンズ４のそれぞれのレンズ素子により集光されて照度分布を均一化されて透過し、ＰＳコンバータ５に入射する。
【０１５２】
次に、ＰＳコンバータ５に入射した照明光は、Ｐ偏光光がそのまま透過するとともに、Ｓ偏光光がＰ偏光光に変換されて、全てＰ偏光光としてメインコンデンサ６に入射し、メインコンデンサ６により集光されてダイクロイックミラー７１及びダイクロイックミラー７２に入射する。
【０１５３】
次に、ダイクロイックミラー７１及びダイクロイックミラー７２に入射した照明光は、青色光がダイクロイック身ら７３に反射されてミラー７４に導かれるとともに、緑色光及び赤色光が反射されてミラー７３に導かれる。
【０１５４】
ミラー７４に入射した青色光は、ミラー７４で反射されて、チャンネルコンデンサレンズ１２に入射し、このチャンネルコンデンサレンズ１２により集光されて偏光ビームスプリッタ７９に入射し、偏光ビームスプリッタ７９により反射されて反射型液晶パネル７６に入射されて、反射型液晶パネル７６により青色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて反射し、偏光ビームスプリッタ７９を透過して、クロスプリズム２０の入射面２０ａに入射する。
【０１５５】
一方、ミラー７３に入射した緑色光及び赤色光は、ミラー７３で反射されて、ビームスプリッタ９０に入射し、赤色光が反射されてチャンネルコンデンサ１８に導かれ、緑色光が透過してチャンネルコンデンサ９に導かれる。
【０１５６】
チャンネルコンデンサレンズ９に入射した緑色光は、このチャンネルコンデンサレンズ９により集光されて偏光ビームスプリッタ７８に入射し、偏光ビームスプリッタ７８により反射されて反射型液晶パネル７５に入射されて、反射型液晶パネル７５により緑色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて反射し、偏光ビームスプリッタ７８を透過して、クロスプリズム２０の入射面２０ｂに入射する。
【０１５７】
また、チャンネルコンデンサ１８に入射した赤色光は、このチャンネルコンデンサレンズ１８により集光されて偏光ビームスプリッタ８０に入射し、偏光ビームスプリッタ８０により反射されて反射型液晶パネル７７に入射されて、反射型液晶パネル７７により赤色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて反射し、偏光ビームスプリッタ８０を透過して、クロスプリズム２０の入射面２０ｃに入射する。
【０１５８】
そして、クロスプリズム２０に入射した青色光、緑色光及び赤色光は、クロスプリズム２０により合成されて、出射面２０ｄから合成光として出射されて、投射レンズ２１によりスクリーンに投射される。
【０１５９】
以上のように、図１５に示す投射型映像表示装置は、波長選択性光学絞りフィルタ２２により特定の波長成分の光を絞ることでこの波長成分の光を減光することで、上述と同様の効果を得ることができる。
【０１６０】
さらに、本発明は、上述の反射型液晶パネルに替えて、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）のようなマトリクス状の微小ミラーを用いた空間光変調素子等の、光源から発せられた光を変調するデバイスをライトバルブとして用いる場合等に広く適用可能である。
【０１６１】
また、本発明においては、波長選択性光学絞りフィルタ２２を配する位置は、ランプ１からの照明光の光軸上であり、色分解がなされる前に光学絞りがなされる部位、すなわちフライアイレンズ４の近傍であれば特に限定されることはなく、このような位置に配されることにより、上述した効果を得ることができる。
【０１６２】
したがって、フライアイレンズを用いた構成例である図１においては、波長選択性光学絞りフィルタ２２は、照明光の光軸上でありフライアイレンズ４や、ＰＳコンバータ５の近傍であれば、何れの位置に配しても上述した効果を得ることができる。
【０１６３】
また、上記においては波長選択性光学絞りフィルタをフライアイレンズやメインコンデンサレンズなどの構成部品にダイクロイックコートした例を示したが、本発明においては、これらの光学系にダイクロイックコートすることは必須ではなく、部品点数が増えても問題のない場合には、フィルタをコートした平面ガラスなどの光学素子を別部材として上述した所定の位置に配することにより上記と同様の効果を得ることができる。
【０１６４】
この場合においても、上述した効果を得るために追加される部品数は、１点のみであり、従来のＮＤフィルタをチャンネル毎に入れる方式と比較して、部品点数が増えないため、投射型映像表示装置は、構成が複雑となることがなく、また、安価に製造することができる。
【０１６５】
そして、本発明の効果の１つであるコントラストの向上という点に注目した場合には、波長選択性光学絞りフィルタをコートする位置は、フライアイレンズの表面に限定されるものではなく、例えば、ＰＳコンバータ５の表面、裏面、メインコンデンサレンズ６の表面、裏面等にコートの位置をとることが可能になる。
【０１６６】
なお、本発明は、上述した記述に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【０１６７】
【発明の効果】
本発明に係る照明装置は、３原色光で照射する照明装置であって、３原色光を出射する光源と、光源における３原色光の出射側に配され、３原色光の照度を減光調整する波長選択性光学フィルタとを備えてなるものである。
【０１６８】
波長選択性光学フィルタは、フライアイレンズのレンズ素子単位に対応する小領域に、ランダムに設けられている。フライアイレンズの１つのレンズ素子を透過した光は、液晶パネルの各部を照らす照明光となる。フライアイレンズでは、各レンズ素子を透過した光を液晶パネル上で重ね合わせることで照度分布を均一化するようになっているので、レンズ素子単位に所望の波長を遮蔽することで、全体として波長選択性光学フィルタが減光機能を有する。
【０１６９】
また、本発明に係る投射型映像表示装置は、３原色光を出射する光源と、当該光源から出射された上記３原色光を分割して複数のレンズ素子を透過することにより出力を均一化する一対のフライアイレンズと、上記３原色のうち少なくとも１色に対応する波長成分の光を選択的に減光又は遮蔽し他の波長成分の光を透過することにより上記３原色光の照度を減光調整する波長選択性光学フィルタとを備える照明装置と、上記減光された３原色光を波長領域に応じて選択して３原色に分離する色分離手段と、上記色分離手段によって分離された３原色の各出射光を映像信号に基づいて変調する３枚の映像表示パネルと、上記各映像表示パネルで変調された３原色の各出射光を１つに合成する色合成手段と、上記色合成手段からの出射光を受け上記光学像をスクリーン上に投射する投射レンズとを備えてなるものである。
【０１７０】
以上のように構成された投射型映像表示装置は、照明装置が、フライアイレンズのレンズ素子単位に対応する小領域に、ランダムに設けられた波長選択性光学フィルタを備えている。これにより、この投射型映像表示装置は、各原色光の照度を自在に減光調整することができ、また、表示デバイスに液晶パネルを用いた場合に、コントラストを向上させることができる。
【０１７１】
そして、従来のＮＤフィルタをチャンネル毎に入れる方式と比較して、部品点数が増えないため、投射型映像表示装置は、構成が複雑となることがなく、また、安価に製造することができる。 したがって、本発明によれば、簡略な構成により投影光の白色色度を調整可能であり、且つ良好なコントラストを実現可能な照明装置及び投影装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明を適用した液晶プロジェクターの光学系を示す構成図である。
【図２】図２は、フライアイレンズ及び波長選択性光学絞りフィルタを説明するための図である。
【図３】図３は、図１における波長選択性光学絞りフィルタをランプ側から見た平面図である。
【図４】図４は、全帯域透過させる波長選択性光学絞りフィルタの波長と透過率との関係を示す特性図である。
【図５】図５は、赤色光のみを透過させる波長選択性光学絞りフィルタの波長と透過率との関係を示す特性図である。
【図６】図６は、青色光と緑色光との通過できる領域が領域Ａのみに制限され、減光された状態を示す図である。
【図７】図７は、赤色光の光路を示す図である。
【図８】図８は、フライアイレンズの各レンズ素子の外形に概略合わせた形で領域分割を施した波長選択性光学絞りフィルタを示す平面図である。
【図９】図９は、３つの領域に分割した波長選択性光学絞りフィルタの一例を示す平面図である。
【図１０】図１０は、モザイク状の分割を施した波長選択性光学絞りフィルタの一例を示す平面図である。
【図１１】図１１は、小領域ごとにランダムにもうけた波長選択性光フィルタの一例を示す平面図である。
【図１２】図１２は、フライアイレンズとＰＳコンバータとを除去し、メインコンデンサレンズの主面に波長選択性光学絞りフィルタを形成した本発明を適用した一変形例を示す構成図である。
【図１３】図１３は、リレーレンズの代わりにミラーを用いて光路長を揃える本発明を適用した他の変形例を示す構成図である。
【図１４】図１４は、クロスプリズムの代わりにミラーを用いて原色光を合成する本発明を適用したさらに他の変形例を示す構成図である。
【図１５】図１５は、反射型液晶パネルを用いた光学系を有する本発明を適用したさらに他の変形例を示す構成図である。
【符号の説明】
１ ランプ、２ 照明装置、３，４ フライアイレンズ、６ メインコンデンサーレンズ、７，８ ダイクロイックミラー、９ チャンネルコンデンサーレンズ、１０ 液晶パネル、２１ 投影レンズ、２２ 波長選択性光学絞りフィルター、３１ 小領域
Claims (8)
- ３原色に対応する波長成分の光を含む３原色光を照射する照明装置であって、
上記３原色光を出射する光源と、
複数のレンズ素子から構成され、上記光源から出射された上記３原色光を分割して、上記複数のレンズ素子を透過することにより上記３原色光の出力を均一化する一対のフライアイレンズと、
上記一対のフライアイレンズのうち上記光源から遠い側のフライアイレンズに隣接して配置され、上記３原色光に含まれる３原色のうち少なくとも１色に対応する波長成分の光を選択的に減光又は遮蔽し、他の波長成分の光を透過する領域が設けられた波長選択性光学フィルタとを備え、
上記波長選択性光学フィルタは、上記一対のフライアイレンズを構成する各レンズ素子単位に対応した複数の小領域に分割され、上記３原色のうち少なくとも１色に対応する波長成分の光を選択的に減光又は遮蔽し、他の波長成分の光を透過する所定の絞りをなす小領域が上記レンズ素子単位に対応してランダムに形成され、他の小領域を上記３原色光を透過する領域としたことを特徴とする照明装置。 - 上記一対のフライアイレンズは、上記光源から遠い側のフライアイレンズの一方の主面が平面とされ、上記波長選択性光学フィルタは、上記光源から遠い側のフライアイレンズの平面とされた一方の主面に形成されていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
- 上記波長選択性光学フィルタの複数の小領域は、上記３原色光の赤色、緑色及び青色の波長成分の光に対応してそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
- 上記光源は、メタルハライドランプ又は超高圧水銀ランプであることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
- ３原色に対応する波長成分の光を含む３原色光を出射する光源と、複数のレンズ素子から構成され、上記光源から出射された上記３原色光を分割して、上記複数のレンズ素子を透過することにより上記３原色光の出力を均一化する一対のフライアイレンズと、上記一対のフライアイレンズのうち上記光源から遠い側のフライアイレンズに隣接して配置され、上記３原色光に含まれる３原色のうち少なくとも１色に対応する波長成分の光を選択的に減光又は遮蔽し、他の波長成分の光を透過する領域が設けられた波長選択性光学フィルタとを備え、上記波長選択性光学フィルタは、上記一対のフライアイレンズを構成する各レンズ素子単位に対応した複数の小領域に分割され、上記３原色のうち少なくとも１色に対応する波長成分の光を選択的に減光又は遮蔽し、他の波長成分の光を透過する所定の絞りをなす小領域が上記レンズ素子単位に対応してランダムに形成され、他の小領域を上記３原色光を透過する領域とした照明装置と、
上記波長選択性光学フィルタから出力された上記３原色光を３原色の各色に対応する波長成分の光に分離する色分離手段と、
上記色分離手段によって分離された３原色の各色に対応する波長成分の光を映像信号に基づいて変調する３枚の映像表示パネルと、
上記各映像表示パネルで変調された３原色の各色に対応する波長成分の光を１つに合成する色合成手段と、
上記色合成手段により合成された光をスクリーン上に投射する投射レンズとを備えることを特徴とする投射型映像表示装置。 - 上記一対のフライアイレンズは、上記光源から遠い側のフライアイレンズの一方の主面が平面とされ、上記波長選択性光学フィルタは、上記光源から遠い側のフライアイレンズの平面とされた一方の主面に形成されていることを特徴とする請求項５記載の投射型映像表示装置。
- 上記波長選択性光学フィルタの複数の小領域は、上記３原色光の赤色、緑色及び青色の波長成分の光に対応してそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項５記載の投射型映像表示装置。
- 上記光源は、メタルハライドランプ又は超高圧水銀ランプであることを特徴とする請求項５項記載の投射型映像表示装置。
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