JPH06194620A - 色フィルター装置および画像投影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像投影装置を、装置全体の小型化およびカ
ラー画像の高精細化などが図れるようにする。 【構成】 画像投影装置１０は、光源１１と、リフレク
ター１２と、複数の二次光源を生成するためのマイクロ
レンズアレイ１３と、透過する白色光の波長帯を時間的
に切り換える回転色フィルター１４と、ライトバルブ１
５と、駆動制御信号Ｃ_V とタイミング信号Ｔとを生成す
る映像信号制御回路２０と、駆動制御信号Ｃ_V に従って
ライトバルブ１５の各画素を駆動するライトバルブドラ
イバー２１と、回転色フィルター情報Ｉを検出するエン
コーダー２２と、回転駆動制御信号Ｃ_F を生成する色フ
ィルター駆動制御回路２３と、回転駆動制御信号Ｃ_F に
従って回転色フィルター１４を回転駆動する色フィルタ
ードライバー２４と、同期信号Ｓを生成する同期信号発
生回路２５とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、色フィルター装置およ
び画像投影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】

Ａ．本発明の色フィルター装置および本発明の第１の画
像投影装置について 〔従来の技術〕テレビジョン信号などによるカラー画像
をライトバルブにより生成し、そのカラー画像をスクリ
ーンに拡大投影し、家庭においても臨場感のある映像を
作成できる画像投影装置としては、以下に示すものが提
案されている。

【０００３】（１）特開昭６０−１７９７２３号公報お
よび特開昭６２−１２５７９１号公報に開示されている
画像投影装置 この画像投影装置は、白色光を発する光源と、光源から
発せられた白色光を赤，緑および青の３つの色光に分解
する、ダイクロイックミラーまたはダイクロイックプリ
ズムなどを用いて構成された色分解手段と、色分解手段
で分解された赤色光，緑色光および青色光をカラー画像
の赤，緑および青色成分に応じてそれぞれ変調するライ
トバルブとして用いられる赤色用，緑色用および青色用
の３つの液晶パネルと、各液晶パネルで変調された赤色
光，緑色光および青色光を合成して白色光に変換する、
ダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムなどに
より構成される色合成手段と、色合成手段により変換さ
れた白色光をスクリーンに投射する投写レンズとを含
む。

【０００４】（２）特開昭６０−７４６７号公報に開示
されている画像投影装置 この画像投影装置は、白色光を発する光源と、光源から
発せられた白色光が入射される、ライトバルブとして用
いられる液晶パネルと、液晶パネルを透過した白色光を
スクリーンに投射する投写レンズとを含む。ここで、液
晶パネルは、赤，緑および青のフィルターを各画素ごと
に対応させて各画素の透過光の色を異ならせることによ
り、白色光をカラー画像に応じて変調するものである。

【０００５】（３）特開昭６２−１５０３１７号公報に
開示されている画像投影装置 この画像投影装置は、図２８に示すように、液晶パネル
152 の前に配置されたプリズムアレイ151 を有する。こ
れにより、この画像投影装置では、プリズムアレイ151
の各微小なプリズムの分光作用によって白色光を赤，緑
および青の３つの色光に分離するとともに、プリズムア
レイ151 の各プリズムから出射される赤，緑および青の
色光が液晶パネル152 に入射する位置に対応して液晶パ
ネル152の赤，緑および青の各画素（図中Ｒ，Ｇ，Ｂで
示す。）をそれぞれ配置することにより、一つの液晶パ
ネル152 でカラー画像を生成する。

【０００６】（４）実開昭６２−２５９３２号公報に開
示されている画像投影装置 この画像投影装置は、図２９（Ａ），（Ｂ）にそれぞれ
示すように、光源161からスクリーン169 までの光路中
に設けられた、赤，緑および青のカラーフィルター16
3_R,163_G,163_Bが交互に配置された回転フィルター163 を
有する。これにより、この画像投影装置では、回転フィ
ルター163 を回転させることにより、光源161 から発せ
られた白色光の色を時間的に変化させ、残像現象を利用
して一つの液晶パネル162 でカラー画像を生成する。

【０００７】〔発明が解決しようとする課題〕しかしな
がら、上述した従来の画像投影装置では、以下に示すよ
うな問題がある。

【０００８】（１）特開昭６０−１７９７２３号公報お
よび特開昭６２−１２５７９１号公報に開示されている
画像投影装置では、液晶パネルが３つ必要であるととも
に、色分解手段および色合成手段の大きさが大きくなる
ため、画像投影装置の装置全体が大型化してしまうとい
う問題がある。

【０００９】（２）特開昭６０−７４６７号公報に開示
されている画像投影装置および特開昭６２−１５０３１
７号公報に開示されている画像投影装置では、液晶パネ
ルの実際の画素数の１／３の画素数でしかカラー画像を
生成することができず、高精細なカラー画像を生成する
ことができないという問題がある。

【００１０】（３）実開昭６２−２５９３２号公報に開
示されている画像投影装置では、白色光が回転フィルタ
ー163 を透過する範囲（図２９（Ｂ）に点線で囲んだ範
囲）に比べて、各カラーフィルター163_R,163_G,163_Bの大
きさを大きくする必要があること、および、カラー画像
をスクリーン169 に投影するのに必要な時間に比べ、色
が切り換わる時間（白色光が互いに隣り合う２つのカラ
ーフィルターを透過する時間）が長く、カラー画像をス
クリーン169 に投影する効率が悪いという問題がある。

【００１１】本発明の第１の目的は、画像投影装置の装
置全体の小型化，カラー画像の高精細化およびカラー画
像をスクリーンに投影する効率向上が図れる色フィルタ
ー装置および該色フィルター装置を備えた画像投影装置
を提供することにある。

【００１２】Ｂ．本発明の第２の画像投影装置について 〔従来の技術〕従来、複数の液晶パネルを用いた液晶プ
ロジェクター（画像投影装置）においては、光源から発
せられた非偏光光のうち、実際に各液晶パネルに入射さ
れるのは、液晶パネルの偏光方向に一致する偏光成分の
直線偏光光のみであり、この直線偏光光と互いに直交す
る偏光成分の直線偏光光は、各液晶パネルよりも光源側
に設けられた偏光フィルターでカットされている。した
がって、偏光フィルターにおいて光のエネルギーが熱に
変換される結果、偏光フィルターが発熱してしまい、液
晶パネルの動作に悪影響をもたらしている。

【００１３】偏光フィルターの発熱を防止できる液晶プ
ロジェクターの一つとして、図３０に示すような液晶プ
ロジェクターが特開平３−６３６９０号公報に開示され
ている。この液晶プロジェクター1000は、白色非偏光光
を発する光源1001と、光源1001から発せられた白色非偏
光光を図示上方に反射するリフレクター1002と、リフレ
クター1002の出射面に設けられたコリメートレンズ1003
と、コリメートレンズ1003の図示上方に設けられたλ／
４光学位相板1004と、λ／４光学位相板1004の図示上方
に設けられた偏光ビームスプリッタ1005と、偏光ビーム
スプリッタ1005の図示上方に設けられた反射ミラー1006
と、偏光ビームスプリッタ1005の図示左方に設けられた
クロスダイクロイックプリズム1007と、クロスダイクロ
イックプリズム1007の図示上方，左方および下方にそれ
ぞれ設けられた反射型の液晶パネル1008_R,1008_G,1008_B
と、偏光ビームスプリッタ1005の図示右方に設けられた
投写レンズ1009とを含む。

【００１４】液晶プロジェクター1000では、光源1001か
ら発せられた白色非偏光光は、偏光ビームスプリッタ10
05で、図示左方に反射される第１の白色直線偏光光と、
図示上方に透過する第２の白色直線偏光光とに分離され
る。第１の白色直線偏光光は、クロスダイクロイックプ
リズム1007で、赤色直線偏光光が図示上方に反射され、
緑色直線偏光光が図示左方に透過し、青色直線偏光光が
図示下方に反射されることにより、赤色直線偏光光と緑
色直線偏光光と青色直線偏光光とに分解される。赤色直
線偏光光と緑色直線偏光光と青色直線偏光光とはそれぞ
れ、各液晶パネル1008_R,1008_G,1008_B でカラー画像の
赤，緑および青色成分に応じて変調されることにより変
調赤色直線偏光光と変調緑色直線偏光光と変調青色直線
偏光光とに変換されたのち、クロスダイクロイックプリ
ズム1007側へ反射される。変調赤色直線偏光光と変調緑
色直線偏光光と変調青色直線偏光光とは、クロスダイク
ロイックプリズム1007で、変調緑色直線偏光光が図示右
方に反射され、変調緑色直線偏光光が図示右方に透過
し、変調青色直線偏光光が図示右方に反射されることに
より、合成されて、変調白色直線偏光光に変換される。
変調白色直線偏光光は、偏光ビームスプリッタ1005を透
過したのち、投写レンズ1009によりスクリーン（不図
示）に投射される。これにより、スクリーンにカラー画
像が拡大投影される。

【００１５】一方、第２の白色直線偏光光は、反射ミラ
ー1006で偏光ビームスプリッタ1005側に反射されたの
ち、偏光ビームスプリッタ1005およびλ／４光学位相板
1004を透過して光源1001に戻される。その後、第２の白
色直線偏光光は、リフレクター1002で偏光ビームスプリ
ッタ1005側に反射されたのち、λ／４光学位相板1004を
透過して偏光ビームスプリッタ1005に再度入射する。こ
のとき、第２の白色直線偏光光は、反射ミラー1006で反
射されたのち２回だけλ／４光学位相板1004を透過する
ことにより、その偏光方向が第１の直線偏光光の偏光方
向と一致するように回転される。その結果、偏光ビーム
スプリッタ1005に再度入射した第２の白色直線偏光光
は、偏光ビームスプリッタ1005で図示左方に反射され、
上記した第１の直線偏光光と同様にして、各液晶パネル
1008_R,1008_G,1008_B の照明光として利用される。

【００１６】液晶プロジェクター1000では、偏光ビーム
スプリッタ1005で白色非偏光光を第１の白色直線偏光光
と第２の白色直線偏光光とに予め分離することにより、
各液晶パネル1008_R,1008_G,1008_B に設けられた偏光フィ
ルターで発生する熱の量を軽減させることができるとと
もに、第２の白色直線偏光光を光源1001に戻したのち各
液晶パネル1008_R,1008_G,1008_B の照明光として利用する
ことができるため、光源1001から発せられる白色非偏光
光を有効に利用することができる。

【００１７】光源から発せられた白色非偏光光を赤色円
偏光光，緑色円偏光光および青色円偏光光に分解する色
分解手段の一つとして、図３１に示すものが特開平４−
１１３３０９号公報に開示されている。

【００１８】この色分解手段は、光源1011から発せられ
た白色非偏光光の光軸上に設けられた偏光ビームプリッ
タ1021と、偏光ビームプリッタ1021の図示左方に設けら
れた赤色用λ／４光学位相板1022_R と、赤色用λ／４光
学位相板1022_R の偏光ビームプリッタ1021と反対側に設
けられた赤色透過ダイクロイックフィルター1023_R と、
偏光ビームプリッタ1021の図示上方に設けられた緑色用
λ／４光学位相板1022 _G と、緑色用λ／４光学位相板10
22_G の偏光ビームプリッタ1021と反対側に設けられた緑
色透過ダイクロイックフィルター1023_G と、偏光ビーム
プリッタ1021の図示右方に設けられた青色用λ／４光学
位相板1022_B と、青色用λ／４光学位相板1022_B の偏光
ビームプリッタ1021と反対側に設けられた青色透過ダイ
クロイックフィルター1023_B とを含む。

【００１９】光源1011から発せられた白色非偏光光は、
図示実線で示す白色Ｐ偏光光Ｐ_{R+G+ B} が偏光ビームプリ
ッタ1021を透過し、図示破線で示す白色Ｓ偏光光Ｓ
_R+G+B が偏光ビームプリッタ1021で図示左方に反射され
ることにより、２つの白色直線偏光光に変換される。

【００２０】白色Ｐ偏光光Ｐ_R+G+B は、緑色用λ／４光
学位相板1022_G を透過したのち、緑色透過ダイクロイッ
クフィルター1023_G に入射する。白色光（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）
のうち緑色光（Ｇ）は緑色透過ダイクロイックフィルタ
ー1023_G を透過し、図示上方に出射される。一方、マゼ
ンタ光（Ｒ＋Ｂ）は緑色透過ダイクロイックフィルター
1023_G で図示下方に反射され、緑色用λ／４光学位相板
1022_G を再度透過することにより、マゼンタＳ偏光光Ｓ
_R+B に変換される。マゼンタＳ偏光光Ｓ_R+B は、偏光ビ
ームプリッタ1021で図示右方に反射され、青色用λ／４
光学位相板1022 _B を透過したのち、青色透過ダイクロイ
ックフィルター1023_B に入射する。マゼンタ光（Ｒ＋
Ｂ）のうち青色光（Ｂ）は青色透過ダイクロイックフィ
ルター1023 _B を透過し、図示右方に出射される。一方、
赤色光（Ｒ）は青色透過ダイクロイックフィルター1023
_B で図示左方に反射され、青色用λ／４光学位相板1022
_B を再度透過することにより、赤色Ｐ偏光光Ｐ_R に変換
される。赤色Ｐ偏光光Ｐ_R は、偏光ビームプリッタ1021
を透過し、赤色用λ／４光学位相板1022_R を透過したの
ち、赤色透過ダイクロイックフィルター1023_R に入射す
る。赤色光（Ｒ）は赤色透過ダイクロイックフィルター
1023_R を透過し、図示左方に出射される。

【００２１】また、白色Ｓ偏光光Ｓ_R+G+B は、赤色用λ
／４光学位相板1022_R を透過したのち、赤色透過ダイク
ロイックフィルター1023_R に入射する。白色光（Ｒ＋Ｇ
＋Ｂ）のうち赤色光（Ｒ）は赤色透過ダイクロイックフ
ィルター1023_R を透過し、図示左方に出射される。一
方、シアン光（Ｇ＋Ｂ）は赤色透過ダイクロイックフィ
ルター1023_R で図示右方に反射され、赤色用λ／４光学
位相板1022_R を再度透過することにより、シアンＰ偏光
光Ｐ_G+B に変換される。シアンＰ偏光光Ｐ_G+B は、偏光
ビームプリッタ1021を透過し、青色用λ／４光学位相板
1022_B を透過したのち、青色透過ダイクロイックフィル
ター1023_B に入射する。シアン光（Ｇ＋Ｂ）のうち青色
光（Ｂ）は青色透過ダイクロイックフィルター1023_B を
透過し、図示右方に出射される。一方、緑色光（Ｇ）は
青色透過ダイクロイックフィルター1023_B で図示左方に
反射され、青色用λ／４光学位相板1022_B を再度透過す
ることにより、緑色Ｓ偏光光Ｓ_G に変換される。緑色Ｓ
偏光光Ｓ_G は、偏光ビームプリッタ1021で図示上方に反
射され、緑色用λ／４光学位相板1022_G を透過したの
ち、緑色透過ダイクロイックフィルター1023_G に入射す
る。緑色光（Ｇ）は緑色透過ダイクロイックフィルター
1023_G を透過し、図示上方に出射される。

【００２２】したがって、この色分解手段を用いる用い
ることにより、光源1011から発せられた白色非偏光光を
赤色円偏光光と緑色円偏光光と青色円偏光光に効率よく
分解することができる。

【００２３】〔発明が解決しようとする課題〕しかしな
がら、図３０に示した液晶プロジェクター1000のよう
に、色分解手段と色合成手段とを一つのクロスダイクロ
イックプリズム1007で実現することは、反射型の液晶パ
ネルを用いる場合には可能であるが、透過型の液晶パネ
ルを用いる場合には不可能である。したがって、透過型
の液晶パネルを用いる場合には、色分解手段と色合成手
段とを別々に設けるとともに、光源との色分解手段と間
に偏光ビームプリッタを配置することとなり、スペース
的に非常に大きくなり、画像投影装置（液晶プロジェク
ター）の装置全体が大型化してしまうという問題があ
る。また、図３１に示した色分解手段では、出射される
各色光は円偏光光であり、また、出射側にさらに１／４
位相板を設け直線偏光光に変換してもＰ偏光光とＳ偏光
光とが混在した光となるため、偏光フィルターの発熱の
問題を解決することができない。

【００２４】本発明の第２の目的は、コンパクトな構成
で偏光フィルターの発熱を防止することができるととも
に、光利用効率のよい画像投影装置を提供することにあ
る。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明の色フィルター装
置は、少なくとも２つ以上の集光手段を有する集光手段
アレイと、該集光手段アレイの前記各集光手段の焦光点
位置近傍に設けられた、透過光の波長域がそれぞれ異な
る少なくとも２種以上の色フィルターが交互に配置され
た色フィルターアレイと、該色フィルターアレイの移動
を制御する移動制御手段とを具備し、該移動制御手段
が、前記集光手段アレイの前記各集光手段から出射され
る光が同時に同種の前記色フィルターにそれぞれ照射さ
れるとともに、該光が照射される前記色フィルターの種
類を所定の時間ごとに順次切り換えるよう前記色フィル
ターアレイを移動させる。

【００２６】または、透過光の光軸方向に重ねられた少
なくとも２つ以上の色フィルター用ライトバルブと、該
各色フィルター用ライトバルブのうちの１つのみを発色
状態とするよう該各色フィルター用ライトバルブをそれ
ぞれ制御する色フィルター用ライトバルブ制御手段とを
含む。

【００２７】本発明の第１の画像投影装置は、光源と、
透過型のライトバルブと、前記光源と前記ライトバルブ
との間に配置された本発明の色フィルター装置と、該色
フィルター装置を透過してくる色光の色に対応する色の
モノクロ画像を前記ライトバルブに表示させるライトバ
ルブ制御手段とを具備することを特徴とする画像投影装
置。

【００２８】本発明の第２の画像投影装置は、白色非偏
光光を発する光源部と、該光源部から入射される前記白
色非偏光光を少なくとも２つの色直線偏光光に分離する
色分解手段と、該色分解手段から入射される前記色直線
偏光光の波長帯の色成分の画像信号に応じて該色直線偏
光光を変調する少なくとも２つの画像表示手段と、該各
画像表示手段からそれぞれ出射される光を合成する合成
手段とを備える画像投影装置において、前記色分解手段
が、前記光源部から発せられた前記白色非偏光光の光軸
とのなす角がほぼ４５度の偏光分離面を有する偏光分離
手段と、該偏光分離手段と前記各画像表示手段との間に
前記光軸に対してほぼ垂直にそれぞれ設けられた、ある
波長帯の光を透過するダイクロイック面をそれぞれ有す
る少なくとも２つの色分解フィルターとを含む。

【００２９】または、白色非偏光光を発する光源部と、
該光源部から入射される前記白色非偏光光を３つの色直
線偏光光に分離する色分解手段と、該色分解手段から入
射される前記色直線偏光光の波長帯の色成分の画像信号
に応じて該色直線偏光光を変調する３つの画像表示手段
と、該各画像表示手段からそれぞれ出射される光を合成
する色合成手段とを備える画像投影装置において、前記
色分解手段が、前記光源部から発せられた前記白色非偏
光光の光軸とのなす角がほぼ４５度の偏光分離面を有す
る偏光分離手段と、該偏光分離手段と前記各画像表示手
段との間に前記光軸に対してほぼ垂直にそれぞれ設けら
れた、ある波長帯の光を透過するダイクロイック面をそ
れぞれ有する３つの色分解フィルターと、前記光源部か
ら発せられた前記白色非偏光光で前記偏光分離手段を透
過する光の光軸上の該偏光分離手段と前記色分解フィル
ターの間および該色分解フィルターと前記画像表示手段
との間にそれぞれ設けられた２つのλ／４光学位相板と
を含む。

【００３０】

【作用】本発明の色フィルター装置は、移動制御手段
が、集光手段アレイの各集光手段から出射される光が同
時に同種の色フィルターにそれぞれ照射されるととも
に、光が照射される色フィルターの種類を所定の時間ご
とに順次切り換えるよう色フィルターアレイを移動させ
ることにより、色フィルターにおける光源像を従来に比
べて非常に小さくすることができる。

【００３１】本発明の第１の画像投影装置は、光源とラ
イトバルブとの間に配置された本発明の色フィルター装
置と、色フィルター装置を透過してくる色光の色に対応
する色のモノクロ画像をライトバルブに表示させるライ
トバルブ制御手段とを具備することにより、色の切り換
え時間を従来に比べて短くすることができる。

【００３２】本発明の第２の画像投影装置は、色分解手
段が、光源部から発せられた白色非偏光光の光軸とのな
す角がほぼ４５度の偏光分離面を有する偏光分離手段
と、偏光分離手段と各画像表示手段との間に前記光軸に
対してほぼ垂直にそれぞれ設けられた、ある波長帯の光
を透過するダイクロイック面をそれぞれ有する少なくと
も２つの色分解フィルターとを含むことにより、色分解
手段から出射される各色照明光についてその偏光方向を
１つにすることができるとともに、光源部から発せられ
た白色非偏光光を効率よく再利用することができる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。

【００３４】図１は、本発明の第１の画像投影装置の第
１の実施例を示す概略構成図である。

【００３５】画像投影装置１０は、白色光を発する、メ
タルハライドランプなどからなる光源１１と、光源１１
から発せられた白色光を集光するための集光手段である
リフレクター１２と、リフレクター１２で集光された白
色光が入射される、複数の二次光源を生成するためのマ
イクロレンズアレイ１３と、マイクロレンズアレイ１３
から出射される白色光が入射される、透過する白色光の
波長帯を時間的に切り換える回転色フィルター１４と、
映像信号Ｖに応じて光の透過量を制御して画像を生成す
る、液晶パネルなどからなるライトバルブ１５と、ライ
トバルブ１５から出射される光をスクリーン３０に投射
する投写レンズ１６と、回転色フィルター１４から出射
される光を効率よくライトバルブ１５に導くための照明
補助レンズ１７と、照明補助レンズ１７から出射される
光を効率よく投写レンズ１６の瞳に導くためのコンデン
サレンズ１８とを含む。

【００３６】また、画像投影装置１０は、外部から入射
される映像信号Ｖより赤，緑および青の各色に対応して
ライトバルブ１５の駆動を制御するための駆動制御信号
Ｃ_Vおよび後述するタイミング信号Ｔを生成する映像信
号制御回路２０と、映像信号制御回路２０から受け取っ
た駆動制御信号Ｃ_V に従ってライトバルブ１５の各画素
を駆動するライトバルブドライバー２１と、回転色フィ
ルター１４の回転の状態や初期位置などの回転色フィル
ター情報Ｉを検出するエンコーダー２２と、映像信号制
御回路２０から受け取ったタイミング信号Ｔおよびエン
コーダー２２から受け取った回転色フィルター情報Ｉよ
り、回転色フィルター１４の回転駆動を制御するための
回転駆動制御信号Ｃ_F を生成する色フィルター駆動制御
回路２３と、色フィルター駆動制御回路２３から受け取
った回転駆動制御信号Ｃ_F に従って回転色フィルター１
４を回転駆動する色フィルタードライバー２４と、ライ
トバルブ１５の駆動および回転色フィルター１４の駆動
がそれぞれズレないように同期させる同期信号Ｓを生成
して、映像信号制御回路２０および色フィルター駆動制
御回路２３に出力する同期信号発生回路２５とを含む。

【００３７】次に、画像投影装置１０の主要な構成要素
について説明する。

【００３８】（１）マイクロレンズアレイ１３ マイクロレンズアレイ１３は、図２に示すように、微小
なレンズ１３₁ の集合体からなるものであり、個々のレ
ンズ１３₁ を小さくすることにより、個々のレンズ１３
₁ の焦点距離ｆを短くすることができる。光源１１は、
理想的には、点光源であることが望ましい。しかし、実
際には、光源１１は有限の大きさをもつため、リフレク
ター１２で反射された白色光は様々な角度をもった光と
なる。そこで、マイクロレンズアレイ１３を用いて個々
のレンズ１３₁ の焦点距離ｆを短くすることにより、角
度をもった光でも二次光像の大きさを小さくすることが
できるため、後述するように、投影効率をよくすること
ができる。

【００３９】（２）回転色フィルター１４ 回転色フィルター１４は、図３に示すように、円板形状
を有し、赤，緑および青のカラーフィルター１４_R,１４
_G,１４_B が周方向に順に繰り返し配置されることによ
り、構成されている。なお、回転色フィルター１４は、
マイクロレンズアレイ１３におけるレンズ１３₁ の配列
に合わせて径方向に対して３つの領域に分割されてお
り、各カラーフィルター１４_R,１４_G,１４_B の周方向の
幅は、中心に近い領域ほど大きくなっている。

【００４０】（３）照明補助レンズ１７ マイクロレンズアレイ１３により二次光源像の位置に集
光された白色光はその後再び発散する。しかし、照明補
助レンズ１７に適当な屈折力をもたせることにより、図
４に示すように、発散する白色光をライトバルブ１５上
に重ねることができるため、光源１１から発せられた白
色光をライトバルブ１５の照明光として有効に利用する
ことができる。

【００４１】ここで、マイクロレンズアレイ１３を構成
する個々のレンズ１３₁ のＦナンバーＦ_NOが、図５に示
すように、ライトバルブ１５の有効径をφとし、二次光
源像の位置からライトバルブ１５までの距離をＬとした
とき、 Ｆ_NO＝１／｛２×ｔａｎ(θ／２)｝ （Ａ１） ただし ｔａｎ(θ／２)＝φ／２Ｌ を満たすように設定されることにより、照明効率を向上
させることができる。なお、図５においては、図１に示
した照明補助レンズ１７とコンデンサレンズ１８とは、
説明の簡単のため、省略されている。

【００４２】（４）コンデンサレンズ１８ ライトバルブ１５の照明に用いられる白色光を投写レン
ズ１６の瞳に効率よく集光するような適当な屈折力をコ
ンデンサレンズ１８にもたせることにより、ライトバル
ブ１５から出射される光を効率よくスクリーン３０に投
射することができる。特に、図６に示すように、マイク
ロレンズアレイ１３による二次光源群の共役像が投写レ
ンズ１６の瞳の近傍にできるように構成することによ
り、投写レンズ１６での光の利用効率をさらによくする
ことができる。なお、図６においては、図１に示した回
転色フィルター１４は、説明の簡単のため、省略されて
いる。

【００４３】（５）映像信号制御回路２０ 映像信号制御回路２０は、図７に示すように、外部から
入力される映像信号Ｖのアナログ赤色画像信号Ａ_R ，ア
ナログ緑色画像信号Ａ_G およびアナログ青色画像信号Ａ
_B をデジタル赤色画像信号Ｄ_R ，デジタル緑色画像信号
Ｄ_G およびデジタル青色画像信号Ｄ_B にそれぞれ変換す
る赤色用Ａ／Ｄ変換回路４１_R ，緑色用Ａ／Ｄ変換回路
４１_G および青色用Ａ／Ｄ変換回路４１_B と、デジタル
赤色画像信号Ｄ_R ，デジタル緑色画像信号Ｄ_G およびデ
ジタル青色画像信号Ｄ_B がそれぞれ格納される赤色用メ
モリ４２_R ，緑色用メモリ４２_G および青色用メモリ４
２ _B と、デジタル赤色画像信号Ｄ_R ，デジタル緑色画像
信号Ｄ_G およびデジタル青色画像信号Ｄ_B を択一的に選
択するためのスイッチ回路４３と、デジタル赤色画像信
号Ｄ_R ，デジタル緑色画像信号Ｄ_G およびデジタル青色
画像信号Ｄ_B をスイッチ回路４３を介して赤色用メモリ
４２_R ，緑色用メモリ４２_G および青色用メモリ４２_B
から高速でそれぞれ読み出して合成する高速読出し合成
回路４４と、高速読出し合成回路４４で合成されたデジ
タル赤色画像信号Ｄ_R ，デジタル緑色画像信号Ｄ_G およ
びデジタル青色画像信号Ｄ_B をアナログ赤色画像信号Ａ
_R ，アナログ緑色画像信号Ａ_G およびアナログ青色画像
信号Ａ_B にそれぞれ変換するＤ／Ａ変換回路４５と、ス
イッチ回路４３の切換え制御用のタイミング信号Ｔを発
生するタイミング信号発生回路４６とを含む。

【００４４】次に、画像投影装置１０の動作について、
図１および図７をそれぞれを参照して説明する。なお、
初期設定色は、赤色とする。

【００４５】画像投影装置１０の電源（不図示）が投入
されると、図７に示した映像信号制御回路２０では、映
像信号Ｖのアナログ赤色画像信号Ａ_R ，アナログ緑色画
像信号Ａ_G およびアナログ青色画像信号Ａ_B は、赤色用
Ａ／Ｄ変換回路４１_R ，緑色用Ａ／Ｄ変換回路４１_G お
よび青色用Ａ／Ｄ変換回路４１_B でデジタル赤色画像信
号Ｄ_R ，デジタル緑色画像信号Ｄ_G およびデジタル青色
画像信号Ｄ_B にそれぞれ並列に変換されたのち、赤色用
メモリ４２_R ，緑色用メモリ４２_G および青色用メモリ
４２_B にそれぞれ格納される。また、スイッチ回路４３
は、タイミング信号発生回路４６で発生されたタイミン
グ信号Ｔにより、高速読出し合成回路４４がデジタル赤
色画像信号Ｄ_R を読み出すように切り換えられる。その
結果、高速読出し合成回路４４は、赤色用Ａ／Ｄ変換回
路４１_R における変換速度の３倍の読出し速度で、赤色
用メモリ４２_R からデジタル赤色画像信号Ｄ_R を読み出
す。読み出されたデジタル赤色画像信号Ｄ_R は、Ｄ／Ａ
変換回路４５によりアナログ赤色画像信号Ａ_R に変換さ
れて、駆動制御信号Ｃ_V として、映像信号制御回路２０
からライトバルブドライバー２１に出力される。これに
より、アナログ赤色画像信号Ａ_R に対応したモノクロ画
像が、ライトバルブ１５に１フレーム分形成される。

【００４６】一方、色フィルター駆動制御回路２３は、
エンコーダー２２から受け取った回転色フィルター情報
Ｉより回転色フィルター１４の位置情報を得るととも
に、タイミング信号発生回路４６から受け取ったタイミ
ング信号Ｔより、選択すべき回転色フィルター１４の色
情報（この場合は、赤）を得る。色フィルター駆動制御
回路２３は、得られた位置情報および色情報に基づい
て、マイクロレンズアレイ１３の各レンズ１３₁ からそ
れぞれ出射される各白色光が透過する位置に回転色フィ
ルター１４の各赤のカラーフィルター１４_R がそれぞれ
くるようにさせる回転駆動制御信号Ｃ_F を生成する。生
成された回転駆動制御信号Ｃ_F は、色フィルター駆動制
御回路２３から色フィルタードライバー２４へ送られ
る。色フィルタードライバー２４は、回転駆動制御信号
Ｃ_F に従って回転色フィルター１４を駆動する。その結
果、回転色フィルター１４の各赤のカラーフィルター１
４_R がそれぞれ、マイクロレンズアレイ１３の各レンズ
１３₁ からそれぞれ出射される各白色光が透過する位置
にくる。

【００４７】以上により、マイクロレンズアレイ１３の
各レンズ１３₁ からそれぞれ出射される各白色光が、回
転色フィルター１４，照明補助レンズ１７，コンデンサ
レンズ１８およびライトバルブをそれぞれ透過したの
ち、投写レンズ１６によってスクリーン３０に投射され
ることにより、１フレーム分の赤色画像がスクリーン３
０に拡大投影される。

【００４８】続いて、スイッチ回路４３は、タイミング
信号発生回路４６で発生されたタイミング信号Ｔによ
り、高速読出し合成回路４４がデジタル緑色画像信号Ｄ
_G を読み出すように切り換えられる。その結果、高速読
出し合成回路４４は、緑色用Ａ／Ｄ変換回路４１_G にお
ける変換速度の３倍の読出し速度で、緑色用メモリ４２
_G からデジタル緑色画像信号Ｄ_G を読み出す。読み出さ
れたデジタル緑色画像信号Ｄ_G は、Ｄ／Ａ変換回路４５
によりアナログ緑色画像信号Ａ_G に変換されて、駆動制
御信号Ｃ_V として、映像信号制御回路２０からライトバ
ルブドライバー２１に出力される。これにより、アナロ
グ緑色画像信号Ａ_G に対応したモノクロ画像が、ライト
バルブ１５に１フレーム分形成される。

【００４９】一方、色フィルター駆動制御回路２３は、
エンコーダー２２から受け取った回転色フィルター情報
Ｉより回転色フィルター１４の位置情報を得るととも
に、タイミング信号発生回路４６から受け取ったタイミ
ング信号Ｔより、選択すべき回転色フィルター１４の色
情報（この場合は、緑）を得る。色フィルター駆動制御
回路２３は、得られた位置情報および色情報に基づい
て、マイクロレンズアレイ１３の各レンズ１３₁ からそ
れぞれ出射される各白色光が透過する位置に回転色フィ
ルター１４の各緑のカラーフィルター１４_G がそれぞれ
くるようにさせる回転駆動制御信号Ｃ_F を生成する。生
成された回転駆動制御信号Ｃ_F は、色フィルター駆動制
御回路２３から色フィルタードライバー２４へ送られ
る。色フィルタードライバー２４は、回転駆動制御信号
Ｃ_F に従って回転色フィルター１４を駆動する。その結
果、各緑のカラーフィルター１４_G がそれぞれ、マイク
ロレンズアレイ１３の各レンズ１３₁ からそれぞれ出射
される各白色光が透過する位置にくる。

【００５０】以上により、マイクロレンズアレイ１３の
各レンズ１３₁ からそれぞれ出射される各白色光が、回
転色フィルター１４，照明補助レンズ１７，コンデンサ
レンズ１８およびライトバルブをそれぞれ透過したの
ち、投写レンズ１６によってスクリーン３０に投射され
ることにより、スクリーン３０に拡大投影される画像
が、１フレーム分の赤色画像から１フレーム分の緑色画
像に切り換えられる。

【００５１】続いて、スイッチ回路４３は、タイミング
信号発生回路４６で発生されたタイミング信号Ｔによ
り、高速読出し合成回路４４がデジタル青色画像信号Ｄ
_B を読み出すように切り換えられる。その結果、高速読
出し合成回路４４は、青色用Ａ／Ｄ変換回路４１_B にお
ける変換速度の３倍の読出し速度で、青色用メモリ４２
_B からデジタル青色画像信号Ｄ_B を読み出す。読み出さ
れたデジタル青色画像信号Ｄ_B は、Ｄ／Ａ変換回路４５
によりアナログ青色画像信号Ａ_B に変換されて、駆動制
御信号Ｃ_V として、映像信号制御回路２０からライトバ
ルブドライバー２１に出力される。これにより、アナロ
グ青色画像信号Ａ_B に対応したモノクロ画像が、ライト
バルブ１５に１フレーム分形成される。

【００５２】一方、色フィルター駆動制御回路２３は、
エンコーダー２２から受け取った回転色フィルター情報
Ｉより回転色フィルター１４の位置情報を得るととも
に、タイミング信号発生回路４６から受け取ったタイミ
ング信号Ｔより、選択すべき回転色フィルター１４の色
情報（この場合は、青）を得る。色フィルター駆動制御
回路２３は、得られた位置情報および色情報に基づい
て、マイクロレンズアレイ１３の各レンズ１３₁ からそ
れぞれ出射される各白色光が透過する位置に回転色フィ
ルター１４の各青のカラーフィルター１４_B がそれぞれ
くるようにさせる回転駆動制御信号Ｃ_F を生成する。生
成された回転駆動制御信号Ｃ_F は、色フィルター駆動制
御回路２３から色フィルタードライバー２４へ送られ
る。色フィルタードライバー２４は、回転駆動制御信号
Ｃ_F に従って回転色フィルター１４を駆動する。その結
果、各青のカラーフィルター１４_B がそれぞれ、マイク
ロレンズアレイ１３の各レンズ１３₁ からそれぞれ出射
される各白色光が透過する位置にくる。

【００５３】以上により、マイクロレンズアレイ１３の
各レンズ１３₁ からそれぞれ出射される各白色光が、回
転色フィルター１４，照明補助レンズ１７，コンデンサ
レンズ１８およびライトバルブをそれぞれ透過したの
ち、投写レンズ１６によってスクリーン３０に投射され
ることにより、スクリーン３０に拡大投影される画像
が、１フレーム分の緑色画像から１フレーム分の青色画
像に切り換えられる。

【００５４】以上の結果、映像信号Ｖの１フレームの期
間内に、１フレーム分の赤色画像，１フレーム分の緑色
画像および１フレーム分の青色画像が順次切り換えられ
てスクリーン３０に拡大投影されることにより、１フレ
ーム分のカラー画像が残像効果により合成される。

【００５５】続いて、上記した動作が繰り返されること
により、所定のフレーム分のカラー画像がスクリーン３
０に拡大投影される。

【００５６】なお、画像投影装置１０では、図８に示す
ように、マイクロレンズアレイ１３の各レンズ１３₁ に
よる回転色フィルター１４における光源像（図示○印）
は非常に小さいため、回転色フィルター１４の各カラー
フィルター１４_R，１４_G，１４_B が切り換わる時間を短
くすることができる。また、回転色フィルター１４の各
カラーフィルター１４_R，１４_G，１４_B を小さい回転角
で切り換えることができるため、回転色フィルター１４
を高速で回転させる必要がなく、回転色フィルター１４
の低速駆動を可能にできる。

【００５７】次に、本実施例の画像投影装置１０の変形
例について説明する。

【００５８】（１）変形例１ 画像投影装置１０では、赤のカラーフィルター１４_R ，
緑のカラーフィルター１４_G および青のカラーフィルタ
ー１４_B の順に各カラーフィルター１４_R，１４_G，１４
_Bを周方向に配置して回転色フィルター１４を構成した
が、たとえば赤のカラーフィルター１４_R，緑のカラー
フィルター１４_G，青のカラーフィルター１４_Bおよび緑
のカラーフィルター１４_G の順に各カラーフィルター１
４_R，１４ _G，１４_Bを周方向に配置して回転色フィルタ
ー１４を構成することにより、人間の眼に刺激の強い緑
色像を多くスクリーン３０に投影させる。

【００５９】（２）変形例２ 光源１１から出射された白色光を集光する集光手段とし
て、リフレクター１２単体を用いるのではなく、リフレ
クター１２とレンズとを組み合わせたものを用いる。

【００６０】（３）変形例３ 回転色フィルター１４を設ける位置として、マイクロレ
ンズアレイ１３の直後の光源像の位置ではなく、コンデ
ンサレンズ１８により生成された共役像の近傍の位置と
する。このような構成にすれば、図９に示すように、マ
イクロレンズアレイ１３と照明補助レンズ１７とを一体
成形により製造した光学レンズ５０を使用することがで
きる。

【００６１】（４）変形例４ 球面形状のマイクロレンズアレイ１３の代わりに、屈折
率分布をもつマイクロレンズアレイを使用する。

【００６２】（５）変形例５ ライトバルブ１５として、たとえば高分子分散型液晶の
ような高速駆動可能なライトバルブを用い、赤，緑およ
び青の画像を１／９０秒ごとに順次切り換えてカラー画
像を表示するように映像信号制御回路１０で制御する。
これにより、１／３０秒で一枚のカラー画像を表示させ
て、通常のテレビ受信機の表示と同様なカラー画像をス
クリーン３０に投影させることができる。なお、高速駆
動が必要なライトバルブを用いた場合でも、色フィルタ
ー駆動制御回路２３により回転色フィルター１４をライ
トバルブの制御に同期して高速制御することができる。

【００６３】（６）変形例６ 光源１１から発せられた白色光のうち、リフレクター１
２を介さずにマイクロレンズアレイ１３に直接入射する
白色光は不要光となるので、図１０に示すように、光源
１１とマイクロレンズアレイ１３との間に遮蔽板５１を
設ける。なお、遮蔽板５１の代わりに、凹面ミラーを用
いて、リフレクター１２を介さずに光源１１からマイク
ロレンズアレイ１３に直接入射する白色光を再び光源１
１へ戻すようにしてもよい。

【００６４】（７）変形例７ メタルハライドランプなどからなる光源１１は有限の大
きさを有するため、マイクロレンズアレイ１３による二
次光源も有限の大きさを有する。そこで、図１１に示す
ように、マイクロレンズアレイ１３による二次光源像の
位置に、マイクロレンズアレイ１３と同様な構成をもつ
第２のマイクロレンズアレイ５２を設ける。これによ
り、第２のマイクロレンズアレイ５２をフィールドレン
ズとして用いて、ライトバルブ１５上での集光効率を上
げることができる。

【００６５】図１２および図１３はそれぞれ、本発明の
第１の画像投影装置の第２の実施例を説明するためのシ
リンドリカルマイクロレンズアレイの構成および色フィ
ルターの構成を示す図である。

【００６６】本実施例の画像投影装置は、図１に示した
マイクロレンズアレイ１３の代わりに、図１２に示すよ
うなシリンドリカルマイクロレンズアレイ６１を有する
点、および、図１に示した回転色フィルター１４の代わ
りに、図１３に示すような格子状の色フィルター６２を
有する点で、図１に示した第１の実施例の画像投影装置
１０と異なる。ここで、色フィルター６２は、赤のカラ
ーフィルター６２_R ，緑のカラーフィルター６２_G およ
び青のカラーフィルター６２_B が図示上下方向に順に繰
り返し配置されることにより、構成されている。

【００６７】したがって、本実施例の画像投影装置で
は、二次光源は点光源群ではなく線光源群となり、格子
状の色フィルター６２は各線光源に対応した位置に配置
される。ここで、格子状の色フィルター６２は、図１３
図示上下方向（図示矢印で示す方向）に往復移動するよ
うにピエゾ素子などによって駆動されることにより、透
過光の色を順次切り換えていく。これにより、色フィル
ター６２の駆動部を小型化することができる。

【００６８】なお、色フィルター６２は、透過光の色が
赤→緑→青→緑→赤の順に切り換えられるように制御さ
れるため、映像信号制御回路２０（図１参照）もまた、
ライトバルブ１５（図１参照）に赤→緑→青→緑→赤の
順にモノラル画像を形成するように動作する。

【００６９】図１に示したコンデンサレンズ１８として
は、球面レンズのほか、トーリックレンズ、または、シ
リンドリカルレンズと球面レンズとを組合せた光学レン
ズを用いることができる。

【００７０】また、マイクロレンズアレイ１３および照
明補助レンズ１７を球面レンズとして、マイクロレンズ
アレイ１３の各レンズ１３₁ を図１４に示すようなハチ
の巣状に配置すると、二次光源群は直線状に生成するよ
うにも考えられるので、本実施例で用いた色フィルター
６２と同様の構成の色フィルターを使用することによ
り、同様の制御が可能となる。

【００７１】図１５は、本発明の第１の画像投影装置の
第３の実施例を示す概略構成図である。

【００７２】本実施例の画像投影装置７０は、図１に示
したマイクロレンズアレイ１３，回転色フィルター１４
および照明補助レンズ１７の代わりにライトバルブ色フ
ィルター７３を有する点、色フィルタードライバー８４
がライトバルブ色フィルター７３を駆動する点、およ
び、エンコーダー２２を有しない点で、図１に示した第
１の実施例の画像投影装置１０と異なる。ここで、ライ
トバルブ色フィルター７３は、白色光透過状態と特定の
色光透過状態とを電気的に制御できるＥＣ（エレクトロ
リック・クロミー）やＧＨＬＣ（ゲストホスト液晶）な
どからなるもので、赤色，緑色および青色をそれぞれを
発色する３つのライトバルブを光軸方向に重ねて配置し
たものである。

【００７３】画像投影装置７０では、図１に示した第１
の実施例の画像投影装置１０と同様にして、ライトバル
ブ７５に赤，緑および青のモノクロ画像が順次形成され
る。また、色フィルター駆動制御回路８３は、映像信号
制御回路８０から受け取ったタイミング信号Ｔに基づい
て色フィルタードライバー８４を制御することにより、
ライトバルブ７５に形成されているモノクロ画像の色と
同じ色のライトバルブが発色状態となり、残りの２つの
ライトバルブが非発色状態となるように、ライトバルブ
色フィルター７３を駆動させる。これにより、スクリー
ン９０にカラー画像が投影される。

【００７４】なお、本実施例の画像投影装置７０は、図
１に示したマイクロレンズアレイ１３を用いずに構成さ
れたが、図１に示した回転色フィルター１４の代わりに
ライトバルブ色フィルター７３を配置するように構成さ
れてもよい。この場合には、ライトバルブ色フィルター
７３を構成する各ライトバルブはそれぞれ、白色光を透
過させる開口部が一つのセルとして制御されてもよい
し、マイクロレンズアレイ１３の各レンズ１３₁ の結像
位置に対応して設けられた複数のセルとして制御されて
もよい。ライトバルブ色フィルター７３を構成する各ラ
イトバルブを複数のセルからなる構成にすることによ
り、各セルの色を均一にすることが容易となるため、純
度の高いライトバルブ７５の照明光とすることができ
る。

【００７５】図１６は、本発明の第１の画像投影装置の
第４の実施例を示す概略構成図である。

【００７６】本実施例の画像投影装置200 は、光源201
と、リフレクター202 と、第１のダイクロイックミラー
203 と、第１の反射ミラー204 と、マイクロレンズアレ
イ205 と、回転色フィルター206 と、照明補助レンズ20
7 と、第２の反射ミラー208と、緑色用コンデンサレン
ズ209 と、緑色用ライトバルブ210 と、コンデンサレン
ズ211 と、ライトバルブ212 と、第２のダイクロイック
ミラー213 と、投写レンズ214 とを含む。

【００７７】ここで、光源201 は白色光Ｌ_W を発し、リ
フレクター202 は光源201 から発せられた白色光Ｌ_W を
図示右方に反射させる。第１のダイクロイックミラー20
3 は光源201 から発せられた白色光Ｌ_W の光軸上に設け
られており、白色光Ｌ_W のうち緑色光Ｌ_G を図示下方に
反射させるとともにマゼンタ光Ｌ_R+B を図示右方に透過
させることにより、白色光Ｌ_W を緑色光Ｌ_G とマゼンタ
光Ｌ_R+B とに分解する。第１の反射ミラー204 は、第１
のダイクロイックミラー203 で反射された緑色光Ｌ_G を
図示右方に反射させる。緑色用コンデンサレンズ209
は、第１の反射ミラー204 で反射された緑色光Ｌ_G を投
写レンズ214 の瞳位置に集光させる。緑色用ライトバル
ブ210 は、緑色用コンデンサレンズ209 を透過した緑色
光Ｌ_G を映像信号の緑色画像成分に応じて変調させるこ
とにより、緑色光Ｌ_G を変調緑色光Ｌ_G*に変換する。

【００７８】マイクロレンズアレイ205 は、図１に示し
たマイクロレンズアレイ１３と同様の機能を有し、回転
色フィルター206 は、図１に示した回転色フィルター１
４と同様の機能を有し、照明補助レンズ207 は、図１に
示した照明補助レンズ１７と同様の機能を有し、コンデ
ンサレンズ211 は、図１に示したコンデンサレンズ１８
と同様の機能を有し、ライトバルブ212 は、図１に示し
たライトバルブ１５と同様の機能を有する。ただし、回
転色フィルター206 は赤のカラーフィルターと青のカラ
ーフィルターとを有するだけであり、回転色フィルター
206 からは赤色光Ｌ_R と青色光Ｌ_B とが順次繰り返し出
射される。また、回転色フィルター206から出射される
赤色光Ｌ_R と青色光Ｌ_B とは、第２の反射ミラー208 で
図示下方に反射されたのち、コンデンサレンズ211 およ
びライトバルブ212 に入射する。さらに、ライトバルブ
212 では、赤のモノラル画像と青のモノラル画像とが、
回転色フィルター206 から出射される赤色光Ｌ_R と青色
光Ｌ_B とに同期されて順次繰り返し形成される。その結
果、映像信号の赤色画像成分に応じて変調された変調赤
色光Ｌ_R*と映像信号の青色画像成分に応じて変調された
変調青色光Ｌ_B*とが、ライトバルブ212 から順次繰り返
し出射される。

【００７９】第２のダイクロイックミラー213 は、緑色
用ライトバルブ210 から出射される変調緑色光Ｌ_G*を図
示右方に透過させるとともに、ライトバルブ212 から順
次繰り返し出射される変調赤色光Ｌ_R*および変調青色光
Ｌ_B*を図示右方に反射させることにより、変調緑色光Ｌ
_G*と変調赤色光Ｌ_R*および変調青色光Ｌ_B*とを合成す
る。投写レンズ214 は、合成された変調緑色光Ｌ_G*と変
調赤色光Ｌ_R*および変調青色光Ｌ_B*とをスクリーン220
に投射する。

【００８０】その結果、スクリーン220 上には、緑色画
像が常に投影されており、緑色画像に重ね合わされて赤
色画像と青色画像とが順次切り換えられながら投影され
る。したがって、画像投影装置200 では、人間の目に刺
激のつよい緑色画像を切り換えなしにスクリーン220 に
投影することができるため、投影画像の画質を向上する
ことができる。

【００８１】Ｂ．本発明の第２の画像投影装置について 図１７は、本発明の第２の画像投影装置の第１の実施例
を示す概略構成図である。

【００８２】本実施例の画像投影装置500 は、光源部51
0 と、色分解部520 と、画像表示部と、色合成部と、投
写レンズ550 とからなる。画像投影装置500 の各構成部
について、以下に詳細に説明する。

【００８３】（１）光源部510 画像投影装置500 の光源部510 は、図１８に示すよう
に、白色非偏光光を発する、メタルハライドランプなど
からなる光源511 と、光源511 から発せられた白色非偏
光光を図示右方に反射するリフレクター512 と、光源51
1 のリフレクター512 と反対側に設けられた、不要光
（赤外光や紫外光など）を反射または吸収するカットフ
ィルター513 とを含む。

【００８４】（２）色分解部520 画像投影装置500 の色分解部520 は、図１８に示すよう
に、赤外光，紫外光をカットするカットフィルター513
の光源511 と反対側に設けられた、白色非偏光光をＰ偏
光光およびＳ偏光光に分離する偏光ビームスプリッタ52
1 と、偏光ビームスプリッタ521 の図示上方に設けられ
た、赤色光の波長帯の光を透過する赤色透過ダイクロイ
ックフィルター522_Rと、偏光ビームスプリッタ521 の図
示右方に設けられた、緑色光の波長帯の光を透過する緑
色透過ダイクロイックフィルター522_Gと、偏光ビームス
プリッタ521 の図示下方に設けられた、青色光の波長帯
の光を透過する青色透過ダイクロイックフィルター522_B
と、緑色透過ダイクロイックフィルター522_Gを挟んでそ
れぞれ設けられた、直線偏光を円偏光に変換する第１の
緑色用λ／４光学位相板523_Gおよび第２の緑色用λ／４
光学位相板524_Gとを含む。

【００８５】（３）画像表示部 画像投影装置500 の画像表示部は、図１７に示すよう
に、色分解部520 の図示上方に設けられた赤色画像表示
部530_Rと、色分解部520 の図示右方に設けられた緑色画
像表示部530_Gと、色分解部520 の図示右斜め下方に設け
られた青色画像表示部530_Bとからなる。

【００８６】ここで、赤色画像表示部530_Rは、図１９に
示すように、赤色画像が表示される液晶パネルなどから
なる赤色用ライトバルブ531_Rと、赤色用ライトバルブ53
1_Rの入射側に互いに貼り合わされて設けられた、赤色偏
光光の偏光方向を変換させる第１の赤色用波長板532_Rお
よび第１の赤色用偏光フィルター533_Rと、赤色用ライト
バルブ531_Rの出射側に互いに貼り合わされて設けられ
た、赤色偏光光の偏光方向を変換させる第２の赤色用波
長板534_Rおよび第２の赤色用偏光フィルター535_Rとを含
む。なお、第１の赤色用偏光フィルター533_Rと第２の赤
色用偏光フィルター535_Rとがそれぞれ、赤色用ライトバ
ルブ531_R側とされている。また、緑色画像表示部530_Gお
よび青色画像表示部530_Bもそれぞれ、赤色画像表示部53
0_Rと同様の構成を有する。

【００８７】（４）色合成部 画像投影装置500 の色合成部は、図１７に示すように、
赤色画像表示部530_Rの図示上方に設けられた第１の反射
ミラー541 と、色分解部520 の図示下方に設けられた第
２の反射ミラー542 と、第２の反射ミラー542 の図示右
方に設けられた第３の反射ミラー543 と、緑色画像表示
部530_Gの図示右方かつ青色画像表示部530_Bの図示上方に
設けられた第１の色合成用ダイクロイックミラー544
と、第１の反射ミラー541 の図示右方かつ第１の色合成
用ダイクロイックミラー544 の図示上方に設けられた第
２の色合成用ダイクロイックミラー545 とを含む。

【００８８】ここで、第１の色合成用ダイクロイックミ
ラー544 は、緑色光の波長帯の光を反射するとともに青
色光の波長帯の光を透過する特性を有する。また、第２
の色合成用ダイクロイックミラー545 は、赤色光の波長
帯の光を透過するとともに緑色光および青色光の波長帯
の光を反射する特性を有する。

【００８９】（５）投写レンズ550 投写レンズ550 は、第２の色合成用ダイクロイックミラ
ー545 の図示右方に設けられている。

【００９０】次に、画像投影装置500 の色分解部520 の
動作について、図２０（Ａ），（Ｂ）をそれぞれ参照し
て説明する。

【００９１】光源511 から出射された白色非偏光光およ
び光源511 から出射されリフレクター512 で反射された
白色非偏光光はそれぞれ、カットフィルター513 を透過
したのち、偏光ビームスプリッタ521 に入射する。白色
非偏光光のうち白色Ｐ偏光光Ｐ_R+G+B は、図２０（Ａ）
に示すように、偏光ビームスプリッタ521 を透過したの
ち、第１の緑色用λ／４光学位相板523_Gを透過すること
により白色円偏光光Ｑ _R+G+B に変換される。白色円偏光
光Ｑ_R+G+B のうち緑色円偏光光Ｑ_G は、緑色透過ダイク
ロイックフィルター522_Gを透過したのち第２の緑色用λ
／４光学位相板524_Gを透過することにより、緑色Ｓ偏光
光Ｓ_G に変換されて、色分解部520 から出射する。

【００９２】一方、白色円偏光光Ｑ_R+G+B のうちマゼン
タ円偏光光Ｑ_R+B は、緑色透過ダイクロイックフィルタ
ー522_Gで図示左方に反射されたのち第１の緑色用λ／４
光学位相板_523Gを透過することにより、マゼンタＳ偏光
光Ｓ_R+B に変換される。マゼンタＳ偏光光Ｓ_R+B は、偏
光ビームスプリッタ521 で図示下方に反射されたのち、
青色透過ダイクロイックフィルター522_Bに入射する。マ
ゼンタＳ偏光光Ｓ_R+Bのうち青色Ｓ偏光光Ｓ_B は、青色
透過ダイクロイックフィルター522_Bを透過のち色分解部
520 から出射するが、マゼンタＳ偏光光Ｓ_R+B のうち赤
色Ｓ偏光光Ｓ_Rは、青色透過ダイクロイックフィルター5
22_Bで図示上方に反射される。反射された赤色Ｓ偏光光
Ｓ_R は、偏光ビームスプリッタ521 で図示右方に反射さ
れたのち第１の緑色用λ／４光学位相板523_Gを透過する
ことにより、赤色円偏光光Ｑ_R に変換される。赤色円偏
光光Ｑ_R は、緑色透過ダイクロイックフィルター522_Gで
図示左方に反射されたのち第１の緑色用λ／４光学位相
板523_Gを再度透過することにより、赤色Ｐ偏光光Ｐ_G に
変換される。赤色Ｐ偏光光Ｐ_R は、偏光ビームスプリッ
タ521 を透過したのち、カットフィルター513 を透過し
て光源511 に戻る。また、白色非偏光光のうち白色Ｓ偏
光光Ｓ_R+G+B は、図２０（Ｂ）に示すように、偏光ビー
ムスプリッタ521 で図示上方に反射されたのち、赤色透
過ダイクロイックフィルター522_Rに入射する。白色Ｓ偏
光光Ｓ_R+G+B のうち赤色Ｓ偏光光Ｓ _R は、赤色透過ダイ
クロイックフィルター522_Rを透過して、色分解部520 か
ら出射するが、白色Ｓ偏光光Ｓ_R+G+B のうちシアンＳ偏
光光Ｓ_G+B は、赤色透過ダイクロイックフィルター522_R
で図示下方に反射される。反射されたシアンＳ偏光光Ｓ
_G+B は、偏光ビームスプリッタ521 で図示左方に反射さ
れたのち、カットフィルター513 を透過して光源511 に
戻る。

【００９３】なお、光源511 に戻された赤色Ｐ偏光光Ｐ
_G およびシアンＳ偏光光Ｓ_G+B はそれぞれ、光源511 お
よびリフレクター512 により偏光方向が乱されて、再び
光源511 からの白色非偏光光と同様に出射されて、再利
用される。このとき、再利用の効率向上のため、リフレ
クター512 と偏光ビームスプリッタ521 との間に任意の
波長板を置いてもよい。

【００９４】次に、画像投影装置500 の画像表示部の動
作について、図１９を参照して説明する。

【００９５】赤色透過ダイクロイックフィルター522_R
から出射される光は、上述したように、赤色Ｓ偏光光Ｓ
_R である。これに対して、ＴＮ液晶を用いた赤色用ライ
トバルブ531_R はライトバルブ特有の偏光方向を有する
ので、赤色Ｓ偏光光Ｓ_R は、第１の赤色用波長板532_Rに
より偏光方向が赤色用ライトバルブ531_R の偏光方向に
揃えられたのち、赤色用ライトバルブ531_R に入射され
る。このとき、赤色用ライトバルブ531_R の偏光方向が
赤色Ｓ偏光光Ｓ_R の偏光方向と一致する場合には、第１
の赤色用波長板532_Rは必要ない。また、第１の赤色用波
長板532_Rとして、赤色光の中心波長λ_R に合わせて調整
した波長板を使用してもよい。

【００９６】第１の赤色用波長板532_Rを透過した赤色偏
光光のうち、残存する赤色用ライトバルブ531_Rの偏光方
向と直交する偏光方向を有する偏光光は、第１の赤色用
偏光フィルター533_Rで遮断される。また、赤色用ライト
バルブ531_Rから出射される、画像の赤色成分に応じて変
調された赤色画像光Ｒのうち、赤色用ライトバルブ531_R
の偏光方向と直交する偏光方向を有する光は、第２の赤
色用偏光フィルター535_Rで遮断される。さらに、第２の
赤色用偏光フィルター535_Rを透過してきた赤色画像光Ｒ
は、第２の赤色用波長板534_Rで、偏光方向が第２の色合
成用ダイクロイックミラー545 の偏光方向と一致させら
れる。

【００９７】なお、緑色画像表示部530_Gおよび青色画像
表示部530_Bの動作は、上述した赤色画像表示部530_Rの動
作と同様である。

【００９８】次に、画像投影装置500 の色合成部の動作
について、図１７を参照して説明する。

【００９９】青色透過ダイクロイックフィルター522_B
から出射される青色Ｓ偏光光Ｓ_B （図２０（Ａ）参照）
は、第２の反射ミラー542 で図示右方に反射されたの
ち、第３の反射ミラー543 で図示上方に反射されて、青
色画像表示部530_Bに入射される。青色画像表示部530_Bか
ら出射される、画像の青色成分に応じて変調された青色
画像光Ｂは、第１の色合成用ダイクロイックミラー544
を透過する。また、緑色画像表示部530_Gから出射され
る、画像の緑色成分に応じて変調された緑色画像光Ｇ
は、第１の色合成用ダイクロイックミラー544 で図示上
方に反射される。これにより、青色画像光Ｂと緑色画像
光Ｇとが合成されて、シアン画像光Ｂ＋Ｇに変換され
る。

【０１００】赤色画像表示部530_Rから出射される赤色画
像光Ｒは、第１の反射ミラー541 で図示右方に反射され
たのち、第２の色合成用ダイクロイックミラー545 を透
過する。また、第１の色合成用ダイクロイックミラー54
4 で合成されたシアン画像光Ｇ＋Ｂは、第２の色合成用
ダイクロイックミラー545 で図示右方に反射される。こ
れにより、赤色画像光Ｒとシアン画像光Ｇ＋Ｂとが合成
されて、白色画像光Ｒ＋Ｇ＋Ｂに変換される。白色画像
光Ｒ＋Ｇ＋Ｂが投写レンズ550 によりスクリーン560 に
投射されることにより、スクリーン560 にカラー画像が
拡大投影される。

【０１０１】なお、各画像表示部530_R，530_G，530_Bに、
光源511 からの光を投写レンズ550の瞳上に効率よく集
光する作用を有するレンズをそれぞれ配置してもよい。
また、本実施例では、偏光分離特性を有する誘電体膜を
２つの直角プリズムの境界面に設けた構成の偏光ビーム
スプリッタ521 を用いたが、この偏光ビームスプリッタ
521 の代わりに、Ｐ偏光光とＳ偏光光との透過率が異な
る偏光特性を有する誘電体膜を両面に蒸着した平板のガ
ラスプレートを光源511 から出射される白色非偏光光の
光軸に対して４５°の角度で複数枚並べて配置した構成
の偏光ビームスプリッタを用いてもよい。

【０１０２】赤色透過ダイクロイックフィルター522_R
と緑色透過ダイクロイックフィルター522_G と青色透過
ダイクロイックフィルター522_B とがそれぞれ有する光
透過率の波長依存性の一例を図２１（Ａ）に示し、ま
た、他の一例を図２１（Ｂ）に示す。

【０１０３】図２２は、本発明の第２の画像投影装置の
第２の実施例における光分解部を示す概略構成図であ
る。

【０１０４】本実施例の画像投影装置の光源部610 は、
図１８に示した画像投影装置500 の光源部510 と同様
に、白色非偏光光を発する、メタルハライドランプなど
からなる光源611 と、光源611 から発せられた白色非偏
光光を図示右方に反射するリフレクター612 と、光源61
1 のリフレクター612 と反対側に設けられた、不要光
（赤外光や紫外光など）を反射または吸収するカットフ
ィルター613 とを含む。

【０１０５】また、本実施例の画像投影装置の色分離部
620 は、カットフィルター613 の光源611 と反対側に設
けられた、白色非偏光光を白色Ｐ偏光光および白色Ｓ偏
光光に分離する偏光ビームスプリッタ621 と、偏光ビー
ムスプリッタ621 の図示上面に接合された屈折力のない
赤色透過ダイクロイック接合レンズと、偏光ビームスプ
リッタ621 の図示右側面に接合された第１の緑色用λ／
４光学位相板624_Gと、第１の緑色用λ／４光学位相板62
4_Gの図示右側面に接合された屈折力のない緑色透過ダイ
クロイック接合レンズと、緑色透過ダイクロイック接合
レンズの図示右側面に接合された第２の緑色用λ／４光
学位相板625_Gと、偏光ビームスプリッタ621 の図示下面
に接合された屈折力のない青色透過ダイクロイック接合
レンズとを含む。

【０１０６】ここで、赤色透過ダイクロイック接合レン
ズは、平面側が偏光ビームスプリッタ521 の図示上面に
接合された第１の平凸レンズ622₁と、平面側が第１の平
凸レンズ622₁と反対側になるように第１の平凸レンズ62
2₁に接合された第１の平凹レンズ623₁と、第１の平凸レ
ンズ622₁と第１の平凹レンズ623₁との接合面に設けられ
た、曲率を有する赤色透過ダイクロイック面（不図示）
とからなる。また、緑色透過ダイクロイック接合レンズ
は、平面側が第１の緑色用λ／４光学位相板624_Gの図示
右側面に接合された第２の平凸レンズ622₂と、平面側が
第２の平凸レンズ622₂と反対側になるように第２の平凸
レンズ622₂に接合された第２の平凹レンズ623₂と、第２
の平凸レンズ622₂と第２の平凹レンズ623₂との接合面に
設けられた、曲率を有する緑色透過ダイクロイック面
（不図示）とからなる。さらに、青色透過ダイクロイッ
ク接合レンズは、平面側が偏光ビームスプリッタ521 の
図示下面に接合された第３の平凸レンズ622₃と、平面側
が第３の平凸レンズ622₃と反対側になるように第３の平
凸レンズ622₃に接合された第３の平凹レンズ623₃と、第
３の平凸レンズ622₃と第３の平凹レンズ623₃との接合面
に設けられた、曲率を有する青色透過ダイクロイック面
（不図示）とからなる。

【０１０７】本実施例の画像投影装置の色分離部620 の
動作は、図１８に示した画像投影装置500 の色分離部52
0 と同様であるので、詳しい説明は省略する。ただし、
色分離部620 では、各ダイクロイック面で反射される光
は、各ダイクロイック面の曲率の影響を受けてやや集光
しながら光源611 方向に戻るため、かかる光の再利用効
率を向上させることができる。なお、各ダイクロイック
面を透過する光は、各ダイクロイック面の曲率の影響を
受けることはない。

【０１０８】本実施例の画像投影装置の色分離部620 で
は、各ダイクロイック接合レンズは同一曲率を有した
が、それぞれ異なる同一曲率を有してもよい。また、た
とえば緑色透過ダイクロイック接合レンズのみを用い、
赤色透過ダイクロイック接合レンズおよび青色透過ダイ
クロイック接合レンズの代わりに、図１８に示した赤色
透過ダイクロイックフィルター522_Rおよび青色透過ダイ
クロイックフィルター522_Bをそれぞれ用いてもよい。

【０１０９】図２３は、本発明の第２の画像投影装置の
第３の実施例を示す概略構成図である。

【０１１０】本実施例の画像投影装置700 は、色分解部
720 から青色画像表示部730_Gまでの距離が色分解部720
から赤色画像表示部730_Rまでの距離および色分解部720
から緑色画像表示部730_Gまでの距離よりも長いことに起
因する照明強度のバラツキを補正するため、色分解部72
0 と第２の反射ミラー742 との間に設けられた補助レン
ズ770 を含む点で、図１７に示した第１の実施例の画像
投影装置500 と異なる。すなわち、補助レンズ770 は、
色分解部720 から出射される青色Ｓ偏光光Ｓ_B（図２０
（Ａ）参照）のうち青色画像表示部730_Bの周辺に漏れて
しまう光を適当な屈折力で青色画像表示部730_Bに集める
ことにより、青色画像表示部730_Bに入射される青色Ｓ偏
光光Ｓ_B の強度の低下を防いでいる。

【０１１１】なお、本実施例の画像投影装置700 におい
ても、各画像表示部730_R，730_G，730_Bに、光源711 から
の光を投写レンズ150 の瞳上に効率よく集光する作用を
有するレンズをそれぞれ配置してもよい。

【０１１２】図２４は、本発明の第２の画像投影装置の
第４の実施例を示す概略構成図である。

【０１１３】画像投影装置800 は、光源部810 と、色分
解部820 と、画像表示部と、色合成部と、投写レンズ85
0 とを含む。ここで、光源部810 は、図１７に示した光
源部510 と同様の構成を有する。色分解部820 は、光源
部810 から出射される白色非偏光光の光軸上に設けられ
ており、図１７に示した色分解部510 と同様の構成を有
する。画像投影装置800 の画像表示部は、図２４に示す
ように、色分解部820の図示右斜め上方に設けられた赤
色画像表示部830_Rと、色分解部520 の図示右方に設けら
れた緑色画像表示部830_Gと、色分解部820 の図示右斜め
下方に設けられた青色画像表示部830_Bとからなる。な
お、赤色画像表示部830_Rと緑色画像表示部830_Gと青色画
像表示部830_Bとはそれぞれ、図１７に示した赤色画像表
示部530_Rと緑色画像表示部530_Gと青色画像表示部530_Bと
同様の構成を有する。

【０１１４】画像投影装置800 の色合成部は、図２４に
示すように、色分解部820 の図示上方に設けられた第１
の反射ミラー841 と、色分解部820 の図示下方に設けら
れた第２の反射ミラー842 と、第２の反射ミラー842 の
図示右方に設けられた第３の反射ミラー843 と、赤色画
像表示部830_Rの図示右方に設けられた第４の反射ミラー
844 と、第４の反射ミラー844 と青色画像表示部830_Bと
の間に設けられた色合成光学系とからなる。ここで、色
合成光学系は、色合成用偏光ビームスプリッタ870 と、
緑色画像表示部530_Gと色合成用偏光ビームスプリッタ87
0 との間に順に設けられた第１の色合成用λ／４光学位
相板871 ，色合成用緑色透過ダイクロイックフィルター
872 および第２の色合成用λ／４光学位相板873 とから
なる。

【０１１５】投写レンズ850 は、色合成用偏光ビームス
プリッタ870 の図示右方に設けられている。また、赤色
画像表示部830_R，緑色画像表示部830_Gおよび青色画像表
示部830_Bの入射側にはそれぞれ、各照明光を投写レンズ
850 の瞳上に効率よく集光するための第１乃至第３のコ
ンデンサレンズ881〜882が設けられている。

【０１１６】次に、画像投影装置800 の色合成部の動作
について、詳細に説明する。

【０１１７】画像投影装置800 では、赤色画像光Ｒ，緑
色画像光Ｇおよび青色画像光Ｂは、Ｓ偏光光となるよう
に赤色画像表示部830_R，緑色画像表示部830_Gおよび青色
画像表示部830_Bからそれぞれ出射される。従って、赤色
画像表示部830_Rから出射される赤色画像光Ｒは、第４の
反射ミラー844 で図示下方に反射されて色合成用偏光ビ
ームスプリッタ870 に入射したのち、色合成用偏光ビー
ムスプリッタ870 で図示右方に反射されて色合成用偏光
ビームスプリッタ870 から出射する。また、緑色画像表
示部830_Gから出射される緑色画像光Ｇは、第１の色合成
用λ／４光学位相板871 ，色合成用緑色透過ダイクロイ
ックフィルター872 および第２の色合成用λ／４光学位
相板873 を順次透過することによりＰ偏光光に変換され
たのち、色合成用偏光ビームスプリッタ870 に入射す
る。その結果、緑色画像光Ｇは、色合成用偏光ビームス
プリッタ870 を透過する。さらに、青色画像表示部830_B
から出射される青色画像光Ｂは、色合成用偏光ビームス
プリッタ870 に入射したのち、色合成用偏光ビームスプ
リッタ870 で図示左方に反射されて色合成用偏光ビーム
スプリッタ870 から出射する。色合成用偏光ビームスプ
リッタ870 から出射した青色画像光Ｂは、第２の色合成
用λ／４光学位相板873 を透過し、色合成用緑色透過ダ
イクロイックフィルター872 で図示右方に反射されたの
ち、第２の色合成用λ／４光学位相板873 を再度透過す
ることにより、Ｐ偏光光に変換される。Ｐ偏光光に変換
された青色画像光Ｂは、色合成用偏光ビームスプリッタ
870 に再度入射したのち、色合成用偏光ビームスプリッ
タ870 を透過する。

【０１１８】以上により、赤色画像光Ｒと緑色画像光Ｇ
と青色画像光Ｂとは、色合成用偏光ビームスプリッタ87
0 で合成されて、白色画像光Ｒ＋Ｇ＋Ｂに変換される。
なお、白色画像光Ｒ＋Ｇ＋Ｂは、投写レンズ850 により
スクリーン860 に投射される。これにより、カラー画像
がスクリーン860 に拡大投影される。

【０１１９】画像投影装置800 は、色分解部820 と色合
成部とを同様の構成とすることができる。また、色分解
部820 および色合成部に用いられるすべてのダイクロイ
ックフィルターを光路に対して垂直に設けることができ
るため、スクリーン860 に拡大投影されるカラー画像の
色ムラを緩和することができる。

【０１２０】図２５は、本発明の第２の画像投影装置の
第５の実施例を示す概略構成図である。

【０１２１】本実施例の画像投影装置900 は、第４の反
射ミラー844 の代わりに第１の光路補正プリズム991 を
有する点、および、緑色画像表示部930_Gと第１の色合成
用λ／４光学位相板971 との間に設けられた第２の光路
補正プリズム992 を有する点で、図２４に示した第４の
実施例の画像投影装置800 と異なる。

【０１２２】本実施例の画像投影装置900 は、第１およ
び第２の光路補正プリズム991，992を有することによ
り、各画像表示部930_R，930_G，930_Bと投写レンズ950 と
の間の光路におけるガラス部材が占める光路長を各色光
について同一にすることができる。

【０１２３】図２６は、本発明の第２の画像投影装置の
第６の実施例を示す概略構成図である。

【０１２４】本実施例の画像投影装置2000は、色分解部
2020において、光源部2010から出射された白色非偏光光
を緑色Ｐ偏光光とマゼンタＰ偏光光との２つの直線偏光
光に分解するものであり、光源部2010と色分解部2020
と画像表示部と色合成部と投写レンズ2050とを含む。

【０１２５】ここで、光源部2010は、白色非偏光光を発
する、メタルハライドランプなどからなる光源と、光源
から発せられた白色非偏光光を図示右方に反射するリフ
レクターと、光源のリフレクターと反対側に設けられ
た、不要光（赤外光や紫外光など）を反射または吸収す
るカットフィルターとを備える。

【０１２６】色分解部2020は、光源部2010からの白色非
偏光光をＰ偏光光とＳ偏光光とに分離する偏光ビームス
プリッタと、偏光ビームスプリッタの図示上方に設けら
れた、緑色光の波長帯の光を透過する緑色透過ダイクロ
イックフィルターと、偏光ビームスプリッタの図示右方
に設けられた、赤色光および青色光の波長帯の光を透過
するマゼンタ透過ダイクロイックフィルターとを備え
る。なお、図２７に、緑色透過ダイクロイックフィルタ
ーとマゼンタ透過ダイクロイックフィルターとの透過率
の波長依存性の一例を示す。なお、同図において、破線
が緑色透過ダイクロイックフィルター透過率の波長依存
性を示し、また、実線がマゼンタ透過ダイクロイックフ
ィルターの透過率の波長依存性を示す。

【０１２７】画像表示部は、色分解部2020の図示上方に
設けられた緑色画像表示部2030_G と、色分解部2020の図
示右方に設けられたマゼンタ画像表示部2030とを備え
る。なお、緑色画像表示部2030_G およびマゼンタ画像表
示部2030はそれぞれ、図１９に示した赤色画像表示部53
0_Rと同様の構成を有するものである。ただし、マゼンタ
画像表示部2030は、図１９に示した第１の赤色用偏光フ
ィルター533_Rに相当する第１のマゼンタ用偏光フィルタ
ーと図１９に示した赤色用ライトバルブ531_Rに相当する
マゼンタ用ライトバルブとの間に、マゼンタ用ライトバ
ルブの各セルに対応してマゼンタ光を赤色光と青色光と
に分解する二色フィルター2090が設けられている点で、
図１９に示した赤色画像表示部530_Rと異なる。

【０１２８】色合成部は、緑色画像表示部2030_G の図示
上方に設けられた第１の反射ミラー2041と、マゼンタ画
像表示部2030の図示右方に設けられた第２の反射ミラー
2042と、第１の反射ミラー2041の図示右方かつ第２の反
射ミラー2042の図示上方に設けられた色合成用ダイクロ
イックミラー2043とを備える。なお、色合成用ダイクロ
イックミラー2043は、緑色光の波長帯の光を透過し、赤
色光および青色光の波長帯の光を図示右方に反射する。

【０１２９】

【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、次の効果を奏する。

【０１３０】請求項１または請求項２記載の発明（本発
明の色フィルター装置）は、色フィルターにおける光源
像を従来に比べて非常に小さくすることができるため、
画像投影装置に使用した場合、画像投影装置の装置全体
の小型化，カラー画像の高精細化およびカラー画像をス
クリーンに投影する効率向上が図れる。

【０１３１】請求項３記載の発明（本発明の第１の画像
投影装置）は、色の切り換え時間を従来に比べて短くす
ることができるため、画像投影装置の装置全体の小型
化，カラー画像の高精細化およびカラー画像をスクリー
ンに投影する効率向上が図れる。

【０１３２】請求項４または請求項５記載の発明（本発
明の第２の画像投影装置）は、色分解手段から出射され
る各色直線偏光光についてその偏光方向を１つにするこ
とができるとともに、光源部から発せられた白色非偏光
光を効率よく再利用することができるため、偏光フィル
ターの発熱を防止することができるとともに、光利用効
率を向上させることができる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の画像投影装置の第１の実施例を
示す概略構成図である。

【図２】図１に示したマイクロレンズアレイの構成を示
す図である。

【図３】図１に示した回転色フィルターの構成を示す図
である。

【図４】図１に示した照明補助レンズの光学的作用を説
明するための図である。

【図５】図１に示したマイクロレンズアレイを構成する
個々のレンズの最適なＦナンバーの設定方法を説明する
ための図である。

【図６】図１に示したコンデンサレンズの光学的作用を
説明するための図である。

【図７】図１に示した映像信号制御回路の構成を示す図
である。

【図８】図１に示した画像投影装置におけるマイクロレ
ンズアレイの各レンズによる回転色フィルターにおける
光源像を説明するための図である。

【図９】図１に示したマイクロレンズアレイと照明補助
レンズとを一体成形したものを示す図である。

【図１０】図１に示した画像投影装置の変形例６を説明
するための図である。

【図１１】図１に示した画像投影装置の変形例７を説明
するための図である。

【図１２】本発明の第１の画像投影装置の第２の実施例
を説明するためのシリンドリカルマイクロレンズアレイ
の構成を示す図である。

【図１３】本発明の第１の画像投影装置の第２の実施例
を説明するための色フィルターの構成を示す図である。

【図１４】マイクロレンズアレイの他の構成を示す図で
ある。

【図１５】本発明の第１の画像投影装置の第３の実施例
を示す概略構成図である。

【図１６】本発明の第１の画像投影装置の第４の実施例
を示す概略構成図である。

【図１７】本発明の第２の画像投影装置の第１の実施例
を示す概略構成図である。

【図１８】図１７に示した画像投影装置の光源部および
色分解部を示す拡大図である。

【図１９】図１７に示した画像投影装置の赤色画像表示
部を示す拡大図である。

【図２０】図１７に示した画像投影装置の色分解部の動
作を説明するための図である。

【図２１】図１８に示した赤色透過ダイクロイックフィ
ルターと緑色透過ダイクロイックフィルターと青色透過
ダイクロイックフィルターとがそれぞれ有する光透過率
の波長依存性を示すグラフであり、（Ａ）はその一例を
示すグラフであり、（Ｂ）はその他の例を示すグラフで
ある。

【図２２】本発明の第２の画像投影装置の第２の実施例
における光分解部を示す概略構成図である。

【図２３】本発明の第２の画像投影装置の第３の実施例
を示す概略構成図である。

【図２４】本発明の第２の画像投影装置の第４の実施例
を示す概略構成図である。

【図２５】本発明の第２の画像投影装置の第５の実施例
を示す概略構成図である。

【図２６】本発明の第２の画像投影装置の第６の実施例
を示す概略構成図である。

【図２７】図２６に示した色分解部が備える緑色透過ダ
イクロイックフィルターとマゼンタ透過ダイクロイック
フィルターとの透過率の波長依存性の一例を示すグラフ
である。

【図２８】特開昭６２−１５０３１７号公報に開示され
ている画像投影装置の一部を示す概略構成図である。

【図２９】特開昭６２−２５９３２号公報に開示されて
いる画像投影装置を示す概略構成図であり、（Ａ）は全
体の構成を示す図、（Ｂ）は回転フィルターの構成を示
す図である。

【図３０】特開平３−６３６９０号公報に開示されてい
る液晶プロジェクターを示す概略構成図である。

【図３１】特開平４−１１３３０９号公報に開示されて
いる、光源から発せられた白色非偏光光を赤色直線偏光
光，緑色直線偏光光および青色直線偏光光に分解する色
分解手段を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１０，７０，200 画像投影装置 １１，７１，201 光源 １２，７２，202 リフレクター １３，205 マイクロレンズアレイ １３₁ レンズ １４，206 回転色フィルター １４_R，６２_R 赤のカラーフィルター １４_G，６２_G 緑のカラーフィルター １４_B，６２_B 青のカラーフィルター １５，７５，212 ライトバルブ １６，７６，214 投写レンズ １７，207 照明補助レンズ １８，７４，211 コンデンサレンズ ２０，８０ 映像信号制御回路 ２１，８１ ライトバルブドライバー ２２ エンコーダー ２３，８３ 色フィルター駆動制御回路 ２４，８４ 色フィルタードライバー ２５，８５ 同期信号発生回路 ３０，９０，220 スクリーン ４１_R 赤色用Ａ／Ｄ変換回路 ４１_G 緑色用Ａ／Ｄ変換回路 ４１_B 青色用Ａ／Ｄ変換回路 ４２_R 赤色用メモリ ４２_G 緑色用メモリ ４２_B 青色用メモリ ４３ スイッチ回路 ４４ 高速読出し合成回路 ４５ Ｄ／Ａ変換回路 ４６ タイミング信号発生回路 ５０ 光学レンズ ５１ 遮蔽板 ５２ 第２のマイクロレンズアレイ ６１ シリンドリカルマイクロレンズアレイ ６２ 色フィルター ７３ ライトバルブ色フィルター 203 第１のダイクロイックミラー 204 第１の反射ミラー 208 第２の反射ミラー 209 緑色用コンデンサレンズ 210 緑色用ライトバルブ 213 第２のダイクロイックミラー Ｖ 映像信号 Ｃ_V 駆動制御信号 Ｔ タイミング信号 Ｉ 回転色フィルター情報 Ｃ_F 回転駆動制御信号 Ｓ 同期信号 φ ライトバルブの有効径 Ｌ 二次光源の位置からライトバルブまでの距離 Ａ_R アナログ赤色画像信号 Ａ_G アナログ緑色画像信号 Ａ_B アナログ青色画像信号 Ｄ_R デジタル赤色画像信号 Ｄ_G デジタル緑色画像信号 Ｄ_B デジタル青色画像信号 500，700，800，900，2000 画像投影装置 510，610，710，810，910，2010 光源部 511，611 光源 512，612 リフレクター 513，613 カットフィルター 520，620，720，820，920，2020 色分解部 521，621 偏光ビームスプリッタ 522_R 赤色透過ダイクロイックフィルター 522_G 緑色透過ダイクロイックフィルター 522_B 青色透過ダイクロイックフィルター 523_G，624_G 第１の緑色用λ／４光学位相板 524_G，625_G 第２の緑色用λ／４光学位相板 530_R，730_R，830_R，930_R 赤色画像表示部 530_G，730_G，830_G，930_G，2030_G 緑色画像表示部 530_B，730_B，830_B，930_B 青色画像表示部 531_R 赤色用ライトバルブ 532_R 第１の赤色用波長板 533_R 第１の赤色用偏光フィルター 534_R 第２の赤色用波長板 535_R 第２の赤色用偏光フィルター 541，741，841，941，2041 第１の反射ミラー 542，742，842，942，2042 第２の反射ミラー 543，743，843，943 第３の反射ミラー 544，744 第１の色合成用ダイクロイックミラー 545，745 第２の色合成用ダイクロイックミラー 550，750，850，950，2050 投写レンズ 560，760，860，960，2060 スクリーン 622₁ 第１の平凸レンズ 622₂ 第２の平凸レンズ 622₃ 第３の平凸レンズ 623₁ 第１の平凹レンズ 623₂ 第２の平凹レンズ 623₃ 第３の平凹レンズ 770 補助レンズ 844 第４の反射ミラー 871，971 第１の色合成用λ／４光学位相板 872，972 色合成用緑色透過ダイクロイックフィルタ
ー 873，973 第２の色合成用λ／４光学位相板 881，981 第１のコンデンサレンズ 882，982 第２のコンデンサレンズ 883，983 第３のコンデンサレンズ 991 第１の光路補正プリズム 993 第２の光路補正プリズム 2030 マゼンタ画像表示部 2043 色合成用ダイクロイックミラー Ｐ_R+G+B 白色Ｐ偏光光 Ｑ_R+G+B 白色円偏光光 Ｑ_G 緑色円偏光光 Ｓ_G 緑色Ｓ偏光光 Ｓ_R+B マゼンタＳ偏光光 Ｑ_R+B マゼンタ円偏光光 Ｐ_G 赤色Ｐ偏光光 Ｓ_R 赤色Ｓ偏光光赤 Ｑ_R 色円偏光光 Ｓ_G+B シアンＳ偏光光 Ｓ_B 青色Ｓ偏光光 Ｂ 青色画像光 Ｇ 緑色画像光 Ｇ＋Ｂ シアン画像光 Ｒ 赤色画像光 Ｒ＋Ｇ＋Ｂ 白色画像光

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２つ以上の集光手段を有する
   集光手段アレイと、 該集光手段アレイの前記各集光手段の焦光点位置近傍に
   設けられた、透過光の波長域がそれぞれ異なる少なくと
   も２種以上の色フィルターが交互に配置された色フィル
   ターアレイと、 該色フィルターアレイの移動を制御する移動制御手段と
   を具備し、 該移動制御手段が、前記集光手段アレイの前記各集光手
   段から出射される光が同時に同種の前記色フィルターに
   それぞれ照射されるとともに、該光が照射される前記色
   フィルターの種類を所定の時間ごとに順次切り換えるよ
   う前記色フィルターアレイを移動させることを特徴とす
   る色フィルター装置。
2. 【請求項２】 透過光の光軸方向に重ねられた少なくと
   も２つ以上の色フィルター用ライトバルブと、 該各色フィルター用ライトバルブのうちの１つのみを発
   色状態とするよう該各色フィルター用ライトバルブをそ
   れぞれ制御する色フィルター用ライトバルブ制御手段と
   を含むことを特徴とする色フィルター装置。
3. 【請求項３】 光源と、 透過型のライトバルブと、 前記光源と前記ライトバルブとの間に配置された請求項
   １または請求項２記載の色フィルター装置と、 該色フィルター装置を透過してくる色光の色に対応する
   色のモノクロ画像を前記ライトバルブに表示させるライ
   トバルブ制御手段とを具備することを特徴とする画像投
   影装置。
4. 【請求項４】 白色非偏光光を発する光源部と、該光源
   部から入射される前記白色非偏光光を少なくとも２つの
   色直線偏光光に分離する色分解手段と、該色分解手段か
   ら入射される前記色直線偏光光の波長帯の色成分の画像
   信号に応じて該色直線偏光光を変調する少なくとも２つ
   の画像表示手段と、該各画像表示手段からそれぞれ出射
   される光を合成する合成手段とを備える画像投影装置に
   おいて、 前記色分解手段が、 前記光源部から発せられた前記白色非偏光光の光軸との
   なす角がほぼ４５度の偏光分離面を有する偏光分離手段
   と、 該偏光分離手段と前記各画像表示手段との間に前記光軸
   に対してほぼ垂直にそれぞれ設けられた、ある波長帯の
   光を透過するダイクロイック面をそれぞれ有する少なく
   とも２つの色分解フィルターとを含むことを特徴とする
   画像投影装置。
5. 【請求項５】 白色非偏光光を発する光源部と、該光源
   部から入射される前記白色非偏光光を３つの色直線偏光
   光に分離する色分解手段と、該色分解手段から入射され
   る前記色直線偏光光の波長帯の色成分の画像信号に応じ
   て該色直線偏光光を変調する３つの画像表示手段と、該
   各画像表示手段からそれぞれ出射される光を合成する色
   合成手段とを備える画像投影装置において、 前記色分解手段が、 前記光源部から発せられた前記白色非偏光光の光軸との
   なす角がほぼ４５度の偏光分離面を有する偏光分離手段
   と、 該偏光分離手段と前記各画像表示手段との間に前記光軸
   に対してほぼ垂直にそれぞれ設けられた、ある波長帯の
   光を透過するダイクロイック面をそれぞれ有する３つの
   色分解フィルターと、 前記光源部から発せられた前記白色非偏光光で前記偏光
   分離手段を透過する光の光軸上の該偏光分離手段と前記
   色分解フィルターの間および該色分解フィルターと前記
   画像表示手段との間にそれぞれ設けられた２つのλ／４
   光学位相板とを含むことを特徴とする画像投影装置。