JPH11239311A - 投写型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイクロイックミラーへの入射角の差による
色むらを除去でき、しかも光利用効率の低下のない３板
式の投写型画像表示装置を得る。 【解決手段】 光源部(101)からの光を赤、青、緑に分
離する色光分離手段と、分離された各色光を変調する変
調手段と、変調光束をスクリーン(115)上に拡大投写す
る投写光学系(114)とからなる投写型画像表示装置にお
いて、前記色光分離手段は、青色光を透過し、緑色光を
反射するダイクロイックミラー(105)を有し、透過した
青色光のＰ偏光成分を青色光変調手段(109)で利用し、
反射された緑色光のＳ偏光成分を緑色光変調手段(119)
で利用する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フルカラーの画像
表示を可能とする投写型画像表示装置に関するものであ
る。

【０００２】更に詳しくは、本発明は、光源からの白色
光を赤、緑、青の色光に分解した後、この各色光毎に光
の偏光方向を利用して、外部信号に応じて画像表示可能
なライトバルブを用いて入射光を変調し、得られた変調
光束を投射レンズを用いてスクリーン上に投射する投写
型画像表示装置に関するものである。ここで、変調光束
の合成は、各色光毎に投射レンズを設けスクリーン上で
合成する方法、及び、各色光の変調光束を色合成手段で
合成した後投射レンズで投射する方法のいずれをも含
む。

【０００３】

【従来の技術】ビデオプロジェクターとして液晶パネル
をライトバルブとして用いた投写型画像表示装置が特に
携帯型を中心に市場を形成している。

【０００４】この液晶パネルをライトバルブに用いた装
置は、構成上、単板式と３板式とがある。

【０００５】単板式は、１枚の液晶パネルで赤、緑、青
用の各信号に応じて入射光を変調でき、それぞれの画素
に対応してカラーフィルターを備えた液晶パネルをライ
トバルブとし、液晶パネル上の画像を投写手段で拡大投
射する方式である。

【０００６】また、３板式は、赤、緑、青の各色光の光
路上にそれそれ液晶パネルを設けて各色光に応じた入力
信号によりそれぞれ変調を行い、ライトバルブである各
液晶パネル上の画像を投写手段でスクリーン上に拡大投
写することでフルカラー映像を得る方式である。各色光
の変調光束の合成は、各色光毎に投射手段を設け、スク
リーン上で合成する方法と、装置内で各色光の変調光束
を合成した後に投写手段で拡大投射する方法とがある。

【０００７】前者の単板式は、カラーフィルターを用い
た場合、色分解手段が不要、液晶パネルが１枚でよい、
色合成を行う必要がない等の理由から比較的低価格、小
型化を実現できる。一方では、後者の３板式に比べ解像
度が落ちる、光利用効率が低いと言った短所がある。こ
のような特徴から民生用でも特に画質を問わない低価格
プロジェクターとして供給されている。

【０００８】後者の３板式は、前者に比べ構造が複雑に
なるため大型、高価格になってしまう。しかし、高解像
度化、高効率化と高輝度化を兼ね備えることから、現在
のパソコンのモニターとしてプレゼンテーション機器市
場で大きく需要が伸びているプロジェクターはこの方式
を採るものが主流となっている。

【０００９】以下、図５を用いて従来の３板式構成の液
晶プロジェクターについて説明する。

【００１０】図に示す投写型画像表示装置２００は、ラ
ンダムな偏光光を一方向に出射する光源部２０１を有
し、この光源部２０１から出射されたランダムな偏光光
はリフレクター２０２でリフレクター開口側に出射さ
れ、インテグレーター光学系２０３を経ることで照明範
囲を矩形に変形された後、色分解光学系２０４に入射す
る。

【００１１】入射した光は、まず青透過ダイクロイック
ミラー２０５において青色光が透過して赤、緑色光は反
射せしめられる。青色光は反射ミラー２０６で反射さ
れ、第１の液晶ライトバルブ２０７に達する。

【００１２】一方、赤色光及び緑色光のうち、緑色光は
緑反射ダイクロイックミラー２０８によって反射され、
第２の液晶ライトバルブ２０９に達する。

【００１３】赤色光は、緑反射ダイクロイックミラー２
０８を透過した後、入射側レンズ２１０、リレーレンズ
２１１，及び出射側レンズ２１２からなるリレーレンズ
系に、反射ミラー２１３，及び反射ミラー２１４を加え
て構成された導光手段２１５により第３の液晶ライトバ
ルブ２１６に導かれる。

【００１４】ここで第１、第２、第３の液晶ライトバル
ブ２０７、２０９、２１６は、それぞれ各色光を各色に
対応した映像信号にあわせて変調する。変調された各色
光はダイクロイックプリズム２１７（色合成手段）に入
射する。

【００１５】ダイクロイックプリズム２１７は青反射の
誘電体多層膜と赤反射の誘電体多層膜を十字状に有して
おり、それぞれの変調光束を合成する。ここで合成され
た光束は投写レンズ２１８（投写手段）を透過してスク
リーン２１９上に映像を形成する。

【００１６】上記第１、第２、第３の液晶ライトバルブ
２０７、２０９、２１６は、図６に示したように、或る
任意の偏光方向の光のみを透過し、透過する偏光方向の
光と直交する方向の偏光光は吸収する入射側偏光板２２
０と、入力信号に基づいて透過すべき場合は入射側偏光
板２２０を透過してくる偏光方向の光を旋光して直交す
る方向の偏光光として出射する液晶パネル本体２２１
と、入射側偏光板２２０で透過する偏光方向の光を吸収
し、これと直交する方向の偏光光は透過するよう設けら
れた出射側偏光板２２２とからなっている。ここで入射
側偏光板２２０の透過する偏光方向は液晶パネル本体２
２１のラビング方向で決まる。第１、第２、第３の液晶
ライトバルブ２０７、２０９、２１６の液晶パネル本体
は全て同じものであることから、入射側偏光板２２０及
び出射側偏光板２２２も、赤、緑、青用とも同じものを
用いている。

【００１７】上述した説明で明らかなように、第１、第
２、第３の液晶ライトバルブ２０７、２０９、２１６へ
の入射光のうち、実際に投写に必要な光の偏光方向は
赤、緑、青用とも同じとなる。従って前記色分解光学系
２０４のダイクロイックミラー類、及びミラー類は偏光
方向により分光特性は異なるが、必要な偏光方向の光に
合わせて分光特性を備えるよう設計されている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】前記青透過ダイクロイ
ックミラー２０５の分光透過率データを図７に示す。さ
らにここで反射される緑＋赤の色光は図８に示すような
分光特性となっている。

【００１９】しかし、インテグレーター光学系２０３か
ら第１、第２、第３の液晶ライトバルブ２０７、２０
９、２１６に至る光束は平行光でなく、絞られた光束で
ある。よって、青透過ダイクロイックミラー２０５に入
射する角度が場所（光軸からの距離）によって変わるこ
とから、分光特性がこれに伴って変化する。従ってこの
まま青透過ダイクロイックミラー２０５だけで色決めを
すると画面上で色ムラを生じてしまい画質を損ねる。

【００２０】この問題に対し、従来は、青透過ダイクロ
イックミラー２０５を前述のインテグレーター光学系２
０３からの入射角に合わせて場所により分光特性を変え
たウエッジ型とする方法、又は、インテグレーター光学
系２０３から第１、第２、第３の液晶ライトバルブ２０
７、２０９、２１６に至るいずれかの地点に光軸に直交
してダイクロイックフィルターを配置することにより、
ダイクロイックミラー２０５への入射角差で生じたムラ
成分をカットする方法などを採用することにより、色ム
ラを改善していた。

【００２１】しかし、前者の青透過ダイクロイックミラ
ー２０５を前記ウエッジ型とする方法は、ダイクロイッ
クミラー２０５の蒸着時の工程が複雑となりコストアッ
プを伴う。また、後者の方法では図７の透過率５０％前
後の波長の光を捨てることになり光利用率の低下につな
がってしまうという問題点があった。

【００２２】本発明は、上記の従来の問題を解決し、ダ
イクロイックミラーへの入射角の差による色むら成分を
除去でき、しかもそれによって光利用効率の低下のない
ために、高画質と高効率とを両立することができる投写
型画像表示装置を提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために以下の構成とする。

【００２４】即ち、本発明の第１の構成にかかる投写型
画像表示装置は、偏光方向のランダムな白色の光を一方
向に射出する光源部と、前記光源部からの光を赤、青、
緑の３つの色光に分離する色光分離手段と、前記色光分
離手段からの光束に含まれる偏光光を変調して入力信号
に応じて画像表示を行う液晶ライトバルブを備えた変調
手段と、前記変調手段によって変調された変調光束をス
クリーン上に拡大投写する投写光学系とを有し、前記色
光分離手段は、第１のダイクロイックミラーを含む少な
くとも２枚のダイクロイックミラーからなり、前記第１
のダイクロイックミラーは青色光を透過し、緑色光を反
射する特性を備え、前記第１のダイクロイックミラーを
透過する前記青色光のうち前記第１のダイクロイックミ
ラーに対しＰ偏光成分が前記変調手段で利用され、前記
第１のダイクロイックミラーで反射される前記緑色光の
うち前記第１のダイクロイックミラーに対しＳ偏光成分
が前記変調手段で利用されることを特徴とする。

【００２５】上記の第１の構成にかかる投写型画像表示
装置によれば、色分解光学系に於いて青色光を透過し、
緑色光を反射する第１のダイクロイックミラーを用い、
透過された青色光はＰ偏光、反射された緑＋赤色光はＳ
偏光で利用する。このときの分光特性は後に詳述するよ
うに図２のようになり、透過率５０％の波長は透過と反
射で異なる。この結果、ダイクロイックフィルターで色
決めをする際に入射角の差による色ムラ成分をカットし
ても実際の絵づくりに用いる光は減らないため、明るさ
のロスがない。従って、高画質と高効率を両立すること
ができる。

【００２６】更に変調手段で用いる青光の偏光方向はＰ
偏光とすることで、図２に示したように、前記ダイクロ
イックミラーを透過するが変調手段で利用されず入射側
の偏光板で吸収される青色光Ｓ偏光成分はＰ偏光よりも
短波長側の成分となり、光量が少ない。この結果、入射
側偏光板に与える熱的負担を軽減することが可能とな
る。これにより、信頼性向上、冷却ファンの小型化・静
音化を実現することが出来る。

【００２７】上記の第１の構成において、緑色光用の前
記変調手段、及び青色光用の前記変調手段の入射側に、
入射光光軸に対し直交するようにダイクロイックフィル
ターが設けられていることが好ましい。かかる好ましい
構成によれば、第１のダイクロイックミラーにおける入
射角の違いによって生じる色むら成分の光を除去できる
ので、色むらのない高画質の画像を得ることができる。

【００２８】また、本発明の第２の構成にかかる投写型
画像表示装置は、偏光方向のランダムな白色の光を一方
向に射出する光源部と、前記光源部からの光を赤、青、
緑の３つの色光に分離する色光分離手段と、前記色光分
離手段からの光束に含まれる偏光光を変調して入力信号
に応じて画像表示を行う液晶ライトバルブを備えた変調
手段と、前記変調手段によって変調された変調光束をス
クリーン上に拡大投写する投写光学系とを有し、前記色
光分離手段は、第１のダイクロイックミラーを含む少な
くとも２枚のダイクロイックミラーからなり、前記第１
のダイクロイックミラーは青色光を反射し、緑色光を透
過する特性を備え、前記第１のダイクロイックミラーで
反射される前記青色光のうち前記第１のダイクロイック
ミラーに対しＳ偏光成分が前記変調手段で利用され、前
記第１のダイクロイックミラーを透過する前記緑色光の
うち前記第１のダイクロイックミラーに対しＰ偏光成分
が前記変調手段で利用されることを特徴とする。

【００２９】上記の第２の構成にかかる投写型画像表示
装置によれば、色分解光学系に於いて青色光を反射し、
緑色光を透過する第１のダイクロイックミラーを用い、
反射された青色光はＳ偏光、透過された緑＋赤色光はＰ
偏光で利用する。このときの分光特性は後に詳述するよ
うに図４のようになり、この場合も透過率５０％の波長
は透過と反射で異なる。この結果、上記第１の構成と同
様に、ダイクロイックフィルターで色決めをする際に入
射角の差による色ムラ成分をカットしても実際の絵づく
りに用いる光は減らないため、明るさのロスがない。従
って、高画質と高効率を両立することができる。

【００３０】更に変調手段で用いる青光の偏光方向はＳ
偏光とすることで、図４に示したように、前記ダイクロ
イックミラーでは反射されるが変調手段で利用されず入
射側の偏光板で吸収される青色光Ｐ偏光成分はＳ偏光よ
りも短波長側の成分となり、光量が少ない。この結果、
上記第１の構成と同様に、入射側偏光板に与える熱的負
担を軽減することが可能となる。これにより、信頼性向
上、冷却ファンの小型化・静音化を実現することが出来
る。

【００３１】上記の第２の構成において、緑色光用の前
記変調手段、及び青色光用の前記変調手段の入射側に、
入射光光軸に対し直交するようにダイクロイックフィル
ターが設けられていることが好ましい。かかる好ましい
構成によれば、第１のダイクロイックミラーにおける入
射角の違いによって生じる色むら成分の光を除去できる
ので、色むらのない高画質の画像を得ることができる。

【００３２】また、上記第１及び第２の構成において、
前記変調手段の入射側に位相差板が設けられていること
が好ましい。かかる好ましい構成によれば、各変調手段
に入射する光の偏光方向が全ての色光で同じになるよう
に位相差板を設けることにより、全ての色光に対して同
一の液晶ライトバルブを使用することができる。また、
各色の偏光方向に合わせて位相差板を設けることによ
り、ラビング方向が４５度に設定してある液晶ライトバ
ルブにも対応することができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１は、実施の
形態１の投写型画像表示装置の概略構成図である。

【００３４】図に示す投写型画像表示装置１００は、ラ
ンダムな偏光光を一方向に出射する光源部を有し、光源
１０１から出射されたランダムな偏光光はリフレクター
１０２でリフレクター開口側に出射され、インテグレー
ター光学系１０３を経ることで照明範囲を矩形に変形さ
れた後、色分解光学系１０４に入射する。

【００３５】入射した光のうち、まず青透過ダイクロイ
ックミラー（第１のダイクロイックミラー）１０５にお
いて、青色光が透過して赤、緑色光は反射する。

【００３６】この青透過ダイクロイックミラー１０５は
入射光に対し斜めに備えられている。青透過ダイクロイ
ックミラー１０５の傾きは、図２に示したように、光軸
上を透過する青色光のＰ偏光に対して波長５２０ｎｍで
透過率が５０％となるように設定されている。その後青
色光は青色Ｐ偏光光に最適化された反射ミラー１０６で
反射され、青用入射側偏光板１０７に入射する。

【００３７】この青用入射側偏光板１０７は前記青透過
ダイクロイックミラー１０５に対しＰ偏光の光を透過
し、Ｓ偏光の光を吸収するよう位置決めされている。ま
た、青用入射側偏光板１０７の入射側には５０５ｎｍで
透過率５０％となる特性を有する青透過ダイクロイック
フィルター１０８が設けられており、青透過ダイクロイ
ックミラー１０５における入射角の違いによって生じる
色ムラの原因となる余分の光をカットしている。

【００３８】青用入射側偏光板１０７を透過した光は、
液晶パネル１０９に入射する。液晶パネル１０９は、外
部信号により制御されており、パネル表示部の透過した
い部分に入射した光はその偏光方向を９０度変換して、
また、遮光したい部分に入射した光はその偏光方向を変
換せずに、出射する。

【００３９】液晶パネル１０９を透過した光は、液晶パ
ネル１０９の出射側に配置された出射側偏光板１１０に
入射する。出射側偏光板１１０は、入射側偏光板１０７
と直交した方向に透過軸を持つよう配置されている。こ
の結果、液晶パネル１０９で偏光方向が変換されずに透
過した光はここで吸収され、偏光方向が９０度変換され
て透過した光はここを透過する。

【００４０】このようにして入射光を変調し形成された
青色光による画像は、ダイクロイックプリズム１１１
（色合成手段）に入射する。ダイクロイックプリズム１
１１は青反射の誘電体多層膜１１２と赤反射の誘電体多
層膜１１３とを十字状に交叉して有しており、各色光の
変調光束を合成する。ここで前記青色光は青反射の誘電
体多層膜１１２で反射せしめられ、投写レンズ１１４
（投写手段）を透過してスクリーン１１５上に映像を形
成する。

【００４１】緑、赤色光としては、青透過ダイクロイッ
クミラー１０５で反射された光のうち、青透過ダイクロ
イックミラー１０５に対しＳ偏光光を使用する。Ｓ偏光
光は図２から波長５００ｎｍで透過率５０％となり、
緑、赤色光はここより長い波長成分の光となる。

【００４２】青透過ダイクロイックミラー１０５で反射
された緑、赤色光のうち、緑色光はＳ偏光光に対し５８
５ｎｍで透過率５０％となる赤透過ダイクロイックミラ
ー１１６で反射され、緑用入射側偏光板１１７に入射す
る。

【００４３】この緑用入射側偏光板１１７は前記青透過
ダイクロイックミラー１０５に対しＳ偏光の光を透過
し、Ｐ偏光の光を吸収するよう位置決めされている。ま
た、緑用入射側偏光板１１７の入射側には５１５ｎｍ及
び５６５ｎｍで透過率５０％となる特性を有する緑透過
ダイクロイックフィルター１１８が設けられており、青
透過ダイクロイックミラー１０５における入射角の違い
によって生じる色ムラの原因となる余分の光をカットし
ている。

【００４４】緑用入射側偏光板１１７を透過した光は、
液晶パネル１１９に入射する。液晶パネル１１９は、外
部信号により制御されており、パネル表示部の透過した
い部分に入射した光はその偏光方向を９０度変換して、
また、遮光したい部分に入射した光はその偏光方向を変
換せずに、出射する。

【００４５】液晶パネル１１９を透過した光は、液晶パ
ネル１１９の出射側に配置された出射側偏光板１２０に
入射する。出射側偏光板１２０は、入射側偏光板１１７
と直交した方向に透過軸を持つよう配置されている。こ
の結果、液晶パネル１１９で偏光方向が変換されずに透
過した光はここで吸収され、偏光方向が９０度変換され
て透過した光はここを透過する。

【００４６】このようにして入射光を変調し形成された
緑色光による画像は、ダイクロイックプリズム１１１
（色合成手段）に入射する。ダイクロイックプリズム１
１１に入射した緑色光は、青反射の誘電体多層膜１１２
と赤反射の誘電体多層膜１１３を透過し、投写レンズ１
１４（投写手段）を透過して、スクリーン１１５上に映
像を形成する。

【００４７】赤色光は赤透過ダイクロイックミラー１１
６を透過した後、入射側レンズ１２１、リレーレンズ１
２２，及び出射側レンズ１２３からなるリレーレンズ系
に、反射ミラー１２４，及び反射ミラー１２５を加えて
構成された導光手段により赤用入射側偏光板１２６に入
射する。

【００４８】この赤用入射側偏光板１２６は前記青透過
ダイクロイックミラー１０５に対しＳ偏光の光を透過
し、Ｐ偏光の光を吸収するよう位置決めされている。ま
た、赤用入射側偏光板１２６の入射側には６００ｎｍで
透過率５０％となる特性を有する赤透過ダイクロイック
フィルター１２７が設けられており、赤透過ダイクロイ
ックミラー１１６における入射角の違いによって生じる
色ムラの原因となる余分の光をカットしている。

【００４９】赤用入射側偏光板１２６を透過した光は、
液晶パネル１２８に入射する。液晶パネル１２８は、外
部信号により制御されており、パネル表示部の透過した
い部分に入射した光はその偏光方向を９０度変換して、
また、遮光したい部分に入射した光はその偏光方向を変
換せずに、出射する。

【００５０】液晶パネル１２８を透過した光は、液晶パ
ネル１２８の出射側に配置された出射側偏光板１２９に
入射する。出射側偏光板１２９は、入射側偏光板１２６
と直交した方向に透過軸を持つよう配置されている。こ
の結果、液晶パネル１２８で偏光方向が変換されずに透
過した光はここで吸収され、偏光方向が９０度変換され
て透過した光はここを透過する。

【００５１】このようにして入射光を変調し形成された
赤色光による画像は、ダイクロイックプリズム１１１
（色合成手段）に入射する。ダイクロイックプリズム１
１１に入射した赤色光は、赤反射の誘電体多層膜１１３
で反射せしめられ、投写レンズ１１４（投写手段）を透
過して、スクリーン１１５上に映像を形成する。

【００５２】但し、以上に示した波長の値は参考値であ
り何ら本発明を制限するものでない。

【００５３】以上の構成による本実施の形態では、青透
過ダイクロイックミラー１０５を透過することによりＰ
偏光において軸上で５２０ｎｍでカットされた青色光
は、青透過ダイクロイックフィルター１０８にて５０５
ｎｍでカットされる。また、青透過ダイクロイックミラ
ー１０５で反射されることによりＳ偏光において軸上で
５００ｎｍでカットされた緑色光は、緑透過ダイクロイ
ックフィルター１１８にて５１５ｎｍでカットされる。
この青透過ダイクロイックフィルター１０８及び緑透過
ダイクロイックフィルター１１８が更にカットする波長
幅１５ｎｍ（５２０−５０５，５１５−５００）は、青
透過ダイクロイックミラー１０５における中心（軸上）
に対する周辺の入射角の差による色ムラ分を除去するた
めのものである。このように本発明によれば、色ムラの
ない画像を得ながらも、最終的に使えない光の波長帯域
を５１５−５０５＝１０ｎｍ分で抑えることが出来、光
利用高効率を上げることが出来る。本発明によらず同等
の高画質化を図った前記の従来例の場合には、１５×２
＝３０ｎｍ分の光が利用でき無くなることは明らかであ
る。但しここで示した１５ｎｍの幅は入射光の平行度や
ダイクロイックミラーの構成により変わるものであるか
ら必ずしもこの数字に限定されるものでなく、システム
に合わせて適宜変更しうる数値である。

【００５４】上記と同じことが緑と赤の分離についても
言えるが、緑赤間の黄色成分の波長は緑、赤単色の色純
度を低下させてしまい絵づくりに不要な光であることか
ら、本発明による必要はない。したがって本実施の形態
では赤色光をＳ偏光で利用できる構成としたがこれに限
定されるものではない。

【００５５】また、上記実施の形態では、青色光成分と
して青透過ダイクロイックミラー１０５によりＰ偏光に
おいて５２０ｎｍでカットしたが、このカット波長を更
に短い波長、たとえば５１０ｎｍとし、青透過ダイクロ
イックフィルター１０８でカットする波長を５００ｎｍ
とすることもでき、このとき実際使う光であるＰ偏光の
光は５００ｎｍでカットされた光となる。

【００５６】上記のいずれの場合であっても、青用入射
側偏光板１０７が吸収する不要光としてのＳ偏光の光
は、図２に一例を示したように、Ｐ偏光のカット波長よ
り２０ｎｍ程度短波長側でカットされた光となることか
ら、青用入射側偏光板１０７が吸収する光が減り、青用
入射側偏光板１０７の熱的負担を軽減することが可能に
なる。

【００５７】上記実施の形態では色によって液晶パネル
に入射する光の偏光方向が異なることから、偏光方向に
応じた液晶パネルを用いる必要がある。しかしながら、
入射側偏光板の入射側に位相差板を配置して偏光方向を
変え、各液晶パネルに入射する光の偏光方向を同一にす
れば、全て同じ液晶パネルを使用することができる。ま
た液晶パネルのラビング方向が４５度に設定してある場
合でも、各色の光路に於いて各偏光方向に合わせた位相
差板を設定することで対応することが出来る。

【００５８】また、ここでは透過型液晶パネルを用いて
説明したが、偏光を用いたライトバルブであればこれに
制限されず、反射型液晶パネルに対しても適用可能であ
る。

【００５９】本発明は色分解ダイクロイックミラーの特
性と用いる光の偏光方向、最終的に必要な波長の関係に
特徴を有する。従って、上記実施の形態に於いては色合
成手段にプリズムを用いて赤、緑、青の画像を合成して
いるが必ずしもこの構成に限定されるものではない。例
えば、ダイクロイックミラーをクロス状に配置した構成
や、あるいは色分解、色合成を平行に配置したダイクロ
イックミラー等で行う構成とした場合にも本発明は応用
可能であることは言うまでもない。また本発明に於いて
は必ずしも色合成光学系は必要なく、各色の画像に最適
配置した投写光学系をそれぞれ設けてスクリーン上で合
成する構成も可能である。

【００６０】更に、上記実施の形態に於いては色分解光
学系で緑赤分離の前に青緑間の分離を行ったが、先に緑
赤分離を行っても構成可能であることは言うまでもな
い。

【００６１】（実施の形態２）図３は、実施の形態２の
投写型画像表示装置の概略構成図である。

【００６２】図に示す投写型画像表示装置１００は、ラ
ンダムな偏光光を一方向に出射する光源部を有し、光源
１０１から出射されたランダムな偏光光はリフレクター
１０２でリフレクター開口側に出射され、インテグレー
ター光学系１０３を経ることで照明範囲を矩形に変形さ
れた後、色分解光学系１０４に入射する。

【００６３】入射した光のうち、まず青反射ダイクロイ
ックミラー（第１のダイクロイックミラー）１３０にお
いて、青色光が反射され赤、緑色光は透過する。

【００６４】この青反射ダイクロイックミラー１３０は
入射光に対し斜めに備えられている。青反射ダイクロイ
ックミラー１３０の傾きは、図４に示したように、光軸
上で反射される青色光のＳ偏光に対して波長５２０ｎｍ
で反射率が５０％となるように設定されている。その後
青色光は青色Ｓ偏光光に最適化された反射ミラー１３１
で反射され、青用入射側偏光板１３２に入射する。

【００６５】この青用入射側偏光板１３２は前記青反射
ダイクロイックミラー１３０に対しＳ偏光の光を透過
し、Ｐ偏光の光を吸収するよう位置決めされている。ま
た、青用入射側偏光板１３２の入射側には５０５ｎｍで
透過率５０％となる特性を有する青透過ダイクロイック
フィルター１３３が設けられており、青反射ダイクロイ
ックミラー１３０における入射角の違いによって生じる
色ムラの原因となる余分の光をカットしている。

【００６６】青用入射側偏光板１３２を透過した光は、
液晶パネル１３４に入射する。液晶パネル１３４は、外
部信号により制御されており、パネル表示部の透過した
い部分に入射した光はその偏光方向を９０度変換して、
また、遮光したい部分に入射した光はその偏光方向を変
換せずに、出射する。

【００６７】液晶パネル１３４を透過した光は、液晶パ
ネル１３４の出射側に配置された出射側偏光板１３５に
入射する。出射側偏光板１３５は、入射側偏光板１３２
と直交した方向に透過軸を持つよう配置されている。こ
の結果、液晶パネル１３４で偏光方向が変換されずに透
過した光はここで吸収され、偏光方向が９０度変換され
て透過した光はここを透過する。

【００６８】このようにして入射光を変調し形成された
青色光による画像は、ダイクロイックプリズム１１１
（色合成手段）に入射する。ダイクロイックプリズム１
１１は青反射の誘電体多層膜１１２と赤反射の誘電体多
層膜１１３とを十字状に交叉して有しており、各色光の
変調光束を合成する。ここで前記青色光は青反射の誘電
体多層膜１１２で反射せしめられ、投写レンズ１１４
（投写手段）を透過してスクリーン１１５上に映像を形
成する。

【００６９】緑、赤色光としては、青反射ダイクロイッ
クミラー１３０を透過した光のうち、青反射ダイクロイ
ックミラー１３０に対しＰ偏光光を使用する。Ｐ偏光光
は図４から波長５００ｎｍで透過率５０％となり、緑、
赤色光はここより長い波長成分の光となる。

【００７０】青反射ダイクロイックミラー１３０を透過
した緑、赤色光のうち、緑色光はＰ偏光光に対し５８５
ｎｍで透過率５０％となる赤透過ダイクロイックミラー
１３６で反射され、緑用入射側偏光板１３７に入射す
る。

【００７１】この緑用入射側偏光板１３７は前記青反射
ダイクロイックミラー１３０に対しＰ偏光の光を透過
し、Ｓ偏光の光を吸収するよう位置決めされている。ま
た、緑用入射側偏光板１３７の入射側には５１５ｎｍ及
び５６５ｎｍで透過率５０％となる特性を有する緑透過
ダイクロイックフィルター１３８が設けられており、青
反射ダイクロイックミラー１３０における入射角の違い
によって生じる色ムラの原因となる余分の光をカットし
ている。

【００７２】緑用入射側偏光板１３７を透過した光は、
液晶パネル１３９に入射する。液晶パネル１３９は、外
部信号により制御されており、パネル表示部の透過した
い部分に入射した光はその偏光方向を９０度変換して、
また、遮光したい部分に入射した光はその偏光方向を変
換せずに、出射する。

【００７３】液晶パネル１３９を透過した光は、液晶パ
ネル１３９の出射側に配置された出射側偏光板１４０に
入射する。出射側偏光板１４０は、入射側偏光板１３７
と直交した方向に透過軸を持つよう配置されている。こ
の結果、液晶パネル１３９で偏光方向が変換されずに透
過した光はここで吸収され、偏光方向が９０度変換され
て透過した光はここを透過する。

【００７４】このようにして入射光を変調し形成された
緑色光による画像は、ダイクロイックプリズム１１１
（色合成手段）に入射する。ダイクロイックプリズム１
１１に入射した緑色光は、青反射の誘電体多層膜１１２
と赤反射の誘電体多層膜１１３を透過し、投写レンズ１
１４（投写手段）を透過して、スクリーン１１５上に映
像を形成する。

【００７５】赤色光は赤透過ダイクロイックミラー１３
６を透過した後、入射側レンズ１２１、リレーレンズ１
２２，及び出射側レンズ１２３からなるリレーレンズ系
に、反射ミラー１２４，及び反射ミラー１２５を加えて
構成された導光手段により赤用入射側偏光板１４１に入
射する。

【００７６】この赤用入射側偏光板１４１は前記青反射
ダイクロイックミラー１３０に対しＰ偏光の光を透過
し、Ｓ偏光の光を吸収するよう位置決めされている。ま
た、赤用入射側偏光板１４１の入射側には６００ｎｍで
透過率５０％となる特性を有する赤透過ダイクロイック
フィルター１４２が設けられており、赤透過ダイクロイ
ックミラー１３６における入射角の違いによって生じる
色ムラの原因となる余分の光をカットしている。

【００７７】赤用入射側偏光板１４１を透過した光は、
液晶パネル１４３に入射する。液晶パネル１４３は、外
部信号により制御されており、パネル表示部の透過した
い部分に入射した光はその偏光方向を９０度変換して、
また、遮光したい部分に入射した光はその偏光方向を変
換せずに、出射する。

【００７８】液晶パネル１４３を透過した光は、液晶パ
ネル１４３の出射側に配置された出射側偏光板１４４に
入射する。出射側偏光板１４４は、入射側偏光板１４１
と直交した方向に透過軸を持つよう配置されている。こ
の結果、液晶パネル１４３で偏光方向が変換されずに透
過した光はここで吸収され、偏光方向が９０度変換され
て透過した光はここを透過する。

【００７９】このようにして入射光を変調し形成された
赤色光による画像は、ダイクロイックプリズム１１１
（色合成手段）に入射する。ダイクロイックプリズム１
１１に入射した赤色光は、赤反射の誘電体多層膜１１３
で反射せしめられ、投写レンズ１１４（投写手段）を透
過して、スクリーン１１５上に映像を形成する。

【００８０】但し、以上に示した波長の値は参考値であ
り何ら本発明を制限するものでない。

【００８１】この実施の形態２においても実施の形態１
と同様に、青反射ダイクロイックミラー１３０で反射さ
れることによりＳ偏光において軸上で５２０ｎｍでカッ
トされた青色光は、青透過ダイクロイックフィルター１
３３にて５０５ｎｍでカットされる。また、青反射ダイ
クロイックミラー１３０を透過することによりＰ偏光に
おいて軸上で５００ｎｍでカットされた緑色光は、緑透
過ダイクロイックフィルター１３８にて５１５ｎｍでカ
ットされる。この青透過ダイクロイックフィルター１３
３及び緑透過ダイクロイックフィルター１３８が更にカ
ットする波長幅１５ｎｍ（５２０−５０５，５１５−５
００は、青反射ダイクロイックミラー１３０における中
心（軸上）に対する周辺の入射角の差による色ムラ分を
除去するためのものである。このように本発明によれ
ば、実施の形態１と同様に、色ムラのない画像を得なが
らも、最終的に使えない光の波長帯域を５１５−５０５
＝１０ｎｍ分で抑えることが出来、光利用高効率を上げ
ることが出来る。本発明によらず同等の高画質化を図っ
た前記の従来例の場合には、１５×２＝３０ｎｍ分の光
が利用でき無くなることは明らかである。但しここで示
した１５ｎｍの幅は入射光の平行度やダイクロイックミ
ラーの構成により変わるものであるから必ずしもこの数
字に限定されるものでなく、システムに合わせて適宜変
更しうる数値である。

【００８２】緑と赤の分離については実施の形態１と同
様に本発明による必要はない。また、赤色光の偏光方向
は限定されるものではない。

【００８３】また、この実施の形態２でも実施の形態１
と同様に、熱的負担を軽減することが可能なことは言う
までもない。

【００８４】本実施の形態２に於いても実施の形態１と
同様に、位相差板を設置することにより、全て同じ液晶
パネルを使用することもでき、また、ラビング方向が４
５度の液晶パネルにも対応することが出来る。

【００８５】また、本実施の形態２でも透過型液晶パネ
ルを用いて説明したが、偏光を用いたライトバルブであ
ればこれに限定されず、反射型液晶パネルに対しても適
用可能である。

【００８６】本発明は色分解ダイクロイックミラーの特
性と用いる光の偏光方向、最終的に必要な波長の関係に
特徴を有する。従って、本実施の形態に於いても色合成
手段にプリズムを用いて赤、緑、青の画像を合成してい
るが必ずしもこの構成に限定されるものではない。例え
ば、ダイクロイックミラーをクロス状に配置した構成
や、あるいは色分解、色合成を平行に配置したダイクロ
イックミラー等で行う構成とした場合にも本発明は応用
可能であることは言うまでもない。また本実施の形態に
於いても必ずしも色合成光学系は必要なく、各色の画像
に最適配置した投写光学系をそれぞれ設けてスクリーン
上で合成する構成も可能である。

【００８７】更に、上記実施の形態に於いても色分解光
学系で緑赤分離の前に青緑間の分離を行ったが、先に緑
赤分離を行っても構成可能であることは言うまでもな
い。

【００８８】

【発明の効果】本発明にかかる投写型画像表示装置によ
れば、ダイクロイックフィルターで色決めをする際に入
射角の差による色ムラ成分をカットしても実際の絵づく
りに用いる光は減らないため、明るさのロスがない。従
って、高画質と高効率を両立することができる。

【００８９】また、入射側偏光板に与える熱的負担を軽
減することができるので、信頼性向上、冷却ファンの小
型化・静音化を実現することが出来る。

【００９０】以上のように、本発明の投写型画像表示装
置は、画質と光利用効率がともに優れ、信頼性が高く、
冷却ファンの小型化・静音化が可能であることから、液
晶パネルをライトバルブとして用いた画像表示装置に広
く使用することができる。例えば、高解像度化、高効率
化、高輝度化が要求されるプレゼンテーション用のパソ
コンのモニターとして使用することができる。また、小
型化、軽量化が要求される携帯型のビデオプロジェクタ
ーとして使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１にかかる投写型画像表
示装置の構成図である。

【図２】 図１の装置に使用される青透過ダイクロイッ
クミラーの分光特性を示した図である。

【図３】 本発明の実施の形態２にかかる投写型画像表
示装置の構成図である。

【図４】 図２の装置に使用される青反射ダイクロイッ
クミラーの分光特性を示した図である。

【図５】 従来の３板式液晶投写型画像表示装置の構成
図である。

【図６】 従来の液晶ライトバルブの具体的な構成図で
ある。

【図７】 従来の青透過ダイクロイックミラーの分光特
性を示した図である。

【図８】 従来の緑光、赤光の分光特性を示した図であ
る。

【符号の説明】

１００，２００ 投写型画像表示装置 １０１，２０１ 光源部 １０２，２０２ リフレクター １０３，２０３ インテグレーター光学系 １０４，２０４ 色分解光学系 １０５，２０５ 青透過ダイクロイックミラー １０６，１２４，１２５，１３１，２０６，２１３，２
１４ 反射ミラー １０７，１３２ 青用入射側偏光板 １０８，１３３ 青透過ダイクロイックフィルター １０９，１１９，１２８，１３４，１３９，１４３ 液
晶パネル １１０，１２０，１２９，１３５，１４０，１４４ 出
射側偏光板 １１１ ダイクロイックプリズム １１２ 青反射の誘電体多層膜 １１３ 赤反射の誘電体多層膜 １１４，２１８ 投写レンズ １１５，２１９ スクリーン １１６，１３６ 赤透過ダイクロイックミラー １１７，１３７ 緑用入射側偏光板 １１８，１３８ 緑透過ダイクロイックフィルター １２１，２１０ 入射側レンズ １２２，２１１ リレーレンズ １２３，２１２ 出射側レンズ １２６，１４１ 赤色用入射側偏光板 １２７，１４２ 赤透過ダイクロイックフィルター １３０ 青反射ダイクロイックミラー ２０７ 第１の液晶ライトバルブ ２０８ 緑反射ダイクロイックミラー ２０９ 第２の液晶ライトバルブ ２１５ 導光手段 ２１６ 第３の液晶ライトバルブ ２１７ ダイクロイックプリズム ２２０ 入射側偏光板 ２２１ 液晶パネル本体 ２２２ 出射側偏光板

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６０ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６０Ｄ Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｃ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 偏光方向のランダムな白色の光を一方向
   に射出する光源部と、 前記光源部からの光を赤、青、緑の３つの色光に分離す
   る色光分離手段と、 前記色光分離手段からの光束に含まれる偏光光を変調し
   て入力信号に応じて画像表示を行う液晶ライトバルブを
   備えた変調手段と、 前記変調手段によって変調された変調光束をスクリーン
   上に拡大投写する投写光学系とを有し、 前記色光分離手段は、第１のダイクロイックミラーを含
   む少なくとも２枚のダイクロイックミラーからなり、 前記第１のダイクロイックミラーは青色光を透過し、緑
   色光を反射する特性を備え、 前記第１のダイクロイックミラーを透過する前記青色光
   のうち前記第１のダイクロイックミラーに対しＰ偏光成
   分が前記変調手段で利用され、 前記第１のダイクロイックミラーで反射される前記緑色
   光のうち前記第１のダイクロイックミラーに対しＳ偏光
   成分が前記変調手段で利用されることを特徴とする投写
   型画像表示装置。
2. 【請求項２】 緑色光用の前記変調手段、及び青色光用
   の前記変調手段の入射側に、入射光光軸に対し直交する
   ようにダイクロイックフィルターが設けられている請求
   項１に記載の投写型画像表示装置。
3. 【請求項３】 偏光方向のランダムな白色の光を一方向
   に射出する光源部と、 前記光源部からの光を赤、青、緑の３つの色光に分離す
   る色光分離手段と、 前記色光分離手段からの光束に含まれる偏光光を変調し
   て入力信号に応じて画像表示を行う液晶ライトバルブを
   備えた変調手段と、 前記変調手段によって変調された変調光束をスクリーン
   上に拡大投写する投写光学系とを有し、 前記色光分離手段は、第１のダイクロイックミラーを含
   む少なくとも２枚のダイクロイックミラーからなり、 前記第１のダイクロイックミラーは青色光を反射し、緑
   色光を透過する特性を備え、 前記第１のダイクロイックミラーで反射される前記青色
   光のうち前記第１のダイクロイックミラーに対しＳ偏光
   成分が前記変調手段で利用され、 前記第１のダイクロイックミラーを透過する前記緑色光
   のうち前記第１のダイクロイックミラーに対しＰ偏光成
   分が前記変調手段で利用されることを特徴とする投写型
   画像表示装置。
4. 【請求項４】 緑色光用の前記変調手段、及び青色光用
   の前記変調手段の入射側に、入射光光軸に対し直交する
   ようにダイクロイックフィルターが設けられている請求
   項３に記載の投写型画像表示装置。
5. 【請求項５】 前記変調手段の入射側に位相差板が設け
   られている請求項１又は３に記載の投写型画像表示装
   置。
6. 【請求項６】 前記変調手段から出射された各光束は色
   光合成手段によって合成された後、前記投写光学系によ
   りスクリーン上に拡大投写される請求項１又は３に記載
   の投写型画像表示装置。