JP2002055210A - 色合成光学系、および該色合成光学系を有する投写型表示装置 - Google Patents
色合成光学系、および該色合成光学系を有する投写型表示装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】色合成光学系におけるダイクロミラー面の面の
歪みの発生や、ダイクロミラー面の角度ずれによる投影
像の変形の発生が少なく、量産時に安定して、投射レン
ズの倍率色収差の補正が可能な投写型表示装置を提供す
る。 【解決手段】少なくとも３つのプリズムを備え、互いに
波長域が異なる光を反射する２つのダイクロイックミラ
ー層が、前記３つのプリズムのうちの最も光射出側に位
置するプリズムに隣接するプリズムを挟んで互いに交差
しないように形成され、前記最も光射出側に位置するプ
リズムの光射出面が前記２つのダイクロイックミラー層
の一方へ光を反射する全反射面を兼ねる色合成光学系に
おいて、複数の光変調手段のうちの少なくとも一つの光
変調手段からの光を正あるいは負の屈折力を有する光学
素子を介して受けるように構成する。
歪みの発生や、ダイクロミラー面の角度ずれによる投影
像の変形の発生が少なく、量産時に安定して、投射レン
ズの倍率色収差の補正が可能な投写型表示装置を提供す
る。 【解決手段】少なくとも３つのプリズムを備え、互いに
波長域が異なる光を反射する２つのダイクロイックミラ
ー層が、前記３つのプリズムのうちの最も光射出側に位
置するプリズムに隣接するプリズムを挟んで互いに交差
しないように形成され、前記最も光射出側に位置するプ
リズムの光射出面が前記２つのダイクロイックミラー層
の一方へ光を反射する全反射面を兼ねる色合成光学系に
おいて、複数の光変調手段のうちの少なくとも一つの光
変調手段からの光を正あるいは負の屈折力を有する光学
素子を介して受けるように構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は色合成光学系、およ
び該色合成光学系によって構成した投写型表示装置に関
し、例えば青、緑、赤の３原色で照明された、３枚の液
晶パネルで変調された画像を合成してスクリーンや壁、
その他の表示可能な面にカラー画像を形成する投写型表
示装置に関するものである。
び該色合成光学系によって構成した投写型表示装置に関
し、例えば青、緑、赤の３原色で照明された、３枚の液
晶パネルで変調された画像を合成してスクリーンや壁、
その他の表示可能な面にカラー画像を形成する投写型表
示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、色合成プリズムおよび投写レンズ
を用いて３色合成を行う場合、投写レンズの倍率色収差
があるために、３つの投写画像を完全に一致させること
が困難だった。このような問題点を省みて、特開平８−
２０１７５６号公報においては、２枚のダイクロイック
ミラーと１枚の反射ミラーより構成される色合成手段と
液晶パネルの間に配置されるフィールドレンズの焦点距
離または配置位置を各光路で別々に変えることにより、
投写レンズの倍率色収差を補正可能とした提案がなされ
ている。また、同様に特開平１１―２３１２１８号公報
においても、補正レンズを、クロスダイクロイックプリ
ズムより構成される色合成プリズムと液晶パネルの間に
配置して、投写レンズの倍率色収差を補正可能とした提
案がなされている。
を用いて３色合成を行う場合、投写レンズの倍率色収差
があるために、３つの投写画像を完全に一致させること
が困難だった。このような問題点を省みて、特開平８−
２０１７５６号公報においては、２枚のダイクロイック
ミラーと１枚の反射ミラーより構成される色合成手段と
液晶パネルの間に配置されるフィールドレンズの焦点距
離または配置位置を各光路で別々に変えることにより、
投写レンズの倍率色収差を補正可能とした提案がなされ
ている。また、同様に特開平１１―２３１２１８号公報
においても、補正レンズを、クロスダイクロイックプリ
ズムより構成される色合成プリズムと液晶パネルの間に
配置して、投写レンズの倍率色収差を補正可能とした提
案がなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平８−２０１７５６号公報の装置は、色合成手段に２
枚のダイクロイックミラーと１枚の反射ミラーが用いら
れており、投写レンズの倍率色収差に加えて、該ダイク
ロイックミラーの面の歪みや、ダイクロイックミラー面
を透過する色チャンネルのダイクロイックミラーによる
歪曲収差が発生するため、各チャンネルの投影像の大き
さが計算で予想した大きさにならず、各チャンネルの倍
率補正が良好に行えなかった。特に、ダイクロイックミ
ラーの反射面を使用する色チャンネルでは、ダイクロイ
ックミラー面の歪みによる投影像の倍率変化が大きく、
また、ダイクロイックミラー面の面の歪みが非対称な場
合には、それに対応してスクリーン上の投影像も非対称
な形状になってしまうので、フィールドレンズの焦点距
離や位置を各色チャンネル別に変化させても、投影像を
完全に重ね合わせることが、困難であった。
開平８−２０１７５６号公報の装置は、色合成手段に２
枚のダイクロイックミラーと１枚の反射ミラーが用いら
れており、投写レンズの倍率色収差に加えて、該ダイク
ロイックミラーの面の歪みや、ダイクロイックミラー面
を透過する色チャンネルのダイクロイックミラーによる
歪曲収差が発生するため、各チャンネルの投影像の大き
さが計算で予想した大きさにならず、各チャンネルの倍
率補正が良好に行えなかった。特に、ダイクロイックミ
ラーの反射面を使用する色チャンネルでは、ダイクロイ
ックミラー面の歪みによる投影像の倍率変化が大きく、
また、ダイクロイックミラー面の面の歪みが非対称な場
合には、それに対応してスクリーン上の投影像も非対称
な形状になってしまうので、フィールドレンズの焦点距
離や位置を各色チャンネル別に変化させても、投影像を
完全に重ね合わせることが、困難であった。
【０００４】また、上記特開平１１―２３１２１８号公
報の装置は、色合成に、４つの直角３角柱プリズムより
構成されるクロスダイクロイックプリズムが使用されて
いるので、上記投写レンズの倍率色収差に加えて、プリ
ズムの角度誤差によりダイクロイックミラー面が折れ曲
がるため、投写画像の変形が加わり、赤、緑,青の３種
類の色の投写画像をスクリーン上で完全に重ね合わせる
ことが困難であった。
報の装置は、色合成に、４つの直角３角柱プリズムより
構成されるクロスダイクロイックプリズムが使用されて
いるので、上記投写レンズの倍率色収差に加えて、プリ
ズムの角度誤差によりダイクロイックミラー面が折れ曲
がるため、投写画像の変形が加わり、赤、緑,青の３種
類の色の投写画像をスクリーン上で完全に重ね合わせる
ことが困難であった。
【０００５】そこで、本発明は、上記課題を解決し、色
合成光学系におけるダイクロミラー面の面の歪みの発生
や、ダイクロミラー面の角度ずれによる投影像の変形の
発生が少なく、量産時に安定して、投射レンズの倍率色
収差の補正が可能な投写型表示装置を提供することを目
的とするものである。
合成光学系におけるダイクロミラー面の面の歪みの発生
や、ダイクロミラー面の角度ずれによる投影像の変形の
発生が少なく、量産時に安定して、投射レンズの倍率色
収差の補正が可能な投写型表示装置を提供することを目
的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するために、つぎの（１）〜（１９）のように構成し
たプロジェクタの色合成光学系および投写型表示装置を
提供するものである。 （１）少なくとも３つのプリズムを備え、互いに波長域
が異なる光を反射する２つのダイクロイックミラー層
が、前記３つのプリズムのうちの最も光射出側に位置す
るプリズムに隣接するプリズムを挟んで互いに交差しな
いように形成され、前記最も光射出側に位置するプリズ
ムの光射出面が前記２つのダイクロイックミラー層の一
方へ光を反射する全反射面を兼ねる色合成光学系におい
て、複数の光変調手段のうちの少なくとも一つの光変調
手段からの光を正あるいは負の屈折力を有する光学素子
を介して受けることを特徴とする色合成光学系。 （３）少なくとも３つのプリズムを備え、互いに波長域
が異なる光を反射する２つのダイクロイックミラー層
が、前記３つのプリズムのうちの最も光射出側に位置す
るプリズムに隣接するプリズムを挟んで互いに交差しな
いように形成され、前記最も光射出側に位置するプリズ
ムの光射出面が前記２つのダイクロイックミラー層の一
方へ光を反射する全反射面を兼ねる色合成光学系におい
て、内部に、正あるいは負屈折力を有する領域を有する
ことを特徴とする色合成光学系。 （４）少なくとも４つのプリズムを備え、互いに波長域
が異なる光を反射する２つのダイクロイックミラー層
が、前記３つのプリズムのうちの最も光射出側に位置す
るプリズムに隣接する一組のプリズムを挟んで互いに交
差しないように形成され、前記最も光射出側に位置する
プリズムの光射出面が前記２つのダイクロイックミラー
層の一方へ光を反射する全反射面を兼ねる色合成光学系
において、複数の光変調手段のうちの少なくとも一つの
光変調手段からの光を正あるいは負の屈折力を有する光
学素子を介して受けることを特徴とする色合成光学系。 （５）少なくとも４つのプリズムを備え、互いに波長域
が異なる光を反射する２つのダイクロイックミラー層
が、前記３つのプリズムのうちの最も光射出側に位置す
るプリズムに隣接する一組のプリズムを挟んで互いに交
差しないように形成され、前記最も光射出側に位置する
プリズムの光射出面が前記２つのダイクロイックミラー
層の一方へ光を反射する全反射面を兼ねる色合成光学系
において、光入射面の少なくとも一つには、正あるいは
負の屈折力を有することを特徴とする色合成光学系。 （６）少なくとも４つのプリズムを備え、互いに波長域
が異なる光を反射する２つのダイクロイックミラー層
が、前記３つのプリズムのうちの最も光射出側に位置す
るプリズムに隣接する一組のプリズムを挟んで互いに交
差しないように形成され、前記最も光射出側に位置する
プリズムの光射出面が前記２つのダイクロイックミラー
層の一方へ光を反射する全反射面を兼ねる色合成光学系
において、内部に、正あるいは負屈折力を有する領域を
有することを特徴とする色合成光学系。 （７）前記一組のプリズムは前記４つのプリズムのうち
の前記最も光射出側に位置するプリズムを1番として前
記光射出側から数えて２番目と３番目のプリズムである
ことを特徴とする上記（４）〜（６）のいずれかに記載
の色合成光学系。 （８）前記４つのプリズムのうちの前記最も光射出側に
位置するプリズムを1番として前記光射出側から数えて
２番目と３番目のプリズムの間に正あるいは負の屈折力
を有する光学素子を有することを特徴とする上記（６）
または（７）に記載の色合成光学系。 （９）前記４つのプリズムのうちの前記最も光射出側に
位置するプリズムを1番として前記光射出側から数えて
２番目のプリズムの光入射側に正あるいは負の屈折力を
有する光学素子を有することを特徴とする上記（６）ま
たは（７）に記載の色合成光学系。 （１０）前記４つのプリズムのうちの前記最も光射出側
に位置するプリズムを1番として前記光射出側から数え
て３番目のプリズムの光射出側に正あるいは負の屈折力
を有する光学素子を有することを特徴とする上記（６）
または（７）に記載の色合成光学系。 （１１）前記４つのプリズムのうちの前記最も光射出側
に位置するプリズムを1番として前記光射出側から数え
て１番目と２番目のプリズムの間に第１の色光を反射す
る第１のダイクロイックミラー層が形成され、前記光射
出側から数えて３番目と４番目のプリズムの間に第２の
色光を反射する第２のダイクロイックミラー層が形成さ
れていることを特徴とする上記（４）〜（１０）のいず
れかに記載の色合成光学系。 （１２）互いに波長域が異なる複数の色光を、該各色光
に対応させて配した複数の光変調手段によって変調し、
該変調された複数の色光を色合成手段によって合成し、
投写手段を介して拡大投写する投写型表示装置におい
て、前記色合成手段が上記（１）、（２），（４），
（５），（７）のいずれかに記載の色合成光学系を有す
ることを特徴とする投写型表示装置。 （１３）前記正あるいは負の屈折力を有する光学素子
が、前記複数の光変調手段のうちの少なくとも青色用光
変調手段と前記色合成光学系の間に配置されていること
を特徴とする上記（１２）に記載の投写型表示装置。 （１４）つぎの条件式（ｉ）を満足することを特徴とす
る上記（１２）または（１３）に記載の投写型表示装
置。 ０．０３＜Ｌ／ｂｆ＜０．３………（ｉ） ここで、Ｌ；光変調手段の表示部と前記正あるいは負の
屈折力を有する光学素子の主点の空気換算間隔 ｂｆ；拡大共役側の共役長が無限大のときの該投写手段
の縮小共役側のバックフォーカス （１５）つぎの条件式（ｉｉ）を満足することを特徴と
する上記（１２）〜（１４）のいずれかに記載の投写型
表示装置。 ｜ｆｗ／ｆｃ｜＜０．０３………（ｉｉ） ここで、ｆｗ；該投写手段の焦点距離 ｆｃ；該光学素子の焦点距離 （１６）互いに波長域が異なる数の色光を、該各色光に
対応させて配した複数の光変調手段によって変調し、該
変調された複数の色光を色合成手段によって合成し、投
写手段を介して拡大投写する投写型表示装置において、
前記色合成手段が上記（３）または（６）〜（１１）の
いずれかに記載の色合成光学系を有することを特徴とす
る投写型表示装置。 （１７）前記複数の光変調手段のうちの青色用光変調手
段が前記最も光射出側に位置するプリズムの光入射面に
対向して配置されていることを特徴とする上記（１６）
に記載の投写型表示装置。 （１８）つぎの条件式（iii）を満足することを特徴と
する上記（１５）または（１６）に記載の投写型表示装
置。 ０．４５＜Ｌ／ｂｆ＜０．８………（iii） ここで、Ｌ；画像変調手段の表示部と該光学素子の主点
との空気換算間隔 ｂｆ；拡大共役側の共役長が無限大のときの該投写手段
の縮小共役側のバックフォーカス （１９）つぎの条件式（ｉｖ）を満足することを特徴と
する上記（１６）〜（１８）のいずれかに記載の投写型
表示装置。 ｜ｆｗ／ｆｃ｜＜０．０１５………（ｉｖ） ここで、ｆｗ；該投写手段の焦点距離 ｆｃ；該光学素子の焦点距離 以下に、条件式（ｉ）〜（ｉｖ）の意味について説明を
する。条件式（ｉ）は画像変調手段の表示部と該光学素
子の空気換算間隔と拡大共役側の共役長が無限大のとき
の該投写手段の縮小共役側のバックフォーカスの比につ
いて限定したもので、条件式（ｉ）の下限値を超える領
域では、該光学素子が該画像変調手段の表示部に近づき
過ぎるので、倍率色補正のための該光学素子のパワーを
かなり強くしなければならず、像面湾曲が大きく発生し
てくるので、好ましくない。条件式（ｉ）の上限値を超
える領域では、該光学素子と色合成手段の入射面の距離
を必要以上にとらねばならず、結果として、該投写手段
のバックフォーカスが必要以上に長くなってくるので、
好ましくない。該投写手段のバックフォーカスが長くな
ってくると該投写手段が大型化してくるので、好ましく
ない。
成するために、つぎの（１）〜（１９）のように構成し
たプロジェクタの色合成光学系および投写型表示装置を
提供するものである。 （１）少なくとも３つのプリズムを備え、互いに波長域
が異なる光を反射する２つのダイクロイックミラー層
が、前記３つのプリズムのうちの最も光射出側に位置す
るプリズムに隣接するプリズムを挟んで互いに交差しな
いように形成され、前記最も光射出側に位置するプリズ
ムの光射出面が前記２つのダイクロイックミラー層の一
方へ光を反射する全反射面を兼ねる色合成光学系におい
て、複数の光変調手段のうちの少なくとも一つの光変調
手段からの光を正あるいは負の屈折力を有する光学素子
を介して受けることを特徴とする色合成光学系。 （３）少なくとも３つのプリズムを備え、互いに波長域
が異なる光を反射する２つのダイクロイックミラー層
が、前記３つのプリズムのうちの最も光射出側に位置す
るプリズムに隣接するプリズムを挟んで互いに交差しな
いように形成され、前記最も光射出側に位置するプリズ
ムの光射出面が前記２つのダイクロイックミラー層の一
方へ光を反射する全反射面を兼ねる色合成光学系におい
て、内部に、正あるいは負屈折力を有する領域を有する
ことを特徴とする色合成光学系。 （４）少なくとも４つのプリズムを備え、互いに波長域
が異なる光を反射する２つのダイクロイックミラー層
が、前記３つのプリズムのうちの最も光射出側に位置す
るプリズムに隣接する一組のプリズムを挟んで互いに交
差しないように形成され、前記最も光射出側に位置する
プリズムの光射出面が前記２つのダイクロイックミラー
層の一方へ光を反射する全反射面を兼ねる色合成光学系
において、複数の光変調手段のうちの少なくとも一つの
光変調手段からの光を正あるいは負の屈折力を有する光
学素子を介して受けることを特徴とする色合成光学系。 （５）少なくとも４つのプリズムを備え、互いに波長域
が異なる光を反射する２つのダイクロイックミラー層
が、前記３つのプリズムのうちの最も光射出側に位置す
るプリズムに隣接する一組のプリズムを挟んで互いに交
差しないように形成され、前記最も光射出側に位置する
プリズムの光射出面が前記２つのダイクロイックミラー
層の一方へ光を反射する全反射面を兼ねる色合成光学系
において、光入射面の少なくとも一つには、正あるいは
負の屈折力を有することを特徴とする色合成光学系。 （６）少なくとも４つのプリズムを備え、互いに波長域
が異なる光を反射する２つのダイクロイックミラー層
が、前記３つのプリズムのうちの最も光射出側に位置す
るプリズムに隣接する一組のプリズムを挟んで互いに交
差しないように形成され、前記最も光射出側に位置する
プリズムの光射出面が前記２つのダイクロイックミラー
層の一方へ光を反射する全反射面を兼ねる色合成光学系
において、内部に、正あるいは負屈折力を有する領域を
有することを特徴とする色合成光学系。 （７）前記一組のプリズムは前記４つのプリズムのうち
の前記最も光射出側に位置するプリズムを1番として前
記光射出側から数えて２番目と３番目のプリズムである
ことを特徴とする上記（４）〜（６）のいずれかに記載
の色合成光学系。 （８）前記４つのプリズムのうちの前記最も光射出側に
位置するプリズムを1番として前記光射出側から数えて
２番目と３番目のプリズムの間に正あるいは負の屈折力
を有する光学素子を有することを特徴とする上記（６）
または（７）に記載の色合成光学系。 （９）前記４つのプリズムのうちの前記最も光射出側に
位置するプリズムを1番として前記光射出側から数えて
２番目のプリズムの光入射側に正あるいは負の屈折力を
有する光学素子を有することを特徴とする上記（６）ま
たは（７）に記載の色合成光学系。 （１０）前記４つのプリズムのうちの前記最も光射出側
に位置するプリズムを1番として前記光射出側から数え
て３番目のプリズムの光射出側に正あるいは負の屈折力
を有する光学素子を有することを特徴とする上記（６）
または（７）に記載の色合成光学系。 （１１）前記４つのプリズムのうちの前記最も光射出側
に位置するプリズムを1番として前記光射出側から数え
て１番目と２番目のプリズムの間に第１の色光を反射す
る第１のダイクロイックミラー層が形成され、前記光射
出側から数えて３番目と４番目のプリズムの間に第２の
色光を反射する第２のダイクロイックミラー層が形成さ
れていることを特徴とする上記（４）〜（１０）のいず
れかに記載の色合成光学系。 （１２）互いに波長域が異なる複数の色光を、該各色光
に対応させて配した複数の光変調手段によって変調し、
該変調された複数の色光を色合成手段によって合成し、
投写手段を介して拡大投写する投写型表示装置におい
て、前記色合成手段が上記（１）、（２），（４），
（５），（７）のいずれかに記載の色合成光学系を有す
ることを特徴とする投写型表示装置。 （１３）前記正あるいは負の屈折力を有する光学素子
が、前記複数の光変調手段のうちの少なくとも青色用光
変調手段と前記色合成光学系の間に配置されていること
を特徴とする上記（１２）に記載の投写型表示装置。 （１４）つぎの条件式（ｉ）を満足することを特徴とす
る上記（１２）または（１３）に記載の投写型表示装
置。 ０．０３＜Ｌ／ｂｆ＜０．３………（ｉ） ここで、Ｌ；光変調手段の表示部と前記正あるいは負の
屈折力を有する光学素子の主点の空気換算間隔 ｂｆ；拡大共役側の共役長が無限大のときの該投写手段
の縮小共役側のバックフォーカス （１５）つぎの条件式（ｉｉ）を満足することを特徴と
する上記（１２）〜（１４）のいずれかに記載の投写型
表示装置。 ｜ｆｗ／ｆｃ｜＜０．０３………（ｉｉ） ここで、ｆｗ；該投写手段の焦点距離 ｆｃ；該光学素子の焦点距離 （１６）互いに波長域が異なる数の色光を、該各色光に
対応させて配した複数の光変調手段によって変調し、該
変調された複数の色光を色合成手段によって合成し、投
写手段を介して拡大投写する投写型表示装置において、
前記色合成手段が上記（３）または（６）〜（１１）の
いずれかに記載の色合成光学系を有することを特徴とす
る投写型表示装置。 （１７）前記複数の光変調手段のうちの青色用光変調手
段が前記最も光射出側に位置するプリズムの光入射面に
対向して配置されていることを特徴とする上記（１６）
に記載の投写型表示装置。 （１８）つぎの条件式（iii）を満足することを特徴と
する上記（１５）または（１６）に記載の投写型表示装
置。 ０．４５＜Ｌ／ｂｆ＜０．８………（iii） ここで、Ｌ；画像変調手段の表示部と該光学素子の主点
との空気換算間隔 ｂｆ；拡大共役側の共役長が無限大のときの該投写手段
の縮小共役側のバックフォーカス （１９）つぎの条件式（ｉｖ）を満足することを特徴と
する上記（１６）〜（１８）のいずれかに記載の投写型
表示装置。 ｜ｆｗ／ｆｃ｜＜０．０１５………（ｉｖ） ここで、ｆｗ；該投写手段の焦点距離 ｆｃ；該光学素子の焦点距離 以下に、条件式（ｉ）〜（ｉｖ）の意味について説明を
する。条件式（ｉ）は画像変調手段の表示部と該光学素
子の空気換算間隔と拡大共役側の共役長が無限大のとき
の該投写手段の縮小共役側のバックフォーカスの比につ
いて限定したもので、条件式（ｉ）の下限値を超える領
域では、該光学素子が該画像変調手段の表示部に近づき
過ぎるので、倍率色補正のための該光学素子のパワーを
かなり強くしなければならず、像面湾曲が大きく発生し
てくるので、好ましくない。条件式（ｉ）の上限値を超
える領域では、該光学素子と色合成手段の入射面の距離
を必要以上にとらねばならず、結果として、該投写手段
のバックフォーカスが必要以上に長くなってくるので、
好ましくない。該投写手段のバックフォーカスが長くな
ってくると該投写手段が大型化してくるので、好ましく
ない。
【０００７】条件式（ｉｉ）は、該投写手段の焦点距離
と該光学素子の焦点距離の比について限定したもので、
条件式（ｉｉ）の上限値を超える領域では、該光学素子
により像面湾曲が大きく発生してくるので、好ましくな
い。
と該光学素子の焦点距離の比について限定したもので、
条件式（ｉｉ）の上限値を超える領域では、該光学素子
により像面湾曲が大きく発生してくるので、好ましくな
い。
【０００８】条件式（iii）は画像変調手段の表示部と
該光学素子の空気換算間隔と拡大共役側の共役長が無限
大のときの該投写手段の縮小共役側のバックフォーカス
の比について限定したもので、条件式（iii）の下限値
を超える領域では、該光学素子部分が該画像変調手段の
表示部に近づき過ぎるので、入射側の２つの色合成プリ
ズムを構成する空間が十分にとれなくなるので、好まし
くない。条件式（iii）の上限値を超える領域では、該
光学素子部分と画像変調手段の表示部との距離を必要以
上にとらねばならず、結果として、該色合成手段の射出
側の２つの色合成プリズムを構成する空間が十分にとれ
なくなってくるので、好ましくない。
該光学素子の空気換算間隔と拡大共役側の共役長が無限
大のときの該投写手段の縮小共役側のバックフォーカス
の比について限定したもので、条件式（iii）の下限値
を超える領域では、該光学素子部分が該画像変調手段の
表示部に近づき過ぎるので、入射側の２つの色合成プリ
ズムを構成する空間が十分にとれなくなるので、好まし
くない。条件式（iii）の上限値を超える領域では、該
光学素子部分と画像変調手段の表示部との距離を必要以
上にとらねばならず、結果として、該色合成手段の射出
側の２つの色合成プリズムを構成する空間が十分にとれ
なくなってくるので、好ましくない。
【０００９】条件式（ｉｖ）は、該投写手段の焦点距離
と該光学素子の焦点距離の比について限定したもので、
条件式（ｉｖ）の上限値を超える領域では、該光学素子
による倍率色収差補正が過剰となってくるので、好まし
くない。
と該光学素子の焦点距離の比について限定したもので、
条件式（ｉｖ）の上限値を超える領域では、該光学素子
による倍率色収差補正が過剰となってくるので、好まし
くない。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態においては、
上記構成を適用することにより、面精度を良好に保つこ
とが難しいダイクロミラーや、プリズム内部で交差する
ダイクロミラー層を用いる必要がないため、色合成光学
系の構成に起因する各色チャンネルの倍率の変動が少な
く、効果的に投写レンズの倍率色収差を補正可能な色合
成投写光学系が実現できる。また、従来の色合成投写光
学系と比較して、極めて解像力低下の少ない色合成投写
光学系が実現できるので、さらに高画質が求められる液
晶プロジェクター等に好適である。
上記構成を適用することにより、面精度を良好に保つこ
とが難しいダイクロミラーや、プリズム内部で交差する
ダイクロミラー層を用いる必要がないため、色合成光学
系の構成に起因する各色チャンネルの倍率の変動が少な
く、効果的に投写レンズの倍率色収差を補正可能な色合
成投写光学系が実現できる。また、従来の色合成投写光
学系と比較して、極めて解像力低下の少ない色合成投写
光学系が実現できるので、さらに高画質が求められる液
晶プロジェクター等に好適である。
【００１１】
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。 ［実施例１］図１は本発明の実施例１における投写型画
像表示装置の構成を示す断面図である。図１において、
光源１から発せられた白色光は放物面鏡２でほぼ平行光
に変換され、第１フライアイレンズ３により該平行光
は、第２フライアイレンズ４の各レンズの中心に集光さ
れ、偏光変換素子５によりひとつの方向の偏光光に変換
される。偏光変換素子５に入射した光は、その偏光分離
層５Ｂにて、Ｐ波とＳ波に分離され、Ｐ波は偏光分離面
５Ｂを透過し、Ｓ波は反射され、Ｐ波はλ／２位相板５
Ａにより位相変換され、Ｓ波と偏光軸の方向を揃えてい
る。
像表示装置の構成を示す断面図である。図１において、
光源１から発せられた白色光は放物面鏡２でほぼ平行光
に変換され、第１フライアイレンズ３により該平行光
は、第２フライアイレンズ４の各レンズの中心に集光さ
れ、偏光変換素子５によりひとつの方向の偏光光に変換
される。偏光変換素子５に入射した光は、その偏光分離
層５Ｂにて、Ｐ波とＳ波に分離され、Ｐ波は偏光分離面
５Ｂを透過し、Ｓ波は反射され、Ｐ波はλ／２位相板５
Ａにより位相変換され、Ｓ波と偏光軸の方向を揃えてい
る。
【００１２】これにより、偏光変換素子５から射出され
る光束はすべて同一方向の偏光軸を有した偏光光とな
る。さらに、第１コンデンサーレンズ６、高反射ミラー
７、青反射ダイクロミラー８、高反射ミラー９、第２正
レンズ１５により、青色光のみが青色用画像変調手段１
６上に集光される。また、青反射ダイクロミラー８を透
過した光のなかで、緑反射ダイクロミラー１０で反射さ
れ、第３正レンズ１７により集光された緑色光のみが緑
色用画像変調手段１８上に集光される。
る光束はすべて同一方向の偏光軸を有した偏光光とな
る。さらに、第１コンデンサーレンズ６、高反射ミラー
７、青反射ダイクロミラー８、高反射ミラー９、第２正
レンズ１５により、青色光のみが青色用画像変調手段１
６上に集光される。また、青反射ダイクロミラー８を透
過した光のなかで、緑反射ダイクロミラー１０で反射さ
れ、第３正レンズ１７により集光された緑色光のみが緑
色用画像変調手段１８上に集光される。
【００１３】緑反射ダイクロミラー１０を透過した赤色
光は、第４正レンズ１１、高反射ミラー１２、第５正レ
ンズ１３、高反射ミラー１４、第６正レンズ１９により
赤色用画像変調手段２０上に集光される。青色用画像変
調手段１６で変調された青色画像は、第７正レンズ２６
で屈折され、色合成プリズム４ＰＰのプリズム２１の青
反射ダイクロミラー層ＤＭＢで反射され、プリズム２
４、プリズム２３を介して投写レンズ２５により不図示
のスクリーン上に拡大投影される。
光は、第４正レンズ１１、高反射ミラー１２、第５正レ
ンズ１３、高反射ミラー１４、第６正レンズ１９により
赤色用画像変調手段２０上に集光される。青色用画像変
調手段１６で変調された青色画像は、第７正レンズ２６
で屈折され、色合成プリズム４ＰＰのプリズム２１の青
反射ダイクロミラー層ＤＭＢで反射され、プリズム２
４、プリズム２３を介して投写レンズ２５により不図示
のスクリーン上に拡大投影される。
【００１４】緑色用画像変調手段１８で変調された緑色
画像は、プリズム２２、プリズム２１、プリズム２４、
プリズム２３を介して投写レンズ２５により不図示のス
クリーン上に拡大投影される。赤色用画像変調手段２０
で変調された赤色画像は、プリズム２３の全反射面２３
Ａで全反射され、プリズム２３の赤反射ダイクロミラー
層ＤＭＲで反射され、投写レンズ２５により不図示のス
クリーン上に拡大投影される。
画像は、プリズム２２、プリズム２１、プリズム２４、
プリズム２３を介して投写レンズ２５により不図示のス
クリーン上に拡大投影される。赤色用画像変調手段２０
で変調された赤色画像は、プリズム２３の全反射面２３
Ａで全反射され、プリズム２３の赤反射ダイクロミラー
層ＤＭＲで反射され、投写レンズ２５により不図示のス
クリーン上に拡大投影される。
【００１５】現状の一般的な投写レンズは青色の倍率色
収差が特に大きく、像面上でオーバーになっているの
で、スクリーン上における投影像は小さくなる。このた
め、青色用画像変調手段１６と色合成プリズム４ＰＰと
の間に正レンズ２６を配置すると青チャンネルのみの合
成焦点距離を短くでき、不図示のスクリーン上の投影像
を大きくすることができるので、投写レンズ２５の倍率
色収差を補正できる。
収差が特に大きく、像面上でオーバーになっているの
で、スクリーン上における投影像は小さくなる。このた
め、青色用画像変調手段１６と色合成プリズム４ＰＰと
の間に正レンズ２６を配置すると青チャンネルのみの合
成焦点距離を短くでき、不図示のスクリーン上の投影像
を大きくすることができるので、投写レンズ２５の倍率
色収差を補正できる。
【００１６】図４は実施例１の投写型画像表示装置に用
いられる色合成プリズムの断面図を示したものである。
該色合成プリズムは、射出側から順に、射出面と全反射
面が共通の面２３Ａと、赤色を反射するダイクロミラー
層が形成されている面２３Ｂと、入射面２３Ｃを有した
第１プリズム２３と、二つの透過面２４Ａ、２４Ｂを有
する第２プリズム２４と、射出面２１Ａ、入射面２１
Ｃ、青反射ダイクロミラー層が形成されている面２１Ｂ
を有した第３プリズム２１と、射出面２２Ａと入射面２
２Ｂを有する第４プリズム２２より構成され、該４つの
プリズムは接合されている。
いられる色合成プリズムの断面図を示したものである。
該色合成プリズムは、射出側から順に、射出面と全反射
面が共通の面２３Ａと、赤色を反射するダイクロミラー
層が形成されている面２３Ｂと、入射面２３Ｃを有した
第１プリズム２３と、二つの透過面２４Ａ、２４Ｂを有
する第２プリズム２４と、射出面２１Ａ、入射面２１
Ｃ、青反射ダイクロミラー層が形成されている面２１Ｂ
を有した第３プリズム２１と、射出面２２Ａと入射面２
２Ｂを有する第４プリズム２２より構成され、該４つの
プリズムは接合されている。
【００１７】該色合成プリズムは、ビデオカメラの色分
解に使用されてきた３つのプリズムより構成される色分
解プリズムと比較して、該２つのダイクロミラー面に挟
まれるプリズムを２つのプリズムに分割することによ
り、射出側のプリズムによる有効光束のけられを防止
し、入射側のプリズムを小さくすることができるため、
プリズム光路長の短縮を実現している。
解に使用されてきた３つのプリズムより構成される色分
解プリズムと比較して、該２つのダイクロミラー面に挟
まれるプリズムを２つのプリズムに分割することによ
り、射出側のプリズムによる有効光束のけられを防止
し、入射側のプリズムを小さくすることができるため、
プリズム光路長の短縮を実現している。
【００１８】また、第１プリズムの射出面２３Ａとダイ
クロミラー層が形成されている面２３Ｂを挟む角度θ１
は、射出面２３Ａの全反射条件を満足し、ダイクロミラ
ー層が形成されている面２３Ｂで内面反射によるゴース
トが生じないよう２７度に設定されている。また、第３
プリズム２１と第４プリズム２２の境界部に形成されて
いるダイクロミラー面２１Ｂと、第１プリズムの射出面
２３Ａの挟む角度θ２はプリズムの光路長を最小にする
ため４５度に設定されている。さらに、プリズムの屈折
率を従来より高めて、空気換算時のプリズム光路長をさ
らに短縮している。
クロミラー層が形成されている面２３Ｂを挟む角度θ１
は、射出面２３Ａの全反射条件を満足し、ダイクロミラ
ー層が形成されている面２３Ｂで内面反射によるゴース
トが生じないよう２７度に設定されている。また、第３
プリズム２１と第４プリズム２２の境界部に形成されて
いるダイクロミラー面２１Ｂと、第１プリズムの射出面
２３Ａの挟む角度θ２はプリズムの光路長を最小にする
ため４５度に設定されている。さらに、プリズムの屈折
率を従来より高めて、空気換算時のプリズム光路長をさ
らに短縮している。
【００１９】本実施例に使用されている色合成プリズム
は、従来のダイクロミラーによる色合成と異なり、ガラ
ス肉厚の厚いプリズムなので、ダイクロミラー層の面精
度を良好に保つことができ、また、従来のクロスダイク
ロプリズムのようにプリズム内部でダイクロミラー層を
交差させていないので、プリズムの角度精度が悪くて
も、投影像の画質劣化がほとんど生じない利点がある。
は、従来のダイクロミラーによる色合成と異なり、ガラ
ス肉厚の厚いプリズムなので、ダイクロミラー層の面精
度を良好に保つことができ、また、従来のクロスダイク
ロプリズムのようにプリズム内部でダイクロミラー層を
交差させていないので、プリズムの角度精度が悪くて
も、投影像の画質劣化がほとんど生じない利点がある。
【００２０】［実施例２］図２は本発明の実施例２にお
ける投写型画像表示装置の構成を示す断面図である。本
実施例は、図１に示す実施例１の青色用画像変調手段１
６と色合成プリズム４ＰＰの間に配置された第７正レン
ズ２６と同様の効果を発生する第８正レンズ２７をプリ
ズム２１の入射面２１Ｃに接合して構成されている。
ける投写型画像表示装置の構成を示す断面図である。本
実施例は、図１に示す実施例１の青色用画像変調手段１
６と色合成プリズム４ＰＰの間に配置された第７正レン
ズ２６と同様の効果を発生する第８正レンズ２７をプリ
ズム２１の入射面２１Ｃに接合して構成されている。
【００２１】本実施例を実施例１と比較すると、第８正
レンズ２７とプリズム２１の向かい合う面が接合面なの
で、反射防止コートを省略できる利点がある。また、実
施例１に比して、第８正レンズ２７を青色用画像変調手
段１６から遠ざけることができるので、第８正レンズ２
７のパワーを弱めることができ、第８正レンズ２７で発
生する像面湾曲を小さく抑えることができる。
レンズ２７とプリズム２１の向かい合う面が接合面なの
で、反射防止コートを省略できる利点がある。また、実
施例１に比して、第８正レンズ２７を青色用画像変調手
段１６から遠ざけることができるので、第８正レンズ２
７のパワーを弱めることができ、第８正レンズ２７で発
生する像面湾曲を小さく抑えることができる。
【００２２】［実施例３］図３は本発明の実施例３にお
ける投写型画像表示装置の構成を示す断面図である。本
実施例は、実施例２の青色用画像変調手段１６と色合成
プリズム４ＰＰの間に配置された第８正レンズ２７と同
様の効果を発生するレンズ形状をプリズム２８の入射面
２８Ｃに形成して構成されている。研磨を行わず、成型
によってプリズムを製造するのであれば、このような形
状も可能となる。実施例１と比較すると、部品点数を少
なくできる利点がある。また、実施例１に比して、プリ
ズム２８の正レンズ部分２８Ｃを青色用画像変調手段１
６から遠ざけることができるので、該正レンズ部分２８
Ｃのパワーを弱めることができ、該正レンズ部分２８Ｃ
で発生する像面湾曲を小さく抑えることができる。
ける投写型画像表示装置の構成を示す断面図である。本
実施例は、実施例２の青色用画像変調手段１６と色合成
プリズム４ＰＰの間に配置された第８正レンズ２７と同
様の効果を発生するレンズ形状をプリズム２８の入射面
２８Ｃに形成して構成されている。研磨を行わず、成型
によってプリズムを製造するのであれば、このような形
状も可能となる。実施例１と比較すると、部品点数を少
なくできる利点がある。また、実施例１に比して、プリ
ズム２８の正レンズ部分２８Ｃを青色用画像変調手段１
６から遠ざけることができるので、該正レンズ部分２８
Ｃのパワーを弱めることができ、該正レンズ部分２８Ｃ
で発生する像面湾曲を小さく抑えることができる。
【００２３】［実施例４］図５は本発明の実施例４にお
ける投写型画像表示装置の構成を示す断面図である。本
実施例は、色合成プリズム４ＰＡにおいて、負屈折力を
有するレンズ形状がプリズム２９の入射面２９Ｂに形成
して構成されている。本実施例においては、倍率色補正
レンズ部分２９Ｂを色合成手段の内部に配置したため、
あるひとつの色チャンネルとそれ以外の２つの色チャン
ネルにおいて、投写系の合成焦点距離を異ならせること
が可能となる。一般的な投影レンズの倍率色収差は青が
最も大きいので、本実施例の場合、青色用画像変調手段
１６を最も射出側のプリズム２３の入射面２３Ｃに対向
して配置している。よって、色分解光学系において、実
施例１から３の青反射ダイクロミラー８を赤反射ダイク
ロミラー４０に入れ換えている。また、色合成プリズム
の青反射ダイクロミラー層はＤＭＢ面に形成され、赤反
射ダイクロミラー層はＤＭＲ面に形成されている。
ける投写型画像表示装置の構成を示す断面図である。本
実施例は、色合成プリズム４ＰＡにおいて、負屈折力を
有するレンズ形状がプリズム２９の入射面２９Ｂに形成
して構成されている。本実施例においては、倍率色補正
レンズ部分２９Ｂを色合成手段の内部に配置したため、
あるひとつの色チャンネルとそれ以外の２つの色チャン
ネルにおいて、投写系の合成焦点距離を異ならせること
が可能となる。一般的な投影レンズの倍率色収差は青が
最も大きいので、本実施例の場合、青色用画像変調手段
１６を最も射出側のプリズム２３の入射面２３Ｃに対向
して配置している。よって、色分解光学系において、実
施例１から３の青反射ダイクロミラー８を赤反射ダイク
ロミラー４０に入れ換えている。また、色合成プリズム
の青反射ダイクロミラー層はＤＭＢ面に形成され、赤反
射ダイクロミラー層はＤＭＲ面に形成されている。
【００２４】本実施例を、実施例１および実施例２と比
較すると、部品点数を少なくできる利点がある。また、
実施例１および２に比して、倍率色収差を補正するレン
ズ部分２９Ｂを緑色用画像変調手段１８および赤色用画
像変調手段２０からかなり遠ざけることができるので、
該レンズ部分２９Ｂのパワーを弱めることができ、該レ
ンズ部分２９Ｂにより発生する像面湾曲をさらに小さく
抑えることができる。尚、該プリズム２９のレンズ部分
２９Ｂとプリズム２１の射出面２１Ａの間の空間は空気
であってもよいし、該プリズムを構成するガラスと屈折
率の異なる接着剤であってもよい。
較すると、部品点数を少なくできる利点がある。また、
実施例１および２に比して、倍率色収差を補正するレン
ズ部分２９Ｂを緑色用画像変調手段１８および赤色用画
像変調手段２０からかなり遠ざけることができるので、
該レンズ部分２９Ｂのパワーを弱めることができ、該レ
ンズ部分２９Ｂにより発生する像面湾曲をさらに小さく
抑えることができる。尚、該プリズム２９のレンズ部分
２９Ｂとプリズム２１の射出面２１Ａの間の空間は空気
であってもよいし、該プリズムを構成するガラスと屈折
率の異なる接着剤であってもよい。
【００２５】一般的に投写レンズは青の倍率色収差が最
も大きく、スクリーン上で投影像が小さくなるので、こ
の実施例の場合、青色用画像変調手段１６を最も色合成
プリズムの射出側のプリズムの入射面に対向した位置に
配置している。プリズム２９の負屈折力のレンズ部分２
９Ｂにより、緑および赤チャンネルの光路の投写系の合
成焦点距離を長くできるため、緑色用の画像変調手段１
８および、赤色用の画像変調手段２０のスクリーン上の
投影像は、小さくなり、青色用の画像変調手段１６の投
影像の大きさに、緑および赤の投影像の大きさを一致さ
せることができる。よって、実施例１から実施例３と同
様に投影レンズ２５の倍率色収差を色合成プリズムで補
正することができる。
も大きく、スクリーン上で投影像が小さくなるので、こ
の実施例の場合、青色用画像変調手段１６を最も色合成
プリズムの射出側のプリズムの入射面に対向した位置に
配置している。プリズム２９の負屈折力のレンズ部分２
９Ｂにより、緑および赤チャンネルの光路の投写系の合
成焦点距離を長くできるため、緑色用の画像変調手段１
８および、赤色用の画像変調手段２０のスクリーン上の
投影像は、小さくなり、青色用の画像変調手段１６の投
影像の大きさに、緑および赤の投影像の大きさを一致さ
せることができる。よって、実施例１から実施例３と同
様に投影レンズ２５の倍率色収差を色合成プリズムで補
正することができる。
【００２６】［実施例５］図６は本発明の実施例５にお
ける投写型画像表示装置の構成を示す断面図である。本
実施例は、負屈折力を有するレンズ形状をプリズム３０
の射出面３０Ａに形成して構成されている。図５に示さ
れた実施例４の構成と同様に、青色用画像変調手段１６
は、色合成プリズム４ＰＢの最も射出側に配置されるプ
リズム２３の入射面２３Ｃに対向して配置されている。
本実施例も、実施例４と同様に、実施例１および実施例
２と比較すると、部品点数を少なくできる利点がある。
また、実施例１および実施例２に比して、倍率色収差を
補正するレンズ部分２９Ｃを緑色用画像変調手段１８お
よび赤色用画像変調手段２０からかなり遠ざけることが
できるので、該レンズ部分３０Ａのパワーを弱めること
ができ、該レンズ部分３０Ａにより発生する像面湾曲を
さらに小さく抑えることができる。尚、該プリズム３０
のレンズ部分３０Ａとプリズム２４の入射面２４Ｂの間
の空間は空気であってもよいし、該プリズムを構成する
ガラスの屈折率と異なる接着剤であってもよい。
ける投写型画像表示装置の構成を示す断面図である。本
実施例は、負屈折力を有するレンズ形状をプリズム３０
の射出面３０Ａに形成して構成されている。図５に示さ
れた実施例４の構成と同様に、青色用画像変調手段１６
は、色合成プリズム４ＰＢの最も射出側に配置されるプ
リズム２３の入射面２３Ｃに対向して配置されている。
本実施例も、実施例４と同様に、実施例１および実施例
２と比較すると、部品点数を少なくできる利点がある。
また、実施例１および実施例２に比して、倍率色収差を
補正するレンズ部分２９Ｃを緑色用画像変調手段１８お
よび赤色用画像変調手段２０からかなり遠ざけることが
できるので、該レンズ部分３０Ａのパワーを弱めること
ができ、該レンズ部分３０Ａにより発生する像面湾曲を
さらに小さく抑えることができる。尚、該プリズム３０
のレンズ部分３０Ａとプリズム２４の入射面２４Ｂの間
の空間は空気であってもよいし、該プリズムを構成する
ガラスの屈折率と異なる接着剤であってもよい。
【００２７】［数値実施例］図７に、実施例１の構成の
数値実施例１の断面図を示す。投写レンズＰＪＬは、ス
クリーン側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｉ、正屈
折力の第２レンズ群II、正屈折力の第３レンズ群III、
負屈折力の第４レンズ群IV、正屈折力の第５レンズ群
Ｖ、正屈折力の第６レンズ群VIより構成され、広角端か
ら望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と第６レンズ
群は画像変調手段１６、１８、２０に対して固定であ
り、第２、３、４、５レンズ群を画像変調手段側からス
クリーン側に移動して、変倍および変倍に伴う像面位置
の補正および収差変動の補正を行っている。投写レンズ
ＰＪＬを６群構成にすることにより設計の自由度が増加
し、従来の投写レンズと比較してレンズ全長の短縮が可
能となっいる。
数値実施例１の断面図を示す。投写レンズＰＪＬは、ス
クリーン側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｉ、正屈
折力の第２レンズ群II、正屈折力の第３レンズ群III、
負屈折力の第４レンズ群IV、正屈折力の第５レンズ群
Ｖ、正屈折力の第６レンズ群VIより構成され、広角端か
ら望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と第６レンズ
群は画像変調手段１６、１８、２０に対して固定であ
り、第２、３、４、５レンズ群を画像変調手段側からス
クリーン側に移動して、変倍および変倍に伴う像面位置
の補正および収差変動の補正を行っている。投写レンズ
ＰＪＬを６群構成にすることにより設計の自由度が増加
し、従来の投写レンズと比較してレンズ全長の短縮が可
能となっいる。
【００２８】射出側偏光板３４を貼り付けたサファイア
基板あるいはガラス板３５をプリズム２１の入射面にさ
らに貼り付けて、該偏光板の放熱を良好なものとしてい
る。画像変調手段１６の１６ＥＡは画像表示範囲を示
す。１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄは液晶の基板ガラ
スおよび防塵ガラスを示す。投写レンズＰＪＬの倍率色
収差を補正するための第７正レンズ２６は、屈折力のあ
る面をなるべく画像変調手段の表示部分から遠ざけるた
めに、色合成プリズム側を凸面としている。図７の構成
では、画像変調手段１６および偏光板３４の冷却が十分
行えるように、第７正レンズを画像変調手段１６と色合
成プリズムの間のほぼ中央に配置して、不図示のファン
から発せられる冷却風の通りが良くなるよう構成してい
る。
基板あるいはガラス板３５をプリズム２１の入射面にさ
らに貼り付けて、該偏光板の放熱を良好なものとしてい
る。画像変調手段１６の１６ＥＡは画像表示範囲を示
す。１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄは液晶の基板ガラ
スおよび防塵ガラスを示す。投写レンズＰＪＬの倍率色
収差を補正するための第７正レンズ２６は、屈折力のあ
る面をなるべく画像変調手段の表示部分から遠ざけるた
めに、色合成プリズム側を凸面としている。図７の構成
では、画像変調手段１６および偏光板３４の冷却が十分
行えるように、第７正レンズを画像変調手段１６と色合
成プリズムの間のほぼ中央に配置して、不図示のファン
から発せられる冷却風の通りが良くなるよう構成してい
る。
【００２９】図８に、実施例２の構成の数値実施例２の
断面図を示す。投写レンズＰＪＬの構成は、図７に示し
た数値実施例１と全く同一である。投写レンズＰＪＬの
青の倍率色収差を補正するための第８正レンズ２７はプ
リズム２１の入射面２１Ｃに貼り付けられている。この
ため、射出側偏光板３４および放熱のためのサファイア
基板あるいはガラス板３５は色合成プリズムと画像変調
手段１６の間のほぼ中間位置に配置されている。このよ
うな構成をとることにより、射出側偏光板３４および画
像変調手段１６の間の間隔が十分とれ、不図示のファン
から発せられる冷却風を流すことが可能となるので、冷
却が良好に行える。また、前述のように、倍率色収差補
正のための、補正レンズ２７を、画像変調手段から遠ざ
けることができるので、補正レンズのパワーが弱まり、
像面湾曲の発生を小さくすることができる。
断面図を示す。投写レンズＰＪＬの構成は、図７に示し
た数値実施例１と全く同一である。投写レンズＰＪＬの
青の倍率色収差を補正するための第８正レンズ２７はプ
リズム２１の入射面２１Ｃに貼り付けられている。この
ため、射出側偏光板３４および放熱のためのサファイア
基板あるいはガラス板３５は色合成プリズムと画像変調
手段１６の間のほぼ中間位置に配置されている。このよ
うな構成をとることにより、射出側偏光板３４および画
像変調手段１６の間の間隔が十分とれ、不図示のファン
から発せられる冷却風を流すことが可能となるので、冷
却が良好に行える。また、前述のように、倍率色収差補
正のための、補正レンズ２７を、画像変調手段から遠ざ
けることができるので、補正レンズのパワーが弱まり、
像面湾曲の発生を小さくすることができる。
【００３０】図９に、本発明の実施例５と同様な構成の
数値実施例３の断面図を示す。投写レンズＰＪＬの構成
は、図７に示した数値実施例１と全く同一である。この
実施例においては、不図示のスクリーン上で赤緑青の投
影像の大きさが一致するようにするために、緑および赤
チャンネルの投写光学系の合成焦点距離が長くなるよう
プリズム３０の射出面３０Ａに凹面を形成している。こ
の場合、倍率色補正レンズ部分３０Ａを、数値実施例１
および２と比較して、かなり画像変調手段１８および２
０から遠ざけることが可能となるので、さらに、補正レ
ンズ部分３０Ａのパワーを弱めることが可能となり、補
正レンズ部分３０Ａにより発生する像面湾曲を極めて小
さく抑えることが可能となる。
数値実施例３の断面図を示す。投写レンズＰＪＬの構成
は、図７に示した数値実施例１と全く同一である。この
実施例においては、不図示のスクリーン上で赤緑青の投
影像の大きさが一致するようにするために、緑および赤
チャンネルの投写光学系の合成焦点距離が長くなるよう
プリズム３０の射出面３０Ａに凹面を形成している。こ
の場合、倍率色補正レンズ部分３０Ａを、数値実施例１
および２と比較して、かなり画像変調手段１８および２
０から遠ざけることが可能となるので、さらに、補正レ
ンズ部分３０Ａのパワーを弱めることが可能となり、補
正レンズ部分３０Ａにより発生する像面湾曲を極めて小
さく抑えることが可能となる。
【００３１】以下に、上記数値実施例１〜数値実施例３
における前述した条件式（ｉ）〜（ｉｖ）の値を示す。
における前述した条件式（ｉ）〜（ｉｖ）の値を示す。
【００３２】 数値実施例１ 数値実施例２ 数値実施例３ 条件式（１）０．１１３５ ０．１７００ 条件式（２）０．００６０ ０．００４０ 条件式（３） ０．６２９０ 条件式（４） ０．００１１ 図１０（ａ）に、数値実施例１の投写レンズを使用し
て、倍率色補正レンズを使用しない場合の色合成投写光
学系の広角端の倍率色収差を示す。５５０ｎｍの緑色を
基準として、４４０ｎｍの青色（２点鎖線）と６２０ｎ
ｍの赤色（点線）の倍率色収差を示す。また、図１０
（ｂ）に、数値実施例１の投写レンズを使用して、倍率
色補正レンズを使用しない場合の色合成投写光学系の望
遠端の倍率色収差を示す。図１０（ａ）、図１０（ｂ）
に示すように、倍率色収差は青色が画面周辺で大きく発
生しており、本発明の画像変調手段に使用される液晶パ
ネルの解像度をＸＧＡ（１０２４×７６８）と仮定する
と、０．７インチの液晶では１画素の大きさが１４μｍ
となり、広角端の最周辺では、倍率色収差が１画素を大
きく超えて２０μｍ程度になっており、投影像の色ズレ
が目立ち、解像度が低下してくる。また、図１０（ｃ）
に、数値実施例１の広角端の色合成投写光学系の倍率色
収差を示す。また、図１０（ｄ）に、数値実施例１の望
遠端の色合成投写光学系の倍率色収差を示す。図１０
（ｃ）、図１０（ｄ）に示すように、青の倍率色収差は
大幅に減少しており、画面最周辺においても、倍率色収
差を１画素（１４μｍ）以下にすることができた。
て、倍率色補正レンズを使用しない場合の色合成投写光
学系の広角端の倍率色収差を示す。５５０ｎｍの緑色を
基準として、４４０ｎｍの青色（２点鎖線）と６２０ｎ
ｍの赤色（点線）の倍率色収差を示す。また、図１０
（ｂ）に、数値実施例１の投写レンズを使用して、倍率
色補正レンズを使用しない場合の色合成投写光学系の望
遠端の倍率色収差を示す。図１０（ａ）、図１０（ｂ）
に示すように、倍率色収差は青色が画面周辺で大きく発
生しており、本発明の画像変調手段に使用される液晶パ
ネルの解像度をＸＧＡ（１０２４×７６８）と仮定する
と、０．７インチの液晶では１画素の大きさが１４μｍ
となり、広角端の最周辺では、倍率色収差が１画素を大
きく超えて２０μｍ程度になっており、投影像の色ズレ
が目立ち、解像度が低下してくる。また、図１０（ｃ）
に、数値実施例１の広角端の色合成投写光学系の倍率色
収差を示す。また、図１０（ｄ）に、数値実施例１の望
遠端の色合成投写光学系の倍率色収差を示す。図１０
（ｃ）、図１０（ｄ）に示すように、青の倍率色収差は
大幅に減少しており、画面最周辺においても、倍率色収
差を１画素（１４μｍ）以下にすることができた。
【００３３】図１０（ｅ）に、数値実施例２の広角端の
色合成投写光学系の倍率色収差を示す。また、図１０
（ｆ）に、数値実施例２の望遠端の色合成投写光学系の
倍率色収差を示す。数値実施例１と同様に倍率色収差の
発生は小さく抑えられている。倍率色補正レンズの曲率
半径は数値実施例１と比較すると約１．５倍長くなって
おり、このため像面湾曲の発生は小さく抑えられる。
色合成投写光学系の倍率色収差を示す。また、図１０
（ｆ）に、数値実施例２の望遠端の色合成投写光学系の
倍率色収差を示す。数値実施例１と同様に倍率色収差の
発生は小さく抑えられている。倍率色補正レンズの曲率
半径は数値実施例１と比較すると約１．５倍長くなって
おり、このため像面湾曲の発生は小さく抑えられる。
【００３４】図１０（ｇ）に、数値実施例３の広角端の
色合成投写光学系の倍率色収差を示す。また、図１０
（ｈ）に、数値実施例３の望遠端の色合成投写光学系の
倍率色収差を示す。数値実施例１と同様に倍率色収差の
発生は小さく抑えられている。倍率色補正レンズの曲率
半径は数値実施例１と比較すると約６．５倍長くなって
おり、このため像面湾曲の発生は極めて小さく抑えられ
る。
色合成投写光学系の倍率色収差を示す。また、図１０
（ｈ）に、数値実施例３の望遠端の色合成投写光学系の
倍率色収差を示す。数値実施例１と同様に倍率色収差の
発生は小さく抑えられている。倍率色補正レンズの曲率
半径は数値実施例１と比較すると約６．５倍長くなって
おり、このため像面湾曲の発生は極めて小さく抑えられ
る。
【００３５】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、従来よりも各色の投影像の変形が無いか小さい色合
成光学系と投写型表示装置を提供することができる。
ば、従来よりも各色の投影像の変形が無いか小さい色合
成光学系と投写型表示装置を提供することができる。
【図１】本発明の実施例１における投写型画像表示装置
の構成を示す断面図。
の構成を示す断面図。
【図２】本発明の実施例２における投写型画像表示装置
の構成を示す断面図。
の構成を示す断面図。
【図３】本発明の実施例３における投写型画像表示装置
の構成を示す断面図。
の構成を示す断面図。
【図４】本発明の実施例１における投写型画像表示装置
に使用される色合成プリズムの構成を示す断面図。
に使用される色合成プリズムの構成を示す断面図。
【図５】本発明の実施例４における投写型画像表示装置
の構成を示す断面図。
の構成を示す断面図。
【図６】本発明の実施例５における投写型画像表示装置
の構成を示す断面図。
の構成を示す断面図。
【図７】本発明の実施例１における数値実施例１の色合
成投写光学系の断面図。
成投写光学系の断面図。
【図８】本発明の実施例２における数値実施例２の色合
成投写光学系の断面図。
成投写光学系の断面図。
【図９】本発明の実施例３における数値実施例３の色合
成投写光学系の断面図。
成投写光学系の断面図。
【図１０】（ａ）数値実施例１の倍率色補正手段を使用
しない場合の色合成投写光学系の広角端の倍率色収差を
示す図。 （ｂ）数値実施例１の倍率色補正手段を使用しない場合
の色合成投写光学系の望遠端の倍率色収差を示す図。 （ｃ）数値実施例１の色合成投写光学系の広角端の倍率
色収差を示す図。 （ｄ）数値実施例１の色合成投写光学系の望遠端の倍率
色収差を示す図。 （ｅ）数値実施例２の色合成投写光学系の広角端の倍率
色収差を示す図。 （ｆ）数値実施例２の色合成投写光学系の望遠端の倍率
色収差を示す図。 （ｇ）数値実施例３の色合成投写光学系の広角端の倍率
色収差を示す図。 （ｈ）数値実施例３の色合成投写光学系の望遠端の倍率
色収差を示す図。
しない場合の色合成投写光学系の広角端の倍率色収差を
示す図。 （ｂ）数値実施例１の倍率色補正手段を使用しない場合
の色合成投写光学系の望遠端の倍率色収差を示す図。 （ｃ）数値実施例１の色合成投写光学系の広角端の倍率
色収差を示す図。 （ｄ）数値実施例１の色合成投写光学系の望遠端の倍率
色収差を示す図。 （ｅ）数値実施例２の色合成投写光学系の広角端の倍率
色収差を示す図。 （ｆ）数値実施例２の色合成投写光学系の望遠端の倍率
色収差を示す図。 （ｇ）数値実施例３の色合成投写光学系の広角端の倍率
色収差を示す図。 （ｈ）数値実施例３の色合成投写光学系の望遠端の倍率
色収差を示す図。
１：光源 ２：放物面鏡 ３：第１フライアイレンズ ４：第２フライアイレンズ ５：偏光変換素子 ６：第１正レンズ ７、９、１２、１４：高反射ミラー ８：青反射ダイクロミラー １０：緑反射ダイクロミラー １１：第４正レンズ １３：第５正レンズ １５：第２正レンズ １６：青色用画像変調手段 １７：第３正レンズ １８：緑色用画像変調手段 １９：第６正レンズ ２０：赤色用画像変調手段 ２１：第３プリズム ２２：第４プリズム ２３：第１プリズム ２４：第２プリズム ２５：ＰＪＬ、投写レンズ ２６：第７正レンズ ２７：第８正レンズ ２８：プリズム ２９：プリズム ３０：プリズム ４ＰＰ、４ＰＡ、４ＰＢ：色合成プリズム ４０：赤反射ダイクロミラー ＤＭＢ：青反射ダイクロミラー層 ＤＭＲ：赤反射ダイクロミラー層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 27/18 Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５ Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５ 1/1335 1/1335 Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｅ Ｇ０３Ｂ 21/00 33/12 33/12 Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｃ // Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｇ０２Ｂ 27/00 Ｖ Ｆターム(参考） 2H042 CA01 CA06 CA10 CA12 CA14 CA17 2H087 KA07 LA01 NA01 PA01 PA13 PA14 PA17 PA19 PB01 PB13 PB14 QA02 QA07 QA14 QA22 QA25 QA33 QA41 QA45 RA41 RA48 SA57 SA63 SA64 SA65 SA66 SA72 SB06 SB13 SB22 SB32 SB44 TA01 TA02 2H088 EA15 HA13 HA15 HA18 HA21 HA23 HA24 HA28 MA20 2H091 FA05Z FA07Z FA11Z FA14Z FA21X FA26Z FA41Z FD13 LA11 LA15 MA07 5C060 BA09 BC05 DA03 GA02 HC01 HC10 HC24 JA01 JA20 JB06
Claims (19)
- 【請求項１】少なくとも３つのプリズムを備え、互いに
波長域が異なる光を反射する２つのダイクロイックミラ
ー層が、前記３つのプリズムのうちの最も光射出側に位
置するプリズムに隣接するプリズムを挟んで互いに交差
しないように形成され、前記最も光射出側に位置するプ
リズムの光射出面が前記２つのダイクロイックミラー層
の一方へ光を反射する全反射面を兼ねる色合成光学系に
おいて、複数の光変調手段のうちの少なくとも一つの光
変調手段からの光を正あるいは負の屈折力を有する光学
素子を介して受けることを特徴とする色合成光学系。 - 【請求項２】少なくとも３つのプリズムを備え、互いに
波長域が異なる光を反射する２つのダイクロイックミラ
ー層が、前記３つのプリズムのうちの最も光射出側に位
置するプリズムに隣接するプリズムを挟んで互いに交差
しないように形成され、前記最も光射出側に位置するプ
リズムの光射出面が前記２つのダイクロイックミラー層
の一方へ光を反射する全反射面を兼ねる色合成光学系に
おいて、光入射面の少なくとも一つには、正あるいは負
の屈折力を有することを特徴とする色合成光学系。 - 【請求項３】少なくとも３つのプリズムを備え、互いに
波長域が異なる光を反射する２つのダイクロイックミラ
ー層が、前記３つのプリズムのうちの最も光射出側に位
置するプリズムに隣接するプリズムを挟んで互いに交差
しないように形成され、前記最も光射出側に位置するプ
リズムの光射出面が前記２つのダイクロイックミラー層
の一方へ光を反射する全反射面を兼ねる色合成光学系に
おいて、内部に、正あるいは負屈折力を有する領域を有
することを特徴とする色合成光学系。 - 【請求項４】少なくとも４つのプリズムを備え、互いに
波長域が異なる光を反射する２つのダイクロイックミラ
ー層が、前記３つのプリズムのうちの最も光射出側に位
置するプリズムに隣接する一組のプリズムを挟んで互い
に交差しないように形成され、前記最も光射出側に位置
するプリズムの光射出面が前記２つのダイクロイックミ
ラー層の一方へ光を反射する全反射面を兼ねる色合成光
学系において、複数の光変調手段のうちの少なくとも一
つの光変調手段からの光を正あるいは負の屈折力を有す
る光学素子を介して受けることを特徴とする色合成光学
系。 - 【請求項５】少なくとも４つのプリズムを備え、互いに
波長域が異なる光を反射する２つのダイクロイックミラ
ー層が、前記３つのプリズムのうちの最も光射出側に位
置するプリズムに隣接する一組のプリズムを挟んで互い
に交差しないように形成され、前記最も光射出側に位置
するプリズムの光射出面が前記２つのダイクロイックミ
ラー層の一方へ光を反射する全反射面を兼ねる色合成光
学系において、光入射面の少なくとも一つには、正ある
いは負の屈折力を有することを特徴とする色合成光学
系。 - 【請求項６】少なくとも４つのプリズムを備え、互いに
波長域が異なる光を反射する２つのダイクロイックミラ
ー層が、前記３つのプリズムのうちの最も光射出側に位
置するプリズムに隣接する一組のプリズムを挟んで互い
に交差しないように形成され、前記最も光射出側に位置
するプリズムの光射出面が前記２つのダイクロイックミ
ラー層の一方へ光を反射する全反射面を兼ねる色合成光
学系において、内部に、正あるいは負屈折力を有する領
域を有することを特徴とする色合成光学系。 - 【請求項７】前記一組のプリズムは前記４つのプリズム
のうちの前記最も光射出側に位置するプリズムを1番と
して前記光射出側から数えて２番目と３番目のプリズム
であることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に
記載の色合成光学系。 - 【請求項８】前記４つのプリズムのうちの前記最も光射
出側に位置するプリズムを1番として前記光射出側から
数えて２番目と３番目のプリズムの間に正あるいは負の
屈折力を有する光学素子を有することを特徴とする請求
項６または請求項７に記載の色合成光学系。 - 【請求項９】前記４つのプリズムのうちの前記最も光射
出側に位置するプリズムを1番として前記光射出側から
数えて２番目のプリズムの光入射側に正あるいは負の屈
折力を有する光学素子を有することを特徴とする請求項
６または請求項７に記載の色合成光学系。 - 【請求項１０】前記４つのプリズムのうちの前記最も光
射出側に位置するプリズムを1番として前記光射出側か
ら数えて３番目のプリズムの光射出側に正あるいは負の
屈折力を有する光学素子を有することを特徴とする請求
項６または請求項７に記載の色合成光学系。 - 【請求項１１】前記４つのプリズムのうちの前記最も光
射出側に位置するプリズムを1番として前記光射出側か
ら数えて１番目と２番目のプリズムの間に第１の色光を
反射する第１のダイクロイックミラー層が形成され、前
記光射出側から数えて３番目と４番目のプリズムの間に
第２の色光を反射する第２のダイクロイックミラー層が
形成されていることを特徴とする請求項４〜１０のいず
れか１項に記載の色合成光学系。 - 【請求項１２】互いに波長域が異なる複数の色光を、該
各色光に対応させて配した複数の光変調手段によって変
調し、該変調された複数の色光を色合成手段によって合
成し、投写手段を介して拡大投写する投写型表示装置に
おいて、前記色合成手段が請求項１、２，４，５，７の
いずれか１項に記載の色合成光学系を有することを特徴
とする投写型表示装置。 - 【請求項１３】前記正あるいは負の屈折力を有する光学
素子が、前記複数の光変調手段のうちの少なくとも青色
用光変調手段と前記色合成光学系の間に配置されている
ことを特徴とする請求項１２に記載の投写型表示装置。 - 【請求項１４】つぎの条件式（ｉ）を満足することを特
徴とする請求項１２または請求項１３に記載の投写型表
示装置。 ０．０３＜Ｌ／ｂｆ＜０．３………（ｉ） ここで、Ｌ；光変調手段の表示部と前記正あるいは負の
屈折力を有する光学素子の主点の空気換算間隔 ｂｆ；拡大共役側の共役長が無限大のときの該投写手段
の縮小共役側のバックフォーカス - 【請求項１５】つぎの条件式（ｉｉ）を満足することを
特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の投
写型表示装置。 ｜ｆｗ／ｆｃ｜＜０．０３………（ｉｉ） ここで、ｆｗ；該投写手段の焦点距離 ｆｃ；該光学素子の焦点距離 - 【請求項１６】互いに波長域が異なる数の色光を、該各
色光に対応させて配した複数の光変調手段によって変調
し、該変調された複数の色光を色合成手段によって合成
し、投写手段を介して拡大投写する投写型表示装置にお
いて、前記色合成手段が請求項３または請求項６〜１１
のいずれか１項に記載の色合成光学系を有することを特
徴とする投写型表示装置。 - 【請求項１７】前記複数の光変調手段のうちの青色用光
変調手段が前記最も光射出側に位置するプリズムの光入
射面に対向して配置されていることを特徴とする請求項
１６に記載の投写型表示装置。 - 【請求項１８】つぎの条件式（iii）を満足することを
特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の投写型
表示装置。 ０．４５＜Ｌ／ｂｆ＜０．８………（iii） ここで、Ｌ；画像変調手段の表示部と該光学素子の主点
との空気換算間隔 ｂｆ；拡大共役側の共役長が無限大のときの該投写手段
の縮小共役側のバックフォーカス - 【請求項１９】つぎの条件式（ｉｖ）を満足することを
特徴とする請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の投
写型表示装置。 ｜ｆｗ／ｆｃ｜＜０．０１５………（ｉｖ） ここで、ｆｗ；該投写手段の焦点距離 ｆｃ；該光学素子の焦点距離
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|---|---|---|---|
| JP2000241430A JP4579384B2 (ja) | 2000-08-09 | 2000-08-09 | 色合成光学系、および該色合成光学系を有する投写型表示装置 |
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|---|---|---|---|
| JP2000241430A JP4579384B2 (ja) | 2000-08-09 | 2000-08-09 | 色合成光学系、および該色合成光学系を有する投写型表示装置 |
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|---|---|
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