JPH10133305A - 液晶プロジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の液晶パネルでは、スクリーン上に投影
される画像の色度の不均一性の度合いが大きかった。 【解決手段】 第１及び第２のダイクロイックフィルタ
ー１３，１６を用いて光を分離して、Ｂ，Ｇ，Ｒの各々
を別々に照射する色分離光学系と、その色分離光学系に
よりＢ，Ｇ，Ｒの光が照射され、Ｂ，Ｇ，Ｒの光学画像
を形成する液晶パネル１０，１１，１２と、Ｂ，Ｇ，Ｒ
の光学画像を合成するダイクロイックプリズム２３と、
その合成された光学画像をスクリーン上に拡大投写する
投影レンズ２４とを備え、投影レンズ２４はＦ＝３より
明るく、第１及び第２のダイクロイックフィルター１
３，１６は、長波長透過型又は短波長反射型のダイクロ
イックフィルターである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スクリーン上に光
学画像を拡大投写するための液晶プロジェクタに関する
ものである。

【０００２】

【従来技術】大画像を表示させる手段として、映像信号
に応じて形成された光学画像を照明光で照射し、その照
明光により照射された光学画像を投影レンズ（投写レン
ズ）によりスクリーン上に拡大投写する手段が従来より
よく知られている。

【０００３】かかる液晶プロジェクタについて、その構
成図である図６を参照しながら説明する。照明光学系５
１から照射される光は、ダイクロイックフィルター５
２，５３によりＲＧＢの３色の波長帯に分離される。即
ち、ダイクロイックフィルター５２で反射されたＲの波
長帯の光束は、全反射ミラー５４により反射され、フィ
ールドレンズ５５を透過した後に、液晶パネル５６を照
明する。ＧとＢの波長帯の光束は、ダイクロイックフィ
ルター５２を透過し、そのＧの波長帯の光束は、ダイク
ロイックフィルター５３により反射され、フィールドレ
ンズ５７を透過した後に液晶パネル５８を照明する。Ｂ
の波長帯の光束は、ダイクロイックフィルター５３を透
過し、２つのレンズ５９，６０及び２つの全反射ミラー
６１，６２により構成されるリレー光学系に導かれた
後、フィールドレンズ６３を透過し、液晶パネル６４を
照明する。なお、従来の液晶プロジェクタでは、このよ
うな短波長透過タイプのダイクロイックフィルター５
２，５３を使用する他に、短波長透過タイプ及び長波長
透過タイプ混在のダイクロイックフィルターを使用する
ものが知られている。

【０００４】３つの液晶パネル５６，５８，６４の各々
により形成された光学画像は、ダイクロイックプリズム
６５により合成される。即ち、液晶パネル５６により形
成されたＲの光学画像は、ダイクロイックプリズム６５
の入射光としてその内部を透過直進し、第１のダイクロ
イックミラー部６５ａで４５度の入射角に対して直角に
反射し、投影レンズ６６に向けて射出する。また、液晶
パネル６４により形成されたＢの光学画像も、ダイクロ
イックプリズム６５の入射光としてその内部を透過直進
し、第２のダイクロイックミラー部６５ｂで４５度の入
射角に対して直角に反射し、投影レンズ６６に向けて射
出する。液晶パネル５８により形成されたＧの光学画像
は、ダイクロイックプリズム６５の入射光としてその内
部を透過直進し、第１及び第２のダイクロイックミラー
部６５ａ，６５ｂで反射することなく更に透過直進し、
投影レンズ６６に向けて射出する。

【０００５】このように、３つの液晶パネル５６，５
８，６４の各々により形成された光学画像は、光軸及び
光学画像の方向性を一致させて同一方向にある投影レン
ズ６６に向けて射出されることにより合成される。この
合成された光学画像は、投影レンズ６６によりスクリー
ン上に拡大投影される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の液晶パネルでは、スクリーン上に投影される
画像の色度の不均一性の度合いが大きい。即ち、一般的
に、オプティカルインテグレータを用いる液晶プロジェ
クタでは、ダイクロイックフィルターに入射する光束の
入射角は、中心値４５度に対して±２０度程度の幅を持
つ。この２５度から６５度の範囲内の入射角で光束が入
射してきても、ダイクロイックフィルターの目的の波長
に対するカットオフ値が変動しなければよいことになる
が、実際にはその変動はさけられない。図６において、
例えば、Ｇの波長帯の光束の場合、液晶パネル５８を照
明する緑色の色度（Ｙｘｙ値）は、ダイクロイックフィ
ルター５３の入射角依存性により、液晶パネル５８の左
Ｐ１と右Ｐ２とでズレてしまう。このため、投影レンズ
６６によりその色度がズレた画像がそのままスクリーン
上に投影され、色ムラが発生する。

【０００７】また、オプティカルインテグレータを使用
する液晶プロジェクタでは、各ダイクロイックフィルタ
ーに入射する角度の振れが、それを使用しないものより
も大きくなるため、色ムラの度合いが大きくなってしま
う。

【０００８】そこで、本発明では、このような課題を解
決するべく、スクリーン上の色度のズレを別の部材を付
設することなく可及的に低減することができる液晶プロ
ジェクタを提供することを目的とする。

【０００９】また、本発明は、オプティカルインテグレ
ータを用いても、それを用いない従来の液晶プロジェク
タと同程度の色ムラに抑えることができる液晶プロジェ
クタを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、照明光源からの照明光の照射路中に第１及
び第２のダイクロイックフィルターを、この順で介在さ
せることで前記照明光を波長の異なる第１、第２及び第
３原色光に色分離し、この色分離された第１、第２及び
第３原色光をそれぞれ対応する液晶パネルに導光して照
射し、各液晶パネルからの各色の光学画像を合成した
後、投影レンズでスクリーン上に投写するようにした液
晶プロジェクタにおいて、前記第１、第２及び第３原色
光は、この順で短波長側からの波長成分を有し、Ｆナン
バー３より明るいナンバーを有する投影レンズを使用す
るもので、かつ前記第１のダイクロイックフィルター
は、前記第２及び第３原色光を通過させ、前記第２のダ
イクロイックフィルターは、前記第３原色光を通過させ
るものである液晶プロジェクタである。

【００１１】上記構成の液晶プロジェクタでは、色ズレ
を抑制する効果を有するダイクロイックフィルターは、
前記照明光学系から射出される光を分離して、前記第
１、第２及び第３原色光の各々を別々に照射する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。

【００１３】図１は、本発明の第１の実施の形態を示す
構成図である。光源１は、ランダム偏光の白色光を放射
するメタルハライドランプである。放物面鏡２は、回転
放物面の極を含む一部の面で、断面が線対称に成形され
た反射面２ａを有しており、焦点（光源１は、この焦点
の位置に設置される。）から放射されて到来する光を開
口部２ｂの外側（図１では下方）に反射させる鏡であ
る。ＩＲ−ＵＶカットフィルター３は、開口部２ｂの近
傍に配置され、光源１からの直接光及び反射面２ａから
の反射光から、３原色の光に対して不要となる波長域の
光を除去するためのフィルターである。オプティカルイ
ンテグレータを構成する第１のレンズアレイ４は、二次
元状に配列された複数の第１のレンズ４ａを有するレン
ズアレイであり、３原色の光に対して不要となる波長域
の光が除去された、光源１からの直接光及び放物面鏡２
の反射面２ａからの反射光を入射し、複数の光束に分割
して射出する。複数の第１のレンズ４ａの各々の開口形
状は同一である。なお、第１のレンズアレイ４は、放物
面鏡２により近い位置となるように、ＩＲ−ＵＶカット
フィルター３の出力側近傍に配置される。

【００１４】偏光ビームスプリッタ５は、三角柱状の偏
光変換光学系の分離部であり、第１のレンズアレイ４に
より分割された複数の光束の各々を、互いに偏光方向が
直交する第１の直線偏光成分の光束６と第２の直線偏光
成分の光束７とに分離する。偏光ビームスプリッタ５が
有する直角プリズムの斜面である後面には、偏光分離面
５ａが形成されており、第１のレンズアレイ４から入射
する光のうちの第１の直線偏光成分は、偏光分離面５ａ
で４５度の入射角に対して直角に反射し、光束６として
射出する。偏光分離面５ａから厚み５ｂの間隔を隔てて
全反射面５ｃが対向するように形成されており、第１の
レンズアレイ４から入射する光のうちの第１の直線偏光
成分に対して直交する第２の直線偏光成分は、全反射面
５ｃで４５度の入射角に対して直角に反射して、光束７
として射出する。厚み５ｂの寸法は、光束６と光束７が
射出されるピッチ（厚み５ｂの2^1/2倍）と、第２のレン
ズ８ａのピッチとに基づいて設定される。

【００１５】オプティカルインテグレータを構成する第
２のレンズアレイ８は、光ビームスプリッタ５により分
離された複数の光束６・光束７が収束する近傍に二次元
状に配列され、その複数の光束６及び複数の光束７と同
数の第２のレンズ８aを有するレンズアレイである。即
ち、第２のレンズアレイ８は、第１のレンズアレイ４が
有する複数の第１のレンズ４ａの数の２倍の個数のレン
ズを有し、図１の上下方向に隣接する各２個の第２のレ
ンズ８ａは、第１のレンズ４ａの各１個に対応する。第
２のレンズアレイ８の射出面のうち光束７が射出される
部分には、光束７の第２の直線偏光光を光束６の第１の
直線偏光光と同一の偏光方向に変換するための半波長板
９が取り付けられている。なお、この半波長板９は、偏
光変換光学系の変換部であって、前述の偏光ビームスプ
リッタ５とともに偏光変換光学系を構成する。

【００１６】液晶パネル１０は、透過型液晶パネルであ
り、ＲＧＢのうちのＢの光学画像を形成する。液晶パネ
ル１１は、透過型液晶パネルであり、ＲＧＢのうちのＧ
の光学画像を形成する。液晶パネル１２は、透過型液晶
パネルであり、ＲＧＢのうちのＲの光学画像を形成す
る。

【００１７】３枚の液晶パネル１０〜１２の各々に、対
応する原色の光を照明するための３原色の各々を分離す
る色分離光学系は、２つのダイクロイックフィルター１
３，１６によって構成される。ダイクロイックフィルタ
ー１３は、波長５１０ｎｍのカットオフ値を有し、Ｂの
波長帯の光束を反射し、ＲとＧの波長帯の光束を透過さ
せる。全反射ミラー１４は、分離されたＢの波長帯の光
束を液晶パネル１０側に向けるためのものである。フィ
ールドレンズ１５は、全反射ミラー１４で反射されたＢ
の波長帯の光束を液晶パネル１０に照射するためのもの
である。ダイクロイックフィルター１６は、波長５８５
ｎｍのカットオフ値を有し、ダイクロイックフィルター
１３を透過したＲとＧの波長帯の光束のうち、Ｇの波長
帯の光束を反射し、Ｒの波長帯の光束を透過させる。フ
ィールドレンズ１７は、ダイクロイックフィルター１６
で分離されたＧの波長帯の光束を液晶パネル１１に照射
するためのものである。レンズ１８，１９および全反射
ミラー２０，２１は、ダイクロイックフィルター１６を
透過したＲの波長帯の光束を、その照度を保持しながら
液晶パネル１２に導くためのリレー光学系を構成し、フ
ィールドレンズ２２は、リレー光学系により導かれたＲ
の波長帯の光束を液晶パネル１２に照射するためのもの
である。

【００１８】本実施の形態では、短波長透過タイプのダ
イクロイックフィルターを使用する従来の液晶プロジェ
クタとは異なり、長波長透過タイプのダイクロイックフ
ィルター１３，１６を使用する。ここで、図２に短波長
透過タイプのダイクロイックフィルターの分光特性図を
示す。また、図３に長波長透過タイプのダイクロイック
フィルターの分光特性図を示す。これにより、長波長透
過タイプのダイクロイックフィルターの方が目的の波長
に対するカットオフ値のシフト（いわゆる半値波長シフ
ト）の幅を小さく抑えることができるのが分かる。具体
的には、長波長透過タイプのダイクロイックフィルター
の１０度毎の半値波長のシフト幅は５０ｎｍ程度であ
り、９５ｎｍ程度となる短波長透過タイプのダイクロイ
ックフィルターの半値波長のシフト幅と比較すると、約
４７％のシフト幅を改善することができる。

【００１９】図１に戻って、ダイクロイックプリズム２
３は、前述のＲＧＢの光学画像の各々を合成するための
３原色合成光学系である。ダイクロイックプリズム２３
は、立方体又は直方体をなす接合された４個の直角プリ
ズム２３ａを有する。接合部には、前述のＢの光学画像
を４５度の入射角に対して直角に反射し、Ｒ及びＧの光
学画像を透過させる第１のダイクロイックミラー部２３
ｂと、前述のＲの光学画像を４５度の入射角に対して直
角に反射し、Ｇ及びＢの光学画像を透過させる第２のダ
イクロイックミラー部２３ｃとが形成されている。

【００２０】投影レンズ２４は、ダイクロイックプリズ
ム２３により合成されたカラーの光学画像をスクリーン
（図示省略）上に拡大投写するための投写光学系であ
る。

【００２１】次に、本実施の形態の作用について説明す
る。

【００２２】光源１から放射されたランダム偏光の光束
は、放物面鏡２の反射面２ａで反射した反射光ととも
に、ＩＲ−ＵＶカットフィルター３によりＲＧＢの三つ
の波長帯にとって不要となる波長域が除去される。不要
な波長域が除去された光は、第１のレンズアレイ４によ
り複数の光束に分割される。

【００２３】第１のレンズアレイ４により分割された複
数の光束の各々は、偏光ビームスプリッタ５により、互
いに偏光方向が直交する第１の直線偏光成分の光束６と
第２の直線偏光成分の光束７とに分離される。即ち、第
１のレンズアレイ４の射出面から到来する光束は、入射
光として偏光ビームスプリッタ５内を透過直進する。そ
の入射光のうちの第１の直線偏光成分は、偏光分離面５
ａで４５度の入射角に対して直角に反射し、光束６とし
て射出する。また、偏光分離面５ａで反射することな
く、厚み５ｂにより生ずる光路を更に透過直進する第２
の直線偏光成分の入射光は、全反射面５ｃで４５度の入
射角に対して直角に反射し、光束７として射出する。

【００２４】複数の光束６と複数の光束７は、それぞ
れ、第１のレンズアレイ４の結像作用により第２のレン
ズアレイ８の近傍で、第１のレンズアレイ４により分割
された複数の光束の数と同じ個数の小光源を形成する。
ここで、第２のレンズアレイ８上に形成される小光源の
うち、光束７により形成される小光源が位置する第２の
レンズ８ａの射出面に、半波長板９が取り付けられてい
る。このため、光束７の第２の直線偏光成分の偏光方向
が光束６の第１の直線偏光成分の偏光方向に変換され、
全ての小光源の偏光方向が揃えられる。

【００２５】半波長板９が取り付けられた第２のレンズ
アレイ８から射出する偏光方向が揃えられた光束は、ダ
イクロイックフィルター１３，１６によりＲＧＢの３色
の波長帯に分離される。即ち、ダイクロイックフィルタ
ー１３で分離されたＢの波長帯の光束は、全反射ミラー
１４により反射されフィールドレンズ１５を透過した後
に、液晶パネル１０を照明する。ＲとＧの波長帯の光束
はダイクロイックフィルター１３を透過し、そのＧの波
長帯の光束は、ダイクロイックフィルター１６により反
射され、フィールドレンズ１７を透過した後に液晶パネ
ル１１を照明する。Ｒの波長帯の光束は、ダイクロイッ
クフィルター１６を透過し、２つのレンズ１８，１９及
び２つの全反射ミラー２０，２１により構成されるリレ
ー光学系に導かれた後、フィールドレンズ２２を透過
し、液晶パネル１２を照明する。ここで、液晶パネル１
２と第２のレンズアレイ８との距離は、液晶パネル１
０，１１と第２のレンズアレイ８との距離と異なるた
め、リレー光学系のレンズ１８，１９を使用して、液晶
パネル１２の照明状態を他の液晶パネル１０，１１の照
明状態と等しくなるようにしている。

【００２６】３つの液晶パネル１０〜１２の各々により
形成された光学画像は、ダイクロイックプリズム２３に
より合成される。即ち、液晶パネル１０により形成され
たＢの光学画像は、ダイクロイックプリズム２３の入射
光としてその内部を透過直進し、第１のダイクロイック
ミラー部２３ｂで４５度の入射角に対して直角に反射
し、投影レンズ２４に向けて射出する。液晶パネル１２
により形成されたＲの光学画像も、ダイクロイックプリ
ズム２３の入射光としてその内部を透過直進し、第２の
ダイクロイックミラー部２３ｃで４５度の入射角に対し
て直角に反射し、投影レンズ２４に向けて射出する。液
晶パネル１１により形成されたＧの光学画像は、ダイク
ロイックプリズム２３の入射光としてその内部を透過直
進し、第１及び第２のダイクロイックミラー部２３ｂ，
２３ｃで反射することなく更に透過直進し、投影レンズ
２４に向けて射出する。

【００２７】このようにして、３つの液晶パネル１０〜
１２の各々により形成された光学画像は、光軸及び光学
画像の方向性を一致させた状態で、同一方向にある投影
レンズ２４に向けて射出されることにより合成される。
この合成された光学画像は、投影レンズ２４によりスク
リーン上に拡大投影される。

【００２８】なお、本実施の形態では、２１は、全反射
ミラーであるとしたが、Ｒの波長帯の光束を反射するダ
イクロイックミラー（以後、Ｒ反射ダイクロイックミラ
ーという。）であるとしてもよい。Ｒ反射ダイクロイッ
クミラーを使用した場合の作用について説明する。図１
において、２６は、入射角θ１でダイクロイックミラー
１６に入射する光線であるとする。但し、θ１＜４５度
である。この場合、半値波長は長波長側にシフトする
（図３（ａ）参照）。その後、光線２６はＲ反射ダイク
ロイックミラーに入射角θ２で入射する。Ｒ反射ダイク
ロイックミラーとダイクロイックフィルター１６とは直
交するように配置されるので、θ２は４５度より大きく
なり、Ｒ反射ダイクロイックミラーにおける半値波長は
短波長側にシフトする。θ１とθ２との間には、次の
（数１）の関係が成立する。

【００２９】

【数１】θ１−４５゜＝４５゜−θ２ 光線２６の分光特性は、θ１とθ２の関数として与えら
れる。光線２６は、赤色光であるから、長波長側にシフ
トしているθ１により決定される。これはダイクロイッ
クフィルター１６により色が決まることを意味する。ま
た、液晶パネル１２に到達する赤色光の全てに（数１）
が成立し、θ１が４５度より大きい場合にはθ２は４５
度より小さくなり、その光線２６の分光特性は長波長側
にシフトしているθ２により決定される。これはＲ反射
ダイクロイックミラーにより色が決まることを意味す
る。すなわち、液晶パネル１２を照明する赤色光の分光
特性は、θ１及びθ２のいずれか小さい方によって決定
されることが分かる。これに対して、２１が全反射ミラ
ーである場合、赤色の分光特性はθ１のみで決定され
る。これにより、Ｒ反射ダイクロイックミラーを採用し
た方が、半値波長のシフト量が４０ｎｍ程度となり、そ
のシフト量が５０ｎｍ程度となる全反射ミラーよりも、
色度のズレの度合いを小さくすることができる。

【００３０】また、本実施の形態では、第２のレンズア
レイ８の射出面において、光束７が射出される部分の全
てに半波長板９を配するとしたが、必ずしもこれに限ら
ず、光束７が射出される部分の一部に半波長板９を配す
るとしてもよい。

【００３１】また、本実施の形態では、半波長板９は、
光束７により形成される小光源が位置する第２のレンズ
８ａの射出面に取り付けられるとしたが、光束６により
形成される小光源が位置する第２のレンズ８ａの射出面
に取り付けられるとしてもよい。また、半波長板９は、
光束６又は光束７により形成される小光源の全部又は一
部が位置する第２のレンズ８ａに取り付けられればよ
い。

【００３２】更に、本実施の形態では、光源１にメタル
ハライドランプを用いたが、キセノンランプやハロゲン
ランプ等でもよい。

【００３３】本発明の第２の実施の形態について、その
構成図である図４を参照しながら説明する。第１の実施
の形態と同様である部分については同じ符号を付すこと
によりその説明を省略し、その第１の実施の形態と異な
る部分について説明する。第１の実施の形態と同様であ
る部分については説明を省略し、第１の実施の形態と異
なる部分について説明する。３枚の液晶パネル１０〜１
２の各々に、対応する原色の光を照明するための３原色
の各々を分離する色分離光学系は、２つのダイクロイッ
クフィルター１３ａ，１６ａによって構成される。ダイ
クロイックフィルター１３ａは、波長５８５ｎｍのカッ
トオフ値を有し、Ｇ及びＢの波長帯の光束を反射し、Ｒ
の波長帯の光束を透過させる。全反射ミラー１４ａは、
分離されたＲの波長帯の光束を液晶パネル１２側に向け
るためのものである。フィールドレンズ１５ａは、全反
射ミラー１４ａで反射されたＲの波長帯の光束を液晶パ
ネル１２に照射するためのものである。ダイクロイック
フィルター１６aは、波長５１０ｎｍのカットオフ値を
有し、ダイクロイックフィルター１３ａを透過したＲと
Ｇの波長帯の光束のうち、Ｂの波長帯の光束を反射し、
Ｇの波長帯の光束を透過させる。フィールドレンズ１７
ａは、ダイクロイックフィルター１６ａで分離されたＢ
の波長帯の光束を液晶パネル１０に照射するためのもの
である。レンズ１８ａ，１９ａ及び全反射ミラー２０
ａ，２１ａは、ダイクロイックフィルター１６ａを透過
したＧの波長帯の光束を、その照度を保持しながら液晶
パネル１１に導くためのリレー光学系を構成し、フィー
ルドレンズ２２ａは、リレー光学系により導かれたＧの
波長帯の光束を液晶パネル１１に照射するためのもので
ある。

【００３４】ダイクロイックプリズム２５は、前述のＲ
ＧＢの光学画像の各々を合成するための３原色合成光学
系である。ダイクロイックプリズム２５は、立方体又は
直方体をなす接合された４個の直角プリズム２５ａを有
する。接合部には、前述のＲの光学画像を４５度の入射
角に対して直角に反射しＧ及びＢの光学画像を透過させ
る第１のダイクロイックミラー部２５ｂと、前述のＧの
光学画像を４５度の入射角に対して直角に反射しＢの光
学画像を透過させる第２のダイクロイックミラー部２５
ｃとが形成されている。

【００３５】次に、第１の実施の形態と異なる作用につ
いて説明する。

【００３６】半波長板９が取り付けられた第２のレンズ
アレイ８から射出する偏光方向が揃えられた光束は、ダ
イクロイックフィルター１３ａ，１６ａによりＲＧＢの
３つの波長帯に分離される。すなわち、ダイクロイック
フィルター１３ａを透過したＲの波長帯の光束は、全反
射ミラー１４ａにより反射され、フィールドレンズ１５
ａを透過した後に、液晶パネル１２を照明する。ＧとＢ
の波長帯の光束はダイクロイックフィルター１３ａで反
射し、そのＢの波長帯の光束は、ダイクロイックフィル
ター１６ａにより反射され、フィールドレンズ１７ａを
透過した後に液晶パネル１０を照明する。Ｇの波長帯の
光束は、ダイクロイックフィルター１６ａを透過し、２
つのレンズ１８ａ，１９ａおよび２つの全反射ミラー２
０ａ，２１ａにより構成されるリレー光学系に導かれた
後、フィールドレンズ２２ａを透過し、液晶パネル１１
を照明する。

【００３７】３つの液晶パネル１０〜１２の各々により
形成された光学画像は、ダイクロイックプリズム２５に
より合成される。即ち、液晶パネル１２により形成され
たＲの光学画像は、ダイクロイックプリズム２５の入射
光としてその内部を透過直進し、第１のダイクロイック
ミラー部２５ｂで４５度の入射角に対して直角に反射
し、投影レンズ２４に向けて射出する。液晶パネル１１
により形成されたＧの光学画像も、ダイクロイックプリ
ズム２５の入射光としてその内部を透過直進し、第２の
ダイクロイックミラー部２５ｃで４５度の入射角に対し
て直角に反射し、投影レンズ２４に向けて射出する。液
晶パネル１０により形成されたＢの光学画像は、ダイク
ロイックプリズム２５の入射光としてその内部を透過直
進し、第１及び第２のダイクロイックミラー部２５ｂ，
２５ｃで反射することなく更に透過直進し、投影レンズ
２４に向けて射出する。

【００３８】なお、本実施の形態では、２１ａは、全反
射ミラーであるとしたが、Ｇの波長帯の光束を反射する
ダイクロイックミラー（以後、Ｇ反射ダイクロイックミ
ラーという。）であるとしてもよい。この場合、Ｇ反射
ダイクロイックミラーは、Ｒの波長帯の光束を透過させ
るダイクロイックフィルター１３ａと同一の薄膜設計で
実現することができる。Ｇ反射ダイクロイックミラーを
採用すれば、半値波長のシフト量が２５ｎｍ程度とな
り、そのシフト量が５０ｎｍ程度となる全反射ミラーよ
りも、色度のズレの度合いを半減させることができる。
なお、緑色の長波長側の限界を決定するために、Ｒの波
長帯の光束を透過させるダイクロイックフィルター１３
ａとＧ反射ダイクロイックミラーとを組み合わせたが、
Ｂの波長帯の光束を反射するダイクロイックフィルター
１６ａとＧ反射ダイクロイックミラーとを組み合わせ、
緑色光の短波長側の限界を決定することも可能である。

【００３９】本発明の第３の実施の形態について説明す
る。この第３の形態の構成の大部分と作用については、
第１の実施の形態と同様であるのでその説明を省略し、
第１の実施の形態と異なる構成の部分、即ち明るさ（Ｆ
値）について説明する。図１において、投影レンズ２４
はＦ＝３より明るいものを使用する。このＦ＝３は、オ
プティカルインテグレータを使用する第３の実施の形態
における液晶プロジェクタによって投影されるスクリー
ン上の色ムラを、オプティカルインテグレータを使用し
ない従来の液晶プロジェクタによる色ムラと同程度に抑
えるための数値である。

【００４０】まず、投影系のＦ値は、照明系のＦ値より
明るい必要がある。そうでないと照明系からの光が全て
投影系に取り込まれずに、光量ロスが発生するからであ
る。

【００４１】一般的に、オプティカルインテグレータを
使用しない照明光学系では、それから射出される光は、
±２．５度程度の振れを有する略平行光となる。この場
合、照明系のＦ値はＦ／１２程度（入射角の振れθ１＝
±２．４度）であり、投影系のＦ値はＦ／５程度（入射
角の振れθ２＝±５．７度）であるから、投影系のＦ値
は、照明系のＦ値より明るい。このため、光量ロスは発
生しない。このとき、ダイクロイックフィルターに入射
する各光は、略テレセントリック系による入射光である
ため、θ１を無視することができる。従って、ダイクロ
イックプリズムが有するダイクロイックミラー部におけ
る入射角の振れは、４５±５．７度程度の範囲となる。
以後、オプティカルインテグレータを使用しない照明光
学系における前述の入射角の振れは、一般的に、４５±
７度の範囲内に収まるものとして説明する。

【００４２】これに対して、オプティカルインテグレー
タを使用する第３の実施の形態の液晶プロジェクタで
は、第２のレンズアレイ８から射出される照明光は、テ
レセントリック系による照明光ではないので、図１の第
１又は第２のダイクロイックフィルター１３，１６にお
ける入射角の振れは、オプティカルインテグレータを使
用しない従来の液晶プロジェクタのその入射角の振れよ
りも大きくなる。このため、前述のごとくθ１を無視す
ることができない。ところが、本実施の形態の場合、オ
プティカルインテグレータを使用しない従来の液晶プロ
ジェクタによる色ムラと同程度に抑えるためには、ダイ
クロイックフィルター１３，１６の分光特性により（図
２及び図３を比較参照）、第１及び第２のダイクロイッ
クミラー部２３ｂ，２３ｃにおける入射角の振れを、４
５±１４度の範囲内に抑えればよいことになる。つま
り、図２と図３との比較で理解されるように、長波長透
過タイプのダイクロイックフィルタにおける入射角の振
れによるシフト感度は、短波長透過タイプのダイクロイ
ックフィルターのそれよりも小さい。このため、長波長
透過タイプのダイクロイックフィルターを使用している
本実施の形態において、上記入射角の振れを４５±１４
度の範囲に抑えれば、短波長透過タイプのダイクロイッ
クフィルターを使用した場合には、振れを４５±７度に
抑えた場合と略同様の色ムラに抑えられることになる。

【００４３】オプティカルインテグレータを使用した場
合には、上記の通り入射角の振れを小さく抑えることが
困難であるため、オプティカルインテグレータを使用し
ていない場合と同様に、入射角の振れを４５±７度に抑
えることはきわめて難しい。従って、短波長透過タイプ
のダイクロイックフィルターを使用した場合には、色ム
ラを十分効果的に防止することは困難である。しかし、
本実施の形態のように全てのダイクロイックフィルター
を長波長透過タイプで構成すると、入射角の振れを４５
±１４度まで許容してもなおオプティカルインテグレー
タを使用しない場合と同程度の色ムラに抑えることが可
能となる。

【００４４】第１又は第２のダイクロイックミラー部２
３ｂ，２３ｃにおける入射角の振れを求めるための説明
図を図５に示す。液晶パネル１０，１１，１２の各々に
は、対角線の長さが１インチとなる長方形状の液晶パネ
ルが使用される。但し、その液晶パネルの表示面の比に
ついては、短辺：長辺：対角線＝３：４：５であるとす
る。これより、θ１を求めると５度（≒tan^-1{(26.416/
2)/150}）となる。このため、投影レンズ２４による入
射角の振れθ２は、９度以下（＜１４−５）でなければ
ならない。従って、投影レンズ２４のＦ値は３（≒(1/
2)/tan(9°)）となる。なお、投影レンズ２４がＦ＝３
であれば、設計等の容易さと効率の最適化を考えると、
照明系もＦ＝３に設定するのが望ましい。

【００４５】

【発明の効果】以上のことから明らかなように、本発明
によれば、色度の不均一性が大幅に低減された高品質な
画像をスクリーンに拡大投影することができる。

【００４６】また、本発明によれば、オプティカルイン
テグレータを使用しても、それを使用しない液晶プロジ
ェクタと同様の性能を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の構成図である。

【図２】短波長透過タイプのダイクロイックフィルター
の分光特性図である。

【図３】長波長透過タイプのダイクロイックフィルター
の分光特性図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態の構成図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態の第１又は第２のダ
イクロイックミラー部２３ｂ，２３ｃにおける入射角の
振れを求めるための説明図である。

【図６】従来の液晶プロジェクタの構成図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 放物面鏡 ２ａ 反射面 ２ｂ 開口部 ３ ＩＲ−ＵＶカットフィルター ４ 第１のレンズアレイ ４ａ 第１のレンズ ５ 偏光ビームスプリッタ ５ａ 偏光分離面 ５ｂ 厚み ５ｃ 全反射面 ６，７ 光束 ８ 第２のレンズアレイ ８ａ 第２のレンズ ９ 半波長板 １０，１１，１２ 液晶パネル １３，１３ａ，１６，１６ａ ダイクロイックフィルタ
ー １４，１４ａ，２０，２０ａ，２１，２１ａ 全反射ミ
ラー １５，１５ａ，１７，１７ａ，２２，２２ａ フィール
ドレンズ １８，１８ａ，１９，１９ａ レンズ ２３ ダイクロイックプリズム ２３ａ 直角プリズム ２３ｂ 第１のダイクロイックミラー部 ２３ｃ 第２のダイクロイックミラー部 ２４ 投影レンズ ２５ ダイクロイックプリズム ２５ａ 直角プリズム ２５ｂ 第１のダイクロイックミラー部 ２５ｃ 第２のダイクロイックミラー部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 9/30 Ｈ０４Ｎ 9/30

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照明光源からの照明光の照射路中に第１
   及び第２のダイクロイックフィルターを、この順で介在
   させることで前記照明光を波長の異なる第１、第２及び
   第３原色光に色分離し、この色分離された第１、第２及
   び第３原色光をそれぞれ対応する液晶パネルに導光して
   照射し、各液晶パネルからの各色の光学画像を合成した
   後、投影レンズでスクリーン上に投写するようにした液
   晶プロジェクタにおいて、前記第１、第２及び第３原色
   光は、この順で短波長側からの波長成分を有し、Ｆナン
   バー３より明るいナンバーを有する投影レンズを使用す
   るもので、かつ前記第１のダイクロイックフィルター
   は、前記第２及び第３原色光を通過させ、前記第２のダ
   イクロイックフィルターは、前記第３原色光を通過させ
   るものであることを特徴とする液晶プロジェクタ。