JPH1114943A - 投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射型空間光変調部を用いた３板式カラープ
ロジェクタにおいて、その色分解・導光光学系に起因し
て生じる表示映像の劣化を防止する。 【解決手段】 従来の波長選択性反射膜を交叉させたダ
イクロイックプリズムによる色分解では投写映像の中央
部に暗い影が発生する等の不具合があり、各色に係る光
路長を等しくするために導光系に光路長補正用レンズを
用いた装置では色シェーディングが発生したが、色分解
手段として２枚の独立したダイクロイックミラー2,7を
用い、また光源1から各反射型空間光変調部10R,10G,10B
までの３原色光に係る各光軸の物理的距離を合一にする
ことによって補正用レンズを用いることなく光路長を等
しくすることができ、前記の各問題点を解消できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は投写型表示装置に係
り、３板式カラープロジェクタにおいて、その色分解・
導光光学系に起因して投写映像が劣化することを防止す
るための光学系の改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】３板式カラープロジェクタでは、メタル
ハライドランプ等の強力な光源から得られる白色光を３
原色に分解し、その色分解された各光を各対応色に係る
映像信号で駆動される液晶パネル等の空間光変調部へ導
いて変調し、各変調光を合成して投写する方式を採用し
ている。そして、その装置の色分解・導光光学系では、
高輝度な投写映像を得ると共に、色シェーディングの発
生を抑制するために、光源から各対応色の空間光変調部
までの光路長が等しくなるように設計することが一般的
である。

【０００３】その点に関して、特開平8-184798号や特願
平9-10065号の投写型表示装置では次のような光学系を
構成させている。先ず、特開平8-184798号に開示されて
いる装置は、透過型空間光変調部を用いたものである
が、その模式的構成は図４に示される。同図において、
光源51から出射した白色光は照明光学系52へ入射され、
直交関係で配置された２枚のインテグレータレンズ53,5
4と全反射ミラー(以下、単に「ミラー」という)55によっ
て光利用率を向上させながら色分解光学系56へ出射され
る。

【０００４】色分解光学系56では、最初にダイクロイッ
クミラー57でＲ(赤色)光とＧ(緑色)・Ｂ(青色)光を分離
する。ここに、ダイクロイックミラー57はＲ光のみを透
過させてＧ・Ｂ光を反射させるものである。そして、分
離されたＲ光はミラー58でその方向が９０°変換されて
コリメータレンズ71rへ入射し、そのレンズ71rで平行光
束化された後、偏光板72rによってＳ偏光成分のみがＲ
色に対応した空間光変調部73rへ入射せしめられる。一
方、ダイクロイックミラー57で反射したＧ・Ｂ光はダイ
クロイックミラー59ヘ入射してＧ光とＢ光に分離され
る。ここに、ダイクロイックミラー59はＢ光のみを透過
させてＧ光を反射させるものである。そして、分離され
たＧ光は、前記のＲ光と同様に、コリメータレンズ71g
による平行光束化と偏光板72gによるＳ偏光成分の選択
を経て、空間光変調部73gへ入射せしめられる。

【０００５】次に、ダイクロイックミラー59を透過した
はＢ光は直進して個別導光系60に入射し、その個別導光
系60では光路を迂回させる態様で光軸の方向を１８０°
変換する。具体的には、中間レンズ61→ミラー62→中間
レンズ63→ミラー64からなる光学系からなり、ミラー64
で反射したＢ光をコリメータレンズ71bへ入射させ、そ
のレンズ71bで平行光束化された後、偏光板72bでＳ偏光
成分のみが空間光変調部73bへ入射せしめられる。

【０００６】そして、この装置では、前記の各コリメー
タレンズ71r,71g,71bと各偏光板72r,72g,72bと各空間光
変調部73r,73g,73bはそれぞれダイクロイックプリズム7
0における隣接した３つの入射面に同一の配置態様で設
けられており、Ｒ,Ｇ,Ｂ光のＳ偏光成分を読出し光とし
て各空間光変調部73r,73g,73bがその読出し光を対応色
の映像信号に基づいて変調し、その各変調光を交叉型ダ
イクロイックプリズム70で合成した後、その合成光を投
射光学系74で拡大してスクリーン(図示せず)に投写す
る。尚、ダイクロイックプリズム70では、その交叉した
各波長選択性反射膜で変調後のＲ色及びＢ色のＰ偏光成
分を反射し、Ｇ色のＰ偏光成分はそのまま透過させるこ
とによって各色の変調光の合成を行なう。

【０００７】ところで、図４から明らかなように、Ｒ光
及びＧ光に関する光源51から各空間光変調部73r,73gま
での各光軸の物理的距離及び光路長は同一に設定されて
いるが、Ｂ光に関しては個別導光系60で光路を迂回させ
ざるを得ないため光源51から空間光変調部73bまでの物
理的距離が長くなり、必然的にＢ光に係る光束の光量損
失を招く。そこで、個別導光系60では中間レンズ61,63
を介在させることによって光量損失を抑制し、実質的に
各光路長を等しくしている。

【０００８】次に、特願平9-10065号に開示されている
装置は、反射型空間光変調部を用いたものであり、その
模式的構成は図５に示される。但し、同図の(Ａ)は上側
の色分解・導光光学系の平面図を、(Ｂ)は下側の導光光
学系と各空間光変調部と投射光学系の平面図を、(Ｃ)は
(Ｂ)の各光学系の背面図を示す。先ず、光源51から出射
した白色光はミラー81で光軸を９０°変換されて交叉型
色分解ダイクロイックミラー82へ入射し、そのミラー82
で光軸が相互に９０°の角度をなしたＲ,Ｇ,Ｂ光に分解
され、それぞれ偏光ビームスプリッタ83r,83g,83bへ入
射する。ここに、交叉型色分解ダイクロイックミラー82
はＲ色とＢ色に関する波長選択性反射膜を交叉させたも
のであり、入射光の内のＲ光とＢ光は左右方向へ反射さ
せるがＧ光はそのまま透過させる機能を有している。ま
た、各偏光ビームスプリッタ83r,83g,83bは、その各偏
光膜面84r,84g,84bにおいて各光のＳ偏光成分とＰ偏光
成分を分離し、Ｓ偏光成分は下側へ反射するがＰ偏光成
分はそのまま透過させるものであり、この段階でＰ偏光
成分を捨てると共に、Ｒ,Ｇ,Ｂ光のＳ偏光成分をそれぞ
れ下側の各導光光学系におけるコリメータレンズ85r,85
g,85bへ入射させる。

【０００９】コリメータレンズ85r,85g,85bで平行光束
化された各色の光は、その直下に密接して設けられた偏
光板86r,86g,86bを介して偏光ビームスプリッタ87r,87
g,87bへ入射する。この各偏光板86r,86g,86bはＳ偏光成
分のみを透過させるものであり、前記の各偏光ビームス
プリッタ83r,83g,83bが反射した光には僅かではあるが
Ｓ偏光成分以外にＰ偏光成分も含まれているため、その
Ｐ偏光成分をカットする役割を果たす。そして、各偏光
ビームスプリッタ87r,87g,87bはその偏光膜面がＳ偏光
成分のみを反射させてＰ偏光成分を透過させるものであ
り、入射した各色に係るＳ偏光成分の平行光束はその光
軸が９０°変換されて、対応色に係る各空間光変調部88
r,88g,88bへ読出し光として入射される。

【００１０】各空間光変調部88r,88g,88bでは読出し光
を対応色の映像信号に基づいて変調して反射し、その各
変調光が各偏光ビームスプリッタ87r,87g,87bの偏光膜
面に再入射せしめられるが、各変調光はその変調度に応
じてＰ偏光成分とＳ偏光成分を含んでおり、各偏光ビー
ムスプリッタ87r,87g,87bの偏光膜面では変調を受けた
Ｐ偏光成分のみをそのまま透過させ、Ｓ偏光成分は反射
させて光源51側へ逆進する戻り光とする。

【００１１】そして、各偏光ビームスプリッタ87r,87g,
87bを透過したＰ偏光成分は直進して色合成ダイクロイ
ックプリズム89へ３方向から入射するが、その色合成ダ
イクロイックプリズム89は、前記の交叉型色分解ダイク
ロイックミラー82と同様にＲ色とＢ色に関する波長選択
性反射膜を交叉させたものであって、入射光の内のＲ光
とＢ光は前方方向へ反射させるがＧ光はそのまま透過さ
せる機能を有しており、Ｒ,Ｇ,Ｂの各変調光(Ｐ偏光成
分)を合成して前方の投射光学系90へ出射させる。ま
た、投射光学系90が入射した合成光を拡大してスクリー
ン(図示せず)に投写することは、前記の図４の装置と同
様である。

【００１２】この装置によると、図５から明らかなよう
に、上下の各光学要素が交叉型色分解ダイクロイックミ
ラー82と色合成ダイクロイックプリズム89を中心に対称
性をもって配置されており、Ｒ,Ｇ,Ｂの各光に関して光
源51から各空間光変調部88r,88g,88bまでの光軸の物理
的距離と光路長は等しくなっている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の特開
平8-184798号の装置(図４)では、Ｂ色に係る個別導光系
60において他色の導光系との関係で光路長を実質的に等
しくしているが、その中に中間レンズ61,63を介在させ
ており、たとえＢ色の単色光であっても一定の波長帯域
の光であることから、投写映像にはレンズの色収差に起
因した色シェーディングが発生して映像表示品質の劣化
を招く。

【００１４】一方、特願平9-10065号の装置(図５)で
は、前記のとおりＲ,Ｇ,Ｂの各光に係る光路長を等しく
構成できるためにレンズ要素は不要であり、色シェーデ
ィングの問題は生じないが、交叉型色分解ダイクロイッ
クミラー82は波長選択性反射膜を被着した２枚のガラス
プレートを交叉させた態様で構成されているため、その
交叉部の近傍では入射光がガラス中で多重反射して外部
へ出力されずに投写映像中の中心付近に暗い影が発生す
る。また、各空間光変調部88r,88g,88bは反射型である
ため、上記のようにその変調度に応じてＳ偏光成分が戻
り光となって交叉型色分解ダイクロイックミラー82へ逆
進・入射する。その場合、交叉型色分解ダイクロイック
ミラー82を透過したり、内部で多重反射して、他色の空
間光変調部へ入射してしまう傾向がある。その結果、投
写映像中に不要な輝線や異常色が発生して、前記と同様
に映像表示品質の劣化を招く。

【００１５】そこで、本発明は、導光光学系にレンズ要
素を用いず、また色分解光学系に交叉型ダイクロイック
ミラーを用いない光学的構成を採用することによって、
前記の各問題点を解消した投写型表示装置を提供するこ
とを目的として創作された。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、光源から得ら
れる白色光を３原色に色分解すると共に、色分解された
各色の光を後記の対応色に係る各反射型空間光変調部へ
導く色分解・導光光学系と、前記色分解・導光光学系が導
く各色の光の光軸に配置され、各対応色に係る映像信号
に基づいて入射光を変調して反射する３枚の反射型空間
光変調部と、前記の各空間光変調部から得られる各変調
光を合成してカラー画像光を構成する合成光学系と、前
記合成光学系で得られたカラー映像光を拡大投影する投
射光学系とを具備した投写型表示装置において、前記色
分解・導光光学系の色分解手段を２枚の独立したダイク
ロイックミラーを用いた構成にすると共に、前記色分解
・導光光学系における前記光源から前記の各反射型空間
光変調部までの３原色光に係る各光軸の物理的距離及び
光路長を合一にしたことを特徴とする投写型表示装置に
係る。

【００１７】本発明によれば、色分解手段に、波長選択
性反射膜を交叉させたダイクロイックミラーを用いずに
２枚の独立したダイクロイックミラーでＲ,Ｇ,Ｂの読出
し光を得るようにしているため、投写映像中の中心付近
に暗い影が発生したり、不要な輝線や異常色が発生する
ことを防止できる。また、光源から各反射型空間光変調
部までの３原色の光路に係る物理的距離を合一にしたこ
とによって、レンズ要素を介在させないで各光路長を合
一にすることができ、色シェーディングの発生を防止で
きる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の投写型表示装置の
各実施形態を図１から図３を用いて詳細に説明する。 《実施形態１》この実施形態の装置の模式的構成は図１
に示される。但し、同図の(Ａ)は平面図、(Ｂ)は側面
図、(Ｃ)は背面図であり、光軸上の光の進行方向を矢印
で示すと共に、各光学要素における光軸位置を原色光に
対応した記号ｒ,ｇ,ｂに光の進行順序に対応する数字を
付して示してある。各図において、1は光源、2はＲ光を
透過させてＧ,Ｂ光(シアン光)を反射させるダイクロイ
ックミラー、3,4,5,6R,6G,6Bはミラー、7はＢ光を透過
させてＧ光を反射させるダイクロイックミラー、8R,8G,
8Bはコリメータレンズ、9R,9G,9Bは偏光膜面においてＳ
偏光成分を反射させてＰ偏光成分を透過させる偏光ビー
ムスプリッタ、10R,10G,10BはＲ,Ｇ,Ｂ色に係る各映像
信号に基づいて入射光を変調して反射する反射型空間光
変調部、11はＲ色とＢ色に関する波長選択性反射膜を交
叉させた色合成ダイクロイックプリズム、12は投射光学
系である。

【００１９】この装置では、先ず、光源1から出射され
た白色光はダイクロイックミラー2に入射するが(r1,g1,
b1)、そのダイクロイックミラー2ではＲ光を透過・直進
させ、Ｇ,Ｂ光を反射して進行方向を水平方向に９０°
変換する。直進したＲ光はミラー3,4によってその進行
方向が水平方向に１８０°変換され、迂回した態様でミ
ラー6Rへ入射する(r1〜r4)。そして、ミラー6Rでは入射
したＲ光を垂直方向に９０°変換して下側のコリメータ
レンズ8Rに入射させ、コリメータレンズ8Rで平行光束化
されたＲ光が下側に設けられた偏光ビームスプリッタ9R
へ入射せしめられる(r4→r5)。ここで、偏光ビームスプ
リッタ9Rは、Ｒ光のＰ偏光成分をそのまま透過させてこ
の装置の系外に放出させるが、その偏光膜面でＳ偏光成
分を反射させて進行方向を水平方向に９０°変換し、Ｒ
光のＳ偏光成分を読出し光としてＲ色に係る反射型空間
光変調部10Rへ入射させる(r5→r6)。反射型空間光変調
部10Rでは、Ｒ色に係る映像信号に基づいてＳ偏光成分
の入射光を変調し、その変調光を反射光として偏光ビー
ムスプリッタ9Rへ再入射させる(r5→r6→r5)。その場
合、変調光は映像信号による変調度に応じたＰ偏光成分
とＳ偏光成分を含んでいるが、偏光ビームスプリッタ9R
の偏光膜面は前記のようにＰ偏光成分を透過させてＳ偏
光成分を反射させるものであるため、Ｐ偏光成分はその
まま直進して色合成ダイクロイックプリズム11へ入射
し、Ｓ偏光成分は上側へ反射して光源1側への戻り光と
なる。

【００２０】一方、ダイクロイックミラー2で反射した
Ｇ,Ｂ光はミラー5で進行方向を水平方向に９０°変換さ
れてダイクロイックミラー7へ入射する(g1,b1→g2,b2→
g3,b3)。ここで、ダイクロイックミラー7はＧ光とＢ光
を分離し、Ｇ光を反射させて進行方向を水平方向に９０
°変換してミラー6Gへ入射させると共に(g3→g4)、Ｂ光
はそのまま透過させてミラー6Bへ入射させる(b3→b4)。
そして、ミラー6Gへ入射したＧ光は反射されて下側のコ
リメータレンズ8Gに入射せしめられ(g4→g5)、以降、前
記のＲ光と同様に、コリメータレンズ8Gによる平行光束
化、偏光ビームスプリッタ9GによるＳ偏光成分の反射型
空間光変調部10Gへの入射とＰ偏光成分の放棄(g5→g
6)、反射型空間光変調部10GでのＳ偏光成分の変調と反
射(g6→g5)、及び偏光ビームスプリッタ9Gによる変調さ
れたＰ偏光成分の色合成ダイクロイックプリズム11側へ
の透過・出射(g5)とＳ偏光成分を戻り光にする反射が行
われ、その導光光路中でＧ色に係る読出し光の生成と変
調が行われる。また、ダイクロイックミラー7からミラ
ー6Bへ入射したＢ光は下側のコリメータレンズ8Bへ入射
せしめられ、同様にして、コリメータレンズ8Bによる平
行光束化、偏光ビームスプリッタ9BによるＳ偏光成分の
反射型空間光変調部10Bへの入射とＰ偏光成分の放棄(b5
→b6)、反射型空間光変調部10BでのＳ偏光成分の変調と
反射(b6→b5)、偏光ビームスプリッタ9Bによる変調され
たＰ偏光成分の色合成ダイクロイックプリズム11側への
透過・出射とＳ偏光成分を戻り光とする反射(b5)が行わ
れ、その導光光路中でＢ色に係る読出し光の生成と変調
が行われる。

【００２１】そして、色合成ダイクロイックプリズム11
へ入射した各色の変調光(Ｐ偏光成分)は、Ｒ色及びＢ色
に係る変調光については同プリズム11の対応色に係る波
長選択性反射膜で反射され、Ｇ色に係る変調光について
はそのまま透過されることによって合成されるが、各色
の変調光が各色に係る映像信号に基づいて変調されてい
ることからその合成光はカラー映像を構成する。従っ
て、その合成光の光軸に設けられた投射光学系によって
スクリーン(図示せず)に拡大投影されてた投写映像は、
当然に映像信号に対応したカラー映像となる。

【００２２】ところで、図１から明らかなように、下側
の導光・変調光学系である各色(Ｒ,Ｇ,Ｂ)に対応したコ
リメータレンズと偏光ビームスプリッタと反射型空間光
変調部で構成されるユニット(8R,9R,10R),(8G,9G,10G),
(8B,9B,10B)は色合成ダイクロイックプリズム11を中心
に対称性をもって同一水平レベルに配置されており、上
側の色分解・導光光学系であるダイクロイックミラー2,7
とミラー3,4,5,6R,6G,6Bも同一水平レベルに配置されて
いると共に、その色分解・導光光学系におけるＲ光の光
路ｒ1〜ｒ4とＧ光の光路ｇ1〜ｇ4とＢ光の光路ｂ1〜ｂ4
の物理的距離が等しくなるように構成されている。従っ
て、光源1から各反射型空間光変調部10R,10G,10Bまでの
物理的距離は同一であり、且つ上側の色分解・導光光学
系にはレンズ等の空気と屈折率が異なる光学要素を含ん
でいないために光路長に関しても同一である。換言すれ
ば、前記のように物理的距離が同一であるために、図４
で示した装置ように特定色の光路中に凸レンズを介在さ
せて光路長を補正する必要がなく、レンズ要素の介在に
よって色シェーディングが発生することを回避できる。

【００２３】また、この実施形態では、図５で示した装
置のように色分解ダイクロイックプリズム82を用いず
に、その機能を２枚のダイクロイックミラー2,7に代替
させているため、交叉型色分解ダイクロイックミラーの
使用に起因して発生する投写映像中の中心付近の暗い影
や不要な輝線や異常色をなくすることができる。

【００２４】尚、この実施形態で用いられているミラー
3,4,5はそれぞれ同等の光学的機能を有するダイクロイ
ックミラーを適用してもよく、またミラー6R,6G,6Bに関
してはＳ偏光成分を反射させる偏光ビームスプリッタを
適用してもよい。但し、ミラー6R,6G,6Bに偏光ビームス
プリッタを適用した場合には、それらの偏光膜面と下側
の各偏光ビームスプリッタ9R,9G,9Bの偏光膜面との相互
の傾斜関係に基づいて各偏光ビームスプリッタ9R,9G,9B
の偏光膜面に対してはＰ偏光成分となって入射すること
になるため、各反射型空間光変調部10R,10G,10Bは各偏
光ビームスプリッタ9R,9G,9Bの下側に配設することにな
る。

【００２５】《実施形態２》この実施形態の装置の模式
的平面図は図２に示され、図１の場合と同様に、光軸上
の光の進行方向を矢印で示すと共に、各光学要素におけ
る光軸位置を原色光に対応した記号ｒ,ｇ,ｂに光の進行
順序に対応する数字を付して示してある。同図におい
て、光源1と投射光学系12は実施形態１のものと同様で
あり、21はＲ光を透過させてＧ,Ｂ光を反射させるダイ
クロイックミラー、22,23,24はミラー、25はＢ光を透過
させてＧ光を反射させるダイクロイックミラー、26R,26
G,26Bはコリメータレンズ、27R,27G,27Bは偏光膜面にお
いてＳ偏光成分を反射させてＰ偏光成分を透過させる偏
光ビームスプリッタ、28R,28G,28BはＲ,Ｇ,Ｂ色に係る
各映像信号に基づいて入射光を変調して反射する反射型
空間光変調部、29はＲ色とＢ色に関する波長選択性反射
膜を交叉させた色合成ダイクロイックプリズムであり、
各光学要素は光軸が同一面内に属するように配置されて
いる。

【００２６】従って、同図に基づくと、この装置におけ
る各色(Ｒ,Ｇ,Ｂ)の光路と変調作用等に関する理解は実
施形態１に係る装置より容易であり、簡単に説明すると
次のようになる。光源1から出射した白色光はダイクロ
イックミラー21でＲ光とＧ,Ｂ光に分離され(r1,g1,b
1)、Ｒ光に関してはミラー22,23によって光軸が平行に
シフトされた態様でコリメータレンズ26Rへ入射せしめ
られる(r1〜r3)。一方、分離されたＧ,Ｂ光に関して
は、ミラー24で反射されて光軸が前記と逆方向へシフト
された態様でダイクロイックミラー25へ入射するが(g1,
b1→g2,b2→g3,b3)、そのダイクロイックミラー25では
Ｇ光とＢ光を分離し(g3,b3)、反射させたＧ光をコリメ
ータレンズ26Gへ、透過させたＢ光をコリメータレンズ2
6Bへ入射させる。

【００２７】このようにして分離された各色の光はそれ
ぞれコリメータレンズ26R,26G,26Bで平行光束化された
後、対応する各偏光ビームスプリッタ27R,27G,27Bへ入
射し、それぞれの偏光膜面でＳ偏光成分が反射されて各
反射型空間光変調部28R,28G,28Bへ入射せしめれるが(r3
〜r5,g3〜g5,b3〜b5)、Ｐ偏光成分は系外へ放出され
る。以降、Ｓ偏光成分が各反射型空間光変調部28R,28G,
28Bで各色に係る映像信号に基づいた変調を受けて反射
され(r5,g5,b5)、各偏光ビームスプリッタ27R,27G,27B
へ再入射し(r5→r4,g5→g4,b5→b4)、それぞれの偏光膜
面をＰ偏光成分である各色の変調光がそのまま透過して
色合成ダイクロイックプリズム29へ入射して合成され、
更に投射光学系12でスクリーン(図示せず)に拡大投影さ
れること、及び変調に応じて生じるＳ偏光成分が光源1
の方向への戻り光となることは、実施形態１の場合と同
様である。

【００２８】そして、図２から明らかなように、この実
施形態においても、色分解・導光光学系の各光学要素が
光源1から各反射型空間光変調部28R,28G,28Bまでの光路
の物理的距離が同一になるように配設されており、各コ
リメータレンズ26R,26G,26Bまで各光路にはレンズ等の
空気と屈折率が異なる光学要素を含んでおらず、また各
色(Ｒ,Ｇ,Ｂ)に対応したコリメータレンズと偏光ビーム
スプリッタと反射型空間光変調部からなるユニット(26
R,27R,28R),(26G,27G,28G),(26B,27B,28B)は同一の光学
系として構成されているため、光路長に関しても同一で
ある。従って、色分解手段にダイクロイックプリズムを
用いずに、２枚の独立したダイクロイックミラー21,25
を適用していることと併せて、実施形態１の装置と同様
の効果が得られる。

【００２９】《実施形態３》この実施形態の装置の模式
的側面図は図３に示され、図１の場合と同様に、光軸上
の光の進行方向を矢印で示すと共に、各光学要素におけ
る光軸位置を原色光に対応した記号ｒ,ｇ,ｂに光の進行
順序に対応する数字を付して示してある。同図におい
て、光源1と投射光学系12は実施形態１のものと同様で
あり、31はＲ光を透過させてＧ,Ｂ光を反射させるダイ
クロイックミラー、32はＢ光を透過させてＧ光を反射さ
せるダイクロイックミラー、33R,33G,33Bはコリメータ
レンズ、34R,34G,34Bは偏光膜面においてＳ偏光成分を
反射させてＰ偏光成分を透過させる偏光ビームスプリッ
タ、35R,35G,35BはＲ,Ｇ,Ｂ色に係る各映像信号に基づ
いて入射光を変調して反射する反射型空間光変調部、36
はＧ光を反射させてＢ光を透過させる波長選択性反射膜
を備えたダイクロイックプリズム、37はＲ光を反射させ
てＧ,Ｂ光を透過させる波長選択性反射膜を備えたダイ
クロイックプリズム、38は光路長補正用のガラスブロッ
クであり、各光学要素は光軸が同一面内に属するように
配置されている。

【００３０】そして、同図から明らかなように、この装
置における各色(Ｒ,Ｇ,Ｂ)の導光光学系は実施形態２の
装置より簡素化されており、その光路と変調作用等に関
する理解は更に容易である。先ず、光源1から出射され
た白色光はダイクロイックミラー31でＲ光とＧ,Ｂ光に
分離され、ダイクロイックミラー31を透過したＲ光はコ
リメータレンズ33Rで平行光束化されて偏光ビームスプ
リッタ34Rへ入射し、そのＲ光の内のＳ偏光成分が偏光
膜面で反射されて、読出し光として反射型空間光変調部
35Rへ入射する(r1〜r3)。尚、Ｐ偏光成分は偏光膜面を
透過して系外へ放出される。

【００３１】一方、ダイクロイックミラー31で反射され
たＧ,Ｂ光は下方のダイクロイックミラー32へ入射して
Ｇ光とＢ光に分離される(g1,b1→g2,b2)。そして、ダイ
クロイックミラー32で反射されたＧ光はコリメータレン
ズ33Gで平行光束化されて偏光ビームスプリッタ34Gへ入
射し、前記のＲ光の場合と同様にその偏光膜面でＳ偏光
成分が反射されて読出し光として反射型空間光変調部35
Gへ入射するが(g2〜g4)、Ｐ偏光成分は偏光膜面を透過
して前方へ射出される。また、ダイクロイックミラー32
を透過したＢ光はそのまま下方のコリメータレンズ33B
へ入射して平行光束化され、同様に偏光ビームスプリッ
タ34Bの偏光膜面によってＳ偏光成分が読出し光として
反射型空間光変調部35Gへ入射され、Ｐ偏光成分はその
まま透過して系外へ放出される(b2〜b4)。

【００３２】このように、この実施形態の装置では、各
色(Ｒ,Ｇ,Ｂ)に対応したコリメータレンズと偏光ビーム
スプリッタと反射型空間光変調部からなるユニット(33
R,34R,35R),(33G,34G,35G),(33B,34B,35B)を図示するよ
うに階段状に配設しておき、２枚のダイクロイックミラ
ー31,32のみで色分解機能と導光機能をもたせており、
且つ光源1から各反射型空間光変調部35R,35G,35Bまでの
各色に係る光路の物理的距離が等しくなるように構成さ
れている。そして、前記の各ユニット(33R,34R,35R),(3
3G,34G,35G),(33B,34B,35B)は同一の光学系として構成
されていることから、各光路長に関しても等しくなって
いる。

【００３３】次に、各反射型空間光変調部35R,35G,35B
へ入射した各色(Ｒ,Ｇ,Ｂ)の読出し光(Ｓ偏光成分)は対
応色に係る映像信号に基づいて変調され、その変調光の
Ｐ偏光成分が各偏光ビームスプリッタ34R,34G,34Bの偏
光膜面を透過するが、Ｒ光に係る変調光(Ｐ偏光成分)は
ガラスブロック38を通過してダイクロイックプリズム37
へ入射し、Ｇ光とＢ光に係る変調光(Ｐ偏光成分)はその
進行方向が相互に垂直な関係でダイクロイックプリズム
36へ入射する。そして、偏光ビームスプリッタ34Bと各
ダイクロイックプリズム36,37と投射光学系12は各光軸
が一致するように配設されており、Ｒ光とＧ光の変調光
はそれぞれ各ダイクロイックプリズム37,36の波長選択
性反射膜で反射されて投射光学系12へ入射し、Ｂ光の変
調光は各ダイクロイックプリズム36,37を透過して投射
光学系12へ入射することから、投射光学系12への入射光
は各色の変調光が合成されたものになり、スクリーン
(図示せず)に対して拡大されたカラー投写映像を再生す
ることができる。

【００３４】この実施形態の装置では、前記のように、
光源1から各反射型空間光変調部35R,35G,35Bまでの各色
に係る光路の物理的距離と光路長が等しく構成されてお
り、また色分解手段にダイクロイックプリズムを用いず
に、２枚の独立したダイクロイックミラー31,32を適用
しているため、上記の実施形態１及び実施形態２の装置
と同様の効果が得られる。

【００３５】ただ、波長選択性反射膜を交叉させた色合
成ダイクロイックプリズムを用いない場合には、図３に
示すように、色合成位置に対してコリメータレンズと偏
光ビームスプリッタと反射型空間光変調部からなる各ユ
ニット(33R,34R,35R),(33G,34G,35G),(33B,34B,35B)を
対称に配置させることができない。今、図３においてガ
ラスブロック38が存在しない場合を仮定すると、Ｇ色と
Ｂ色に係る変調光がダイクロイックプリズム36内を通過
して色合成位置(ダイクロイックプリズム37の波長選択
性反射膜と光軸の交叉点)ｍに到達するのに対して、Ｒ
光に係る変調光はそれに相当する光路区間が空気中にな
るため、それだけ光路長が長いことになる。この実施形
態の装置において、Ｒ色に係る変調光の光路中にガラス
ブロック38を介在させたのはそのためであり、ガラスブ
ロック38はＲ光に係る変調光の光路長を短くして補正す
る役割を果たし、各反射型空間光変調部35R,35G,35Bか
ら色合成位置ｍまでの各光路長を同一にして、色合成光
学系における各色の光路長の相違に起因した投写映像の
劣化を防止している。尚、Ｇ光に係る偏光ビームスプリ
ッタ34GはＰ偏光成分をガラスブロック38側へ出射させ
るが、ガラスブロック38はその不要光をそのまま透過さ
せて系外へ放出させる。

【００３６】以上のように、本発明に基づいた代表的な
実施形態の光学的構成を説明したが、それらに限定され
るものではなく、２枚のダイクロイックミラーを用いて
色分解を行い、光源から各反射型空間光変調部までの各
光軸の物理的距離及び光路長を合一にするという条件の
下に各種の光学的構成が考えられる。また、各実施形態
では、従来技術に係る図４の装置のようにインテグレー
タレンズ53,54を用いた照明光学系52が設けられていな
いが、そのような照明光学系を設けて照明光の利用効率
を向上させるようにしてもよく、更に光源の白色光を予
めＳ偏光成分とＰ偏光成分に分離し、一方の偏光成分の
偏光方向を９０°回転させて他方の偏光成分と偏光方向
を揃えた後に各偏光成分を合成して各反射型空間光変調
部に入射させる偏光変換光学系を介在させて投写映像の
輝度の向上を図るようにしてもよい。

【００３７】

【発明の効果】本発明の投写型表示装置は、以上の構成
を有していることにより、次のような効果を奏する。請
求項１の発明は、色分解・導光光学系における色分解手
段に、波長選択性反射膜を交叉させたダイクロイックプ
リズムを適用せずに２枚の独立したダイクロイックミラ
ーでＲ,Ｇ,Ｂの読出し光を得るようにしているため、投
写映像中の中心付近に暗い影が発生したり、不要な輝線
や異常色が発生することを防止する。また、光源から各
反射型空間光変調部までのＲ,Ｇ,Ｂ色の各光路に係る物
理的距離を合一にしたことで、レンズ要素を介在させず
に各光路長を合一にすることができるため、色シェーデ
ィングの発生を防止できる。請求項２の発明は、実施形
態１及び実施形態２に示したように、交叉型色合成ダイ
クロイックプリズムに対して偏光ビームスプリッタと反
射型空間光変調部からなる各ユニットを対称性をもたせ
て配置したことにより、色分解・導光光学系を全反射ミ
ラーと２枚のダイクロイックミラーで簡単且つ合理的に
構成でき、その設計を容易にする。請求項３の発明は、
実施形態３に示したように、光路長補正用のガラスブロ
ックを用いるが色分解・導光光学系を全反射ミラーを用
いずに２枚のダイクロイックミラーだけで構成でき、部
品点数の削減と装置の小型・軽量化を実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の投写型表示装置の実施形態１に係る模
式的構成図である。(Ａ)は平面図を、(Ｂ)は側面図を、
(Ｃ)は背面図を示す。

【図２】実施形態２の装置に係る模式的平面図である。

【図３】実施形態３の装置に係る模式的側面図である。

【図４】従来技術である特開平8-184798号に開示されて
いる装置の模式的構成図である。

【図５】従来技術である特願平9-10065号に開示されて
いる装置の模式的構成図である。

【符号の説明】

1,51…光源、2,5,7,21,25,31,32,57,59…ダイクロイッ
クミラー、3,4,6R,6G,6B,22,23,24,55,58,62,64,81…ミ
ラー、8R,8G,8B,26R,26G,26B,33R,33G,33B,71r,71g,71
b,85r,85g,85b…コリメータレンズ、9R,9G,9B,27R,27G,
27B,34R,34G,34B,83r,83g,83b,87r,87g,87b…偏光ビー
ムスプリッタ、10R,10G,10B,28R,28G,28B,35R,35G,35B,
88r,88g,88b…反射型空間光変調部、11,70,89…(交叉
型)色合成ダイクロイックプリズム、12,74,90…投射光
学系、36,37…ダイクロイックプリズム、38…ガラスブ
ロック、52…照明光学系、53,54…インテグレータレン
ズ、56…色分解光学系、60…個別導光系、61,63…中間
レンズ、72r,72g,72b…偏光板、73r,73g,73b…透過型空
間光変調部、82…交叉型色分解ダイクロイックミラー、
84r,84g,84b…偏光膜面、86r,86g,86b…偏光板。

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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から得られる白色光を３原色に色分
   解すると共に、色分解された各色の光を後記の対応色に
   係る各反射型空間光変調部へ導く色分解・導光光学系
   と、前記色分解・導光光学系が導く各色の光の光軸に配
   置され、各対応色に係る映像信号に基づいて入射光を変
   調して反射する３枚の反射型空間光変調部と、前記の各
   空間光変調部から得られる各変調光を合成してカラー画
   像光を構成する合成光学系と、前記合成光学系で得られ
   たカラー映像光を拡大投影する投射光学系とを具備した
   投写型表示装置において、前記色分解・導光光学系の色
   分解手段を２枚の独立したダイクロイックミラーを用い
   た構成にすると共に、前記色分解・導光光学系における
   前記光源から前記の各反射型空間光変調部までの３原色
   光に係る各光軸の物理的距離及び光路長を合一にしたこ
   とを特徴とする投写型表示装置。
2. 【請求項２】 色合成光学系が３原色の内の異なる２色
   の波長選択性反射膜を交叉させた色合成ダイクロイック
   プリズムであり、色分解・導光光学系における前記色合
   成ダイクロイックプリズムへ色分解された各色の光を入
   射させる導光部分を前記色合成ダイクロイックプリズム
   の３つの入射面に対してそれぞれ偏光ビームスプリッタ
   と反射型空間光変調部からなるユニットを対向配置させ
   た構成とし、色分解後の各色の光をそれぞれ各ユニット
   の偏光ビームスプリッタへ導き、各ユニットにおいて、
   前記偏光ビームスプリッタで一方の偏光成分のみを前記
   反射型空間光変調部へ入射させると共にその反射型空間
   光変調部から得られる変調光の内の前記とは逆の偏光成
   分のみを前記色合成ダイクロイックプリズム側へ透過さ
   せることとした請求項１の投写型表示装置。
3. 【請求項３】 色合成光学系が、３原色の内の第１色及
   び第２色に係る波長選択性反射膜を有した第１及び第２
   のダイクロイックプリズムをその各波長選択性反射膜が
   平行になる態様で整列せしめると共に前記第１のダイク
   ロイックプリズムの入射面側に光路長補正用のガラスブ
   ロックを対向配置させた構成からなり、前記ガラスブロ
   ックにおける前記第１のダイクロイックプリズム側と反
   対側の面と、前記第２のダイクロイックプリズムにおけ
   る前記ガラスブロックの配置側に相当する面と、前記第
   ２のダイクロイックプリズムにおける前記第１のダイク
   ロイックプリズム側と反対側の面に対して、それぞれ偏
   光ビームスプリッタと反射型空間光変調部からなる第
   １、第２及び第３のユニットを対向配置させ、前記第１
   ユニットの偏光ビームスプリッタに対しては第１色の光
   のみを透過させて第２色及び第３色の光を反射させる第
   １のダイクロイックミラーによって第１色の透過光を入
   射させ、前記第２ユニットの偏光ビームスプリッタに対
   しては前記第１のダイクロイックミラーが反射させた光
   の内の第２色の光のみを反射させて第３色の光を透過さ
   せる第２のダイクロイックミラーによって第２色の反射
   光を入射させ、前記第３ユニットの偏光ビームスプリッ
   タに対しては前記第２のダイクロイックミラーを透過し
   た第３色の光を入射させる色分解・導光光学系を構成
   し、各ユニットにおいては前記偏光ビームスプリッタで
   一方の偏光成分のみを反射型空間光変調部へ入射させる
   と共にその反射型空間光変調部から得られる変調光の内
   の前記とは逆の偏光成分のみを透過させ、前記第１ユニ
   ットではその透過光を前記ガラスブロックを介して前記
   第１のダイクロイックプリズムへ入射させ、前記の第２
   及び第３のユニットではその各透過光をそれぞれ前記第
   ２のダイクロイックプリズムへ入射させることとした請
   求項１の投写型表示装置。