JPH11194297A - 投影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高コントラストのモノクロ及びカラーの投影
画像が得られる液晶を利用した投影装置を得ること。 【解決手段】 光源からの光束を少なくとも１つの画像
変調素子に導き、前記画像変調素子からの光束をスクリ
ーンに投影する投影レンズを有する投影装置に於いて、
前記投影レンズの絞り開口と共役位置に開口を設けて、
少なくとも光束の一部を遮光し、前記絞り開口に入射す
る光束を実質的に少なくならしめること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は投影装置に関し、例
えばモノクロ液晶、又はカラー液晶（カラー液晶パネ
ル）等の光学変調素子（画像変調素子）に表示された画
像情報をスクリーン等に拡大投射（投影）する液晶プロ
ジェクター等に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より光学変調素子としての液晶パネ
ルに表示した画像情報をスクリーン面上に投影する液晶
プロジェクターが種々と提案されている。

【０００３】図１８は特開平６−２６５８４２号公報で
提案されている反射型の液晶を用いたカラー液晶プロジ
ェクターの光学系の要部概略図である。この光学系はシ
ュリーレン光学系と呼ばれている。

【０００４】図１８において、光源１から発せられた光
はリフレクタ２（放物面鏡）により略平行光とされ、ミ
ラー３で反射後、集光レンズ４により投影光学系１３の
絞り開口位置に配置されている反射鏡５近傍に光源像を
形成するように集光している。反射鏡５で反射された光
束は、平凸レンズ７へむかって射出され、平凸レンズ７
で平行光となり、クロスダイクロプリズム８にて３色分
解され、それぞれの波長域の反射型の液晶パネル９，１
０，１１を照明する。

【０００５】反射型の液晶パネル９，１０，１１で各々
変調された光は、再びクロスダイクロプリズム８にてフ
ルカラー画像として色合成され、該フルカラー画像は平
凸レンズ７で集光された後、絞り１２を通過し、投影光
学系１３を介してスクリーン１５上に投影されている。

【０００６】液晶パネルには、例えば、高分子分散型の
液晶やポリマーネットワーク液晶が封入されていて、白
レベルを表示するときには透明になり光束を反射させ、
黒レベルを表示するときには光束を散乱させる。液晶パ
ネルで反射され、クロスダイクロプリズム８で色合成さ
れた光束は、平凸レンズ７により投影光学系１３の絞り
１２近傍に集光される。液晶で反射された光束は大部分
が絞り１２の開口を通過し、投影光学系１３を経てスク
リーン１５上で白レベルを表示するが、液晶で散乱され
た光束は全体のごく一部が絞り１２の開口を通過するだ
けなのでスクリーン１５上で黒レベルを表示する。

【０００７】このように液晶の散乱を利用して画像情報
の表示を行い、該画像情報を投影光学系によってスクリ
ーンに投影している。

【０００８】上述の絞り１２の部分について、図１９を
用いて説明する。図１９は、投影レンズ１３の瞳位置に
配置された絞り１２による絞り開口１２ａと光源像Ｓ’
の関係を示している。投影レンズ１３の瞳１６は、瞳の
半分を反射鏡５によって占有されているので、半円形を
している。光源像Ｓ’は、液晶パネルが白を表示するた
めに入射した光束を反射するモードの場合を示してい
る。液晶パネルが黒を表示するために入射した光束を拡
散するモードの場合は、光源像Ｓ’は、絞り開口１２ａ
に対して十分大きくなり、光束全体のごく一部のみが絞
り開口１２ａを通過する。絞り開口１２ａを大きくすれ
ば、スクリーン１５に到達する光量が増えて明るい投影
画像が得られるが、黒のレベルも同時に上がるので、コ
ントラストが低下する。また、絞り開口１２ａを小さく
すれば、コントラストは向上するが、投影画像は暗くな
る。投影画像の明るさとコントラストは、このようにト
レードオフの関係にあり、どちらかを選択したい場合
は、絞り開口１２ａを可変絞りとすることが考えられ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１８
に示すカラー液晶プロジェクターにおいては、投影画像
の明るさよりコントラストを優先しようとして、光源像
Ｓ’よりも小さい絞り開口１２ａを用いた場合も十分に
コントラストを上げることが出来ないという問題点があ
った。

【００１０】この問題点を図１９を用いて説明する。光
源像Ｓ’を絞り開口１２ａの内側の部分と外側の部分に
分けると、液晶パネルで白を表示する場合に投影画像の
明るさに寄与するのは、前者のみである。しかしなが
ら、液晶パネルで黒を表示する場合には、液晶パネルに
入射した光束は散乱されるので、絞り開口１２ａの内側
に集光される光束も外側に集光される光束もその一部が
拡散されて絞り開口１２ａを通過することになる。従っ
て、後者の光束が存在する分だけコントラストが低下す
ることになる。

【００１１】本発明は、液晶等の光学変調素子に基づく
画像情報を所定面上にモノクロ画像又は、フルカラー画
像として高いコントラストで投影することができる、例
えばコンピュータのモニタ等の高解像度の液晶プロジェ
クターに好適な投影装置の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の投影装置は （１−１）光源からの光束を少なくとも１つの画像変調
素子に導き、前記画像変調素子からの光束をスクリーン
に投影する投影レンズを有する投影装置に於いて、前記
投影レンズの絞り開口と共役位置に絞り手段を設けて、
光束の一部を遮光し、前記絞り開口に入射する光束を実
質的に少なくならしめることを特徴としている。

【００１３】（１−２）光源からの光束を少なくとも１
つの画像変調素子に導き、前記画像変調素子からの光束
をスクリーンに投影する投影レンズを有する投影装置に
於いて、前記光源を第１の光源像として結像する第１の
光学手段、前記投影レンズの絞り開口近傍に前記画像変
調素子からの光束を第２の光源像として結像する第２の
光学手段、前記絞り開口と共役位置に絞り手段を設け、
前記第１の光源像の一部を遮光することにより、実質的
に前記第２の光源像を小さくならしめることを特徴とし
ている。

【００１４】（１−３）光源からの白色光束を互いに波
長帯域の異なる複数の光束に分割する色分解手段、前記
各波長域に対応する複数の画像変調素子に前記複数の光
束を導く光学手段、前記複数の画像変調素子からの光束
を合成する合成手段、前記合成手段からの光束をスクリ
ーンに投影する投影レンズを有する投影装置に於いて、
前記光源を第１の光源像として結像する第１の光学手
段、前記合成手段を経由して前記投影レンズの絞り開口
近傍に前記複数の画像変調素子からの光束を第２の光源
像として結像する第２の光学手段を有し、前記絞り開口
と共役位置に絞り手段を設け、前記第１の光源像の一部
を遮光することにより、実質的に前記第２の光源像を小
さくならしめることを特徴としている。

【００１５】（１−４）光源からの白色光束を互いに波
長帯域の異なる複数の色光束に分割する色分解手段、前
記色分解手段からの光束を色光束ごとの第１の光源像と
して結像する第１レンズ手段、前記第１レンズ手段の結
像点近傍に配置され前記各波長域に対応する複数の画像
変調素子に光束を偏向し導く偏向手段、前記複数の画像
変調素子からの光束を色光束ごとの第２の光源像として
結像する第２レンズ手段、前記複数の画像変調素子から
の光束のうち少なくとも１つを偏向しそれ以外の光束と
合成する合成手段、前記複数の画像変調素子で変調され
た光束をスクリーンに投影する投影レンズを有し、前記
合成手段は、前記投影レンズの絞り位置近傍に絞り開口
を分割するように配置され、前記絞り開口と共役位置に
色光束ごとに絞り手段を設け、前記色光束ごとの第１の
光源像の一部を遮光することにより、実質的に前記色光
束ごとの第２の光源像を小さくならしめることを特徴と
している。

【００１６】（１−５）光源、前記光源からの光束を光
源像として集光する集光手段、第１の端面と第２の端面
を有し、光束を第１の端面から入射させ、第２の端面か
ら出射させる導光手段、前記導光手段は、第１の端面と
第２の端面を結ぶ反射面で構成され、少なくとも第１の
端面から入射した光束の一部を反射し、第２の端面に導
く、第２の端面からの光束を画像変調素子に導く光学手
段、前記画像変調素子の像をスクリーンに投影する投影
レンズ、前記画像変調素子で変調された光束を前記投影
レンズの絞り開口位置に集光させ導く光学手段を有する
投影装置において、前記第１の端面は、前記光源像の集
光位置近傍に配置され、前記第１の端面を結像し、第１
の光源像を生成する第１の光学手段、前記第１の中間光
源像を前記投影レンズの絞り位置近傍に第２の光源像と
して結像する第２の光学手段、第２の端面と前記画像変
調素子を共役関係とする第３の光学手段とを有し、前記
投影レンズの絞り開口と共役位置に絞り手段を設け、前
記第１の光源像の一部を遮光することにより、実質的に
前記第２の光源像を小さくならしめることを特徴として
いる。

【００１７】（１−６）照明系からの光束を少なくとも
１つの画像変調素子に導き、該画像変調素子からの光束
を投影レンズでスクリーンに投影する投影装置に於い
て、該投影レンズの絞り開口と共役な該照明系中の位置
に絞り手段を設けて光束の一部を遮光し、該投影レンズ
の絞り開口を通過する光束を制限していることを特徴と
している。

【００１８】（１−７）照明系からの光束を少なくとも
１つの画像変調素子に導き、該画像変調素子からの光束
を投影レンズでスクリーンに投影する投影装置に於い
て、該照明系の光源を第１の光学手段で所定面上に第１
の光源像として形成し、該第１の光源像からの光束を該
画像変調素子に導光しており、該画像変調素子からの光
束を第２の光学手段で該投影レンズの絞り開口の位置、
又はその近傍に第２の光源像として形成しており、該投
影レンズの絞り開口と共役な該照明系中の位置に絞り手
段を設けて、該第１の光源像の一部を遮光して、該第２
の光源像の寸法を小さくしていることを特徴としてい
る。

【００１９】（１−８）照明系からの白色光束を色分解
手段によって複数の色光に色分解し、該色分解した複数
の色光を光学手段で各色光毎に設けた画像変調素子に導
光し、該各画像変調素子からの光束を合成手段で合成
し、該合成手段で合成した光束を投影レンズで所定面上
に投影する投影装置に於いて、該照明系の光源を第１の
光学手段で所定面上に第１の光源像として形成し、第１
の光源像からの光束を画像変調素子に導光しており、該
画像変調素子からの光束を第２の光学手段で該合成手段
を介して該投影レンズの絞り開口の位置、又はその近傍
に第２の光源像として形成しており、該投影レンズの絞
り開口と共役な該照明系中の位置に絞り手段を設けて、
該第１の光源像の一部を遮光して、該第２の光源像の寸
法を小さくしていることを特徴としている。

【００２０】（１−９）照明系の光源からの白色光束を
色分解手段によって複数の色光に色分解し、該色分解し
た光束毎の第１の光源像を第１の光学手段で所定面上に
形成し、該第１の光源像からの光束を偏向手段を用いて
各色光毎に設けた画像変調素子に導光し、該画像変調素
子からの光束を各色光毎に第２の光学手段で所定面上に
第２の光源像として形成し、該第２の光源像からの光束
を投影レンズで所定面上に投影する投影装置に於いて、
該投影レンズの絞り位置、又はその近傍に、合成手段を
設けて絞り開口を分割するとともに該複数の画像変調素
子からの光束のうち少なくとも一部を偏向して、該投影
レンズ側に導光しており、該投影レンズの絞り開口と共
役な該照明系中の位置に各色光毎に絞り手段を設けて、
該第１の光源像の一部を遮光して該第２の光源像の寸法
を小さくしていることを特徴としている。

【００２１】（１−１０）照明系からの光束を少なくと
も１つの画像変調素子に導き、該画像変調素子からの光
束を投影レンズでスクリーンに投影する投影装置に於い
て、該照明系は、内面を反射面としたインテグレータを
有しており、該照明系の光源を光学手段で該インテグレ
ータの入射端面に形成し、該インテグレータの入射端面
を第１の光学手段で所定面上に第１の光源像として形成
し、該第１の光源像からの光束を該画像変調素子に導光
しており、該画像変調素子からの光束を第２の光学手段
で該投影レンズの絞り開口の位置、又はその近傍に第２
の光源像として形成しており、該インテグレータの出射
端面と該画像変調素子とが共役位置にとなるようにして
おり、該投影レンズの絞り開口と共役な該照明系中の位
置に絞り手段を設けて、該第１の光源像の一部を遮光し
て、該第２の光源像の寸法を小さくしていることを特徴
としている。

【００２２】特に本発明では （１−１０−１）前記画像変調素子は、高分子分散型液
晶を用いた透過型の画像変調素子であること。

【００２３】（１−１０−２）前記画像変調素子は、高
分子分散型液晶を用いた反射型の画像変調素子であるこ
と。

【００２４】（１−１０−３）前記画像変調素子は、ポ
リマーネットワーク型液晶を用いた透過型の画像変調素
子であること。

【００２５】（１−１０−４）前記画像変調素子は、ポ
リマーネットワーク型液晶を用いた反射型の画像変調素
子であること。

【００２６】（１−１０−５）前記光源からの白色光束
を互いに波長帯域の異なる複数の光束に分割する手段
は、色分解回折格子であること。

【００２７】（１−１０−６）前記光源からの白色光束
を互いに波長帯域の異なる複数の光束に分割する色分解
手段は、互いに傾けて配置された複数のダイクロミラー
であること。

【００２８】（１−１０−７）前記合成手段は、クロス
ダイクロプリズムであること。

【００２９】（１−１０−８）前記合成手段は、光束を
反射させる複数のミラー手段であること。

【００３０】（１−１０−９）前記偏向手段は、光束を
反射させる複数のミラー手段であること。

【００３１】（１−１０−１０）前記絞り手段と前記投
影レンズの絞り開口とを共役関係にする光学系は、少な
くとも１つ非球面レンズを含むこと。

【００３２】（１−１０−１１）前記絞り手段と前記投
影レンズの絞り開口とを共役関係にする光学系は、少な
くとも前記第２の光学手段の一部を共用すること。

【００３３】（１−１０−１２）前記絞り手段と前記投
影レンズの絞り開口とを共役関係にする光学系は、少な
くとも前記第２のレンズ手段の一部を共用すること。

【００３４】（１−１０−１３）前記絞り手段と前記投
影レンズの絞り開口とを共役関係にする光学系は、少な
くとも前記第２および第３の光学手段の一部を共用する
こと。

【００３５】（１−１０−１４）前記絞り開口に入射す
る光束を前記絞り手段の開口と実質的に同じ大きさとす
ること。

【００３６】（１−１０−１５）前記第２の光源像を前
記絞り開口と実質的に同じ大きさとすること。

【００３７】（１−１０−１６）前記投影レンズの絞り
開口を可変絞りとし、前記投影レンズの絞り開口と共役
位置に絞り径が連動して変化する可変絞りを設けたこ
と。

【００３８】（１−１０−１７）前記第１の端面と第２
の端面を有し、光束を第１の端面から入射させ、第２の
端面から出射させる導光手段は、６面体のガラスロッド
よりなり、少なくとも前記第１の端面から入射した光束
の一部を全反射し、前記第２の端面に導くこと。

【００３９】（１−１０−１８）前記偏向手段と前記絞
り手段が干渉しない位置に配置されること。

【００４０】（１−１０−１９）前記絞り手段の位置
は、前記第１の光源像の結像位置近傍であり、前記第１
の光源像の結像位置より所定距離だけ隔たっているこ
と。

【００４１】（１−１０−２０）前記絞り手段の位置
は、前記第１の光源像の結像位置近傍であり、前記第１
の光源像の結像位置より所定距離だけ隔たっていること
等を特徴としている。

【００４２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の投射装置を反射型
の液晶パネル（画像変調素子）を用いたカラー液晶プロ
ジェクターに適用したときの実施形態１の要部概略図、
図２，図３は図１の一部分の説明図である。

【００４３】図１において、光源１から発せられた光は
リフレクタ２（放物面鏡）により略平行光とされ、ミラ
ー３で反射後、集光レンズ４により投影光学系１３の絞
り開口位置に配置されている反射鏡５近傍に光源像（第
１の光源像）Ｓを形成するように集光している。反射鏡
５の近傍には絞り（絞り手段）６が設けられており、光
源像Ｓの光束の一部を遮光している。反射鏡５で反射さ
れた光束は、平凸レンズ７へむかって射出され、平凸レ
ンズ７で平行光となり、クロスダイクロプリズム（色分
解手段）８にて３色分解され、それぞれの波長域の反射
型の液晶パネル（画像変調素子）９，１０，１１を照明
する。

【００４４】反射型の液晶パネル９，１０，１１で各々
変調された光は、再びクロスダイクロプリズム（色合成
手段）８にてフルカラー画像として色合成され、該フル
カラー画像は平凸レンズ７で光源像（第２の光源像）
Ｓ’として再び集光された後、絞り１２を通過し、投影
光学系１３を介してスクリーン１５上に投影されてい
る。尚、前述した各要素１、２、３、４、５、７は照明
系の一要素を構成している。

【００４５】液晶パネルには、例えば、高分子分散型の
液晶やポリマーネットワーク液晶が封入されていて、白
レベルを表示するときには透明になり光束を反射させ、
黒レベルを表示するときには光束を散乱させる。液晶パ
ネルで反射され、クロスダイクロプリズム８で色合成さ
れた光束は、平凸レンズ７により投影光学系１３の絞り
１２近傍に集光される。液晶で反射された光束は大部分
が絞り１２の絞り開口１２ａを通過し、投影光学系１３
を経てスクリーン１５上で白レベルを表示するが、液晶
で散乱された光束は全体のごく一部が絞り１２の絞り開
口１２ａを通過するだけなのでスクリーン１５上で黒レ
ベルを表示する。尚、１４は投影レンズ１３の光軸であ
る。

【００４６】このように液晶の散乱を利用して画像情報
の表示を行い、該画像情報を投影光学系によってスクリ
ーンに投影している。

【００４７】次に図１の照明系中に設けた絞り５と投影
レンズ１３の絞り１２近傍における光束の集光状態（光
源像）について説明する。

【００４８】図２（ａ）は、反射鏡５の位置近傍に配置
された絞り６の絞り開口６ａと光源像（第１の光源像）
Ｓの関係を示している。また、図２（ｂ）は、投影レン
ズ１３の瞳位置に配置された絞り１２の絞り開口１２ａ
と光源像（第２の光源像）Ｓ’の関係を示している。
尚、図２（ｂ）において１６は投影レンズ１３の瞳であ
る。

【００４９】図２（ａ）においては、絞り開口６ａは光
源像Ｓよりも小さく設定されていて、光源像Ｓの外側部
分を遮光している。絞り開口６ａの大きさは、図２
（ｂ）において、光源像Ｓ’が絞り開口１２ａと同じ大
きさになるように選択されている。

【００５０】また、図２（ｂ）においては、図１９と同
じ絞り開口１２ａが用いられている。投影レンズ１３の
瞳１６は、瞳の半分を反射鏡５によって占有されている
ので、半円形をしている。

【００５１】光源像Ｓ’は、液晶パネルが白を表示する
ために入射した光束を反射するモードの場合を示してい
る。液晶パネルが黒を表示するために入射した光束を拡
散するモードの場合は、光源像Ｓ’は、絞り開口１２ａ
に対して十分大きくなり、光束全体のごく一部のみが絞
り開口１２ａを通過する。図１９との相違点は、光源像
Ｓが予め絞り６の絞り開口６ａによって遮光されている
ので、光源像が小さくなり、光源像Ｓ’と絞り開口１２
ａの大きさが同一となる点である。つまり、液晶パネル
で白を表示する場合には、光源像Ｓ’のすべての光束が
絞り開口１２ａを通過し、投影画像の明るさに寄与す
る。また、液晶パネルで黒を表示する場合には、従来例
のように、「白を表示する場合に絞り開口１２ａの外側
に集光される光束Ｓａ」の一部が絞り開口１２ａを通過
することがない。従って、前記光束Ｓａが存在しない分
だけ投影画像のコントラストを向上させることが出来
る。

【００５２】図２（ｂ）においては、絞り開口６ａの大
きさは、光源像Ｓ’が絞り開口１２ａと同じ大きさにな
るように選択されているが、製造誤差等による光源像
Ｓ’と絞り開口１２ａの位置ずれを考慮すれば、光源像
Ｓ’は、絞り開口１２ａを十分に満たす大きさ、即ち僅
かに大きくしておくのが良い。このようにしても、投影
画像のコントラストの向上効果は十分にある。

【００５３】先に述べたように、シュリーレン光学系に
おいては、投影画像の明るさとコントラストは、トレー
ドオフの関係にあるが、絞り開口６ａを絞り開口１２ａ
と絞り径が連動する可変絞りとすれば、所定の投影画像
の明るさで常に最大限のコントラストを得ることが出来
る。即ち、投影画像の明るさを優先したい場合は、絞り
開口１２ａを光源像Ｓ’が投影レンズの瞳１６に入りう
る限りの最大径に設定し、絞り開口６ａは、絞り開口１
２ａの大きさと光源像Ｓ’の大きさが同じになるように
設定すればよい。また、投影画像のコントラストを優先
したい場合は、所望のコントラストになるまで絞り開口
１２ａを絞り、同様に、絞り開口６ａは絞り開口１２ａ
の大きさと光源像Ｓ’の大きさが同じになるように設定
すればよい。

【００５４】また、絞り開口６ａを設ける代わりに、反
射鏡５の反射面の大きさを絞り開口１２ａの大きさと光
源像Ｓ’の大きさが同じになるように設定してもよい。

【００５５】これまでの説明は、絞りを円形として説明
してきたが、本発明においては、特にそれに限るもので
はない。例えば、図３に示すように光源の大きさなどの
制約により、光源像Ｓ’が図３（ａ）のように投影レン
ズ１３の瞳１６よりも大きくなる場合がある。この場
合、従来例では、絞り開口１２ａを瞳１６と同一形状に
してやればよい。

【００５６】また、本発明をこの場合に適用すると、図
３（ｂ）においては、絞り開口６ａは光源像Ｓよりも小
さな半円形に設定されていて、光源像Ｓの外側部分を遮
光している。

【００５７】絞り開口６ａの大きさは、図３（ｃ）にお
いて、光源像Ｓ’が絞り開口１２ａと同じ大きさになる
ような半円形に選択されている。

【００５８】こうすれば、液晶パネルで白を表示する場
合には、光源像Ｓ’のすべての光束が絞り開口１２ａを
通過し、投影画像の明るさに寄与する。また、液晶パネ
ルで黒を表示する場合には、従来例のように、「白を表
示する場合に絞り開口１２ａの外側に集光される光束」
の一部が散乱されて絞り開口１２ａを通過することがな
い。従って、前記光束が存在しない分コントラストを向
上させることが出来る。また、円形絞りと同様に絞り開
口６ａを絞り開口１２ａと絞り径が連動する可変絞りと
すれば、所定の投影画像の明るさで常に最大限のコント
ラストを得ることが出来る。また、絞り開口６ａを設け
る代わりに、反射鏡５の反射面の大きさを絞り開口１２
ａの大きさと光源像Ｓ’の大きさが同じになるような半
円形に設定してもよい。

【００５９】さらに本発明の実施形態１の光学系につい
て、光路を展開した図４を用いて詳細に説明する。理解
を助けるために反射型の液晶パネルを透過型の液晶パネ
ルに置き換え、光学系を展開して考える。また、図４は
実施形態１を透過型の液晶パネルに適用した場合と考え
ても良い。説明に不用な光学素子は適宜省略されてい
る。

【００６０】図４において、光源１から発せられた光は
リフレクタ２（放物面鏡）により略平行光とされ、集光
レンズ４により絞り６の位置に光源像Ｓとして結像され
る。光束を偏向する反射鏡５は、省略されている。

【００６１】光束は、絞り６の位置を焦点位置とする平
凸レンズ７へむかって射出され、平凸レンズ７で平行光
となり、液晶パネル９を照明する。図４は、簡単のため
に図１のクロスダイクロプリズム８で３色分解された光
路のうちの１つについて描かれていて、クロスダイクロ
プリズム８や液晶パネル１０、１１は省略されている。
液晶パネル９で変調された光は、平凸レンズ７’（平凸
レンズ７と液晶パネル９に対して鏡像のレンズ）で光源
像Ｓ’として再び集光された後、絞り１２を通過し、投
影レンズ１３を介してスクリーン１５上に投影される。

【００６２】液晶パネルには、例えば、高分子分散型や
ポリマーネットワーク液晶が封入されていて、白レベル
を表示するときには透明になり光束を透過させ、黒レベ
ルを表示するときには光束を散乱させる。液晶パネルで
変調された光束は、平凸レンズ７’により投影レンズ１
３の絞り１２近傍に集光される。液晶パネルを透過した
光束は大部分が絞り開口１２ａを通過し、投影レンズ１
３を経てスクリーン１５上で白レベルを表示するが、液
晶パネルで散乱された光束は全体のごく一部が絞り開口
１２ａを通過するだけなのでスクリーン１５上で黒レベ
ルを表示する。

【００６３】絞り開口６ａは光源像Ｓよりも小さく設定
されていて、光源像Ｓの外側部分を遮光している。絞り
開口６ａの大きさは、光源像Ｓ’が絞り開口１２ａと同
じ大きさになるように選択されている。

【００６４】また、図４においては、投影レンズ１３の
瞳は、通常のレンズと同じく円形をしている。光源像
Ｓ’は、液晶パネルが白を表示するために入射した光束
を反射するモードの場合を示している。液晶パネルが黒
を表示するために入射した光束を拡散するモードの場合
は、光源像Ｓ’は、絞り開口１２ａに対して十分大きく
なり、光束全体のごく一部のみが絞り開口１２ａを通過
する。光源像Ｓが予め絞り開口６ａによって遮光されて
いるので、光源像Ｓ’と絞り開口１２ａの大きさが同一
である。つまり、液晶パネルで白を表示する場合には、
光源像Ｓ’のすべての光束が絞り開口１２ａを通過し、
投影画像の明るさに寄与する。また、液晶パネルで黒を
表示する場合には、従来例のように、「白を表示する場
合に絞り開口１２ａの外側に集光される光束」の一部が
散乱されて絞り開口１２ａを通過することがないのでコ
ントラストを向上させることが出来る。

【００６５】図４においては、絞り開口６ａの大きさ
は、光源像Ｓ’が絞り開口１２ａと同じ大きさになるよ
うに選択されているが、製造誤差等による光源像Ｓ’と
絞り開口１２ａの位置ずれを考慮すれば、光源像Ｓ’
は、絞り開口１２ａを十分に満たす大きさ、即ち僅かに
大きくしておくのが良い。このようにしても、コントラ
ストの向上効果は十分にある。

【００６６】さて、本発明において、絞り開口６ａの大
きさを、光源像Ｓ’が絞り開口１２ａと同じ大きさにな
るように選択するためには、両絞り開口は、平凸レンズ
７および７’を介して共役関係で結ばれている。即ち、
絞り開口１２ａの像が平凸レンズ７および７’によっ
て、絞り開口６ａの位置に、絞り開口６ａと同じ大きさ
になるように結像される。図４では、両者は等倍結像さ
れるので、同じ大きさに設定される。

【００６７】また、本発明において好ましくは、平凸レ
ンズ７および７’を非球面レンズとして収差を抑えるの
が良い。球面レンズを用いた場合では、球面収差によ
り、光源像Ｓが光源像Ｓ’として正しく結像されないか
らである。また、絞り開口１２ａは、絞り開口６ａとし
て正しく結像されないからである。そうすると、光源像
Ｓが予め絞り開口６ａによって遮光されていても、光源
像Ｓ’と絞り開口１２ａの大きさが同一でなくなり、投
影画像の明るさやコントラストが低下してしまう。

【００６８】さらに、反射型の液晶を用いた場合には、
図１に示すごとく、液晶パネル側を平面とする平凸非球
面レンズとすれば、レンズ非球面側からの反射光束が発
散光束となり、絞り開口１２ａに入射しにくくなるので
投影画像のコントラスト向上が期待できる。

【００６９】そして、この平凸非球面レンズ７と２つの
絞り開口６ａ、１２ａを組み合わせて使用すれば、投影
画像の明るさやコントラストを一層向上させることが出
来る。

【００７０】図５は、本発明の実施形態２の要部概略図
であり、図１と同様に反射型の液晶パネルを用いたカラ
ー液晶プロジェクタに適用したものである。本実施形態
は図１の実施形態１に比べて絞り手段６を反射鏡５から
少し離して光軸に対して垂直に配置している点が異なっ
ているだけであり、その他の構成は同じである。

【００７１】図５において、光源１から発せられた光は
リフレクタ２（放物面鏡）により略平行光とされ、ミラ
ー３で反射後、集光レンズ４により投影レンズ１３の絞
り開口位置に配置されている反射鏡５近傍に光源像Ｓと
して結像される。

【００７２】反射鏡５の手前には絞り６が設けられてい
て、光源像Ｓの光束の一部を遮っている。反射鏡５で反
射された光束は、平凸レンズ７へむかって射出され、平
凸レンズ７で平行光に近い発散光束となり、クロスダイ
クロプリズム８にて３色分解され、それぞれの波長域の
反射型液晶パネル９、１０、１１を照明する。反射型液
晶パネル９、１０、１１で各々変調された光は、再びク
ロスダイクロプリズム８にてフルカラー画像として色合
成され、平凸レンズ７で光源像Ｓ’として再び集光され
た後、絞り１２を通過し、投影レンズ１３を介してスク
リーン１５上に投影される。

【００７３】液晶パネルには、例えば、高分子分散型や
ポリマーネットワーク液晶が封入されていて、白レベル
を表示するときには透明になり光束を反射させ、黒レベ
ルを表示するときには光束を散乱させる。液晶パネルで
反射され、クロスダイクロプリズム８で色合成された光
束は、平凸レンズ７により投影レンズ１３の絞り１２近
傍の絞りよりもやや投影レンズ１３側に近い位置に集光
される。

【００７４】液晶パネルで反射された光束は大部分が絞
り開口１２ａを通過し、投影レンズ１３を経てスクリー
ン１５上で白レベルを表示するが、液晶パネルで散乱さ
れた光束は全体のごく一部が絞り開口１２ａを通過する
だけなのでスクリーン１５上で黒レベルを表示する。

【００７５】本発明の実施形態２の特徴は、絞り６が反
射鏡（偏向手段）５と干渉しない位置に置かれているこ
とである。実施形態１では、絞り開口６ａと絞り開口１
２ａが等倍結像なので、両者の干渉を避けて、絞り６は
反射鏡５の反射面に沿って配置されている。絞り開口６
ａは、平凸レンズ７に対して傾いて配置している為、絞
り開口１２ａの像が、絞り開口６ａと僅かにずれて結像
する。そうすると、光源像Ｓが予め絞り開口６ａによっ
て遮光されていても、光源像Ｓ’と絞り開口１２ａの大
きさが同一でなくなり、投影画像の明るさやコントラス
トが僅かであるが低下してくる。また、僅かであるが各
色の照度ムラが発生し、投影画像に色ムラが生じてくる
ことがある。

【００７６】本発明の実施形態２では、絞り開口６ａと
絞り開口１２ａを等倍結像から僅かにずらすことによ
り、絞り６を反射鏡５と干渉しない位置に置いて、絞り
開口６ａを、平凸レンズ７に対して平行に配置してい
る。これより、絞り開口１２ａの像は、絞り開口６ａと
一致して結像され、光源像Ｓが予め絞り開口６ａによっ
て遮光されていれば、光源像Ｓ’と絞り開口１２ａの大
きさが同一となり、投影画像の明るさやコントラストを
損なうことがない。また、各色均一な照度分布を得るこ
とが可能で、投影画像に色ムラが生じない。

【００７７】さらに本発明の実施形態２の光学系につい
て、光路を展開した図６を用いて詳細に説明する。理解
を助けるために反射型の液晶パネルを透過型の液晶パネ
ルに置き換え、光学系を展開して考える。また、図６は
実施形態２を透過型の液晶パネルに適用した場合と考え
ても良い。説明に不用な光学素子は適宜省略されてい
る。

【００７８】図６において、光源１から発せられた光は
リフレクタ２（放物面鏡）により略平行光とされ、集光
レンズ４により絞り６の位置に光源像Ｓとして結像され
る。光束を偏向する反射鏡５は、矢印の位置にあるが省
略されている。

【００７９】光束は、絞り６の位置を焦点位置とする平
凸レンズ７へむかって射出され、平凸レンズ７で僅かな
発散光束となり、液晶パネル９を照明する。図６は、簡
単のために図５のクロスダイクロプリズム８で３色分解
された光路のうちの１つについて描かれていて、クロス
ダイクロプリズム８や液晶パネル１０、１１は省略され
ている。液晶パネル９で変調された光は、平凸レンズ
７’（平凸レンズ７と液晶パネル９に対して鏡像のレン
ズ）で光源像Ｓ’として再び集光された後、絞り１２を
通過し、投影レンズ１３を介してスクリーン１５上に投
影される。

【００８０】液晶パネルには、例えば、高分子分散型や
ポリマーネットワーク液晶が封入されていて、白レベル
を表示するときには透明になり光束を透過させ、黒レベ
ルを表示するときには光束を散乱させる。液晶パネルで
変調された光束は、平凸レンズ７’により投影レンズ１
３の絞り１２近傍の絞りよりもやや投影レンズ１３側に
近い位置に集光される。液晶パネルを透過した光束は大
部分が絞り開口１２ａを通過し、投影レンズ１３を経て
スクリーン１５上で白レベルを表示するが、液晶パネル
で散乱された光束は全体のごく一部が絞り開口１２ａを
通過するだけなのでスクリーン１５上で黒レベルを表示
する。

【００８１】絞り開口６ａは光源像Ｓよりも小さく設定
されていて、光源像Ｓの外側部分を遮光している。絞り
開口６ａの大きさは、光源像Ｓ’が絞り開口１２ａと同
じ大きさになるように選択されている。

【００８２】また、図６においては、投影レンズ１３の
瞳は、通常のレンズと同じく円形をしている。光源像
Ｓ’は、液晶パネルが白を表示するために入射した光束
を反射するモードの場合を示している。液晶パネルが黒
を表示するために入射した光束を拡散するモードの場合
は、光源像Ｓ’は、絞り開口１２ａに対して十分大きく
なり、光束全体のごく一部のみが絞り開口１２ａを通過
する。光源像Ｓが予め絞り開口６ａによって遮光されて
いるので、光源像Ｓ’と絞り開口１２ａの大きさが同一
である。つまり、液晶パネルで白を表示する場合には、
光源像Ｓ’のすべての光束が絞り開口１２ａを通過し、
投影画像の明るさに寄与する。また、液晶パネルで黒を
表示する場合には、従来例のように、「白を表示する場
合に絞り開口１２ａの外側に集光される光束」の一部が
散乱されて絞り開口１２ａを通過することがないのでコ
ントラストを向上させることが出来る。

【００８３】図６においては、絞り開口６ａの大きさ
は、光源像Ｓ’が絞り開口１２ａと同じ大きさになるよ
うに選択されているが、製造誤差等による光源像Ｓ’と
絞り開口１２ａの位置ずれを考慮すれば、光源像Ｓ’
は、絞り開口１２ａを十分に満たす大きさ、即ち僅かに
大きくしておくのが良い。このようにしても、コントラ
ストの向上効果は十分にある。

【００８４】さて、本発明の実施形態２においても、絞
り開口６ａの大きさを、光源像Ｓ’が絞り開口１２ａと
同じ大きさになるように選択するために、両絞り開口
は、平凸レンズ７および７’を介して共役関係で結ばれ
ている。即ち、絞り開口１２ａの像が平凸レンズ７およ
び７’によって、絞り開口６ａの位置に、絞り開口６ａ
と同じ大きさになるように結像される。図６では、両者
は等倍結像から僅かにずらされて結像される。

【００８５】図６において、絞り１２から平凸レンズ
７’までの光学的距離をs1、平凸レンズ７及び７’の焦
点距離をｆ、平凸レンズ７と７’間の光学的距離（平面
側の主平面の間隔）をｄとすると、絞り６までの距離ｓ
2 は次式で与えられる。

【００８６】 ｓ2 ＝［ｆ・ｄ−ｆ² ・ｓ1 ／（ｓ1 −ｆ）］ ／［ｄ−ｆ−ｆ・ｓ1 ／（ｓ1 −ｆ）］ ・・・（１） また、倍率ＭＴは、 ＭＴ ＝ｆ・ｓ2 ／［ｄ（ｓ1 −ｆ）−ｓ1 ・ｆ］・・・（２） となる。この結像関係は、図６では点線にて示されてい
る。

【００８７】また、光源Ｓ（反射鏡５）から平凸レンズ
７までの光学的距離をｓ3 、平凸レンズ７及び７’の焦
点距離をｆ、平凸レンズ７と７’間の光学的距離（平面
側の主平面の間隔）をｄとすると、光源Ｓ’までの距離
ｓ4 は次式で与えられる。

【００８８】 ｓ4 ＝［ｆ・ｄ−ｆ² ・ｓ3 ／（ｓ3 −ｆ）］ ／［ｄ−ｆ−ｆ・ｓ3 ／（ｓ3 −ｆ）］ ・・・（３） また、倍率ＭＴ’は、 ＭＴ’＝ｆ・ｓ4 ／［ｄ（ｓ3 −ｆ）−ｓ3 ・ｆ］・・・（４） となる。この結像関係は、図６では実線にて示されてい
る。

【００８９】例えば、本実施形態では、ｆ＝６３ｍｍ、
ｄ＝２０ｍｍ、ｓ1 ＝ｓ3 ＝５９ｍｍとして、ｓ2 ＝ｓ
4 ＝６７. ５ｍｍとした。これより、ｓ2 −ｓ3 ＝８.
５ｍｍとなり、反射鏡５と絞り６を干渉することなく配
置している。また、光源Ｓ’の結像位置と絞り１２の位
置ずれも同じくｓ4 −ｓ1 ＝８. ５ｍｍであるが、僅か
なのでスクリーン１５上の照度低下はほとんど問題とな
らなかった。

【００９０】（２）式より、結像倍率ＭT ＝−１. １２
倍なので、絞り開口６ａは、絞り開口１２ａよりも倍率
分大きく取ってある。

【００９１】また、本発明の実施形態２においても、好
ましくは、平凸レンズ７および７’を非球面レンズとし
て収差を抑える必要がある。

【００９２】さらに、反射型の液晶を用いた場合には、
図５に示すごとく、液晶パネル側を平面とする平凸非球
面レンズとすれば、レンズ非球面側からの反射光束が発
散光束となり、絞り開口１２ａに入射しにくくなるので
投影画像のコントラスト向上が期待できる。そして、こ
の平凸非球面レンズと２つの絞り開口６ａ、１２ａを組
み合わせて使用すれば、投影画像の明るさやコントラス
トを一層向上させることが出来る。

【００９３】図７は、本発明の実施形態３の要部概略図
であり、図１と同様に反射型の液晶パネルを用いた液晶
プロジェクタに適用したものである。図７において、図
１、図５と同様の光学素子には同一の符号が記されてい
る。

【００９４】本実施形態はインテグレータ１７を用いて
モノクロの液晶パネルを均一照明していることを特徴と
している。

【００９５】図７において、光源１から発せられた光は
リフレクタ２（放物面鏡）により略平行光とされ、集光
レンズ（集光手段）４によりインテグレータ（導光手
段）１７の前側端面（第１の端面）１７−１位置に光源
像として結像される。インテグレータ１７に入射した光
束は、一部はインテグレータを透過し、他の一部は内部
で１回から数回反射され、後ろ側端面（第２の端面）１
７−２より出射される。

【００９６】本発明のインテグレータ１７には、ガラス
ロッドが好適である。その外形は、四角錐の頂部を底部
に平行に切り落とした６面体形状である。光束の入射す
る前側端面１７−１と光束が出射される後ろ側端面１７
−２を有し、両端面をテーパ状の４つの側面にて繋いで
いる。４つの側面はいずれもテーパ角を有していても良
いし、例えば４つの側面のうちの２つは、平行面であっ
ても良い。両端面と４側面はいずれも光学的に研磨さ
れ、側面で光束は全反射されるようなテーパ角度を選択
されている。ガラスロッド１７に入射した光束の内、前
側端面１７−１に対し垂直入射に近いものはガラスロッ
ドを透過し、前側端面に対し斜入射したものはガラスロ
ッド内部で１回から数回全反射され、後ろ側端面１７−
２より出射される。

【００９７】インテグレータ１７からの光束は凸レンズ
１８により、略平行光とされ、反射ミラー１９に入射す
る。反射ミラー１９からの光束は、集光レンズ２０によ
り投影レンズ１３の絞り１２’付近に配置された反射鏡
５の近傍に光源像Ｓとして結像される。反射鏡５の直前
には、絞り（絞り手段）６’が配置されていて、光源像
（第１の光源像）Ｓの一部を遮光している。

【００９８】光源像Ｓを図８に示す。光源像Ｓは、イン
テグレータ１７の内部を透過または、１回から数回反射
されるので、図８のような複数の小さな光源の集合体と
なる。例えば、図８の例では、図面縦方向には最大１回
の反射、図面横方向には最大２回の反射が起こり、光源
像Ｓは３ｘ５のマトリクスとなって、光源像の外形はほ
ぼ矩形となっている。

【００９９】図７に戻り、光源像Ｓは、反射鏡５で反射
された後、視野レンズ７により略平行光とされ、反射型
の液晶パネル９を斜め上側から照明する。

【０１００】ここで各要素１８、１９、２０、６、７は
後側端面１７−２からの光束を液晶パネル９に導く光学
手段の一要素を構成している。

【０１０１】この時、本実施形態の光学系で重要なこと
は、インテグレータ１７の後ろ側端面１７−２が凸レン
ズ１８、集光レンズ２０および視野レンズ７により、液
晶パネル面９に結像されることである。インテグレータ
１７の後ろ側端面１７−２においては、インテグレータ
１７の内部を透過または１回から数回反射された光束が
重ね合わされ、光源の色ムラや輝度ムラが一様に近くな
っている。従って、この面１７−２を凸レンズ１８、集
光レンズ２０および視野レンズ７により液晶パネル面と
共役関係とすれば、液晶パネル面で輝度ムラが軽減さ
れ、ひいてはスクリーン上での輝度ムラが軽減される。
また、インテグレータ１７の後ろ側端面１７−２を、液
晶パネルとほぼ相似な矩形とすることにより、適当な倍
率関係で両者を結べば効率の良い照明となる。

【０１０２】画像情報により変調された光束は、反射型
の液晶パネル９で斜め下側に向かって反射され、視野レ
ンズ（光学手段）７により投影レンズ１３の絞り１２’
近傍に再び光源像（第２の光源像）Ｓ’として結像され
る。そして、絞り１２’を透過した光束は、投影レンズ
１３によりスクリーン１５に投影される。

【０１０３】液晶パネルには、他の実施形態と同様に、
高分子分散型やポリマーネットワーク液晶が好適であ
る。

【０１０４】また、本実施形態の光学系で重要なこと
は、インテグレータ１７の前側端面１７−１が凸レンズ
１８、集光レンズ２０により、反射鏡５近傍に結像され
る光源像Ｓと共役関係になっていることである。さら
に、光源像Ｓは、他の実施形態と同様に反射型の液晶パ
ネル面９を介して視野レンズ７を２回経由することによ
り、絞り１２’近傍に結像される光源像Ｓ’と共役関係
になっている。本発明の実施形態３では、インテグレー
タ１７の後ろ側端面１７−２と液晶パネルの共役関係に
何ら影響を与えず、インテグレータ１７の前側端面１７
−１と光源像ＳおよびＳ’の共役関係を利用して、巧み
に２つ絞り６’および１２’を光学系に挿入してコント
ラストを向上させることに成功している。

【０１０５】上述の２つの絞り６’および１２’の部分
について、図９を用いて詳細説明する。図９（ａ）は、
反射鏡５の位置近傍に配置された絞り開口６’ａと光源
像Ｓの関係を示している。又、図９（ｂ）は、投影レン
ズ１３の瞳位置に配置された絞り開口１２’ａと光源像
Ｓ’の関係を示している。１６は瞳である。

【０１０６】図９（ａ）においては、絞り開口６’ａは
光源像Ｓとほぼ相似の矩形で光源像Ｓよりも小さく設定
されていて、光源像Ｓの外側部分を遮光している。絞り
開口６’ａの大きさは、図９（ｂ）において、光源像
Ｓ’が絞り開口１２’ａと同じ大きさになるように選択
されている。図示しないが、絞り開口６’ａがない場合
には、光源像Ｓ’は絞り開口１２’ａよりも大きくなっ
ている。絞り開口６’ａがない状態で、光源像Ｓ’が所
定の絞り開口１２’ａと同一の大きさとなっていること
が理想であるが、実際の光学系の設計では、光源の大き
さ、インテグレータ１７での反射回数やインテグレータ
入口の寸法、インテグレータから液晶パネルに至るまで
の光学系の制約（例えば、液晶パネルの照明範囲の確保
や光学系のコンパクト化）などによって、絞り開口１
２’ａよりも光源像Ｓ’が大きくなってしまうことがあ
りがちである。なお、実施形態３の絞り開口６’ａと絞
り開口１２’ａの共役関係は、実施形態２と同様であ
る。

【０１０７】投影レンズ１３の瞳１６は、瞳の半分を反
射鏡５によって占有されているので、半円形をしてい
る。光源像Ｓ’は、液晶パネルが白を表示するために入
射した光束を反射するモードの場合を示している。液晶
パネルが黒を表示するために入射した光束を拡散するモ
ードの場合は、光源像Ｓ’は、絞り開口１２’ａに対し
て十分大きくなり、光束全体のごく一部のみが絞り開口
１２ａを通過する。光源像Ｓは、予め絞り開口６’ａに
よって遮光されているので、光源像Ｓ’と絞り開口１
２’ａの大きさは同一である。つまり、液晶パネルで白
を表示する場合には、光源像Ｓ’のすべての光束が絞り
開口１２’ａを通過し、投影画像の明るさに寄与する。
また、液晶パネルで黒を表示する場合には、「白を表示
する場合に絞り開口１２’ａの外側に集光される光束」
の一部が拡散されて絞り開口１２’ａを通過することが
ない。従って、絞り開口６’ａを挿入しない場合と比較
してスクリーン上の照度は低下することなく、前記光束
が存在しない分コントラストを向上させることが出来
る。

【０１０８】図９（ｂ）においては、絞り開口６’ａの
大きさは、光源像Ｓ’が絞り開口１２’ａと同じ大きさ
になるように選択されているが、製造誤差等による光源
像Ｓ’と絞り開口１２’ａの位置ずれを考慮すれば、光
源像Ｓ’は、絞り開口１２’ａを十分に満たす大きさ、
即ち僅かに大きくしておくのが良い。このようにして
も、コントラストの向上効果は十分にある。

【０１０９】また、実施形態３の別の形態として、図９
（ｃ）は、反射鏡５の位置近傍に配置された絞り開口
６’ａと光源像Ｓの関係を示している。また、図９
（ｄ）は、投影レンズ１３の瞳位置に配置された絞り開
口１２’ａと光源像Ｓ’の関係を示している。

【０１１０】図９（ｃ）においては、絞り開口６’ａは
光源像Ｓよりも小さく設定されていて、光源像Ｓの外側
部分を遮光している。絞り開口６’ａの大きさは、図９
（ｄ）において、光源像Ｓ’が絞り開口１２’ａと同じ
大きさになるように選択されている。図示しないが、絞
り開口６’ａがない場合には、光源像Ｓ’は絞り開口１
２’ａや投影レンズ１３の瞳１６よりも大きくなってい
る。なお、実施形態３の絞り開口６’ａと絞り開口１
２’ａの共役関係は、実施形態２と同様である。

【０１１１】絞り開口６’ａの形は、インテグレータ１
７を用いた場合でも矩形とは限らず、所望の絞り開口１
２’ａの形状によって適宜考慮する必要がある。しか
し、いずれの場合でも、絞り開口６’ａを挿入しない場
合と比較してスクリーン上の照度は低下することなく、
コントラストを向上させることが出来る。

【０１１２】本実施形態は、特に、インテグレータを用
いた光学系の様々な制約によって、所望の絞り開口１
２’ａや投影レンズ１３の瞳１６よりも光源像Ｓ’が大
きくなってしまう場合にとても有効である。そのような
場合には、光源像Ｓを、予め絞り開口６’ａによって遮
光し、光源像Ｓ’と絞り開口１２’ａの大きさを同一と
することによって、スクリーン上の照度を何ら低下させ
ることなく、コントラストだけを向上させることが可能
である。

【０１１３】図１０は、本発明の実施形態４の要部概略
図、図１１は図１０の一部分の説明図である。本実施形
態では画像変調素子として透過型の液晶パネル（「液
晶」とも言う。）を用いたカラー液晶プロジェクタに適
用した場合を示している。

【０１１４】図１０において、光源（光源手段）１から
発せられた白色光Ｗは、リフレクタ２（放物面鏡）で反
射された後に略平行光とされ、色分解素子（色分解手
段）２１で複数の波長域（例えば、赤色光（Ｒ光），緑
色光（Ｇ光），青色光（Ｂ光），以下「Ｒ光，Ｇ光，Ｂ
光」と略す。）に対応する光束に分離射出される。

【０１１５】図１１は本実施形態の色分解素子２１の要
部断面図である。本実施形態の色分解素子は透過型で、
階段状の回折格子より成っている。図１１に示すように
回折格子に入射した白色光Ｗは、透過する微細な階段構
造の光路長差によって、特定の波長域に回折効率のピー
クを有する０次、±１次の回折光に透過分離され、各々
がＲ光，Ｇ光，Ｂ光の各波長帯域に相当する光束として
射出している。

【０１１６】尚、本実施形態において色分解素子２１と
して透過型の代わりに反射型の回折格子より構成しても
良い。

【０１１７】図１１の色分解素子は、Ｇ光束を中心とし
てＲ，Ｂ光束をその両側に分離するような構成を取って
いる。これは、後述するように投影光学系１３の絞り２
８の中央部にＧ光束を配置し、Ｒ，Ｂ光束を絞り２８の
周縁部を通過するようにして、投影光学系の収差がスク
リーン上の投影画像の解像度が寄与しにくくするためで
ある。色分解光学系であらかじめＧ光束を中心に配置す
ると、色合成光学系でＧ光束を中心とする配置を取る際
に色分解光学系の全体構成が簡単でコンパクトにするこ
とができる。

【０１１８】図１１の色分解素子としての回折格子は光
束の入射角度依存性が大きな分光特性を有し、色分解素
子の光束の入射角度依存性は、照明の色ムラや輝度ムラ
の原因となる。

【０１１９】本実施形態では、放物面より成るリフレク
タ２の後の略平行光中にこれらを配置することにより、
色ムラや輝度ムラの発生を防止している。

【０１２０】図１０に戻り、色分解素子２１からのＲ
光，Ｇ光，Ｂ光は、互いに異なる角度で集光レンズ（第
１レンズ手段）４に入射し、集光レンズ４により、第１
の偏向手段としての間隔を置いて互いに傾けて配置され
た複数のミラー２３およびミラー２４の近傍に光源像
（第１の光源像）ＳＲ、ＳＧ、ＳＢを形成するように集
光している。

【０１２１】ミラー２３、２４の直前に絞り２２を配置
している。絞り２２の絞り開口２２ａと光源像ＳＲ、Ｓ
Ｇ、ＳＢとの関係は図１２（ａ）に示すようになってい
る。

【０１２２】これら３つの色光のうち、例えば、Ｇ光束
はミラー２３とミラー２４の間を透過し、視野レンズ
（レンズ系）２５により略平行光とされ、透過型の液晶
パネル２６を照明する。透過型の液晶パネル２６で画像
情報により変調された光束は、視野レンズ（レンズ）２
７により投影光学系（以下「投影レンズ」ともいう。）
１３の絞り２８近傍に配置された第２の偏向手段（合成
手段）としてのミラー３４とミラー４０の間に再び光源
像（第２光源像）Ｓ’Ｇを形成するように集光してい
る。

【０１２３】一方Ｒ光束は、ミラー２３で反射され、視
野レンズ（レンズ系）２９により略平行光とされ、ミラ
ー３０，３１を経由して透過型の液晶パネル３２を照明
する。透過型の液晶パネル３２で画像情報により変調さ
れた光束は、視野レンズ（レンズ）３３により投影光学
系１３の絞り２８近傍に配置されたミラー３４付近に再
び光源像（第２の光源像）Ｓ’Ｒを形成するように集光
している。

【０１２４】同様に、Ｂ光束は、ミラー２４で反射さ
れ、視野レンズ（レンズ系）３５により略平行光とさ
れ、ミラー３６，３７を経由して透過型の液晶パネル３
８を照明する。透過型の液晶パネル３８で画像情報によ
り変調された光束は、視野レンズ（レンズ）３９により
投影光学系１３の絞り２８近傍に配置されたミラー４０
付近に再び光源像（第２の光源像）Ｓ’Ｂを形成するよ
うに集光している。

【０１２５】ここで絞り２８と光源像Ｓ’Ｒ、Ｓ’Ｇ、
Ｓ’Ｂとの位置関係は図１２（ｂ）に示すようになって
いる。

【０１２６】ここでミラー２３，２４は第１の偏向手段
（ミラー手段）の一要素を構成し、ミラー３４，４０は
第２の偏向手段（合成手段）の一要素を構成している。

【０１２７】Ｇ光束は、ミラー３４とミラー４０の間を
透過し、Ｒ、Ｂ光束は、各々ミラー３４とミラー４０で
反射されて、投影光学系１３に導光している。投影光学
系１３はこれによって各液晶パネル２６，３２，３８の
画像情報をスクリーン１５でフルカラー画像として合成
投影している。

【０１２８】ここで視野レンズ３３および３９は、ミラ
ー３４，４０を介して視野レンズ２７の光軸と直交する
共通の光軸（一点鎖線）３３ａ（３９ａ）を持ってい
る。視野レンズ３３と液晶３２をミラー３４に対して折
り返すと各々が視野レンズ２７と液晶２６に重なる様に
配置されている。

【０１２９】同様に、視野レンズ３９と液晶３８をミラ
ー４０に対して折り返すと各々が視野レンズ２７と液晶
２６に重なる様に配置されている。即ち、各々の液晶２
６，３２，３８は、投影光学系１３に対して光学的に同
位置に配置されていて、各々の液晶２６，３２，３８か
らの光束は、投影光学系１３の絞り２８の異なる部分を
通過してスクリーン１５上でフルカラー画像に合成され
ている。

【０１３０】そして、この関係が成立すべく、各々の液
晶は対応する視野レンズの光軸上に配置され、液晶パネ
ル３２と液晶パネル３８は、光軸３３ａ，３９ａに対し
て傾いた光束で照明されている。

【０１３１】なお、透過型の液晶パネルには、他の実施
形態と同様に、高分子分散型やポリマーネットワーク液
晶が用いられている。

【０１３２】投影レンズ１３の絞り２８と光源像Ｓ’
Ｒ、Ｓ’Ｇ、Ｓ’Ｂの関係を、図１２（ｂ）を用いて説
明する。絞り２８は、通常のレンズと同じく円形をして
いるが、ミラー３４およびミラー４０により瞳を分割さ
れているので、その形状は図１２（ｂ）に示すように中
央がＧ光束用、左右が各々Ｂ光束、Ｒ光束用の瞳とな
る。本発明においては、投影レンズ１３の絞り２８の中
央部にＧ光束を配置し、Ｂ／Ｒ光束は絞りの周縁部を通
過するように色分解合成光学系を構成している。なぜな
ら、Ｇ光束は、最も光源からの光量が多くかつ比視感度
が高いために、解像度への寄与が大きいからである。こ
れに比較して、青／赤色光束は、比視感度が低く解像度
への寄与が小さいので、多少、投影レンズで収差が発生
しても見かけ上の解像度の低下が問題とならない。

【０１３３】投影レンズのＦ−ｎｏは、シュリーレン光
学系のコントラストを考慮するとあまり小さく明るいも
のを用いる訳に行かないので、光源像Ｓ’Ｒ、Ｓ’Ｇ、
Ｓ’Ｂは、２枚のミラーで３分割された各光束用の瞳に
対して大きくなりやすい。本発明のように瞳分割して色
合成を行う光学系は、本発明の実施形態１にあげたクロ
スダイクロプリズムを用いた色合成光学系に比較して圧
倒的に安価であるが、光源像と瞳の大きさの関係に関し
ては、瞳が分割されている分だけ不利である。しかし、
通常のＴＮ液晶パネルのように偏光による損失が元来無
いため、絞り開口２８における光量損失を甘受しても、
スクリーン照度をほどほどに向上させることが出来ると
いう特長を有する。そして、瞳を各色ごとに分割して小
さくしたことにより、同程度の散乱性能を有する液晶パ
ネルを用いれば、クロスダイクロプリズムを用いた色合
成系に比較して投影画像のコントラストを改善すること
が出来る。

【０１３４】そこで、さらにコントラストを向上させる
ため、本発明に係る絞り開口２２ａを設けると効果的で
ある。本発明に係る絞り開口２２ａと光源像ＳＲ、Ｓ
Ｇ、ＳＢの関係を、図１２（ａ）を用いて説明する。図
１２（ａ）において、各色ごとに分離結像された光源像
ＳＲ、ＳＧ、ＳＢは、各色に対応して設けられた開口、
２２ａ−Ｂ、２２ａ−Ｇおよび２２ａ−Ｒに入射する。

【０１３５】図１２（ａ）においては、絞り開口２２ａ
−Ｂ、２２ａ−Ｇおよび２２ａ−Ｒは光源像ＳＲ、Ｓ
Ｇ、ＳＢよりも小さく設定されていて、光源像の外側部
分を遮光している。絞り開口２２ａ−Ｂ、２２ａ−Ｇお
よび２２ａ−Ｒの大きさは、図１２（ｂ）において、光
源像Ｓ’Ｒ、Ｓ’Ｇ、Ｓ’Ｂが絞り開口２８ａ−Ｂ、２
８ａ−Ｇおよび２８ａ−Ｒと同じ大きさになるように選
択されている。図示しないが、絞り開口２２ａがない場
合には、前述のように光源像Ｓ’Ｒ、Ｓ’Ｇ、Ｓ’Ｂ’
は絞り開口２８ａ−Ｂ、２８ａ−Ｇおよび２８ａ−Ｒよ
りも大きくなっている。

【０１３６】投影レンズ１３の瞳は、通常レンズと同じ
く円形であるが、２枚のミラー３４、４０によって分割
されている。光源像Ｓ’Ｒ、Ｓ’Ｇ、Ｓ’Ｂ’は、各々
液晶パネルが白を表示するために入射した光束を反射す
るモードの場合を示している。液晶パネルが黒を表示す
るために入射した光束を拡散するモードの場合は、各々
の光源像は、各々の絞り開口２２ａ−Ｂ，２２ａ−Ｇ，
２２ａ−Ｒに対して十分大きくなり、光束全体のごく一
部のみが絞り開口を通過する。光源像ＳＲ、ＳＧ、ＳＢ
は、予め絞り開口２２ａ−Ｂ、２２ａ−Ｇおよび２２ａ
−Ｒによって遮光されているので、光源像Ｓ’Ｒ、Ｓ’
Ｇ、Ｓ’Ｂ’と絞り開口２８ａ−Ｂ、２８ａ−Ｇおよび
２８ａ−Ｒの大きさは同一である。つまり、液晶パネル
で白を表示する場合には、各々の光源像のすべての光束
が各々の絞り開口を通過し、投影画像の明るさに寄与す
る。また、液晶パネルで黒を表示する場合には、「白を
表示する場合に絞り２８ａ−Ｂ、２８ａ−Ｇおよび２８
ａ−Ｒの外側に集光される光束」の一部が拡散されて絞
り２８を通過することがない。従って、絞り２２を挿入
しない場合と比較してスクリーン上の照度は低下するこ
となく、前記光束が存在しない分コントラストを向上さ
せることが出来る。

【０１３７】図１２（ｂ）においては、絞り開口２２ａ
の大きさは、各色の光源像Ｓ’が絞り開口２８ａと同じ
大きさになるように選択されているが、製造誤差等によ
る光源像Ｓ’と絞り開口２８ａの位置ずれを考慮すれ
ば、各色の光源像Ｓ’は、絞り開口２８ａを十分に満た
す大きさ、即ち僅かに大きくしておくのが良い。このよ
うにしても、コントラストの向上効果は十分にある。

【０１３８】なお、実施形態４の絞り開口２２ａと２８
ａの共役関係は、実施形態２と同様である。

【０１３９】図１３〜図１７は、本発明の実施形態５の
概略図である。本実施形態は反射型の液晶パネルを用い
たカラー液晶プロジェクタに適用したものである。図１
３（Ａ）は、本実施形態の正面図、図１３（Ｂ）は、図
１３（Ａ）を矢印Ａの方向から見た図（Ａ視図）、図１
４（Ａ）は、図１３（Ａ）を矢印Ｂの方向から見た図
（Ｂ視図）で図１３（Ａ）における投影レンズ１３の光
軸の上側に配置された光学系を説明するものである。同
様に図１４（Ｂ）は、図１３（Ａ）を矢印Ｂの方向から
見た図（Ｂ視図）で図１３（Ａ）における投影レンズ１
３の光軸の下側に配置された光学系を説明するものであ
る。そして、図１５は、本実施形態の色分解合成光学系
のミラー配置を説明する鳥瞰図である。図１６は、本実
施形態における２つの絞り開口と各々における光源像の
関係を説明するための図である。図１７は、本実施形態
における色分解素子の一例としてのダイクロミラーを説
明するためのである。

【０１４０】図１３（Ａ）において、光源１から発せら
れた白色光は、リフレクタ２（放物面鏡）により略平行
光とされ、ダイクロミラー３枚より成る色分解手段４１
でＲＧＢ各波長域に対応する光束に分離される。ダイク
ロミラー４１−Ｒ、４１−Ｇ、４１−Ｂは、放物面リフ
レクタ２の後の略平行光中に配置され、照明の色ムラ輝
度ムラの問題が発生しないようにしている。

【０１４１】ダイクロミラー３枚の構成を図１７（ａ）
および図１７（ｂ）を用いて説明する。図１７（ｂ）
は、ダイクロミラー３枚を矢印方向から見た断面図であ
る。４１−Ｂは、青波長帯域の光束を反射し、緑や赤の
光束を透過する分光特性を有する。４１−Ｇは、緑波長
帯域の光束を反射し、青／赤の光束を透過する分光特性
を有する。４１−Ｒは、赤波長帯域の光束を反射し、橙
色の波長域を透過する分光特性を有する。各々のミラー
は互いに傾けられて配置されるので、反射光はＲＧＢ波
長の光束に分離される。図１７（ａ）において、各色光
束の分離する方向は、図１７（ｂ）に示す通りＧ光束の
入射面反射面が作る面と直交する方向にある。

【０１４２】図１３（Ａ）に戻り、ダイクロミラー３枚
からのＲＧＢ光束は、図１３（Ａ）における紙面垂直方
向に互いに異なる角度で集光レンズ４に入射する。集光
レンズ４により、投影レンズ１３の絞り５１付近に間隔
を置いて互いに傾けて配置されたミラー４３、ミラー５
およびミラー４６の近傍に光源像として結像される。ミ
ラーの直前には、本発明に係る絞り４２が配置されてい
る。絞り開口４２ａと光源像ＳＲ、ＳＧ、ＳＢの関係
は、図１６（ａ）に示すが詳細は後述する。

【０１４３】図１３（Ａ）の断面内にはＧ光束があり、
ミラー５で反射された後、視野レンズ７により略平行光
とされ、反射型の液晶パネル９を斜め上側から照明す
る。画像情報により変調された光束は、反射型の液晶パ
ネル９で斜め下側に向かって反射され、視野レンズ７に
より投影レンズ１３の絞り５１近傍に配置されたミラー
４９とミラー５０の間に再び光源像Ｓ’Ｇとして結像さ
れる。絞り５１は、投影レンズ１３の瞳のほぼ半分を占
める様に配置されている。

【０１４４】次にＲおよびＢ光束について、図１３
（Ｂ）、図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）を用いて説明
する。Ｒ光束は、ミラー４３、ミラー４４で順次反射さ
れ、視野レンズ４５により略平行光とされ、反射型の液
晶パネル１０を照明する。液晶に対する照明方向は、図
１３（Ｂ）の断面方向では、Ｇ光束と同様に斜め上側か
ら、図１４（Ａ）の断面方向では、斜め下側からとな
る。画像情報により変調された光束は、反射型の液晶パ
ネル１０で照明光入射方向と反対側に向かって反射さ
れ、視野レンズ４５により投影レンズ１３の絞り５１近
傍に配置されたミラー４９付近に再び光源像Ｓ’Ｒとし
て結像される。同様に、Ｂ光束は、ミラー４６、ミラー
４７で順次反射され、視野レンズ４８により略平行光と
され、反射型の液晶パネル１１を照明する。液晶パネル
に対する照明方向は、図１３（Ｂ）の断面方向では、Ｇ
光束と同様に斜め上側から、図１４（Ａ）の断面方向で
は、斜め下側からとなる。画像情報により変調された光
束は、反射型の液晶パネル１１で照明光入射方向と反対
側に向かって反射され、視野レンズ４８により投影レン
ズ１３の絞り５１近傍に配置されたミラー５０付近に再
び光源像Ｓ’Ｂとして結像される。絞り５１と光源像
Ｓ’Ｒ、Ｓ’Ｇ、Ｓ’Ｂの関係は、図１６（ｂ）に示す
が詳細は後述する。

【０１４５】Ｇ光束は、ミラー４９とミラー５０の間を
透過し、Ｒ、Ｂ光束は、各々ミラー４９とミラー５０で
反射されて、投影レンズ１３によりスクリーン１５でフ
ルカラー画像として合成投影される。

【０１４６】本発明に係る視野レンズ７、４５、４８と
液晶パネル９、１０、１１とミラー４９、５０の配置お
よび各液晶パネルの照明の仕方について簡単に説明す
る。視野レンズ４５および４８は、視野レンズ７の光軸
と直交する共通の光軸（図１３（Ｂ）、図１４（Ａ）、
（Ｂ）では一点鎖線で示す）を持つ。実施形態では、ミ
ラー４９およびミラー５０は、共通の光軸に対して４５
゜の角度をなすように配置されており、互いのミラーの
なす角度は９０゜である。また、ミラー４９およびミラ
ー５０のミラー面を投影レンズ１３の方向に延長してい
くと、視野レンズ４５および４８の共通光軸と視野レン
ズ７の光軸が交差する点で交わる。即ち、視野レンズ４
５と液晶パネル１０をミラー４９に対して折り返すと各
々が視野レンズ７と液晶パネル９に重なる様に配置され
ている。同様に、視野レンズ４８と液晶パネル１１をミ
ラー５０に対して折り返すと各々が視野レンズ７と液晶
パネル９に重なる様に配置されている。つまり、各々の
液晶パネルは、投影レンズ１３に対して光学的に同位置
に配置されていて、各々の液晶パネルからの光束は、投
影レンズ１３の絞り５１の異なる部分を通過してスクリ
ーン上でフルカラー画像に合成される。

【０１４７】各々の液晶パネルの位置を一致させ、しか
も投影レンズ１３の絞り５１の異なる部分を通過させる
ような関係が成立するには、少なくとも液晶パネル１０
と液晶パネル１１は、ＸＹ平面内で光軸に対して傾いた
光束で照明されなければならない。そして、反射型の液
晶パネルを用いたシュリーレン光学系を構成するため
に、図１３（Ｂ）でも示したようにＺＸ平面内で光軸に
対して傾いた光束で照明されている。なお、本発明の各
々の液晶パネルと視野レンズの配置であるが、これらは
前述のように共通の光軸上にあるので、歪曲収差が少な
く画面の隅々まで画素を一致させることが出来、高解像
度の投射画像が得られる。

【０１４８】図１５は、色分解照明光学系で配置される
ミラー５、４３、４４、４６、４７および色合成光学系
で配置されるミラー４９、５０を立体的に示したもので
ある。各ミラーの位置関係が理解されよう。なお、光源
１から集光レンズ４に至るまでの光学部品は省略されて
いる。Ｒ、Ｇ、Ｂ光束は、各々のミラー直前に設けられ
た絞り４２を経由してミラーに入射する。

【０１４９】なお、透過型の液晶パネルには、他の実施
形態と同様に、高分子分散型やポリマーネットワーク液
晶が用いられている。

【０１５０】投影レンズ１３の絞り５１と光源像Ｓ’
Ｒ、Ｓ’Ｇ、Ｓ’Ｂの関係を、図１６（ｂ）を用いて説
明する。絞り５１は、瞳の上半分を色分解用のミラー
５、４３、４６で占有されているので半円形をしてい
る。加えて、ミラー４９およびミラー５０により瞳を分
割されているので、その形状は図１６（ｂ）に示すよう
に中央がＧ光束用、左右が各々Ｂ光束、Ｒ光束用の瞳と
なる。本発明においては、実施形態４と同様に、投影レ
ンズ１３の絞り５１の中央部にＧ光束を配置し、Ｂ／Ｒ
光束は絞りの周縁部を通過するように色分解合成光学系
を構成している。なぜなら、Ｇ光束は、最も光源からの
光量が多くかつ比視感度が高いために、解像度への寄与
が大きいからである。これに比較して、青／赤色光束
は、比視感度が低く解像度への寄与が小さいので、多少
投影レンズで収差が発生しても見かけ上の解像度の低下
が問題とならない。

【０１５１】本実施形態の光学系においては、半円形の
瞳をさらに２枚のミラーで３分割しているので、光源像
Ｓ’Ｒ、Ｓ’Ｇ、Ｓ’Ｂは、各光束用の瞳に対して大き
くなりやすい。本発明のように瞳分割して色合成を行う
光学系は、本発明の実施形態１にあげたクロスダイクロ
プリズムを用いた色合成光学系に比較して圧倒的に安価
であるが、光源像と瞳の大きさの関係に関しては、瞳が
分割されている分だけ不利である。しかし、通常のＴＮ
液晶パネルのように偏光による損失が元来無いこと、加
えて透過型に比較して液晶開口率を大きくできることか
ら、絞り開口５１における光量損失を甘受しても、スク
リーン照度をほどほどに向上させることが出来るという
特長を有する。そして、瞳を各色ごとに分割して小さく
したことにより、同程度の散乱性能を有する液晶パネル
を用いれば、クロスダイクロプリズムを用いた色合成系
に比較して投影画像のコントラストを改善することが出
来る。

【０１５２】そこで、さらにコントラストを向上させる
ため、本発明に係る絞り開口４２ａを設けると効果的で
ある。本発明に係る絞り開口４２ａと光源像ＳＲ、Ｓ
Ｇ、ＳＢの関係を、図１６（ａ）を用いて説明する。図
１６（ａ）において、各色ごとに分離結像された光源像
ＳＲ、ＳＧ、ＳＢは、各色に対応して設けられた開口、
４２ａ−Ｂ、４２ａ−Ｇおよび４２ａ−Ｒに入射する。

【０１５３】図１６（ａ）においては、絞り開口４２ａ
−Ｂ、４２ａ−Ｇおよび４２ａ−Ｒは光源像ＳＲ、Ｓ
Ｇ、ＳＢよりも小さく設定されていて、光源像の外側部
分を遮光している。絞り開口４２ａ−Ｂ、４２ａ−Ｇお
よび４２ａ−Ｒの大きさは、図１６（ｂ）において、光
源像Ｓ’Ｒ、Ｓ’Ｇ、Ｓ’Ｂが絞り開口５１ａ−Ｂ、５
１ａ−Ｇおよび５１ａ−Ｒと同じ大きさになるように選
択されている。図示しないが、絞り開口４２ａがない場
合には、前述のように光源像Ｓ’Ｒ、Ｓ’Ｇ、Ｓ’Ｂ’
は絞り開口５１ａ−Ｂ、５１ａ−Ｇおよび５１ａ−Ｒよ
りも大きくなっている。

【０１５４】投影レンズの瞳は半円形であり、２枚のミ
ラー４９、５０によって３分割されている。光源像Ｓ’
Ｒ、Ｓ’Ｇ、Ｓ’Ｂ’は、各々液晶パネルが白を表示す
るために入射した光束を反射するモードの場合を示して
いる。液晶パネルが黒を表示するために入射した光束を
拡散するモードの場合は、各々の光源像は、各々の絞り
開口に対して十分大きくなり、光束全体のごく一部のみ
が絞り開口を通過する。光源像ＳＲ、ＳＧ、ＳＢは、予
め絞り開口４２ａ−Ｂ、４２ａ−Ｇおよび４２ａ−Ｒに
よって遮光されているので、光源像Ｓ’Ｒ、Ｓ’Ｇ、
Ｓ’Ｂ’と絞り開口５１ａ−Ｂ、５１ａ−Ｇおよび５１
ａ−Ｒの大きさは同一である。つまり、液晶パネルで白
を表示する場合には、各々の光源像のすべての光束が各
々の絞り開口を通過し、投影画像の明るさに寄与する。
また、液晶パネルで黒を表示する場合には、「白を表示
する場合に絞り５１ａ−Ｂ、５１ａ−Ｇおよび５１ａ−
Ｒの外側に集光される光束」の一部が拡散されて絞り５
１を通過することがない。従って、絞り４２を挿入しな
い場合と比較してスクリーン上の照度は低下することな
く、前記光束が存在しない分コントラストを向上させる
ことが出来る。

【０１５５】図１６（ｂ）においては、絞り開口４２ａ
の大きさは、各色の光源像Ｓ’が絞り開口５１ａと同じ
大きさになるように選択されているが、製造誤差等によ
る光源像Ｓ’と絞り開口５１ａの位置ずれを考慮すれ
ば、各色の光源像Ｓ’は、絞り開口５１ａを十分に満た
す大きさ、即ち僅かに大きくしておくのが良い。このよ
うにしても、コントラストの向上効果は十分にある。

【０１５６】なお、実施形態５の絞り開口４２ａと絞り
開口５１ａの共役関係は、実施形態２と同様である。

【０１５７】

【発明の効果】本発明によれば以上のように各要素を設
定することにより、液晶等の光学変調素子に基づく画像
情報を所定面上にモノクロ画像又は、フルカラー画像と
して高いコントラストで投影することができる、例えば
コンピュータのモニタ等の高解像度の液晶プロジェクタ
ーに好適な投影装置を達成することができる。

【０１５８】この他本発明によれば「投影レンズの絞り
開口と共役位置に配置された照明系の絞り開口」を、シ
ュリーレン投影光学系に適用することにより、スクリー
ン上の照度を低下させることなく投影画像のコントラス
トを向上することが出来る。また、本発明の「投影レン
ズの絞り開口と共役位置に配置された照明系の絞り開
口」は、透過型液晶との組み合わせにおいても、反射型
液晶との組み合わせにおいても、投影画像のコントラス
トを向上することが出来る。また、投影レンズの瞳をミ
ラーにより分割する色合成光学系と組み合わせて用いれ
ば、解像度とコントラストの良好な投影画像を得ること
が出来、しかも、光学系を簡素化することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の要部概略図

【図２】本発明の実施形態１の絞り開口と光源像の関係
を説明するための説明図

【図３】本発明の実施形態１の絞り開口と光源像の関係
を説明するための説明図

【図４】本発明の実施形態１の光学系の共役関係を説明
するための説明図

【図５】本発明の実施形態２の要部概略図

【図６】本発明の実施形態２の光学系の共役関係を説明
するための説明図

【図７】本発明の実施形態３の要部概略図

【図８】本発明の実施形態３に係る光源像

【図９】本発明の実施形態３の絞り開口と光源像の関係
を説明するための説明図

【図１０】本発明の実施形態４の要部概略図

【図１１】本発明の実施形態４に好適な透過型色分解回
折格子の説明図

【図１２】本発明の実施形態４の絞り開口と光源像の関
係を説明するための説明図

【図１３】本発明の実施形態５正面図とＡ視図

【図１４】図１３（Ａ）のＢ視図

【図１５】本発明の実施形態５の鳥瞰図

【図１６】本発明の実施形態５の絞り開口と光源像の関
係を説明するための説明図

【図１７】本発明の実施形態５に好適なダイクロミラー
の配置の説明図

【図１８】従来の液晶プロジェクターの概略図

【図１９】従来の液晶プロジェクターの絞り開口と光源
像の関係を説明するための説明図

【符号の説明】

１ 光源 ２ リフレクタ ３ ミラー ４ 集光レンズ ５、２３、２４、３４、４０、４３、４６、４９、５０
高反射ミラー １２、１２’、２８、５１投影レンズの絞り開口 ６、６’、２２、４２照明系に配置された絞り開口 ７、２７、３３、３９、４５、４８視野レンズ ９、１０、１１反射型液晶パネル １３ 投影レンズ １５ スクリーン １７ ロッドインテグレータ ２１ 色分解回折格子 ４１−Ｒ、４１−Ｇ、４１−Ｂダイクロミラー ２６、３２、３８透過型液晶パネル

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光束を少なくとも１つの画像
   変調素子に導き、前記画像変調素子からの光束をスクリ
   ーンに投影する投影レンズを有する投影装置に於いて、
   前記投影レンズの絞り開口と共役位置に絞り手段を設け
   て、光束の一部を遮光し、前記絞り開口に入射する光束
   を実質的に少なくならしめることを特徴とする投影装
   置。
2. 【請求項２】 光源からの光束を少なくとも１つの画像
   変調素子に導き、前記画像変調素子からの光束をスクリ
   ーンに投影する投影レンズを有する投影装置に於いて、
   前記光源を第１の光源像として結像する第１の光学手
   段、前記投影レンズの絞り開口近傍に前記画像変調素子
   からの光束を第２の光源像として結像する第２の光学手
   段、前記絞り開口と共役位置に絞り手段を設け、前記第
   １の光源像の一部を遮光することにより、実質的に前記
   第２の光源像を小さくならしめることを特徴とする投影
   装置。
3. 【請求項３】 光源からの白色光束を互いに波長帯域の
   異なる複数の光束に分割する色分解手段、前記各波長域
   に対応する複数の画像変調素子に前記複数の光束を導く
   光学手段、前記複数の画像変調素子からの光束を合成す
   る合成手段、前記合成手段からの光束をスクリーンに投
   影する投影レンズを有する投影装置に於いて、前記光源
   を第１の光源像として結像する第１の光学手段、前記合
   成手段を経由して前記投影レンズの絞り開口近傍に前記
   複数の画像変調素子からの光束を第２の光源像として結
   像する第２の光学手段を有し、前記絞り開口と共役位置
   に絞り手段を設け、前記第１の光源像の一部を遮光する
   ことにより、実質的に前記第２の光源像を小さくならし
   めることを特徴とする投影装置。
4. 【請求項４】 光源からの白色光束を互いに波長帯域の
   異なる複数の色光束に分割する色分解手段、前記色分解
   手段からの光束を色光束ごとの第１の光源像として結像
   する第１レンズ手段、前記第１レンズ手段の結像点近傍
   に配置され前記各波長域に対応する複数の画像変調素子
   に光束を偏向し導く偏向手段、前記複数の画像変調素子
   からの光束を色光束ごとの第２の光源像として結像する
   第２レンズ手段、前記複数の画像変調素子からの光束の
   うち少なくとも１つを偏向しそれ以外の光束と合成する
   合成手段、前記複数の画像変調素子で変調された光束を
   スクリーンに投影する投影レンズを有し、前記合成手段
   は、前記投影レンズの絞り位置近傍に絞り開口を分割す
   るように配置され、前記絞り開口と共役位置に色光束ご
   とに絞り手段を設け、前記色光束ごとの第１の光源像の
   一部を遮光することにより、実質的に前記色光束ごとの
   第２の光源像を小さくならしめることを特徴とする投影
   装置。
5. 【請求項５】 光源、前記光源からの光束を光源像とし
   て集光する集光手段、第１の端面と第２の端面を有し、
   光束を第１の端面から入射させ、第２の端面から出射さ
   せる導光手段、前記導光手段は、第１の端面と第２の端
   面を結ぶ反射面で構成され、少なくとも第１の端面から
   入射した光束の一部を反射し、第２の端面に導く、第２
   の端面からの光束を画像変調素子に導く光学手段、前記
   画像変調素子の像をスクリーンに投影する投影レンズ、
   前記画像変調素子で変調された光束を前記投影レンズの
   絞り開口位置に集光させ導く光学手段を有する投影装置
   において、前記第１の端面は、前記光源像の集光位置近
   傍に配置され、前記第１の端面を結像し、第１の光源像
   を生成する第１の光学手段、前記第１の中間光源像を前
   記投影レンズの絞り位置近傍に第２の光源像として結像
   する第２の光学手段、第２の端面と前記画像変調素子を
   共役関係とする第３の光学手段とを有し、前記投影レン
   ズの絞り開口と共役位置に絞り手段を設け、前記第１の
   光源像の一部を遮光することにより、実質的に前記第２
   の光源像を小さくならしめることを特徴とする投影装
   置。
6. 【請求項６】 照明系からの光束を少なくとも１つの画
   像変調素子に導き、該画像変調素子からの光束を投影レ
   ンズでスクリーンに投影する投影装置に於いて、該投影
   レンズの絞り開口と共役な該照明系中の位置に絞り手段
   を設けて光束の一部を遮光し、該投影レンズの絞り開口
   を通過する光束を制限していることを特徴とする投影装
   置。
7. 【請求項７】 照明系からの光束を少なくとも１つの画
   像変調素子に導き、該画像変調素子からの光束を投影レ
   ンズでスクリーンに投影する投影装置に於いて、該照明
   系の光源を第１の光学手段で所定面上に第１の光源像と
   して形成し、該第１の光源像からの光束を該画像変調素
   子に導光しており、該画像変調素子からの光束を第２の
   光学手段で該投影レンズの絞り開口の位置、又はその近
   傍に第２の光源像として形成しており、該投影レンズの
   絞り開口と共役な該照明系中の位置に絞り手段を設け
   て、該第１の光源像の一部を遮光して、該第２の光源像
   の寸法を小さくしていることを特徴とする投影装置。
8. 【請求項８】 照明系からの白色光束を色分解手段によ
   って複数の色光に色分解し、該色分解した複数の色光を
   光学手段で各色光毎に設けた画像変調素子に導光し、該
   各画像変調素子からの光束を合成手段で合成し、該合成
   手段で合成した光束を投影レンズで所定面上に投影する
   投影装置に於いて、該照明系の光源を第１の光学手段で
   所定面上に第１の光源像として形成し、第１の光源像か
   らの光束を画像変調素子に導光しており、該画像変調素
   子からの光束を第２の光学手段で該合成手段を介して該
   投影レンズの絞り開口の位置、又はその近傍に第２の光
   源像として形成しており、該投影レンズの絞り開口と共
   役な該照明系中の位置に絞り手段を設けて、該第１の光
   源像の一部を遮光して、該第２の光源像の寸法を小さく
   していることを特徴とする投影装置。
9. 【請求項９】 照明系の光源からの白色光束を色分解手
   段によって複数の色光に色分解し、該色分解した光束毎
   の第１の光源像を第１の光学手段で所定面上に形成し、
   該第１の光源像からの光束を偏向手段を用いて各色光毎
   に設けた画像変調素子に導光し、該画像変調素子からの
   光束を各色光毎に第２の光学手段で所定面上に第２の光
   源像として形成し、該第２の光源像からの光束を投影レ
   ンズで所定面上に投影する投影装置に於いて、該投影レ
   ンズの絞り位置、又はその近傍に、合成手段を設けて絞
   り開口を分割するとともに該複数の画像変調素子からの
   光束のうち少なくとも一部を偏向して、該投影レンズ側
   に導光しており、該投影レンズの絞り開口と共役な該照
   明系中の位置に各色光毎に絞り手段を設けて、該第１の
   光源像の一部を遮光して該第２の光源像の寸法を小さく
   していることを特徴とする投影装置。
10. 【請求項１０】 照明系からの光束を少なくとも１つの
    画像変調素子に導き、該画像変調素子からの光束を投影
    レンズでスクリーンに投影する投影装置に於いて、該照
    明系は、内面を反射面としたインテグレータを有してお
    り、該照明系の光源を光学手段で該インテグレータの入
    射端面に形成し、該インテグレータの入射端面を第１の
    光学手段で所定面上に第１の光源像として形成し、該第
    １の光源像からの光束を該画像変調素子に導光してお
    り、該画像変調素子からの光束を第２の光学手段で該投
    影レンズの絞り開口の位置、又はその近傍に第２の光源
    像として形成しており、該インテグレータの出射端面と
    該画像変調素子とが共役位置にとなるようにしており、
    該投影レンズの絞り開口と共役な該照明系中の位置に絞
    り手段を設けて、該第１の光源像の一部を遮光して、該
    第２の光源像の寸法を小さくしていることを特徴とする
    投影装置。
11. 【請求項１１】 前記画像変調素子は、高分子分散型液
    晶を用いた透過型の画像変調素子であることを特徴とす
    る請求項１〜１０のいずれか１項の投影装置。
12. 【請求項１２】 前記画像変調素子は、高分子分散型液
    晶を用いた反射型の画像変調素子であることを特徴とす
    る請求項１〜１０のいずれか１項の投影装置。
13. 【請求項１３】 前記画像変調素子は、ポリマーネット
    ワーク型液晶を用いた透過型の画像変調素子であること
    を特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項の投影装
    置。
14. 【請求項１４】 前記画像変調素子は、ポリマーネット
    ワーク型液晶を用いた反射型の画像変調素子であること
    を特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項の投影装
    置。
15. 【請求項１５】 前記光源からの白色光束を互いに波長
    帯域の異なる複数の光束に分割する手段は、色分解回折
    格子であることを特徴とする請求項３、４の画像投射装
    置。
16. 【請求項１６】 前記光源からの白色光束を互いに波長
    帯域の異なる複数の光束に分割する色分解手段は、互い
    に傾けて配置された複数のダイクロミラーであることを
    特徴とする請求項３、４、８又は９の投影装置。
17. 【請求項１７】 前記合成手段は、クロスダイクロプリ
    ズムであることを特徴とする請求項３又は８の投影装
    置。
18. 【請求項１８】 前記合成手段は、光束を反射させる複
    数のミラー手段であることを特徴とする請求項４又は９
    の投影装置。
19. 【請求項１９】 前記偏向手段は、光束を反射させる複
    数のミラー手段であることを特徴とする請求項４又は９
    の投影装置。
20. 【請求項２０】 前記絞り手段と前記投影レンズの絞り
    開口とを共役関係にする光学系は、少なくとも１つ非球
    面レンズを含むことを特徴とする請求項１〜５の画像投
    射装置。
21. 【請求項２１】 前記絞り手段と前記投影レンズの絞り
    開口とを共役関係にする光学系は、少なくとも前記第２
    の光学手段の一部を共用することを特徴とする請求項
    ２、又は３の投影装置。
22. 【請求項２２】 前記絞り手段と前記投影レンズの絞り
    開口とを共役関係にする光学系は、少なくとも前記第２
    のレンズ手段の一部を共用することを特徴とする請求項
    ４の投影装置。
23. 【請求項２３】 前記絞り手段と前記投影レンズの絞り
    開口とを共役関係にする光学系は、少なくとも前記第２
    および第３の光学手段の一部を共用することを特徴とす
    る請求項５の投影装置。
24. 【請求項２４】 前記絞り開口に入射する光束を前記絞
    り手段の開口と実質的に同じ大きさとすることを特徴と
    する請求項１の投影装置。
25. 【請求項２５】 前記第２の光源像を前記絞り開口と実
    質的に同じ大きさとすることを特徴とする請求項２、
    ３、４又は５の投影装置。
26. 【請求項２６】 前記投影レンズの絞り開口を可変絞り
    とし、前記投影レンズの絞り開口と共役位置に絞り径が
    連動して変化する可変絞りを設けたことを特徴とする請
    求項２、３、４又は５の投影装置。
27. 【請求項２７】 前記第１の端面と第２の端面を有し、
    光束を第１の端面から入射させ、第２の端面から出射さ
    せる導光手段は、６面体のガラスロッドよりなり、少な
    くとも前記第１の端面から入射した光束の一部を全反射
    し、前記第２の端面に導くことを特徴とする請求項５の
    投影装置。
28. 【請求項２８】 前記偏向手段と前記絞り手段が干渉し
    ない位置に配置されることを特徴とする請求項４の投影
    装置。
29. 【請求項２９】 前記絞り手段の位置は、前記第１の光
    源像の結像位置近傍であり、前記第１の光源像の結像位
    置より所定距離だけ隔たっていることを特徴とする請求
    項２の投影装置。
30. 【請求項３０】 前記絞り手段の位置は、前記第１の光
    源像の結像位置近傍であり、前記第１の光源像の結像位
    置より所定距離だけ隔たっていることを特徴とする請求
    項３、又は５の投影装置。