(57)【要約】【課題】ダイクロイックミラーへの照明光の入射位置によって入射角度に差がある場合にも、色むらを効果的に抑えることができるプロジェクターを提供すること。【解決手段】色分離導光光学系３０が、第１分離ダイクロイックミラー３１ａで分岐される第１色であるＲ色の光束の入射角度依存性を相殺する第１補正ダイクロイックミラー３８ｒを有するので、Ｒ色光の第１分離ダイクロイックミラー３１ａへの入射角度が入射位置によって異なっていても、Ｒ色の照明光の不均一な分布を回避してライトバルブ４０ｒを一様に照明できるので、Ｒ色に関して投射画像に色むらが発生することを抑制することができる。【選択図】図１
2010217652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束を出射する照明装置と、
前記照明装置から出射された前記光束のうち、第１分離ダイクロイックミラーによって第１色の光束を分離するとともに、前記第１分離ダイクロイックミラーを通過した光束を第２分離ダイクロイックミラーによって第２色の光束と第３色の光束とに分離する色分離導光光学系と、
前記色分離導光光学系から出射された前記第１色、前記第２色、及び前記第３色の光束を、画像情報に応じてそれぞれ変調する第１ライトバルブ、第２ライトバルブ、及び第３ライトバルブを有する光変調部と、
前記第１ライトバルブ、前記第２ライトバルブ、及び前記第３ライトバルブからそれぞれ出射された前記第１色、前記第２色、及び前記第３色の変調光を合成する光合成光学系と、
前記光合成光学系を経て合成された画像光を投射する投射光学系とを備え、
前記色分離導光光学系は、前記第１分離ダイクロイックミラーで前記第２色の光束から分離される前記第１色の光束の入射角度依存性を相殺する前記第１色用の補正ダイクロイックミラーを有する、プロジェクター。
【請求項２】
前記第１色の光束は、前記第１分離ダイクロイックミラーの反射によって前記第２色及び前記第３色の光束と分離されるものであり、
前記第１色用の補正ダイクロイックミラーは、分岐された第１色の光路上に設けた反射面に沿うとともにシステム光軸を含む基準面に対して垂直に延びる法線から、前記反射面に垂直に延びるように配置される、請求項１に記載のプロジェクター。
【請求項３】
前記第１分離ダイクロイックミラーの反射特性が切換わる波長領域のエッジ波長は、入射角度が大きくなるほど前記第２色側に移動し、
前記第１色用の補正ダイクロイックミラーの透過特性が切換わる波長領域のエッジ波長は、入射角度が大きくなるほど前記第２色側に移動するものである、請求項２に記載のプロジェクター。
【請求項４】
前記色分離導光光学系は、前記第２色の光束の入射角度依存性を相殺する前記第２色用の補正ダイクロイックミラーを有する、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項５】
前記第２色の光束は、前記第１分離ダイクロイックミラーの透過によって前記第１色の光束と分離されるものであり、
前記第２色用の補正ダイクロイックミラーは、分岐された第２色の光路上に設けた反射面に沿うとともにシステム光軸を含む基準面に対して垂直に延びる法線から、前記反射面に垂直に延びるように配置される、請求項３に記載のプロジェクター。
【請求項６】
前記第１分離ダイクロイックミラーの透過特性又は前記第２分離ダイクロイックミラーの反射特性が切換わる波長領域のエッジ波長は、入射角度が大きくなるほど前記第２色側に移動し、
前記第２色用の補正ダイクロイックミラーの透過特性が切換わる波長領域のエッジ波長は、入射角度が大きくなるほど前記第２色側に移動する、請求項５に記載のプロジェクター。
【請求項７】
前記色分離導光光学系は、前記第２分離ダイクロイックミラーで前記第２色の光束から分離される前記第３色の光束の入射角度依存性を相殺する前記第３色用の補正ダイクロイックミラーを有する、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項８】
前記第３色の光束は、前記第２分離ダイクロイックミラーの透過によって前記第２色の光束と分離されるものであり、
前記第３色用の補正ダイクロイックミラーは、第３色の光路上において、システム光軸を含む基準面に対して垂直に延びる法線に平行で、前記第２分離ダイクロイックミラーに垂直に延びるように配置される、請求項７に記載のプロジェクター。
【請求項９】
前記第２分離ダイクロイックミラーの透過特性が切換わる波長領域のエッジ波長は、入射角度が大きくなるほど前記第３色側に移動し、
前記第３色用の補正ダイクロイックミラーの透過特性が切換わる波長領域のエッジ波長は、入射角度が大きくなるほど前記第３色側に移動する、請求項８に記載のプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一の光源から得た照明光を分離して複数色のライトバルブを照明し、各色のライトバルブからの変調光を合成して投射するプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターにおいて、照明光を色分離するため、ダイクロイックミラーが用いられているが、ダイクロイックミラーは、光線の入射角度に依存して透過及び反射による色分離特性が波長シフトしてしまう。このため、ダイクロイックミラーのうち例えば画面左右に対応する局所的な領域で照明光の入射角度に差がある場合、投射画面上で色むらや輝度むらが生じて画質が劣化する場合がある。
【０００３】
上記のようなダイクロイックミラーに起因する輝度むら等の問題を解決するため、例えばダイクロイックミラーの法線と光軸とのなす角を４５°以下にするものがある（特許文献１参照）。このように、ダイクロイックミラーの傾きを小さくする場合、ダイクロイックミラーへの入射角度に依存する色分離特性の波長シフト量が減少し、投射画像の色むら等がある程度低減される。
また、ダイクロイックミラーの透過率特性または反射率特性が大きく切換わる領域の遮断周波数である波長（エッジ波長）が、P偏光とＳ偏光とで異なっているため、ダイクロイックミラーの反射率特性または透過率特性が光の入射角度に依存することが開示されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−６６３０８号公報
【特許文献２】特許第３９４４６４８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のように、ダイクロイックミラーの傾きを小さくしても、照明光の入射角度の差に応じた波長シフトが残存するため、投射画像の色むら等の低減に対する要求レベルの高まりに応じることは容易でなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、ダイクロイックミラーへの照明光の入射位置によって入射角度に差がある場合にも、色むらを効果的に抑えることができるプロジェクターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクターは、光束を出射する照明装置と、照明装置から出射された光束のうち、第１分離ダイクロイックミラーによって第１色の光束を分離するとともに、第１分離ダイクロイックミラーを通過した光束を第２分離ダイクロイックミラーによって第２色の光束と第３色の光束とに分離する色分離導光光学系と、色分離導光光学系から出射された第１色、第２色、及び第３色の光束を、画像情報に応じてそれぞれ変調する第１ライトバルブ、第２ライトバルブ、及び第３ライトバルブを有する光変調部と、第１ライトバルブ、第２ライトバルブ、及び第３ライトバルブからそれぞれ出射された第１色、第２色、及び第３色の変調光を合成する光合成光学系と、光合成光学系を経て合成された画像光を投射する投射光学系とを備え、色分離導光光学系は、第１分離ダイクロイックミラーで第２色の光束から分離される第１色の光束の入射角度依存性を相殺する第１色用の補正ダイクロイックミラーを有する。
【０００８】
上記プロジェクターでは、色分離導光光学系が、第１分離ダイクロイックミラーで分岐される第１色の光束の入射角度依存性を相殺する第１色用の補正ダイクロイックミラーを有するので、第１色の光束の第１分離ダイクロイックミラーへの入射角度が入射位置によって異なっていても、第１色の照明光の不均一な分布に起因して投射画像に色むらが発生することを抑制することができる。
【０００９】
本発明の特定の側面によれば、上記プロジェクターにおいて、第１色の光束は、第１分離ダイクロイックミラーの反射によって第２色及び前記第３色の光束と分離されるものであり、第１色用の補正ダイクロイックミラーは、分岐された第１色の光路上に設けた反射面に沿うとともにシステム光軸を含む基準面に対して垂直に延びる法線から、反射面に垂直に延びるように配置される。なお、上記の反射面は、第１分離ダイクロイックミラー及びその光路下流に配置される入射面を含む。この場合、第１分離ダイクロイックミラーで分離されるべき第１色の光束を補正ダイクロイックミラーに一様に導くことができ、第１分離ダイクロイックミラーへの照明光の入射角度が大きいほど第２色用の補正ダイクロイックミラーへの入射角度が小さくなり、補正ダイクロイックミラーによって適切な補償を達成するフィルター処理が可能になる。
【００１０】
本発明の別の側面によれば、第１分離ダイクロイックミラーの反射特性が切換わる波長領域のエッジ波長は、入射角度が大きくなるほど第２色側に移動し、第１色用の補正ダイクロイックミラーの透過特性が切換わる波長領域の波長領域のエッジ波長は、入射角度が大きくなるほど第２色側に移動する。この場合、第１分離ダイクロイックミラーでの相対的な減光量が大きかった照明光は、第１色用の補正ダイクロイックミラーでの相対的な減光量が小さくなり、第１分離ダイクロイックミラーでの相対的な減光量が小さかった照明光は、第１色用の補正ダイクロイックミラーでの相対的な減光量が大きくなって、第１分離ダイクロイックミラーへの照明光の入射位置の影響を相補的に低減することができる。
【００１１】
本発明のさらに別の側面によれば、色分離導光光学系は、第２色の光束の入射角度依存性を相殺する第２色用の補正ダイクロイックミラーを有する。この場合、第２色の光束の第１分離ダイクロイックミラーへの入射角度が入射位置によって異なっていても、第２色の照明光の不均一な分布に起因して投射画像に色むらが発生することを抑制することができる。
【００１２】
本発明のさらに別の側面によれば、第２色の光束は、第１分離ダイクロイックミラーの透過によって第１色の光束と分離されるものであり、第２色用の補正ダイクロイックミラーは、分岐された第２色の光路上に設けた反射面に沿うとともにシステム光軸を含む基準面に対して垂直に延びる法線から、反射面に垂直に延びるように配置される。なお、上記の反射面は、第２分離ダイクロイックミラー及びその光路下流に配置される入射面を含む。この場合、第１分離ダイクロイックミラーで分離後の第２色の光束を補正ダイクロイックミラーに一様に導くことができ、第１分離ダイクロイックミラー又は第２分離ダイクロイックミラーへの照明光の入射角度が大きいほど第２色用の補正ダイクロイックミラーへの入射角度が小さくなり、第２色用の補正ダイクロイックミラーによって適切な補償を達成するフィルター処理が可能になる。
【００１３】
本発明のさらに別の側面によれば、第１分離ダイクロイックミラーの透過特性又は第２分離ダイクロイックミラーの反射特性が切換わる波長領域のエッジ波長は、入射角度が大きくなるほど第２色側に移動し、第２色用の補正ダイクロイックミラーの透過特性が切換わる波長領域のエッジ波長は、入射角度が大きくなるほど第２色側に移動する。この場合、第１及び第２分離ダイクロイックミラーでの相対的な減光量が大きかった照明光は、第２色用の補正ダイクロイックミラーでの相対的な減光量が小さくなり、第１及び第２分離ダイクロイックミラーでの相対的な減光量が小さかった照明光は、第２色用の補正ダイクロイックミラーでの相対的な減光量が大きくなって、第１分離ダイクロイックミラー等への照明光の入射位置の影響を相補的に低減することができる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面によれば、色分離導光光学系が、第２分離ダイクロイックミラーで第２色の光束から分離される第３色の光束の入射角度依存性を相殺する第３色用の補正ダイクロイックミラーを有する。この場合、第３色の光束の第１分離ダイクロイックミラーへの入射角度が入射位置によって異なっていても、第３色の照明光の不均一な分布に起因して投射画像に色むらが発生することを抑制することができる。
【００１５】
本発明のさらに別の側面によれば、第３色の光束は、第２分離ダイクロイックミラーの透過によって第２色の光束と分離されるものであり、第３色用の補正ダイクロイックミラーは、第３色の光路上において、システム光軸を含む基準面に対して垂直に延びる法線に平行で、第２分離ダイクロイックミラーに垂直に延びるように配置される。この場合、第２分離ダイクロイックミラーで分岐後の第３色の光束を補正ダイクロイックミラーに一様に導くことができ、第２分離ダイクロイックミラーへの照明光の入射角度が大きいほど第３色用の補正ダイクロイックミラーへの入射角度が小さくなり、第３色用の補正ダイクロイックミラーによって適切な補償を達成するフィルター処理が可能になる。
【００１６】
本発明のさらに別の側面によれば、第２分離ダイクロイックミラーの透過特性が切換わる波長領域のエッジ波長は、入射角度が大きくなるほど第３色側に移動し、第３色用の補正ダイクロイックミラーの透過特性が切換わる波長領域のエッジ波長は、入射角度が大きくなるほど第３色側に移動する。この場合、第２分離ダイクロイックミラーでの相対的な減光量が大きかった照明光は、第３色用の補正ダイクロイックミラーでの相対的な減光量が小さくなり、第２分離ダイクロイックミラーでの相対的な減光量が小さかった照明光は、第３色用の補正ダイクロイックミラーでの相対的な減光量が大きくなって、第２分離ダイクロイックミラーへの照明光の入射位置の影響を相補的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態のプロジェクターの光学系について説明する平面図である。
【図２】第１分離ダイクロイックミラーと第１補正ダイクロイックミラーとの透過波長特性を例示するグラフである。
【図３】第１分離ダイクロイックミラーと第１補正ダイクロイックミラーとの反射・透過波長特性を例示するグラフである。
【図４】合成した波長特性を示すグラフである。
【図５】第１分離ダイクロイックミラーと第２補正ダイクロイックミラーとの透過波長特性を例示するグラフである。
【図６】合成した波長特性を示すグラフである。
【図７】第２分離ダイクロイックミラーと第２補正ダイクロイックミラーとの透過波長特性を例示するグラフである。
【図８】合成した波長特性を示すグラフである。
【図９】第２分離ダイクロイックミラーと第３補正ダイクロイックミラーとの透過波長特性を例示するグラフである。
【図１０】合成した波長特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係るプロジェクターの光学系の構造を説明する概念図である。
【００１９】
このプロジェクター１００は、光源から得た照明光を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、この光学像をスクリーン上に拡大投射するための光学機器である。プロジェクター１００は、光源装置１０と、均一化光学系２０と、色分離導光光学系３０と、光変調部４０と、クロスダイクロイックプリズム５０と、投射レンズ６０とを備える。ここで、光源装置１０及び均一化光学系２０は、照明装置を構成する。また、光変調部４０は、３つのライトバルブ４０ｒ（Ｒ色光用），４０ｇ（Ｇ色光用），４０ｂ（Ｂ色光用）を含む。各ライトバルブ４０ｒ，４０ｇ，４０ｂは、異なる色光をそれぞれ変調して画像表示を行う液晶表示装置である。
【００２０】
上記プロジェクター１００において、光源装置１０は、光源ランプの一例である放電発光型の発光管１１と、主たる集光用のリフレクタ１２とを備える。ここで、発光管１１は、具体的には水銀ランプの一種である超高圧水銀ランプであり、希ガスを含む水銀蒸気中でアーク放電を行わせることによって発光する。リフレクタ１２は、例えば放物面型のミラーであり、発光管１１からの出射光を反射することによって略平行化された光束を出射する。リフレクタ１２は、例えば楕円面型のミラーとすることもでき、この場合、リフレクタ１２の出射側に凹レンズ等を配置すれば、リフレクタ１２からの出射光を平行化することができる。
【００２１】
均一化光学系２０は、均一化された照度の照明光を、色分離導光光学系３０を介して光変調部４０に供給する。この均一化光学系２０は、光源装置１０から出射された光束を適当な状態に分割する第１及び第２レンズアレイ２３，２４と、両レンズアレイ２３，２４を経た複数の光束を重畳させる重畳レンズ２５と、重畳レンズ２５に入射する光束の偏光方向を揃える偏光変換装置２７とを備える。第１及び第２レンズアレイ２３，２４は、それぞれマトリクス状に配置された複数の要素レンズ２３ａ，２４ａからなる。このうち、第１レンズアレイ２３を構成する要素レンズ２３ａによって、リフレクタ１２からの光束は複数の部分光束に分割される。また、第２レンズアレイ２４を構成する要素レンズ２４ａによって、第１レンズアレイ２３からの各部分光束は適当な発散角で出射される。重畳レンズ２５は、第２レンズアレイ２４から出射され偏光変換装置２７を経た部分光束を全体として適宜収束させて、下流側のライトバルブ４０ｒ，４０ｇ，４０ｂの被照明領域すなわち表示領域で重畳させる。偏光変換装置２７は、詳細は省略するが、ＰＢＳ及びミラーを組み込んだプリズムアレイと、当該プリズムアレイに設けた射出面上にストライプ状に貼り付けられる波長板アレイとを備える。偏光変換装置２７は、第１レンズアレイ２３により分割され第２レンズアレイ２４を経た各部分光束の偏光方向を一方向に揃えて直線偏光にする役割を有する。
【００２２】
色分離導光光学系３０は、２つの分離ダイクロイックミラー３１ａ，３１ｂと、３つの補正ダイクロイックミラー３８ｒ（Ｒ色光用），３８ｇ（Ｇ色光用），３８ｂ（Ｂ色光用）と、３つの反射ミラー３２ａ，３２ｂ，３２ｃと、３つのフィールドレンズ３３ｒ（Ｒ色光用），３３ｇ（Ｇ色光用），３３ｂ（Ｂ色光用）とを備える。色分離導光光学系３０は、均一化光学系２０から出射した照明光をＲ色、Ｇ色、及びＢ色の３色に分離するとともに、各色光を下流側のライトバルブ４０ｒ，４０ｇ，４０ｂへ導く。より詳しく説明すると、まず、第１分離ダイクロイックミラー３１ａは、ＲＧＢの３色のうちＲ色光を反射しＧ色光及びＢ色光を透過させる。また、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂは、ＧＢの２色のうちＧ色光を反射しＢ色光を透過させる。この色分離導光光学系３０において、第１分離ダイクロイックミラー３１ａで反射されたＲ色光は、第１反射ミラー３２ａにより反射されて入射角調節用のフィールドレンズ３３ｒに入射する。また、第１分離ダイクロイックミラー３１ａを透過し、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂで反射されたＧ色光は、入射角調節用のフィールドレンズ３３ｇに入射する。さらに、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂを通過したＢ色光は、リレーレンズＬＬ１，ＬＬ２並びに第２及び第３反射ミラー３２ｂ，３２ｃによりそれぞれ反射されて入射角調節用のフィールドレンズ３３ｂに入射する。
【００２３】
Ｒ色光用の第１光路ＯＰ１において、第１反射ミラー３２ａには、Ｒ色光用の第１補正ダイクロイックミラー３８ｒが付随しており、第１反射ミラー３２ａの各位置で反射されるＲ色光は、第１補正ダイクロイックミラー３８ｒを一回通過する。この第１補正ダイクロイックミラー３８ｒは、第１分離ダイクロイックミラー３１ａで分岐されたＲ色光の入射角度依存性を相殺する役割を有する。
Ｇ色光用の第２光路ＯＰ２において、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂには、Ｇ色光用の第２補正ダイクロイックミラー３８ｇが付随しており、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂの各位置で反射されるＧ色光は、第２補正ダイクロイックミラー３８ｇを一回通過する。この第２補正ダイクロイックミラー３８ｇは、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂ等で分岐されたＧ色光の入射角度依存性を相殺する役割を有する。
Ｂ色光用の第３光路ＯＰ３において、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂの次段には、Ｂ色光用の第３補正ダイクロイックミラー３８ｂが付随しており、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂの各位置を通過するＢ色光は、第３補正ダイクロイックミラー３８ｂを一回通過する。この第３補正ダイクロイックミラー３８ｂは、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂで分岐されたＢ色光の入射角度依存性を相殺する役割を有する。
【００２４】
第１補正ダイクロイックミラー３８ｒは、Ｒ色光用の第１光路ＯＰ１上に設けた第１反射ミラー３２ａに沿ってＸ方向に延びる法線Ｎ１から第１反射ミラー３２ａに垂直に延びるように配置される。ここで、法線Ｎ１は、第１反射ミラー３２ａの中央を通るシステム光軸ＳＡと交差しており、システム光軸ＳＡを含む基準面（ＹＺ面）に対して垂直に延びる。また、第１補正ダイクロイックミラー３８ｒは、この法線Ｎ１から−Ｙ方向と＋Ｚ方向の間の４５°の方位に延びており、ＹＺ面に対して垂直に配置されている。第１分離ダイクロイックミラー３１ａに向かって左側に入射するＲ色光に着目すると、このＲ色光は、第１分離ダイクロイックミラー３１ａに入射角度Ｅ（＋）＝４５°＋αで入射し、第１反射ミラー３２ａを経て、第１補正ダイクロイックミラー３８ｒに入射角度Ｅ（−）＝４５°−αで入射してこれを通過する。一方、第１分離ダイクロイックミラー３１ａに向かって右側に入射するＲ色光に着目すると、このＲ色光は、第１分離ダイクロイックミラー３１ａに入射角度Ｆ（−）＝４５°−αで入射し、第１補正ダイクロイックミラー３８ｒに入射角度Ｆ（＋）＝４５°＋αで入射してこれを通過する。以上をまとめると、第１分離ダイクロイックミラー３１ａと第１補正ダイクロイックミラー３８ｒとを経由する際に、Ｒ色光の入射角度は、４５°を挟んで反転する。
【００２５】
図２は、第１分離ダイクロイックミラー３１ａの透過率の波長特性と、第１補正ダイクロイックミラー３８ｒの透過率の波長特性とを説明するグラフである。グラフ中で実線は、第１分離ダイクロイックミラー３１ａに比較的大きな入射角度５０°で入射するＲ色光等の透過特性を示し、破線は、第１分離ダイクロイックミラー３１ａに比較的小さな入射角度４０°で入射するＲ色光等の透過特性を示す。また、グラフ中で一点鎖線は、第１補正ダイクロイックミラー３８ｒに比較的大きな入射角度５０°で入射するＲ色光等の透過特性を示し、点線は、第１補正ダイクロイックミラー３８ｒに比較的小さな入射角度４０°で入射するＲ色光等の透過特性を示す。
【００２６】
図３は、第１分離ダイクロイックミラー３１ａの反射率の波長特性と、第１補正ダイクロイックミラー３８ｒの透過率の波長特性とを説明するグラフである。グラフ中で実線、破線、一点鎖線、及び点線は、図２と同様のものを示す。ただし、実線及び破線は、透過率でなく反射率を示しており、図２の特性の上下を反転させたものとなっている。図３のグラフから明らかなように、第１分離ダイクロイックミラー３１ａの反射特性が切換わる波長領域のエッジ波長は、入射角度が大きくなるほど短波長のＧ色側に移動し、第１補正ダイクロイックミラー３８ｒの透過特性が切換わる波長領域のエッジ波長は、入射角度が大きくなるほど短波長のＧ色側に移動する。  
【００２７】
図４は、第１分離ダイクロイックミラー３１ａでの反射と、第１補正ダイクロイックミラー３８ｒの透過とを合成した波長特性を示すグラフである。グラフ中で実線は、第１分離ダイクロイックミラー３１ａに比較的大きな入射角度５０°で入射するとともに、第１補正ダイクロイックミラー３８ｒに比較的小さな入射角度４０°で入射するＲ色光の波長分布特性を示し、図１において第１分離ダイクロイックミラー３１ａに向かって左側に入射するＲ色光に相当する。また、グラフ中で破線は、第１分離ダイクロイックミラー３１ａに比較的小さな入射角度４０°で入射するとともに、第１補正ダイクロイックミラー３８ｒに比較的大きな入射角度５０°で入射するＲ色光の波長分布特性を示し、図１において第１分離ダイクロイックミラー３１ａに向かって右側に入射するＲ色光に相当する。グラフからも明らかなように、第１分離ダイクロイックミラー３１ａに向かって左側に入射してライトバルブ４０ｒに至るＲ色光の波長分布と、第１分離ダイクロイックミラー３１ａに向かって右側に入射してライトバルブ４０ｒに至るＲ色光の波長分布とがほぼ一致し、第１補正ダイクロイックミラー３８ｒによって適切なフィルター処理が達成されており、Ｒ色光の照度分布の不均一を低減して投射画像の色むらを抑えることができる。
【００２８】
図１に戻って、第２補正ダイクロイックミラー３８ｇは、Ｇ色光用の第２光路ＯＰ２上に設けた第２分離ダイクロイックミラー３１ｂに沿ってＸ方向に延びる法線Ｎ２から第２分離ダイクロイックミラー３１ｂに垂直に延びるように配置される。ここで、法線Ｎ２は、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂの中央を通るシステム光軸ＳＡと交差しており、システム光軸ＳＡを含む基準面（ＹＺ面）に対して垂直に延びる。また、第２補正ダイクロイックミラー３８ｇは、この法線Ｎ２から＋Ｙ方向と−Ｚ方向の間の４５°の方位に延びており、ＹＺ面に対して垂直に配置されている。第１分離ダイクロイックミラー３１ａに向かって左側に入射するＧ色光の長波長側に着目すると、このＧ色光の長波長側は、第１分離ダイクロイックミラー３１ａに入射角度Ｅ（＋）＝４５°＋αで入射し、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂを経て、第２補正ダイクロイックミラー３８ｇに入射角度Ｅ（−）＝４５°−αで入射してこれを通過する。一方、第１分離ダイクロイックミラー３１ａに向かって右側に入射するＧ色光の長波長側に着目すると、このＧ色光の長波長側は、第１分離ダイクロイックミラー３１ａに入射角度Ｆ（−）＝４５°−αで入射し、第２補正ダイクロイックミラー３８ｇに入射角度Ｆ（＋）＝４５°＋αで入射してこれを通過する。以上をまとめると、第１分離ダイクロイックミラー３１ａと第２補正ダイクロイックミラー３８ｇとを通過する際に、Ｇ色光の長波長側の入射角度は、４５°を挟んで反転する。
【００２９】
図５は、第１分離ダイクロイックミラー３１ａの透過率の波長特性と、第２補正ダイクロイックミラー３８ｇの透過率の波長特性とを説明するグラフである。グラフ中で実線は、第１分離ダイクロイックミラー３１ａに比較的大きな入射角度５０°で入射するＧ色光等の透過特性を示し、破線は、第１分離ダイクロイックミラー３１ａに比較的小さな入射角度４０°で入射するＧ色光等の透過特性を示す。また、グラフ中で一点鎖線は、第２補正ダイクロイックミラー３８ｇに比較的大きな入射角度５０°で入射するＧ色光等の透過特性を示し、点線は、第２補正ダイクロイックミラー３８ｇに比較的小さな入射角度４０°で入射するＧ色光等の透過特性を示す。図５のグラフから明らかなように、第１分離ダイクロイックミラー３１ａの反射特性が切換わる波長領域のエッジ波長は、入射角度が大きくなるほどＧ色の短波長側に移動し、第２補正ダイクロイックミラー３８ｇの透過特性が切換わる波長領域のエッジ波長は、入射角度が大きくなるほどＧ色の短波長側に移動する。
【００３０】
図６は、第１分離ダイクロイックミラー３１ａの透過と、第２補正ダイクロイックミラー３８ｇの透過とを合成した波長特性を示すグラフである。グラフ中で実線は、第１分離ダイクロイックミラー３１ａに比較的大きな入射角度５０°で入射するとともに、第２補正ダイクロイックミラー３８ｇに比較的小さな入射角度４０°で入射するＧ色光の長波長側の波長分布特性を示し、図１において第１分離ダイクロイックミラー３１ａに向かって左側に入射するＧ色光等に相当する。また、グラフ中で破線は、第１分離ダイクロイックミラー３１ａに比較的小さな入射角度４０°で入射するとともに、第２補正ダイクロイックミラー３８ｒに比較的大きな入射角度５０°で入射するＧ色光の長波長側の波長分布特性を示し、図１において第１分離ダイクロイックミラー３１ａに向かって右側に入射するＧ色光等に相当する。グラフからも明らかなように、第１分離ダイクロイックミラー３１ａに向かって左側に入射してライトバルブ４０ｇに至るＧ色光の長波長側の波長分布と、第１分離ダイクロイックミラー３１ａに向かって右側に入射してライトバルブ４０ｇに至るＧ色光の長波長側の波長分布とがほぼ一致し、第２補正ダイクロイックミラー３８ｇによって適切なフィルター処理が達成されており、Ｇ色光の長波長側の照度分布の不均一を低減して投射画像の色むらを抑えることができる。
【００３１】
以上は、Ｇ色光の長波長側の補償の説明であったが、第２補正ダイクロイックミラー３８ｇの特性を変更することで、Ｇ色光の短波長側の補償も可能である。
【００３２】
図７は、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂの透過率の波長特性と、第２補正ダイクロイックミラー３８ｇの透過率の波長特性との変形例を説明するグラフである。グラフ中で実線は、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂに比較的大きな入射角度５０°で入射するＧ色光等の透過特性を示し、破線は、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂに比較的小さな入射角度４０°で入射するＧ色光等の透過特性を示す。また、グラフ中で一点鎖線は、第２補正ダイクロイックミラー３８ｇに比較的大きな入射角度５０°で入射するＧ色光等の透過特性を示し、点線は、第２補正ダイクロイックミラー３８ｇに比較的小さな入射角度４０°で入射するＧ色光等の透過特性を示す。図７のグラフから明らかなように、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂの透過特性すなわち反射特性が切換わる波長領域のエッジ波長は、入射角度が大きくなるほどＧ色の短波長側に移動し、第２補正ダイクロイックミラー３８ｇの透過特性が切換わる波長領域のエッジ波長は、入射角度が大きくなるほどＧ色の短波長側に移動する。
【００３３】
図８は、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂでの反射と、第２補正ダイクロイックミラー３８ｇの透過とを合成した波長特性を示すグラフである。グラフ中で実線は、第２分離ダイクロイックミラー３１ａに比較的大きな入射角度５０°で入射して反射されるとともに、第２補正ダイクロイックミラー３８ｇに比較的小さな入射角度４０°で入射するＧ色光の短波長側の波長分布特性を示し、図１において第２分離ダイクロイックミラー３１ｂに向かって左側に入射するＧ色光等に相当する。また、グラフ中で破線は、第２補正ダイクロイックミラー３８ｇに比較的大きな入射角度５０°で入射して通過するとともに、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂに比較的小さな入射角度４０°で入射して反射されるＧ色光の短波長側の波長分布特性を示し、図１において第２分離ダイクロイックミラー３１ｂに向かって右側に入射するＧ色光等に相当する。グラフからも明らかなように、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂに向かって左側に入射してライトバルブ４０ｇに至るＧ色光の短波長側の波長分布と、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂに向かって右側に入射してライトバルブ４０ｇに至るＧ色光の短波長側の波長分布とがほぼ一致し、第２補正ダイクロイックミラー３８ｇによって適切なフィルター処理が達成されており、Ｇ色光の短波長側の照度分布の不均一を低減して投射画像の色むらを抑えることができる。
【００３４】
図１に戻って、第３補正ダイクロイックミラー３８ｂは、Ｂ色光用の第３光路ＯＰ３上において、システム光軸ＳＡを含む基準面（ＹＺ面）に対して垂直に延びる法線Ｎ３に平行で、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂに垂直に延びるように配置される。つまり、第３補正ダイクロイックミラー３８ｂは、法線Ｎ３を挟んで＋Ｙ方向と−Ｚ方向の間の４５°の方位とその反対方位とに延びており、ＹＺ面に対して垂直に配置されている。第２分離ダイクロイックミラー３１ｂに向かって左側に入射するＢ色光（特にＧ色光側）に着目すると、このＢ色光は、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂに入射角度Ｅ（＋）＝４５°＋αで入射し、第３補正ダイクロイックミラー３８ｂに入射角度Ｅ（−）＝４５°−αで入射してこれを通過する。一方、第２分離ダイクロイックミラー３１ａに向かって右側に入射するＢ色光（特にＧ色光側）に着目すると、このＢ色光は、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂに入射角度Ｆ（−）＝４５°−αで入射し、第３補正ダイクロイックミラー３８ｂに入射角度Ｆ（＋）＝４５°＋αで入射してこれを通過する。以上をまとめると、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂと第３補正ダイクロイックミラー３８ｂとを通過する際に、Ｂ色光の入射角度は、４５°を挟んで反転する。
【００３５】
図９は、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂの透過率の波長特性と、第３補正ダイクロイックミラー３８ｂの透過率の波長特性とを説明するグラフである。グラフ中で実線は、第２分離ダイクロイックミラー３１ａに比較的大きな入射角度５０°で入射するＢ色光等の透過特性を示し、破線は、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂに比較的小さな入射角度４０°で入射するＢ色光等の透過特性を示す。また、グラフ中で一点鎖線は、第３補正ダイクロイックミラー３８ｂに比較的大きな入射角度５０°で入射するＢ色光等の透過特性を示し、点線は、第３補正ダイクロイックミラー３８ｂに比較的小さな入射角度４０°で入射するＢ色光等の透過特性を示す。図９のグラフから明らかなように、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂの反射特性が切換わる波長領域のエッジ波長は、入射角度が大きくなるほど短波長のＢ色側に移動し、第３補正ダイクロイックミラー３８ｂの透過特性が切換わる波長領域のエッジ波長は、入射角度が大きくなるほど短波長のＢ色側に移動する。
【００３６】
図１０は、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂの透過と、第３補正ダイクロイックミラー３８ｂの透過とを合成した波長特性を示すグラフである。グラフ中で実線は、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂに比較的大きな入射角度５０°で入射するとともに、第３補正ダイクロイックミラー３８ｂに比較的小さな入射角度４０°で入射するＢ色光の波長分布特性を示し、図１において第２分離ダイクロイックミラー３１ｂに向かって左側に入射するＢ色光に相当する。また、グラフ中で破線は、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂに比較的小さな入射角度４０°で入射するとともに、第３補正ダイクロイックミラー３８ｂに比較的大きな入射角度５０°で入射するＢ色光の波長分布特性を示し、図１において第２分離ダイクロイックミラー３１ｂに向かって右側に入射するＢ色光に相当する。グラフからも明らかなように、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂに向かって左側に入射してライトバルブ４０ｂに至るＢ色光の波長分布と、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂに向かって右側に入射してライトバルブ４０ｂに至るＢ色光の波長分布とがほぼ一致し、第３補正ダイクロイックミラー３８ｂによって適切なフィルター処理が達成されており、Ｂ色光の長波長側の照度分布の不均一を低減して投射画像の色むらを抑えることができる。
【００３７】
図１に戻って、光変調部４０において、各ライトバルブ４０ｒ，４０ｇ，４０ｂは、非発光型の光変調装置として、入射した照明光の空間的強度分布を個別に変調する。ライトバルブ４０ｒ，４０ｇ，４０ｂは、色分離導光光学系３０から出射された各色光に対応してそれぞれ照明される３つの液晶パネル４１ｒ（Ｒ色光用），４１ｇ（Ｇ色光用），４１ｂ（Ｂ色光用）と、各液晶パネル４１ｒ，４１ｇ，４１ｂの入射側にそれぞれ配置される３つの入射側偏光板４２ｒ（Ｒ色光用），４２ｇ（Ｇ色光用），４２ｂ（Ｂ色光用）と、各液晶パネル４１ｒ，４１ｇ，４１ｂの出射側にそれぞれ配置される３つの出射側偏光板４３ｒ（Ｒ色光用），４３ｇ（Ｇ色光用），４３ｂ（Ｂ色光用）とを備える。
【００３８】
以上の光変調部４０において、第１分離ダイクロイックミラー３１ａで反射されたＲ色の光束は、第１光路ＯＰ１上のフィールドレンズ３３ｒを介してライトバルブ４０ｒに入射し、ライトバルブ４０ｒを構成する液晶パネル４１ｒ上の表示領域を照明する。第１分離ダイクロイックミラー３１ａを透過し、第２分離ダイクロイックミラー３１ｂで反射されたＧ色の光束は、第２光路ＯＰ２上のフィールドレンズ３３ｇを介してライトバルブ４０ｇに入射し、ライトバルブ４０ｇを構成する液晶パネル４１ｇ上の表示領域を照明する。第１及び第２分離ダイクロイックミラー３１ａ，３１ｂの双方を透過したＢ色の光束は、第３光路ＯＰ３上のフィールドレンズ３３ｂ等を介してライトバルブ４０ｂに入射し、ライトバルブ４０ｂを構成する液晶パネル４１ｂ上の表示領域を照明する。各液晶パネル４１ｒ〜４１ｂは、入射した照明光の偏光方向の空間的分布を変調し、各液晶パネル４１ｒ〜４１ｂにそれぞれ入射した３色の照明光束は、画素単位で偏光状態を調節される。この際、入射側偏光板４２ｒ〜４２ｂによって、各液晶パネル４１ｒ〜４１ｂに入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、出射側偏光板４３ｒ〜４３ｂによって、各液晶パネル４１ｒ〜４１ｂから出射される変調光から所定の偏光方向の変調光が取り出される。以上により、各ライトバルブ４０ｒ，４０ｇ，４０ｂは、それぞれに対応する各色の変調光すなわち像光を形成する。
【００３９】
クロスダイクロイックプリズム５０は、像光用の光合成光学系を具体化したものであり、各ライトバルブ４０ｒ，４０ｇ，４０ｂからの各色の像光を合成する。より詳しく説明すると、クロスダイクロイックプリズム５０は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、Ｘ字状に交差する一対の誘電体多層膜５１ａ，５１ｂが形成されている。一方の第１誘電体多層膜５１ａは、Ｒ色光を反射し、他方の第２誘電体多層膜５１ｂは、Ｂ色光を反射する。クロスダイクロイックプリズム５０は、ライトバルブ４０ｒからのＲ色光を誘電体多層膜５１ａで反射して進行方向左側に出射させ、ライトバルブ４０ｇからのＧ色光を誘電体多層膜５１ａ，５１ｂを介して直進・出射させ、ライトバルブ４０ｂからのＢ色光を誘電体多層膜５１ｂで反射して進行方向右側に出射させる。このようにして、クロスダイクロイックプリズム５０によりＲ色光、Ｇ色光及びＢ色光が合成され、カラー画像による画像光である合成光が形成される。
【００４０】
投射レンズ６０は、投射光学系を具体化したものであり、クロスダイクロイックプリズム５０を経て形成された合成光による画像光を所望の拡大率で拡大してスクリーン（不図示）上にカラーの画像を投射する。
【００４１】
以上説明した本実施形態のプロジェクター１００によれば、色分離導光光学系３０が、第１分離ダイクロイックミラー３１ａで分離される第１色であるＲ色の光束の入射角度依存性を相殺する第１補正ダイクロイックミラー３８ｒを有するので、Ｒ色光の第１分離ダイクロイックミラー３１ａへの入射角度が入射位置によって異なっていても、Ｒ色の照明光の不均一な分布を回避してライトバルブ４０ｒを一様に照明できるので、Ｒ色に関して投射画像に色むらが発生することを抑制することができる。また、本実施形態のプロジェクター１００によれば、色分離導光光学系３０が、第２色であるＧ色の光束や第３色であるＢ色の光束の入射角度依存性を相殺する第２及び第３補正ダイクロイックミラー３８ｇ，３８ｂを有するので、Ｇ色光やＢ色光の第１及び第２分離ダイクロイックミラー３１ａ，３１ｂへの入射角度が入射位置によって異なっていても、これらの色光によってライトバルブ４０ｒを一様に照明できるので、Ｇ色やＢ色に関して投射画像に色むらが発生することを抑制することができる。
【００４２】
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、以上の実施形態において、第１分離ダイクロイックミラー３１ａによってまずＲ色の分離を行って、その後に第２分離ダイクロイックミラー３１ｂによってＧ色及びＢ色の分離を行っているが、まずＢ色の分離を行ってその後にＧ色及びＲ色の分離を行うことも可能であり、この場合も同様の原理によって各色の照明光の均一化が可能である。
【００４３】
また、上記実施形態において、補正ダイクロイックミラー３８ｒ，３８ｇ，３８ｂの１つ又は２つ以上を、要求精度に応じて省略することができる。
【００４４】
また、上記実施形態において、第１及び第２補正ダイクロイックミラー３８ｒ，３８ｇについては、反射面に付随させて光路の半分のサイズとしているが、反射面から独立させて配置するスペースがあれば、反射面から独立させて光路の全部のサイズとすることもできる。
【００４５】
また、上記実施形態において、第３補正ダイクロイックミラー３８ｂについては、図１の例に限らず、第２及び第３反射ミラー３２ｂ，３２ｃに付随してこれらの中央から略垂直な方向に延びるものとすることができる。
【００４６】
また、上記実施形態では、透過型液晶パネル製のライトバルブを用いたプロジェクターに本発明を適用した場合の例について説明したが、反射型液晶パネル製のライトバルブを用いたプロジェクターにも適用することが可能である。
【００４７】
また、プロジェクターとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面プロジェクターと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面プロジェクターとがあるが、図１等に示すプロジェクター１００の構成は、いずれにも適用可能である。
【００４８】
また、上記実施形態では、３つの液晶パネル４１ｒ〜４１ｂを用いたプロジェクター１００の例のみを挙げたが、本発明は、１つ又は２つの液晶パネルを用いたプロジェクター、４つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクターにも適用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１０…光源装置、  １１…発光管、  １２…リフレクタ、  ２０…均一化光学系、  ２３…レンズアレイ、  ２３，２４…レンズアレイ、  ２５…重畳レンズ、  ２７…偏光変換装置、  ３０…色分離導光光学系、  ３１ａ…第１分離ダイクロイックミラー、  ３１ｂ…第２分離ダイクロイックミラー、  ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…反射ミラー、  ３３ｒ，３３ｇ，３３ｂ…フィールドレンズ、  ３８ｒ…第１補正ダイクロイックミラー、  ３８ｇ…第２補正ダイクロイックミラー、  ３８ｂ…第３補正ダイクロイックミラー、  ４０…光変調部、  ４０ｒ，４０ｇ，４０ｂ…ライトバルブ、  ４１ｒ，４１ｇ，４１ｂ…液晶パネル、  ４２ｒ，４２ｇ，４２ｂ…入射側偏光板、  ４３ｒ，４３ｇ，４３ｂ…出射側偏光板、  ５０…クロスダイクロイックプリズム、  ６０…投射レンズ、  １００…プロジェクター、  Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３…法線、  ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３…光路、  ＳＡ…システム光軸、  ＬＬ１，ＬＬ２…リレーレンズ、  Ｅ（＋），Ｅ（−）…第１の経路の入射角度、  Ｆ（＋），Ｆ（−）…第２の経路の入射角度
【図１】
2010217652.tif 000003
【図２】
2010217652.tif 000004
【図３】
2010217652.tif 000005
【図４】
2010217652.tif 000006
【図５】
2010217652.tif 000007
【図６】
2010217652.tif 000008
【図７】
2010217652.tif 000009
【図８】
2010217652.tif 000010
【図９】
2010217652.tif 000011
【図１０】
2010217652.tif 000012