(57)【要約】【課題】映像表示装置において、ホワイトバランスを改善する。【解決手段】ランプ９とライトバルブ手段１３の間の光路上に少なくとも二つの色分離手段を配置し、これら分離手段の分光特性によって、４８０ｎｍから５４０ｎｍ付近の波長帯域の光を光路上より排除する。さらに照明系以降ライトバルブ素子に至る各レンズ及び各ミラーを、４００から４３０ｎｍ付近の波長帯域の光および６８０から７００ｎｍ付近の波長帯域の光を約９５％以上通過させる。【選択図】図５
2006221198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最大出力の波長が５４０ｎｍから５６０ｎｍの範囲にある光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を複数の色光に分離する色分離手段と、
前記色分離手段からの光を映像信号に基づいて変調するライトバルブ素子と、
前記ライトバルブ素子が変調した光を投射する投射手段と、
前記色分離手段からの光のうち、４５０ｎｍから５５０ｎｍの範囲で選択された所定波長帯域の光を排除し、且つ残りの光を透過させる排除手段とを有することを特徴とする映像表示装置。
【請求項２】
最大出力の波長が５４０ｎｍから５６０ｎｍの範囲にある光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を複数の色光に分解する色分解手段と、
前記色分離手段からの光を映像信号に基づいて変調するライトバルブ素子と、
前記ライトバルブ素子が変調した光を投射する投射手段と、
前記色分離手段からの光のうち、４５０ｎｍから５２０ｎｍの範囲で選択された所定波長帯域の光を排除し、且つ残りの光を透過させる排除手段とを有することを特徴とする映像表示薮置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の映像表示装置であって、
前記排除手段は、前記ライトバルブ素子の入射側の略近傍に配置されることを特徴とする映像表示装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れかに記載の映像表示装置であって、
前記色分離手段及び前記排除手段は、前記光源から出射された光を時分割するカラーフィルタであることを特徴とする映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネルあるいは反射式映像表示素子などのライトバルブ素子を使用して、スクリーン上に映像を投影する投射装置、例えば液晶プロジェクタ装置、反射式映像表示プロジェクタ装置、液晶テレビジョンまたは投射型ディスプレイ装置等の映像表示装置及びその色分離ユニット、光学ユニットに関し、特にホワイトバランスの向上に好適な技術を提供する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネル等のライトバルブ素子に、電球などの光源からの光を当てて、液晶パネル上の画像を拡大投射する液晶プロジェクタ等の投射型映像表示装置が知られている。
この種の映像表示装置は、光源からの光をライトバルブ素子で画素ごとの濃淡に変えて調節し、スクリーンなどに投射するものである。液晶表示素子の代表例であるツイステッド・ネマティック（ＴＮ）型液晶表示素子は、透明な電極被膜をもつ一対の透明基板間に液晶を注入して成る液晶セルの前後に、各々の偏光方向が互いに９０°異なるように２枚の偏光板を配置したものであり、液晶の電気光学効果により偏光面を回転させる作用と、偏光板の偏光成分の選択作用とを組み合わせることにより、入射光の透過光量を制御して画像情報を表示するようにしている。近年、こうした透過型あるいは反射型の液晶表示素子では、素子自体の小型化が進むとともに、解像度等の性能も急速に向上している。
このため、この液晶表示素子を用いた表示装置の小型高性能化も進み、単に従来のようにビデオ信号等による映像表示を行うだけでなく、パーソナルコンピュータの画像出力装置としての投射型液晶表示装置も新たに提案されている。この種の投射型映像表示装置には、明るさと、色の再現性、特にホワイトバランスの良さが求められている。
また現在、映像表示装置の光源として使用されている光源にはメタルハライドランプや超高圧水銀ランプ、キセノンランプ等があるが、いずれも５００から６００ｎｍの緑色光の比率が高く、ＣＩＥ表色系におけるｙ値が高いホワイトになっていた。
そこで、従来では例えば、特許文献１に記載のような黄色の輝線を排するような液晶表示装置を使用していたが、ＣＩＥ表色形において黄色の輝線のｙ刺激値（目の細胞を刺激する刺激値）は０．５００程度でありホワイトのｙ値を下げるには多くの光を排除しなければならず結果として明るさを不十分なものとし、またＣＩＥ表色形においてのｘ値が大きく下がってしまう問題があった。
【０００３】
【特許文献１】特開平３−６７２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的はホワイトバランスを改善した映像表示装置及びその色分離ユニット、光学ユニットを提供することにある。
本発明の他の目的はホワイトバランスの調整が非常に困難であった投射型映像表示装置において、明るさの損失を最小限に押さえてホワイトバランスを改善した映像表示装置及びその色分離ユニット、光学ユニットを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的を達成するために、本発明による映像表示装置は、光源を含む照明系と、光を色別に分離する色分離系と、ライトバルブ素子と、ライトバルブ素子から出射された光を拡大投射する拡大手段とを備え、前記色分離系の分光特性を制御して、前記光源の光の内約４５０ｎｍから約５５０ｎｍの範囲内で選択された波長帯域の光を光路上から排除する。
この映像表示装置において、前記色分離系は赤色光フィルタ、緑色光フィルタ、青色光フィルタを有するカラーフィルタを備えており、前記Ｂ光フィルタを約４５０ｎｍから約５３０ｎｍの範囲から選択された第１の設定値以下の波長の光を出射するフィルタで構成し、前記Ｇ光フィルタを約５００ｎｍから約５５０ｎｍの範囲から選択された第２の設定値以上及び約５７０ｎｍから約６００ｎｍの範囲から選択された第３の設定値以下の波長の光を出射するフィルタで構成する。この映像表示装置において、前記第１の設定値を約５００ｎｍに設定し、前記第２の設定値を約５２０ｎｍに設定し、前記第３の設定値を約５８０ｎｍに設定する。
この映像表示装置において、前記色分離系は、緑色光と青色光とを分離し、前記青色光の帯域を約４９０ｎｍから約５５０ｎｍの範囲から選択された第１の設定値以下の波長となるように設定する分離色分離手段と、約４５０ｎｍから約５３０ｎｍの範囲から選択された第２の設定値以上の青色光を遮光する手段とを備える。この映像表示装置において、前記第１の設定値を約５２０ｎｍに設定し、前記第２の設定値を約５００ｎｍに設定する。
この映像表示装置において、前記色分離系は、緑色光と青色光とを分離し、緑色光の帯域を約４５０ｎｍから約５３０ｎｍの範囲から選択された第１の設定値以上の波長となるように設定する色分離手段と、約５００ｎｍから約５５０ｎｍの範囲から選択された第２の設定値以上、約５７０ｎｍから約６００ｎｍの範囲から選択された第３の設定値以下の帯域の緑色光を出射させる手段とを備える。この映像表示装置において、前記第１の設定値を約５００ｎｍに設定し、前記第２の設定値を約５２０ｎｍに設定し、前記第３の設定値を約５８０ｎｍに設定する。
この映像表示装置において、前記色分離系は、緑色光と青色光とを分離し、緑色光の帯域を約４５０ｎｍから約５３０ｎｍの範囲から選択された第１の設定値以上の波長となるように設定する分離色分離手段と、約５００ｎｍから約５５０ｎｍの範囲から選択された第２の設定値以上の緑色光を出射させる手段とを備える。この映像表示装置において、前記第１の設定値を約５００ｎｍに設定し、前記第２の設定値を約５２０ｎｍに設定する。この映像表示装置において、前記光源は放電ランプである。また、前記放電ランプは超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ及びキセノンランプ等である。
【０００６】
また、この映像表示装置において、前記光を前記色分離系で赤色光、緑色光及び青色光に分割し、前記照明系から前記ライトバルブ素子に至る前記青色光の経路上にある各レンズ及びミラーを約４００ｎｍから約４３０ｎｍの波長の光を約９５％以上通過させる。また、この映像表示装置において、前記光を前記色分離系で赤色光、緑色光及び青色光に分割し、前記色分離系から前記ライトバルブ素子に至る前記青色光の経路上にある各レンズ及びミラーを約６８０から約７００ｎｍの波長の光を約９５％以上通過させるように設定する。
本発明による色分離ユニットは、ランプを有する照明系からの光を複数の色の光に分離してライトバルブ素子に入射する色分離ユニットは、赤色光フィルタ、緑色光フィルタ、青色光フィルタを有するカラーフィルタを備えており、前記Ｂ光フィルタを約４５０ｎｍから約５３０ｎｍの範囲から選択された第１の設定値以下の波長の光を出射するフィルタで構成し、前記緑色光フィルタを約５００ｎｍから約５５０ｎｍの範囲から選択された第２の設定値以上及び約５７０ｎｍから約６００ｎｍの範囲から選択された第３の設定値以下の波長の光を出射するフィルタで構成する。
本発明による色分離ユニットは、ランプを有する照明系からの光を複数の色の光に分離してライトバルブ素子に入射する色分離ユニットは、緑色光と青色光とを分離し、前記青色光の帯域を約４９０ｎｍから約５５０ｎｍの範囲から選択された第１の設定値以下の波長となるように設定する分離色分離手段と、約４５０ｎｍから約５３０ｎｍの範囲から選択された第２の設定値以上の青色光を遮光する手段とを備える。
本発明による色分離ユニットは、ランプを有する照明系からの光を複数の色の光に分離してライトバルブ素子に入射するる色分離ユニットは、緑色光と青色光とを分離し、緑色光の帯域を約４５０ｎｍから約５３０ｎｍの範囲から選択された第１の設定値以上の波長となるように設定する分離色分離手段と、約５００ｎｍから約５５０ｎｍの範囲から選択された第２の設定値以上、約５７０ｎｍから約６００ｎｍの範囲から選択された第３の設定値以下の帯域の緑色光を出射させる手段とを備える。
本発明による色分離ユニットは、ランプを有する照明系からの光を複数の色の光に分離してライトバルブ素子に入射する色分離ユニットは、緑色光と青色光とを分離し、緑色光の帯域を約４５０ｎｍから約５３０ｎｍの範囲から選択された第１の設定値以上の波長となるように設定する分離色分離手段と、約５００ｎｍから約５５０ｎｍの範囲から選択された第２の設定値以上の緑色光を出射させる手段とを備える。
【０００７】
これらの色分離ユニットにおいて、前記光を前記色分離系で赤色光、緑色光及び青色光に分割し、前記照明系から前記ライトバルブ素子に至る前記青色光の経路上にある各レンズ及びミラーを約４００ｎｍから約４３０ｎｍの波長の光を約９５％以上通過させるように設定する。また、これらの色分離ユニットにおいて、前記光を前記色分離系で赤色光、緑色光及び青色光に分割し、前記照明系から前記ライトバルブ素子に至る前記青色光の経路上にある各レンズ及びミラーを約６８０から約７００ｎｍの波長の光を約９５％以上通過させるように設定する。
【０００８】
本発明による光学ユニットは、ランプを有する照明系と、前記照明系からの光を分離する色分離系とを備え、前記色分離系からの光をライトバルブ手段を介して拡大投射する装置に使用する光学ユニットは、赤色光フィルタ、緑色光フィルタ、青色光フィルタを有するカラーフィルタを備えており、前記Ｂ光フィルタを約４５０ｎｍから約５３０ｎｍの範囲から選択された第１の設定値以下の波長の光を出射するフィルタで構成し、前記緑色光フィルタを約５００ｎｍから約５５０ｎｍの範囲から選択された第２の設定値以上及び約５７０ｎｍから約６００ｎｍの範囲から選択された第３の設定値以下の波長の光を出射するフィルタで構成する。
【０００９】
また、本発明による光学ユニットは、ランプを有する照明系と、前記照明系からの光を分離する色分離系とを備え、前記色分離系からの光をライトバルブ手段を介して拡大投射する装置に使用する光学ユニットは、緑色光と青色光とを分離し、前記青色光の帯域を約４９０ｎｍから約５５０ｎｍの範囲から選択された第１の設定値以下の波長となるように設定する分離色分離手段と、約４５０ｎｍから約５３０ｎｍの範囲から選択された第２の設定値以上の青色光を遮光する。
【００１０】
本発明による光学ユニットは、ランプを有する照明系と、前記照明系からの光を分離する色分離系とを備え、前記色分離系からの光をライトバルブ手段を介して拡大投射する装置に使用する光学ユニットは、緑色光と青色光とを分離し、緑色光の帯域を約４５０ｎｍから約５３０ｎｍの範囲から選択された第１の設定値以上の波長となるように設定する分離色分離手段と、約５００ｎｍから約５５０ｎｍの範囲から選択された第２の設定値以上、約５７０ｎｍから約６００ｎｍの範囲から選択された第３の設定値以下の帯域の緑色光を出射させる手段とを備える。
本発明による光学ユニットは、ランプを有する照明系と、前記照明系からの光を分離する色分離系とを備え、前記色分離系からの光をライトバルブ手段を介して拡大投射する装置に使用する光学ユニットは、緑色光と青色光とを分離し、緑色光の帯域を約４５０ｎｍから約５３０ｎｍの範囲から選択された第１の設定値以上の波長となるように設定する分離色分離手段と、約５００ｎｍから約５５０ｎｍの範囲から選択された第２の設定値以上の緑色光を出射させる手段とを備える。
【００１１】
本発明の目的を達成するために、本発明による映像表示装置は、光源を有する照明系と、前記光源の出射光を複数の色に分離する色分離系と、前記色分離系からの光を映像信号に応じた光学像が形成されるライトバルブ素子に照射する手段と、前記ライトバルブ素子から出射した光を投射する投射手段とで構成される映像表示装置において、前記照明手段の光路上に配置され、光源より出射された光を赤色光、緑色光、青色光に分離して前記ライトバルブ手段に入射させ、約４９０から約５５０ｎｍの範囲から選択された第１の設定値の波長以下の青色光を得る色分離手段と、前記色分離手段により分離された青色光を約４５０から約５３０ｎｍの範囲から選択された第２の設定値の波長以上の光をライトバルブ素子に対して遮光する手段とを備える。この映像表示装置において、前記遮光手段は、ダイクロイックミラー、光吸収材、遮光板から選択されたものを用いる。
本発明による映像表示装置は、光源を有する照明系と、前記光源の出射光を複数の色に分離する色分離系と、前記色分離系からの光を映像信号に応じた光学像が形成されるライトバルブ素子に照射する手段と、前記ライトバルブ素子から出射した光を投射する投射手段とで構成される映像表示装置において、照明手段の光路上に配置され、光源より出射された光を赤色光、緑色光、青色光に分離してライトバルブ手段に入射させ、約４５０から約５３０ｎｍの範囲から選択された第１の設定値の波長以上の緑色光を得る色分離手段と、前記色分離手段によって分離された緑色光の内、約４９０から約５５０ｎｍの範囲から選択された設定値の波長以下の光をライトバルブに対して遮光する手段とを備える。この映像表示装置において、前記遮光手段は、ダイクロイックミラー、光吸収材、遮光板から選択されたものを用いる。
本発明による映像表示装置は、光源を有する照明系と、前記光源の出射光を複数の色に分離する色分離系と、前記色分離系からの光を映像信号に応じた光学像が形成されるライトバルブ素子に照射する手段と、前記ライトバルブ素子から出射した光を投射する投射手段とで構成される映像表示装置において、光源からの出射光を赤色光、緑色光、青色光もしくは赤色光、緑色光、青色光および白色光に波長域を限定してライトバルブ素子に入射させる赤色光用カラーフィルタ、緑色光用カラーフィルタ及び青色光用からーフィルタとを有するカラーフィルタを備え、前記緑色光用カラーフィルタは約５００から約５５０ｎｍの範囲から選択された設定値の波長以下の光を減光する。この映像表示装置において、前記前記緑色光用カラーフィルタはダイクロイックミラーである。
本発明による映像表示装置は、光を放射する光源の出射光を赤色光、緑色光、青色光に分離し、映像信号に応じた光学像が形成されるライトバルブ素子に照射し、前記映像表示素子から出射した光を投射する映像表示装置において、前記青色光をライトバルブ素子に向けて入射させる手段一部は約４００から約４３０ｎｍの波長の光を約９５％以上通過させる特性を有する。
また、本発明による映像表示装置は、光を放射する光源の出射光を赤色光、緑色光、青色光に分離し、映像信号に応じた光学像が形成されるライトバルブ素子に照射し、前記映像表示素子から出射した光を投射する映像表示装置において、前記赤色光をライトバルブ手段に向けて入射させる手段の一部は約６８０から約７００ｎｍの波長の光を９５％以上通過させる特性を有する。この映像表示装置において、前記入射手段の一部はレンズ及びミラーで構成される。
本発明の目的を達成するために、本発明においては、少なくとも光源と、前記光源からの出射光を被照射面上に照射させる作用を有する照明手段と、光を変調する映像表示素子と、前記映像表示素子から出射した光をスクリーンまたはそれに準ずる表示面に投射する投射手段とを有する映像表示装置において、前記映像表示装置は少なくとも２枚の、光軸に対しある所定の角度を有し配された色分離手段を有し、第一の色分離手段により前記光源より発せられた光を約４９０から約５５０ｎｍの範囲の所定の波長により分離し、分離された短波長側の光の光路上に第二の色分離手段を配する。前記第二の色分離手段により約４５０から約５３０ｎｍの範囲の所定の波長の光を前記映像表示素子への光路より排する様に配置する。
また、前記映像表示装置は少なくとも２枚の、光軸に対しある所定の角度を有し配された色分離手段を有し、第一の色分離手段により前記光源より発せられた光を約４５０から約５３０ｎｍの範囲の所定の波長により分離し、分離された長波長側の光の光路上に第二の色分離手段を配する。前記第二の色分離手段により約５００から約５５０ｎｍの範囲の所定の波長の光を前記映像表示素子への光路より排する様に配置する構成とする。
または、前記映像表示手段において緑色光のみを透過、もしくは反射させることにより前記映像表示素子に対し通過させる少なくとも一枚のカラーフィルタを有し、このカラーフィルタは約４５０から約５５０ｎｍの内の所定の波長の光をそれぞれの波長において５０％以下の通過率になるような構成とする。また、通過する構成に対し約４００から約４３０ｎｍの波長を７０％以上通過させるような構成とする。また、通過する構成に対し約６８０から約７００ｎｍの波長を７０％以上通過させるような構成とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上、説明したように本発明によれば、５００から５３０ｎｍ近傍のｙ値の高い波長の光を排除できるため、投射画像のｙ値を下げると共にｘ値を上げることができる。
また、ダイクロイックミラー等のカラーフィルタの通過波長域を調整することにより自由にホワイトの色度を調整することが可能となる。
また、４００から４２０ｎｍ近傍の波長の光を活用することにより、スクリーン照度を下げずにホワイトのｙ値を下げることができる。
また、他に特別な機構を使用しない為、透過率の減少を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を実施例を用い、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１（ａ）は本発明による映像表示装置の第一の実施例を示す模式図、図１（ｂ）は本発明による映像表示装置の第二の実施例を示す模式図である。図１（ａ）は透過型ライトバルブ素子を用いた投射型映像表示装置を示し、図１（ｂ）は反射型のライトバルブ素子を用いた投射型映像表示装置を示す。
図１（ａ）、図１（ｂ）において、投射型映像表示装置には光源１が備えられている。光源１は超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ、ハロゲンランプ等の白色ランプである。光源１から放射された光は楕円面または放物面または非球面のリフレクタ２にて集光され、照明系３に入射される。照明系３は少なくとも一枚のレンズ若しくは少なくとも一つの偏光変換素子からなり、光源１を出てリフレクタ２により反射された光をライトバルブ素子４Ａ、４Ｂ、例えば液晶表示素子に効率的に照射する役割を持つ。図１（ａ）において、照明系３からの光はカラーフィルタ５（図２を用いて後述する）を通してライトバルブ素子４に入射される。ライトバルブ素子４Ａに入射された光は、ライトバルブ素子４Ａを透過し、投射レンズ６で拡大されてスクリーン７に映像が表示される。
図１（ｂ）において、カラーフィルタ５を通してライトバル素子４Ｂ入射された光はライトバルブ素子４Ｂで反射され、この反射された光は投射レンズ６で拡大された後スクリーン７に映像が表示される。
【００１５】
なお、ライトバルブ素子４（４Ａ、４Ｂ）は表示する画素数に対応する（例えば横８００画素縦６００画素各３色など）数の液晶表示部が設けてある。そして、カラーフィルタ５より出射された光は、外部より駆動される信号に従って、ライトバルブ素子４の画素の偏光角度が変わる。その結果、外部より入力する信号に従った画像が投影される。
【００１６】
図２はカラーフィルタの平面図である。図に示すように、カラーフィルタ５にはＲ光（赤色光）のみを透過させるＲ光フィルタ５Ｒ、Ｇ光（緑色光）のみを透過させるＧ光フィルタ５Ｇ、Ｂ光（青色光）のみを透過させるＢ光フィルタ５Ｂが設けられており、回転軸８を中心に回転している。従って、ライトバルブ素子４Ａ、４ＢにはＲ光、Ｇ光、Ｂ光が順次到達する。このカラーフィルタ５はとしては種々のフィルタが考えられる。例えば、この３色の光の他に輝度を上げるための白フィルタを追加しても良いし、カラーフィルタとしてはＲ、Ｇ、Ｂ光だけではなく、シアン、マゼンタ等の組み合わせでもよい。従って、カラーフィルタ５としては色光を分離することができれば良い。
所が、光源１としては超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ、ハロゲンランプ等の白色ランプが用いられるが、これらのランプは５００ｎｍから６００ｎｍの緑色光の比率が高く、ＣＩＥ表色系におけるｙ値が高いホワイトになっている。
この点を解決するために、図１（ａ）、図１（ｂ）に示す映像表示装置に用いられているカラーフィルタ５のＢ光フィルタ５Ｂ及びＧ光フィルタ５Ｇの透過特性を次のように設定する。即ち、Ｂ光フィルタ５Ｂをショートウェーブパスフィルタで構成し、透過率５０％になる波長を４８０から５２０ｎｍの所定の値、例えば５００ｎｍに設定し、これ以下の波長の光のみを透過させるようにする。
また、Ｇ光フィルタ５Ｇの透過特性をバンドパスフィルタで構成し、透過率５０％波長を５００から５５０ｎｍ、例えば５２０ｎｍに設定し、他の透過率５０％の波長を５７０ｎｍから６００ｎｍの所定の値、例えば５８０ｎｍに設定する。このようにすると、Ｇ光路に入射した５００ｎｍ以上の波長の光の内、５２０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の波長の光は透過して、ライトバルブ素子４Ａ、４Ｂに入射するが、５２０ｎｍ以下の波長の光は反射し、光路より排除される。
【００１７】
このようにして、これにより４８０ｎｍから５５０ｎｍ近傍の任意の波長域の光を光路上より排除することが可能となり、ＮＷの色度のｙ値を下げることができる。
図３は本発明による映像表示装置の第三の実施例を示す模式図である。図３において、ライトバルブ素子として投射型液晶表示素子を用いて、これを光の三原色のＲ光（赤色光：略略５９０から７００ｎｍの波長帯域の光とする。）、Ｇ光（緑色光：略略５００から５９０ｎｍの波長帯域の光とする。）、Ｂ光（青色光、略略４００から５００ｎｍの波長帯域の光とする。）の三色に対応して合計三枚用いた三板式投射型液晶表示装置を示している。
本実施例において、ランプユニット１１はランプ９、放物反射面鏡リフレクタ１０及び複数の集光レンズ（図示せず）から構成されており、光源である例えば超高圧水銀ランプのようなランプ９より出射した光は、放物反射面鏡リフレクタ１０で反射された後、この放物反射面鏡リフレクタ１０の出射開口と略同等サイズの矩形枠に設けられた複数の集光レンズからなる第一のアレイレンズ１２に入射される。すなわち、このランプ９及びリフレクタ１０からなるランプユニット１１から出射した光を集光して、複数の２次光源像を形成するための第一のアレイレンズ１２に入射する。さらに、第一のアレイレンズ１２からの出射光は、複数の集光レンズにより構成され、この複数の２次光源像が形成される近傍に配置され、かつＲ、Ｇ、Ｂ用ライトバルブ素子である液晶表示素子１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂに第一のアレイレンズ１２の個々のレンズ像を結像させる第二のアレイレンズ１４を通過する。この出射光は第二のアレイレンズ１４の各々のレンズ光軸の横方向のピッチに適合するように配置され、各々のレンズ幅の略１／２サイズの菱形プリズムを有する偏光ビームスプリッタ１５の列へ入射する。このこのビームスプリッタ１５のプリズム面には偏光ビームスプリッター用の膜が張り付けられている。入射光はこの偏光ビームスプリッター１５にてＰ偏光光とＳ偏光光に分離される。Ｐ偏光光は、そのまま偏光ビームスプリッタ−１５内を直行し、このプリズムの出射面に設けられたλ／２位相差板１６により、偏光方向が９０°回転され、Ｓ偏光光に変換され出射される。一方、Ｓ偏光光は、偏光ビームスプリッター１５により反射され、隣接する菱形プリズム内で本来の光軸方向にもう一度反射してからＳ偏光光として出射される。その後、少なくとも１枚のレンズからなるコンデンサレンズ１７により、液晶表示素子１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂに集光される。
コンデンサレンズ１７と液晶表示素子１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂの間の光路上にあって、光軸に対してその法線を任意の角度、例えば４５度の傾きを持って全反射ミラー１８を配する。これによりその光路を９０°折り曲げることが可能であり、装置全体のレイアウトの自由度を高め、より小型の装置を作ることが可能となる。
この光路上にあって、光軸に対してその法線が４５°の角度になるように配置されたＢ光（青色）、Ｇ光（緑色）反射ダイクロイックミラー１９により、５６０から６１０ｎｍの内の所定の波長以上の光、例えば５８５ｎｍ以上の光、すなわちＲ光は透過し、この所定の波長以下の光、すなわちＢ光、Ｇ光は反射する。透過したＲ光は、その法線を光軸に対し所定の角度、例えば４５°になるように配された赤色光用反射ミラー２０によりその光路を折り曲げられて、赤色光用コンデンサレンズ２１Ｒ及び赤色光用入射側偏光板２２Ｒを通過し、対向電極、液晶等で構成された液晶表示素子１３Ｒに入射され、液晶表示素子１３Ｒの光の出射側に設けられた赤色光用出射側偏光板２３Ｒを通過する。ここで、赤色光用入射前偏光板２２Ｒの入射側、もしくは赤色光用コンデンサレンズ２１の出射側にＲ透過型ダイクロイックミラー２４Ｒを配しても良い。
赤色光用出射偏光板２３Ｒを出射したＲ光は、Ｒ光を反射させる作用を有するダイクロイックプリズム２５にて反射され、投射手段２６、例えばズームレンズに入射し、スクリーンに投射される。
【００１８】
一方、Ｂ、Ｇ反射ダイクロイックミラー１９を反射したＢ光とＧ光は、Ｇ反射ダイクロイックミラー２７に入射し、ミラー２７により４９０から５５０ｎｍの内の所定の波長以上の光、例えば５２０ｎｍ以上の光、すなわちＧ光を反射する。この光は緑色用コンデンサレンズ２１Ｇを通過した後、５５０から６００ｎｍの内の所定の波長以下の光、例えば５８０ｎｍ以下の光のみを透過させるＧ透過型ダイクロイックミラー２４Ｇにより所定の波長以上の波長の光を排除した後、緑色用入射側偏光板２２Ｇを通過して、緑色用液晶表示素子１３Ｇに入射する。緑色用液晶表示素子１３Ｇの出射光は出射側に設けられた緑色用出射側偏光板２３Ｇを通過する。緑色用出射偏光板２３Ｇを出射したＧ光は、Ｇ光を透過する作用を有するダイクロイックプリズム２５を透過し、投射手段２６に入射し、スクリーンに投射される。
また、Ｇ反射ダイクロイックミラー２７を透過した前記所定の波長以下の光であるＢ光は、レンズ群２８を構成する第一のレンズ２８Ａ、２８Ｂの内の少なくとも１枚を通過し、青色光用反射ミラー群２９を構成するミラー２９Ａ、ミラー２９Ｂを構成する少なくとも１枚によって折り曲げられ、青色用コンデンサレンズ２１Ｂを通過する。その後、４５０から５３０ｎｍの内の所定の波長以下の光、例えば５００ｎｍ以下の波長の光のみを透過させるダイクロイックミラー２４Ｂにより、所定の波長以上の光を排除した後、青色用入射偏光板２２Ｂを通過し、青色用液晶表示素子１３Ｂに入射される。青色用液晶表示素子１３Ｂの出射光は青色用液晶表示素子１３Ｂの出射側に設けられた青色用出射偏光板２３Ｂを通過する。青色用出射偏光板２３Ｂを出射したＢ光は、Ｂ光を反射させる作用を有するダイクロイックプリズム２５にて反射された後、投射手段２６により、スクリーンに投射される。
さらに、照明系からライトバルブ素子に至る光学部品の内、照明系以降の各レンズ及びミラーについては、白色光および青色光通過時には４００から４３０ｎｍの波長の光を９５％以上通過させる様にＡＲコート等の薄膜コートの設計を行う。また、照明系以降の各レンズ及びミラーは白色光および赤色光通過時には６８０から７００ｎｍの波長の光を９５％以上通過させる様にＡＲコート等の薄膜コートの設計を行う。
以上述べたように、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれに対応した光はダイクロイックミラー１９、反射ミラー２０、ダイクロイックミラー２７、レンズ群２８及びミラー群２９を備えた色分離手段によって分離され、ダイクロイックプリズム２５を備えた色合成手段により合成され、投射レンズ２６によりＲ、Ｇ、Ｂそれぞれに対応した液晶表示素子１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ上の画像を拡大してスクリーン上に投射することによって、スクリーン上に拡大した実像を得るものである。
本実施例ではＧ反射ダイクロイックミラー２７および、ダイクロイックミラー２４Ｂの通過波長域の差により約４５０から５５０ｎｍの任意の波長域の光を光路上より排し、かつ４００から４３０ｎｍおよび６８０から７００ｎｍの波長の任意の光を有効に使用しているためＮＷ（ノーマルホワイト）の色度のｘ値があがり、ｙ値が下がる効果を得らる。また、Ｇ反射ダイクロイックミラー２０及び、ダイクロイックミラー２４Ｂの通過波長域は自由に調整することが可能であるため色度の調整が自由にうことができる。
図４は本発明による映像表示装置に使用される光源の分光特性図であり、横軸に光の波長λ（単位ｎｍ）を、縦軸に相対強度Ｓをしめす。図において、実線で示す特性曲線３１は白色光源の代表例である超高圧水銀ランプの分光特性を示し、点線で示す特性曲線３２はメタルハライドランプの分光特性を示す。
図より明らかなように、超高圧水銀ランプは、従来のメタルハライドランプや、キセノンランプなどに比べ特に白色光の色度としてｙ値の高い光の割合が多い。５５０ｎｍ輝線ピークに対してＢ光、Ｒ光の割合が少ない。したがって、スクリーン上での白色（ノーマリーホワイト：ＮＷ）の色度のｙ値が高くなる。このため、ｙ値を下げる工夫が必要となる。
本発明においては、後述するように、このｙ値を下げることができるように図３に示すＧ光、Ｂ光反射ダイクロイックミラー１９、Ｇ光反射ダイクロイックミラー２７、ダイクロイックミラー２４Ｇ、ダイクロイックミラー２４Ｂの分光特性を変えている。
図５は図３に示す映像表示装置の光学部品全体の分光特性の一実施例を示す特性図であり、横軸に光の波長λ（単位ｎｍ）を、縦軸に相対強度Ｓを示す。実線で示す特性曲線３３は本発明による分光特性であり、点線で示す特性曲線３４は従来の分光特性である。
図５において、特性曲線３３は図３に示す光源、すなわちランプ９からの入射光に対する光学部品全体、すなわち図３のＧＢ反射ダイクロイックミラー１９、Ｇ反射ダイクロイックミラー２７、ダイクロイックミラー２４Ｇ、ダイクロイックミラー２４Ｂまた、他のレンズ群あるいはライトバルブ素子１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ、投射レンズ２６、クロスプリズム２５などを通過した時の出射光の分光特性を示す。特性曲線３３から明らかなように、本発明の実施例においては４５０ｎｍから５５０ｎｍ付近、使用するランプによっては４８０ｎｍから５４０ｎｍ付近の波長帯域の光を光路上より排し、さらに、照明系以降からライトバルブ素子に至る各レンズ及び各ミラーを４００から４３０ｎｍ付近の波長帯域の光および６８０から７００ｎｍ付近の波長帯域の光を９５％以上通過させることである。これによりスクリーン上でのＮＷの色度のｙ値が低くなり、ｘ値が高くなる効果がある。
図６は本発明の一実施例を説明するためのホワイトのＣＩＥ表色系における色度変化図であり、横軸にｘ値、縦軸にｙ値を示す。
図において、特性曲線３５は黒体輻射の線を表す。従来の投射型映像表示装置においてはスクリーン上でのＮＷ（ノーマルホワイト）の色度は、例えば図の斜線部３６である。全光学部品の総合の分光特性を図５に示すように波長帯域の操作を行った本発明の一実施例におけるスクリーン上でのＮＷの色度は、例えば図の網掛部３７である。図６に示すように、網掛部３７は斜線部３６に比べ黒体輻射の線３５に近づいており、より標準の白色に近づいたことを示す。
図７は本発明による映像表示装置の色分離系の第一の実施例を示す分光特性図であり、横軸に光の波長λ（単位ｎｍ）を、縦軸に光の強度Ｓの百分率（％）を示す。
図７（ａ）はＧ反射、Ｂ透過型ダイクロイックミラー２７の分光特性を示す。図３に示すダイクロイックミラー１９はショートウェーブパスフィルタであり、透過率５０％になる波長を４９０から５５０ｎｍの所定の値、例えば５２０ｎｍに設定する。したがって、５２０ｎｍ以下の波長の光はＢ光路に入り、５２０ｎｍを超える波長の光はＧ光路に入る。次に、図７（ｂ）はダイクロイックミラー２４Ｂの分光特性である。このダイクロイックミラー２４Ｂはショートウェーブパスフィルタであり、透過率が５０％になる波長を４５０から５３０ｎｍの間の既定値、例えば５００ｎｍに設定する。したがって、Ｂ光路に入ってきた５２０ｎｍ以下の波長の光の内、５００ｎｍ以下の波長の光は透過し、５２０ｎｍ以下の波長の光は反射し、光路上より排される。これにより４５０ｎｍから５５０ｎｍ近傍の任意の波長帯域、この場合５００から５２０ｎｍの光を光路上より排することが可能となり、ＮＷでの色度のｙ値を下げることができる。
図８は本発明による映像表示装置の色分離系の第二の実施例を示す分光特性図であり、横軸に光の波長λ（単位ｎｍ）を、縦軸に光の強度Ｓの百分率（％）を示す。図８（ａ）はＧ反射、Ｂ透過型ダイクロイックミラー２７の分光特性を示す。このダイクロイックミラー２７はショートウェーブパスフィルタであり、透過率５０％になる波長を４５０から５３０ｎｍの所定の値、例えば５００ｎｍに設定する。したがって、５００ｎｍ以下の光はＢ光路に入り、５００ｎｍを超える波長の光はＧ光路に入る。図８（ｂ）はダイクロイックミラー２４Ｇの分光特性を示す。このダイクロイックミラー２４Ｇはバンドパスフィルタであり、透過率５０％波長を５００から５５０ｎｍ及び、５７０から６００ｎｍの所定の値、例えば５２０ｎｍおよび５８０ｎｍに設定する。したがって、Ｇ光路に入射した５００ｎｍ以上の波長の光の内、５２０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の波長の光は透過し、ライトバルブ素子１３Ｇに入射するが、５２０ｎｍより小さいの波長の光は反射され、光路より排される。
これにより約４５０ｎｍから５５０ｎｍ近傍の任意の波長域の光を光路上より排することが可能となり、ＮＷの色度のｙ値を下げることができる。
図９は本発明による映像表示装置の色分離系の第三の実施例を示す分光特性図であり、横軸に光の波長λ（単位ｎｍ）を、縦軸に光の強度Ｓの百分率（％）を示す。図９（ａ）はＧ反射、Ｂ透過型ダイクロイックミラー２７の分光特性を示す。ダイクロイックミラー２７の透過率５０％になる波長を４５０から５３０ｎｍの所定の値、例えば５００ｎｍに設定する。図９（ｂ）はダイクロイックミラー２４Ｇの分光特性を示す。ダイクロイックミラー２４Ｇの透過率５０％波長を５００から５５０ｎｍの所定の値、例えば５２０ｎｍに設定する。これにより、選択された設定値の場合は５００ｎｍから５２０ｎｍ近傍の波長域の光を、最も範囲の広い場合には約４８０から５５０ｎｍの光を光路上より排することが可能となり、ホワイトの色度のｙ値を下げることができる。
図７、８，９を用いて説明したダイクロイックミラー１９、２４Ｂ、２７、２４Ｇの透過特性は例えば誘電体の材料、膜厚、または膜を蒸着させる時の蒸気を当てる角度を変えて部分的に膜厚を変える等種々の方法によって設定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による映像表示装置の第一、第二の実施例を示す模式図である。
【図２】カラーフィルタの平面図である。
【図３】本発明による映像表示装置の第三の実施例を示す模式図である。
【図４】本発明による映像表示装置に使用される光源の分光特性図である。
【図５】図３に示す映像表示装置の光学部品全体の分光特性の一実施例を示す特性図である。
【図６】本発明の一実施例を説明するためのホワイトのＣＩＥ表色系における色度変化図である。
【図７】本発明による映像表示装置の色分離系の第一の実施例を示す分光特性図である。
【図８】本発明による映像表示装置の色分離系の第二の実施例を示す分光特性図である。
【図９】本発明による映像表示装置の色分離系の第三の実施例を示す分光特性図である。
【符号の説明】
【００２０】
１…光源、２…リフレクタ、３…照明系、４Ａ、４Ｂ…ライトバルブ素子、５…カラーフィルタ、６…投射レンズ、７…スクリーン、９…ランプ、１０…リフレクタ、１１…ランプユニット、１２…第一のアレイレンズ、１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ…液晶表示素子、１４…第二のアレイレンズ、１５…偏光ビームスプリッター、１６…λ／２位相差板、１７…コンデンサレンズ、１８…全反射ミラー、１９…Ｂ光、Ｇ光反射ダイクロイックミラー、２０…赤色光用反射ミラー、２２…入射側偏光板、２３…出射側偏光板、２４…ダイクロイックミラー、２５…ダイクロイックプリズム、２６…投射レンズ、２７…Ｇ光反射型ダイクロイックミラー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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