(57)【要約】【課題】光量損失や色むらが少なく、小型で携帯性に優れた画像投影装置を提供する。【解決手段】画像投影装置は、青色光Ｌ１を放射する光源Ｂと、緑色光Ｌ２を放射する光源Ｇと、赤色光Ｌ３を放射する光源Ｒと、青色光Ｌ１を反射し、赤色光Ｌ３を透過することにより、青色光Ｌ１と赤色光Ｌ３を合成するダイクロイックミラーＤＢと、合成された青色光Ｌ１および赤色光Ｌ３を反射し、緑色光Ｌ２を透過することにより、青色光Ｌ１、赤色光Ｌ３および緑色光Ｌ２を合成するダイクロイックミラーＤＡと、合成した光を外部スクリーン等へ投影するための投影光学系ＰＬなどで構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１の光Ｌ１を放射する第１光源と、
波長λ１より長い波長λ２の光Ｌ２を放射する第２光源と、
波長λ２より長い波長λ３の光Ｌ３を放射する第３光源と、
光Ｌ１および光Ｌ３を合成するための第１合成光学素子と、
合成された光Ｌ１，Ｌ３を反射し、光Ｌ２を透過することにより、光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を合成するための第２合成光学素子と、
合成された光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を投影するための投影光学系と、を備えることを特徴とする画像投影装置。
【請求項２】
前記第１合成光学素子は、光Ｌ１を反射し、光Ｌ３を透過することにより、光Ｌ１および光Ｌ３を合成することを特徴とする請求項１記載の画像投影装置。
【請求項３】
前記第２合成光学素子は、屈折率２．０〜２．６の高屈折率膜および屈折率１．６〜２．０の中間屈折率膜とが積層されたダイクロイック膜で構成され、高屈折率膜の屈折率と中間屈折率膜の屈折率との差ΔＮＨ−Ｌは、
０．５５≦ΔＮＨ−Ｌ≦０．７
を満足することを特徴とする請求項１記載の画像投影装置。
【請求項４】
前記高屈折率膜は、ＴｉＯ２，Ｎｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５およびＺｒＯ２からなる群から選ばれる１つまたは２つ以上の混合物で形成されることを特徴とする請求項３記載の画像投影装置。
【請求項５】
前記中間屈折率膜は、Ａｌ２Ｏ３で形成され、または、ＳｉＯ２と、ＴｉＯ２，Ｎｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５およびＺｒＯ２からなる群から選ばれる１つ以上との混合物で形成されることを特徴とする請求項３記載の画像投影装置。
【請求項６】
第１光源、第２光源および第３光源は、発光ダイオードで構成されることを特徴とする請求項１記載の画像投影装置。
【請求項７】
波長λ２より長く、波長λ３より短い波長λａの光Ｌａを放射する第４光源と、
光Ｌａおよび光Ｌ３を合成するための第３合成光学素子と、をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の画像投影装置。
【請求項８】
第１合成光学素子と第２合成光学素子の間に設けられ、第１合成光学素子によって合成された光Ｌ１，Ｌ３の発散角を調整するためのレンズをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の画像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる波長を持つ複数の光を合成して、例えば、スクリーン等に投影するための画像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１は、赤色光源、緑色光源および青色光源からの光をそれぞれ合成して１枚の液晶パネルに入射し、液晶パネルの時分割駆動と各光源の点灯タイミングを同期させることによって液晶パネルを共用した投射型画像表示装置が提案されている。
【０００３】
下記特許文献２は、第１ダイクロイックミラーが赤色ＬＥＤからの光を透過し、青色ＬＥＤからの光を反射することにより、赤色光と青色光を合成し、続いて、第２ダイクロイックミラーが、合成された赤色光および青色光を透過し、緑色ＬＥＤからの光を反射することにより、赤色光、青色光および緑色光を合成するようにした画像投影装置が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１４０１０７号公報（図１）
【特許文献２】特開２００５−４９４５３号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、４枚のミラーを使用して光を合成しているため、合成光学系が大型化してしまう。また、３色の光を合成した後の出射位置が装置の中心に位置しているため、装置を小型化するための投影光学系の配置が難しい。また、緑色光源からの光がダイクロイックミラーを２回通ることより、光量損失が大きくなる。
【０００６】
特許文献２では、緑色光を投影光学系に近い地点で合成することにより、緑色光の光量損失を最小化している。しかし、青色光については、ダイクロイックミラーを透過するように合成しているため、青色光の光量損失が大きくなる傾向がある。また、投影光学系を、青色ＬＥＤおよび赤色ＬＥＤの配列方向に沿って配置しているため、装置全体が投影方向に細長い形状とならざるを得ず、持ち運びや保管に不便である。
【０００７】
本発明の目的は、光量損失や色むらが少なく、小型で携帯性に優れた画像投影装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る画像投影装置は、波長λ１の光Ｌ１を放射する第１光源と、
波長λ１より長い波長λ２の光Ｌ２を放射する第２光源と、
波長λ２より長い波長λ３の光Ｌ３を放射する第３光源と、
光Ｌ１および光Ｌ３を合成するための第１合成光学素子と、
合成された光Ｌ１，Ｌ３を反射し、光Ｌ２を透過することにより、光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を合成するための第２合成光学素子と、
合成された光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を投影するための投影光学系と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明において、前記第１合成光学素子は、光Ｌ１を反射し、光Ｌ３を透過することにより、光Ｌ１および光Ｌ３を合成することが好ましい。
【００１０】
本発明において、  前記第２合成光学素子は、屈折率２．０〜２．６の高屈折率膜および屈折率１．６〜２．０の中間屈折率膜とが積層されたダイクロイック膜で構成され、高屈折率膜の屈折率と中間屈折率膜の屈折率との差ΔＮＨ−Ｌは、
０．５５≦ΔＮＨ−Ｌ≦０．７
を満足することが好ましい。
【００１１】
本発明において、前記高屈折率膜は、ＴｉＯ２，Ｎｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５およびＺｒＯ２からなる群から選ばれる１つまたは２つ以上の混合物で形成されることが好ましい。
【００１２】
本発明において、前記中間屈折率膜は、Ａｌ２Ｏ３で形成され、または、ＳｉＯ２と、ＴｉＯ２，Ｎｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５およびＺｒＯ２からなる群から選ばれる１つ以上との混合物で形成されることが好ましい。
【００１３】
本発明において、第１光源、第２光源および第３光源は、発光ダイオードで構成されることが好ましい。
【００１４】
本発明において、波長λ２より長く、波長λ３より短い波長λａの光Ｌａを放射する第４光源と、
光Ｌａおよび光Ｌ３を合成するための第３合成光学素子と、をさらに備えることが好ましい。
【００１５】
本発明において、第１合成光学素子と第２合成光学素子の間に設けられ、第１合成光学素子によって合成された光Ｌ１，Ｌ３の発散角を調整するためのレンズをさらに備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、３色の光を合成する際、波長λ２の光Ｌ２を放射する第２光源を透過型で配置し、波長λ１の光Ｌ１を放射する第１光源および波長λ３の光Ｌ３を放射する第３光源を反射型で配置することによって、投影光学系を含む装置全体を正方形に近い形状に構成することが可能になるため、持ち運びや保管に好都合となる。
【００１７】
また、波長λ２として緑の波長領域に設定した場合、人間の比視感度が高い緑の光量損失を最小化できるため、明るい画像を投影することができる、
【００１８】
さらに、光Ｌ１および光Ｌ３を合成する際、最も短い波長λ１の光Ｌ１を反射し、最も長い波長λ３の光Ｌ３を透過させる配置を採用することによって、光Ｌ１の光量損失を最小化できるため、色むらが少ない明るい画像を投影することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態を示す構成図である。この画像投影装置は、異なる波長を持つ複数の光を合成するための合成光学系１と、合成した光を変調パネルＰＡへ導入するための導入光学系２と、変調した光を外部スクリーン等へ投影するための投影光学系ＰＬなどで構成される。
【００２０】
合成光学系１は、青色光Ｌ１を放射する光源Ｂと、緑色光Ｌ２を放射する光源Ｇと、赤色光Ｌ３を放射する光源Ｒと、青色光Ｌ１を反射し、赤色光Ｌ３を透過することにより、青色光Ｌ１と赤色光Ｌ３を合成するダイクロイックミラーＤＢと、合成された青色光Ｌ１と赤色光Ｌ３を反射し、緑色光Ｌ２を透過することにより、青色光Ｌ１、赤色光Ｌ３および緑色光Ｌ２を合成するダイクロイックミラーＤＡなどで構成される。
【００２１】
光源Ｂは、光軸回りに対称に配置された複数（ここでは４個）の青色ＬＥＤ（発光ダイオード）と、各青色ＬＥＤの発光点を焦点とする複数（ここでは４個）の部分放物面ミラーＭＰなどを備える。各青色ＬＥＤは、部分放物面ミラーＭＰに向けて光を放射する。各部分放物面ミラーＭＰは、各ＬＥＤからの光を反射して、全体として略平行な青色光Ｌ１をダイクロイックミラーＤＢに入射させる。
【００２２】
同様に、光源Ｒは、光軸回りに対称に配置された複数（ここでは４個）の赤色ＬＥＤと、各赤色ＬＥＤの発光点を焦点とする複数（ここでは４個）の部分放物面ミラーＭＰなどを備える。各赤色ＬＥＤは、部分放物面ミラーＭＰに向けて光を放射する。各部分放物面ミラーＭＰは、各ＬＥＤからの光を反射して、全体として略平行な赤色光Ｌ３をダイクロイックミラーＤＢに入射させる。
【００２３】
光源Ｇは、光軸回りに対称に配置された複数（ここでは４個）の緑色ＬＥＤと、各緑色ＬＥＤの発光点を焦点とする複数（ここでは４個）の部分放物面ミラーＭＰなどを備える。各緑色ＬＥＤは、部分放物面ミラーＭＰに向けて光を放射する。各部分放物面ミラーＭＰは、各ＬＥＤからの光を反射して、全体として略平行な緑色光Ｌ２をダイクロイックミラーＤＡに入射させる。
【００２４】
ダイクロイックミラーＤＢとダイクロイックミラーＤＡの間には、合成した青色光Ｌ１および赤色光Ｌ３の発散角を調整することにより、緑色光Ｌ２の発散角と一致させることができる調整レンズＬＢを配置することが好ましい。これにより変調パネルへの各色光の照明条件を同じにすることができ、色むらを防止することができる。なお、発散角の違いが小さい場合等、色むらへの影響が小さい場合には、調整レンズＬＢは省略しても構わない。
【００２５】
導入光学系２は、集光レンズＬＡと、ロッドインタグレータＲＩと、折り返しミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ３と、変調パネルＰＡなどで構成される。
【００２６】
集光レンズＬＡは、合成した青色光Ｌ１、赤色光Ｌ３および緑色光Ｌ２を集光して、ロッドインタグレータＲＩに入射させる。ロッドインタグレータＲＩは、透明材料で角柱形状に形成され、内部反射の繰り返しによって拡散光に変換する機能を有する。
【００２７】
折り返しミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ３は、ロッドインタグレータＲＩからの拡散光を反射し、所望のサイズに変換して、変調パネルＰＡに入射させる。
【００２８】
変調パネルＰＡは、複数の光変調素子が２次元に配置され、面状光束を画素単位で変調する機能を有し、例えば、ＤＭＤ(Digital Micromirror Device, Texas lnstruments社)やＬＣＤ（液晶）パネルなどで構成される。変調パネルＰＡによって変調された光は、投影光学系ＰＬによって外部スクリーン等へ投影される。
【００２９】
電気回路系に関して、光源Ｂを駆動するための駆動回路１１と、光源Ｇを駆動するための駆動回路１２と、光源Ｒを駆動するための駆動回路１３と、画像信号Ｓｖに応じて変調パネルＰＡおよび各駆動回路１１，１２，１３の動作タイミング信号Ｓｒ，Ｓｂ，Ｓｇを出力する制御回路２０などが設けられる。
【００３０】
制御回路２０は、青色光Ｌ１、緑色光Ｌ２および赤色光Ｌ３を時分割で変調する。詳細には、青色画像を投影する場合、光源Ｂを点灯し、光源Ｇおよび光源Ｒは消灯して、青色信号成分に応じて変調パネルＰＡを駆動し、青色信号成分によって変調された青色光Ｌ１を投影する。緑色画像を投影する場合、光源Ｇを点灯し、光源Ｂおよび光源Ｒは消灯して、緑色信号成分に応じて変調パネルＰＡを駆動し、緑色信号成分によって変調された緑色光Ｌ２を投影する。赤色画像を投影する場合、光源Ｒを点灯し、光源Ｂおよび光源Ｇは消灯して、赤色信号成分に応じて変調パネルＰＡを駆動し、赤色信号成分によって変調された赤色光Ｌ３を投影する。こうして青色光Ｌ１、緑色光Ｌ２および赤色光Ｌ３を時分割で投影することによって、フルカラーの画像投影を実現している。
【００３１】
本実施形態では、光源Ｂ，Ｇ，Ｒとして、パワーＬＥＤと呼ばれる高輝度タイプのＬＥＤを用いることによって、明るいデータプロジェクタなどを実現できる。高輝度ＬＥＤの大きさは、通常１ｍｍから数ｍｍ程度の大きさを有している。従って、レンズや反射鏡などの光学素子を用いてコリメートを行って指向性を小さくすることはできても、発光部分には一定の面積が存在するので、その影響により、ある程度の発散角度を有してしまう。
【００３２】
光学素子の寸法を大きくすれば、指向性は向上するが、装置全体を大きくしてしまう。通常は、例えば、φ１０〜２０ｍｍ程度のレンズや反射鏡で指向性向上を行う場合が多い。その理由は、コンパクトでありながら、ある程度の指向性を確保できるからである。
【００３３】
上記条件を満足する光学素子の焦点距離は、５ｍｍ程度であるが、そこに２ｍｍ角の発光面積を有するＬＥＤを用いた場合、発散角度はＹ＝ｆ×ｔａｎθとなって、Ｙ＝１ｍｍ（２ｍｍの半分）、ｆ＝５ｍｍを代入して、θ＝１１度となる。
【００３４】
従って、通常の高輝度ＬＥＤを光学素子でコリメートした後の発散角度は、±１０度程度である。即ち、光は、ダイクロイック膜に対して４５±１０°程度の広がりをもつように入射する。
【００３５】
さらに、ＬＥＤの各色の波長分布は、図２に示すように、発光スペクトルの周辺で一部が重なっている。図２の縦軸は光の相対強度であり、横軸は波長（ｎｍ）である。
【００３６】
フルカラーの画像投影を行う場合、一般に、約４６０ｎｍの中心波長を持つ青色（ＢＬＵＥ）ＬＥＤと、約５３０ｎｍの中心波長を持つ緑色（ＧＲＥＥＮ）ＬＥＤと、約６４０ｎｍの中心波長を持つ赤色（ＲＥＤ）ＬＥＤとの組合せを使用する。
【００３７】
よって、合成光学系１におけるダイクロイック膜の反射帯域と透過帯域は、適切な波長範囲を確保しつつ、５０％透過波長は、入射角度に対するシフト量が少ないほど光量が損失しにくい。
【００３８】
ダイクロイック膜の５０％透過波長の入射角度に対するシフト量は、高屈折率材料と低屈折率材料の屈折率差が大きいほど大きくなる特性がある。そこで、中間屈折率材料と高屈折率材料でダイクロイック膜を成膜すると入射角度に対するシフト量は小さくなる。
【００３９】
高屈折率膜は、波長５５０ｎｍでの屈折率が２．０〜２．６となる材料、例えば、ＴｉＯ２（屈折率：２．３〜２．５５），Ｎｂ２Ｏ５（屈折率：２．３４８），Ｔａ２Ｏ５（屈折率：２．１６）およびＺｒＯ２（屈折率：２．０５）からなる群から選ばれる１つまたは２つ以上の混合物で形成することが好ましい。
【００４０】
中間屈折率膜は、波長５５０ｎｍでの屈折率が１．６〜２．０となる材料、例えば、Ａｌ２Ｏ３（屈折率：１．６３）、または、低屈折率材料であるＳｉＯ２（屈折率：１．４７９）と、高屈折率材料であるＴｉＯ２，Ｎｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５およびＺｒＯ２からなる群から選ばれる１つ以上との混合物で形成することが好ましい。
【００４１】
また、高屈折率膜の屈折率と中間屈折率膜の屈折率との差ΔＮＨ−Ｌは、０．５５以上で０．７以下であることが好ましい。この条件式を満足することで、反射帯域の確保と入射角に対するシフト量とを同時に満足できる。また、屈折率差ΔＮＨ−Ｌは、０．６以上で０．７以下がさらに好ましい。
【００４２】
図３（ｃ）に示すように、積層膜の屈折率差が小さくなると、５０％透過波長のシフト量Ｓａは小さくなるが、反射帯域Ｂｗが小さくなる。そのため、ダイクロイック膜と光源の配置に関して、Ｒ透過でＢＧ反射の構成（図３（ｂ）参照）、またはＢ透過でＧＲ反射の構成の場合、反射帯域Ｂｗを確保する手段として、波長帯域が異なる反射帯域Ｂｗを２つ重ねて反射帯域を確保するのが一般的である（図３（ｄ）参照）。しかし、異なる反射帯域Ｂｗのつなぎの部分でリップルが起こりやすくなって（図３（ｅ）参照）、ダイクロイック膜の作製が困難である。
【００４３】
これに対して、Ｇ透過でＢＲ反射の構成（図３（ａ）参照）の場合は、反射帯域Ｂｗが連続しておらず、反射帯域Ｂｗを重ねる必要がなく（図３（ｆ）参照）、リップルが少ない膜を作製することができる（図３（ｇ）参照）。
【００４４】
下記の（表１）は、ダイクロイックミラーＤＡの多層膜構成を示す。基板としてＢＫ７を使用し、その上に所定膜厚のＮｂ２Ｏ５（Ｎｂ２Ｏ５と表記、屈折率：２．３４８）と、所定膜厚のＳｉＯ２（モル比８０％）とＮｂ２Ｏ５（モル比２０％）の混合物（混合物Ａと表記、屈折率：１．７）を交互に積層して、計５８層の多層膜を形成している。
【００４５】
【表１】
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【００４６】
下記の（表２）は、ダイクロイックミラーＤＢの多層膜構成を示す。基板としてＢＫ７を使用し、その上に所定膜厚のＮｂ２Ｏ５（Ｎｂ２Ｏ５と表記、屈折率：２．３３）と、所定膜厚のＳｉＯ２（モル比８０％）とＮｂ２Ｏ５（モル比２０％）の混合物（混合物Ａと表記、屈折率：１．７）を交互に積層して、計３０層の多層膜を形成している。
【００４７】
【表２】
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【００４８】
図４（ａ）は、（表１）に係るダイクロイックミラーＤＡの波長依存性を示すグラフである。図４（ｂ）は、（表２）に係るダイクロイックミラーＤＢの波長依存性を示すグラフである。
【００４９】
まず、図４（ａ）を参照すると、ダイクロイックミラーＤＡは、約５３０ｎｍの中心波長を持つ緑色発光スペクトルを透過し、約４６０ｎｍの中心波長を持つ青色発光スペクトルを反射し、かつ、約６４０ｎｍの中心波長を持つ赤色発光スペクトルを反射させることが判る。
【００５０】
次に、図４（ｂ）を参照すると、ダイクロイックミラーＤＢは、約４６０ｎｍの中心波長を持つ青色発光スペクトルを反射し、約６４０ｎｍの中心波長を持つ赤色発光スペクトルを透過させることが判る。
【００５１】
本実施形態では、ダイクロイックミラーＤＡの反射帯域Ｂｗとして、青色光と赤色光を採用しているため、上述したようなリップルの発生を抑制することができる。また、ダイクロイックミラーＤＢでは、緑色光については考慮する必要がないことから、比較的簡単な膜構成で、青色光の反射帯域と赤色光の透過帯域を実現することができる。
【００５２】
次に、本実施形態に係る光源配置と、特許文献２（特開２００５−４９４５３号公報）に係る光源配置との相違について説明する。
【００５３】
一般に、ダイクロイック膜は高屈折率材料（屈折率Ｈ）と低（中間）屈折率材料（屈折率Ｌ）の屈折率差ΔＮＨ−Ｌが小さいほど、入射角度に対するｐ偏光とｓ偏光の透過率５０％の平均値のシフト量（半値波長シフト量）が小さくなる。
【００５４】
また、屈折率差ΔＮＨ−Ｌが小さいほど、ｐ偏光とｓ偏光の半値波長の幅が狭まり、平均透過率の２０％と８０％の波長幅（傾斜波長幅）が小さくなる。
【００５５】
具体的に、屈折率差と入射角度による半値波長シフト量との関係を検討する。例として、入射角度４５度で半値波長が５４０ｎｍとなるように主波長λを決めて、最初の層と最後の層を光学膜厚λ／８の高屈折率材料とし、中間の層は光学膜厚λ／４の低屈折率材料と高屈折率材料を交互にコートした計３１層の多層膜（図５）を検討する。
【００５６】
下記の（表３）は、（１）高屈折率材料がＮｂ２Ｏ５（屈折率：２．３４８）で、低屈折率材料がＳｉＯ２である組合せ、（２）高屈折率材料が同じくＮｂ２Ｏ５で、中間屈折率材料がＮｂ２Ｏ５（モル比１９％）とＳｉＯ２（モル比８１％）の混合物（屈折率：１．６９０）、（３）高屈折率材料が同じくＮｂ２Ｏ５で、中間屈折率材料がＮｂ２Ｏ５（モル比２２％）とＳｉＯ２（モル比７８％）の混合物（屈折率：１．７２０）について、半値波長シフト量と傾斜波長幅を計算した結果を示す。
【００５７】
【表３】
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【００５８】
また、反射する帯域幅は、屈折率差ΔＮＨ−Ｌで決まり、屈折率差が大きいほど反射率９９％以上の幅（反射帯域幅）が大きくなる。具体的には、入射角度４５度で反射帯域の中心の波長５３０ｎｍが変わらないように主波長λを調整して、基板ＢＫ７に、膜厚λ／４づつ高屈折率材料と低（中間）屈折率材料を交互にコートして、計３０層の多層膜を形成した。
【００５９】
下記の（表４）は、上記組合せ（１）〜（３）について反射帯域幅をを計算した結果を示す。（表４）から、屈折率差が大きいほど、反射帯域幅が大きくなることが判る。
【００６０】
【表４】
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【００６１】
赤、青の色と緑の色を合成する場合、赤と青を反射して緑を透過するダイクロイック膜によって合成する方法と、赤と青を透過して緑を反射するダイクロイック膜によって合成する方法が考えられる。一般に、ＬＥＤの場合は、青と緑が重なる波長は約４９０ｎｍ、緑と赤が重なる波長は約６００ｎｍである。よって、合成するダイクロイック膜のｐ偏光とｓ偏光の５０％の平均透過率波長（半値波長）は、約４９０ｎｍと約６００ｎｍにあったほうが、光量の損失が少なく合成できる。
【００６２】
緑を反射して赤と青を透過するダイクロイック膜によって色合成を行う場合、緑の波長帯域を反射して半値波長が青と緑、緑と赤の境の波長になるようにコートする。光量損失を少なくするためには、緑の反射帯域を充分に確保する必要がある。そのためには高屈折率材料としてＮｂ２Ｏ５を用いた場合、低（中間）屈折率材料の屈折率は、１．６９以下である必要がある。赤と青の透過帯域については、層数を重ねて膜厚を調整することによって所望の値に設定可能である。
【００６３】
一方、緑を透過して青と赤を反射するダイクロイック膜によって色合成を行う場合、青の波長帯域である４３０ｎｍから約４９０ｎｍ、および赤の反射帯域である６００ｎｍから６７０ｎｍを反射する屈折率差ΔＮＨ−Ｌがあれば望ましい。
【００６４】
高屈折率材料としてＮｂ２Ｏ５を用いた場合、赤の反射帯域と青の反射帯域を充分に確保するためには、低（中間）屈折率材料の屈折率は、１．７２以下が望ましい。ところで、青色の短波長側の４３０ｎｍ以下および赤色の長波長側の６７０ｎｍ以上の帯域では、ＬＥＤの発光強度は小さく、また比視感度も低いため、反射帯域をそこまで広くしないでも光量損失や色調への影響は少ない。この点から、高屈折率材料にＮｂ２Ｏ５を用いた場合、低（中間）屈折率材料の屈折率は、１．８以下が望ましい。一方、緑の透過帯域は、層数を重ねて膜厚を調整することによって所望の値に設定可能である。
【００６５】
両方の光源配置を比較すると、緑を透過して青と赤を反射するダイクロイック膜の方が屈折率比が小さくなるように設計してコートすることが可能である。屈折率差を小さくして設計ができるために、半値波長のシフト量が小さく、傾斜波長幅が小さいダイクロイック膜をコートすることができ、その結果、光量損失が少ない膜を製作できる。従って、特許文献２の構成のように、緑を反射して青と赤を透過するダイクロイック膜より、本実施形態の構成のように、緑を透過して赤と青を反射するダイクロイック膜の方が、光量損失が少なく色合成できる。
【００６６】
（第２実施形態）
図６（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る光源配置を示す説明図である。本実施形態に係る画像投影装置は、図１と同様な構成を有し、異なる波長を持つ複数の光を合成するための合成光学系１と、合成した光を変調パネルＰＡへ導入するための導入光学系２と、変調した光を外部スクリーン等へ投影するための投影光学系ＰＬなどで構成される。
【００６７】
合成光学系１は、青色光Ｌ１を放射する光源Ｂと、緑色光Ｌ２を放射する光源Ｇと、赤色光Ｌ３を放射する光源Ｒと、青色光Ｌ１および赤色光Ｌ３を合成するダイクロイックミラーＤＢと、青色光Ｌ１、赤色光Ｌ３および緑色光Ｌ２を合成するダイクロイックミラーＤＡなどで構成される。
【００６８】
本実施形態では、図１に示したダイクロイックミラーＤＡ，ＤＢに対して、赤色光Ｌ３を反射するダイクロイックミラーＤＣをさらに追加している。
【００６９】
下記の（表５）は、ダイクロイックミラーＤＣの多層膜構成を示す。基板としてＢＫ７を使用し、その上に所定膜厚のＮｂ２Ｏ５と、所定膜厚のＳｉＯ２を交互に積層して、計１９層の多層膜を形成している。
【００７０】
【表５】
2008298951.tif 000007
【００７１】
図６（ｂ）は、（表５）に係るダイクロイックミラーＤＣの波長依存性を示すグラフである。このグラフから、約６４０ｎｍの中心波長を持つ赤色発光スペクトルを高い反射率で反射させることが判る。
【００７２】
本実施形態では、光源Ｒ、光源Ｂ、光源Ｇを直線的に配置できるため、各光源の駆動回路１１，１２，１３を単一の回路基板に搭載したり、ＬＥＤや部分放物面ミラーＭＰなどを単一の冷却機構に搭載することができるという利点がある。
【００７３】
（第３実施形態）
図７（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る光源配置を示す説明図である。本実施形態に係る画像投影装置は、図１と同様な構成を有し、異なる波長を持つ複数の光を合成するための合成光学系１と、合成した光を変調パネルＰＡへ導入するための導入光学系２と、変調した光を外部スクリーン等へ投影するための投影光学系ＰＬなどで構成される。
【００７４】
合成光学系１は、青色光Ｌ１を放射する光源Ｂと、緑色光Ｌ２を放射する光源Ｇと、赤色光Ｌ３を放射する光源Ｒと、青色光Ｌ１および赤色光Ｌ３を合成するダイクロイックミラーＤＢと、青色光Ｌ１、赤色光Ｌ３および緑色光Ｌ２を合成するダイクロイックミラーＤＡなどで構成される。
【００７５】
本実施形態では、図２に示すように、約５９０ｎｍの中心波長を持つ黄色（ＡＭＢＥＲ）ＬＥＤを含む光源Ｙを追加するとともに、赤色光Ｌ３を反射し、かつ黄色光Ｌａを透過させるダイクロイックミラーＤＣをさらに追加している。
【００７６】
下記の（表６）は、ダイクロイックミラーＤＡ，ＤＢ，ＤＣの多層膜構成を示す。ダイクロイックミラーＤＡは、ＢＫ７基板の上に、高屈折率材料として所定膜厚のＮｂ２Ｏ５と、中間屈折率材料として所定膜厚のＮｂ２Ｏ５とＳｉＯ２の混合物（屈折率：１．７０）とを交互に積層して、計４８層の多層膜を形成している。
【００７７】
ダイクロイックミラーＤＢ，ＤＣは、ＢＫ７基板の上に、高屈折率材料として所定膜厚のＮｂ２Ｏ５と、中間屈折率材料として所定膜厚のＳｉＯ２（モル比８０％）とＮｂ２Ｏ５（モル比２０％）の混合物（混合物Ａと表記、屈折率：１．７）とを交互に積層して、計３０層の多層膜をそれぞれ形成している。
【００７８】
【表６】
2008298951.tif 000008
【００７９】
図７（ｂ）〜図７（ｄ）は、（表６）に係るダイクロイックミラーＤＡ，ＤＢ，ＤＣの波長依存性をそれぞれ示すグラフである。図７（ｂ）を参照すると、ダイクロイックミラーＤＡは、約５３０ｎｍの中心波長を持つ緑色発光スペクトルを透過し、約４６０ｎｍの中心波長を持つ青色発光スペクトルを反射し、約５９０ｎｍの中心波長を持つ黄色発光スペクトルを反射し、かつ、約６４０ｎｍの中心波長を持つ赤色発光スペクトルを反射させることが判る。
【００８０】
図７（ｃ）を参照すると、ダイクロイックミラーＤＢは、約４６０ｎｍの中心波長を持つ青色発光スペクトルを反射し、約５９０ｎｍの中心波長を持つ黄色発光スペクトルを透過し、かつ、約６４０ｎｍの中心波長を持つ赤色発光スペクトルを透過させることが判る。
【００８１】
図７（ｄ）を参照すると、ダイクロイックミラーＤＣは、約５９０ｎｍの中心波長を持つ黄色発光スペクトルを透過し、約６４０ｎｍの中心波長を持つ赤色発光スペクトルを反射させることが判る。
【００８２】
本実施形態では、光源Ｒ、光源Ｂ、光源Ｇに光源Ｙを追加しているため、色再現性を向上させることができる。
【００８３】
なお、光源Ｙの代わりに、図２に示すように、約５０５ｎｍの中心波長を持つシアン色（ＣＹＡＮ）ＬＥＤを含む光源、あるいは約４５０ｎｍの中心波長を持つ青紫色（ＲＯＹＡＬ  ＢＬＵＥ）ＬＥＤを含む光源を追加して、波長依存性を適宜調整したダイクロイックミラーＤＣを追加することも可能である。こうした構成により、色再現性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、光量損失や色むらが少なく、小型で携帯性に優れた画像投影装置を提供できる点で極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１実施形態を示す構成図である。
【図２】ＬＥＤの各色の波長分布を示すグラフである。
【図３】光源配置とダイクロイック膜の特性との関係を示す説明図である。
【図４】ダイクロイックミラーＤＡ，ＤＢの波長依存性を示すグラフである。
【図５】屈折率比と入射角度による半値波長シフト量との関係を検討するための多層膜の一例を示す構成図である。
【図６】図６（ａ）は本発明の第２実施形態に係る光源配置を示す説明図であり、図６（ｂ）は（表５）に係るダイクロイックミラーＤＣの波長依存性を示すグラフである。
【図７】図７（ａ）は本発明の第３実施形態に係る光源配置を示す説明図であり、図７（ｂ）〜図７（ｄ）は（表６）に係るダイクロイックミラーＤＡ，ＤＢ，ＤＣの波長依存性をそれぞれ示すグラフである。
【符号の説明】
【００８６】
１  合成光学系
２  導入光学系
１１，１２，１３  駆動回路
２０  制御回路
ＤＡ，ＤＢ，ＤＣ  ダイクロイックミラー
ＬＡ  集光レンズ
ＬＢ  調整レンズ
ＲＩ  ロッドインタグレータ
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３  折り返しミラー
ＰＡ  変調パネル
ＰＬ  投影光学系
【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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