(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
白色光源と、
前記白色光源の出射光から映像信号に応じた光学像を形成する映像表示素子と、
前記白色光源から放射される可視光束を複数色のカラーバーに分離する色分離ユニットと、
前記色分離ユニットから出射された前記複数色のカラーバーの各々を前記映像表示素子上で移動させるスクロール手段と、
前記複数色のカラーバーを前記スクロール手段の近傍に写像する第１の写像光学系と、
前記スクロール手段によりスクロールされた前記複数色のカラーバーを前記映像表示素子に写像する第２の写像光学系と、
前記映像表示素子から出射された光をカラー映像として投射する投射装置を備え、
前記色分離ユニットは、
前記白色光源からの光を入射する開口部が形成され、内面の前記開口部以外の領域に反射面が形成された入射開口板と、
光量分布を一様化するロッドインテグレータと、
前記ロッドインテグレータが出射する光の中の第１の偏光方向の光を透過し第１の側面から出射させ、第２の偏光方向の光を第２の側面方向に反射する第１の偏光分離面を有する第１偏光分離プリズムと、
前記ロッドインテグレータと前記第１偏光分離プリズムの間に設けられる第１の１／４波長板と、
前記第１偏光分離プリズムの前記第２の側面と隣接し、前記第１偏光分離プリズムで反射された第２の偏光方向の光を入射し第３の側面方向に反射させ、前記第１の偏光方向の光を透過し、前記第１の側面と併設する第４の側面から出射させる第２の偏光分離面を有する第２偏光分離プリズムと、
前記第３の側面に隣接する第２の１/４波長板と、
前記第２の１／４波長板の前記第２偏光分離プリズムと接する面の反対側の面に隣接する全反射板と、
前記第１の側面と前記第４の側面と隣接するダイクロイックミラーを有する、投射型映像表示装置。
【請求項２】
前記ロッドインテグレータは、入射端面の面積が出射端面の面積よりも小さい、請求項１記載の投射型映像表示装置。
【請求項３】
前記ロッドインテグレータは、反射ミラーを内周面に有する、請求項１又は２記載の投射型映像表示装置。
【請求項４】
前記ダイクロイックミラーは、赤色光を透過する第１のダイクロイックミラーと、青色光を透過する第２のダイクロイックミラーと、緑色光を透過する第３のダイクロイックミラーを有する、請求項１乃至３何れか一に記載の投射型映像表示装置。
【請求項５】
前記ダイクロイックミラーは、更に、白色光を透過する第４のダイクロイックミラーを有する、請求項４記載の投射型映像表示装置。
【請求項６】
前記第１乃至第３のダイクロイックミラーのうち、少なくとも１つの面積は、他の面積と異なる、請求項４記載の投射型映像表示装置。
【請求項７】
前記ダイクロイックミラーは、着脱可能な構成とする、請求項１乃至６何れか一に記載の投射型映像表示装置。
【請求項８】
前記第１及び第２偏光分離プリズムと、前記第１乃至第３のダイクロイックミラーとを離間配置する、請求項４乃至６何れか一に記載の投射型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像表示素子を使用して、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や、反射式映像表示プロジェクタ装置、投射型リアプロジェクションテレビ等の光学ユニット、投射型映像表示装置に係わり、色分離光学系により分離した色光を、映像表示素子上にスクロールする技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、白色光源からの光をインテグレータ手段、偏光ビームスプリッタ（Polarization Beam Splitter：以下「ＰＢＳ」という）、コリメータレンズを通過させた後、複数の色分離面（以下、「ダイクロイックミラー」という）を使用して赤色光（以下「Ｒ光」という）、青色光（以下「Ｂ光」という）及び緑色光（以下「Ｇ光」という）に分離し、分離された各色光をそれぞれ回転多面体を用いて光路方向を変えて、各色光が映像表示素子のそれぞれ異なった場所に、矩形状（帯状）に同時に照射し、かつ、各色光の照射された場所を順次映像表示素子上で一定方向に移動（以下、「スクロ−ル」という）させるようにした単板式の投射型映像表示装置が知られている。この種の投射型映像表示装置は例えば特開２００４−１７０５４９号公報や特開２００３−１４９７３８号公報に記載されている。
【０００３】
特開２００４−１７０５４９号公報では、その図１、図３に示されるように、３色に分離した光のそれぞれの光路に回転多面体を配置し、前記回転多面体の回転により、映像表示素子上の各色の矩形状の照射領域をスクロールさせている。また、特開２００３−１４９７３８号公報では、その図１に示されるように、ダイクロイックミラーを備えたカラープリズムを用いて短冊状の３つ色光を隣接して形成し、１つのレンズアレイホイールを回転駆動することで映像表示素子上に照射された各色の矩形状の照射領域をスクロールさせている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１７０５４９号公報
【特許文献２】特開２００３−１４９７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開２００４−１７０５４９号公報の技術では、色分離した各色ごとに回転多面体を複数配置しているため、部品点数が多く、かつ小型・軽量化が困難という問題がある。また、映像表示素子上で３色の矩形状の照明領域が、それぞれ異なる位置になるように３つの回転多面体を高精度に回転制御する必要がある。
【０００６】
特開２００３−１４９７３８号公報の技術では、その図１から推測されるように、レンズアレイホイールを構成する個々のレンズの大きさが液晶表示素子に匹敵する大きさなので、レンズアレイホイール自体が大きく、かつ重くなり、小型・軽量化が困難という問題がある。
【０００７】
また、特開２００３−１４９７３８号公報の技術においては、ロッドインテグレータ（文献中ではロッドプリズム）の光束が出射する面（以下、出射側面という）に設けられた色分離ユニット（文献中では色分離器）が設けられている。この色分離ユニットにおいては、その色分離ユニットの光束が入射する面（以下、入射側面という）に対して４５度傾斜して配置されたダイクロイックミラーにて、特定波長帯域の光（文献中はＢ光）を透過させ、その他の波長帯域の光（Ｒ光およびＧ光）を９０度方向を変換して反射させることにより色分離を行っている。
【０００８】
ところで一般的に、照明光学系において、有効に扱うことができる光束が存在する空間的な広がりを、面積と立体角との積（エテンデュー：Geometrical Extent）として表すことができる。そして、この面積と立体角との積は、光学系において保存される。
【０００９】
ここで、光源からロッドインテグレータに入射する光束について考えると、ロッドインテグレータに入射する略白色の光束はリフレクタの第２焦点位置近傍に配置されているロッドインテグレータの入射側面に集光される。入射光束の集光面積が小さいので、前記入射光束の立体角は大きくなる。つまり光軸に対する入射光線の角度が大きくなる。この入射光線の角度はロッドインテグレータでほぼ保存されるので、ロッドインテグレータから色分離ユニット内のダイクロイックミラーに入射する光束は、大きな立体角を持つことになる。
【００１０】
図３（１）に、色分離ユニット内のダイクロイックミラーと光束を模式的に示す。図３（１）に示すように、光軸の入射角度は４５度であるが、入射光束には立体角もある。この立体角をθとした場合、入射光束の入射角度は４５度±θの範囲となる。すなわちダイクロイックミラーへの入射角度が（４５度−θ）から（４５度＋θ）となり、角度範囲２θの光束が入射する。ダイクロイックミラーは入射角度特性を持っているため、ダイクロイックミラーの光束全体に対する総合的な波長分離特性は、図３（２）のようになり、波長に対する透過率の変化（傾き）が急峻にならず、波長分離特性が劣化してしまう。例えば、青色光透過ダイクロイックミラーで考えると、指定波長でＢ光とＧ光の分離特性が劣化し、Ｂ光の一部がＧ光に混色し、逆に、Ｇ光の一部がＢ光に混色する問題が発生する。
【００１１】
なお、特開２００４−１７０５４９号公報でも色分離手段としてダイクロイックミラーを使用し、光軸に対して４５度に配置している。しかしながら、その図１で示されるように、光量分布の一様化を行うインテグレータ手段としてレンズアレイを用いているので、ダイクロイックミラーに入射する光束の面積が大きく、先に説明したエテンデューで立体角が小さくなる。従って、ダイクロイックミラーへの光束の入射角度の範囲が小さいので、波長分離特性の劣化がほとんどない。
【００１２】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、ロッドインテグレータを用いる投射型映像表示装置において、小型・軽量化を図ること、または、色分離特性を改善すること、または、混色を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一実施の形態では、ロッドインテグレータの入射開口板内側の開口部以外の領域に、反射面を設ける。さらに、ロッドインテグレータの出射側に、例えば第１の偏光方向の光を反射し、第２の偏光方向の光を透過するという同じ偏光特性を有する第１、第２の偏光分離プリズムを縦方向に並べ、第１、第２の偏光分離プリズムのロッドインテグレータ側の側面に、１／４波長板を設ける。第２の偏光分離プリズムについては、１/４波長板の外側にさらに全反射板を設け、ロッドインテグレータと反対側の側面には、ダイクロイックミラーを配設する。
【００１４】
このような構成によって、第１の偏光分離プリズムに接するダイクロイックミラーで反射した光は、入射開口板内面の反射面で反射して、第１の偏光分離プリズムとロッドインテグレータの間の１／４波長板によって、偏光が変換される。また、第１の偏光分離プリズムで反射した第１の偏光方向の光は、第２の偏光分離プリズムに入射し、第２の偏光分離プリズムで反射した第１の偏光方向の光をさらに反射させ、全反射板で反射する。従って、第１の偏光方向の光は、１／４波長板を２度通過して、偏光が変換される。
【発明の効果】
【００１５】
小型・軽量化を図り、かつ色分離性能に優れ混色の少ない投射型映像表示装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の最良の形態について、図面を参照しつつ説明する。
なお、各図において、共通な機能を有する要素には同一な符号を付して示し、一度説明したものについてはその説明を省略する。
【実施例１】
【００１７】
以下、図１、図２を用いて、実施例１による色分離ユニットと、前記色分離ユニットを備え、１個の回転多面体を用いた投射型映像表示装置について説明する。なお、以下の図示を容易とするため、図２に右手直角座標系を導入する。すなわち、光源ユニット１の光軸方向をＺ軸、図２紙面に直交し、紙面裏から紙面表に向かう方向をＹ軸、ＹＺ軸で形成されるＹＺ平面に直交する軸をＸ軸とする。
【００１８】
図１は実施例１の要部である色分離ユニットの構成図、図２は実施例１に係わる投射型映像表示装置の構成図である。
【００１９】
まず最初に、図２を用いて、実施例１を搭載した投射型映像表示装置について説明する。図２において、光源１１とリフレクタ１２（この図では楕円リフレクタ）を有する光源ユニット１から出射した略白色の光束は、リフレクタ１２の第２焦点位置近傍に配置されている色分離ユニット２ａの入射側面に集光し、色分離ユニット２ａに入射する。色分離ユニット２ａは、入射側から順に、入射開口板２２とロッドインテグレータ２４、１／４波長板２３、偏光変換素子２１、ダイクロイックミラー２６からなり、光源ユニット１１からの光の偏光方向を所定方向に揃える。また、色分離ユニット２aは３つ短冊状の色光（カラーバー）に色分離するが、詳細は後述する。
【００２０】
色分離ユニット２ａを出射した光束（カラーバー）は、縮小光学系３１、光路折り曲げミラー３２を介して、所定方向の偏光を透過する偏光板８１で偏光状態の純度が改善されて、第１ＰＢＳ５１に入射する。ここで、第１ＰＢＳ５１に入射する光束の偏光方向は、入射面（入射光線と反射光線とで形成される面：ＺＸ面）に対して垂直な方向（Ｓ偏光）とする。したがって、偏光板８１が透過する偏光方向はＳ偏光とする。第１ＰＢＳ５１に入射したＳ偏光の光束（カラーバー）は、偏光分離面Ｓ５１で反射し、回転多面体４に向かう。第１ＰＢＳ５１を出射したＳ偏光の光束は、１／４波長板８２を通過することで、円偏光に変換され、拡大・縮小光学系３３（ここでは縮小光学系として機能する）を介して回転多面体４に入射する。その過程で、色分離ユニット２ａから出射されたカラーバーは、回転多面体４の手前の空間に縮小光学系３１および拡大・縮小光学系３３によって写像され、空間像（図示せず）が形成される。
【００２１】
前記空間像は、回転多面体４の表面の反射面４１で反射し、光路を折り返す。１／４波長板８２を再び通過することで、円偏光はＰ偏光に変換されるので、今度は第１ＰＢＳ５１の偏光分離面Ｓ５１を透過する。第１ＰＢＳ５１を透過した光束は、１／２波長板８３によりＳ偏光に変換される。そして、第２ＰＢＳ５２に入射したＳ偏光の光束は、偏光分離面Ｓ５２で反射し、映像表示素子６に入射する。この過程で、回転多面体４の手前の空間に形成された空間像は、回転多面体４の反射面４１で鏡面像（図示せず）が形成され、前記鏡面像が縮小・拡大光学系３３（ここでは拡大光学系として機能する）で拡大されて映像表示素子６上に写像される。
【００２２】
なお、ここで回転多面体４に入射する光学系を縮小光学系とし、回転多面体４を出射する光学系を拡大光学系と説明したが、それぞれ逆にして、回転多面体４に入射する光学系を拡大光学系、回転多面体４から出射する光学系を縮小光学系としても写像関係上は問題ない。しかし、この場合、回転多面体４の反射面４１の近傍にできる空間像が大きくなってしまい、その結果、回転多面体４が大きくなってしまう。したがって、回転多面体４に入射する光学系を縮小光学系とし、回転多面体４を出射する光学系を拡大光学系とした方が、小型・軽量化の点で有利である。
【００２３】
映像表示素子６の各画素で反射する光線は、各画素がＯＮの場合は、偏光状態がＰ偏光に変換されるので、今度は、第２ＰＢＳ５２を透過し投射レンズ７でスクリーン（図示せず）等に拡大投射される。また、各画素がＯＦＦの場合は、偏光状態がＳ偏光のままなので、再び、第２ＰＢＳ５２の偏光面で反射し、光束はスクリーン等に拡大投射されない。なお、８４はＰ偏光を透過させる偏光板である。
【００２４】
ここで、回転多面体４によるスクロール作用の概要について以下説明する。反射面４１の手前に、物体（空間像）を置くと、反射面４１から物体までの距離と同じ距離で反射面４１の裏側に鏡面像（図示せず）が形成される。ところで、反射面４１は回転多面体４の表面に配置しているので、回転多面体４の回転によって反射面４１の角度が変化する。例えば、反射面４１が角度θだけ回転すると、反射光はその倍で角度２θ分変化する。このとき、反射光は鏡面像の異なる位置から、あたかも出射した光線に重なる。従って、反射面４１の角度を連続して変えれば、鏡面像の異なる位置から連続した光線が出射することとなる。即ち、反射面４１の角度を変えることで、光のスクロールが実現できる。
【００２５】
次に、色分離ユニット２ａについて、図１を用いて詳細に説明する。
【００２６】
色分離ユニット２ａは、図１に示すように、入射側から順に、光学的な入射開口２２１を有する入射開口２２１以外の内面領域に全反射面２２２を備えた入射開口板２２と、断面が略四角形の光学的に透明な部材（例えば硝子部材）で構成された角柱構造をなし、光量分布の一様化を行うロッドインテグレータ２４と、１／４波長板２３と、全反射ミラー２１３と、ロッドインテグレータ２４からの光束の偏光方向を所定偏光方向に揃える偏光変換素子２１と、色分離素子であるダイクロイックミラー２６とで構成される。なお、１／４波長板２３は、第１偏光分離プリズム２１１と第２偏光分離プリズム２１２で１枚とする構成でもよいし、各々のプリズムに一枚ずつ１／４波長板を有する構成でもよい。ここで、色分離ユニット２ａにおいては、偏光変換素子２１の入射面（入射光線と反射光線とで形成される面）がＹＺ面であるため、偏光方向がＹＺ面に垂直な光がＳ偏光、平行な光がＰ偏光となる。すなわち、図２におけるＰ偏光（ＸＺ面に平行）は図１においてはＳ偏光となる。光源ユニット１から入射開口板２２の光学的な入射開口２２１に入射した略白色の自然光である光束は、ロッドインテグレータ２４に入射する。入射した光は、ロッドインテグレータ２４の側面で反射を繰り返すことで光量分布の一様化がなされる。ロッドインテグレータ２４を透過した光は、１／４波長板２３を透過するが、自然光であるため透過した後でも自然光のままである。１／４波長板２３を透過した光束は、偏光変換素子２１に入射し、その偏光状態が所定偏光状態（ここではＰ偏光）に揃えられる。以下、この偏光変換素子２１について詳細に説明する。
【００２７】
偏光変換素子２１は、Ｙ軸方向に配列された第１偏光分離プリズム２１１および第２偏光分離プリズム２１２を有する。第１偏光分離プリズム２１１はロッドインテグレータ２４から光束が出射する側に配置され、第２偏光分離プリズム２１２は第１偏光分離プリズム２１１の−Ｙ側（図１紙面では下側）に配置されている。また、それぞれの偏光分離面Ｓ２１１、Ｓ２１２は直交するように配置されている。
【００２８】
ダイクロイックミラー２６は、偏光変換素子の出射側面Ｓ２１に接して配設され、前記出射側面Ｓ２１をＹ軸方向で略３分割した中央領域にＢ光のみを透過しその他の色光を反射する青色透過ダイクロイックミラー２６２が配置され、その＋Ｙ側にＲ光のみを透過しその他の色光を反射する赤色透過ダイクロイックミラー２６１が配置され、−Ｙ側にＧ光のみを透過しその他の色光を反射する緑色透過ダイクロイックミラー２６３が配置されている。ここで、ダイクロイックミラー２６において、第１偏光分離プリズム２１１に接している領域を第１ダイクロイックミラー領域２６４、第２偏光分離プリズム２１１に接している領域を第２ダイクロイックミラー領域２６５とする。
【００２９】
ロッドインテグレータ２４から偏光変換素子２１に入射した白色光のうち、Ｐ偏光の光束は第１偏光分離面Ｓ２１１を透過し、その出射側面に接して配設された第１ダイクロイックミラー領域２６４に到達する。ここで、赤色透過ダイクロイックミラー２６１に到達したＲ光と、青色透過ダイクロイックミラー２６２に到達したＢ光は透過する。
【００３０】
一方、偏光変換素子２１に入射した白色光のうち、Ｓ偏光の光束は第１偏光分離面Ｓ２１１を反射し、第２偏光分離プリズム２１２に入射し、第２偏光分離面Ｓ２１２で反射し、進行方向を−Ｚ方向に変え、１／４波長板２３を透過し、全反射ミラー２１３で反射し、再度１／４波長板２３を透過することで、Ｓ偏光はＰ偏光に変換され、第２偏光分離面Ｓ２１２を透過し、第２ダイクロイックミラー領域２６５に到達する。ここで、青色透過ダイクロイックミラー２６２に到達したＢ光と、緑色透過ダイクロイックミラー２６３に到達したＧ光は透過する。
【００３１】
次に、ダイクロイックミラー２６において透過しない光束について説明する。第１ダイクロイックミラー領域を透過しない赤色透過ダイクロイックミラー２６１に到達したＲ光以外の光束（Ｇ光とＢ光）と、青色透過ダイクロイックミラー２６２に到達したＢ光以外の光束（Ｒ光とＧ光）は反射し、反射した光束はＰ偏光であるため、第１偏光分離面Ｓ２１１を透過し、さらに１／４波長板２３を透過し、ロッドインテグレータ２４を経て、入射開口板２２に到達する。入射開口板２２の全反射面２２２に到達した光束は反射し、再度ロッドインテグレータ２４を経て、１／４波長板２３を透過し偏光変換素子２１に入射する。このとき、１／４波長板２３を往復で２回透過するため、Ｐ偏光だった光束はＳ偏光となり、その後は、上記した偏光変換素子２１に入射した白色光のＳ偏光と同じ経路を進行し、第２ダイクロイックミラー領域２６５に到達する。
【００３２】
一方、第２ダイクロイックミラー領域２６５を透過しない、青色透過ダイクロイックミラー２６２に到達したＢ光以外の光束（Ｒ光とＧ光）と、緑色透過ダイクロイックミラー２６３に到達したＧ光以外の光束（Ｒ光とＢ光）は反射し、反射した光束は、Ｐ偏光であるため、第２偏光分離面Ｓ２１２を透過し、１／４波長板２３を透過し、全反射ミラー２１３で反射し、再度１／４波長板２３を透過し、第２偏光分離プリズム２１２に入射する。このとき、１／４波長板２３を２回透過しているためＰ偏光はＳ偏光に変換され、第２偏光分離面Ｓ２１２を反射し、第１偏光分離プリズム２１１に入射し、第１偏光分離面Ｓ２１１で再び反射し、１／４波長板２３を透過し、ロッドインテグレータ２４を経て、入射開口板２２に到達する。入射開口板２２の全反射面２２２に到達した光束は反射し、再度ロッドインテグレータ２４を経て、１／４波長板２３を透過し、偏光変換素子２１に入射する。このとき、１／４波長板２３を２回透過しているので、Ｓ偏光だった光束はＰ偏光となり、その後は、上記した偏光変換素子２１に入射したＰ偏光と同じ経路を進行し、第１ダイクロイックミラー領域２６４に到達する。
【００３３】
即ち、ダイクロイックミラー２６を透過しなかった光束は、入射開口板２２に戻り、入射開口板２２の全反射面２２２において反射し、再度ダイクロイックミラー２６に入射する。この時、１／４波長板２３を２回透過することにより、偏光状態がＰ偏光とＳ偏光とで入替わり、先に説明したＰ偏光、Ｓ偏光に対する色分離作用が繰り返される。つまり、第１ダイクロイックミラー領域２６４で反射した光束は、入射開口板２２まで戻り、全反射面２２２により反射し、第２ダイクロイックミラー領域２６５に入射する。また、逆に第２ダイクロイックミラー領域２６５で反射した光束は、入射開口板２２まで戻り、全反射面２２２にて反射し第１ダイクロイックミラー領域２６４に入射する。このように、再入射するダイクロイックミラー領域２６４、２６５が交互に反転し、この間に所定のダイクロイックミラーを透過して色分離されることになる。
【００３４】
具体的には、第１ダイクロイックミラー領域２６４の赤色透過ダイクロイックミラー２６１で反射したＧ光とＢ光、および、青色透過ダイクロイックミラー２６２で反射したＲ光とＧ光は、入射開口板２２まで戻り、全反射面２２２にて反射し、第２ダイクロイックミラー領域２６５側に到達する。ここで、青色透過ダイクロイックミラー２６２においては、Ｂ光が透過しＲ光、Ｇ光が反射し、緑色透過ダイクロイックミラー２６３においては、Ｇ光が透過し、Ｒ光、Ｂ光が反射する。ここで、反射した光束は、再度入射開口板２２まで戻り、全反射面２２２にて反射し、今度は第１ダイクロイックミラー領域２６４に到達する。ここで、赤色透過ダイクロイックミラー２６１においてはＲ光が透過しＧ光、Ｂ光が反射し、青色透過ダイクロイックミラー２６２においてはＢ光が透過しＲ光、Ｇ光は反射する。このように、２往復で同じ第１ダイクロイックミラー領域２６４に戻ってくるが、ダイクロイックミラー２６に入射する光束にはある所定角度をもっているため、最初入射した点と、２往復後に入射する点が一致することはほとんど無く、往復を数回繰り返す間に、ほとんどの光束はダイクロイックミラー２６を出射する。
【００３５】
なお、入射開口板２２に戻った光束のうちの一部は、入射開口２２１から光源ユニット１側に抜けてしまう。
【００３６】
また、色分離ユニット２ａを出射する光束はＰ偏光であるが、これは、前記したように図２においてはＳ偏光である。以上の構成にすることにより、小型・軽量化を図ることができる。
【００３７】
また、ロッドインテグレータ２４は、図１に示すように内部が全て透明部材で構成された構造とせず、中空構造をなし、ロッドインテグレータ２４の内側の面には、反射ミラーが形成された構成でも良い。図５にロッドインテグレータをミラーで構成した図を示す。ロッドインテグレータ５００の内側の面に、反射ミラー５０１が配置されており、ロッドインテグレータ５００に入射した光は、反射ミラー５０１で全反射を繰り返しながらロッドインテグレータ５００内を進行し、光量分布の一様化を行う。その他の動作に関しては、図１の動作と同様であることは言うまでもない。
【００３８】
次に、本実施例による色分離ユニットの具体的な効果について説明する。
【００３９】
図４は実施例１のダイクロイックミラーに対する入射光線角度と波長分離特性の関係図である。
【００４０】
図４（１）に示すように、垂直に配置したダイクロイックミラーに対して入射角度θの光束が入射する場合、光線は色分離面の法線に対して±θの範囲から入射する。従って、ダイクロイックミラーへの入射角度は、０度からθとなり、角度範囲θの光束が入射する。よって、ダイクロイックミラーの光束全体に対する総合的な波長分離特性は、図４（２）のようになり、波長に対する透過率の変化（傾き）を急峻にでき、波長分離特性が良好となり、分離後の単色の色純度が良くなる。
【００４１】
また、赤色光透過ダイクロイックミラー２６１、青色光透過ダイクロイックミラー２６２、緑色光透過ダイクロイックミラー２６３のそれぞれの面積は略同一としているが、少なくとも１つの色光透過ダイクロイックミラーの面積を異なるような構成としても良い。
例えば、図６に示すように、赤色光透過ダイクロイックミラー３０１、緑色光透過ダイクロイックミラー３０３に対して、青色光透過ダイクロイックミラー３０２の面積を大きくしている。このように、少なくとも１つの色光透過ダイクロイックミラーの面積を異ならせることにより、明るさの調整や、色の調整が可能となる。
【００４２】
また、図７に示すように、赤色光透過ダイクロイックミラー４０１、青色光透過ダイクロイックミラー４０２、緑色光透過ダイクロイックミラー４０３に加えて、白色光を透過させる白色光透過ダイクロイックミラー４０４を設けても良い。このように白色光透過ダイクロイックミラー４０４を設けることで、白色光透過ダイクロイックミラー４０４を透過した白色光により、明るい投射像を得ることができる。また、ダイクロイックミラーの各領域の配置は、図示するものに限らない。
【００４３】
以上により、小型・軽量化が図れ、かつ良好な色分離特性をもった投射型映像表示装置を実現できる。
【実施例２】
【００４４】
図８は、本発明による第２の実施例を示す色分離ユニット２ｄの構成図である。
【００４５】
図に示すように、ロッドインテグレータ６００は、入射側面Ｓ１の面積が、出射側面Ｓ２の面積よりも小さい構成をなす角柱形状からなっている。上記した第１の実施例と同様に、ロッドインテグレータ６００により光量分布の一様化を行い、偏光変換素子により偏光はＰ偏光に揃えられ、ダイクロイックミラー２６により色分離される。ここで、ロッドインテグレータ６００は入射側面Ｓ１の面積が出射側面Ｓ２よりも小さいような形状を有する角柱形状であるため、入射側面Ｓ１から入射した光は、反射を繰り返すことにより、角度が小さくなって、出射側面Ｓ２から射出される。これにより、ダイクロイックミラー２６に入射する光束の角度を小さくすることができ、色分離性能が向上すると共に、後段に配置されるＰＢＳや映像表示素子などでの偏光変換特性が向上して高コントラスト化を実現できる。
【実施例３】
【００４６】
図９は、本発明による第３の実施例を示す照明装置の構成図である。
【００４７】
上述説明した実施例では、偏光変換素子２１とダイクロイックミラー２６が接して固定配置された場合であった。
しかし、本発明はこれに限るものではなく、図９に示すように偏光変換素子２１とダイクロイックミラー２６との間に空気層７００を設ける場合においても、同等の効果を得ることができる。
【００４８】
また、上記構成とすることにより、例えば明るさを重視する機種の場合には、図７に示すように、白色透過ダイクロイックミラーを設けたダイクロイックミラー４００を装着し、特定の波長領域の光を効率よく利用し、色再現性を重視する機種の場合には、図６に示すように少なくとも１つの色光透過ダイクロイックミラーの面積を異ならせたダイクロイックミラー３００を装着する。このように、ダイクロイックミラーのみを交換することにより、いろいろな性能の投射型映像表示装置に対応することが可能となる。尚、空気層の厚みが広いと、ダイクロイックミラー２６に取り込めない光が発生する為、空気層７００の厚みは薄い方が良い。
【００４９】
尚、上記実施例においては、RGBを各１個づつ配置する方式のみを示したが、例えばX軸に対して、上下対称に各色２個づつ配置しても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１の実施例における色分離ユニットの構成図である。
【図２】第１の実施例を示す投射型映像表示装置の構成図である。
【図３】従来の装置におけるダイクロイックミラーへの入射角度と色分離特性を説明する図である。
【図４】本実施例におけるダイクロイックミラーへの入射角度と色分離特性を説明する図である。
【図５】中空のロッドインテグレータを用いた色分離ユニットの構成図である。
【図６】ダイクロイックミラーの別の構成例を示す図である。
【図７】ダイクロイックミラーの別の構成例を示す図である。
【図８】第２の実施例における色分離ユニットの構成図である。
【図９】第３の実施例における色分離ユニットの構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…光源ユニット、１１…光源、１２…リフレクタ、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ…色分離ユニット、２１…偏光変換素子、２１１…第１偏光分離プリズム、２１２…第２偏光分離プリズム、２１３…全反射ミラー、２２…入射開口板、２２１…入射開口、２２２…全反射面、２３…１／４波長板、２４…ロッドインテグレータ、２６…ダイクロイックミラー、２６１…赤色透過ダイクロイックミラー、２６２…青色透過ダイクロイックミラー、２６３…緑色透過ダイクロイックミラー、２６４…第１ダイクロイックミラー領域、２６５…第２ダイクロイックミラー領域、３１…縮小光学系、３２…光路折り曲げミラー、３３…拡大・縮小光学系、４…回転多面体、５１…第１ＰＢＳ、５２…第２ＰＢＳ、６…映像表示素子、７…投射レンズ、８１…偏光板、８２…１／４波長板、８３…１／２波長板、８４…偏光板、３００…ダイクロイックミラー、３０１…赤色透過ダイクロイックミラー、３０２…青色透過ダイクロイックミラー、３０３…緑色透過ダイクロイックミラー、４００…ダイクロイックミラー、４０１…赤色透過ダイクロイックミラー、４０２…青色透過ダイクロイックミラー、４０３…緑色透過ダイクロイックミラー、４０４…白色透過ダイクロイックミラー、５００…ロッドインテグレータ、５０１…反射ミラー、６００…ロッドインテグレータ、７００…空気層。
【図１】
0004788275.tif 000002
【図２】
0004788275.tif 000003
【図３】
0004788275.tif 000004
【図４】
0004788275.tif 000005
【図５】
0004788275.tif 000006
【図６】
0004788275.tif 000007
【図７】
0004788275.tif 000008
【図８】
0004788275.tif 000009
【図９】
0004788275.tif 000010