JP2003084364A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 色ムラを低減しつつ、投写レンズを小型化
し、コストを低減したプロジェクタを提供すること。 【解決手段】 三つの波長域の光を合成し、その合成光
を投写してカラー画像を表示するプロジェクタＡにおい
て、非傾斜膜のダイクロイック膜１２ａと傾斜膜のダイ
クロイック膜１２ｂとをＸ字状に有して３原色の光を合
成するクロスダイクロイック素子と、ダイクロイック膜
１２ａに向かう光のうち、ダイクロイック膜１２ａの入
射角依存性の影響を受ける遷移波長域の光を除去する帯
域制限素子と、クロスダイクロイック素子が合成した合
成光を投写する非テレセントリックな投写レンズと、を
備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、三つの波長域の
光をそれぞれ変調して画像を生成し、これらの変調光を
合成し、その合成光をスクリーン上に投写してカラー画
像を表示するプロジェクタに関し、特に、二面のダイク
ロイック膜を色合成光学系として備えたプロジェクタに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のプロジェクタとして、たとえば、
クロスダイクロイックプリズムやクロスダイクロイック
ミラー等のように、２つのダイクロイック膜をＸ字状に
配置したクロスダイクロイック素子によって三つの波長
域の変調光を合成し、カラー画像を表示するプロジェク
タが知られている。図２３は、従来のプロジェクタの概
略構成を示す平面図である。このプロジェクタは、光源
８１と、フライアイレンズ８２および８３と、色分離ダ
イクロイックミラー８６ａおよび８６ｂと、反射ミラー
８７ａ，８７ｂおよび８７ｃと、リレーレンズ８８ａ，
８８ｂと、平行化レンズ８９ａ，８９ｂおよび８９ｃ
と、ライトバルブ９０ａ，９０ｂおよび９０ｃと、クロ
スダイクロイック素子９１と、投写レンズ９２と、を備
えている。

【０００３】フライアイレンズ８２，８３は、インテグ
レータ８４を構成し、光源８１からの光束を複数の部分
光束に分割した後、３枚のライトバルブ９０ａ，９０ｂ
および９０ｃ上でそれらの部分光束を重畳することで、
ライトバルブを均一に照らして投写画像の明るさムラを
低減する。そのため、ライトバルブに対しては広い角度
分布を有する照明光が入射することとなる。ところで、
ダイクロイックミラーやクロスダイクロイックプリズム
に使用されるダイクロイック素子の大部分は誘電体多層
膜によって形成されているため、その分光特性は入射角
依存性を持っている（以下では、ダイクロイック素子や
ダイクロイック膜が有するこの様な特性を、単に「入射
角依存性」と呼称する）。すなわち、光の入射角によっ
て分光特性が変化し、複数の色光を分離或いは合成する
場合の境界波長（カットオフ波長）が変化する。以下で
は、この入射角依存性によって境界波長が変化する波長
域を、便宜的に遷移波長域と呼称する。したがって、ダ
イクロイックミラーやクロスダイクロイック素子に対し
て角度分布の広い光が入射すると、入射端面上の位置に
よって角度分布が異なるため、入射角依存性の影響によ
って色ムラを生じる。

【０００４】ところで、ダイクロイック膜の入射角依存
性を低減するために、ダイクロイック膜の膜厚を入射端
面上の位置に応じて連続的に変化させる手法が実用化さ
れており、その様な構造的な特徴を有する膜を一般的に
は「傾斜膜」と呼んでいる。そこで、通常、照明系側に
配置されるダイクロイックミラー８６ａおよび８６ｂを
傾斜膜とすることにより入射角依存性の影響を低減し、
色ムラの発生を低減している。一方、投写系側ではクロ
スダイクロイック素子９１側でテレセントリックとなる
投写レンズ９２を用いることによって、クロスダイクロ
イック素子９１における入射角依存性の影響を低減して
いる。なお、本願においては、「傾斜膜」に対して、一
様な膜厚を有する膜を「非傾斜膜」と呼称し、区別する
こととする。

【０００５】図２４は、図２３に示した投写レンズ９２
の概略構成を示す平面図である。投写レンズ９２は、ク
ロスダイクロイック素子９１側でテレセントリックとな
る特性を有する。すなわち、投写レンズ９２の瞳中心９
２ａを通る軸外主光線９２ｃがクロスダイクロイック素
子９１の部分で主光線９２ｂと略平行となる。これによ
り、クロスダイクロイック素子９１を通る軸外主光線
が、クロスダイクロイック素子９１の入射端面に対して
略等しい入射角を持つこととなり、クロスダイクロイッ
ク素子９１の入射角依存性の影響を低減し、色ムラの発
生を低減している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たプロジェクタによれば、投写系側における色ムラの発
生を低減するためにはテレセントリックな投写レンズを
用いる必要があるが、その様な投写レンズは、一般にレ
ンズ径が大きくレンズ枚数も多くなるため、投写レンズ
が大型化するとともにコストが上昇するという問題点が
あった。

【０００７】この発明は上記に鑑みてなされたものであ
って、投写系側における色ムラの発生を低減しつつ、投
写レンズを小型・低コスト化することによって、高画質
と小型・低コスト性を両立させたプロジェクタを提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明のプロジェクタは、光源と、前記光源から
射出された光を第１〜第３の波長域の光に分離する色分
離光学系と、前記色分離光学系によって分離された前記
三つの波長域の光のうち、最も高波長域である第１の波
長域の光を変調する第１の光変調装置と、前記色分離光
学系によって分離された前記三つの波長域の光のうち、
中間の波長域である第２の波長域光を変調する第２の光
変調装置と、前記色分離光学系によって分離された前記
三つの波長域の光のうち、最も低波長域である第３の波
長域の光を変調する第３の光変調装置と、前記第１の波
長域の光を反射し前記第２の波長域の光を透過する第１
のダイクロイック膜と、前記第３の波長域の光を反射し
前記第２の波長域の光を透過する第２のダイクロイック
膜とをＸ字状に有し、前記第１〜第３の光変調装置によ
って変調された三つの波長域の光を合成するクロスダイ
クロイック素子と、前記第１または第２のダイクロイッ
ク膜に向かう光のうち、前記第１または第２のダイクロ
イック膜の分光特性が有する入射角依存性によってカッ
トオフ波長が変化する波長域の光を除去する帯域制限素
子と、前記クロスダイクロイック素子が合成した前記合
成光を投写する非テレセントリックな投写レンズと、を
具備することを特徴とする。

【０００９】また、本発明のプロジェクタは、光源と、
前記光源から射出された光を第１〜第３の波長域の光に
分離する色分離光学系と、前記色分離光学系によって分
離された前記三つの波長域の光のうち、最も高波長域で
ある第１の波長域の光を変調する第１の光変調装置と、
前記色分離光学系によって分離された前記三つの波長域
の光のうち、中間の波長域である第２の波長域光を変調
する第２の光変調装置と、前記色分離光学系によって分
離された前記三つの波長域の光のうち、最も低波長域で
ある第３の波長域の光を変調する第３の光変調装置と、
前記第１〜第３の波長域の光を合成する第１および第２
のダイクロイック膜と、前記第１または第２のダイクロ
イック膜に向かう光のうち、前記第１または第２のダイ
クロイック膜の分光特性が有する入射角依存性によって
カットオフ波長が変化する波長域の光を除去する帯域制
限素子と、前記第１および第２のダイクロイック膜が合
成した光を投写する非テレセントリックな投写レンズ
と、を具備することを特徴とする。

【００１０】この発明のプロジェクタでは、前記第１ま
たは第２のダイクロイック膜の分光特性が有する入射角
依存性によってカットオフ波長が変化する波長域の光を
前記帯域制限素子によって除去した後、前記第１または
第２のダイクロイック膜に射出するため、非テレセント
リックな光学特性を有する投写レンズを使用しているに
もかかわらず、第１または第２のダイクロイック膜によ
る色ムラの発生を効果的に低減することができる。した
がって、この発明のプロジェクタによれば、非テレセン
トリックな投写レンズを使用しつつ入射角依存性を低減
することができるため、色ムラを低減しつつ、投写レン
ズを小型化し、コストを低減することができる。

【００１１】また、この発明のプロジェクタにおいて、
前記帯域制限素子は、前記第１の波長域の光の光路中に
配置することが好ましい。一般的なプロジェクタにおい
ては、第１の波長域と第２の波長域との間に存在する光
（例えば、黄色光やオレンジ色光）は色再現性を低下さ
せる原因となるため、不要な光として除去され、使用さ
れることがほとんど無い。第１の波長域に光の光路中に
帯域制限素子を設ければ、この不要な光を除去しつつ、
ダイクロイック膜の入射角依存性による色ムラの発生を
低減することができ、効率が良い。

【００１２】また、この発明のプロジェクタにおいて、
前記帯域制限素子は、前記第１の波長域の光の光路中
と、前記第２の波長域の光の光路中に配置してもよい。
このような配置によれば、帯域制限素子を第１の波長域
の光の光路中に配置した場合と同様の効果を得ることが
可能である。その上、２ヶ所に帯域制限素子を配置する
ことによって、不要となる遷移波長域の光を各々の帯域
制限素子でより精度良く除去することができるため、投
写画像における色ムラの発生を一層低減することができ
る。

【００１３】また、色分離光学系にダイクロイックミラ
ーを用いた場合は、その分光特性を精度良く設定する必
要がなくなるため、ダイクロイックミラーの低コスト
化、ひいてはプロジェクタの低コスト化を図ることが可
能となる。

【００１４】また、この発明のプロジェクタにおいて、
前記第１のダイクロイック膜は非傾斜膜とし、前記第２
のダイクロイック膜は傾斜膜とするのが好ましい。この
ような構成では、本来投写表示に使用されない波長域
を、非傾斜膜の使用によって発生する遷移波長域に割り
当てることができるため、明るさや色再現性の面でより
優れたプロジェクタを設計することができる。

【００１５】また、このような構成によれば、クロスダ
イクロイック素子を容易に製造できるようになる。その
理由は、次の通りである。通常、クロスダイクロイック
素子は、４つの直角プリズムと、２種類のダイクロイッ
ク膜によって形成されている。このようなクロスダイク
ロイック素子は、通常、次の（ｉ）〜（iv）の工程によ
って形成される。 （ｉ）第１のダイクロイック膜が形成された第１の直角
プリズムと、膜が形成されていない第２の直角プリズム
とを貼り合わせて第１のプリズム合成体を形成する。 （ii）第１のダイクロイック膜が形成された第３の直角
プリズムと、膜が形成されていない第４の直角プリズム
とを貼り合わせて第２のプリズム合成体を形成する。 （iii）第１のプリズム合成体の斜面に、第２のダイク
ロイック膜を形成する。 （iv）最後に、第１のプリズム合成体と、第２のプリズ
ム合成体とを貼り合わせる。

【００１６】以上の工程によると、第２のダイクロイッ
ク膜は連続面に形成される。一方、第１の直角プリズム
に形成された第１のダイクロイック膜と、第２の直角プ
リズムに形成された第２のダイクロイック膜との間は、
接着剤と第２のダイクロイック膜の存在により、不連続
となる。このような不連続面に傾斜膜を形成するのは困
難で、量産面においても不利である。従って、不連続と
なってしまう第１のダイクロイック膜を非傾斜膜とし、
第２のダイクロイック膜を傾斜膜とすれば、クロスダイ
クロイック素子を容易に製造できるようになる。

【００１７】この発明のプロジェクタにおいて、前記帯
域制限素子は、前記第１の波長域の光の光路中と、前記
第３の波長域の光の光路中に配置してもよい。このよう
な構成とすれば、第１のダイクロイック膜と第２のダイ
クロイック膜とを非傾斜膜とすることが可能であるた
め、より低コストなプロジェクタを提供することが可能
である。特に、クロスダイクロイック素子を用いたプロ
ジェクタの場合には、クロスダイクロイック素子を容易
に製造できるという利点がある。

【００１８】また、この場合、第１のダイクロイック膜
や第２のダイクロイック膜を傾斜膜とする必要は無い
が、傾斜膜を用いれば、投写画像における色ムラの発生
をより一層低減することができる。

【００１９】この発明のプロジェクタにおいて、前記帯
域制限素子は、前記遷移波長域の光を反射する光反射フ
ィルターとしてもよい。このような光反射フィルターを
用いれば、光反射フィルターが遷移波長域の光を反射
し、他の有用な光を透過させることによって、遷移波長
域の光を除去することができる。なお、光反射フィルタ
ーとしては、誘電体膜や金属膜によって形成されたダイ
クロイックフィルターを使用することができる。一般的
に、光反射フィルターでは急峻な分光特性を実現しやす
いため、遷移波長域の光を効率よく正確にカットできる
特徴がある。

【００２０】この発明のプロジェクタにおいて、前記帯
域制限素子は、前記遷移波長域の光を吸収するする光吸
収フィルターとしてもよい。このような光吸収フィルタ
ーを用いれば、光吸収フィルターが遷移波長域の光を吸
収し、他の有用な光を透過させることによって、遷移波
長域の光を除去することができる。なお、光吸収フィル
ターとしては、顔料、希土類化合物、金属化合物等をガ
ラスや樹脂に混合させたものを使用することができる。
一般的に、光吸収フィルターでは分光特性の入射角依存
性や温度依存性が小さいため、温度や湿度などの使用環
境が大幅に変化しても、遷移波長域の光を効率よく正確
にカットできる特徴がある。

【００２１】この発明のプロジェクタにおいて、前記第
１〜第３の光変調装置との入射側にそれぞれ平行化レン
ズが設けられている場合には、前記帯域制限素子を前記
平行化レンズと一体に設けてもよい。このような構成と
すれば、光損失を生じ易い界面の数を低減することで、
光利用効率を向上させることができる。

【００２２】また、この発明のプロジェクタにおいて、
前記第１〜第３の光変調装置と前記クロスダイクロイッ
ク素子との間にそれぞれ集光レンズが設けられている場
合には、前記帯域制限素子を前記集光レンズと一体に設
けてもよい。このような構成とすれば、光損失を生じ易
い界面の数を低減することで、光利用効率を向上させる
ことができる。

【００２３】この発明のプロジェクタにおいて、前記帯
域制限素子は、前記第１または第２のダイクロイック膜
に光を導く折り返しミラーとして設けられ、前記遷移波
長域の光を透過させるようにしてもよい。このような構
成では、第１のダイクロイック膜に光を導く折り返しミ
ラーに帯域制限素子の機能を併せ持たせ、遷移波長域の
光が折り返しミラーを透過することで不要な光を除去し
ているため、帯域制限素子を別途設ける必要がなく光学
系を簡素化できる。

【００２４】また、帯域制限素子を折り返しミラーとし
て設けた場合、前記帯域制限素子は、傾斜膜を有するよ
うにしてもよい。このような構成によれば、帯域制限素
子における分光特性の入射角依存性の影響を低減するこ
とができ、遷移波長域の光を効率よく正確にカットする
ことができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態
を、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、この
実施の形態によってこの発明が限定されるものではな
い。

【００２６】（実施の形態１）図１は、この発明の実施
の形態１にかかるプロジェクタの概略構成を示す平面図
である。なお、図１は、説明を容易にするために、主要
な構成要素のみを示している。このプロジェクタＡは、
光源１と、フライアイレンズ２および３と、ダイクロイ
ックミラー６ａおよび６ｂと、反射ミラー７ａ，７ｂお
よび７ｃと、リレーレンズ８ａおよび８ｂと、平行化レ
ンズ９ａ，９ｂおよび９ｃと、帯域制限素子１４と、ラ
イトバルブ１０ａ，１０ｂおよび１０ｃと、集光レンズ
（フィールドレンズ）１１ａ，１１ｂおよび１１ｃと、
クロスダイクロイック素子１２と、投写レンズ１３と、
を備えている。

【００２７】光源１は、光源ランプ１ａと凹面鏡１ｂと
を備え、光源ランプ１ａから射出された放射状の光線
（放射光）を凹面鏡１ｂによって反射し、フライアイレ
ンズ２に向けて射出する。光源ランプ１ａとしては、ハ
ロゲンランプ，メタルハライドランプ，高圧水銀ランプ
等を、凹面鏡１ｂとしては、放物面鏡、楕円面鏡、球面
鏡等を用いることができる。フライアイレンズ２および
３はインテグレータ４を構成し、光源１からの放射光束
を複数の部分光束に分割した後、３枚のライトバルブ１
０ａ，１０ｂおよび１０ｃ上でそれらの部分光束を重畳
することによって、投写画像の明るさムラを低減してい
る。

【００２８】フライアイレンズ２は、矩形状の輪郭を有
する微小な小レンズがマトリクス状に配列されたレンズ
アレイであり、各小レンズをｚ方向から見た外形形状
は、ライトバルブ１０（ライトバルブ１０ａ，１０ｂお
よび１０ｃ）の画像形成領域の形状とほぼ相似形をなす
ように設定されている。たとえば、ライトバルブ１０の
画像形成領域のアスペクト比（横と縦の寸法の比率）が
４：３であるならば、各小レンズのアスペクト比も略
４：３に設定される。

【００２９】ダイクロイックミラー６ａおよび６ｂは、
誘電体多層膜等で構成されるダイクロイック膜をそれぞ
れ有し、光を複数の波長域ごとに分離する色分離光学系
を構成する。ダイクロイックミラー６ａは、赤色波長域
の赤色光および黄色・オレンジ色の波長域の光を透過
し、青色波長域および緑色波長域の光を反射して、これ
らの光を分離する。一方、ダイクロイックミラー６ｂ
は、青色波長域の青色光を透過し、緑色波長域の緑色光
を反射して、これらの光を分離する。ダイクロイックミ
ラー６ａおよび６ｂのダイクロイック膜は傾斜膜として
形成されているため、色分離特性の入射角依存性を低減
し、照明系における色ムラの発生を低減している。

【００３０】図２は、プロジェクタＡの色分離光学系に
よる光の分離を示す図である。なお、図２では、説明を
簡単にするために、可視波長域全体で均一な光量を有す
る光が光源１から射出された場合を想定している。この
色分離光学系は、ダイクロイックミラー６ａおよび６ｂ
によって、光源１からの光を三つの波長域の光、すなわ
ち、青色波長域λ１の青色光Ｂ、緑色波長域λ２の緑色
光Ｇ、ならびに赤色波長域λ３の赤色光Ｒおよび黄色・
オレンジ色波長域λ４の光ＹＯに分離する。このよう
に、光源１から射出される光には緑色波長域λ２と赤色
波長域λ３との間に黄色・オレンジ色波長域λ４が存在
し、緑色光Ｇと赤色光Ｒとは不連続となっている。

【００３１】平行化レンズ９ａ，９ｂおよび９ｃは、イ
ンテグレータ４からの部分光束を各々の中心光軸に対し
て略平行化することで、ライトバルブ１０へ入射する光
束の角度分布を狭くして、入射効率を高める機能を有す
る。帯域制限素子１４は、所定の波長域の光をカットす
る素子であり、所定波長域の光を反射し、他の波長域の
光を透過する光反射フィルターである。本例では、光反
射フィルターとして誘電体多層膜等で構成されるダイク
ロイックフィルターを用いている。一般に、誘電体多層
膜等で構成されたダイクロイックフィルターからなる帯
域制限素子は、特性が設定しやすく、また反射型である
ことから発熱を抑えられるという利点がある。

【００３２】帯域制限素子１４は、クロスダイクロイッ
ク素子１２と色分離光学系との間の光路上であれば、そ
の配置場所は制限されない。但し、帯域制限素子１４と
して、所定波長域の光を反射する光反射フィルターを用
いる場合は、反射光がライトバルブ１０ａに入射しない
ように、帯域制限素子１４をライトバルブ１０ａの入射
側に配置することが望ましい。ここでは、帯域制限素子
１４を平行化レンズ（リレーレンズ）９ａと一体に設け
ている。もちろん、帯域制限素子１４はライトバルブと
色分離光学系との間であれば、その配置場所は限定され
ないため、例えば、平行化レンズ９ａの入射側に配置す
ることもできる。しかし、本実施の形態の様に、他の光
学部品と一体化させて配置すれば、光損失を発生しやす
い界面を少なくできるため、光学系の光利用効率を高め
やすいメリットがある。

【００３３】図３は、プロジェクタＡの帯域制限素子１
４の分光特性を示す図である。帯域制限素子１４は、ラ
イトバルブ１０ａに向かう光のうち、投写画像に不要な
黄色・オレンジ色波長域λ４の光ＹＯを反射し、赤色波
長域λ３の赤色光Ｒを透過して、投写画像の色再現性を
向上させている。同時に、帯域制限素子１４は、帯域制
限素子１４の射出側に配置された後述するダイクロイッ
ク膜１２ａにおいて、その分光特性が有する入射角依存
性によって生じる遷移波長域λ５の光を反射する。すな
わち、帯域制限素子１４は、ダイクロイック膜１２ａに
向かう光のうち、黄色・オレンジ色波長域λ４の光ＹＯ
を除去するとともに、同時に遷移波長域λ５の光も除去
している。したがって、本実施の形態では遷移波長域λ
５は黄色・オレンジ色波長域λ４に包含されている。ラ
イトバルブ１０ａ，１０ｂおよび１０ｃは、光を透過し
て画像を生成する透過型ライトバルブであり、たとえ
ば、一対の偏光板とこれらの間に挟まれた液晶パネルと
を備えた液晶ライトバルブである。図では、液晶パネル
と一対の偏光板が一体化したライトバルブ１０ａ，１０
ｂおよび１０ｃが示されているが、液晶パネルと偏光板
は離して配置しても構わない。

【００３４】集光レンズ１１（集光レンズ１１ａ，１１
ｂおよび１１ｃ）は、ライトバルブ１０からの光を集光
しつつ非テレセントリックな光学特性を有する投写レン
ズ１３に導き入れ、投写レンズ１３への入射効率を高め
る役割を果たす。なお、ライトバルブ１０の表示特性が
入射角依存性を有しない場合は、集光レンズ１１を設け
ず、平行化レンズ９ａ，９ｂおよび９ｃに集光レンズ１
１ａ，１１ｂおよび１１ｃの機能をそれぞれ持たせ、平
行化レンズ９ａ，９ｂおよび９ｃによって集光を行って
もよい。クロスダイクロイック素子１２は、Ｘ字状にク
ロスする二面のダイクロイック膜を有するクロスダイク
ロイックプリズムやクロスダイクロイックミラー等の光
学素子である。

【００３５】図４は、図１に示したクロスダイクロイッ
ク素子１２の一例としてのクロスダイクロイックプリズ
ムの概略構成を示す平面図である。クロスダイクロイッ
ク素子１２は、四つの直角三角柱状のプリズムを組み合
わせたものであって、これらのプリズムの界面に沿って
ダイクロイック膜１２ａおよび１２ｂをＸ字状に有して
いる。ダイクロイック膜１２ａおよび１２ｂは、入射光
の主光軸に対して法線が４５度となるように設定されて
いる。ダイクロイック膜１２ａは、非傾斜膜であって、
赤色波長域λ３の赤色光Ｒと緑色波長域λ２の緑色光Ｇ
とを合成する。

【００３６】図５は、プロジェクタＡのダイクロイック
膜１２ａに対する光の入射を説明する説明図である。た
とえば、ダイクロイック膜１２ａに対して４５度±αの
範囲の入射角を有する拡散光が入射した場合、ダイクロ
イック膜１２ａ上の位置Ａ１，Ｂ１およびＣ１によって
入射角が異なることになる。すなわち、位置Ａ１では４
５度に比して大きい角度で、位置Ｂ１では４５度の角度
で、位置Ｃ１では４５度に比して小さい角度で、各々光
は入射する。この場合、図６に示すように、非傾斜膜で
あるダイクロイック膜１２ａの入射角依存性によって、
反射波長域と透過波長域とを分ける境界波長（カットオ
フ波長）は位置Ａ１，Ｂ１およびＣ１において異なるも
のとなる。したがって、この境界波長が変化する波長域
である遷移波長域λ５の光がダイクロイック膜１２ａに
入射すると、その入射角依存性の影響によってダイクロ
イック膜１２ａを光が通過する位置に応じて色が変化
し、投写画像には色ムラが発生することとなる。しか
し、本例のプロジェクタＡにおいてはダイクロイック膜
１２ａに向かう光のうち、遷移波長域λ５の光は帯域制
限素子１４によって予め除去されているので、入射角依
存性の影響は低減され、色ムラは殆ど発生しない。

【００３７】すなわち、ダイクロイック膜１２ａの遷移
波長域λ５は、帯域制限素子１４によって除去される波
長域に設定される。ここで、遷移波長域λ５とは、たと
えば、ダイクロイック膜１２ａに入射する拡散光の最大
入射角に対するカットオフ波長と最小入射角に対するカ
ットオフ波長との間の波長域である。また、カットオフ
波長とは、反射光の光量と透過光の光量とが略等しくな
る波長である。一般に、カットオフ波長は、ダイクロイ
ック膜に対する入射光がＰ偏光であるかＳ偏光であるか
によって変わるが、ここでいうカットオフ波長は、帯域
制限素子１４からの入射光がダイクロイック膜１２ａの
入射面に対してＰ偏光であれば、Ｐ偏光に対するカット
オフ波長であるし、Ｓ偏光であれば、Ｓ偏光に対するカ
ットオフ波長である。

【００３８】一方、ダイクロイック膜１２ｂは、分光特
性の入射角依存性の影響を低減するために傾斜膜となっ
ており、青色波長域λ１の青色光Ｂと緑色波長域λ２の
緑色光Ｇとを合成する。図７は、プロジェクタＡのダイ
クロイック膜１２ｂに対する光の入射を説明する説明図
である。たとえば、ダイクロイック膜１２ｂに対して４
５度±αの範囲の入射角を有する拡散光が入射した場
合、入射面上の位置Ａ２，Ｂ２およびＣ２によって入射
角が異なることになる。すなわち、位置Ａ２では４５度
に比して大きい角度で、位置Ｂ２では４５度の角度で、
位置Ｃ２では４５度に比して小さい角度で、各々光は入
射する。

【００３９】ダイクロイック膜１２ｂは、図８に示すよ
うに、同じ入射角の光に対する分光特性がダイクロイッ
ク膜１２ｂ上の位置によって異なっている。すなわち、
位置Ｃ２では位置Ｂ２に比して短波長のカットオフ波長
を有し、位置Ａ２では位置Ｂ２に比して長波長のカット
オフ波長を有する。これにより、所定の角度分布を有す
る拡散光が入射した場合、各位置Ａ２，Ｂ２およびＣ２
の分光特性は、その拡散光に対して一様となり、ダイク
ロイック膜１２ｂを通過する位置に応じて光の色が変化
することがない（図９参照）。

【００４０】ここで、クロスダイクロイック素子１２の
製法の一例を説明する。図４において、クロスダイクロ
イック素子１２は、４つの直角プリズムＰ１，Ｐ２，Ｐ
３，Ｐ４を接着剤１２ｃで貼り合わせることによって形
成することができる。まず、直角プリズムＰ１の直角を
挟む側面のうち一方に、蒸着等の方法によってダイクロ
イック膜１２ａを形成する。同様に、直角プリズムＰ４
にもダイクロイック膜１２ａを形成する。次に、ダイク
ロイック膜１２ａが形成されたプリズムＰ１と、膜が形
成されていないプリズムＰ２とを接着剤１２ｃによって
貼り合わせる。その後、接着されたプリズムＰ１，Ｐ２
によって形成された斜面に、蒸着等の方法によって傾斜
膜１２ｂを形成する。一方、ダイクロイック膜１２ａが
形成されたプリズムＰ４と、膜が形成されていないプリ
ズムＰ３とを接着剤１２ｃによって貼り合わせておく。
最後に、接着されたプリズムＰ３，Ｐ４と、接着後傾斜
膜１２ｂが形成されたプリズムＰ１，Ｐ２とを接着剤１
２ｃによって貼り合わせる。

【００４１】このようにしてクロスプリズム素子１２を
製造すると、図４に示すように、非傾斜膜であるダイク
ロイック膜１２ａと傾斜膜であるダイクロイック膜１２
ｂとが交差する部分では、非傾斜膜であるダイクロイッ
ク膜１２ａは分断されて不連続となる。一方、ダイクロ
イック膜１２ｂは一つに繋がり、連続する。これによ
り、傾斜膜であるダイクロイック膜１２ｂの成膜工程が
容易となる。なお、クロスダイクロイック素子１２の製
法はここで説明した方法には限られない。傾斜膜である
ダイクロイック膜１２ｂが分断されていてもよいし、非
傾斜膜であるダイクロイック膜１２ａが連続していても
よい。また、本実施形態では帯域制限素子１４を設けた
のでダイクロイック膜１２ａを傾斜膜とする必要は無い
が、ダイクロイック膜１２ａを傾斜膜にしてもよい。

【００４２】図１０は、図１に示した投写レンズ１３の
概略構成を示す平面図である。ライトバルブ１０から射
出された光線は、集光レンズ１１によって集光されなが
ら投写レンズ１３に入射する。したがって、投写レンズ
１３は、非テレセントリックな投写レンズに設定されて
いる。すなわち、投写レンズ１３の瞳中心１３ａを通る
軸外主光線１３ｃがクロスダイクロイック素子１２の部
分で主光線１３ｂと非平行となっている。非テレセント
リックな投写レンズ１３では、主光線１３ｂに対して軸
外主光線１３ｃを傾斜させているため、前述した従来の
テレセントリックな投写レンズ９２に比してレンズ径を
小さくできる。よって、投写レンズを小型化でき、製造
コストも低減できる。また、光が集光されながら非テレ
セントリックな投写レンズ１３に向かうので、クロスダ
イクロイック素子１２を小型化することもできる。

【００４３】以上のように構成された、実施の形態１に
かかるプロジェクタＡの光学系の機能について説明す
る。光源１から射出された光は、インテグレータ４を構
成するフライアイレンズ２の複数の小レンズによって複
数の部分光束に分割された後、対応するフライアイレン
ズ３によってライトバルブ１０上で重畳される。

【００４４】インテグレータ４から射出された光は、ダ
イクロイックミラー６ａに入射する。ダイクロイックミ
ラー６ａは、入射光のうち、赤色波長域λ３および黄色
・オレンジ色波長域λ４の光を透過し、青色波長域λ１
および緑色波長域λ２の光を反射して、これらの光を分
離する。ダイクロイックミラー６ａを透過した光は、反
射ミラー７ａで反射され、平行化レンズ９ａおよび帯域
制限素子１４を通ってライトバルブ１０ａに達する。こ
こで、帯域制限素子１４は、図１１に示すように、赤色
波長域λ３および黄色・オレンジ色波長域λ４の光のう
ち、遷移波長域λ５を含む黄色・オレンジ色波長域λ４
の光を除去し、赤色波長域λ３の赤色光のみを射出す
る。

【００４５】一方、ダイクロイックミラー６ａを反射し
た光は、ダイクロイックミラー６ｂに入射する。ダイク
ロイックミラー６ｂは、入射光のうち、青色波長域λ１
の青色光Ｂを透過し、緑色波長域λ２の緑色光Ｇを反射
して、これらの光を分離する。ダイクロイックミラー６
ｂを反射した緑色光Ｇは、平行化レンズ９ｂを通ってラ
イトバルブ１０ｂに達する。一方、ダイクロイックミラ
ー６ｂを透過した青色光Ｂは、リレーレンズ８ａ，反射
ミラー７ｂ，リレーレンズ８ｂ，反射ミラー７ｃおよび
平行化レンズ９ｃを通ってライトバルブ１０ｃに達す
る。なお、青色光に対してリレーレンズ８ａおよび８ｂ
が用いられているのは、青色光の光路が他の色光の光路
に比して長いため、光路の長さの違いを光学的に補償す
ることで光利用効率の低下を抑えるためである。

【００４６】三つのライトバルブ１０ａ，１０ｂおよび
１０ｃは、それぞれ一対の偏光板と、その間に配置され
た透過型の液晶パネルとから構成され、与えられた画像
情報（画像信号）にしたがって入射光を変調し、画像情
報を含んだ射出光を生成する光変調装置としての機能を
有している。これにより、三つのライトバルブ１０ａ，
１０ｂおよび１０ｃに入射した各色光は、各色光毎の画
像を形成する。三つのライトバルブ１０ａ，１０ｂおよ
び１０ｃからそれぞれ射出された赤色の変調光，緑色の
変調光および青色の変調光は、集光レンズ１１ａ，１１
ｂおよび１１ｃをそれぞれ通ってクロスダイクロイック
素子１２に入射する。

【００４７】クロスダイクロイック素子１２は、３色の
変調光を合成してカラー画像を形成する色合成光学系と
しての機能を有しており、ダイクロイック膜１２ａおよ
び１２ｂによって３色の変調光が合成されて、カラー画
像を投写するための合成光が形成される。なお、クロス
ダイクロイック素子１２に入射する光の偏光方向は、特
に限定されない。たとえば、ライトバルブ１０の入射側
或いは射出側、さらにはその両側にλ／２位相差板を設
けることにより、三つの入射光の全てをクロスダイクロ
イック素子１２の色合成面に対してＳ偏光となるよう
に、あるいは、緑色光のみがＰ偏光となるように設定す
ることができる。

【００４８】ダイクロイック膜１２ａは非傾斜膜として
形成されているが、クロスダイクロイック素子１２に入
射する赤色光Ｒは、ダイクロイック膜１２ａの遷移波長
域λ５の光成分が帯域制限素子１４によって予め除去さ
れているので、ダイクロイック膜１２ａの入射角依存性
の影響を殆ど受けない。また、ダイクロイックミラー６
ａおよび６ｂを有する色分離光学系では、ライトバルブ
１０ｂに入射する緑色光Ｇに遷移波長域λ５の色光を含
まないように、色分離における境界波長（カットオフ波
長）が設定されているため、緑色光もダイクロイック膜
１２ａの入射角依存性の影響をほとんど受けない。した
がって、ダイクロイック膜１２ａで合成される赤色光Ｒ
および緑色光Ｇは、ダイクロイック膜１２ａの入射角依
存性の影響を殆ど受けずに合成されるため、ダイクロイ
ック膜１２ａのミラー面上の位置に応じて合成光（赤色
光＋緑色光）の色合いが変化することが無く、色ムラの
ない合成光を得ることができる。なお、遷移波長域λ５
は偏光方向によって異なるため、遷移波長域λ５はダイ
クロイック膜１２ａに入射する色光の偏光方向を考慮し
て決定される。

【００４９】一方、ダイクロイック膜１２ｂは傾斜膜と
して形成されているため、ダイクロイック膜１２ｂで合
成される青色光Ｂおよび緑色光Ｇも入射角依存性の影響
を殆ど受けずに合成される。したがって、ダイクロイッ
ク膜１２ｂのミラー面上の位置に応じて合成光（青色光
＋緑色光）の色合いが変化することが無く、色ムラのな
い合成光を得ることができる。クロスダイクロイック素
子１２で生成された合成光（赤色光＋緑色光＋青色光）
は、投写レンズ１３の方向に射出される。投写レンズ１
３は、この合成光を図示しない投写スクリーン上に投写
する機能を有し、図示しない投写スクリーン上にカラー
画像を表示する。

【００５０】前述したように実施の形態１によれば、非
傾斜膜であるダイクロイック膜１２ａと傾斜膜であるダ
イクロイック膜１２ｂをＸ字状に有して構成されるクロ
スダイクロイック素子１２によって三つの波長域の光を
合成した後、その合成光を非テレセントリックな投写レ
ンズ１３によって投写するが、非傾斜膜であるダイクロ
イック膜１２ａで合成される色光のうち、一方の光路中
に帯域制限素子１４を配置し、予めダイクロイック膜１
２ａの入射角依存性によって生じる遷移波長域λ５の光
を除去している。これにより、非テレセントリックな投
写レンズ１３を使用しつつ、クロスダイクロイック素子
１２の入射角依存性が合成光の色合いに与える影響を低
減することができるため、投写画像における色ムラの発
生を低減できると共に、投写レンズを小型化し、低コス
ト化を図ることができる。本実施の形態１では、遷移波
長域λ５の光を赤光路に配置された帯域制限素子１４で
カットする構成としているが、赤光路に換えて緑光路に
配置しても良い。その場合には、遷移波長域λ５を含む
色光がダイクロイックミラー６ａで反射され、ダイクロ
イックミラー６ｂを経て緑光路に配置された帯域制限素
子に入射する様に、ダイクロイックミラー６ａの分光特
性を設定すれば良い。

【００５１】（実施の形態２）前述した実施の形態１で
は、非傾斜膜のダイクロイック膜１２ａに向かう一方の
光路上に帯域制限素子１４を設けたが、ダイクロイック
膜１２ａに向かう両方の光路上に帯域制限素子を設けて
もよい。この発明の実施の形態２は、赤色光に加えて緑
色光の光路上にも帯域制限素子を設けている点が実施の
形態１とは異なっている。その他の点については実施の
形態１と同様である。図１２は、この発明の実施の形態
２にかかるプロジェクタの概略構成を示す平面図であ
る。なお、本実施の形態を含めて以降の全ての実施の形
態において、実施の形態１と同一の構成部分については
図１と同一の符号を付し、その説明を省略する。

【００５２】実施の形態２のプロジェクタＢは、プロジ
ェクタＡのダイクロイックミラー６ａに代えて、カット
オフ波長が黄色・オレンジ色波長域λ４を２分する波長
となる特性を有するダイクロイックミラー３１を、ま
た、赤色光の光路上の帯域制限素子１４に代えて、除去
する波長域が異なる別の帯域制限素子１４’を、さら
に、緑色光の光路上に新たな帯域制限素子３２を備えて
いる。図１３は、プロジェクタＢの色分離光学系による
光の分離を示す図である。実施の形態２の色分離光学系
は、光源１からの光を、青色波長域λ１の青色光Ｂ、緑
色波長域λ２の緑色光Ｇおよび黄色・オレンジ色波長域
λ４の一部の波長域（例えば、短波長域）の光ＹＯ１、
ならびに赤色波長域λ３の赤色光Ｒおよび黄色・オレン
ジ色波長域λ４の他の波長域（例えば、長波長域）の光
ＹＯ２に分離する。すなわち、本実施の形態では、色分
離光学系によって分離される三つの色光の内、波長域が
近接した二つの色光（本例の場合には緑色光と赤色光）
に、ダイクロイック膜１２ａの入射角依存性によって影
響を受ける遷移波長域の光が含まれている場合を想定し
ている。

【００５３】帯域制限素子３２および１４’は、たとえ
ば、プロジェクタＡの帯域制限素子１４と同様のダイク
ロイックフィルター（光反射フィルター）であり、ダイ
クロイックフィルターからの反射光がライトバルブ１０
ｂおよび１０ａに入射しないように、ライトバルブ１０
ｂおよび１０ａの入射側に平行化レンズ９ｂおよび９ａ
と各々一体化して配置されている。

【００５４】図１４、１５は、プロジェクタＢの帯域制
限素子３２および１４’の分光特性を示す図である。帯
域制限素子３２は、ライトバルブ１０ｂに向かう光のう
ち、投写画像に不要な黄色・オレンジ色波長域λ４の一
部の波長域の光ＹＯ１を反射し、緑色波長域λ２の緑色
光Ｇを透過して、投写画像の色再現性を向上させると共
に、ダイクロイック膜１２ａの入射角依存性によって生
じる遷移波長域λ６の光を反射する。すなわち、帯域制
限素子３２は、ダイクロイック膜１２ａに向かう光のう
ち、黄色・オレンジ色波長域λ４の光の一部を除去する
とともに、遷移波長域λ６の光を除去している。同様
に、帯域制限素子１４’は、ライトバルブ１０ａに向か
う光のうち、投写画像に不要な黄色・オレンジ色波長域
λ４の他の一部の波長域の光ＹＯ２を反射し、赤色波長
域λ３の赤色光Ｒを透過して、投写画像の色再現性を向
上させると共に、ダイクロイック膜１２ａの入射角依存
性によって生じる遷移波長域λ５’の光を反射する。す
なわち、帯域制限素子１４’は、ダイクロイック膜１２
ａに向かう光のうち、黄色・オレンジ色波長域λ４の光
の他の一部を除去するとともに、遷移波長域λ５’の光
も除去している。ここで、遷移波長域λ５’と遷移波長
域λ６とは連続した一つの波長域を成し、この連続した
波長域は、実施の形態１で説明した遷移波長域λ５に略
等しい。

【００５５】以上のように構成された実施の形態２にか
かるプロジェクタＢの光学系の機能について説明する。
前述した実施の形態１と同様に、インテグレータ４から
射出された光はダイクロイックミラー３１に入射する。
ダイクロイックミラー３１は、入射光のうち、青色波長
域λ１、緑色波長域λ２および黄色・オレンジ色波長域
λ４の一部の波長域の光ＹＯ１を反射し、赤色波長域λ
３および黄色・オレンジ色波長域λ４の他の波長域の光
ＹＯ２を透過して、これらの光を分離する。ダイクロイ
ックミラー３１を透過した光は、反射ミラー７ａで反射
され、平行化レンズ９ａおよび帯域制限素子１４’を通
ってライトバルブ１０ａに達する。ここで、帯域制限素
子１４’は、図１６に示すように、遷移波長域λ５’を
含む黄色・オレンジ色波長域λ４の一部の波長域の光Ｙ
Ｏ２を除去し、赤色波長域λ３の赤色光Ｒのみを射出す
る。

【００５６】一方、ダイクロイックミラー６ａを反射し
た光は、ダイクロイックミラー６ｂに入射する。ダイク
ロイックミラー６ｂは、入射光のうち、青色波長域λ１
の青色光Ｂを透過し、緑色波長域λ２の緑色光Ｇおよび
黄色・オレンジ色波長域λ４の一部の波長域の光ＹＯ１
を反射して、これらの光を分離する。ダイクロイックミ
ラー６ｂを反射した光は、平行化レンズ９ｂおよび帯域
制限素子３２を通ってライトバルブ１０ｂに達する。こ
こで、帯域制限素子３２は、図１７に示すように、遷移
波長域λ６を含む黄色・オレンジ色波長域λ４の一部の
波長域の光ＹＯ１を除去し、緑色波長域λ２の緑色光Ｇ
のみを射出する。

【００５７】そして、ダイクロイックミラー６ｂを透過
した青色光ＢはプロジェクタＡと同様の経路を経てライ
トバルブ１０ｃに達する。三つのライトバルブ１０ａ，
１０ｂおよび１０ｃに入射した各色光は、画像情報に従
って変調された後、クロスダイクロイック素子１２で合
成され、投写レンズ１３によって図示しないスクリーン
に投写画像を形成する。

【００５８】ここで、ダイクロイック膜１２ａは非傾斜
膜として形成されているが、クロスダイクロイック素子
１２に入射する赤色光Ｒは、赤色光Ｒに対するダイクロ
イック膜１２ａの遷移波長域λ５’の光成分が帯域制限
素子１４’によって予め除去されているので、ダイクロ
イック膜１２ａの入射角依存性の影響を殆ど受けない。
また、緑色光Ｇも、緑色光Ｇに対するダイクロイック膜
１２ａの遷移波長域λ６の光成分が帯域制限素子３２に
よって予め除去されているので、ダイクロイック膜１２
ａの入射角依存性の影響を殆ど受けない。したがって、
ダイクロイック膜１２ａで合成される赤色光Ｒおよび緑
色光Ｇは、ダイクロイック膜１２ａの入射角依存性の影
響を殆ど受けずに合成されるため、ダイクロイック膜１
２ａのミラー面上の位置に応じて合成光（赤色光＋緑色
光）の色合いが変化することが無く、色ムラのない合成
光を得ることができる。一方、ダイクロイック膜１２ｂ
は傾斜膜として形成されているため、ダイクロイック膜
１２ｂで合成される青色光Ｂおよび緑色光Ｇも入射角依
存性の影響を殆ど受けずに合成される。したがって、ダ
イクロイック膜１２ｂのミラー面上の位置に応じて合成
光（青色光＋緑色光）の色合いが変化することが無く、
色ムラのない合成光を得ることができる。

【００５９】前述したように実施の形態２によれば、非
傾斜膜のダイクロイック膜１２ａに向かう両方の光路上
に帯域制限素子１４’および３２をそれぞれ設けた場合
も、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。そ
の上、２ヶ所に帯域制限素子を配置することによって、
不要となる遷移波長域の光を各々の帯域制限素子でより
精度良く除去することができるため、投写画像における
色ムラの発生を一層低減することができる。なぜなら、
帯域制限素子に対する光の入射角は０度付近の小さな角
度範囲に収まっているため、ダイクロイックフィルター
によって帯域制限素子を構成した場合でも、帯域制限素
子の入射角依存性をかなり小さいくすることができ、緑
色波長域λ２の長波長側のカットオフ波長と赤色波長域
の短波長側のカットオフ波長とを２ヶ所の帯域制限素子
によって正確に決めることができるためである。この点
を考慮すれば、色分離光学系に用いるダイクロイックミ
ラー３１の分光特性を精度良く設定する必要がなく、ダ
イクロイックミラー３１の低コスト化を図ることができ
る。

【００６０】（実施の形態３）前述した実施の形態１お
よび実施の形態２では、緑色波長域と赤色波長域との間
の黄色・オレンジ色波長域に遷移波長域を設定し、その
波長域の光を不要な光として除去していたが、さらに、
青色波長域と緑色波長域との間に別の遷移波長域を設定
し、その波長域の光を除去するように構成すれば、ダイ
クロイック膜１２ｂを非傾斜膜とすることができる。

【００６１】図１８は、この発明の実施の形態３にかか
るプロジェクタの概略構成を示す平面図である。実施の
形態３のプロジェクタＣは、実施の形態１のプロジェク
タＡにおいて、さらに、青色波長域λ７と緑色波長域λ
２との間に遷移波長域λ８（図１９参照）を設定し、そ
の波長域の光を除去する帯域制限素子４１を備え、ま
た、クロスダイクロイック素子１２に代えて、非傾斜膜
のダイクロイック膜１２ａおよび４２をＸ字状に配置し
て構成したクロスダイクロイック素子４３を備えてい
る。ここで、帯域制限素子４１は、たとえば、帯域制限
素子１４と同様のダイクロイックフィルター（光反射フ
ィルター）であり、ダイクロイックフィルターからの反
射光がライトバルブ１０ｃに入射しないように、ライト
バルブ１０ｃの入射側に平行化レンズ９ｃと一体化して
配置されている。その他の点は実施の形態１と同様であ
る。

【００６２】図２０は、プロジェクタＣの帯域制限素子
４１の分光特性を示す図である。帯域制限素子４１は、
ライトバルブ１０ｃに向かう光のうち、帯域制限素子４
１の射出側に配置されたダイクロイック膜４２の入射角
依存性によって生じる遷移波長域λ８の光を反射して除
去し、所定の青色波長域λ７の青色光Ｂを透過させる。

【００６３】以上のように構成された実施の形態３にか
かるプロジェクタＣの光学系の作用について説明する。
前述した実施の形態１と同様にして色分離光学系によっ
て分離された各色光は、それぞれ平行化レンズ９ａ，９
ｂおよび９ｃに入射する。その中で、平行化レンズ９ｃ
に入射した光は、帯域制限素子４１を通ってライトバル
ブ１０ｃに達する。ここで、帯域制限素子４１は、遷移
波長域λ８の光を予め除去し、所定の青色波長域λ７の
青色光Ｂのみを射出する。他の色光は、実施の形態１と
同様にして、ライトバルブ１０ａおよび１０ｂにそれぞ
れ達する。三つのライトバルブ１０ａ，１０ｂおよび１
０ｃに入射した各色光は、画像情報に従って変調された
後、クロスダイクロイック素子４３で合成され、投写レ
ンズ１３によって図示しないスクリーンに投写画像を形
成する。

【００６４】ここで、クロスダイクロイック素子４３に
入射する光は、帯域制限素子１４および４１によって、
遷移波長域λ４およびλ８の光成分が予め除去されてい
るので、クロスダイクロイック膜１２ａおよび４２の入
射角依存性の影響を殆ど受けない。したがって、ダイク
ロイック膜１２ａおよび４２のミラー面上の位置に応じ
て合成光（赤色光＋緑色光、緑色光＋青色光）の色合い
が変化することが無く、色ムラのない合成光を得ること
ができる。

【００６５】これにより、２つのダイクロイック膜を共
に非傾斜膜としたクロスダイクロイック素子４３と非テ
レセントリックな投写レンズ１３を組み合わせて使用し
た構成であっても、クロスダイクロイック素子４３の入
射角依存性が合成光の色合いに与える影響を低減するこ
とができるため、投写画像における色ムラの発生を低減
できると共に、投写レンズを小型化し、低コスト化を図
ることができる。なお、プロジェクタＣでは、実施の形
態１から発展させて赤色光と青色光の２つの光路に帯域
制限素子を配置した例を示したが、実施の形態２から発
展させて赤色光、緑色光、青色光の３つの光路に帯域制
限素子を配置した構成をとることも可能である。すなわ
ち、ダイクロイック膜４２に向かう両方の光路上に帯域
制限素子を設け、不要な波長域λ８を除去してもよい。
この場合には、３ヶ所に配置した帯域制限素子によっ
て、不要となる遷移波長域の光を精度良く除去すること
ができるため、投写画像における色ムラの発生を一層低
減することができるなど、実施の形態２と同様の効果を
さらに得ることができる。

【００６６】（実施の形態４）前述した実施の形態１〜
実施の形態３では、帯域制限素子として、所定波長域の
光を反射することによって所定の光を除去する光反射フ
ィルターを用いたが、所定波長域の光を吸収することに
よって所定の光を除去する光吸収フィルターを用いても
よい。この発明の実施の形態４は、実施の形態１におい
て、帯域制限素子として光吸収フィルターを用いたもの
である。なお、以下の説明では、実施の形態１に光吸収
フィルターを適用した例を示すが、実施の形態２および
実施の形態３にも同様に光吸収フィルターを適用するこ
とができる。

【００６７】図２１は、この発明の実施の形態４にかか
るプロジェクタＤの概略構成を示す平面図である。実施
の形態４のプロジェクタＤは、実施の形態１のプロジェ
クタＡにおいて、光反射フィルターである帯域制限素子
１４に代えて、光吸収フィルターである帯域制限素子５
１を備えたものである。その他の点については実施の形
態１と同様である。帯域制限素子５１は、たとえば、希
土類元素や金属元素を含むガラス材料、プラスチック材
料等で構成される。

【００６８】一般に、光吸収フィルター等、所定波長域
の光を吸収する帯域制限素子は、反射光を発生しないの
で、光反射フィルターと比べて反射光の処理が必要ない
という利点があり、そのため、ライトバルブの射出側に
も配置することができ、設置の自由度が光反射フィルタ
ーに比べて高い。また、多くの光吸収フィルターでは分
光特性の入射角依存性はかなり小さいため光学特性が安
定するという利点もある。光反射型の帯域制限素子と同
様に、光吸収型の帯域制限素子５１は、クロスダイクロ
イック素子１２と色分離光学系との間の光路上であれ
ば、その配置場所は制限されない。本例では、帯域制限
素子５１をライトバルブ１０ａの射出側に配置してい
る。ここで、帯域制限素子５１は光吸収による発熱を生
じやすいため、その影響を避けるために、クロスダイク
ロイック素子１２やライトバルブ１０ａと接触しないよ
うに配置することが望ましく、本例では、帯域制限素子
５１を集光レンズ１１ａと一体に設けている。なお、帯
域制限素子５１を平行化レンズ９ａと一体に設けてもよ
い。

【００６９】帯域制限素子５１は、ライトバルブ１０ａ
に向かう光のうち、投写画像に不要な黄色・オレンジ色
波長域λ４の光を吸収し、赤色波長域λ３の赤色光Ｒを
透過して、投写画像の色再現性を向上させている。同時
に、帯域制限素子５１は、帯域制限素子５１の射出側に
配置されたダイクロイック膜１２ａにおいて、その分光
特性が有する入射角依存性によって生じる遷移波長域λ
５の光を吸収する。すなわち、帯域制限素子５１は、ダ
イクロイック膜１２ａに向かう光のうち、黄色・オレン
ジ色波長域λ４の光を除去するとともに、同時に遷移波
長域λ５の光も除去している。

【００７０】帯域制限素子５１がライトバルブ１０ａの
射出側で黄色・オレンジ色波長域λ４および遷移波長域
λ５の光を除去する以外の作用は、実施の形態１の場合
と同じである。前述したように実施の形態４によれば、
帯域制限素子として光吸収フィルターを用いた場合も、
実施の形態１〜実施の形態３の場合と同様の効果を得る
ことができる。

【００７１】（実施の形態５）この発明の実施の形態５
は、実施の形態１において、色光をライトバルブ１０ａ
およびクロスダイクロイック素子１２の方向に導く反射
ミラー（４５度折り返しミラー）に帯域制限素子の機能
を併せ持たせたものである。図２２は、この発明の実施
の形態５にかかるプロジェクタの概略構成を示す平面図
である。実施の形態５のプロジェクタＥは、実施の形態
１のプロジェクタＡにおいて、帯域制限素子１４および
反射ミラー７ａに代えて、ダイクロイックミラーである
帯域制限素子６１を備えたものである。その他の点につ
いては実施の形態１と同様である。

【００７２】帯域制限素子６１は、誘電体多層膜等で構
成され、ライトバルブ１０ａに向かう光のうち、投写画
像に不要な黄色・オレンジ色波長域λ４の光を透過し、
赤色波長域λ３の赤色光Ｒを反射して、投写画像の色再
現性を向上させている。同時に、帯域制限素子６１は、
帯域制限素子６１の射出側に配置されたダイクロイック
膜１２ａの角度依存性の影響を受ける遷移波長域λ５の
光を透過する。すなわち、帯域制限素子６１は、ダイク
ロイック膜１２ａに向かう光のうち、黄色・オレンジ色
波長域λ４の光を除去するとともに、同時に遷移波長域
λ５の光も除去している。

【００７３】ここで、ダイクロイックミラーである帯域
制限素子６１は、ダイクロイックミラーの入射角依存性
の影響を低減するために、傾斜膜となっている。帯域制
限素子６１が透過によって不要な光を除去する以外の作
用は、実施の形態１の帯域制限素子１４と同じである。
前述したように実施の形態５によれば、帯域制限素子を
反射ミラーとして用いた場合も、実施の形態１と同様の
効果を得ることができる。また、本実施の形態では、赤
色光路の反射ミラーに帯域制限素子としての機能を併せ
持たせているが、これに限定されない。例えば、ダイク
ロイック膜１２ｂを非傾斜膜とする場合には、青色光路
の反射ミラー（図１の反射ミラー７ｃや反射ミラー７
ｂ）に帯域制限素子としての機能を持たせても良い。

【００７４】（変形例）遷移波長域はダイクロイック膜
で合成する２つの色光の間に存在するため、遷移波長域
の光をカットする帯域制限素子の配置場所は、上述の各
実施の形態に限定されない。例えば、実施の形態１や実
施の形態２で説明したように、緑色光と赤色光との間に
存在する遷移波長域の光をカットするためには、帯域制
限素子を赤光路の１ヶ所に、或いは、緑光路の１ヶ所
に、更に或いは、赤光路と緑光路のそれぞれに配置する
など、多様な形態をとることができる。勿論、緑色光と
青色光との間に存在する遷移波長域の光をカットする場
合も同様である。

【００７５】上述した実施の形態では、帯域制限素子を
色分離光学系と色合成光学系との間に配置していたが、
光源と色分離光学系との間に配置することも可能であ
る。その場合、帯域制限素子は特定の波長域の光だけを
カットするようにＵ字型の分光特性を有するノッチフィ
ルターであることが望ましい。

【００７６】ところで、上述した実施の形態では、ダイ
クロイック膜をＸ字状に配置して成るクロスダイクロイ
ックプリズムやクロスダイクロイックミラーを色合成光
学系として用いたプロジェクタの例について説明した
が、本発明は、２つのダイクロイック膜を平行に配置し
て成る色合成光学系を用いたプロジェクタにも適用する
ことが可能である。

【００７７】また、上述した実施の形態では、透過型の
光変調装置を用いたプロジェクタの例について説明した
が、本発明は、他の光変調装置を用いたプロジェクタに
も適用することが可能である。例えば、マイクロミラー
によって画素が構成された反射型の光変調装置、光変調
層に液晶を用いた反射型の光変調装置（反射型液晶ライ
トバルブ）、散乱性を制御することで画像表示を行う散
乱型光変調装置などである。もちろん、使用する光変調
装置の種類に応じて色分離光学系や色合成光学系の配置
の仕方は変化するが、何れの構成に対しても、本発明を
適用することが可能である。

【００７８】さらに、プロジェクタとしては、投写面を
観察する方向から画像投写を行う前方投写型プロジェク
タ、および投写面を観察する方向とは反対側から画像投
写を行う背面投写型プロジェクタがあるが、実施の形態
１〜実施の形態５の構成は、いずれのプロジェクタにも
適用可能である。

【００７９】さらにまた、前述した青色波長域，緑色波
長域および赤色波長域の範囲は特に限定されず、たとえ
ば、４００ｎｍ〜５００ｎｍを青色波長域とし、５００
ｎｍ〜５６０ｎｍを緑色波長域とし、５６０ｎｍ〜６１
０ｎｍを黄色・オレンジ色波長域とし、６１０ｎｍ〜７
００ｎｍを赤色波長域としてもよい。すなわち、各色の
波長域の範囲および不要な波長域の範囲は、任意に設定
することができる。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のプロジ
ェクタによれば、非テレセントリックな投写レンズを使
用しつつ入射角依存性を低減することができるため、色
ムラを低減しつつ、投写レンズを小型化し、コストを低
減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１にかかるプロジェクタ
の概略構成を示す平面図である。

【図２】実施の形態１にかかる色分離光学系による光の
分離を示す図である。

【図３】実施の形態１にかかる帯域制限素子の分光特性
を示す図である。

【図４】図１に示したクロスダイクロイック素子の概略
構成を示す平面図である。

【図５】実施の形態１にかかるダイクロイック膜に対す
る光の入射を説明する説明図である。

【図６】実施の形態１にかかるダイクロイック膜の分光
特性の入射角依存性を示す図である。

【図７】実施の形態１にかかる他のダイクロイック膜に
対する光の入射を説明する説明図である。

【図８】実施の形態１にかかる他のダイクロイック膜の
分光特性を示す図である。

【図９】実施の形態１にかかる他のダイクロイック膜の
拡散光に対する分光特性を示す図である。

【図１０】図１に示した投写レンズの概略構成を示す平
面図である。

【図１１】実施の形態１にかかる帯域制限素子による波
長域除去を説明する説明図である。

【図１２】この発明の実施の形態２にかかるプロジェク
タの概略構成を示す平面図である。

【図１３】実施の形態２にかかる色分離光学系による光
の分離を示す図である。

【図１４】実施の形態２にかかる帯域制限素子３２の分
光特性を示す図である。

【図１５】実施の形態２にかかる帯域制限素子１４’の
分光特性を示す図である。

【図１６】実施の形態２にかかる帯域制限素子１４’に
よる波長域除去を説明する説明図である。

【図１７】実施の形態２にかかる帯域制限素子３２によ
る波長域除去を説明する説明図である。

【図１８】この発明の実施の形態３にかかるプロジェク
タの概略構成を示す平面図である。

【図１９】実施の形態３にかかる色分離光学系による光
の分離を示す図である。

【図２０】実施の形態３にかかる帯域制限素子の分光特
性を示す図である。

【図２１】この発明の実施の形態４にかかるプロジェク
タの概略構成を示す平面図である。

【図２２】この発明の実施の形態５にかかるプロジェク
タの概略構成を示す平面図である。

【図２３】従来のプロジェクタの概略構成を示す平面図
である。

【図２４】図２３に示した投写レンズの概略構成を示す
平面図である。

【符号の説明】

１ 光源 １ａ 光源ランプ １ｂ 凹面鏡 ２，３ フライアイレンズ ４ インテグレータ ６ａ，６ｂ，３１ ダイクロイックミラー ７ａ，７ｂ，７ｃ 反射ミラー ８ａ，８ｂ リレーレンズ ９ａ，９ｂ，９ｃ 平行化レンズ １０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ ライトバルブ １１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 集光レンズ（フィール
ドレンズ） １２，４３ クロスダイクロイック素子 １２ａ，４２ ダイクロイック膜（非傾斜膜） １２ｂ ダイクロイック膜（傾斜膜） １３ 投写レンズ １３ａ 瞳中心 １３ｂ 主光線 １３ｃ 軸外主光線 １４，１４’，３２，４１，５１，６１ 帯域制限素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｂ 33/12 Ｇ０３Ｂ 33/12 Ｆターム(参考） 2H048 AA01 AA15 AA16 AA18 AA24 AA25 AA29 2H088 EA12 HA11 HA13 HA24 MA01 MA04 MA20 2H091 FA01Z FA05Z FA15Z FA34Z FD01 FD24 LA03 LA11 LA16 LA20 MA07

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、 前記光源から射出された光を第１〜第３の波長域の光に
   分離する色分離光学系と、 前記色分離光学系によって分離された前記三つの波長域
   の光のうち、最も高波長域である第１の波長域の光を変
   調する第１の光変調装置と、 前記色分離光学系によって分離された前記三つの波長域
   の光のうち、中間の波長域である第２の波長域光を変調
   する第２の光変調装置と、 前記色分離光学系によって分離された前記三つの波長域
   の光のうち、最も低波長域である第３の波長域の光を変
   調する第３の光変調装置と、 前記第１の波長域の光を反射し前記第２の波長域の光を
   透過する第１のダイクロイック膜と、前記第３の波長域
   の光を反射し前記第２の波長域の光を透過する第２のダ
   イクロイック膜とをＸ字状に有し、前記第１〜第３の光
   変調装置によって変調された三つの波長域の光を合成す
   るクロスダイクロイック素子と、 前記第１または第２のダイクロイック膜に向かう光のう
   ち、前記第１または第２のダイクロイック膜の分光特性
   が有する入射角依存性によってカットオフ波長が変化す
   る波長域の光を除去する帯域制限素子と、 前記クロスダイクロイック素子が合成した光を投写する
   非テレセントリックな投写レンズと、 を具備することを特徴とするプロジェクタ。
2. 【請求項２】 光源と、 前記光源から射出された光を第１〜第３の波長域の光に
   分離する色分離光学系と、 前記色分離光学系によって分離された前記三つの波長域
   の光のうち、最も高波長域である第１の波長域の光を変
   調する第１の光変調装置と、 前記色分離光学系によって分離された前記三つの波長域
   の光のうち、中間の波長域である第２の波長域光を変調
   する第２の光変調装置と、 前記色分離光学系によって分離された前記三つの波長域
   の光のうち、最も低波長域である第３の波長域の光を変
   調する第３の光変調装置と、 前記第１〜第３の波長域の光を合成する第１および第２
   のダイクロイック膜と、 前記第１または第２のダイクロイック膜に向かう光のう
   ち、前記第１または第２のダイクロイック膜の分光特性
   が有する入射角依存性によってカットオフ波長が変化す
   る波長域の光を除去する帯域制限素子と、 前記第１および第２のダイクロイック膜が合成した光を
   投写する非テレセントリックな投写レンズと、 を具備することを特徴とするプロジェクタ。
3. 【請求項３】 前記帯域制限素子は、前記第１の波長域
   の光の光路中に配置されていることを特徴とする請求項
   １または２に記載のプロジェクタ。
4. 【請求項４】 前記帯域制限素子は、前記第１の波長域
   の光の光路中と、前記第２の波長域の光の光路中に配置
   されていることを特徴とする請求項１または２に記載の
   プロジェクタ。
5. 【請求項５】 前記第１のダイクロイック膜は非傾斜膜
   であり、前記第２のダイクロイック膜は傾斜膜であるこ
   とを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のプロジ
   ェクタ。
6. 【請求項６】 前記帯域制限素子は、前記第１の波長域
   の光の光路中と、前記第３の波長域の光の光路中に配置
   されていることを特徴とする請求項１に記載のプロジェ
   クタ。
7. 【請求項７】 前記第１のダイクロイック膜と前記第２
   のダイクロイック膜とは非傾斜膜であることを特徴とす
   る請求項６に記載のプロジェクタ。
8. 【請求項８】 前記帯域制限素子は、前記遷移波長域の
   光を反射する光反射フィルターであることを特徴とする
   請求項１〜７のいずれかに記載のプロジェクタ。
9. 【請求項９】 前記帯域制限素子は、前記遷移波長域の
   光を吸収するする光吸収フィルターであることを特徴と
   する請求項１〜７のいずれかに記載のプロジェクタ。
10. 【請求項１０】 前記第１〜第３の光変調装置との入射
    側にそれぞれ平行化レンズが設けられ、前記帯域制限素
    子は、前記平行化レンズと一体に設けられたことを特徴
    とする請求項８または９に記載のプロジェクタ。
11. 【請求項１１】 前記第１〜第３の光変調装置と前記第
    １および第２のダイクロイック膜との間にそれぞれ集光
    レンズが設けられ、前記帯域制限素子は、前記集光レン
    ズと一体に設けられたことを特徴とする請求項８または
    ９に記載のプロジェクタ。
12. 【請求項１２】 前記帯域制限素子は、前記第１または
    第２のダイクロイック膜に光を導く折り返しミラーとし
    て設けられ、前記遷移波長域の光を透過させることを特
    徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のプロジェク
    タ。
13. 【請求項１３】 前記帯域制限素子は、傾斜膜を有する
    ことを特徴とする請求項１２に記載のプロジェクタ。