WO2002101457A1 - Dispositif d'eclairage et dispositif d'affichage d'images de type projection - Google Patents

Dispositif d'eclairage et dispositif d'affichage d'images de type projection Download PDF

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WO2002101457A1
WO2002101457A1 PCT/JP2002/005745 JP0205745W WO02101457A1 WO 2002101457 A1 WO2002101457 A1 WO 2002101457A1 JP 0205745 W JP0205745 W JP 0205745W WO 02101457 A1 WO02101457 A1 WO 02101457A1
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primary colors
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Hirohisa Ishino
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Sony Corporation
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    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems

Definitions

  • the present invention provides an illumination device for emitting light of three primary colors including light of wavelength components corresponding to the three primary colors: if: and the light of three primary colors emitted from the illumination device
  • the present invention relates to a projection-type image display device that displays a color image by projecting a light.
  • red (R) obtained by using three image display panels such as a liquid crystal display panel (LCD) and separating white light with a color separation mirror (dichroic mirror) in each of these image display panels
  • a projector system has been proposed that allows each primary color light of green (G) and blue (B) to be incident correspondingly, and further combines the luminous flux transmitted through these image display panels and projects it on a screen. ing.
  • adjustment of the white chromaticity of the projection light that is, adjustment of the white balance can be realized by adjusting the light amount ratio of each primary color light.
  • adjusting the light amount ratio of each primary color light there is a method of changing the electric drive level of the display device of each primary color channel depending on the channel.
  • a transmissive filter such as an ND (Neutral Density) filter in the optical path of the channel that needs light reduction.
  • the contrast should be higher than the above-mentioned electrical adjustment method. And become possible.
  • this method requires an optical light reduction means such as an ND filter by the number of channels required for light reduction, which complicates the configuration, resulting in an increase in the number of parts and manufacturing processes. There's a problem. Also, with regard to contrast, we can not expect the performance beyond the contrast obtained without lowering the LCD panel drive level.
  • the lighting equipment and the projection equipment that can adjust the white chromaticity of the projection light with a simple configuration, and can realize good contrast, have not been realized yet.
  • Disclosure of the Invention Therefore, the present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and it is possible to adjust the white chromaticity of the projection light with a simple configuration, and to realize a good contrast. It aims at providing a lighting installation and a projection type video display.
  • An illumination device for achieving the above object is an illumination device that emits light of three primary colors including light of wavelength components corresponding to the three primary colors, comprising: a light source for emitting light of three primary colors; Of the three primary colors and selectively attenuates or shields the light of the wavelength component corresponding to at least one of the three primary colors, and transmits the light of the other wavelength components. And a wavelength selective optical stop filter provided with a region forming a predetermined stop.
  • the illumination apparatus configured as described above is a wavelength selective optical system including a light separating filter such as a dichroic filter designed to change the diameter of the optical diaphragm according to the wavelength component of the illumination light.
  • a light separating filter such as a dichroic filter designed to change the diameter of the optical diaphragm according to the wavelength component of the illumination light.
  • An illumination device for achieving the above object is an illumination device K for emitting three primary color lights including light of wavelength components corresponding to the three primary colors, and a light source for emitting three primary color lights; Of the three primary color lights emitted from the light source, A pair of fly eye lenses for equalizing the output of the three primary colors by transmitting through a plurality of lens elements, and a pair of fly eye lenses disposed adjacent to the fly eye lens on the side far from the light source A wavelength selective optical filter provided with a region for selectively reducing or blocking light of a wavelength component corresponding to at least one of three primary colors contained in light and transmitting light of other wavelength components
  • the light source uses a wavelength selective optical filter consisting of a spectral filter such as a dichroic filter designed to change the transmission area of the optical filter according to the wavelength component of the illumination light. It is possible to reduce the brightness of the primary color light and to adjust the brightness of the primary color light freely.
  • a wavelength selective optical stop filter provided with the light source; color separation means for separating the three primary color lights output from the wavelength selective optical stop filter into light of wavelength components corresponding to the respective three primary colors;
  • the three image display panels that modulate the light of the wavelength component corresponding to each of the three primary colors based on the video signal, and the light of the wavelength component corresponding to each of the three primary colors modulated by each image display panel Color combining method to be combined into one, and color combination It is characterized in further comprising a projection lens for projecting the light synthesized by means on the screen.
  • the illumination device is a wavelength including a spectral filter such as a dichroic filter designed to change the diameter of the optical diaphragm according to the wavelength component of the illumination light.
  • a spectral filter such as a dichroic filter designed to change the diameter of the optical diaphragm according to the wavelength component of the illumination light.
  • a wavelength selective optical filter that selectively attenuates or shields light of wavelength components corresponding to colors and is provided with a region that transmits light of other wavelength components;
  • Color separation means for separating primary color light into light of wavelength components corresponding to the respective three primary colors, and light of wavelength components corresponding to each of the three primary colors separated by the color separation means are modulated based on the video signal
  • the lighting device is a wavelength including a spectral filter such as a dichroic filter designed to change the transmission region of the optical filter according to the wavelength component of the illumination light.
  • a spectral filter such as a dichroic filter designed to change the transmission region of the optical filter according to the wavelength component of the illumination light.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an optical system of a liquid crystal projector 1 to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a view for explaining a fly's eye lens and a wavelength selective optical stop filter.
  • FIG. 3 is a plan view of the wavelength selective optical stop filter in FIG. 1 as viewed from the lamp side.
  • FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the wavelength and the transmittance of a wavelength selective optical stop filter that transmits light in all bands.
  • FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the wavelength and the transmittance of a wavelength selective optical stop filter that transmits only red light.
  • FIG. 6 is a diagram showing a state in which the blue light and the green light can pass through only to the region A and is dimmed.
  • FIG. 7 is a diagram showing an optical path of red light.
  • FIG. 8 is a plan view showing a wavelength selective optical stop filter subjected to area division in a form roughly fitted to the outline of each lens element of a fly's eye lens.
  • FIG. 9 is a plan view showing an example of a wavelength selective optical stop filter divided into three regions.
  • FIG. 10 is a plan view showing an example of a wavelength selective optical stop filter subjected to mosaic division.
  • FIG. 11 is a plan view showing an example of the wavelength selective light filter randomly obtained for each small area.
  • FIG. 12 is a configuration diagram showing a modified example to which the present invention is applied in which the fly-eye lens and the PS converter are removed and the wavelength selective optical stop filter is formed on the main surface of the main condenser lens.
  • FIG. 13 is a block diagram showing another modification to which the present invention is applied to make the optical path length uniform by using a mirror instead of the relay lens.
  • FIG. 14 is a configuration diagram showing still another modified example to which the present invention for combining primary color light using mirrors instead of cross prisms is applied.
  • FIG. 15 is a configuration diagram showing still another modified example to which the present invention having an optical system using a reflective liquid crystal panel is applied.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the projection type image display device to which the present invention is applied is an illumination device 2 for emitting illumination light including three primary color lights and illumination light emitted from the illumination device 2 for three primary colors green (G Main condenser lens 6, leading to the liquid crystal panel 10 corresponding to each primary color luminous flux, blue (B), red (R), lead dichroic mirror 7, 8 1, 1 5, 1 7, channel condenser lens 9, 1 2, 1 8 Laerens: 1. 4, 16 and cross prism 20 and projection lens 2 1 are provided.
  • G Main condenser lens 6, leading to the liquid crystal panel 10 corresponding to each primary color luminous flux, blue (B), red (R), lead dichroic mirror 7, 8 1, 1 5, 1 7, channel condenser lens 9, 1 2, 1 8 Laerens: 1. 4, 16 and cross prism 20 and projection lens 2 1 are provided.
  • optical systems such as the illumination device 2, the liquid crystal panels 10 0, 13 3, and the main condenser lens 6 are fixed and disposed in a housing (not shown).
  • the illumination device 2 includes a lamp 1 for emitting three primary colors, a pair of fly-eye lenses 3 and 4 for equalizing the illuminance distribution of the three primary colors, a PS converter 5 for aligning polarization components of the three primary colors, and wavelength selective optics An iris filter 22 is provided.
  • the lamp 1 emits, as illumination light, three primary color lights including red light, blue light and green light, which are required for color image display.
  • the lamp 1 includes a light emitter 1 a that emits light of three primary colors, and a reflector l b that reflects and condenses light emitted from the light emitter.
  • the luminous body la for example, an extra-high pressure mercury lamp, a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, etc. are used.
  • the reflector l b is preferably shaped to have a high light collection efficiency, for example, a shape of a rotationally symmetric surface such as a rotation parabolic mirror.
  • the fly-eye lenses 3 and 4 equalize the illuminance distribution of the light emitted from the lamp 1 within the effective area of the liquid crystal panels 10, 1 3 and 1 9, that is, the display area. It is supposed to illuminate.
  • Such fly eye lenses 3 and 4 are also referred to as a microphone lens array, and are formed by combining convex lenses, which are a plurality of small lens elements, in a matrix, and each lens of the fly eye lens 3 on the lamp 1 side is combined.
  • the corresponding lens elements of the fly's-eye lens 4 uniformly illuminate the inside of the effective area of the liquid crystal panels 10, 13 and 19 by the illumination light of the lamp 1 output from the lens element.
  • the fly's eye lenses 3 and 4 have one main surface being a flat surface and the other main surface being a convex surface of the lens element, and for example, the flat surface is disposed to face each other. ing.
  • the PS converter 5 is configured to align the polarization components of the illumination light in order to effectively utilize the illumination light emitted from the lamp 1.
  • PS converter 5 is a ⁇ 2 board or
  • the polarization beam splitter is configured by, for example, to convert P-polarized light into S-polarized light, and among incident illumination light, it transmits S-polarized light and also P-polarized light. Since the light is converted into S-polarized light and output, it is possible to convert all the illumination light into S-polarized light.
  • the PS converter 5 is an optical element arranged to improve the brightness by aligning the polarization components of the light for illuminating the liquid crystal panel in an illumination device using polarized light such as a liquid crystal panel.
  • the wavelength selective optical stop filter 22 is formed of a spectral filter such as a dichroic filter designed so that regions having different transmittances form an optical stop according to the wavelength of the illumination light.
  • the wavelength selective optical diaphragm filter 2 2 changes the F-number, which is an indicator of the brightness of the illumination light, by changing the diameter of the diaphragm of the optical diaphragm according to the wavelength of the illumination light. Adjustment of the wavelength of Such a wavelength selective light stop filter 22 is provided on the plane side of the fly's eye lens 4 corresponding to the position of the pupil of the illumination optical system.
  • a region of different transmittance is formed according to the wavelength of the illumination light along the outer shape of the lens element.
  • the F value is a value that is inversely proportional to the aperture diameter, that is, a value that is inversely proportional to the brightness of the illumination light.
  • the main condenser lens 6 is a convex lens that condenses the illumination light transmitted through the PS converter 5.
  • the main condenser lens 6 and the channel condenser lenses 9, 12 and 18 collect the respective primary color lights in the liquid crystal panels 10, 13 and 19 respectively. It is made to shine.
  • the dichroic mirror 7 is a blue light corresponding to the blue wavelength component of the illumination light incident through the fly eye lens 3, the wavelength selective optical aperture filter 22, the fly eye lens 4, the PS converter 5 and the main condenser 6. It has a function of separating blue light flux 23 which is a light flux of light and light flux of primary color light corresponding to wavelength components of other colors.
  • the projection type image display apparatus further comprises a mirror 11, a channel condenser lens 12 and a liquid crystal panel 13 in order along the optical path of the blue light beam 23 separated by the dichroic mirror 7. ing.
  • the mirror 11 is adapted to reflect the blue light flux 23 separated by the dichroic mirror 7 toward the liquid crystal panel 13.
  • the channel condenser lens 12 is adapted to condense the blue light flux 23 reflected by the mirror 11 onto the liquid crystal panel 13.
  • the liquid crystal panel 3 has a function of spatially modulating the blue light flux 23 incident through the mirror 11 and the channel condenser lens 12 in accordance with the video signal corresponding to blue.
  • the projection type image display apparatus further includes a dichroic mirror 8 along the optical path of the light flux corresponding to the wavelength component of the other color separated by the dichroic mirror 7.
  • the dichroic mirror 8 is a red light corresponding to the green light beam 24 which is a light beam of green light corresponding to the wavelength component of the other color and a red light component corresponding to the wavelength component of the other color which has entered. It has a function of separating into red luminous flux 2 5 which is luminous flux of.
  • the projection type image display apparatus further comprises a channel condenser lens 9 and a liquid crystal panel 10 in order along the optical path of the green luminous flux 24 separated by the dichroic aperture mirror 8.
  • the channel condenser lens 9 focuses the green luminous flux 24 separated by the dichroic mirror 8 on the liquid crystal panel 10.
  • the liquid crystal panel 10 has a function of spatially modulating and transmitting the green luminous flux 24 incident through the channel condenser lens 9 in accordance with the video signal corresponding to green.
  • the projection type image display apparatus further comprises a relay lens 14, a mirror 15, a relay lens 16, and a mirror 1 along the optical path of the red light flux 25 separated by the dichroic mirror 8. 7 and channel condenser lens 1 8 and liquid crystal panel 1 9 are provided in order.
  • the mirror 15 is separated by the dichroic mirror 8, and reflects the red light flux 25 incident through the relay lens 1-4 toward the mirror 1 7 through the relay lens 16.
  • the mirror 17 reflects the red light flux 25 incident through the relay lens 16 toward the liquid crystal panel 19.
  • the liquid crystal panel 1 9 is reflected by the mirror 1 1 7 and enters through the channel condenser lens 1 8 a red light flux 2 5 And has a function of spatially modulating according to the video signal corresponding to red.
  • the relay lenses 14 and 16 disposed along the optical path of the red luminous flux 25 have the optical path length of the red luminous flux 25 longer than the optical path lengths of the blue luminous flux 23 and the green luminous flux 24, The optical path lengths of these luminous fluxes from the lamp 1 are corrected so as to be apparently identical.
  • this projection type image display apparatus combines the blue light beam 23, the green light beam 24 and the red light beam 25 at a position where the light paths of the color light beam 23, the green light beam 24 and the red light beam 25 intersect. It has a cross prism 20 having a function, and a projection lens 21 for projecting the combined light emitted from the cross prism 20 toward a screen not shown.
  • the cross prism 20 has an incident surface 20 a on which the blue luminous flux 23 is incident through the liquid crystal panel 13 and an incident surface 20 b on which the green luminous flux 24 is incident through the liquid crystal panel 10.
  • the liquid crystal panel 19 has an incident surface 20 c on which the red luminous flux 25 is incident, and an exit surface 20 d opposed to the projection lens 21.
  • the cross prism 20 combines the luminous fluxes of the three colors incident on the entrance faces 20a, 20b and 20c and emits the combined light from the exit face 20d.
  • wavelength selective optical diaphragm filter 22 will be described in more detail below.
  • a plan view of the wavelength selective optical stop filter 22 as viewed from the lamp 1 side, that is, a plan view as viewed from the optical axis direction is shown in FIG.
  • the wavelength selective optical diaphragm filter 22 is set such that the wavelength selectivity of the dichroic filter is different between the region A located at the center in FIG. 3 and the region B located at the periphery of the region A. .
  • the entire band transmission as shown in FIG. 1 The case where the characteristic to transmit the green luminous flux 24 and the red luminous flux 25 is given and the characteristic to transmit only the red luminous flux as shown in FIG. 5 is given to the region B will be described.
  • the amount of light of the green wavelength component and the blue wavelength component is large relative to the light amount of the red wavelength component, and the green and blue light is irradiated as a whole.
  • the red light flux 25 passes through the entire area shown in FIG. 3, that is, the area A and the area B.
  • the blue light flux 23 and The green luminous flux 24 can transmit only a part of the area A shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 6, among the illumination light emitted from the lamp, the blue light and the green light are limited by the wavelength selective optical diaphragm filter 22 to a region which can substantially pass only to the region A, ie, Because the diameter of the light stop is limited, the F value as illumination light is larger than that of red light. As a result, the spread angles of the blue and green light beams decrease, and as a result, the blue light and the green light are reduced. Next, as shown in FIG. 7, since the red light is not limited in the area that can be transmitted, it has the same brightness as when the wavelength selective optical stop filter 22 is not included.
  • the wavelength selective optical diaphragm filter 22 can adjust the white balance to reduce the blue light and the green light.
  • the wavelength selective optical iris filter 2 2 the illumination optical system pupil position!
  • a light beam L even if the boundary 2 2 a of the region of the wavelength selective optical aperture filter 2 2 is deviated from the outline of the lens element.
  • the region 22 b approximately the same amount of luminous flux is reduced.
  • the wavelength selective optical stop filter 22 is disposed close to the fly's eye lens 4 which is the position of the pupil of the illumination optical system, the liquid crystal panels 10 0 1 13 9 The luminous flux toward the light can be kept uniform.
  • a wavelength selective optical diaphragm filter having different transmittance depending on the wavelength so as to include the light flux between the corresponding lens elements of the fly eye lenses 3 and 4. If the area forming the 2nd aperture is provided, the uniformity of the illumination light can be maintained, and the space can be used effectively.
  • the projection type image display apparatus configured as described above was emitted from the lamp 1 The operation of each part will be described along the optical path of the illumination light.
  • the illumination light emitted from the lamp 1 includes red light, green light, and blue light components that are the three primary colors of light, includes red light, green light, and amber light, and is led to the fly eye lens 3.
  • the light is condensed by the lens element of the above and enters the wavelength selective optical aperture filter 22.
  • red light is transmitted as it is to the wavelength selective optical diaphragm filter 22, and green light and blue light can not be transmitted through the region B, and are narrowed by the wavelength selective optical diaphragm filter 22.
  • the light enters the fly's eye lens 4, is condensed by the respective lens elements of the fly's eye lens 4, makes the illuminance distribution uniform and transmits, and enters the PS converter 5.
  • the illumination light incident on the PS converter 5 is P-polarized light as it is transmitted, and the S-polarized light is converted to P-polarized light, and is incident on the main capacitor 6 as all 1 ] polarized light.
  • the light is condensed by the main condenser 6 and is incident on the dichroic mirror 7.
  • the illumination light incident on the dichroic mirror 7 is reflected by the blue light and guided to the mirror 11, and the other primary light, that is, the red light and the green light are transmitted and guided to the dichroic mirror 8. It is eaten.
  • the blue light incident on the mirror 1 1 is reflected by the mirror 1 1, enters the channel condenser lens 1. 2, and is condensed on the liquid crystal panel 1 3 by the channel condenser lens 1 2 to produce a liquid crystal panel.
  • the light is spatially modulated according to the video signal corresponding to blue by 13 and transmitted, and the light is incident from the incident surface 20 a of the cross prism 20.
  • the green light and the red light incident on the dichroic mirror 8 are reflected and guided to the channel condenser 9, and the remaining primary light, that is, the red light is transmitted and guided to the relay lens 14.
  • the green light incident on the channel capacitor 9 is collected on the liquid crystal panel 10, spatially modulated by the liquid crystal panel 10 according to the video signal corresponding to green, and transmitted, and the incident surface of the cross prism 20 Incident from 2 0 b.
  • the red light incident on relay lens 14 passes through relay lens 14, is reflected by mirror 15, is incident on relay lens 16, and passes through relay lens 16. It is reflected by the mirror 17 and enters the channel capacitor 18.
  • the red light 25 incident on the channel condenser 18 is condensed on the liquid crystal panel 19, spatially modulated according to the video signal corresponding to red by the liquid crystal panel 19, and transmitted, and the cross prism 2 It enters from 0 entrance plane 2 0 c.
  • the blue light, green light and red light incident on the cross prism 20 are synthesized by the cross prism 20 and emitted from the exit surface 20 d as a synthesized light, and the screen is projected by the projection lens 21. Projected
  • the projection type image display apparatus reduces the light of this wavelength component by narrowing the light of the specific wavelength component by the wavelength selective optical diaphragm filter 22 and separates the light into three light paths.
  • the light of each wavelength component is modulated by the liquid crystal panel corresponding to each wavelength component, and the projection lens 21 can display an image according to the image signal on the screen.
  • the projection type image display apparatus When adjusting the white balance of the projection light projected onto the screen, it is necessary for the projection type image display apparatus to adjust the ratio of the illuminance value of each primary color light.
  • a wavelength is used to reduce light by narrowing the luminous flux into regions having different transmittances according to the wavelength components.
  • the selective optical diaphragm filter 2 2 is used as a means for reducing primary color light with a large illuminance value.
  • the selective optical diaphragm filter 2 2 is used as a means for reducing primary color light with a large illuminance value.
  • the selective optical diaphragm filter 2 2 is used as a means for reducing primary color light with a large illuminance value.
  • the selective optical diaphragm filter 2 2 is used. That is, in the projection type image display apparatus, the wavelength selective optical diaphragm filter 22 changes the aperture diameter of the wavelength components of the three primary colors, that is, between channels, and adjusts the extinction ratio of each primary color.
  • liquid crystal devices such as liquid crystal panels 10, 13 and 19 have so-called pretilts in which liquid crystal molecules have a slight angle with respect to the panel surface, and thus the angle of incident light is on the panel surface.
  • the desired spatial modulation characteristics can not be obtained.
  • the wavelength selective optical diaphragm filter 22 since the channel reduced by the wavelength selective optical diaphragm filter 22 is narrowed by the wavelength selective optical diaphragm filter 22, the F value can be increased, and the spread angle of the light flux can be increased.
  • the inclination of the incident light with respect to the direction perpendicular to the panel surface of the liquid crystal panels Contrast can be improved.
  • the projection type image display apparatus can achieve both the adjustment of the white balance and the improvement of the contrast.
  • a wavelength selective optical diaphragm filter comprising a spectral filter such as a dichroic filter designed to change the diaphragm diameter of the optical diaphragm in accordance with the wavelength of the illumination light in the portion of the illumination system 2
  • the wavelength selective optical aperture filter 22 can be changed according to the setting, but according to the wavelength component of the illumination light, it selectively transmits only primary color light of a predetermined wavelength component among the three original color lights. The primary color light of the other wavelength components is not transmitted. Therefore, the wavelength selective optical diaphragm filter 22 can narrow down the primary color light of the specific wavelength component, and this makes it possible to freely adjust the illuminance. Then, since the F value of the channel subjected to the light reduction adjustment becomes large, the spread angle of the light flux decreases, and the contrast can be improved when the liquid crystal panel is used for the display device.
  • the number of parts does not increase as compared with the conventional method in which the ND filter is inserted for each channel, so that the projection type image display apparatus does not have a complicated configuration, and It can be manufactured inexpensively.
  • the area division of the wavelength selective optical diaphragm filter 22 is as shown in FIG. It is preferable to divide and arrange in the small area 3 1 corresponding to each lens element unit of the fly-eye lens 4.
  • the small area 31 has a shape that roughly matches the outer shape of the lens element.
  • the small regions 31 divided into a grid shape in FIG. 8 correspond to each lens element of the Briey lens 4 and follow the outer shape of each lens element, that is, a wavelength selective optical diaphragm filter in lens element units. Area division is performed.
  • the wavelength selective optical stop filter 22 can obtain the above-described effects.
  • the uniformity of the wavelength selective optical aperture filter 22 and the fly-eye lens 4 illumination light can be further improved. Is possible.
  • by subjecting the wavelength selective optical diaphragm filter 22 to area division in this way when reducing the light of a specific channel, color unevenness of the video screen does not occur.
  • the optical aperture is performed for each lens element unit of the fly eye lens 4 to prevent the above-mentioned effects without impairing the uniformity of the projection image. It becomes possible to obtain.
  • the above-described projection type image display apparatus has been described by way of an example in which the wavelength selective optical diaphragm filter 22 is divided into two regions of the region A and the region B in FIG.
  • the number of divisions of the two areas is not limited to two, and may be divided into three as shown in FIG. This makes it possible to finely adjust the aperture diameter of the optical aperture for each channel.
  • the light intensity of the green light and the blue light is stronger than that of the red light. Then green light will be the strongest.
  • the wavelength selective optical stop filter 22 is divided into three at about the center, region C, region D outside region C, region E further outside region D, and region E.
  • the wavelength selective optical diaphragm filter 2 2 has a characteristic to transmit the entire band, that is, red light, green light and blue light, in the region C located in the approximate center, and is located at the periphery of the region C It is set such that the region D has the characteristic of transmitting only red light and blue light, and the region E located at the outermost periphery has the characteristic of transmitting only red light.
  • Such a wavelength selective optical stop filter 22 reduces the stop diameter for the green light to be most reduced by reducing the stop diameter of the optical stop in three steps according to the wavelength components. Next, the aperture diameter for blue light to be reduced can be made larger than the aperture diameter for green light and reduced, and red light that is not desired to be reduced can be transmitted as it is.
  • the wavelength selective optical stop filter 22 adjusts the amount of light reduction for each of the three primary color lights, for example, when using a metal halide lamp or an extra-high pressure mercury lamp. It is possible to adjust the white balance more finely.
  • the region D may have a characteristic to transmit only the red light and the green light according to the wavelength characteristic of the lamp 1.
  • the division number of the region of the wavelength selective optical diaphragm filter 22 is not necessarily rectangular as shown in FIG. 3, FIG. 8 and FIG. As shown in FIG. 10, it is also possible to carry out a division having a mosaic shape.
  • the projection type image display apparatus described above is a wavelength selective optical stop filter 22.
  • the number of divisions of the region is not divided into regular regions, for example, as shown in FIG. An area may be provided.
  • the filter area is provided randomly for each small area 31
  • the case where the small areas 31 are provided randomly is different from the function of the optical stop, and such wavelength selectivity
  • the optical stop filter 2 2 will be described as the wavelength selective optical filter 4 1.
  • the wavelength selective optical filter 41 is randomly provided in the small area 31 corresponding to the lens element unit of the fly's eye lens 4.
  • the light transmitted through one lens element of the fly's-eye lens 4 becomes illumination light that illuminates each part of the liquid crystal panel.
  • the fly-eye lens 4 is designed to make the illuminance distribution uniform by superimposing the light transmitted through each lens element on the liquid crystal panel. Therefore, by blocking a desired wavelength for each lens element, the whole is realized.
  • a wavelength selective optical filter 41 has a light reduction function.
  • the wavelength selective optical filter 41 can adjust the transmittance of a desired wavelength by the number of small regions 31 provided with the filter region, and fine adjustment of the transmittance is easy.
  • wavelength selective optical filter 41 By providing the wavelength selective optical filter 41 in the above-described projection type image display apparatus, it is possible to easily perform the adjustment of the white balance described above, and it is not necessary to provide the ND filter in each channel. .
  • the wavelength selective optical filter 4 1 is formed by a dichroic coating or the like on the flat side of the fly's eye lens 4. It is made or placed around the fly eye lens 4.
  • the fly's eye lenses 3 and 4 described above are optical means for obtaining uniform illumination, and the light beam after passing through the fly's eye lens 4 is almost parallel light c.
  • an optical system that does not place importance on the uniformity of the lens it is possible to use a lamp that emits substantially parallel light instead of obtaining uniform substantially parallel light from the lamp 1 using the fly eye lenses 3 and 4.
  • the presence or absence of the fly eye lenses 3 and 4 does not affect the realization of the present invention.
  • the PS converter 5 is an optical element disposed for the purpose of improving the brightness by aligning the polarization direction of the light illuminating the liquid crystal panel in an illumination device using polarized light such as a liquid crystal panel. It is.
  • FIG. 12 shows a modification in which the fly's eye lenses 3 and 4 and the PS converter 5 are removed in FIG. 1 and the wavelength selective optical aperture filter 22 is formed on the main lens of the main condenser lens 6. That is, in the modification shown in FIG. 12, the lighting device 2 is configured by the lamp 1 and the main condenser lens 6 having the wavelength selective optical narrowing filter 22 formed on the main surface.
  • the illumination light emitted from the lamp 1 includes red light, green light, and blue light which are the three primary colors of light, includes red light, green light, and blue light, is guided to the main condenser lens 6, and is collected by the main condenser 6. The light is emitted and enters a wavelength selective optical stop filter 22 provided on the main surface of the main capacitor 6.
  • red light is transmitted as it is to the wavelength selective optical diaphragm filter 22, and green light and blue light can not be transmitted through the region B, and are narrowed by the wavelength selective optical diaphragm filter 22.
  • It enters dichroic mirror 1 7.
  • the illumination light that has entered the dichroic mirror 7 is reflected by the blue light and guided to the mirror 11, and the other primary colors, that is, red light and green light, are transmitted to the dichroic mirror 8. Led.
  • the blue light incident on mirror 1 1 is reflected by mirror 1 1, enters channel capacitor lens 1 2, and is condensed on liquid crystal panel 1: 5 by this channel condenser lens 1 2.
  • the liquid crystal panel 13 spatially modulates and transmits the light according to a video signal corresponding to blue, and the light is incident from the incident surface 20 a of the cross prism 20.
  • the green light and the red light incident on the dichroic mirror 18 are reflected and guided to the channel condenser 9, and the remaining primary light, that is, the red light is transmitted and guided to the relay lens 14 .
  • the green light incident on the channel capacitor 9 is collected on the liquid crystal panel 10, spatially modulated by the liquid crystal panel 10 according to the video signal corresponding to green, and transmitted, and the incident surface of the cross prism 20 Incident from 2 0 b.
  • the red light incident on relay lens 14 passes through relay lens 14, is reflected by mirror 15, is incident on relay lens 16, and passes through relay lens 16. It is reflected by the mirror 17 and enters the channel capacitor 18.
  • the red light 25 incident on the channel condenser 18 is condensed on the liquid crystal panel 19, spatially modulated according to the video signal corresponding to red by the liquid crystal panel 19, and transmitted, and the cross prism 2 It enters from 0 entrance plane 2 0 c.
  • the blue light, green light and red light incident on the cross prism 20 are combined by the cross prism 20 and emitted from the exit surface 20 d as a synthesized light, and the light is projected by the projection lens 21. Projected lean.
  • the projection type image display apparatus shown in FIG. 12 reduces the light of this wavelength component by narrowing the light of the specific wavelength component by the wavelength selective optical aperture filter 22. The same effect as described above can be obtained.
  • FIG. 1 shows an example in which the optical path lengths are aligned using relay lenses 1 4 and 16
  • FIG. 13 which uses a mirror instead of a relay lens to make the optical path lengths uniform.
  • light using Mira One In the case of equalizing the path length, the size of the device is increased as compared to the case where the relay lens is used. Therefore, it is preferable to use the relay lens when downsizing of the device is required.
  • the projection type image display apparatus shown in FIG. 13 is changed to dichroic mirrors 7 and 8 provided in the projection type image display apparatus shown in FIG. 1, and further, dichroic mirror 51, mirror 52, dichroic mirror 53 , Mirror 54 will be equipped with.
  • the dichroic mirror 51 corresponds to the red wavelength component of the illumination light incident through the fly's eye lens 3, the wavelength selective optical aperture filter 2 2, the fly's eye lens 4, the PS converter 5 and the main capacitor 6. It has a function of separating it into red light flux 25 which is a light source of red light and light flux of primary color light corresponding to wavelength components of other colors.
  • the mirror 52 is configured to reflect light fluxes of primary colors corresponding to wavelength components of other colors separated by the dichroic mirror 51 to the dichroic mirror 5 3.
  • the dichroic mirror 53 is a light flux of the primary color light corresponding to the wavelength components of the other colors reflected by the mirror 52, and is a light flux of the blue light corresponding to the blue wavelength component. That is, it has a function of separating into green light 24 of green light corresponding to the green wavelength component.
  • the mirror 54 reflects the blue light flux 23 separated by the dichroic mirror 53 toward the channel condenser lens 9 and reflects the red light flux 25 separated by the dichroic mirror 51. It is designed to reflect towards 11.5.
  • the illumination light emitted from the lamp 1 includes red light, green light, and blue light which are the three primary colors of light, includes red light, green light, and blue light, is guided to the main condenser lens 6, and is collected by the main condenser 6. The light is emitted and enters a wavelength selective optical stop filter 22 provided on the main surface of the main capacitor 6.
  • red light is transmitted as it is.
  • the green light and the blue light are not transmitted through the region B, are narrowed by the wavelength selective optical stop filter 22, and are incident on the dichroic mirror 51.
  • the illumination light incident on the dichroic mirror 51 is reflected by the red light and guided to the mirror 54, and the other primary light, that is, blue light and green light are transmitted, and the mirror 1 5 It is led to 2.
  • the blue light and green light incident on the mirror 52 are reflected by the mirror 52 and guided to the dichroic mirror 53, and the blue light and green light incident on the dichroic mirror 53 are reflected by the green light.
  • the light is guided to the mirror 54, and the remaining primary light, that is, the blue light is transmitted and guided to the mirror 11.
  • the blue light incident on the mirror 1 1 is reflected by the mirror 1 1, enters the channel condenser lens] 2, is condensed on the liquid crystal panel 13 by the channel condenser lens 2 2, and the liquid crystal panel
  • the light is spatially modulated and transmitted according to the video signal corresponding to blue according to 1.3, and is incident from the entrance surface 20 a of the cross prism 20.
  • the green light incident on the mirror 1 54 is reflected by the mirror 5 4 and guided to the channel capacitor 9 and collected on the liquid crystal panel 10 to be an image signal corresponding to green by the liquid crystal panel 10 Accordingly, the light is spatially modulated and transmitted, and is incident from the incident surface 20b of the cross prism 20.
  • the red light incident on the mirror 54 is reflected in the order of the mirror 54, the mirror 15 and the mirror 17 and enters the channel capacitor 18.
  • the red light 25 incident on the channel condenser 18 is condensed on the liquid crystal panel 19, spatially modulated according to the video signal corresponding to red by the liquid crystal panel 19, and transmitted, and the cross prism 2 It enters from 0 entrance plane 2 0 c.
  • the blue light, the green light and the red light incident on the cross prism 20 are synthesized by the cross prism 20 and emitted as a synthesized light from the exit surface 20 d, and the screen is projected by the projection lens 21. Projected
  • the projection type image display apparatus shown in FIG. 13 reduces the light of this wavelength component by narrowing the light of the specific wavelength component by the wavelength selective optical diaphragm filter 22. The same effect as described above can be obtained.
  • FIG. 1 shows a configuration example for combining primary color light using the cross prism 20.
  • primary color light is combined using mirror instead of cross prism.
  • An example of the configuration is shown in Figure 14.
  • FIG. 4 The projection type image display device shown in 4 is replaced with the mirror 15 provided in the projection type image display device shown in FIG. 1, the mirror 17 and the cross prism 20, and the mirror 61 and the dichroic mirror 6 2 , Dichroic mirror 63 is configured.
  • the mirror 61 is configured to reflect the red light flux 25 spatially modulated by the liquid crystal panel 19 toward the dichroic aperture Iquic mirror 1 6 3.
  • the dichroic mirror 62 reflects the green light beam 24 spatially modulated by the liquid crystal panel 10 toward the dichroic mirror 6 3 and reflects blue light flux 2 3 spatially modulated by the liquid crystal panel 13. Is transmitted to the dichroic mirror 1 6 3.
  • the dichroic mirror 63 transmits the red light 25 reflected by the mirror 61 and guides the red light 25 to the projection lens 21, and the green light 24 reflected by the dichroic mirror 62 and the dichroic light.
  • the blue light flux 2 3 transmitted through the mirror 6 2 is reflected to guide the projection lens 2 1.
  • the illumination light emitted from the lamp 1 includes red light, green light, and blue light components that are the three primary colors of light, includes red light, green light, and blue light, and is guided to the fly eye lens 3.
  • the light is condensed by the lens element of the above and enters the wavelength selective optical stop filter 22.
  • red light is transmitted as it is to the wavelength selective optical diaphragm filter 22, and green light and blue light can not be transmitted through the region B, and are narrowed by the wavelength selective optical diaphragm filter 22.
  • the light enters the fly's eye lens 4, is condensed by the respective lens elements of the fly's eye lens 4, makes the illuminance distribution uniform and transmits, and enters the PS converter 5.
  • the illumination light incident on the dichroic mirror 7 is reflected by the blue light and guided to the mirror 11, and the other primary light, that is, the red light and the green light are transmitted to be guided to the dichroic mirror 8. It is eaten.
  • the blue light incident on the mirror 1 1 is emitted by the mirror 1 1, enters the channel condenser lens 12, is condensed on the liquid crystal panel 13 by the channel condenser lens 2 2, and the liquid crystal panel
  • the light is spatially modulated according to the video signal corresponding to blue by 13 and transmitted, and is incident on the dichroic mirror 62, transmitted through the dichroic mirror 62, and guided to the dichroic mirror 62.
  • the green light and the red light incident on the dichroic mirror 8 are reflected and guided to the channel capacitor 9, and the remaining primary light, that is, the red light is transmitted and guided to the channel capacitor 8.
  • the green light incident on the channel condenser 9 is condensed on the liquid crystal panel 10, is space-modulated according to the video signal corresponding to green by the liquid crystal panel 10, and is transmitted to the dichroic mirror 62.
  • the light is incident, reflected by the dichroic mirror 62, and guided to the dichroic mirror 63.
  • the red light incident on the channel capacitor 18 is illuminated by the liquid crystal panel 19, spatially modulated according to the video signal corresponding to red by the liquid crystal panel 19, and transmitted. It is incident on the mirror 6 and reflected by the mirror 6 1. It is guided to the dichroic mirror 1 6 3.
  • Blue light and green light incident on dichroic mirror 63 are reflected by dichroic mirror 63 and incident on projection lens 21. Red light is transmitted through dichroic mirror 63 and projected on projection lens 21 It will be incident. Thus, the blue light, the green light and the red light are synthesized by the dichroic mirror 16 3 and projected on the screen by the projection lens 21.
  • the projection type image display apparatus shown in FIG. 14 reduces the light of this wavelength component by narrowing the light of the specific wavelength component by the wavelength selective optical aperture filter 22.
  • the same effect as described above can be obtained.
  • an optical system using a transmissive liquid crystal panel has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and can be applied to an optical system using a reflective liquid crystal panel.
  • the projection image shown in c Figure 1 5 which can be in the case of the configuration using the reflection type liquid crystal panel 7 5, 7 6, 7 7, as shown in FIG.
  • the display includes illumination device 2, dichroic mirror 7 1, dichroic mirror 7 2, mirror 7: 3, mirror 7 4, dichroic mirror 90, channel condenser 9, 1 2, 18, reflection type Liquid crystal panels 7 5, 7 6, 7 7, polarization beam splitter 7 8, 7 9, 80, cross prism 20, projection lens 21 are provided. Note that, in the following, the same reference numerals are given to the configuration substantially equivalent to the projection type video and the like display device described in FIG. 1, and the description will be omitted.
  • the dichroic mirror 7 1 corresponds to the blue wavelength component of the illumination light incident through the fly's eye lens 3, wavelength selective optical aperture filter 2 2, fly's eye lens 4, PS converter 5 and main condenser 6. It has a function of separating into blue luminous flux 23 which is luminous flux of blue light and luminous flux of primary color light corresponding to wavelength components of other colors.
  • the dichroic mirror 1 72 has illumination light incident through the fly's eye lens 3, wavelength selective optical aperture filter 2 2, fly's eye lens 4, PS converter 5 and main condenser 6 at green and red wavelengths. It has a function of separating into green light flux 24 and red light flux 25 which are light fluxes of green light and red light corresponding to the components and light flux of original color light corresponding to wavelength components of other colors.
  • the dichroic mirror 71 and the dichroic mirror 72 are arranged to be orthogonal to the cross. That is, the dichroic mirror 7 1 and the dichroic mirror 72 reflect the blue light of the incident illumination light and guides it to the mirror 74, reflects the green light and the red light to guide it to the mirror 73. It is getting worse.
  • the mirror 73 is adapted to reflect the green light and the red light reflected by the dichroic mirror 72 to the dichroic mirror 90. Also, the mirror 1 74 is designed to reflect the blue light reflected by the dichroic mirror 8 to the channel condenser 1 2.
  • the dichroic mirror 90 receives the green and red light reflected by the mirror 7 3 C Reflective type having a function of separating into a green luminous flux 24 which is a luminous flux of green light corresponding to a green wavelength component and a red luminous flux 25 which is a red luminous flux corresponding to its red wavelength component
  • the liquid crystal panel 75 has a function of randomly modulating and reflecting the green luminous flux 24 incident through the channel condenser lens 9 and the polarization beam splitter 7 8 in accordance with the video signal corresponding to green. doing.
  • the reflective liquid crystal panel 76 has a function of spatially modulating and reflecting the color light flux 23 incident through the channel condenser lens 1.2 and the polarization beam splitter 7 9 according to the video signal corresponding to blue. have.
  • the reflection type liquid crystal panel 7 has a function of spatially modulating and reflecting the red light flux 25 incident through the channel condenser lens 1 8 and the polarization beam splitter 80 according to the video signal corresponding to red. have.
  • the polarized beam splitter 78 is designed to transmit or reflect the green light according to the polarization component of the green light.
  • the polarized beam splitter 78 transmits, for example, P-polarized light, reflects S-polarized light by a reflecting surface inclined 45 ° with respect to the light path, and changes the traveling direction by 90 °.
  • the polarization beam splitter 7 9 is adapted to transmit or reflect and separate this blue light depending on the polarization component of the blue light.
  • the polarized beam splitter 79 transmits, for example, P-polarized light, reflects S-polarized light by a reflecting surface inclined 45 ° with respect to the light path, and changes the traveling direction by 90 °.
  • the polarized beam splitter 80 is designed to transmit or reflect the red light according to the polarization component of the red light.
  • the polarized beam splitter 80 transmits, for example, P-polarized light, reflects S-polarized light on a reflecting surface inclined 45 ° with respect to the light path, and changes the traveling direction by 90 °.
  • the illumination light emitted from the lamp 1 includes red light, green light, and blue light components that are the three primary colors of light, includes red light, green light, and blue light, and is guided to the fly eye lens 3.
  • the light is condensed by the lens element of the above and enters the wavelength selective optical stop filter 22.
  • red light is transmitted as it is to the wavelength selective optical diaphragm filter 22, and green light and blue light can not be transmitted through the region B, and are narrowed by the wavelength selective optical diaphragm filter 22.
  • the light enters the fly's eye lens 4 and is collected by the respective lens elements of the fly's eye lens 4 to make the illuminance distribution uniform and transmit, and the light enters the PS converter 5.
  • the blue light is reflected by the dichroic mirror 73 and guided to the mirror 74, and the green light and the red light are reflected. It is led to mirror 7 3.
  • the blue light incident on the mirror 74 is reflected by the mirror 74, is incident on the channel condenser lens 12, is collected by the channel condenser lens 12, and is incident on the polarization beam splitter 7 9,
  • the light is reflected by the polarization beam splitter 7 9 and is incident on the reflection type liquid crystal panel 76, and is spatially modulated and reflected according to the video signal corresponding to blue by the reflection type liquid crystal panel 7 6.
  • the light passes through the beam splitter 7 9 and is incident on the incident surface 2 0 a of the cross prism 20.
  • the green light and the red light incident on the mirror 73 are reflected by the mirror 13 and incident on the beam splitter 90, and the red light is reflected and led to the channel capacitor 18 and the green light Are transmitted to the channel capacitor 9.
  • the green light incident on the channel condenser lens 9 is collected by the channel condenser lens 9 and enters the polarized beam splitter 7 8, and is reflected by the polarized beam splitter 7 8 to the reflective liquid crystal panel 7 5.
  • Incident light is spatially modulated and reflected according to the image signal corresponding to green by the reflective liquid crystal panel 75, and is transmitted through the polarized beam splitter 78, and the incident surface of the cross prism 20 Enter b.
  • the red light incident on the channel condenser 18 is condensed by the channel condenser lens 18 and incident on the polarization beam splitter 80, and the polarization beam
  • the light is reflected by the msplitter 80 and incident on the reflective liquid crystal panel 7.
  • the light is spatially modulated according to the image signal corresponding to red by the reflective liquid crystal panel 7 7 and reflected, and a polarized beam splitter is produced.
  • the light passes through 80 and is incident on the incident surface 20 c of the cross prism 20.
  • the blue light, the green light, and the red light incident on the cross prism 20 are combined by the cross prism 20 and emitted from the exit surface 20 d as a combined light, and the projection lens 2 1 Project on the screen.
  • the projection type image display apparatus shown in FIG. 15 reduces the light of this wavelength component by narrowing the light of the specific wavelength component by the wavelength selective optical aperture filter 22. The same effect as described above can be obtained.
  • a light source such as a spatial light modulation device using a matrix-like micro mirror such as a digital 'micro mirror device (DMD) instead of the above-mentioned reflective liquid crystal panel
  • DMD digital 'micro mirror device
  • the position where the wavelength selective optical diaphragm filter 22 is disposed is on the optical axis of the illumination light from the lamp 1 and a portion where the optical diaphragm is performed before color separation is performed, that is, fly There is no particular limitation as long as it is in the vicinity of the eye lens 4, and the above-described effect can be obtained by being disposed at such a position.
  • FIG. 1 which is a configuration example using a fly's eye lens
  • the wavelength selective optical stop filter 22 is on the optical axis of the illumination light and in the vicinity of the fly's eye lens 4 or the PS converter 5
  • the above-described effects can be obtained regardless of the position.
  • the wavelength selective optical diaphragm filter is dichroic-coated on components such as a fly's eye lens and a main condenser lens
  • the number of parts added to obtain the above effect is one point. Since the number of parts does not increase as compared with the conventional method in which the ND filter is inserted for each channel, the projection type image display apparatus does not have a complicated structure and can be manufactured inexpensively. Can.
  • the position for coating the wavelength selective optical stop filter is not limited to the surface of the fly's eye lens.
  • the present invention is not limited to the above description, and can be appropriately modified without departing from the scope of the present invention.
  • the illumination device according to the present invention is an illumination device that emits light with three primary colors, and is provided with a light source that emits the three primary colors, and is disposed on the light primary side of the light source And a wavelength selective optical stop filter for reducing the light intensity of the light.
  • the illumination device configured as described above is a wavelength selective optical aperture consisting of a spectral filter such as a dichroic filter, which is designed so that the aperture diameter of the optical aperture changes according to the wavelength component of illumination light.
  • a spectral filter such as a dichroic filter
  • a projection type image display apparatus includes a light source for emitting three primary colors, and a wavelength selection device disposed on the emission side of the three primary colors in the light source for adjusting the illuminance of the three primary colors.
  • Illumination device having an adaptive optical aperture filter, color separation means for selecting the three primary color lights subjected to the light reduction adjustment according to the wavelength range and separating them into three primary colors, and three primary colors separated by the color separation means Three video display panels that modulate the respective emitted lights of the three based on the video signal, color combining means for combining each of the three primary color lights modulated by the respective video display panels into one, And a projection lens for receiving the light emitted from the means and projecting the optical image onto the screen.
  • the lighting device is configured to There is provided a wavelength selective optical stop filter comprising a spectral filter such as a dichroic filter designed to change the stop diameter of the optical stop accordingly.
  • a wavelength selective optical stop filter comprising a spectral filter such as a dichroic filter designed to change the stop diameter of the optical stop accordingly.
  • the projection type image display apparatus does not have a complicated structure and can be manufactured inexpensively.
  • an illumination device and a projection device that can adjust the white chromaticity of projection light with a simple configuration and can realize good contrast.

Description

明細書 照明装置及び投射型映像表示装置 技術分野 本発 Π/Ιは、 3原色に対応する波長成分の光を含む 3原色光を照射する照明装 if: 及び照明装置から照射された 3原色光を投射することでカラ一映像を表示する投 射型映像表示装置に関する。 技術背景 従来、 液晶表示板 （L C D ) の如き映像表示パネルを 3枚用い、 これら各映像 表示パネルに、 白色光を色分解ミラー （ダイクロイツク ミラー） により分離して 得られた赤色 （R )、 緑色 （G )、 青色 （B ) の各原色光を対応して入射させ、 さ らにこれら映像表示パネルを透過した光束を合成してスク リーン上に投影するよ うにしたプロジヱクタ一装置が提案されている。
これらの投射型映像表示装置においては、 投射光の白色色度の調節、 すなわち ホワイ トバランスの調整は各原色光の光量割合を調整することによって実現する ことができる。 ここで、 各原色光の光量割合を調整する手段と しては、 各原色チ ャンネルの表示デバイスの電気的な駆動レベルをチャンネル問で変える方法があ る。
ところがこの方法では、 減光が必要なチヤンネルの表示デバイスの駆動レベル を下げる必要があるため、 駆動レベルを下げたチャンネルのコントラス トが低下 するという問題がある。
そこで、 コン トラス トを低減させない方法と して、 N D (Neutral Dens i ty)フ ィルタなどの透過型フィルタを、 減光が必要なチャンネルの光路に配置する方法 がある。 この場合、 減光が必要なチャンネルの表示デバイスの駆動レベルを下げ る必要がないため、 上述した電気的な調節方法よりはコン トラス トを高く とるこ とが可能となる。
しがしながら、 この方式では、 減光が必要なチャンネル数の分だけ N Dフィル タなどの光学的減光手段が必要となり構成が複雑となるため、 部品点数や製造ェ 程が増えてしまうという問題がある。 また、 コン トラス トに関しても、 液晶パネ ルの駆動レベルを下げない場合に得られるコン トラス ト以上の性能は期待できな レ、。
したがって、 簡略な構成により投射光の白色色度を調整することができ、 また、 良好なコン トラス トを実現することができる照明装置及び投影装遛は、 未だ実現 されていないのが現状である。 発明の開示 そこで、 本発明は、 上述した従来の実情に鑑みて創案されたものであり、 簡略 な構成により投射光の白色色度を調整可能であり、 且つ良好なコントラス トを実 現可能な照明装置及び投射型映像表示装置を提供することを目的とする。
以上の目的を達成する本発明に係る照明装置は、 3原色に対応する波長成分の 光を含む 3原色光を照射する照明装置であって、 3原色光を出射する光源と、 光 源に対して 3原色光の出射側に配され、 3原色光に含まれる 3原色のうち少なく とも 1色に対応する波長成分の光を選択的に減光又は遮蔽し、 他の波長成分の光 を透過する所定の絞りをなす領域が設けられた波長選択性光学絞りフィルタとを 備えることを特徴とするものである。
以上のよ うに構成された本発明に係る照明装置は、 照明光の波長成分に応じて 光学絞りの絞り径が変化するように設計されたダイクロイツクフィルタなどの分 光フィルタからなる波長選択性光学絞りフィルタを用いることで、 特定の色の原 色光を絞ることが可能とされ、 原色光の照度を自在に減光調整することが可能と される。
また、 以上の目的を達成する本発明に係る照明装置は、 3原色に対応する波長 成分の光を含む 3原色光を照射する照明装 Kであって、 3原色光を出射する光源 と、 複数のレンズ素子から構成され、 光源から出射された 3原色光を分割して、 複数のレンズ素子を透過することにより 3原色光の出力を均一化する一対のフラ ィアイ レンズと、 一対のフライアイ レンズのうち光源から遠い側のフライアイ レ ンズに隣接して配置され、 3原色光に含まれる 3原色のうち少なく とも 1 色に対 応する波長成分の光を選択的に減光又は遮蔽し、 他の波長成分の光を透過する領 域が設けられた波長選択性光学フィルタとを備えることを特徴とするものである c 以上のように構成された本発明に係る！ 明装 は、 照明光の波長成分に応じて 光学フィルタの透過領域が変化するように設計されたダイクロイ ツクフィルタな どの分光フィルタからなる波長選択性光学フィルタを用いることで、 特定の色の 原色光を減光することが可能とされ、 原色光の照度を自在に減光調整することが 可能とされる。
さらに、 以上の目的を達成する本発明に係る投射型映像表示装置は、 3原色に 対応する波長成分の光を含む 3原色光を出射する光源と、 光源に対して上記 3原 色光の出射側に配され、 3原色光に含まれる 3原色のうち少なく とも 1色に対応 する波長成分の光を選択的に減光又は遮蔽し、 他の波長成分の光を透過する所定 の絞りをなす領域が設けられた波長選択性光学絞りフィルタと、 波長選択性光学 絞りフィルタから出力された 3原色光を 3原色の各色に対応する波長成分の光に 分離する色分離手段と、 色分離手段によって分離された 3原色の各色に対応する 波長成分の光を映像信号に基づいて変調する 3枚の映像表示パネルと、 各映像表 示パネルで変調された 3原色の各色に対応する波長成分の光を 1つに合成する色 合成手段と、 色合成手段により合成された光をスク リーン上に投射する投射レン ズとを備えることを特徴とするものである。
以上のように構成された投射型映像表示装置は、 照明装置が、 照明光の波長成 分に応じて光学絞りの絞り径が変化するように設計されたダイクロイ ツクフィル タなどの分光フィルタからなる波長選択性光学絞りフィルタを用いることで、 特 定の色の原色光を絞ることが可能とされ、 原色光の照度を自在に減光調整するこ とが可能とされる。
さらに、 以上の目的を達成する本発明に係る投射型映像表示装置は、 3原色に 対応する波長成分の光を出射する光源と、 複数のレンズ素子から構成され、 光源 から出射された 3原色光を分割して、 複数のレンズ素子を透過することによ り 3 原色光の出力を均一化する一対のフライアイレンズと、 一対のフライアイ レンズ のうち光源から遠い側のフライアイ レンズに隣接して配置され、 3原色光に含ま れる 3原色のうち少なく とも 1色に対応する波長成分の光を選択的に減光又は遮 蔽し、 他の波長成分の光を透過する領域が設けられた波長選択性光学フィルタと、 波長選択性光学フィルタから出力された 3原色光を 3原色の各色に対応する波長 成分の光に分離する色分離手段と、 色分離手段によつて分離された 3原色の各色 に対応する波長成分の光を映像信号に基づいて変調する 3枚の映像表示パネルと、 各映像表示パネルで変調された 3原色の各色に対応する波長成分の光を 1つに合 成する色合成手段と、 色合成手段により合成された光をスク リーン上に投射する 投射レンズとを備えることを特徴とするものである。
以上のように構成された投射型映像表示装置は、 照明装置が、 照明光の波長成 分に応じて光学フィルタの透過領域が変化するように設計されたダイクロイツク フィルタなどの分光フィルタからなる波長選択性光学フィルタを用いることで、 特定の色の原色光を減光することが可能とされ、 原色光の照度を自在に減光調整 することが可能とされる。
本発明の更に他の目的、 本発明によって得られる具体的な利点は、 以下に説明 される実施例の説明から一層明らかにされるであろう。 図面の簡単な説明 図 1は、 本発明を適用した液晶プロジェクタ一の光学系を示す構成図である。 図 2は、 フライアイレンズ及び波長選択性光学絞りフィルタを説明するための図 である。
図 3は、 図 1における波長選択性光学絞りフィルタをランプ側から見た平面図で ある。
図 4は、 全帯域透過させる波長選択性光学絞りフィルタの波長と透過率との関係 を示す特性図である。
図 5は、 赤色光のみを透過させる波長選択性光学絞りフィルタの波長と透過率と の関係を示す特性図である。 図 6は、 青色光と緑色光との通過できる領域が領域 Aのみに制限され、 減光され た状態を示す図である。
図 7は、 赤色光の光路を示す図である。
図 8は、 フライアイレンズの各レンズ素子の外形に概略合わせた形で領域分割を 施した波長選択性光学絞りフィルタを示す平面図である。
図 9は、 3つの領域に分割した波長選択性光学絞りフィルタの一例を示す平面図 である。
図 1 0は、 モザイク状の分割を施した波長選択性光学絞りフィルタの一例を示す 平面図である。
図 1 1は、 小領域ごとにランダムにもうけた波長選択性光フィルタの一例を示す 平面図である。
図 1 2は、 フライアイ レンズと P Sコンバータとを除去し、 メインコンデンサレ ンズの主面に波長選択性光学絞りフィルタを形成した本発明を適用した一変形例 を示す構成図である。
図 1 3は、 リ レ一レンズの代わりにミラーを用いて光路長を揃える本発明を適用 した他の変形例を示す構成図である。
図 1 4は、 クロスプリズムの代わりにミラーを用いて原色光を合成する本発明を 適用したさらに他の変形例を示す構成図である。
図 1 5は、 反射型液晶パネルを用いた光学系を有する本発明を適用したさらに他 の変形例を示す構成図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明の具体的な実施例を、 図面を参照して説明する。
本発明を適用した投射型映像表示装置は、 図 1に示すように、 3原色光を含む 照明光を出射する照明装置 2及びこの照明装置 2から発せられる照明光を 3原色 である緑 （G )、 青 （B )、 赤 （R ) に色分解して各原色光束に対応した液晶パネ ル 1 0 , 1 3， 1 9に導く メインコンデンサレンズ 6、 ダイク ロイツク ミ ラー 7 , 8、 ミラ一 1 1， 1 5 , 1 7、 チヤンネルコンデンサレンズ 9 , 1 2， 1 8、 リ レーレンズ： 1. 4， 1 6、 及びク ロスプリズム 2 0、 投射レンズ 2 1 を備えて構成 されている。
また、 照明装置 2、 液晶パネル 1 0 , 1 3， 1 9及びメインコンデンサレンズ 6等の光学系は、 図示しない筐体内に固定されて配設されている。
照明装置 2は、 3原色光を出射するランプ 1、 3原色光の照度分布を均一化す る一対のフライアイレンズ 3 , 4、 3原色光の偏光成分を揃える P S コンバータ 5、 及び波長選択性光学絞りフィルタ 2 2を備えて構成されている。
ランプ 1は、 カラー画像表示に必要とされる、 赤色光、 青色光及び緑色光を含 んだ 3原色光を照明光と して発するようになつている。 このランプ 1は、 3原色 光を発する発光体 1 a と、 発光体から発せられた光を反射、 集光するリ フレクタ l bとを有している。 発光体 l a と しては、 例えば、 超高圧水銀ランプ、 ハロゲ ンランプ、 メタルハライ ドランプ、 キセノンランプ等が使用される。 リ フ レクタ l bは、 集光効率が良い形状とされていることが好ましく、 例えば回転放物面鏡 等の回転対称面の形状とされている。
フライアイ レンズ 3 , 4は、 図 2に示すように、 液晶パネル 1 0， 1 3， 1 9 の有効面積内、 すなわち表示領域を、 ランプ 1から出射された光の照度分布を均 一化して照明するようになっている。 このようなフライアイレンズ 3， 4は、 マ イク口レンズアレイとも呼ばれ、 複数の小さなレンズ素子である凸レンズをマト リクス状に設けたものを組み合わせ、 ランプ 1側のフライアイレンズ 3の各レン ズ素子から出力されたランプ 1の照明光により、 フライアイレンズ 4の対応する 各レンズ素子が液晶パネル 1 0 , 1 3 , 1 9の有効面積内を均一に照明する。 従 つてランプ 1 の出力光が照度分布を持ち、 ランプ 1側のフライアイ レンズ 3の各 レンズ素子を透過する光の強度が異なっていても、 フライアイレンズ 4の各レン ズ素子を介して合成された光の照度分布を均一化することができる。 また、 本例 において、 フライアイレンズ 3 , 4は、 一方の主面が平面とされ、 他方の主面が レンズ素子の凸面とされており、 例えば、 互いに平面側が対向するように配設さ れている。
P Sコンバータ 5は、 ランプ 1から出射された照明光を有効利用するために、 照明光の偏光成分を揃えるようにされている。 P Sコンバータ 5は、 ぇ 2板や 偏光ビームスプリ ッタ锌により構成され、 例えば、 P偏光光を S偏光光に変換す ることができるようにされており、 入射した照明光のうちで S偏光光を透過する ともに P偏光光を S偏光光に変換して出力するので、 照明光を全て S偏光光にす ることができる。 P Sコンバータ 5は、 液晶パネルなどの偏光を使用する照明装 置において、 液晶パネルを照明する光の偏光成分を揃えることにより、 明るさを 向上させる 的で配置される光学素子である。
波長選択性光学絞りフィルタ 2 2は、 照明光の波長に応じて透過率の異なる領 域が光学絞りをなすように設計されたダイクロイツクフィルタなどの分光フィル タからなる。 波長選択性光学絞りフィルタ 2 2は、 照明光の波長に応じて光学絞 りの絞り径が変化することで、 照明光と しての明るさの指標となる F値を変化さ せて、 所望の波長の減光調整を行うよ うになっている。 このような波長選択性光 学絞りフィルタ 2 2は、 照明光学系の瞳の位置に対応するフライアイレンズ 4の 平面側に設けられており、 例えば、 ダイクロイ ツクコー ト等により、 フライアイ レンズ 4のレンズ素子の外形に沿う形で照明光の波長に応じて透過率の異なる領 域が形成されている。 ここで、 F値は、 絞り径に反比例する値であり、 すなわち 照明光の明るさに反比例する値である。
メインコンデンサレンズ 6は、 P Sコンバータ 5を透過した照明光を集光する 凸レンズであり、 チャンネルコンデンサレンズ 9 , 1 2 , 1 8 とともに液晶パネ ル 1 0 , 1 3， 1 9に各原色光を集光するようにされている。
ダイクロイツク ミラー 7は、 フライアイレンズ 3、 波長選択性光学絞りフィル タ 2 2、 フライアイレンズ 4、 P Sコンバータ 5及びメインコンデンサ 6を介し て入射した照明光を、 青色の波長成分に対応する青色光の光束である青色光束 2 3とその他の色の波長成分に対応する原色光の光束とに分離する機能を有してい る。
この投射型映像表示装置は、 また、 ダイクロイツクミラー 7によって分離され た青色光朿 2 3の光路に沿って、 ミラー 1 1 と、 チャンネルコンデンサレンズ 1 2と、 液晶パネル 1 3とを順番に備えている。
ミラー 1 1は、 ダイクロイツクミラー 7によって分離された青色光束 2 3を、 液晶パネル 1 3へ向けて反射するようになっている。 チャンネルコンデンサレンズ 1 2は、 ミラー 1 1によって反射された青色光束 2 3を、 液晶パネル 1 3に集光するようになっている。
液晶パネル〗 3は、 ミラ一 1 1及びチャンネルコンデンサレンズ 1 2を介して 入射した青色光束 2 3を、 青色に対応する映像信号に応じて空間的に変調する機 能を有している。
この投射型映像表示装置は、 さらに、 ダイクロイツク ミラー 7によって分離さ れた他の色の波長成分に対応する光束の光路に沿って、 ダイクロイツク ミ ラー 8 を備えている。
ダイクロイツク ミラー 8は、 入射した他の色の波長成分に対応する光朿を、 緣 色の波長成分に対応する緑色光の光束である緑色光束 2 4と赤色の波長成分に対 応する赤色光の光束である赤色光束 2 5 とに分離する機能を有している。
この投射型映像表示装置は、 さらに、 ダイク口イツクミラー 8によって分離さ れた緑色光束 2 4の光路に沿って、 チャンネルコンデンサレンズ 9 と、 液晶パネ ノレ 1 0とを順番に備えている。
チャンネルコンデンサレンズ 9は、 ダイクロイ ツク ミラー 8によって分離され た緑色光束 2 4を、 液晶パネル 1 0に集光するようになっている。
液晶パネル 1 0は、 チャンネルコンデンサレンズ 9を介して入射した緑色光束 2 4を、 緑色に対応する映像信号に応じて空間的に変調して透過する機能を有し ている。
この投射型映像表示装置は、 さらに、 ダイクロイツクミラー 8によって分離さ れた赤色光束 2 5の光路に沿って、 リ レーレンズ 1 4と、 ミラー 1 5と、 リ レ一 レンズ 1 6 と、 ミラー 1 7 と、 チヤンネルコンデンサレンズ 1 8 と、 液晶パネル 1 9とを順番に備えている。
ミラー 1 5は、 ダイクロイ ツクミラー 8によって分離され、 リ レーレンズ 1- 4 を介して入射した赤色光束 2 5を、 リ レーレンズ 1 6を介してミラー 1 7 へ向け て反射するようになつている。
ミラ一 1 7は、 リ レーレンズ 1 6を介して入射した赤色光束 2 5を、 液晶パネ ル 1 9へ向けて反射するようになっている。 液晶パネル 1 9は、 ミラ一 1 7によ つて反射され、 チャンネルコンデンサレンズ 1 8を介して入射した赤色光束 2 5 を、 赤色に対応する映像信号に応じて空間的に変調する機能を有している。
赤色光束 2 5の光路に沿って配置されたリ レーレンズ 1 4 , 1 6は、 脔色光束 2 3及び緑色光束 2 4の光路長に対して、 赤色光束 2 5の光路長が長くなるので, ランプ 1からのこれら光束の光路長が見かけ上同一となるように補正するもので ある。
また、 この投射型映像表示装置は、 色光束 2 3、 緑色光束 2 4及び赤色光束 2 5の光路が交わる位置に、 青色光束 2 3、 緑色光朿 2 4及び赤色光束 2 5を合 成する機能を有するクロスプリズム 2 0と、 クロスプリズム 2 0から出射された 合成光を、 図示しないスク リーンに向けて投影するための投影レンズ 2 1 とを備 えている。
クロスプリズム 2 0は、 液晶パネル 1 3を介して青色光束 2 3が入射される入 射面 2 0 a と、 液晶パネル 1 0を介して緑色光束 2 4が入射される入射面 2 0 b と、 液晶パネル 1 9を介して赤色光束 2 5が入射される入射面 2 0 c と、 投影レ ンズ 2 1に対向した出射面 2 0 d とを有している。 クロスプリズム 2 0は、 入射 面 2 0 a， 2 0 b , 2 0 cに入射した 3つの色の光束を合成して出射面 2 0 dか ら出射するようにされている。
ここで、 以下では、 波長選択性光学絞りフィルタ 2 2についてさらに詳しく説 明する。 波長選択性光学絞りフィルタ 2 2をランプ 1側から見た平面図、 すなわ ち光軸方向から見た平面図を図 3に示す。
波長選択性光学絞りフィルタ 2 2は、 図 3において中央部に位置する領域 Aと、 領域 Aの周辺部に位置する領域 Bとで、 ダイクロイツクフィルタの波長選択性が 異なるよ うに設定されている。
ここで、 例えば、 ランプ 1にメタルハライ ドランプ又は超高圧水銀ランプを用 いた場合で、 波長選択性光学絞りフィルタ 2 2の領域 Aに、 図 4に示すような全 帯域透過、 すなわち青色光束 2 3、 緑色光束 2 4及び赤色光束 2 5を透過させる 特性を持たせ、 領域 Bには、 図 5に示すような赤色光束のみ透過させる特性を持 たせた場合について説明する。 なお、 メタルハライ ドランプや超高圧水銀ランプ は、 緑色の波長成分及び青色の波長成分の光量が、 赤色の波長成分の光量に対し て多く、 全体と して緑色及び青色が強い光を照射する。 上述したような特性を有する波長選択性光学絞りフィルタ 2 2を配置した場合. 赤色光束 2 5は、 図 3に示す全領域、 すなわち、 領域 A及び領域 Bを透過するが. 青色光束 2 3及び緑色光束 2 4は、 図 3に示す領域 Aの部分しか透過できない。 したがって、 図 6に示すよ うにランプから出射された照明光のうち青色光と緑色 光は、 波長選択性光学絞りフィルタ 2 2により、 実質的に通過できる領域が領域 Aのみに制限される、 すなわち光 絞り と しての絞り径が制限されるため、 照明 光と しての F値が赤色光に比べて大きくなる。 これにより、 青色光及び緑色光の 光束の広がり角は減少し、 結果的に青色光と緑色光とは減光される。 次に、 赤色 光は、 図 7に示すように、 透過できる領域の制限を受けないため、 波長選択性光 学絞りフィルタ 2 2が入っていない場合と同等の明るさとなる。
したがって、 この波長選択性光学絞りフィルタ 2 2は、 ランプ 1にメタルハラ ィ ドランプゃ超高圧水銀ランプを用いた場合に、 青色光及び緑色光を減光させる ためホワイ トバランスを調整することができる。
ここで、 波長選択性光学絞りフィルタ 2 2を照明光学系の瞳の位；！であるフラ ィアイレンズ 4に近接して配置することの利点について、 図 2を参照して説明す る。 なお、 図 2では、 フライアイレンズ 4から液晶パネル 1 0 , 1 3， 1 9まで の間の光学系を省略して図示している。
波長選択性光学絞りフィルタ 2 2の領域の境界 2 2 aがレンズ素子の外形から ずれていても、 光線 L。を主光線とする光線 T 0 , Β。の経路内の光束、 光線 L i を主光線とする光線 の経路内の光束、 及び光線 L 2を主光線とする光線 T 2 ) B 2の経路内の光束は、 レンズ素子の外形からずれた領域 2 2 bにおいて 略同量の光束が減光される。 これにより、 波長選択性光学絞りフィルタ 2 2が照 明光学系の瞳の位置であるフライアイレンズ 4に近接して配置されていれば、 液 晶パネル 1 0 , 1 3， 1 9の異なる場所に向かう光束を均一に保つことができる。 また、 波長選択性光学絞りフィルタ 2 2を配置する場合は、 フライアイ レンズ 3 , 4の対応するレンズ素子間の光束を含むように、 波長に応じて透過率の異な る波長選択性光学絞りフィルタ 2 2の絞りをなす領域が設けられていれば、 照明 光の均一性を保つことができ、 かつ空間を有効利用することができる。
以上のように構成された投射型映像表示装置について、 ランプ 1から出射した 照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
ランプ 1から出射した照明光は、 光の 3原色となる赤色、 緑色、 青色の波長成 分の赤色光、 緑色光、 靑色光を含み、 フライアイ レンズ 3に導かれ、 フライアイ レンズ 3のそれぞれのレンズ素子により集光されて波長選択性光学絞り フィルタ 2 2に入射する。
次に、 波長選択性光学絞りフィルタ 2 2に入射した光は、 赤色光がそのまま透 過し、 緑色光及び青色光が領域 Bを透過できずに波長選択性光学絞り フィルタ 2 2に絞られて、 フライアイ レンズ 4に入射し、 フライアイ レンズ 4のそれぞれの レンズ素子により集光されて照度分布を均一化されて透過し、 P Sコンバータ 5 に入射する。
次に、 P Sコンバータ 5に入射した照明光は、 P偏光光がそのまま透過すると ともに、 S偏光光が P偏光光に変換されて、 全て 1]偏光光と してメインコンデン サ 6に入射し、 メインコンデンサ 6により集光されてダイクロイ ツク ミラー 7に 入射する。
次に、 ダイクロイツクミラー 7に入射した照明光は、 青色光が反射されてミラ 一 1 1に導かれるとともに、 その他の原色光、 すなわち赤色光及び緑色光が透過 してダイクロイツクミラー 8に導かれる。
ミラー 1 1に入射した青色光は、 ミラー 1 1で反射されて、 チャンネルコンデ ンサレンズ 1. 2に入射し、 このチヤンネルコンデンサレンズ 1 2によ り液晶パネ ル 1 3に集光されて、 液晶パネル 1 3により青色に対応する映像信号に応じて空 間的に変調されて透過し、 クロスプリズム 2 0の入射面 2 0 aから入射する。 一方、 ダイクロイツクミラー 8に入射した緑色光及び赤色光は、 緑色光が反射 されてチャンネルコンデンサ 9に導かれるとともに、 残りの原色光、 すなわち赤 色光が透過してリ レーレンズ 1 4に導かれる。
チャンネルコンデンサ 9に入射した緑色光は、 液晶パネル 1 0に集光されて、 液晶パネル 1 0により緑色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて透過 し、 クロスプリズム 2 0の入射面 2 0 bから入射する。
また、 リ レーレンズ 1 4に入射した赤色光は、 リ レーレンズ 1 4を透過し、 ミ ラー 1 5により反射されて、 リ レ一レンズ 1 6に入射し、 リ レーレンズ 1 6を透 過してミラー 1 7により反射されてチャンネルコンデンサ 1 8に入射する。 チャンネルコンデンサ 1 8に入射した赤色光 2 5は、 液晶パネル 1 9に集光さ れて、 液晶パネル 1 9により赤色に対応する映像信号に応じて空間的に変調され て透過し、 クロスプリズム 2 0の入射面 2 0 cから入射する。
ク ロスプリズム 2 0に入射した青色光、 緑色光及び赤色光は、 クロスプリズム 2 0により合成されて、 出射面 2 0 dから合成光として出射されて、 投射レンズ 2 1 によ りスク リーンに投射される。
以上のように、 投射型映像表示装置は、 波長選択性光学絞りフィルタ 2 2によ り特定の波長成分の光を絞ることでこの波長成分の光を減光し、 3つの光路に分 離されたそれぞれの波長成分の光を、 それぞれの波長成分に対応した液晶パネル により変調して、 投射レンズ 2 1によりスク リーンに映像信号に応じた映像を表 示することができる。
投射型映像表示装置は、 スク リーンに投射される投射光のホワイ トバランスを 調節する際に、 各原色光の照度値の割合を調整する必要がある。 これを光学系で 行うために、 本発明においては、 照度値の大きい原色光を減光する手段と して、 波長成分に応じて透過率が異なる領域により光束を絞ることで減光を行う波長選 択性光学絞りフィルタ 2 2を用いる。 つまり、 投射型映像表示装置は、 波長選択 性光学絞りフィルタ 2 2によ り、 3原色の波長成分、 すなわちチャンネル間で絞 り径を変化させ、 各原色光の減光割合を調整することでホワイ トバランスを調整 することができる。
ここで、 液晶パネル 1 0 , 1 3， 1 9のような液晶デバイスは、 液晶分子がパ ネル面に対してわずかに角度を有する、 いわゆるプレチルトを有するため、 入射 する光の角度がパネル面に対して垂直方向から傾くにつれて、 所望の空間変調特 性が得られず、 例えば、 黒を表示する際に光を遮蔽できず、 わずかながら光を透 過させてしまうので明るく表示されてしまい、 コントラス トが低下してしまう。 投射型映像表示装置は、 波長選択性光学絞りフィルタ 2 2により減光したチヤ ンネルが波長選択性光学絞りフィルタ 2 2により絞られているため F値を大きく することができ、 光束の広がり角を減少させるため、 液晶パネル 1 0 , 1 3， 1 9のパネル面に対して垂直方向に対する入射光の傾きを大きく させないことから コントラス トを向上させることができる。
すなわち、 上述したように、 投射型映像表示装置は、 ホワイ トバランスの調節 と、 コントラス トの向上とを両立することが可能である。
以上のように本発明では、 照明系の部分に、 照明光の波長に応じて光学絞りの 絞り径を変化するように設計されたダイクロイツクフィルタなどの分光フィルタ からなる波長選択性光学絞りフィルタ 2 2を用いる。 波長選択 ½光学絞りフィル タ 2 2は、 その設定により変更可能であるが、 照明光の波長成分に応じて、 3原 色光のうち所定の波長成分の原色光のみを選択的に透過させ、 それ以外の波長成 分の原色光は、 透過させないようにされている。 したがって、 波長選択性光学絞 りフィルタ 2 2は、 特定の波長成分の原色光を絞ることができ、 これにより照度 を自在に減光調整することが可能となる。 そして、 減光調整されたチャンネルは F値が大きくなるため、 光束の広がり角が減少し、 表示デバイスに液晶パネルを 用いた場合に、 コントラス トを向上させることができる。
これによ り、 本発明においては、 従来の N Dフィルタをチャンネル毎に入れる 方式と比較して、 部品点数が増えないため、 投射型映像表示装置は、 構成が複雑 となることがなく、 また、 安価に製造することができる。
すなわち、 この投射型映像表示装置では、 フライアイ レンズ 4の平面側に波長 選択性光学絞りフィルタ 2 2がダイクロイツクコ一トされていることにより、 部 品点数を増やすことなく、 安価に、 投射白色光の色度点調節とコントラス トの向 上とを両立することができる。
なお、 本発明において、 図 1に示したようにフライアイレンズ 3， 4を用いて 照明装置を構成する場合には、 波長選択性光学絞りフィルタ 2 2の領域分割を、 図 8に示すようにフライアイ レンズ 4の各レンズ素子単位に対応した小領域 3 1 に分割して配置することが好ましい。 この小領域 3 1は、 レンズ素子の外形に概 略合わせた形状とされている。
なお、 図 8における格子状に分割された小領域 3 1は、 ブライアイ レンズ 4の 各レンズ素子に対応し、 各レンズ素子の外形に沿う形で、 すなわちレンズ素子単 位で波長選択性光学絞りフィルタの領域分割が行われている。 これにより、 この 波長選択性光学絞りフィルタ 2 2は、 上述した効果を得ることができる。 このよ うに波長選択性光学絞りフィルタ 2 2に領域分割を施すことにより、 図 2に示すように、 波長選択性光学絞りフィルタ 2 2及びフライアイ レンズ 4照明 光の均一性を、 より向上させることが可能となる。 そして、 このよ うに波長選択 性光学絞りフィルタ 2 2に領域分割を施すことによ り、 特定チャンネルを減光す るに当たり、 映像画面の色むらが発生しない。
また、 照明装置において、 フライアイレンズ 3 , 4を用いた場合には、 フライ アイ レンズ 4の各レンズ素子単位に光学絞りを行うことにより、 投射映像の均一 性を損ねることなく、 上述した効果を得ることが可能となる。
また、 上述した投射型映像表示装置は、 波長選択性光学絞りフィルタ 2 2を、 図 3における領域 A及び領域 Bの 2領域に分割した例を挙げて説明したが、 波長 選択性光学絞りフィルタ 2 2の領域の分割数は、 2分割に限定されることはなく、 図 9に示すように、 3分割と しても良い。 これにより、 光学絞りの絞り径をチヤ ンネル毎に微妙に調整することが可能となる。
ここで、 ランプ 1 と して、 例えばメタルハライ ドランプ又は超高圧水銀ランプ を用いた場合に、 上述したように緑色光及び青色光の光強度が赤色光に比べて強 いが、 視感度特性を考慮すると緑色光が最も強いことになる。
この場合に、 例えば、 波長選択性光学絞りフィルタ 2 2は、 略中央部に領域 C、 領域 Cの外側に領域 D、 領域 Dのさらに外側に領域 Eに 3分割されている。 波長 選択性光学絞りフィルタ 2 2は、 例えば、 略中央部に位置する領域 Cを全帯域透 過、 すなわち赤色光、 緑色光、 青色光を透過させる特性を持たせ、 領域 Cの周辺 部に位置する領域 Dに赤色光及び青色光のみを透過させる特性を持たせ、 最外周 に位置する領域 Eに赤色光のみを透過させる特性を持たせるよ うに設定する。 このような波長選択性光学絞りフィルタ 2 2は、 光学絞りの絞り径を波長成分 に応じて 3段階に変化させることで、 最も減光したい緑色光に対する絞り径を最 も小さく して減光し、 次に減光したい青色光に対する絞り径を緑色光に対する絞 り径より大きく し減光し、 減光したくない赤色光をそのまま透過させることがで きる。
これにより、 波長選択性光学絞りフィルタ 2 2は、 メタルハライ ドランプ又は 超高圧水銀ランプを用いた場合などに、 3原色光ごとに減光量を調整することで、 ホワイ トバランスをさらにきめ細かく調整することが可能となる。
なお、 ランプ 1の波長特性に応じて、 領域 Dに赤色光及び緑色光のみを透過さ せる特性を持たせるようにしても良いことは言うまでもない。
また、 上述した投射型映像表示装置は、 波長選択性光学絞りフィルタ 2 2の領 域の分割数を、 図 3 , 図 8及び図 9に示したように、 必ずしも矩形である必要は なく、 例えば図 1 0に示すように、 モザイク状の形状を有する分割を行うことも 可能である。
さらに、 上述した投射型映像表示装置は、 波長選択性光学絞りフィルタ 2 2の
3
領域の分割数を、 図 3， 図 8乃至図 1 0に 5 示したように、 規則的な領域に分割せ ずに、 例えば図 1 1に示すように、 小領域 3 1 ごとにランダムにフィルタ領域を 設けてもよい。
以下において、 小領域 3 1ごとにランダムにフィルタ領域を設けた場合につい て説明するが、 小領域 3 1をランダムに設ける場合については、 光学絞りの作用 とは異なるので、 このよ うな波長選択性光学絞りフィルタ 2 2を波長選択性光学 フィルタ 4 1 と して説明する。
波長選択性光学フィルタ 4 1は、 フライアイレンズ 4のレンズ素子単位に対応 する小領域 3 1に、 ランダムに設けられている。 ここで、 図 2で説明したように、 フライアイ レンズ 4の 1つのレンズ素子を透過した光は、 液晶パネルの各部を照 らす照明光となる。 フライアイレンズ 4では、 各レンズ素子を透過した光を液晶 パネル上で重ね合わせることで照度分布を均一化するようになっているので、 レ ンズ素子単位に所望の波長を遮蔽することで、 全体と して波長選択性光学フィル タ 4 1が減光機能を有する。
波長選択性光学フィルタ 4 1は、 所望の波長の透過率を、 フィルタ領域を設け る小領域 3 1の数で調整することができ、 透過率の微調整が容易である。
波長選択性光学フィルタ 4 1を上述の投射型映像表示装置に備えることで、 上 述したホワイ トバランスの調整を容易に行うことができるようになり、 N Dフィ ルタを各チャンネルに設ける必要もなくなる。
なお、 上述した波長選択性光学絞りフィルタ 2 2 と同様に、 波長選択性光学フ ィルタ 4 1は、 フライアイレンズ 4の平面側にダイクロイ ツタコート等により形 成されるか、 フライアイレンズ 4周辺に配設されるようになつている。
なお、 上述で説明したフライアイ レンズ 3， 4は、 均一な照明を得るための光 学手段であり、 フライアイレンズ 4を通過した後の光線は略平行光となっている c したがって、 照明光の均一性を重要視しない光学系においては、 ランプ 1から の出射光をフライアイレンズ 3 , 4を用いて均一な略平行光得る代わりに、 略平 行光を出射するランプを用いることが可能であり、 フライアイ レンズ 3， 4の有 無は、 本発明の実現には影響しない。
また、 P Sコンバータ 5は、 液晶パネルなどの、 偏光を使用する照明装置にお いて、 液晶パネルを照明する光の偏光方向を揃えることにより、 明るさを向上さ せる目的で配 Sされる光学素子である。
したがって、 明るさを重要視しない光学系においては、 P S コンバータ 5を使 用しないことは可能であり、 P Sコンバータ 5の有無は、 本発明の実現には影響 しない。
したがって、 本発明においては、 図 1において照明装置 2内のランプ 1 と、 フ ライアイレンズ 3 , 4と、 P Sコンバータ 5 とからなる光学系を、 略平行光を出 すランプと置き換えることが可能である。 図 1において、 フライアイレンズ 3 , 4と、 P Sコンバータ 5とを除去し、 メインコンデンサレンズ 6の主而に波長選 択性光学絞りフィルタ 2 2を形成した変形例を図 1 2に示す。 すなわち、 図 1 2 に示す変形例においては、 照明装置 2が、 ランプ 1及び主面に波長選択性光学絞 りフィルタ 2 2が形成されたメインコンデンサレンズ 6により構成される。
以下で、 図 1 2に示すように構成された投射型映像表示装置について、 ランプ 1から出射した照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
ランプ 1から出射した照明光は、 光の 3原色となる赤色、 緑色、 青色の波長成 分の赤色光、 緑色光、 青色光を含み、 メインコンデンサレンズ 6に導かれ、 メイ ンコンデンサ 6により集光されるとともにメインコンデンサ 6の主面に設けられ た波長選択性光学絞りフィルタ 2 2に入射する。
次に、 波長選択性光学絞りフィルタ 2 2に入射した光は、 赤色光がそのまま透 過し、 緑色光及び青色光が領域 Bを透過できずに波長選択性光学絞りフィルタ 2 2に絞られて、 ダイクロイツクミラ一 7に入射する。 次に、 ダイクロイツク ミラー 7に入射した照明光は、 青色光が反射されてミ ラ 一 1 1に導かれるとともに、 その他の原色光、 すなわち赤色光及び緑色光が透過 してダイクロイツクミラー 8に導かれる。
ミ ラー 1 1 に入射した胄色光は、 ミ ラ一 1 1で反射されて、 チャンネルコンデ ンサレンズ 1 2に入射し、 このチャンネルコンデンサレンズ 1 2によ り液晶パネ ル 1 :5に集光されて、 液晶パネル 1 3により青色に対応する映像信号に応じて空 間的に変調されて透過し、 クロスプリズム 2 0の入射面 2 0 aから入射する。 一方、 ダイクロイツク ミラ一 8に入射した緑色光及び赤色光は、 緑色光が反射 されてチャンネルコンデンサ 9に導かれるとともに、 残りの原色光、 すなわち赤 色光が透過してリ レーレンズ 1 4に導かれる。
チャンネルコンデンサ 9に入射した緑色光は、 液晶パネル 1 0に集光されて、 液晶パネル 1 0により緑色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて透過 し、 クロスプリズム 2 0の入射面 2 0 bから入射する。
また、 リ レーレンズ 1 4に入射した赤色光は、 リ レ一レンズ 1 4を透過し、 ミ ラー 1 5によ り反射されて、 リ レーレンズ 1 6に入射し、 リ レーレンズ 1 6を透 過してミラー 1 7により反射されてチャンネルコンデンサ 1 8に入射する。 チャンネルコンデンサ 1 8に入射した赤色光 2 5は、 液晶パネル 1 9に集光さ れて、 液晶パネル 1 9により赤色に対応する映像信号に応じて空間的に変調され て透過し、 クロスプリズム 2 0の入射面 2 0 cから入射する。
ク ロスプリズム 2 0に入射した青色光、 緑色光及び赤色光は、 クロスプリズム 2 0により合成されて、 出射面 2 0 dから合成光と して出射されて、 投射レンズ 2 1 によ りスク リーンに投射される。
以上のように、 図 1 2に示す投射型映像表示装置は、 波長選択性光学絞りフィ ルタ 2 2により特定の波長成分の光を絞ることでこの波長成分の光を減光するこ とで、 上述と同様の効果を得ることができる。
また、 図 1においては、 リ レーレンズ 1 4 , 1 6を用いて光路長を揃える構成 例を示したが、 リ レーレンズを用いずに光路長を揃える光学系を構成することも 可能であり、 本発明を適用した変形例と して、 リ レ一レンズの代わりにミラーを 用いて光路長を揃える構成例を図 1 3に示す。 しかしながら、 ミラ一を用いて光 路長を揃える場合には、 リ レーレンズを用いた場合と比較して、 装置が大型化し てしまうため、 装置の小型化が要求される場合には、 リ レーレンズを用いること が好ましい。
図 1 3に示す投射型映像表示装置は、 図 1 に示す投射型映像表示装置が備える ダイクロイツク ミラー 7 ， 8に換えて、 さらにダイクロイ ツク ミラー 5 1、 ミラ 一 5 2、 ダイクロイ ツク ミラー 5 3、 ミラー 5 4を備えて怫成される。
ダイクロイツクミラー 5 1は、 フライアイレンズ 3、 波長選択性光学絞り フィ ルタ 2 2、 フライアイ レンズ 4 、 P Sコンバータ 5及びメインコンデンサ 6を介 して入射した照明光を、 赤色の波長成分に対応する赤色光の光朿である赤色光束 2 5 とその他の色の波長成分に対応する原色光の光束とに分離する機能を有して いる。
ミラー 5 2は、 ダイクロイ ツクミラー 5 1によって分離されたその他の色の波 長成分に対応する原色光の光束を、 ダイクロイ ツクミラー 5 3 へ向けて反射する よ うになつている。
ダイクロイツク ミラー 5 3は、 ミラー 5 2により反射されたその他の色の波長 成分に対応する原色光の光束を、 青色の波長成分に対応する青色光の光束である 青色光束 2 3 とその他の色、 すなわち緑色の波長成分に対応する緑色光の緑色光 束 2 4とに分離する機能を有している。
ミラー 5 4は、 ダイクロイツクミラー 5 3によって分離されたその青色光束 2 3を、 チャンネルコンデンサレンズ 9へ向けて反射するとともに、 ダイクロイ ツ ク ミラー 5 1によって分離されたその赤色光束 2 5を、 ミラ一 1 5へ向けて反射 するようになつている。
以下で、 図 1 3に示すように構成された投射型映像表示装置について、 ランプ 1から出射した照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
ランプ 1から出射した照明光は、 光の 3原色となる赤色、 緑色、 青色の波長成 分の赤色光、 緑色光、 青色光を含み、 メインコンデンサレンズ 6に導かれ、 メイ ンコンデンサ 6により集光されるとともにメインコンデンサ 6の主面に設けられ た波長選択性光学絞りフィルタ 2 2に入射する。
次に、 波長選択性光学絞りフィルタ 2 2に入射した光は、 赤色光がそのまま透 過し、 緑色光及び青色光が領域 Bを透過できずに波長選択性光学絞りフィルタ 2 2に絞られて、 ダイク ロイ ツクミラー 5 1に入射する。
次に、 ダイクロイツクミラ一 5 1に入射した照明光は、 赤色光が反射されてミ ラー 5 4に導かれるとともに、 その他の原色光、 すなわち青色光及び緑色光が透 過してミラ一 5 2に導かれる。
ミラー 5 2に入射した青色光及び緑色光は、 ミラー 5 2で反射されて、 ダイク ロイ ックミラ一 5 3に導かれ、 ダイクロイ ツク ミラー 5 3に入射した青色光及び 緑色光は、 緑色光が反射されてミラー 5 4に導かれるとともに、 残りの原色光、 すなわち青色光が透過してミラー 1 1に導かれる。
ミラー 1 1に入射した青色光は、 ミラー 1 1で反射されて、 チャンネルコンデ ンサレンズ ]. 2に入射し、 このチャンネルコンデンサレンズ 1 2によ り液晶パネ ル 1 3に集光されて、 液晶パネル 1. 3により青色に対応する映像信号に応じて空 間的に変調されて透過し、 クロスプリズム 2 0の入射面 2 0 aから入射する。 一方、 ミラ一 5 4に入射した緑色光は、 ミラー 5 4で反射されてチャンネルコ ンデンサ 9に導かれ、 液晶パネル 1 0に集光されて、 液晶パネル 1 0により緑色 に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて透過し、 クロスプリズム 2 0の 入射面 2 0 bから入射する。
また、 ミラー 5 4に入射した赤色光は、 ミラー 5 4、 ミラー 1 5、 ミラー 1 7 の順に反射されてチヤンネルコンデンサ 1 8に入射する。
チャンネルコンデンサ 1 8に入射した赤色光 2 5は、 液晶パネル 1 9に集光さ れて、 液晶パネル 1 9により赤色に対応する映像信号に応じて空間的に変調され て透過し、 クロスプリズム 2 0の入射面 2 0 cから入射する。
クロスプリズム 2 0に入射した青色光、 緑色光及び赤色光は、 ク ロスプリズム 2 0により合成されて、 出射面 2 0 dから合成光と して出射されて、 投射レンズ 2 1によりスク リーンに投射される。
以上のように、 図 1 3に示す投射型映像表示装置は、 波長選択性光学絞りフィ ルタ 2 2により特定の波長成分の光を絞ることでこの波長成分の光を減光するこ とで、 上述と同様の効果を得ることができる。
また、 図 1では、 クロスプリズム 2 0を用いて原色光を合成する構成例を示し たが、 クロスプリ ズム 2 0を用いずにミラーなどによって原色光を合成すること も可能であり、 本発明を適用した変形例と して、 クロスプリズムの代わりにミラ 一を用いて原色光を合成する構成例を図 1 4に示す。
図 ] 4に示す投射型映像表示装置は、 図 1 に示す投射型映像表示装置が備える ミラー 1 5、 ミラー 1 7、 ク ロスプリ ズム 2 0に換えて、 さらにミラー 6 1 、 ダ ィクロイツク ミラー 6 2、 ダイクロイ ツク ミラー 6 3を備えて構成される。 ミラー 6 1は、 液晶パネル 1 9で空間的に変調された赤色光束 2 5をダイク口 イツクミラ一 6 3 向けて反射するようになつている。
ダイクロイツク ミラー 6 2は、 液晶パネル 1 0で空間的に変調された緑色光束 2 4をダイクロイツク ミラー 6 3 向けて反射するとともに、 液晶パネル 1 3で 空問的に変調された青色光束 2 3をダイクロイックミラ一 6 3 向けて透過する ようになっている。
ダイクロイツク ミラ一 6 3は、 ミラー 6 1により反射された赤色光朿 2 5を透 過させて投射レンズ 2 1へ導く とともに、 ダイクロイツクミラー 6 2によ り反射 された緑色光束 2 4とダイクロイツク ミラー 6 2を透過した青色光束 2 3 とを反 射させて投射レンズ 2 1 導く ようになつている。
以下で、 図 1. 4に示すように構成された投射型映像表示装置について、 ランプ 1から出射した照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
ランプ 1から出射した照明光は、 光の 3原色となる赤色、 緑色、 青色の波長成 分の赤色光、 緑色光、 青色光を含み、 フライアイレンズ 3に導かれ、 フライアイ レンズ 3のそれぞれのレンズ素子により集光されて波長選択性光学絞りフィルタ 2 2に入射する。
次に、 波長選択性光学絞りフィルタ 2 2に入射した光は、 赤色光がそのまま透 過し、 緑色光及び青色光が領域 Bを透過できずに波長選択性光学絞り フィルタ 2 2に絞られて、 フライアイレンズ 4に入射し、 フライアイレンズ 4のそれぞれの レンズ素子により集光されて照度分布を均一化されて透過し、 P Sコンバータ 5 に入射する。
次に、 P Sコンバータ 5に入射した照明光は、 P偏光光がそのまま透過すると ともに、 S偏光光が P偏光光に変換されて、 全て P偏光光と してメインコンデン サ 6に入射し、 メインコンデンサ 6により集光されてダイクロイツク ミラー 7に 入射する。
次に、 ダイクロイ ツク ミラー 7に入射した照明光は、 青色光が反射されてミラ 一 1 1に導かれるとともに、 その他の原色光、 すなわち赤色光及び緑色光が透過 してダイクロイツク ミラー 8に導かれる。
ミラー 1 1.に入射した青色光は、 ミラー 1 1で 射されて、 チャンネルコンデ ンサレンズ 1 2に入射し、 このチャンネルコンデンサレンズ 1 2によ り液晶パネ ル 1 3に集光されて、 液晶パネル 1 3により青色に対応する映像信号に応じて空 間的に変調されて透過し、 ダイクロイツク ミラー 6 2に入射し、 ダイクロイ ツク ミラー 6 2を透過して、 ダイクロイツクミラー 6 2に導かれる。
一方、 ダイクロイツク ミラー 8に入射した緑色光及び赤色光は、 緑色光が反射 されてチャンネルコンデンサ 9に導かれるとともに、 残りの原色光、 すなわち赤 色光が透過してチャンネルコンデンサ ] 8に導かれる。
チャンネルコンデンサ 9に入射した緑色光は、 液晶パネル 1 0に集光されて、 液晶パネル 1 0により緑色に対応する映像信号に応じて空問的に変調されて透過 し、 ダイクロイツク ミラー 6 2に入射し、 ダイクロイツク ミラー 6 2で反射され てダイクロイ ツク ミラー 6 3に導かれる。
また、 チャンネルコンデンサ 1 8に入射した赤色光は、 液晶パネル 1 9に橥光 されて、 液晶パネル 1 9により赤色に対応する映像信号に応じて空間的に変調さ れて透過し、 ミラー 6 1に入射し、 ミラー 6 1.で反射されてダイクロイ ツク ミラ 一 6 3に導かれる。
ダイクロイツク ミラー 6 3に入射した青色光、 緑色光は、 ダイクロイツク ミラ 一 6 3で反射され投射レンズ 2 1に入射し、 赤色光は、 ダイクロイツク ミラー 6 3を透過して投射レンズ 2 1に入射する。 このよ うに、 青色光、 緑色光及び赤色 光は、 ダイクロイツク ミラ一 6 3により合成されて、 投射レンズ 2 1によりスク リーンに投射される。
以上のように、 図 1 4に示す投射型映像表示装置は、 波長選択性光学絞り フィ ルタ 2 2により特定の波長成分の光を絞ることでこの波長成分の光を減光するこ とで、 上述と同様の効果を得ることができる。 また、 上記においては、 透過型液晶パネルを用いた光学系を例に挙げて説明し たが、 本発明はこれに限定されることはなく、 反射型液晶パネルを用いた光学系 においても適用可能であり、 例えば図 1 5に示すような反射型液晶パネル 7 5 , 7 6， 7 7を用いた構成の場合においても上記と同様な効果を得ることができる c 図 1 5に示す投射型映像表示装置は、 照明装置 2、 ダイクロイツク ミラー 7 1 , ダイクロイ ツク ミ ラー 7 2、 ミラー 7 :3、 ミラー 7 4、 ダイク ロイ ツク ミ ラー 9 0、 チャンネルコンデンサ 9， 1 2， 1 8、 反射型液晶パネル 7 5， 7 6 , 7 7、 偏光ビームスプリ ッタ 7 8， 7 9， 8 0、 クロスプリ ズム 2 0、 投射レンズ 2 1 を備えて構成される。 なお、 以下では、 図 1で説明した投射型映像等表示装置と 略同等の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
ダイクロイ ツク ミラー 7 1 は、 フライアイ レンズ 3、 波長選択性光学絞り フィ ノレタ 2 2、 フライアイ レンズ 4、 P S コンバータ 5及びメインコンデンサ 6を介 して入射した照明光を、 青色の波長成分に対応する青色光の光束である青色光束 2 3とその他の色の波長成分に対応する原色光の光束とに分離する機能を有して いる。
ダイクロイ ツク ミラ一 7 2は、 フライアイ レンズ 3、 波長選択性光学絞りフィ ルタ 2 2、 フライアイ レンズ 4、 P S コンバータ 5及びメインコンデンサ 6 を介 して入射した照明光を、 緑色及び赤色の波長成分に対応する緑色光及び赤色光の 光束である緑色光束 2 4及び赤色光束 2 5 とその他の色の波長成分に対応する原 色光の光束とに分離する機能を有している。
ダイクロイツク ミラー 7 1及びダイクロイツクミラー 7 2は、 十字に直交する ように配置されている。 つまり、 ダイクロイツク ミラー 7 1及びダイクロイ ツク ミラー 7 2は、 入射した照明光のうち、 青色光を反射してミラー 7 4に導き、 緑 色光及び赤色光を反射してミラー 7 3に導く ようになつている。
ミラー 7 3は、 ダイクロイ ツク ミラー 7 2により反射された緑色光及び赤色光 をダイクロイツク ミラー 9 0へ反射するようになっている。 また、 ミラ一 7 4は、 ダイクロイツクミラー 8により反射された青色光をチャンネルコンデンサ 1 2へ 反射するようになつている。
ダイクロイ ツク ミラー 9 0は、 ミラー 7 3で反射された緑色光及び赤色光を、 緑色の波長成分に対応する緑色光の光束である緑色光束 2 4と、 その赤色の波長 成分に対応する赤色光の光束である赤色光束 2 5 とに分離する機能を有している c 反射型液晶パネル 7 5は、 チャンネルコンデンサレンズ 9 , 偏光ビームスプリ ッタ 7 8を介して入射した緑色光束 2 4を、 緑色に対応する映像信号に応じて空 問的に変調して反射する機能を有している。
反射型液晶パネル 7 6は、 チャンネルコンデンサレンズ 1. 2， 偏光ビームスプ リ ツタ 7 9を介して入射した 色光束 2 3を、 青色に対応する映像信号に応じて 空間的に変調して反射する機能を有している。
反射型液晶パネル 7 7は、 チャンネルコンデンサレンズ 1 8 , 偏光ビームスプ リ ッタ 8 0を介して入射した赤色光束 2 5を、 赤色に対応する映像信号に応じて 空間的に変調して反射する機能を有している。
偏光ビームスプリ ッタ 7 8は、 緑色光の偏光成分に応じて、 この緑色光を透過 又は反射させて分離するようにされている。 偏光ビームスプリ ッタ 7 8は、 例え ば、 P偏光を透過させるとともに、 S偏光を光路に対して 4 5 ° 傾いた反射面で 反射させ進行方向を 9 0 ° 変化させる。
偏光ビームスプリ ッタ 7 9は、 青色光の偏光成分に応じて、 この青色光を透過 又は反射させて分離するようにされている。 偏光ビームスプリ ッタ 7 9は、 例え ば、 P偏光を透過させるとともに、 S偏光を光路に対して 4 5 ° 傾いた反射面で 反射させ進行方向を 9 0 ° 変化させる。
偏光ビームスプリ ッタ 8 0は、 赤色光の偏光成分に応じて、 この赤色光を透過 又は反射させて分離するようにされている。 偏光ビームスプリ ッタ 8 0は、 例え ば、 P偏光を透過させるとともに、 S偏光を光路に対して 4 5 ° 傾いた反射面で 反射させ進行方向を 9 0 ° 変化させる。
以下で、 図 1 5に示すように構成された投射型映像表示装置について、 ランプ 1から出射した照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
ランプ 1から出射した照明光は、 光の 3原色となる赤色、 緑色、 青色の波長成 分の赤色光、 緑色光、 青色光を含み、 フライアイレンズ 3に導かれ、 フライアイ レンズ 3のそれぞれのレンズ素子により集光されて波長選択性光学絞りフィルタ 2 2に入射する。 次に、 波長選択性光学絞りフィルタ 2 2に入射した光は、 赤色光がそのまま透 過し、 緑色光及び青色光が領域 Bを透過できずに波長選択性光学絞りフィルタ 2 2に絞られて、 フライアイ レンズ 4に入射し、 フライアイレンズ 4のそれぞれの レンズ素子により集光されて照度分布を均一化されて透過し、 P Sコンバ一タ 5 に入射する。
次に、 P Sコンバータ 5に入射した照明光は、 P偏光光がそのまま透過すると ともに、 S偏光光が P偏光光に変換されて、 全て P偏光光と してメインコンデン サ 6に入射し、 メインコンデンサ 6により集光されてダイクロイツク ミラー 7 1 及びダイクロイ ツクミラー 7 2に入射する。
次に、 ダイクロイツク ミラー 7 1及びダイクロイツク ミラー 7 2に入射した照 明光は、 青色光がダイクロイ ツク身ら 7 3に反射されてミラー 7 4に導かれると ともに、 緑色光及び赤色光が反射されてミラー 7 3に導かれる。
ミラー 7 4に入射した青色光は、 ミラ一 7 4で反射されて、 チャンネルコンデ ンサレンズ 1 2に入射し、 このチャンネルコンデンサレンズ 1 2により集光され て偏光ビームスプリ ッタ 7 9に入射し、 偏光ビームスプリ ッタ 7 9により反射さ れて反射型液晶パネル 7 6に入射されて、 反射型液晶パネル 7 6により青色に対 応する映像信号に応じて空間的に変調されて反射し、 偏光ビームスプリ ッタ 7 9 を透過して、 ク ロスプリズム 2 0の入射面 2 0 aに入射する。
一方、 ミラー 7 3に入射した緑色光及び赤色光は、 ミラ一 7 3で反射されて、 ビームスプリ ッタ 9 0に入射し、 赤色光が反射されてチャンネルコンデンサ 1 8 に導かれ、 緑色光が透過してチャンネルコンデンサ 9に導かれる。
チャンネルコンデンサレンズ 9に入射した緑色光は、 このチャンネルコンデン サレンズ 9により集光されて偏光ビームスプリ ッタ 7 8に入射し、 偏光ビームス プリ ッタ 7 8により反射されて反射型液晶パネル 7 5に入射されて、 反射型液晶 パネル 7 5により緑色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて反射し、 偏光ビームスプリ ッタ 7 8を透過して、 クロスプリズム 2 0の入射面 2 0 bに入 射する。
また、 チャンネルコンデンサ 1 8に入射した赤色光は、 このチャンネルコンデ ンサレンズ 1 8により集光されて偏光ビームスプリ ッタ 8 0に入射し、 偏光ビー ムスプリ ッタ 8 0により反射されて反射型液晶パネル 7 7に入射されて、 反射型 液晶パネル 7 7により赤色に対応する映像信号に応じて空間的に変調されて反射 し、 偏光ビームスプリ ッタ 8 0を透過して、 クロスプリズム 2 0の入射面 2 0 c に入射する。
そして、 ク ロスプリ ズム 2 0に入射した青色光、 緑色光及び赤色光は、 ク ロス プリズム 2 0により合成されて、 出射面 2 0 dから合成光と して出射されて、 投 射レンズ 2 1 によ りスク リーンに投射される。
以上のように、 図 1 5に示す投射型映像表示装置は、 波長選択性光学絞り フィ ルタ 2 2により特定の波長成分の光を絞ることでこの波長成分の光を減光するこ とで、 上述と同様の効果を得ることができる。
さらに、 本発明は、 上述の反射型液晶パネルに替えて、 デジタル ' マイクロミ ラ一 .デバイス （D M D ) のようなマ ト リ クス状の微小ミラ一を用いた空間光変 調素子等の、 光源から発せられた光を変調するデバイスをライ トバルブと して用 いる場合等に広く適用可能である。
また、 本発明においては、 波長選択性光学絞りフィルタ 2 2を配する位置は、 ランプ 1からの照明光の光軸上であり、 色分解がなされる前に光学絞りがなされ る部位、 すなわちフライアイレンズ 4の近傍であれば特に限定されることはなく、 このような位置に配されることにより、 上述した効果を得ることができる。
したがって、 フライアイレンズを用いた構成例である図 1においては、 波長選 択性光学絞りフィルタ 2 2は、 照明光の光軸上でありフライアイレンズ 4や、 P Sコンバータ 5の近傍であれば、 何れの位置に配しても上述した効果を得ること ができる。
また、 上記においては波長選択性光学絞りフィルタをフライアイレンズやメイ ンコンデンサレンズなどの構成部品にダイクロイツクコート した例を示したが、 本発明においては、 これらの光学系にダイクロイ ツクコートすることは必須では なく、 部品点数が増えても問題のない場合には、 フィルタをコート した平面ガラ スなどの光学素子を別部材と して上述した所定の位置に配することによ り上記と 同様の効果を得ることができる。
この場合においても、 上述した効果を得るために追加される部品数は、 1点の みであり、 従来の N Dフィルタをチャンネル毎に入れる方式と比較して、 部品点 数が増えないため、 投射型映像表示装置は、 構成が複雑となることがなく、 また. 安価に製造することができる。
そして、 本発明の効果の 1 つであるコン トラス トの向上という点に注目 した場 合には、 波長選択性光学絞りフィルタをコートする位置は、 フライアイレンズの 表面に限定されるものではなく、 例えば、 P Sコンバータ 5の表面、 裏面、 メイ ンコンデンサレンズ 6の表面、 裏面等にコー トの位置をとることが可能になる。 なお、 本発明は、 上述した記述に限定されることはなく、 本発明の要旨を逸脱 しない範囲において適宜変更可能である。 産業上の利用可能性 本発明に係る照明装置は、 3原色光で照射する照明装置であって、 3原色光を 出射する光源と、 光源における 3原色光の出射側に配され、 3原色光の照度を減 光調整する波長選択性光学絞りフィルタとを備えてなるものである。
以上のよ うに構成された本発明に係る照明装置は、 照明光の波長成分に応じて 光学絞りの絞り径が変化するように設計された、 ダイクロイックフィルタなどの 分光フィルタからなる波長選択性光学絞りフィルタを用いることで、 特定の色の 原色光を絞ることが可能とされ、 原色光の照度を自在に減光調整することが可能 とされる。
また、 本発明に係る投射型映像表示装置は、 3原色光を出射する光源と、 当該 光源における上記 3原色光の出射側に配され、 上記 3原色光の照度を減光調整す る波長選択性光学絞り フィルタとを備える照明装置と、 上記減光調整された 3原 色光を波長領域に応じて選択して 3原色に分離する色分離手段と、 上記色分離手 段によって分離された 3原色の各出射光を映像信号に基づいて変調する 3枚の映 像表示パネルと、 上記各映像表示パネルで変調された 3原色の各出射光を 1つに 合成する色合成手段と、 上記色合成手段からの出射光を受け上記光学像をスク リ ーン上に投射する投射レンズとを備えてなるものである。
以上のように構成された投射型映像表示装置は、 照明装置が、 照明光の波長に 応じて光学絞りの絞り径が変化するように設計されたダイクロイ ツクフィルタな どの分光フィルタからなる波長選択性光学絞りフィルタを備えている。 これによ り、 この投射型映像表示装置は、 特定の色の原色光を絞ることができ、 各原色光 の照度を自在に減光調整することができ、 また、 表示デバイスに液晶パネルを用 いた場合に、 コントラス トを向上させることができる。
そして、 従来の N Dフィルタをチャンネル毎に入れる方式と比較して、 部品点 数が増えないため、 投射型映像表示装置は、 構成が複雑となることがなく、 また. 安価に製造することができる。
したがって、 本発明によれば、 簡略な構成により投影光の白色色度を調整可能 であり、 且つ良好なコントラス トを実現可能な照明装置及び投影装置を提供する ことが可能となる。

Claims

請求の範四
1 . 3原色に対応する波長成分の光を含む 3原色光を照射する照明装置であって. 上記 3原色光を出射する光源と、
上記光源に対して上記 3原色光の出射側に配され、 上記 3原色光に含まれる上 3原色のうち少なく とも 1色に対応する波長成分の光を選択的に減光又は遮蔽 し、 他の波長成分の光を透過する所定の絞りをなす領域が設けられた波長選択性 光学絞りフィルタとを備えることを特徴とする照明装蹬。
2 . 上記波長選択性光学絞りフィルタは、 上記領域が、 上記 3原色光の赤色、 緑 色又は青色の波長成分の光に対応していることを特徴とする請求の範囲第 1項記 載の照明装置。
3 . 更に、 上記光源が出射する上記 3原色光の出射方向に、 複数のレンズ素子か ら構成され、 上記 3原色光を分割して上記複数のレンズ素子を透過することによ り上記 3原色光の出力を均一化する一対のフライアイ レンズを備え、
上記波長選択性光学絞りフィルタは、 上記一対のフライアイレンズのうち上記 光源から遠い侧のフライアイレンズに隣接して配置されていることを特徴とする 請求の範囲第 1項記載の照明装置。
4 . 上記一対のフライアイレンズは、 上記光源から遠い側のフライアイ レンズの 一方の主面が平面とされており、
上記波長選択性光学絞りフィルタは、 上記光源から遠い側のフライアイ レンズ の平面とされた一方の主面に形成されていることを特徴とする請求の範囲第 3項 記載の照明装置。
5 . 上記波長選択性光学絞りフィルタは、 上記領域が上記一対のフライアイレン ズを構成する上記レンズ素子単位に対応して形成されていることを特徴とする請 求の範囲第 3項記載の照明装置。
6 . 上記波長選択性光学絞りフィルタは、 上記 3原色光の赤色、 緑色及び青色の 波長成分の光に対応して上記領域がそれぞれ設けられていることを特徴とする請 求の範囲第 1項記載の照明装置。
7 . 上記光源は、 メタルハライ ドランプ又は超高圧水銀ランプであり、 上記波長選択性光学絞り フィルタは、 上記領域が上記 3原色光の緑色及び/又 は青色の波長成分の光を減光又は遮蔽することを特徴とする請求の範囲第 1項記 载の照明装置。
8 . 3原色に対応する波長成分の光を含む 3原色光を照射する照明装置であって. 上記 3原色光を出射する光源と、
複数のレンズ素子から構成され、 上記光源から出射された上記 3原色光を分割 して、 上記複数のレンズ素子を透過することにより上記 3原色光の出力を均一化 する一対のフライアイ レンズと、
上記一対のフライアイレンズのうち上記光源から遠い側のフライアイ レンズに 隣接して配置され、 上記 3原色光に含まれる 3原色のうち少なく とも 1.色に対応 する波長成分の光を選択的に減光又は遮蔽し、 他の波長成分の光を透過する領域 が設けられた波長選択性光学フィルタとを備えることを特徴とする照明装置。
9 . 上記波長選択性光学フィルタは、 上記領域が上記レンズ素子単位に対応して ランダムに形成されていることを特徴とする請求の範囲第 8項記載の照明装置。
1 0 . 上 i己一対のフライアイ レンズは、 上記光源から遠い側のフライアイ レンズ の一方の主面が平面とされており、
上記波長選択性光学フィルタは、 上記光源から遠い側のフライアイ レンズの平 面とされた一方の主面に形成されていることを特徴とする請求の範囲第 8項記載 の照明装置。
1 1 - 上記波長選択性光学フィルタは、 上記 3原色光の赤色、 緑色及び青色の波 長成分の光に対応して上記領域がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求 の範囲第 8項記載の照明装置。
1 2 . 上記光源は、 メタルハライ ドランプ又は超高圧水銀ランプであり、
上記波長選択性光学フィルタは、 上記領域が上記 3原色光の緑色及び Z又は青 色の波長成分の光を減光又は遮蔽することを特徴とする請求の範囲第 8項記載の 照明装置。
1 3 . 3原色に対応する波長成分の光を含む 3原色光を出射する光源と、
上記光源に対して上記 3原色光の出射側に配され、 上記 3原色光に含まれる上 記 3原色のうち少なく とも 1色に対応する波長成分の光を選択的に減光又は遮蔽 し、 他の波長成分の光を透過する所定の絞りをなす領域が設けられた波長選択性 光学絞りフィルタと、
上記波長選択性光学絞りフィルタから出力された上記 3原色光を 3原色の各色 に対応する波長成分の光に分離する色分離手段と、
上記色分離手段によって分離された 3原色の各色に対応する波長成分の光を映 像信号に基づいて変調する ：； Ϊ枚の映像表示パネルと、
上記各映像表示パネルで変調された 3原色の各色に対応する波長成分の光を 1 つに合成する色合成手段と、
上記色合成手段により合成された光をスク リーン上に投射する投射レンズとを 備えることを特徴とする投射型映像表示装置。
1 4 . 上記波長選択性光学絞りフィルタは、 上記領域が、 上記 3原色光の赤色、 緑色又は青色の波長成分の光に対応していることを特徴とする請求の範囲第 1 3 項記載の投射型映像表示装置。
1 5 . 更に、 上記光源が出射する上記 3原色光の出射方向に、 複数のレンズ素子 から構成され、 上記 3原色光を分割して上記複数のレンズ素子を透過することに より上記 3原色光の出力を均一化する一対のフライアイ レンズを備え、
上記波長選択性光学絞りフィルタは、 上記一対のフライアイ レンズのうち上記 光源から遠い側のフライアイレンズに隣接して配置されていることを特徴とする 請求の範囲第 1 3項記載の投射型映像表示装置。
1 6 . 上記一対のフライアイレンズは、 上記光源から遠い側のフライアイ レンズ の一方の主面が平面とされており、
上記波長選択性光学絞りフィルタは、 上記光源から遠い側のフライアイ レンズ の平面とされた一方の主面に形成されていることを特徴とする請求の範囲第 1 5 項記載の投射型映像表示装置。
1 7 . 上記波長選択性光学絞りフィルタは、 上記領域が上記一対のフライアイレ ンズを構成する上記レンズ素子単位に対応して形成されていることを特徴とする 請求の範囲第 1 5項記載の投射型映像表示装置。
1 8 . 上記波長選択性光学絞りフィルタは、 上記 3原色光の赤色、 緑色及び青色 の波長成分の光に対応して上記領域がそれぞれ設けられていることを特徴とする 請求の範囲第 1 3項記載の投射型映像表示装置。
1 9 . 上記光源は、 メタルハライ ドランプ又は超高圧水銀ランプであり、 上記波長選択性光学絞り フィルタは、 上記領域が上記 3原色光の緑色及び 又 は青色の波長成分の光を減光又は遮蔽することを特徴とする請求の範囲第 1 3项 記載の投射型映像表示装置。
2 0 . 上記映像表示パネルは、 液晶パネルであることを特徴とする請求の範隨第 1. 3项記載の投射型映像表示装置。
2 1 . 3原色に対応する波長成分の光を出射する光源と、
複数のレンズ素子から構成され、 上記光源から出射された上記 3原色光を分割 して、 上記複数のレンズ素子を透過することにより上記 3原色光の出力を均一化 する一対のフライアイレンズと、
上記一対のフライアイ レンズのうち上記光源から遠い側のフライアイレンズに 隣接して配置され、 上記 3原色光に含まれる 3原色のうち少なく とも 1色に対応 する波長成分の光を選択的に減光又は遮蔽し、 他の波長成分の光を透過する領域 が設けられた波長選択性光学フィルタと、
上記波長選択性光学フィルタから出力された上記 3原色光を 3原色の各色に対 応する波長成分の光に分離する色分離手段と、
上記色分離手段によって分離された 3原色の各色に対応する波長成分の光を映 像信号に基づいて変調する 3枚の映像表示パネルと、
上記各映像表示パネルで変調された 3原色の各色に対応する波長成分の光を 1 つに合成する色合成手段と、
上記色合成手段により合成された光をスク リーン上に投射する投射レンズとを 備えることを特徴とする投射型映像表示装置。
2 2 . 上記波長選択性光学フィルタは、 上記領域が上記レンズ素子単位に対応し てランダムに形成されていることを特徴とする請求の範囲第 2 1項記載の投射型 映像表示装置。
2 3 . 上記一対のフライアイ レンズは、 上記光源から遠い側のフライアイ レンズ の一方の主面が平面とされており、
上記波長選択性光学フィルタは、 上記光源から遠い側のフライアイレンズの平 面とされた一方の主面に形成されていることを特徴とする請求の範囲第 2 1項記 載の投射型映像表示装置。
2 4 . 上記波長選択性光学フィルタは、 上記 3原色光の赤色、 緑色及び青色の波 長成分の光に対応して上記領域がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求 の範囲第 2 1项記載の投射型映像表示装置。
2 5 . 上記光源は、 メタルハライ ドランプ又は超高圧水銀ランプであり、 上記波長選択性光学フィルタは、 上記領域が上記 3原色光の緑色及び/又は青 色の波長成分の光を減光又は遮蔽することを特徴とする請求の範囲第 2 2項記載 の投射型映像表示装置。
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