JP3149469B2

JP3149469B2 - 偏光の２直交成分を用いた画像投影装置

Info

Publication number: JP3149469B2
Application number: JP22358391A
Authority: JP
Inventors: ニコラクリストフ; ロワソブリジット; ユイノードジャン−ピエール; プエククロード
Original assignee: トムソン−セーエスエフ
Priority date: 1990-08-10
Filing date: 1991-08-09
Publication date: 2001-03-26
Anticipated expiration: 2016-03-26
Also published as: FR2665773B1; EP0475796B1; EP0475796A1; JPH05150207A; DE69110585T2; FR2665773A1; DE69110585D1; US5181054A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は偏光の２直交成分を用
いて、遠方スクリーンに高発光効率で画像を結像させる
投影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像投影器において、スクリーン上に投
影される画像は光の空間変調から得られる。１つの光源
から生じた光は一組の光変調器に導かれる。その光変調
器は光の空間変調を行うのに必要な装置を配列してい
る。空間光変調器としては通常液晶ディスプレイ（ＬＣ
Ｄ）スクリーンを用いている。このＬＣＤスクリーンに
は基本液晶セルのマトリクスアレーがありビデオ信号に
より制御されている。各セルは画像の基本ドットを示し
ている。ＬＣＤは光学バルブとも呼ばれ更には“電子ス
ライド”とも呼ばれている。

【０００３】液晶セルは一般には９０°ヘリックスを有
したねじりネマチックタイプである。これらの液晶セル
は良く知られており、薄膜トランジスタ技術に一般に用
いられているが、この薄膜トランジスタ技術を用いると
これらの液晶セルはビデオ信号によりアドレスが指定さ
れる。これは各セルがスイッチング素子またはＴＦＴ
（薄膜トランジスタ）により制御されることを意味して
いる。

【０００４】静止状態において、ＬＣＤの各基本セルは
通過する光の偏光を２つの直交方向に回転する（９０
°）能力がある。基本セルが活性化すると、すなわちセ
ルに加えられた電界が増加すると、例えばビデオ信号の
影響により回転能力は徐々になくなる。０°から９０°
の回転角は“ＴＦＴ”に、すなわち基本液晶セルに加え
られた信号内に連続的な変化を生ずることにより得られ
る。

【０００５】この原理を基礎として、ＬＣＤのような空
間変調器を用いた標準画像投影器の動作にはＬＣＤスク
リーンを照明するため分極の方向を選択することが必要
であり、それにより、相補的な偏光が使用されない。偏
光を一方向に保つため、光がＬＣＤスクリーンの照明を
行う前にポラライザを通過する。

【０００６】ＬＣＤスクリーンを通過してから、光は再
び２つの相補タイプの偏光を有するが、それはセルおよ
び活性化の度合いに左右される空間分布による。ＬＣＤ
スクリーンの各セルの状態を表示することはＬＣＤスク
リーンから生ずる光を偏光分析装置、例えばポラライザ
を通過させることにより行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の方法は最も普通
に使用されているが、それは実施の複雑性が少ないから
である。しかし、それには光学的効率を低くする大きな
欠点がある。実際、所定の偏光を有しても光の成分の１
つを除去すると、少なくとも５０％の光エネルギーが損
失し、更に偏光の有効方向を有した光のポラライザとア
ナライザによる吸収が伴う。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は光ポラライ
ザ、とりわけ光変調装置に関する。

【０００９】この発明により発光効率の増加が提案され
るが、それは偏光の２つの相補成分を使用することによ
っており、少なくとも２つの要因、実際には３つの要因
により光エネルギー利得を与える装置を使用することに
よっている。この発明は更に光変調装置の配置を提案し
ており、この装置を使用すると超小型カラー投影器を構
成することができる。

【００１０】この発明によると、画像投影器が提案され
ており、それは少なくとも１つの光源と、少なくとも１
つの光変調装置と、投影対物レンズを有する。この光変
調装置は少なくとも１つの光の空間変調器を有してお
り、更に光を１番目の偏光ビームと、方向が異なり更に
偏光が相補的である２番目の偏光ビームを分割する少な
くとも１つの偏光スプリッタを有する。この光変調装置
は１つの光学軸上に反対方向に伝播する１番目と２番目
の偏光ビームを重ねる手段を有しており、更に空間変調
器は１番目と２番目の偏光ビームを変調するため前記光
学軸の上に置かれている。１番目と２番目の偏光ビーム
は空間変調器から生じ更にそれぞれ１番目の変調ビーム
と２番目の変調ビームを形成しており、しかもこの２つ
の変調ビームはその後再び同じ偏光スプリッタを通り、
それによりそれらのビームは１つの同じ軸上で空間変調
器による変調の関数として投影対物レンズと光源の両方
または一方に向かう１つの方向に重ねられる。

【００１１】

【実施例】以下図面に基づきこの発明を更に詳しく説明
する。

【００１２】図１ａには非制限的な例として、この発明
による画像投影器１の概略図を示す。

【００１３】画像投影器１は光３を生ずる光源Ｓを有
し、この光３は特別な状態の偏光ではない。光３は光の
空間変調器１２により空間的に変調されるように設計さ
れ、その空間変調器１２は光変調装置ＥＭの一部であ
り、投影対物レンズＬｐにより投影スクリーン２の上に
投影される画像を形成している。投影対物レンズは一組
のレンズを含む場合がある。それにより光の空間変調器
１２と投影スクリーン２は光学的に共役となる。光３を
集めるコリメータレンズＬｃは１番目の光軸５に沿って
進行する平行光線を有する光ビーム４を放射する。光ビ
ーム４は変調装置ＥＭに向かって進行する。変調装置Ｅ
Ｍには偏光スプリット面ＳＰがある。

【００１４】光ビーム４は偏光スプリット面ＳＰに入射
し、この面は互いに９０°の角度をなすＦＰ１とＦＰ２
の第１偏光ビームと第２偏光ビームを発生する。

【００１５】第１偏光ビームＦＰ１は透過ビームであ
り、それがスプリット面ＳＰを通過する時、１番目の光
軸５に沿って第１ミラーＭ１に向かって進行する。

【００１６】この第１偏光ビームＦＰ１を作る光は、入
射の平面に平行な偏光Ｐ１の第１方向がある（入射の平
面は入射光線により決まる平面でありスプリット面ＳＰ
に対する法線である）。

【００１７】第２偏光ビームＦＰ２は２番目の光軸８に
沿ってスプリット面ＳＰにより反射されるビームであ
り、この２番目の光軸８は１番目の軸５に対し角度が９
０°であり、第２ミラーに向かって進行している。第２
偏光ビームＦＰ２の偏光の方向Ｐ２は第１偏光ビームＦ
Ｐ１の偏光の方向に対し直角である、すなわち入射平面
に対し垂直である。

【００１８】この発明の１つの特徴によれば、２つの偏
光ビームＦＰ１、ＦＰ２は進行の方向が反対の空間で重
ねられ、同一の光空間変調器により同時に空間的に変調
される。

【００１９】この目的のため、ミラーＭ１、Ｍ２の平面
は３番目の光軸１３の上に第１および第２の１次ビーム
ＦＰ１、ＦＰ２を反射するように方向が定められてい
る。

【００２０】このように、第１および第２偏光ビームＦ
Ｐ１、ＦＰ２はそれぞれ第１ミラーＭ１および第２ミラ
ーＭ２に入射し、第１および第２反射偏光ビームＦＰ
１′、ＦＰ２′を形成し、ＦＰ１′とＦＰ２′は両方と
も３番目の光軸１３を有している。第１反射偏光ビーム
ＦＰ１′は第２ミラーＭ２に向かって進行し、第２反射
偏光ビームＦＰ２′は第１ミラーＭ１に向かって反対方
向に進行する。

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】さらに、空間光変調器１２が第３光軸１３
の上におかれる。

【００２６】空間光変調器１２を構成する例えばＬＣＤ
スクリーンはそれ自体が多数の基本液晶セル（図示して
いない）を有した標準的な装置である。この基本液晶セ
ルはマトリクスアレーを構成している。ＬＣＤスクリー
ン１２は例えば標準的な方法（図示していない）でビデ
オ信号により制御されている。

【００２７】ＬＣＤスクリーン１２は３番目の光軸１３
の上に置かれている。光源２から発する光の断面の一部
は、偏光Ｐ１、Ｐ２を有する２つのビームＦＰ１′、Ｆ
Ｐ２′に分割され、２つのビームはＬＣＤスクリーン１
２の同じ基本セルにより変調される。光源２から発する
光の断面の別の一部はやはり２つのビームに分割され、
ＬＣＤスクリーン１２の別の基本セルにより変調され
る。前述の非制限的な例では、ミラーＭ１、Ｍ２は偏光
スプリット面ＳＰに対し対称に置かれており、ＬＣＤス
クリーン１２はこのスプリット面ＳＰと同じ平面に置か
れている。ミラーＭ１、Ｍ２の方向により第１および第
２偏光ビームＦＰ１′、ＦＰ２′が重ねられるので、こ
れらのビームは両方ともＬＣＤスクリーン１２すなわち
空間変調器１２を通過する。そして、それらは反対の方
向の第１変調ビームＦＭ１と第２変調ビームＦＭ２を発
生する。

【００２８】第１変調ビームＦＭ１、第２変調ビームＦ
Ｍ２は次の様に記号化されている：第１変調ビームＦＭ
１は連続した正方形により更に第２変調ビームＦＭ２は
連続した長方形により記号化されている。図１の明瞭性
を損わないようにするため、この発明の投影器の動作に
ついての残りの説明は図１ｂについて行う。

【００２９】図１ｂは図１ａと同じ素子を有するこの発
明による画像投影器を示しており、同じ方法でおよび同
じ軸の上に位置している。

【００３０】空間変調器１２から出た後、第１変調ビー
ムＦＭ１と第２変調ビームＦＭ２は３番目の光軸１３に
沿い、それぞれ第２ミラーＭ２および第１ミラーＭ１に
進行する。これらのビームはミラーＭ１、Ｍ２で反射さ
れ、反射ビームは両方とも偏光スプリット面ＳＰの第１
偏光ビームＦＰ１と第２偏光ビームＦＰ２（図１ｂに示
す）が分離されたのと同じ点に入射する。

【００３１】２つの大きな可能性がある：

【００３２】第１の可能性：変調ビームＦＭ１、ＦＭ２
はＬＣＤスクリーン１２内で“静止”状態、すなわち非
活性状態にあるセルを通過する。この場合、各ビームに
対し偏光の方向はセルを横切る時９０°の回転を受け
る：従って、第１変調ビームＦＭ１が偏光の第２方向Ｐ
２を有したタイプとなり、第２変調ビームＦＭ２が偏光
の第１方向Ｐ１を有したタイプとなる。

【００３３】偏光に方向性があるので、第１変調ビーム
ＦＭ１はスプリット面ＳＰにより反射されビームＭＦ１
ａを作る。このビームは画像には有効でなく、１番目の
光軸５に沿って光源に向かい進行する。

【００３４】第１方向Ｐ１の偏光を有した第２変調ビー
ムＦＭ２はスプリット面ＳＰを通過し、ビームＭＦ２ａ
を形成する。このビームはそれ自体が光源Ｓに向かって
進行し変調ビームＭＦ１ａの上で重ねられる。このよう
に１番目の場合は、これら２つのビームは（スプリット
面ＳＰから）生じ、重ねられ光源Ｓに向かう。

【００３５】第２の可能性：変調ビームＦＭ１、ＦＭ２
はＬＣＤスクリーン１２の中に入り、１以上の活性セル
を通過する。この場合は、液晶はこの基本画像ドットを
通過する光線に対して回転のパワーを失い、偏光の各方
向は保たれる、すなわちこの場合は第１変調ビームＦＭ
１、および第２変調ビームＦＭ２にはそれぞれ第１偏光
方向Ｐ１および第２偏光方向Ｐ２がある。従って、第１
に、第１変調ビームＦＭ１は反射なしにスプリット面Ｓ
Ｐを通過する。第１変調ビームが作る第１有効ビームＦ
Ｕ１は、第２ミラーＭ２の上にある２番目の軸８と偏光
スプリット面ＳＰに沿って投影対物レンズＬｐに向かっ
て進行する。投影対物レンズＬｐと投影スクリーン２は
中心が合っている。第２に、第２変調ビームＦＭ２はス
プリット面ＳＰにより反射する。第２変調ビームＦＭ２
が作る第２有効ビームＦＵ２は、それ自体が２番目の主
軸８に沿って投影対物レンズＬｐに向かって進行する。
このように、２番目の場合、２つの有効ビームＦＵ１と
ＦＵ２は（スプリット面ＳＰから）生じ、重なり投影対
物レンズＬｐにより表わされる使用の方向に向かう、す
なわち前の場合に対し９０°方向が変わる。

【００３６】これらの条件により、ＬＣＤスクリーン１
２の静止基本画像ドットに対し、言い換えればこのスク
リーン１２の静止液晶セルに対し、投影スクリーンの上
には黒いドットが対応し、活性基本ドットは白いドット
に対応する。０°と９０°の回転能力の間の中間的な状
態に基本画像ドットがあれば、灰色のレベルが得られ回
転能力が大きくなるに従い暗くなる。

【００３７】陽画は２つの有効ビームＦＵ１、ＦＵ２に
より、すなわち偏光の２つの相補成分により形成された
スクリーンの上にこのように投影される。無効ビームＭ
Ｆ１ａ、ＭＦ２ａは陰画を形成し、光源Ｓ１に戻され
る。２つのビームＭＦ１ａとＭＦ２ａのエネルギーは光
源Ｓのエネルギーに加えられ、再度空間変調器１２を照
明するのに使用される。

【００３８】図１と図２に関連して引用した種々の要素
はそれ自体は標準的なものである。この発明の１つの特
徴によれば、偏光スプリット面ＳＰは誘電体材料の薄い
層にフィルムを積重ねることから作られ屈折率がいろい
ろ変っているが、その方法はそれ自体は標準的なもので
ある。

【００３９】有効性を示すため使用されたモデルにおい
てスプリット面ＳＰは上述のような薄いフィルムの積層
を有した偏光スプリット立方体により作られている。こ
のスプリット立方体は通常市場で使用できるタイプのも
のである。例えば、３８mmの立方体のタイプであり、メ
レスグリオット(MELLES GRIOT)工場から番号０３ＰＢＳ
０４９として出荷されている。空間光変調器は活性マト
リクス（ＴＦＴｓを有した）によるＬＣＤスクリーンで
あり寸法が６００mm×６００mmの２５０，０００個の液
晶セルにより構成されている。

【００４０】この発明による光変調装置ＥＭ内におい
て、光学通路により三角形の形状が決まる。第１辺は偏
光スプリット面ＳＰと第１ミラーＭ１の間に形成され
る。第２辺はスプリット面ＳＰと第２ミラーＭ２の間に
形成される。第３辺は２つのミラーＭ１、Ｍ２の間に形
成され、その間にＬＣＤスクリーン１２が置かれてい
る。この三角形の構造において、ＬＣＤスクリーン１２
はスプリット面ＳＰと同じ平面に置かれているので、こ
の面ＳＰとＬＣＤスクリーン１２の間の光学通路は第１
ミラーＭ１を通過するか、または第２ミラーＭ２を通過
する長さが同じである。光学通路のこの長さに対し、投
影対物レンズＬｐとスプリット面ＳＰの間に距離を加え
る必要があるが、それは投影対物レンズＬｐとＬＣＤス
クリーン１２または空間変調器スクリーン１２の間の光
学的通路の距離を得るためである。

【００４１】多くの画像投影システムにおいてすでに知
られているが、投影対物レンズと空間変調スクリーンの
間の光学的通路の距離は出来るだけ小さくし投影対物レ
ンズの開口を最小にする必要がある。しかし、変調装置
ＥＭにおいてＬＣＤスクリーン１２の所定の寸法とスプ
リット面の所定の寸法に対し三角形の構造により最小光
学通路が決まり、投影対物レンズとＬＣＤスクリーン１
２の間が保たれることに注意する必要がある。

【００４２】図２には非焦点光学システムを用いたこの
発明による配置を示しており、特にスプリット面に広い
スペクトル通過帯域があり、面が広いＬＣＤスクリーン
の使用を希望する時、偏光スプリット面ＳＰを形成する
装置の容積と費用を減少させる図である。この図は素子
の相対的な配置を示しており、素子は図１ａ、図２ｂに
すでに示したものと同一である。

【００４３】図２に示す発明の説明として、ＬＣＤスク
リーン１２の寸法は偏光スプリット立方体ＣＳＰ内に形
成されたスプリット面ＳＰの寸法よりかなり大きい。こ
のため図２に示すように、画像投影器１には更に次のも
のがある：スプリット面ＳＰの近くに置かれた付加的な
発散レンズＬ４；ＬＣＤスクリーン１２の近くにありこ
のスクリーンと第１ミラーＭ１の間に置かれた付加的な
収束レンズＬ５；ＬＣＤスクリーン１２の近くにありこ
のスクリーン１２と第２ミラーＭ２の間に置かれた第２
の付加的な収束レンズＬ６；偏光スプリット面ＳＰの近
くにありこの面ＳＰと第２ミラーＭ２の間に置かれた第
２の発散レンズＬ７。図２に示すように、ＬＣＤスクリ
ーン１２または光学バルブにビームが到達する前にその
ビームを発散させることが可能であり、従ってスプリッ
ト面ＳＰに戻すためそのビームを収束させることが可能
である。

【００４４】付加的なレンズＬ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７は
いわゆるフレネルレンズであり、または立方体ＣＳＰと
ＬＣＤスクリーン１２に接続されたホログラフィックレ
ンズの場合もある。

【００４５】光源Ｓの角度が立方体ＣＳＰから見てゼロ
でなければ、発散レンズＬ４とＬ７は省略される。レン
ズＬ５とＬ６は視野レンズのように働く。アセンブリＬ
５、Ｌ６は集光レンズＬＣ自体で重ねられた画像を形成
し、更にシステムの出力瞳孔の上に、すなわち一般的に
は投影レンズＬｐの位置に重ねられたＬＣの画像を対称
的に形成する。

【００４６】上記の例は直線偏光に関する。しかし、こ
の発明は、例えばコレステロールタイプの液晶セルを使
用することにより、所定の円形偏光に対し更には入射ビ
ームの所定の波長に対しブラッグ反射器として働くタイ
プの円形偏光にも適用することができる。

【００４７】図３には非制限的な例として、円形偏光の
場合に対するこの発明の応用例の概略図を示す。

【００４８】各素子の構成は図１と図２の配置と同じで
あるが、この応用例では偏光スプリット面ＳＰａはコレ
ステロールタイプの液晶セルにより構成されている。こ
の構成はそれ自体が標準的な方法により、例えば液晶が
間にふくまれる２つのガラス板により構成されている。

【００４９】光は１番目の光軸５に沿って偏光スプリッ
ト面ＳＰａに向かって進行する。第１に偏光スプリット
面ＳＰａは反時計回りの円形偏光ＰＧから成る偏光ビー
ムＦＣ１（破線で描いた矢印で記号化）を透過する。第
２に、偏光スプリット面ＳＰａは時計回りの円形偏光Ｐ
Ｄを有した偏光ビームＦＣ２を反射する。相補的な偏光
を有するこれら２つのビームは第１ミラーＭ１および第
２ミラーＭ２で反射され、更に両方のビームとも空間光
変調器１２ａを照射する。この変調器１２ａはＬＣＤス
クリーンであり、そのセルが静止の時、スプリット面Ｓ
Ｐａの動作する波長に対応した波長に対し円形偏光の方
向を反転させるように設計されている（ＬＣＤスクリー
ン自体は従来のものであり、特に厚さと屈折率は従来の
ものである）。反対にＬＣＤスクリーン１２のセルが活
性化している時、複屈折性が消滅し回転方向が保たれ
る。

【００５０】次に投影対物レンズＬｐの方向と光源Ｓａ
の方向の両方または一方の方向に向かい重ねられたビー
ムは直線偏光の場合と同じ規則に従う。

【００５１】図４には非制限的な例として、工学的規模
の生産に不可欠なコンパクトな構造の概略を示してい
る。この構造の素子は前述の例で光源と投影スクリーン
を除いたものを示している。

【００５２】投影装置１には透明な材料（例えばガラス
またはモールドプラスチック）で作られた２つの対称な
ブロック２０、２１があり、その透明な材料は互いに向
き合うように置かれている。これらの対称なブロックの
間には、第１には偏光スプリット面ＳＰを構成する誘電
体の薄い層が挟まれており、第２にはＬＣＤスクリーン
１２が挟まれている。

【００５３】各ガラスブロック２０、２１は面２３の上
に１つにレンズを有する：１番目のブロック２０にはコ
リメータレンズＬＣがあり、２番目のブロック２１には
プロジェクションレンズＬｐがある。２つのブロック２
０、２１により作られたアセンブリには、第１に、コリ
メータＬＣの反対に第１ミラーＭ１を構成するようにメ
タライゼーションされた第１傾斜面２４（第２ブロック
２１の上に構成）がある。第２に、プロジェクションレ
ンズＬｐの反対に第２ミラーＭ２を構成するようにメタ
ライゼーションされた第２傾斜面２５（第１ブロック２
０の上に構成）がある。この構成により１番目の光軸５
および２番目の光軸８を構成することが可能となる。こ
れら２つの軸はスプリット面ＳＰで交差し、スプリット
面ＳＰはＬＣＤスクリーン１２をふくむ対称な平面２２
（破線で記号化）内に位置している。３番目の光軸１３
は前述の例の前記対称面に直角である。

【００５４】このような構成の利点の１つは２つの透明
なガラスのブロック２０、２１が完全に等しければ、こ
れら２つの部分の相対的な位置決めによりビームを重ね
ることに必要な調整が与えられることにある。更に高い
再現性と高い温度安定性の利点が与えられる。

【００５５】この発明による光変調ユニットにより図１
から図５に関連して記載したように２つの相補的な偏光
ビームが重ねられ、この光変調ユニットは単色画像を含
んだ応用例と完全に互換性があり、更にカラー画像を投
影するのに使用した他の周知の種々の方法とも互換性が
ある。

【００５６】これらの方法の１つとして、空間光変調器
１２には各基本画像ドットに対し赤、緑、青のフィルタ
がもうけられる：３連続基本ドットすなわち画素のグル
ープは全て３色を有している。ビデオ信号の符号化によ
り３つの画素の各グループに３色の相対的な割合が与え
られる。この場合、白色光源を使用することが可能であ
り、更に相補的な偏光のスプリットに対し広帯域タイプ
の立方体ＣＳＰを使用することが可能である。この方法
の欠点は、単色処理の場合と比較して解像度が１／３に
なることである。

【００５７】カラー画像を構成する他の周知の方法とし
て、３つの光学バルブを使用することであり、すなわち
１つのＬＣＤスクリーンの代りに３つのＬＣＤスクリー
ンを使用することであり、更に投影された画像を重ねて
使用することである。３つのＬＣＤスクリーンのそれぞ
れは青、赤、緑の原色の１つだけにより照射される。投
影スクリーンに光学装置を１つだけ有するので画像の大
きさの変更が容易である。

【００５８】この考えから、この発明ではいくつかの変
調装置を置くことを提案しており、各変調装置は例えば
色が異なる光源を有しており、かなりコンパクトなカラ
ー投影器に到達することができる。これは三角形の構造
を有効に使用することにより得られ、その三角形の構造
はこの発明による光変調装置ＥＭの中の光学通路により
表示される。２、３更にはそれ以上の変調装置が集めら
れ、更には図５から判るように共通の軸の上に各変調器
が配置される。同時に投影レンズとＬＣＤスクリーンの
間の光学通路の距離をできるだけ小さく保つ。

【００５９】図５にはカラー投影器３０の概略図を示し
ている。この発明による少なくとも２つの光変調装置Ｅ
ＭＢ、ＥＭＲが示される。これらの光変調装置ＥＭＢ、
ＥＭＲは並べて置かれており、２つの共通軸を有してい
る。各変調装置には光源ＳＢ、ＳＲがある。２つの光源
は異なった色の光、例えば第１変調装置ＥＭＢに関連す
る第１光源ＳＢは青を、第２変調装置ＥＭＲに関連する
第２光源ＳＲは赤を生ずる。

【００６０】各変調装置は図１ａ、図１ｂに示す変調装
置と同じであり、その素子には文字ＢまたはＲのついた
同じ参照記号があり、この文字ＢまたはＲはその装置が
青色を割り当てられた装置か、赤色を割り当てられた装
置を示している。

【００６１】青色光源ＳＢにより生ずる青色光が通過す
るコリメータレンズは１番目の軸５Ｂに沿って偏光スプ
リット面ＳＰＢに向かって進行するビームＦＢの中にそ
の青色光を発生させる。この面ＳＰＢは第１偏光ビーム
ＦＰ１Ｂと第２偏光ビームＦＰ２Ｂ（青に着色）を発生
する。それらは１番目の光軸５Ｂと投影軸８を構成する
ように設計された２番目の光軸（これら２つの軸の角度
は９０°を構成）の上を、それぞれ第１ミラーＭ１Ｂと
第２ミラーＭ２Ｂに向かって進行する。これら２つのビ
ームはミラーＭ１Ｂ、Ｍ２Ｂで反射され、３番目の光軸
１３Ｂ（軸５と軸８に対して４５°の角度を構成してい
る）に沿って反対方向に進行し、２つの直交偏光をふく
む青色によりＬＣＤスクリーン１２Ｂを照射する。その
ＬＣＤスクリーン１２Ｂは３番目の光軸１３Ｂの上にあ
る。ＬＣＤスクリーン１２Ｂと交差して、これらのビー
ムはこのスクリーンにより変調され変調ビームＦＭ１
Ｂ、ＦＭ２Ｂが形成される。これらの変調ビームはスプ
リット面ＳＰＢに向かってミラーＭ２Ｂ、Ｍ１Ｂにより
反射され、図１ｂにすでに示したように、投影レンズＬ
ｐに向かって進む、有効な青色ビームＦＵ１Ｂ、ＦＵ２
Ｂ（図５では単一の矢印で示す）か、又は、光源ＳＢに
向かって進む、無効つまりネガティブなビーム（単一の
矢印で示すＦＮ１Ｂ、ＦＮ２Ｂ）を発生する。上記説明
は、図１ａと図１ｂに示した変調装置ＥＭについて説明
した処理を要約し、更に赤色の第２変調装置ＥＭＲの処
理にも適用することができる。

【００６２】１番目の光軸５と２番目の光軸８（光軸８
は投影軸８を構成）は２つの変調装置ＥＭＢとＥＭＲに
共通であり、従って２つの光源ＳＢとＳＲは１つの同一
の光軸５ＢＲの上にあり、２つの光源は投影軸８に関し
互いに反対の側にある。従って、光源ＳＲから生ずる赤
色光により作られるビームに関する光学的な図は青色光
について記載したビームと対称であり、更に投影軸８に
対し対称である。従って、２つの赤色の重畳されたビー
ムは、相補的な直交偏光Ｐ１、Ｐ２を有し、ビームＦＵ
１Ｒ、ＦＵ２Ｒとして投影レンズＬｐに向かうビーム
か、又は赤の光源ＳＲに向かう無効ビームＦＮ１Ｒ、Ｆ
Ｎ２Ｒとして同じ光軸の上を伝搬する。

【００６３】この構成により特に利点が生ずる。それは
投影対物レンズＬｐが投影スクリーン２を有したＬＣＤ
スクリーン１２Ｂ（青色）とＬＣＤスクリーン１２Ｒ
（赤色）の両方に光学的に作用することである。

【００６４】しかし、共通軸により、このように並置さ
れた２つの変調装置ＥＭＢとＥＭＲは他の装置に割り当
てられた色を有する光のビームに対しては働かない面を
有する。

【００６５】実際、投影軸８と１番目の光軸５ＢＲの交
点においては（青に対してと赤に対して共通）、青色に
対しては偏光スプリット面ＳＰＢと赤色に対してはスプ
リット面ＳＰＲの両方があるが、それらの面は互いに９
０°の角度をなしている。従って、この発明の１つの特
徴によれば、所定の色のビームが無損失でしかも方向が
変ることなく他の色に割り当てられたスプリット面を通
過するようにされていれば、スプリット面ＳＰＢとＳＰ
Ｒは選択性を有して働くように、すなわち対応した色を
有する光に対してのみ働くようにされる。スプリット面
ＳＰＢとＳＰＲはこの目的のためガラスの面の上に堆積
した薄い誘電体層の積層（図示していない）により作ら
れるが、その方法はそれ自体は標準的なものであるが所
定の範囲の波長で動作するフィルタまたはプリズムまた
は選択性ミラーを構成している。更にこれらのミラーに
対しては：青色を反射するように設計されたミラーＭ１
Ｂ、Ｍ２Ｂは実際には無損失で赤色を透過し、更にこの
場合はミラーＭ１Ｒ、Ｍ２Ｒが赤色ビームを反射させ青
色ビームを透過させる。従って対応した色を単独で反射
させるミラーＭ１Ｂ、Ｍ２Ｂ、Ｍ１Ｒ、Ｍ２Ｒはガラス
の面の上に堆積される薄い誘電体層の積層により作られ
ている。

【００６６】この発明によるカラー投影器には少なくと
も１つの別の光変調装置があり、それは３番目の原色、
例えば縁が割り当てられている。緑色に対するこの３番
目の装置は図５には示されていないが、その装置には２
番目の光軸、すなわち投影軸８があり、２つの装置すな
わち青色の装置ＥＭＢと赤色の装置ＥＭＲに共通であ
る。実際３つの装置は他の１つの装置から投影軸につい
て例えば９０°（または３つのＬＣＤスクリーンが互い
に触れ合わないようなものならばどんな角度でも良い）
回転することにより導き出せる。従って、緑色に対する
３番目の装置は、その投影軸が投影軸８と一致し、１番
目の光軸（その軸には光源、コリメータレンズ、スプリ
ット面、第１ミラーがある）が図１の平面に直角である
ように位置決めされる。

【００６７】カラー投影器３０において判るように、変
調装置ＥＭＢ、ＥＭＲにおいて、投影対物レンズは変調
装置の数に関係なく全ての装置に共通であり、投影対物
レンズＬｐと種々のＬＣＤスクリーン１２Ｂ、１２Ｒの
間の光学通路の距離は等しい。

【００６８】カラー投影器３０の他の利点は図１に記載
したように１つのＬＣＤスクリーンを有する単色投影器
と比較して、三角形の構造により与えられる最小距離Ｄ
が投影対物レンズと各ＬＣＤスクリーンの間で保たれて
いることである。ＬＣＤスクリーンがいくつかある構造
においては、図２に関連して記載したように視野レンズ
を取り入れる可能性もあることが判る。

【００６９】図６は斜視図であり、図５に示すタイプの
カラー投影器３０について素子の位置決めを同一にでき
るようにした図であり、３つの変調装置から成りそれぞ
れには種々の色、例えばそれぞれ青、赤、緑が割り当て
られている。

【００７０】カラー投影器３０には３つの第２光軸８
Ｂ、８Ｒ、８Ｖから構成される３色の全てに共通な投影
軸８がある。この投影器３０には波長に対し選択的であ
るタイプの３つのスプリット面ＳＰＢ、ＳＰＲ、ＳＰＶ
（図には示していない）があり、これら３つのスプリッ
ト面は同一のトリプル偏光スプリット立方体ＣＳＰＴの
中に全て含まれている。更に波長に対し選択的なタイプ
の３つの反射面があり、それぞれには第２ミラーＭ２
Ｂ、Ｍ２Ｒ、Ｍ２Ｖがある。これら３つの第２ミラーは
同一のミラー立方体ＣＭの中に入っている。青色光源Ｓ
Ｂと赤色光源ＳＲは同一の１番目の光軸５ＢＲの上にあ
り、投影軸８に対し互いに反対になっている。トリプル
偏光スプリット立方体ＣＳＰＴは２つの光源ＳＢ、ＳＲ
から等距離にあり、投影軸８と１番目の光軸５ＢＲの交
点にある。ミラー立方体ＣＭは投影軸８の上にあり、１
番目の光軸５ＢＲに関して投影レンズＬｐの反対側にあ
る。

【００７１】１番目の光軸５ＢＲにそって、青色光源Ｓ
Ｂから赤色光源ＳＲに向かって、次の素子が順次もうけ
られる。１青色光に対するコリメータレンズＬＣＢ；２赤色光に対する第１ミラーＭ１Ｒ；３トリプルスプリット立方体ＣＳＰＴ；４青色光に対する第１ミラーＭ１Ｂ；５赤色光に対するコリメータレンズＬＣＲ；６赤色光源ＳＲ。

【００７２】ミラー立方体ＣＭと青色光に対する第１ミ
ラーＭ１Ｂは青色光ビームのみを異なる方向に伝搬させ
る３番目の光軸１３Ｂの上にあり、更にその上に空間光
変調器またはＬＣＤスクリーン１２Ｂ（図示していな
い）が置かれている。上述の例の通り、各色が有するＬ
ＣＤスクリーン１２は対応する変調装置の３番目の軸１
３Ｂ、１３Ｒ、１３Ｖの上にある。しかし図５をより明
確にするため、ＬＣＤスクリーンまたは光学バルブは図
に示していない。これらのＬＣＤスクリーン１２は３番
目の光軸１３に直角な平面にあり、更にスクリーンの１
つが対応したスプリット面ＳＰ（立方体ＣＳＰＴに含ま
れている）を含んでいるように同一平面（図示していな
い）にある。

【００７３】ミラー立方体ＣＭと赤色光に対する第１ミ
ラーＭ１Ｒは３番目の光軸１３Ｒの上にある。緑色光源
ＳＶは１番目の軸５Ｖの上にあり、１番目の光軸５ＢＲ
（赤色と青色）と投影軸８の両方に直角であり、更にこ
れら２つの軸の交点を通過する。

【００７４】緑色光に対するコリメータレンズＬＣＶは
光軸ＳＶの上でしかも緑色光源ＳＶとトリプルスプリッ
ト立方体ＣＳＰＴの間にある。緑色光に対する第１ミラ
ーＭ１Ｖは緑色光の第１光軸５Ｖの上にあり、更にこの
ミラーはミラー立方体ＣＭにより緑色光に対する３番目
の光軸１３Ｖを決める。

【００７５】図５と図６に示すマルチカラー投影器にお
いて、光源ＳＢ、ＳＲ、ＳＶは単色である。それらの光
源はいずれも１次光源、すなわちそれ自体が光を発生す
る光源であるかまたは２次光源であり、後者の場合その
光は単一の白色１次光源により発生する白色光である
が、その単一の白色１次光源には赤、緑、青の３原色を
分離できる素子がもうけられる。このような構造はそれ
自体が標準的なものである。実際２色立方体として知ら
れているカラー分離立方体（またはプリズム）は市場で
普通に入手でき、各カラービームを（例えば光ファイバ
ーにより）対応したカラーの光源ＳＢ、ＳＲ、ＳＶ（図
５、図６に示す）のある点まで十分に送ることができ
る。

【００７６】図５および図６に示すようなカラー投影の
構造において、第１に、偏光スプリット面ＳＰＢ、ＳＰ
Ｒ、ＳＰＶおよびミラーＭ１Ｂ、Ｍ２Ｂ、Ｍ１Ｒ、Ｍ２
Ｒ、Ｍ１Ｖ、Ｍ２Ｖを構成する面は選択的に作用する。
第２に、偏光スプリット面ＳＰＢ、ＳＰＲ、ＳＰＶ及び
第２ミラーＭ２Ｂ、Ｍ２Ｒ、Ｍ２Ｖが交差平面において
併置されている。

【００７７】図７ａ、７ｂ、７ｃは偏光スプリット面Ｓ
ＰＢ、ＳＰＲ、ＳＰＶが同じ立方体ＣＳＰＴの中にある
場合に取るこれらの面の併置を説明する斜視図である。

【００７８】図７ａは立方体ＣＳＰＴを示しており、１
２個の端部をＡ１からＡ１２で示す。３つの偏光スプリ
ット面の１つ、例えば緑色が割り当てられたスプリット
面ＳＰＶは２つの向かい合った端部Ａ２とＡ７をふくむ
平面に構成されている。

【００７９】図７ｂは立方体ＣＳＰＴを示しており、と
りわけ２つの向かい合った端部Ａ９とＡ１１を含む平面
に作られた他の偏光スプリット面を示している。図６の
例に関し図７ａのスプリット面が面ＳＰＶならば、図７
ｂに示す面は青色光に割り当てられたスプリット面ＳＰ
Ｂである。

【００８０】図７ｃは立方体ＣＳＰＴを示しており、赤
色に割り当てられたスプリット面ＳＰＲを表わしてい
る。このスプリット面は２つの向かい合った端部Ａ１０
とＡ１２を含む平面により構成されている。

【００８１】図７ａから図７ｃはスプリット面がお互い
に交差しており、更にこれらの図の例は図５と図６に示
す第２ミラーＭ２Ｂ、Ｍ２Ｒ、Ｍ２Ｖを構成する選択的
な反射面を構成する場合に適用できる。

【００８２】このような併置の面を作ることにより工業
的規模の生産に問題が生ずる場合がある。とりわけこれ
らの面を透明な立方体により作ろうとすると反射率の変
化する通常の問題を避けるためには諸問題が生ずる。

【００８３】もし透明な立方体にこれらの面を作ろうと
すれば、つまり、第２ミラーＭ２Ｂ、Ｍ２Ｒ、Ｍ２Ｖを
作る３つの面を含む立方体ＣＭを作ろうとすれば、更に
はトリプルスプリット立方体ＣＳＰＴを作ろうとすれ
ば、そのような立方体は例えばガラスまたはプラスチッ
クから作られ、光を通す基本部品を組立てることにより
作られる。

【００８４】図８ａ、８ｂ、８ｃにはＰＥ１からＰＥ８
のような同じ組の基本部品を示しており、それを組立て
ることにより図７ａから図７ｃに示すＣＳＰＴのような
立方体が得られる。それには３つの偏光スプリット面が
含まれている。しかし、図８ａから図８ｃに関連して記
載した例は、３つの選択的なミラーを含んだ立方体ＣＭ
を作ることにも適用することができることを理解する必
要がある。

【００８５】基本部品ＰＥ１からＰＥ８は角錐形をして
おり、薄い層の積層で覆われた１つまたは２つの面は処
理されている。これらの基本部品を結合させると立方体
となる。

【００８６】角錐形の部品ＰＥ１からＰＥ８は、図７
ａ、７ｂ、７ｃに示すスプリット面ＳＰＶ、ＳＰＢ、Ｓ
ＰＲをそれぞれが含む３つの平面に沿って立方体を切断
することにより得られる部品が対応している。それによ
り８個の基本部品ＰＥ１からＰＥ８が得られる。２つの
組の部品は同一であることが判る：１番と８番の部品Ｐ
Ｅ１、ＰＥ８；２番目と７番目の部品ＰＥ２、ＰＥ７；
４番目と５番目の部品ＰＥ４、ＰＥ５；３番目と６番目
の部品ＰＥ３、ＰＥ６。図８ａから図８ｃに示すＰＥ１
からＰＥ８の部品の形状と異る形状を有した角錐形の部
品は図５に示す例によれば、１つがスプリット面ＳＰ
Ｒ、ＳＰＢを、他が第２ミラーＭ２Ｒ、Ｍ２Ｂを含む２
つだけの平面に沿って立方体を切断することにより得る
ことができることは勿論である。

【００８７】図８ａと図８ｃに用いたハッチをつけた線
は、いくつかの基本部品からなる１つまたは２つの面の
上に作られた薄い誘電体層の処理すなわち積層の場合を
示しており、その目的は選択的に働くミラーまたは偏光
スプリッタを構成することである。

【００８８】従って、図８ａに用いた傾斜したハッチを
した線は、基本部品ＰＥ２、ＰＥ４、ＰＥ６、ＰＥ８の
面のうちの１つの面の上に作られた薄い誘電体層ＣＭ１
（例えば緑色光に対して働く）について１番目のタイプ
の積層を示している。

【００８９】図８ｂに用いた水平なハッチをした線は、
４つの部品ＰＥ３、ＰＥ４、ＰＥ７、ＰＥ８の面のうち
の１つの面の上に作られた薄い誘電体層ＣＭ２（例えば
赤色光に対して働く）について２番目の積層を示してい
る。

【００９０】図８ｃに用いた垂直のハッチをした線は、
４つの部品ＰＥ１、ＰＥ２、ＰＥ３、ＰＥ４のうちの１
つの面の上に作られた薄い誘電体層ＣＭ３（例えば青色
光に対して働く）について３番目のタイプの積層を示し
ている。

【００９１】立方体は６個の２等分面（対角面）を有す
る（正方形が２個の対角線を有するように）。選択的な
特性を有するそのような面を併置することは例えば薄い
誘電体層の技術を用いることにより行うことができる。

【００９２】互いに併置されている第２ミラー（Ｍ２）
について言えば、そのミラーは３つの偏光スプリット面
を有する立方体に対するのと同じ技術により（すなわち
基本角錐を結合することにより）誘電体材料の薄い層を
堆積するのと同じ技術を用いて得られるが、その違いは
得られた機能（ミラー機能）が波長に対しては選択的で
あり偏光に対しては感度が悪いということである。

【００９３】図９は、図１に示すような３つの組の変調
器ＥＭ１、ＥＭ２、ＥＭ３を有するカラー投影器３５の
部分図の斜視図である。各変調器が一色のみの光ビーム
により交差していることである。それ故、この実施例に
おいては波長に対し選択性のある種々の偏光スプリット
面、および種々のミラーを作る必要がない。

【００９４】カラー投影器には光源の軸ＡＳの上に置か
れた光源ＳＬＢ（図９には示していない）があり、白色
光ビームＦＬを発生している。白色光ビームＦＬは光源
の軸ＡＳに沿って１番目の２色立方体ＣＤ１に入り、こ
の２色立方体ＣＤ１はカラー分離機能を果している。１
番目の２色立方体ＣＤ１は種々のカラーを３つの成分に
分離する：緑色は光源の軸ＡＳに沿って照明ミラーＭｖ
（図２には示していない）に向かって進み、この照明ミ
ラーＭｖは緑色光に対する１番目の光軸５Ｖに沿って緑
色光を反射するように設計されている；赤色は照明ミラ
ーＭｒに向かう図の左手に向かって反射され、この照明
ミラーＭｒは赤色に対する１番目の光軸５Ｒに沿って赤
色光を反射するように設計されている；青色光は照明ミ
ラーＭｂに向かって右方に反射し、この照明ミラーＭｂ
は青色光に対する１番目の光軸５Ｂに沿って青色光を反
射するように設計されている。

【００９５】光軸５Ｖ、５Ｒ、５Ｂのそれぞれは、図１
に示す装置ＥＭの１番目の光軸５のように、変調装置の
１番目の光軸を構成する。実際、照明ミラーＭｒ、Ｍ
ｂ、Ｍｖは図５と図６で述べた赤色光源ＳＲ、青色光源
ＳＢ、緑色光源ＳＶにそれぞれ対応しており、しかも置
き換えられる。従って各照明ミラーＭｒ、Ｍｂ、Ｍｖか
ら光学的な構成が判り、その構成は各カラーに対し変調
装置を構成するために図１、図５、図６についてすでに
説明した構成に対応する。

【００９６】例えば赤色光に対し、赤色光は照明ミラー
Ｍｒにより１番目の光軸５Ｒに沿って偏光スプリット面
ＳＰに向かって反射され、その偏光スプリット面ＳＰは
偏光スプリット面ＣＳｒにより構成されている。上記の
例の場合の様に、このスプリット面ＳＰは偏光に対し相
補的な方向を有する２つの偏光ビーム（図示していな
い）を発生するように設計されている：ビームの１つは
１番目の光軸に沿って第１ミラーＭ１Ｒに向かって進
む。他のビームは２番の軸８Ｒに沿って第２ミラーＭ２
Ｒに向かって反射される。ミラーＭ１Ｒ、Ｍ２Ｒは傾斜
し、３番目の光軸１３Ｒの上にビームを反射するが、そ
の上に光学バルブまたはＬＣＤスクリーン１２Ｒが置か
れている。ＬＣＤスクリーン１２Ｒはスプリット面ＳＰ
と同じ平面に置かれている。

【００９７】上記の例の場合の様に、ビームは反対方向
に進行しＬＣＤスクリーン１２Ｒを通過するが、それに
よりビームは変調される。その後、これらのビームはミ
ラーＭ２Ｒ、Ｍ１Ｒにより立方体ＣＳｒのスプリット面
ＳＰに向かって反射され、それによりそのビームは同一
方向に重ねられ、光源と投影スクリーン（図示していな
い）の両方または一方に向かって進行する。これらの光
の量はＬＣＤスクリーン１２Ｒの基本セル（図示してい
ない）の活性化の度合いにより大幅に変化する。

【００９８】図５に示す説明において、光源に戻る赤色
光線は照明ミラーＭｒに向かって進行するが、その照明
ミラーにより赤色光線は１番目の２色立方体またはカラ
ー分離立方体ＣＤ１に向かって反射される。この赤色光
線はこの立方体ＣＤ１により光源軸ＡＳに沿って光源Ｓ
ＬＢに向い、すなわち白色ビームＦＬの方向と反対の方
向に反射される。

【００９９】投影される画像を構成する光線、すなわち
ポジティブ画像光線は２番目の主軸８Ｒに沿ってスプリ
ット面ＳＰから２番目の２色立方体ＣＤ２に向かって進
行する。この２色立方体ＣＤ２は１番目のカラー分離立
方体ＣＤ１により行われる機能と逆の機能を果す。実際
これら２つの立方体ＣＤ１とＣＤ２は同一で、１つの同
じ方向に向かうが、違いは２番目の立方体ＣＤ２は種々
の偏光スプリット面ＳＰと同じ軸の上にあり、特に赤色
カラーに割り出されたスプリット面ＳＰのある軸８Ｒの
上にあることである。このように、ビームスプリット立
方体ＣＳｒから来る赤色光に対し、この２番目の２色立
方体ＣＤ２は赤色に対する反射面３６を有しており、軸
８Ｒに対し９０°の角度を構成する新しい投影軸４１に
沿った方向４０の中にこの光を反射するように方向が向
けられるが、方向４０は白色ビームＦＬと方向が反対で
ある。実際、この２番目の立方体ＣＤ２は赤、緑、青の
種々のカラービームを重ね、これらの光により単一の多
色ビームＦＬが構成される。

【０１００】すでに記載した変調装置ＥＭ１には赤色光
が割り当てられており、更にカラー投影器３５には２番
目の変調装置ＥＭ２と３番目の変調装置ＥＭ３があり、
それぞれ青色光と緑色光が割り当てられている。

【０１０１】２番目の変調装置ＥＭ２にはスプリット面
ＳＰを含んだ偏光スプリット立方体ＣＳｂがある。この
面ＳＰは照明ミラーＭｂから来る青色光を受けるが、こ
の照明ミラーは１番目の光軸５に沿って青色光を反射す
る。２番目の変調装置ＥＭ２の動作は１番目の変調装置
の動作と同じで、それ故再度説明する必要はない。これ
により、ＬＣＤスクリーン１２Ｂの両側にある第１ミラ
ーＭ１Ｂと第２ミラーＭ２Ｂは図を明確にするため示し
ていない。ＬＣＤスクリーン１２Ｂによる変調の後に偏
光スプリット立方体ＣＳｂ（１番目の光軸５Ｂと２番目
の光軸８Ｂの間の交点にある）から来る青色光は照明ミ
ラーＭｂにより光源ＳＢＬに戻るか（赤色光に対し記載
した方法と同じ方法）、または２番目の２色立方体ＣＤ
２に向かって反射されるかのいずれかであり、新しい投
影軸４１の上のこの立方体ＣＤ２により反射されるが、
その方向４０は赤色光の場合のように投影レンズＬｐ
（図９には示していない）の方向である。

【０１０２】次に、緑色を処理するように設計された３
番目の変調装置ＥＭ３には偏光スプリット立方体ＣＳｖ
が含まれるが、その立方体は１番目の光軸５Ｖと、新し
い光軸４１に変わる２番目の軸８Ｖの間の交差点に位置
している。図をより明確にするため、この変調装置の第
１ミラーＭ１Ｖと第２ミラーＭ２Ｖは示していないが、
この変調装置の動作は他の変調装置の動作と同じであ
る：ＬＣＤスクリーン１２Ｖによる変調を行った後に偏
光スプリット面から来る光は２番目の２色立方体ＣＤ２
に向かって進行する。この立方体ＣＤ２は緑色光に対し
ては透明であるので、この緑色光が前記２番目の２色立
方体ＣＤ２から新しい投影軸４１に沿って投影対物レン
ズに向かって飛び出し、更に赤色光および青色光と重な
る。

【０１０３】図１０は図９に示す矢印に沿って見たカラ
ー投影器を側面から示しているが、赤色に対する照明ミ
ラーＭｒと第１変調装置ＥＭ１の全ては取り除かれてい
る。

【０１０４】図１０は図９に示していない素子の位置を
よりうまく示すのに使用することができる。

【０１０５】この図に示す１番目の２色立方体ＣＤ１、
２番目の２色立方体ＣＤ２はそれぞれ光源軸ＡＳと新し
い投影軸４１の上にあるが、これら２つの軸は互いに平
行である。白色光ビームＦＬは光源ＳＬＢから出るが、
この光源ＳＬＢは反射器ＲＥの湾曲部の中央に置かれて
いる。コリメータレンズＬＣは光源と１番目の２色立方
体Ｄ１の間に挟まれている。緑色光を第３変調装置ＥＭ
３に向かって反射するように設計されている照明ミラー
Ｍｖは光源軸ＡＳと１番目の光軸５Ｖの交差点に置かれ
ている。第３変調装置には次のものが含まれている：Ｌ
ＣＤスクリーン１２Ｖの両側の上にある３番目の光軸１
３Ｖにスプリット面３Ｐと第１ミラーＭ１Ｖと第２ミラ
ーＭ２Ｖを含む偏光スプリット立方体ＣＳｖ。第１ミラ
ーＭ１Ｖは３番目の光軸１３Ｖと軸８Ｖの間の交点にあ
り、第２ミラーＭ２Ｖは１番目の光軸５Ｖと３番目の光
軸１３Ｖの間の交点にある。偏光スプリット立方体ＣＳ
ｖは１番目の光軸５Ｖと２番目の軸８Ｖの間の交点にあ
り、後者は新しい投影軸４１と同じである。

【０１０６】青色が割り当てられ第２変調装置ＥＭ２に
属するＬＣＤスクリーン１２Ｂと第２ミラーＭ２Ｂは、
２番目の２色立方体ＣＤ２の上に見える。

【０１０７】第１変調装置および第２変調装置に属する
１番目の光軸５Ｒと５Ｂは１つの同一の平面では互いに
区別がつかないように見え、更に２番目の光軸８Ｒと８
Ｂは互いに区別がつかなく図の平面に垂直であり、この
図では点として見える。

【０１０８】偏光スプリット立方体ＣＳｖの反対側で、
新しい投影軸４１の上に投影レンズＬｐがある。多色光
ビームＰＦはそのレンズＬｐを通過し投影スクリーン
（図示していない）に向かい進行する。

【０１０９】図６と同じく図９と図１０に示すカラー投
影器３５には、従来の技術による装置と比較して特に３
原色に対し同一の光学通路を有することができること
と、更に各カラーに共通な投影レンズを有することがで
きるという利点と更に、変調装置ＥＭ１、ＥＭ２、ＥＭ
３により各色毎の発光効率が与えられる利点がある。

【０１１０】図１１は図９と図１０に示すカラー投影器
３５の工業的な実施例の斜視図である。

【０１１１】変調装置ＥＭ１、ＥＭ２、ＥＭ３は例えば
ガラスまたはモールドされたプラスチックでできた２つ
の基本的な透明なブロックＢｅ１、Ｂｅ２によりそれぞ
れ作られている。変調装置は重ねられた２つの２色ブロ
ックＤ１、Ｄ２の回りに置かれている。

【０１１２】ＥＭ１からＥＭ３の各変調装置に対して次
の通りである：ブロックＢｅ１は照明ミラーＭｒ、Ｍ
ｂ、Ｍｖ、および第２ミラーＭ２Ｒ、Ｍ２Ｂ、Ｍ２Ｖが
ある（図１１ではＭ２Ｂのみが見えている）：第２ブロ
ックＢｅ２には第１ミラーＭ１Ｒ、Ｍ１Ｂ、Ｍ１Ｖがあ
る；偏光スプリット面ＳＰと光学バルブ、すなわちＬＣ
Ｄスクリーン１２Ｒ、１２Ｂ、１２Ｖ（１２Ｖは見えな
い）は２つの基本的に透明なブロックＢｅ１、Ｂｅ２の
間に挟まれている。

【０１１３】ミラーの反射面はブロックＢｅ１、Ｂｅ２
の外側の面をメタライゼーションすることにより作られ
ている。偏光スプリット面ＳＰはガラス面に薄い誘電体
層を積層することにより作られている。

【０１１４】２色立方体Ｄ１、Ｄ２は別であるが、反射
および偏光スプリットの処理は選択により広帯域処理
（完全に可視なスペクトラム）または対応するカラーに
最適な処理のいずれかである。

【０１１５】２つの２色立方体を用いたこの装置によ
り、偏光スプリット面を併置する必要性がなくコンパク
トにしかも工業的に実行可能な解決法を達成することが
でき、更に光変調器当たりミラー、いわゆる照明ミラー
を１つだけ付加するだけのコストにより達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１ａ】この発明による画像投影器の構成と動作の概
略図を示す。

【図１ｂ】この発明による画像投影器の構成と動作の概
略図を示す。

【図２】焦点光学装置を追加した発明を示す。

【図３】この発明の応用として円偏光に対する場合の概
略図を示す。

【図４】この発明による変調装置に対するコンパクトな
構造の概略図を示す。

【図５】この発明によるいくつかの変調装置を用いた画
像投影器の概略図を示す。

【図６】図５に示す各素子のそれぞれの位置の３次元局
部化を可能にする図を示す。

【図７ａ】図６に示す立方体に含まれる偏光の分割面の
斜視図を示す。

【図７ｂ】図６に示す立方体に含まれる偏光の分割面の
斜視図を示す。

【図７ｃ】図６に示す立方体に含まれる偏光の分割面の
斜視図を示す。

【図８ａ】図７ａ、７ｂ、７ｃの立方体を形成する基本
円錐形の斜視図を示す。

【図８ｂ】図７ａ、７ｂ、７ｃの立方体を形成する基本
円錐形の斜視図を示す。

【図８ｃ】図７ａ、７ｂ、７ｃの立方体を形成する基本
円錐形の斜視図を示す。

【図９】画像投影器を形成するため２つの２色立方体の
回りに置かれたこの発明の３つの変調装置のそれぞれの
位置の斜視図を示す。

【図１０】図９の矢印５０に沿った側面から見た図９の
投影器を示す。

【図１１】図９と図１０に示す画像投影器について工業
的な大きさで作られた実施例を示す。

【符号の説明】

１画像投影器２投影スクリーン３光４光ビーム５、５Ｂ、５ＢＲ、５Ｒ１番目の光軸８、８Ｂ、８ｂ、８Ｒ、８Ｖ２番目の光軸１２、１２ａ、１２Ｂ、１２Ｒ、１２Ｖ空間光変調器
（ＬＣＤスクリーン）１３、１３Ｂ、１３Ｖ３番目の光軸２０、２１ガラスブロック２２対称平面２３面２４第１傾斜面２５第２傾斜面３０、３５カラー投影器３６反射面４０方向４１新しい投影軸５０矢印Ａ１〜Ａ１２端部ＡＳ光源の軸Ｂｅ１基本的な透明第１ブロックＢｅ２基本的な透明第２ブロックＣＤ１１番目の２色立方体ＣＤ２２番目の２色立方体ＣＭミラー立方体ＣＭ１誘電体層（緑）ＣＭ２誘電体層（赤）ＣＭ３誘電体層（青）ＣＳｂ、ＣＳＰ、ＣＳｒ、ＣＳｖ偏光スプリット立方
体ＣＳＰＴトリプルスプリット立方体Ｄ１２色第１ブロックＤ２２色第２ブロックＥＭ、ＥＭ１、ＥＭ２、ＥＭ３光変調装置ＥＭＢ光変調装置（青）ＥＭＲ光変調装置（赤）ＦＬ白色光ビームＦＭ１、ＦＭ１Ｂ、ＦＭ１Ｒ第１変調ビームＦＭ２、ＦＭ２Ｂ、ＦＭ２Ｒ第２変調ビームＦＰ１、ＦＰ１Ｂ、ＦＰ１Ｒ第１偏光ビームＦＰ１′ 第１反射偏光ビームＦＰ２、ＦＰ２Ｂ、ＦＰ２Ｒ第２偏光ビームＦＰ２′ 第２反射偏光ビームＦＵ１、ＦＵ１Ｂ、ＦＵ１Ｒ第１有効ビームＦＵ２、ＦＵ２Ｂ、ＦＵ２Ｒ第２有効ビームＬ４発散レンズＬ５収束レンズＬ６第２の収束レンズＬ７第２の発散レンズＬＣ、ＬＣＢ、ＬＣＲ、ＬＣＶコリメータレンズＬｐ投影対物レンズＭ１、Ｍ１Ｂ、Ｍ１Ｒ、Ｍ１Ｖ第１ミラーＭ２、Ｍ２Ｂ、Ｍ２Ｒ、Ｍ２Ｖ第２ミラーＭｂ、Ｍｒ、Ｍｖ照明ミラーＭＦ１ａ、ＭＦ２ａビームＰ１、Ｐ２偏光の方向ＰＤ、ＰＧ円形偏光ＰＥ１〜ＰＥ８基本部品ＲＥ反射器Ｓ、Ｓａ、ＳＢ、ＳＲ、ＳＶ光源ＳＰ、ＳＰＢ、ＳＰＲ、ＳＰＶ偏光スプリット面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジャン−ピエールユイノードフランス国， 75014 パリ，リュジェ．ブラック， 11番地 (72)発明者クロードプエクフランス国， 91160 バレンビリエ, ドメンデタンプリエ，リュデバンノ，３番地 (56)参考文献実開平２−62478（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/13 505 G02F 1/1335 - 1/13357 G02B 27/28 G03B 33/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つの光源と、少なくとも２
つの光変調装置と、少なくとも１つの投影対物レンズを
有し、各光変調装置は空間光変調器と偏光スプリッタを
有し、この偏光スプリッタは光を異なる方向を有し相補
的な第１偏光ビームと第２偏光ビームに分割し、各光変
調装置は第１および第２偏光ビームを進行の方向が向か
い合った１つの同一の光軸の上に重ねる手段を有してお
り、空間光変調器は前記光軸の上に置かれ第１および第
２偏光ビームを変調し、この第１および第２偏光ビーム
は空間変調器から発生し相補的な偏光を有する第１変調
ビームと第２変調ビームをそれぞれ構成し、２つの変調
ビームは再度同じ偏光スプリットを通りそれらの変調ビ
ームは１つの同一の軸の上で空間光変調器による変調の
関数として投影対物レンズと光源の両方または一方に向
かう１つの同一の方向に重ねられ、更に偏光スプリッタ
は波長に対し選択性があり併置されしかも交差している
面を構成していることを特徴とする画像投影器。
【請求項２】前記偏光スプリッタが誘電体の薄い層を
積層して作られるタイプである請求項１に記載の画像投
影器。
【請求項３】各変調装置において、偏光スプリッタと
空間光変調器が１つの同一の平面内にある請求項１に記
載の画像投影器。
【請求項４】各変調装置は空間光変調器と同じ光軸の
上に前記空間光変調器の両側に第１ミラーと第２ミラー
を含み、各ミラーは第１に所定の方向の偏光を有する偏
光ビームを空間変調器に向かって反射し、第２に偏光ス
プリッタに向かって前記偏光と相補的である偏光を有す
る変調ビームを反射する請求項１に記載の画像投影器。
【請求項５】各変調装置において、偏光スプリッタと
２つのミラーにより２つの相補的な偏光ビームに共通な
光学通路を定める請求項４に記載の画像投影器。
【請求項６】光学通路が三角形をしており、ビームが
再度偏光スプリッタを通過し１番目の光軸または２番目
の光軸の上で同じ方向に重ねられる請求項５に記載の画
像投影器。
【請求項７】各変調装置において、偏光スプリッタが
有する領域が空間変調器の領域より小さい請求項１に記
載の投影器。
【請求項８】偏光スプリッタが線形偏光に対して動作
するタイプである請求項１に記載の投影器。
【請求項９】少なくとも３つの変調装置を有し、それ
ぞれが異なる色の処理を割り当てられており、更に少な
くとも１つの共通な光軸を有している請求項１に記載の
投影器。
【請求項１０】変調装置の２つが共通な２つの軸を有
している請求項９に記載の投影器。
【請求項１１】共通な光軸が３色全てに共通な投影対
物レンズを有する投影の軸である請求項９に記載の投影
器。
【請求項１２】３つの偏光スプリッタ、３つの第１ミ
ラーおよび３つの第２ミラーが波長に対し選択的である
請求項１０に記載の投影器。
【請求項１３】３つの偏光スプリッタの各々がスプリ
ット面を有し、偏光スプリッタが薄い誘電体層の積層で
構成され、更にスプリット面が互いに併置されている請
求項１２に記載の投影器。
【請求項１４】３つの偏光スプリッタが１つの透明な
立方体から構成され、この立方体は基本角錐形を結合さ
せることから形成され、各基本角錐形はスプリット面に
対応して透明な立方体を異なる面にそって切断して得ら
れる部品と対応している請求項１３に記載の投影器。
【請求項１５】各偏光スプリット面が部分的な面から
構成され、部分的な面のそれぞれは基本角錐の１つの面
の上に作られており、基本角錐の１つの面の上には所定
の波長に対し活性である誘電体の薄い層が形成されてい
る請求項１４に記載の投影器。
【請求項１６】３つの第２ミラーが薄形の誘電体層の
積層で構成されたタイプであり、第２ミラーが互いに併
置されている請求項１２に記載の投影器。
【請求項１７】第２ミラーが、スプリット面に対応し
て、異なる面にそって透明立方体を切断して得られる部
品と同じように、基本角錐を結合して構成されるひとつ
の透明立方体により構成される、請求項１６に記載の投
影器。
【請求項１８】各第２ミラーが部分的な面により構成
され、部分的な面のそれぞれは基本角錐の１つの面の上
に作られており、基本角錐の１つの面の上には所定の波
長に対し活性である誘電体の薄い層が形成されている請
求項１７に記載の投影器。
【請求項１９】少なくとも３つの変調装置を有し、そ
れぞれには異なる色が割り当てられ、１つの光源は白色
光のビームを出し、１番目の２色立方体は白色光を３種
類の色に分離し、所定の色の各光は対応する変調装置の
偏光スプリッタに向かい反射され、２番目の２色立方体
は変調装置のそれぞれから来る光を重ね投影対物レンズ
に向かい進行する多色光のビームを作る請求項１に記載
の投影器。
【請求項２０】変調装置はそれぞれが２つの透明なブ
ロックにより構成され、そのブロックは偏光スプリッタ
と空間変調器を含む平面により分離され、２つの２色立
方体が重ねられ３つの変調装置により３つの面で囲まれ
ており、各変調装置には１番目の立方体の面に対面する
照明ミラーがある請求項１９に記載の投影器。