JPH05150207A

JPH05150207A - 偏光の２直交成分を用いた画像投影装置

Info

Publication number: JPH05150207A
Application number: JP3223583A
Authority: JP
Inventors: Christophe Nicolas; ニコラクリストフ; Brigitte Loiseaux; ロワソブリジツト; Jean-Pierre Huignard; ユイノードジヤン−ピエール; Claude Puech; プエククロード
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1990-08-10
Filing date: 1991-08-09
Publication date: 1993-06-18
Anticipated expiration: 2016-03-26
Also published as: FR2665773B1; EP0475796B1; EP0475796A1; DE69110585T2; FR2665773A1; JP3149469B2; DE69110585D1; US5181054A

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】光の空間変調が光の偏光の２つの直交成分に
ついて行われ、投影器の発光効率を増加させる。【構成】画像投影器には光源Ｓと、投影スクリーン２
と、光を相補的な偏光を有する２つの偏光ビームに分割
する偏光スプリッタＳＰと、２つの偏光ビームを反射さ
せる２つのミラーＭ_１，Ｍ_２があり、第１にそれらのビ
ームを反対の方向に向かわせ更に空間光変調器１２が置
かれている１つの同一の軸１３にそれらのビームを重
ね、第２にそれらのビームを再度偏光スプリッタＳＰを
通過させるが、その偏光スプリッタＳＰによりそれらの
ビームを１つの同一の軸８または５の上で更に１つの同
一の方向に重ねられ、更に空間変調器１２による変調の
関数として投影スクリーン２と発光源Ｓの両方または一
方に向かわせている。

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は、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。各セルは画像において基本ドット
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ＴＦＦ
（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の各基本セルに
は偏光の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
であるが、それは相補的な偏光が使用されていないから
である。偏光を一方向に保つため、光がポラライザを通
過してからＬＣＤスクリーンの照明を行う。

【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の分配による。ＬＣ
Ｄ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、それには発光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、投影対物レンズがあるが、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
偏光が異なり相補的である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があるが、この光変
調装置は伝幡と反対の方向の１つのしかも同じ光学軸上
に１番目と２番目の偏光ビームを重ねる方法を有してお
り、更にその光の空間変調器は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が、
その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るが、それによりそれらの
ビームは１つの同じ軸上であり更に光の空間変調器によ
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つのしかも同じ方向に重ねられる。

【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
による画像投影器の概略図を示す。

【００１３】画像投影器１には光３を生ずる光源Ｓがあ
るが、この光３は特別な状態の偏光を有していない。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
に設計されているが、その空間変調器１２には光変調装
置ＥＭが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ＥＭ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
するが、この面は互いに９０°の角度をなすそれぞれＦ
Ｐ１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は送信ビームであ
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を作る光には、
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Ｓ
Ｐ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ＦＰ１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１つの同一の３番目の光軸１３の上でそれぞれ第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′を形成するが、ＦＰ１′とＦＰ２′は両
方とも軸として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】この第１偏光ビームＦＰ１を構成する光に
は偏光の第１方向Ｐ１がある（入射平面は入射光線によ
り決まる平面でありスプリット平面ＳＰに対する法線で
ある）。

【００２２】第２偏光ビームＦＰ２はスプリット面ＳＰ
により２番目の光軸８に沿って反射されたビームである
が、この２番目の光軸８は１番目の軸に対して角度が９
０°であり、第２ミラーＭ２に向かって進行する。第２
偏光ビームＦＰ１の偏光方向は第１偏光ビームＦＰ１の
偏光方向と直角である、すなわち入射平面に垂直であ
る。

【００２３】この発明による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、同一の空間光変調器１２により同時に空間
的に変調される。

【００２４】この目的のため、ミラーＭ１、Ｍ２の平面
は１つの同一の３番目の光軸１３の上でそれぞれ第１お
よび第２の１次ビームＦＰ１、ＦＰ２を反射するように
方向が定められる。

【００２５】このように第１および第２偏光ビームＦＰ
１、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′を形成するが、ＦＰ１′とＦＰ２′は両
方とも軸として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。

【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が、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が、それは他の偏光を有し、しかも
光源２により生ずる光の波面と同一の１次断面に属する
ような他のビームの光線と同じく、偏光Ｐ１、Ｐ２の１
つを有したビームＦＰ１′、ＦＰ２′の１つの光線が同
一の基本液晶セルにより変調されるようにするためにあ
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、更にＬＣ
Ｄ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を通過するが、それはそれらが反
対の方向でありしかもそれぞれ第１変調ビームＦＭ１と
第２変調ビームＦＭ２を構成するからである。

【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
れるが、それはビームが両方とも偏光スプリット面ＳＰ
で入射され、同じ点で第１偏光ビームＦＰ１と第２偏光
ビームＦＰ２（図１ｂに示す）を分離するように行われ
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：それは第１変調ビームＦＭ１が偏光の第２方向Ｐ２
を有したタイプであり、第２変調ビームＦＭ２が偏光の
第１方向Ｐ１を有したタイプであるからである。

【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を作るが、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
を形成するが、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
て進行するが、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ＦＭ
２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ＦＵ
１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するが、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が、無効ビーム
は陽画を形成し、光源Ｓ１に戻される。２つのビームＭ
Ｆ１ａ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内で、光学
通路により三角形の形状が決まる。第１側面は偏光スプ
リット面と第１ミラーＭ１の間に形成される。第２側面
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側面はＬＣＤスクリーン１２が置かれている間
にある２つのミラーＭ１、Ｍ２の間に形成される。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Ｍ
１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の間に距離を与える必要が
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の間に光学的通路
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
間のこの光学的通路の距離は出来るだけ小さくし投影対
物レンズの口径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１２の間が保たれることに注意する必要がある。

【００４２】図２には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の角度は立方体ＣＳＰから見てゼロ
でなく、発散レンズＬ４とＬ７は省略される。レンズＬ
５とＬ６は視野レンズのように働く。アセンブリＬ５、
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１２の位置に重ねられたＬＣの画像を対称的に
形成する。

【００４６】上記の例では直線偏光が与えられている
が、この発明による配置は、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】各素子の配置は図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。そ
の配置はそれ自体が標準的な方法により、例えば液晶が
含まれているものの間にある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が、前述の非制限的な例
では、第１に左手の円形偏光ＰＧから成る偏光ビームＦ
Ｃ１（破線で描いた矢印で記号化）を発射する。第２
に、偏光スプリット面ＳＰａは右手の円形偏光ＰＤ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、静止の時セルがスプリット面ＳＰａの動作す
る波長に対応した波長に対し円形偏光の方向に反転させ
るように設計されている（それ自体は従来の方向であ
り、特に厚さと屈折率は従来のものである）。反対にＬ
ＣＤスクリーン１２のセルが活性化している時、２重屈
折がなくなり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
のないものを示している。

【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には面２３の
１つにレンズがある：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２０、
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を構成するように金属化
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を構成するように金属化された第２傾斜
面２５（第１ブロック２０の上に構成）がある。この配
置により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Ｓ
Ｐで交差しているが、そのスプリット面ＳＰにはＬＣＤ
スクリーン１２があり全体が対称な平面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な光軸である。

【００５４】このような配置の利点の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。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
ビームが重ねられるが、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一致するが、そのユニットは更
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
方法とも一致する。

【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
がある：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を３つに分割する
ことにある。

【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る
ことを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。特に画像の拡大を容易に変更できるようにするた
め、投影スクリーンに光学装置を１つだけ有する利点が
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
表示されるが、それは２、３更にはそれ以上この発明に
よる変調装置を集めるためであり、更には図５から判る
ように共通の軸の上に変調器を与えるためであるが、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ためである。

【００５９】図５にはカラー投影器３０の概略図を示し
ており、この発明による少なくとも２つの光変調装置Ｅ
ＭＢ、ＥＭＲがある。これらの光変調装置ＥＭＢ、ＥＭ
Ｒ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を有した第１
光源ＳＢに対しては青を、第２変調装置ＥＭＲを有した
第２光源ＳＲに対しては赤を生ずる。

【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
の青色光を曲げる。この面ＳＰＢには第１偏光ビームＦ
Ｐ１Ｂと第２偏光ビームＦＰ２Ｂ（青に着色）が生じ、
それらは投影軸８を構成するように設計されたそれぞれ
１番目の光軸５Ｂと２番目の光軸（これら２つの軸の角
度は９０°を構成）の上で、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、方向が反対
であり１つの同一の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）に沿って進行し、
２つの青色直交相補偏光を有するＬＣＤスクリーン１２
Ｂを照射するが、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
差すると、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ＦＭ１Ｂ、ＦＭ２Ｂを作る。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Ｍ２
Ｂ、Ｍ１Ｂにより反射され、それによりそれらのビーム
は図１ｂにすでに示したように、いずれも有効な青色が
重ねられたビームＦＵ１Ｂ、ＦＵ２Ｂ（図５に矢印で示
す）を生ずるが、これらのビームＦＵ１Ｂ、ＦＵ２Ｂは
プロダクションレンズＬｐに向かって進行し、それらが
重ねられると無効すなわちネガティブ画像ビーム（矢印
で示すＦＮ１ＢとＦＮ２Ｂ）が生じ、これらのビームは
青色の光源ＳＢに向かって進行する。これにより、図１
ａと図１ｂに示した変調装置ＥＭについて上記に説明し
た処理を要約することができ、更に赤色にされた第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、更に従って２つの光源ＳＢとＳＲは１つの
同一の光軸５ＢＲの上にありその光軸５ＢＲは投影軸８
に対し互いに反対にある。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。従って赤色が重ねられた２つのビー
ムを見つけることが可能となりそのビームは相補的な直
交偏光Ｐ１、Ｐ２を有しており、更にプロジェクション
レンズＬｐに向かって進むビームＦＵ１Ｒ、ＦＵ２Ｒと
して、または赤色光源ＳＲに向かって進むネガティブビ
ームＦＮ１Ｒ、ＦＮ２Ｒとして同一方向に進行する。

【００６３】この配置により特に利点が生ずるが、それ
は投影対物レンズＬＲが投影スクリーン２を有したＬＣ
Ｄスクリーン１２Ｂ（青色）とＬＣＤスクリーン１２Ｒ
（赤色）の両方に光学的に共役であることである。

【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のそれぞれの面は他の
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
働かないようにする必要がある。

【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。このように、この発明の１つ
の特徴によれば、所定の色のビームが特に無損失でしか
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ＳＰ
ＢとＳＰＲはそれぞれが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Ｍ１Ｂ、Ｍ２Ｂは実際には無損失で赤色
を通過し、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通過させる。従って対応
した色を単独で反射させるミラーＭ１Ｂ、Ｍ２Ｂ、Ｍ１
Ｒ、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つの付加的な光変調装置があるが、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。このように、緑色
に対する３番目の装置はその投影軸が投影軸８と見分け
られなくても、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している。

【００６７】カラー投影器３０において判るように、変
調装置ＥＭＢ、ＥＭＲは投影対物レンズが数に関係なく
全ての装置に共通であるように、更には投影対物レンズ
Ｌｐと種々のＬＣＤスクリーン１２Ｂ、１２Ｒの間の光
学通路の距離が等しくなるように組立てられている。

【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２番目の光軸
８Ｂ、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、ＳＰ
Ｖ（図には示していない）があり、更にこの発明の１つ
の特徴によれば、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Ｍ２Ｂ、Ｍ２Ｒ、Ｍ２
Ｖがある。この発明の１つの特徴によればこれら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ＳＢ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に関してプロジェクシ
ョンレンズＬｐ反対にある。

【００７１】１番目の光軸５ＢＲに従い、更に青色光源
ＳＢから赤色光源ＳＲに向かって進むと、次の素子が順
次ある：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進行する
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ＬＣＤ
スクリーン１２は対応する変調装置の３番目の軸１３
Ｂ、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）にあることを示す必要がある。

【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の説
明として、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ある。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、一方では偏光スプリット面ＳＰＢ、ＳＰＲ、Ｓ
ＰＶが、他方では第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は斜視図であり、例え
ば偏光スプリット面ＳＰＢ、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
明している。

【００７８】図７ａは立方体ＣＳＰＴを示しており、１
２個の端を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Ａ２とＡ７に含まれる平
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７ｂ
に示す面は青色光に割り当てられたスプリット面ＳＰＢ
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Ａ１０と
Ａ１２を含む平面に構成されている。

【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第２ミラーＭ２
Ｂ、Ｍ２Ｒ、Ｍ２Ｖに図５、図６の変更を行った選択的
な反射面の場合に適用できることを示している。

【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、または第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
立方体が得られるが、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Ｃ
Ｍ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、処理された、すなわち薄い層の積層で覆われた面
が１つまたは２つある。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】このように図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ＣＭ
１（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】立方体において６個の２等分面を最大にす
ることができる。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
あるが偏光に対しては感度が悪いということである。

【００９３】図９は斜視図であり、図１に示すような３
つの組の変調ＥＭ１、ＥＭ２、ＥＭ３を有するカラー投
影器３５の部分図を示しており、変更点は各変調の組が
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、この変更においては種々の偏光スプリット面、お
よび波長に対し選択性のある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に入るが、
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Ｍ
ｖ（図２には示していない）に向かって進むが、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るが、
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するが、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番目の光軸を作る。実際、照明ミラーＭｒ、Ｍｂ、Ｍ
ｖ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
的な組立てが判り、更にその組立ては各カラーに対し変
調装置を作るために図１、図５、図６についてすでに説
明した組立てに等しい。

【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るが、その偏光スプリット面Ｓ
Ｐ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ＬＣＲスクリーン１２Ｒは置か
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が、これらは
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
行するが、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るが、これにより単一の多
色ビームＦＲが作られる。

【０１００】すでに記載した変調装置ＥＭ１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プロジェクション
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
図では点線として見える。

【０１０８】偏光スプリット立方体ＣＳｖに向かい合っ
て、新しい投影軸４１の上にプロジェクションレンズＬ
ｐがある。多色光ビームＦＰ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、更に各カラーを同時に保つ間３色に共通なプロジェ
クションレンズを有することができるという利点と更
に、この発明による変調装置ＥＭ１、ＥＭ２、ＥＭ３に
より発光効率が与えられる利点がある。

【０１１０】図１１は斜視図であり非制限的な例により
与えられており、図９と図１０に示すカラー投影器３５
の工業的な実施例の図である。

【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てもコン
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、更にこれは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配置と動作の概
略図を示す。

【図１ｂ】この発明による画像投影器の配置と動作の概
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、ＬＣ_B 、ＬＣ_R 、ＬＣ_V 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)発明者ジヤン−ピエールユイノードフランス国， 75014 パリ，リユジエ．ブラツク， 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，リユデバンノ，３番地

Claims

【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か
らなり、各光変調装置には空間光変調器と偏光スプリッ
タがあり、この偏光スプリッタは光を異なる方向と種々
のしかも相補的な偏光を有した第１偏光ビームと第２偏
光ビームに分割するが、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
軸の上に重ねる方法を有しており、空間光変調器は前記
光軸の上に置かれ第１および第２偏光ビームを変調する
が、この第１および第２偏光ビームは空間変調器から発
生し更に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るがその偏光スプリットによりそ
れらの変調ビームは１つの同一の軸でしかも空間光変調
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
偏光スプリッタが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画像投影器。
【請求項２】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、偏光スプリットと
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１つのしかも空間光変調器
と同じ光軸の上にあり更に前記空間光変調器の両側にあ
る第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に第１の方向と相補的である方向の偏
光を有する変調ビームを偏光スプリッタに向かって反射
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つのミラーにより定まる光学通路が２つの相補的な偏
光ビームと共通である請求項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、更にビー
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かなり小さい請求項
１に記載の投影器。
【請求項８】偏光スプリッタが線形偏光として動作す
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つの変調装置から成り、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つに２つの共通な軸を有
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１
２に記載の投影器。
【請求項１４】３つの偏光スプリッタが１つの同一の
透明な立方体から構成され、この立方体はそれ自体が基
本角錐形を結合させることから形成され、各平面がスプ
リット面に対応している種々の平面に沿い透明な立方体
を切断して得られる部品と類似している請求項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
で作られており、更に基本角錐の１つの面の上には所定
の波長に対し活性化している誘電体の薄い層の積層が形
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１つの同一の透明な立方
体から構成され、この立方体はそれ自体が基本角錐形を
結合させることから形成され、各平面がスプリット面に
対応している種々の平面に沿い透明な立方体を切断して
得られる部品と類似している請求項１６に記載の投影
器。
【請求項１８】それぞれの第２ミラーが部分的な面か
ら構成され、部分的な面のそれぞれは基本角錐の１つの
面で作られており、更に基本角錐の１つの面の上には所
定の波長に対し活性化している誘電体の薄い層の積層が
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つの変調装置からなり、
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、更に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ているが、更に
２つの２色立方体は３つの変調装置により３つの面の上
に重ねられしかも囲まれており、各変調装置には照明ミ
ラーがあり１番目の立方体の面に向かっている請求項１
９に記載の投影器。