JPH06511328A - カラー影像プロジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 カラー影像プロジェクタ １丘豆Ｉ この発明は、投影される影像を形成するため種々のカラーから成る幾つかの光ビ ームを用いた影像プロジェクタ、とりわけビデオプロジェクタに関する。この発 明はこのようなプロジェクタの発光効率を改善する装置に特に間する。

【１立且ｌ カラー影像の投影に関しては、光の空間変調技術を取り入れた影像投影装置がよ り一層重要視されつつある。

これらの技術には電気光学管すなわち以下の記載では“変調スクリーン°°と呼 ぶ光の空間変調用スクリーンが使用されている。光の空間変調はビームが投影さ れるイメージの表面全体に投影されることを意味していると理解されるか、これ は（影像全体に対するよりも像点だけに対応した）細長い光束が投影スクリーン の表面を走査する時と同時に時間的に変調されるテンボーラル変調システムとは 異なっている。

空間変調スクリーンはＬＣＤ　（液晶ディスプレイ）タイプのスクリーンから通 常構成されているが、このスクリーンはマトリクス配置の液晶セルから構成され ており、セルのそれぞれは基本影像領域すなわち画素に対応している。

多色影像は各々か赤、緑、青の三原色の１つの単色影像から構成される３つの変 調スクリーンにより、または１個の三色変調スクリーン、すなわち三原色に基づ きカラー化されたフィルタが取り付けられた変調スクリーンにより得ることがで きる。

１個の三色変調スクリーンを用いたプロジェクトの場合、少なくとも３つの隣接 した基本影像領域により三色画素が構成されている。これらの３つの基本領域の それぞれは使用されたフィルタの色により赤、緑、青の三原色の１つに対応して いる。

１つの三色変調スクリーンを使用する方法は良く知られており、特にシンプルで ある利点を有している０反対にこれらの方法は３つの色成分のそれぞれに少なく とも３つの要因から明るさにロスを生ずるが、このロスはカラーフィルタの空間 的な配置により生じている。

それぞれか単色影像を形成している３つの変調スクリーンを使用しているプロジ ェクタの場合、それぞれの変調スクリーンは原色に従いカラー化された光のビー ムを空間的に変調しており、更に多色影像は３つの単色影像を重畳することによ りプロジェクタスクリーン上に得られている。

３つの変調スクリーンにより形成される影像は３つの単色影像に共通な単独の対 物レンズによりまたは３つの対物レンズにより投影スクリーンの上に投影されて いる。種々の原色のカラービームはカラーフィルタの後方に置かれた゛°白色ラ うブパと呼ばれる光源により生じた白色光の単独ビームから得られている。一般 にここで使用される白色ランプはタイプがアーク燈であり、特別なものとして良 好な光を生ずるハロゲンがある。

図１には前述の３つの変調スクリーンを使用した従来のカラー影像プロジェクタ のタイプを図示している。

このプロジェクタには白色光ＳＬの光源かあるが、この光源は反射器２の焦点の 位置に配置されたアーク燈１により形成されている。この配置により発散の小さ な白色光ＦＢのビームか生しているが、このビームは特に一方ではそれぞれか三 原色の１つを有する影像を形成するようにされた３つの変調スクリーンＥＲ，Ｅ Ｇ、ＥＢから成る変調アセンブリの方向に伝播している；このアセンブリは他方 では反射器ＭＲＩ　、　ＭＲ２と、ダイクロイックミラーＭＤＩ　。

Ｍｎ２とから成っているが、これらのミラーにより白色光ＦＢのビームはスペク トラム帯域が赤色、緑色、青色の三原色の１つに対応している３つのカラービー ムＦＰＲ，ＦＰＧ。

ＦＰＢにスプリットされている。このダイクロイックミラーは波長選択性ミラー 、すなわちスペクトラムの一部分の範囲を通し、コンプリメンタリな部分を反射 するミラーである。

３つのカラービームのそれぞれは変調を行なう変調スクリーンＥＲ，ＥＧ、　Ｅ Ｂを通る。３つのカラービームはその後同軸上で重畳されるが、これらのビーム はこの軸に沿って投影対物レンズに向かって進む。次にこれらのビームはこの投 影対物レンズを通るが、これらのビームがそれぞれ運ぶ単色影像は投影スクリー ンＥＰの上に投影される。３つの単色影像を重畳することにより三色影像が得ら れる。

図中には従来の方法による視野レンズが示されているか、これらの視野レンズは 変調スクリーンＥＲ，ＥＧ、ＥＢの近くに配置されている。　ＬＣＤタイプの変 調スクリーンは偏光の方向に動作する、従ってこれらのスクリーンを通過する光 は偏光されることに特に注意する必要がある。偏光子と検光子（図示していない ）はそれぞれ変調スクリーンの上方と下方に配置されているが、これらは一般に それぞれに変調スクリーンに必要なものである。

光の空間変調に１以上のスクリーンを使用しているタイプのカラー影像プロジェ クタは陰極線管を使用した技術に比較して特にコンパクト性の面で関心が持たれ ている。しかし、変調スクリーンを有したこれらのプロジェクタは光の発生が弱 いと言う欠点がある。

実際には、３つの変調スクリーンを有したプロジェクタの最も好都合な場合には 、光の全ての伝送は約１％とみなされているが、これは白色光源ＳＬにより生じ た光のうち１％のみが投影対物レンズＯＰを通ることを意味している。

この装置の発明者は光の発生が弱いことは光を発生するランプ自体か原因であり 、赤、緑、青の三原色の間に所定の色バランスを取ることが必要であり、この色 バランスは目の感度曲線により定まることを知っている。使用されているランプ は一般にタイプが°゛メタル八ビイライトランプのアーク燈であり、ルーメン／ ワット当たりの光の発生が高い。しかしこれらのランプの主な欠点の１つは、放 射スペクトラムが測色要求には必ずしも完全に適合しないことであり、一般には 三原色のうち１つまたは２つのルーメンが不足していることである。

この点に間しては、これらのアーク燈の製造に対し三原色のルーメンの発生とコ ンパチブルな放射スペクトラムを高い効率で得ることに問題があることに注意す る必要がある。

三原色の間に前記の色バランスを得るため、ルーメンが過剰な原色からある量の ルーメンを取り除く場合があることが知られている。これによりルーメンの発生 をかなり減少させることができる。

光ビームを空間変調系に通す三色影像プロジェクタの発光効率を増加させるため 、この発明では少なくとも１つの単色光源により三原色に対応した３つのスペク トラム帯域内に光を発生させることを提案している。優先的な２つのタイプの実 施態様か開示されているニ一番目は所要の三原色に対応した３つの単色光源が使 用されており、それぞれの単色光源は空間変調スクリーンに関連を持っている。

他の好都合な実施態様によれば、使用されている光源は白色源であるが、この白 色源は三原色波長を有した単色光源に対応しており、この白色源のスペクトラム は不完全なスペクトラムである。

現在まで、単色光源、実際にはコヒーレントな光源（レーザ）はテンボーラル変 調および投影スクリーンを走査するビームにより単独に投影を行なうのに適して いると考えられている。実際、コヒーレントな単色光源の通常の性質は非常に小 さな部分の上にビームを集中させていることであり、これにより走査スクリーン に特に適合しており、逆に空間変調によりグローバルな投影には適合していない 。

米国特許第４１４５７１２号にはレーザが２つあり、テンボーラル変調と走査ス クリーンを有した影像投影システムが記載されている。

欧州特許第０３２２０７０号にはそれぞれが可視スペクトラムである青、緑、お よび赤に中心があるスペクトラムを有した３つの光源の組合せが記載されている 。これらの光源は単色てはない。

無視てきない程度の空間の広がりを有した単色の光源を構成する方法は現在知ら れているが、空間変調により投影にこの空間の広がりが加えられており、通常の 光源に対しては細い光束により特別に考えられることはない。

この発明では空間変調投影システムに対し全体的に光を発生させるため１以上の 単色光源を使用することを提示している。

このように、例えば赤の光源の使用を追加することによりアーク燈の赤および緑 のスペクトルの部分を測色の点から最良の状態にして使用することができる。

より一般的には、例えば赤、緑、または青の光源を追加することによりこれまで スペクトルの三原色特性に専ら関連して選んだ白色光源の選択がより自由になる 。従って、これによりランプの製造が容易になるが、これは放射スペクトラムが もはや波長のように広がりを示さないからである。

３つの光源が三原色に従って使用されている場合、その光源は正確に単色でコヒ ーレントな光源となる（レーザ）−白色燈およびコンプリメンタリな単色源が使 用されている場合、カラー化された光源はどちらかと言えば単色でコヒーレント な光源となるが、このカラー化された光源はレーザ光源なしでも所要の三原色に 強力なスペクトラム成分を有したカラー化された光源と見做すことができる：エ レクトロルミネセンスまたはスーパールミネセンスダイオードが多分に適合して いる。

単色でコヒーレントな光を出す追加光源を使用することにより生ずる利点は色バ ランスおよびプロテクタか関連する赤、青、緑に光の放射の改善の他に、同じ放 射発光電力に対しチャネルが約１０倍改善される。

この発明は１つの変調スクリーンに原色を用いたプロジェクタの場合の様に光の 空間変調が単独の多色変調スクリーン（カラーフィルタがあるスクリーン）で行 なわれている場合にも同様に適用できることに注意する必要がある。

発ｍ的 この発明はそれ数少なくとも１つの光空間変調スクリーンと、それぞれがいわゆ る三原色の１に対応している少なくとも３つの空間ハンド内に光を発生させる光 ゼネレータとを有する影像プロジェクタに関しており、前記の光ゼネレータは種 々のスペクトラム帯域内の光を発生するための少なくとも２つの光源を含んでお り、光源の１つは少なくとも単色であることを特徴としている。３つの単色光源 があり、これらの光源はコヒーレントであることが好ましい。

この発明は、更に光の空間変調用の少なくとも１つのスクリーンと、それぞれが いわゆる三原色の１つに対応している少なくとも３つの空間帯域内に光を発生さ せる光ゼネレータとを有する影像プロジェクタに関しており、この光ゼネレータ は白色光源と少なくとも１つの基本的な単色光源とを有しているが、この白色光 源のスペクトラムは不完全であることを特徴としている。この場合も、単色光源 はコヒーレントな光源であ、ることが好まこの発明は例として添付した次の図に 間する記載により良く理解できるニ ー図１は既に記載したが従来のタイプのカラー影像プロジェクタを図示している ； 一図２はこの発明による１つの実施態様を図示しておリ、幾つかの変調スクリー ンを用いたタイプの影像プロジェクタであり光の追加光源により発生したビーム は変調スクリーンに対応した光にのみ関係している；−図３はこの発明の変形の １つを図示しており、図２に示す２つの光源により生ずるビームが対応する１つ のまたは複数の変調スクリーンに光を当てるため重畳されているニ ー図４は図２に示す２つの光源により生ずるビームの重畳に関している他の変形 を示している；−図５はこの発明による三色影像プロジェクタの他の実施態様を 示しており、それぞれの原色に対し単色でコヒーレントな光源を使用している。

ｌ　た　５ 図２はこの発明による三色影像プロジェクタ１０を示している。

図２に示す例において影像プロジェクタ１０には光の空間変調に対する３つのス クリーンＥＧ、　ＥＢ、　ＥＲがあり、それぞれは緑、青、赤の三原色の１つの 単色影像を生ずるため与えられている；変調スクリーンは例えば従来から使用さ れている液晶マトリクススクリーンである。従って、変調スクリーンＥＧ、ＥＢ 、ＥＲのそれぞれは適当なカラービームにより照らされているニ一番目の変調ス クリーンＥＧは緑色を変調し、緑色に対応した一番目の光ビームＦ１すなわちカ ラービームにより照らされている；二番目の変調スクリーンＥＢは青色を変調し 、スペクトラム帯域が青色に対応した二番目のカラービームにより照らされてい る；三番目の変調スクリーンＥＲは赤色を変調し、赤色に対応した三番目のカラ ービームにより照らされている。

この発明の１つの特徴によれば、３つのカラービームＦｌ、Ｆ２．Ｆ３に対応す る種々のスペクトル成分を有する光は少なくとも２つの光源３１．　Ｓ２から成 るゼネレータにより発生している。

非制限的な記載例において、光源の１つはカラービームの１つの光を発生し、他 の光源は他の２つのカラービームを構成する光を発生している：提示した例にお いて、一番目の光源Ｓ１は一番目および二番目のカラービームＦｌ、Ｆ２（それ ぞれ緑色と青色にカラー化されている）を形成する役目の光を発生しており、二 番目の光源Ｓ２は三番目のカラービームＦ３を形成する（赤色）光を発生する追 加光源である。この発明の範囲内においては、二番目の光源Ｓ２は種々の原色、 例えば青の光を発生できることは勿論であるが、これは一番目の光源Ｓ１が緑色 および赤色に対応した光を発生しているからである。

この発明によれば、二番目の光源Ｓ２は基本的には単色てありてきればコヒーレ ントな光の光源である。前述の非制限的な例では、二番目の光源Ｓ２は例えば６ ２５ナノメータの赤色を発生する半導体レーザダイオードである。

一番目の光源Ｓｌは白色光のビームとなる平行光線な有した光ビームを発生する ため放物線反射器２の焦点に置かれたアーク燈から例えば構成されている。しか し、この発明においては赤色成分は二番目の光源Ｓ２により発生しているので、 一番目の光源Ｓ１は赤色に対し極めて著しく減少しているが、これは発生する赤 色が三番目の変調スクリーンＥＲに光を当てることが顕著でないからである。

白色光ＦＬのビームは一番目の光源Ｓ１により軸９に沿って紫外線フィルタ機能 がある冷却（ｃｏｌｄ）ミラータイプのミラーＭＰに向かって放射されている。

冷却ミラーＭＰは伝播に対する二番目の軸１１に沿って緑成分に対し作用するダ イクロイックミラーＭＤＧに向かって白色光ビームＰＬを反射している。ダイク ロイックミラーＭＤＧの作用により白色光ビームＦＬは２つのカラービームに分 かれ、一方のビームは緑色成分に対応した一番目のカラービームＦ１であり、他 方のビームは青色成分を含んだ二番目のカラービームＦ２である。

一番目のカラービームＦ１は白色光ビームＰＬの伝播に対する二番目の軸１１に 直角な三番目の軸１２に沿い、一番目の変調スクリーンＥＧに向かって反射され ている。二番目のビームＦ２は白色光ビームＦＬと同じ軸１１に沿って二番目の 変調スクリーンＦＢに向かって進む。

一番目および二番目の変調スクリーンＥＧ、　ＥＢに到達する前に、一番目と二 番目のビームＦｌ、　Ｆ２はそれぞれ従来の方法で視野レンズＬＣと偏光子Ｐを 通過する。

液晶マトリクスタイプ（Ｌ、　Ｃ，Ｄ、　）の変調スクリーンに対しては、液晶 内の電気−光学効果は偏光された光と動作する必要がある。一番目の光源Ｓ１か ら生ずる光は偏光に対し特別な方向性を有していないので、偏光の適当な方向が 偏光子Ｐの干渉を通して伝えられているが、この偏光子Ｐは偏光の選択された方 向を有する光のみを通している。

カラービームＦｌ、　Ｆ２は変調スクリーンＥＧ、　ＥＢを通過することにより 変調され、この変調は変調スクリーンＥＧ。

ＥＢのそれぞれの後方に配置された検光子Ａにより明らかにされている、すなわ ち表されている。この場合、検光子は一般に偏光子から構成されていることに注 意する必要がある。

一番目の変調スクリーンＥＧおよび検光子Ａを通った後、一番目のカラービーム Ｆ１はスペクトラムの緑色部分にアクティブな二番目のダイクロイックミラーＭ ＤＧ　’に向かって進む。この二番目のダイクロイックミラーＭＤＧ’は９０６ の角度で一番目のカラービームＦｌを光、軸１５と呼ばれる四番目の軸の上にス ペクトラムの青色部分に対しアクティブな三番目のダイクロイックミラーＭＤＢ の方向に反射している。この三番目のダイクロイックミラーＭＤＧの後には光軸 １５の上に投影対物レンズＯＰがある。

二番目の変調スクリーンＥＢと検光子Ａを通過した後、二番目のカラービームＦ ２は反射ミラーＭＲに進むが、このミラーＭＲにより二番目のカラービームＦ２ は三番目のダイクロイックミラーＭＤＢに向かい反射される。二番目のカラービ ーム（青色）　Ｆ２は三番目のダイクロイックミラーＭＤＢにより光軸１５に沿 って投影対物レンズｏＰの方向に反射される。

三番目のダイクロイックミラーＭＤＢは緑色に対して感度があるので、一番目の カラービーム（緑色）　Ｆｌは減衰を受けながら進む、一番目および二番目のカ ラービームＦｌ、　Ｆ２は光軸１５の上で重畳され、投影対物レンズｏＰの方向 に進む。

前述の非制限的な例では、二番目の光源ｓ２は光軸１５が三番目のカラービーム Ｆ３の伝播軸となるように配置されている。この三番目のビームＦ３（赤色）は 従来の適応（ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）レンズＬＡにより発散光線である。適応レ ンズＬＡと二番目の光ｉｓｚとの間の距１ＫＤＩは三番目のカラービームＦ３に 対し三番目の変調スクリーンＥＲを十分に照らす断面積を与えるのに必要な距離 に対応している。平行光線により形成された三番目のカラービームＦ３は三番目 の変調スクリーンＥＲに向かりて進むが、このスクリーンは視野レンズＬＣを通 った後に置かれている。変調器ＥＲの三番目のスクリーンにより変調された後、 三番目のカラービームは次に一番目および二番目のカラービームＦ１の場合検光 子Ａを通り（一番目および二番目のカラービームがＦｌ、　Ｆ２の場合）投影対 物レンズＯＰの方向に進むが、この対物レンズＯＰは緑色成分および青色成分に それぞれ感度のある二番目のダイクロイックミラーＭＤＧ　’および三番目のダ イクロイックミラーＭＤＢを通って進んでいる。

３つのカラービームＦｌ、Ｆ２．Ｆ３は三原色の１つである単色影像のキャリア である。これらのカラービームは次に光学軸１５の上で重畳され、投影対物レン ズＯＰにより投影スクリーンＥＰの上に投影されている。

緑色、青色、赤色を投影スクリーンＥＰに重畳することにより、カラーバランス が適当に行なわれれば白色が生ずる６ 赤色の単原色カラーを前述のように６２５ナノメータに選び、青色および緑色の 原色が次の三色の配分（これらの配分は国際光学委員会（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏ ｎａｌ　Ｃｏｍｍ１ｔｔｅｅ　ｏｎＬｉｇｈｔｉｎｇ）の規準に従って定められ たカラーチャートでプロットするため従来の方法で行なわれている）によりアー ク燈のスペクトラムから取り出されている：　”赤色：　０．７　；　０．２３ 緑色：　０．２４５　；　０．７３ 青色：　０．１６１　、　０．０１４ これらの配分のもとて赤色を２．５ルーメン、緑色を１２ルーメン、青色を０． ５ル一メン重畳することにより例えば１５ルーメンの白色が得られる。可視ルー メンＰＬは次式によりワットエネルギーＰｗに変換される：Ｐｗ＝ＰＬ／に、Ｖ （λ）　、ここに６８３１１／Ｗ更に、■（λ）は目の感度曲線である。

カラーバランスを取るため、この発明では追加光源すなわち第二光源Ｓ２により 伝えられるパワー、すなわち白色ランプである第一光源Ｓ１により伝えられる緑 色および青色の最大パワーに対し例えば赤色のパワーを独立的に調整することが 必要である。

従来の技術では白色ランプは全体が可視的である放射スペクトラムを有しており 、カラーバランスは過剰な量の原色を除去することにより得られている。放射ス ペクトラムは調整なしで得られ、無視できない程度の光が消失する。

この発明では基本的には単色の光源Ｓ２により得られる光の発生に対し改善が行 なわれている。

実際には、青色および緑色のチャネルの光がアーク燈から成る一番目の光源Ｓ１ により生じている前記のチャネルのそれぞれに対し、プロジェクトの全体の伝送 が以下に記載した種々の伝送係数から得られているニー光源Ｓ１に使用されてい る反射器２は約０．２５の伝送係数を有しているニ ー［ＩＶおよびＩＲフィルタを有した伝送係数が約０．９の装置（図示していな い）は一般に光源Ｓ１のような光源により与えられる光の通路の中にある； 一伝送係数が約０．８のダイクロイックミラー；−伝送係数が約０．４の偏光子 。

この発明の装置により二番目の光源Ｓ２を用いたチャネルでの伝送は特に以下の 理由により著しく改善されているニ ーダイクロイックミラーがあることにより広がったスペクトル帯域（数１０ナノ メータ）と大きな角度発散（約±４＠）を有する放射に対してよりも単色で若干 発散のある放射に対して良好である。ダイクロイックミラーの伝送係数は単色光 の場合的０．９と見做せる。

−二番目の光源Ｓ２は直線的な偏向の方向性を有する光を発生する従来のタイプ の半導体である。この場合例えば赤チャネル用の変調スクリーンＥＲを用いた図 ２に示すように、変調スクリーンの前に偏光子Ｐを配置する必要はない。これに より偏光子のロスは取りのぞかれる。更に集光は光が単色でコヒーレントの時よ り効率的に行なわれる。

このように、二番目の光源Ｓｌにより放射される光の単色およびコヒーレント特 性により関連のあるチャネル、すなわち例えば゛赤色”に対し光伝送が１０倍改 善される。６２５ナノメータの°“赤”チャネルに対する前述の例に戻ると、２ ．５ルーメンの赤色が約１１鳳Ｗに相当する。現在ｌＯ％と見做されている“赤 色”チャネルの伝送係数を考慮すると、投影スクリーンＥＰの上に１５ル、−メ ンの白色を得るためには約１ワツトの赤色が必要である。

この発明に関する以下の記載は種々のカラービームにより照らされる３つの変調 スクリーンを用いた影像プロジェクタに関している。しかし、この発明は図３に 示すように白色ビームにより照らされた単独の三色変温スクリーンを用いたプロ ジェクタの場合にも適応できる。

図３にはこの発明による２つの光源３１．３２を用いた三色彩像プロジェクタｌ ｏｇを部分的に示しているが、カラーフィルタ装置　ＤＦＣを有した単独の変調 スクリーンＥＭを照射しており、三色変調スクリーンＥＴを構成している。変調 スクリーンＥＭ自体は前述の例の変調スクリーンと同しタイプである。

光源３１．　Ｓ２の特性は図２の場合と同じであるが、例えば一方では一番目の 光源Ｓｌはアーク燈がら成り、赤色の職が非常に少ない白色ビームＦＬＩを発生 している；他方ては、二番目の光源Ｓ２は赤色を放射する、すなわち赤色のカラ ービームＦ３を発生ずる半導体レーザである。後者の場合は更に、二番目の光源 Ｓ２が例えば青色の原色の光を発生しているが、これは一番目の光源３１が主に 緑色および赤色に対応した光を発生しているからである。

白色光ビームＦＬＩとカラービームＦ３はそれぞれ一番目の軸２０と二番目の軸 ２１と直角に放射されている。

図２の例のように、赤色のカラービームＦ３は二番目の光源Ｓ２から距離旧の位 置にある適応レンズＬＡを通り、はぼ平行光線であるカラービームＦ３と三色変 調スクリーンＥＴを完全に照射するのに十分な断面積を与えている。

２つのビームＦ］、１とＦ３は同一のダイクロイックミラーＭＳＩに向かうか、 その機能はこれら２つのビームを重畳させ、三原色のスペクトラム帯域を有した 単独のビームを得ることである。

ダイクロイックミラーＭＳＩは従来のタイプの波長選択性ミラーで、例えば多層 化された誘電体層から構成されている。このミラーは一方では二番目の光源Ｓ２ により発生されたカラービームＦ３の波長を伝送するように構成されており、他 方ては一番目の光源Ｓ１により発生されたビームＦＬＩを反射するように構成さ れている０例えばカラービームＦ３か赤で、中心が波長λｒにあり６６０ナノメ ータの前述の例の場合、例えば４７０ナノメータと６８０ナノメータの間にあり 、ダイクロイックミラーＭＳＩの遮断周波数がλＣのビームＦＬＩの波長は赤の 波長λｒより若干低く、例えば６６０ナノメータより低いビームＦＬＩの全ての 成分を反射し、更に遮断周波数がλＣを越えるカラービームＦ３を伝送する。６ ００ナノメータと６６０ナノメータの間にある一番目の光源の全てのエネルギー は三色変調スクリーンＥＴを照射するのに使用されている。

伝送されるカラービームＦ３は□伝播路２１の軸に沿っているが、この伝播路は 三色変調スクリーンＥＴが配置されている基本軸と成っている。

ダイクロイックミラーＭＳＩは一番目の光源Ｓｌから生ずるビームＦＬＩを基本 軸２１に沿って反射させるが、これはこのビームＦＬＩがこの基本軸上でカラー ビームＦ３と重畳するようにするためである。同一方向に進む２つのビームＦＬ Ｉ、Ｆ３は一緒にされ、赤、緑、青の三原色に対応した３つのスペクトル帯域を 有するいわゆる照明ビームＦＩＬを構成している。この照明ビームＦＩＬは変調 スクリーンＥＴに向かって進むが、この変調スクリーンでは視野レンスＬＣ１偏 光子Ｐ、図３で長方形で示したカラーフィルタ装置ｆＤＦｃを順次進む、実際に は、この種の装置は一般には赤、緑、青のフィルタから成るが（図示していない ）、それぞれのフィルタはその色に対応した基本影像領域（図示していない）の 前方に配置されている；従って、変調スクリーンＥＴとフィルタ装置ＤＥＣは三 色変調スクリーンな構成しているか、各々の変調スクリーンが単色の影像を形成 している図２の場合と異なっている。

変調スクリーンＥＴにより変調されている照明ビームＦＩＬは次に検光子Ａを通 り、投影対物レンズと投影スクリーン（図３に図示していない）に向かって進む 。

図４には、同し伝播の軸に一番目の光源Ｓ１と二番目の光源Ｓ２とによりそれぞ れ発生する光ビームＦＬＩとＦ３を重畳した他の方法を図示している。この目的 は前述の例のように三原色に対応した３つのスペクトラム帯域を有した単独の照 明ビームＦＩＬを構成することであり、その構成比はカラーバランスに好都合で ある。

この変形と図３に図示した前述の変形の差は、この変形ではダイクロイックミラ ーＭＳ２により反射されるのはカラーが赤色てあり、二番目の光源Ｓ２により発 生するビームＦ３てあり、従って一番目の光源Ｓ１により放射される光ビームＦ ＬＩはこのダイクロイックミラーＭＳ２を通ることである。

この変形ては実際に、一番目の光源Ｓ１は三色変調スクリーンＥＴのように基本 軸２１の上にあり、二番目の光源Ｓ２はこの基本軸に直角な軸２０の上にある。

これらの条件のもとて、ダイクロイックミラーＭＳ２は一方では波長のセンター が例えば前述の例のように６６０ナノメータにあり赤色のビームＦ３を反射する ように構成されている；他方では、４７０ナノメータと６８０ナノメータの間に あるビームＦＬＩを少なくとも部分的に伝えるためである。

この変形の利点の１つは、ダイクロイックミラーＭＳ２が従来の方法のようにか なり狭い波長の帯域に対しても（図５の例のカラービームＦ３に対し）反射する ようにすることから生している。従って、ダイクロイックミラーＭＳＩにより（ 白色光ビームＦＬＩ内で）伝送されない波長の帯域は狭い。このタイクロイック ミラーにより行なわれ、帯域通過機能を果たすことは良く知られている。

これらの条件のもとで、光ビームＦＬＩ内の赤色のルーメンはダイクロイックミ ラーＭＳ２により伝えられるが、ダイクロイックミラーＭＳ２が反射するスペク トル帯域内にはない。これによりレーザの波長の選択の幅が広くなるが、このレ ーザの波長は前述の例のスペクトラムの端にある場合より例えば赤スペクトルの 中央−に位置する。

単独の照明ビームＦＩＬを構成するため種々の光源３１゜Ｓ２により生ずる光ビ ームＦＬＩ、Ｆ３を重畳することは、３つの単色変調スクリーンを照らすことに 都合良く適用できるが、これは照明ビームＦＩＬを従来の技術により３つの単色 ビームにスプリットすることによる。

図５にはこの発明による赤、緑、青の原色のそれぞれに対し単色レーザ光源ＬＲ ，ＬＧ、　ＬＢを使用した三色影像プロジェツタの構造を示している。

レーザ光源ＬＲは赤色の原色に対応した偏光単色ビームＦＭＲを発生している。

赤色の単色ビームは軸２４に沿って焦点レンズＬＦＲの方向に進むが、この動作 により収束と発散が行なわれる。変調スクリーンを照射するのに十分な赤色ビー ムＦＭＨの大きさを与えるための距離を進んだ壕、赤色ビームは平行光線を与え る適応レンズＬＡＲを通る。この赤色ビームは次に赤色の単色影像を形成するた め視野レンズＬＣに向かい、更には例えば液晶マトリクススクリーン（ＬＣＤ） に向かう、この赤色ビームは次に検光子を通り、その後タイクロイック立方体Ｃ Ｄに入るが、このダイクロイック立方体には赤に感度があるダイクロイックミラ ーＭＤＩかあり、このミラーにより伝播軸２４に直角ないわゆる投影軸２５の上 に曲がる。

青色の原色に対応した偏光単色ビームＦＭＢはレーザ光１ｆｆＬＢから出る。青 色ビームＦＭＢは軸２４に沿ってダイクロイック立方体ＣＤの方向に、すなわち 赤色ビームＦＭＲと反対の方向に進むが、青色ビームＦＭＢは更に順次焦点レン ズＬＦＢ、適応レンズ１．Ａ　Ｂ　、視野レンズＬＣ，変調スクリーンＥＢｌ、 検光子Ａを通り、これらの動作により青色ビームＦＭＢは赤色ビームＦＭＨに対 する対応エレメントにより働くものと同しである。青色ビームＦＭＢは次にダイ クロイック立方体ＣＤに入り青色に感度のある二番目のダイクロイックミラーＭ Ｄ２に進む。従来の方法で、２つのダイクロイックミラーが直角平面を構成し、 青色ビームＦＭＢが投影軸２１の上で反射する。

最後に、緑の原色に対応した偏光単色ビームＦＭＧはレーザ光源ＬＧにより発生 する。このビームは投影軸２５に沿ってダイクロイック立方体ＣＤの方向に進み 、順次焦点レンズＬＰＧ、適応レンズＬＡＧ、変調スクリーンＥＧＩ　、検光子 Ａを通るが、これらの動作はビームＦＭＲおよびＦＩＢへの相当エレメントによ り生ずるものと同じである。

緑色のビームＦＭＧは反射を受けることなくダイクロイック立方体ＣＤを通り、 赤色ビームＦＭＲおよび青色ビームＦＭＢとともに投影軸２５に沿って投影対物 レンズｏＰの方向に進む。３つのビームＦＭＲ，ＦＭＢ、ＦＭＧはそれぞれ単色 影像を運ぶが、これらのビームは次に投影スクリーンＥＰの上に投影される。

この構成により、一方では非常にコンパクトである利点と他方ては発光効率を大 幅に改善できる利点がある。

実際、この構成では２つのダイクロイックミラーＭＤＩ、ＭＤ２のみを使用して ビームを重畳し、スペクトラム成分を分離するダイクロイックミラーを必要とし ないが、これは三原色カラーか種々の光源により与えられているからである。ダ イクロイックミラーの数を少なくすることは影像プロジェクタの大きさ、発光効 率、および複雑性に効果的な作用を及ぼす。実際には、図３に示すこの発明の変 形では、約１２％の光伝送比が赤、緑、青の３つのチャネルの全体に対し得られ ている。

図５に関連し記載したものと同様の構成を用いて、すなわちカラービームの光を 三原色の１つにさせる３つの光源ＬＧ、　ＬＲ，ＬＢを使用することにより、三 原色に対応したスペクトラム成分で独立した３色変調スクリーンを照射すること も可能である。３つのカラービームは２つのダイクロイックミラーＭＤＩ　、　 Ｍ口２により重畳されるが、このミラーは図５の例のように交差しており、三色 変調スクリーンを照射する白色ビームを発生している。

この発明の記載は前方投影タイプの影像プロジェクタに関する非制限的な例につ いて述べているが、この発明は後方プロジェクタの場合についても同様に適用で きることは明らかである。

国際調査報告 フロントページの続き （７２）発明者　ロワソー　ブリジットフランス国、　９２４０２　クールブポ ワ　セデ。

べ−６ぺ、３２９（番地なし）　トムソンーセーエスエフ　エスセーペイ内 （７２）発明者　ユイナール　ジャン−ビニールフランス国、　９２４０２　ク ールブボワ　セデ。

へ−、ぺ、３２９（番地なし）　トムソンーセーエスエフ　エスセーペイ内

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. （１）光（ＥＴ，ＥＧ，ＥＢ，ＥＲ）の空間変調を行なう少なくとも１つのスク リーンと、いわゆる三原色の１つに対応した少なくとも３つのスペクトラム帯域 内に光を発生させる光ゼネレータとを有する影像プロジェクタで、光ゼネレータ には種々のスペクトラム帯域の光を発生させる少なくとも２つの光源（Ｓ１，Ｓ ２）を含み、光源の一方（Ｓ２）が少なくとも単色であることを特徴とするカラ ー影像プロジェクタ。
2. （２）光ゼネレータがそれぞれの原色に対応した３つの単色光源を有することを 特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
3. （３）光源がコヒーレントであることを特徴とする請求項１および２のいずれか に記載のプロジェクタ。
4. （４）３つの光源（ＬＧ，ＬＲ，ＬＢ）が半導体タイプであることを特徴とする 請求項１に記載の影像プロジェクタ。
5. （５）２つの波長選択性ミラー（ＭＤ１，ＭＤ２）を含み、３つのカラービーム （ＦＭＲ，ＦＭＢ，ＦＭＧ）が伝播軸（２５）と同じ軸で重畳されることにより 波長選択性ミラーの一方が他方に挿入されていることを特徴とする請求項１から ４のいずれかに記載の影像プロジェクタ。
6. （６）光（ＥＲ１，ＥＧ１，ＥＢ１）の空間変調を行なう３つのスクリーンを含 み、それぞれがカラービーム（ＦＭＲ，ＦＭＢ，ＦＭＧ）により照射されている ことを特徴とする請求項１かち５のいずれかに記載の影像プロジェクタ。
7. （７）３つのカラービーム（ＦＭＲ，ＦＭＢ，ＦＭＧ）が空間変調スクリーン（ ＥＲ１，ＥＢ１，ＥＧ１）を通った後に同じ軸（２５）の上で重畳されているこ とを特徴とする請求項６に記載の影像プロジェクタ。
8. （８）光（ＥＴ，ＥＧ，ＥＢ，ＥＲ）の空間変調を行なう少なくとも１つのスク リーンと、いわゆる三原色の１つに対応した少なくとも３つのスペクトラム帯域 内で光を発生させる光ゼネレータを有する影像プロジェクタで、白色光源のスペ クトラムが減少している色の中に白色光源（Ｓ１）と少なくとも１つの基本的な 単色光源（Ｓ２）とを光ゼネレータが有していることを特徴とする影像プロジェ クタ。
9. （９）基本的な単色光源がコヒーレント光源であることを特徴とする請求項８に 記載のプロジェクタ。
10. （１０）２つの光源により発生する光を三原色に対応する３つのスペクトラム帯 域を有するいわゆる独立した照明ビーム（ＦＩＬ）内で結合する手段（ＭＳ１， ＭＳ２）を含むことを特徴とする請求項８および９のいずれかに記載の影像プロ ジェクタ。
11. （１１）光を結合する手段が波長選択性タイプのミラー（ＭＳ１，ＭＳ２）を少 なくとも１つ含むが、このミラーは２つの光源（Ｓ１，Ｓ２）の１つから発生す る光を少なくとも部分的に伝送し、他の光源から発生する光を少なくとも部分的 に反射するように配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の影像プロ ジェクタ。
12. （１２）波長選択性ミラー（ＭＳ２）が狭いスペクトラム帯域を反射するタイプ であることを特徴とする請求項１１に記載の影像プロジェクタ。
13. （１３）照明ビーム（ＦＩＬ）がカラーフィルタ装置（ＤＦＣ）から生ずる光（ ＥＴ）の空間変調用スクリーンを照射していることを特徴とする請求項１０から １２のいずれか１つに記載のプロジェクタ。
14. （１４）光（ＥＧ，ＥＢ，ＥＲ）の空間変調用スクリーンを３つ含み、それぞれ のスクリーンがカラービームと呼ばれ三原色のスペクトラム帯域の１つに対応し た光ビームにより照射されていることを特徴とする請求項１０から１４のいずれ か１つに記載の影像プロジェクタ。
15. （１５）一番目と二番目のカラービーム（ＦＧ，ＦＢ）を一番目の光源（Ｓ１） により発生される光のみにより構成し、更に三番目のカラービーム（ＦＲ）を二 番目の光源（Ｓ２）により発生される光のみで構成する二番目の手段（ＭＤＧ， ＭＤＢ）を含むことを特徴とする請求項１４に記載の影像プロジェクタ。
16. （１６）一番目と二番目のカラービーム（ＦＧ，ＦＢ）が緑色および青色の原色 に対応し、三番目のカラービーム（Ｆ３）が赤色の原色に対応していることを特 徴とする請求項１５に記載の影像プロジェクタ。
17. （１７）一番目の光源（Ｓ１）のタイプがアーク燈であることを特徴とする請求 項８から１６のいずれかに記載の影像プロジェクタ。
18. （１８）二番目の光源（Ｓ２）のタイプが半導体であることを特徴とする請求項 １４に記載の影像プロジェクタ。