JPH11271676A

JPH11271676A - 投影光学系

Info

Publication number: JPH11271676A
Application number: JP10079022A
Authority: JP
Inventors: Kotaro Hayashi; 宏太郎林; Kenji Konno; 賢治金野
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 1999-10-08
Also published as: US6144497A

Abstract

(57)【要約】【課題】３つの光を順次ミラー方式によって合成する
非テレセントリック光学系の投影光学系において、省ス
ペースで非点隔差のない投影光学系を提供する。【解決手段】ダイクロイックミラー５の反射面５ａで
反射する青色光の入射光路Ｂ１と反射光路（緑色光の透
過光路）Ｇ１とを含む面Ｓ１が、ダイクロイックミラー
４で反射する赤色光の入射光路Ｒ１と反射光路Ｇ１とを
含む面Ｓ２と直交するような位置に同じ傾斜角度θ１で
ダイクロイックミラー４、５を配置するとともに、ダイ
クロイックミラー４を２枚のガラス基板４ａ、４ｂを接
合して構成しその接合面に赤色光の反射層４ｃを形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透過型液晶パネル
などに照明光を与えて画像を拡大投影するカラープロジ
ェクター等に使用される投影光学系に関し、特にＲＧＢ
夫々の画像情報を合成する際の非点隔差を低減するよう
な投影光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の投影光学系は図１に示すような構
成になっている。照明系（不図示）によって分離された
赤、緑、青色の波長域の光（以下単に「赤色光」「緑色
光」「青色光」という）は透過型液晶パネルなどの各色
の画像を表示する表示パネル１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂを
照射する。表示パネル１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは照射光
を透過または反射して各色の画像情報を射出する。

【０００３】表示パネル１０Ｇから射出される緑色光は
ダイクロイックミラー４、５を透過し、表示パネル１０
Ｒから射出される赤色光はダイクロイックミラー４で反
射してダイクロイックミラー５を透過し、表示パネル１
０Ｂから射出される青色光はダイクロイックミラー５で
反射し合成された赤、緑、青色光は投影レンズ系７によ
って拡大投影されるようになっている。

【０００４】ここでダイクロイックミラー４、５は透過
する光に対して傾斜しているために非点隔差を生じさせ
る。非点隔差は傾斜したガラス基板などの傾斜角度と透
過厚とが大きいほど大きくなる特性を有している。

【０００５】非点隔差を補正するには直交する二方向の
一方のみの光を屈折させるような円筒面形状などの補正
レンズを別に設けるような手段がある。しかし、図１の
場合、青色光は非点隔差がなく、赤色光はダイクロイッ
クミラー４による非点隔差があり、緑色光はダイクロイ
ックミラー４、５による非点隔差があるため非点隔差の
大きさが一定でなく補正レンズによって補正することは
困難である。

【０００６】非点隔差を低減する方法は例えば特開平８
−３３４７２７号公報に開示されている。この方法は図
２に示すように、２つのダイクロイックミラー４、５を
透過する光の光路に対してダイクロイックミラー４、５
の傾斜角度を小さくして非点隔差を小さくするというも
のである。

【０００７】また図３に示すように、ダイクロイックミ
ラー４で反射する赤色光の入射光路Ｒ１と反射光路Ｇ１
とを含む面が、ダイクロイックミラー５で反射する青色
光の入射光路Ｂ１と反射光路Ｇ１とを含む面と直交する
ようないわゆるねじれの位置に同じ厚みのダイクロイッ
クミラー４、５を同じ傾斜角度で配置して、ダイクロイ
ックミラー４、５を透過する緑色光の非点隔差を打ち消
してスクリーン３０に投影する方法も提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら特開平８
−３３４７２７号公報に開示されている方法によると表
示パネル１０Ｂ、１０Ｒを投影用の光束Ｃや投影レンズ
系７などに干渉しないように配置し、かつ３つの表示パ
ネル１０Ｂ、１０Ｒ、１０Ｇから射出される光束の光路
長は同じにする必要があるため投影系のレンズバックＬ
Ｂが長くなり投影光学系が大型になるという問題があっ
た。

【０００９】また、図３に示す方法によると青色光はダ
イクロイックミラー５の表面で反射するため非点隔差が
生じず、緑色光はダイクロイックミラー４、５を透過し
て非点隔差を打ち消すが、赤色光はダイクロイックミラ
ー５を透過するために非点隔差が残存する。更に近年多
く用いられる小型化された表示パネルを使用する際には
非点隔差以外の像劣化を抑制するためにテレセントリッ
ク光学系に近い光学系により構成されるためレンズ系が
大きくなりコスト増大の要因となっていた。

【００１０】本発明は投影系のスペースを小さくすると
ともに非点隔差を含む像劣化を実質的に発生させないよ
うな投影光学系を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、非テレセントリック光学系により構成され
る投影レンズ系と、第１波長域の光を直進透過させるよ
うに前記投影レンズ系の光軸に対して傾斜して配された
第１ダイクロイックミラーとを備え、第２波長域の光が
第１ダイクロイックミラーの第１波長域の光束外から入
射して反射されて第１波長域の光とともに像面側に導か
れるようになっている投影光学系において、第１ダイク
ロイックミラーは２枚の透明基板とその２枚の透明基板
間に施された第１波長域の光を透過し第２波長域の光を
反射させるダイクロイック面とからなっているとともに
前記投影レンズ系の一部のレンズが前記投影レンズ系の
光軸に対して偏心している。

【００１２】この構成によると、第１波長域の光は第１
ダイクロイックミラーを透過し、第２波長域の光は第１
ダイクロイックミラーの厚みの半分を透過して反射面で
反射し第１波長域の光と合成される。この時一部のレン
ズが偏心した非テレセントリック光学系から成る小型の
投影レンズ系を通って合成光が像面方向に進行する。

【００１３】また本発明は、非テレセントリック光学系
により構成された投影レンズ系と、前記投影レンズ系の
光軸に対して傾斜するとともに第１波長域の光を直進透
過させるように配された第１、第２ダイクロイックミラ
ーとを備え、第２波長域の光が第１ダイクロイックミラ
ーの第１波長域の光束外から入射して反射されて第１波
長域の光とともに第２ダイクロイックミラーを透過し、
第３波長域の光が第２ダイクロイックミラーの第１波長
域の光束外から入射して反射されて第１、第２波長域の
光とともに像面側へ向けて出力されるようになっている
投影光学系において、第１ダイクロイックミラーでの該
第２波長域の光の入射光路と反射光路とを含む面と、第
２ダイクロイックミラーでの該第３波長域の光の入射光
路と反射光路とを含む面とが直交するとともに、第１ダ
イクロイックミラーは２枚の透明基板とその２枚の透明
基板間に施された第１波長域の光を透過し第２波長域の
光を反射させるダイクロイック面とからなっている。

【００１４】この構成によると、第１波長域の光は第
１、第２ダイクロイックミラーを透過し、第２波長域の
光は第１ダイクロイックミラーの厚みの半分を透過して
反射面で反射し第１波長域の光と合成され、第３波長域
の光は第２ダイクロイックミラーを反射して第１、第２
波長域の光と合成され、非テレセントリック光学系から
成る小型の投影レンズ系を通って合成光が像面方向に進
行する。この時第１ダイクロイックミラーでの該第２波
長域の光の入射光路と反射光路とを含む面と、第２ダイ
クロイックミラーでの該第３波長域の光の入射光路と反
射光路とを含む面とが直交している。

【００１５】また本発明の投影光学系は、第１、第２ダ
イクロイックミラーは基板厚と第１波長域の光に対する
傾斜角度とが同じである。この構成によると、第１ダイ
クロイックミラーによって生じる非点隔差と、第２ダイ
クロイックミラーによって生じる非点隔差とは同じ大き
さになる。

【００１６】また本発明のカラープロジェクターは上記
投影光学系を備えている。この構成によると、上記投影
光学系によって３つの表示パネルに表示された３色の画
像情報が合成された後拡大投影されスクリーン上に像が
映し出される。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の投影光学系の第１実施形
態を図を参照して説明する。図４は本実施形態の投影光
学系の俯瞰図を示しており従来例と同じ部材については
同一の符号を付している。図４において、光源（不図
示）から射出された白色光は照明系路Ａ１（図中破線で
示す）を通って緑色光を透過し他の波長域の光を反射さ
せるダイクロイックミラー２を透過して反射ミラー６
ａ、６ｂで反射して緑色光を表示する液晶パネル等の表
示パネル１０Ｇを照射する。

【００１８】ダイクロイックミラー２を反射した光は、
赤色光を反射し他の波長域の光を透過させるダイクロイ
ックミラー３と反射ミラー６ｃとを反射して赤色光を表
示する表示パネル１０Ｒを照射する。ダイクロイックミ
ラー３を透過した青色光は反射ミラー６ｄで反射して青
色光を表示する表示パネル１０Ｂを照射する。このよう
に構成された照明系によって赤、緑、青色光は各表示パ
ネル１０Ｒ、１０Ｂ、１０Ｇを照射するようになってい
る。

【００１９】次に、照明系によって照射された赤、緑、
青色光が各表示パネル１０Ｒ、１０Ｂ、１０Ｇを透過し
て赤、緑、青の画像を射出するような投影系について説
明する。表示パネル１０Ｇから射出された緑色光は投影
経路Ａ２を通り、赤色光を反射し他の波長域の光を透過
するダイクロイックミラー４を透過し、表示パネル１０
Ｒから射出されダイクロイックミラー４を反射した赤色
光と合成される。

【００２０】合成された赤、緑色光は青色光を反射し他
の波長域の光を透過するダイクロイックミラー５を透過
し、表示パネル１０Ｂから射出され反射ミラー６ｅを介
してダイクロイックミラー５を反射した青色光と合成さ
れる。合成された赤、緑、青色光は非テレセントリック
光学系により構成された投影光学系７によってスクリー
ン（不図示）に画像が拡大投影されるようになってい
る。

【００２１】この投影系を矢印Ｅ１、Ｅ２の方向から見
た概略図を図５、図６に示すと、ダイクロイックミラー
５の反射面５ａで反射する青色光の入射光路Ｂ１と反射
光路（緑色光の透過光路）Ｇ１とを含む面Ｓ１が、ダイ
クロイックミラー４で反射する赤色光の入射光路Ｒ１と
反射光路（緑色光の透過光路）Ｇ１とを含む面Ｓ２と直
交するようないわゆるねじれの位置に同じ傾斜角度θ１
でダイクロイックミラー４、５を配置して、ダイクロイ
ックミラー４、５を透過する緑色光の非点隔差を打ち消
すようになっている。

【００２２】更にダイクロイックミラー４は２枚のガラ
ス基板４ａ、４ｂを接合して構成されその接合面に反射
層４ｃを形成している。ガラス基板４ａ、４ｂの厚みは
ダイクロイックミラー５を構成するガラス基板５ｂの厚
みの半分にしており、このようなダイクロイックミラー
４を反射する赤色光はガラス基板４ｂを同じ傾斜角で２
回透過することになるのでダイクロイックミラー４を透
過したのと実質的に同等の非点隔差を生じることにな
る。

【００２３】そしてダイクロイックミラー５を透過する
ことによって直交する二方向に同等の非点隔差を生じさ
せて非点隔差を相殺させ、光路長を調整することによっ
て青色光の合焦する面と同じ面に焦点のあった非点隔差
のない像を投影することができるようになる。

【００２４】また、ダイクロイックミラー４、５の傾斜
角度θ１が４５゜よりも小さいと例えば表示パネル１０
Ｒは、ダイクロイックミラー４の反射光とダイクロイッ
クミラー５に干渉しないように配置する必要があるため
ダイクロイックミラー４とダイクロイックミラー５とを
離して配置する必要があり光路長が長くなる。

【００２５】また傾斜角度θ１が４５゜よりも大きいと
例えば図６において表示パネル１０Ｇはダイクロイック
ミラー４に干渉しないように図中、左方向にずらして配
置する必要があり光路長が長くなる。従って最も光路長
を短くしてレンズバックＬＢを短くし、投影光学系を小
型化できるようにダイクロイックミラー４、５の傾斜角
度を約４５゜とするのが望ましい。

【００２６】以上により非点隔差を除去することが可能
である。一般に従来例や本実施形態のようにガラス基板
を斜めに通過するような投影光学系においては、非点隔
差以外の像劣化をなくすためにテレセントリック光学系
が採用される。しかし、２つのダイクロイックミラー
４、５を表示パネル１０Ｇと投影レンズ系７との間に配
置するとレンズバックが長くなり、さらにレンズバック
の長い光学系をテレセントリック光学系により構成する
とレンズの径が非常に大きくなって投影レンズ系のコス
ト増大の要因となる。本実施形態は投影レンズ系７を非
テレセントリック系により構成することで投影レンズ系
７のレンズ径を小さくしている。

【００２７】また、図８は緑色光についてのレンズ構成
の詳細を示す。表示パネル１０Ｇから射出された光はコ
ンデンサレンズ２９、ダイクロイックミラー４、５を通
り投影レンズ系７によってスクリーン（不図示）に投影
される。コンデンサレンズ２９は表示パネル１０Ｇに透
過型液晶パネルを使用するため、軸上、軸外の入射光が
同一入射角で入射するように設置されており、表示パネ
ル１０Ｇが入射角度によって特性に支障がない場合には
特に必要はない。従って、本実施形態において非テレセ
ントリック光学系とはコンデンサレンズ２９よりもスク
リーン側についての構成を指している。

【００２８】また投影レンズ系７は開口絞り１３を挟ん
で表示パネル１０Ｇ側とスクリーン側とに各４枚のレン
ズ（２１〜２８）で構成されており、スクリーン側の偏
心レンズ系２０の光軸は図９に示すように面Ｓ１、Ｓ２
（図４参照）に挟まれる方へＹ、Ｚ方向にΔＹ、ΔＺだ
け偏心している。なお、ｒｉ(i=1,2,3,・・・)は、スクリ
ーン側から数えてｉ番目の面の曲率半径を示している。

【００２９】ここで本実施形態の投影光学系の緑色光に
ついての構成及びコンストラクションデータを以下に示
す。前述の図４において、投影レンズ系の光軸方向をＸ
方向、ダイクロイックミラー５の反射光（図４では青色
光）の入射方向をＹ方向、ダイクロイックミラー４の反
射光の入射方向をＺ方向（図４では赤色光）として図中
に示した方向を正方向としている。

【００３０】コンストラクションデータにおいて、ｒ
ｉ、ｄｉ、Ｎｉ、νｉ（i=1,2,3,...)はそれぞれ拡大側
（すなわちスクリーン側）から数えてｉ番目の面の曲率
半径（単位ｍｍ）および軸上面間隔（単位ｍｍ）、拡大
側から数えてｉ番目の光学要素のｄ線に対する屈折率お
よび分散を示す。ただしdS、d8a、d8bはそれぞれスクリ
ーンと投影光学系の第１面との間隔、第８面と絞りとの
間隔、絞りと第９面との間隔を示す。

【００３１】また曲率半径ｒｉに＊印が付された面（ｒ
２＊）は、非球面で構成された面であることを示し、非
球面の面形状を表す以下の式で定義されるものとし、非
球面データを他のデータと併せて示す。 X=(C・Y²)/{1+√(1-ε・C²・Y²)}+Σ(Ai・Yⁱ) ただし X ：光軸方向の基準面からの変位量 Y ：光軸に対して垂直な方向の高さ C ：近軸曲率 ε：２次曲面パラメータ Ai：ｉ次の非球面係数である。

【００３２】〔構成〕ＦＮｏ＝３表示パネル10R,10G,10Bの像高短辺方向：±１１ｍｍ
長辺方向：±１７ｍｍ偏心レンズ系２０の偏心量 ΔＹ：＋０．３ｍｍ Δ
Ｚ：＋０．３ｍｍダイクロイックミラー５の傾きＸＹ平面内：４５゜
ＸＺ平面内：０゜ダイクロイックミラー４の傾きＸＹ平面内：０゜
ＸＺ平面内：４５゜

【００３３】〔コンストラクションデータ(緑色光)〕〔曲率半径〕〔軸上面間隔〕〔屈折率Ｎd〕〔分散νd〕スクリーン dS=845.00 r1= 65.5166 d1= 3.00 N1=1.49140 ν1=57.82 r2*= 29.1061 d2= 22.29 r3= -641.5027 d3= 6.00 N2=1.75450 ν2=51.57 r4= 51.8861 d4= 31.39 r5= -474.1629 d5= 5.76 N3=1.53610 ν3=45.97 r6= -121.4176 d6= 43.04 r7=-13330.6672 d7= 6.14 N4=1.73139 ν4=24.36 r8= -194.0576 d8a=56.06 絞り d8b=11.12 r9= 61.2715 d9= 5.26 N5=1.55405 ν5=41.76 r10= 170.6188 d10= 23.21 r11= 239.4011 d11= 3.00 N6=1.83382 ν5=21.05 r12= 57.2459 d12= 4.84 r13= 268.5140 d13= 6.67 N7=1.50606 ν6=67.85 r14= -109.1329 d14= 1.00 r15= 61.1845 d15= 10.23 N8=1.48750 ν8=70.44 r16= -255.0825 d16= 22.00 r17= ∞ d17= 0.75 N9=1.51680 ν9=64.20 r18= ∞ (ダイクロイックコート面) d18= 0.75 N10=1.51680 ν10=64.20 r19= ∞ d19= 44.00 r20= ∞ d20= 0.75 N11=1.51680 ν11=64.20 r21= ∞ (ダイクロイックコート面) d21= 0.75 N12=1.51680 ν12=64.20 r22= ∞ d22= 22.00 r23= 116.2791 d23= 5.00 N13=1.52680 ν13=64.20 r24= ∞ d24= 6.48 表示パネル１０Ｇ

【００３４】〔第２面（ｒ２）の非球面データ〕 ε =0.008226 A4 =2.17909×10^-6 A6 =1.87761×10^-9 A8 =-1.84795×10^-12 A10=2.26966×10^-15 A12=-8.31352×10^-19

【００３５】また、赤、青色光については、倍率色収差
を補正するために緑色光に対してコンデンサレンズ２９
をスクリーン側に０．２ｍｍ平行移動して配置してい
る。このため本実施形態の投影光学系の第２２面以降の
光学的に展開したコンストラクションデータは以下のよ
うになる。

【００３６】〔コンストラクションデータ(赤、青色光)〕〔曲率半径〕〔軸上面間隔〕〔屈折率Ｎd〕〔分散νd〕 r22= ∞ d22= 21.80 r23= 116.2791 d23= 5.00 N13=1.52680 ν13=64.20 r24= ∞ d24= 6.68 表示パネル１０Ｒ、１０Ｂ

【００３７】図１０は上記の非テレセントリック光学系
の偏心レンズ系２０を偏心させていない場合に図４にお
けるダイクロイックミラー４、５の傾斜角度を４５゜と
したときの点像分布図を示す。比較のため図１１に傾斜
角度が４５゜のガラス板を１枚透過させたときの点像分
布図を示す。なお本来表示パネルからスクリーン方向に
光が進行するが、評価をわかりやすくするため投影光学
系の結像状態の評価時においては、スクリーン側から表
示パネル側へ結像するように表現している。従って以下
の点像分布図は表示パネル１０Ｇ側での評価結果を示し
ている。

【００３８】図１０、図１１及び後述する図１２におい
て、横軸は短辺方向、縦軸は長辺方向の変位を示してい
る。またこれらの図の（ａ）は表示パネルの中心に対し
て長辺方向の負方向に１５ｍｍの位置、（ｂ）は表示パ
ネルの中心、（ｃ）は表示パネルの中心に対して長辺方
向の正方向に１５ｍｍの位置の点像分布を示している。

【００３９】これらの図によると、図１１に示すような
傾斜した１枚のガラス板を透過させたときの一方向に細
長い点像分布は、図１０においてはダイクロイックミラ
ー４、５の配置によって中心部分にほぼ集中し非点隔差
を除去した効果が表れている。しかし、図１０の（ｂ）
に示すような軸上コマ収差や図１０の（ｃ）に示すよう
な片ボケ収差が残存している。片ボケ収差は非テレセン
トリック光学系の時に発生し、偏心レンズ系２０を図９
に示すように偏心させることによって低減させることが
できる。

【００４０】図１２に、偏心レンズ系２０の偏心量Δ
Ｙ、ΔＺが各０．３ｍｍの時の点像分布を示す。同図に
よると片ボケ収差が低減され点像は中心部分にほぼ集中
している。本実施形態ではダイクロイックミラー４、５
を通過する最軸外における主光線の傾きαは６゜となる
ように構成しており、該傾きαは３゜より小さいとテレ
セントリック系と同様に投影レンズ系が大型化し、１２
゜より大きいと偏心レンズ系２０の偏心による片ボケ収
差の低減効果が小さくなるため３゜から１２゜の範囲が
望ましい。

【００４１】このように非テレセントリック光学系を使
用することにより投影光学系を小さくすることができ
る。そして、非テレセントリック光学系としたことによ
って生じる片ボケ収差を一部レンズを偏心させて低減さ
せることができるとともに、赤、青色光の光路上のコン
デンサレンズ２９の位置を緑色光の場合に対してずらし
て配置することによって倍率色収差を低減でき、合成し
た際の色ずれのない良好な画像を得ることができる。更
に赤、青色光の表示パネル１０Ｒ、１０Ｂの位置を緑色
光の表示パネル１０Ｇの位置に対して光軸方向に若干ず
らして配置することで軸上色収差を低減させることも可
能である。

【００４２】本実施形態においては、赤、緑色光に対し
ては偏心レンズ系２０を偏心させることで片ボケ収差が
低減されるが、青色光はダイクロイックミラー４、５を
透過しないため偏心レンズ系２０によって片ボケ収差が
発生する。青色光は赤、緑色光に対して視感度が低く、
赤、緑色光より像性能が悪くてもよいが、表示パネル１
０Ｂを光軸に対して傾けることで若干の補正が可能であ
る。光学的には偏心レンズ系２０が偏心した断面におい
て約０．４゜傾けるとよい。

【００４３】次に第２実施形態について図７の構成図を
参照して説明する。同図において、ダイクロイックミラ
ー４を透過する光を赤色光とし、ダイクロイックミラー
４を反射する光を緑色光としている。また、ダイクロイ
ックミラー５及び反射ミラー６ｅはダイクロイックミラ
ー４と同様に半分の厚みの基板の接合面に反射面を形成
している。他の構成については第１実施形態と同様の構
成である。

【００４４】第１実施形態（図４参照）では前述したよ
うに表示パネル１０Ｂから射出される青色光については
ダイクロイックミラー４、５を透過しないため、偏心レ
ンズ系２０によって片ボケ収差が発生する。従って第２
実施形態ではダイクロイックミラー５及び反射ミラー６
ｅはダイクロイックミラー４と同様に半分の厚みの２つ
の基板の接合面に反射面を形成することによって赤、緑
色光と同様の片ボケ収差を発生させて偏心レンズ系２０
によってこれを低減するようにしている。また反射ミラ
ー６ｅはダイクロイックミラー４の半分の厚みの基板１
枚の裏面で反射するようにしても同じ効果を得ることが
できる。

【００４５】次に非テレセントリック光学系においては
ダイクロイックミラー４、５（図８参照）における軸上
と軸外とで光の入射角が異なる。ダイクロイックミラー
４、５は例えば図１３に示すような特性を有しており、
光の波長によって透過と反射とを切り換えるカットオフ
波長は入射角によって変化するため、軸上と軸外とで透
過、反射する光の波長が異なることになりスクリーン中
央部と周辺部とで色合いが異なるようになる。

【００４６】先に説明した図７において、ダイクロイッ
クミラー４および照明系のダイクロイックミラー２に対
して赤色光を透過し、緑色光を反射する構成としてお
り、このようにすると緑色光を透過し、赤色光を反射す
る構成よりも入射角に対してカットオフ波長の変化が少
ないという特徴がある。また、ダイクロイックミラーの
面内の位置によってカットオフ波長の異なるような傾斜
ミラーを用いて入射角によって異なるカットオフ波長の
変化を打ち消し合うように構成してもよい。

【００４７】更に、表示パネル１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ
の入光前にトリミングフィルターなどを配置して、例え
ば緑色光と赤色光との境界近傍の波長の光を除去し、入
射角が多少変化しても影響のないようにすることも可能
である。

【００４８】また本実施形態において表示パネル１０
Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂには液晶表示素子を用いている。液
晶表示素子などのように偏光光束を使用した場合におい
ては、以下に説明するような手段によってダイクロイッ
クミラーの軸上と軸外とで入射角が異なっても影響のな
いようにすることが可能である。

【００４９】図７において、照明経路Ａ１には図示しな
い光源、リフレクター、光源のむらを除去するインテグ
レータが設置されており、液晶表示素子を使用した表示
パネル１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂに入光する光を所定の偏
光面に変換する偏光変換光学系を有している。そして、
本実施形態においてはダイクロイックミラー２に入射す
る光をＹ方向に偏光面を有する光すなわちＳ偏光の光と
すると、反射ミラー６ａの入射光はＰ偏光の光、反射ミ
ラー６ｂの入射光はＳ偏光の光となって表示パネル１０
Ｒへの入射光は表示パネル１０Ｒの長辺方向（Ｚ方向）
に偏光面を有している。

【００５０】ダイクロイックミラー２を反射した光はダ
イクロイックミラー３にＰ偏光の光として入射し、反射
ミラー６ｃの入射光はＳ偏光の光となって表示パネル１
０Ｇへの入射光は表示パネル１０Ｇの長辺方向（Ｘ方
向）に偏光面を有している。ダイクロイックミラー３を
透過した光は反射ミラー６ｄにＳ偏光の光として入射
し、表示パネル１０Ｂへの入射光は表示パネル１０Ｂの
長辺方向（Ｙ方向）に偏光面を有している。

【００５１】表示パネル１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂを図１
４に示すように、長辺方向偏光板３１、液晶表示素子３
２、短辺方向偏光板３３、１／２波長板３４、照明用コ
ンデンサレンズ３５を重ね合わせた構成とすると、表示
パネル１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂに対して長辺方向に偏光
面を有して入射する照明光Ｌｉは、１／２波長板３４で
短辺方向に偏光面を持つ光に変換される。次に短辺方向
偏光板３３によって偏光面の乱れを修正して液晶表示素
子３２に入射させるようにする。

【００５２】液晶表示素子３２は光が入射すると、各画
素において信号がオンの時には偏光面を９０゜回転さ
せ、オフの時には偏光面を回転させずに出力するので、
短辺方向に偏光面を持った光は、信号がオンの画素の情
報のみ長辺方向に偏光面を持つ光に変換されて長辺方向
偏光板３１を通過して表示パネル１０Ｒ、１０Ｇ、１０
Ｂから投影光Ｌｏが射出されるようになる。なお図中、
矢印Ｅは偏光面の方向を示す。

【００５３】緑色光においては表示パネル１０Ｇから射
出された光を更に１／２波長板３６（図７参照）によっ
て短辺方向に偏光面を持った光に変換して出力するよう
になっている。なお、図７、図１４において図８に示す
コンデンサレンズ２９を表示パネル１０Ｒ、１０Ｇ、１
０Ｂ内に収めるように形成している。

【００５４】このような構成とすると、ダイクロイック
ミラー４に入射する赤色光はＰ偏光の光となり、緑色光
はＳ偏光の光となる。ダイクロイックミラー４の特性は
図１３に示すようになっており、一般にカットオフ波長
はＰ偏光の光よりもＳ偏光の光の方が長波長側へシフト
するようになっている。

【００５５】ここで例えば、照明光学系で赤色光と緑色
光とを分離するダイクロイックミラー２のカットオフ波
長を６００ｎｍとすると、赤色光の表示パネル１０Ｒ、
１０Ｇにはそれぞれ６００ｎｍ以上、６００ｎｍ以下の
波長の照明光が照射される。図１３に示すような特性の
ダイクロイックミラー４への入射角が軸上と軸外とで異
なり、入射角によってカットオフ波長が若干変化しても
６００ｎｍ以上の波長のＰ偏光の光は確実にダイクロイ
ックミラー４を透過し、６００ｎｍ以下の波長のＳ偏光
の光は確実にダイクロイックミラー４を反射する。従っ
てスクリーン中央部と周辺部との色むらを少なくするこ
とができる。

【００５６】ダイクロイックミラー５においても透過光
がＰ偏光の緑色光で反射光がＳ偏光の青色光となるの
で、青と緑との境界にカットオフ波長を有する特性のダ
イクロイックミラー５によって同様の効果を得ることが
できる。なお、赤色光はダイクロイックミラー５をＳ偏
光で透過するが、カットオフ波長から離れた波長のため
支障はない。

【００５７】このように、偏光光束を用いた非テレセン
トリック光学系においては、ダイクロイックミラー４、
５を透過、反射する隣り合う色の光に対して、Ｐ偏光の
光を透過し、Ｓ偏光の光を反射するように構成すること
によって、ダイクロイックミラーに入射する光の入射角
が軸上と軸外とで異なっても、Ｐ偏光とＳ偏光とのカッ
トオフ波長の差によって入射角の変化に対して影響のな
いようにすることが可能で、スクリーン中央部と周辺部
との色むらを少なくすることができる。

【００５８】

【発明の効果】請求項１の発明によると、投影レンズ系
を小型化しコスト削減を図ることができるとともに、非
テレセントリック光学系によって生じる片ボケ収差を低
減することができる。

【００５９】請求項２の発明によると、３つの光を合成
して投影する投影光学系において、非点隔差のない像を
形成することができるとともに、投影レンズ系を小型化
しコスト削減を図ることができる。

【００６０】請求項３の発明によると、非点隔差を除去
する精度をより高めることができるようになる。

【００６１】請求項４の発明によると、光を合成して投
影する投影光学系を備えたカラープロジェクターにおい
て、カラープロジェクターを小型化してコスト削減する
ことができるとともに非点隔差の無い像を形成すること
ができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の投影光学系を示す概略図である。

【図２】従来の投影光学系を示す概略図である。

【図３】従来の投影光学系を示す概略図である。

【図４】本発明の第１実施形態の投影光学系を示
す俯瞰図である。

【図５】本発明の第１実施形態の投影光学系を示
す側面図である。

【図６】本発明の第１実施形態の投影光学系を示
す上面図である。

【図７】本発明の第２実施形態の投影光学系を示
す俯瞰図である。

【図８】本発明の第１、第２実施形態のレンズ構
成の詳細を示す図である。

【図９】本発明の第１、第２実施形態のレンズ配
置を説明する図である。

【図１０】本発明の第１実施形態の効果を説明する
点像分布図である。

【図１１】本発明の第１実施形態の効果を説明する
点像分布図である。

【図１２】本発明の第１実施形態の点像分布図であ
る。

【図１３】本発明の第２実施形態のダイクロイック
ミラーの特性図である。

【図１４】本発明の第２実施形態の表示パネルの構
成図である。

【符号の説明】

２、３ダイクロイックミラー（照明系）４、５ダイクロイックミラー（投影系）７投影レンズ系１０、１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ表示パネル１３開口絞り２０偏心レンズ系２９コンデンサレンズ３０スクリーン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非テレセントリック光学系により構成さ
れる投影レンズ系と、第１波長域の光を直進透過させる
ように前記投影レンズ系の光軸に対して傾斜して配され
た第１ダイクロイックミラーとを備え、第２波長域の光
が第１ダイクロイックミラーの第１波長域の光束外から
入射して反射されて第１波長域の光とともに像面側に導
かれるようになっている投影光学系において、第１ダイ
クロイックミラーは２枚の透明基板とその２枚の透明基
板間に施された第１波長域の光を透過し第２波長域の光
を反射させるダイクロイック面とからなっているととも
に前記投影レンズ系の一部のレンズが前記投影レンズ系
の光軸に対して偏心していることを特徴とする投影光学
系。
【請求項２】非テレセントリック光学系により構成さ
れた投影レンズ系と、前記投影レンズ系の光軸に対して
傾斜するとともに第１波長域の光を直進透過させるよう
に配された第１、第２ダイクロイックミラーとを備え、
第２波長域の光が第１ダイクロイックミラーの第１波長
域の光束外から入射して反射されて第１波長域の光とと
もに第２ダイクロイックミラーを透過し、第３波長域の
光が第２ダイクロイックミラーの第１波長域の光束外か
ら入射して反射されて第１、第２波長域の光とともに像
面側へ向けて出力されるようになっている投影光学系に
おいて、第１ダイクロイックミラーでの該第２波長域の
光の入射光路と反射光路とを含む面と、第２ダイクロイ
ックミラーでの該第３波長域の光の入射光路と反射光路
とを含む面とが直交するとともに、第１ダイクロイック
ミラーは２枚の透明基板とその２枚の透明基板間に施さ
れた第１波長域の光を透過し第２波長域の光を反射させ
るダイクロイック面とからなっていることを特徴とする
投影光学系。
【請求項３】第１、第２ダイクロイックミラーは基板
厚と第１波長域の光に対する傾斜角度とが同じであるこ
とを特徴とする請求項２に記載の投影光学系。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいづれかに記載
の投影光学系を備えたことを特徴とするカラープロジェ
クター。