(57)【要約】【課題】小型化、低コスト化が可能なプロジェクタを提供する。【解決手段】本発明のプロジェクタ１は、光源装置１０と、光源装置１０から射出された第１偏光Ｌ１２を反射させ第２偏光Ｌ１３を透過させる偏光分離素子１５と、偏光分離素子１５で反射した第１偏光Ｌ１２の偏光状態を変化させ第１偏光Ｌ１２を反射させる光変調装置１７と、光源装置１０と偏光分離素子１５との間に配置された集光レンズ１２と、集光レンズ１２と偏光分離素子１５との間に配置されたフィールドレンズ１４と、偏光分離素子１５と光変調装置１７との間に配置された結像レンズ１６と、を備える。光源装置１０と集光レンズ１２とフィールドレンズ１４と結像レンズ１６とを含んでケーラー照明が構成される。結像レンズ１６を含んで、光変調装置から射出され偏光分離素子１５を透過した光を投射する投射光学系が構成される。【選択図】図１
2010122289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を射出する光源装置と、
光源装置から射出された光のうちの第１偏光を反射させるとともに前記第１偏光と異なる偏光方向を有する第２偏光を透過させる偏光分離素子と、
前記偏光分離素子で反射した前記第１偏光が入射する位置に配置され、前記第１偏光を変調して前記偏光分離素子へ反射する光変調装置と、
前記光源装置と前記偏光分離素子との間の光路に配置された集光レンズと、
前記集光レンズと前記偏光分離素子との間の光路に配置されたフィールドレンズと、
前記偏光分離素子と前記光変調装置との間の光路に配置された結像レンズと、を備え、
前記光源装置と前記集光レンズと前記フィールドレンズと前記結像レンズとを含んで、前記光変調装置を照明するケーラー照明が構成されており、
前記結像レンズを含んで、前記光変調装置から射出され前記偏光分離素子を透過した光を投射する投射光学系が構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記フィールドレンズが前記投射光学系の絞りと共役な位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記光源装置と前記偏光分離素子との間の光路に、前記光源装置から射出された光を前記第１偏光に変換する偏光変換素子が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記光源装置が、固体光源により構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記ケーラー照明が、時間的に波長が変化する光により前記光変調装置を照明することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
大画面の画像を表示可能な装置の１つとしてプロジェクタが知られている。プロジェクタは、照明装置、画像形成装置、投射レンズ等を備えている。照明装置から射出された照明光は、画像形成装置により画像を示す画像光になる。この画像光が投射レンズにより拡大投射され、直視型の画像表示装置よりも容易に大画面の画像が得ることができる。
【０００３】
プロジェクタの照明装置としては、ランプ光源を用いた照明装置が知られている。プロジェクタの画像品質を向上させるためには、照明装置により照明される画像形成装置の被照明領域において、照度分布を均一にすることが重要である。ランプ光源を用いた照明装置において照度を均一にする照度均一化素子として、フライアイレンズアレイが知られている。一般にフライアイレンズアレイは、複数のレンズが配列されたものであり、２つのフライアイレンズアレイを一対にして用いられている。
【０００４】
プロジェクタの画像形成装置としては、透過型あるいは反射型の液晶ライトバルブが知られている。反射型の液晶ライトバルブを用いたプロジェクタとして、特許文献１に開示されている投映型画像表示装置が挙げられる。
【０００５】
特許文献１の投映型画像表示装置において、照明光学系と反射型の液晶表示パネルとの間には、照明光軸に対して傾いた偏光ミラーが配置されている。この偏光ミラーと液晶表示パネルとの間には、クロスダイクロイックプリズムが配置されている。照明光学系からは、一対のフライアイレンズアレイにより照度分布が均一化され、偏光変換素子により偏光状態が揃えられた偏光が射出される。この偏光は、偏光ミラーを通ってクロスダイクロイックプリズムに入射し、クロスダイクロイックプリズムにより波長が異なる複数の色光に分離される。
【０００６】
分離された複数の色光は、それぞれ対応する液晶表示パネルに入射して偏光状態が変化するとともに、液晶表示パネルで反射して折り返されクロスダイクロイックプリズムに再度入射する。そして、クロスダイクロイックプリズムにより複数の色光が合成され、合成された光は偏光ミラーに入射する。偏光ミラーに入射した光は、その一部が偏光状態に応じて偏光ミラーで反射して折れ曲がり、投映光学系に入射して拡大投射される。
【特許文献１】特開２００７−５８１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の投映型画像表示装置にあっては、反射型の液晶ライトバルブを用いることにより、ダイクロイックプリズムに色分離機能と色合成機能とを持たせることができ、装置の小型化が可能になっている。しかしながら、プロジェクタにはさらなる装置の小型化や装置コストの低減が期待されており、特許文献１の技術を適用するだけではこのような期待に応えることが難しい。
【０００８】
特許文献１では、液晶表示パネルから射出された光を偏光ミラーで反射させた後に投射しているので、液晶表示パネルに対する偏光ミラーの位置や偏光ミラーに対する投映光学系の位置に高度な精度が要求される。偏光ミラーの位置に、併進方向あるいは回転方向のいずれかの誤差が含まれていると、投射光学系を正常に機能させることができなくなり、画像品質が低下してしまうからである。
【０００９】
偏光ミラーの位置精度を確保しようとすれば、高度な位置合わせ技術が必要になり製造コストが高くなってしまう。また、通常のプロジェクタと同様に、一対のフライアイレンズにより光源装置から射出された光の照度を均一化しているので、フライアイレンズが装置を小型化する妨げになってしまうおそれもある。
【００１０】
本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、装置を小型にすることが可能であり、しかも装置コストを低減することが可能なプロジェクタを提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のプロジェクタは、光を射出する光源装置と、光源装置から射出された光のうちの第１偏光を反射させるとともに前記第１偏光と異なる偏光方向を有する第２偏光を透過させる偏光分離素子と、前記偏光分離素子で反射した前記第１偏光が入射する位置に配置され、前記第１偏光を変調して前記偏光分離素子へ反射する光変調装置と、前記光源装置と前記偏光分離素子との間の光路に配置された集光レンズと、前記集光レンズと前記偏光分離素子との間の光路に配置されたフィールドレンズと、前記偏光分離素子と前記光変調装置との間の光路に配置された結像レンズと、を備え、前記光源装置と前記集光レンズと前記フィールドレンズと前記結像レンズとを含んで、前記光変調装置を照明するケーラー照明が構成されており、前記結像レンズを含んで、前記光変調装置から射出され前記偏光分離素子を透過した光を投射する投射光学系が構成されていることを特徴とする。
【００１２】
このようにすれば、光源装置と集光レンズとフィールドレンズと結像レンズとを含んでケーラー照明が構成されており、ケーラー照明により光変調装置を均一な照度で照明することができる。したがって、照明光の照度を均一化するフライアイレンズアレイ等の照度均一化素子を省くことができ、部品数を減らすことができる。
【００１３】
また、結像レンズがケーラー照明の構成の一部と投射光学系の構成の一部とを兼ねているので、ケーラー照明が投射光学系と独立して構成される場合よりも部品数を減らすことができる。
【００１４】
以上のように、前記の構成によれば部品数を減らすことができるので、プロジェクタを小型にすることができるとともに装置コストを低減することができる。
【００１５】
また、光変調装置から射出され偏光分離素子を透過した光が、投射されて画像を示す画像光になるので、画像光が偏光分離素子の位置によりほとんど影響を受けない。光変調装置は、光源装置から射出され偏光分離素子で反射した光により照明されるが、照明光に求められる特性である照度の均一性は、偏光分離素子の位置に対して鈍感である。前記の構成によれば、画像光、照明光のいずれに対しても偏光分離素子の位置精度が重要でなくなるので、偏光分離素子の位置ずれに対する許容範囲が広くなる。したがって、偏光分離素子の配置に高度な位置合わせ技術を用いる必要がなくなり、プロジェクタの装置コストを低減することができる。
【００１６】
また、前記フィールドレンズが前記投射光学系の絞りと共役な位置に配置されていることが好ましい。
このようにすれば、ケーラー照明が投射光学系と、光学的に等価になるので、ケーラー照明を構成する光学部品の効率や投射光学系を構成する光学部品の効率を良好にすることができ、光の利用効率が高くなる。
【００１７】
また、前記光源装置と前記偏光分離素子との間の光路に、前記光源装置から射出された光を前記第１偏光に変換する偏光変換素子が配置されていることが好ましい。
このようにすれば、光源装置から射出された光に含まれる第２偏光が、偏光変換素子により第１偏光に変換されて偏光分離素子に入射する。したがって、偏光変換素子が設けられていない場合に比べて光変調装置に入射する光の光量が第２偏光の分だけ増加し、光の利用効率が高くなる。
【００１８】
また、前記光源装置が、固体光源により構成されていることが好ましい。
このようにすれば、光源装置がランプ光源により構成される場合に比べて、装置を小型にすることや高出力な光を得ることが容易になる。
【００１９】
また、前記ケーラー照明が、時間的に波長が変化する光により前記光変調装置を照明することが好ましい。
このようにすれば、ケーラー照明から射出され光変調装置により偏光状態が変化した光は、波長が空間的又は時間的に変化する。この光は、波長変化が空間的又は時間的に平均化されて視認されることにより、カラー画像を示す光として視認される。このように端的には１つの光変調装置によりカラー表示のプロジェクタを構成することができ、複数の光変調装置を用いたカラー表示のプロジェクタに比べて、装置を小型にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明の技術範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以降の説明では図面を用いて各種の構造を例示するが、構造の特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造はその寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせて示す場合がある。
【００２１】
［第１実施形態］
図１〜図３は、第１実施形態のプロジェクタ１の概略構成を示す模式図である。プロジェクタ１は、照明光学系、光変調装置、及び投射光学系を備えている。図１には、照明光学系の照明光軸１Ａを１点鎖線で図示しており、図２には投射光学系の投射光軸１Ｂを１点鎖線で図示している。また、図３には、照明光学系により照明される光変調装置の位置に点光源を配置したと仮定した場合に、点光源から射出された光の光路を図示している。
【００２２】
図１、図２に示すように、プロジェクタ１は、光源装置１０、反射型の液晶ライトバルブ１７を備えている。光源装置１０から射出された光は、照明光軸１Ａに沿って進行し、液晶ライトバルブ１７に入射する。また、プロジェクタ１は、投射用のレンズ群１９を備えており、液晶ライトバルブ１７から射出された光は、投射光軸１Ｂに沿って進行し、図示略のスクリーン等の被投射面に拡大投射される。
【００２３】
図１に示すように照明光軸１Ａは、光源装置１０の光軸が反射ミラー１３で略９０°折れ曲がり、さらに偏光ビームスプリッタプリズム（以下、ＰＢＳプリズムと称する）１５内で再度略９０°折れ曲がったものである。光源装置１０と反射ミラー１３との間の照明光軸１Ａ上に、光源装置１０側からカラーホイール１１、集光レンズ１２がこの順に配置されている。反射ミラー１３とＰＢＳプリズム１５との間の照明光軸１Ａ上に、フィールドレンズ１４が配置されている。ＰＢＳプリズム１５と液晶ライトバルブ１７との間の照明光軸１Ａ上に結像レンズ１６が配置されている。
【００２４】
図２に示すように、投射光学系は、反射光学系を用いずに構成されており、投射光軸１Ｂは、液晶ライトバルブ２７の光軸と一致している。投射光軸１Ｂは、液晶ライトバルブ１７とＰＢＳプリズム１５との間で照明光軸１Ａと一致している。そのため、液晶ライトバルブ２７からの画像光は反射光学系で反射されることなくスクリーンに拡大投射される。ＰＢＳプリズム１５よりも前段（被投射面側）に投射用のレンズ群１９が配置されている。レンズ群１９とＰＢＳプリズム１５との間に絞り１８が配置されている。
【００２５】
光源装置１０は、光を発する光源を含んで構成されている。光源としては、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ、キセノンランプ等のランプ光源、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）等の固体光源を用いることができる。本実施形態では、ＬＥＤを光源とし、白色光を射出する光源装置を採用している。固体光源により光源装置を構成すれば、ランプ光源により光源装置を構成する場合に比べて、光源装置の小型化や射出される光の高出力化、光源の瞬時点灯・消灯等が容易になる。本実施形態では、光源装置１０から射出された光１１は、カラーホイール１１に入射する。
【００２６】
カラーホイール１１は、例えば中心軸周りに回転可能な円板状のものである。カラーホイール１１の面内に、透過する光の波長が異なる３つのカラーフィルタが設けられている。３つのカラーフィルタは、例えば赤色光が透過する赤色カラーフィルタ、緑色光が透過する緑色カラーフィルタ、青色光が透過する青色カラーフィルタである。カラーホイール１１は、光源装置１０から射出された光Ｌ１１が３つのカラーフィルタのうちの１つを通るように配置されている。カラーホイール１１が回転することにより、３つのカラーフィルタのいずれを光Ｌ１１が通るかが変化し、カラーホイール１１から射出される光の波長が時間的に変化するようになっている。カラーホイール１１を通った光Ｌ１１は、集光レンズ１２に入射する。
【００２７】
集光レンズ１２は、光源装置１０から射出された光Ｌ１１を集光するレンズである。集光レンズ１２を通った光Ｌ１１は、反射ミラー１３に入射する。本実施形態の反射ミラー１３は、反射面の法線方向が照明光軸１Ａと略４５°の角度をなすように配置されている。光Ｌ１１は、反射ミラー１３で反射して光軸が略９０°折れ曲がり、フィールドレンズ１４に入射する。
【００２８】
ここでは、フィールドレンズ１４に入射した光が、フィールドレンズ１４の中心で結像するようになっている。すなわち、フィールドレンズ１４に、光源装置１０から射出された光の２次光源像が形成される。フィールドレンズ１４を通った光は、ＰＢＳプリズム１５に入射する。
【００２９】
ＰＢＳプリズム１５は、偏光分離素子として機能するものである。ＰＢＳプリズム１５は、２つの直角プリズムが互いに貼り合わされた構造になっている。２つの直角プリズムが当接する面には、偏光ビームスプリッタ膜（以下、ＰＢＳ膜と称する）１５ａが形成されている。ＰＢＳ膜１５ａは、入射した光Ｌ１１のうちのＰＢＳ膜１５ａに対するＰ偏光（第１偏光）Ｌ１２を反射させ、入射した光Ｌ１１のうちのＰＢＳ膜１５ａに対するＳ偏光（第２偏光）Ｌ１３を透過させる特性のものである。
以下、ＰＢＳ膜１５ａに対するＳ偏光を単にＳ偏光と称する場合があり、ＰＢＳ膜１５ａに対するＰ偏光を単にＰ偏光と称する場合がある。
【００３０】
本実施形態のＰＢＳプリズム１５は、ＰＢＳ膜１５ａ表面の法線方向が照明光軸１Ａと略４５°の角度をなすように構成されている。ＰＢＳ膜１５ａに入射した光Ｌ１１のうちのＳ偏光Ｌ１２は、ＰＢＳ膜１５ａで反射して光軸が略９０°折れ曲がり、結像レンズ１６に入射する。ＰＢＳ膜１５ａに入射した光Ｌ１１のうちのＰ偏光Ｌ１３は、ＰＢＳ膜１５ａを透過して照明光学系から除去される。
【００３１】
結像レンズ１６に入射したＳ偏光Ｌ１２は、結像レンズ１６により平行化されて液晶ライトバルブ１７を照明する。以上のように、本実施形態の照明光学系は、光源装置１０、カラーホイール１１、集光レンズ１２、反射ミラー１３、フィールドレンズ１４、ＰＢＳプリズム１５、結像レンズ１６により構成されている。この照明光学系は、ケーラー照明になっている。
【００３２】
本実施形態では、集光レンズ１２と結像レンズ１６との間で、光源装置１０から射出された光が非平行光としてリレーされるようにケーラー照明が構成されている。この非平行光は、光束の照明光軸１Ａに直交する断面積が、液晶ライトバルブ１７の被照明領域の面積よりも小さくなっている。
【００３３】
図３に示すように、液晶ライトバルブ１７に仮想的な点光源を配置したとすると、点光源から射出された光Ｌ３１は、結像レンズ１６、ＰＢＳプリズム１５、フィールドレンズ１４、反射ミラー１３をこの順に経て、集光レンズ１２に結像する。すなわち、照明光学系の被照明領域である液晶ライトバルブ１７が、集光レンズ１２の射出瞳と共役になっている。
【００３４】
液晶ライトバルブ１７は、入射光の偏光状態を変化させる光変調装置として機能する。液晶ライトバルブ１７は、その詳細な構造を図示しないが、例えばアクティブマトリクス型の反射型の液晶パネルである。液晶ライトバルブ１７は、一対の電極間に挟持された液晶層を有している。液晶層において光の入射側と反対側には、反射部が設けられている。反射部は、例えば一対の電極の一方を金属等の光反射材料で形成したものである。
【００３５】
液晶ライトバルブ１７は、画像信号を供給する信号源に電気的に接続されている。信号源から画像信号が供給されると、前記電極間に電圧が印加され、この印加電圧に応じて液晶分子の方位角が制御される。これにより、液晶層に入射した光の偏光状態を変化させることができる。また液晶層に入射した光は、偏光状態が変化するとともに前記の反射部で反射して折り返され、入射した側から射出される。
【００３６】
本実施形態では画像を示す画像光は、赤色光、緑色光、及び青色光により構成される。液晶ライトバルブ１７に供給される１フレーム分の画像信号は、赤色光用の画像信号、緑色光用の画像信号、青色光用の画像信号が時間的に並んだシリアルデータである。３種類の色光用の画像信号は、それぞれカラーホイール１１の回転と同期して液晶ライトバルブ１７に供給される。
【００３７】
例えば、光源装置１０から射出された光Ｌ１１がカラーホイール１１を通る位置に赤カラーフィルタが配置される期間に、液晶ライトバルブ１７に赤色光用の画像信号が供給される。カラーホイール１１が回転してＬ１１が通る位置のカラーフィルタが、緑カラーフィルタ、青カラーフィルタに変化すると、液晶ライトバルブ１７に供給される画像信号も緑色光用、青色光用に変化する。これにより、カラー画像を示す画像光を構成する赤色光、緑色光、及び青色光が、時分割されて液晶ライトライトバルブ１７から射出される。
【００３８】
図２に示すように、液晶ライトバルブ１７から射出された光Ｌ２１は、結像レンズ１６に入射して結像レンズ１６により集光され、ＰＢＳプリズム１５に入射する。ＰＢＳプリズム１５に入射した光Ｌ２１のうちのＳ偏光Ｌ２２は、ＰＢＳ膜１５ａで反射して投射光学系から除去される。ＰＢＳプリズム１５に入射した光Ｌ２１のうちのＰ偏光Ｌ２３は、ＰＢＳ膜１５ａを透過して投射光軸１Ｂに沿って進行する。Ｐ偏光Ｌ２３は、液晶ライトバルブ１７から射出された光Ｌ２１よりも、除去されるＳ偏光Ｌ２２の分だけ階調が低くなる。
【００３９】
例えば、電圧非印加時に液晶層に入射した光の偏光方向を９０°回転させるように液晶ライトバルブ１７の液晶層を設計すれば、電圧非印加時に光Ｌ２１のほとんどがＰ偏光になる。したがって、光Ｌ２１のほとんどがＰＢＳ膜１５ａを通って射出され、電圧非印加時に明表示用の光が得られる。逆に、電圧印加時に液晶層に入射した光の偏光方向を９０°回転させるように液晶ライトバルブ１７の液晶層を設計すれば、電圧印加時に明表示用の光が得られる。
【００４０】
ＰＢＳプリズム１５から射出されたＰ偏光Ｌ２３は、結像レンズ１６により集光されており、ＰＢＳプリズム１５と投射用のレンズ群１９との間で、中間像を形成する。この中間像が形成される位置に、絞り１８が設けられている。絞り１８は、フィールドレンズ１４と光学的に等価な位置になっている。したがって、フィールドレンズ１４における照明光の蹴られ方（ケラレ）が、絞り１８における投射光の蹴られ方と等価になり、フィールドレンズ１４や絞り１８の効率を良好にすることができる。
【００４１】
ここでは、ＰＢＳプリズム１５と絞り１８との間に、光学素子が配置されていないので、ＰＢＳ膜１５ａとフィールドレンズ１４の中心との間の照明光軸１Ａに沿った光路長が、ＰＢＳ膜１５ａと絞り１８との間の投射光軸１Ｂに沿った光路長と同じになっている。このようにすればフィールドレンズ１４、絞り１８の一方の配置位置を決めることにより、他方の配置位置が定まるので、設計が容易である。
【００４２】
絞り１８を通った光は、投射用のレンズ群１９によりスクリーンに拡大投射される。前記のようにカラー画像を示す画像光を構成する赤色光、緑色光、及び青色光が、時分割されて液晶ライトライトバルブ１７から射出され、スクリーンに投射される。投射された画像は、赤色光による画像、緑色光による画像、及び青色光による画像が、高速で切り替わることにより、時間的に平均化され残像として視認される。これにより、カラーの投射画像が得られる。以上のように、本実施形態の投射光学系は、結像レンズ１６、ＰＢＳプリズム１５、絞り１８、投射用のレンズ群１９により構成されている。
【００４３】
以上のような第１実施形態のプロジェクタ１にあっては、液晶ライトバルブ１７がケーラー照明により照明され、液晶ライトバルブ１７に光源像が形成されない。したがって、光源装置１０から射出される光Ｌ１１の空間的な照度ばらつきが低減され、液晶ライトバルブ１７が均一な照度分布で照明される。よって、照度分布を均一化するフライアイレンズアレイ等の照度均一化素子を省くことができ、プロジェクタ１を小型にすることができる。
【００４４】
また、結像レンズ１６が、照明光学系の一部であるとともに投射光学系の一部であるので、照明光学系と投射光学系とを独立して構成する場合に比べて、レンズの数を減らすことができる。これにより、プロジェクタ１を小型化、低コスト化することができる。フライアイレンズアレイ等のレンズは、ガラス等からなっており、プロジェクタの構成要素の中で重量が比較的重いものである。前記のようにレンズの数を減らすことにより、プロジェクタを軽量化することもでき、例えばプロジェクタの携帯性を高めることできる。
【００４５】
液晶ライトバルブ１７から射出された光Ｌ２１のうちの、ＰＢＳ膜１５ａを透過したＰ偏光Ｌ２３は、ＰＢＳプリズム１５の製造交差等による位置ずれをほとんど感じないので、ＰＢＳプリズム１５の位置ずれにより投射画像の品質低下がなくなる。したがって、プロジェクタ１の製造過程においてＰＢＳプリズム１５の配置に高度な位置合わせ技術を用いる必要がなくなり、製造コストを低減することができる。よって、プロジェクタ１の装置コストを低減することができる。
【００４６】
また、光源装置１０から射出された光は、光束の断面積が被照明領域の面積よりも小さい非平行光として、集光レンズ１２と結像レンズ１６との間をリレーされるので、反射ミラー１３やＰＢＳプリズム１５を小型にすることができる。
【００４７】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態のプロジェクタについて説明する。第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、光源装置と偏光分離素子との間の光路に偏光変換素子が配置されている点である。
【００４８】
図４（ａ）は、第２実施形態のプロジェクタ２の概略構成を示す模式図であり、図４（ｂ）は、偏光変換素子を拡大して示す模式図である。なお、図４（ａ）、（ｂ）において、第１実施形態と同様の構成要素については、第１実施形態と同じ符号を付している。また、第１実施形態と同様の構成要素については、その詳細な説明を省略する場合がある。
【００４９】
図４（ａ）に示すように、プロジェクタ２において、反射ミラー１３とフィールドレンズ１４との間の光路には、偏光変換素子２０が配置されている。偏光変換素子２０は、入射光の偏光状態を揃えるものである。図４（ｂ）に示すように偏光変換素子２０は、ＰＢＳ膜２０１、反射膜２０２、及び１／２位相板２０３を有している。
【００５０】
ＰＢＳ膜２０１は、ＰＢＳプリズム１５内に設けられたＰＢＳ膜１５ａと同様の特性のものである。ＰＢＳ膜２０１、反射膜２０２はいずれも、反射ミラー１３とフィールドレンズ１４との間における照明光軸１Ａに対して略４５°の角度をなすように配置されている。ＰＢＳ膜２０１、反射膜２０２は、照明光軸１Ａに直交する方向に並んで配置されている。また、ＰＢＳ膜２０１を透過した光が入射する位置に、１／２位相板２０３が配置されている。
【００５１】
光源装置１０から射出された光は、第１実施形態と同様に集光レンズ１２により集光され、反射ミラー１３で反射する。ここでは、反射ミラー１３で反射した光Ｌ４１がＰＢＳ膜２０１に集光するように、集光レンズ１２の焦点距離や配置、反射ミラー１３の配置等が調整されている。
【００５２】
ＰＢＳ膜２０１に入射した光Ｌ４１のうちのＳ偏光Ｌ４２は、ＰＢＳ膜２０１で反射して光軸が略９０°折れ曲がり、反射膜２０２に入射する。反射膜２０２に入射したＳ偏光Ｌ４２は、反射膜２０２で反射して光軸が略９０°折れ曲がり、照明光軸１Ａと略平行な方向に射出される。ＰＢＳ膜２０１に入射した光Ｌ４１のうちのＰ偏光Ｌ４３は、ＰＢＳ膜２０１を透過して１／２位相板２０３に入射し、偏光方向が略９０°回転してＳ偏光Ｌ４４になる。Ｓ偏光Ｌ４４も、Ｓ偏光Ｌ４２と同様に照明光軸１Ａと略平行な方向に射出され、Ｓ偏光Ｌ４２とともにフィールドレンズ１４に入射する。なお、ＰＢＳ膜２０１に対するＳ偏光Ｌ４２、Ｌ４４は、ＰＢＳプリズム１５のＰＢＳ膜１５ａに対するＳ偏光になっている。したがって、フィールドレンズ１４を通ったＳ偏光Ｌ４２、Ｌ４４は、そのほとんどがＰＢＳ膜１５ａで反射して、照明光として利用される。
【００５３】
以上のような第２実施形態のプロジェクタ２にあっては、光源装置１０から射出された光源光の偏光状態が偏光変換素子２０により調整され、調整された光のほとんどがＰＢＳ膜１５ａで反射する。したがって、光源装置１０から射出された光のほとんどを照明光に利用することができ、光の利用効率が高くなる。
【００５４】
また、集光レンズ１２により光源光を偏光変換素子２０のＰＢＳ膜２０１に集光するので、ＰＢＳ膜２０１を経ることなく直接反射膜２０２に光が入射することによる光の損失がなくなり、光の利用効率が高くなる。また、集光された光を偏光変換素子２０に入射させるので、偏光変換素子２０を小型にすることができ、プロジェクタ２を小型にすることができる。
【００５５】
以上のように本発明のプロジェクタは、格段に装置の小型化や軽量化、低コスト化が可能になっている。本発明を適用することにより、携帯可能なプロジェクタを構成することも可能である。携帯可能なプロジェクタの用途の一例として、携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ）、ノート型パソコン等の携帯型の電子機器の表示を拡大して投射する用途が考えられる。一般に、携帯型の電子機器は、小型化により据え置き型の電子機器よりも表示部が小さくなっており、表示が見づらくなっている。このような電子機器を小型化されたプロジェクタと一体化することや、小型化されたプロジェクタに接続することにより、大画面で見やすい表示が容易に得られるようになる。また、電子機器とプロジェクタとがともに携帯可能であるので、場所を選ばずに大画面の表示が得られるようになる。
【００５６】
なお、第１、第２実施形態では、カラーホイール１１を含んだ照明光学系を用いて、フィールドシーケンシャル方式によりカラー画像を投射する単板式のプロジェクタ１にしているが、カラーホイール以外の構成によるフィールドシーケンシャル方式や、カラーフィルタ方式により単板式のカラープロジェクタを構成してもよい。例えば、互いに異なる波長の色光を射出する複数のＬＥＤにより光源装置を構成し、複数のＬＥＤを時間的にスイッチングして点灯させることにより、時間的に波長が変化する光源装置を構成してもよい。また、本発明を三板式のカラープロジェクタに適用することや、単色の画像を投射する単板式のプロジェクタに適用することも可能である。また、偏光分離素子としては、ＰＢＳプリズム１５の代わりにワイヤグリッド偏光素子等を用いてもよい。
【００５７】
また、第２実施形態では反射ミラー１３とフィールドレンズ１４との間に偏光変換素子２０を配置しているが、他の位置に配置してもよい。光源装置１０とＰＢＳ膜１５ａとの間の光路に偏光変換素子が配置されていれば、ＰＢＳ膜１５ａを透過することにより照明として利用されない光が少なくなり、光の利用効率を高める効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】第１実施形態のプロジェクタの概略構成を示す模式図である。
【図２】第１実施形態のプロジェクタの概略構成を示す模式図である。
【図３】第１実施形態のプロジェクタの概略構成を示す模式図である。
【図４】（ａ）は第２実施形態の概略構成図、（ｂ）は偏光変換素子の拡大図である。
【符号の説明】
【００５９】
１、２・・・プロジェクタ、１０・・・光源装置、１２・・・集光レンズ、１４・・・フィールドレンズ、１５・・・ＰＢＳプリズム（偏光分離素子）、１６・・・結像レンズ、１７・・・反射型の液晶ライトバルブ（光変調装置）、１８・・・絞り、２０・・・偏光変換素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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