(57)【要約】【課題】安価で小型なリレー光学系を組み込むことによって、低コストで小型化を達成できるプロジェクタを提供すること。【解決手段】光路延長用のリレー系が、一旦形成された中間像ＩＭを光束の発散を抑えつつ結像させる第１リレーレンズＬＬ１と、ライトバルブ４０ｃに入射する光束の状態を調整する第２リレーレンズＬＬ２との２枚のレンズで構成されるので、第３光路ＯＰ３に配置されるレンズやその支持部材が従来に比較して減少し、第３光路ＯＰ３すなわち色分離導光光学系３０を簡易で低コストなものとすることができる。このような色分離導光光学系３０を組み込んだ本実施形態のプロジェクタ１００は、小型で低コストなものとなる。【選択図】図１
2010151885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源光を射出する光源と、
前記光源光を均一化するための照明光学系と、
前記照明光学系から射出された照明光を各色の光束に分離する色分離導光光学系と、
前記色分離導光光学系によって分離された各色光の光束によってそれぞれ照明される各色用の光変調装置と、
前記各色用の光変調装置から射出された前記各色の像光を合成する合成光学系と、
前記合成光学系を経た像光を投射する投射光学系と、
を備え、
前記色分離導光光学系は、各色の光路のうち一部を構成する少なくとも１色の光路において光路延長用のリレー系を有し、
前記リレー系は、一旦形成された中間像を光束の発散を抑えつつ結像させる第１リレーレンズと、対応する光路上の光変調装置に入射する光束の状態を調整する第２リレーレンズとで構成される、プロジェクタ。
【請求項２】
前記リレー系は、一旦形成された中間像を前記対応する光変調装置上に等倍で結像させる、請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記第１リレーレンズは、入射面と射出面のうち少なくとも一方の面が非球面である、請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記色分離導光光学系は、前記照明光学系から射出された光束を第１色光と他の色光とに分離する第１色分離ミラーと、前記他の色光を第２色光と第３色光とに分離する第２色分離ミラーと、前記第１色分離ミラーを経た前記第１色光を反射して光路を折り曲げることにより第１色光用の光変調装置に導く第１折曲ミラーと、前記第２分離ミラーを経た前記第３色光を反射して光路を折り曲げることにより第３色光用の光変調装置に導く第２及び第３折曲ミラーとを有し、
前記第１リレーレンズは、前記第２折曲ミラーと前記第３折曲ミラーとの間に設けられる、
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記色分離導光光学系は、前記照明光学系から射出された光束を第１色光と他の色光とに分離する第１色分離ミラーと、前記他の色光を第２色光と第３色光とに分離する第２色分離ミラーと、前記第１色分離ミラーを経た前記第１色光を反射して光路を折り曲げることにより第１色光用の光変調装置に導く第１折曲ミラーと、前記第２分離ミラーを経た前記第３色光を反射して光路を折り曲げることにより第３色光用の光変調装置に導く第２及び第３折曲ミラーとを有し、
前記第１リレーレンズは、前記第２色分離ミラーと前記第２折曲ミラーとの間に設けられる、
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記第２リレーレンズは、前記第３折曲ミラーと前記第３色光用の光変調装置との間に設けられる、請求項４及び請求項５のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記第２色分離ミラーと前記第２折曲ミラーとの間の距離は、前記第２折曲ミラーと前記第３折曲ミラーとの間の距離よりも短い、請求項４から請求項６までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記色分離導光光学系は、各色の光路のうち一部を構成する２色の光路において光路延長用のリレー系をそれぞれ有し、
各リレー系は、対応する光路上に一旦形成された中間像を光束の発散を抑えつつ結像させる第１リレーレンズと、対応する光路上の光変調装置に入射する光束の状態を調整する第２リレーレンズとで構成される、請求項１から請求項３まで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、照明光を液晶パネル等によって変調し、変調された像光を投射するプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的なプロジェクタとして、略白色光を発生する光源と、光源からの光を均一化するとともに偏光変換する照明光学系と、照明光学系を経た光を分離し、緑、青、赤の３色の光路に導入する色分離導光光学系と、３色の照明光によってそれぞれ照明される３つの液晶ライトバルブと、これら３つの液晶ライトバルブからの像を合成するクロスダイクロイックプリズムと、合成後の拡大像を投射する投射レンズとを備えるものがある。このようなプロジェクタでは、例えば２色の光路長を等しくするとともに残った１色の光路を長くし、光路の長さの相対的な差を補償するため、１色の長い光路上にリレー光学系を配置している（例えば、特許文献１参照）。長い光路上のリレー光学系は、光源側から順に第１レンズと第２レンズとフィールドレンズとで構成され、第１レンズは、長い光路の途中に一旦形成される中間像の近傍に配置され、フィールドレンズは、液晶ライトバルブの近傍に配置され、第２レンズは、第１レンズとフィールドレンズとの中間位置に配置されている。
【特許文献１】特開２００５−２６６７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、特定用途のプロジェクタでは、小型化や低コスト化の要求が高まっているが、リレー光学系がネックとなって省スペース化に限界があり、プロジェクタの小型化や低コスト化に対する要求に十分に応えられないという状況が生じている。
【０００４】
そこで、本発明は、安価で小型なリレー光学系を組み込むことによって、低コストで小型化を達成できるプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクタは、光源光を射出する光源と、光源光を均一化するための照明光学系と、照明光学系から射出された照明光を各色の光束に分離する色分離導光光学系と、色分離導光光学系によって分離された各色光の光束によってそれぞれ照明される各色用の光変調装置と、各色用の光変調装置から射出された各色の像光を合成する合成光学系と、合成光学系を経た像光を投射する投射光学系とを備える。ここで、色分離導光光学系は、各色の光路のうち一部を構成する少なくとも１色の光路において光路延長用のリレー系を有し、リレー系は、一旦形成された中間像を光束の発散を抑えつつ結像させる第１リレーレンズと、対応する光路上の光変調装置に入射する光束の状態を調整する第２リレーレンズとで構成される。
【０００６】
上記プロジェクタでは、光路延長用のリレー系が、２枚のレンズ、すなわち一旦形成された中間像を光束の発散を抑えつつ結像させる第１リレーレンズと、光変調装置に入射する光束の状態を調整する第２リレーレンズとで構成されるので、リレー光路に配置されるレンズやその支持部材が従来に比較して減少し、リレー系を簡易で低コストなものとすることができる。このようなリレー系を組み込んだプロジェクタは、小型で低コストなものとなる。
【０００７】
また、本発明の具体的な態様又は観点によれば、上記プロジェクタにおいて、リレー系は、一旦形成された中間像を対応する光変調装置上に等倍で結像させる。この場合、リレー系による照度の増減を抑えることができ、リレー系のある光路に配置される光変調装置の照明光量と、その他のリレー系のない光路に配置される光変調装置の照明光量とのバランスを保つことができる。
【０００８】
本発明の別の態様によれば、第１リレーレンズは、入射面と射出面のうち少なくとも一方の面が非球面である。この場合、第１リレーレンズを非球面レンズにすることにより、中間像を低収差で光変調装置上に再結像させることができ、光変調装置のより均一な照明が可能になる。
【０００９】
本発明のさらに別の態様によれば、色分離導光光学系は、照明光学系から射出された光束を第１色光と他の色光とに分離する第１色分離ミラーと、他の色光を第２色光と第３色光とに分離する第２色分離ミラーと、第１色分離ミラーを経た第１色光を反射して光路を折り曲げることにより第１色光用の光変調装置に導く第１折曲ミラーと、第２分離ミラーを経た第３色光を反射して光路を折り曲げることにより第３色光用の光変調装置に導く第２及び第３折曲ミラーとを有する。さらに、第１リレーレンズは、第２折曲ミラーと第３折曲ミラーとの間に設けられる。なお、第２分離ミラーで分離された第２色光は、第２色光用の光変調装置に直接導かれる。この場合、第１リレーレンズを比較的光路下流に配置した構成とできる。
【００１０】
本発明のさらに別の態様によれば、色分離導光光学系は、照明光学系から射出された光束を第１色光と他の色光とに分離する第１色分離ミラーと、他の色光を第２色光と第３色光とに分離する第２色分離ミラーと、第１色分離ミラーを経た第１色光を反射して光路を折り曲げることにより第１色光用の光変調装置に導く第１折曲ミラーと、第２分離ミラーを経た第３色光を反射して光路を折り曲げることにより第３色光用の光変調装置に導く第２及び第３折曲ミラーとを有する。さらに、第１リレーレンズは、第２色分離ミラーと第２折曲ミラーとの間に設けられる。なお、第２分離ミラーで分離された第２色光は、第２色光用の光変調装置に直接導かれる。この場合、第１リレーレンズを比較的光路上流に配置した構成とできる。
【００１１】
本発明のさらに別の態様によれば、第２リレーレンズが、第３折曲ミラーと第３色光用の光変調装置との間に設けられる。この場合、第２リレーレンズを第３色光用の光変調装置の直前に配置することになり、この光変調装置に入射する光束の角度状態を簡易に調整できる。
【００１２】
本発明のさらに別の態様によれば、第２色分離ミラーと第２折曲ミラーとの間の距離は、第２折曲ミラーと第３折曲ミラーとの間の距離よりも短い。この場合、リレー光路すなわちリレー系を配置する第３色光の光路を比較的短いもとのすることができる。さらに、第１リレーレンズを第２折曲ミラーと第３折曲ミラーとの間に配置する場合、第１リレーレンズを第２色分離ミラー側に近づけて配置しやすくなるので、第２色分離ミラーの光路下流に一旦形成される中間像からの光束の発散を第１リレーレンズによって抑える効果を高めることができる。
【００１３】
本発明のさらに別の態様によれば、色分離導光光学系は、各色の光路のうち一部を構成する２色の光路において光路延長用のリレー系をそれぞれ有する。さらに、各リレー系は、対応する光路上に一旦形成された中間像を光束の発散を抑えつつ結像させる第１リレーレンズと、対応する光路上の光変調装置に入射する光束の状態を調整する第２リレーレンズとで構成される。この場合、２色のリレー系を備えるプロジェクタを比較的小型で低コストなものとできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの光学系の構成を説明する概念図である。
【００１５】
このプロジェクタ１００は、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調してカラーの光学像を形成し、この光学像をスクリーン上に拡大投射するための光学機器であり、光源ランプユニット１０、照明光学系２０、色分離導光光学系３０、光変調部４０、クロスダイクロイックプリズム５０、及び投射レンズ６０を備えて構成される。ここで、光源ランプユニット１０と照明光学系２０とは、色分離導光光学系３０等に入射させるための照明光を生成する照明装置を構成する。
【００１６】
光源ランプユニット１０は、ランプ本体１１から周囲に放射された光束を集めて射出し、照明光学系２０等を介して光変調部４０を照明するための光源である。光源ランプユニット１０は、発光管であるランプ本体１１と、ランプ本体１１から前方に射出された光源光を反射する球面状の副鏡１２と、ランプ本体１１から後方に射出された光源光を反射する楕円面状の主鏡１３と、コリメート用の凹レンズ１４とを備える。この光源ランプユニット１０において、ランプ本体１１から射出された略白色の光源光は、副鏡１２を介して又は直接的に主鏡１３に入射して前方側に反射され、凹レンズ１４によって平行化された状態で照明光学系２０側に射出される。なお、上述したランプ本体１１には、各色の波長に亘って高輝度の光を射出することができる点で、通常高圧水銀ランプが使用されるが、光源ランプユニット１０に組み込み可能なランプは、高圧水銀ランプ以外の各種発光ランプとすることができ、例えばＬＥＤ等の固体発光素子とすることもできる。また、主鏡１３としては、楕円面に限らず放物面等の反射面形状を有する各種リフレクタを用いることができる。放物面状の主鏡１３を用いた場合、主鏡１３の後段に凹レンズ１４等を設けることなく、光源ランプユニット１０から平行光束を射出させることができる。
【００１７】
照明光学系２０は、均一化された照度の照明光を光変調部４０に供給する。この照明光学系２０は、光源ランプユニット１０から射出された光束を適当な状態に分割する第１及び第２レンズアレイ２３ａ，２３ｂと、両レンズアレイ２３ａ，２３ｂを経た複数の光束を重畳させる重畳レンズ２５と、重畳レンズ２５に入射する光束の偏光方向を揃える偏光変換装置２４とを備える。このうち、第１レンズアレイ２３ａを構成する要素レンズ２７ａによって、光源ランプユニット１０の凹レンズ１４から射出された光束は複数の部分光束に分割される。また、第２レンズアレイ２３ｂを構成する要素レンズ２７ｂによって、第１レンズアレイ２３ａからの各部分光束は適当な発散角で射出される。重畳レンズ２５は、第２レンズアレイ２３ｂから射出され偏光変換装置２４を経た部分光束を全体として適宜収束させる。これにより、重畳レンズ２５の後段のライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃの被照明領域すなわち表示領域において照明光を重畳させる照明光の均一化が可能になる。偏光変換装置２４は、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）、ミラー、位相差板等を一組の要素とする光学素子のアレイで形成されており、第１レンズアレイ２３ａにより分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える役割を有する。このような偏光変換装置２４を用いることにより、光変調部４０で利用する光源光の利用率を向上させることができる。
【００１８】
色分離導光光学系３０は、第１及び第２色分離ミラー３１ａ，３１ｂと、第１〜第３折曲ミラー３２ｂ，３２ｃ，３２ｄと、フィールドレンズ３３ａ，３３ｂと、第１リレーレンズＬＬ１と、第２リレーレンズＬＬ２とを備える。色分離導光光学系３０は、照明光学系２０から出射した照明光を青（Ｂ）色、緑（Ｇ）色、及び赤（Ｒ）色の３色に分離するとともに、各色光を後段のライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃへ導く。より詳しく説明すると、まず、第１色分離ミラー３１ａは、ダイクロイックミラーで形成されており、ＲＧＢの３色のうち第１色光の一例であるＢ色光を反射し他の色光すなわちＧ色光及びＲ色光を透過させる。また、第２色分離ミラー３１ｂは、ダイクロイックミラーで形成されており、ＧＲの２色のうち第２色光の一例であるＧ色光を反射し第３色光の一例であるＲ色光を透過させる。なお、色分離導光光学系３０は、Ｂ色光、Ｇ色光及びＲ色光を各色用の光路ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３に分離するため、ＸＺ面内に沿って２次元的に配置されたシステム光軸ＯＡを有する光学系となっている。
【００１９】
この色分離導光光学系３０において、第１色分離ミラー３１ａで反射によって分離されたＢ色光は、第１折曲ミラー３２ｂを経て入射角調節用のフィールドレンズ３３ａに入射する。また、第１色分離ミラー３１ａを透過し、第２色分離ミラー３１ｂで反射によって分離されたＧ色光は、入射角調節用のフィールドレンズ３３ｂに入射する。さらに、第２色分離ミラー３１ｂを通過によって分離されたＲ色光は、結像用の第１リレーレンズＬＬ１と、光路折り曲げ用の第２及び第３折曲ミラー３２ｃ，３２ｄとを経て、入射角調節用の第２リレーレンズＬＬ２に入射する。ここで、第１及び第２リレーレンズＬＬ１，ＬＬ２は、他に比較して長い第３光路ＯＰ３上に配置されており、光路延長用のリレー系を構成する。なお、第１リレーレンズＬＬ１は正の比較的強いパワーを有する凸レンズであり、第２リレーレンズＬＬ２は正の比較的弱いパワーを有する凸レンズである。
【００２０】
本実施形態の場合、第１リレーレンズＬＬ１は、Ｒ色光用の第３光路ＯＰ３上において、第２折曲ミラー３２ｃと第３折曲ミラー３２ｄとの間であって、両折曲ミラー３２ｃ，３２ｄの略中間位置に配置される。この第１リレーレンズＬＬ１は、照明光学系２０の重畳レンズ２５によって第３光路ＯＰ３上に一旦重畳されて形成された中間像ＩＭからの光束を、その発散を抑えつつ光変調部４０の液晶パネル４１ｃ上に略等倍の照明像として再結像させる役割を有する。なお、中間像ＩＭが形成される位置は、第１光路ＯＰ１上の液晶パネル４１ａや第２光路ＯＰ２上の液晶パネル４１ｂと共役な位置となっている。
【００２１】
また、本実施形態の場合、第２色分離ミラー３１ｂと第２折曲ミラー３２ｃとの間の距離ａは、第１色分離ミラー３１ａと第２色分離ミラー３１ｂとの間の距離ａと等しくなっているが、第２折曲ミラー３１ｃと第３折曲ミラー３２ｄとの間の距離ｂよりも短くなっている。この結果、リレー光路である第３光路ＯＰ３を比較的短いもとのすることができ、色分離導光光学系３０を省スペースで配置することができる。この例では、距離ａが距離ｂよりも短いこと等に起因して、照明光学系２０によって一旦形成される中間像ＩＭが第２折曲ミラー３２ｃの中心よりも光路下流側に配置されている。
【００２２】
なお、第１リレーレンズＬＬ１の入射面である第１面Ｓ１は非球面となっており、第２リレーレンズＬＬ２の射出面である第２面Ｓ２は球面となっている。第１リレーレンズＬＬ１をこのように非球面レンズとすることにより、中間像ＩＭを低収差で液晶パネル４１ｃ上に結像させることができ、液晶パネル４１ｃのより均一な照明が可能になる。
【００２３】
光変調部４０において、各ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、非発光型の光変調装置として、入射した照明光の空間的強度分布を個別に変調する。ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、色分離導光光学系３０から射出された各色光に対応してそれぞれ照明される３つの液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃと、各液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃの入射側にそれぞれ配置される３つの入射側偏光板４２ａ，４２ｂ，４２ｃと、各液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃの射出側にそれぞれ配置される３つの射出側偏光板４３ａ，４３ｂ，４３ｃとを備える。
【００２４】
以上の光変調部４０において、色分離導光光学系３０の第１色分離ミラー３１ａで反射されれて第１光路ＯＰ１に導かれたＢ色の光束は、フィールドレンズ３３ａを介して光変調装置たるライトバルブ４０ａに入射し、ライトバルブ４０ａを構成する液晶パネル４１ａ上の表示領域を照明する。色分離導光光学系３０の第１色分離ミラー３１ａを透過し第２色分離ミラー３１ｂで反射され第２光路ＯＰ２に導かれたＧ色の光束は、フィールドレンズ３３ｂを介して光変調装置たるライトバルブ４０ｂに入射し、ライトバルブ４０ｂを構成する液晶パネル４１ｂ上の表示領域を照明する。第１及び第２色分離ミラー３１ａ，３１ｂの双方を透過して第３光路ＯＰ３に導かれたＲ色の光束は、第１及び第２リレーレンズＬＬ１，ＬＬ２等を介して光変調装置たるライトバルブ４０ｃに入射し、ライトバルブ４０ｃを構成する液晶パネル４１ｃ上の表示領域を照明する。各液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃは、入射した照明光の偏光方向の空間的分布を変調し、各液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃにそれぞれ入射した３色の照明光束は、画素単位で偏光状態を調節される。この際、入射側偏光板４２ａ，４２ｂ，４２ｃによって、各液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃに入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、射出側偏光板４３ａ，４３ｂ，４３ｃによって、各液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃから射出される変調光から所定の偏光方向の変調光が取り出される。以上により、各ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、それぞれに対応する各色の変調光すなわち像光を形成する。
【００２５】
クロスダイクロイックプリズム５０は、像光用の光合成光学系を具体化したものであり、各ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃからの各色の像光を合成する。より詳しく説明すると、クロスダイクロイックプリズム５０は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、Ｘ字状に交差する一対の誘電体多層膜５１ａ，５１ｂが形成されている。一方の第１誘電体多層膜５１ａは、Ｂ色光を反射し、他方の第２誘電体多層膜５１ｂは、Ｒ色光を反射する。クロスダイクロイックプリズム５０は、ライトバルブ４０ａからのＢ色光を誘電体多層膜５１ａで反射して進行方向右側に射出させ、ライトバルブ４０ｂからのＧ色光を誘電体多層膜５１ａ，５１ｂを介して直進・射出させ、ライトバルブ４０ｃからのＲ色光を誘電体多層膜５１ｂで反射して進行方向左側に射出させる。このようにして、クロスダイクロイックプリズム５０によりＢ色光、Ｇ色光及びＲ色光が合成され、カラー画像による画像光である合成光が形成される。
【００２６】
投射レンズ６０は、投射光学系を具体化したものであり、クロスダイクロイックプリズム５０を経て形成された合成光による画像光を所望の拡大率で拡大してスクリーン（不図示）上にカラーの画像を投射する。
【００２７】
以上説明した本実施形態のプロジェクタ１００では、光路延長用のリレー系ＬＬ１，ＬＬ１が、一旦形成された中間像ＩＭを光束の発散を抑えつつ結像させる第１リレーレンズＬＬ１と、ライトバルブ４０ｃに入射する光束の状態を調整する第２リレーレンズＬＬ２との２枚のレンズで構成されるので、第３光路ＯＰ３に配置されるレンズやその支持部材が従来に比較して減少し、第３光路ＯＰ３すなわち色分離導光光学系３０を簡易で低コストなものとすることができる。このような色分離導光光学系３０を組み込んだ本実施形態のプロジェクタ１００は、小型で低コストなものとなる。
【００２８】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態に係るプロジェクタについて説明する。図２は、第２実施形態のプロジェクタの光学系を説明する概念図である。なお、第２実施形態のプロジェクタ２００は、第１実施形態のプロジェクタ１００を第１リレーレンズＬＬ１の配置に関して変更したものであり、特に説明しない部分については第１実施形態と同様であるものとする。
【００２９】
図２に示すように、本実施形態のプロジェクタ２００の場合、中間像ＩＭの再結像用の第１リレーレンズＬＬ１は、第２折曲ミラー３２ｃと第３折曲ミラー３２ｄとの間であって、第２折曲ミラー３２ｃに近接して配置される。つまり、第１リレーレンズＬＬ１が中間像ＩＭに近づけて配置されているので、中間像ＩＭからの光束の発散を第１リレーレンズＬＬ１によって抑える効果を比較的高めることができる。なお、図２の第１リレーレンズＬＬ１のパワーは、結像確保のため、図１の第１リレーレンズＬＬ１のパワーよりも強くなっている。
【００３０】
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態に係るプロジェクタについて説明する。図３は、第３実施形態のプロジェクタの光学系を説明する概念図である。なお、第３実施形態のプロジェクタ３００は、第１実施形態のプロジェクタ１００を色分離導光光学系３０に関して一部変更したものであり、特に説明しない部分については第１実施形態と同様であるものとする。
【００３１】
図３に示すように、本実施形態のプロジェクタ３００の場合、色分離導光光学系３０において、第２色分離ミラー３１ｂと第２折曲ミラー３２ｃとの間の距離ａ１は、第１色分離ミラー３１ａと第２色分離ミラー３１ｂとの間の距離ａよりも長くなっており、第２折曲ミラー３２ｃと第３折曲ミラー３２ｄとの間の距離ｂ１よりも長くなっている。この結果、照明光学系２０によって一旦形成される中間像ＩＭが第２折曲ミラー３２ｃの中心よりも光路上流側に形成されている。これに対応して、中間像ＩＭの再結像用の第１リレーレンズＬＬ１は、第２色分離ミラー３１ｂと第２折曲ミラー３２ｃとの間であって、第２折曲ミラー３２ｃに近接して配置される。この場合、第１リレーレンズＬＬ１が中間像ＩＭに近づけて配置されているので、中間像ＩＭからの光束の発散を第１リレーレンズＬＬ１によって抑える効果を比較的高めることができる。
【００３２】
〔第４実施形態〕
以下、本発明の第４実施形態に係るプロジェクタについて説明する。図４は、第４実施形態のプロジェクタの光学系を説明する概念図である。なお、第４実施形態のプロジェクタ４００は、第３実施形態のプロジェクタ３００を色分離導光光学系３０に関して一部変更したものであり、特に説明しない部分については第３実施形態と同様であるものとする。
【００３３】
図４に示すように、本実施形態のプロジェクタ４００の場合、色分離導光光学系３０において、第２色分離ミラー３１ｂと第２折曲ミラー３２ｃとの間の距離ａは、第１色分離ミラー３１ａと第２色分離ミラー３１ｂとの間の距離ａと等しく、第２折曲ミラー３１ｃと第３折曲ミラー３２ｄとの間の距離ａとも等しくなっている。この結果、照明光学系２０によって一旦形成される中間像ＩＭが第２折曲ミラー３２ｃの中心よりも光路上流側に形成されている。また、中間像ＩＭの再結像用の第１リレーレンズＬＬ１は、第２折曲ミラー３２ｃと第３折曲ミラー３２ｄとの間に配置される。
【００３４】
〔第５実施形態〕
以下、本発明の第５実施形態に係るプロジェクタについて説明する。図５は、第５実施形態のプロジェクタの光学系を説明する概念図である。なお、第５実施形態のプロジェクタ５００は、第１実施形態のプロジェクタ１００を色分離導光光学系３０に関して変更したものであり、特に説明しない部分については第１実施形態と同様であるものとする。
【００３５】
第５実施形態のプロジェクタ５００におこいて、色分離導光光学系５３０は、クロスダイクロイックミラー５３１と、第４折曲ミラー５３２ｅ，５３２ｆと、第５折曲ミラー５３２ｇ，５３２ｈと、第１リレーレンズＬＬ１，ＬＬ１と、第２リレーレンズＬＬ２，ＬＬ２と、フィールドレンズ３３ｂとを備える。この色分離導光光学系５３０において、照明光学系２０からの略白色の光源光は、クロスダイクロイックミラー５３１に入射する。クロスダイクロイックミラー５３１を構成する一方の第１ダイクロイックミラー部５３１ａで反射されたＢ色光は、第１光路ＯＰ１に沿って、第４折曲ミラー５３２ｅと、第１リレーレンズＬＬ１と、第５折曲ミラー５３２ｇと、第２リレーレンズＬＬ２とを順次通過して、ライトバルブ４０ａに入射する。クロスダイクロイックミラー５３１を直進したＧ色光は、第２光路ＯＰ２に沿ってフィールドレンズ３３ｂを通過して、ライトバルブ４０ｂに入射する。クロスダイクロイックミラー５３１を構成する他方の第２ダイクロイックミラー部５３１ｂで反射されたＲ色光は、第３光路ＯＰ３に沿って、第４折曲ミラー５３２ｆと、第１リレーレンズＬＬ１と、第５折曲ミラー５３２ｈと、第２リレーレンズＬＬ２とを順次通過して、ライトバルブ４０ｃに入射する。
【００３６】
以上説明した第５実施形態のプロジェクタ５００では、光路延長用の各リレー系が、一旦形成された中間像ＩＭを光束の発散を抑えつつ結像させる第１リレーレンズＬＬ１，ＬＬ１と、ライトバルブ４０ａ，４０ｃに入射する光束の状態を調整する第２リレーレンズＬＬ２，ＬＬ２との２枚のレンズで構成されるので、第１及び第３光路ＯＰ１，ＯＰ３すなわち色分離導光光学系５３０を簡易で低コストなものとすることができる。このような色分離導光光学系５３０を組み込んだ本実施形態のプロジェクタ５００は、小型で低コストなものとなる。
【００３７】
なお、上記第５実施形態のプロジェクタ５００では、第４折曲ミラー５３２ｅ，５３２ｆと第５折曲ミラー５３２ｇ，５３２ｈとの間に第１リレーレンズＬＬ１を配置しているが、クロスダイクロイックミラー５３１と第４折曲ミラー５３２ｅ，５３２ｆとの間に第１リレーレンズＬＬ１，ＬＬ１を配置する構成も可能である。この際、第４折曲ミラー５３２ｅ，５３２ｆ及び第５折曲ミラー５３２ｇ，５３２ｈ間の距離ｂを、クロスダイクロイックミラー５３１及び第４折曲ミラー５３２ｅ，５３２ｆ間の距離ａよりも大きくするだけに限らず、両距離ａ，ｂを等しく、或いは距離ｂを距離ａよりも小さくすることができる。
【００３８】
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００３９】
すなわち、上記実施形態のプロジェクタ１００，２００，３００，４００，５００では、照明光学系２０を第１及び第２レンズアレイ２３ａ，２３ｂ、偏光変換装置２４、及び重畳レンズ２５で構成したが、レンズアレイ２３ａ，２３ｂについてはこれを省略することができ、或いはこれをロッドインテグレータに置き換えることができる。
【００４０】
また、上記実施形態のプロジェクタ１００，２００，３００，４００では、短い第１及び光路ＯＰ１，ＯＰ２にＢ色光及びＧ色光をそれぞれ導き、長い第３光路ＯＰ３にＲ色光を導いているが、これらの組み合わせは用途等に応じて適宜変更可能である。例えば、短い第１光路ＯＰ１にＲ色光を導き、短い第２光路ＯＰ２にＧ色光を導き、長い第３光路ＯＰ３にＢ色光を導く構成とすることができる。
【００４１】
また、上記実施形態のプロジェクタ１００，２００，３００，４００，５００では、第２リレーレンズＬＬ２をライトバルブ４０ｃ等の直前に配置しているが、かかる第２リレーレンズＬＬ２を第３折曲ミラー３２ｄや第５折曲ミラー５３２ｇ，５３２ｈに近接してこれらの第３折曲ミラー３２ｄや第５折曲ミラー５３２ｇ，５３２ｈの光路上流に配置することもできる。
【００４２】
また、本発明は、投射画像を観察する側から投射するフロント投射型プロジェクタにも、投射画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投射型プロジェクタにも適用可能である。
【００４３】
また、上記実施形態のプロジェクタ１００，２００，３００，４００，５００では、ＢＧＲの分離及び合成にクロスダイクロイックプリズム５０を用いたが、クロスダイクロイックミラーを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの構成を説明する概念図である。
【図２】第２実施形態に係るプロジェクタの構成を説明する概念図である。
【図３】第３実施形態に係るプロジェクタの構成を説明する概念図である。
【図４】第４実施形態に係るプロジェクタの構成を説明する概念図である。
【図５】第５実施形態に係るプロジェクタの構成を説明する概念図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０…光源ランプユニット、  １１…ランプ本体、  ２０…照明光学系、  ２３ａ，２３ｂ…レンズアレイ、  ２４…偏光変換装置、  ２５…重畳レンズ、  ３０…色分離導光光学系、  ３１ａ…第１色分離ミラー、  ３１ｂ…第２色分離ミラー、  ３２ｂ…第１折曲ミラー、  ３２ｃ…第２折曲ミラー、  ３２ｄ…第３折曲ミラー、  ３３ａ，３３ｂ…フィールドレンズ、  ４０…光変調部、  ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ…ライトバルブ、  ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ…液晶パネル、  ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…入射側偏光板、  ４３ａ，４３ｂ，４３ｃ…射出側偏光板、  ５０…クロスダイクロイックプリズム、  ６０…投射レンズ、  １００，２００，３００，４００，５００…プロジェクタ、  ＩＭ…中間像、  ＬＬ１…第１リレーレンズ、  ＬＬ２…第２リレーレンズ、  ＯＡ…システム光軸、  ＯＰ１…第１光路、  ＯＰ２…第２光路、  ＯＰ３…第３光路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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