(57)【要約】【課題】光源から取り出す光量を調整でき、照度ムラを改善できるプロジェクタを提供すること。【解決手段】プロジェクタは、光源４１１を有する照明光学系４１と、照明光学系４１からの光束を変調して光学像を形成する光変調装置を有する光学像形成系と、光学像を拡大投射する投射光学系とを備える。照明光学系４１は、光源４１１からの光束を複数の部分光束に分割する第１レンズアレイ４１２と、各部分光束を光変調装置の画像形成領域に重畳させる第２レンズアレイ４１３および重畳レンズ４１５と、第１および第２レンズアレイ４１２，４１３の間に介在配置され、第２レンズアレイ４１３への入射光量を調節する調光装置４５とを備える。調光装置４５は、入射光束の透過光量を低減する減光部材４５１，４５２と、第１レンズアレイ４１２の射出光束の光路内外に移動自在に支持し、減光部材４５１，４５２の移動量を調整する移動調整部とを備える。【選択図】  図２
2006301528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源を有する照明光学系と、この照明光学系から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置を有する光学像形成系と、形成された光学像を拡大投射する投射光学系とを備えたプロジェクタであって、
前記照明光学系は、
前記光源から射出された光束を複数の部分光束に分割する複数のレンズ要素を有する第１レンズアレイと、
この第１レンズアレイの前記複数のレンズ要素に応じた複数のレンズ要素を有する第２レンズアレイと、
前記第２レンズアレイとともに前記複数の部分光束を前記光変調装置の画像形成領域に重畳させる重畳レンズと、
前記第１レンズアレイと前記第２レンズアレイとの間に介在配置され、前記第１レンズアレイから射出され第２レンズアレイに入射する光束の光量を調節する調光装置とを備え、
前記調光装置は、
所定の光透過率を有し、入射する光束の透過光量を低減する減光部材と、
前記減光部材を前記第１レンズアレイの射出光束の光路内外に移動自在に支持し、前記減光部材の移動量を調整する移動調整部とを備えることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
前記減光部材の光透過率は、略５〜３０％とされていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のプロジェクタにおいて、
前記減光部材は、それぞれ光透過率が異なる領域が複数形成されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項４】
請求項３に記載のプロジェクタにおいて、
前記減光部材は、前記第１レンズアレイから射出された光束の光路を塞いだ際に、当該第１レンズアレイの光束射出面に沿って配置され、
前記減光部材は、当該減光部材が前記第１レンズアレイの光束射出面に沿って配置された際に前記第１レンズアレイの各レンズ要素の中央部に対応する位置に形成された第１減光領域と、当該第１減光領域以外の領域である第２減光領域とを有し、
前記第１減光領域の光透過率は、前記第２減光領域の光透過率より低いことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記減光部材は、
前記第１レンズアレイからの射出光束が入射する光束入射面、および、当該減光部材に入射した光束を前記第２レンズアレイに射出する光束射出面を備え、
前記光束入射面および前記光束射出面のうち少なくとも一方には、所定の波長領域の光束の透過を規制するフィルタ部材が設けられていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記調光装置は、前記減光部材を複数備え、
前記複数の減光部材のうち少なくとも２つは、前記移動調整部により前記第１レンズアレイから射出され前記第２レンズアレイに入射する光束の光路を塞ぐように移動すると、互いに重なることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項７】
請求項６に記載のプロジェクタにおいて、
前記少なくとも２つの減光部材が重なる位置は、前記第２レンズアレイの略中央であることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源を有する照明光学系と、この照明光学系から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置を有する光学像形成系と、形成された光学像を拡大投射する投射光学系とを備えたプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、会議、学会、展示会等でのプレゼンテーションおよびホームシアター等の用途にプロジェクタが多用されている。このようなプロジェクタとして、光源を有する照明光学系と、この照明光学系から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置を有する光学像形成系と、形成された光学像を拡大投射する投射光学系とを備える構成が知られている。また、このような照明光学系として、光源から射出された光束を部分光束に分割する複数のレンズ要素を有する第１レンズアレイと、この第１レンズアレイの複数のレンズ要素に応じた複数のレンズ要素を有する第２レンズアレイと、当該第２レンズアレイとともに、分割された各部分光束を光変調装置の画像形成領域に重畳させる重畳レンズとを備える構成が知られている。
【０００３】
このような第１レンズアレイ、第２レンズアレイおよび重畳レンズは、光源から射出された光束の面内照度を均一化して、当該均一化した光束を光変調装置の画像形成領域に重畳するものである。ここで、プロジェクタの光源として、放電光源ランプと、当該放電光源ランプから射出された光束を集光して射出するリフレクタとを備えた光源装置が用いられている場合には、当該光源装置から射出された光束は、光軸近傍の照明強度が高く、外縁に向かうほど照明強度が低くなる傾向にある。このような光束を光変調装置の画像形成領域に照射すると、画像形成領域の中心部分の照度が、その周辺に比べて高くなり、ひいては、画像面内において形成した光学像に照度ムラが発生してしまう。このため、照明光学系に第１レンズアレイ、第２レンズアレイおよび重畳レンズを採用し、これら第１レンズアレイ、第２レンズアレイおよび重畳レンズに光束を透過させることにより、照明領域の面内照度を均一化した光束を得ることができ、当該光束を光変調装置の画像形成領域に照射することにより、照度ムラが抑制された光学像を形成することができる。
【０００４】
ところで、プロジェクタにおいては、投射画像のコントラスト向上等のために、光源から射出され、光変調装置に入射する光束の光量を調整する場合がある。しかしながら、光源として高圧水銀ランプ等の放電光源が用いられている場合には、単に光源の発光光量を低減させようとしても、１００％の発光光量を７０％程度にしか低減させることができず、光量の十分な低減を図れないという問題があった。
このような問題に対して、光源から射出された光束を部分的に遮蔽する遮光手段を備えたプロジェクタが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この特許文献１に記載のプロジェクタは、光源と、光源の発光光量を調節する光源駆動手段と、光源から取り出す光束の光量を調整する遮光手段（光学絞り）とを有する照明装置を備えている。このうち、遮光手段は、光源からの光束を部分的に遮蔽して当該遮光手段の後段に位置する光変調装置に照射する光束の光量を低減させる機能を有している。これにより、光源ランプから取り出す光束の光量を広範囲に亘って調整することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２６４８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された遮光手段により、光源装置から射出され第１レンズアレイを介して第２レンズアレイに入射する光束を減光した場合、照明領域の面内照度が均一な光束で光変調装置の画像形成領域を適切に照明することが難しくなる。このため、減光しない場合に比べ、投射画像の面内照度比が悪化するという問題がある。
詳述すると、遮光部材を光源装置からの光束の光路内外に移動させて、当該光路を部分的に遮蔽する光学絞りでは、第２レンズアレイに入射する光束を遮光部材が遮光する割合を高めるにつれて、光軸の中心近傍の光束しか第２レンズアレイに入射しなくなる。このため、第２レンズアレイを構成する複数のレンズ要素のうち、外縁近傍のレンズ要素には光束が入射しないこととなり、第２レンズアレイを通過する部分光束の数が少なくなる。
【０００８】
ここで、第１レンズアレイの各レンズ要素から射出された部分光束は、それぞれで照度の違いがあるが、当該部分光束は、第２レンズアレイと重畳レンズとによって、後段に配置された光変調装置の画像形成領域に重畳されることにより、照明領域を均一な照度で照明する照明光束となる。しかしながら、第２レンズアレイに入射する部分光束の数が少ないと、減光しない場合に比べて、光変調装置に重畳される部分光束の数が少なくなり、当該光変調装置の画像形成領域に照射される光束の面内照度比を均一化することができなくなる。さらに、第２レンズアレイのあるレンズ要素が部分的に遮光部材によって覆われると、当該レンズ要素に入射する光束の照度分布が大きく崩れてしまう。このため、画像形成に用いられる照明光束の面内照度比が一層悪化して、ひいては、投射画像の照度ムラが発生するという問題がある。従って、このような光束を用いて画像の形成を行うと、色ムラ等の画像劣化を引き起こすという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、光源から取り出す光量を調整した場合でも、照度ムラを改善できるプロジェクタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記した目的を達成するために、本発明のプロジェクタは、光源を有する照明光学系と、この照明光学系から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置を有する光学像形成系と、形成された光学像を拡大投射する投射光学系とを備えたプロジェクタであって、前記照明光学系は、前記光源から射出された光束を複数の部分光束に分割する複数のレンズ要素を有する第１レンズアレイと、この第１レンズアレイの前記複数のレンズ要素に応じた複数のレンズ要素を有する第２レンズアレイと、前記第２レンズアレイとともに前記複数の部分光束を前記光変調装置の画像形成領域に重畳させる重畳レンズと、前記第１レンズアレイと前記第２レンズアレイとの間に介在配置され、前記第１レンズアレイから射出され第２レンズアレイに入射する光束の光量を調節する調光装置とを備え、前記調光装置は、所定の光透過率を有し、入射する光束の透過光量を低減する減光部材と、前記減光部材を前記第１レンズアレイの射出光束の光路内外に移動自在に支持し、前記減光部材の移動量を調整する移動調整部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、プロジェクタには、入射光束の透過光量を低減する減光部材と、当該減光部材を支持し、第１レンズアレイから射出され第２レンズアレイに入射する光束の光路の内外に、移動量を調整しつつ減光部材を移動させる移動調整部とを有する調光装置を備えている。
これによれば、調光装置の移動調整部が、第１レンズアレイからの射出光束の光路への減光部材の移動量を調整することにより、第２レンズアレイへの入射光束の光量を調整することができる。従って、光変調装置の画像形成領域に入射する光束の光量を調整することができ、形成画像の光量を調整することができる。
【００１２】
また、減光部材は、入射光束を完全に遮光するのではなく、所定の光透過率で入射光束を透過する。これによれば、第１レンズアレイから射出され第２レンズアレイに入射する光束の光路内に減光部材を移動させた場合でも、減光部材に入射する部分光束は、当該減光部材によって完全には遮光されずに所定の光透過率で透過するので、透過した部分光束を第２レンズアレイに入射させることができる。従って、入射光束を遮光する遮光部材を設けた場合に比べ、第２レンズアレイと重畳レンズとによって光変調装置の画像形成領域に重畳される部分光束の数を増加させることができる。これにより、光変調装置の画像形成領域を照明する照明光束の面内照度比を均一化することができるので、形成される画像の照度ムラを抑制することができる。
【００１３】
本発明では、前記減光部材の光透過率は、略５〜３０％とされていることが好ましい。
本発明によれば、光変調装置により形成される光学像のコントラストを向上することができる。
すなわち、光変調装置で形成される光学像のコントラストを向上させたい場合には、減光部材の光透過率をできるだけ抑え、第２レンズアレイに入射する光束の光量を抑える必要がある。
しかしながら、減光部材の光透過率が５％未満である場合、すなわち、減光部材が入射光束のほとんどを遮光してしまう場合には、減光された部分光束と、減光されていない部分光束との照度差が大きく、このような照度差が大きな部分光束を重畳させても、光変調装置の画像形成領域に入射する照明光束の面内照度比を均一化することができない。従って、形成される光学像の照度ムラが発生してしまう。このような理由から、形成画像の照度比を均一化する場合には、減光部材の光透過率は５％以上が必要となる。
【００１４】
一方、透過率が３０％より大きい場合は、第２レンズアレイに入射する光束の光量が多くなってしまうため、調光装置による減光効果が必ずしも得られず、コントラストの向上においても市場の要求を満たせない。
このため、光透過率を略５〜３０％とした減光部材を用いることにより、第２レンズアレイに入射する光束の減光を行い、調光装置を用いない場合に比べ、コントラストを３〜５倍に高め、形成画像のコントラストを向上することができるとともに、画像の照度ムラを抑制することができる。
【００１５】
本発明では、前記減光部材は、それぞれ光透過率が異なる領域が複数形成されていることが好ましい。
本発明によれば、減光部材に光透過率の異なる領域を複数形成することにより、入射光束の照度比を均一化できる減光部材を形成することができる。
例えば、減光部材により、第２レンズアレイに入射する光束の光路を塞いだ際に、光路を塞ぐ前に比べて照明領域内の照度が偏ることがある。ここで、減光部材により第２レンズアレイに入射する光束の光路を塞いだ際に、照明領域内の照度が偏る原因は色々と考えられるが、この照度の偏りは、プロジェクタ内の他の光学素子の特性に合わせて減光部材の光透過率を領域によって異ならせることで改善される。このような光透過率が異なる領域が複数形成された減光部材を採用することにより、当該減光部材を第２レンズアレイに入射する光束の光路に介装した場合と、介装していない場合との照度分布差を小さくすることができる。従って、それぞれの場合の照度ムラの差をより小さくすることができる。
【００１６】
本発明では、前記減光部材は、前記第１レンズアレイから射出された光束の光路を塞いだ際に、当該第１レンズアレイの光束射出面に沿って配置され、前記減光部材は、当該減光部材が前記第１レンズアレイの光束射出面に沿って配置された際に前記第１レンズアレイの各レンズ要素の中央部に対応する位置に形成された第１減光領域と、当該第１減光領域以外の領域である第２減光領域とを有し、前記第１減光領域の光透過率は、前記第２減光領域の光透過率より低いことが好ましい。
本発明によれば、光変調装置で形成される光学像の照度ムラをより一層抑制することができるとともに、コントラストを向上することができる。
【００１７】
ここで、光変調装置として液晶パネルが採用されている場合、照明領域内の照度分布が均一であったとしても、一般的に液晶パネルの特性等の影響により、当該液晶パネルで形成される光学像の面内照度は、中央部が明るく、その周辺が中央部に比べて若干暗くなっている。また、液晶パネルで形成される光学像の面内照度は、光学像が全面白表示の時よりも全面黒表示の時の方が、光学像の中央部と、その周辺との照度差が大きくなる傾向にある。
これに対し、本発明に減光部材を採用した場合では、例えば、液晶パネルで形成する光学像が暗い画像である場合、減光部材が第１レンズアレイから射出された光束の光路を塞ぐと、当該第１レンズアレイの各レンズ要素の中央部から射出される光が、当該中央部以外から射出される光よりも透過されにくくなるので、前述のような光学像が全面黒表示となるほど光学像の中央部とその周辺との照度差が大きくなるという照度ムラの発生を抑制することが可能となる。
従って、本発明の減光部材を採用することにより、照度比の均一化を図ることができるとともに、光変調装置の画像形成領域に入射する光束の光量を低減することができるので、当該光変調装置で形成される光学像のコントラストを一層向上することができる。
【００１８】
本発明では、前記減光部材は、前記第１レンズアレイからの射出光束が入射する光束入射面、および、当該減光部材に入射した光束を前記第２レンズアレイに射出する光束射出面を備え、前記光束入射面および前記光束射出面のうち少なくとも一方には、所定の波長領域の光束の透過を規制するフィルタ部材が設けられていることが好ましい。
本発明によれば、形成画像の光量を落とすことができると共に、当該形成画像の色バランスを補正することができる。
例えば、光変調装置として液晶パネルと偏光板とが用いられている場合には、液晶パネルと偏光板との特性が入射光束の波長領域ごとに異なるため、明るい画像を表示した場合と暗い画像を表示した場合とで、色バランスが異なる場合がある。このような場合に、減光部材の光束入射面または光束射出面に、暗い画像投射時の色バランスを明るい画像投射時の色バランスに補正するフィルタ部材を設けることにより、減光部材により第２レンズアレイに入射する光束の光路を閉塞した場合に、明るい画像投射時と暗い画像投射時との色バランスの差を低減することができる。従って、第２レンズアレイへの入射光束の減光時に、色バランスの補正を行うことができる。
【００１９】
本発明では、前記調光装置は、前記減光部材を複数備え、前記複数の減光部材のうち少なくとも２つは、前記移動調整部により前記第１レンズアレイから射出され前記第２レンズアレイに入射する光束の光路を塞ぐように移動すると、互いに重なることが好ましい。
本発明によれば、複数の減光部材が第２レンズアレイに入射する光束の光路を閉塞した場合に、当該複数の減光部材のうち、少なくとも２つが重なるようにすることにより、当該重なった部分の光透過率を低減することができる。これによれば、減光部材が重なって光透過率が低下した領域に、照度分布が均一に近い光束を入射させ、減光部材が重ならず光透過率が高い領域に、照度分布が均一でない光束を入射させることにより、前述のように、光変調装置の画像形成領域に入射する光束の照度分布を均一化することができる。従って、より照度ムラを抑制した光学像を形成、投射することができる。
【００２０】
また、第１レンズアレイから射出された光束は、前述のように、光軸近傍の照明強度が高く、光軸から外縁に向かうに従って照明強度が低下する傾向にある。ここで、１つの減光部材で第１レンズアレイから射出された光束の減光を行う場合、減光部材が当該光束の光路内に移動するに従って、減光部材が配置された側の外縁、光軸近傍、そして、減光部材が配置された側とは反対側の外縁の順に光路が塞がれるため、光軸近傍に減光部材が位置した際に、急激に減光率が高まってしまい、変動の少ない減光を行うことが難しい。
これに対し、遮光装置が複数の減光部材を備えている場合、強度の低い外縁付近の光束から減光することができるので、減光率の変動を抑えることができる。従って、減光率の細かな設定を行うことができる。
【００２１】
本発明では、前記少なくとも２つの減光部材が重なる位置は、前記第２レンズアレイの略中央であることが好ましい。
本発明によれば、第２レンズアレイに入射する光束のうち、光軸近郷の光束は、少なくとも２つの減光部材が重なった領域を透過することとなり、当該光軸近傍の光束の光透過率は低減する。これによれば、光軸近傍の照明強度の高い光束の透過率を一層低減することができるので、第２レンズアレイに入射する光束の光量を一層低減することができる。従って、第２レンズアレイに入射する光束を減光する場合と、減光しない場合との光量の差を大きくすることができ、当該第２レンズアレイの光路後段に配置される光変調装置の画像形成領域に入射する光束の光量を低減できるので、形成される光学像のコントラストを一層向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
〔１．第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
（１）プロジェクタ１の全体構成
図１は、プロジェクタ１の概略構成を模式的に示す図である。
プロジェクタ１は、光源から射出される光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、形成した光学像をスクリーン等に拡大投射するものである。このプロジェクタ１は、図１に示すように、外装ケース２と、投射レンズ３と、光学ユニット４と、制御基板（図示省略）と、電源ユニット５とを備えている。
【００２３】
外装ケース２は、合成樹脂等により全体略直方体状に形成され、投射レンズ３、光学ユニット４、制御基板および電源ユニット５等を内部に収納配置する。この外装ケース２は、詳しい図示を省略するが、プロジェクタ１の天面、前面、背面、および側面をそれぞれ構成するアッパーケースと、プロジェクタ１の底面、前面、側面、および背面をそれぞれ構成するロアーケースとで構成され、これらアッパーケースおよびロアーケースは互いにねじ等で固定されている。また、アッパーケースの上面には、プロジェクタ１の操作を行うための各種ボタンが配設された操作パネル（図示省略）が設けられており、当該操作パネルは後述する制御基板に電気的に接続されている。
なお、外装ケース２は、合成樹脂製に限らず、その他の材料により形成してもよく、例えば、マグネシウム等の金属により構成してもよい。
【００２４】
（２）光学ユニット４の構成
光学ユニット４は、光源から射出された光束を、光学的に処理して画像情報に応じた光学像（カラー画像）を形成し、投射レンズ３を介して、図示しないスクリーン等に拡大投射するユニットである。この光学ユニット４は、外装ケース２の背面に沿って延出するとともに、外装ケース２の側面に沿って延出する平面視略Ｌ字形状に構成されている。
このうち、投射レンズ３は、本発明の投射光学系に相当し、詳しい図示を省略するが、鏡筒内部に複数のレンズが収納された組レンズとして構成されている。そして、この投射レンズ３は、後述する電気光学装置４４で形成されたカラー画像を拡大投射する。
【００２５】
光学ユニット４は、図１に示すように、インテグレータ照明光学系４１と、色分離光学系４２と、リレー光学系４３と、電気光学装置４４と、これら光学部品４１〜４４を収納する光学部品用筐体４６とを備えている。光学部品４１〜４４は、照明光束の中心軸である照明光軸Ａが設定された光学部品用筐体４６内に位置決め調整されている。
光学部品用筐体４６は、詳しい図示を省略するが、上方が開口し、箱状に形成された部品収納部材と、この部品収納部材の開口を覆う蓋状部材から構成されている。このうち、部品収納部材には、多数の溝部が形成され、これらの溝に、後述する光学部品４１２〜４１４，４２１〜４２３，４３１〜４３４を嵌め込むことによって、それぞれの光学部品が部品収納部材に収納される。
【００２６】
インテグレータ照明光学系４１は、電気光学装置４４の後述する液晶パネル４４１の画像形成領域を略均一に照明するための照明光学系である。このインテグレータ照明光学系４１は、光源装置４１１と、第１レンズアレイ４１２と、第２レンズアレイ４１３と、偏光変換素子４１４と、重畳レンズ４１５と、減光装置４５とを備えている。
このうち、光源装置４１１は、放射状の光線を射出する放電光源である光源ランプ４１６と、この光源ランプ４１６から射出された放射光を反射するリフレクタ４１７と、当該リフレクタ４１７から射出された光束を平行化する平行化レンズ４１８とを備えている。
なお、光源ランプ４１６は、本実施形態では、高圧水銀ランプを採用しているが、これに限らず、ハロゲンランプおよびメタルハライドランプ等を採用することができる。また、リフレクタ４１７は、本実施形態では、楕円面鏡を採用しているが、放物面鏡を採用する構成としてもよい。この場合、平行化レンズ４１８を省略することができる。
【００２７】
第１レンズアレイ４１２は、照明光軸Ａに沿った方向から見て略矩形状の輪郭を有するレンズ要素である小レンズがマトリクス状に複数配列された構成とされている。これら複数の小レンズは、光源装置４１１から射出される光束を、複数の部分光束に分割する。
第２レンズアレイ４１３は、第１レンズアレイ４１２から射出された各部分光束を、重畳レンズ４１５とともに、電気光学装置４４の後述する液晶パネル４４１上に重畳させる機能を有している。この第２レンズアレイ４１３は、第１レンズアレイ４１３と略同様な構成を有しており、第１レンズアレイ４１２の各小レンズに応じた複数の小レンズが、マトリクス状に配列された構成を有している。この第２レンズアレイ４１３の各レンズ要素には、光源装置４１１から射出された光束が、第１レンズアレイ４１２で分割された部分光束によって光源像が形成される。これら光源像は、第２レンズアレイ４１３の各小レンズの位置に対応して形成される。
なお、減光装置４５は、これら第１レンズアレイ４１２と第２レンズアレイ４１３との間に配置されるが、詳しい構成等は後に詳述する。
【００２８】
偏光変換素子４１４は、第２レンズアレイ４１３と重畳レンズ４１５との間に配置され、第２レンズアレイ４１３から射出された光束を、略１種類の直線偏光に変換するものである。
具体的に、偏光変換素子４１４によって略１種類の直線偏光に変換された各部分光束は、重畳レンズ４１５によって、電気光学装置４４の後述する液晶パネル４４１の画像形成領域（光変調面）上にほぼ重畳される。ここで、直線偏光を変調するタイプの液晶パネルを用いたプロジェクタでは、１種類の直線偏光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発する光源装置４１１から射出される光の略半分を利用できない。このため、本実施形態では、偏光変換素子４１４を用いることで、光源装置４１１からの射出光を略１種類の直線偏光に変換し、電気光学装置４４での光の利用効率を高めている。なお、このような偏光変換素子４１４は、例えば、特開平８−３０４７３９号公報に紹介されている。
【００２９】
色分離光学系４２は、２枚のダイクロイックミラー４２１，４２２と、反射ミラー４２３とを備えて構成され、当該ダイクロイックミラー４２１，４２２によって、インテグレータ照明光学系４１から射出された複数の部分光束を、赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。
リレー光学系４３は、入射側レンズ４３１、リレーレンズ４３３、および、反射ミラー４３２，４３４を備え、色分離光学系４２で分離された青色光を電気光学装置４４の後述する青色光側の液晶パネル４４１（４４１Ｂ）まで導く機能を有している。
【００３０】
ここで、色分離光学系４２のダイクロイックミラー４２１は、インテグレータ照明光学系４１から射出された光束のうち、赤色光成分を反射するとともに、青色光成分と緑色光成分とを透過させる。ダイクロイックミラー４２１で反射した赤色光は、反射ミラー４２３で反射した後、フィールドレンズ４１９を通って、電気光学装置４４の後述する赤色光側の液晶パネル４４１（４４１Ｒ）に達する。このフィールドレンズ４１９は、第２レンズアレイ４１３から射出された各部分光束を、それぞれの主光線に対して平行な光束に変換する。この他の緑色光用および青色光用の液晶パネル４４１（４４１Ｇ，４４１Ｂ）の光束入射側に設けられたフィールドレンズ４１９も、同様の構成および機能である。
【００３１】
ダイクロイックミラー４２１を透過した青色光成分と緑色光成分のうち、緑色光成分は、ダイクロイックミラー４２２で反射した後、フィールドレンズ４１９を通って、電気光学装置４４の後述する緑色光側の液晶パネル４４１（４４１Ｇ）に達する。
一方、青色光成分は、ダイクロイックミラー４２２を透過した後、前述のリレー光学系４３を通り、さらにフィールドレンズ４１９を通って電気光学装置４４の後述する青色光側の液晶パネル４４１（４４１Ｂ）に達する。
【００３２】
ここで、青色光成分にリレー光学系４３が用いられているのは、青色光成分の光路の長さが、他の色光成分の光路の長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ４３１に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ４１９に伝えるためである。
なお、本実施形態においては青色光成分の光路の長さが長いので、青色光成分の光路上にリレー光学系４３は配置した構成としたが、赤色光成分の光路の長さを長くする構成も考えられる。このような場合は、赤色光成分の光路上にリレー光学系４３を配置するようにすればよい。
【００３３】
電気光学装置４４は、本発明の光学像形成系に相当し、入射された光束を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成する。この電気光学装置４４は、色分離光学系４２で分離された各色光が入射される３つの入射側偏光板４４２と、この入射側偏光板４４２の後段に配置される液晶パネル４４１（４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ）および射出側偏光板４４３と、色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム４４４とを備える。
【００３４】
液晶パネル４４１（４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ）は、本発明の光変調装置に相当する。これら各液晶パネル４４１は、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として用いたものであり、対向配置される２つの透光性基板と、これら透光性基板により密閉封入される液晶材料から構成される液晶層とを備えて構成されている。そして、各液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂは、入射側偏光板４４２を介して入射する光束を画像情報に応じて変調して射出する。
【００３５】
入射側偏光板４４２は、色分離光学系４２で分離された各色光のうち、一定方向の直線偏光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものであり、サファイアガラス等の基板に偏光膜が設けられたものである。
また、射出側偏光板４４３も、入射側偏光板４４２と同様に構成され、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂから射出された光束のうち、所定方向の直線偏光のみを透過させ、その他の光束を吸収するものであり、透過させる直線偏光の偏光軸は、入射側偏光板４４２における透過させる直線偏光の偏光軸に対して直交するように設定されている。
【００３６】
クロスダイクロイックプリズム４４４は、射出側偏光板４４３から射出され、色光毎に変調された光学像を合成して、カラー画像を形成するものである。このクロスダイクロイックプリズム４４４には、３つの光束入射面と、１つの光束射出面が形成されており、赤色光を反射する誘電体多層膜と、青色光を反射する誘電体多層膜とが、４つの直角プリズムの界面に沿って略Ｘ字状に設けられている。このため、液晶パネル４４１Ｒを透過して赤色光用の光束入射面に入射した赤色光は、赤色光を反射する誘電体多層膜により光束射出面に向けて反射し、液晶パネル４４１Ｂを透過して青色光用の光束入射面に入射した青色光は、青色光を反射する誘電体多層膜により光束射出面に向けて反射する。ここで、液晶パネル４４１Ｇを透過して緑色光用の光束入射面に入射した緑色光は、これら誘電体多層膜で反射しないので、Ｘ字状の誘電体多層膜を透過して光束射出面に到達する。この過程で、３つの色光が合成され、当該合成された光束は、光束射出面から光学像として射出される。
【００３７】
（３）制御基板および電源ユニット５の構成
制御基板は、プロジェクタ１の装置全体を制御するものであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を備えた回路基板として構成されている。この制御基板は、プロジェクタ１に接続された機器から入力する画像情報を処理して、電気光学装置４４の液晶パネル４４１の駆動制御を行うほか、電源ユニット５による光源ランプ４１６の輝度制御および減光装置４５の駆動制御等を行う。
電源ユニット５は、外部電源から入力する交流電流を直流電流に変換し、当該直流電流を、装置本体を構成する電子部品に応じた所定の電圧に変換して当該電子部品に供給する。また、この電源ユニット５は、当該直流電流から交流矩形波電流を生成して、前述の光源装置４１１を構成する光源ランプ４１６に供給する。なお、電源ユニット５は、制御基板と電気的に接続されており、光源ランプ４１６への駆動電力の供給制御、および、これに伴う光源ランプ４１６の点灯制御は、制御基板によって行われる。
【００３８】
（４）減光装置４５の構成
図２は、インテグレータ照明光学系４１を上方から見た場合の配置図である。
インテグレータ照明光学系４１は、前述のように、減光装置４５を備えている。この減光装置４５は、本発明の調光装置に相当し、第１レンズアレイ４１２と第２レンズアレイ４１３との間に配置され、第１レンズアレイ４１２から射出され第２レンズアレイ４１３に入射する光束を減光するものである。
【００３９】
この減光装置４５は、図２に示すように、入射光束の透過を低減する一対の減光板４５１，４５２と、当該減光板４５１，４５２を図２におけるＳ１方向およびＳ２方向に回動自在に支持し、当該回動量を調整可能な移動調整部（図示省略）とを備えて構成されている。
このうち、移動調整部は、減光板４５１，４５２を保持するフレーム、および、当該フレームに接続され、減光板４５１，４５２を回動させるステッピングモータ等を備えて構成されている。
なお、以下の説明で、減光板４５１，４５２の全開時とは、第１レンズアレイ４１２から射出され第２レンズアレイ４１３に入射する光束の光路上に、当該減光板４５１，４５２が位置していない場合、すなわち、減光板４５１，４５２による第２レンズアレイ４１３に入射する光束の減光を行わない場合を示している。また、減光板４５１，４５２の全閉時とは、当該第２レンズアレイ４１３に入射する光束の光路を当該減光板４５１，４５２が完全に閉塞する場合を示している。
【００４０】
図３は、減光板４５１，４５２による第２レンズアレイ４１３に入射する光束の光路を閉塞する過程を照明光軸Ａに沿った方向から見た図である。詳述すると、図３（Ａ）は、第２レンズアレイ４１３に入射する光束の光路を閉塞しない場合を示し、図３（Ｂ）は、当該光路を一部閉塞する場合を示し、図３（Ｃ）は、当該光路を完全に閉塞する場合を示している。
減光板４５１，４５２は、本発明の減光部材に相当し、図２および図３に示すように、照明光軸Ａを中心に略対称位置に配置されている。
この減光板４５１，４５２は、平面視略矩形の板状体に入射光束を減光して透過する減光膜が形成されて構成されている。また、この減光板４５１，４５２は、照明光軸Ａに対して略直交する方向に設定された回動軸４５１１，４５２１と、第１レンズアレイ４１２から射出された光束が入射する光束入射領域４５１２，４５２２とを備えている。この光束入射領域４５１２，４５２２に減光膜が形成されている。
このような板状体の減光板４５１，４５２の基板材料としては、白板、青板、ＢＫ７およびＢ２７０等の光学ガラス、並びに石英等の光学的異方性を有しないものが挙げられ、特に、屈折率の低いものが望まれる。また、減光板４５１，４５２の光束入射領域４５１２，４５１１に形成される減光膜は、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、５酸化２タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、５酸化２ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）等の他、クロム、インコーネル、アルミ等の金属から適宜選択して形成することができる。
【００４１】
ここで、減光板４５１，４５２の光透過率は、５〜３０％とされている。これにより、第２レンズアレイ４１３に入射する光束の光量を十分に低下することができる。このため、第２レンズアレイ４１３を介して液晶パネル４４１に重畳する光束の光量を低減することができるので、当該液晶パネル４４１で形成される光学像のコントラストを向上することができる。
また、減光板４５１，４５２の光束入射領域４５１２，４５２２に形成された第１減光領域は、第２減光領域より光透過率が低くなるように形成されているので、減光板４５１，４５２の全閉時に、第１レンズアレイ４１２から射出された光軸近傍の照明強度の高い光束の透過を低減し、当該光軸外縁の照明強度の低い光束の透過を高めることができる。これによれば、第２レンズアレイ４１３に入射する光束の光量をより低減することができる。従って、形成される光学像のコントラストを一層向上することができる。
【００４２】
さらに、減光板４５１，４５２の光束入射領域４５１２，４５２２の光束入射面には、詳しい図示を省略したが、所定波長の光束の透過を減少させるフィルタ膜が形成されている。このフィルタ膜は、本発明のフィルタ部材に相当し、このフィルタ膜は、例えば、液晶パネル４４１の構成に合わせて、所定の色光の透過光量に合わせて他の色光の透過光量を調整するようなフィルタ膜として構成できる。
このようなフィルタ膜として、例えば、液晶パネル４４１による波長ごとのコントラスト比が、赤色光で８００：１、緑色光で１０００：１、青色光で６００：１である場合に、緑色光の光透過率を２０％とした場合、当該緑色光の透過光量に合わせて、青色光の光透過率を１２％とし、赤色光の光透過率を１６％とするフィルタ膜が挙げられる。このようなフィルタ膜によれば、減光板４５１，４５２を全閉した場合、当該第２レンズアレイ４１３に入射する光束の光量の低減と合わせて、全開時の色バランスを変えずにコントラスト比５０００：１を実現することができる。従って、形成画像のコントラストを一層向上することができる。
【００４３】
なお、本実施形態では、フィルタ膜は、減光板４５１，４５２の光束入射領域４５１２，４５２２の光束入射面に形成されているとしたが、第２レンズアレイ４１３に向けて光束を射出する光束入射領域４５１２，４５２２の光束射出面に形成する構成でもよい。また、減光板４５１，４５２の光束入射領域４５１２，４５２２に形成されるフィルタ膜として構成するのではなく、前述の減光板４５１，４５２の板状体に、フィルタ膜が形成された板状体、または、フィルタ特性を有する板状体を設け、当該板状体を減光板４５１，４５２の光束入射側または光束射出側に配置する構成としてもよい。
【００４４】
〔２．第２実施形態〕
次に、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。
第２実施形態に係るプロジェクタは、前述の第１実施形態に係るプロジェクタ１と同様の構成を備えるが、減光装置を構成する減光板において相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一または略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４５】
図４は、本発明の第２実施形態に係る減光装置４５Ａによる第２レンズアレイ４１３に入射する光束の光路を閉塞する過程を照明光軸Ａ方向から見た図である。詳述すると、図４（Ａ）には、第２レンズアレイ４１３に入射する光束の光路を閉塞しない場合の減光装置４５Ａの減光板４５３，４５４の配置位置が示され、図４（Ｂ）には、当該光路を一部閉塞する場合の減光板４５３，４５４の配置位置が示され、図４（Ｃ）には、当該光路を完全に閉塞する場合の減光板４５３，４５４の配置位置が示されている。また、図４（Ｄ）には、減光板４５３，４５４が第２レンズアレイ４１３の中心近傍で部分的に重なった場合の当該減光板４５３，４５４の配置位置が示され、図４（Ｅ）には、減光板４５３，４５４が全閉され、第２レンズアレイ４１３の各小レンズ４１３１が各減光板４５３，４５４により覆われた場合の当該減光板４５３，４５４の配置位置が示されている。
本実施形態の減光装置４５Ａは、減光板４５３，４５４と、移動調整部（図示省略）とを備えている。
【００４６】
このうち、減光板４５３，４５４は、前述の減光板４５１，４５２と同様の構成を備えているが、第１実施形態の減光板４５１，４５２の光束入射面４５１２，４５２２より、本実施形態の減光板４５３，４５４の光束入射領域４５３２，４５４２の方が、当該領域の面積が大きくなるように構成されている。このため、移動調整部による減光板４５３，４５４の回動範囲は、前述の第１実施形態の移動調整部と同様であるものの、減光板４５３，４５４の全閉時には、それぞれの減光板４５３，４５４の光束入射領域４５３２，４５４２は、第２レンズアレイ４１３の各小レンズ４１３１を覆うように重なる。
【００４７】
すなわち、減光板４５３，４５４の全開時（回動角９０°）の場合、すなわち、減光板４５３，４５４の光束入射領域４５３２，４５４２が照明光軸Ａに対して平行である場合には、図４（Ａ）に示すように、第２レンズアレイ４１３に入射する光束の光路上に、減光板４５３，４５４の光束入射面４５３２，４５４２が位置しないので、当該第１レンズアレイ４１２から射出された光束は、第２レンズアレイ４１３にほぼ全て入射する。
この後、減光板４５３，４５４が回動するに伴って、図４（Ｂ）に示すように、当該減光板４５３，４５４の光束入射領域４５３２，４５４２が、第２レンズアレイ４１３に入射する光束の光路上に部分的に介装され当該光路が部分的に閉塞されて、第２レンズアレイ４１３の各小レンズに入射する光束の光量が低下する。
【００４８】
また、減光板４５３，４５４が回動すると、図４（Ｃ）に示すように、当該減光板４５３，４５４の光束入射領域４５３２，４５４２により、第２レンズアレイ４１３に入射する光束の光路が完全に閉塞される。この状態では、それぞれの光束入射領域４５３２，４５４２を透過した光束のみが、第２レンズアレイ４１３の各小レンズ４１３１に入射することとなる。
この後、減光板４５３，４５４をさらに回動させると、図４（Ｄ）に示すように、当該減光板４５３，４５４の光束入射領域４５３２，４５４２がそれぞれ、第２レンズアレイ４１３を構成する小レンズ４１３１の中央で部分的に重なる。この状態では、第２レンズアレイ４１３の各小レンズ４１３１に入射する光束のうち、光軸近傍の小レンズ４１３１に入射する光束の照明強度が一層低減されるのに対し、外縁近傍の小レンズ４１３１に入射する光束の照明強度は、図４（Ｃ）に示した状態、すなわち、第２レンズアレイ４１３への入射光束の光路を完全に閉塞した状態と略同じとなる。
【００４９】
さらに、減光板４５３，４５４を回動させて全閉状態にすると、図４（Ｅ）に示すように、当該減光板４５３，４５４の光束入射領域４５３２，４５４２のそれぞれが、第２レンズアレイ４１３の各小レンズ４１３１を覆うように位置する。この状態では、第２レンズアレイ４１３の各小レンズ４１３１に入射する光束の照明強度は、図４（Ｃ）に示した状態の１／２となり、当該第２レンズアレイ４１３に入射する光束の照明強度を一層低減させることができる。
【００５０】
以上のような本実施形態の減光装置４５Ａを備えたプロジェクタ１により、前述の第１実施形態で示したプロジェクタ１と同様の効果を奏することができるほか、以下のような効果を奏することができる。
すなわち、減光装置４５Ａの減光板４５３，４５４の光束入射領域４５３２，４５４２は、当該減光板４５３，４５４の回動に伴って、第２レンズアレイ４１３を構成する小レンズ４１３１の略中央で互いに重なることとなる。これによれば、第２レンズアレイ４１３に入射する照明強度の高い光軸近傍の光束の透過を一層低減することができ、ひいては、液晶パネル４４１に重畳する光束の照明強度を一層低減することができる。従って、当該液晶パネル４４１で形成される光学像のコントラストを一層向上することができる。
【００５１】
また、減光板４５３，４５４を全閉して、第２レンズアレイ４１３の各小レンズ４１３１を、それぞれの減光板４５３，４５４の光束入射領域４５３２，４５４２で覆うことにより、当該第２レンズアレイ４１３に入射する光束の照明強度をより一層低減することが可能となる。これによれば、前述のように、液晶パネル４４１に重畳される光束の照明強度をより一層低減することができるので、ひいては、形成画像のコントラストをより一層向上することができる。
【００５２】
〔３．第３実施形態〕
次に、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。
第３実施形態に係るプロジェクタは、前述の第１実施形態に係るプロジェクタ１と同様の構成を備えるが、減光装置を構成する減光板において相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一または略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５３】
図５は、本発明の第３実施形態に係るプロジェクタのインテグレータ照明光学系４１を上方から見た場合の配置図である。
本実施形態のインテグレータ照明光学系４１は、光源装置４１１と、第１レンズアレイ４１２と、第２レンズアレイ４１３と、偏光変換素子４１４と、重畳レンズ４１５と、減光装置４５Ｂとを備えている。なお、光源装置４１１、第１レンズアレイ４１２、第２レンズアレイ４１３、偏光変換素子４１４および重畳レンズ４１５については、第１実施形態と同一であるので、説明を省略する。
【００５４】
減光装置４５Ｂは、第１レンズアレイ４１２と第２レンズアレイ４１３との間に介在配置されており、減光部材としての減光板４５５，４５６と、当該減光板４５５，４５６を第１レンズアレイ４１２からの射出光束の光路内外に移動自在に支持し、減光板４５５，４５６の回動量を調整する移動調整部（図示省略）とを備えている。
このうち、減光板４５５，４５６は、図５に示すように、照明光軸Ａを中心として略対称位置に配置されている。これら遮光板４５５，４５６は、照明光軸Ａに対して略直交する方向に設定された回動軸４５５１，４５６１と、第１レンズアレイ４１２から射出された部分光束が入射する光束入射領域４５５２，４５６２とを備えている。
【００５５】
ここで、前述した第１実施形態の減光板４５１，４５２の回動軸４５１１，４５２１は、第２レンズアレイ４１３の光束入射面の近傍に配置されていたのに対し、本実施形態の減光板４５５，４５６の回動軸４５５１，４５６１は、第１レンズアレイ４１２の光束射出面の近傍に配置されている。これら減光板４５５，４５６は、回動軸４５５１，４５６１を中心として図５中矢印Ｓ３，Ｓ４方向にそれぞれ回動する。すなわち、それぞれの減光板４５５，４５６は、回動軸４５５１，４５６１とは反対側の端部が、第２レンズアレイ４１３に近接する側から、第１レンズアレイ４１２に近接する側に回動するに従って、第１レンズアレイ４１２から射出された光束の減光率が高くなるように構成されている。そして、減光板４５５，４５６は、回動軸４５５１，４５６１を中心として回動し、第１レンズアレイ４１２の光束射出面に沿って配置された場合に、第１レンズアレイ４１２から射出された光束の光路が閉塞され、当該光束の減光率が最も高くなる。
【００５６】
図６は、減光板４５１，４５２と第１レンズアレイ４１２との位置関係を示す図である。詳述すると、図６は、減光板４５１，４５２により第１レンズアレイ４１２から射出される光束の光路を閉塞した場合の減光板４５５，４５６と第１レンズアレイ４１２とを、第１レンズアレイ４１２の光束射出方向とは反対方向から見た図である。
減光板４５５，４５６の光束入射領域４５５２，４５６２に形成された減光膜は、図６に示すように、互いに光透過率の異なる第１減光領域４５５２Ａ，４５６２Ａと、第２減光領域４５５２Ｂ，４５６２Ｂとを備えている。
【００５７】
このうち、第１減光領域４５５２Ａ，４５６２Ａは、減光板４５５，４５６を全閉した際に、すなわち、減光板４５５，４５６により、第１レンズアレイ４１２から射出された光束の光路を閉塞した際に、第１レンズアレイ４１２のそれぞれの小レンズ４５２１ごとに、小レンズ４５１２の中央部に対応する位置に形成されている。また、第２減光領域４５５２Ｂ，４５６２Ｂは、光束入射領域４５５２，４５６２の減光膜における第１減光領域４５５２Ａ，４５６２Ａ以外の領域として形成されている。
このうち、第１減光領域４５５２Ａ，４５６２Ａの光透過率は、第２減光領域４５５２Ｂ，４５６２Ｂの光透過率より低くなるように形成されている。
【００５８】
ここで、前述のように、インテグレータ照明光学系４１は、電気光学装置４４の液晶パネル４４１（４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ）の画像形成領域を略均一に照明する。しかしながら、液晶パネル４４１の特性等の影響により、液晶パネル４４１によって形成される画像が全面白表示の時と全面黒表示の時とでは、投射された画像の面内照度比が異なる傾向がある。
具体的には、形成画像が全面白表示の時は、画面中央部の照度を１００％とした場合、当該中央部の周囲の照度は９０％程度となり若干の照度差が生じているものの、人間の目にはほぼ一様の照度として視認される。これに対し、形成画像が全面黒表示の時は、画面中央部の照度を１００％とした場合、当該中央部の周囲の照度は８０％程度となる。このため、全面黒表示時には、全面白表示時よりも照度差が大きくなり、形成画面の照度ムラが発生したと認識されやすくなる。
【００５９】
このような問題に対し、本実施形態の減光板４５５，４５６の光束入射領域４５５２，４５６２の減光膜には、減光板４５５，４５６の全閉時に、第１レンズアレイ４１２のそれぞれの小レンズ４１２１ごとに、小レンズ４１２１の中央部に対応する位置に第１減光領域４５５２Ａ，４５６２Ａが形成され、当該減光膜が形成された領域のうち第１減光領域４５５２Ａ，４５６２Ａ以外の領域に第２減光領域４５５２Ｂ，４５６２Ｂが形成されている。ここで、第１レンズアレイ４１２の各小レンズ４１２１は、液晶パネル４４１の画像形成領域と共役の関係にあるので、減光板４５５，４５６の全閉時に、第１レンズアレイ４１２の各小レンズ４１２１の中央部から射出される光を、当該中央部の外縁部から射出される光よりも減光することにより、前述した投射画像の全面黒表示時に発生する照度ムラを軽減させることができる。
【００６０】
以上のような本実施形態の減光装置４５Ｂを備えたプロジェクタにより、前述の第１実施形態で示したプロジェクタ１と同様の効果を奏することができるほか、以下のような効果を奏することができる。
すなわち、本実施形態の減光装置４５Ｂに設けられる減光板４５５，４５６は、当該減光板４５５，４５６の光束入射領域４５５２，４５６２に形成された減光膜の第１減光領域４５５２Ａ，４５６２Ａの光透過率が、同じく光束入射領域４５５２，４５６２に形成された減光膜の第２減光領域４５５２Ｂ，４５６２Ｂの光透過率よりも低くなるように構成されている。また、これら減光板４５５，４５６の回動軸４５５１，４５６１は、第１レンズアレイ４１２の光束射出面の近傍に位置付けられている。
これによれば、投射画像が全面黒表示の際には、減光板４５５，４５６を全閉状態にし、第１レンズアレイ４１２のそれぞれの小レンズ４１２１ごとに、小レンズ４１２１の中央部から射出される光を、当該中央部の外縁部から射出される光よりも減光することができる。従って、全面黒表示の画像のコントラストを向上することができるとともに、投射画像の照度ムラをより一層改善することができる。
【００６１】
〔４．実施形態の変形〕
本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【００６２】
前記各実施形態では、減光装置４５，４５Ａ，４５Ｂの減光板４５１〜４５６は、移動調整部により回動して、第１レンズアレイ４１２から射出され第２レンズアレイ４１３に入射する光束の光路上に移動量調整可能に移動するとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、減光板が光軸に直交する方向にスライド移動して、第２レンズアレイ４１３に入射する光束の光路を閉塞する減光装置として構成してもよい。このような減光装置においても、前述の回動式の減光装置４５，４５Ａ，４５Ｂと同様の効果を奏することができる。
【００６３】
前記各実施形態では、減光板４５１〜４５６は、回動軸４５１１〜４５６１が高さ方向に設定され、移動調整部により水平方向に回動するとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、減光板４５１〜４５６が第２レンズアレイ４１３に入射する光束の光路を閉塞するように、当該光路上に移動するのであれば、減光板４５１〜４５６の回動方向は問わない。例えば、減光板４５１〜４５６が高さ方向に回動するように構成してもよい。
また、前記第１および第２実施形態では、減光板４５１〜４５４の回動軸４５１１〜４５４１は、第２レンズアレイ４１３の光束入射面の近傍に位置し、第３実施形態では、減光板４５５，４５６の回動軸４５５１，４５６１は、第１レンズアレイ４１２の光束入射面の近傍に位置するとしたが、本発明はこれに限らず、減光板の回動軸の位置は、適宜変更してもよい。
【００６４】
前記各実施形態では、減光板４５１〜４５６の光透過率は５〜３０％とするとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、減光板が多少でも入射光束の透過を低減し、透過光束が第２レンズアレイ４１３に入射する構成であれば、第２レンズアレイ４１３に入射する光束の照明強度を低減することが可能となるだけでなく、照度比の改善を図ることができる。なお、減光板の光透過率が５〜３０％とすれば、当該効果と合わせて、液晶パネル４４１で形成される光学像のコントラストを向上することも可能となる。
【００６５】
前記第３実施形態では、減光板４５５，４５６の光束入射領域４５５２，４５６２に形成された減光膜は、第１レンズアレイ４１２のそれぞれの小レンズ４１２１ごとに、小レンズ４１２１の中央部に対応する位置に形成された第１減光領域４５５２Ａ，４５６２Ａと、当該第１減光領域４５５２Ａ，４５６２Ａ以外の領域である第２減光領域４５５２Ｂ，４５６２Ｂとを有するとし、第１減光領域４５５２Ａ，４５６２Ａの光透過率は、第２減光領域４５５２Ｂ，４５６２Ｂの光透過率より低いとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、減光板の光束入射領域に形成された減光膜の光透過率が、略一様であるように形成してもよい。
また、入射する照明光束の照明強度に応じて光透過率が異なる減光領域を形成するのではなく、照度分布の大きい光束が入射する領域の光透過率を高くし、照度分布の小さい光束が入射する領域の光透過率を低くするように、減光板に減光領域を形成してもよい。このようにすれば、減光板を透過した光束は、照明領域内の面内照度比が均一化されていることとなるので、より確実に照度ムラを抑えた光学像を形成することができる。
【００６６】
前記第２実施形態では、減光板４５３，４５４の全閉時に、当該減光板４５３，４５４の光束入射領域４５３２，４５４２のそれぞれが、第２レンズアレイ４１３の各小レンズ４１３１を覆うように互いに重なるとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、それぞれの減光板４５３，４５４が、全閉時に少なくとも一部で重なるように構成されていればよい。このような場合、当該重なった領域は、他の領域と比べて光透過率が略１／２に低下するので、第２レンズアレイ４１３への入射光束の照明強度を低減することができ、ひいては、液晶パネル４４１に重畳される光束の照明強度を低減して、形成画像のコントラストを向上することができる。
【００６７】
前記各実施形態では、減光装置は、照明光軸Ａを中心として略対称位置に配置される一対の減光板を備えるとしたが、本発明はこれに限らない。具体的には、前記第１実施形態の減光装置４５は、一対の減光板４５１，４５２を備え、前記第２実施形態の減光装置４５Ａは、一対の減光板４５３，４５４を備え、前記第３実施形態の減光装置４５Ｂは、一対の減光板４５５，４５６を備えるとしたが、本発明はこれらに限定されるものではない。すなわち、減光装置に設けられる減光板は１つでも３つ以上でもよい。また、減光板が複数設けられている場合は、それぞれが照明光軸Ａを中心として略対称位置に配置されていなくともよい。
【００６８】
前記各実施形態では、光学ユニット４が平面視略Ｌ字形状を有した構成を説明したが、これに限らず、例えば、平面視略Ｕ字形状を有した構成を採用してもよい。
また、前記各実施形態では、光束入射面と光束射出面とが異なる透過型の液晶パネル４４１を用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いてもよい。
さらに、前記各実施形態では、３つの液晶パネル４４１（４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ）を用いたプロジェクタ１の例のみを挙げたが、３つ未満、あるいは、４つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクタにも適用可能である。
【００６９】
前記各実施形態では、光変調装置としての液晶パネルを備えたプロジェクタ１を例示したが、入射光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置であれば、他のものでもよい。例えば、マイクロミラーを用いたデバイスなど、液晶層以外の光変調素子を用いたプロジェクタにも、本発明を適用することも可能である。この場合、光束入射側および光束射出側の偏光板は、省略することができる。
【００７０】
前記各実施形態では、スクリーンを観察する方向から画像投射を行なうフロントタイプのプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から画像投射を行なうリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。
【実施例】
【００７１】
以下、実施例および比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例等の内容に何ら限定されるものではない。
【００７２】
〔実施例１〕
前述の第１実施形態の減光装置４５を用いて前述の第１実施形態のプロジェクタ１を構成した。この減光装置４５の減光板４５１，４５２としては、光束入射領域４５１２，４５２２の光透過率が、当該光束入射領域４５１２，４５２２全体で一様に２０％、すなわち、減光率８０％とされている減光板を採用した。
なお、減光板４５１，４５２を構成する板状体、および、光束入射領域を形成する減光膜については、以下の材料から形成した。
板状体：ＢＫ７
減光膜：酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、
５酸化２タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、
５酸化２ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）等の他、
クロム，インコーネル、アルミ等の金属から適宜選択。
【００７３】
〔実施例２〕
減光板４５１，４５２の光束入射領域４５１２，４５２２の光透過率が、当該光束入射領域４５１２，４５２２全体で一様に１０％、すなわち、減光率９０％とされていること以外は、実施例１と同じ減光装置を用いて前述の第１実施形態のプロジェクタ１を構成した。
【００７４】
〔実施例３〕
以下のような膜組成および各色光の光透過率を有するフィルタ膜を、減光板４５１，４５２の光束入射領域４５１２，４５２２に積層して形成したこと以外は、実施例１と同じ減光装置４５を用いて前述の第１実施形態のプロジェクタ１を構成した。なお、この実施例３で用いられるフィルタ膜の各波長における光透過率を示すグラフを、図７に示す。
膜組成：ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５
赤色光（波長５８０ｎｍ〜７００ｎｍ）の光透過率：１６％
緑色光（波長５００ｎｍ〜５８０ｎｍ）の光透過率：２０％
青色光（波長４００ｎｍ〜５００ｎｍ）の光透過率：１２％
【００７５】
〔比較例１〕
減光板４５１，４５２の代わりに、入射光束を透過しない遮光板、すなわち、光透過率が略０％である遮光板を有する第１実施形態の減光装置を用いて、前述の第１実施形態のプロジェクタ１を構成した。
なお、この減光装置では、遮光板の全閉時に、第１レンズアレイ４１２から射出された光束のうち、２０％の光束が第２レンズアレイ４１３に入射するように、一対の遮光板の間隔を空けて配置している。
【００７６】
〔比較例２〕
遮光板の全閉時に、第１レンズアレイ４１２から射出された光束のうち、１０％の光束が第２レンズアレイ４１３に入射するように一対の遮光板の間隔を空けて配置したこと以外は、比較例１と同じ減光装置を用いて、前述の第１実施形態で示したプロジェクタ１を構成した。
【００７７】
〔比較例３〕
以下のような各色光の光透過率を有するフィルタ膜を、減光板４５１，４５２の光束入射領域４５１２，４５２２に積層して形成したこと以外は、実施例３と同じ減光装置４５を用いて前述の第１実施形態のプロジェクタ１を構成した。
赤色光（波長５８０ｎｍ〜７００ｎｍ）の光透過率：８０％
緑色光（波長５００ｎｍ〜５８０ｎｍ）の光透過率：８０％
青色光（波長４００ｎｍ〜５００ｎｍ）の光透過率：８０％
【００７８】
前述の実施例１〜３および比較例１〜３のプロジェクタ１について、（１）照明強度、（２）面内照度比、および（３）色バランスを以下の評価方法にて評価した。
（１）照明強度
（評価１）
実施例１および比較例１のプロジェクタについて、減光装置４５の減光板４５１，４５２および遮光板を、回動範囲を０°〜８０°の範囲で回動させて第２レンズアレイ４１３に入射する光束の光路上に位置付けた場合の照明強度の変化を比較・評価した。なお、減光装置４５により第２レンズアレイ４１３に入射する光束の減光を行わない場合の光束の照明強度を１００％とし、実施例１および比較例１の減光板および遮光板の回動角と、照明強度の変化とを示すグラフを図８に示す。
【００７９】
結果として、図８に示すように、実施例１の減光装置４５によれば、比較例１と比べて、減光板４５１，４５２の回動角に応じた急激な変化のない減光を行うことができた。特に、第２レンズアレイ４１３に入射する光束の減光開始直後の６０°〜５０°の回動範囲においては、比較例１が階段状のグラフを示し、第２レンズアレイ４１３への入射光束の急激な減光が見られるのに対し、実施例１では、略直線状のグラフを示し、急激な減光率の変化を抑えた減光が確認された。従って、実施例１では、比較例１と同様の減光効果を得られるほか、減光率の急激な変化を抑え、減光板４５１，４５２の回動に応じた連続的な減光が行われるので、減光量の調整を細かく設定しやすくすることができ、減光の精度を高めることができる。
【００８０】
（評価２）
実施例２および比較例２のプロジェクタ１について、前述の評価１と同様に、減光装置４５の減光板４５１，４５２および遮光板を、回動範囲を０°〜８０°の範囲で回動させて第２レンズアレイ４１３に入射する光束の光路上に位置付けた場合の照明強度の変化を比較・評価した。この実施例２および比較例２の減光板４５１，４５２および遮光板の回動角と、照明強度との変化を示すグラフを図９に示す。
【００８１】
結果として、図９に示すように、前述の評価１の場合と同様に、比較例２と比べて、実施例２の減光装置４５によれば、減光板４５１，４５２の回動に伴う入射光束の連続的な減光を行うことができた。特に、減光板４５１，４５２および遮光板の回動角が５０°〜６０°の範囲において、比較例２では階段状のグラフを示し、急激な減光が見られるのに対し、実施例２では略直線状のグラフを示し、急激な減光率の変化を抑えた減光が見られた。従って、評価１の実施例１の評価と同様に、実施例２では、比較例２と同様の減光効果を得られるほか、減光板４５１，４５２の回動に応じた減光率の変動の少ない連続的な減光を行うことができる。
【００８２】
（２）面内照度比
（評価３）
実施例１および比較例１のプロジェクタ１について、減光板４５１，４５２および遮光板により第２レンズアレイ４１３に入射する光束を５０％減光した場合の投射画像の照度比を比較・評価した。この実施例１の５０％減光時（実線）、比較例１の５０％減光時（点線）および減光板４５１，４５２の全開時（一点鎖線）の面内照度比を示すグラフを図１０に示す。
結果として、図１０に示すように、比較例１では、スクリーン上に投射される光学像の両端に向かうに従って照度比が高くなる傾向にあるのに対し、実施例１では、当該傾向が抑制され、減光板４５１，４５２の全開時のように照度比の均一化が図られていた。
【００８３】
（評価４）
実施例１および比較例１のプロジェクタ１について、減光板４５１，４５２および遮光板により第２レンズアレイ４１３に入射する光束を８０％減光した場合、すなわち、減光板４５１，４５２および遮光板を全閉した場合の投射画像の照度比を比較・評価した。この実施例１の８０％減光時（実線）、比較例１の８０％減光時（点線）および減光板４５１，４５２の全開時（一点鎖線）の面内照度比を示すグラフを図１１に示す。
結果として、図１１に示すように、比較例１では、スクリーン上に投射される光学像の両端に向かうに従って照度比が低くなる傾向にあるのに対し、実施例１では、前述の評価３の場合と同様に、減光板４５１，４５２の全開時のように照度比の均一化が図られていた。
【００８４】
（評価５）
実施例２および比較例２のプロジェクタ１について、減光板４５１，４５２および遮光板により第２レンズアレイ４１３に入射する光束を９０％減光した場合、すなわち、減光板４５１，４５２および遮光板を全閉した場合の投射画像の照度比を比較・評価した。この実施例２の９０％減光時（実線）、比較例２の９０％減光時（点線）および減光板４５１，４５２の全開時（一点鎖線）の面内照度比を示すグラフを図１２に示す。
結果として、図１２に示すように、比較例２では、スクリーン上に投射される光学像の両端に向かうに従って照度比が低くなる傾向にあるのに対し、実施例２では、前述の評価３，４の場合と同様に、減光板４５１，４５２の全開時のように照度比の均一化が図られていた。
【００８５】
（３）色バランス
（評価６）
実施例３および比較例３のプロジェクタ１について、減光装置４５および第２レンズアレイ４１３を介して液晶パネル４４１に入射する光束の各波長の照明強度を比較・評価した。なお、比較例３のプロジェクタ１において、減光板４５１，４５２の回動に伴って減光され、液晶パネル４４１に入射する光束のうち、赤色光、緑色光および青色光の照明強度の変化を、グラフとして図１３に示す。また、実施例３のプロジェクタ１において、減光板４５１，４５２の回動に伴って減光され、液晶パネル４４１に入射する光束のうち、赤色光、緑色光および青色光の照明強度の変化を、グラフとして図１４に示す。
【００８６】
結果として、比較例３では、図１３に示すように、減光板４５１，４５２により第２レンズアレイ４１３への入射光束が減光されるに従って、当該第２レンズアレイ４１３の光路後段に配置された液晶パネル４４１に入射する各色光は、それぞれが揃うようにして減光した。
これに対し、実施例３では、図１４に示すように、減光板４５１，４５２により第２レンズアレイ４１３への入射光束が減光されるに従って、各色光の照明強度に違いが生じた。詳述すると、減光板４５１，４５２の光透過率のうち、最も光透過率の低い青色光は、当該減光板４５１，４５２による減光に伴って、最も透過率の高い緑色光に比べ、照明強度の下げ幅が大きくなった。また、減光板４５１，４５２において青色光と緑色光の中間の光透過率である赤色光は、照明強度の下げ幅が青色光および緑色光の中間を示した。そして、減光板４５１，４５２の全閉状態では、緑色光、赤色光および青色光の照明強度は、それぞれ２０％、１６％および１２％となった。
【００８７】
ここで、液晶パネル４４１、入射側偏光板４４２および射出側偏光板４４３の特性は、透過させる光の波長領域によって異なるので、減光板４５１，４５２の全開時、すなわち、明るい画像を形成する時と、減光板４５１，４５２の全閉時、すなわち、暗い画像を形成する時とでは、色バランスが異なってしまう場合がある。ここで、前述のように液晶パネル４４１による波長ごとのコントラスト比が、赤色光で８００：１、緑色光で１０００：１、青色光で６００：１である場合に、減光板４５１，４５２の全閉時の緑色光、赤色光および青色光の照明強度を、それぞれ２０％、１６％および１２％まで低減することにより、減光板４５１，４５２の全開時の色バランスを変えずに各色光のコントラスト比を５０００：１とすることができる。従って、色バランスを補正しつつ、形成画像のコントラストの向上を図ることができる。
【００８８】
以上のように、実施例１、実施例２および実施例３では、それぞれ、比較例１、比較例２および比較例３に対して、変動の少ない減光、照度比の均一化、および、コントラストの向上を実現することができた。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成するプロジェクタに利用でき、フロントタイプおよびリアタイプのどちらのプロジェクタにも好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す模式図。
【図２】前記実施形態におけるインテグレータ照明光学系を上方から見た配置図。
【図３】（Ａ）前記実施形態における第２レンズアレイへの光束の光路を閉塞しない場合の減光板の配置位置を示す図。（Ｂ）前記実施形態における第２レンズアレイへの光束の光路を部分的に閉塞する場合の減光板の配置位置を示す図。（Ｃ）前記実施形態における第２レンズアレイへの光束の光路を完全に閉塞する場合の減光板の配置位置を示す図。
【図４】（Ａ）本発明の第２実施形態に係るプロジェクタの第２レンズアレイへの入射光束の光路を閉塞しない場合の減光板の配置位置を示す図。（Ｂ）前記実施形態における第２レンズアレイへの入射光束の光路を部分的に閉塞する場合の減光板の配置位置を示す図。（Ｃ）前記実施形態における第２レンズアレイへの入射光束の光路を完全に閉塞する場合の減光板の配置位置を示す図。（Ｄ）前記実施形態における第２レンズアレイの中央近傍で重ねた減光板の配置位置を示す図。（Ｅ）前記実施形態における第２レンズアレイを覆うように重ねた減光板の配置位置を示す図。
【図５】本発明の第３実施形態に係るインテグレータ照明光学系を上方から見た配置図。
【図６】前記実施形態における減光板と第１レンズアレイとの位置関係を示す図。
【図７】実施例３におけるフィルタ膜の波長毎の光透過率のグラフを示す図。
【図８】実施例１および比較例１の結果のグラフを示す図。
【図９】実施例２および比較例２の結果のグラフを示す図。
【図１０】実施例１および比較例１の照度比のグラフを示す図。
【図１１】実施例２および比較例２の照度比のグラフを示す図。
【図１２】実施例２および比較例２の照度比のグラフを示す図。
【図１３】比較例３の赤色光、緑色光および青色光の照明強度の変化のグラフを示す図。
【図１４】実施例３の赤色光、緑色光および青色光の照明強度の変化のグラフを示す図。
【符号の説明】
【００９１】
１…プロジェクタ、３…投射レンズ（投射光学系）、４１…インテグレータ照明光学系（照明光学系）、４４…電気光学装置（光学像形成系）、４５…減光装置（調光装置）、４１１…光源装置（光源）、４１２…第１レンズアレイ、４１３…第２レンズアレイ、４１５…重畳レンズ、４４１…液晶パネル（光変調装置）、４５１，４５２，４５３，４５４，４５５，４５６…減光板（減光部材）、４１２１…小レンズ（第１レンズアレイの複数のレンズ要素）、４１３１…小レンズ（第２レンズアレイの複数のレンズ要素）、４５５２Ａ，４５６２Ａ…第１減光領域、４５５２Ｂ，４５６２Ｂ…第２減光領域。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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