(57)【要約】 【課題】  プロジェクタ内における冷却構造の複雑化を防止し、光源装置の劣化を防止し、さらに、可視光の損失を低減させることができるプロジェクタを提供すること。【解決手段】赤色光の波長領域以上の光は、ダイクロイックミラーを透過してリレー光学系を通り、さらにフィールドレンズ４１８を通る。そして、フィールドレンズ４１８に設けられた光学フィルタ４５により赤色光の波長領域の光と、赤色光の波長領域よりも長波長側の光とに分離され、赤色光のみが赤色用の入射側偏光板４４２Ｒ及び液晶パネル４４１Ｒに入射する。光学フィルタ４５では、赤色光の波長領域よりも短波長側の光の透過を遮断するとともに、赤色光の波長領域よりも長波長側の光である赤外領域（約６８０ｎｍ以上）の光の透過を遮断する。【選択図】図２
2006058535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源装置と、この光源装置から射出された光束を、赤色光を含む複数の色光に分離する複数の色分離光学素子を有する色分離光学装置と、この色分離光学装置で分離された各色光を画像情報に応じて変調する複数の光変調装置と、各光変調装置で変調された光学像を合成する色合成光学装置と、この合成された光学像を拡大投射する投射光学装置とを備えたプロジェクタであって、
前記各光変調装置と、前記色分離光学装置との間には、前記各光変調装置に入射する光束の光学特性を変換する光学変換素子が配置されており、
前記色分離光学装置の色分離光学素子のうち、赤色光の波長領域以上の光と、赤色光の波長領域よりも短波長側の光とを分離するための色分離光学素子と、赤色光が入射する光学変換素子との間の光路中に光学フィルタが配置されており、
前記光学フィルタは、赤色光の波長領域よりも短波長側の光の透過を遮断するとともに、赤色光の波長領域よりも長波長側の赤外領域の光の透過を遮断する特性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、
前記色分離光学装置は、前記光源装置から射出された光束を、青色光と、前記青色光の波長領域よりも長波長側の光とに分離する第一の色分離光学素子と、
前記第一の色分離光学素子により分離された前記青色光の波長領域よりも長波長側の光を、赤色光の波長領域よりも短波長側の緑色光を含む光と赤色光の波長領域以上の光とに分離する第二の色分離光学素子とを備え、
前記光学フィルタは、前記第二の色分離光学素子と、赤色光が入射する光学変換素子との間の光路中に配置されており、
前記第一の色分離光学素子から赤色光が入射する光学変換素子までの赤色光の幾何学的光路長は、前記第一の色分離光学素子から緑色光が入射する光学変換素子までの緑色光の幾何学的光路長及び前記第一の色分離光学素子から青色光が入射する光学変換素子までの青色光の幾何学的光路長よりも長く、
前記光学フィルタは、前記赤外領域の光を反射することにより、赤外領域の光の透過を遮断することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のプロジェクタにおいて、
前記光学変換素子の前段に配置され、前記光変調装置に入射する光束を平行化する集光素子を備え、
前記集光素子は、平凸レンズであり、
前記光学フィルタは、赤色光の波長領域よりも短波長側の光の透過を遮断する光学特性と、赤色光の波長領域よりも長波長側の赤外領域の光の透過を遮断する光学特性とを備え、
前記2つの光学特性を満たす膜は、前記集光素子の平面に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１又は２に記載のプロジェクタにおいて、
前記光学変換素子の前段に配置され、前記光変調装置に入射する光束を平行化する集光素子を備え、
前記集光素子は、平凸レンズであり、
前記光学フィルタは、赤色光の波長領域よりも短波長側の光の透過を遮断する光学膜と、赤色光の波長領域よりも長波長側の赤外領域の光の透過を遮断する光学膜とを備え、
前記赤色光の波長領域よりも短波長側の光の透過を遮断する光学膜は、前記集光素子の平面に形成されており、
前記赤色光の波長領域よりも長波長側の赤外領域の光の透過を遮断する光学膜は、前記集光素子の凸面に形成されてい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、プロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、プレゼンテーションやホームシアター等の分野において、プロジェクタが利用されている。このようなプロジェクタでは、色分離光学装置により、光源装置から射出された光束を各色光に分離し、光変調装置により、色光毎に画像情報に応じて変調する。その後、色合成光学装置により、変調後の各色光を合成し、形成された光学像を投射光学装置により拡大投射する。
光源装置のリフレクタの開口側には、この開口に隣接するように、赤外光を遮断するための光学フィルタが配置されており、光源装置の後段に配置される光学部品の過熱による劣化を防止している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２８７８０６号公報（第４頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の方法では、光源装置のリフレクタの開口側に隣接して光学フィルタを配置しているため、光源装置から射出された全ての光束が光学フィルタに入射される。そのため、光源装置から射出された全ての光束の入射に伴って、光学フィルタが過熱されてしまい、劣化してしまう可能性がある。この劣化を防止するためには、光学フィルタの冷却が必要となり、プロジェクタ内における冷却構造が複雑化するという問題がある。
また、赤外光を遮断する光学フィルタとしては、赤外光を吸収することにより、赤外光の透過を遮断する赤外光吸収タイプと、赤外光を反射することにより、赤外光の透過を遮断する赤外光反射タイプとがあるが、赤外光反射タイプの光学フィルタを用いた場合には、光源装置のリフレクタの開口側に隣接して光学フィルタを配置しているため、反射した赤外光が光源装置に直接反射され、光源装置の発光管が加熱されて、劣化してしまう可能性がある。
また、光源装置のリフレクタの開口側に隣接して赤外光反射タイプの光学フィルタを配置すると、赤外光のみでなく可視光までも光学フィルタの界面による反射等により損失してしまう。
【０００５】
本発明の目的は、プロジェクタ内における冷却構造の複雑化を防止し、光源装置の劣化を防止し、さらに、可視光の損失を低減させることが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】
【０００６】
本発明のプロジェクタは、光源装置と、この光源装置から射出された光束を、赤色光を含む複数の色光に分離する複数の色分離光学素子を有する色分離光学装置と、この色分離光学装置で分離された各色光を画像情報に応じて変調する複数の光変調装置と、各光変調装置で変調された光学像を合成する色合成光学装置と、この合成された光学像を拡大投射する投射光学装置とを備えたプロジェクタであって、前記各光変調装置と、前記色分離光学装置との間には、前記各光変調装置に入射する光束の光学特性を変換する光学変換素子が配置されており、前記色分離光学装置の色分離光学素子のうち、赤色光の波長領域以上の光と、赤色光の波長領域よりも短波長側の光とを分離するための色分離光学素子と、赤色光が入射する光学変換素子との間の光路中に光学フィルタが配置されており、前記光学フィルタは、赤色光の波長領域よりも短波長側の光の透過を遮断するとともに、赤色光の波長領域よりも長波長側の赤外領域の光の透過を遮断する特性を備えることを特徴とする。
【０００７】
ここで、本発明における光学フィルタは、赤色光の波長領域よりも短波長側の光の透過を遮断する光学フィルタと、前述した赤外光を遮断するための光学フィルタとを一体化させた特性を有するものである。
このような本発明によれば、赤色光の波長領域以上の光と赤色光の波長領域よりも短波長側の光とを分離するための色分離光学素子と、赤色光が入射する光学変換素子との間の光路中に、光学フィルタが配置されている。従って、光学フィルタには、色分離光学素子により分離された赤色光の波長領域以上の光が入射されるので、従来のように、光源装置から射出された全ての光束が入射される場合に比べ、過熱されにくい。そのため、光学フィルタを冷却する必要がなくなり、プロジェクタ内における冷却構造の複雑化を防止することができる。
また、赤外光を反射して赤外領域の光を遮断する光学フィルタを用いた場合、光学フィルタで反射された赤外光は、赤外光が光学フィルタに至った光路を逆方向に戻り、分散されることとなる。従って、従来のように、赤外光が光源装置に直接反射されることがないので、光源装置の劣化を防止することができる。
さらに、赤色光の波長領域以上の光と赤色光の波長領域よりも短波長側の光とを分離するための色分離光学素子と、赤色光が入射する光学変換素子との間の光路中に光学フィルタを配置しているので、赤外光を反射して赤外領域の光を遮断する光学フィルタを用いた場合であっても、光学フィルタの界面での反射による可視光の損失を赤色光のみに抑えることができ、他の色光の光量損失を防止できる。
【０００８】
また、従来から、赤色光の波長領域以上の光と、赤色光の波長領域よりも短波長側の光とを分離するための色分離光学素子と、赤色光が入射する光学変換素子との間の光路中には、赤色光の波長領域よりも短波長側の光の透過を遮断する光学フィルタが配置されている。色分離光学素子のみでは、赤色光の波長領域以上の光と、赤色光の波長領域よりも短波長側の光とを完全に分離することが困難であるため、この色分離光学素子の後段に、赤色光の波長領域よりも短波長側の光の透過を遮断する光学フィルタを配置しているのである。
従って、従来のプロジェクタでは、赤外光を遮断するための光学フィルタと、赤色光の波長領域よりも短波長側の光の透過を遮断する光学フィルタとを別々に備えているため、部材点数が多いという問題が生じている。
これに対し、本発明の光学フィルタは、赤色光の波長領域よりも短波長側の光の透過を遮断するとともに、赤外領域の光の透過を遮断する特性を備え、赤色光の波長領域よりも短波長側の光の透過を遮断する光学フィルタと、赤外光を遮断するための光学フィルタとを一体化させたものであるため、部材点数の削減を図ることができる。
【０００９】
また、本発明では、前記色分離光学装置は、前記光源装置から射出された光束を、青色光と、前記青色光の波長領域よりも長波長側の光とに分離する第一の色分離光学素子と、前記第一の色分離光学素子により分離された前記青色光の波長領域よりも長波長側の光を、赤色光の波長領域よりも短波長側の緑色光を含む光と赤色光の波長領域以上の光とに分離する第二の色分離光学素子とを備え、前記光学フィルタは、前記第二の色分離光学素子と、赤色光が入射する光学変換素子との間の光路中に配置されており、前記第一の色分離光学素子から赤色光が入射する光学変換素子までの赤色光の幾何学的光路長は、前記第一の色分離光学素子から緑色光が入射する光学変換素子までの緑色光の幾何学的光路長及び前記第一の色分離光学素子から青色光が入射する光学変換素子までの青色光の幾何学的光路長よりも長く、前記光学フィルタは、前記赤外領域の光を反射することにより、赤外領域の光の透過を遮断することが好ましい。
【００１０】
赤色光の光路中の第二の分離光学素子と光学変換素子との間に配置された光学フィルタは、赤外光を反射することにより、赤外光の透過を遮断するものである。そのため、光学フィルタで反射された赤外光は、赤色光の光路を戻ることとなる。この赤色光の光路長は他の色光の光路長よりも長く設定されているので、赤色光の光路を戻る途中で赤外光は、確実に分散されることとなる。これにより、反射された赤外光の光源装置への戻りを確実に低減させることができ、光源装置の劣化を確実に防止することができる。
【００１１】
さらに、本発明では、前記光学変換素子の前段に配置され、前記光変調装置に入射する光束を平行化する集光素子を備え、前記集光素子は、平凸レンズであり、前記光学フィルタは、赤色光の波長領域よりも短波長側の光の透過を遮断する光学特性と、赤色光の波長領域よりも長波長側の赤外領域の光の透過を遮断する光学特性とを備え、前記2つの光学特性を満たす膜は、前記集光素子の平面に形成されていることが好ましい。
【００１２】
光学フィルタの光学膜は一般に誘電体多層膜により構成されており、入射角依存性を持っている。そのため、光学フィルタに対し入射する光が略垂直でない場合には、所定波長領域の光の透過を確実に遮断することが困難となる場合がある。
これに対し、本発明では、光学フィルタは、集光素子の平面に貼り付けられている。この集光素子は、光変調装置に入射する光束を平行化するものであり、その平面は、入射する光に対し略垂直となっている。このような平面に光学膜を形成することにより、赤色光の波長領域よりも短波長側の光の透過を確実に遮断するとともに、赤外領域の光の透過を確実に遮断することができる。
さらに、光学フィルタの光学膜を集光素子に形成させない場合には、光学膜を形成するためのガラス基板等を別途必要とするが、本発明では、光学膜を集光素子に形成させているためガラス基板等を必要とせず、部材点数の削減を図ることができる。また、ガラス基板等を必要としないので省スペース化を図ることも可能となる。
【００１３】
さらに、本発明では、前記光学変換素子の前段に配置され、前記光変調装置に入射する光束を平行化する集光素子を備え、前記集光素子は、平凸レンズであり、前記光学フィルタは、赤色光の波長領域よりも短波長側の光の透過を遮断する光学膜と、赤色光の波長領域よりも長波長側の赤外領域の光の透過を遮断する光学膜とを備え、前記赤色光の波長領域よりも短波長側の光の透過を遮断する光学膜は、前記集光素子の平面に形成されており、前記赤色光の波長領域よりも長波長側の赤外領域の光の透過を遮断する光学膜は、前記集光素子の凸面に形成されていることが好ましい。
光学フィルタの光学膜は一般に誘電体多層膜により構成されており、入射角依存性を持っている。そのため、光学フィルタに対し入射する光が略垂直でない場合には、所定波長領域の光の透過を確実に遮断することが困難となる場合がある。
従って、本発明では、画像を形成させる色光に影響する赤色光の波長領域よりも短波長側の光の透過を遮断する光学膜を、入射する光が略垂直になるように集光素子の平面に形成することにより、赤色光の波長領域よりも短波長側の光の透過を確実に遮断することができる。
また、赤色光の波長領域よりも長波長側の赤外領域の光の透過を遮断する光学膜はあえて集光素子の凸面に形成させることにより赤外光の散乱を活性化し、熱の集中を防止することができる。
さらに、光学フィルタの光学膜を集光素子に形成させない場合には、光学膜を形成するためのガラス基板等を別途必要とするが、本発明では、光学膜を集光素子に形成させているためガラス基板等を必要とせず、部材点数の削減を図ることができる。また、ガラス基板等を必要としないので省スペース化を図ることも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［プロジェクタの光学系の概要］
図１は、プロジェクタ１の光学系を示す模式図である。
プロジェクタ１は、光源装置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し、形成した光学像を拡大投射する。このプロジェクタ１は、図１に示すように、インテグレータ照明光学系４１と、色分離光学装置４２と、リレー光学系４３と、光変調装置および色合成光学装置を一体化した光学装置４４と、投射光学装置としての投射レンズ３とを備えて構成され、光学部品４１〜４４は、所定の照明光軸Ｘが設定された光学部品用筐体（図示略）内に位置決め調整されて収納されている。また、光学部品用筐体には、これら光学部品４１〜４４に対する所定位置に投射レンズ３が設置されている。
【００１５】
光源装置４１１は、放射光源としての光源ランプ４１６およびリフレクタ４１７を備え、光源ランプ４１６から射出された放射状の光線をリフレクタ４１７で反射して略平行光線とし、外部へと射出する。本例では、光源ランプ４１６として高圧水銀ランプを採用しているが、これ以外にメタルハライドランプやハロゲンランプを採用することもある。また、本例では、リフレクタ４１７として放物面鏡を採用しているが、楕円面鏡からなるリフレクタの射出面に平行化凹レンズを配置した構成も採用することもできる。
【００１６】
第１レンズアレイ４１２は、照明光軸方向から見てほぼ矩形状の輪郭を有する小レンズがマトリクス状に配列された構成を具備している。各小レンズは、光源ランプ４１６から射出された光束を部分光束に分割し、照明光軸方向に射出する。各小レンズの輪郭形状は、後述する液晶パネル４４１の画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定される。例えば、液晶パネル４４１の画像形成領域のアスペクト比（横と縦の寸法の比率）が４：３であるならば、各小レンズのアスペクト比も４：３に設定される。
第２レンズアレイ４１３は、第１レンズアレイ４１２と略同様の構成であり、小レンズがマトリクス状に配列された構成を具備する。この第２レンズアレイ４１３は、重畳レンズ４１５とともに、第１レンズアレイ４１２の各小レンズの像を液晶パネル４４１上に結像させる機能を有する。
【００１７】
偏光変換素子４１４は、第２レンズアレイ４１３からの光を１種類の直線偏光に変換するものであり、これにより、光学装置４４での光の利用率が高められている。
具体的に、偏光変換素子４１４によって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によって最終的に光学装置４４の液晶パネル４４１上にほぼ重畳される。直線偏光を変調するタイプの液晶パネル４４１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、ランダムな偏光を発する光源ランプ４１６からの光束の略半分が利用されない。このため、偏光変換素子４１４を用いることにより、光源ランプ４１６から射出された光束を全て１種類の直線偏光に変換し、光学装置４４における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。
【００１８】
色分離光学装置４２は、２枚のダイクロイックミラー（色分離光学素子）４２１，４２２と、反射ミラー４２３とを備え、ダイクロイックミラー４２１、４２２により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（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）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と、リレーレンズ４３３と、反射ミラー４３２、４３４とを備え、色分離光学装置４２で分離された色光である赤色光を液晶パネル４４１Ｒまで導く機能を有している。
【００１９】
ここで、色分離光学装置４２のダイクロイックミラー（第一の色分離光学素子）４２１は、ガラス基板等の透明基板に誘電体多層膜をコーティングしたものである。このダイクロイックミラー４２１では、前記誘電体多層膜によりインテグレータ照明光学系４１から射出された光束を、青色光と、青色光の波長領域よりも長波長側の光（赤色光及び緑色光を含む）とに分離する。なお、青色光とは、厳密に青色光と定義される波長領域（約４３５ｎｍ以上、約５００ｎｍ未満）の光と、それ以下の波長領域（約４３５ｎｍ未満）の光とを含んだものである。
青色光は、ダイクロイックミラー４２１で反射され、赤色光及び緑色光を含む青色光の波長領域よりも長波長側の光は、ダイクロイックミラー４２１を透過する。
ダイクロイックミラー４２１によって反射された青色光は、反射ミラー４２３で反射され、集光素子としてのフィールドレンズ４１８（４１８Ｂ）を通って、青色用の入射側偏光板４４２Ｂ及び液晶パネル４４１Ｂに到達する。前記フィールドレンズ４１８は、第２レンズアレイ４１３から射出された各部分光束を照明光軸Ｘに対して略平行な光束に変換する。他の液晶パネル４４１Ｇ、４４１Ｒの光入射側に設けられたフィールドレンズ４１８（４１８Ｇ，４１８Ｒ）も同様である。
ここで、フィールドレンズ４１８（４１８Ｒ，４１８Ｇ，４１８Ｂ）は、光束入射側面が凸面であり、光束射出側面が平面である平凸レンズである。
【００２０】
ダイクロイックミラー４２２（第二の色分離光学素子）もガラス基板等の透明基板に誘電体多層膜をコーティングしたものである。
このダイクロイックミラー４２２では、前記誘電体多層膜により、ダイクロイックミラー４２１を透過した、青色光の波長領域よりも長波長側の光（緑色光及び赤色光を含む）を、赤色光の波長領域よりも短波長側の光と赤色光の波長領域以上の光とに分離する。換言すると、ダイクロイックミラー４２２では、緑色光（約５００ｎｍ以上、約５９０ｎｍ未満）と、緑色光の波長領域よりも長波長側の赤色光（約５９０ｎｍ以上、約６８０ｎｍ未満）を含む光とを分離する。
緑色光は、ダイクロイックミラー４２２によって反射され、フィールドレンズ４１８を通って、緑色用の入射側偏光板４４２Ｇ及び液晶パネル４４１Ｇに到達する。
なお、ダイクロイックミラー４２２と、緑色用の入射側偏光板４４２Ｇとの間には、図示しないが、緑色光の波長領域よりも長波長側の光の透過を遮断するフィルタが設けられている。ダイクロイックミラー４２２により、緑色光と、緑色光の波長領域よりも長波長側の光とを完全に分離することは困難であり、ダイクロイックミラー４２２で反射された光中に緑色光の波長領域よりも長波長側の光が含まれることがある。この緑色光の波長領域よりも長波長側の光が液晶パネル４４１Ｇに到達するのを防止するために前記フィルタが配置されるのである。
【００２１】
一方、赤色光の波長領域以上の光は、ダイクロイックミラー４２２を透過してリレー光学系４３を通り、さらにフィールドレンズ４１８を通る。そして、詳しくは後述するが、フィールドレンズ４１８に設けられた光学フィルタ４５により赤色光の波長領域の光と、赤色光の波長領域よりも長波長側の光とに分離され、赤色光のみが赤色用の入射側偏光板４４２Ｒ及び液晶パネル４４１Ｒに入射する。
このような本実施形態では、ダイクロイックミラー４２１から赤色光が入射する入射側偏光板４４２Ｒまでの赤色光の幾何学的光路長は、ダイクロイックミラー４２１から緑色光が入射する入射側偏光板４４２Ｇまでの緑色光の幾何学的光路長及びダイクロイックミラー４２１から青色光が入射する入射側偏光板４４２Ｂまでの青色光の幾何学的光路長よりも長くなっている。
なお、赤色光にリレー光学系４３が用いられているのは、赤色光の光路の幾何学的長さが他の色光の光路の幾何学的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４１８に伝えるためである。
【００２２】
光学装置４４は、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ものであり、色分離光学装置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（４４２Ｒ，４４２Ｇ，４４２Ｂ）と、各入射側偏光板４４２の後段に配置される光変調装置としての液晶パネル４４１（４４１Ｒ、４４１Ｇ、４４１Ｂ）と、各液晶パネル４４１Ｒ、４４１Ｇ、４４１Ｂの後段に配置される射出側偏光板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。
【００２３】
液晶パネル４４１Ｒ、４４１Ｇ、４４１Ｂ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、図示を略したが、対向配置される一対の透明基板内に液晶が密封封入されたパネル本体を、保持枠内に収納して構成される。
光学装置４４において、色分離光学装置４２で分離された各色光は、これら３枚の液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ、入射側偏光板４４２Ｒ，４４２Ｇ，４４２Ｂ、および射出側偏光板４４３Ｒ，４４３Ｇ，４４３Ｂによって画像情報に応じて変調されて光学像を形成する。
【００２４】
光学変換素子としての入射側偏光板４４２（４４２Ｒ，４４２Ｇ，４４２Ｂ）は、色分離光学装置４２で分離された各色光のうち、一定方向の偏光光のみ透過させ、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成膜されたものである。
射出側偏光板４４３も、入射側偏光板４４２と略同様に構成され、液晶パネル４４１（４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ）から射出された光束のうち、所定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。
これらの入射側偏光板４４２および射出側偏光板４４３は、互いの偏光軸の方向が直交するように設定されている。
【００２５】
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、各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。
クロスダイクロイックプリズム４４４には、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、これらの誘電体多層膜により３つの色光が合成される。
投射レンズ３は、光学装置４４により形成された光学像を拡大投射する投射光学装置としての機能を具備するものであり、筒状の鏡筒内に複数のレンズが収納された組レンズとして構成される。
【００２６】
［フィールドレンズ及び光学フィルタについて］
前述したように、フィールドレンズ４１８は、光束入射側面が凸面であり、光束射出側面が平面である平凸レンズである。
光学フィルタ４５は、ダイクロイックミラー４２２から入射側偏光板４４２Ｒまでの光路中に配置されており、本実施形態では、赤色光が入射するフィールドレンズ４１８Ｒの光束射出側面に形成されている。
この光学フィルタ４５は、赤色光の波長領域にある光のみを通すバンドパスフィルタであり、図２にも示すように、２種類の光学膜４５１，４５２を有している。この２種類の光学膜４５１，４５２のうち、一方の光学膜４５１は、赤色光の波長領域（約５８０ｎｍ以上、約６８０ｎｍ未満）よりも短波長側の光の透過を遮断する誘電体多層膜である。この光学膜４５１は、例えば、約５８０ｎｍ未満の光の透過を遮断する。
【００２７】
前述したように、ダイクロイックミラー４２２では、緑色光と、緑色光の波長領域よりも長波長側の赤色光を含む光とを分離し、緑色光の波長領域よりも長波長側の赤色光を含む光を透過する。しかしながら、ダイクロイックミラー４２２で、緑色光と緑色光の波長領域よりも長波長側の赤色光を含む光とを完全に分離することは困難であり、ダイクロイックミラー４２２を透過する光中に赤色光の波長領域より短波長側の光が含まれることがある。この赤色光の波長領域より短波長側光を一方の光学膜４５１で遮断する。このような光学膜４５１を設けることにより、赤色光の波長領域より短波長側の光が液晶パネル４４１Ｒに入射されず、投射画像の画質の低下を防止することができる。
【００２８】
他方の光学膜４５２は、赤色光の波長領域よりも長波長側の光、すなわち、赤外領域（約６８０ｎｍ以上）の光の透過を遮断するものである。この他方の光学膜４５２も誘電体多層膜から構成されている。この他方の光学膜４５２は、赤外領域の光を反射することにより、赤外領域の光の透過を遮断する。
なお、本実施形態では、フィールドレンズ４１８Ｒの光束射出側面上に一方の光学膜４５１が形成され、この一方の光学膜４５１上に他方の光学膜４５２が形成されている。
【００２９】
光学フィルタ４５の光学膜４５２は、赤外領域（約６８０ｎｍ以上）の光の透過を遮断するため、赤色光の波長領域よりも長波長側の赤外光の透過が遮断される。透過が遮断された赤外光は、光学膜４５２により反射され、赤色光の光路中を戻ることとなる。光学膜４５２により反射された赤外光は、光路を戻る間に、徐々に分散されていく。
従って、赤外光が光源装置４１１に直接反射されることがないので、光源装置４１１の劣化を防止することができる。
さらに、赤色光の光路中に配置された光学部品（例えば、反射ミラー４３２，４３４、
リレーレンズ４３３等）は、ほとんど赤外光を吸収しないので、反射された赤外光により光学部品が発熱することはない。そのため、特定の光学部品を冷却するような機構が不要となる。
【００３０】
本実施形態では、赤色光にリレー光学系４３が採用されており、赤色光の幾何学的光路長は他の色光の幾何学的光路長に比べ、長くなっている。
赤色光の幾何学的光路長を長く確保することで、反射された赤外光の光源装置４１１への戻りを確実に低減させることができ、赤外光による光源装置４１１の劣化を確実に防止することができる。
【００３１】
さらに、本実施形態の光学フィルタ４５は、赤色光の波長領域よりも短波長側の光の透過を遮断する光学膜４５１と、赤外領域の光の透過を遮断する光学膜４５２とを備え、これらを積層させており、赤色光の波長領域よりも短波長側の光の透過を遮断するとともに、赤外領域の光の透過を遮断する特性を備えている。従って、従来のように、赤外光を遮断する光学フィルタと、赤色光の波長領域よりも短波長側の光の透過を遮断する光学フィルタとを別々に備える場合に比べ、部材点数の削減を図ることができる。
【００３２】
光学フィルタ４５の光学膜４５１，４５２は誘電体多層膜により構成されており、入射角依存性を持っている。そのため、光学フィルタ４５が貼り付けられる面が入射する光に対し、傾いている場合には、所定の波長領域の光を正確に遮断することが困難となる場合がある。
これに対し、本実施形態では、光学フィルタ４５は、フィールドレンズ４１８の光束射出側面の平面に形成されている。フィールドレンズ４１８の光束射出側面は、入射する光に対し、略垂直となっている。これにより、赤色光の波長領域よりも短波長側の光の透過を確実に遮断するとともに、赤外領域の光の透過を確実に遮断することができる。
さらに、フィールドレンズ４１８の光束射出側面は平面であるから、光学フィルタ４５の形成を容易に行なうことができる。
【００３３】
さらに、本実施形態では、光学フィルタ４５をフィールドレンズ４１８に形成させており、光学フィルタ４５と、フィールドレンズ４１８とを一体化させているため、光学フィルタ４５と、フィールドレンズ４１８とを別体とする場合に比べ、光学部品用筐体内に設置する際に、手間を要しない。
また、光学フィルタ４５をフィールドレンズ４１８に形成させない場合には、光学膜４５１，４５２を形成させるためのガラス基板等を必要とするが、本実施形態では、フィールドレンズ４１８に形成させているためガラス基板等を必要とせず、部材点数の削減を図ることができる。また、ガラス基板等を必要としないので省スペース化を図ることも可能となる。
さらに、入射側偏光板４４２に隣接するフィールドレンズ４１８に光学フィルタ４５を形成しているので、入射側偏光板４４２や、この入射側偏光板４４２の後段の液晶パネル４４１Ｒへの赤外光の入射を確実に防止することができる。これにより、入射側偏光板４４２や、液晶パネル４４１Ｒの赤外光による劣化を防止することができる。
また、図３のグラフに示すように、本実施形態の光学フィルタ４５の赤色光の（波長領域、約５８０ｎｍ以上、約６８０ｎｍ未満）透過率は１００％に近いものとなっている。従って、ダイクロイックミラー４２２から赤色光用の入射側偏光板４４２Ｒまでの光路中に光学フィルタ４５を配置しても、赤色光の明るさへの影響はない。
さらに、本実施形態の光学フィルタ４５は、フィールドレンズ４１８に形成しているので、光学フィルタ４５を設けることによる界面の増加はなく、光学フィルタ４５の界面での反射による可視光の損失はない。
また、本実施形態の光学フィルタ４５は、赤色光の光路中に設けられているため、光学フィルタ４５による緑色光および青色光の損失は皆無となる。
【００３４】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、光学フィルタ４５をフィールドレンズ４１８の光束射出側面に形成させていたが、光束入射側面に形成させてもよい。
さらに、前記実施形態では、光学フィルタ４５をフィールドレンズ４１８に形成させていたが、これに限らず、フィールドレンズ４１８に形成させなくてもよい。例えば、光学フィルタ４５をフィールドレンズ４１８と別体とし、図４に示すように、光学フィルタ４５’をガラス等から構成される透明基板４５３と、この透明基板４５３上に形成された光学膜４５１，４５２を備えるものとしてもよい。
【００３５】
さらに、光学フィルタ４５を入射側レンズ４３１、リレーレンズ４３３や、反射ミラー４３２、４３４に形成させてもよい。
反射ミラー４３２，４３４は反射面は、照明光軸に対し、４５°程度傾斜しているため、光学フィルタ４５により、特定の波長領域の光を正確に遮断することが困難となる可能性があるが、特定の波長領域の光の遮断の正確性を厳密に要求しない場合には、反射ミラー４３２，４３４の反射面に光学フィルタ４５を形成させることも可能である。
また、前記実施形態では、赤色光をリレー光学系４３に通し、赤色光の光路の幾何学的長さを他の色光の光路の幾何学的長さよりも長く設定したが、これに限らず、たとえば、青色光をリレー光学系４３に通すような構成としてもよい。この場合には、赤色光の光路が本実施形態の赤色光の光路に比べ短くなり、本発明の赤色光に設けられた光学フィルタによって反射された赤外光が赤色光の光路を戻る途中で充分に分散されない可能性はあるものの、光学フィルタの界面による反射等による可視光の損失は防止することができる。
【００３６】
さらに、前記実施形態では、ダイクロイックミラー４２２と、緑色用の入射側偏光板４４２との間に配置されたフィルタは、緑色光の波長領域よりも長波長側の光の透過を遮断する特性のみを有していたが、例えば、このフィルタを、緑色光の波長領域よりも長波長側の光の透過を遮断する光学膜と赤色光の波長領域よりも長波長側の赤外光の透過を遮断する光学膜（光学膜４５２と同様の特性を有する光学膜）とを備えるバンドパスフィルタとしてもよい。このようにすることで、赤外光の迷光の液晶パネル４４１Ｇへの入射を防止することができる。
さらに、前実施形態では、光学フィルタ４５を、光学膜４５１，４５２を有するものとし、光学膜４５１，４５２を伴にフィールドレンズ４１８の光束射出側面に形成していたが、本発明の目的を達成する方法としては、光学膜４５１のみをフィールドレンズ４１８の平面である光束射出側面に形成し、光学膜４５２はフィールドレンズ４１８の凸面である光束入射側面に形成する方法も提案できる。
光学フィルタの光学膜４５１，４５２は一般に誘電体多層膜により構成されており、入射角依存性を持っている。そのため、光学フィルタに対し入射する光が略垂直でない場合には、所定波長領域の光の透過を確実に遮断することが困難となる場合がある。
従って、画像を形成させる色光に影響する赤色光の波長領域よりも短波長側の光の透過を遮断する光学膜４５１をフィールドレンズ４１８の平面である光束射出側面に形成することにより、確実に赤色光の波長領域より短波長側の可視光の透過を遮断し、かつ、赤色光の波長領域よりも長波長側の赤外領域の光の透過を遮断する光学膜４５２をフィールドレンズ４１８の凸面である光束入射側面に形成することにより、赤外光の散乱を活性化させる。これにより、プロジェクタの画質を向上させると伴に、赤外光による熱の影響を効果的に分散させることができ、局部的な過熱を防止しプロジェクタ内における冷却構造を簡略化することができる。
【００３７】
さらに、前記実施形態では、スクリーンを観察する方向から投射を行うフロントタイプのプロジェクタの例のみを説明したが、本発明では、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射を行うリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、プロジェクタに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明のプロジェクタの光学系を示す模式図。
【図２】前記光学系の要部を示す図。
【図３】前記光学系の光学フィルタの光学特性を示す図。
【図４】本発明の変形例を示す模式図。
【符号の説明】
【００４０】
１…プロジェクタ、３…投射レンズ（投射光学装置）、４２…色分離光学装置、４５…光学フィルタ、４６…光学フィルタ、４１１…光源装置、４１８…フィールドレンズ（集光素子）、４１８Ｒ…フィールドレンズ、４１８Ｇ…フィールドレンズ、４１８Ｂ…フィールドレンズ、４２１…ダイクロイックミラー（第一の色分離光学素子）、４２２…ダイクロイックミラー（第二の色分離光学素子）、４４１…液晶パネル（光変調装置）、４４１Ｒ…液晶パネル、４４１Ｂ…液晶パネル、４４１Ｇ…液晶パネル、４４２…入射側偏光板、４４２Ｒ…入射側偏光板、４４２Ｂ…入射側偏光板、４４２Ｇ…入射側偏光板、４４４…クロスダイクロイックプリズム（色合成光学装置）、４５１…光学膜、４５２…光学膜
【図１】
2006058535.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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