(57)【要約】このプリズム構造体は、光源からの色光を変調する複数の変調装置と前記複数の変調装置で変調された光を合成する色合成プリズムとが一体化されたプリズム構造体であって、前記変調装置と前記色合成プリズムとの間に、中央に開口部を有する遮光手段が配置され、前記遮光手段は、画像光を前記開口部から通過させるとともに、前記画像光の周囲からの光を遮断する。このため、このような遮光手段を設けたことにより、画像光の周囲からの線状の迷光やスポット状の迷光を効果的に除去することができる。従って、このプリズム構造体をプロジェクタに用いることによって、プロジェクタからの投影画像の周囲に発生していた迷光をなくし画像品質を向上させることができる。
2004012007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの色光を変調する複数の変調装置と前記複数の変調装置で変調された光を合成する色合成プリズムとが一体化されたプリズム構造体であって、
前記変調装置と前記色合成プリズムとの間に、中央に開口部を有する遮光手段が配置され、
前記遮光手段は、画像光を前記開口部から通過させるとともに、前記画像光の周囲からの光を遮断することを特徴とするプリズム構造体。
【請求項２】
請求項１に記載のプリズム構造体において、
前記変調装置と前記色合成プリズムとの間には、板状の光学要素が設けられ、
前記遮光手段は、前記板状の光学要素と前記色合成プリズムとの間に配置されることを特徴とするプリズム構造体。
【請求項３】
請求項２に記載のプリズム構造体において、
前記変調装置の画像形成領域の、光の進行方向に直交する２軸方向のうち少なくとも一方の方向の長さをｄ１、前記板状の光学要素の外形の、前記少なくとも一方の方向の長さをｄ２、前記遮光手段の開口部の、前記少なくとも一方の方向の長さをｄ３、としたとき、ｄ１＜ｄ３≦ｄ２の関係が成立していることを特徴とするプリズム構造体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のプリズム構造体において、前記遮光手段は枠状の板状部材からなることを特徴とするプリズム構造体。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載のプリズム構造体において、前記遮光手段は一対の板状部材からなることを特徴とするプリズム構造体。
【請求項６】
請求項４または５に記載のプリズム構造体において、前記板状部材には外縁から前記開口部に向かうスリットが設けられていることを特徴とするプリズム構造体。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれかに記載のプリズム構造体において、前記板状部材は前記色合成プリズムに接合されていることを特徴とするプリズム構造体。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれかに記載のプリズム構造体において、前記遮光手段は前記色合成プリズムの入射面上に設けられた遮光層であることを特徴とするプリズム構造体。
【請求項９】
複数の色光をそれぞれ変調する複数の変調装置と、前記複数の変調装置により変調された光を合成する色合成プリズムと、この色合成プリズムにより合成された光を投写する投写レンズとを備えたプロジェクタにおいて、
前記変調装置と前記色合成プリズムとの間に、中央に開口部を有する遮光手段が配置され、
前記遮光手段は、画像光を前記開口部から通過させるとともに、前記画像光の周囲からの光を遮断することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１０】
請求項９に記載のプロジェクタにおいて、
前記変調装置と前記色合成プリズムとの間には、板状の光学要素が設けられ、
前記遮光手段は、前記板状の光学要素と前記色合成プリズムとの間に配置されることを特徴とするプリズム構造体。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプリズム構造体において、
前記変調装置の画像形成領域の、光の進行方向に直交する２軸方向のうち少なくとも一方の方向の長さをｄ１、前記板状の光学要素の外形の、前記少なくとも一方の方向の長さをｄ２、前記遮光手段の開口部の、前記少なくとも一方の方向の長さをｄ３、としたとき、ｄ１＜ｄ３≦ｄ２の関係が成立していることを特徴とするプリズム構造体。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、前記遮光手段は枠状の板状部材からなることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１３】
請求項９〜１１のいずれかに記載のプリズム構造体において、前記遮光手段は一対の板状部材からなることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載のプロジェクタにおいて、前記板状部材には外縁から前記開口部に向かうスリット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１５】
請求項１２〜１４のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、前記板状部材は前記色合成プリズムに接合されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１６】
請求項９〜１１のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、前記遮光手段は色合成プリズムの入射面上に設けられた遮光層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】  本発明は、プロジェクタに用いられるプリズム構造体およびプロジェクタに関する。
【背景技術】  図８は、プロジェクタの一般的な光学系を示す図である。図面や以下の説明において、ｚ軸は、光の進行方法に沿った軸（光学系を構成する一連の光学要素によって形成される光軸）を示すものとする。また、ｘ軸とｙ軸は、いずれもｚ軸に垂直で、かつ、互いに直交する軸を示すものとする。図６に示すように、プロジェクタ９０は、光源１１０から射出された光を色分離光学系２００によって赤、緑および青の３つの色光に分離し、それぞれの色光を３つの電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂによって変調し、色合成プリズム４００によって合成し、この合成光を投写レンズ４２０を介してスクリーンＳ上などに投写する。このプロジェクタ９０においては、近年、電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂの構成要素の一部と色合成プリズム４００とが一体化されたプリズム構造体５００が広く用いられるようになっている。
図９は、従来のプリズム構造体５００の斜視図であり、図１０は、従来のプリズム構造体５００を示す分解斜視図である。図９および図１０に示すように、プリズム構造体５００は、３つの電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂの構成要素の一部が四角柱状の色合成プリズム４００の三方の側面に取り付けられて一体化された構造を有している。色合成プリズム４００の電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂが取り付けられていない図面後方の射出面は投写レンズ４２０に対向している。
図１０においては、電気光学装置３１０Ｇについてのみ、その構成要素を分解して示しているが、他の電気光学装置３１０Ｂ、３１０Ｒについても同様の構成になっている。電気光学装置３１０Ｇは、図示しない入射側偏光板（液晶パネル３１１の光入射側に配置されている）、液晶パネル３１１、視野角補償板３２０、固定板３３０、射出側偏光板３４０から構成されている。これらの構成要素のうち、入射側偏光板以外の構成要素が色合成プリズム４００に取り付けられて一体化されている。液晶パネル３１１を保持する矩形状の枠体３１２の四隅には、透明ピン３５０を通すピン孔３１３が設けられている。
固定板３３０は、例えば厚さが０．７ｍｍ程度の金属板で構成されている矩形状の部材である。固定板３３０には、液晶パネルを通過した画像光を通す開口部３３１が設けられ、矩形状の射出側偏光板３４０と視野角補償板３２０とを装着する凹み３３２を備えている。また、固定板３３０の下側には、位置決め用のガイド孔３３３が２箇所穿設されている。
このプロジェクタ９０は、現在、会議やディスカッションなどでパーソナルコンピュータの画面をスクリーン上などに投写表示するいわゆるデータプロジェクタとしての用途に広く用いられている。このデータプロジェクタは、明るい部屋でも投写表示が明瞭になるように高輝度の光を投写することができるようになっている。
このような用途に対し、近年、各家庭やミニシアターなどで映画や音楽ライブの画面をスクリーン上などに投写表示するいわゆるホームシアタープロジェクタとしての用途も広がってきている。このホームシアタープロジェクタは、通常は暗くした室内で投写表示を行うものである。
しかしながら、明るい部屋で用いられているいわゆるデータプロジェクタを暗い室内で使用すると、様々な不都合が生じる。その一つに、投影画像の周囲に漏れる迷光の存在がある。投影画像の周囲に漏れる迷光は、明るい部屋でプロジェクタを用いる際には目立たないのであるが、暗い部屋でプロジェクタを用いるようになるとよく目立つようになり非常に目障りになってくる。
そこで、本発明は、投影画像の周囲に迷光を生じさせないプロジェクタを構成することができるプリズム構造体を提供することを目的とする。さらにまた、本発明は、投影画像の周囲に迷光を生じさせないプロジェクタを提供することを目的とする。
【発明の開示】
本発明者らは、上記目的を達成するため、プロジェクタから投写される投影画像の周囲に生じる迷光の発生原因を徹底的に調査した。図１１は、プロジェクタからの投影画像の周囲に投写される迷光を説明するための図である。この調査の結果、投影画像Ｐの周囲に生じる迷光には、図１１に示すように、線状の迷光７０とスポット状の迷光７２とが含まれることが判明した。
本発明者らの調査解析の結果、このうち線状の迷光７０は、図１２に示すように、射出側偏光板３４０の端部から射出する光のうち一部の光Ｘ１が投写レンズに取り込まれてスクリーン上に到達してしまうことに起因することが判明した。このような光Ｘ１が発生する原因は、いくつか考えられる。例えば、液晶パネル３１１から射出する光やそれ以外の箇所、例えば透明ピン３５０から侵入した光の一部が、偏光板３４０の端部に照射されて散乱することによって発生すると考えられる。なお、一般的には、射出側偏光板３４０は、偏光フィルム３４１と、それが貼り付けられている透光性基板３４２とによって構成されることが多く、この場合、散乱光は、透光性基板３４２の端部で発生する。また、光Ｘ１は、透光性基板３４２を通過する光の一部が透光性基板３４２の内面で反射され、透光性基板３４２がいわば光の伝送路として機能し、その端面から光が射出されてしまうことよっても発生すると考えられる。なお、以上述べた現象は、射出側偏光板３４０のみならず、視野角補償板３２０においても発生する可能性がある。
また、投影画像の周囲に生じる迷光のうちスポット状の迷光７２は、透明ピン３５０の側面から射出する光のうち一部の光Ｘ２が投写レンズに取り込まれてスクリーン上に到達してしまうことに起因することが判明した。このような光Ｘ２が発生する原因も、いくつか考えられる。例えば、透明ピン３５０の光入射側端面に照射された光が透明ピン３５０の内面で反射され、その一部が透明ピン３５０の側面から射出されてしまうことによって発生すると考えられる。また、透明ピン３５０の側面に照射された光が投写レンズの方向へ反射されたり、透明ピン３５０の側面のある位置から入射して他の位置から射出したりすることによっても発生すると考えられる。
そして、このような迷光の発生は、光源からの光を複数の部分光束に分割して、これらの部分光束を変調装置（図１２では液晶パネル３１１）上に重畳させる、いわゆるインテグレータ光学系を採用したプロジェクタにおいて、特に顕著な問題となる。
インテグレータ光学系を採用していないプロジェクタでは、照明光としてある程度角度の揃った光を用いることができるので、比較的容易に迷光の発生を回避することが可能である。照明光の角度がある程度揃っていれば、変調装置を照明する光束の断面を変調装置の画像形成領域とほぼ等しい大きさにして、かつ、変調装置に対してほぼ平行な状態で照明光を入射させることは容易である。このようにすれば、射出側偏光板３４０、あるいは偏光フィルム３４１が貼り付けられている透光性基板３４２、視野角補償板３２０など、板状の光学要素の端部や、透明ピン３５０に光が照射される可能性は低くなる。
これに対して、インテグレータ光学系を採用した場合、その原理上、変調装置を照明する光は様々な角度を持つことになり、その角度を揃えることはほとんど不可能である。その結果、射出側偏光板３４０、あるいは偏光フィルム３４１が貼り付けられている透光性基板３４２、視野角補償板３２０など、板状の光学要素の端部や、透明ピン３５０に光が照射されやすい状態となってしまい、また、その現象を回避することも困難になってしまう。
本発明においては、このような知見をもとに、光源からの色光を変調する複数の変調装置と、前記複数の変調装置によって変調された色光を合成する色合成プリズムとの間に、画像光の周囲からの光を遮断するための遮光手段を配置したところ、上記した線状の迷光７０や、スポット状の迷光７２を効果的に除去することに成功したものである。
すなわち、本発明のプリズム構造体は、光源からの色光を変調する複数の変調装置と前記複数の変調装置で変調された光を合成する色合成プリズムとが一体化されたプリズム構造体であって、前記変調装置と前記色合成プリズムとの間に、中央に開口部を有する遮光手段が配置され、前記遮光手段は、画像光を前記開口部から通過させるとともに、前記画像光の周囲からの光を遮断することを特徴とするものである。本発明のプリズム構造体は、このような遮光手段を設けたことにより、線状の迷光やスポット状の迷光を効果的に除去することができるのである。
なお、本発明において「画像光」とは、投影画像を形成する光のことである。すなわち、変調装置の有効画像領域に入射して変調される光のうち、投影画像の形成に利用される光のことである。また、本発明において、「画像光の周囲からの光」とは、投影画像の周囲に迷光を生じさせてしまう光のことである。すなわち、投影画像の形成に利用されない光のうち、投写レンズに取り込まれて上述した線状の迷光やスポット状の迷光として視認されてしまうような光Ｘ１あるいはＸ２のことである。
なお、図９、図１０および図１２に示した従来技術において、液晶パネル３１１を色合成プリズム４００に固定するための固定板３３０によっても、画像光の周囲からの光を若干遮断できる可能性がある。
しかしながら、射出側偏光板３４０を凹み３３２に装着するために、固定板３３０の開口部３３１を液晶パネル３１１の画像形成領域よりもかなり大きく形成せざるを得ない。なぜならば、射出側偏光板３４０の外形は、液晶パネル３１１との位置合わせのためのマージンを取るため、液晶パネル３１１の画像形成領域よりもかなり大きく形成されているからである。そのため、透明ピン３５０の側面から射出する光に起因するスポット状の迷光（図１１の符号７２）は、固定板３３０によってはほとんど除去しきれない。
また、この固定板３３０は、射出側偏光板３４０の光入射面側に配置されているため、射出側偏光板３４０の端部、あるいは偏光フィルム３４１が貼り付けられている透光性基板３４２の端部から射出する光に起因する線状の迷光（図１１の符号７０）を除去することもできない。すなわち、固定板３３０には、画像光の周囲からの光を遮断する機能は存在しない。
本発明のプリズム構造体においては、前記変調装置と前記色合成プリズムとの間には、板状の光学要素が設けられ、前記遮光手段は、前記板状の光学要素と前記色合成プリズムとの間に配置されることが好ましい。このようにすれば、線状の迷光７０をより確実に除去することが可能となる。
さらに、このとき、前記変調装置の画像形成領域の、光の進行方向に直交する２軸方向のうち少なくとも一方の方向の長さをｄ１、前記板状の光学要素の外形の、前記少なくとも一方の方向の長さをｄ２、前記遮光手段の開口部の、前記少なくとも一方の方向の長さをｄ３、としたとき、ｄ１＜ｄ３≦ｄ２の関係が成立していることが好ましい。
このような関係が成立している場合、すなわち、遮光手段の開口部が、変調装置の画像形成領域よりも大きく板状の光学要素の外形と同じか小さく構成されている場合には、図５に示したように、板状の光学要素（この場合は、射出側偏光板３４０や視野角補償板３２０）の端部から射出する光Ｘ１や透明ピン３５０の側面から射出する光Ｘ２が投写レンズにより取り込まれてスクリーン上に到達してしまうことを効果的に遮断することができ、線状の迷光とスポット状の迷光とをより効果的に除去することができることになる。
本発明のプリズム構造体において、前記遮光手段は、枠状の板状部材もしくは一対の板状部材で構成することが好ましい。このように、遮光板を枠状もしくは一対の板状部材とすることにより、従来の構成を変更することなく、容易に迷光の除去を実現できる。より確実に迷光の除去ができる、部品点数が少ない、変調装置やプリズムとの位置合わせが容易である、という点では、枠状の板状部材を用いた方が良い。しかし、迷光の影響が、光の進行方向に直交する２軸方向のうち少なくとも一方の方向でしか生じない場合は、板状部材が枠状である必要は無く、一対の板状部材によって迷光の除去を実現できる。また、枠状の板状部材は、どのような材料で構成されていても構わないが、例えば、金属板、樹脂板、ガラスのような透光性部材に遮光性の膜を蒸着等によって形成したものが挙げられる。中でも、厚みを薄くし易いことや、コストならびに強度の面で、金属板が最も好ましい。
本発明のプリズム構造体においては、前記板状部材には外縁から前記開口部に向かうスリットが設けられていることが好ましい。このように構成することにより、板状部材にかかる応力を、板状部材のスリット付近の変形によって吸収することが可能となる。よって、板状部材を構成する材料と熱膨張率が異なる材料からなる他の部品と、板状部材とが接合されている場合、これらの熱膨張率の違いによって板状部材に発生する応力を、スリット付近が撓むことによって吸収することが可能となる。よって、当該他の部品と板状部材との接合位置がずれるのを防止することができる。
本発明のプリズム構造体においては、前記板状部材は前記色合成プリズムに接合されていることが好ましい。このように構成することにより、遮光手段と色合成プリズムとを正確な位置に維持することができる。
本発明のプリズム構造体においては、前記遮光手段として、前記色合成プリズムの入射面上に設けられた遮光層を用いることも好ましい。このように構成することにより、遮光手段を色合成プリズム上に精度よく形成することが可能となる。さらに、部品点数を少なくして製造コストを安価なものにすることができる。なお、このような遮光層は、印刷層、金属の蒸着膜などによって実現可能である。
本発明のプロジェクタは、複数の色光をそれぞれ変調する複数の変調装置と、前記複数の変調装置により変調された光を合成する色合成プリズムと、この色合成プリズムにより合成された光を投写する投写レンズとを備えたプロジェクタにおいて、前記変調装置と前記色合成プリズムとの間に、中央に開口部を有する遮光手段が配置され、前記遮光手段は、画像光を前記開口部から通過させるとともに、前記画像光の周囲からの光を遮断することを特徴とする。
このため、本発明のプロジェクタにおいては、上記した遮光手段を設けたことにより、プリズム構造体で説明したのと同様の理由により、線状の迷光やスポット状の迷光を効果的に除去することができる。
本発明のプロジェクタにおいては、前記変調装置と前記色合成プリズムとの間には、板状の光学要素が設けられ、前記遮光手段は、前記板状の光学要素と前記色合成プリズムとの間に配置されることが好ましい。このようにすれば、線状の迷光７０をより確実に除去することが可能となる。
さらに、このとき、前記変調装置の画像形成領域の、光の進行方向に直交する２軸方向のうち少なくとも一方の方向の長さをｄ１、前記板状の光学要素の外形の、前記少なくとも一方の方向の長さをｄ２、前記遮光手段の開口部の、前記少なくとも一方の方向の長さをｄ３、としたとき、ｄ１＜ｄ３≦ｄ２の関係が成立していることが好ましい。
このように構成することにより、プリズム構造体で説明したのと同様の理由により、線状の迷光やスポット状の迷光をより効果的に除去することができる。
本発明のプリズム構造体において、前記遮光手段は、枠状の板状部材もしくは−対の板状部材で構成することが好ましい。このように、遮光板を枠状もしくは一対の板状部材とすることにより、従来の構成を変更することなく、容易に迷光の除去を実現できる。より確実に迷光の除去ができる、部品点数が少ない、変調装置やプリズムとの位置合わせが容易である、という点では、枠状の板状部材を用いた方が良い。しかし、迷光の影響が、光の進行方向に直交する２軸方向のうち少なくとも一方の方向でしか生じない場合は、板状部材が枠状である必要は無く、一対の板状部材によって迷光の除去を実現できる。また、枠状の板状部材は、どのような材料で構成されていても構わないが、例えば、金属板、樹脂板、ガラスのような透光性部材に遮光性の膜を蒸着等によって形成したものが挙げられる。中でも、厚みを薄くし易いことや、コストならびに強度の面で、金属板が最も好ましい。
本発明のプロジェクタにおいては、前記板状部材には外縁から前記開口部に向かうスリットが設けられていることが好ましい。このように構成することにより、板状部材にかかる応力を、板状部材のスリット付近の変形によって吸収することが可能となる。よって、板状部材を構成する材料と熱膨張率が異なる材料からなる他の部品と、板状部材とが接合されている場合、これらの熱膨張率の違いによって板状部材に発生する応力を、スリット付近が撓むことによって吸収することが可能となる。よって、当該他の部品と板状部材との接合位置がずれるのを防止することができる。
本発明のプロジェクタにおいては、前記板状部材は前記色合成プリズムに接合されていることが好ましい。このように構成することにより、遮光手段と色合成プリズムとを正確な位置に維持することができる。
本発明のプロジェクタにおいては、前記遮光手段として、前記色合成プリズムの入射面上に設けられた遮光層を用いることも好ましい。このように構成することにより、遮光手段を色合成プリズム上に精度よく形成することが可能となる。さらに、部品点数を少なくして製造コストを安価なものにすることができる。なお、このような遮光層は、印刷層、金属の蒸着膜などによって実現可能である。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の実施形態に係るプロジェクタの光学系を示す図である。
図２は、本発明の実施形態１に係るプリズム構造体の斜視図である。
図３は、本発明の実施形態１に係るプリズム構造体の分解斜視図である。
図４は、本発明の実施形態１に係るプリズム構造体に用いられる遮光板の例を示す平面図である。
図５は、本発明の実施形態１に係るプリズム構造体の作用説明図である。
図６は、本発明の実施形態２に係るプリズム構造体に用いられる印刷層の例を示す斜視図である。
図７は、本発明の実施形態２に係るプリズム構造体の作用説明図である。
図８は、プロジェクタの一般的な光学系を示す図である。
図９は、従来のプリズム構造体の斜視図である。
図１０は、従来のプリズム構造体の分解斜視図である。
図１１は、プロジェクタからの投影画像の周囲に生ずる迷光を説明するための図である。
図１２は、従来のプリズム構造体において、投影画像の周囲に迷光が生じることを説明するための図である。
【発明を実施するための最良の形態】  図１は、本実施形態のプロジェクタの光学系を示す図である。本実施形態のプロジェクタ９０Ａは、電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂと色合成プリズム４００との間に遮光手段１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂを設けた構成以外は、従来のプロジェクタ９０と同一の構成を有している。すなわち、本実施形態のプロジェクタ９０Ａは、図１に示すように、従来のプロジェクタ９０と同様に、照明光学系１００と、色分離光学系２００と、リレー光学系２４０と、反射ミラー２２０と、２つのフィールドレンズ３００Ｒ、３００Ｇと、電気光学変調装置としての３つの電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂと、色合成プリズム４００と、投写レンズ４２０とを備えている。色分離光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０、２１２を有している。リレー光学系２４０は、反射ミラー２５２、２５４、入射側レンズ２６２、リレーレンズ２６４、およびフィールドレンズ２６６を有している。
光源１１０から射出された略平行な光束は、インテグレータ光学系を構成する第１のレンズアレイ１２０によって、複数の部分光束に分割される。第１のレンズアレイ１２０の各小レンズから射出された部分光束は、第２のレンズアレイ１３０の各小レンズの近傍で光源１１０の光源像（２次光源像）が形成されるように集光される。第２のレンズアレイ１３０の近傍に形成された２次光源像から射出された部分光束は、重畳レンズ１５０によって電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂの画像形成領域上に重畳される。この結果、各電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂは、ほぼ均一に照明される。
色分離光学系２００は、２つのダイクロイックミラー２１０、２１２を備え、重畳レンズ１５０から射出される光を、赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。第１のダイクロイックミラー２１０は、照明光学系１００から射出された光束の赤色成分を透過させるとともに、青色成分と緑色成分とを反射する。第１のダイクロイックミラー２１０を透過した赤色光は、反射ミラー２２０により反射され、フィールドレンズ３００Ｒを通って赤色光用の液晶ライトバルブ３１０Ｒに達する。
第１のダイクロイックミラー２１０により反射された青色光と緑色光のうち、緑色光は第２のダイクロイックミラー２１２によって反射され、フィールドレンズ３００Ｇを通って緑色光用の電気光学装置３１０Ｇに達する。一方、青色光は、第２のダイクロイックミラー２１２を透過し、入射側レンズ２６２、反射ミラー２５２、リレーレンズ２６４、反射ミラー２５４、フィールドレンズ２６６を備えたリレー光学系２４０を通り、青色光用の電気光学装置３１０Ｂに達する。なお、青色光にリレーレンズ系が用いられているのは、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の拡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２６２に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ２６６に伝えるためである。
電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂは、与えられた画像情報（画像信号）に従って、各色光の射出光強度を変調する。
色合成プリズム４００は、３色の色光を合成してカラー画像を形成する色合成光学系としての機能を有している。色合成プリズム４００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略Ｘ字状に形成されている。これらの誘電体多層膜で構成される色光反射膜の波長選択特性により、３つの色光が合成されて、カラー画像を投写するための合成光が形成される。
色合成プリズム４００で生成された合成光は、投写レンズ４２０に導かれる。投写レンズ４２０は、この合成光をスクリーンＳ上などに投写して、カラー画像を表示する機能を有する。
上述したとおり、近年のプロジェクタにおいては、電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂの構成要素の一部と色合成プリズム４００とが一体化されたプリズム構造体５００が広く用いられるようになっている。本実施形態のプロジェクタは、このプリズム構造体の構造に特徴がある。
実施形態１
以下、本発明の実施形態１に係るプリズム構造体を、図２〜図５を参照しながら説明する。図２は、実施形態１に係るプリズム構造体の斜視図であり、図３は、実施形態１に係るプリズム構造体の分解斜視図である。
実施形態１に係るプリズム構造体５００ａは、図２および図３に示すように、３つの電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂの構成要素の一部が四角柱状の色合成プリズム４００の三方の側面（入射面）に取り付けられて一体化されている。色合成プリズム４００の電気光学装置が取り付けられていない図面後方の側面（射出面）は、投写レンズ４２０に対向している。
図３においては、緑の色光を変調する電気光学装置３１０Ｇについてのみ、その構成要素を分解して示している。他の電気光学装置３１０Ｂ、３１０Ｒも同様の構成を有しているため、ここでは、電気光学装置３１０Ｇのみに関して説明を行い、他の電気光学装置３１０Ｂ、３１０Ｒに関しては説明を省略する。電気光学装置３１０Ｇは、図示しない入射側偏光板、変調装置としての液晶パネル３１１、視野角補償板３２０、固定板３３０、射出側偏光板３４０から構成されている。
液晶パネル３１１の光入射側には、図示しない入射側偏光板が配置されており、液晶パネル３１１に入射する光の偏光方向を揃える機能を有している。入射側偏光板は、液晶パネル３１１の光入射面側に密着して設けられるか、液晶パネル３１１とは離れた位置に、単独で、もしくはガラスやサファイア等からなる透光性の部材（板状の部材やレンズ）に貼り付けられた状態で設けられる。なお、本実施形態では、電気光学装置３１０Ｇの構成要素のうち、入射側偏光板だけが、色合成プリズム４００と一体化されていない。
液晶パネル３１１は、一対の基板とその間に挟まれた液晶層とを備えており、入射した光の偏光方向を、画像情報に基づいて変調する機能を有している。液晶パネル３１１は、矩形状の枠体３１２に保持されている。この枠体３１２は、詳細な説明は省略するが、液晶パネル３１１の光入射側面の周囲と側面とを覆う第１枠体と、液晶パネル３１１の光射出側面の周囲を覆う第２枠体とで構成されている。そして、第１枠体と第２枠体とが互いに係合することによって、液晶パネル３１１が保持される。枠体３１２の四隅には、透明ピン３５０を通すピン孔３１３が設けられている。
固定板３３０は、例えば厚さが０．７ｍｍ程度の金属板で構成されている矩形状の部材である。固定板３００には、液晶パネル３１３の画像光を通過させる開口部３３１が設けられている。また、固定板３３０の下側には、位置合わせのためのガイド孔３３３が２箇所穿設されている。さらに、固定板３３０は、矩形状の射出側偏光板３４０と視野角補償板３２０とを装着する凹み３３２を備えている。
視野角補償板３２０は、凹み３３２の光入射側の面に、両面テープや接着剤によって固定される。視野角補償板３２０は、液晶パネル３１１の変調作用が光の入射角に依存するため、その依存性を緩和して、投影画像の画質を向上させるために設けられている。しかしながら、視野角補償板３２０は、電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂの変調機能に必須の構成要素ではないため、省略することも可能である。また、視野角補償板３２０を液晶パネル３１１の光入射側に設けたり、液晶パネル３１１の光入射側と光射出側の双方に設けたりすることも可能である。
射出側偏光板３４０は、液晶パネル３１１によって変調された光から、特定の偏光方向の光のみを選択して透過させる機能を有しており、凹み３３２の光射出側の面に、両面テープや接着剤によって固定される。
なお、本実施形態（実施形態２も同様）では、視野角補償板３２０と射出側偏光板３４０とを固定板３３０に貼り付けて固定しているが、これらを、固定板３３０と他の固定板との間に挟んで固定するようにしてもよい。また、視野角補償板３２０や射出側偏光板３４０は、必ずしも固定板３３０に固定しなければならないわけではなく、液晶パネル３１１と遮光手段（後述する遮光板１０や印刷層２０）との間に、何らかの方法によって固定されていればよい。
遮光手段としての遮光板１０は、本実施形態のプロジェクタの特徴部分である。図４Ａは遮光板１０の平面図である。この遮光板１０は、例えば打ち抜きで製造されている厚さ０．３ｍｍ程度の金属板で構成された枠状体１２である。枠状体１２は、色合成プリズム４００の側面の外縁とほぼ同じ矩形状であり、中心部に矩形状の開口部１３が穿設されている。
また、遮光板１０には、開口部１３の上側の横幅をほぼ３等分するような２箇所の位置に上端縁から垂直方向に開口部１３に向かうスリット１４が穿設されている。さらに、開口部１３の下側中央には、下端縁から上側の開口部１３に垂直方向に向かうスリット１５が穿設されている。下側のスリット１５の両側には位置合わせのためのガイド孔１６がそれぞれ一つずつ穿設されている。これらのスリット１４、１５は、遮光板１０が色合成プリズム４００に接着剤で接合された状態で、色合成プリズム４００を構成するガラスと遮光板１０を構成する金属との間の熱膨張率の違いから生じる熱応力を、遮光板１０の変形によって吸収するために設けられている。つまり、ガラスよりも金属の方が熱膨張率が大きいため、プロジェクタ内部の温度が上昇すると、遮光板１０に応力がかかる。スリット１４、１５が存在しない場合、その応力は、遮光板１０とプリズム４００との間の接着剤で吸収するしかなく、結果、遮光板１０がプリズム４００の入射面に対して回転してしまったり、接着剤がその応力に耐え切れなくなって剥がれたりしてしまう可能性がある。一方、スリット１４、１５を設けておけば、スリット１４、１５付近が撓むことによってその応力を吸収することが可能となり、接着剤にかかる負担を低減することができる。その結果、遮光板１０とプリズム４００との接合位置がずれるのを防止することができる。
次に、色合成プリズム４００に、電気光学装置３１０Ｇの入射側偏光板以外の構成要素を取り付ける方法の一例について説明する。まず、固定板３３０に、射出側偏光板３４０と視野角補償板３２０をそれぞれ両面テープ等で貼り付ける。その後、遮光板１０を固定板３３０に射出側偏光板３４０を挟んでそれぞれのガイド孔１６、３３３を合わせて接着剤を用いて接着する。その後、遮光板１０を色合成プリズム４００の入射面に接着する。その後、電気光学装置３１０Ｇを固定板３３０に位置合わせして、電気光学装置３１０Ｇの枠体３１２の四隅に設けられているそれぞれのピン孔３１３に紫外線硬化型の接着剤を先端面に塗布した透明ピン３５０を挿入する。その後、透明ピン３５０の先端を固定板３３０に当接させ、弱い紫外線を透明ピン３５０を介して透明ピン３５０の先端に塗布された接着剤を仮硬化させる。その後、次に電気光学装置３１０Ｇに光を当て、投影画像を見ながら電気光学装置３１０Ｇの位置合わせをした後、強い紫外線を照射して透明ピン３５０を下固定板３３０に接着する。以上の方法によって、電気光学装置３１０Ｇを色合成プリズム４００に取り付けて、図２および図３に示すようなプリズム構造体を製造することができる。
次に、本実施形態の遮光板１０の機能について図５を参照して説明する。図５は、液晶パネル３１１、視野角補償板３２０、固定板３３０、射出側偏光板３４０等によって構成されるプリズム構造体５００ａの作用説明図である。なお、図面の下側に示されるべき透明ピン３５０は図面を簡略にするため省略してある。
射出側偏光板３４０は、偏光フィルム３４１をガラスやサファイア等からなる透光性基板３４２に貼り付けた構造を有している。先に図１１を用いて説明したように、投影画像の周囲の線状の迷光７０は、透光性基板３４２の端部から射出する光のうち一部の光Ｘ１が投写レンズにより取り込まれてスクリーン上に到達してしまうことによって生じる。しかしながら、本実施形態では、射出側偏光板３４０と色合成プリズム４００との間に遮光板１０を配置しているため、図５の破線で示すように、投影画像の周囲に線状の迷光７０を生じさせていた光Ｘ１が、遮光板１０で効果的に遮断されることがわかる。
また、視野角補償板３２０も視野角補償フィルム３２１を透光性基板３２２に貼り付けた構造を有している。視野角補償板３２０についても、射出側偏光板３４０の場合と同様に、透光性基板３２２の端部から射出光のうち、一部の光Ｘ３が投写レンズに取り込まれてスクリーン上に到達してしまう可能性がある。しかしながら、本実施形態では、視野角補償板３２０と色合成プリズム４００との間に遮光板１０を配置しているため、図５のこのような光Ｘ３をも、遮光板１０で効果的に遮断することが可能であることがわかる。
さらに、先に図１１を用いて説明したように、投影画像の周囲のスポット状の迷光７２は、透明ピン３５０の側面から射出される光のうち一部の光Ｘ２が投写レンズに取り込まれてスクリーン上に到達してしまうことによって生じる。しかしながら、本実施形態では、液晶パネル３１１と色合成プリズム４００との間に遮光板１０を配置しているため、図５の破線で示すように、投影画像の周囲にスポット状の迷光７２を生じさせていた光Ｘ１も、遮光板１０で効果的に遮断されることがわかる。
さらに、液晶パネル３１１の画像形成領域、固定板３３０の開口部３３１、射出側偏光板３４０の外形の大小関係について説明する。
本実施形態では、遮光板１０の開口部１３は、液晶パネル３１１の画像形成領域よりも大きく、固定板３３０の開口部３３１よりも小さく、射出側偏光板３４０の外形よりも小さく構成されている。
すなわち、液晶パネル３１１の画像形成領域の、光の進行方向（ｚ軸方向）に直交する２軸方向（ｘ軸方向、ｙ軸方向）のうち少なくとも一方の方向の長さをｄ１、射出側偏光板３４０の外形の、前記少なくとも一方の方向の長さをｄ２、遮光板１０の開口部１３の、前記少なくとも一方の方向の長さをｄ３、としたとき、本実施形態では、ｘ軸方向、ｙ軸方向の双方で、ｄ１＜ｄ３＜ｄ２の関係が成立していることになる。しかし、この関係は、必ずしも、ｘ軸方向およびｙ軸方向の双方で成立している必要はない。
図３からわかるように、本実施形態では、射出側偏光板３４０の外形のｙ軸方向の長さは透明ピン３５０の存在により制限されるのに対して、ｘ軸方向の長さは透明ピン３５０の影響を受けることなく、ある程度延長することが可能である。よって、射出側偏光板３４０の外形のｘ軸方向の長さは、迷光の影響が無視できるぐらいの長さに設定することも可能であり、この場合、ｘ軸方向の長さに上記の関係を成立させる必要はない。
また、上記の関係がｘ軸方向およびｙ軸方向のうちいずれかの方向だけで成立していればよい場合は、図４Ａのような枠状体１２で構成された遮光板１０の代わりに、図４Ｂに示すように、２つの部品１２Ａ、１２Ｂによって構成された遮光板１０Ａを採用してもよい。
なお、通常、射出側偏光板３４０と遮光板１０とはかなり近接した状態で配置されることが多いため、長さｄ２とｄ３が一致していても、迷光を除去することが可能である。よって、ｄ１＜ｄ３≦ｄ２の関係が成立すればよいことになる。
また、液晶パネル３１１と色合成プリズム４００との間に、射出側偏光板３４０以外の板状の光学要素が設けられ、これが線状の迷光７０の原因となることもあり得る。この場合は、ｄ２をそのような板状の光学要素の、前記少なくとも一方の方向の長さに置き換えればよい。線状の迷光７０の原因となり得る射出側偏光板３４０以外の板状の光学要素としては、先に説明した視野角補償板３２０、位相差板、射出側偏光板３４０の光吸収に伴う発熱を軽減する目的で液晶パネル３１１と射出側偏光板３４０との間に設けられる前偏光板などが挙げられる。
以上のように、本実施形態によれば、遮光板１０を、液晶パネル３１１と色合成プリズム４００との間に配置することにより、画像光の周囲からの光Ｘ１あるいはＸ２を発生直後の段階で遮断することができ、その結果、色合成プリズム４００ひいては投写レンズ４２０へこのような光が入射してしまうのを効果的に防止することができる。
このため、本実施形態においては、従来のプリズム構造体を構成する部品には変更を要さず単に遮光板１０を追加するだけのわずかなコスト負担で、効果的に迷光を遮断することができる。
特に、プロジェクタ９０Ａはインテグレータ光学系を採用しているため、画像光の周囲からの線状の迷光およびスポット状の迷光の発生が特に顕著なものとなりやすい。しかし、本実施形態によれば、このようなプロジェクタであっても、画像光の周囲からの線状の迷光やスポット状の迷光を効果的に遮断して画像品質を向上させることができる。
なお、本実施形態では遮光板１０として金属板を用いていたが、遮光板１０は、金属以外の材料で構成されていても構わない。例えば、ガラスのような透光性部材に遮光性の膜を蒸着等によって形成したものや、樹脂板などであっても良い。つまり、遮光性を備えた枠状の板状部材であれば良い。ただし、厚みを薄くし易いことや、コストならびに強度の面で、本実施形態のような金属板が最も好ましい。
実施形態２
次に、本発明の実施形態２に係るプリズム構造体を、図６および図７を参照しながら説明する。図６は、実施形態２に係るプリズム構造体に用いられる印刷層の一例を示す斜視図である。図７は、実施形態２に係るプリズム構造体の作用説明図である。なお、図７において、図面の下側に示されるべき透明ピン３５０は図面を簡略にするため省略してある。
実施形態１に係るプリズム構造体５００ａでは、遮光手段として枠状の金属板からなる遮光板１０を用いていたが、実施形態２に係るプリズム構造体５００ｂでは、遮光板１０の代わりに、色合成プリズム４００の側面（入射面）に設けられた印刷層２０を遮光手段として設けている。それ以外の点に関しては、実施形態１に係るプリズム構造体５００ａと同様である。本実施形態の説明やその図面において、実施形態１と共通する構成要素については、実施形態１の説明や図面で用いたのと同様の符号を用いる。印刷層２０は、液晶パネル３１１の画像形成領域よりごくわずかに大きい矩形の開口部２３を有する枠状に形成されている。枠の外周は、色合成プリズム４００の光入射面の外周とほぼ一致している。
印刷層２０は、例えばアクリル系の黒インクを用いて、厚手の印刷を形成できるスクリーン印刷方法を用いて形成することができる。例えばアクリル系の黒インキをスクリーン印刷で０．０３ｍｍの厚さで形成した印刷層２０は、十分な遮光性を示し、投影画像の周囲に生じる線状の迷光７０や、スポット状の迷光７２を除去することができる。
このように、印刷層２０を液晶パネル３１１と色合成プリズム４００との間に配置することによっても、実施形態１と同様に、画像光の周囲からの光Ｘ１あるいはＸ２を効果的に遮断することが可能である。また、実施形態２の印刷層２０は、色合成プリズム上に精度よく形成することが可能である。さらに、遮光手段の形成を印刷で行うことで、部品点数を少なくして製造コストを安価なものにすることができる。
なお、実施形態２においても、液晶パネル３１１の画像形成領域の、光の進行方向（ｚ軸方向）に直交する２軸方向（ｘ軸方向、ｙ軸方向）のうち少なくとも一方の方向の長さｄ１、射出側偏光板３４０など板状の光学要素の外形の、前記少なくとも一方の方向の長さｄ２、印刷層２０の開口部２３の、前記少なくとも一方の方向の長さｄ３については、先に実施形態１で説明したのと同様の関係が成立している。ｘ軸方向、ｙ軸方向の少なくとも一方だけで成立していればよいことも同様である。
この関係がｘ軸方向、ｙ軸方向の一方だけで成立していればよい場合には、枠状の印刷層２０の代わりに、２つの印刷層を形成するようにしてもよい。すなわち、ｘ軸方向で上記関係が成立する必要がある場合には、ｙ軸方向に沿ったストライプ状の印刷層を２つ形成すればよく、ｙ軸方向で上記関係が成立する必要がある場合には、ｘ軸方向に沿ったストライプ状の印刷層を２つ形成すればよい（図６Ｂ参照）。
本実施形態では、遮光手段として印刷層２０を用いたが、これに限られるものではなく、例えば、金属の蒸着膜や、遮光フィルム等を用いてもよい。つまり、遮光層として機能するものであれば良い。
本発明は、上記した各実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、遮光手段１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂを、同じ構成の遮光板１０や印刷層２０によって構成していたが、遮光手段１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは、互いに異なる構成であっても良い。例えば、遮光手段１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの一部を図４Ａに示した遮光板１０とし、それ以外を図４Ｂに示した遮光板１０Ａとしても良い。また、一部を第１実施形態の遮光板１０によって構成し、それ以外を第２実施形態の印刷層２０で構成しても良い。
上記実施形態では、電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂを構成する要素のうち、入射側偏光板以外の構成要素を色合成プリズム４００に取り付けていたが、本発明は、電気光学装置の構成要素を色合成プリズムに取り付けないプロジェクタにも適用可能である。また、電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂの構成要素の一部を色合成プリズム４００に取り付ける場合は、少なくとも変調装置（上記実施形態では液晶パネル３１１）を取り付けることが好ましい。変調装置を色合成プリズムに取り付けることによって、投影画像に特に影響を及ぼす変調装置、色合成プリズム、投写レンズの位置関係を保持し易くなり、その結果、画像品質を保持し易くなるからである。
上記実施形態では、３つの液晶パネル３１１を用いていたが、変調装置の数はこれに限られない。本発明は、変調装置を２つ以上有するプリズム構造体やプロジェクタに適用することが可能である。
プロジェクタには、投影画像を観察する側から投写を行うものと、投影画像を観察する側とは反対側から投写を行ういわゆるリアプロジェクタとがあるが、本発明は、いずれのタイプにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】  本発明のプリズム構造体によれば、画像光の周囲からの迷光が色合成プリズムに入射されるのを防止できるため、このプリズム構造体をプロジェクタに用いることによって、プロジェクタからの投影画像の周囲に発生していた迷光をなくし画像品質を向上させることができる。
本発明のプロジェクタによれば、画像光の周囲からの迷光が色合成プリズムに入射されるのを防止できるため、投影画像の周囲に発生していた迷光をなくし画像品質を向上させることができる。
【図１】
2004012007.tif 000003
【図２】
2004012007.tif 000004
【図３】
2004012007.tif 000005
2004012007.tif 000006
【図５】
2004012007.tif 000007
2004012007.tif 000008
【図７】
2004012007.tif 000009
【図８】
2004012007.tif 000010
【図９】
2004012007.tif 000011
【図１０】
2004012007.tif 000012
【図１１】
2004012007.tif 000013
【図１２】
2004012007.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成16年11月15日(2004.11.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの色光を変調する複数の変調装置と前記複数の変調装置で変調された光を合成する色合成プリズムとが一体化されたプリズム構造体であって、
前記変調装置と前記色合成プリズムとの間に、中央に開口部を有する遮光手段が配置され、
前記遮光手段は、画像光を前記開口部から通過させるとともに、前記画像光の周囲からの光を遮断することを特徴とするプリズム構造体。
【請求項２】
請求項１に記載のプリズム構造体において、
前記変調装置と前記色合成プリズムとの間には、板状の光学要素が設けられ、
前記遮光手段は、前記板状の光学要素と前記色合成プリズムとの間に配置されることを特徴とするプリズム構造体。
【請求項３】
請求項２に記載のプリズム構造体において、
前記変調装置の画像形成領域の、光の進行方向に直交する２軸方向のうち少なくとも一方の方向の長さをｄ１、前記板状の光学要素の外形の、前記少なくとも一方の方向の長さをｄ２、前記遮光手段の開口部の、前記少なくとも一方の方向の長さをｄ３、としたとき、ｄ１＜ｄ３≦ｄ２の関係が成立していることを特徴とするプリズム構造体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のプリズム構造体において、前記遮光手段は枠状の板状部材からなることを特徴とするプリズム構造体。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載のプリズム構造体において、前記遮光手段は一対の板状部材からなることを特徴とするプリズム構造体。
【請求項６】
請求項４または５に記載のプリズム構造体において、前記板状部材には外縁から前記開口部に向かうスリットが設けられていることを特徴とするプリズム構造体。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれかに記載のプリズム構造体において、前記板状部材は前記色合成プリズムに接合されていることを特徴とするプリズム構造体。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれかに記載のプリズム構造体において、前記遮光手段は前記色合成プリズムの入射面上に設けられた遮光層であることを特徴とするプリズム構造体。
【請求項９】
複数の色光をそれぞれ変調する複数の変調装置と、前記複数の変調装置により変調された光を合成する色合成プリズムと、この色合成プリズムにより合成された光を投写する投写レンズとを備えたプロジェクタにおいて、
前記変調装置と前記色合成プリズムとの間に、中央に開口部を有する遮光手段が配置され、
前記遮光手段は、画像光を前記開口部から通過させるとともに、前記画像光の周囲からの光を遮断することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１０】
請求項９に記載のプロジェクタにおいて、
前記変調装置と前記色合成プリズムとの間には、板状の光学要素が設けられ、
前記遮光手段は、前記板状の光学要素と前記色合成プリズムとの間に配置されることを特徴とするプリズム構造体。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプリズム構造体において、
前記変調装置の画像形成領域の、光の進行方向に直交する２軸方向のうち少なくとも一方の方向の長さをｄ１、前記板状の光学要素の外形の、前記少なくとも一方の方向の長さをｄ２、前記遮光手段の開口部の、前記少なくとも一方の方向の長さをｄ３、としたとき、ｄ１＜ｄ３≦ｄ２の関係が成立していることを特徴とするプリズム構造体。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、前記遮光手段は枠状の板状部材からなることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１３】
請求項９〜１１のいずれかに記載のプリズム構造体において、前記遮光手段は一対の板状部材からなることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載のプロジェクタにおいて、前記板状部材には外縁から前記開口部に向かうスリット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１５】
請求項１２〜１４のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、前記板状部材は前記色合成プリズムに接合されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１６】
請求項９〜１１のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、前記遮光手段は色合成プリズムの入射面上に設けられた遮光層であることを特徴とするプロジェクタ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタに用いられるプリズム構造体およびプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、プロジェクタの一般的な光学系を示す図である。図面や以下の説明において、ｚ軸は、光の進行方向に沿った軸（光学系を構成する一連の光学要素によって形成される光軸）を示すものとする。また、ｘ軸とｙ軸は、いずれもｚ軸に垂直で、かつ、互いに直交する軸を示すものとする。図８に示すように、プロジェクタ９０は、光源１１０から射出された光を色分離光学系２００によって赤、緑および青の３つの色光に分離し、それぞれの色光を３つの電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂによって変調し、色合成プリズム４００によって合成し、この合成光を投写レンズ４２０を介してスクリーンＳ上などに投写する。このプロジェクタ９０においては、近年、電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂの構成要素の一部と色合成プリズム４００とが一体化されたプリズム構造体５００が広く用いられるようになっている。
【０００３】
図９は、従来のプリズム構造体５００の斜視図であり、図１０は、従来のプリズム構造体５００を示す分解斜視図である。図９および図１０に示すように、プリズム構造体５００は、３つの電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂの構成要素の一部が四角柱状の色合成プリズム４００の三方の側面に取り付けられて一体化された構造を有している。色合成プリズム４００の電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂが取り付けられていない図面後方の射出面は投写レンズ４２０に対向している。
【０００４】
図１０においては、電気光学装置３１０Ｇについてのみ、その構成要素を分解して示しているが、他の電気光学装置３１０Ｂ、３１０Ｒについても同様の構成になっている。電気光学装置３１０Ｇは、図示しない入射側偏光板（液晶パネル３１１の光入射側に配置されている）、液晶パネル３１１、視野角補償板３２０、固定板３３０、射出側偏光板３４０から構成されている。これらの構成要素のうち、入射側偏光板以外の構成要素が色合成プリズム４００に取り付けられて一体化されている。液晶パネル３１１を保持する矩形状の枠体３１２の四隅には、透明ピン３５０を通すピン孔３１３が設けられている。
【０００５】
固定板３３０は、例えば厚さが０．７ｍｍ程度の金属板で構成されている矩形状の部材である。固定板３３０には、液晶パネルを通過した画像光を通す開口部３３１が設けられ、矩形状の射出側偏光板３４０と視野角補償板３２０とを装着する凹み３３２を備えている。また、固定板３３０の下側には、位置決め用のガイド孔３３３が２箇所穿設されている。
【０００６】
このプロジェクタ９０は、現在、会議やディスカッションなどでパーソナルコンピュータの画面をスクリーン上などに投写表示するいわゆるデータプロジェクタとしての用途に広く用いられている。このデータプロジェクタは、明るい部屋でも投写表示が明瞭になるように高輝度の光を投写することができるようになっている。
【０００７】
このような用途に対し、近年、各家庭やミニシアターなどで映画や音楽ライブの画面をスクリーン上などに投写表示するいわゆるホームシアタープロジェクタとしての用途も広がってきている。このホームシアタープロジェクタは、通常は暗くした室内で投写表示を行うものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、明るい部屋で用いられているいわゆるデータプロジェクタを暗い室内で使用すると、様々な不都合が生じる。その一つに、投影画像の周囲に漏れる迷光の存在がある。投影画像の周囲に漏れる迷光は、明るい部屋でプロジェクタを用いる際には目立たないのであるが、暗い部屋でプロジェクタを用いるようになるとよく目立つようになり非常に目障りになってくる。
【０００９】
そこで、本発明は、投影画像の周囲に迷光を生じさせないプロジェクタを構成することができるプリズム構造体を提供することを目的とする。さらにまた、本発明は、投影画像の周囲に迷光を生じさせない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】
【００１０】
本発明者らは、上記目的を達成するため、プロジェクタから投写される投影画像の周囲に生じる迷光の発生原因を徹底的に調査した。図１１は、プロジェクタからの投影画像の周囲に投写される迷光を説明するための図である。この調査の結果、投影画像Ｐの周囲に生じる迷光には、図１１に示すように、線状の迷光７０とスポット状の迷光７２とが含まれることが判明した。
【００１１】
本発明者らの調査解析の結果、このうち線状の迷光７０は、図１２に示すように、射出側偏光板３４０の端部から射出する光のうち一部の光Ｘ１が投写レンズに取り込まれてスクリーン上に到達してしまうことに起因することが判明した。このような光Ｘ１が発生する原因は、いくつか考えられる。例えば、液晶パネル３１１から射出する光やそれ以外の箇所、例えば透明ピン３５０から侵入した光の一部が、偏光板３４０の端部に照射されて散乱することによって発生すると考えられる。なお、一般的には、射出側偏光板３４０は、偏光フィルム３４１と、それが貼り付けられている透光性基板３４２とによって構成されることが多く、この場合、散乱光は、透光性基板３４２の端部で発生する。また、光Ｘ１は、透光性基板３４２を通過する光の一部が透光性基板３４２の内面で反射され、透光性基板３４２がいわば光の伝送路として機能し、その端面から光が射出されてしまうことよっても発生すると考えられる。なお、以上述べた現象は、射出側偏光板３４０のみならず、視野角補償板３２０においても発生する可能性がある。
【００１２】
また、投影画像の周囲に生じる迷光のうちスポット状の迷光７２は、透明ピン３５０の側面から射出する光のうち一部の光Ｘ２が投写レンズに取り込まれてスクリーン上に到達してしまうことに起因することが判明した。このような光Ｘ２が発生する原因も、いくつか考えられる。例えば、透明ピン３５０の光入射側端面に照射された光が透明ピン３５０の内面で反射され、その一部が透明ピン３５０の側面から射出されてしまうことによって発生すると考えられる。また、透明ピン３５０の側面に照射された光が投写レンズの方向へ反射されたり、透明ピン３５０の側面のある位置から入射して他の位置から射出したりすることによっても発生すると考えられる。
【００１３】
そして、このような迷光の発生は、光源からの光を複数の部分光束に分割して、これらの部分光束を変調装置（図１２では液晶パネル３１１）上に重畳させる、いわゆるインテグレータ光学系を採用したプロジェクタにおいて、特に顕著な問題となる。
【００１４】
インテグレータ光学系を採用していないプロジェクタでは、照明光としてある程度角度の揃った光を用いることができるので、比較的容易に迷光の発生を回避することが可能である。照明光の角度がある程度揃っていれば、変調装置を照明する光束の断面を変調装置の画像形成領域とほぼ等しい大きさにして、かつ、変調装置に対してほぼ平行な状態で照明光を入射させることは容易である。このようにすれば、射出側偏光板３４０、あるいは偏光フィルム３４１が貼り付けられている透光性基板３４２、視野角補償板３２０など、板状の光学要素の端部や、透明ピン３５０に光が照射される可能性は低くなる。
【００１５】
これに対して、インテグレータ光学系を採用した場合、その原理上、変調装置を照明する光は様々な角度を持つことになり、その角度を揃えることはほとんど不可能である。その結果、射出側偏光板３４０、あるいは偏光フィルム３４１が貼り付けられている透光性基板３４２、視野角補償板３２０など、板状の光学要素の端部や、透明ピン３５０に光が照射されやすい状態となってしまい、また、その現象を回避することも困難になってしまう。
【００１６】
本発明においては、このような知見をもとに、光源からの色光を変調する複数の変調装置と、前記複数の変調装置によって変調された色光を合成する色合成プリズムとの間に、画像光の周囲からの光を遮断するための遮光手段を配置したところ、上記した線状の迷光７０や、スポット状の迷光７２を効果的に除去することに成功したものである。
【００１７】
すなわち、本発明のプリズム構造体は、光源からの色光を変調する複数の変調装置と前記複数の変調装置で変調された光を合成する色合成プリズムとが一体化されたプリズム構造体であって、前記変調装置と前記色合成プリズムとの間に、中央に開口部を有する遮光手段が配置され、前記遮光手段は、画像光を前記開口部から通過させるとともに、前記画像光の周囲からの光を遮断することを特徴とするものである。本発明のプリズム構造体は、このような遮光手段を設けたことにより、線状の迷光やスポット状の迷光を効果的に除去することができるのである。
【００１８】
なお、本発明において「画像光」とは、投影画像を形成する光のことである。すなわち、変調装置の有効画像領域に入射して変調される光のうち、投影画像の形成に利用される光のことである。また、本発明において、「画像光の周囲からの光」とは、投影画像の周囲に迷光を生じさせてしまう光のことである。すなわち、投影画像の形成に利用されない光のうち、投写レンズに取り込まれて上述した線状の迷光やスポット状の迷光として視認されてしまうような光Ｘ１あるいはＸ２のことである。
【００１９】
なお、図９、図１０および図１２に示した従来技術において、液晶パネル３１１を色合成プリズム４００に固定するための固定板３３０によっても、画像光の周囲からの光を若干遮断できる可能性がある。
【００２０】
しかしながら、射出側偏光板３４０を凹み３３２に装着するために、固定板３３０の開口部３３１を液晶パネル３１１の画像形成領域よりもかなり大きく形成せざるを得ない。なぜならば、射出側偏光板３４０の外形は、液晶パネル３１１との位置合わせのためのマージンを取るため、液晶パネル３１１の画像形成領域よりもかなり大きく形成されているからである。そのため、透明ピン３５０の側面から射出する光に起因するスポット状の迷光（図１１の符号７２）は、固定板３３０によってはほとんど除去しきれない。
【００２１】
また、この固定板３３０は、射出側偏光板３４０の光入射面側に配置されているため、射出側偏光板３４０の端部、あるいは偏光フィルム３４１が貼り付けられている透光性基板３４２の端部から射出する光に起因する線状の迷光（図１１の符号７０）を除去することもできない。すなわち、固定板３３０には、画像光の周囲からの光を遮断する機能は存在しない。
【００２２】
本発明のプリズム構造体においては、前記変調装置と前記色合成プリズムとの間には、板状の光学要素が設けられ、前記遮光手段は、前記板状の光学要素と前記色合成プリズムとの間に配置されることが好ましい。このようにすれば、線状の迷光７０をより確実に除去することが可能となる。
【００２３】
さらに、このとき、前記変調装置の画像形成領域の、光の進行方向に直交する２軸方向のうち少なくとも一方の方向の長さをｄ１、前記板状の光学要素の外形の、前記少なくとも一方の方向の長さをｄ２、前記遮光手段の開口部の、前記少なくとも一方の方向の長さをｄ３、としたとき、ｄ１＜ｄ３≦ｄ２の関係が成立していることが好ましい。
【００２４】
このような関係が成立している場合、すなわち、遮光手段の開口部が、変調装置の画像形成領域よりも大きく板状の光学要素の外形と同じか小さく構成されている場合には、図５に示したように、板状の光学要素（この場合は、射出側偏光板３４０や視野角補償板３２０）の端部から射出する光Ｘ１や透明ピン３５０の側面から射出する光Ｘ２が投写レンズにより取り込まれてスクリーン上に到達してしまうことを効果的に遮断することができ、線状の迷光とスポット状の迷光とをより効果的に除去することができることになる。
【００２５】
本発明のプリズム構造体において、前記遮光手段は、枠状の板状部材もしくは一対の板状部材で構成することが好ましい。このように、遮光板を枠状もしくは一対の板状部材とすることにより、従来の構成を変更することなく、容易に迷光の除去を実現できる。より確実に迷光の除去ができる、部品点数が少ない、変調装置やプリズムとの位置合わせが容易である、という点では、枠状の板状部材を用いた方が良い。しかし、迷光の影響が、光の進行方向に直交する２軸方向のうち少なくとも一方の方向でしか生じない場合は、板状部材が枠状である必要は無く、一対の板状部材によって迷光の除去を実現できる。また、枠状の板状部材は、どのような材料で構成されていても構わないが、例えば、金属板、樹脂板、ガラスのような透光性部材に遮光性の膜を蒸着等によって形成したものが挙げられる。中でも、厚みを薄くし易いことや、コストならびに強度の面で、金属板が最も好ましい。
【００２６】
本発明のプリズム構造体においては、前記板状部材には外縁から前記開口部に向かうスリットが設けられていることが好ましい。このように構成することにより、板状部材にかかる応力を、板状部材のスリット付近の変形によって吸収することが可能となる。よって、板状部材を構成する材料と熱膨張率が異なる材料からなる他の部品と、板状部材とが接合されている場合、これらの熱膨張率の違いによって板状部材に発生する応力を、スリット付近が撓むことによって吸収することが可能となる。よって、当該他の部品と板状部材との接合位置がずれるのを防止することができる。
【００２７】
本発明のプリズム構造体においては、前記板状部材は前記色合成プリズムに接合されていることが好ましい。このように構成することにより、遮光手段と色合成プリズムとを正確な位置に維持することができる。
【００２８】
本発明のプリズム構造体においては、前記遮光手段として、前記色合成プリズムの入射面上に設けられた遮光層を用いることも好ましい。このように構成することにより、遮光手段を色合成プリズム上に精度よく形成することが可能となる。さらに、部品点数を少なくして製造コストを安価なものにすることができる。なお、このような遮光層は、印刷層、金属の蒸着膜などによって実現可能である。
【００２９】
本発明のプロジェクタは、複数の色光をそれぞれ変調する複数の変調装置と、前記複数の変調装置により変調された光を合成する色合成プリズムと、この色合成プリズムにより合成された光を投写する投写レンズとを備えたプロジェクタにおいて、前記変調装置と前記色合成プリズムとの間に、中央に開口部を有する遮光手段が配置され、前記遮光手段は、画像光を前記開口部から通過させるとともに、前記画像光の周囲からの光を遮断することを特徴とする。
【００３０】
このため、本発明のプロジェクタにおいては、上記した遮光手段を設けたことにより、プリズム構造体で説明したのと同様の理由により、線状の迷光やスポット状の迷光を効果的に除去することができる。
【００３１】
本発明のプロジェクタにおいては、前記変調装置と前記色合成プリズムとの間には、板状の光学要素が設けられ、前記遮光手段は、前記板状の光学要素と前記色合成プリズムとの間に配置されることが好ましい。このようにすれば、線状の迷光７０をより確実に除去することが可能となる。
【００３２】
さらに、このとき、前記変調装置の画像形成領域の、光の進行方向に直交する２軸方向のうち少なくとも一方の方向の長さをｄ１、前記板状の光学要素の外形の、前記少なくとも一方の方向の長さをｄ２、前記遮光手段の開口部の、前記少なくとも一方の方向の長さをｄ３、としたとき、ｄ１＜ｄ３≦ｄ２の関係が成立していることが好ましい。
【００３３】
このように構成することにより、プリズム構造体で説明したのと同様の理由により、線状の迷光やスポット状の迷光をより効果的に除去することができる。
【００３４】
本発明のプロジェクタにおいて、前記遮光手段は、枠状の板状部材もしくは一対の板状部材で構成することが好ましい。このように、遮光板を枠状もしくは一対の板状部材とすることにより、従来の構成を変更することなく、容易に迷光の除去を実現できる。より確実に迷光の除去ができる、部品点数が少ない、変調装置やプリズムとの位置合わせが容易である、という点では、枠状の板状部材を用いた方が良い。しかし、迷光の影響が、光の進行方向に直交する２軸方向のうち少なくとも一方の方向でしか生じない場合は、板状部材が枠状である必要は無く、一対の板状部材によって迷光の除去を実現できる。また、枠状の板状部材は、どのような材料で構成されていても構わないが、例えば、金属板、樹脂板、ガラスのような透光性部材に遮光性の膜を蒸着等によって形成したものが挙げられる。中でも、厚みを薄くし易いことや、コストならびに強度の面で、金属板が最も好ましい。
【００３５】
本発明のプロジェクタにおいては、前記板状部材には外縁から前記開口部に向かうスリットが設けられていることが好ましい。このように構成することにより、板状部材にかかる応力を、板状部材のスリット付近の変形によって吸収することが可能となる。よって、板状部材を構成する材料と熱膨張率が異なる材料からなる他の部品と、板状部材とが接合されている場合、これらの熱膨張率の違いによって板状部材に発生する応力を、スリット付近が撓むことによって吸収することが可能となる。よって、当該他の部品と板状部材との接合位置がずれるのを防止することができる。
【００３６】
本発明のプロジェクタにおいては、前記板状部材は前記色合成プリズムに接合されていることが好ましい。このように構成することにより、遮光手段と色合成プリズムとを正確な位置に維持することができる。
【００３７】
本発明のプロジェクタにおいては、前記遮光手段として、前記色合成プリズムの入射面上に設けられた遮光層を用いることも好ましい。このように構成することにより、遮光手段を色合成プリズム上に精度よく形成することが可能となる。さらに、部品点数を少なくして製造コストを安価なものにすることができる。なお、このような遮光層は、印刷層、金属の蒸着膜などによって実現可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
図１は、本実施形態のプロジェクタの光学系を示す図である。本実施形態のプロジェクタ９０Ａは、電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂと色合成プリズム４００との間に遮光手段１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂを設けた構成以外は、従来のプロジェクタ９０と同一の構成を有している。すなわち、本実施形態のプロジェクタ９０Ａは、図１に示すように、従来のプロジェクタ９０と同様に、照明光学系１００と、色分離光学系２００と、リレー光学系２４０と、反射ミラー２２０と、２つのフィールドレンズ３００Ｒ、３００Ｇと、電気光学変調装置としての３つの電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂと、色合成プリズム４００と、投写レンズ４２０とを備えている。色分離光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０、２１２を有している。リレー光学系２４０は、反射ミラー２５２、２５４、入射側レンズ２６２、リレーレンズ２６４、およびフィールドレンズ２６６を有している。
【００３９】
光源１１０から射出された略平行な光束は、インテグレータ光学系を構成する第１のレンズアレイ１２０によって、複数の部分光束に分割される。第１のレンズアレイ１２０の各小レンズから射出された部分光束は、第２のレンズアレイ１３０の各小レンズの近傍で光源１１０の光源像（２次光源像）が形成されるように集光される。第２のレンズアレイ１３０の近傍に形成された２次光源像から射出された部分光束は、重畳レンズ１５０によって電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂの画像形成領域上に重畳される。この結果、各電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂは、ほぼ均一に照明される。
【００４０】
色分離光学系２００は、２つのダイクロイックミラー２１０、２１２を備え、重畳レンズ１５０から射出される光を、赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。第１のダイクロイックミラー２１０は、照明光学系１００から射出された光束の赤色成分を透過させるとともに、青色成分と緑色成分とを反射する。第１のダイクロイックミラー２１０を透過した赤色光は、反射ミラー２２０により反射され、フィールドレンズ３００Ｒを通って赤色光用の液晶ライトバルブ３１０Ｒに達する。
【００４１】
第１のダイクロイックミラー２１０により反射された青色光と緑色光のうち、緑色光は第２のダイクロイックミラー２１２によって反射され、フィールドレンズ３００Ｇを通って緑色光用の電気光学装置３１０Ｇに達する。一方、青色光は、第２のダイクロイックミラー２１２を透過し、入射側レンズ２６２、反射ミラー２５２、リレーレンズ２６４、反射ミラー２５４、フィールドレンズ２６６を備えたリレー光学系２４０を通り、青色光用の電気光学装置３１０Ｂに達する。なお、青色光にリレーレンズ系が用いられているのは、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の拡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２６２に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ２６６に伝えるためである。
【００４２】
電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂは、与えられた画像情報（画像信号）に従って、各色光の射出光強度を変調する。
【００４３】
色合成プリズム４００は、３色の色光を合成してカラー画像を形成する色合成光学系としての機能を有している。色合成プリズム４００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略Ｘ字状に形成されている。これらの誘電体多層膜で構成される色光反射膜の波長選択特性により、３つの色光が合成されて、カラー画像を投写するための合成光が形成される。
【００４４】
色合成プリズム４００で生成された合成光は、投写レンズ４２０に導かれる。投写レンズ４２０は、この合成光をスクリーンＳ上などに投写して、カラー画像を表示する機能を有する。
【００４５】
上述したとおり、近年のプロジェクタにおいては、電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂの構成要素の一部と色合成プリズム４００とが一体化されたプリズム構造体５００が広く用いられるようになっている。本実施形態のプロジェクタは、このプリズム構造体の構造に特徴がある。
【００４６】
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１に係るプリズム構造体を、図２〜図５を参照しながら説明する。図２は、実施形態１に係るプリズム構造体の斜視図であり、図３は、実施形態１に係るプリズム構造体の分解斜視図である。
【００４７】
実施形態１に係るプリズム構造体５００ａは、図２および図３に示すように、３つの電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂの構成要素の一部が四角柱状の色合成プリズム４００の三方の側面（入射面）に取り付けられて一体化されている。色合成プリズム４００の電気光学装置が取り付けられていない図面後方の側面（射出面）は、投写レンズ４２０に対向している。
【００４８】
図３においては、緑の色光を変調する電気光学装置３１０Ｇについてのみ、その構成要素を分解して示している。他の電気光学装置３１０Ｂ、３１０Ｒも同様の構成を有しているため、ここでは、電気光学装置３１０Ｇのみに関して説明を行い、他の電気光学装置３１０Ｂ、３１０Ｒに関しては説明を省略する。電気光学装置３１０Ｇは、図示しない入射側偏光板、変調装置としての液晶パネル３１１、視野角補償板３２０、固定板３３０、射出側偏光板３４０から構成されている。
【００４９】
液晶パネル３１１の光入射側には、図示しない入射側偏光板が配置されており、液晶パネル３１１に入射する光の偏光方向を揃える機能を有している。入射側偏光板は、液晶パネル３１１の光入射面側に密着して設けられるか、液晶パネル３１１とは離れた位置に、単独で、もしくはガラスやサファイア等からなる透光性の部材（板状の部材やレンズ）に貼り付けられた状態で設けられる。なお、本実施形態では、電気光学装置３１０Ｇの構成要素のうち、入射側偏光板だけが、色合成プリズム４００と一体化されていない。
【００５０】
液晶パネル３１１は、一対の基板とその間に挟まれた液晶層とを備えており、入射した光の偏光方向を、画像情報に基づいて変調する機能を有している。液晶パネル３１１は、矩形状の枠体３１２に保持されている。この枠体３１２は、詳細な説明は省略するが、液晶パネル３１１の光入射側面の周囲と側面とを覆う第１枠体と、液晶パネル３１１の光射出側面の周囲を覆う第２枠体とで構成されている。そして、第１枠体と第２枠体とが互いに係合することによって、液晶パネル３１１が保持される。枠体３１２の四隅には、透明ピン３５０を通すピン孔３１３が設けられている。
【００５１】
固定板３３０は、例えば厚さが０．７ｍｍ程度の金属板で構成されている矩形状の部材である。固定板３３０には、液晶パネル３１３の画像光を通過させる開口部３３１が設けられている。また、固定板３３０の下側には、位置合わせのためのガイド孔３３３が２箇所穿設されている。さらに、固定板３３０は、矩形状の射出側偏光板３４０と視野角補償板３２０とを装着する凹み３３２を備えている。
【００５２】
視野角補償板３２０は、凹み３３２の光入射側の面に、両面テープや接着剤によって固定される。視野角補償板３２０は、液晶パネル３１１の変調作用が光の入射角に依存するため、その依存性を緩和して、投影画像の画質を向上させるために設けられている。しかしながら、視野角補償板３２０は、電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂの変調機能に必須の構成要素ではないため、省略することも可能である。また、視野角補償板３２０を液晶パネル３１１の光入射側に設けたり、液晶パネル３１１の光入射側と光射出側の双方に設けたりすることも可能である。
【００５３】
射出側偏光板３４０は、液晶パネル３１１によって変調された光から、特定の偏光方向の光のみを選択して透過させる機能を有しており、凹み３３２の光射出側の面に、両面テープや接着剤によって固定される。
【００５４】
なお、本実施形態（実施形態２も同様）では、視野角補償板３２０と射出側偏光板３４０とを固定板３３０に貼り付けて固定しているが、これらを、固定板３３０と他の固定板との間に挟んで固定するようにしてもよい。また、視野角補償板３２０や射出側偏光板３４０は、必ずしも固定板３３０に固定しなければならないわけではなく、液晶パネル３１１と遮光手段（後述する遮光板１０や印刷層２０）との間に、何らかの方法によって固定されていればよい。
【００５５】
遮光手段としての遮光板１０は、本実施形態のプロジェクタの特徴部分である。図４Ａは遮光板１０の平面図である。この遮光板１０は、例えば打ち抜きで製造されている厚さ０．３ｍｍ程度の金属板で構成された枠状体１２である。枠状体１２は、色合成プリズム４００の側面の外縁とほぼ同じ矩形状であり、中心部に矩形状の開口部１３が穿設されている。
【００５６】
また、遮光板１０には、開口部１３の上側の横幅をほぼ３等分するような２箇所の位置に上端縁から垂直方向に開口部１３に向かうスリット１４が穿設されている。さらに、開口部１３の下側中央には、下端縁から上側の開口部１３に垂直方向に向かうスリット１５が穿設されている。下側のスリット１５の両側には位置合わせのためのガイド孔１６がそれぞれ一つずつ穿設されている。これらのスリット１４、１５は、遮光板１０が色合成プリズム４００に接着剤で接合された状態で、色合成プリズム４００を構成するガラスと遮光板１０を構成する金属との間の熱膨張率の違いから生じる熱応力を、遮光板１０の変形によって吸収するために設けられている。つまり、ガラスよりも金属の方が熱膨張率が大きいため、プロジェクタ内部の温度が上昇すると、遮光板１０に応力がかかる。スリット１４、１５が存在しない場合、その応力は、遮光板１０とプリズム４００との間の接着剤で吸収するしかなく、結果、遮光板１０がプリズム４００の入射面に対して回転してしまったり、接着剤がその応力に耐え切れなくなって剥がれたりしてしまう可能性がある。一方、スリット１４、１５を設けておけば、スリット１４、１５付近が撓むことによってその応力を吸収することが可能となり、接着剤にかかる負担を低減することができる。その結果、遮光板１０とプリズム４００との接合位置がずれるのを防止することができる。
【００５７】
次に、色合成プリズム４００に、電気光学装置３１０Ｇの入射側偏光板以外の構成要素を取り付ける方法の一例について説明する。まず、固定板３３０に、射出側偏光板３４０と視野角補償板３２０をそれぞれ両面テープ等で貼り付ける。その後、遮光板１０を固定板３３０に射出側偏光板３４０を挟んでそれぞれのガイド孔１６、３３３を合わせて接着剤を用いて接着する。その後、遮光板１０を色合成プリズム４００の入射面に接着する。その後、電気光学装置３１０Ｇを固定板３３０に位置合わせして、電気光学装置３１０Ｇの枠体３１２の四隅に設けられているそれぞれのピン孔３１３に紫外線硬化型の接着剤を先端面に塗布した透明ピン３５０を挿入する。その後、透明ピン３５０の先端を固定板３３０に当接させ、弱い紫外線を透明ピン３５０を介して透明ピン３５０の先端に塗布された接着剤を仮硬化させる。その後、次に電気光学装置３１０Ｇに光を当て、投影画像を見ながら電気光学装置３１０Ｇの位置合わせをした後、強い紫外線を照射して透明ピン３５０を下固定板３３０に接着する。以上の方法によって、電気光学装置３１０Ｇを色合成プリズム４００に取り付けて、図２および図３に示すようなプリズム構造体を製造することができる。
【００５８】
次に、本実施形態の遮光板１０の機能について図５を参照して説明する。図５は、液晶パネル３１１、視野角補償板３２０、固定板３３０、射出側偏光板３４０等によって構成されるプリズム構造体５００ａの作用説明図である。なお、図面の下側に示されるべき透明ピン３５０は図面を簡略にするため省略してある。
【００５９】
射出側偏光板３４０は、偏光フィルム３４１をガラスやサファイア等からなる透光性基板３４２に貼り付けた構造を有している。先に図１１を用いて説明したように、投影画像の周囲の線状の迷光７０は、透光性基板３４２の端部から射出する光のうち一部の光Ｘ１が投写レンズにより取り込まれてスクリーン上に到達してしまうことによって生じる。しかしながら、本実施形態では、射出側偏光板３４０と色合成プリズム４００との間に遮光板１０を配置しているため、図５の破線で示すように、投影画像の周囲に線状の迷光７０を生じさせていた光Ｘ１が、遮光板１０で効果的に遮断されることがわかる。
【００６０】
また、視野角補償板３２０も視野角補償フィルム３２１を透光性基板３２２に貼り付けた構造を有している。視野角補償板３２０についても、射出側偏光板３４０の場合と同様に、透光性基板３２２の端部から射出光のうち、一部の光Ｘ３が投写レンズに取り込まれてスクリーン上に到達してしまう可能性がある。しかしながら、本実施形態では、視野角補償板３２０と色合成プリズム４００との間に遮光板１０を配置しているため、図５のこのような光Ｘ３をも、遮光板１０で効果的に遮断することが可能であることがわかる。
【００６１】
さらに、先に図１１を用いて説明したように、投影画像の周囲のスポット状の迷光７２は、透明ピン３５０の側面から射出される光のうち一部の光Ｘ２が投写レンズに取り込まれてスクリーン上に到達してしまうことによって生じる。しかしながら、本実施形態では、液晶パネル３１１と色合成プリズム４００との間に遮光板１０を配置しているため、図５の破線で示すように、投影画像の周囲にスポット状の迷光７２を生じさせていた光Ｘ１も、遮光板１０で効果的に遮断されることがわかる。
【００６２】
さらに、液晶パネル３１１の画像形成領域、固定板３３０の開口部３３１、射出側偏光板３４０の外形の大小関係について説明する。
【００６３】
本実施形態では、遮光板１０の開口部１３は、液晶パネル３１１の画像形成領域よりも大きく、固定板３３０の開口部３３１よりも小さく、射出側偏光板３４０の外形よりも小さく構成されている。
【００６４】
すなわち、液晶パネル３１１の画像形成領域の、光の進行方向（ｚ軸方向）に直交する２軸方向（ｘ軸方向、ｙ軸方向）のうち少なくとも一方の方向の長さをｄ１、射出側偏光板３４０の外形の、前記少なくとも一方の方向の長さをｄ２、遮光板１０の開口部１３の、前記少なくとも一方の方向の長さをｄ３、としたとき、本実施形態では、ｘ軸方向、ｙ軸方向の双方で、ｄ１＜ｄ３＜ｄ２の関係が成立していることになる。しかし、この関係は、必ずしも、ｘ軸方向およびｙ軸方向の双方で成立している必要はない。
【００６５】
図３からわかるように、本実施形態では、射出側偏光板３４０の外形のｙ軸方向の長さは透明ピン３５０の存在により制限されるのに対して、ｘ軸方向の長さは透明ピン３５０の影響を受けることなく、ある程度延長することが可能である。よって、射出側偏光板３４０の外形のｘ軸方向の長さは、迷光の影響が無視できるぐらいの長さに設定することも可能であり、この場合、ｘ軸方向の長さに上記の関係を成立させる必要はない。
【００６６】
また、上記の関係がｘ軸方向およびｙ軸方向のうちいずれかの方向だけで成立していればよい場合は、図４Ａのような枠状体１２で構成された遮光板１０の代わりに、図４Ｂに示すように、２つの部品１２Ａ、１２Ｂによって構成された遮光板１０Ａを採用してもよい。
【００６７】
なお、通常、射出側偏光板３４０と遮光板１０とはかなり近接した状態で配置されることが多いため、長さｄ２とｄ３が一致していても、迷光を除去することが可能である。よって、ｄ１＜ｄ３≦ｄ２の関係が成立すればよいことになる。
【００６８】
また、液晶パネル３１１と色合成プリズム４００との間に、射出側偏光板３４０以外の板状の光学要素が設けられ、これが線状の迷光７０の原因となることもあり得る。この場合は、ｄ２をそのような板状の光学要素の、前記少なくとも一方の方向の長さに置き換えればよい。線状の迷光７０の原因となり得る射出側偏光板３４０以外の板状の光学要素としては、先に説明した視野角補償板３２０、位相差板、射出側偏光板３４０の光吸収に伴う発熱を軽減する目的で液晶パネル３１１と射出側偏光板３４０との間に設けられる前偏光板などが挙げられる。
【００６９】
以上のように、本実施形態によれば、遮光板１０を、液晶パネル３１１と色合成プリズム４００との間に配置することにより、画像光の周囲からの光Ｘ１あるいはＸ２を発生直後の段階で遮断することができ、その結果、色合成プリズム４００ひいては投写レンズ４２０へこのような光が入射してしまうのを効果的に防止することができる。
【００７０】
このため、本実施形態においては、従来のプリズム構造体を構成する部品には変更を要さず単に遮光板１０を追加するだけのわずかなコスト負担で、効果的に迷光を遮断することができる。
【００７１】
特に、プロジェクタ９０Ａはインテグレータ光学系を採用しているため、画像光の周囲からの線状の迷光およびスポット状の迷光の発生が特に顕著なものとなりやすい。しかし、本実施形態によれば、このようなプロジェクタであっても、画像光の周囲からの線状の迷光やスポット状の迷光を効果的に遮断して画像品質を向上させることができる。
【００７２】
なお、本実施形態では遮光板１０として金属板を用いていたが、遮光板１０は、金属以外の材料で構成されていても構わない。例えば、ガラスのような透光性部材に遮光性の膜を蒸着等によって形成したものや、樹脂板などであっても良い。つまり、遮光性を備えた枠状の板状部材であれば良い。ただし、厚みを薄くし易いことや、コストならびに強度の面で、本実施形態のような金属板が最も好ましい。
【００７３】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２に係るプリズム構造体を、図６および図７を参照しながら説明する。図６は、実施形態２に係るプリズム構造体に用いられる印刷層の一例を示す斜視図である。図７は、実施形態２に係るプリズム構造体の作用説明図である。なお、図７において、図面の下側に示されるべき透明ピン３５０は図面を簡略にするため省略してある。
【００７４】
実施形態１に係るプリズム構造体５００ａでは、遮光手段として枠状の金属板からなる遮光板１０を用いていたが、実施形態２に係るプリズム構造体５００ｂでは、遮光板１０の代わりに、色合成プリズム４００の側面（入射面）に設けられた印刷層２０を遮光手段として設けている。それ以外の点に関しては、実施形態１に係るプリズム構造体５００ａと同様である。本実施形態の説明やその図面において、実施形態１と共通する構成要素については、実施形態１の説明や図面で用いたのと同様の符号を用いる。印刷層２０は、液晶パネル３１１の画像形成領域よりごくわずかに大きい矩形の開口部２３を有する枠状に形成されている。枠の外周は、色合成プリズム４００の光入射面の外周とほぼ一致している。
【００７５】
印刷層２０は、例えばアクリル系の黒インクを用いて、厚手の印刷を形成できるスクリーン印刷方法を用いて形成することができる。例えばアクリル系の黒インキをスクリーン印刷で０．０３ｍｍの厚さで形成した印刷層２０は、十分な遮光性を示し、投影画像の周囲に生じる線状の迷光７０や、スポット状の迷光７２を除去することができる。
【００７６】
このように、印刷層２０を液晶パネル３１１と色合成プリズム４００との間に配置することによっても、実施形態１と同様に、画像光の周囲からの光Ｘ１あるいはＸ２を効果的に遮断することが可能である。また、実施形態２の印刷層２０は、色合成プリズム上に精度よく形成することが可能である。さらに、遮光手段の形成を印刷で行うことで、部品点数を少なくして製造コストを安価なものにすることができる。
【００７７】
なお、実施形態２においても、液晶パネル３１１の画像形成領域の、光の進行方向（ｚ軸方向）に直交する２軸方向（ｘ軸方向、ｙ軸方向）のうち少なくとも一方の方向の長さｄ１、射出側偏光板３４０など板状の光学要素の外形の、前記少なくとも一方の方向の長さｄ２、印刷層２０の開口部２３の、前記少なくとも一方の方向の長さｄ３については、先に実施形態１で説明したのと同様の関係が成立している。ｘ軸方向、ｙ軸方向の少なくとも一方だけで成立していればよいことも同様である。
【００７８】
この関係がｘ軸方向、ｙ軸方向の一方だけで成立していればよい場合には、枠状の印刷層２０の代わりに、２つの印刷層を形成するようにしてもよい。すなわち、ｘ軸方向で上記関係が成立する必要がある場合には、ｙ軸方向に沿ったストライプ状の印刷層を２つ形成すればよく、ｙ軸方向で上記関係が成立する必要がある場合には、ｘ軸方向に沿ったストライプ状の印刷層を２つ形成すればよい（図６Ｂ参照）。
【００７９】
本実施形態では、遮光手段として印刷層２０を用いたが、これに限られるものではなく、例えば、金属の蒸着膜や、遮光フィルム等を用いてもよい。つまり、遮光層として機能するものであれば良い。
【００８０】
本発明は、上記した各実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、遮光手段１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂを、同じ構成の遮光板１０や印刷層２０によって構成していたが、遮光手段１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは、互いに異なる構成であっても良い。例えば、遮光手段１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの一部を図４Ａに示した遮光板１０とし、それ以外を図４Ｂに示した遮光板１０Ａとしても良い。また、一部を第１実施形態の遮光板１０によって構成し、それ以外を第２実施形態の印刷層２０で構成しても良い。
【００８１】
上記実施形態では、電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂを構成する要素のうち、入射側偏光板以外の構成要素を色合成プリズム４００に取り付けていたが、本発明は、電気光学装置の構成要素を色合成プリズムに取り付けないプロジェクタにも適用可能である。また、電気光学装置３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂの構成要素の一部を色合成プリズム４００に取り付ける場合は、少なくとも変調装置（上記実施形態では液晶パネル３１１）を取り付けることが好ましい。変調装置を色合成プリズムに取り付けることによって、投影画像に特に影響を及ぼす変調装置、色合成プリズム、投写レンズの位置関係を保持し易くなり、その結果、画像品質を保持し易くなるからである。
【００８２】
上記実施形態では、３つの液晶パネル３１１を用いていたが、変調装置の数はこれに限られない。本発明は、変調装置を２つ以上有するプリズム構造体やプロジェクタに適用することが可能である。
【００８３】
プロジェクタには、投影画像を観察する側から投写を行うものと、投影画像を観察する側とは反対側から投写を行ういわゆるリアプロジェクタとがあるが、本発明は、いずれのタイプにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明のプリズム構造体によれば、画像光の周囲からの迷光が色合成プリズムに入射されるのを防止できるため、このプリズム構造体をプロジェクタに用いることによって、プロジェクタからの投影画像の周囲に発生していた迷光をなくし画像品質を向上させることができる。
【００８５】
本発明のプロジェクタによれば、画像光の周囲からの迷光が色合成プリズムに入射されるのを防止できるため、投影画像の周囲に発生していた迷光をなくし画像品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施形態に係るプロジェクタの光学系を示す図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るプリズム構造体の斜視図である。
【図３】本発明の実施形態１に係るプリズム構造体の分解斜視図である。
【図４】本発明の実施形態１に係るプリズム構造体に用いられる遮光板の例を示す平面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係るプリズム構造体の作用説明図である。
【図６】本発明の実施形態２に係るプリズム構造体に用いられる印刷層の例を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施形態２に係るプリズム構造体の作用説明図である。
【図８】プロジェクタの一般的な光学系を示す図である。
【図９】従来のプリズム構造体の斜視図である。
【図１０】従来のプリズム構造体の分解斜視図である。
【図１１】プロジェクタからの投影画像の周囲に生ずる迷光を説明するための図である。
【図１２】従来のプリズム構造体において、投影画像の周囲に迷光が生じることを説明するための図である。
【手続補正書】
【提出日】平成16年11月26日(2004.11.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの色光を変調する複数の変調装置と前記複数の変調装置で変調された光を合成する色合成プリズムとが一体化されたプリズム構造体であって、
前記変調装置と前記色合成プリズムとの間に、中央に開口部を有する遮光手段が配置され、
前記遮光手段は、画像光を前記開口部から通過させるとともに、前記画像光の周囲からの光を遮断することを特徴とするプリズム構造体。
【請求項２】
請求項１に記載のプリズム構造体において、
前記変調装置と前記色合成プリズムとの間には、板状の光学要素が設けられ、
前記遮光手段は、前記板状の光学要素と前記色合成プリズムとの間に配置されることを特徴とするプリズム構造体。
【請求項３】
請求項２に記載のプリズム構造体において、
前記変調装置の画像形成領域の、光の進行方向に直交する２軸方向のうち少なくとも一方の方向の長さをｄ１、前記板状の光学要素の外形の、前記少なくとも一方の方向の長さをｄ２、前記遮光手段の開口部の、前記少なくとも一方の方向の長さをｄ３、としたとき、ｄ１＜ｄ３≦ｄ２の関係が成立していることを特徴とするプリズム構造体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のプリズム構造体において、前記遮光手段は枠状の板状部材からなることを特徴とするプリズム構造体。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載のプリズム構造体において、前記遮光手段は一対の板状部材からなることを特徴とするプリズム構造体。
【請求項６】
請求項４または５に記載のプリズム構造体において、前記板状部材には外縁から前記開口部に向かうスリットが設けられていることを特徴とするプリズム構造体。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれかに記載のプリズム構造体において、前記板状部材は前記色合成プリズムに接合されていることを特徴とするプリズム構造体。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれかに記載のプリズム構造体において、前記遮光手段は前記色合成プリズムの入射面上に設けられた遮光層であることを特徴とするプリズム構造体。
【請求項９】
複数の色光をそれぞれ変調する複数の変調装置と、前記複数の変調装置により変調された光を合成する色合成プリズムと、この色合成プリズムにより合成された光を投写する投写レンズとを備えたプロジェクタにおいて、
前記変調装置と前記色合成プリズムとの間に、中央に開口部を有する遮光手段が配置され、
前記遮光手段は、画像光を前記開口部から通過させるとともに、前記画像光の周囲からの光を遮断することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１０】
請求項９に記載のプロジェクタにおいて、
前記変調装置と前記色合成プリズムとの間には、板状の光学要素が設けられ、
前記遮光手段は、前記板状の光学要素と前記色合成プリズムとの間に配置されることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプロジェクタにおいて、
前記変調装置の画像形成領域の、光の進行方向に直交する２軸方向のうち少なくとも一方の方向の長さをｄ１、前記板状の光学要素の外形の、前記少なくとも一方の方向の長さをｄ２、前記遮光手段の開口部の、前記少なくとも一方の方向の長さをｄ３、としたとき、ｄ１＜ｄ３≦ｄ２の関係が成立していることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、前記遮光手段は枠状の板状部材からなることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１３】
請求項９〜１１のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、前記遮光手段は一対の板状部材からなることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載のプロジェクタにおいて、前記板状部材には外縁から前記開口部に向かうスリット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１５】
請求項１２〜１４のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、前記板状部材は前記色合成プリズムに接合されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１６】
請求項９〜１１のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、前記遮光手段は色合成プリズムの入射面上に設けられた遮光層であることを特徴とするプロジェクタ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
固定板３３０は、例えば厚さが０．７ｍｍ程度の金属板で構成されている矩形状の部材である。固定板３３０には、液晶パネル３１１の画像光を通過させる開口部３３１が設けられている。また、固定板３３０の下側には、位置合わせのためのガイド孔３３３が２箇所穿設されている。さらに、固定板３３０は、矩形状の射出側偏光板３４０と視野角補償板３２０とを装着する凹み３３２を備えている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
さらに、先に図１１を用いて説明したように、投影画像の周囲のスポット状の迷光７２は、透明ピン３５０の側面から射出される光のうち一部の光Ｘ２が投写レンズに取り込まれてスクリーン上に到達してしまうことによって生じる。しかしながら、本実施形態では、液晶パネル３１１と色合成プリズム４００との間に遮光板１０を配置しているため、図５の破線で示すように、投影画像の周囲にスポット状の迷光７２を生じさせていた光Ｘ２も、遮光板１０で効果的に遮断されることがわかる。
【国際調査報告】
2004012007.tif 000015
2004012007.tif 000016
2004012007.tif 000017