(57)【要約】【課題】偏光変換装置の構造をほとんど複雑化することなく、光路長が異なる光束の投射状態を簡易に一致させて液晶表示パネルを無駄なく照明することができるプロジェクタを提供すること【解決手段】偏光変換装置３４において第１主光線ＰＬ１と第２主光線ＰＬ２とを所定角度で互いに収束させるので、第１プリズム９１から射出される偏光と、第２プリズム９２から射出される偏光とが光軸に垂直な方向に関して異なる位置に射出されることに起因して生じる照明光の位置ずれを防止することができる。よって、第１及び第２プリズム９１，９２からの照明光を少ない位置ずれで液晶表示パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒ上に重ね合わせて入射させることができる。つまり、光源光を少ない光量ロスで有効に活用した均一な照明光を得ることができ、高品位の画像を投射することができる。【選択図】図３
2008145483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源光を発生する光源と、
前記光源光の偏光方向を揃える偏光変換装置と、
前記偏光変換装置を経た照明光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置で変調された光を投射する投射光学系とを備え、
前記偏光変換装置は、
平行四辺形状の断面を有する四角柱の外形を有し、互いに略平行な入射面及び射出面と
、前記入射面及び前記射出面に対して共に傾斜し互いに略平行な分離面及び反射面とを有
する第１プリズムと、
前記第１プリズムの前記分離面上に形成され、前記入射面からの前記入射光のうち第１
の偏光を透過し第２の偏光を反射することによって偏光の分離を行う偏光分離素子と、
前記第１プリズムの前記反射面上に形成され、前記偏光分離素子で反射された前記第２
の偏光の光路を折り曲げる反射素子と、
前記偏光分離素子を介して前記第１プリズムの反対側に略補角を成すように配置される
第２プリズムとを有し、
前記反射素子で反射されて前記第１プリズムの射出面から射出される偏光の第１主光線
と、前記偏光分離素子を透過して前記第２プリズムの射出面から射出される偏光の第２主
光線とを、所定角度で互いに収束又は発散させることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記第１主光線及び前記第２主光線は、前記第１プリズムの前記入射面に同一の光路で
略垂直に入射する請求項１記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記偏光変換装置は、前記第１主光線及び前記第２主光線を、前記光変調装置の被照明
領域の位置で交差させる請求項１及び請求項２のいずれか一項記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記第１プリズムの前記入射面と、前記第１プリズムの前記射出面と、前記第２プリズ
ムの前記射出面とは、互いに平行であり、前記第１プリズムの屈折率は、前記第２プリズ
ムの屈折率とは異なる請求項１から請求項３のいずれか一項記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記偏光分離素子と前記反射素子とは、互いに非平行で所定の楔角を成す請求項１から
請求項３のいずれか一項記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記第１プリズムの前記射出面と、前記第２プリズムの前記射出面とは、互いに非平行
で所定の折角を成す請求項１から請求項３のいずれか一項記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記第１プリズムの前記射出面と前記第２プリズムの前記射出面とのいずれか一方に対
向して、当該一方の射出面からの射出光の偏光方向を他方射出面からの射出光の偏光方向
に一致させる位相差板をさらに備える請求項１から請求項６のいずれか一項記載のプロジ
ェクタ。
【請求項８】
前記偏光変換装置は、前記第１プリズムと、前記偏光分離素子と、前記反射素子と、前
記第２プリズムとをそれぞれ含む複数組のユニットが光軸に垂直な所定方向に繰り返し配
列され、前記複数組のユニットからの射出光を前記光変調装置の被照明領域において重畳
させる重畳レンズをさらに備える請求項１から請求項７のいずれか一項記載のプロジェク
タ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光束を特定方向の偏光に揃えるための偏光変換装置を組み込んだ
プロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタに組み込まれる照明装置として、液晶表示パネルを照明する照明光を無駄
なく特定方向の偏光とすることができる偏光変換装置を組み込んだものが存在する。
【０００３】
このような偏光変換装置では、例えば柱状の第１プリズムと第２プリズムとを積層し、
第１プリズムの接合側の一対の表面に偏光分離膜と反射膜とを設けることによって、積層
されたプリズム間に偏光分離膜と反射膜とを交互に介挿した構造を得ている（特許文献１
参照）。
【０００４】
また、別の偏光変換装置では、偏光分離プリズムアレイを通過する際に直進する偏光と
、偏光分離プリズムアレイを通過する際に２度反射されて正面方向に射出される偏光とで
光路長が異なるので、光路長の長い側に補正用のガラスブロックを設けて偏光変換装置の
通過光の結像位置を調整している（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−３９１３６号公報
【特許文献２】特開平１１−１０１９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、偏光分離プリズムアレイにおいて光路長の長い側に補正用のガラスブロ
ックを設ける方法では、ガラスブロックをアレイ状に設ける分だけ偏光変換装置の構造が
複雑化し、偏光変換装置の精度向上が容易でなくなり、製造コストも増加する。
【０００６】
そこで、本発明は、偏光変換装置の構造をほとんど複雑化することなく、光路長が異な
る光束の投射状態を簡易に一致させて液晶表示パネルを無駄なく照明することができるプ
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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクタは、（ａ）光源光を発生する光源
と、（ｂ）光源光の偏光方向を揃える偏光変換装置と、偏光変換装置を経た照明光を画像
情報に応じて変調する光変調装置と、（ｃ）光変調装置で変調された光を投射する投射光
学系とを備える。そして、上記偏光変換装置は、（ｂ１）平行四辺形状の断面を有する四
角柱の外形を有し、互いに略平行な入射面及び射出面と、入射面及び射出面に対して共に
傾斜し互いに略平行な分離面及び反射面とを有する第１プリズムと、（ｂ２）第１プリズ
ムの分離面上に形成され、入射面からの入射光のうち第１の偏光を透過し第２の偏光を反
射することによって偏光の分離を行う偏光分離素子と、（ｂ３）第１プリズムの反射面上
に形成され、偏光分離素子で反射された第２の偏光の光路を折り曲げる反射素子と、（ｂ
４）偏光分離素子を介して第１プリズムの反対側に略補角を成すように配置される第２プ
リズムとを有する。そして、偏光変換装置は、反射素子で反射されて第１プリズムの射出
面から射出される偏光の第１主光線と、偏光分離素子を透過して第２プリズムの射出面か
ら射出される偏光の第２主光線とを、所定角度で互いに収束又は発散させる。
【０００８】
上記プロジェクタでは、偏光変換装置が、第１主光線と第２主光線とを所定角度で互い
に収束又は発散させるので、第１プリズムから射出される偏光と、第２プリズムから射出
される偏光とが光軸に垂直な方向に関して異なる位置に射出されることに起因して生じる
照明光の位置ずれを防止又は低減することができる。
【０００９】
また、本発明の具体的な態様又は側面によれば、上記プロジェクタにおいて、第１主光
線及び第２主光線が、第１プリズムの入射面に同一の光路で略垂直に入射する。この場合
、偏光変換装置に略光軸に沿って入射した単一の主光線が第１主光線と第２主光線とに分
かれて射出することになるが、第１プリズムから射出される第１主光線と、第２プリズム
から射出される第２主光線とを略光軸に沿って射出させつつも互いに収束又は発散させる
ことができる。よって、第１プリズムからの照明光と第２プリズムからの照明光とによっ
て少ない位置ずれで重ね合わせた照明が可能になる。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、偏光変換装置が、第１主光線及び第２主光線を、光変調装
置の被照明領域の位置で交差させる。この場合、光変調装置の被照明領域を第１プリズム
からの照明光と第２プリズムからの照明光とによって位置ずれなく均一に照明することが
できる。
【００１１】
本発明のさらに別の態様によれば、第１プリズムの入射面と、第１プリズムの射出面と
、第２プリズムの射出面とが、互いに平行であり、第１プリズムの屈折率が、第２プリズ
ムの屈折率とは異なる。この場合、第１プリズムと第２プリズムとに屈折率差を設けるだ
けで、第１プリズムから射出される偏光と、第２プリズムから射出される偏光との照射位
置のずれを低減することができる。
【００１２】
本発明のさらに別の態様によれば、偏光分離素子と反射素子とが互いに非平行で所定の
楔角を成す。この場合、偏光分離素子と反射素子との成す楔角の調整によって、第１プリ
ズムから射出される偏光と、第２プリズムから射出される偏光との照射位置のずれを低減
することができる。
【００１３】
本発明のさらに別の態様によれば、第１プリズムの射出面と、第２プリズムの射出面と
が互いに非平行で所定の折角を成す。この場合、第１プリズムの射出面と第２プリズムの
射出面との成す折角の調整によって、第１プリズムから射出される偏光と、第２プリズム
から射出される偏光との照射位置のずれを低減することができる。
【００１４】
本発明のさらに別の態様によれば、第１プリズムの射出面と第２プリズムの射出面との
いずれか一方に対向して、当該一方の射出面からの射出光の偏光方向を他方射出面からの
射出光の偏光方向に一致させる位相差板をさらに備える。この場合、第１プリズムから射
出される偏光と、第２プリズムから射出される偏光とを揃えて偏光変換装置から射出させ
ることができる。
【００１５】
本発明のさらに別の態様によれば、偏光変換装置が、第１プリズムと、偏光分離素子と
、反射素子と、第２プリズムとをそれぞれ含む複数組のユニットが光軸に垂直な所定方向
に繰り返し配列され、複数組のユニットからの射出光を光変調装置の被照明領域において
重畳させる重畳レンズをさらに備える。この場合、各ユニットについて第１及び第２プリ
ズムから射出される照明光の位置ずれを防止又は低減することができるだけでなく、複数
組のユニットからの射出光を被照明領域において重畳させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
〔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１０の光学系を示す模式図である。
このプロジェクタ１０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
形成し、この光学像をスクリーン上に拡大投射する光学機器であり、光源ランプユニット
２０、照明光学系３０、色分離装置４０、光変調部６０、クロスダイクロイックプリズム
７０、及び投射光学系８０を備えて構成される。
【００１７】
光源ランプユニット２０は、光源ランプ２１から周囲に放射された光束を集めて射出し
、照明光学系３０等を介して光変調部６０を照明するための光源であり、発光管である光
源ランプ２１と、光源ランプ２１から射出された光源光を反射する楕円の凹面鏡２２と、
凹面鏡２２で反射された光源光をコリメートする凹レンズ２３とを備える。この光源ラン
プユニット２０において、光源ランプ２１から射出された光源光は、凹面鏡２２及び凹レ
ンズ２３を経て平行化され、前方側すなわち照明光学系３０側に射出される。なお、上述
した楕円の凹面鏡２２に代えて、放物面等の各種凹面鏡を用いることができる。放物面の
凹面鏡を用いた場合、凹面鏡２２の後段に凹レンズ２３等を設けなくとも、光源ランプユ
ニット２０から平行光束を射出させることが可能となる。
【００１８】
照明光学系３０は、光源ランプユニット２０から射出された光束を複数の部分光束に分
割し、これら複数の光束を対象とする照明領域に重畳して入射させ、この照明領域の面内
照度を均一化するための光学系であり、第１レンズアレイ３１、第２レンズアレイ３２、
偏光変換装置３４、及び重畳レンズ３５を備えている。
【００１９】
第１レンズアレイ３１は、光源ランプ２１から射出された光束を複数の部分光束に分割
する光束分割光学素子としての機能を有し、システム光軸ＯＡと直交する面内にマトリッ
クス状に配列される複数の小レンズを備えて構成される。各小レンズの輪郭形状は、後述
する光変調部６０を構成する液晶表示パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒの画像形成領域すな
わち被照明領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。第２レンズアレイ３２
は、前述した第１レンズアレイ３１により分割された複数の部分光束を集光する光学素子
であり、第１レンズアレイ３１と同様にシステム光軸ＯＡに直交する面内にマトリックス
状に配列される複数の小レンズを備えているが、集光を目的としているため、各小レンズ
の輪郭形状が液晶表示パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒの画像形成領域の形状と対応してい
る必要はない。
【００２０】
偏光変換装置３４は、ＰＢＳアレイと位相差板とで形成されており、第１レンズアレイ
３１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。
この偏光変換装置３４のＰＢＳアレイは、後に詳述するが、システム光軸ＯＡに対して傾
斜配置される偏光分離膜及び反射ミラーを複数のプリズムを介して交互に配列した構造を
有する。偏光分離膜及び反射ミラーによって分離され同一方向に射出された２種類の偏光
光束のうち一方は、ストライプ状に設けられた位相差板（不図示）によって偏光変換され
、すべての偏光光束の偏光方向が揃えられる。このような偏光変換装置３４を用いること
により、ランプ本体２１から射出される光束を、一方向の偏光光束に無駄なく揃えること
ができるため、光変調部６０で利用する光源光の利用率を向上させることができる。
【００２１】
重畳レンズ３５は、第１レンズアレイ３１、第２レンズアレイ３２、及び偏光変換装置
３４を経た複数の部分光束を集光して、液晶表示パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒの画像形
成領域に対応する被照明領域上に重畳させて入射させるための光学素子である。この重畳
レンズ３５から射出された光束は、均一化されつつ次段の色分離装置４０に射出される。
つまり、両レンズアレイ３１，３２と重畳レンズ３５とを経た照明光は、以下に詳述する
色分離装置４０を経て、光変調部６０の照明領域すなわち各色の液晶表示パネル６１ｂ，
６１ｇ，６１ｒの画像形成領域を均一に重畳照明する。
【００２２】
色分離装置４０は、第１及び第２ダイクロイックミラー４１ａ，４１ｂ、反射ミラー４
２ａ，４２ｂ，４２ｃ、コンデンサレンズ４３ｒ，４３ｂ，４３ｇ、及びリレーレンズ４
５，４６を備える。これらのうち、第１及び第２ダイクロイックミラー４１ａ，４１ｂを
含んで構成される色分離光学系は、照明光を、青（Ｂ）色光、緑（Ｇ）色光、及び赤（Ｒ
）色光の３つの光束に分離する。各ダイクロイックミラー４１ａ，４１ｂは、透明基板上
に、所定の波長領域の光束を反射し他の波長領域の光束を透過する波長選択作用を有する
誘電体多層膜を形成することによって得た光学素子であり、システム光軸ＯＡに対してと
もに傾斜した状態で配置される。第１ダイクロイックミラー４１ａは、赤・青・緑（Ｒ・
Ｇ・Ｂ）の３色のうち青色光ＬＢを反射し、緑色光ＬＧと赤色光ＬＲとを透過させる。ま
た、第２ダイクロイックミラー４１ｂは、入射した緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲのうち緑色
光ＬＧを反射し赤色光ＬＲを透過させる。色分離装置４０の射出側に設けられた各色用の
コンデンサレンズ４３ｒ，４３ｂ，４３ｇは、第２レンズアレイ３２から射出され光変調
部６０に入射する各部分光束が、システム光軸ＯＡに対して適当な収束度又は発散度とな
るように設けられている。一対のリレーレンズ４５，４６は、青色用の第１光路ＯＰ１や
緑色用の第２光路ＯＰ２よりも相対的に長い赤色用の第３光路ＯＰ３上に配置されている
。これらのリレーレンズ４５，４６は、入射側の第１のリレーレンズ４５の直前に形成さ
れた像を、ほぼそのまま射出側のコンデンサレンズ４３ｒに伝達することにより、光の拡
散等による光の利用効率の低下を防止している。
【００２３】
この色分離装置４０において、光源ランプユニット２０から照明光学系３０を経て入射
した照明光は、まず第１ダイクロイックミラー４１ａに入射する。第１ダイクロイックミ
ラー４１ａで反射された青色光ＬＢは、第１光路ＯＰ１に導かれ、反射ミラー４２ａを経
て最終段のコンデンサレンズ４３ｂに入射する。また、第１ダイクロイックミラー４１ａ
を透過して第２ダイクロイックミラー４１ｂで反射された緑色光ＬＧは、第２光路ＯＰ２
に導かれ最終段のコンデンサレンズ４３ｇに入射する。さらに、第２ダイクロイックミラ
ー４１ｂを通過した赤色光ＬＲは、第３光路ＯＰ３に導かれ、反射ミラー４２ｂ，４２ｃ
やリレーレンズ４５，４６を経て最終段のコンデンサレンズ４３ｒに入射する。
【００２４】
光変調部６０は、３色の照明光ＬＢ，ＬＧ，ＬＲがそれぞれ入射する３つの液晶表示パ
ネル（液晶表示パネル）６１ｂ，６１ｇ，６１ｒと、各液晶表示パネル６１ｂ，６１ｇ，
６１ｒを挟むように配置される３組の偏光フィルタ６２ｂ，６２ｇ，６２ｒとを備える。
ここで、例えば青色光ＬＢ用の液晶表示パネル６１ｂと、これを挟む一対の偏光フィルタ
６２ｂ，６２ｂとは、照明光を画像情報に基づいて２次元的に輝度変調するための液晶ラ
イトバルブを構成する。同様に、緑色光ＬＧ用の液晶表示パネル６１ｇと、対応する偏光
フィルタ６２ｇ，６２ｇも、液晶ライトバルブを構成し、赤色光ＬＲ用の液晶表示パネル
６１ｒと、偏光フィルタ６２ｒ，６２ｒも、液晶ライトバルブを構成する。各液晶表示パ
ネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒは、一対の透明なガラス基板間に電気光学物質である液晶を
密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与え
られた画像信号に従って、それぞれに入射した偏光光束の偏光方向を変調する。
【００２５】
この光変調部６０において、第１光路ＯＰ１に導かれた青色光ＬＢは、コンデンサレン
ズ４３ｂを介して液晶表示パネル６１ｂの位置に設けた照明領域に入射し液晶表示パネル
６１ｂ内の画像形成領域を照明する。第２光路ＯＰ２に導かれた緑色光ＬＧは、コンデン
サレンズ４３ｇを介して液晶表示パネル６１ｇの位置に設けた照明領域に入射し液晶表示
パネル６１ｇ内の画像形成領域を照明する。第３光路ＯＰ３に導かれた赤色光ＬＲは、第
１及び第２リレーレンズ４５，４６及びコンデンサレンズ４３ｒを介して液晶表示パネル
６１ｒの位置に設けた照明領域に入射し液晶表示パネル６１ｒ内の画像形成領域を照明す
る。各液晶表示パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒは、入射した照明光の偏光方向の空間的分
布を変化させるための非発光で透過型の光変調装置である。各液晶表示パネル６１ｂ，６
１ｇ，６１ｒにそれぞれ入射した各色光ＬＢ，ＬＧ，ＬＲは、各液晶表示パネル６１ｂ，
６１ｇ，６１ｒに電気的信号として入力された駆動信号或いは制御信号に応じて、画素単
位で偏光状態が調整される。その際、偏光フィルタ６２ｂ，６２ｇ，６２ｒによって、各
液晶表示パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒに入射する照明光の偏光方向が調整されるととも
に、各液晶表示パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒから射出される光から所定の偏光方向の変
調光が取り出される。
【００２６】
クロスダイクロイックプリズム７０は、射出側の偏光フィルタ６２ｂ，６２ｇ，６２ｒ
から射出された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光合成光学
系である。このクロスダイクロイックプリズム７０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７１，７２が形成されている。一方の第１誘電体多層膜７１は青色
光を反射し、他方の第２誘電体多層膜７２は赤色光を反射する。このクロスダイクロイッ
クプリズム７０は、液晶表示パネル６１ｂからの青色光ＬＢを第１誘電体多層膜７１で反
射して進行方向右側に射出させ、液晶表示パネル６１ｇからの緑色光ＬＧを第１及び第２
誘電体多層膜７１，７２を介して直進・射出させ、液晶表示パネル６１ｒからの赤色光Ｌ
Ｒを第２誘電体多層膜７２で反射して進行方向左側に射出させる。
【００２７】
このようにクロスダイクロイックプリズム７０で合成された像光は、拡大投影レンズと
しての投射光学系８０を経て、適当な拡大率でスクリーン（不図示）にカラー画像として
投射される。
【００２８】
図２は、図１の照明光学系３０に組み込まれている偏光変換装置３４の構造等を説明す
る拡大平面図である。この偏光変換装置３４は、第１及び第２プリズム９１，９２と、偏
光分離膜９３と、反射膜９４と、位相差板９５と、マスク９６とを備える。
【００２９】
第１及び第２プリズム９１，９２は、ともにガラス等で形成された透光性の部材であり
、それぞれ底面（紙面に対して平行な面）が平行四辺形である四角柱状の形状を有してい
る。第１及び第２プリズム９１，９２は、交互に連なることでシステム光軸ＯＡに垂直な
四角い厚板状となり、偏光変換装置３４の外形を構成する。ここで、第１プリズム９１は
、互いに平行な入射面９１ａ及び射出面９１ｂと、これらの面９１ａ，９１ｂに対して所
定の角度をなし互いに平行な分離面９１ｃ及び反射面９１ｄとを備える。ここで、分離面
９１ｃは偏光分離膜９３を支持し、反射面９１ｄは反射膜９４を支持する。なお、詳細な
説明は省略するが、第２プリズム９２も同様に、入射面、射出面、分離面、及び反射面を
有する。両プリズム９１，９２は、光学接着剤によって互い違いに接合される。
【００３０】
偏光分離膜９３は、隣接するプリズム９１，９２の間においてシステム光軸ＯＡに対し
て４５°傾斜した状態で配置されている。偏光分離膜９３は、第２レンズアレイ３２を構
成する各小レンズから射出された入射光ＩＬの光束に含まれるＰ偏光光束及びＳ偏光光束
のうち、一方の偏光光束を透過し、他方の偏光光束を反射する。ここでは、偏光分離膜９
３は、誘電体多層膜からなる偏光分離素子として、偏光変換装置３４に入射した入射光Ｉ
Ｌの偏光成分のうち、Ｓ偏光を反射により第１の偏光として折り曲げ、Ｐ偏光を透過によ
り第２の偏光として直進させることによって分離するものとする。なお、偏光分離膜９３
は、プリズム９１の一方の傾斜側面である分離面９１ｃ上に蒸着等を含む各種成膜法を利
用して形成される。
【００３１】
反射膜９４は、隣接するプリズム９１，９２の間においてシステム光軸ＯＡに対して４
５°傾斜した状態で配置されている。つまり、反射膜９４は、第１プリズム９１を挟んで
偏光分離膜９３に対向して平行に配置されている。反射膜９４は、誘電体多層膜からなる
反射素子として、偏光分離膜９３により反射された第１の偏光をさらに反射することで、
その光路を第２の偏光と同一の方向に変換させる。なお、反射膜９４は、第１プリズム９
１の他方の傾斜側面である反射面９１ｄ上に蒸着等を含む各種成膜法を利用して形成され
る。
【００３２】
位相差板９５は、第１プリズム９１の射出面９１ｂに対向して設けられており、半波長
位相差板として、反射膜９４で反射されたＳ偏光である第１の偏光をＰ偏光に変換する。
なお、位相差板９５は、第２プリズム９２の射出側に設けることもできるが、この場合、
偏光分離膜９３を透過したＰ偏光である第２の偏光をＳ偏光に変換することになる。
【００３３】
マスク９６は、第２プリズム９２の入射側に設けられており、遮光性の材料からなる遮
光板として不要な光を遮断する。
【００３４】
以上の偏光変換装置３４において、第１プリズム９１に入射した入射光ＩＬのうち、照
明光学系３０としての主光線ＰＬ０は、偏光分離膜９３により、これで反射される一方の
偏光である第１主光線ＰＬ１と、これを通過する他方の偏光である第２主光線ＰＬ２とに
分岐される。両主光線ＰＬ１，ＰＬ２は、ともにシステム光軸ＯＡに沿って偏光変換装置
３４から射出され重畳レンズ３５に入射するが、ここで、第１主光線ＰＬ１と第２主光線
ＰＬ２とは、完全に平行ではなく、進行方向に向かって互いに収束するような微小角αを
成している。この場合、第１主光線ＰＬ１は、システム光軸ＯＡに平行であり、第２主光
線ＰＬ２は、システム光軸ＯＡに対して微小角αだけ傾いている。この結果、第１主光線
ＰＬ１と、第２主光線ＰＬ２とは、液晶表示パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒに設けられた
画像形成領域の位置に相当する被照明領域ＩＳにおいて、システム光軸ＯＡが通過する一
点にともに入射する。なお、図示の例では、偏光変換装置３４に入射する主光線ＰＬ０が
システム光軸ＯＡに平行であるとしているが、第１及び第２レンズアレイ３１，３２の仕
様によっては、主光線ＰＬ０がシステム光軸ＯＡに対して一定の角度を有する場合もある
。この場合も、第１主光線ＰＬ１と第２主光線ＰＬ２との相対的な傾き調整によって、こ
れら主光線ＰＬ１，ＰＬ２を被照明領域ＩＳ上の一箇所に入射させることとする。
【００３５】
以下、主光線ＰＬ１，ＰＬ２を相対的に傾けて収束させる理由について説明する。本実
施形態の重畳レンズ３５は、収束してくる入射光線を所定の１点（被照明領域ＩＳ上）に
集光させる特性を有するので、偏光変換装置３４から射出される第１主光線ＰＬ１と第２
主光線ＰＬ２とが重畳レンズ３５の特性に適応した微小角αで互いに収束する場合は、重
畳レンズ３５によって被照明領域ＩＳ上で同一位置に重ね合わされる。しかしながら、偏
光変換装置の構成、複数の部分光束の各主光線ＰＬ０同士の傾き等に起因して、収束して
くる入射光線を所定の１点（被照明領域ＩＳ上）に集光させる重畳レンズ３５の特性に適
応しない、例えば両主光線ＰＬ１，ＰＬ２が偏光変換装置３４から互いに平行に射出され
た場合、被照明領域ＩＳ上で異なる位置に入射することになる。このような場合、一般的
には、両主光線ＰＬ１，ＰＬ２が被照明領域ＩＳの後方の面で交わることになり、レンズ
アレイ３１，３２を経て分割された入射光ＩＬが正確に位置合わせされず、有効な照明範
囲が狭くなってしまう。この結果、照明マージンが十分に確保できなくなり、投射画像の
端部に色づき等が生じる場合がある。そこで、本実施形態では、収束してくる入射光線を
所定の１点（被照明領域ＩＳ上）に集光させる重畳レンズ３５の特性に適応させるように
第２主光線ＰＬ２の射出方向を第１主光線ＰＬ１側にずらす。つまり、第１主光線ＰＬ１
と第２主光線ＰＬ２とが微小角αで互いに収束するように、第１プリズム９１と第２プリ
ズム９２との間に微小な屈折差を設ける。
【００３６】
図３は、偏光変換装置３４を構成する特定セルの部分拡大図であり、第１主光線ＰＬ１
と第２主光線ＰＬ２とを互いに収束するように射出させる手法を説明するものである。主
光線ＰＬ０が第１プリズム９１に入射すると、偏光分離膜９３で、第１主光線ＰＬ１と第
２主光線ＰＬ２とに分離されるが、この際、第１主光線ＰＬ１については、第１プリズム
９１の断面が平行四辺形であることにより、光路を進行方向に垂直な紙面方向に関してシ
フトさせて同一の方向に射出される。一方、第２主光線ＰＬ２については、第１プリズム
９１の屈折率ｎ１よりも第２プリズム９２の屈折率ｎ２の方がわずかに小さくなっており
、入射角Ｉ１よりも射出角Ｉ２の方がわずかに大きくなっている。より具体的に説明する
と、周知のように、入射角Ｉ１と射出角Ｉ２との関係は、スネルの法則によって与えられ
、ｎ１・ｓｉｎ（Ｉ１）＝ｎ２・ｓｉｎ（Ｉ２）となっている。よって、ｎ１>ｎ２なら
Ｉ１<Ｉ２となって、第２プリズム９２から射出される第２主光線ＰＬ２の第１主光線Ｐ
Ｌ１に対する収束角である微小角αを一定範囲で任意に設定することができ、第２主光線
ＰＬ２を第１主光線ＰＬ１側に寄せることができる。つまり、上記のような屈折率条件の
下、重畳レンズ３５のパワー、液晶表示パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒまでの距離等を考
慮して、第１主光線ＰＬ１と第２主光線ＰＬ２とが被照明領域ＩＳ上で同一位置に入射す
るようにする。第１プリズム９１の材料と、第２プリズム９２の材料とは、目的とする屈
折率差を達成すべく既存の材料を組み合わせたものとして適宜選択できる。
【００３７】
なお、偏光変換装置３４は、システム光軸ＯＡを挟んで両側に対称になるよう、プリズ
ム９１，９２等からなる複数のセルをアレイ状に含んでいる。これらのセルも、詳細な説
明を省略するが、図３に示すものと同様の構造を有しており、それぞれにおいて、反射さ
れる第１主光線ＰＬ１と、透過する第２主光線ＰＬ２とは、被照明領域ＩＳ上で同一位置
に入射するように設定されている。
【００３８】
以上の説明から明らかなように、本実施形態のプロジェクタ１０によれば、収束してく
る入射光を所定の１点（被照明領域ＩＳ上）に集光させる重畳レンズ３５の特性に適応さ
せるように偏光変換装置３４において第１主光線ＰＬ１と第２主光線ＰＬ２とを所定角度
で互いに収束させるので、第１プリズム９１から射出される偏光と、第２プリズム９２か
ら射出される偏光とが光軸に垂直な方向に関して異なる位置に射出されることに起因して
生じる照明光の位置ずれを防止することができる。よって、第１及び第２プリズム９１，
９２からの照明光を少ない位置ずれで液晶表示パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒ上に重ね合
わせて入射させることができる。つまり、光源光を少ない光量ロスで有効に活用した均一
な照明光を得ることができ、高品位の画像を投射することができる。
【００３９】
以下、上記実施形態のプロジェクタ１０に組み込む偏光変換装置３４の具体例について
説明する。図４（ａ）〜４（ｆ）は、具体的なプロジェクタ１０についてシミュレーショ
ンを行った結果を説明する図である。図４（ａ）は、第１及び第２プリズム９１，９２の
屈折率が等しく旧来型の構成になっている場合を説明するものである。つまり、旧来型の
特定セルを直進する第２主光線ＰＬ２に対応する照明光の液晶表示パネル上における分布
が示されている。この場合、被照明領域ＩＳに対応する黒枠に対して照明像ＩＩが右に偏
っている。図４（ｂ）は、被照明領域ＩＳと照明像ＩＩとの位置関係をより分かり易く説
明する図である。図４（ｃ）は、図４（ａ）に対応するもので、同じ特定セルを反射され
つつ通過する第１主光線ＰＬ１に対応する照明光の液晶表示パネル上における分布を示し
ており、被照明領域ＩＳに対応する黒枠に対して照明像ＩＩが左右に偏っていない。図４
（ｄ）は、図４（ｂ）に対応するもので、被照明領域ＩＳと照明像ＩＩとの位置関係をよ
り分かり易く説明する図である。図４（ｅ）は、図４（ａ）に示す照明状態を修正した実
施例の特定セルを直進する第２主光線ＰＬ２に対応しており、被照明領域ＩＳに対応する
黒枠に対して照明像ＩＩが左右に偏っていない。図４（ｆ）は、被照明領域ＩＳと照明像
ＩＩとの位置関係をより分かり易く説明する図である。つまり、実施例の偏光変換装置３
４では、液晶表示パネルの被照明領域ＩＳが、図４（ｃ）の照明光と図４（ｅ）の照明光
とによってずれなく照明されるので、光源光を少ない光量ロスで有効に活用した均一な照
明光を得ることができる。なお、以上のシミュレーションにおいて、屈折率差ｎ１−ｎ２
＝０．００３とし、主光線の角度修正量に対応する微小角α＝０．０７°とし、偏光変換
装置３４から被照明領域ＩＳまでの距離を１１０ｍｍとしている。
【００４０】
〔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。なお、第２実施形
態のプロジェクタは、第１実施形態のプロジェクタを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。
【００４１】
図５は、第２実施形態に係るプロジェクタに組み込まれる偏光変換部材の構成を説明す
る一部拡大図である。この偏光変換部材１３４の場合、第１プリズム１９１の屈折率と第
２プリズム１９２の屈折率とが等しくなっているが、偏光分離膜９３と反射膜９４とが互
いに平行でなく楔角βを成している。つまり、第１プリズム１９１と第２プリズム１９２
とは、断面において光入射面及び光射出面がそれぞれ一平面となるように互いに補角を成
すように配置されているものの各断面が正確に平行四辺形になっていない。偏光分離膜９
３と反射膜９４との成す楔角βを調整することにより、収束してくる入射光線を所定の１
点（被照明領域ＩＳ上）に集光させる重畳レンズ３５の特性に適応させるように第１プリ
ズム９１から射出される第１主光線ＰＬ１の第２主光線ＰＬ２に対する収束角である微小
角αを任意に設定することができ、第１主光線ＰＬ１を第２主光線ＰＬ２側に寄せること
ができる。これにより、第１主光線ＰＬ１と第２主光線ＰＬ２とが被照明領域ＩＳ上で同
一位置に入射させることができ、光源光を少ない光量ロスで有効に活用した均一な照明光
を得ることができる。
【００４２】
〔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。なお、第３実施形
態のプロジェクタは、第１実施形態のプロジェクタを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。
【００４３】
図６は、第３実施形態に係るプロジェクタに組み込まれる偏光変換部材の構成を説明す
る一部拡大図である。この偏光変換部材２３４の場合、第１プリズム２９１の屈折率と第
２プリズム２９２の屈折率とが等しくなっているが、両プリズム２９１，２９２の射出面
２９１ｂ，２９２ｂが互いに平行でなく折角γを成している。つまり、第１プリズム２９
１と第２プリズム２９２とは、正確な平行四辺形の断面を有していない。よって、両プリ
ズム２９１，２９２の射出面２９１ｂ，２９２ｂの成す折角γを調整することにより、収
束してくる入射光線を所定の１点（被照明領域ＩＳ上）に集光させる重畳レンズ３５の特
性に適応させるように第１プリズム９１から射出される第１主光線ＰＬ１の、第２プリズ
ム９２から射出される第２主光線ＰＬ２に対する収束角である微小角αを任意に設定する
ことができ、第１主光線ＰＬ１と第２主光線ＰＬ２とを互いに寄せることができる。これ
により、第１主光線ＰＬ１と第２主光線ＰＬ２とが被照明領域ＩＳ上で同一位置に入射さ
せることができ、光源光を少ない光量ロスで有効に活用した均一な照明光を得ることがで
きる。
【００４４】
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、収束してくる入射光線を所定の１点（被照明領域ＩＳ上）
に集光させる重畳レンズ３５の特性に適応させるように第１プリズム９１から射出される
第１主光線ＰＬ１と、第２プリズム９２から射出される第２主光線ＰＬ２とを微小角αで
収束させているが、重畳レンズの特性が発散してくる入射光線を所定の１点（被照明領域
ＩＳ上）に集光させる場合は、このような重畳レンズの特性に適応させて両主光線ＰＬ１
，ＰＬ２を微小角αで発散させることもできる。同様に、偏光変換部材に入射する複数の
部分光束の主光線がシステム光軸ＯＡと平行でなく重畳レンズの特性がシステム光軸ＯＡ
に平行な入射光線を所定の１点（被照明領域ＩＳ上）に集光させる場合は、このような重
畳レンズの特性に適応させて両主光線ＰＬ１，ＰＬ２をシステム光軸ＯＡに平行にさせる
こともできる。
【００４５】
また、上記実施形態では、第１プリズム９１、第２プリズム９２等で構成される各セル
が同一構造を有するとしたが、各セルに屈折率の設定等が偏光変換部材に入射する複数の
部分光束の主光線の入射角に応じた異なる構造を持たせることもできる。
【００４６】
上記実施形態では、光変調装置を３つ用いたプロジェクタ１０の例について説明したが
、本発明は、光変調装置を１つ、２つ、あるいは４つ以上用いたプロジェクタにも適用す
ることができる。
【００４７】
また、上記実施形態では、透過型のプロジェクタに本発明を適用した場合の例について
説明したが、本発明は、反射型プロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「
透過型」とは、液晶表示パネル等を含むライトバルブが光を透過するタイプであることを
意味しており、「反射型」とは、ライトバルブが光を反射するタイプであることを意味し
ている。反射型プロジェクタの場合、ライトバルブは液晶表示パネルのみによって構成す
ることが可能であり、一対の偏光板は不要である。なお、光変調装置は液晶表示パネル等
に限られず、例えばマイクロミラーを用いた光変調装置であってもよい。
【００４８】
また、プロジェクタとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面プロジェ
クタと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面プロジェクタとがある
が、図１のプロジェクタ１０の構成は、いずれにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクタの光学系を示す模式図である。
【図２】プロジェクタを構成する偏光変換部材を説明するための平面図である。
【図３】偏光変換部材に入射する光束の振る舞いを説明する部分拡大図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は、実施例を説明する図である。
【図５】第２実施形態に係るプロジェクタ中の偏光変換部材を説明する図である。
【図６】第３実施形態に係るプロジェクタ中の偏光変換部材を説明する図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０…プロジェクタ、  ２０…光源ランプユニット、  ３０…照明光学系、  ３１…第
１レンズアレイ、  ３２…第２レンズアレイ、  ３４…偏光変換装置、  ３４，１３４，
２３４…偏光変換装置、  ３５…重畳レンズ、  ４０…色分離装置、  ４１ａ，４１ｂ…
ダイクロイックミラー、  ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…反射ミラー、  ４３ｒ，４３ｂ，４
３ｇ…コンデンサレンズ、  ４５，４６…リレーレンズ、  ６０…光変調部、  ６１ｂ，
６１ｇ，６１ｒ…液晶表示パネル、  ６２ｂ，６２ｇ，６２ｒ…偏光フィルタ、  ７０…
クロスダイクロイックプリズム、  ８０…投射光学系、  ９１…第１プリズム、  ９１ａ
…入射面、  ９１ｂ…射出面、  ９１ｃ…分離面、  ９１ｄ…反射面、  ９２…第２プリ
ズム、  ９３…偏光分離膜、  ９４…反射膜、  ９５…位相差板、  ９６…マスク、  Ｉ
１…入射角、  Ｉ２…射出角、  ＩＳ…被照明領域、  ＯＡ…システム光軸、  ＰＬ０…
主光線、  ＰＬ１…第１主光線、  ＰＬ２…第２主光線、  α…微小角、  β…楔角、  
γ…折角
【図１】
2008145483.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008145483.tif 000007
【図６】
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