(57)【要約】【課題】回転プリズムなどの色光走査手段を１個しか必要としない安価で制御の容易なプロジェクタであって、光源から電気光学変調素子までの光学長が各色光において略一致し混色や色むらが発生しにくいプロジェクタを提供することを目的とする。【解決手段】光源と電気光学変調素子との間に、前記光源からの光を前記電気光学変調素子における画像形成領域内の所定領域に導光するための照明光学系と、この照明光学系からの光を複数の色光に分離するとともに、この分離された複数の色光を前記電気光学変調素子の画像形成領域に並べて照射させるための色分離光学系と、この色分離光学系で分離された複数の色光を前記電気光学変調素子における画像形成領域内で走査するための１つの色光走査手段と、前記光源から前記電気光学変調素子までの光路長を、前記複数の色光間で略一致させるための光路長補正光学系と、をさらに備えたことを特徴とするプロジェクタ。【選択図】　　　図１
2004045872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、光源からの光を変調するための電気光学変調素子と、この電気光学変調素子で変調された光を投写するための投写レンズと、を備えたプロジェクタであって、前記光源と前記電気光学変調素子との間に、
前記光源からの光を前記電気光学変調素子における画像形成領域内の所定領域に導光するための照明光学系と、
この照明光学系からの光を複数の色光に分離するとともに、この分離された複数の色光を前記電気光学変調素子の画像形成領域に並べて照射させるための色分離光学系と、
この色分離光学系で分離された複数の色光を前記電気光学変調素子における画像形成領域内で走査するための１つの色光走査手段と、
前記光源から前記電気光学変調素子までの光路長を、前記複数の色光間で略一致させるための光路長補正光学系と、をさらに備えた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、前記色分離光学系は、互いに平行に配置された複数の色分離面を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項３】
請求項２に記載のプロジェクタにおいて、前記光路長補正光学系は、前記色分離光学系における複数の色分離面のそれぞれに対応して設けられ、前記前記色分離光学系における複数の色分離面で反射した複数の色光のそれぞれについて、前記光源から前記電気光学変調素子までの光路長が略一致するような位置に配置された複数の色光選択反射面を備えた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、前記色分離光学系の色分離面と、前記光路長補正光学系の色光選択反射面とは９０度の角度をなして配置されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項５】
請求項３に記載のプロジェクタにおいて、前記色分離光学系の色分離面と、前記光路長補正光学系の色光選択反射面とは互いに平行になるように配置さ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４又は５に記載のプロジェクタにおいて、前記色分離光学系の各色分離面の光軸方向における間隔及び前記光路長補正光学系の色光選択反射面の光軸方向における間隔は、前記色分離光学系で分離された色光の数をｎとしたとき、前記電気光学変調素子の画像形成領域の色分離方向における幅の約（１／（２×ｎ））に設定されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、前記色光走査手段は回転プリズムであって、前記照明光学系と前記回転プリズムとの間に、アフォーカル光学系をさらに備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、前記色光走査手段は回転プリズムであって、前記色分離光学系に入射する偏光が前記色分離面に対してｓ偏光となるように構成されているとともに、λ／２板が前記色分離光学系と前記回転プリズムとの間に配置されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項９】
光源と、光源からの光を変調するための電気光学変調素子と、この電気光学変調素子で変調された光を投写するための投写レンズと、を備えたプロジェクタであって、前記光源と前記電気光学変調素子との間に、
前記光源からの光を前記電気光学変調素子における画像形成領域内の所定領域に導光するための照明光学系と、
この照明光学系からの光を複数の色光に分離するとともに、この分離された複数の色光を後段の回転プリズムの回転の中心軸に向けて入射させるための複数の色分離面を有する色分離光学系と、
この色分離光学系で分離された複数の色光を前記電気光学変調素子における画像形成領域内で走査するための１つの回転プリズムと
この回転プリズムを通過した複数の色光のそれぞれを前記電気光学変調素子に向けて反射するとともに、前記光源から前記電気光学変調素子までの光路長を前記複数の色光間で略一致させるための複数の色光選択反射面を有する光路長補正光学系と、をさらに備えた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、前記色分離光学系に入射する偏光が前記色分離面に対してｓ偏光となるように構成されているとともに、λ／２板が前記色分離光学系と前記回転プリズムとの間に配置されてい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、λ／２板が前記回転プリズムと前記光路長補正光学系との間にさらに配置され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乃至１１のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、前記照明光学系と前記回転プリズムとの間に、アフォーカル光学系をさらに備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明はプロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
単板方式のプロジェクタのうち、回転プリズムを用いたカラースクロールによるプロジェクタ（以下、「回転プリズムを用いたプロジェクタ」という。）は、カラーフィルタを用いたプロジェクタやカラーホイールを用いたプロジェクタなどとは異なり、光の利用効率が格段に高く、単板方式でありながら高輝度のプロジェクタを実現できるため、近年特に注目されている。
【０００３】
この回転プリズムを用いたプロジェクタは、例えば、「（ア）Ｐ．　Ｊａｓｓｅｎ，　”Ａ　Ｎｏｖｅｌ　Ｈｉｇｈ　Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ　Ｓｉｎｇｌｅ　Ｌｉｇｈｔ　Ｖａｌｖｅ　ＨＤ　Ｃｏｌｏｒ　Ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ，”　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ＩＤＲＣ　’９３，　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｄｉｓｐｌａｙ，　ｐｐ．　２４９−２５２，　１９９３．」や「（イ）Ｊ．Ａ．Ｓｈｉｍｉｚｕ，”Ｓｉｎｇｌｅ　Ｐａｎｅｌ　Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ　ＬＣＤ　Ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ，”　Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ　Ｄｉｓｐｌａｙｓ　Ｖ，　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ＳＰＩＥ，　Ｖｏｌ．　３６３４，　ｐｐ．　１９７−　２０６，　１９９９．」に開示されている。
【０００４】
これらの論文に開示された回転プリズムを用いたプロジェクタを図９及び図１０を用いて説明する。図９は（ア）の論文に開示された従来の回転プリズムを用いたプロジェクタを説明するための図である。図９（ａ）はその光学系を示す図であり、図９（ｂ）はその光走査の原理を説明するための図である。
【０００５】
従来のプロジェクタ８００は、図９（ａ）に示されるように、光源８１０と、この光源８１０からの光を上下方向に分離されたＲ，Ｇ，Ｂの３つの色光に分離するダイクロイックミラー８３０と、このダイクロイックミラー８３０で分離された３つの色光を走査するための回転プリズム８５０と、この回転プリズム８５０で走査された３つの色光をストライプ状の帯に展開して液晶パネル８６０の画像形成領域における所定のストライプ領域に照射するための展開レンズ８２０と、この展開レンズ８２０で展開された色光を変調する電気光学変調素子としての液晶パネル８６０と、この液晶パネル８６０で変調された光をスクリーン等に投写する投写レンズ８７０とを備えている。
【０００６】
このプロジェクタ８００においては、図９（ｂ）に示されるように、ダイクロイックミラー８３０で分離されたＲ，Ｇ，Ｂの各色光は、回転プリズム８５０のプリズム作用によって、液晶パネル８６０の画像形成領域の上から下方向に順に走査されることになる。すなわち、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラースクロールが実現される。
【０００７】
このため、このプロジェクタ８００によれば、１枚の液晶パネルからなる単板方式のプロジェクタでありながら、いわゆる３枚の液晶パネルを必要とする３板方式のプロジェクタと同等の解像度のカラー表示を行うことができるという利点がある。
【０００８】
図１０は、（イ）の論文に開示された従来の他の回転プリズムを用いたプロジェクタを説明するための図である。このプロジェクタ９００は、図１０に示されるように、光源９１０と、光源９１０からの光を変調するための電気光学変調素子としての反射型の液晶パネル９６０及び偏光プリズム９８０と、この液晶パネル９６０で変調された光を投写するための投写レンズ９７０と、を備えたプロジェクタであって、光源９１０と液晶パネル９６０及び偏光プリズム９８０との間に、光源９１０からの光を液晶パネル９６０における画像形成領域内の所定領域に導光するためのインテグレータ光学系９２０と、このインテグレータ光学系９２０からの光を３つの色光に分離するための色分離光学系９３０と、この色分離光学系９３０で分離された３つの色光を液晶パネル９６０における画像形成領域内で走査するための３つの回転プリズム９５０と、この回転プリズム９５０で走査された３つの色光を所定の間隔で離隔させた状態で合成する色合成光学系９４０と、をさらに備えている。
【０００９】
このプロジェクタ９００においては、色分離光学系９３０で分離されたＲ，Ｇ，Ｂの各色光はそれぞれ回転プリズム９５０のプリズム作用によって、液晶パネル９６０の一方向（例えば、上から下方向）に順に走査されることになる。このとき３つの回転プリズム９５０のそれぞれは互いに所定のタイミングだけずれた位相で回転しているため、液晶パネル９６０の画像形成領域内において、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光は互いに所定間隔ずれた状態で上から下方向に順に走査される。すなわち、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラースクロールが実現される。
【００１０】
このため、このプロジェクタ９００によれば、１枚の液晶パネルからなる単板方式のプロジェクタでありながら、いわゆる液晶パネルを３枚必要とする３板方式のプロジェクタと同等の解像度のカラー表示を行うことができるという利点がある。
【００１１】
しかしながら、上記したプロジェクタ８００においては、光源から液晶パネルまでの光路長が、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの色光において異なり、液晶パネル上での結像特性に違いが出て混色や色むらが発生しやすいという問題があった。また、上記したプロジェクタ９００においては、回転プリズムを３つ必要とするので高価になるほか、これらの３つの回転プリズムを所定の位相だけずらして回転させなければならずこの制御が容易ではないという問題があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、回転プリズムなどの色光走査手段を１個しか必要としない安価で制御の容易なプロジェクタであって、光源から電気光学変調素子までの光路長が各色光において略一致し、混色や色むらが発生しにくいプロジェクタを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明のプロジェクタは、光源と、光源からの光を変調するための電気光学変調素子と、この電気光学変調素子で変調された光を投写するための投写レンズと、を備えたプロジェクタであって、前記光源と前記電気光学変調素子との間に、
前記光源からの光を前記電気光学変調素子における画像形成領域内の所定領域に導光するための照明光学系と、
この照明光学系からの光を複数の色光に分離するとともに、この分離された複数の色光を前記電気光学変調素子の画像形成領域に並べて照射させるための色分離光学系と、
この色分離光学系で分離された複数の色光を前記電気光学変調素子における画像形成領域内で走査するための１つの色光走査手段と、
前記光源から前記電気光学変調素子までの光路長を、前記複数の色光間で略一致させるための光路長補正光学系と、をさらに備えたことを特徴とする。
【００１４】
このため、色分離光学系で分離された複数の各色光は、１つの色光走査手段によって、電気光学変調素子における画像形成領域の一方向に順に走査され、カラースクロールが実現される。その結果、本発明のプロジェクタによれば、１枚の液晶パネル等の電気光学変調素子からなる単板方式のプロジェクタでありながら、いわゆる液晶パネルなどの３枚の電気光学変調素子を必要とする３板方式のプロジェクタと同等の解像度のカラー表示を行うことができるという利点がある。
【００１５】
さらに、本発明のプロジェクタにおいては、光源から前記電気光学変調素子までの光路長を前記複数の色光間で略一致させるための光路長補正光学系を備えているので、光源から電気光学変調素子間での光路長が各色光において略一致し、混色や色むらが発生しにくい構造となっている。
【００１６】
本発明において、色分離光学系で分離される複数の色光は、赤、緑、青の３つの色光であることが好ましい。この場合、赤、緑、青の３つの色光が電気光学変調素子における画像形成領域の一方向に順に走査されるため、容易にフルカラー表示を行うことができる。
【００１７】
（２）上記（１）に記載のプロジェクタにおいては、前記色分離光学系は、互いに平行に配置された複数の色分離面を備えることが好ましい。
【００１８】
このように構成すれば、この色分離光学系で分離された各色光は互いに所定間隔だけ離隔した状態で平行に進行することになるため、後段の電気光学変調素子における画像形成領域において所定間隔だけずれて照射されることが容易になる。また、光学設計がシンプルになるという効果もある。
【００１９】
（３）上記（１）に記載のプロジェクタにおいては、前記光路長補正光学系は、前記色分離光学系における複数の色分離面のそれぞれに対応して設けられ、前記前記色分離光学系における複数の色分離面で反射した複数の色光のそれぞれについて、前記光源から前記電気光学変調素子までの光路長が略一致するような位置に配置された複数の色光選択反射面を備えることが好ましい。
【００２０】
このように構成すれば、各色光についての光源から電気光学変調素子までの光路長を効果的に略一致するように構成することができる。
【００２１】
（４）上記（３）に記載のプロジェクタにおいては、前記色分離光学系の色分離面と、前記光路長補正光学系の色光選択反射面とは９０度の角度をなして配置されていることが好ましい。
【００２２】
このように構成すれば、光路長補正光学系からの射出光は、色分離光学系への入射方向から見れば１８０度折り返されて射出することになるので、本発明のプロジェクタの光学系をコンパクトに構成することができる。また、光学設計がシンプルになるという効果もある。
【００２３】
（５）上記（３）に記載のプロジェクタにおいては、前記色分離光学系の色分離面と、前記光路長補正光学系の色合成面とは互いに平行になるように配置されていることが好ましい。
【００２４】
このように構成すれば、光路長補正光学系からの射出光は、色分離光学系への入射方向と平行の関係をもって射出することになるので、光学設計がシンプルになる。さらに、光路長補正光学系において各色光における光源から電気光学変調素子までの光路長を略一致させるのが特に容易になるという効果もある。
【００２５】
（６）上記（４）又は（５）に記載のプロジェクタにおいては、前記色分離光学系の各色分離面の光軸方向における間隔及び前記光路長補正光学系の色光選択反射面の光軸方向における間隔は、前記色分離光学系で分離された色光の数をｎとしたとき、前記電気光学変調素子の画像形成領域の色分離方向における幅の約（１／（２×ｎ））に設定されていることが好ましい。
【００２６】
従って、前記色分離光学系の各色分離面の光軸方向における間隔及び前記光路長補正光学系の色光選択反射面の光軸方向における間隔は、例えば前記色分離光学系で分離される色光の数が３であるときには、前記電気光学変調素子の画像形成領域の色分離方向における幅の約１／６に設定されていることが好ましく、前記色分離光学系で分離される色光の数が２であるときには、前記電気光学変調素子の画像形成領域の色分離方向における幅の約１／４に設定されていることが好ましい。
【００２７】
このように構成すれば、光路長補正光学系を通過した各色光は、全体として、電気光学変調素子の画像形成領域の色分離方向における幅をちょうどカバーしつつカラースクロールを行うことができる。
【００２８】
（７）上記（３）に記載のプロジェクタにおいては、前記色光走査手段は回転プリズムであって、前記照明光学系と前記回転プリズムとの間に、アフォーカル光学系をさらに備えることが好ましい。
【００２９】
このように構成すれば、各色光の光束を小さくすることができ、後段の電気光学変調素子及び回転プリズムを小さくすることができるため、プロジェクタの小型化、軽量化、低価格化を図るのが容易になる。また、回転プリズムを小型化することによって、回転プリズムの高速応答性を向上することができる。
【００３０】
（８）上記（１）乃至（７）のいずれかに記載のプロジェクタにおいては、前記色光走査手段は回転プリズムであって、前記色分離光学系に入射する偏光が前記色分離面に対してｓ偏光となるように構成されているとともに、λ／２板が前記色分離光学系と前記回転プリズムとの間に配置されていることが好ましい。
【００３１】
光屈折を利用する光透過タイプの回転プリズムでは、プリズムの回転の中心軸に対して平行に振動する偏光光（ｓ偏光光）よりも、プリズムの回転の中心軸に対して垂直に振動する偏光光（ｐ偏光光）の方が光透過率が高い。上記構成によれば、色分離光学系に入射する偏光光を色分離特性の良いｓ偏光光とし、回転プリズムの光入射面に入射する色光を、回転プリズムの回転の中心軸に対して垂直に振動する偏光光（ｐ偏光光）とすることができるので、回転プリズムの光入射面における反射損失を抑えることができる。
【００３２】
（９）本発明のプロジェクタは、光源と、光源からの光を変調するための電気光学変調素子と、この電気光学変調素子で変調された光を投写するための投写レンズと、を備えたプロジェクタであって、前記光源と前記電気光学変調素子との間に、
前記光源からの光を前記電気光学変調素子における画像形成領域内の所定領域に導光するための照明光学系と、
この照明光学系からの光を複数の色光に分離するとともに、この分離された複数の色光を後段の回転プリズムの回転の中心軸に向けて入射させるための複数の色分離面を有する色分離光学系と、
この色分離光学系で分離された複数の色光を前記電気光学変調素子における画像形成領域内で走査するための１つの回転プリズムと
この回転プリズムを通過した複数の色光のそれぞれを前記電気光学変調素子に向けて反射するとともに、前記光源から前記電気光学変調素子までの光路長を前記複数の色光間で略一致させるための複数の色光選択反射面を有する光路長補正光学系と、をさらに備えたことを特徴とする。
【００３３】
このため、色分離光学系で分離された複数の各色光は、１つの色光走査手段によって、電気光学変調素子における画像形成領域の一方向に順に走査され、カラースクロールが実現される。その結果、本発明のプロジェクタによれば、１枚の液晶パネル等の電気光学変調素子からなる単板方式のプロジェクタでありながら、いわゆる液晶パネルなどの３枚の電気光学変調素子を必要とする３板方式のプロジェクタと同等の解像度のカラー表示を行うことができるという利点がある。
【００３４】
さらに、本発明のプロジェクタにおいては、光源から前記電気光学変調素子までの光路長を前記複数の色光間で略一致させるための光路長補正光学系を備えているので、光源から電気光学変調素子間での光路長が各色光において略一致し、混色や色むらが発生しにくい構造となっている。
【００３５】
また、各色光がそれぞれ平行な状態で回転プリズムに入射される場合、回転プリズムの屈折率や大きさ、回転プリズムに対する各色光の入射位置により以下の（１）から（３）のような問題が起きやすくなる。
１）各色光が画像形成領域の一方向に走査された後再び帰還して次の走査を始める始点位置や、走査時の各色光の移動速度、各色光の間隔が各色光によって一様でなくなり、これらを原因として混色や色むらが発生する場合がある。
２）色光の光束が略９０度までの大きな入射角で回転プリズムに入射するので、分散により、画像形成領域上の走査開始または終了位置において色ずれが大きくなる場合がある。
３）上記１）、２）の課題を回避しようとすると、明るい投写画像を得ることが困難となる。
本発明のプロジェクタにおいては、色分離光学系で分離された複数の色光を、回転プリズムの回転の中心軸方向に向けて入射させる構成としたので、各色光の帰還する始点位置や、各色光の移動速度、各色光の間隔をほぼ一定に保つことができるとともに、色光光束の回転プリズムへの入射角度を小さくして分散の影響を抑えながら、明るく色むらの少ない投写画像を得ることができる。
【００３６】
（１０）上記（９）に記載のプロジェクタにおいては、前記色分離光学系に入射する偏光が前記色分離面に対してｓ偏光となるように構成されているとともに、λ／２板が前記色分離光学系と前記回転プリズムとの間に配置されていることが好ましい。
【００３７】
このように構成すれば、色分離光学系に入射する偏光光を色分離特性の良いｓ偏光光とし、回転プリズムの光入射面に入射する色光を、回転プリズムの回転の中心軸に対して垂直に振動する偏光光（ｐ偏光光）とすることができるので、回転プリズムの光入射面における反射損失を抑えることができ、プロジェクタの高輝度化を図るさいに有利になる。
【００３８】
（１１）上記（１０）に記載のプロジェクタにおいては、λ／２板が前記回転プリズムと前記光路長補正光学系との間にさらに配置されていることが好ましい。
【００３９】
このように構成すれば、光路長補正光学系の複数の色光選択反射面に入射する色光をｓ偏光光とすることができるので、光路長補正光学系における色光選択反射特性を向上させることができる。
【００４０】
（１２）上記（９）乃至（１１）のいずれかに記載のプロジェクタにおいては、前記照明光学系と前記回転プリズムとの間に、アフォーカル光学系をさらに備えることが好ましい。
【００４１】
このように構成すれば、各色光の光束を小さくすることができ、後段の回転プリズム及び電気光学変調素子を小さくすることができるため、プロジェクタの小型化、軽量化、低価格化を図るのが容易になる。また、回転プリズムを小型化することによって、回転プリズムの高速応答性を向上することができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態を説明する。
【００４３】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るプロジェクタの光学系を示す図である。図１に示されるように、このプロジェクタ１００は、光源１１０と、光源１１０からの光を変調するための、例えば透過型液晶パネルからなる電気光学変調素子１６０と、この電気光学変調素子１６０で変調された光を投写するための投写レンズ１７０と、を備えたプロジェクタである。そして、実施形態１に係るプロジェクタは、光源１１０と電気光学変調素子１６０との間に、
光源１１０からの光を電気光学変調素子１６０における画像形成領域内の所定領域に導光するための照明光学系１２０と、
この照明光学系１２０からの光を複数の色光に分離するとともに、この分離された複数の色光を電気光学変調素子１６０の画像形成領域に並べて照射させるための色分離光学系１３０と、
この色分離光学系１３０で分離された複数の色光を電気光学変調素子１６０における画像形成領域内で走査するための１つの色光走査手段１５０と、
光源１１０から電気光学変調素子１６０までの光路長を、複数の色光間で略一致させるための光路長補正光学系１４０と、をさらに備えている。
【００４４】
照明光学系１２０は、インテグレータ光学系からなっていて、第１のレンズアレイ１２２と、第２のレンズアレイ１２４と、偏光変換素子１２６と重畳レンズ１２８と、を備えている。
第１のレンズアレイ１２２は、複数の第１の小レンズを備え、この複数の第１の小レンズによって光源１１０から射出された光束を複数の部分光束に分割する機能を有している。第１のレンズアレイ１２２は、電気光学変調素子１６０における画像形成領域の所定領域（色光が３色であれば、そのうちの一の色光が照射される領域であって、画像形成領域の走査方向に対応する辺が他の辺に対して約１／３に圧縮された形状を有する領域）と相似の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有している。各小レンズは、光源１１０から入射された平行な光束を複数の部分光束に分割し、各部分光束を第２のレンズアレイ１２４の近傍で収束させる。各小レンズを光軸に沿って見た外形形状は、電気光学変調素子１６０における画像形成領域内の所定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のレンズアレイ１２４は、複数の第２の小レンズを備え、これら複数の部分光束が集光される位置近傍に配置されている。第２のレンズアレイ１２４も、第１のレンズアレイ１２２の小レンズに対応するように、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。第２のレンズアレイ１２４は、第１のレンズアレイ１２２から射出された各部分光束の中心軸（主光線）が重畳レンズ１２８の入射面に垂直に入射するように構成されている。
偏光変換素子１２６は、第２のレンズアレイ１２４から射出された光束をほぼ一種類の偏光光束に変換する機能を有している。
【００４５】
色分離光学系１３０は、照明光学系１２０からの光を赤、緑、青の３つの色光に分離する。そして、この分離された３つの色光を電気光学変調素子１６０の画像形成領域に並べて照射させる機能を有する。この色分離光学系１３０は、互いに平行に配置された３つの色分離面１３２、１３４、１３６を備えている。色分離面１３２、１３４、１３６はダイクロイックミラーで構成されている。但し、色分離面１３６は全反射面で構成されてもよい。
【００４６】
この色分離光学系１３０で分離された赤、緑、青の各色光は互いに所定間隔だけ離隔した状態で平行に進行する。そして、後段の電気光学変調素子１６０における画像形成領域において所定間隔だけずれて照射される。
【００４７】
色分離光学系１３０の色分離面１３２、１３４、１３６の光軸方向における間隔Ｄ及び前記光路長補正光学系の色光選択反射面の光軸方向における間隔Ｄは、電気光学変調素子１６０の画像形成領域の色分離方向における幅Ｌの約１／６に設定されている。このため、光路長補正光学系１４０を通過した各色光は、全体として、電気光学変調素子１６０の画像形成領域の色分離方向における幅をちょうどカバーしつつカラースクロールを行うことができるようになっている。
【００４８】
光路長補正光学系１４０は、光源１１０から前記電気光学変調素子１６０までの光路長を、前記複数の色光間で略一致させる機能を有している。光路長補正光学系１４０は、色分離光学系１３０における３つの色分離面１３２、１３４、１３６のそれぞれに対応して設けられ、色分離光学系１３０における３つの色分離面で反射した３つの色光のそれぞれについて、光源１１０から電気光学変調素子１６０までの光路長が略一致するような位置に配置された複数の色光選択反射面１４２、１４４、１４６を備えている。この光路長補正光学系１４０の作用によって、３つの色分離面１３２，１３４，１３６がそれぞれ異なる位置に配置されていることによって生じる光路差を、色光選択分離面１４２，１４４，１４６をそれぞれ平行に間隔Ｄだけ離して配置することによって、補償する構成となっている。この色光選択反射面１４２、１４４、１４６はダイクロイックミラーで構成されている。但し、色光選択反射面１４２は全反射面で構成されてもよい。
【００４９】
光路長補正光学系１４０の各色光選択反射面１４２、１４４、１４６は、色分離光学系１３０の各色分離面１３２、１３４、１３６と９０度の角度をなして配置されている。そのため、光路長補正光学系１４０からの射出光は、色分離光学系１３０への入射方向から見れば１８０度折り返されており、コンパクトな光学系が構成されている。
【００５０】
色光走査手段１５０は、回転プリズムからなり、この回転プリズムが回転することにより、色分離光学系１３０で分離された３つの色光を電気光学変調素子１６０における画像形成領域内で走査する機能を有する。
【００５１】
色分離光学系１３０で分離された３つの色光は、この色光走査手段１５０によって、電気光学変調素子１６０における画像形成領域の一方向に順に走査され、カラースクロールが実現される。その結果、単板方式のプロジェクタでありながら、いわゆる液晶パネルなどの３枚の電気光学変調素子を必要とする３板方式のプロジェクタと同等の解像度のカラー表示を行うことができる。
【００５２】
また、各色光についての光源１１０から電気光学変調素子１６０までの光路長を略一致するように構成することができる。このため、光源１１０から電気光学変調素子１６０との間の距離が各色光において略一致し、混色や色むらが発生しにくい構造となっている。
【００５３】
（実施形態２）
図２は、本発明の実施形態２に係るプロジェクタの光学系を示す図である。図２に示されるように、実施形態２に係るプロジェクタ２００は、実施形態１に係るプロジェクタ１００における透過型液晶パネルを用いた電気光学変調素子１６０を反射型液晶パネルを用いた電気光学変調素子２６０に変更したものである。そして、それに伴って、偏光プリズム２８０を追加したものである。
【００５４】
実施形態２に係るプロジェクタ２００も、実施形態１に係るプロジェクタの場合と同様に、単板方式のプロジェクタでありながら、いわゆる液晶パネルなどの３枚の電気光学変調素子を必要とする３板方式のプロジェクタと同等の解像度のカラー表示を行うことができ、混色や色むらを発生しにくいという効果を有している。
【００５５】
（実施形態３）
図３は、本発明の実施形態３に係るプロジェクタの光学系を示す図である。図３に示されるように、実施形態３に係るプロジェクタ３００は、基本的には、実施形態１に係るプロジェクタ１００と同じ構造を有している。実施形態３に係るプロジェクタ３００が実施形態１に係るプロジェクタ１００と異なるのは、アフォーカル光学系３２０を有している点である。
【００５６】
このため、実施形態３に係るプロジェクタ３００は、実施形態１に係るプロジェクタ１００の有する効果に加えて、各色光の光束を小さくすることができるため後段の電気光学変調素子及び色光走査手段である回転プリズムを小さくして、プロジェクタの小型化、軽量化、低価格化を図るのが容易になるという効果がある。また、回転プリズムを小型化することによって、回転プリズムの高速応答性を向上することができる。
【００５７】
（実施形態４）
図４は、本発明の実施形態４に係るプロジェクタの光学系を示す図である。図４に示されるように、実施形態４に係るプロジェクタ４００は、基本的には、実施形態１に係るプロジェクタ１００と同じ構造を有している。実施形態４に係るプロジェクタ４００が実施形態１に係るプロジェクタ１００と異なるのは、色分離光学系１３０の色分離面と、前記光路長補正光学系の色光選択反射面４４０とが平行に配置されていることである。
【００５８】
このため、実施形態４に係るプロジェクタ４００は、実施形態１に係るプロジェクタ１００の有する効果に加えて、光路長補正光学系からの射出光は、色分離光学系への入射方向と平行の関係をもって射出することになるので、光学設計がシンプルになるという効果があり、さらに、光路長補正光学系において各色光における光源から電気光学変調素子までの光路長を略一致させるのが特に容易になるという効果がある。
【００５９】
（実施形態５）
図５は、本発明の実施形態５に係るプロジェクタの光学系を示す図である。図５に示されるように、実施形態５に係るプロジェクタ５００は、基本的には、実施形態１に係るプロジェクタ１００と同じ構造を有している。実施形態５に係るプロジェクタ５００が実施形態１に係るプロジェクタ１００と異なるのは、光路長補正光学系１４０と回転プリズムからなる色光走査手段１５０との間にλ／２板が配置されている点である。
【００６０】
このため、実施形態５に係るプロジェクタ５００は、実施形態１に係るプロジェクタ１００の有する効果に加えて、以下の効果を有する。すなわち、光屈折を利用する光透過タイプの回転プリズム１５０では、プリズムの回転の中心軸に対して平行に振動する偏光光（ｓ偏光光）よりも、プリズムの回転の中心軸に対して垂直に振動する偏光光（ｐ偏光光）の方が光透過率が高い。このため、本発明によれば、色分離光学系１３０に入射する偏光光を色分離特性の良いｓ偏光光とし、回転プリズム１５０の光入射面に入射する色光を、回転プリズムの回転の中心軸に対して垂直に振動する偏光光（ｐ偏光光）とすることができるので、回転プリズムの光入射面における反射損失を抑えることができる。
【００６１】
（実施形態６）
図６は、本発明の実施形態６に係るプロジェクタの光学系を示す図である。図６に示されるように、実施形態６に係るプロジェクタ６００は、光源１１０と、光源１１０からの光を変調するための電気光学変調素子２６０と、この電気光学変調素子２６０で変調された光を投写するための投写レンズ１７０と、を備えたプロジェクタである。そして、光源１１０と電気光学変調素子２６０との間には、アフォーカル光学系６２０と、照明光学系１２０と、色分離光学系６３０と、回転プリズム６５０と、光路長補正光学系６４０と、をさらに備えている。
【００６２】
照明光学系１２０は、光源１１０からの光を電気光学変調素子２６０における画像形成領域内の所定領域に導光する。色分離光学系６３０は、照明光学系１２０からの光を複数の色光に分離するとともに、この分離された３つの色光を回転プリズム６５０の回転の中心軸に向けて入射させるための３つの色分離面６３２、６３４、６３６を有している。回転プリズム６５０は、色分離光学系６３０で分離された３つの色光を電気光学変調素子２６０における画像形成領域内で走査する。光路長補正光学系６４０は、回転プリズム６５０を通過した３つの色光のそれぞれを電気光学変調素子２６０に向けて反射するとともに、光源１１０から電気光学変調素子２６０までの光路長を３つの色光間で略一致させるための３つの色光選択反射面６４２、６４４、６４６を有している。
【００６３】
このため、色分離光学系６３０で分離された３つの各色光は、１つの回転プリズム６５０によって、電気光学変調素子２６０における画像形成領域の一方向に順に走査され、カラースクロールが実現される。その結果、１枚の液晶パネル等の電気光学変調素子２６０からなる単板方式のプロジェクタでありながら、いわゆる液晶パネルなどの３枚の電気光学変調素子を必要とする３板方式のプロジェクタと同等の解像度のカラー表示を行うことができるという利点がある。
【００６４】
さらに、光源１１０から電気光学変調素子２６０までの光路長を３つの色光間で略一致させるための光路長補正光学系６４０を備えているので、光源１１０から電気光学変調素子２６０との間の距離が各色光において略一致し、混色や色むらが発生しにくい構造となっている。
【００６５】
図７は、実施形態６に係るプロジェクタにおける色分離光学系６３０、回転プリズム６５０及び光路長補正光学系６４０の作用を説明するための図である。図７に示されるように、実施形態６に係るプロジェクタにおいては、色分離光学系６３０によって回転プリズム６５０の回転の中心軸に向けて入射させた３つの色光は、光路長補正光学系６４０の色光選択反射面で合成され、ほぼ平行光になって電気光学変調素子２６０に向かう。このとき、光源１１０と電気光学変調素子２６０との間の光路長はほぼ一致している。
【００６６】
さらに、実施形態６の構成によれば、色分離光学系６３０と回転プリズム６５０との間及び回転プリズム６５０と光路長補正光学系６４０との間に、それぞれλ／２板６５２，６５４が配置されている。このため、色分離光学系６３０及び光路長補正光学系６４０においては、その色分離特性及び色光選択反射特性の優れたｓ偏光が入射され、回転プリズム６５０においてはその反射損の少ないｐ偏光が入射されるように構成できる。このため、プロジェクタの色合いが向上し、輝度も向上する。
【００６７】
（実施形態７）
図８は、本発明の実施形態７に係るプロジェクタの光学系を示す図である。図８に示されるように、実施形態７に係るプロジェクタ７００は、基本的には、実施形態６に係るプロジェクタ６００と同じ構造を有している。実施形態７に係るプロジェクタ７００が実施形態６に係るプロジェクタ６００と異なるのは、照明光学系と電気光学変調素子である。実施形態７に係るプロジェクタ７００における照明光学系７２０には実施形態６に係るプロジェクタ６００に含まれていた偏光変換素子が含まれていない。このため、照明光学系７２０を出射した光はランダム偏光となる。
【００６８】
しかしながら、このランダム偏光は、後段の偏光プリズム２８０によって分離され、それぞれの偏光成分の光が電気光学変調素子２６０及び電気光学変調素子２６２に到達し、そこで変調を受けた後、同じ偏光プリズムで合成され投写レンズ１７０で投写される。このため、光源１１０から出射されたランダム偏光のうちいずれの偏光成分についても利用することができ、高輝度な画像表示が可能となっている。
【００６９】
このため、実施形態７に係るプロジェクタ７００は、実施形態６に係るプロジェクタ６００の有する効果に加えて、高価な偏光変換素子を用いなくとも、高輝度のフルカラー画像を表示できる、という効果がある。また、実施形態７に係るプロジェクタ７００は、両方の偏光光を用いているため、実施形態６におけるように回転プリズムの前後にλ／２板を配置する必要がなくなるという効果もある。
なお、本発明の上記実施形態においては、照明光学系として、複数の小レンズを用いたインテグレータ照明光学系を用いたが、これに限られず、例えば、壁面で光を反射して導光するロッドを用いた承継光学系などを本発明の照明光学系として採用することもでき、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１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２に係るプロジェクタの光学系を示す図である。
【図３】本発明の実施形態３に係るプロジェクタの光学系を示す図である。
【図４】本発明の実施形態４に係るプロジェクタの光学系を示す図である。
【図５】本発明の実施形態５に係るプロジェクタの光学系を示す図である。
【図６】本発明の実施形態６に係るプロジェクタの光学系を示す図である。
【図７】本発明の実施形態６に係るプロジェクタにおける回転プリズムの作用を説明するための図である。
【図８】本発明の実施形態７に係るプロジェクタの光学系を示す図である。
【図９】従来のプロジェクタを説明するための図である。
【図１０】従来のプロジェクタの光学系を示す図である。
【符号の説明】
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００・・プロジェクタ
１１０・・・光源
１２０，７２０・・・照明光学系
１３０・・・色分離光学系
１４０，４４０、５４０、６４０・・・光路長補正光学系
１５０・・・色光走査手段
１６０，２６０，２６２・・・電気光学変調素子
１７０・・・投写レンズ
２８０・・・偏光プリズム
３２０，６２０・・・アフォーカル光学系
６５０・・・回転プリズム
６５２，６５４・・・λ／２板
【図１】
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【図２】
2004045872.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004045872.tif 000008
【図７】
2004045872.tif 000009
【図８】
2004045872.tif 000010
【図９】
2004045872.tif 000011
【図１０】
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