(57)【要約】【課題】色合成光学系の材料コストの低減を図ることができる光学装置及びこの光学装置を有するプロジェクタを提供すること。【解決手段】光学装置４４において、投写レンズ４６の光軸Ａは、液晶パネル４４１の画像形成領域の中心軸Ｃに対してずれた位置に配置され、クロスダイクロイックプリズム４４４の光束入射端面の中心軸Ｂは、投写レンズ４６の光軸Ａと液晶パネル４４１の画像形成領域の中心軸Ｃとの間になるように、液晶パネル４４１の画像形成領域の中心軸Ｃから、ずれた位置に配置されている。【選択図】　図７
2004004666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の色光を各色光毎に画像情報に応じて変調する複数の光変調装置と、前記各光変調装置が対向配置される複数の光束入射端面を有し、前記各光変調装置で変調された色光を合成して射出する色合成光学系とを備えた光学装置であって、
前記色合成光学系の光束入射端面の中心軸が前記光変調装置の画像形成領域の中心軸に対してずれた位置に配置されていることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学装置において、
前記光学装置は、前記色合成光学系で形成された光学像を拡大投写する投写光学系を備え、
前記投写光学系の光軸は、前記光変調装置の画像形成領域の中心軸に対してずれた位置に配置されており、
前記色合成光学系の光束入射端面の中心軸は、前記投写光学系の光軸と前記光変調装置の画像形成領域の中心軸との間になるように、前記光変調装置の画像形成領域の中心軸に対してずれた位置に配置されていることを特徴とする光学装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光学装置において、
前記光変調装置の画像形成領域の中心軸と、前記色合成光学系の光束入射端面の中心軸との距離は、前記投写光学系の周辺光量比に基づいて定められることを特徴とする光学装置。
【請求項４】
請求項３記載の光学装置において、
前記光変調装置の画像形成領域の中心軸と、前記色合成光学系の光束入射端面の中心軸との距離をδ、前記投写光学系の周辺光量比をＲ、前記投写光学系の中心付近の開口数をＮＡ、前記色合成光学系の屈折率をｎ、前記色合成光学系の光束入射端面の中心軸に沿った長さ寸法をｄｐ、前記光変調装置と前記色合成光学系との距離をｄとすると、
【数１】
2004004666.tif 000017
であることを特徴とする光学装置。
【請求項５】
複数の色光を各色光毎に画像情報に応じて変調する複数の光変調装置と、前記各光変調装置が対向配置される複数の光束入射端面を有し前記各光変調装置で変調された色光を合成して射出する色合成光学系と、前記色合成光学系で形成された光学像を拡大投写する投写光学系とを備えたプロジェクタであって、
前記投写光学系の光軸は、前記光変調装置へ入射する光束の中心軸に対してほぼ平行にずれた位置に配置されており、
前記色合成光学系の光束入射端面の中心軸は、前記投写光学系の光軸と前記光変調装置へ入射する光束の中心軸との間になるように、前記光変調装置へ入射する光束の中心軸に対してほぼ平行にずれた位置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５に記載のプロジェクタにおいて、
前記光変調装置に入射する光の中心軸と、前記色合成光学系の光束入射端面の中心軸との距離は、前記投写光学系の周辺光量比に基づいて定められることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項７】
請求項６に記載のプロジェクタにおいて、
前記光変調装置に入射する光の中心軸と、前記色合成光学系の光束入射端面の中心軸との距離をδ、前記投写光学系の周辺光量比をＲ、前記投写光学系の中心付近の開口数をＮＡ、前記色合成光学系の屈折率をｎ、前記色合成光学系の光束入射端面の中心軸に沿った長さ寸法をｄｐ、前記光変調装置と前記色合成光学系との距離をｄとすると、
【数２】
2004004666.tif 000018
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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学装置及びプロジェクタに関する。
【０００２】
【背景技術】
従来から、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調し、拡大投写するプロジェクタがプレゼンテーションやホームシアターの分野で利用されている。このようなプロジェクタには、画質向上を目的として光源から射出された光束を複数の色光に分離し、各色光毎に変調を行う多板式のプロジェクタが知られている。
【０００３】
例えば、三板式のプロジェクタは、光源を含む照明光学系、ダイクロイックミラーを含む色分離光学系、複数の光変調装置、プリズム等の色合成光学系、及び投写光学系を備えている。
【０００４】
照明光学系は光源、インテグレータレンズ等の光束分割光学素子、及び集光素子を備え、光源から射出された光束を光束分割光学素子で複数の部分光束に分割し、集光素子により各部分光束を光変調装置の画像形成領域に重畳させる。
色分離光学系は、青色光、緑色光を透過し、赤色光を反射するダイクロイックミラー、青色光を透過し、緑色光を反射するダイクロイックミラーを備え、照明光学系から射出された光束を赤色光、緑色光、青色光に分離する。
光変調装置は、液晶等の光変調素子を有し、画像情報に基づいて、入射する色光について画像情報に応じた光変調を行い、光学像を形成する。
【０００５】
色合成光学系は、各色光に応じた光変調装置が対向配置される光束入射端面と、合成後の光束を射出する光束射出端面とを備え、各光束装置で形成された各色光毎の光学像を合成し、カラー画像を形成する。
投写光学系は、色合成光学系から射出された光束を拡大投写してスクリーン上に大画面の投写画像を形成する。
【０００６】
このようなプロジェクタは、たとえば机や台の上に載置して使用する場合に、観察しやすいように、投写領域を投写光学系の光軸よりもやや上方にずらしたいわゆるあおり投写を行うように構成されている。
このあおり投写は、図８に示すように、投写光学系４６の光軸Ａに対して投写領域５００の中心軸ＤをＹ（＋）方向（あおり方向）にずらすために、投写光学系４６の光軸Ａを光変調装置４４１の画像形成領域の中心軸Ｃに対してＹ（＋）方向（あおり方向）にずらすことにより実現できる。
そして、従来は、光変調装置４４１の画像形成領域の中心軸Ｃと、色合成光学系５４４の光束入射端面の中心軸Ｂとを一致させた構成が採用され、色合成光学系５４４の高さ方向の寸法は、光変調装置４４１から射出される変調光束の高さ方向の広がりに合わせて設定されていた（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−６４７８７号公報（図６）
【０００８】
【特許文献２】
特開平５−５９６３号公報（図６（ｂ））
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８に示すように、このような従来の構成では、あおり投写を行う投写光学系４６の光軸Ａが色合成光学系５４４の光束射出端面の中心軸ＢからＹ（＋）方向にずれた位置にあるため、色合成光学系５４４のＹ（−）方向の端部分では、投写光学系４６に取り込むことはできない光束が光束射出端面から出射していた。
このように色合成光学系５４４は、投写光学系４６に取り込まれない光束も光束射出端面から出射させるような高さ寸法となっているため、材料コストが高騰してしまうという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、色合成光学系の材料コストの低減を図ることができる光学装置及びこの光学装置を有するプロジェクタを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明は以下の構成を採用して前記目的を達成しようとするものである。
具体的には、本発明の光学装置は、複数の色光を各色光毎に画像情報に応じて変調する複数の光変調装置と、前記各光変調装置が対向配置される複数の光束入射端面を有し、前記各光変調装置で変調された色光を合成して射出する色合成光学系とを備えた光学装置であって、前記色合成光学系の光束入射端面の中心軸が前記光変調装置の画像形成領域の中心軸とずれた位置に配置されていることを特徴とする。
また、この際、前記光学装置は、前記色合成光学系で形成された光学像を拡大投写する投写光学形を備え、前記投写光学系の光軸は、前記光変調装置の画像形成領域の中心軸に対してずれた位置に配置されており、前記色合成光学系の光束入射端面の中心軸は、前記投写光学系の光軸と前記光変調装置の画像形成領域の中心軸との間になるように、前記光変調装置の画像形成領域の中心軸に対してずれて配置されていることが好ましい。
【００１２】
本発明では、色合成光学系の光束入射端面の中心軸を、投写光学系の光軸と光変調装置の画像形成領域の中心軸との間になるように、光変調装置の画像形成領域の中心軸に対してずれた位置に配置することで、色合成光学系の光束出射端面の高さ寸法を、光学変調装置から射出された光束のうち投写光学系に取り込まれない光束が出射されないような高さ寸法とすることが可能となる。そのため、色合成光学系の光束出射端面の高さ寸法を最低限の高さ寸法とすることができ、色合成光学系の小型化を図ることができる。従って、色合成光学系の材料コストを低減できる。
【００１３】
さらに、前記光変調装置の画像形成領域の中心軸と、前記色合成光学系の光束入射端面の中心軸との距離は、前記投写光学系の周辺光量比に基づいて定められることが好ましく、光変調装置の画像形成領域の中心軸と、色合成光学系の光束入射端面の中心軸との距離をδ、前記投写光学系の周辺光量比をＲ、前記投写光学系の中心付近の開口数をＮＡ、前記色合成光学系の屈折率をｎ、前記色合成光学系の入射光束中心軸に沿った長さ寸法をｄｐ、前記光変調装置と前記色合成光学系との距離をｄとした場合、前記距離は以下の式（１）で表される。
【００１４】
【数３】
2004004666.tif 000003
【００１５】
この式は次のようにして求められる。
投写光学系の光軸が光変調装置の画像形成領域の中心軸からずれている方向をＹ（＋）方向とすると、光変調装置のＹ（＋）方向側から射出された光が投写光学系に入射される範囲の半径をＰ０、光変調装置のＹ（＋）方向と反対側から射出された光が投写光学系に入射される範囲の半径をＰ１とすると、投写光学系の周辺光量比Ｒは次の式（２）で示される。
【００１６】
【数４】
2004004666.tif 000004
【００１７】
投写光学系の中心付近の開口数をＮＡとすると以下の式（３）のようになる。
【００１８】
【数５】
2004004666.tif 000005
【００１９】
また、光変調装置の画像形成領域の中心軸と、色合成光学系の光束入射端面の中心軸との距離δは式（４）のようになる。
【００２０】
【数６】
2004004666.tif 000006
【００２１】
そして、式（２）及び式（３）を式（４）に代入することで式（１）が得られる。
このように、光変調装置の画像形成領域の中心軸と、色合成光学系の光束入射端面の中心軸との距離は、投写光学系の周辺光量比に基づいて決定され、幾何学的に示されるため、光変調装置の画像形成領域の中心軸と、色合成光学系の光束入射端面の中心軸とのずれ量を決定することが容易となる。
【００２２】
本発明のプロジェクタは、複数の色光を各色光毎に画像情報に応じて変調する複数の光変調装置と、前記各光変調装置が対向配置される複数の光束入射端面を有し前記各光変調装置で変調された色光を合成して射出する色合成光学系と、前記色合成光学系で形成された光学像を拡大投写する投写光学系とを備えたプロジェクタであって、前記投写光学系の光軸は、前記光変調装置へ入射する光束の中心軸に対してほぼ平行にずれた位置に配置されており、前記色合成光学系の光束入射端面の中心軸は、前記投写光学系の光軸と前記光変調装置へ入射する光束の中心軸との間になるように、前記光変調装置へ入射する光束の中心軸に対してほぼ平行にずれた位置に配置されていることを特徴とする。
さらに、前記光変調装置の画像形成領域の中心軸と、前記色合成光学系の光束入射端面の中心軸との距離は、前記投写光学系の周辺光量比に基づいて定められることが好ましく、光変調装置の画像形成領域の中心軸と、色合成光学系の光束入射端面の中心軸との距離つまりずれ量δは上記の式（１）で表される。
このような発明によれば、前述した光学装置における作用・効果と同様の作用・効果を奏することができる。つまり、色合成光学系を小型化でき、材料コストを低減することができるので、材料コストのかからないプロジェクタを提供することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
〔１．プロジェクタの主な構成〕
図１は、本発明に係るプロジェクタ１を上方前面側から見た斜視図である。図２は、プロジェクタ１を下方背面側から見た斜視図である。
図１または図２に示すように、プロジェクタ１は、射出成形によって成形された略直方体状の外装ケース２を備える。この外装ケース２は、プロジェクタ１の本体部分を収納する合成樹脂製の筐体であり、アッパーケース２１と、ロアーケース２２とを備え、これらのケース２１，２２は、互いに着脱自在に構成されている。
【００２４】
アッパーケース２１は、図１，２に示すように、プロジェクタ１の上面、側面、前面、および背面をそれぞれ構成する上面部２１Ａ、側面部２１Ｂ、前面部２１Ｃおよび背面部２１Ｄを含んで構成される。
同様に、ロアーケース２２も、図１，２に示すように、プロジェクタ１の下面、側面、前面、および背面をそれぞれ構成する下面部２２Ａ、側面部２２Ｂ、前面部２２Ｃ、および背面部２２Ｄを含んで構成される。
【００２５】
従って、図１，２に示すように、直方体状の外装ケース２において、アッパーケース２１およびロアーケース２２の側面部２１Ｂ，２２Ｂ同士が連続的に接続されて直方体の側面部分２１０が構成され、同様に、前面部２１Ｃ，２２Ｃ同士の接続で前面部分２２０が、背面部２１Ｄ，２２Ｄ同士の接続で背面部分２３０が、上面部２１Ａにより上面部分２４０が、下面部２２Ａにより下面部分２５０がそれぞれ構成される。
【００２６】
図１に示すように、上面部分２４０において、その前方側には操作パネル２３が設けられ、この操作パネル２３の近傍には音声出力用のスピーカ孔２４０Ａが形成されている。
【００２７】
前方から見て右側の側面部分２１０には、２つの側面部２１Ｂ，２２Ｂを跨る開口２１１が形成されている。ここで、外装ケース２内には、後述するメイン基板５１と、インターフェース基板５２とが設けられており、この開口２１１に取り付けられるインターフェースパネル５３を介して、メイン基板５１に実装された接続部５１Ｂと、インターフェース基板５２に実装された接続部５２Ａとが外部に露出している。これらの接続部５１Ｂ，５２Ａにおいて、プロジェクタ１には外部の電子機器等が接続される。
【００２８】
前面部分２２０において、前方から見て右側で、前記操作パネル２３の近傍には、２つの前面部２１Ｃ，２２Ｃを跨ぐ円形状の開口２２１が形成されている。この開口２２１に対応するように、外装ケース２内部には、投写光学系としての投写レンズ４６が配置されている。この際、開口２２１から投写レンズ４６の先端部分が外部に露出しており、この露出部分の一部であるレバー４６Ａを介して、投写レンズ４６のフォーカス操作が手動で行えるようになっている。
【００２９】
前面部分２２０において、前記開口２２１の反対側の位置には、排気口２２２が形成されている。この排気口２２２には、安全カバー２２２Ａが形成されている。
【００３０】
図２に示すように、背面部分２３０において、背面から見た右側には矩形状の開口２３１が形成され、この開口２３１からインレットコネクタ２４が露出するようになっている。
【００３１】
下面部分２５０において、下方から見て右端側の中央位置には矩形状の開口２５１が形成されている。開口２５１には、この開口２５１を覆うランプカバー２５が着脱自在に設けられている。このランプカバー２５を取り外すことにより、図示しない光源ランプの交換が容易に行えるようになっている。
【００３２】
また、下面部分２５０において、下方から見て左側で背面側の隅部には、一段内側に凹んだ矩形面２５２が形成されている。この矩形面２５２には、外部から冷却空気を吸入するための吸気口２５２Ａが形成されている。矩形面２５２には、この矩形面２５２を覆う吸気口カバー２６が着脱自在に設けられている。吸気口カバー２６には、吸気口２５２Ａに対応する開口２６Ａが形成されている。開口２６Ａには、図示しないエアフィルタが設けられており、内部への塵埃の侵入が防止されている。
【００３３】
さらに、下面部分２５０において、後方側の略中央位置にはプロジェクタ１の脚部を構成する後脚２Ｒが形成されている。また、下面部２２Ａにおける前方側の左右の隅部には、同じくプロジェクタ１の脚部を構成する前脚２Ｆがそれぞれ設けられている。つまり、プロジェクタ１は、後脚２Ｒおよび２つ前脚２Ｆにより３点で支持されている。
２つの前脚２Ｆは、それぞれ上下方向に進退可能に構成されており、プロジェクタ１の前後方向および左右方向の傾き（姿勢）を調整して、投写画像の位置調整ができるようになっている。
【００３４】
また、図１，２に示すように、下面部分２５０と前面部分２２０とを跨るように、外装ケース２における前方側の略中央位置には、直方体状の凹部２５３が形成されている。この凹部２５３には、該凹部２５３の下側および前側を覆う前後方向にスライド自在なカバー部材２７が設けられている。このカバー部材２７により、凹部２５３には、プロジェクタ１の遠隔操作を行うための図示しないリモートコントローラ（リモコン）が収納される。
【００３５】
ここで、図３，４は、プロジェクタ１の内部を示す斜視図である。具体的には、図３は、図１の状態からプロジェクタ１のアッパーケース２１を外した図である。図４は、図３の状態から制御基板５を外した図である。
【００３６】
外装ケース２には、図３，４に示すように、背面部分に沿って配置され、左右方向に延びる電源ユニット３と、この電源ユニット３の前側に配置された平面視略Ｌ字状で光学系としての光学ユニット４と、これらのユニット３，４の上方および右側に配置される制御部としての制御基板５とを備える。これらの各装置３〜５によりプロジェクタ１の本体が構成されている。
【００３７】
電源ユニット３は、電源３１と、この電源３１の下方に配置された図示しないランプ駆動回路（バラスト）とを含んで構成される。
電源３１は、前記インレットコネクタに接続された図示しない電源ケーブルを通して外部から供給された電力を、前記ランプ駆動回路や制御基板５等に供給するものである。
前記ランプ駆動回路は、光学ユニット４を構成する図３，４では図示しない光源ランプに、電源３１から供給された電力を供給するものであり、前記光源ランプと電気的に接続されている。このようなランプ駆動回路は、例えば、基板に配線することにより構成できる。
【００３８】
電源３１および前記ランプ駆動回路は、略平行に上下に並んで配置されており、これらの占有空間は、プロジェクタ１の背面側で左右方向に延びている。
また、電源３１および前記ランプ駆動回路は、左右側が開口されたアルミニウム等の金属製のシールド部材３１Ａによって周囲を覆われている。
シールド部材３１Ａは、冷却空気を誘導するダクトとしての機能に加えて、電源３１や前記ランプ駆動回路で発生する電磁ノイズが、外部へ漏れないようにする機能も有している。
【００３９】
制御基板５は、図３に示すように、ユニット３，４の上側を覆うように配置されＣＰＵや接続部５１Ｂ等を含むメイン基板５１と、このメイン基板５１の下側に配置され接続部５２Ａを含むインターフェース基板５２とを備える。
この制御基板５では、接続部５１Ｂ，５２Ａを介して入力された画像情報に応じて、メイン基板５１のＣＰＵ等が、後述する光学装置を構成する液晶パネルの制御を行う。
メイン基板５１は、金属製のシールド部材５１Ａによって周囲を覆われている。
【００４０】
〔２．光学ユニットの詳細な構成〕
ここで、図５は、光学ユニット４を示す分解斜視図である。図６は、光学ユニット４を模式的に示す図である。
光学ユニット４は、図６に示すように、光源装置４１１を構成する光源ランプ４１６から射出された光束を光学的に処理して画像情報に対応した光学像を形成し、この光学像を拡大して投射するユニットであり、インテグレータ照明光学系４１と、色分離光学系４２と、リレー光学系４３と、光学装置４４と、この光学装置４４に予め取り付けられた投写レンズ４６と、これらの光学部品４１〜４４，４６を収納する合成樹脂製のライトガイド４７（図５）とを備える。
【００４１】
インテグレータ照明光学系４１は、光学装置４４を構成する３枚の液晶パネル４４１（赤、緑、青の色光毎にそれぞれ液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂとする）の画像形成領域をほぼ均一に照明するための光学系であり、光源装置４１１と、第１レンズアレイ４１２と、第２レンズアレイ４１３と、偏光変換素子４１４と、重畳レンズ４１５とを備える。
【００４２】
光源装置４１１は、放射光源としての光源ランプ４１６と、リフレクタ４１７とを備え、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で反射して平行光線とし、この平行光線を外部へと射出する。光源ランプ４１６には、高圧水銀ランプを採用している。なお、高圧水銀ランプ以外に、メタルハライドランプやハロゲンランプ等も採用できる。また、リフレクタ４１７には、放物面鏡を採用している。なお、放物面鏡の代わりに、平行化凹レンズおよび楕円面鏡を組み合わせたものを採用してもよい。
【００４３】
第１レンズアレイ４１２は、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有している。各小レンズは、光源ランプ４１６から射出される光束を、複数の部分光束に分割している。各小レンズの輪郭形状は、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ている。たとえば、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に設定する。
【００４４】
第２レンズアレイ４１３は、第１レンズアレイ４１２と略同様な構成を有しており、小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。この第２レンズアレイ４１３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。
【００４５】
偏光変換素子４１４は、第２レンズアレイ４１３と重畳レンズ４１５との間に配置される。このような偏光変換素子４１４は、第２レンズアレイ４１３からの光を１種類の偏光光に変換するものであり、これにより、光学装置４４での光の利用効率が高められている。
【００４６】
具体的に、偏光変換素子４１４によって１種類の偏光光に変換された各部分光は、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。偏光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１では、１種類の偏光光しか利用できないため、他種類のランダムな偏光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種類の偏光光に変換し、光学装置４４での光の利用効率を高めている。なお、このような偏光変換素子４１４は、たとえば特開平８−３０４７３９号公報に紹介されている。
【００４７】
色分離光学系４２は、２枚のダイクロイックミラー４２１，４２２と、反射ミラー４２３とを備え、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。
【００４８】
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、色分離光学系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。
【００４９】
この際、色分離光学系４２のダイクロイックミラー４２１では、インテグレータ照明光学系４１から射出された光束のうち、赤色光成分と緑色光成分とは透過し、青色光成分は反射する。ダイクロイックミラー４２１によって反射した青色光は、反射ミラー４２３で反射し、フィールドレンズ４１８を通って、青色用の液晶パネル４４１Ｂに到達する。このフィールドレンズ４１８は、第２レンズアレイ４１３から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して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も同様である。
【００５０】
また、ダイクロイックミラー４２１を透過した赤色光と緑色光のうちで、緑色光は、ダイクロイックミラー４２２によって反射し、フィールドレンズ４１８を通って、緑色用の液晶パネル４４１Ｇに到達する。一方、赤色光は、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を通って、赤色光用の液晶パネル４４１Ｒに到達する。
なお、赤色光にリレー光学系４３が用いられているのは、赤色光の光路の長さが他の色光の光路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。なお、リレー光学系４３には、３つの色光のうちの赤色光を通す構成としたが、これに限らず、例えば、青色光を通す構成としてもよい。
【００５１】
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、色分離光学系４２で分離された各色光が入射される３つの入射側偏光板４４２と、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、色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム４４４とを備える。
【００５２】
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る。
光学装置４４において、色分離光学系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４４２、および射出側偏光板４４３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。
【００５３】
入射側偏光板４４２は、色分離光学系４２で分離された各色光のうち、一定方向の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貼付されたものである。また、基板を用いずに、偏光膜をフィールドレンズ４１８に貼り付けてもよい。
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。また、基板を用いずに、偏光膜をクロスダイクロイックプリズム４４４に貼り付けてもよい。
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。
【００５４】
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。
【００５５】
［３．光学装置の構成］
図７において、液晶パネル４４１、クロスダイクロイックプリズム４４４、このクロスダイクロイックプリズム４４４で合成されたカラー画像を拡大して投写する投写レンズ４６との配置を模式的に示す。
図７に示すように、本実施形態の光学装置４４は、投写光学系４６の光軸Ａに対して投写領域５００の中心軸ＤをＹ（＋）方向（あおり方向）にずらして投写（あおり投写）するために、投写レンズ４６の光軸Ａが、液晶パネル４４１の画像形成領域の中心軸Ｃに対してＹ（＋）方向にずれて配置されている。また、クロスダイクロイックプリズム４４４の光束入射端面の中心軸Ｂは、投写レンズ４６の光軸Ａと液晶パネル４４１の画像形成領域の中心軸Ｃとの間になるように、液晶パネル４４１の画像形成領域の中心軸Ｃに対して、Ｙ（＋）方向にずれた位置に配置されている。
【００５６】
このずれ量、すなわちクロスダイクロイックプリズム４４４の光束入射端面の中心軸Ｂと液晶パネル４４１の画像形成領域の中心軸Ｃとの距離は、投写レンズ４６の周辺光量比に基づいて定められる。液晶パネル４４１の画像形成領域の中心軸Ｃと、クロスダイクロイックプリズム４４４の光束入射端面の中心軸Ｂとのずれ量をδ、投写レンズ４６の周辺光量比をＲ、投写レンズ４６の中心付近の開口数をＮＡ、クロスダイクロイックプリズム４４４の屈折率をｎ、クロスダイクロイックプリズム４４４の光束入射端面の中心軸Ｂに沿った長さ寸法をｄｐ、液晶パネル４４１とクロスダイクロイックプリズム４４４との距離をｄとした場合、以下の式（５）で表される。
【００５７】
【数７】
2004004666.tif 000007
【００５８】
この式は次のようにして求められる。
液晶パネル４４１のあおり方向（図７のＹ（＋）方向）側から射出された光束が投写レンズ４６に入射される範囲の半径をＰ０、液晶パネル４４１のあおり方向と反対側（図７のＹ（−）方向）から射出された光が投写レンズ４６に入射される範囲の半径をＰ１とすると、投写レンズ４６の周辺光量比Ｒは一般に次の式（６）で示される。
【００５９】
【数８】
2004004666.tif 000008
【００６０】
投写レンズ４６の中心付近の開口数をＮＡとするとＮＡは次の式（７）で示され、さらに、式（８）及び式（９）を導き出せる。
【００６１】
【数９】
2004004666.tif 000009
【００６２】
【数１０】
2004004666.tif 000010
【００６３】
【数１１】
2004004666.tif 000011
【００６４】
クロスダイクロイックプリズム４４４の屈折の式は式（１０）で示される。
【００６５】
【数１２】
2004004666.tif 000012
【００６６】
この式（１０）に式（９）を代入すると以下の式（１１）になる。
【００６７】
【数１３】
2004004666.tif 000013
【００６８】
さらにこの式（１１）から次の式（１２）が導き出される。
【数１４】
2004004666.tif 000014
【００６９】
ここで、Ｐ０は次の式（１３）で示される。
【数１５】
2004004666.tif 000015
【００７０】
また、液晶パネル４４１の画像形成領域の中心軸Ｃと、クロスダイクロイックプリズム４４４の光束入射端面の中心軸Ｂとの距離δは式（１４）のようになる。
【００７１】
【数１６】
2004004666.tif 000016
【００７２】
そして、式（６）、式（１３）、式（１４）より式（５）が得られる。
【００７３】
また、クロスダイクロイックプリズム４４４の光束出射端面の高さ寸法は、液晶パネル４４１から射出される光束のうち、投写レンズ４６に取り込まれない光束は、出射されないような高さ寸法となっている。
【００７４】
投写レンズ４６の光軸Ａが、液晶パネル４４１の画像形成領域の中心軸Ｃに対してＹ（＋）方向にずれて配置されている。また、クロスダイクロイックプリズム４４４の光束入射端面の中心軸Ｂは、投写レンズ４６の光軸Ａと液晶パネル４４１の画像形成領域の中心軸Ｃとの間になるように、液晶パネル４４１の画像形成領域の中心軸Ｃに対して、Ｙ（＋）方向にずれた位置に配置されている。
従って、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
投写光学系４６の光軸Ａに対して投写領域５００の中心軸ＤをＹ（＋）方向（あおり方向）にずらして投写（あおり投写）を行う光学装置４４では、投写レンズ４６の光軸Ａが、液晶パネル４４１の画像形成領域の中心軸Ｃに対してＹ（＋）方向にずれて配置され、クロスダイクロイックプリズム４４４の光束射出端面の中心軸Ｂは、投写レンズ４６の光軸Ａと液晶パネル４４１の画像形成領域の中心軸Ｃとの間になるように、液晶パネル４４１の画像形成領域の中心軸Ｃに対して、Ｙ（＋）方向にずらして配置される。従来は、液晶パネル４４１の画像形成領域の中心軸Ｃを、クロスダイクロイックプリズム４４４の光束入射端面の中心軸Ｂと一致させており、クロスダイクロイックプリズム４４４の光束出射端面の高さ寸法は、液晶パネル４４１から射出される光束の高さ方向の広がりに合わせて設定されていた。そのため、クロスダイクロイックプリズム４４４の光束出射端面は、投写レンズ４６に取り込まれない光束も出射させるような高さ寸法となっていた。
【００７５】
これに対し、本実施形態では、クロスダイクロイックプリズム４４４の光束入射端面の中心軸Ｂを、液晶パネル４４１の画像形成領域の中心軸Ｃからあおり方向側（図７のＹ（＋）方向）にずれた位置に配置し、クロスダイクロイックプリズム４４４の光束出射端面の高さ寸法を、液晶パネル４４１から射出された光束のうち、投写レンズ４６に取り込まれない光束が光束出射端面から出射されないような高さ寸法としている。このように、クロスダイクロイックプリズム４４４の高さ寸法を最低限の高さ寸法とすることで、クロスダイクロイックプリズム４４４を小型化でき、材料コストの低減を図ることができる。
さらに、このような光学装置４４を有するプロジェクタ１のコストも低減できる。
【００７６】
また、液晶パネル４４１の画像形成領域の中心軸Ｃと、クロスダイクロイックプリズム４４４の光束入射端面の中心軸Ｂとの距離は、投写レンズ４６の周辺光量比に基づいて決定され、幾何学的に示されるため、液晶パネル４４１の画像形成領域の中心軸Ｃと、クロスダイクロイックプリズム４４４の光束入射端面の中心軸Ｂとのずれ量を決定することが容易となる。
【００７７】
なお、本発明は前述の実施の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。
画像信号に応じて光変調を行う光変調装置として液晶パネル４４１を採用したが、これに限られない。すなわち、光変調を行う光変調装置として、マイクロミラーを用いたデバイスなどを採用してもよい。
さらに、前記実施形態において、光学装置４４をプロジェクタ１に組み込んだが、これには限らず、その他の光学機器に組み込んでもよい。
【００７８】
【発明の効果】
このような本発明によれば色合成光学系の材料コストの低減を図ることができる光学装置及びこの光学装置を有するプロジェクタを提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るプロジェクタを上方から見た全体斜視図である。
【図２】前記プロジェクタを下方から見た全体斜視図である。
【図３】図１の状態からアッパーケースを外した状態を示す斜視図である。
【図４】図３の状態から制御基板を外した斜視図である。
【図５】前記プロジェクタの光学ユニットを示す分解斜視図である。
【図６】前記光学ユニットを模式的に示す図である。
【図７】液晶パネル、クロスダイクロイックプリズム、投写レンズの配置を模式的に示した図である。
【図８】液晶パネル、クロスダイクロイックプリズム、投写レンズの従来技術の配置を模式的に示した図である。
【符号の説明】
１　プロジェクタ
４４　光学装置
４６　投写レンズ（投写光学系）
４４４　クロスダイクロイックプリズム（色合成光学系）
４４１　液晶パネル（光変調装置）
【図１】
2004004666.tif 000019
【図２】
2004004666.tif 000020
【図３】
2004004666.tif 000021
【図４】
2004004666.tif 000022
【図５】
2004004666.tif 000023
【図６】
2004004666.tif 000024
【図７】
2004004666.tif 000025
【図８】
2004004666.tif 000026