(57)【要約】【課題】良好な画像を表示するコンパクトな反射型液晶プロジェクタを提供する。【解決手段】基体６はプリズム保持板と、プリズム保持板と垂直に形成されたマウント部とからなり、マウント部には投影レンズを保持した鏡筒１７が取り付けられる。プリズム保持板には合成プリズム１５の底面が接着されている。第１ＰＢＳプリズム８の画像光出射面は合成プリズム１５の第１入射面と対面し、その底面がプリズム保持板に接着されている。第２ＰＢＳプリズム１０の画像光出射面は合成プリズム１５の第２入射面と対面し、その底面はプリズム保持板に接着されている。第１ＰＢＳプリズムから出射されたＢ画像光は合成プリズム１５に入射され、第２ＰＢＳプリズムから出射されたＲ画像光とＧ画像光とは合成プリズム１５に入射される。合成プリズム１５に入射された３色の画像光は合成されて投影レンズによってスクリーンに投射される。【選択図】        図１
2005062239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３種類の原色照明光で各々個別に設けられた反射型の液晶素子を照明し、これらの液晶素子による反射によって変調された原色ごとの画像光を四角柱状をした合成プリズムの側面に設けられた少なくとも２つの入射面から入射させ、合成プリズムの他の側面となる出射面から出射する合成済みの画像光をスクリーンに投影する反射型液晶プロジェクタにおいて、
前記合成プリズムはその底面のみでプリズム保持板に保持され、前記液晶素子と合成プリズムの入射面との間にそれぞれ配置され、原色照明光を液晶素子に入射させ、かつ液晶素子で反射された画像光を合成プリズムの合成面に導く少なくとも２つの四角柱形状をした偏光ビームスプリッタを有し、これらの偏光ビームスプリッタは、その底面のみが前記合成プリズムの底面を保持したプリズム保持板で保持されていることを特徴とする反射型液晶プロジェクタ。
【請求項２】
前記偏光ビームスプリッタは２個であり、その一方は２種類の原色光が共通に入射される照明光入射面と、入射した２種類の原色照明光の一方を透過させ他方を反射してそれぞれ個別の液晶素子に入射させ、かつ前記個別の液晶素子で反射された画像光の一方を反射させ他方の画像光を透過して共通の画像光出射面から出射させる偏光反射面を備えていることを特徴とする請求項１記載の反射型液晶プロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３つの原色照明光のそれぞれに対応して反射型の液晶素子が設けられた３板式の反射型液晶プロジェクタに関し、さらに詳しくは、液晶素子で変調された画像光を合成してフルカラー画像をスクリーンに表示させる反射型液晶プロジェクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
反射型液晶プロジェクタでは、光源、ダイクロイックミラーやダイクロイックプリズム等の色分離光学素子、偏光ビームスプリッタ（以降、ＰＢＳと省略する）プリズム、液晶素子、合成プリズム、投影レンズ等からなる。光源から放射された光が青色の照明光と赤色の照明光と緑色の照明光とに分離される。それぞれの照明光に対応して液晶素子が設けられており、各照明光はそれぞれ対応する液晶素子によって変調されるとともに反射されて画像光が形成される。形成された各画像光は合成プリズムで合成されて投影レンズに出射され、投影レンズを介してスクリーンに投射されてスクリーンにはカラー画像が表示される。
【０００３】
従来の液晶プロジェクタでは、合成プリズムはプリズムホルダーによって姿勢が保持されている（特許文献１参照）。合成プリズムは四角柱の形状をしており、この合成プリズムの上面と接着する取り付け部と、プリズムの底面と接着する取り付け部とがプリズムホルダーに形成され、それぞれの取り付け部には接着剤を流し込むための穴が穿かれている。合成プリズムの上面、及び底面が取り付け部に接触し、穴から接着剤が注入されて合成プリズムの上面と底面とは取り付け部に接着されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−４２４２５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、反射型の液晶素子を用いた反射型液晶プロジェクタでは、照明光の光路と画像光の光路とを分離するためにＰＢＳプリズムが用いられているが、ＰＢＳプリズムの上面にプリズムホルダーを接着させると同時に、ＰＢＳプリズムの底面にプリズムホルダーを接着させてＰＢＳプリズムを保持すると、液晶プロジェクタの使用時にそれぞれのプリズムホルダーの熱膨張によってＰＢＳプリズムが倒れ、このためにスクリーンに投影される画像が悪化するという問題があった。また、ＰＢＳプリズムの上面と底面とにプリズムホルダーを接着させるために、ＰＢＳプリズムの上面側と底面側とにスペースを確保しなければならず、このため液晶プロジェクタが大型化していた。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、画像の悪化を防ぐとともに、よりコンパクトな反射型液晶プロジェクタを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の液晶プロジェクタでは、３種類の原色照明光で各々個別に設けられた反射型の液晶素子を照明し、これらの液晶素子による反射によって変調された原色ごとの画像光を四角柱状をした合成プリズムの側面に設けられた少なくとも２つの入射面から入射させ、合成プリズムの他の側面となる出射面から出射する合成済みの画像光をスクリーンに投影する反射型液晶プロジェクタにおいて、前記合成プリズムはその底面のみでプリズム保持板に保持され、前記液晶素子と合成プリズムの入射面との間にそれぞれ配置され、原色照明光を液晶素子に入射させ、かつ液晶素子で反射された画像光を合成プリズムの合成面に導く少なくとも２つの四角柱形状をした偏光ビームスプリッタを有し、これらの偏光ビームスプリッタは、その底面のみが前記合成プリズムの底面を保持したプリズム保持板で保持されていることを特徴とする。
【０００８】
また、前記偏光ビームスプリッタは２個であり、その一方は２種類の原色光が共通に入射される照明光入射面と、入射した２種類の原色照明光の一方を透過させ他方を反射してそれぞれ個別の液晶素子に入射させ、かつ前記個別の液晶素子で反射された画像光の一方を反射させ他方の画像光を透過して共通の画像光出射面から出射させる偏光反射面を備えていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の反射型液晶プロジェクタの概略的な斜視図を示す。基体６はプリズム保持板６ａとマウント部６ｂとからなり、プリズム保持板６ａには、四角柱形状の第１ＰＢＳプリズム８と第２ＰＢＳプリズム１０とが設けられ、さらに合成プリズム１５、第１偏光回転素子９、第２偏光回転素子１１、第３偏光回転素子１２等が取り付けられている。
【００１０】
第１ＰＢＳプリズム８の側面の１つに対面して、青色の照明光（以降、Ｂ光と省略する）を変調させる反射型の液晶素子２０が備えられ、第１ＰＢＳプリズム８は、液晶素子２０によって変調された青色の画像光（以降、Ｂ画像光と省略する）の光路と、Ｂ光の光路とを分離させる。
【００１１】
第２ＰＢＳプリズム１０の側面と対面して、赤色の照明光（以降、Ｒ光と省略する）を変調させる反射型の液晶素子２２、緑色の照明光（以降、Ｇ光と省略する）を変調させる反射型の液晶素子２４、が備えられている。第２ＰＢＳプリズム１０は、Ｒ光の光路と液晶素子２２によって変調された赤色の画像光（以降、Ｒ画像光と省略する）の光路とを分離するとともに、Ｇ光の光路と緑色の画像光（以降、Ｇ画像光と省略する）の光路とを分離する。
【００１２】
色分解ミラー４０には光源からＢ光、Ｇ光、及びＲ光を含んだ放射光が入射され、第１ＰＢＳプリズム８には、色分解ミラー４０を透過したＢ光が入射され、第２ＰＢＳプリズム１０には色分解ミラー４０で反射したＲ光およびＧ光が入射される。なお、色分解ミラー４０と光源との間には、光の強度を均一化するインテグレータと、インテグレータからの光を集光するためのコンデンサレンズ４２とが光源側から順に設けられている。合成プリズム１５は四角柱形状をしており、４つの側面のうち２つが液晶素子によって変調された画像光が入射される入射面であり、別の１つが合成された光が出射される出射面である。
【００１３】
図２に投影レンズの光軸を含みプリズム保持板と垂直な面で反射型液晶プロジェクタを切断した断面図を示す。基体６は、プリズム保持板６ａと、プリズム保持板６ａと垂直に形成され、レンズ鏡筒１７をネジ止めするためのマウント部６ｂとからなる。マウント部６ｂは鏡筒１７の後端を嵌め込むためにフレーム状に形成されており、この枠内に鏡筒１７の後端が嵌め込まれ、鏡筒１７のフランジ１７ａの四隅がマウント部６ｂにネジ止めされる。
【００１４】
プリズム保持板６ａには、合成プリズム１５を接着させるための取り付け面６ｃと、第２ＰＢＳプリズム１０を接着させるための取り付け面６ｄとが設けられ、取り付け面６ｃと取り付け面６ｄとは滑らかに形成されている。
【００１５】
合成プリズム１５の底面１５ａはプリズム保持板６ａに形成された取り付け面６ｃに接着され、第２ＰＢＳプリズム１０の底面１０ａは取り付け面６ｄに接着される。このようにして第２ＰＢＳプリズム１０を保持することで、プリズム保持板６ａが熱膨張しても第２ＰＢＳプリズム１０は板面上を平行移動するのみで倒れない。合成プリズム１５の出射面１５ｂ，第２入射面１５ｄは投影レンズ３０の光軸と垂直に交わり、合成プリズムの第２入射面１５ｄと対面した第２ＰＢＳプリズムの画像光出射面１０ｂも投影レンズ３０の光軸と垂直に交わる。また、第２ＰＢＳプリズム１０と合成プリズム１５との間には、Ｒ画像光の偏光状態をＳ偏光から、偏波面が９０度回転されたＰ偏光に変化させる第３偏光回転素子１２が台座を介して保持板６ａに設けられている。
【００１６】
図３に保持板と垂直な面で第１ＰＢＳプリズム８と合成プリズム１５とを切断した断面図を示す。第１ＰＢＳプリズム８の画像光出射面８ｂは合成プリズムの第１入射面１５ｃと対面し、プリズム保持板６ａには第１ＰＢＳプリズム８を接着させるための滑らかな取り付け面６ｅが形成されている。第１ＰＢＳプリズム８の底面８ａは取り付け面６ｅに接着固定される。このように第１ＰＢＳプリズム８を保持することで、プリズム保持板６ａが熱膨張しても第１ＰＢＳプリズム８は倒れない。また、第１ＰＢＳプリズム８と合成プリズム１５との間には、Ｂ画像光の偏光状態をＰ偏光からＳ偏光に変換する第１偏光回転素子９が台座を介してプリズム保持板６ａに設けられている。
【００１７】
図４に反射型液晶プロジェクタの投影光学系を示し、この図を用いて反射型液晶プロジェクタの作用を説明する。超高圧水銀灯などの光源（図示省略）から放射された各色の照明光を含んだ放射光は、インテグレータで強度が均一化されコンデンサレンズ４２で集光され、色分解ミラー４０に入射される。色分解ミラー４０ではＢ光が透過され、Ｒ光とＧ光は反射される。色分解ミラー４０を透過したＢ光は第１ＰＢＳプリズム８に入射される。
【００１８】
第１ＰＢＳプリズム８の照明光入射面８ｃに入射されたＢ光はＳ偏光であり、偏光反射面８ｄで反射されて液晶素子２０に入射され、液晶素子２０で変調されるとともに偏光状態がＳ偏光からＰ偏光に変換される。変調されたＢ画像光は偏光反射面８ｄを透過し、第１ＰＢＳプリズム８の画像光出射面８ｂから第１偏光回転素子９に向かって出射される。
【００１９】
色分解ミラー４０で反射されたＲ光とＧ光とは、第１偏光回転素子１１によってＲ光の偏光状態のみがＳ偏光からＰ偏光に変換される。Ｐ偏光のＲ光とＳ偏光のＧ光とが第２ＰＢＳプリズム１０の照明光入射面１０ｃに入射され、Ｒ光は偏光反射面１０ｄを透過して液晶素子２２に入射され、Ｇ光は偏光反射面１０ｄで反射されて液晶素子２４に入射される。
【００２０】
液晶素子２２によって変調されるとともに偏光状態がＰ偏光からＳ偏光に変換されたＲ画像光は、偏光反射面１０ｄで反射されて第２ＰＢＳプリズム１０の画像光出射面１０ｂから出射される。液晶素子２４によって変調されるとともにＳ偏光からＰ偏光に変換されたＧ画像光は、偏光反射面１０ｄを透過して第２ＰＢＳプリズム１０の画像光出射面１０ｂから出射される。
【００２１】
第１偏光回転素子９ではＢ画像光の偏光状態がＰ偏光からＳ偏光に変換される。第３偏光回転素子１２にはＲ画像光とＧ画像光とが入射され、Ｒ画像光の偏光状態がＳ偏光からＰ偏光に変換される。
【００２２】
合成プリズム１５の第１入射面１５ｃに入射されたＢ画像光は合成面１５ｅで反射し、合成プリズム１５の第２入射面１５ｄに入射されたＲ画像光とＧ画像光とは合成面１５ｅを透過し、それぞれの画像光は合成プリズム１５の側面１５ｂから投影レンズ３０に出射される。投影レンズ３０に入射されたそれぞれの画像光はスクリーンに向かって投射され、スクリーンにはフルカラー画像が表示される。
【００２３】
なお、上記の実施形態では投影レンズの光軸は直線状であったが、図５に示すように、屈曲した光軸を有する前群レンズ４５が設けられた投影装置に本発明を実施してもよい。この液晶プロジェクタでは第１後群レンズ５０、第２後群レンズ５２がプリズム保持板６ａと垂直に形成された取り付けフレーム５５に取り付けられており、屈曲した光軸を有する前群レンズ４５とそれぞれの後群レンズとによって投影レンズが構成されている。
【００２４】
また、上記の実施形態ではＰＢＳプリズムは２つであったが、プリズムの個数は３つであってもよい。例えば、クロスダイクロイックプリズムを合成プリズムに用い、合成プリズムの４つの側面のうち３つのが入射面であり、各々の入射面にそれぞれのＰＢＳプリズムの画像光出射面を対面させてもよい。このような反射型の液晶プロジェクタに本発明を実施してもスクリーンに投影される画像の悪化を防止できる。
【００２５】
また、上記の実施形態では、まず青色光を分離し次に赤色光と緑色光とを分離したが、分離する順序はこれに限らない。例えば、Ｒ光あるいはＧ光を最初に分離してもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の反射型液晶プロジェクタによれば、偏光ビームスプリッタの底面のみをプリズム保持板に取り付けて保持することにより、プリズム保持板が熱膨張した際のスクリーンに投影される画像の悪化をより少なくすることができる。また、反射型液晶プロジェクタをよりコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した反射型液晶プロジェクタの概略を示す斜視図である。
【図２】合成プリズムと第２ＰＢＳプリズムとを投影レンズの光軸を含みプリズム保持板に垂直な面で切断した断面図である。
【図３】第１ＰＢＳプリズムと合成プリズムとをプリズム保持板と垂直な面で切断した断面図である。
【図４】反射型液晶プロジェクタの光学系を示した図である。
【図５】屈曲した光軸を有する投影レンズを設けた反射型液晶プロジェクタの概略を示す斜視図である。
【符号の説明】
６  基体
６ａ  プリズム保持板
６ｃ、６ｄ、６ｅ  取り付け面
８  第１ＰＢＳプリズム
１０  第２ＰＢＳプリズム
１５  合成プリズム
２０、２２，２４  液晶素子
３０  投影レンズ
【図１】
2005062239.tif 000003
【図２】
2005062239.tif 000004
【図３】
2005062239.tif 000005
【図４】
2005062239.tif 000006
【図５】
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