(57)【要約】    【課題】  滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても小型化が容易な構造をもったプロジェクタを提供する。    【解決手段】光源装置１１０と、インテグレータロッド１２０と、リレー光学系１４０と、色分離光学系２００と、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、投写光学系６００とを備えたプロジェクタにおいて、  インテグレータロッド１２０の光入射面の光源装置１１０側近傍に配置され、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに照射される光が液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画面書込み周波数に同期して遮断されるよう間欠的に光の遮断を行う光シャッタとしての回転板２０をさらに備え、  リレー光学系１４０は、発光管１１２の発光領域の像の少なくとも一つを色分離光学系２００Ａの２つのダイクロイックミラー２１０，２２０間に結像するように構成されてなることを特徴とするプロジェクタ。【選択図】  図１
2005181398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管からの照明光束を被照明領域側に集束光束として射出する光源装置と、
前記光源装置からの照明光束が集束する位置近傍に光入射面を有し、前記光源装置からの照明光束をより均一な強度分布を有する照明光束に変換するインテグレータロッドと、
このインテグレータロッドからの照明光束を被照明領域に導光するリレー光学系と、
２つのダイクロイックミラーを有し、前記インテグレータロッドからの照明光を３つの色光に分離する色分離光学系と、
前記色分離光学系で分離された３つの色光のそれぞれを画像情報に応じて変調する３つの電気光学変調装置と、
この３つの電気光学変調装置によって変調された色光を投写する投写光学系とを備えたプロジェクタにおいて、
前記インテグレータロッドの光入射面の前記光源装置側近傍に配置され、前記電気光学変調装置に照射される光が前記電気光学変調装置の画面書込み周波数に同期して遮断されるよう間欠的に光の遮断を行う光シャッタをさらに備え、
前記リレー光学系は、前記発光管の発光領域の像の少なくとも一つを前記色分離光学系の前記２つのダイクロイックミラー間に結像するように構成されてなることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
発光管からの照明光束を被照明領域側に集束光束として射出する光源装置と、
前記光源装置からの照明光束が集束する位置近傍に光入射面を有し、前記光源装置からの照明光束をより均一な強度分布を有する照明光束に変換するインテグレータロッドと、
このインテグレータロッドからの照明光束を被照明領域に導光するリレー光学系と、
２つのダイクロイックミラーを有し、前記インテグレータロッドからの照明光を３つの色光に分離する色分離光学系と、
前記色分離光学系で分離された３つの色光のそれぞれを画像情報に応じて変調する３つの電気光学変調装置と、
この３つの電気光学変調装置によって変調された色光を投写する投写光学系とを備えたプロジェクタにおいて、
前記インテグレータロッドの光射出面の被照明領域側近傍に配置され、光軸に平行な回転軸を有するとともに、その回転によって、前記電気光学変調装置上で光照射領域と光非照射領域とが前記電気光学変調装置の画面書込み周波数に同期して順次交互にスクロールされるように構成された光透過領域と光非透過領域とを有する回転ホイールをさらに備え、
前記リレー光学系は、前記発光管の発光領域の像の少なくとも一つを前記色分離光学系の前記２つのダイクロイックミラー間に結像するように構成されてなることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項３】
発光管からの照明光束を被照明領域側に集束光束として射出する光源装置と、
前記光源装置からの照明光束が集束する位置近傍に光入射面を有し、前記光源装置からの照明光束をより均一な強度分布を有する照明光束に変換するインテグレータロッドと、
このインテグレータロッドからの照明光束を被照明領域に導光するリレー光学系と、
２つのダイクロイックミラーを有し、前記インテグレータロッドからの照明光を３つの色光に分離する色分離光学系と、
前記色分離光学系で分離された３つの色光のそれぞれを画像情報に応じて変調する３つの電気光学変調装置と、
この３つの電気光学変調装置によって変調された色光を投写する投写光学系とを備えたプロジェクタにおいて、
前記リレー光学系は、前記発光管の発光領域の像の少なくとも一つを前記色分離光学系の前記２つのダイクロイックミラー間に結像するように構成されてなることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記リレー光学系はレトロフォーカスレンズであることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項５】
請求項４に記載のプロジェクタにおいて、
前記リレー光学系のレトロ比は２以上であることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項６】
請求項１〜５に記載のプロジェクタにおいて、
前記リレー光学系のインテグレータロッド側ＮＡが０．２５〜０．４５であることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記光源装置は、楕円面リフレクタと、この楕円面リフレクタの第１焦点近傍に発光中心を有する発光管とを有することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項８】
請求項７に記載のプロジェクタにおいて、
前記発光管には、前記発光管から被照明領域側に射出される光を前記楕円面リフレクタに向けて反射する反射手段が設けられてい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】
【０００１】
本発明はプロジェクタに関する。 
【背景技術】
【０００２】
図１０は、従来のプロジェクタを説明するために示す図である。図１０（ａ）は従来のプロジェクタの光学系を示す図であり、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）はこのような従来のプロジェクタの問題点を説明するための図である。
このプロジェクタ９００Ａにおいては、電気光学変調装置として用いる液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂが、図１０（ｂ）に示すような輝度特性を有するホールド型の表示装置であるため、図１０（ｃ）に示すような輝度特性を有するインパルス型の表示装置であるＣＲＴの場合とは異なり、いわゆる尾引き現象のために滑らかな動画表示が得られないという問題点がある（この尾引き現象については、例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
図１１は、従来の他のプロジェクタを説明するために示す図である。図１１（ａ）は従来の他のプロジェクタの光学系を示す図であり、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）はこのような従来の他のプロジェクタに用いられる光シャッタを示すための図である。
このプロジェクタ９００Ｂにおいては、図１１（ａ）に示すように、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの光入射側に光シャッタ４２０Ｒ，４２０Ｇ，４２０Ｂを配置し、これらの光シャッタにより間欠的に光を遮断するようにして、上記した問題を解決している。すなわち、いわゆる尾引き現象を緩和して滑らかで良質な動画表示が得られるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【非特許文献１】「ホールド型ディスプレイにおける動画表示の画質」（電子情報通信学会技報、ＥＩＤ９９−１０、第５５〜６０頁（１９９９−０６））
【特許文献１】特開２００２−１４８７１２号公報（図１〜図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の他のプロジェクタにおいては、３つの液晶表示装置の直前にそれぞれ光シャッタが配置されているため、プロジェクタの小型化が容易ではないという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても小型化が容易な構造をもったプロジェクタを提供することを第１の目的とする。その他、本発明は、滑らかで良質な動画表示が得られるようにしない場合であっても小型化が容易な構造をもったプロジェクタを提供することをも第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明者は、上記した第１の目的を達成すべく鋭意努力を重ねた結果、光均一化光学系としてインテグレータロッドを用い、このインテグレータロッドの光入射面側の光束が絞られて最小になる領域又はその近傍に光シャッターを配置することにより、上記した第１の目的が達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００７】
すなわち、本発明のプロジェクタは、発光管からの照明光束を被照明領域側に集束光束として射出する光源装置と、前記光源装置からの照明光束が集束する位置近傍に光入射面を有し、前記光源装置からの照明光束をより均一な強度分布を有する照明光束に変換するインテグレータロッドと、このインテグレータロッドからの照明光束を被照明領域に導光するリレー光学系と、２つのダイクロイックミラーを有し、前記インテグレータロッドからの照明光を３つの色光に分離する色分離光学系と、前記色分離光学系で分離された３つの色光のそれぞれを画像情報に応じて変調する３つの電気光学変調装置と、この３つの電気光学変調装置によって変調された色光を投写する投写光学系とを備えたプロジェクタにおいて、前記インテグレータロッドの光入射面の前記光源装置側近傍に配置され、前記電気光学変調装置に照射される光が前記電気光学変調装置の画面書込み周波数に同期して遮断されるよう間欠的に光の遮断を行う光シャッタをさらに備え、前記リレー光学系は、前記発光管の発光領域の像の少なくとも一つを前記色分離光学系の前記２つのダイクロイックミラー間に結像するように構成されてなることを特徴とする。
【０００８】
このため、本発明のプロジェクタによれば、電気光学変調装置に照射される光が電気光学変調装置の画面書込み周波数に同期して遮断されるよう間欠的に光の遮断を行う光シャッタを備えているため、電気光学変調装置の画像形成領域においては光照射が所定のタイミングで間欠的に行われるようになる。その結果、尾引き現象が緩和され、滑らかで良質な動画表示が得られるようになる。
さらに、本発明のプロジェクタによれば、このような効果を奏する光シャッタがインテグレータロッドの光入射面の光源装置側近傍に配置されてなるため、光源装置からの照明光束のビーム径が極めて小さくなっている。その結果、光シャッタの大きさを極めて小さくすることができるため、プロジェクタの大型化を極力抑制することができる構造となっている。
このため、本発明のプロジェクタは、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても小型化が容易な構造をもったプロジェクタとなり、第１の目的が達成される。
【０００９】
また、本発明のプロジェクタによれば、リレー光学系が、発光管の発光領域の像の少なくとも一つを色分離光学系の２つのダイクロイックミラー間に結像するように構成されてなるため、色分離光学系を通過する照明光束の断面積を全体的に小さいものにすることができる。このため、色分離光学系を小型化することができるようになり、この意味においてもプロジェクタの大型化を極力抑制できる構造となっている。
【００１０】
上記（１）に記載のプロジェクタにおいては、前記光シャッタは、光軸と平行な回転軸を有し、回転方向に沿って光透過領域と光非透過領域とが交互に配置された回転板からなることが好ましい。
このように構成することにより、この回転板を所定の速度で回転させることにより、電気光学変調装置に照射される光が電気光学変調装置の画面書込み周波数に同期して遮断されるよう間欠的に光の遮断を行うことが容易に実現できる。
【００１１】
上記（１）に記載のプロジェクタにおいては、前記光非透過領域は、光反射領域であることが好ましい。
このように構成することにより、この光シャッタの光反射領域で反射された光は、楕円面リフレクタ等の光学要素を介して発光管に向かう。このため、この光はさらに発光管を通過して上記光学要素に向かい、光の再利用が図られる。また、この光が発光管の発光部中心近傍に存在するプラズマに吸収される場合には、プラズマの温度が上昇し、その結果、発光強度が高まる。いずれにしても、光利用効率の低下を極力抑制することができる。
このため、本発明のプロジェクタによれば、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても光利用効率が大幅に低下しないプロジェクタとなる。
【００１２】
（２）本発明者は、上記した第１の目的を達成すべく鋭意努力を重ねた結果、光均一化光学系としてインテグレータロッドを用い、このインテグレータロッドの光射出面の被照明領域側近傍に回転ホイールを配置することによっても、上記した第１の目的が達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１３】
すなわち、本発明のプロジェクタは、発光管からの照明光束を被照明領域側に集束光束として射出する光源装置と、前記光源装置からの照明光束が集束する位置近傍に光入射面を有し、前記光源装置からの照明光束をより均一な強度分布を有する照明光束に変換するインテグレータロッドと、このインテグレータロッドからの照明光束を被照明領域に導光するリレー光学系と、２つのダイクロイックミラーを有し、前記インテグレータロッドからの照明光を３つの色光に分離する色分離光学系と、前記色分離光学系で分離された３つの色光のそれぞれを画像情報に応じて変調する３つの電気光学変調装置と、この３つの電気光学変調装置によって変調された色光を投写する投写光学系とを備えたプロジェクタにおいて、前記インテグレータロッドの光射出面の被照明領域側近傍に配置され、光軸に平行な回転軸を有するとともに、その回転によって、前記電気光学変調装置上で光照射領域と光非照射領域とが前記電気光学変調装置の画面書込み周波数に同期して順次交互にスクロールされるように構成された光透過領域と光非透過領域とを有する回転ホイールをさらに備え、前記リレー光学系は、前記発光管の発光領域の像の少なくとも一つを前記色分離光学系の前記２つのダイクロイックミラー間に結像するように構成されてなることを特徴とする。
【００１４】
このため、本発明のプロジェクタによれば、電気光学変調装置の画面書込み周波数に同期して、光照射領域と光非照射領域とが順次交互にスクロールされるように構成された光透過領域及び光非透過領域を有する回転ホイールを備えているため、電気光学変調装置の画像形成領域においては光照射領域と光非照射領域とが順次交互にスクロールされるようになる。その結果、尾引き現象が緩和され、滑らかで良質な動画表示が得られるプロジェクタとなる。
さらに、本発明のプロジェクタによれば、このような効果を奏する回転ホイールを比較的小さな面積のインテグレータロッドの光射出面の被照明領域側近傍に配置しているため、回転ホイールの大きさを比較的小さくすることができ、プロジェクタの大型化を極力抑制することができる構造となっている。
このため、本発明のプロジェクタは、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても小型化が容易な構造をもったプロジェクタとなり、第１の目的が達成される。
【００１５】
また、本発明のプロジェクタによれば、リレー光学系が、発光管の発光領域の像の少なくとも一つを色分離光学系の２つのダイクロイックミラー間に結像するように構成されてなるため、色分離光学系を通過する照明光束の断面積を全体的に小さいものにすることができる。このため、色分離光学系を小型化することができるようになり、この意味においてもプロジェクタの大型化を極力抑制できる構造となっている。
【００１６】
上記（２）に記載のプロジェクタにおいては、前記回転ホイールの光非透過領域は、光反射領域であり、かつ、前記インテグレータロッドの光入射面には、中央部に光入射のための開口部を有する反射層が配置されてなることが好ましい。
このように構成することにより、回転ホイールの光反射領域で反射された光は、インテグレータロッド内に戻され、さらにインテグレータロッドの光入射面側に設けられた反射層（以下、「リサイクルミラー」ということもある。）で反射されてインテグレータロッドの光射出面から再度射出される。この場合、この射出光が回転ホイールの光透過領域に照射される場合にはそのままこれを透過し、射出光が回転ホイールの光反射領域に照射される場合には反射されて再度インテグレータロッドに戻され、再度同じことを繰り返すことになる。
このため、本発明のプロジェクタによれば、光の再利用が図られ、光利用効率の低下を極力抑制することができ、その結果、滑らかで良質な動画表示が得られるようにしたときにも光利用効率が大幅に低下しないプロジェクタとなる。
【００１７】
上記（２）に記載のプロジェクタにおいては、前記回転ホイールの光透過領域には、減反射膜が形成されてなることが好ましい。
このように構成することにより、回転ホイールにおける光透過率が向上するため光利用効率の低下を最小限のものにすることができるとともに、迷光レベルが低減しコントラストが向上する。
【００１８】
上記（２）に記載のプロジェクタにおいては、前記インテグレータロッドの光射出面には、光進行方向に沿ってλ／４板と反射型偏光板とがこの順序で配置されてなることが好ましい。
このように構成することにより、一方の偏光成分の光が反射型偏光板を通過したときには、他方の偏光成分の光は反射型偏光板で反射される。そして、この反射光は、インテグレータロッドの光入射面側に設けられたリサイクルミラーで反射されて再度反射型偏光板に到達する。このとき、この光は、λ／４板をすでに２回通過しているため、偏光方向が９０度回転し、一方の偏光成分の光として反射型偏光板を通過する。このため、インテグレータロッドから射出される光はすべて一方の偏光成分の光となるため、このインテグレータロッドが偏光変換素子としての機能も果たすことができるようになる。従って、液晶表示装置のように偏光方向を制御する電気光学変調装置の場合に特に好適なものになる。
λ／４板としては、耐熱性が高い雲母や水晶などからなるλ／４板を好ましく用いることができる。反射型偏光板としては、耐熱性の高いワイヤグリッド型の反射型無機偏光板を好ましく用いることができる。
【００１９】
（３）本発明者は、光均一化光学系としてインテグレータロッドを用いた場合、上記（１）や（２）に記載されたような光シャッタや回転ホイールを必ずしも用いない構成においても、発光管の発光領域の像の少なくとも一つを色分離光学系の２つのダイクロイックミラー間に結像するように構成されたリレー光学系を用いることにより、上記した第２の目的が達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００２０】
すなわち、本発明のプロジェクタは、発光管からの照明光束を被照明領域側に集束光束として射出する光源装置と、前記光源装置からの照明光束が集束する位置近傍に光入射面を有し、前記光源装置からの照明光束をより均一な強度分布を有する照明光束に変換するインテグレータロッドと、このインテグレータロッドからの照明光束を被照明領域に導光するリレー光学系と、２つのダイクロイックミラーを有し、前記インテグレータロッドからの照明光を３つの色光に分離する色分離光学系と、前記色分離光学系で分離された３つの色光のそれぞれを画像情報に応じて変調する３つの電気光学変調装置と、この３つの電気光学変調装置によって変調された色光を投写する投写光学系とを備えたプロジェクタにおいて、前記リレー光学系は、前記発光管の発光領域の像の少なくとも一つを前記色分離光学系の前記２つのダイクロイックミラー間に結像するように構成されてなることを特徴とする。
【００２１】
このため、本発明のプロジェクタによれば、リレー光学系が、発光管の発光領域の像の少なくとも一つを色分離光学系の２つのダイクロイックミラー間に結像するように構成されてなるため、色分離光学系を通過する照明光束の断面積を全体的に小さいものにすることができる。このため、色分離光学系を小型化することができるようになり、結果としてプロジェクタを小型化することができ、第２の目的が達成される。
【００２２】
（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載のプロジェクタにおいては、前記リレー光学系はレトロフォーカスレンズであることが好ましい。
このように構成することにより、リレー光学系を構成する色分離光学系側レンズと電気光学変調装置との間の必要な距離を確保しつつ、インテグレータロッドとリレー光学系を構成するインテグレータロッド側レンズとの間の距離を短くすることができるようになり、プロジェクタをさらに小型化することができるようになる。
【００２３】
（５）上記（４）に記載のプロジェクタにおいては、前記リレー光学系のレトロ比は２以上であることが好ましい。
このように構成することにより、リレー光学系を構成する色分離光学系側レンズと電気光学変調装置との間の必要な距離を確保しつつ、インテグレータロッドとリレー光学系を構成するインテグレータロッド側レンズとの間の距離を十分に短くすることができるようになり、プロジェクタをさらに小型化することができるようになる。
この観点からいえば、前記リレー光学系のレトロ比は２．５以上であることがさらに好ましい。
【００２４】
（６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載のプロジェクタにおいては、前記リレー光学系のインテグレータロッド側ＮＡが０．２５〜０．４５であることが好ましい。
このように構成することにより、リレー光学系としてそれほど高価な光学系を用いなくとも、光源装置からの照明光束を十分に均一な強度分布を有する照明光束に変換することができる。
【００２５】
（７）上記（１）〜（６）のいずれかに記載のプロジェクタにおいては、前記光源装置は、楕円面リフレクタと、この楕円面リフレクタの第１焦点近傍に発光中心を有する発光管とを有することが好ましい。
このように構成することにより、集束光束を得るため凸レンズを必要としなくなるため、凸レンズを必要とする放物面リフレクタを用いた光源装置と比較して、よりコンパクトな光学装置を実現することができる。
【００２６】
（８）上記（７）に記載のプロジェクタにおいては、前記発光管には、前記発光管から被照明領域側に射出される光を前記楕円面リフレクタに向けて反射する反射手段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、発光管から被照明領域側に放射される光が楕円面リフレクタに向けて反射されるようになるため、発光管の被照明領域側端部を覆うような大きさに楕円面リフレクタの大きさを設定することを必要とせず、楕円面リフレクタの小型化を図ることができ、結果としてプロジェクタの小型化を図ることができる。
また、楕円面リフレクタの小型化を図ることができることにより、楕円面リフレクタから楕円面リフレクタの第２焦点に向けて集束するビームの集束角やビームスポットを小さくすることができ、光シャッタの大きさ、インテグレータロッドの大きさ、回転ホイールの大きさなどをさらに小さくすることができ、プロジェクタのさらなる小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明のプロジェクタについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００２８】
〔実施形態１〕
図１及び図２は、本発明の実施形態１に係るプロジェクタを説明するために示す図である。図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は側面図であり、図１（ｃ）は図１（ａ）の要部を示す部分拡大図である。なお、図１（ａ）〜（ｃ）においては、リレー光学系は簡略化して記載されており、リレー光学系を構成する実際のレンズ枚数が３枚という訳ではない。図２（ａ）は図１（ａ）及び（ｂ）の回転ホイールを説明するために示す図であり、図２（ｂ）及び（ｃ）は被照明領域である電気光学変調装置としての液晶表示装置上における画面書込みタイミングと照明状態とを示す図である。液晶表示装置は、同一画面情報を２度書込む倍速駆動を行なっている。
【００２９】
実施形態１に係るプロジェクタ１０００Ａは、光源装置１１０と、インテグレータロッド１２０と、リレー光学系１４０と、色分離光学系２００と、電気光学変調装置としての３つの液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５００と、投写光学系６００とを備えている。
光源装置１１０は、楕円面リフレクタ１１４と、楕円面リフレクタ１１４の第１焦点近傍に発光中心を有する発光管１１２とを有し、発光管１１２からの照明光束を被照明領域側に集束光束として射出する。発光管１１２には、発光管１１２から被照明領域側に射出される光を楕円面リフレクタ１１４に向けて反射する反射手段としての補助ミラー１１６が設けられている。
【００３０】
インテグレータロッド１２０は、光源装置１１０からの照明光束が集束する位置（すなわち、楕円面リフレクタ１１４の第２焦点）近傍に光入射面を有し、光源装置１１０からの照明光束をより均一な強度分布を有する照明光束に変換する。
光源装置１１０とインテグレータロッド１２０との間のインテグレータロッド１２０の光入射面の光源装置１１０側近傍には、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、各液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに照射される光が液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画面書込み周波数に同期して遮断されるよう間欠的に光の遮断を行う光シャッタとしての回転板２０が配置されている。回転板２０は、光軸と平行な回転軸を有し、回転方向に沿って光透過領域２２と光非透過領域２４とが交互に配置された回転板からなっている。光非透過領域２４は、光反射領域である。
光源装置１１０と回転板２０との間には赤外線を反射する赤外線ミラー１１８が配置されている。
【００３１】
リレー光学系１４０は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、インテグレータロッド１２０からの照明光束を被照明領域に導光する。リレー光学系１４０は、図１（ｃ）に示すように、発光管１１２の発光領域の像（アーク像）Ａ，Ｏ，Ｂの少なくとも一つを色分離光学系２００の２つのダイクロイックミラー２１０，２２０間（及びダイクロイックミラー２１０・ミラー２３０間）に結像するように構成されている（図１（ｃ）のＡ’，Ｏ’，Ｂ’参照。）。リレー光学系１４０については後で詳述する。
【００３２】
色分離光学系２００は、２つのダイクロイックミラー２１０，２２０を有し、インテグレータロッド１２０からの照明光を３つの色光（赤色光、青色光、緑色光）に分離する。
３つの液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、色分離光学系２００で分離された３つの色光のそれぞれを画像情報に応じて変調する。
クロスダイクロイックプリズム５００は、３つの液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂによって変調された色光を合成する。
投写光学系６００は、クロスダイクロイックプリズム５００によって合成された色光をスクリーンＳＣＲなどの投写面に投写する。
【００３３】
以上のように構成された実施形態１に係るプロジェクタ１０００Ａによれば、光源装置１１０からの照明光束が、色分離光学系２００によって３つの色光に分離され、これらの３つの色光が３つの液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂによってそれぞれ変調され、これら３つの変調光がクロスダイクロイックプリズム５００によって合成された後、投写光学系６００によってスクリ−ンＳＣＲなどの投写面上に投写されるため、フルカラーの投写画像が得られる。また、この際、インテグレータロッド１２０の作用によって被照明領域における面内の光強度分布が均一化されるため、面内強度分布の均一化された高画質の投写画像が得られる。
【００３４】
また、実施形態１に係るプロジェクタ１０００Ａによれば、上記のように構成された光シャッタとしての回転板２０を備えているため、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域においては光照射が所定のタイミングで間欠的に行われる。その結果、尾引き現象が緩和され、滑らかで良質な動画表示が得られる。また、このような効果を奏する回転板２０がインテグレータロッド１２０の光入射面の光源装置１１０側近傍に配置されているため、光源装置１１０からの照明光束のビーム径が極めて小さくなっている。その結果、回転板２０の大きさを極めて小さくすることができるため、プロジェクタの大型化を極力抑制することができる構造となっている。
このため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００Ａは、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても小型化が容易な構造をもったプロジェクタとなる。
【００３５】
また、実施形態１に係るプロジェクタ１０００Ａによれば、光非透過領域２４は、光反射領域であるため、回転板２０の光非透過領域２４で反射された光は、楕円面リフレクタ１１４を介して発光管１１２に向かう。このため、この光はさらに発光管１１２を通過して楕円面リフレクタ１１４に向かい、光の再利用が図られる。また、この光が発光管１１２の発光部中心近傍に存在するプラズマに吸収される場合には、プラズマの温度が上昇し、その結果、発光強度が高まる。いずれにしても、光利用効率の低下を極力抑制することができる。
このため、プロジェクタ１０００Ａは、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても光利用効率が大幅に低下しないプロジェクタとなる。
【００３６】
また、実施形態１に係るプロジェクタ１０００Ａによれば、図１（ｃ）に示すように、リレー光学系１４０が、発光管１１２の発光領域の像の少なくとも一つを色分離光学系２００の２つのダイクロイックミラー２１０，２２０間（及びダイクロイックミラー２１０・ミラー２３０間）に結像するように構成されてなるため、色分離光学系２００を通過する照明光束の断面積を全体的に小さいものにすることができる。このため、色分離光学系２００を小型化することができるようになり、この意味においてもプロジェクタの大型化を極力抑制できる構造となっている。
【００３７】
図３は、実施形態１に係るリレー光学系を説明するために示す図である。図３（ａ）はダイクロイックミラー２１０，２２０、フィールドレンズ１５０Ｇ及び液晶表示装置４００Ｇとの関係を示す図である（但し、フィールドレンズ１５０Ｇ及び液晶表示装置４００Ｇは実際はダイクロイックミラー２１０の上方に配置されているが、わかりやすくするために右方に配置されるよう記載してある。）。図３（ｂ）はこれらがない場合の図であり、図３（ｃ）及び図３（ｄ）は図３（ａ）のＡにおける発光管の発光領域の像（アーク像）を示す図である。図３（ｃ）は長さが４０ｍｍのインテグレータロッドを用いた場合の像であり、図３（ｄ）は長さが２０ｍｍのインテグレータロッドを用いた場合の像である。
図４は、比較例に係る一般的なリレー光学系を説明するために示す図である。図４（ａ）はアーク像の結像状態を示す図であり、図４（ｂ）はインテグレータロッドの光射出面の結像状態を示す図である。
【００３８】
実施形態１に係るリレー光学系１４０は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、Ｉ群、ＩＩ群、ＩＩＩ群及びＩＶ群を構成する複数のレンズからなっている。また、リレー光学系１４０は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、レトロフォーカスレンズ（レトロ比＝３）であって、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すレトロフォーカスレンズでない一般的なリレー光学系９４０に比べて長いバックフォーカスを有している。
このため、リレー光学系１４０を構成する色分離光学系側レンズ（ＩＶ群のレンズのうち最も被照明領域側のレンズ）と各液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間の距離を十分に長いものとすることが容易となるため、リレー光学系１４０と各液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間の必要な距離を確保しつつ、インテグレータロッド１２０とリレー光学系を構成するインテグレータロッド側レンズ（Ｉ群のレンズのうち最もインテグレータロッドのレンズ）との間の距離を短くすることができるようになり、プロジェクタをさらに小型化することが容易にできる構造となっている。
【００３９】
実施形態１に係るリレー光学系１４０は、インテグレータロッド側レンズのＮＡが０．４４である。このため、リレー光学系としてそれほど高価な光学系を用いなくとも、光源装置１１０からの照明光束を十分に均一な強度分布を有する照明光束に変換することができる。
【００４０】
図５は、実施形態１に係るリレー光学系を説明するために示す図である。図５（ａ）はＮＡ＝０．２５に対応する光線がインテグレータロッドに入射する場合におけるインテグレータロッド内部の反射状態を示す図であり、図５（ｂ）はＮＡ＝０．５に対応する光線がインテグレータロッドに入射する場合におけるインテグレータロッド内部の反射状態を示す図である。なお、図５（ａ）及び図５（ｂ）においては、光源装置１１０と赤外線ミラー１１８との間にフロントガラス１１７を配置している。
【００４１】
図５（ａ）に示すように、ＮＡ＝０．２５に対応する光線がインテグレータロッド１２０に入射する場合、入射光はインテグレータロッド１２０の内部で少なくとも１回は反射する。このため、リレー光学系１４０としては、ＮＡ＝０．２５に対応する光線を呑み込むことのできるリレー光学系を用いれば、所定の光均一化効果を得ることができる。なお、図５（ｂ）に示すように、ＮＡ＞０．２５以上（図５（ｂ）の場合はＮＡ＝０．５）に対応する光線がインテグレータロッド１２０に入射する場合には、入射光はインテグレータロッド１２０の内部でさらに多数回反射することになるため、リレー光学系１４０としては、ＮＡ＞０．２５に対応する光線を呑み込むことのできるリレー光学系を用いれば、さらに優れた光均一化効果を得ることができることはいうまでもない。この観点からいえば、リレー光学系のインテグレータロッド側レンズのＮＡが０．３０以上であることがより好ましく、０．３５以上であることがさらに好ましい。
【００４２】
図６は、実施形態１に係るリレー光学系を説明するために示す図である。図６（ａ）はリレー光学系のＮＡが０．４５である場合を示す図であり、図６（ｂ）はそのコマ収差を示す図であり、図６（ｃ）はリレー光学系のＮＡが０．５である場合を示す図であり、図６（ｄ）はそのコマ収差を示す図である。なお、図６（ｂ）及び図６（ｄ）において、それぞれ左図はメリジオナル光線、右図はサジタル光線についてのコマ収差を示す図であり、インテグレータロッドの光射出面の中央部から射出された光についての図である。なお、縦軸はコマ収差の値（任意単位）を表し、横軸はリレー光学系の半径（任意単位）を表す。
【００４３】
図６（ａ）〜図６（ｄ）に示すように、リレー光学系のＮＡが０．５である場合、リレー光学系のＮＡが０．４５である場合に比べてレンズ周辺部におけるコマ収差が大きくなり、レンズ特性が低下している。この場合、レンズ枚数をさらに増加すれば、コマ収差を低減することは可能である。しかしながら、このようにすると、レンズ構成がさらに複雑化してリレー光学系が極めて高価なものとなる。
このため、リレー光学系のＮＡが０．４５以下のものを用いると、リレー光学系としてそれほど高価な光学系を用いなくとも、光源装置からの照明光束を十分に均一な強度分布を有する照明光束に変換することができる。
【００４４】
実施形態１に係るプロジェクタ１０００Ａによれば、光源装置１１０は、楕円面リフレクタ１１４と、楕円面リフレクタ１１４の第１焦点近傍に発光中心を有する発光管１１２とを有しているため、集束光束を得るため凸レンズを必要としなくなるため、凸レンズを必要とする放物面リフレクタを用いた光源装置と比較して、よりコンパクトな光学装置を実現することができる。
【００４５】
実施形態１に係るプロジェクタ１０００Ａにおいては、発光管１１２には、発光管１１２から被照明領域側に射出される光を楕円面リフレクタ１１４に向けて反射する補助ミラー１１６が設けられているため、発光管１１２から被照明領域側に放射される光が楕円面リフレクタ１１４に向けて反射されるようになるため、発光管１１２の被照明領域側端部を覆うような大きさに楕円面リフレクタ１１４の大きさを設定することを必要とせず、楕円面リフレクタ１１４の小型化を図ることができ、結果としてプロジェクタの小型化を図ることができる。
また、楕円面リフレクタ１１４の小型化を図ることができることにより、楕円面リフレクタ１１４から楕円面リフレクタ１１４の第２焦点に向けて集束するビームの集束角やビームスポットを小さくすることができ、光シャッタの大きさ、インテグレータロッドの大きさなどをさらに小さくすることができ、プロジェクタのさらなる小型化を図ることができる。
【００４６】
図７は、インテグレータロッドを説明するために示す図である。図７（ａ）は実施形態１に係るプロジェクタ１０００Ａで用いるインテグレータロッドを示す図であり、図７（ｂ）及び図７（ｃ）はその変形例に係るインテグレータロッドを示す図である。
実施形態１に係るプロジェクタ１０００Ａにおいては、図７（ａ）に示すように、インテグレータロッド１２０の光射出面には、光進行方向に沿ってλ／４板１２６と反射型偏光板１２８とがこの順序で配置されている。このため、一方の偏光成分の光（例えばＰ偏光）が反射型偏光板１２８を通過したときには、他方の偏光成分の光（Ｓ偏光）は反射型偏光板１２８で反射される。そして、この反射光は、インテグレータロッド１２０の光入射面側に設けられたリサイクルミラー１２５で反射されて再度反射型偏光板１２８に到達する。このとき、この光は、λ／４板１２６を２回通過することになるため、偏光方向が９０度回転し、一方の偏光成分の光（Ｐ偏光）として反射型偏光板１２８を通過する。このため、インテグレータロッド１２０から射出される光はすべて一方の偏光成分の光（Ｐ偏光）となるため、このインテグレータロッドが偏光変換素子としての機能も果たすことができるようになる。
λ／４板１２６としては、耐熱性が高い雲母や水晶などからなるλ／４板を好ましく用いることができる。反射型偏光板１２８としては、耐熱性の高いワイヤグリッド型の反射型無機偏光板を好ましく用いることができる。
【００４７】
実施形態１に係るプロジェクタ１０００Ａにおいては、図７（ａ）に示すインテグレータロッド１２０に代えて、図７（ｂ）に示す中空タイプのインテグレータロッド１２０Ｂや、図７（ｃ）に示すλ／４板及び反射型偏光板が配置されていないインテグレータロッド１２０Ｃをも好適に用いることができる。
特に、電気光学変調装置として、偏光方向を制御しないタイプの電気光学変調装置（例えば、デジタルマイクロミラーデバイス（ＴＩ社の商標））を用いる場合には、偏光変換機能は不要であるため、図７（ｃ）に示すインテグレータロッド１２０Ｃを特に好適に用いることができる。
【００４８】
〔実施形態２〕
図８及び図９は、本発明の実施形態２に係るプロジェクタを説明するために示す図である。図８（ａ）は平面図であり、図８（ｂ）は側面図であり、図８（ｃ）は図８（ａ）及び（ｂ）の回転ホイールを説明するために示す図であり、図８（ｄ）は被照明領域である電気光学変調装置としての液晶表示装置上における照明状態を示す図である。図９は図８（ａ）の要部を示す部分拡大図である。
【００４９】
実施形態２に係るプロジェクタ１０００Ｂは、図８及び図９に示すように、実施形態１に係るプロジェクタ１０００Ａにおける回転板２０を「インテグレータロッド１２０の光射出面の被照明領域側近傍に配置され、光軸に平行な回転軸を有するとともに、その回転によって、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ上で光照射領域と光非照射領域とが液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画面書込み周波数に同期して順次交互にスクロールされるように構成された光透過領域と光非透過領域とを有する回転ホイール３０」に代えたものである。
【００５０】
このように、実施形態２に係るプロジェクタ１０００Ｂは、実施形態１に係るプロジェクタ１０００Ａにおける回転板２０を上記した回転ホイール３０に代えたものであるが、この回転ホイール３０がインテグレータロッド１２０の光射出面の被照明領域側近傍に配置され、光軸に平行な回転軸を有するとともに、その回転によって、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ上で光照射領域と光非照射領域とが液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画面書込み周波数に同期して順次交互にスクロールされるように構成された光透過領域と光非透過領域とを有するため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００Ａの場合と同様に、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域においては光照射領域と光非照射領域とが順次交互にスクロールされるようになる。その結果、尾引き現象が緩和され、滑らかで良質な動画表示が得られるプロジェクタとなる。
さらに、実施形態２に係るプロジェクタ１０００Ｂによれば、このような効果を奏する回転ホイール３０を比較的小さな面積のインテグレータロッド１２０の光射出面の被照明領域側近傍に配置しているため、回転ホイール３０の大きさを比較的小さくすることができ、プロジェクタの大型化を極力抑制することができる構造となっている。
このため、実施形態２に係るプロジェクタは、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても小型化が容易な構造をもったプロジェクタとなる。
【００５１】
また、実施形態２に係るプロジェクタ１０００Ｂによれば、実施形態１に係るプロジェクタ１０００Ａの場合と同様に、リレー光学系１４０が、発光管１１２の発光領域の像の少なくとも一つを色分離光学系７００の２つのダイクロイックミラー７２０，７２４間（及びダイクロイックミラー７２０・ミラー７２８間）に結像するように構成されてなるため、色分離光学系７００を通過する照明光束の断面積を全体的に小さいものにすることができる。このため、色分離光学系７００を小型化することができるようになり、この意味においてもプロジェクタの大型化を極力抑制できる構造となっている。
【００５２】
実施形態２に係るプロジェクタ１０００Ｂにおいては、回転ホイール３０の光非透過領域３４は、光反射領域であり、かつ、インテグレータロッド１２０の光入射面には、中央部に光入射のための開口部を有する反射層が配置されている（図示せず。）。このため、回転ホイール３０の光反射領域で反射された光は、インテグレータロッド１２０内に戻され、さらにインテグレータロッドの光入射面側に設けられた反射層（以下、「リサイクルミラー」ということもある。）で反射されてインテグレータロッドの光射出面から再度射出される。この場合、この射出光が回転ホイール３０の光透過領域３２に照射される場合にはそのままこれを透過し、射出光が回転ホイール３０の光反射領域に照射される場合には反射されて再度インテグレータロッドに戻され、再度同じことを繰り返すことになる。
このため、実施形態２に係るプロジェクタ１０００Ｂによれば、光の再利用が図られ、光利用効率の低下を極力抑制することができ、その結果、滑らかで良質な動画表示が得られるようにしたときにも光利用効率が大幅に低下しないプロジェクタとなる。
【００５３】
実施形態２に係るプロジェクタ１０００Ｂにおいては、回転ホイール３０の光透過領域には、減反射膜が形成されている。このため、回転ホイール３０における光透過率が向上するため光利用効率の低下を最小限のものにすることができるとともに、迷光レベルが低減しコントラストが向上する。
【００５４】
以上、本発明のプロジェクタを上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。 
【００５５】
（１）上記各実施形態のプロジェクタ１０００Ａ及び１０００Ｂは、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても小型化が容易な構造をもったプロジェクタとするために光シャッタとしての回転板２０や回転ホイール３０を用いているが、本発明はこれらの回転板や回転ホイールを用いたプロジェクタに限られない。すなわち、回転板や回転ホイールを用いない場合（滑らかで良質な動画表示が得られるようにしない場合）であっても、発光管の発光領域の像の少なくとも一つを色分離光学系の２つのダイクロイックミラー間に結像するように構成されたリレー光学系を用いることによって、色分離光学系を通過する照明光束の断面積が全体的に小さいものになる。このため、色分離光学系を小型化することができるようになり、結果としてプロジェクタを小型化することができるようになる。 
【００５６】
（２）上記各実施形態のプロジェクタ１０００Ａ及び１０００Ｂは透過型のプロジェクタであるが、本発明は反射型の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、透過型の液晶表示装置等のように光変調手段としての電気光学変調装置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、反射型液晶表示装置のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクタにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクタと同様の効果を得ることができる。 
【００５７】
（３）上記各実施形態のプロジェクタ１０００Ａ及び１０００Ｂは、電気光学変調装置として液晶表示装置を用いているが、本発明はこれに限られない。電気光学変調装置としては、一般に、入射光を画像情報に応じて変調するものであればよく、マイクロミラー型光変調装置などを利用してもよい。マイクロミラー型光変調装置としては、例えば、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）（ＴＩ社の商標）を用いることができる。 
【００５８】
この他、本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクタにも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクタにも適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施形態１に係るプロジェクタを説明するために示す図。
【図２】実施形態１に係るプロジェクタを説明するために示す図。
【図３】実施形態１に係るリレー光学系を説明するために示す図。
【図４】比較例に係る一般的なリレー光学系を説明するために示す図。
【図５】実施形態１に係るリレー光学系を説明するために示す図。
【図６】実施形態１に係るリレー光学系を説明するために示す図。
【図７】インテグレータロッドを説明するために示す図。
【図８】実施形態２に係るプロジェクタを説明するために示す図。
【図９】実施形態２に係るプロジェクタを説明するために示す図。
【図１０】従来のプロジェクタを説明するために示す図。
【図１１】従来の他のプロジェクタを説明するために示す図。
【符号の説明】
【００６０】
１０，１２…モータ、２０…回転板、２２，３２…光透過領域、２４，３４…光非透過領域、３０…回転ホイール、１００Ａ，１００Ｂ…照明光学系、１１０…光源装置、１１２…発光管、１１４，１１４Ｂ，１１４Ｃ…楕円面リフレクタ、１１６・・・補助ミラー、１１７…フロントガラス、１１８…赤外線ミラー、１２０，１２０Ｂ，１２０Ｃ…インテグレータロッド、１２２…光学ガラス、１２４…ミラー、１２５…リサイクルミラー、１２６…λ／４板、１２８…反射型偏光板、１４０，１４０Ｂ，１４０Ｃ…リレー光学系、２００，７００…色分離光学系、２１０，２２０，７２０，７２４…ダイクロイックミラー、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶表示装置、５００…クロスダイクロイックプリズム、６００…投写光学系、９００Ａ，９００Ｂ，１０００Ａ，１０００Ｂ…プロジェクタ
【図１】
2005181398.tif 000003
【図２】
2005181398.tif 000004
【図７】
2005181398.tif 000005
【図８】
2005181398.tif 000006
【図９】
2005181398.tif 000007
【図１０】
2005181398.tif 000008
【図１１】
2005181398.tif 000009
【図３】
2005181398.tif 000010
【図４】
2005181398.tif 000011
【図５】
2005181398.tif 000012
【図６】
2005181398.tif 000013