(57)【要約】 【課題】  既製の光学部品を用いて構成されるものでありながら、色ムラのない高画質な画像表示を行うことができることに加え、光学装置内部に設けられる光学部品の配置を多様化することができるとともに、小型化を図ることが可能となる光学装置及びプロジェクタを提供すること。【解決手段】  光源装置４１１から射出された光束の光路に対して、光束の光軸方向を変換するダイクロイックミラー４２２等の光軸変換素子を備え、当該光軸変換素子を中心に光源装置４１１から射出される光束の射出先を光軸変換素子に対して４５度以外の位置に回動させて光束の入射方向を設定する光学装置１０及び当該光学装置１０を備えたプロジェクタであり、色分離光学系に対する入射角度が４５度以外の角度でありながら、各色光成分の光束を正確に入射することに加え、光学装置１０の省スペース化を図ることができる。【選択図】  図２
2005181420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源装置と、光源装置から射出された光束を複数の色光に分離する色分離光学系と、色光を画像情報に応じて変調する複数の光変調系と、各光変調装置で変調された光を合成する色合成光学系と、当該色合成光学系で合成された光束を拡大投射して投射画像を形成する投射光学系を備えた光学装置であって、
前記光源装置から射出された光束の光路に対して、当該光束の光軸方向を変換する光軸変換素子を備え、
当該光軸変換素子を中心として、光源装置から射出される光束の射出先を前記光軸変換素子に対して４５度以外の位置に回動させることにより光束の入射方向を設定す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、
前記光源装置と前記光軸変換素子との間の光路に対して、更に反射体を配設したことを特徴とする光学装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光学装置において、
前記光源装置から射出される光束の光軸変換素子に対する入射角度が３０度以上４５度未満であることを特徴とする光学装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の光学装置において、
前記光源装置から射出される光束の光軸変換素子に対する入射角度が４５度より大きく６０度以下であることを特徴とする光学装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の何れかに記載の光学装置において、
前記色分離光学系が、複数の部分光束を赤、緑、青の３色の色光成分に分離し、
前記複数の光変調系が、前記色分離光学系で分離された各色光が入射される３枚の入射側偏光板と、
当該各入射側偏光板の後段に配設される液晶パネルと、
当該各液晶パネルの後段に配設される射出側偏光板とを備え、
前記光軸変換素子が、緑色の光成分を反射するダイクロイックミラーであることを特徴とする光学装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５の何れかに記載の光学装置において、
前記光束の光路に対して配設される反射体を移動させることにより、
前記色分離光学系により分離される光束のうち少なくとも一種の色光成分の光路の長さを調整することを特徴とする光学装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光学装置において、
前記色分離光学系によって最初に分離された色光成分の光路の長さと、その次に分離された色光成分の光路の長さを異なる長さにすることを特徴とする光学装置。
【請求項８】
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、拡大投写するプロジェクタであって、
請求項１ないし請求項７の何れかに記載の光学装置を備え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、光学装置及びプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調し、投写レンズを介してスクリーン上に投写するプロジェクタが知られている。このようなプロジェクタは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）とともに、会議等でのプレゼンテーションに広く利用されている。
【０００３】
このプロジェクタの構成としては、光源ランプから射出された光束を、ダイクロイックミラーを用いて三原色の色光（赤，緑，青）に分離する色分離光学系と、分離された光束を色光ごとに画像情報に応じて変調する３枚の光変調装置と、各光変調装置で変調された光束を、合成するクロスダイクロイックプリズムとを備えた、いわゆる三板式のプロジェクタが知られている。
【０００４】
かかる構成のプロジェクタにおいて、一般に、光変調装置を用いた画像表示は、投射光源の白色光の色分離について、三原色の色光に分離する色分離光学系を組み合わせて、変調、合成、及び投射することにより画像表示が行われている。
ここで、従来のプロジェクタにおける色分離光学系であるダイクロイックミラーは、投射光源からの白色光を入射するに際して、入射光を４５度の角度で正確に入射するようにしないと、ダイクロイックミラーの角度依存性より、入射角度のずれに応じて反射光及び透過光ともに色ムラが生じてしまっていた。
【０００５】
一方、色分離を行うダイクロイックミラーを改良して、高画質な画像表示を行うことができるプロジェクタを構成した例としては、例えば、画像形成のための３枚の液晶ライトバルブと、色の三原色への色分離を行うダイクロイックミラー系と、カラー画像合成のための手段と、光源及び投写レンズからなり、ダイクロイックミラー系には波長選択特性を連続的に変化させたダイクロイックミラーを用いた投写型液晶表示装置についての技術が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
この投写型液晶表示装置は、拡散傾向のある光源からの光を、入射角度の大きな部分から入射角度の小さな部分までの波長選択特性が連続的に異なるダイクロイックミラーを用いて、反射光及び射出光の波長特性を揃えることにより、色ムラのない色光成分を液晶ライトバルブに対して入射させるようにしているものである。
【０００６】
【特許文献１】特開平３−１２６０２６号公報（第１頁，〔図１〕）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記したような従来のプロジェクタのように、青色光及び緑色光を反射するダイクロイックミラーに対する入射角度が正確に４５度となるような構成をとる場合には、プロジェクタ内における光源装置やダイクロイックミラー、反射ミラー等の光学部品を設ける位置が制約されてしまい、光学部品の収納効率が悪くなり、また、プロジェクタが大型化してしまうという問題があった。
また、特許文献１で提供されるような投写型液晶装置に関する技術にあっても、特定のダイクロイックミラーを使用することになるため、部品の選択に制限があるとともに、製品のコスト高にも繋がってしまっていた。
【０００８】
本発明の目的は、前記の課題に鑑みてなされたものであり、既製の光学部品を用いて構成されるものでありながら、色ムラのない高画質な画像表示を行うことができることに加えて、光学部品の収納効率が向上されて、光学装置内部に設けられる光学部品の配置を多様化することができるとともに、小型化を図ることが可能となる光学装置及びプロジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の光学装置は、光源装置と、光源装置から射出された光束を複数の色光に分離する色分離光学系と、色光を画像情報に応じて変調する複数の光変調系と、各光変調装置で変調された光を合成する色合成光学系と、当該色合成光学系で合成された光束を拡大投射して投射画像を形成する投射光学系を備えた光学装置であって、前記光源装置から射出された光束の光路に対して、当該光束の光軸方向を変換する光軸変換素子を備えて、当該光軸変換素子を中心として、光源装置から射出される光束の射出先を前記光軸変換素子に対して４５度以外の位置に回動させることにより光束の入射方向を設定することを特徴とする。
【００１０】
ここで、光学装置から射出された光束の光路に対して設けられ、光学装置の光源から射出された光束の光路に対して光束の光軸方向を変換する光軸変換素子としては、光束の光路に対して配設され、特定の色光成分のみを反射してそれ以外の色光成分を透過する色分離光学系であるダイクロイックミラーを当該光軸変換素子として用いてもよく、また、入射してくる光束を反射することができる反射ミラー等の反射体を、光軸変換素子として用いてもよい
【００１１】
かかる本発明の光学装置によれば、光源装置の光源から射出された光束の光路に対して、当該光束の光軸方向を変換する光軸変換素子を配設して、当該光軸変換素子を中心として、光源の射出先を光軸変換素子に対して４５度以外の位置に回動させて光源からの入射方向を設定するようにしているので、従来の光学装置と異なり、色分離光学系に対する入射角度が４５度以外の角度となっても、光源の射出先も光軸変換素子に対して４５度以外の位置に回動されているので、各色を変調する光変調系に対して、各色光成分の光束を正確に入射することができる。
従って、従来の光学装置と同様に、色ムラのない高画質な画像表示を行うことができることに加えて、光源装置など光学装置を構成する光学部品の配置に選択性を持たせながら、光学装置の省スペース化を図ることができる。この結果、光学部品の収納効率が向上され、光学装置内部に設けられる光学部品の配置の多様化を図ることや、光学装置の小型化を図ることが可能となる。
【００１２】
本発明の光学装置は、前記した光源装置と前記した光軸変換素子との間の光路に対して、更に反射体を配設することが好ましい。
かかる本発明によれば、光束を射出する光源装置と光軸変換素子との間の光路に対して、更に反射体を配設するようにしているので、例えば、反射体として入射光束を反射することができる反射ミラー等を配設すれば、光源装置と光軸変換素子との間の光路を屈曲させた構成を採用することができ、光学部品の配置に更にバリエーションを持たせることができるため、光学部品の収納効率が更に向上され、光学装置の小型化がより一層促進されることになる。
【００１３】
本発明の光学装置は、前記光源装置から射出される光束の光軸変換素子に対する入射角度が３０度以上４５度未満、または当該入射角度が４５度より大きく６０度以下であることが好ましい。
かかる本発明によれば、光軸変換素子の光軸変換面に対する入射角度を４５度以外の特定の範囲としていることから、光軸変換素子に対して入射する光束を射出する光源装置等の光学部品を配設する位置の選定が容易となり、光学装置の小型化や光学装置内部に設けられる光学部品の配置を多様化させることが可能となる。
【００１４】
例えば、当該入射角度を３０度以上４５度未満とすることにより、色分離光学系に対して入射してくる光源の光路を、従来の光学装置より内側となり、光束を射出する光源装置等の光学部品も内部に配設することができ、光学装置の小型化がより好適に行われることになる。
一方、当該入射角度を４５度より大きく６０度以下とすることにより、例えば、色分離光学系に対して入射してくる光源の光路を、従来の光学装置より外側にすることも可能となるため、光学装置内部に設けられる光学部品の配置として種々の形態を採用させることにより、光学装置内部における光学部品の配置の多様化を図ることができる。
【００１５】
本発明の光学装置は、前記色分離光学系が、複数の部分光束を赤、緑、青の３色の色光成分に分離し、前記複数の光変調系が、前記色分離光学系で分離された各色光が入射される３枚の入射側偏光板と、当該各入射側偏光板の後段に配設される液晶パネルと、当該各液晶パネルの後段に配設される射出側偏光板とを備え、前記光軸変換素子が、緑色の光成分を反射するダイクロイックミラーであることが好ましい。
かかる本発明によれば、色分離光学系が、複数の部分光束を赤、緑、青の３色の色光成分に分離し、前記複数の光変調系が、３枚の入射側偏光板、液晶パネル、及び射出側偏光板とを備えたいわゆる三板式のものを採用していることから、色分離光学系から入射される赤、緑、青といった３色の色光成分の光束を、画像情報に応じたカラー画像を好適に形成することができる。
ここで、色分離光学系としては、例えば、ダイクロイックミラーを使用することが好ましい。
【００１６】
また、光束の光軸方向を変換し、光源装置から射出される光束の射出先を回動する光軸変換素子を緑色の光成分を反射するダイクロイックミラーとすることにより、光源装置から射出される光束の射出先の選定を簡便に行うことができる。
【００１７】
本発明の光学装置は、前記した光束の光路に配設される反射体を移動させることにより、前記色分離光学系により分離される光束のうち少なくとも一種の色光成分の光路の長さを調整することが好ましい。
かかる本発明によれば、光源装置から射出される光束の光路に配設される反射体を移動させることにより、色分離光学系により分離された光束の色光成分の光路の長さを調整するようにしているので、かかる色光成分同士の波長の差により生じる軸上色収差を簡便な手段で補正することができる。その結果、光学装置を用いて実施される画像形成における画像のムラやにじみの発生を好適に防止することができる。
【００１８】
ここで、反射体としては、光路に対して配設される色光分離系であるダイクロイックミラーや、反射体となる反射ミラーが挙げられ、これらの位置を動かしたり、これらの傾きを変えたりする等の手段をとるようにすればよい。また、本発明にあっては、当該反射体が前記した光軸変換素子を構成するようにしてもよい。
更には、光路の長さの調整については、軸上色収差の状態に応じて適宜決定すればよく、対象となる色光成分の光路の長さを長くするようにしてもよく、また、短くするようにしてもよい。
【００１９】
本発明の光学装置は、前記した反射体を移動させることにより、前記した色分離光学系によって最初に分離された色光成分の光路の長さと、その次に分離された色光成分の光路の長さを異なる長さにすることが好ましい。
かかる本発明によれば、反射体を移動させることにより、色分離光学系によって最初に分離された色成分の光路の長さと、その次に分離された色成分の光路の長さを異なる長さにするようにして軸上色収差を補正することとなるため、複雑な操作も必要とせず、軸上色収差の補正をより簡便に行うことができる。
【００２０】
ここで、色分離光学系によって最初に分離された色光成分の光路の長さと、その次に分離された色成分の光路の長さを異なる長さにするには、例えば、最初に分離された色光成分が通過する光路に対して配設される反射体である反射ミラーの位置を動かしたり、傾きを変えたりする等の手段を採用して、最初に分離された色成分の光路の長さを変える等の手段が挙げられる。
【００２１】
本発明のプロジェクタは、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、拡大投写するプロジェクタであって、前述した光学装置を備えていることを特徴とする。
この発明によれば、前述と同様の作用・効果を享受できる。
そして、かかる構成からなる光学装置は、光源装置等の比較的大型な光学部品の配設に対して選択性があり、しかも小型化も容易となるため、プロジェクタ自体の小型化をも促進することができる。
また、プロジェクタの小型化により、製造コストの削減をも図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
（１）光学系の構成：
図１には本実施形態のプロジェクタ１の光学系４の模式図を示す。プロジェクタ１は、
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、光変調光
学装置および色合成光学系を一体化した電気光学装置４４と、投写レンズ３とを備えているものである。
【００２３】
インテグレータ照明光学系４１は、光源から射出された光束を照明光軸直交面内におけ
る照度を均一にするための光学系であり、光源装置４１１、第１レンズアレイ４１２、第
２レンズアレイ４１３、偏光変換素子４１４、および重畳レンズ４１５を備えて構成され
る。
【００２４】
光源装置４１１は、放射光源としての光源ランプ４１６およびリフレクタ４１７を備えており、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で反射して略平行光線とし、外部へと射出する。本例では、光源ランプ４１６として高圧水銀ランプを採用しているが、これ以外にメタルハライドランプやハロゲンランプを採用することもある。また、本例では、リフレクタ４１７として放物面鏡を採用しているが、楕円面鏡からなるリフレクタの射出面に平行化凹レンズを配置した構成も採用することもできる。
【００２５】
第１レンズアレイ４１２は、照明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具備している。各小レンズは、光源ランプ４１６から
射出された光束を部分光束に分割して、照明光軸方向に射出する。各小レンズの輪郭形状は、後述する液晶パネル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る。
【００２６】
第２レンズアレイ４１３は、第１レンズアレイ４１２と略同様の構成であり、小レンズ
がマトリクス状に配列された構成を具備する。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。
【００２７】
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、電気光学装置４４での光の利用率が高められている。
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束は、重
畳レンズ４１５によって最終的に電気光学装置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では、１種類の偏
光しか利用できないため、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４
１６から射出された光束を略１種類の偏光光に変換し、電気光学装置４４における光の利
用効率を高めている。なお。このような偏光変換素子４１４は、例えば、特開平８−３０
４７３９号公報に紹介されている。
【００２８】
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４２
３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。
【００２９】
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４３
２，４３４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４４
１Ｒまで導く機能を有している。
【００３０】
この場合、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。
【００３１】
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、光の発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。
【００３２】
電気光学装置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４
４２と、各入射側偏光板４４２の後段に配置される光変調素子としての液晶パネル４４１
（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を備えている。
【００３３】
液晶パネル４４１Ｒ、４４１Ｇ、４４１Ｂは、図２にも示すように、駆動基板４４１Ａ
（例えば複数のライン状の電極と、画素を構成する電極と、これらの間に電気的に接続さ
れたＴＦＴ素子とが形成された基板）と対向基板４４１Ｃ（例えば、共通電極が形成され
た基板）との間に液晶が封入されたものである。そして、これらの基板４４１Ａ，４４１
Ｃの間から制御用ケーブル４４１Ｄが延びている。なお、これらの基板４４１Ａまたは４
４１Ｃ上に、投写レンズ３のバックフォーカス位置から液晶パネル４４１のパネル面の位
置をずらして、光学的にパネル表面に付着したゴミを目立たなくするための防塵板を固着するような構成としてもよい。
【００３４】
そして、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。
【００３５】
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。
【００３６】
また、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。
【００３７】
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、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
れら誘電体多層膜により３つの色光が合成される。そして、プリズム４４４で合成されたカラー画像は、投写レンズ３から射出され、スクリーン上に拡大投射されることになる。
そして、かかる構成からなる光学系は、例えば、平面略Ｌ字状の形状からなる図示しない光学装置用筐体に収容されることになる。
【００３８】
（２）光学装置１０の構成：
図２は、本発明の光学装置１０の構成を示した模式図であり、同図中に、本発明の光学装置１０の構成を実線で示すとともに、従来の光学装置１０ａを２点破線として示している。以下、図３〜図８について同様）。
また、同図中、Ｘ及びＹは、当該光学装置を収容する図示しない光学装置用筐体が必要とする収容スペースを示しており、Ｘは本発明の光学装置の収容スペースを（実線）、また、Ｙは従来の光学装置の収容スペース（２点破線）をそれぞれ示している。
なお、図２は、光学装置１０の構成を模式化して表したものであるので、例えば、電気光学装置４４のうち、液晶パネル４４１、入射側偏光板４４２、および射出側偏光板４４３をまとめて光変調系４４ｂとして表すとともに、構成部品の一部については省略している。
【００３９】
図２に示されるように、従来の光学装置１０ａにあっては、光源装置４１１から射出される光束の光路に対して配設されるダイクロイックミラー４２１，４２２に対する入射角度も、正確に４５度となるように設置されている。
また、光源である光源装置４１１から射出される光束を入射ないし反射するための反射ミラー４３２の入射角度及び反射角度をともに４５度として、反射ミラー４３２に対して入射してくる光束を、当該光束の入射方向から見て正確に直角になるように屈曲している。
そして、光束を射出する光源装置４１や、第１レンズアレイ４１２、第２レンズアレイ４１３、偏光変換素子４１４、重畳レンズ４１５といった光学部品も、前記したダイクロイックミラー４２１，４２２や反射レンズ４３２に対してこのような関係を保つことができるような位置に配置されている。
【００４０】
これに対して、本発明の光学装置１０の構成にあっては、従来の光学装置１０ａの構成に対して反射ミラー４３２を図２の矢印の方向にわずかに動かすようにしている。
また、図２に示されるように、光軸変換素子であるダイクロイックミラー４２２も、従来の光学装置１０ａの構成に対して矢印の方向にわずかに傾けられている。そして、光束を射出する光源装置４１１が、当該光軸変換素子であるダイクロイックミラー４２２を中心にして、このダイクロイックミラー４２２に対する入射角度αが４５度以下の角度となるように回動されて配設される構成をとっている。このため、図２に示されるように、反射ミラー４３２に対する入射角度も４５度以下（反射ミラー４３２に対して入射してくる光束も、当該光束の入射方向から見て鋭角）になっている。
本発明の光学装置１０は、以上のような構成を採用することにより、かかる光源装置４１１が設置される位置に従って、光源である当該光源装置４１１からの射出される光束の光路や、ダイクロイックミラー４２１,４２２及び反射ミラー４３２に対する入射光の入射方向が決定されることになる。
【００４１】
このうち、光源装置４１１から射出される光束の光路に対して配設され、光軸変換素子となるダイクロイックミラー４２２は、後記するダイクロイックミラー４２１を透過した赤色光成分と緑色光成分のうち、赤色光成分を反射ミラー４３２の方向に通過し、緑色光成分を光変調系４４ｂの方向に対して反射するものであるが、本実施形態においては、ダイクロイックミラー４２２が緑色光を反射するにあたって光束の入射角度α（及び反射角度）は４５度より小さくなっている。
一方、光束を射出する光源装置４１１も、当該光軸変換素子であるダイクロイックミラー４２２を中心にして、このダイクロイックミラー４２２に対する入射角度αが４５度以下の角度となるように回動されて配設されているため、光変調系４４ｂの方向に反射される緑色光成分の光路は、従来の光学装置１０ａにおける緑色光成分の光路と一致させることができる。従って、ダイクロイックミラー４２１により反射された緑色光成分を、光変調系４４ｂに対して正確に反射することができるものである。
【００４２】
また、ダイクロイックミラー４２１も、光源装置４１１から射出される光束を入射するとともに、当該光束のうち赤色光成分と緑色光成分を前記したダイクロイックミラー４２２の方向に透過して、青色光成分を反射ミラー４２３の方向に反射するものである。
ここで、本実施形態において、このダイクロイックミラー４２１は当該青色光成分を反射するにあたり、光束の入射角度及び反射角度は４５度より小さくなるよう、図２の矢印の方向にわずかに傾けるような向きに設置されている。
そして、反射ミラー４２３も、ダイクロイックミラー４２１により反射された青色光成分を液晶パネルの方向に正確に反射するよう、従来の光学装置を構成する反射ミラーに対して図２の矢印の方向にわずかに傾けるようにしている。
【００４３】
本発明の光学装置１０は、このような構成を採用することにより、ダイクロイックミラー４２２を光軸変換素子として、当該ダイクロイックミラー４２２を中心にして、光源となる光源装置４１１が、このダイクロイックミラー４２２に対する入射角度が４５度以下の角度となるように回動されて配設されることによって光束の入射方向が決定されるため、ダイクロイックミラー４２１,４２２において反射される各色の光成分は、各色を変調する光変調系４４ｂに対して、各色光成分の光束を正確に入射することができる。その結果、本発明の光学装置１０は、従来の光学装置１０ａと同様に、色ムラのない高画質な画像表示を行うことができるのである。
【００４４】
ここで、図３は、反射ミラー４３２、光軸変換素子であるダイクロイックミラー４２２の向きと、このダイクロイックミラー４２２を中心として回動されて決定される光源の射出先との関係を示した模式図である。
本実施形態において、反射ミラー４３２により反射される反射光の方向は、従来の光学装置１０ａも本発明の光学装置１０も同じ方向となる。従って、反射ミラー４３２を図３の矢印の方向に傾け、光軸変換素子であるダイクロイックミラー４２２の入射角度αを４５度より小さくなるように、光源の射出先を回動すれば、光源となる光源装置４１１も、図３の矢印（内側）方向に回動されて設置されることになる。
【００４５】
従って、図２に示したような本発明の構成を採用することにより、光源装置４１１からダイクロイックミラー４２１，４２２を介して反射ミラー４３２までの光路に対して配設される光学部品、例えば、光源装置４１１、第１レンズアレイ４１２、第２レンズアレイ４１３、偏光変換素子４１４、重畳レンズ４１５といった比較的大きめの光学部品を、従来の光学装置１０と比較して内側に配設することができる。
また、これに伴って、光学装置１０の収容スペースＸについても、従来の収容スペースＹと比較して小さくすることができる。
【００４６】
ここで、光軸変換素子であるダイクロイックミラー４２２に対する光束の入射角度αは、３０度以上４５度未満であることが好ましく、４０度以上４５度未満であることが特に好ましい。ダイクロイックミラー４２２における光束の入射角度を３０度以上４５度未満の範囲内とすることにより、光軸変換素子であるこのダイクロイックミラー４２２に対して入射する光束を射出する光源装置４１１等の光学部品を配設する位置の選定が容易となるため、光学装置１０の小型化がより好適に行われることになる。
【００４７】
前述のような実施形態（第１実施形態）によれば、次のような効果を奏することができる。
（１）光源装置４１１から射出された光束の光路に対して、当該光束の光軸方向を変換する光軸変換素子となるダイクロイックミラー４２２を備えるとともに、このダイクロイックミラー４２２を中心として、光源の射出先をダイクロイックミラー４２２に対して４５度以外の位置に回動させて光源からの入射方向を設定するようにしているので、光源装置４１１から射出される光束のダイクロイックミラー４２１，４２２に対して入射ないし反射される各色光成分の角度依存性を減少させることができ、従来の光学装置１０と同様に、色ムラのない高画質な画像表示を行うことができることに加え、光源装置４１１など光学装置１０を構成する光学部品の配置に選択性を持たせながら、光学装置１０の省スペース化を図ることができる。この結果、光学部品の収納効率が向上され、光学装置１０の小型化を図ることが可能となる。
【００４８】
（２）また、光軸変換素子であるダイクロイックミラー４２２における光束の入射角度αを３０度以上４５度未満の範囲内とすることにより、ダイクロイックミラー４２１，４２２、及び反射ミラー４３２に対して入射してくる光源の光路を、従来の光学装置１０ａより内側とすることができる。そのため、光束を射出する光源装置４１１等の光学部品も内部に配設することができ、光学装置１０の小型化がより好適に行われることになる。
【００４９】
（３）前記した構成の本発明の光学装置１０をプロジェクタ１に備えることにより、光学系４の小型化を図ることができる。従って、各光学部品の小型化をも図ることができ、プロジェクタ１全体の小型化をも図ることができる。
【００５０】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態を説明する。なお、以下の説明では、既に第１実施形態で説明した部分又は部材と同様な部材等については、同一符号を付して、その説明を省略している。
前記の第１実施態様にかかる光学装置１０は、光軸変換素子であるダイクロイックミラー４２２と光源である光源装置４１１により形成される光路は略直線であった。
これに対して、第２実施形態にかかる光学装置１０は、ダイクロイックミラー４２２と光源装置４１１との間の光路に対して、反射体として第２の反射ミラー４１９を更に配設している態様を示すものであり、光軸変換素子であるダイクロイックミラー４２２と光源装置４１１との間の光路が屈曲されて形成される。
【００５１】
図４は、本発明の第２実施形態を構成する光学装置１０の構造を示した模式図である。この図４に示した構成の光学装置１０も、前記した第１実施形態の光学装置１０と同様に、反射ミラー４３２を従来の光学装置１０ａの反射ミラー４３２と比較して図４の矢印の方向に傾けて、また、光軸変換素子であるダイクロイックミラー４２２も、従来の光学装置１０ａの構成に対して矢印の方向に傾けられている。また、光束を射出する光源装置４１１が、当該光軸変換素子であるダイクロイックミラー４２２を中心にして、このダイクロイックミラー４２２に対する入射角度αが４５度以下の角度となるように回動されて配設される構成をとっている。本発明の光学装置１０は、このような構成をとることにより、ダイクロイックミラー４２１，４２２及び反射ミラー４３２に対する入射光の入射方向が決定されている。
【００５２】
そして、第２の反射ミラー４１９を、光軸変換素子であるダイクロイックミラー４２２と、光束を射出する光源装置４１１との間に対して配設することにより、ダイクロイックミラー４２２と光源装置との間の光路を屈曲して形成することができ、第１実施形態で示した光学装置１０と比較して、光学装置１０の収納スペースＸを更に小さくすることができる。
【００５３】
また、図５は、図４に示した本発明の光学装置１０において、ダイクロイックミラー４２２に対する入射角度αを更に小さくした態様を示した模式図である。このようにして、ダイクロイックミラー４２２に対する入射角度αを更に小さくするようにすれば、重畳レンズ４１５をダイクロイックミラー４２１と第２の反射ミラー４１９との間に設けることも可能となり、その結果、前記した図４に示される態様と比較しても、光学装置１０の収容スペースＸをより一層小さくすることができる。
なお、本図においては、図４に示される態様に対して、ダイクロイックミラー４２２に対する入射角度αを更に小さくしているため、反射ミラー４３２も、図５における矢印の方向に更に傾けるようにしているものである。
【００５４】
前記のような実施形態（第２実施形態）によれば、前記した（１）〜（３）の効果に加えて、次のような効果を奏することができる。
（４）光学装置１０を構成する光源装置４１１と光軸変換素子であるダイクロイックミラー４２２との間の光路に対して、更に第２の反射ミラー４１９を配設することにより、ダイクロイックミラー４２２と光源装置４１１との間の光路を屈曲して形成することができるため、光学装置１０の収容スペースＸを更に小さくすることができる。
【００５５】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態を説明する。なお、以下の説明では、既に第１実施形態及び第２実施形態において説明した部分又は部材と同様な部材等については、同一符号を付して、その説明を省略する。
前記した第１実施形態及び第２実施形態においては、光軸変換素子をダイクロイックミラー４２２として、また、ダイクロイックミラー４２１は、光源である光源装置４１１から射出される光束を入射するとともに、当該光束のうち赤色光成分と緑色光成分を透過して、青色光成分を反射ミラー４２３の方向に反射するものであった。
これに対して、第３実施形態にかかる光学装置１０にあっては、光軸変換素子をダイクロイックミラー４２１として、また、当該ダイクロイックミラー４２１は、光源装置４１１から射出される光束を入射して、青色光成分を透過する一方、光束のうち赤色光成分と緑色光成分を反射している点で相違する。
【００５６】
図６は、本発明の第３実施形態を構成する光学装置１０の構造を示した模式図である。この図６に示した構成の光学装置１０は、ダイクロイックミラー４２１は、青色光成分を反射ミラー４２３の方向に透過する一方で、赤色光成分と緑色光成分をダイクロイックミラー４２２の方向に反射しているものである。
また、光源である光源装置４１１は、このダイクロイックミラー４２１における入射角度αを４５度より小さい角度とするように、当該ダイクロイックミラー４２１を中心にして回動されて設置されており、このような構成により光源から射出される光束の入射方向が決定される。
【００５７】
そして、ダイクロイックミラー４２１により透過された青色光成分は、反射ミラー４２３によって光変調系４４ｂの方向に反射されることになるが、反射ミラー４２３は、従来の光学装置１０ａを構成する反射ミラー４２３に対して、図６の矢印の方向に傾けて配設されている。従って、ダイクロイックミラー４２１により透過され、反射ミラー４２３によって反射された青色光成分は、光変調系４４ｂに対して、各色光成分の光束を正確に入射することができる。その結果、従来の光学装置１０ａと同様に、色ムラのない高画質な画像表示を行うことができるのである。
【００５８】
また、図６に示された光学装置１０も、前記した第１実施形態及び第２実施形態の光学装置１０と同様に、ダイクロイックミラー４２１における入射角度αを４５度より小さい角度とするように、このダイクロイックミラー４２１を中心にして回動されて設置されていることから、光源装置４１１は内側に配設され、従来の光学装置１０ａと比較して内側に収めることができる。その結果、光学装置１０を収容する収容スペースＸも、従来の光学装置１０ａの収容スペースＹと比較して小さくすることができる。
【００５９】
また、図７は、この第３実施形態において、反射ミラー４３２，４３３の位置を移動させて（図６の反射ミラー４３２，４３３と比較して矢印の方向にわずかに動かして）、反射ミラー４３２で反射される光束の入射角度βを４５度より大きくした態様を示した模式図である。
なお、本図にあっては、光源装置４１１と光軸変換素子であるダイクロイックミラー４２１との間の光路に対しては、前記した第２実施形態の構成と同様に、反射体として第２の反射ミラー４１９が設置されている。
【００６０】
図７に示される光学装置１０にあっては、光源装置４１１と光軸変換素子であるダイクロイックミラー４２１との間の光路に対して、第２の反射ミラー４１９が設けられているために、この第２の反射ミラー４１９によって光路が屈曲されることになる。その一方、光軸変換素子であるダイクロイックミラー４２１の入射角度αが４５度より小さくなるように、光源装置４１１等の光学部品を従来の光学装置１０ａと比較して内側に配置しようとする場合には、例えば、反射ミラー４３２と第１レンズアレイ４１２とが接する場合も考えられる。
【００６１】
これに対して、反射ミラー４３２，４３３を図７の矢印の方向に移動させ、反射ミラー４３２で反射される光束の入射角度βを４５度より大きくするようにすれば、反射ミラー４３２と第１レンズアレイ４１２との間に適当な空間部を設けることができ、両者の接触を好適に防止することができる。従って、光源装置４１１等の光学部品を問題なく配設することができ、光学装置１０を収容する収容スペースＸを、従来の光学装置１０ａのスペースＹと比較して小さくすることができる。
【００６２】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態を説明する。なお、以下の説明では、既に第１実施形態ないし第３実施形態において説明した部分又は部材と同様な部材等については、同一符号を付して、その説明を省略する
前記の第１実施形態及び第２実施形態にかかる光学装置１０は、光軸変換素子であるダイクロイックミラー４２２αに対する光束の入射角度αが４５度より小さい例を示したものであった。
これに対して、第４実施形態にかかる光学装置１０は、光軸変換素子となるダイクロイックミラー４２２における光束の入射角度αが４５度より大きいという点で、前記した実施形態と異なる。
【００６３】
図８は、本発明の第４実施形態を構成する光学装置１０の構造を示した模式図である。この図４に示した構成の光学装置１０は、光軸変換素子であるダイクロイックミラー４２２を、従来の光学装置１０におけるダイクロイックミラー４２２に対して図８の矢印の方向に傾けるとともに、このダイクロイックミラー４２２に対して、光束の入射角度αを４５度より大きくなるようにして光束の入射方向が決定されている。そして、当該光束の入射方向に対応して、光源装置４１１等の光学部品が配設される構成をとっている。
【００６４】
そして、光学装置をこのような構成とすることにより、従来の構成であれば、光源装置４１１等の交換は、図８における交換位置（Ａ）に限定されていたものが、光源装置４１１の交換を、図８における交換位置（Ｂ）においても実施することができるなど、光源装置の設計の自由度が広がることになる。また、何らかの理由により、光源装置４１１や第１レンズアレイ４１２等の光学部品を従来の光源装置１０ａ等より外側に配設する必要が生じた場合であっても、好適に対応することができる。
ここで、光軸変換素子であるダイクロイックミラー４２２における光束の入射角度αを４５度より大きくする場合にあっては、当該入射角度αを４５度より大きく６０度以下とすることが好ましく、４５度より大きく５０度以下とすることが特に好ましい。
【００６５】
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は、前述の各実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形をも含むものである。
例えば、前記した実施形態では、光源である光源装置４１１から射出された光束に対して、色分離光学系４２であるダイクロイックミラー４２１，４２２を用いて、光源装置４１１から射出された複数の部分光束を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３色の色光に分離して、この各色成分を光変調系４４ｂに対して入射しているものであるが、この場合にあっては、例えば、最初に分離される色光成分（例えば、図２の光学装置１０では青）と、その次に分離される色光成分（同様に、図２の光学装置では緑）とでは、色光成分の波長の相違に起因して、いわゆる軸上色収差が現れる場合がある。
【００６６】
この軸上色収差（axial chromatic aberration）は、色成分光が、波長の相違によって屈折率および分散率が異なるため(短い波長の光は強く、長い波長の光は弱く屈折するため)、光軸における焦点位置が異なることにより発生する現象である。
図９は、一般的な光学装置について、軸上色収差が発生する状態を模式的に表した図である。光学装置において、同じように光源装置４１１から射出された光であっても、例えば赤光成分（図９の２点破線）と、青光成分（図９の実線）では、波長の長さが異なるため図９に示したような軸上色収差が生じることになる。また、かかる軸上色収差は、実際の画像としても「にじみ」として表示されてしまうことからも、光学装置やプロジェクタの画像表示としては避けるべき現象である。
【００６７】
一方、通常の光学装置において、この軸上色収差は、図１に示すようなリレーレンズ４３３の分散度等を調整したり、また、屈折率と分散の比率の異なった図示しない光学レンズを組み合わせることにより補正を行うようにしていたが、本発明の光学装置１０にあっては、例えば、光束の光路に対して配設される反射ミラーやダイクロイックミラー等の反射体を移動させて、光束から最初に分離される色光成分の光路の長さ等を調整することにより、かかる軸上色収差の補正を簡便に行うことができるものである。
【００６８】
図１０は、本発明の光学装置１０における他の態様を示した模式図である。本態様においては、ダイクロイックミラー４２１で、赤色光成分を反射し、緑色光成分と青色光成分を透過するものであるところ、ダイクロイックミラー４２１で反射された赤色光成分の光路の長さを、反射ミラー４２３をわずかに移動させることにより調整した態様を示したものである。
【００６９】
すなわち、図１０に示される本態様の光学装置１０にあっては、光軸変換素子をダイクロイックミラー４２１として、ダイクロイックミラー４２１に対する光束の入射角度αを４５度以外の角度として、ダイクロイックミラー４２１の傾きを図１０の矢印方向にわずかに動かしている。
また、このダイクロイックミラー４２１を中心として、光源装置４１１から射出される光束の射出先を回動させて光束の入射方向を設定する一方、ダイクロイックミラー４２１により反射された赤色光成分を、反射ミラー４２３で反射して光変調系４４ｂに対して入射するに際し、この反射ミラー４２３を図１０に示した矢印の方向にわずかに移動させることにより、ダイクロイックミラー４２１により反射される赤色光成分の長さを調整（長く）している。
【００７０】
そして、このように、光源装置４１１から射出される光束を最初に分離するダイクロイックミラー４２１によって反射される赤色光成分の光路の長さを長くすることにより、光軸上の焦点が一致することとなり、軸上色収差の補正を行うことができるのである。従って、光学装置の画像表示に際しても、にじみや色ムラのない高画質な画像を提供することができる。
【００７１】
なお、かかる図１０に示した例は、色分離光学系４２であるダイクロイックミラー４２１で分離される赤色光成分について、この赤色光成分を反射する反射ミラー４２３の傾きを変えることにより、赤色光成分の光路の長さを長くした態様を示したが、これには限定されず、軸上色収差の状態に応じて、例えば、青色光成分の光路の長さを短くするようにして、この軸上色収差を補正するようにしてもよい。
【００７２】
すなわち、軸上色収差の状態に応じて、ダイクロイックミラー４２１で反射される赤色光成分の光路の長さだけでなく、ダイクロイックミラー４２２を透過して、反射ミラー４３２により反射されて光変調系４４ｂに入射される青色光成分や、ダイクロイックミラー４２２により反射されて光変調系４４ｂに入射される緑色光成分について、当該ダイクロイックミラー４２２や反射ミラー４３２の傾きや位置等をわずかに変えることにより、これら色光成分の光路の長さを調整（例えば、青色光成分の光路の長さを短く）するようにしてもよい。
【００７３】
前記実施形態では、光学装置における光軸の方向を変更する光軸変換素子としてダイクロイックミラー４２１，４２２を採用した例を示したが、これには限定されず、例えば、光軸変更素子として反射ミラー等を本発明に採用するようにしてもよい。
【００７４】
また、前記実施形態では、電気光学装置４４について、３枚の液晶パネル４４１を用いたいわゆる三板式の光学装置１０及びプロジェクタ１を例として説明したが、これには限定されず、例えば、液晶パネル４４１は２枚であってもよく、また、４枚以上の液晶パネル４４１を備えた光学装置やプロジェクタについて、本発明の光学装置１０を採用してもよい。
【００７５】
前記実施形態では、光変調装置として液晶パネル４４１を用いたプロジェクタ１を採用した例を示したが、これには限定されず、例えば、マイクロミラーを用いたデバイス等、液晶パネル以外を構成部品とする光変調装置を採用してもよい。
また、前記実施形態では、スクリーンを観察する方向から投射を行う、いわゆるフロント投射式プロジェクタのみを例として示したが、これには限定されず、スクリーンを観察する方向とは反対側の方向から投射を行う、いわゆるリアタイプのプロジェクタに対して本発明の構成を採用してもよい。
その他、本発明の実施における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としても問題はない。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の光学装置及びプロジェクタは、例えば、会議、学会、展示会等でのマルチメディアプレゼンテーションに適用される光学装置及びプロジェクタとして多目的に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に係るプロジェクタの光学系の構造を示した模式図。
【図２】本発明の第１実施形態における光学装置の構成と、従来の光学装置の構成を比較した模式図。
【図３】光軸変換素子である反射ミラーと光束の入射方向との関係を示した模式図。
【図４】本発明の第１実施形態における光学装置の構成と、従来の光学装置の構成を比較した模式図。
【図５】図４において、ダイクロイックミラーに対する光束の入射方向を変更した状態を示した模式図。
【図６】本発明の第３実施形態における光学装置の構成と、従来の光学装置の構成を比較した模式図。
【図７】図６において、反射ミラー４３２で反射される光束の入射角度及び反射角度を４５度より大きくした態様を示した模式図。
【図８】本発明の第４実施形態における光学装置の構成と、従来の光学装置の構成を比較した模式図。
【図９】光学装置において軸上色収差が発生する状態を表した模式図。
【図１０】本発明の光学装置の他の態様を示した図であって、ダイクロイックミラー４２１で分離された赤色光成分の光路の長さを長くした態様を示した模式図。
【符号の説明】
【００７８】
１…プロジェクタ、１０，１０ａ…光学装置、４２…色分離光学系、４４ｂ…光変調系、４１１…光源装置、４１９…第２の反射ミラー、４２１，４２２…ダイクロイックミラー、４２３，４３２…反射ミラー、４４１…液晶パネル、４４２…入射側偏光板、４４３…射出側偏光板、４４４…クロスダイクロイックプリズム、Ｘ，Ｙ…収容スペース
【図１】
2005181420.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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