(57)【要約】【課題】  より正確な色収差の補正を行うことにより、画像のムラやにじみの発生を抑制し、光の利用効率の高いプロジェクタを提供すること【解決手段】  第１ダイクロイックミラー３１でのＲ光の反射角度が４５°より微小角だけ小さくなるように、即ち、第１光路ＯＰ１の光路方向の折り曲げ角αが９０°未満となるように第１ダイクロイックミラー３１の入射面を照明光軸ＯＡに対し４５°より微小角だけ大きな角度に配置する。これにより、第１光路ＯＰ１の長さが第２光路ＯＰ２の長さよりわずかに長くすることができ、従来と比較して、色収差に対応させる補正を行うことが可能となる。【選択図】図２
2007298804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源光を発生する光源と、
重畳照明を可能にする重畳光学素子を有し、前記光源からの光源光を均一化して照明光
を形成する照明光学系と、
前記照明光のうち所定色光を反射するとともに、他色光を透過させて第１光路と第２光
路とに分離するダイクロイックミラーと、前記第１光路を折り曲げる第１ミラーと、前記
第２光路を折り曲げる第２ミラーとを有し、前記ダイクロイックミラーによる前記所定色
光の反射角度と、前記第１及び第２ミラーによる光路の折り曲げ角との調整によって、前
記第１光路の長さと前記第２光路の長さとの間に、前記重畳光学素子の前記第１及び第２
光路に関する焦点距離の差に対応する所定差を設ける色分離光学系と、
前記色分離光学系からの前記各色光によって照明されて、各色の像光をそれぞれ形成す
る各色の光変調装置と、
前記各色の像光を合成する合成光学系と、
前記合成光学系を経て合成された像光を投射する投射光学系と、
を備えるプロジェクタ。
【請求項２】
前記重畳光学素子は、単一のレンズで構成され、前記色分離光学系は、前記第１光路を
通過する前記所定色光の主波長と、前記第２光路を通過する前記他色光の主波長とを基準
とし、前記第１光路の長さをＬａ、前記第２光路の長さをＬｂ、前記所定色光の主波長に
おける前記単一のレンズの屈折率をｎλａ、前記他色光の主波長における前記単一のレン
ズの屈折率をｎλｂ、前記単一のレンズ入射側の曲率半径をｒ１、前記単一のレンズ射出
側の曲率半径をｒ２、前記単一のレンズの厚みをｄとして、前記所定差Ｌａ−Ｌｂに関す
る以下の条件式
2007298804.tif 000007
但し、
2007298804.tif 000008
を略満たすことを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記照明光学系は、一対のフライアイレンズを含むことを特徴とする請求項１及び請求
項２のいずれか一項記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記第１光路と前記第２光路とは、互いに垂直に前記合成光学系に入射する関係に配置
されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記照明光学系は、前記第２ミラーまでの光軸を前記第２ミラーから前記合成光学系に
かけての光軸に対して垂直とする配置であり、前記色分離光学系は、前記ダイクロイック
ミラーと前記第１ミラーとを互いに略平行に配置することを特徴とする請求項１から請求
項４のいずれか一項記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記照明光学系は、前記第２ミラーまでの光軸を前記第２ミラーから前記合成光学系に
かけての光軸に対して非垂直とする配置であり、前記色分離光学系は、前記ダイクロイッ
クミラーと前記第２ミラーとを互いに略平行に配置することを特徴とする請求項１から請
求項４のいずれか一項記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記所定色光は、赤色光であり、前記第１光路は、前記第２光路より長いことを特徴と
する請求項１から請求項６のいずれか一項記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記所定色光は、青色光であり、前記第１光路は、前記第２光路より短いことを特徴と
する請求項１から請求項６のいずれか一項記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光を波長領域ごとの色光に分離する色分離光学系を備え、分離後の各色
光によって照明された液晶パネル等からの各色の像光を合成・投射するタイプのプロジェ
クタに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタにおいて、ダイクロイックミラーを用いて光源装置から射出された光を複
数の色光に分離することは一般的に行われているが、各色光成分の波長の相違に起因して
、所謂軸上色収差が生じる。かかる軸上色収差の補正のために、光束に分離された特定の
色光成分に関して光路の長さを調整するものが知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１８１２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述のような色収差の補正は、光源装置全体を対象としており、光源装
置を構成する要素は多数であるから、補正量の調整は、必ずしも容易でなく、試行を繰り
返しながらということが多かった。
【０００４】
そこで、本発明は、より簡易に色収差の補正を行うことにより、画像のムラやにじみの
発生を抑制し、光の利用効率の高いプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明に係るプロジェクタは、（ａ）光源光を発生する光
源と、（ｂ）重畳照明を可能にする重畳光学素子を有し、光源からの光源光を均一化して
照明光を形成する照明光学系と、（ｃ）照明光のうち所定色光を反射するとともに、他色
光を透過させて第１光路と第２光路とに分離するダイクロイックミラーと、第１光路を折
り曲げる第１ミラーと、第２光路を折り曲げる第２ミラーとを有し、ダイクロイックミラ
ーによる所定色光の反射角度と、第１及び第２ミラーによる光路の折り曲げ角との調整に
よって、第１光路の長さと前記第２光路の長さとの間に、重畳光学素子の第１及び第２光
路に関する焦点距離の差に対応する所定差を設ける色分離光学系と、（ｄ）色分離光学系
からの各色光によって照明されて、各色の像光をそれぞれ形成する各色の光変調装置と、
（ｅ）各色の像光を合成する合成光学系と、（ｆ）合成光学系を経て合成された像光を投
射する投射光学系と、を備える。
【０００６】
上記プロジェクタでは、色分離光学系において、ダイクロイックミラーによる所定色光
の反射角度と、第１及び第２ミラーによる光路の折り曲げ角との調整によって、第１光路
の長さと前記第２光路の長さとの間に、重畳光学素子の第１及び第２光路に関する焦点距
離の差に対応する所定差を設ける。これにより、光変調装置での像光形成の前に、重畳光
学素子により発生する色収差を的確に補償することができ、投射されるべき画像のムラや
にじみの発生を抑制し、結果的に光の利用効率の高めることが可能である。なお、重畳光
学素子は、各色の光変調装置を照明する際の色収差の発生に最も影響する場合が多く、主
に重畳光学素子により発生する色収差を補償すれば、投射画像におけるムラ等の発生を効
果的に防止して画質向上に寄与し得ることが分かっている。
【０００７】
また、本発明の具体的な態様として、重畳光学素子が、単一のレンズで構成され、色分
離光学系が、第１光路を通過する所定色光の主波長と、第２光路を通過する他色光の主波
長とを基準とし、第１光路の長さをＬａ、第２光路の長さをＬｂ、所定色光の主波長にお
ける単一のレンズの屈折率をｎλａ、他色光の主波長における単一のレンズの屈折率をｎ
λｂ、単一のレンズ入射側の曲率半径をｒ１、単一のレンズ射出側の曲率半径をｒ２、単
一のレンズの厚みをｄとして、所定差Ｌａ−Ｌｂに関する以下の条件式
2007298804.tif 000003
但し、
2007298804.tif 000004
を略満たす。この場合、重畳光学素子を構成する単一のレンズにより発生する色収差を精
密に計算でき、これに基づいて、ダイクロイックミラーによる所定色光の反射角度と、第
１及び第２ミラーによる光路の折り曲げ角とを調整することで、当該色収差を補償するた
めに必要な上記所定差を設けることができる。
【０００８】
また、本発明の具体的な態様として、照明光学系が、一対のフライアイレンズを含む。
この場合、一対のフライアイレンズは、光の光束を複数の部分光束に分割する光束分割光
学素子として機能し、照明光をより均一化することができる。
【０００９】
また、本発明の具体的な態様として、第１光路と第２光路とが、互いに垂直に合成光学
系に入射する関係に配置される。この場合、合成光学系において、各色の像光がずれるこ
となく適切に合成される。
【００１０】
また、本発明の具体的な態様として、照明光学系が、第２ミラーまでの光軸を第２ミラ
ーから合成光学系にかけての光軸に対して垂直とする配置であり、色分離光学系が、ダイ
クロイックミラーと第１ミラーとを互いに略平行に配置する。この場合、第１光路におい
てダイクロイックミラーを付加的に傾斜させダイクロイックミラーの前後の光軸が非垂直
となることに対応して、第１ミラー等の色分離光学系の構成要素を適宜配置させることに
より、上記所定差を設けるための調整が可能となる。
【００１１】
また、本発明の具体的な態様として、照明光学系が、第２ミラーまでの光軸を第２ミラ
ーから合成光学系にかけての光軸に対して非垂直とする配置であり、色分離光学系が、ダ
イクロイックミラーと第２ミラーとを互いに略平行に配置する。この場合、第２ミラーや
ダイクロイックミラーを付加的に傾斜させ第２ミラーやダイクロイックミラーの前後の光
軸が非垂直となることに対応して、光源や色分離光学系中の他の構成要素を適宜配置させ
ることで、上記所定差を設けるための調整が可能となる。
【００１２】
また、本発明の具体的な態様として、所定色光が、赤色光であり、第１光路が、第２光
路より長い。この場合、屈折力の弱い相対的に長波長領域に属する光である赤色光の光路
を長くなるので、第１光路が相対的に長くなる所定差を設けることで、色収差の補正が可
能となる。
【００１３】
また、本発明の具体的な態様として、所定色光が、青色光であり、第１光路が、第２光
路より短い。この場合、屈折力の弱い相対的に短波長領域に属する光である青色光の光路
を長くなるので、第１光路が相対的に短くなる所定差を設けることで、色収差の補正が可
能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係るプロジェクタを説明するための概念図である。本実施形態
に係るプロジェクタ１００は、光源装置１０と、照明光学系２０と、色分離光学系３０と
、光変調装置４０と、合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム５０と、投射光学
系である投射レンズ６０とを備える。
【００１５】
光源装置１０は、可視光波長領域を含む光源光を発生する光源１１と、光源光を反射す
るリフレクタ１２と、光源光の光束方向を平行化する光平行化手段である平行化レンズ１
３とを備え、光束方向の揃った光源光を射出する。
【００１６】
光源装置１０において、光源１１は、例えば、高圧水銀ランプなどであり、像光形成の
必要に足る光量を有する略白色の光源光を発生する。リフレクタ１２は、当該光源光を所
定の焦点に集めるように反射する。平行化レンズ１３は、光源光の光束方向を略平行に変
換する。尚、リフレクタ１２の曲面は、楕円面であるのが一般的であるが、この他にも、
例えば放物面や放物面を用いることが可能である。放物面等を用いる場合、平行化レンズ
１３を不要とすることができる。
【００１７】
照明光学系２０は、光源装置１０から射出された光源光の光束を複数の部分光束に分割
し、これら複数の光束を対象とする照明領域に重畳して入射させ、この照明領域の面内照
度を均一化するための光学系であり、光源光から均一な照明光を形成するための照明装置
として機能する。照明光学系２０は、第１、第２フライアイレンズ２１ａ、２１ｂと、偏
光変換素子２２と、重畳光学素子を構成する単一のレンズである重畳レンズ２３とを備え
る。
【００１８】
第１、第２フライアイレンズ２１ａ、２１ｂは、それぞれマトリックス状に配置された
複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって光源装置１０の平行化レンズ１
３を経た光を分割して個別に集光・発散させる。より具体的には、第１フライアイレンズ
２１ａは、平行化レンズ１３を経た光の光束を複数の部分光束に分割する光束分割光学素
子としての機能を有し、照明光軸ＯＡと直交する面内に上述した複数の要素レンズを備え
て構成される。各要素レンズの輪郭形状は、後述する各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ
、４０ｃ上の被照明領域（画像情報が形成される有効画素領域）の形状と略相似形状をな
すように設定されている。第２フライアイレンズ２１ｂは、前述した第１フライアイレン
ズ２１ａにより分割された複数の部分光束を集光する光学素子であり、第１フライアイレ
ンズ２１ａと同様に照明光軸ＯＡに直交する面内に上述した複数の要素レンズを備えてい
るが、集光を目的としているため、各要素レンズの輪郭形状が上記各液晶ライトバルブ４
０ａ、４０ｂ、４０ｃの被照明領域と対応している必要はない。
【００１９】
偏光変換素子２２は、ＰＢＳアレイで形成されており、第１フライアイレンズ２１ａに
より分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える役割を有する。この偏
光変換素子２２は、詳細な図示を省略しているが、照明光軸ＯＡに対して傾斜配置される
偏光分離膜及び反射ミラーを交互に配列した構成を具備する。前者の偏光分離膜は、各部
分光束に含まれるＰ偏光光束及びＳ偏光光束のうち、一方の偏光光束を透過し、他方の偏
光光束を反射する。反射された他方の偏光光束は、後者の反射ミラーによって光路を折り
曲げられ、一方の偏光光束の射出方向、すなわち照明光軸ＯＡに沿った方向に射出される
。射出された偏光光束のいずれかは、偏光変換素子２２の光束射出面にストライプ状に設
けられる位相差板によって偏光変換され、すべての偏光光束の偏光方向が揃えられる。こ
のような偏光変換素子２２を用いることにより、光源装置１０から射出される光束を、一
方向の偏光光束に揃えることができるため、各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ
で利用する光の利用率を向上させることができる。
【００２０】
重畳レンズ２３は、第１フライアイレンズ２１ａ、第２フライアイレンズ２１ｂ及び偏
光変換素子２２を経た複数の部分光束を集光して光変調装置４０を構成する各色の液晶ラ
イトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃの画像形成領域（有効領域）上に重畳させつつ入射さ
せるための重畳光学素子である。つまり、重畳レンズ２３によって、第１フライアイレン
ズ２１ａで分割された各部分光束を、液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ上にずれ
なく重ね合わせて入射させることができ、液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃの均
一な照明が可能になる。
【００２１】
以上の照明光学系２０により形成される照明光は、可視光波長領域を含むものであり、
上記照明光学系２０の重畳レンズ２３は、波長ごとに固有の屈折力を有している。これを
主要因として当該照明光学系２０において色収差が発生し、後段の光変調装置４０で色収
差に起因するムラやにじみ等が発生し、結果的にプロジェクタ１００の光の利用効率を下
げてしまうおそれがある。特に、本プロジェクタ１００での動作においては、照明光学系
２０のうち、重畳レンズ２３によって発生する色収差の影響が大きく、当該色収差の補正
が必要となる（詳しくは後述する）。
【００２２】
色分離光学系３０は、第１ダイクロイックミラー３１と、第２ダイクロイックミラー３
２と、第１反射ミラー３３と、第２反射ミラー３４ａと、第３反射ミラー３４ｂと、３つ
のフィールドレンズ３５ａ、３５ｂ、３５ｃとを備え、照明光学系２０により形成された
照明光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３色に分離するとともに、各色光を後段の液
晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃへ導く。より詳しく説明すると、まず、第１及び
第２ダイクロイックミラー３１、３２は、照明光に含まれる可視光波長領域の所定波長領
域に応じて反射及び透過により照明光の分離を行う。特に、ここでは、第１ダイクロイッ
クミラー３１は、ＲＧＢの３色のうちＲ光を反射しＧ光及びＢ光を透過させる。また、第
２ダイクロイックミラー３２は、ＧＢの２色のうちＧ光を反射しＢ光を透過させる。つま
り、第１ダイクロイックミラー３１は、光源光を所定色光としてのＲ光とＧ光及びＢ光と
に分離する。さらに、第２ダイクロイックミラー３２は、第１ダイクロイックミラー３１
を通過した光を他色光としてのＧ光と残ったＢ光とに分離する。これにより、図１に示す
ように、Ｒ光は、第１ダイクロイックミラー３１での分離により、第１光路ＯＰ１を通過
する。また、Ｇ光は、第１及び第２ダイクロイックミラー３２、３３での分離により、第
２光路ＯＰ２を通過する。また、Ｂ光は、第２ダイクロイックミラー３２での分離により
、第２光路ＯＰ２の途中から分離して第３光路ＯＰ３を通過する。以上のように、本実施
形態では、Ｒ光が第１光路ＯＰ１に対応し、Ｇ光が第２光路ＯＰ２に対応し、Ｂ光が第３
光路ＯＰ３に対応している。
【００２３】
次に、この色分離光学系３０において、第１ダイクロイックミラー３１で反射されたＲ
光は、第１反射ミラー３３を経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ３５ａに入
射する。また、第１ダイクロイックミラー３１を透過し、第２ダイクロイックミラー３２
で反射されたＧ光は、入射角度を調節するためのフィールドレンズ３５ｂに入射する。さ
らに、第１及び第２ダイクロイックミラー３１、３２を通過したＢ光は、リレーレンズＬ
Ｌ１、ＬＬ２と第２、第３反射ミラー３４ａ、３４ｂとを経て入射角度を調節するための
フィールドレンズ３５ｃに入射する。
【００２４】
なお、後に詳述するが、本実施形態に係る色分離光学系３０においては、照明光学系２
０の重畳レンズ２３で生じる色収差を補償するため、第１ダイクロイックミラー３１の姿
勢は、これによるＲ光の標準的な反射角度が４５°からずれた所定角度になるように設定
されている。これに対応して、第１反射ミラー３３も、これによるＲ光の標準的な反射角
度が４５°から同様にずれた所定角度になるように設定されている。
【００２５】
光変調装置４０は、液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃにより構成される。液晶
ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、入射した照明光の空間的強度分布を変調する非
発光型の光変調装置であり、色分離光学系３０から射出された各色光に対応してそれぞれ
照明される３つの液晶パネル４１ａ、４１ｂ、４１ｃと、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃの
入射側にそれぞれ配置される３つの第１偏光フィルタ４２ａ〜４２ｃと、各液晶パネル４
１ａ〜４１ｃの射出側にそれぞれ配置される３つの第２偏光フィルタ４３ａ〜４３ｃとを
備える。第１ダイクロイックミラー３１で反射されたＲ光は、フィールドレンズ３５ａ等
を介して液晶ライトバルブ４０ａに入射し、液晶ライトバルブ４０ａの液晶パネル４１ａ
を照明する。第１ダイクロイックミラー３１を透過し、第２ダイクロイックミラー３２で
反射されたＧ光は、フィールドレンズ３５ｂ等を介して液晶ライトバルブ４０ｂに入射し
、液晶ライトバルブ４０ｂの液晶パネル４１ｂを照明する。第１、第２ダイクロイックミ
ラー３１、３２の双方を透過したＢ光は、フィールドレンズ３５ｃ等を介して液晶ライト
バルブ４０ｃに入射し、液晶ライトバルブ４０ｃの液晶パネル４１ｃを照明する。各液晶
パネル４１ａ〜４１ｃは、入射した照明光の空間的強度分布を変調し、各液晶パネル４１
ａ〜４１ｃにそれぞれ入射した３色の光は、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃに電気的信号と
して入力された駆動信号或いは画像信号に応じて変調される。この際、第１偏光フィルタ
４２ａ〜４２ｃによって、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃに入射する照明光の偏光方向が調
整されるとともに、第２偏光フィルタ４３ａ〜４３ｃによって、各液晶パネル４１ａ〜４
１ｃから射出される変調光から所定の偏光方向の変調光が取り出される。以上により、各
液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、それぞれに対応する各色の像光を形成する
。
【００２６】
クロスダイクロイックプリズム５０は、各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃか
らの各色の像光を合成する。より詳しく説明すると、クロスダイクロイックプリズム５０
は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼
り合わせた界面には、Ｘ字状に交差する一対の誘電体多層膜５１ａ、５１ｂが形成されて
いる。一方の第１誘電体多層膜５１ａは、Ｒ光を反射し、他方の第２誘電体多層膜５１ｂ
は、Ｂ光を反射する。クロスダイクロイックプリズム５０は、液晶ライトバルブ４０ａか
らのＲ光を誘電体多層膜５１ａで反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ４
０ｂからのＧ光を誘電体多層膜５１ａ、５１ｂを介して直進・射出させ、液晶ライトバル
ブ４０ｃからのＢ光を誘電体多層膜５１ｂで反射して進行方向左側に射出させる。このよ
うにして、クロスダイクロイックプリズム５０によりＲ光、Ｇ光及びＢ光が合成され、カ
ラーの画像光である合成光が形成される。
【００２７】
投射レンズ６０は、クロスダイクロイックプリズム５０を経て形成された合成光による
画像光を所望の拡大率で拡大してスクリーン（不図示）上にカラーの画像を投射する。
【００２８】
図２は、プロジェクタ１００の色分離光学系３０の具体的な構成例を説明するための平
面図である。図２中の各構成要素について、同符号のものは図１と同じである。
【００２９】
照明光学系２０（図１参照）の最後段に位置する重畳レンズ２３より射出された照明光
は、まず第１ダイクロイックミラー３１に入射する。ここで、照明光学系２０から射出さ
れる標準的な光路である照明光軸ＯＡと第１ダイクロイックミラー３１の入射面との交点
を分離点ＳＰとする。同様に、Ｒ光の標準的な光路である第１光路ＯＰ１の前段と第１反
射ミラー３３の反射面との交点を反射点ＲＰ１とし、Ｇ光等の標準的な光路である第２光
路ＯＰ２の前段と第２ダイクロイックミラー３２の反射面との交点を反射点ＲＰ２とする
。つまり、この場合、まず、第１ダイクロイックミラー３１の分離点ＳＰを基準として、
照明光のうち所定色光であるＲ光と他色光であるＧ光とが第１光路ＯＰ１と第２光路ＯＰ
２とに分離される。この際、Ｂ光もＧ光とともに第２光路ＯＰ２に分離される。次に、Ｒ
光に関する第１光路ＯＰ１の光路方向が、反射点ＲＰ１を基準として、第１ミラーである
第１反射ミラー３３により、所定方向すなわち略９０°異なる方向に折り曲げられる（よ
り具体的には、後述する折り曲げ角αに相当する角度で折り曲げられる）。また、Ｇ光に
関する第２光路ＯＰ２の光路方向が、反射点ＲＰ２を基準として、第２ミラーである第２
ダイクロイックミラー３２により、所定方向すなわち略９０°異なる方向に折り曲げられ
る。
【００３０】
尚、本実施形態では、照明光学系２０に設けた重畳レンズ２３の後段における光軸であ
り、第２ダイクロイックミラー３２までのシステム光軸である照明光軸ＯＡと、第２ダイ
クロイックミラー３２からクロスダイクロイックプリズム５０にかけての射出光軸ＯＢと
は、互いに垂直な配置となっている。また、第１ダイクロイックミラー３１と第１反射ミ
ラー３３とは互いに略平行に配置されている。さらに、この際、第１ダイクロイックミラ
ー３１によるＲ光の反射角度を略４５°の所定角度に保ちつつ、第１光路ＯＰ１の長さと
第２光路ＯＰ２の長さに所定差を設けている。より具体的には、第１ダイクロイックミラ
ー３１でのＲ光の反射角度が４５°より微小角だけ小さくなるように、即ち、第１光路Ｏ
Ｐ１の光路方向の折り曲げ角αが９０°未満の所定角となるように第１ダイクロイックミ
ラー３１の入射面を照明光軸ＯＡに対し４５°より微小角だけ大きな角度に配置する。こ
れにより、第１光路ＯＰ１の長さを第２光路ＯＰ２の長さよりわずかに長くすることがで
き、従来と比較して、色収差に対応させる補正を行うことが可能となる。尚、この際、第
１反射ミラー３３についても、第１ダイクロイックミラー３１の配置即ち傾斜に対応させ
て第１ダイクロイックミラー３１と互いに略平行とすることで、第１光路ＯＰ１を液晶ラ
イトバルブ４０ａの入射面に垂直になるよう適切な方向に導くようにする。
【００３１】
以下、図２及び図３を用いて、従来用いられているプロジェクタにおける一般的な構成
と本プロジェクタ１００における構成との比較を行う。尚、図３は、本実施形態の光路と
従来例との光路について模式的に表した図である。
【００３２】
従来のプロジェクタでは、図２に示すように、第１ダイクロイックミラー３１に相当す
る旧型ダイクロイックミラーＶＤが照明光軸ＯＡに対し４５°の傾斜角で配置されるのが
一般的である。従って、この場合、反射光であるＲ光の光路ＶＯＰの方向は、旧型ダイク
ロイックミラーＶＤでの反射により進行方向右側に９０°折り曲げられる。さらに、第１
反射ミラー３３に相当する旧型反射ミラーＶＭも、光路ＶＯＰに対し４５°の傾斜角で配
置されるので、光路ＶＯＰの方向は、進行方向左側に９０°折り曲げられる。尚、反射点
ＶＲＰは、光路ＶＯＰの光軸と旧型反射ミラーＶＭの反射面との交点を示している。
【００３３】
以上のように、クランク状に折れ曲がった光路ＶＯＰを辿って、重畳レンズ２３から射
出されたＲ光がフィールドレンズ３５ａを介して液晶ライトバルブ４０ａに入射する。尚
、旧型ダイクロイックミラーＶＤを透過したＧ光及びＢ光については、本実施形態と同様
に、第２及び第３光路ＯＰ２、ＯＰ３をそれぞれ辿る。
【００３４】
このような従来例の場合、Ｒ光の光路である光路ＶＯＰの長さとＧ光の光路である第２
光路ＯＰ２の長さとは等しくなる。特に、この場合、光路ＶＯＰと第２光路ＯＰ２とは、
クロスダイクロイックプリズム５０においてＸ字状に交差する一対の誘電体多層膜５１ａ
、５１ｂの交差線ＣＳと分離点ＳＰとを含む平面ＡＸ（紙面上点線により表示）に関して
対称となる。尚、ここでの「対称」とは、平面ＡＸを対称面とする線対称のみならず、平
面ＡＸを基準とする回転対称な関係も含むものとする。つまり、図２の紙面上、交差線Ｃ
Ｓを示す点と分離点ＳＰとの中点を回転の中心点とする点対称となるような場合も含む。
【００３５】
これに対し、本実施形態では、上述のように、第１ダイクロイックミラー３１と第１反
射ミラー３３とをともに付加的に傾斜させることによって、第１光路ＯＰ１の長さを第２
光路ＯＰ２の長さより長くしているので、平面ＡＸに関して非対称となる。尚、本実施形
態では、第１反射ミラー３３の配置即ち傾斜を適宜設定することにより、第１反射ミラー
３３による反射後の第１光路ＯＰ１の方向が旧型反射ミラーＶＭによる反射後の光路ＶＯ
Ｐの方向と同一になるように調整している。従って、この場合、第１光路ＯＰ１と第２光
路ＯＰ２とは、互いに垂直な状態で図１のクロスダイクロイックプリズム５０に入射する
関係に配置される。
【００３６】
以下、図３を用いて本実施形態と従来例とを比較することにより、本実施形態における
第１光路ＯＰ１の長さと第２光路ＯＰ２の長さとの間に設定される差について説明する。
【００３７】
まず、本実施形態における第１光路ＯＰ１の長さをＬＲとし、第２光路ＯＰ２の長さを
ＬＧとする。即ち、第１光路ＯＰ１の長さと第２光路ＯＰ２との長さとの間に設定される
べき差である所定差はＬＲ−ＬＧで表される。尚、傾斜角θは、本実施形態の第１光路Ｏ
Ｐ１と従来例の光路ＶＯＰとがなす角度を示している。即ち、θ＝９０°−αである。
【００３８】
以下、第１光路ＯＰ１と光路ＶＯＰとの光路の長さを比較することにより、所定差ＬＲ
−ＬＧの値について導く。
【００３９】
図３から分かるように、第１光路ＯＰ１は、分離点ＳＰから反射点ＲＰ１を経て反射点
ＶＲＰに到達するのに対し、光路ＶＯＰは、分離点ＳＰから直接反射点ＶＲＰに到達して
おり、その差分が第１光路ＯＰ１と光路ＶＯＰとの長さの差となっている。より具体的に
は、分離点ＳＰから反射点ＶＲＰまでの距離をｘとすると、第１光路ＯＰ１の分離点ＳＰ
から反射点ＶＲＰまでの道のりは、分離点ＳＰから反射点ＰＲ１までの距離がｘ／ｃｏｓ
θであり、反射点ＰＲ１から反射点ＶＲＰからまでの距離がｘ・ｔａｎθであるから、ｘ
・（１／ｃｏｓθ＋ｔａｎθ）である。従って、当該長さの差は、ｘ・（１／ｃｏｓθ＋
ｔａｎθ−１）で表される。ここで、上述のように、光路ＶＯＰの長さと第２光路ＯＰ２
の長さとは等しいので、当該長さの差の値は、第１光路ＯＰ１の長さと第２光路ＯＰ２の
長さとの所定差の値でもある。即ち所定差は、ＬＲ−ＬＧ＝ｘ・（１／ｃｏｓθ＋ｔａｎ
θ−１）と表すことができる。尚、θ＝９０°−αであるから、ＬＲ−ＬＧの値は、折り
曲げ角αを調整することにより一義的に定めることができる。尚、θは、十分小さな値で
あるから、近似的には、例えば、ｘ・（１／ｃｏｓθ＋ｔａｎθ−１）≒ｘ・θとしても
よい。
【００４０】
一方、上述のように、重畳レンズ２３において生じる光軸色収差を補正する必要がある
。従って、重畳レンズ２３の特性に対して、第１光路ＯＰ１を通るＲ光波長領域における
主波長と、第２光路ＯＰ２を通るＧ光波長領域における主波長とに関して上述した所定差
ＬＲ−ＬＧを定めることで、照明光についてより正確な色収差の補正を行うことができる
。
【００４１】
第１光路ＯＰ１を通るＲ光の主波長と第２光路ＯＰ２を通るＧ光の主波長とについて、
それぞれの重畳レンズ２３の屈折率をｎＲ、ｎＧとする。また、重畳レンズ２３の特性と
して、重畳レンズ２３の入射側の曲率半径をｒ１、射出側の曲率半径をｒ２とし、レンズ
の厚みをｄとする。以上の場合、軸上色収差の補正のために好適な第１光路ＯＰ１と第２
光路ＯＰ２光路との所定差は次の条件式で表される。
【数１】
2007298804.tif 000005
但し、
2007298804.tif 000006
上述の条件式は、本実施形態で用いる重畳レンズ２３の材質、形状等の特性に即し、各
色光波長領域間において最適な色収差補正を可能にするものである。従って、これに適合
するように所定差ＬＲ−ＬＧを定めればよい。即ち、図１又は図２の第１ダイクロイック
ミラー３１の配置角度である傾斜角θを、ｘ・（１／ｃｏｓθ＋ｔａｎθ−１）＝ＬＲ−
ＬＧ＝ｆＲ−ｆＧを満たす値或いは十分近似した値とし、これに伴って第１反射ミラー３
３の配置を調整することにより、所望の所定差ＬＲ−ＬＧを得ることができる。これによ
り、より正確な色収差の補正を行うことが可能となる。結果的に、本実施形態におけるプ
ロジェクタ１００において画像のムラやにじみの発生を抑制し、光の利用効率の高くする
ことができる。この際、さらに、第３光路ＯＰ３を通過してクロスダイクロイックプリズ
ム５０に入射するＢ光については、リレー光学系ＬＬ１、ＬＬ２や第３光路ＯＰ３の長さ
を適宜調整すること等により、併せて色収差補正することが可能である。
【００４２】
尚、上記実施形態では、第１ダイクロイックミラー３１で、Ｒ光を反射して第１光路Ｏ
Ｐ１に回しているが、本願発明はこれに限られなく、第１及び第２光路ＯＰ１、ＯＰ２を
通過させる色光の組み合せは、以下の条件において適宜変更可能である。
【００４３】
色収差は、各波長が有する固有の屈折率の差に起因して生じるものであるが、一般に、
短い波長の光は強く、長い波長の光は弱く屈折する。従って、色収差の補正においては、
長波長領域に属する光ほど長い光路が必要となる。このため、本実施形態では、第１及び
第２光路ＯＰ１、ＯＰ２の各色光の選択条件としては、第１光路ＯＰ１を通過する光の波
長が第２光路ＯＰ２を通過する光の波長より長いものとすればよい。従って、上記実施形
態以外にも、例えば、第１光路ＯＰ１をＲ光が通過し、第２光路ＯＰ２をＢ光が通過する
ものであってもよい。また、例えば、第１光路ＯＰ１をＧ光が通過し、第２光路ＯＰ２を
Ｂ光が通過するものであってもよい。
【００４４】
図４は、本実施形態の変形例に係るプロジェクタの色分離光学系を説明するための平面
図である。尚、図４において、付された符号が同一の構成要素については、図１等と機能
等が同じであるので説明を省略する。
【００４５】
上記実施形態では、第１光路ＯＰ１を第２光路ＯＰ２より長くする配置構成となってい
るが、本変形例では、逆に第１光路ＯＰ１を第２光路ＯＰ２より短くする配置構成とする
。つまり、色分離光学系１３０において、第１ダイクロイックミラー１３１を上記実施形
態とは逆の方向に傾斜させて配置する。これにより、第１光路ＯＰ１の長さが第２光路Ｏ
Ｐ２の長さより短くなる。この場合、第１光路ＯＰ１に相対的に短波長領域の光を通過さ
せる。以下、本変形例についてより詳しく説明する。
【００４６】
まず、第１ダイクロイックミラー１３１は、ＲＧＢの３色のうち短波長領域のＢ光を反
射しＧ光及びＲ光を透過させる。また、第２ダイクロイックミラー１３２は、ＧＲの２色
のうちＧ光を反射しＲ光を透過させる。つまり、第１ダイクロイックミラー１３１は、所
定色光としてのＢ光を第１光路ＯＰ１に分離し、Ｇ光及びＲ光を第２光路ＯＰ２側に分離
する。さらに、第２ダイクロイックミラー１３２は、他色光としてのＧ光を第２光路ＯＰ
２に分離し、残ったＲ光を第２光路ＯＰ２の途中から第３光路ＯＰ３に分離する。以上の
ように、本変形例では、Ｂ光が第１光路ＯＰ１に対応し、Ｇ光が第２光路ＯＰ２に対応し
、Ｒ光が第３光路ＯＰ３に対応している。
【００４７】
また、本変形例では、第１光路ＯＰ１の光路方向の折り曲げ角αが９０°より大きくな
るように第１ダイクロイックミラー３１を配置する。これにより、第１光路ＯＰ１の長さ
を第２光路ＯＰ２の長さより短くすることができる。尚、この際、第１反射ミラー３３に
ついても、第１ダイクロイックミラー１３１の配置即ち傾斜に従って第１光路ＯＰ１を適
切な方向に導くように配置する。
【００４８】
上述のような構成において、第１光路ＯＰ１の長さと第２光路ＯＰ２の長さの所定差は
、本実施形態と同様に求められ、当該所定差を本実施形態と同様、重畳レンズ２３の特性
に関する条件式をＢ光及びＧ光それぞれの主波長について満たすものとすることにより、
軸上色収差の補正のために好適な光路の所定差とすることができる。
【００４９】
尚、本変形例においても、上記例以外のパターンが考えられる。つまり、色収差発生の
原因から、第１及び第２光路ＯＰ１、ＯＰ２の各色光の選択条件としては、第１光路ＯＰ
１を通過する光の波長が第２光路ＯＰ２を通過する光の波長より短いものであればよい。
従って、上記例以外にも、例えば、第１光路ＯＰ１をＢ光が通過し、第２光路ＯＰ２をＲ
光が通過するものであってもよい。また、例えば、第１光路ＯＰ１をＧ光が通過し、第２
光路ＯＰ２をＲ光が通過するものであってもよい。
【００５０】
〔第２実施形態〕
第１実施形態においては、照明光学系の照明光軸ＯＡに対してダイクロイックミラー等
を所定の角度に傾けていたが、第２実施形態では、さらに、照明光軸ＯＡについても傾け
る場合について説明する。つまり、第１実施形態では、図１のように、照明光学系２０の
光軸であり、第２ダイクロイックミラー３２までのシステム光軸である照明光軸ＯＡと、
第２ダイクロイックミラー３２からクロスダイクロイックプリズム５０にかけての射出光
軸ＯＢとを互いに垂直な配置としているが、本実施形態では、当該配置を非垂直とする。
尚、これに併せて、第１実施形態では、図１のように、第１ダイクロイックミラー３１と
第１反射ミラー３３とを互いに略平行に配置したが、本実施形態では、第１ダイクロイッ
クミラー２３１と第２ダイクロイックミラー２３２とを互いに略平行に配置とする（図５
参照）。
【００５１】
図５は、本実施形態に係るプロジェクタの色分離光学系２３０を説明するための平面図
である。尚、プロジェクタ全体の構成は図１に見られる第１実施形態のプロジェクタ１０
０と同様であるので説明を省略する。また、図５において、付された符号が同一の構成要
素については、図１等と機能等が同じであるので説明を省略する。
【００５２】
上述のように、本実施形態では、照明光軸ＯＡは、射出光軸ＯＢとは非垂直な配置とな
っている。特に、図５においては、照明光軸ＯＡと射出光軸ＯＢとにより形成される角度
を９０°より小さくする。この際、第２光路ＯＰ２を折り曲げる第２ミラーである第２ダ
イクロイックミラー２３２を、所定の角度に設定し、折り曲げられた後の第２光路ＯＰ２
の方向を射出光軸ＯＢに一致させる。また、第１ダイクロイックミラー２３１は、第２ダ
イクロイックミラー２３２に対して略平行に配置されており、第１光路ＯＰ１は、折り曲
げられた後の第２光路ＯＰ２に略平行となる。さらに、第１反射ミラー２３３を第１光路
ＯＰ１に対し４５°に傾けて配置することにより、第１光路ＯＰ１は、垂直に折り曲げら
れる。これにより、第１光路ＯＰ１と第２光路ＯＰ２とは、互いに垂直な状態でクロスダ
イクロイックプリズム５０に入射する関係に配置される。
【００５３】
以上のような構成をとる場合、第１光路ＯＰ１の長さは、第２光路ＯＰ２の長さより短
くなる。従って、第１光路ＯＰ１に相対的に短波長領域の波長の光（例えばＢ光）を通過
させ、第１実施形態と同様に、第１光路ＯＰ１を通過する光の主波長と、第２光路ＯＰ２
を通過する光の主波長とについて、軸上色収差の補正のために好適な光路の長さの差をと
ることができる。
【００５４】
図６は、本実施形態の変形例に係るプロジェクタの色分離光学系３３０を説明するため
の平面図である。尚、色分離光学系３３０での各構成要素の配置を除いて図５と同様であ
るので、プロジェクタ全体の構成等の説明を省略する。
【００５５】
本変形例では、図５の場合とは逆に、照明光軸ＯＡと射出光軸ＯＢとにより形成される
角度を９０°より大きくする。この際、本実施形態と同様に、第２光路ＯＰ２を折り曲げ
る第２ダイクロイックミラー３３２を、所定の角度に設定し、折り曲げられた後の第２光
路ＯＰ２の方向を射出光軸ＯＢに一致させる。また、第１ダイクロイックミラー３３１は
、第２ダイクロイックミラー３３２に対して略平行に配置されており、第１光路ＯＰ１は
、折り曲げられた後の第２光路ＯＰ２に略平行となる。さらに、第１反射ミラー３３３を
第１光路ＯＰ１に対し４５°に傾けて配置することにより、第１光路ＯＰ１は、垂直に折
り曲げられる。これにより、第１光路ＯＰ１と第２光路ＯＰ２とは、互いに垂直な状態で
クロスダイクロイックプリズム５０に入射する関係に配置される。
【００５６】
このような構成の場合、第１光路ＯＰ１の長さは、第２光路ＯＰ２の長さより長くなる
。従って、第１光路ＯＰ１に相対的に長波長領域の波長の光（例えばＲ光）を通過させ、
第１実施形態と同様に、第１光路ＯＰ１を通過する光の主波長と、第２光路ＯＰ２を通過
する光の主波長とについて、軸上色収差の補正のために好適な光路の長さの差をとること
ができる。
【００５７】
上記いずれの実施形態においても、第１ダイクロイックミラー３１等が配置される角度
に応じて、第１ダイクロイックミラー３１等に貼付するダイクロイック膜の膜特性を変更
してもよい。つまり、通常、光の基本入射角度である４５°で膜特性が最適となるように
各ダイクロイックミラーの膜設計がなされるが、本実施形態では、当該配置角度の影響に
よる光の入射角度にあわせて、実施形態毎にことなる膜設計を行ってもよい。
【００５８】
また、各実施形態では、３つの光路ＯＰ１、ＯＰ２、ＯＰ３のうち、第３光路ＯＰ３を
リレーするものについて説明したが、本願発明は、等光路長の色分離によるプロジェクタ
についても適用可能である。
【００５９】
さらに、本願発明は、上記の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。
【００６０】
上記実施形態の光源１１には、高圧水銀ランプを用いているが、高圧水銀ランプの代わ
りに、メタルハライドランプ等他のランプを用いることもできる。
【００６１】
上記実施形態では、３つの液晶パネル４１ａ〜４１ｃを用いたプロジェクタ１００の例
のみを挙げたが、本発明は、１つの液晶パネルのみを用いたプロジェクタ、２つの液晶パ
ネルを用いたプロジェクタ、或いは、４つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクタにも適
用可能である。
【００６２】
上記実施形態では、スクリーンを観察する方向から投射を行なうフロントタイプのプロ
ジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射
を行なうリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクタについて説明するための概念図である。
【図２】第１実施形態に係るプロジェクタの色分離光学系を説明するための平面図である。
【図３】第１実施形態に係るプロジェクタの光路を説明するための模式図である。
【図４】第１実施形態の変形例に係るプロジェクタの色分離光学系を説明するための平面図である。
【図５】第２実施形態に係るプロジェクタの色分離光学系を説明するための平面図である。
【図６】第２実施形態の変形例に係るプロジェクタの色分離光学系を説明するための平面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１００…プロジェクタ、  １０…光源装置、  ２０…照明光学系、  ３０、１３０、２
３０、３３０…色分離光学系、  ４０…光変調装置、  ５０…クロスダイクロイックプリ
ズム５０、  ６０…投射レンズ、  ２３…重畳レンズ、  ３１、１３１、２３１、３３１
…第１ダイクロイックミラー、  ３２、１３２、２３２、３３２…第２ダイクロイックミ
ラー、  ３３、１３３、２３３、３３３…第１反射ミラー、  ＯＰ１…第１光路、  ＯＰ
２…第２光路、  ＯＰ３…第３光路
【図１】
2007298804.tif 000009
【図２】
2007298804.tif 000010
【図３】
2007298804.tif 000011
【図４】
2007298804.tif 000012
【図５】
2007298804.tif 000013
【図６】
2007298804.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月9日(2007.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、本発明の具体的な態様として、所定色光が、青色光であり、第１光路が、第２光路より短い。この場合、屈折力の強い相対的に短波長領域に属する光である青色光の光路を短くするので、第１光路が相対的に短くなる所定差を設けることで、色収差の補正が可能となる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
色分離光学系３０は、第１ダイクロイックミラー３１と、第２ダイクロイックミラー３２と、第１反射ミラー３３と、第２反射ミラー３４ａと、第３反射ミラー３４ｂと、３つのフィールドレンズ３５ａ、３５ｂ、３５ｃとを備え、照明光学系２０により形成された照明光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３色に分離するとともに、各色光を後段の液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃへ導く。より詳しく説明すると、まず、第１及び第２ダイクロイックミラー３１、３２は、照明光に含まれる可視光波長領域の所定波長領域に応じて反射及び透過により照明光の分離を行う。特に、ここでは、第１ダイクロイックミラー３１は、ＲＧＢの３色のうちＲ光を反射しＧ光及びＢ光を透過させる。また、第２ダイクロイックミラー３２は、ＧＢの２色のうちＧ光を反射しＢ光を透過させる。つまり、第１ダイクロイックミラー３１は、光源光を所定色光としてのＲ光とＧ光及びＢ光とに分離する。さらに、第２ダイクロイックミラー３２は、第１ダイクロイックミラー３１を通過した光を他色光としてのＧ光と残ったＢ光とに分離する。これにより、図１に示すように、Ｒ光は、第１ダイクロイックミラー３１での分離により、第１光路ＯＰ１を通過する。また、Ｇ光は、第１及び第２ダイクロイックミラー３１、３２での分離により、第２光路ＯＰ２を通過する。また、Ｂ光は、第２ダイクロイックミラー３２での分離により、第２光路ＯＰ２の途中から分離して第３光路ＯＰ３を通過する。以上のように、本実施形態では、Ｒ光が第１光路ＯＰ１に対応し、Ｇ光が第２光路ＯＰ２に対応し、Ｂ光が第３光路ＯＰ３に対応している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
また、本変形例では、第１光路ＯＰ１の光路方向の折り曲げ角αが９０°より大きくなるように第１ダイクロイックミラー１３１を配置する。これにより、第１光路ＯＰ１の長さを第２光路ＯＰ２の長さより短くすることができる。尚、この際、第１反射ミラー３３についても、第１ダイクロイックミラー１３１の配置即ち傾斜に従って第１光路ＯＰ１を適切な方向に導くように配置する。