(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロジェクタであって、
照明光を射出する照明装置と、
前記照明光を３色の光に分離する色分離光学系と、
前記色分離光学系から入射される前記３色の光を、それぞれに対応する色信号に応じて変化する３色の変換光として射出する３つの電気光学装置と、
交差する２つのダイクロイック面を有し、前記３つの電気光学装置から射出される３色の変換光を合成してカラー画像を表す合成光を射出する色合成手段と、
前記合成光の表すカラー画像を投写する投写光学系と、を備え、
前記合成光が前記投写光学系に向かって進む方向を＋ｙ軸方向とし、＋ｙ軸方向を見て１２時の方向を＋ｚ軸方向、３時の方向を＋ｘ軸方向とした場合に、
第１の電気光学装置は、射出する第１色の変換光が＋ｙ軸方向に進んで前記色合成手段に入射し、前記第１と第２のダイクロイック面を透過して前記投写光学系の方向に進むように、前記色合成手段に対して−ｙ軸方向側に配置されており、
第２の電気光学装置は、射出する第２色の変換光が−ｘ軸方向に進んで前記色合成手段に入射し、前記第１のダイクロイック面で＋ｙ軸方向に反射されて前記投写光学系の方向に進むように、前記色合成手段に対して＋ｘ軸方向側に配置されており、
第３の電気光学装置は、射出する第３色の変換光が＋ｘ軸方向に進んで前記色合成手段に入射し、前記第２のダイクロイック面で＋ｙ軸方向に反射されて前記投写光の方向に進むように、前記色合成手段に対して−ｘ軸方向側に配置されており、
前記色分離光学系は、
前記第２の電気光学装置に対して前記色合成手段とは反対側の位置に配置され、−ｙ軸方向に向かって入射される前記照明装置からの照明光を、−ｘ軸方向に向かって進む光であって、前記第２の電気光学装置に入射する第２色の光を含む第１の光と、−ｙ軸方向に向かって進む光であって、第１色および第３色の光を含む第２の光とに分離する第１の光分離手段と、
前記第２の光を−ｘ軸方向に反射するとともに、反射された前記第２の光を、＋ｙ軸方向に向かって反射して前記第１の電気光学装置に入射する前記第１色の光と、−ｘ軸方向に向かって透過する前記第３色の光とに分離する第２の光分離手段と、
前記第２の光分離手段から射出され−ｘ軸方向に進む前記第３色の光が、前記第３の電気光学装置に入射するように導く導光光学系と、を備え、
前記照明装置は、前記照明光が−ｙ軸方向に向かって進んで前記第１の光分離手段に入射するように、前記光分離手段に対して＋ｙ軸方向側に配置される、
プロジェクタ。
【請求項２】
請求項１記載のプロジェクタであって、
前記照明装置は、第１の偏光方向を有する照明光を射出する照明装置であり、
前記第１の光分離手段は、
前記第２の電気光学装置に対して＋ｘ軸方向側で、かつ、前記照明装置に対して−ｙ軸方向側の位置に配置され、前記第１の偏光方向を有する光が−ｙ軸方向に向かって入射する場合には、そのまま透過し、前記第１の偏光方向に垂直な第２の偏光方向を有する光が−ｙ軸方向に向かって入射する場合には、−ｘ軸方向に向かってほぼ垂直に反射する偏光分離面を有する偏光分離プリズムと、
前記偏光分離プリズムに対して−ｙ軸方向側に対向配置され、前記第２色の光を反射し、前記第１色および第３色の光を透過するダイクロイックミラーと、
前記偏光分離プリズムに対して＋ｘ軸方向側の位置に対向配置される反射ミラーと、
前記ダイクロイックミラーと偏光分離プリズムとの間に配置された第１のλ／４位相差板と、
前記ダイクロイックミラーに対して前記第１のλ／４位相差板とは反対側の位置に配置された第２のλ／４位相差板と、
前記反射ミラーと前記偏光分離プリズムとの間に配置された第３のλ／４位相差板と、を備える、
プロジェクタ。
【請求項３】
請求項２記載のプロジェクタであって、
前記導光光学系は、リレーレンズを含むリレー光学系である、
プロジェクタ。
【請求項４】
、請求項１記載のプロジェクタであって、
前記第１の光分離手段は、
前記第２の電気光学装置に対して＋ｘ軸方向側で、かつ、前記照明装置に対して−ｙ軸方向側の位置に配置され、前記照明装置から−ｙ軸方向に向かって入射する照明光のうち、前記第２色の光を−ｘ軸方向に反射し、前記第１色および第３色の光を透過するダイクロイックミラーを有する、
プロジェクタ。
【請求項５】
請求項１記載のプロジェクタであって、
前記第１の光分離手段は、
前記第２の電気光学装置に対して＋ｘ軸方向側で、かつ、前記照明装置に対して−ｙ軸方向側の位置に配置され、前記照明装置から−ｙ軸方向に向かって入射する照明光のうち、一部の照明光を−ｘ軸方向に反射し、他の照明光を透過するハーフミラーを有する、
プロジェクタ。
【請求項６】
請求項４または請求項５記載のプロジェクタであって、
前記第２の光分離手段および前記導光光学系は、それぞれリレーレンズを含むリレー光学系である、
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】
この発明は、カラー画像を投写するプロジェクタ（投写型表示装置）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大画面表示が可能な表示装置として、スクリーン上に画像を拡大投写して表示するプロジェクタが多く利用されている。カラー画像を投写するプロジェクタとしては、ライトバルブと呼ばれる３つの電気光学装置を用いた３板式のプロジェクタが知られている。３板式のプロジェクタでは、カラー画像を形成するための３つの色画像成分を表す色成分画像光が、３色の光をそれぞれ対応するライトバルブで変調することにより生成される。生成された３つの色成分画像光（変換光）は色合成手段としてのクロスダイクロイックプリズムで合成されることにより、カラー画像を表す画像光が生成される。生成された画像光が投写レンズによって投写されて、画像光の表すカラー画像が表示される。
【０００３】
図５は、従来の３板式プロジェクタにおける光学系の配置例を示す概略平面図である。このプロジェクタＰＪｒは、照明装置１００と、色分離光学系２００と、３つのライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５００と、投写レンズ６００とを備えている。また、これらの各光学要素や図示しない他の構成要素は、通常、薄型の直方体形状を有する筐体ＣＳｒに収納される。そして、各光学要素は、筐体ＣＳｒの底面（ｘｙ平面に平行）に沿って配置されている。
【０００４】
照明装置１００は、インテグレータ光学系１０２および偏光変換光学系１０４を有しており、照明対象としての３つのライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを、偏光方向の揃えられた直線偏光光によりほぼ均一に照明する。また、照明装置１００から射出された光は、色分離光学系２００を介して３つのライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを照明する。
【０００５】
色分離光学系２００は、照明装置１００から射出された光を、それぞれ異なる波長域の３色の光（照明光）に分離する。照明装置１００から射出された光は、第１の反射ミラー２１０で反射されて第１のダイクロイックミラー２３０に入射する。第１のダイクロイックミラー２３０は、略赤色（Ｒ）の光を反射させるとともに、反射された色の光よりも短波長側の色の光（略緑色（Ｇ）および略青色（Ｂ）の光）を透過する。第１のダイクロイックミラー２３０で反射されたＲ光は、第２の反射ミラー２２０で反射され、Ｒ用のライトバルブ４００Ｒを照明する。フィールドレンズ２５０は、照明装置１００からの光がテレセントリックにＲ用のライトバルブ４００Ｒを照明するように集光する。他のライトバルブ４００Ｇ，４００Ｂの前に設けられたフィールドレンズ２６０，２７０も同様である。
【０００６】
第１のダイクロイックミラー２３０を透過したＧ光およびＢ光のうちで、Ｇ光は第２のダイクロイックミラー２４０によって反射され、フィールドレンズ２６０を通ってＧ用のライトバルブ４００Ｇを照明する。一方、Ｂ光は、第２のダイクロイックミラー２４０を透過し、リレー光学系３００を通過して、Ｂ用のライトバルブ４００Ｂを照明する。
【０００７】
なお、これらのダイクロイックミラーは、透明なガラス板上にそれぞれの機能に対応する誘電体多層膜を形成することにより作製される。
【０００８】
リレー光学系３００は、２つのレンズ３１０，３３０と、２つの反射ミラー３２０，３４０とを備えている。第２のダイクロイックミラー２４０を透過したＢ光は、第１のレンズ（入射側レンズ）３１０によって第２のレンズ（リレーレンズ）３３０の近傍で収束し、フィールドレンズ（射出側レンズ）２７０に向けて発散する。射出側レンズ２７０に入射する光線束の大きさは、入射側レンズ３１０に入射する光線束の大きさにほぼ等しくなるように設定されている。
【０００９】
Ｂ光の経路にリレー光学系３００が設けられているのは、以下の理由による。すなわち、Ｂ光の経路は、リレー光学系３００が配置されている経路に相当する分だけ他の色光の経路に比べて長い。従って、Ｂ光の経路中にリレー光学系３００を設けない場合には、Ｂ光が照明するＢ用のライトバルブ４００Ｂの照明領域は、他の色光が照明するライトバルブの照明領域に比べて大きくなり、Ｂ光の照明効率が低下する。すなわち、Ｂ光にリレー光学系３００を設けているのは、Ｂ光の経路が他の色の光に比べて長いことによって発生する照明効率の低下を抑制するためである。
【００１０】
各色用のライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、それぞれの光入射面から入射した色光を対応する色信号（画像情報）に応じた光に変調（変換）し、変調された光を透過光（変換光）として射出する。このようなライトバルブとしては、透過型の液晶パネルが用いられる。なお、液晶パネルの入射面および射出面には、互いに偏光軸の垂直な偏光板（図示しない）を有している。Ｒ用およびＢ用のライトバルブ４００Ｒ，４００Ｂには、通常、入射面側がｐ偏光を透過し、射出面側がｓ偏光を透過する偏光板が設けられている。また、Ｇ用のライトバルブ４００Ｇには、入射面側がｓ偏光を透過し、射出面側がｐ偏光を透過する偏光板が設けられている。ｐ偏光およびｓ偏光の偏光方向は、後述するクロスダイクロイックプリズム５００の２つのダイクロイック面５５０，５６０を基準に設定されている。このように設定しているのは、クロスダイクロイックプリズム５００のＲ光反射ダイクロイック面５５０およびＢ光反射ダイクロイック面５６０の反射特性はｐ偏光よりもｓ偏光の方が良く、透過特性はｓ偏光よりもｐ偏光の方が良いためである。
【００１１】
照明装置１００には、上述のように、照明光の利用効率を考慮して偏光変換光学系が設けられている。第１のダイクロイックミラー２３０および第２のダイクロイックミラー２４０も、通常、それぞれの光の反射面に対してｓ偏光の方が反射特性が良いため、照明装置１００から射出される照明光は、ｓ偏光光とされている。なお、２つのダイクロイックミラー２３０，２４０を介してＲ，Ｇ，Ｂ用のライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに向かう光の偏光方向も、クロスダイクロイックプリズム５００の２つのクロスダイクロイック面５５０，５６０に対してｓ偏光となる。Ｒ用およびＢ用のライトバルブ４００Ｒ，４００Ｂには、上述したように入射面側にｐ偏光光を透過する偏光板が設けられているので、Ｒ用およびＢ用のライトバルブ４００Ｒ，４００Ｂの前面には、λ／２位相差板４１０，４２０が配置されており、ｓ偏光光がｐ偏光光に変換される。
【００１２】
各色用のライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂから射出された変調光（変換光）、すなわち、各色成分の画像を表す色成分画像光は、クロスダイクロイックプリズム５００の対応する第１ないし第３の側面５１０〜５３０からクロスダイクロイックプリズム５００に入射する。
【００１３】
色合成手段としてのクロスダイクロイックプリズム５００は、第１ないし第３の側面５１０〜５３０から入射するＲ，Ｇ，Ｂの色成分画像光を合成してカラー画像を表す光（画像光）を射出する。
【００１４】
クロスダイクロイックプリズム５００は、Ｒ光を反射するＲ光反射ダイクロイック面５５０と、Ｂ光を反射するＢ光反射ダイクロイック面５６０とを備えている。Ｒ光反射ダイクロイック面５５０とＢ光反射ダイクロイック面５６０とは、Ｒ光を反射する誘電体多層膜と、Ｂ光を反射する誘電体多層膜とを４つの直角プリズムの界面に略Ｘ字状に形成することにより設けられる。２つのダイクロイック面５５０，５６０によって３色の色成分画像光が合成されて、カラー画像を表す画像光が形成される。クロスダイクロイックプリズム５００で生成された合成光（画像光）は、第４の側面５４０から投写レンズ６００の方向に射出される。
【００１５】
投写光学系としての投写レンズ６００は、クロスダイクロイックプリズム５００から射出された画像光の表す画像を投写する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
このような３板式プロジェクタのサイズは、携帯性や省スペース化を考慮すると小型であることが好ましい。しかしながら、従来のプロジェクタは、以下に示すように小型化に不利な構成を有していた。
【００１７】
クロスダイクロイックプリズム５００は、略直方体（立方体を含む）を有しており、ｘｙ平面に垂直な４つの側面５１０，５２０，５３０，５４０のうち、Ｒ光の入射する第１の側面５１０とＢ光の入射する第３の側面５３０とがｘｚ平面に平行で、Ｇ光の入射する第２の側面５２０と合成光の射出する第４の側面５４０とがｙｚ平面に平行となるように配置されている。すなわち、Ｒ用のライトバルブ４００Ｒを介して第１の側面５１０に入射するＲ光が−ｘ軸方向を向き、Ｂ用のライトバルブ４００Ｂを介して第３の側面５３０に入射するＢ光が＋ｘ方向を向き、Ｇ用のライトバルブ４００Ｇを介して第２の側面５２０に入射するＧ光が＋ｙ軸方向を向くように配置されている。
【００１８】
色分離光学系２００は、分離したＲ，Ｇ，Ｂの各色光が、それぞれ対応するライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに入射するように構成される。具体的には、以下に示すように構成される。
【００１９】
第１の反射ミラー２１０は、照明装置１００から−ｙ軸方向に向かって射出される光を−ｘ軸方向に向けてほぼ垂直に反射するように配置されている。第１のダイクロイックミラー２３０は、第１の反射ミラー２１０で反射された光の光路上に配置されており、第１の反射ミラー２１０で反射された光のうち、Ｒ光を＋ｙ軸方向に向けてほぼ垂直に反射させるとともに、Ｇ光およびＢ光をそのまま透過するように配置されている。第２の反射ミラー２２０は、第１のダイクロイックミラー２３０で反射されたＲ光の光路上に配置されており、かつ、Ｒ光を−ｘ軸方向に向けてほぼ垂直に反射して、クロスダイクロイックプリズム５００の第１の側面５２０に入射するように配置されている。第２のダイクロイックミラー２４０は、第１のダイクロイックミラー２３０を透過したＧ光およびＢ光の光路上に配置されており、Ｇ光を＋ｙ軸方向に向けてほぼ垂直に反射させて、ダイクロイックプリズム５００の第２の側面５２０に入射させるとともに、Ｂ光をそのまま透過するように配置されている。
【００２０】
リレー光学系３００の２つの反射ミラー３２０，３４０は、第２のダイナミックミラー２４０を透過し、−ｘ軸方向に進むＢ光を、ほぼ１８０度反転して、クロスダイクロイックプリズム５００の第３の側面５３０に入射させるように配置されている。
【００２１】
以上のように上記光学系の各構成要素１００〜６００を配置した場合、光学系の各構成要素が全く配置されていない領域（以下、「空きスペース」と呼ぶ）ＳＰ１，ＳＰ２が発生することになる。このような空きスペースＳＰ１，ＳＰ２は、プロジェクタの小型化の妨げとなる。このため、プロジェクタの小型化のためには、これらの空きスペースＳＰ１，ＳＰ２を削減することによる省スペース化が可能な配置の実現が望まれている。
【００２２】
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、空きスペースを削減することにより、装置の小型化を実現することが可能な技術を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明のプロジェクタは、
照明光を射出する照明装置と、
前記照明光を３色の光に分離する色分離光学系と、
前記色分離光学系から入射される前記３色の光を、それぞれに対応する色信号に応じて変化する３色の変換光として射出する３つの電気光学装置と、
交差する２つのダイクロイック面を有し、前記３つの電気光学装置から射出される３色の変換光を合成してカラー画像を表す合成光を射出する色合成手段と、
前記合成光の表すカラー画像を投写する投写光学系と、を備え、
前記合成光が前記投写光学系に向かって進む方向を＋ｙ軸方向とし、＋ｙ軸方向を見て１２時の方向を＋ｚ軸方向、３時の方向を＋ｘ軸方向とした場合に、
第１の電気光学装置は、射出する第１色の変換光が＋ｙ軸方向に進んで前記色合成手段に入射し、前記第１と第２のダイクロイック面を透過して前記投写光学系の方向に進むように、前記色合成手段に対して−ｙ軸方向側に配置されており、
第２の電気光学装置は、射出する第２色の変換光が−ｘ軸方向に進んで前記色合成手段に入射し、前記第１のダイクロイック面で＋ｙ軸方向に反射されて前記投写光学系の方向に進むように、前記色合成手段に対して＋ｘ軸方向側に配置されており、
第３の電気光学装置は、射出する第３色の変換光が＋ｘ軸方向に進んで前記色合成手段に入射し、前記第２のダイクロイック面で＋ｙ軸方向に反射されて前記投写光の方向に進むように、前記色合成手段に対して−ｘ軸方向側に配置されており、
前記色分離光学系は、
前記第２の電気光学装置に対して前記色合成手段とは反対側の位置に配置され、−ｙ軸方向に向かって入射される前記照明装置からの照明光を、−ｘ軸方向に向かって進む光であって、前記第２の電気光学装置に入射する第２色の光を含む第１の光と、−ｙ軸方向に向かって進む光であって、第１色および第３色の光を含む第２の光とに分離する第１の光分離手段と、
前記第２の光を−ｘ軸方向に反射するとともに、反射された前記第２の光を、＋ｙ軸方向に向かって反射して前記第１の電気光学装置に入射する前記第１色の光と、−ｘ軸方向に向かって透過する前記第３色の光とに分離する第２の光分離手段と、
前記第２の光分離手段から射出され−ｘ軸方向に進む前記第３色の光が、前記第３の電気光学装置に入射するように導く導光光学系と、を備え、
前記照明装置は、前記照明光が−ｙ軸方向に向かって進んで前記第１の光分離手段に入射するように、前記光分離手段に対して＋ｙ軸方向側に配置されることを特徴とする。
【００２４】
上記構成のプロジェクタによれば、従来のプロジェクタにおいて発生していた空きスペースに照明装置を配置することが可能であるので、空きスペースを削減することにより装置の小型化を実現することができる。
【００２７】
この場合において、前記照明装置は、第１の偏光方向を有する照明光を射出する照明装置であり、
前記第１の光分離手段は、
前記第２の電気光学装置に対して＋ｘ軸方向側で、かつ、前記照明装置に対して−ｙ軸方向側の位置に配置され、前記第１の偏光方向を有する光が−ｙ軸方向に向かって入射する場合には、そのまま透過し、前記第１の偏光方向に垂直な第２の偏光方向を有する光が−ｙ軸方向に向かって入射する場合には、−ｘ軸方向に向かってほぼ垂直に反射する偏光分離面を有する偏光分離プリズムと、
前記偏光分離プリズムに対して−ｙ軸方向側に対向配置され、前記第２色の光を反射し、前記第１色および第３色の光を透過するダイクロイックミラーと、
前記偏光分離プリズムに対して＋ｘ軸方向側の位置に対向配置される反射ミラーと、
前記ダイクロイックミラーと偏光分離プリズムとの間に配置された第１のλ／４位相差板と、
前記ダイクロイックミラーに対して前記第１のλ／４位相差板とは反対側の位置に配置された第２のλ／４位相差板と、
前記反射ミラーと前記偏光分離プリズムとの間に配置された第３のλ／４位相差板と、を備えることが好ましい。
【００２８】
こうすれば、容易に第１の光分離手段を構成し、かつ、第１の光分離手段から第２の電気光学装置に入射する第２色の光の経路の長さと、第２の光分離手段を介する第１色および第３色の光の経路の長さが等しくなるようにすることができる。
【００２９】
さらに、前記導光光学系は、リレーレンズを含むリレー光学系であることが好ましい。
【００３０】
こうすれば、第３色の光の経路の長さを実効的に第１色および第２色の光の経路の長さと等しくなるようにすることができる。
【００３１】
また、上記プロジェクタにおいて、
前記第１の光分離手段は、
前記第２の電気光学装置に対して＋ｘ軸方向側で、かつ、前記照明装置に対して−ｙ軸方向側の位置に配置され、前記照明装置から−ｙ軸方向に向かって入射する照明光のうち、前記第２色の光を−ｘ軸方向に反射し、前記第１色および第３色の光を透過するダイクロイックミラーを有することも好ましい。
【００３２】
あるいは、上記プロジェクタにおいて、
前記第１の光分離手段は、
前記第２の電気光学装置に対して＋ｘ軸方向側で、かつ、前記照明装置に対して−ｙ軸方向側の位置に配置され、前記照明装置から−ｙ軸方向に向かって入射する照明光のうち、一部の照明光を−ｘ軸方向に反射し、他の照明光を透過するハーフミラーを有するようにしてもよい。
【００３３】
上記どちらの構成にしても、容易に第１の光分離手段を構成することができる。
【００３４】
ここで、前記第２の光分離手段および前記導光光学系は、それぞれリレーレンズを含むリレー光学系であることが好ましい。
【００３５】
こうすれば、第１色の光の経路の長さおよび第３色の光の経路の長さを実効的に第２色の光の経路の長さと等しくなるようにすることができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
Ａ．第１実施例：
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。図１は、この発明の第１実施例としてのプロジェクタにおける光学系の配置例を示す概略平面図である。このプロジェクタＰＪａは、照明装置１００ａと、色分離光学系２００ａと、３つのライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５００と、投写レンズ６００とを備えている。なお、このプロジェクタＰＪａは、色分離光学系２００ａの構成および照明装置１００ａの配置位置を除いて、基本的に従来のプロジェクタＰＪｒと同じ構成を有している。以下では、従来のプロジェクタＰＪｒと本実施例のプロジェクタＰＪａとの相違点について主に説明する。
【００３７】
照明装置１００ａの照明光の偏光方向は、照明装置１００のｓ偏光に垂直なｐ偏光である。これは、非偏光な光をｐ偏光光に変換する偏光変換変換光学系を用いることにより構成できる。あるいは、照明装置１００の射出面にλ／２位相差板を設けることにより構成できる。なお、ｐ偏光およびｓ偏光の偏光方向は、従来例と同様に、クロスダイクロイックプリズム５００の２つのダイクロイック面５５０，５６０、を基準に設定されている。
【００３８】
色分離光学系２００ａは、従来の色分離光学系２００（図５）における第１のダイクロイックミラー２３０と、第２の反射ミラー２２０が削除され、第１のダイクロイックミラー２３０のあった位置に第１の反射ミラー２１０が配置され、第２の反射ミラー２２０のあった位置に、光分離手段７００の偏光分離プリズム７１０が配置された構成を有している。照明装置１００ａは、偏光分離プリズム７１０のｙ軸に平行な中心軸に沿って反射ミラー２１０とは反対側の位置に、−ｙ軸方向に向けて射出される照明光が偏光分離プリズム７１０に直接入射するように配置されている。
【００３９】
図２は、色分離光学系２００ａからクロスダイクロイックプリズム５００までのＲ光，Ｇ光，Ｂ光の経路を拡大して示す説明図である。なお、図は、説明の便宜上必要な光学要素のみを示し、他の光学要素を省略して示している。また、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光を、説明の便宜上実線で示すとともに、それぞれの実線をずらして示している。
【００４０】
照明装置１００ａから−ｙ軸方向に向けて射出された光は、光分離手段７００の偏光分離プリズム７１０に入射する。偏光分離プリズム７１０は、ｐ偏光光をそのまま透過し、ｓ偏光光を反射する偏光分離面７１５を有しており、ｓ偏光光が−ｙ軸方向に向かって入射するとした場合に、この偏光分離面７１５で−ｘ軸方向に反射されるように配置されている。
【００４１】
照明装置１００ａから射出されたＲ，Ｇ，Ｂの各色光は、ｐ偏光光に揃えられているので、第１の側面７１１から偏光分離プリズム７１０に入射して偏光分離面７１５をそのまま透過し、−ｙ軸方向に向けて第３の側面７１３から射出される。偏光分離プリズム７１０の第３の側面から射出されたＲ，Ｇ，Ｂの各色光は、光分離手段７００内のそれらの光路上に配置されているＲ光反射ダイクロイックミラー７２０に入射する。Ｒ光反射ダイクロイックミラー７２０に入射する光のうち、Ｇ光およびＢ光は、Ｒ光反射ダイクロイックミラー７２０をそのまま透過して−ｙ軸方向に進み、Ｒ光は、Ｒ光反射ダイクロイックミラー７２０で反射されて＋ｙ軸方向に進む。Ｒ光反射ダイクロイックミラー７２０で反射されたＲ光は、第３の側面７１３から再び偏光分離プリズム７１０に入射する。
【００４２】
偏光分離プリズム７１０とＲ光反射ダイクロイックミラー７２０との間には、λ／４位相差板７２２が配置されている。従って、再び偏光分離プリズム７１０に入射するＲ光は、反射前後でλ／４位相差板７２２を２回通過するので、ｐ偏光光からｓ偏光光に変換される。この変換されたｓ偏光のＲ光は、偏光分離面７１５において＋ｘ軸方向にほぼ垂直に反射される。偏光分離面７１５で反射されたｓ偏光のＲ光は、第２の側面７１２から射出され、光分離手段７００内のその光路上に配置された反射ミラー７３０で反射されて、第２の側面７１２からもう一度偏光分離プリズム７１０に入射する。
【００４３】
偏光分離プリズム７１０と反射ミラー７３０との間には、λ／４位相差板７３２が配置されている。従って、もう一度偏光分離プリズム７１０に入射するＲ光は、反射前後でλ／４位相差板７３２を２回通過するので、再びｓ偏光からｐ偏光に変換される。この変換されたｐ偏光のＲ光は、偏光分離面７１５をそのまま透過し、−ｘ軸方向に進む。
【００４４】
従って、照明装置１００ａから射出されて−ｙ軸方向に進む照明光のうち、Ｒ光は光分離手段７００で分離されて−ｘ軸方向に進み、Ｒ用のライトバルブ４００Ｒを介して、クロスダイクロイックプリズム５００に入射する。
【００４５】
なお、従来例で説明したように、Ｒ用のライトバルブ４００Ｒにはｐ偏光光を入射するタイプが用いられている。従って、本実施例のプロジェクタＰＪａにおいては、従来のプロジェクタＰＪｒにおいてＲ用のライトバルブ４００Ｒの前段に配置されていたλ／２位相差板４１０（図５）は不要である。
【００４６】
一方、Ｒ光反射ダイクロイックミラー７２０を透過して−ｙ軸方向に進むＧ光およびＢ光の光分離手段７００内における光路上には、λ／４位相差板７２４が配置されている。従って、偏光分離プリズム７１０の第３の側面７１３から射出されたＧ光およびＢ光は、２つのλ／４位相差板７２２，７２４を通過するので、ｐ偏光光からｓ偏光光に変換される。
【００４７】
光分離手段７００から射出された−ｙ軸方向に進むＧ光およびＢ光は、反射ミラー２１０でほぼ垂直に反射されて−ｘ軸方向に進み、Ｇ光反射ダイクロイックミラー２４０に入射する。
【００４８】
Ｇ光反射ダイクロイックミラー２４０に入射したＧ光は、従来のプロジェクタＰＪｒ（図５）の場合と同様に、ほぼ垂直に反射されて＋ｙ軸方向に進む。従って、照明装置１００ａから射出された−ｙ軸方向に進む照明光のうち、Ｇ光は光分離手段７００で分離されて−ｙ軸方向に進み、反射ミラー２１０およびＧ光反射ダイクロイックミラー２４０で反射されて＋ｙ軸方向に進み、Ｇ用のライトバルブ４００Ｇを介して、クロスダイクロイックプリズム５００に入射する。
【００４９】
Ｇ光反射ダイクロイックミラー２４０に入射したＢ光も、従来のプロジェクタＰＪｒの場合と同様にそのまま透過してリレー光学系３００の２つの反射ミラー３２０，３４０で反射されて＋ｘ軸方向に進み、Ｂ用のライトバルブ４００Ｂを介して、クロスダイクロイックプリズム５００に入射する。なお、Ｂ用のライトバルブ４００Ｂには、従来例で説明したようにｐ偏光光を入射するタイプが用いられている。また、Ｇ光反射ダイクロイックミラー２４０を透過したＢ光はｐ偏光光である、従って、本実施例のプロジェクタＰＪａにおいても、λ／２位相差板４２０がＢ用のライトバルブ４００Ｂの前段に配置される。
【００５０】
従って、照明装置１００ａから射出されて−ｙ軸方向に進む照明光のうち、Ｇ光およびＢ光は、光分離手段７００で分離されてそのまま−ｙ軸方向に進み、反射ミラー２１０で−ｘ軸方向に反射される。反射ミラー２１０で反射されたＧ光およびＢ光は、従来のプロジェクタＰＪｒと同様に、Ｇ光反射ダイクロイックミラー２４０によって、＋ｙ軸方向に向かうＧ光と−ｘ軸方向に向かうＢ光とに分離される。そして、Ｇ光はＧ用のライトバルブ４００Ｇに入射され、Ｂ光はリレー光学系３００を介してＢ用のライトバルブ４００Ｂに入射される。
【００５１】
以上説明したように、本実施例のプロジェクタＰＪａは、光分離手段７００を設けることにより、照明装置１００ａを、偏光分離プリズム７１０のｙ軸に平行な中心軸に沿って反射ミラー２１０とは反対側の位置に配置し、−ｙ軸方向に向けて射出される照明光が偏光分離プリズム７１０に直接入射するように配置することができる。すなわち、従来のプロジェクタＰＪｒにおいて発生していた空きスペースＳＰ１（図５）の領域に、照明装置１００ａを配置することができる。これにより、従来のプロジェクタＰＪｒの筐体ＣＳｒに比べて、本実施例のプロジェクタＰＪａの筐体ＣＳａのサイズを小さくすることができる。
【００５２】
なお、以上の説明からわかるように、本実施例においては、光分離手段７００が発明の第１の光分離手段に相当する。また、反射ミラー２１０およびＧ光反射ダイクロイックミラー２４０が発明の第２の光分離手段に相当し、リレー光学系３００が発明の導光光学系に相当する。
【００５３】
ところで、図２に示すように、クロスダイクロイックプリズム５００と、偏光分離プリズム７１０と、反射ミラー２１０と、Ｇ光反射ダイクロイックミラー２４０と、リレー光学系３００の２つの反射ミラー３２０，３４０とは、互いに等間隔ｒを有する格子上の位置に配置されている。また、Ｒ光反射ダイクロイックミラー７２０は、偏光分離プリズム７１０と反射ミラー２１０との間のちょうど中間の位置に配置されている。また、反射ミラー７３０は、Ｒ光ダイクロイックミラー７２０と偏光分離プリズム７１０の間隔に等しい間隔ｒ／２を有している。従って、偏光分離プリズム７１０からクロスダイクロイックプリズム５００までにおけるＲ、Ｇ，Ｂの各色光の経路の長さは、下記のようになる。
【００５４】
Ｒ光の経路＝ｒ／２＋ｒ／２＋ｒ／２＋ｒ／２＋ｒ＝３ｒ
Ｇ光の経路＝ｒ＋ｒ＋ｒ＝３ｒ
Ｂ光の経路＝ｒ＋ｒ＋ｒ＋ｒ＋ｒ＝５ｒ
【００５５】
Ｒ光の経路およびＧ光の経路は同じ長さとなるように配置されている。また、Ｂ光の経路の長さは、Ｇ光反射ダイクロイックミラー２４０からリレー光学系３００の反射ミラー３４０までの経路の長さ（＝２ｒ）だけ長くなるが、リレー光学系３００の機能により、実効的な長さはＲ光およびＧ光と同じである。すなわち、本実施例のプロジェクタＰＪａでは、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光の経路の長さが実効的に等しく、各色用のライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを照明する光の照明効率がほぼ同じとなる。この結果、色バランスのよいカラー画像を再現することが可能である。
【００５６】
なお、本実施例では、クロスダイクロイックプリズム５００のＲ光反射ダイクロイック面５５０およびＢ光反射ダイクロイック面５６０で反射される光がｓ偏光光となり、Ｒ光反射ダイクロイック面５５０およびＢ光反射ダイクロイック面５６０を透過する光がｐ偏光光となるように、Ｒ用のライトバルブ４００ＲおよびＢ用のライトバルブ４００Ｂがｐ偏光光入射でｓ偏光光射出のタイプを利用し、Ｇ用のライトバルブ４００Ｇがｓ偏光入射でｐ偏光射出のタイプを利用している場合を示している。
【００５７】
上記のような構成としているのは、通常、Ｒ光反射ダイクロイック面５５０およびＢ光反射ダイクロイック面５６０は、ｓ偏光光のほうが反射特性が良く、ｐ偏光光のほうが透過特性が良いため、それぞれの光の利用効率を高めるとともに、それぞれの色のバランスを保つためである。しかしながら、これに限定されるものではない。例えば、Ｂ用のライトバルブ４００ＢをＧ用のライトバルブ４００Ｇと同様にｓ偏光入射でｐ偏光射出のタイプを利用するようにしてもよい。この場合にはλ／２位相差板４２０は不要である。
【００５８】
また、クロスダイクロイックプリズム５００のＲ光反射ダイクロイック面５５０およびＢ光反射ダイクロイック面５６０の反射特性がｐ偏光光のほうが良い場合には、Ｒ用およびＢ用のライトバルブとしてはｓ偏光入射でｐ偏光射出のタイプを利用し、Ｇ用のライトバルブとしてはｐ偏光入射でｓ偏光射出のタイプを利用するようにすればよい。ただし、この場合には、Ｒ用のライトバルブおよびＧ用のライトバルブの前段にλ／２位相差板を配置することが好ましい。
【００５９】
また、本記実施例では、ライトバルブとして透過型の液晶パネルを用いた場合を例に説明しているが、入射した光を与えられた信号に応じて変調して透過するタイプのライトバルブであればどのようなものを用いても同様である。ただし、適用されるライトバルブが、非偏光な光を変調するタイプのものである場合には、λ／２位相差板をライトバルブの前段に配置する必要はない。
【００６０】
また、上記実施例では、偏光分離プリズム７１０の偏光分離面７１５がｐ偏光光を透過し、ｓ偏光光を透過する構成の場合を例に説明しているが、ｓ偏光光を透過し、ｐ偏光光を透過する構成としてもよい。この場合には、用いられているライトバルブのタイプに応じてその前段に適宜λ／２位相差板を設けるようにすればよい。また、偏光分離プリズム７１０の構成に応じて、ｓ偏光またはｐ偏光の照明光を射出する照明装置を用いるようにすればよい。
【００６１】
なお、上記偏光分離プリズム７１０を、偏光分離面を有する偏光分離板に置き換えることも可能である。
【００６２】
上記実施例では、色合成手段としてクロスダイクロイックプリズムを用いた構成を例に説明しているが、クロスダイクロイックプリズムをクロスダイクロイックミラーに置き換えた構成とすることも可能である。
【００６３】
また、上記実施例では、照明装置および光分離手段がクロスダイクロイックプリズムに対して＋ｘ軸方向側に配置される場合を例に説明しているが、−ｘ軸方向側に配置されるようにしてもよい。すなわち、照明装置および色分離光学系が、クロスダイクロイックプリズムと投写レンズを結ぶ中心軸を含むｙｚ平面に対して対称配置されるようにしてもよい。
【００６４】
上記実施例においては、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光がそれぞれ本発明の第２色の光、第１色の光、第３色の光に対応している。ただし、これに限定されるものではなく、任意に対応させることができる。
【００６５】
なお、上記各変形例については、以下に示す各実施例においても適宜適用可能である。
【００６６】
Ｂ．第２実施例：
図３は、第２実施例としてのプロジェクタにおける光学系の配置例を示す概略平面図である。このプロジェクタＰＪｂは、第１実施例の色分離光学系２００ａを色分離光学系２００ｂに置き換えた点、および照明装置１００ａを照明装置１００に置き換えた点を除いて第１実施例のプロジェクタＰＪａと基本的に同じ構成を有している。
【００６７】
色分離光学系２００ｂは、第１実施例の色分離光学系２００ａの光分離手段７００を光分離手段７００ｂに置き換えた構成を有している。
【００６８】
光分離手段７００ｂは、Ｒ光を反射しＧ光およびＢ光を透過するＲ光反射ダイクロイックミラー７４０を有している。このＲ光反射ダイクロイックミラー７４０は、照明装置１００から射出されて−ｙ軸方向に向かうＲ光を−ｘ軸方向に向けてほぼ垂直に反射し、Ｒ用のライトバルブ４００Ｒを介してクロスダイクロイックプリズム５００に入射させるように配置されている。
【００６９】
Ｒ光反射ダイクロイックミラー７４０を透過したＧ光およびＢ光は、第１実施例と同様に、Ｇ光反射ダイクロイックミラー２４０で分離されて、それぞれＧ用のライトバルブ４００ＧおよびＢ用のライトバルブ４００Ｂを介してクロスダイクロイックプリズム５００に入射する。
【００７０】
ここで、Ｒ光反射ダイクロイックミラー７４０も、通常、光の反射面に対してｓ偏光の方が反射特性が良い。従って、本実施例では、ｐ偏光光を射出する照明装置１００ａではなく、ｓ偏光光を射出する照明装置１００が用いられている。
【００７１】
なお、第１実施例でも説明したように、Ｒ用およびＢ用のライトバルブ４００Ｒ，４００Ｂには、ｐ偏光入射でｓ偏光射出のタイプが利用され、Ｇ用のライトバルブ４００Ｇには、ｓ偏光入射でｐ偏光射出のタイプが利用されている。一方、色分離光学系２００ｂで分離されるＲ，Ｇ，Ｂの各色光は、照明装置１００から射出される照明光と同じｓ偏光光であるので、Ｒ用およびＢ用のライトバルブ４００Ｒ，４００Ｂの前段にはλ／２位相差板４１０，４２０が配置されており、Ｒ光およびＢ光の偏光方向がｐ偏光からｓ偏光に変換される。また、Ｇ用のライトバルブ４００Ｇの前段にはλ／２位相差板は配置されていない。
【００７２】
ただし、本実施例においては、光の利用効率を考慮しなければ、必ずしも照明装置１００から射出される照明光の偏光方向を揃える必要はない。このため、非偏光な照明光を射出する照明装置を利用するようにしてもよい。この場合には、ライトバルブの前段に配置するλ／２位相差板は不要である。
【００７３】
λ／２位相差板の配置は、第１実施例においても説明したように、用いられるライトバルブのタイプおよび照明装置から射出される光の偏光方向に応じてライトバルブの前段に適宜配置されるようにすればよい。
【００７４】
本実施例のプロジェクタＰＪｂにおいても、第１実施例のプロジェクタＰＪａと同様に、光分離手段７００ｂを設けることにより、照明装置１００を、Ｒ光反射ダイクロイックミラー７４０のｙ軸に平行な中心軸に沿って反射ミラー２１０とは反対側の位置に配置し、−ｙ軸方向に向けて射出される照明光がＲ光反射ダイクロイックミラー７４０に直接入射するように配置することができる。この結果、従来のプロジェクタＰＪｒにおいて発生していた空きスペースＳＰ１（図５）の領域に、照明装置１００を配置することができる。これにより、従来のプロジェクタＰＪｒの筐体ＣＳｒに比べて、本実施例のプロジェクタＰＪｂの筐体ＣＳｂのサイズを小さくすることができる。
【００７５】
なお、本実施例においては、光分離手段７００ｂが発明の第１の光分離手段に相当する。
【００７６】
なお、本実施例においては、Ｒ光反射ダイクロイックミラー７４０からクロスダイクロイックプリズム５００までの光の経路は、Ｒ光の経路に比べてＧ光、Ｂ光の経路の順に長くなる。Ｂ光の経路には、リレー光学系３００が配置されているので、実効的には、Ｇ光およびＢ光の経路は、Ｒ光の経路に対してＲ光反射ダイクロイックミラー７４０からＧ光反射ダイクロイックミラー２４０までの経路の長さ分だけ長くなる。そこで、本実施例の色分離光学系２００ｂでは、Ｒ光反射ダイクロイックミラー７４０からＧ光反射ダイクロイックミラー２４０までの経路に、リレー光学系３００の２つのレンズ３１０，３３０と同様の機能を有する２つのレンズ２４２，２４４を設けて、これらの経路の長さをＲ光の経路の長さと実効的に等しくしている。これにより、本実施例のプロジェクタＰＪｂにおいても、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光による光の照明効率がほぼ同じであり、色バランスのよいカラー画像を再現することが可能である。
【００７７】
Ｃ．第３実施例：
図４は、第３実施例としてのプロジェクタにおける光学系の配置例を示す概略平面図である。このプロジェクタＰＪｃは、第２実施例の色分離光学系２００ｂを色分離光学系２００ｃに置き換えた点を除いて基本的に第２実施例のプロジェクタＰＪｂと同じ構成を有している。また、色分離光学系２００ｃは、第２実施例の光分離手段７００ｂを光分離手段７００ｃに置き換えた点を除いて全く同じ構成を有している。
【００７８】
光分離手段７００ｃは、第２実施例の光分離手段７００ｂのＲ光反射ダイクロイックミラー７４０に代えてハーフミラー７５０を有している。ハーフミラー７５０は、照明装置１００から射出された照明光の半分を−ｘ軸方向に反射し、残りの半分をそのまま−ｙ軸方向に透過するように配置されている。
【００７９】
光分離手段７００ｃ内において、ハーフミラー７５０を透過した光の光路上には、ＧおよびＢの色光を透過するＧ光Ｂ光透過色フィルタ７６０が設けられており、光分離手段７００ｃから反射ミラー２１０の方向に射出される光は、第１や第２実施例の光分離手段７００，７００ｂと同様にＧ光およびＢ光となる。
【００８０】
また、ハーフミラー７５０で反射された光の光路上にも、Ｒ光を透過するＲ光透過色フィルタ７７０が設けられている。これにより、光分離手段７００ｃからＲ用のライトバルブ４００Ｒの方向に射出される光は、第１や第２実施例の光分離手段７００，７００ｂと同様にＲ光となる。
【００８１】
なお、Ｇ光Ｂ光透過色フィルタ７６０およびＲ光透過色フィルタ７７０は、必ずしもハーフミラー７５０の直後に配置する必要はなく、Ｇ光反射ダイクロイックミラー２４０およびＲ用のライトバルブ４００Ｒに入射するまでの光路上のいずれかの位置に配置されるようにすればよい。
【００８２】
本実施例においても、第１実施例および第２実施例と同様に、光分離手段７００ｃを用いることにより、光分離手段７００ｃを設けることにより、照明装置１００を、ハーフミラー７５０のｙ軸に平行な中心軸に沿って反射ミラー２１０とは反対側の位置に配置し、−ｙ軸方向に向けて射出される照明光がハーフミラー７５０に直接入射するように配置することができる。すなわち、従来のプロジェクタＰＪｒにおいて発生していた空きスペースＳＰ１（図５）の領域に、照明装置１００を配置することができる。これにより、従来のプロジェクタＰＪｒの筐体ＣＳｒに比べて、本実施例のプロジェクタＰＪｃの筐体ＣＳｃのサイズを小さくすることができる。
【００８３】
本実施例のプロジェクタＰＪｃにおいても、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光による光の照明効率がほぼ同じとなるように構成されており、色バランスのよいカラー画像を再現することが可能である。
【００８４】
なお、本実施例においても、第２実施例と同様に、光の利用効率を考慮しなければ、必ずしも照明装置１００から射出される照明光の偏光方向を揃える必要はない。このため、非偏光な照明光を射出する照明装置を利用するようにしてもよい。この場合には、ライトバルブの前段に配置するλ／２位相差板は不要である。
【００８５】
また、λ／２位相差板の配置は、第１実施例においても説明したように、用いられるライトバルブのタイプおよび照明装置から射出される光の偏光方向に応じてライトバルブの前段に適宜配置されるようにすればよい。
【００８６】
なお、本実施例においては、光分離手段７００ｃが発明の第１の光分離手段に相当する。
【００８７】
なお、この発明は上記の実施例や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る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例としてのプロジェクタにおける光学系の配置例を示す概略平面図である。
【図２】色分離光学系２００ａからクロスダイクロイックプリズム５００までのＲ光，Ｇ光，Ｂ光の経路を拡大して示す説明図である。
【図３】第２実施例としてのプロジェクタにおける光学系の配置例を示す概略平面図である。
【図４】第３実施例としてのプロジェクタにおける光学系の配置例を示す概略平面図である。
【図５】従来の３板式プロジェクタにおける光学系の配置例を示す概略平面図である。
【符号の説明】
１００…照明装置
１００ａ…照明装置
１０２…インテグレータ光学系
１０４…偏光変換光学系
２００…色分離光学系
２１０…反射ミラー
２３０…ダイクロイックミラー（Ｒ光反射ダイクロイックミラー）
２４０…ダイクロイックミラー（Ｇ光反射ダイクロイックミラー）
２２０…反射ミラー
２００ａ…色分離光学系
２００ｂ…色分離光学系
２４２，２４４…レンズ
２００ｃ…色分離光学系
３００…リレー光学系
３２０，３４０…反射ミラー
３１０，３３０…レンズ
２５０，２６０，２７０…フィールドレンズ
４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…ライトバルブ
４１０，４２０…λ／２位相差板
５００…クロスダイクロイックプリズム
５１０…第１の側面
５２０…第２の側面
５３０…第３の側面
５４０…第４の側面
５５０…Ｒ光反射ダイクロイック面
５６０…Ｇ光反射ダイクロイック面
６００…投写レンズ
７００…光分離手段
７１０…偏光分離プリズム
７１５…偏光分離面
７１１…第１の側面
７１２…第２の側面
７１３…第３の側面
７１４…第４の側面
７２０…Ｒ光反射ダイクロイックミラー
７２２，７２４，７３２…λ／４位相差板
７３０…反射ミラー
７００ｂ…光分離手段
７４０…Ｒ光反射ダイクロイックミラー
７００ｃ…光分離手段
７５０…ハーフミラー
ＰＪａ…プロジェクタ
ＰＪｂ…プロジェクタ
ＰＪｃ…プロジェクタ
ＰＪｒ…プロジェクタ
ＣＳａ…筐体
ＣＳｂ…筐体
ＣＳｃ…筐体
ＣＳｒ…筐体
ＳＰ１，ＳＰ２…空きスペース
【図１】
0004193385.tif 000002
【図２】
0004193385.tif 000003
【図３】
0004193385.tif 000004
【図４】
0004193385.tif 000005
【図５】
0004193385.tif 000006