(57)【要約】【課題】偏光による角度依存性を少なくしながらも比較的小型化することのできるプロジェクタを提供すること。【解決手段】第１ダイクロイック層５２ａにより反射されたＲ光は、入射角θの値が４５°未満であることにより、直接には液晶パネル４０ａに入射せず、入射面５１側に進行し、全反射領域５１ａにおいて全反射される。全反射領域５１ａにおいて全反射されたＲ光は、第１の光射出端面５３ａに導かれ、光射出端面５３ａから射出されて、第１の変光変調装置である液晶パネル４０ａを照明する。これにより、ダイクロイックプリズム５０内で光路を重畳させることができる。また、入射角θを小さくすることで、色分離部５２での反射・透過特性を良好にする。【選択図】図２
2009047881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の偏光方向に揃えた照明光を射出する照明光学系と、
前記所定の偏光に対して反射及び透過のいずれか一方を行うことによって光路を分岐する偏光分岐部材と、
前記偏光分岐部材から射出された前記照明光を入射させる入射面と、前記入射面を経た前記照明光の照明光軸に対して４５度未満の傾斜角度をなすとともに当該照明光のうち所定領域波長帯の光を反射によって分離する少なくとも１つのダイクロイック層を有する色分離部と、前記ダイクロイック層で反射によって分離された光を射出する第１の光射出端面と、前記第１の光射出端面に導かれる光とは異なる光路に導かれた光を射出する第２の光射出端面とを有するとともに、前記入射面により、前記ダイクロイック層により分離された光を全反射して前記第１の光射出端面に導くダイクロイックプリズムと、
前記第１及び第２の光射出端面から射出された光のそれぞれを画像情報に応じて変調し、変調された光を前記第１及び第２の光射出端面にそれぞれ入射させる第１及び第２の光変調装置と、
前記ダイクロイックプリズム及び前記偏光分岐部材を経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】
前記色分離部は、前記ダイクロイック層として第１の領域波長帯の光を反射して分離する第１の分離層を有するとともに、前記第１の領域波長帯とは異なる第２の領域波長帯の光を反射して分離する第２の分離層をさらに有し、
前記第１の分離層と前記第２の分離層とは、前記照明光軸に垂直に交わる線を交線として前記照明光軸について対称に配置され、
前記入射面は、前記照明光軸に対して垂直に配置され、前記第２の分離層により分離された光を全反射して前記第２の光射出端面に導く、請求項１記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記ダイクロイックプリズムは、前記色分離部を透過した透過光を第３の光射出端面を介して第３の光変調装置に射出し、前記第３の光変調装置は、前記ダイクロイックプリズムから射出された当該透過光を反射に際して変調して変調光を形成し、前記第３の光射出端面に当該変調光を入射させる、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】
前記ダイクロイック層は、第１の領域波長帯の光を反射して分離するとともに、前記第１の領域波長帯とは異なる第２の領域波長帯の光を透過光として透過させ、当該透過光を前記第２の光射出端面を介して前記第２の光変調装置に射出し、前記第２の光変調装置は、前記第２の光射出端面から射出された当該透過光を反射に際して変調して変調光を形成し、前記第２の光射出端面に当該変調光を入射させる、請求項１記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記ダイクロイックプリズムの前記ダイクロイック層を透過した前記透過光を射出する光射出端面に光路長調整プリズムをさらに備える、請求項３及び請求項４記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記ダイクロイックプリズムは、前記第１及び第２の光変調装置により形成された変調光を照明光を逆行させる光路によって合成して画像投影のための合成光を形成する、請求項１から請求項５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、反射型の光変調装置と光分離・合成を行うプリズムとを備えるプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ダイクロイック層を有するプロジェクタとして、投射画像の色むらを低減させるために、ダイクロイックミラーへの入射角度を小さくするものが知られている（特許文献１、２等参照）。さらに、反射型のプロジェクタについて、色光を分離・合成するダイクロイックプリズムでの偏光状態の違いによる角度依存性に起因する光損失を低減させるために、ダイクロイック層であるダイクロイックプリズム内の反射膜への入射角度を小さくするものも知られている（特許文献３参照）。なお、ダイクロイックミラーへの入射角度が４５°以外のものとして、入射角度が４５°より大きくなるものも知られている（例えば、特許文献４参照。）
【特許文献１】特開平１０−１０４７６３号公報
【特許文献２】特開平１１−１４２９９２号公報
【特許文献３】特開２００１−１７４７５６号公報
【特許文献４】特開２０００−１７１６２０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、ダイクロイックミラーやダイクロイックプリズム内の反射膜への入射角度を小さくする構成とすると、ダイクロイックミラー等の配置によって、プロジェクタ全体が大型化してしまう場合があり得る。特に、反射型のプロジェクタにおいて、ダイクロイックプリズム内の反射膜への入射角度を小さくする場合、入射角度が４５°となる正方形形状のプリズムを用いる場合よりも偏光状態の違いによる角度依存性を少なくすることはできる。しかしながら、当該反射膜での反射光をそのまま液晶パネル等に入射させるものであると、当該反射膜による反射面から光変調を行う液晶パネル等の入射面までの距離が近くなり、光の角度が限定され、投射画像が暗くなってしまうおそれがある。また、当該反射光がダイクロイックプリズムへの入射光側に折り返され、他の光学部品へ干渉するおそれがある。この場合、他の光学部品への干渉を避ける光学部品の配置を行う必要があり、また、光学部品の配置によってプロジェクタのサイズが大きくなる可能性がある。
【０００４】
そこで、本発明は、偏光による角度依存性を少なくしながらも比較的小型化することのできる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）所定の偏光方向に揃えた照明光を射出する照明光学系と、（ｂ）所定の偏光に対して反射及び透過のいずれか一方を行うことによって光路を分岐する偏光分岐部材と、（ｃ１）偏光分岐部材から射出された照明光を入射させる入射面と、（ｃ２）入射面を経た照明光の照明光軸に対して４５度未満の傾斜角度をなすとともに当該照明光のうち所定領域波長帯の光を反射によって分離する少なくとも１つのダイクロイック層を有する色分離部と、（ｃ３）ダイクロイック層で反射によって分離された光を射出する第１の光射出端面と、（ｃ４）第１の光射出端面に導かれる光とは異なる光路に導かれた光を射出する第２の光射出端面とを有するとともに、（ｃ５）入射面により、ダイクロイック層により分離された光を全反射して第１の光射出端面に導くダイクロイックプリズムと、（ｄ）第１及び第２の光射出端面から射出された光のそれぞれを画像情報に応じて変調し、変調された光を第１及び第２の光射出端面にそれぞれ入射させる第１及び第２の光変調装置と、（ｅ）ダイクロイックプリズム及び偏光分岐部材を経た像光を投射する投射光学系とを備える。なお、ここで、「照明光軸」とは、照明光の基準となるべき中心軸をいう。また、ここで、「傾斜角度」とは、入射面の照明光に対する傾きを示すものであり、照明光の入射面への入射角度即ち入射面の法線と照明光軸とのなす角度に等しい。
【０００６】
上記プロジェクタでは、ダイクロイックプリズムの色分離部により、照明光を照明光軸に対して４５度未満の傾斜角度のダイクロイック層に入射させることができる。これにより、ダイクロイック層による色分離の特性を良好にすることができる。また、例えば偏光状態が異なる光がダイクロイック層に入射する場合において、偏光状態の違いによる角度依存性を小さくすることができる。さらに、上記プロジェクタでは、ダイクロイックプリズムの入射面により、ダイクロイック層により分離された光を全反射して第１の光射出端面に導く。これにより、分離された後の光の光路が折り曲げられて、当該光の入射側に配置されている光学部品への干渉を避けることができる。
【０００７】
また、本発明の具体的な態様として、（ａ）色分離部が、ダイクロイック層として第１の領域波長帯の光を反射して分離する第１の分離層を有するとともに、第１の領域波長帯とは異なる第２の領域波長帯の光を反射して分離する第２の分離層をさらに有し、（ｂ）第１の分離層と第２の分離層とが、照明光軸に垂直に交わる線を交線として照明光軸について対称に配置され、（ｃ）入射面が、照明光軸に対して垂直に配置され、第２の分離層により分離された光を全反射して第２の光射出端面に導く。この場合、色分離部において、第１の分離層と第２の分離層とにより、異なる領域波長帯の光が分離され、それぞれが第１及び第２の光射出端面から第１及び第２の光変調装置に射出されて変調光が形成される。これにより、第１及び第２の分離層によって分離された色光に対応した複数色の画像形成が可能となる。
【０００８】
また、本発明の具体的な態様として、ダイクロイックプリズムが、色分離部を透過した透過光を第３の光射出端面を介して第３の光変調装置に射出し、第３の光変調装置が、ダイクロイックプリズムから射出された当該透過光を反射に際して変調して変調光を形成し、第３の光射出端面に当該変調光を入射させる。これにより、三色の色光による画像投影が可能となる。
【０００９】
また、本発明の具体的な態様として、ダイクロイック層が、第１の領域波長帯の光を反射して分離するとともに、第１の領域波長帯とは異なる第２の領域波長帯の光を透過光として透過させ、当該透過光を第２の光射出端面を介して第２の光変調装置に射出し、第２の光変調装置が、第２の光射出端面から射出された当該透過光を反射に際して変調して変調光を形成し、第２の光射出端面に当該変調光を入射させる。この場合、ダイクロイック層を反射する色光と透過する色光とによる複数色の画像形成が可能となる。
【００１０】
また、本発明の具体的な態様として、プロジェクタが、ダイクロイックプリズムのダイクロイック層を透過した透過光を射出する光射出端面に光路長調整プリズムをさらに備える。これにより、当該透過光の光路の実際の長さを調整できる。従って、プロジェクタをより小型化することができる。
【００１１】
また、本発明の具体的な態様として、ダイクロイックプリズムが、第１及び第２の光変調装置により形成された変調光を照明光を逆行させる光路によって合成して画像投影のための合成光を形成する。これにより、ダイクロイックプリズムの色分離部によって分離された各色光に対応した複数色の画像を再度ダイクロイックプリズムを用いて合成して、カラー画像による投影を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態であるプロジェクタについて図面を参照しつつ説明する。図１は、第１実施形態に係るプロジェクタの構造を説明するための概念図である。本実施形態におけるプロジェクタ１００は、光源装置１０と、均一化光学系２０と、偏光ビームスプリッタ３０と、ダイクロイックプリズム５０と、反射型の液晶パネル４０ａ、４０ｂ、４０ｃと、投射レンズ６０とを備える。
【００１３】
上記プロジェクタ１００において、光源装置１０は、均一化光学系２０、ダイクロイックプリズム５０等を介して液晶パネル４０ａ、４０ｂ、４０ｃを照明するため、略白色の光源光を発生する。光源装置１０は、例えば高圧水銀ランプ１１、リフレクタ１２等で構成される。
【００１４】
均一化光学系２０は、光を分割して重畳するためのインテグレータ光学系を構成する第１及び第２フライアイレンズ２３ａ、２３ｂと、光の偏光方向を揃える偏光変換素子２４と、両フライアイレンズ２３ａ、２３ｂを経た光を重畳させる重畳レンズ２５、２６とを備え、これらにより均一化された照明光を形成する。均一化光学系２０において、第１及び第２フライアイレンズ２３ａ、２３ｂは、それぞれマトリクス状に配置された複数の要素レンズからなり、第１フライアイレンズ２３ａを構成する要素レンズによって平行化レンズ１２を経た光を分割して個別に集光し、第２フライアイレンズ２３ｂを構成する要素レンズによって第１フライアイレンズ２３ａからの分割光束を適当な発散角にして射出させる。偏光変換素子２４は、ＰＢＳ、ミラー、位相差板等を一組の要素とするアレイで形成されており、第１フライアイレンズ２３ａ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（ここではＳ偏光）に揃える役割を有する。重畳レンズ２５、２６は、偏光変換素子２４を経た照明光を全体として適宜収束させて、後段の各色の光変調装置である液晶パネル４０ａ、４０ｂ、４０ｃの被照明領域に対する重畳照明を可能にする。
【００１５】
偏光ビームスプリッタ３０は、所定の偏光に対して反射及び透過のいずれか一方を行うことによって光路を分岐する偏光分岐部材であり、例えば入射面３２からの入射光のうちＳ偏光を偏光分離膜３１によって反射し入射出面３３を介してダイクロイックプリズム５０へと入射させる。また、偏光ビームスプリッタ３０は、ダイクロイックプリズム５０から射出された合成光のうち偏光分離膜３１を透過したＰ偏光を、射出面３４を介して投射レンズ６０側に射出する。例えば、ダイクロイックプリズム５０から射出され入射出面３３に逆行して来た合成光がＰ偏光とＳ偏光とを含む場合、これらの偏光成分のうち、Ｐ偏光のみが偏光ビームスプリッタ３０の偏光分離膜３１を透過する。
【００１６】
ダイクロイックプリズム５０は、２つの四角柱プリズム５０ａ、５０ｂと２つの三角柱プリズム５０ｃ、５０ｄとからなる４つの角柱プリズムを貼り合わせて平面視略等脚台形形状をなしている。従って、４つの角柱プリズム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄのうち、貼り合わされない各側面によりダイクロイックプリズム５０の外観形状が形成されている。また、当該角柱プリズム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ同士を貼り合わせた界面には、Ｘ字状に交差する一対の第１及び第２ダイクロイック層５２ａ、５２ｂが形成されており、これら第１及び第２ダイクロイック層５２ａ、５２ｂにより色分離部５２が形成されている。三角柱プリズム５０ｄの側面と、四角柱プリズム５０ｂ、５０ｃの側面のうち三角柱プリズム５０ｄの側面を延長した平面上にある側面とは、ダイクロイックプリズム５０の入射面５１を構成する。また、各四角柱プリズム５０ａ、５０ｂには、それぞれ光射出端面５３ａ、５３ｂが設けられている。また、三角柱プリズム５０ｃの側面には、光射出端面５３ｃが設けられている。以上のような構造により、ダイクロイックプリズム５０は、入射面５１を介して偏光ビームスプリッタ３０からの照明光を入射させると、入射した照明光を色分離部５２によって領域波長帯に応じて分離し、色分離部５２によって分離されたそれぞれの光を光射出端面５３ａ、５３ｂ、５３ｃから射出する。また、ダイクロイックプリズム５０は、各液晶パネル４０ａ、４０ｂ、４０ｃによって形成された変調光を合成して合成光を形成し、偏光ビームスプリッタ３０へ射出する。
【００１７】
以下、照明光の光路を辿ることにより、ダイクロイックプリズム５０による各液晶パネル４０ａ、４０ｂ、４０ｃの照明について簡単に説明する。偏光ビームスプリッタ３０から入射面５１に入射したＳ偏光である照明光の成分のうち、Ｒ光は、色分離部５２において、第１の分離層である第１ダイクロイック層５２ａにより反射され、さらに入射面５１の全反射領域５１ａにおいて全反射されて第１の光射出端面である光射出端面５３ａから射出されて液晶パネル４０ａを照明する。また、照明光の成分のうち、Ｂ光は、第２の分離層である第２ダイクロイック層５２ｂにより反射され、さらに入射面５１の全反射領域５１ｂにおいて全反射されて第２の光射出端面である光射出端面５３ｂから射出されて液晶パネル４０ｂを照明する。一方、照明光の成分のうち、Ｇ光は、第１ダイクロイック層５２ａ及び第２ダイクロイック層５２ｂのいずれも透過して、第３の光射出端面である光射出端面５３ｃから射出されて液晶パネル４０ｃを照明する。
【００１８】
液晶パネル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、入射光の偏光方向を入力信号に応じて画素単位で変化させる反射型の液晶パネルである。液晶パネル４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、入射した照明光の偏光方向の空間的強度分布を変調する。つまり、各液晶パネル４０ａ、４０ｂ、４０ｃにそれぞれ入射したＲ光、Ｂ光及びＧ光の３色の光は、各液晶パネル４０ａ、４０ｂ、４０ｃ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（画像情報）に応じて、画素単位で偏光状態を調節される。この際、液晶パネル４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、例えば内蔵する垂直配向型の液晶で構成される液晶層を挟む一対の基板により、液晶層に対して電圧を印加して、照明光の偏光方向の変調を行なう。なお、変調光の偏光成分は、Ｐ偏光とＳ偏光とを含む状態となるが、ここでは、画像形成に必要となる成分の偏光状態がＰ偏光となった状態で射出される設計となっているものとする。
【００１９】
変調された各色の変調光は、それぞれ各液晶パネル４０ａ、４０ｂ、４０ｃからダイクロイックプリズム５０の光射出端面５３ａ、５３ｂ、５３ｃに入射し、ダイクロイックプリズム５０において、上述と同一の光路を逆に辿ることによって合成され、合成光として偏光ビームスプリッタ３０に射出される。この際、ダイクロイックプリズム５０から射出された合成光の偏光成分のうち、Ｐ偏光となっている画像形成に必要となる成分のみが偏光ビームスプリッタ３０を透過する。
【００２０】
投射レンズ６０は、投射光学系であり、ダイクロイックプリズム５０及び偏光ビームスプリッタ３０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。
【００２１】
なお、以上の液晶パネル４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、均一化光学系２０や投射レンズ６０から見て互いに共役な位置に配置されている。
【００２２】
以下、図２を用いて本実施形態に係るダイクロイックプリズム５０における照明光の分離による各色光の形成についてより詳しく説明する。上述のように、ダイクロイックプリズム５０において、入射面５１は、全反射領域５１ａ、５１ｂを有し、色分離部５２は、第１及び第２ダイクロイック層５２ａ、５２ｂを有する。また、ダイクロイックプリズム５０は、光射出端面５３ａ、５３ｂ、５３ｃを有する。ここで、第１及び第２ダイクロイック層５２ａ、５２ｂの配置について説明すると、第１ダイクロイック層５２ａと、第２ダイクロイック層５２ｂとは、入射面５１から入射する照明光ＥＬの進行方向等の基準となる中心軸である照明光軸ＡＸと垂直に交わる交線ＯＡでクロスし、照明光軸ＡＸについて対称に配置されている。また、照明光軸ＡＸと第１ダイクロイック層５２ａの法線とのなす角即ち入射面５１から入射した照明光ＥＬの第１ダイクロイック層５２ａへの入射角θの角度は、４５°未満である。ここでは、一例として、θの値が約３０°となっているものとする。また、この場合、第１ダイクロイック層５２ａと第２ダイクロイック層５２ｂとの対称性により、入射面５１から入射した照明光ＥＬの第２ダイクロイック層５２ｂへの入射角の値もθの値に等しくなる。
【００２３】
偏光ビームスプリッタ３０から射出されたＳ偏光である照明光ＥＬは、照明光軸ＡＸに沿って、ダイクロイックプリズム５０の入射面５１に垂直に入射する。第１の分離層である第１ダイクロイック層５２ａは、照明光ＥＬの成分であるＲ光、Ｇ光及びＢ光の３色のうちＲ光（図中二重矢印）を反射して分離するとともに、Ｇ光及びＢ光を透過させる。一方、第２の分離層である第２ダイクロイック層５２ｂは、照明光ＥＬの成分のうちＢ光（図中三重矢印）を反射して分離するとともに、Ｇ光及びＲ光を透過させる。以上のように、色分離部５２は、第１ダイクロイック層５２ａによりＲ光を反射して分離し、第２ダイクロイック層５２ｂによりＢ光を反射して分離する。一方、色分離部５２において、照明光ＥＬの成分のうちＧ光（図中通常の矢印）については、第１ダイクロイック層５２ａ及び第２ダイクロイック層５２ｂのいずれについても透過させる。この結果、照明光ＥＬは、色分離部５２により、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光の３色に分離される。
【００２４】
ここで、照明光ＥＬは、Ｓ偏光である。従って、第１及び第２ダイクロイック層５２ａ、５２ｂでの各色光の反射・透過特性は良好なものとなっている。さらに、入射角θの値が比較的小さいことにより、各ダイクロイック層５２ａ、５２ｂによる色分離の特性についても良好なものとなっている。
【００２５】
第１ダイクロイック層５２ａにより反射されたＲ光は、入射角θの値が４５°未満（約３０°）に設定されていることにより、直接には液晶パネル４０ａに入射せず、入射面５１側に進行する。この場合、Ｒ光の入射面５１への入射角αの値は、入射角θの２倍の値となる。つまり、図２の場合、入射角の値は、約６０°になる。このように、Ｒ光の入射面５１への入射角は比較的大きな値となるため、角柱プリズム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄの屈折率を適宜調整すれば、Ｒ光を入射面５１の全反射領域５１ａにおいて全反射させることができる。全反射領域５１ａにおいて全反射されたＲ光は、第１の光射出端面５３ａに導かれ、光射出端面５３ａから射出されて、第１の変光変調装置である液晶パネル４０ａを照明する。このように、Ｒ光を全反射領域５１ａにおいて全反射させることで、Ｒ光の光路を折り曲げることができ、照明光ＥＬの入射側に配置されている偏光ビームスプリッタ３０等の光学部品（図１参照）への干渉を避けることができる。
【００２６】
また、ここで、Ｒ光は、光射出端面５３ａから垂直に射出されるべく、Ｒ光の進行方向に応じて光射出端面５３ａの角度が調整されている。より具体的には、四角柱プリズム５０ａの２つの側面に挟まれる角βの値が入射角θの２倍の値（つまり、図２の場合約６０°）となっている。これにより、全反射領域５１ａで全反射されたＲ光を、光射出端面５３ａから垂直に射出させることができる。なお、同様の角度調整は、光射出端面５３ｂについてもなされており、Ｂ光についても垂直に射出させることができる。また、三角柱プリズム５０ｃの側面は、入射面５１に対して平行であり、当該側面上に形成されている光射出端面５３ｃから透過光であるＧ光は垂直に射出される。
【００２７】
液晶パネル４０ａにおいて反射されたＲ光の変調光は、再び光射出端面５３ａに入射される。光射出端面５３ａに入射したＲ光は、元の光路を逆に進行する。つまり、Ｒ光は、図中の矢印ＲＰで示した光路を辿る。
【００２８】
同様に、Ｂ光は、矢印ＢＰで示した光路を辿り、Ｇ光は、矢印ＧＰ光路を辿る。即ち、第２ダイクロイック層５２ｂにより反射されて分離されたＢ光は、さらに、入射面５１の全反射領域５１ｂで全反射されて、第２の光射出端面５３ｂから垂直に射出され、液晶パネル４０ｂを照明する。液晶パネル４０ｂにおいて変調されたＢ光は、元の光路を逆に進行する。また、色分離部５２を透過したＧ光は、第３の光射出端面５３ｃから射出され、液晶パネル４０ｃを照明し、変調されて元の光路を逆に進行する。
【００２９】
以上のように進行した各液晶パネル４０ａ、４０ｂ、４０ｃからの各色の変調光は、図１で説明したように、ダイクロイックプリズム５０により合成される。
【００３０】
ここで、各液晶パネル４０ａ、４０ｂ、４０ｃで反射された各色光の偏光状態は、ダイクロイックプリズム５０での合成においても、Ｐ偏光とＳ偏光とを含むものとなっている。一般に、Ｐ偏光は、その反射・透過特性が入射角度に大きく依存し、入射角度が大きくなると反射・透過特性が著しく悪化する。しかし、この場合、第１及び第２ダイクロイック層５２ａ、５２ｂへの入射角度は、いずれも入射角θであり、４５°よりも小さなもの（約３０°）となっている。このように、入射角度を比較的小さな値とすることで偏光状態の違いによる角度依存性を小さくし、画像投影に必要な各色光のＰ偏光の色分離部５２での反射・透過特性を良好に保つことができる。従って、ダイクロイックプリズム５０での合成において、良好な状態のカラー画像による投影を行うための合成光が形成され、形成された合成光は、図１の偏光ビームスプリッタ３０を経て、投射レンズ６０により所望の拡大率で拡大されてスクリーン（不図示）上に投射される。
【００３１】
以上照明光の光路に沿って説明してきたように、本実施形態におけるプロジェクタ１００では、まず、ダイクロイックプリズム５０において、第１及び第２ダイクロイック層５２ａ、５２ｂへの入射角θが４５°未満の小さな角度で形成されていることで角度依存性を小さくしている。これにより、色分離の特性が良好なものとなっている。また、各色光（上記の場合Ｒ光及びＢ光）が、全反射領域５１ａ、５１ｂでの全反射により光路が折り曲げられる。これにより、照明光の入射側に配置されている光学部品への干渉を容易に避けることができ、各光学部品の配置の自由度を大きくすることができる。さらに、ダイクロイックプリズム５０での各色光の合成において、入射角度を小さな値とすることで偏光状態の違いによる角度依存性を小さくしている。これにより、画像投影に必要な各色光の反射・透過特性を良好に保つことができる。以上により、ダイクロイックプリズムでの偏光状態の違いによる角度依存性に起因する光損失を低減させながらもプロジェクタ１００の小型化が可能性となる。
【００３２】
図３は、上記実施形態の変形例について説明するための図である。本変形例のプロジェクタは、上記実施形態のダイクロイックプリズム５０を変形したものであり、特に説明しない部分は、上記実施形態のプロジェクタと同じである。
【００３３】
本変形例のダイクロイックプリズム１５０は、第３の光射出端面である光射出端面５３ｃに光路長調整プリズムＯＰを有している。つまり、この場合、色分離面５２を透過したＧ光の光路上に光路長調整プリズムＯＰが設置された状態となっている。特に、光路長調整プリズムＯＰとして、比較的屈折率の高い物質を用いることにより、Ｇ光の光路の実際の長さを短くすることができる。
【００３４】
なお、この発明は、上記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。
【００３５】
まず、上記実施形態では、第１及び第２ダイクロイック層５２ａ、５２ｂへの入射角度を約３０°としているが、本発明は、これに限らず、第１及び第２ダイクロイック層５２ａ、５２ｂでの反射・透過特性を良好に保ち、かつ、各色光の入射面５１での全反射が可能であれば種々の角度に設定可能である。
【００３６】
また、上記実施形態では、各光射出端面５３ａ、５３ｂからの色光が垂直に射出されるものとしているが、垂直以外の角度を有して射出されるものであってもよい。
【００３７】
また、上記実施形態では、各液晶パネル４０ａ、４０ｂ、４０ｃにおいて、ダイクロイックプリズム５０での分離により、Ｒ光を液晶パネル４０ａに、Ｂ光を液晶パネル４０ｂに、Ｇ光を液晶パネル４０ｃに照明しているが、各液晶パネル４０ａ、４０ｂ、４０ｃのいずれにどの色光を照明させるかは適宜変更可能であり、例えば真ん中の液晶パネル４０ｃをＢ光の変調に用いるように設計してもよい。また、用いる色光についてもＲ光、Ｇ光及びＢ光に限らず種々の色光を組み合わせることができる。
【００３８】
また、上記実施形態では、ダイクロイックプリズム５０において、３つの色光に分離し、これに応じて３つの液晶パネル４０ａ、４０ｂ、４０ｃを設けているが、ダイクロイックプリズム５０において、２つの色光に分離するものであっても構わない。例えば、図１等において、色分離部５２を透過する光を用いないものであってもよい。この場合、液晶パネル４０ｃを設けず、液晶パネル４０ａ、４０ｂの２つにより画像形成させるものとなる。また、液晶パネル４０ａ又は液晶パネル４０ｂのいずれかを設けない構成であってもよい。つまり、例えば液晶パネル４０ｂを設けないで、液晶パネル４０ａ、４０ｃで構成する態様も可能であり、この場合、併せて第２ダイクロイック層５２ｂも不要としてもよい。
【００３９】
また、上記実施形態において、光源装置１０では、ランプとして高圧水銀ランプ１１を用いているが、この他にも、光源装置１０に用いるランプとして、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等種々のものが考えられる。
【００４０】
また、上記実施形態のプロジェクタ１００では、光源装置１０からの光を複数の部分光束に分割するため、一対のフライアイレンズ２３ａ、２３ｂを用いていたが、この発明は、このようなフライアイレンズすなわちレンズアレイを用いないプロジェクタにも適用可能である。さらに、フライアイレンズ２３ａ、２３ｂをロッドインテグレータに置き換えることもできる。
【００４１】
また、上記プロジェクタ１００において、光源装置１０からの光を特定方向の偏光とする偏光変換素子２４を用いていたが、この発明は、このような偏光変換素子２４を用いないプロジェクタにも適用可能である。
【００４２】
また、プロジェクタとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面プロジェクタと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面プロジェクタとがあるが、図１に示すプロジェクタの構成は、いずれにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係るプロジェクタを説明する図である。
【図２】ダイクロイックプリズムの一例について説明する断面図である。
【図３】異なるダイクロイックプリズムの一例について説明する断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０…光源装置、  ２０…照明光学系、  ３０…偏光ビームスプリッタ、  ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ…液晶パネル、  ５０…ダイクロイックプリズム、  ５１…入射面、  ５１ａ，５１ｂ…全反射領域、  ５２…色分離部、  ５２ａ，５２ｂ…第１、第２ダイクロイック層、  ５３ａ，５３ｂ，５３ｃ…光射出端面、  ６０…投射レンズ、  １００…プロジェクタ、  ＯＰ…光路長調整プリズム
【図１】
2009047881.tif 000003
【図２】
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【図３】
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