JP2008083160A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】光の利用効率を高めることができ、製造コストを低減することができるプロジェクタの提供。
【解決手段】プロジェクタ１は、光源装置５１と、集光レンズ５３と、環状プリズム５４と、ロッドインテグレータ５５と、液晶ライトバルブ６１と、投射レンズ３とを備える。光源装置５１は、光を射出する。集光レンズ５３は、光源装置５１から射出された光を光源装置５１の発光部の共役点に収束する。環状プリズム５４は、集光レンズ５３の周辺部分にて集光される光を偏向し、ロッドインテグレータ５５の入射端面５５１に対する入射角を小さくする。ロッドインテグレータ５５は、集光レンズ５３により集光された光の面内強度を均一化する。液晶ライトバルブ６１は、ロッドインテグレータ５５により均一化された光を画像情報に応じて変調して光学像を形成する。投射レンズ３は、液晶ライトバルブ６１により形成された光学像を拡大投射する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクタに関する。

従来、光源から射出された光を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、当該光学像をスクリーンに拡大投射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の光源としては、高圧水銀ランプ等の放電光源が用いられてきたが、近年、環境問題の要請等から光電変換効率が高く、消費電力の少ないＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の固体光源を用いたプロジェクタが注目されている（例えば、特許文献１参照）。

このような固体光源を用いたプロジェクタでは、例えば、図４に示すように、固体光源を備えた光源装置５１から射出された光は、リレーレンズ５２を介して集光素子としての集光レンズ５３に入射して光源装置５１の発光部の共役点に収束し、ロッドインテグレータ５５の入射端面５５１から入射する。ロッドインテグレータ５５に入射した光は、ロッドインテグレータ５５により面内照度が均一化される。そして、光変調装置としての液晶ライトバルブ６１により、ロッドインテグレータ５５により面内照度が均一化された光を画像情報に応じて変調して光学像が形成される。
ここで、ロッドインテグレータ５５の入射端面５５１には、偏光変換素子５５４が設けられている。偏光変換素子５５４は、入射した光を略１種類の直線偏光に変換するものであり、偏光分離膜５５５と、反射ミラー５５６とを備えて構成される。偏光変換素子５５４にて偏光変換を行うには、偏光分離膜５５５に対して光を入射する必要がある。このため、集光レンズ５３の光軸と、偏光分離膜５５５の光学中心とが同じ位置となるように配置する。

特開２００５−１４８７０７号公報

しかしながら、集光レンズ５３として球面レンズを用いて光源装置５１から射出された光を集光する場合には、集光レンズ５３の周辺部分に入射する光Ｃは、球面収差の影響を受けるため、集光レンズ５３の中央部分に入射する光Ｄの収束点よりも集光レンズ５３に近い位置を通過することとなる。
したがって、このような集光レンズ５３の周辺部分に入射する光は、ロッドインテグレータ５５の入射端面５５１に対する入射角αが大きくなり、偏光分離膜５５５に入射することができないため、入射端面５５１から漏れる光量が多くなり、光源装置５１から射出される光の利用効率が低下するという問題があった。
また、このような集光レンズ５３の球面収差を補正する方法としては、非球面レンズを用いる方法が考えられる。しかしながら、非球面レンズは、球面レンズと比較して高価な部品であり、プロジェクタの製造コストが増大するという問題がある。

本発明の目的は、光の利用効率を高めることができ、製造コストを低減することができるプロジェクタを提供することにある。

本発明のプロジェクタは、光を射出する発光面を有する固体光源と、前記固体光源から射出される光を集光する集光素子と、透光性材料からなる断面矩形状の棒状体から構成され、当該棒状体の一方の端面とされ、前記集光素子により集光される光が入射する入射端面と、当該棒状体の側面とされ、前記入射端面から入射した光に内部で反射を繰り返させる複数の反射面と、当該棒状体の他方の端面とされ、前記複数の反射面にて反射した光を外部に射出する射出端面とを備えるロッドインテグレータと、前記ロッドインテグレータから射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置とを備え、前記固体光源、及び前記ロッドインテグレータの間には、前記入射端面に対して、前記集光素子の周辺部分にて集光される光の入射角を小さくするように偏向させる光路偏向手段が設けられることを特徴とする。

このような構成によれば、固体光源、及びロッドインテグレータの間に光路偏向手段が設けられているので、集光素子の周辺部分にて集光される光が光路偏向手段により偏向される。これにより、ロッドインテグレータの入射端面に対する入射角を小さくすることができるため、入射端面から漏れる光量を少なくすることができ、光源装置から射出される光の利用効率を高めることができる。
また、集光素子として球面レンズを用いることができるから、非球面レンズを用いて球面収差を補正する方法と比較して製造コストを低減することができる。

本発明では、前記光路偏向手段は、前記集光素子の周縁に沿って環状に形成され、環の外側から内側に向かって次第に幅狭になる楔状の断面を有する環状プリズムから構成されることを採用することができる。
このような構成によれば、集光素子の周辺部分にて集光される光が環状プリズムにより集光素子の全周にわたり偏向される。これにより、ロッドインテグレータの入射端面に対する入射角を小さくすることができるため、入射端面から漏れる光量を少なくすることができ、光源装置から射出される光の利用効率を高めることができる。

本発明では、前記光路偏向手段は、前記集光素子の外周部分に、前記ロッドインテグレータの矩形断面の各長辺に沿って延びる一対の帯状プリズムから構成され、各プリズムは外側から内側に向かって次第に幅狭になる楔状の断面を有することを採用することができる。
このような構成によれば、集光素子の周辺部分にて集光される光のうち、ロッドインテグレータの矩形断面の各長辺側から入射する光が光路偏向手段により偏向される。これにより、ロッドインテグレータの入射端面に対する入射角を小さくすることができるため、入射端面から漏れる光量を少なくすることができ、光源装置から射出される光の利用効率を高めることができる。
また、帯状プリズムは、前述した環状プリズムと比較して形状が単純なので、切削などにより簡単に製造することができ、さらに製造コストを低減することができる。

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〕
（１）プロジェクタ１の全体構成
図１は、本実施形態に係るプロジェクタ１の構成を示す模式図である。
本実施形態のプロジェクタ１は、光源から射出された光を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、当該光学像を投射レンズ３により拡大投射するものである。このプロジェクタ１は、図１に示すように、画像情報に応じた光学像を形成する光学ユニット４と、形成された光学像を拡大投射する投射レンズ３と、これらを内部に収納する外装筺体２とを備えて構成されている。

なお、図１において、図示は省略するが、外装筺体２内において、投射レンズ３および光学ユニット４以外の空間には、プロジェクタ１内部を冷却する冷却ファン等で構成される冷却ユニット、プロジェクタ１内部の各構成部材に電力を供給する電源ユニット、およびプロジェクタ１全体を制御する制御ユニット等が配置されるものとする。

外装筺体２は、合成樹脂から構成され、図１に示すように、投射レンズ３および光学ユニット４等を内部に収納配置する全体略直方体状に形成されている。なお、外装筺体２は、合成樹脂等に限らず、その他の材料にて形成してもよく、たとえば、金属等により構成してもよい。
投射レンズ３は、光学ユニット４にて形成された光学像（カラー画像）を、図示しないスクリーン上に拡大投射する投射光学装置である。この投射レンズ３は、筒状の鏡筒内に複数のレンズが収納された組レンズとして構成されている。

光学ユニット４は、制御ユニットによる制御の下、光源から射出された光を画像情報に応じて変調して、投射画像を形成するものである。この光学ユニット４は、図１に示すように、インテグレータ照明光学系５（５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ）と、液晶ライトバルブ６１（６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂ）、及びクロスダイクロイックプリズム６２を一体化した光学装置６とに機能的に大別される。

インテグレータ照明光学系５は、後述する光学装置６を構成する液晶ライトバルブ６１の画像形成領域を均一に照明する照明光学系である。図１に示すように、これらインテグレータ照明光学系５（赤色光を射出する照明光学系を５Ｒ，緑色光を射出する照明光学系を５Ｇ，青色光を射出する照明光学系を５Ｂとする）は、それぞれ、クロスダイクロイックプリズム６２の側面位置に配置され、液晶ライトバルブ６１に対して面内照度が均一化された光を射出するものである。なお、インテグレータ照明光学系５については後に詳述する。

光学装置６は、入射された光を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成する。この光学装置６は、インテグレータ照明光学系５からの各色光が入射される光変調装置としての３つの液晶ライトバルブ６１（赤色光用のライトバルブを６１Ｒ，緑色光用の液晶ライトバルブを６１Ｇ，青色光用のライトバルブを６１Ｂとする）と、色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム６２とを備えている。

各液晶ライトバルブ６１は、図示を略すが、照明光軸方向から順に、入射側偏光板、液晶パネルおよび射出側偏光板を含んで構成される。この液晶パネルは、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として用いたものであり、対向配置される一対の透明基板内に電気光学物質としての液晶が密封封入されている。そして、これら液晶パネルは、光入射側に設けられた入射側偏光板を介して入射する光を画像情報に応じて変調し、光射出側に設けられた射出側偏光板を介して射出する。

ここで、入射側偏光板は、一定方向に振動する偏光（本実施形態ではＰ偏光）のみを透過させ、その他の光（本実施形態ではＳ偏光）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、射出側偏光板も、入射側偏光板と略同様に構成され、液晶パネルから射出された
光のうち、所定方向の偏光のみ透過させ、その他の光を吸収する。ただし、透過させる偏光の振動方向は、本実施形態では、入射側偏光板を透過する偏光の振動方向に対して直交するように設定されており、射出側偏光板は、Ｓ偏光のみを透過させ、Ｐ偏光を吸収する。

クロスダイクロイックプリズム６２は、各液晶ライトバルブ６１の射出側偏光板から射出され各色光毎に変調された色画像を、合成してカラー画像を形成するものであり、液晶ライトバルブ６１と一体化されている。このクロスダイクロイックプリズム６２には、赤色光を反射する反射部材である誘電体多層膜６２１Ｒと、青色光を反射する反射部材である誘電体多層膜６２１Ｂとが、４つの直角プリズムの界面に沿って略Ｘ字状に設けられている。これらの誘電体多層膜６２１（６２１Ｒ、６２１Ｂ）によって赤色光および青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成され、投射レンズ３から図示しないスクリーン上に拡大投射される。

（２）インテグレータ照明光学系５の構成
インテグレータ照明光学系５は、図２に示すように、光源装置５１（５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂ）、リレーレンズ５２、集光レンズ５３、環状プリズム５４、及びロッドインテグレータ５５を備えて構成されている。

光源装置５１（赤色光を射出する光源装置を５１Ｒ，緑色光を射出する光源装置を５１Ｇ，青色光を射出する光源装置を５１Ｂとする）は、各色光を射出する固体光源としてのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）である。
なお、ＬＥＤは、順方向に電圧を加えた際に発光面から放射状の光を射出する半導体素子であり、発光面から射出する光の色は、ＬＥＤを形成する材料により異なる。

リレーレンズ５２は、入射面が平坦とされ、射出面が球面の一部として構成されるレンズであり、光源装置５１と、集光レンズ５３の間に配置され、光源装置５１から射出される各色光を偏向して集光レンズ５３に入射させるものである。
集光素子としての集光レンズ５３は、入射面、及び射出面が球面の一部として構成される球面レンズであり、リレーレンズ５２の光路後段に配置される。
光源装置５１から射出された光は、リレーレンズ５２と集光レンズ５３とにより光源装置５１の発光部の共役点に収束される。

光路偏向手段としての環状プリズム５４は、集光レンズ５３の周縁に沿って環状に形成されたプリズムであり、集光レンズ５３の光路後段に配置される。環状プリズム５４は、図２中斜線で示されるように、入射面が集光レンズ５３の射出面に倣うように傾斜し、射出面が照明光軸に直交する面に沿った形状とされている。したがって、環状プリズム５４は、入射面から入射した光を偏向して射出面から射出することができる。

ロッドインテグレータ５５は、集光レンズ５３、及び液晶ライトバルブ６１の間に配置され、ガラス等の透光性材料からなる断面矩形状の棒状体から構成される。ロッドインテグレータ５５は、入射端面５５１と、複数の反射面５５２と、射出端面５５３とを備える。
入射端面５５１は、集光レンズ５３により集光される光が入射するものであり、偏光変換素子５５４が設けられる。
反射面５５２は、入射端面５５１から入射した光に内部で反射を繰り返させることにより面内照度を均一化する。
射出端面５５３は、複数の反射面５５２にて面内照度が均一化された光を外部に射出する。

偏光変換素子５５４は、ロッドインテグレータ５５の入射端面５５１に設けられ、入射した光を略１種類の直線偏光に変換するものであり、偏光分離膜５５５と、反射ミラー５５６とを備えて構成される。
偏光分離膜５５５、及び反射ミラー５５６は、ロッドインテグレータ５５の入射端面５５１に対して略４５度の角度で配置され、ロッドインテグレータ５５の入射端面５５１側から見たときに、それぞれが入射端面５５１の略半分を覆うように配置される。
偏光を変調するタイプの液晶ライトバルブを用いたプロジェクタでは、１種類の直線偏光しか利用できないため、ランダムな偏光を発する光源装置５１からの光の略半分を利用できない。このため、偏光変換素子５５４を用いることで、光源装置５１から射出される光を略１種類の直線偏光に変換して光の利用効率を高めている。

偏光分離膜５５５は、一定方向に振動する偏光（本実施形態ではＰ偏光）のみを透過させ、その他の光（本実施形態ではＳ偏光）を反射して分離する。
反射ミラー５５６は、偏光分離膜５５５で分離された偏光のうち、反射された偏光を反射する。また、反射ミラー５５６で反射された偏光は、図示しない位相差板によって偏光分離膜５５５を透過する偏光と同じ偏光（本実施形態ではＰ偏光）に変換されて射出される。
したがって、偏光変換素子５５４において、偏光変換を行うには、偏光分離膜５５５に対して光を入射する必要がある。このため、集光レンズ５３の光軸と、偏光分離膜５５５の光学中心とが同じ位置となるように配置する。

すなわち、インテグレータ照明光学系５は、光源装置５１のＬＥＤに電圧を加えることにより、ＬＥＤの発光面から放射状の光を射出させる。そして、光源装置５１から射出される光は、リレーレンズ５２を介して集光レンズ５３に入射する。ここで、集光レンズ５３の周辺部分にて集光される光のうち、集光レンズ５３の周辺部分に入射した光Ａは、環状プリズム５４に入射し、環状プリズム５４により、ロッドインテグレータ５５の入射端面５５１に対する入射角αを小さくするように偏向され、偏光変換素子５５４の偏光分離膜５５５に入射する。

一方、集光レンズ５３の中央部分に入射した光Ｂは、そのまま通過し、同様に偏光変換素子５５４の偏光分離膜５５５に入射する。偏光変換素子５５４に入射した光は、略１種類の直線偏光に変換され、ロッドインテグレータ５５の入射端面５５１から入射する。ロッドインテグレータ５５に入射した光は、反射面５５２にて反射を繰り返すことにより、面内照度が均一化され、ロッドインテグレータ５５の射出端面５５２から射出される。射出端面５５３から射出された光は、液晶ライトバルブ６１の画像形成領域に重畳され、これにより液晶ライトバルブ６１の画像形成領域は均一な照度で照明される。

なお、本実施形態においては、液晶ライトバルブ６１がハイビジョン規格に準じた１６：９の縦横比の画像形成領域に設定され、ロッドインテグレータ５５の矩形断面の形状も１６：９の縦横比に設定されている。
ここで、偏光分離膜５５５、及び反射ミラー５５６は、ロッドインテグレータ５５の入射端面５５１に対して略４５度の角度で配置され、ロッドインテグレータ５５の入射端面５５１側から見たときに、それぞれが入射端面５５１の略半分を覆うように配置されるため、集光レンズ５３により集光される光は、偏光分離膜５５５が配置される縦横比が８：９の部分に入射させる必要があるが、縦横比が略同じであるので、光路偏向手段としては、集光レンズ５３の全周にわたり偏向する環状プリズム５４を採用することが好ましい。

本実施形態に係るプロジェクタ１によれば、次のような効果がある。
（１）光源装置５１、及びロッドインテグレータ５５の間に、環状プリズム５４が設けられているので、集光レンズ５３の周辺部分にて集光される光が環状プリズム５４により集光レンズ５３の全周にわたり偏向される。これにより、ロッドインテグレータ５５の入射端面５５１に対する入射角αを小さくすることができるため、入射端面５５１から漏れる光量を少なくすることができ、光源装置５１から射出される光の利用効率を高めることができる。
（２）集光レンズ５３には、球面レンズを用いているから、非球面レンズを用いて球面収差を補正する方法と比較して製造コストを低減することができる。

〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態に係るプロジェクタ１Ａについて説明する。
なお、以下の説明では、既に説明した部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
前記第１実施形態に係るプロジェクタ１では、光路偏向手段として、環状プリズム５４を採用していた。
これに対して、本実施形態に係るプロジェクタ１Ａでは、図３に示すように、光路偏向手段として、一対の帯状プリズム５７Ａ，５７Ｂを採用している点で異なる。

また、前記第１実施形態に係るプロジェクタ１では、液晶ライトバルブ６１により光源装置５１から射出される光を画像情報に応じて変調して光学像を形成していた。
これに対して、本実施形態に係るプロジェクタ１Ａでは、図３に示すように、重畳レンズ５６と、ＤＭＤ６３とを備えることにより、光源装置５１から射出される光を画像情報に応じて変調して光学像を形成している点で異なる。また、ＤＭＤ６３は、液晶ライトバルブ６１とは異なり、いずれの方向に振動する偏光であっても利用することができるため、前記第１実施形態のようにロッドインテグレータ５５の入射端面５５１に偏光変換素子が設けられていない点で異なる。
また、前記第１実施形態に係るプロジェクタ１では、クロスダイクロイックプリズム６２は、液晶ライトバルブ６１の光路後段に配置されていた。
これに対して、本実施形態に係るプロジェクタ１Ａでは、図３に示すように、リレーレンズ５２の光路後段に配置されている点で異なる。

光路偏向手段としての帯状プリズム５７Ａ，５７Ｂは、集光レンズ５３の外周部分に、ロッドインテグレータ５５の矩形断面の各長辺に沿って延びる帯状のプリズムであり、集光レンズ５３の光路後段に配置される。帯状プリズム５７Ａ，５７Ｂは、図２中斜線で示されるように、入射面が集光レンズ５３の射出面に倣うように傾斜し、射出面が照明光軸に直交する面に沿った形状とされている。したがって、帯状プリズム５７Ａ，５７Ｂに入射した光は、ロッドインテグレータ５５の入射端面５５１に対する入射角を小さくするように偏向する。

ＤＭＤ６３は、入射光を反射する多数のマイクロミラーを有し、前述した制御ユニットからの駆動信号に応じて入射光の反射方向をマイクロミラーの傾きを変える（オン／オフ）ことにより、光源装置５１から射出される光を画像情報に応じて変調して光学像を形成する。
例えば、このＤＭＤ６３は、ＣＭＯＳウェハープロセスを基にマイクロマシン技術により半導体チップ上に多数の可動マイクロミラーを集積して構成される。この可動マイクロミラーは、対角軸を中心に回転し、２つの所定角度（±θ）に傾斜した双安定状態をとる。この２つの状態間で４θの大きな光偏向角が得られ、Ｓ／Ｎ（Ｓｉｎｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ）比の良好な光スイッチングを実施することができる。

そして、ＤＭＤ６３に入射する光のうち、＋２θ方向に偏向される光（可動マイクロミラーがオン状態の時）は、投射レンズ３により拡大投射され、−２θ方向に偏向される光（可動マイクロミラーがオフ状態の時）は、不要光として、図示しない光吸収部材により吸収される。
なお、このＤＭＤ６３は、例えば、ディジタル・マイクロミラー・デバイス（テキサス・インスツルメント社の商標）を採用できる。

制御ユニットは、ＤＭＤ６３に駆動信号を送信し、ＲＧＢ各色の画像情報に応じて可動マイクロミラーのオン／オフを実施する。また制御ユニットは、光源装置５１Ｂ，５１Ｇ，５１Ｒに駆動信号を送信し、ＤＭＤ６３の駆動と同期してＲＧＢの各色光を時分割で射出する。結果として、ＤＭＤ６３からＲＧＢの光学像が形成され、これら各光学像が時間的に混合されてカラー画像が形成される。

すなわち、プロジェクタ１Ａにおいて、光源装置５１から射出された光は、リレーレンズ５２を介してクロスダイクロイックプリズム６２に入射し、クロスダイクロイックプリズム６２から射出された光は、集光レンズ５３に入射して光源装置５１の発光部の共役点に収束する。ここで、集光レンズ５３の周辺部分にて集光される光のうち、ロッドインテグレータ５５の矩形断面の各長辺側から入射する光は、帯状プリズム５７Ａ，５７Ｂに入射し、帯状プリズム５７Ａ，５７Ｂによりロッドインテグレータ５５の入射端面５５１に対する入射角を小さくするように偏向され、ロッドインテグレータ５５の入射端面５５１に入射する。

一方、ロッドインテグレータ５５の矩形断面の各短辺側から入射する光は、そのまま通過し、同様にロッドインテグレータ５５の入射端面５５１に入射する。ロッドインテグレータ５５に入射した光は、ロッドインテグレータ５５により面内照度が均一化される。ロッドインテグレータ５５により面内照度が均一化された光は、重畳レンズ５６によりＤＭＤ６３の画像形成領域に重畳される。そして、ＤＭＤ６３は、重畳レンズ５６により重畳された光を画像情報に応じて変調して光学像が形成され、投射レンズ３から図示しないスクリーン上に拡大投射される。

なお、本実施形態においては、液晶ライトバルブ６１がハイビジョン規格に準じた１６：９の縦横比の画像形成領域に設定され、ロッドインテグレータ５５の矩形断面の形状も１６：９の縦横比に設定されている。
ここで、ＤＭＤ６３の場合、液晶ライトバルブ６１とは異なり、いずれの方向に振動する偏光であっても利用することができるため、偏光変換素子を備える必要がない。したがって、集光レンズ５３により集光される光は、ロッドインテグレータ５５の縦横比が１６：９の入射端面５５１に入射させればよいので、光路偏向手段としては、ロッドインテグレータ５５の矩形断面の長辺に沿って延びる一対の帯状プリズム５７Ａ，５７Ｂを採用することが好ましい。

このような本実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用、効果を得ることができる他、以下の作用、効果を奏することができる。
すなわち、光源装置５１、及びロッドインテグレータ５５の間に、帯状プリズム５７Ａ，５７Ｂが設けられているので、集光レンズ５３の周辺部分にて集光される光のうち、ロッドインテグレータ５５の矩形断面の各長辺側から入射する光が帯状プリズム５７Ａ，５７Ｂにより偏向される。これにより、ロッドインテグレータ５５の入射端面５５１に対する入射角を小さくすることができるため、入射端面５５１から漏れる光量を少なくすることができ、光源装置５１から射出される光の利用効率を高めることができる。
また、帯状プリズム５７Ａ，５７Ｂは、環状プリズム５４と比較して形状が単純なので、切削などにより簡単に製造することができ、さらに製造コストを低減することができる。

〔実施形態の変形〕
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、固体光源として、ＬＥＤを採用したが、例えば、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を採用してもよい。
なお、固体光源としてＬＤを採用した場合、ＬＤから射出される光は、略１種類の直線偏光を有するコヒーレント光であるため、前記第１実施形態においてもロッドインテグレータに偏光変換素子を設ける必要がない。したがって、光変調装置として偏光を変調するタイプの液晶ライトバルブを用いたプロジェクタにおいても光路偏向手段としてロッドインテグレータの矩形断面の長辺に沿って延びる一対の帯状プリズムを採用することができる。

また、前記各実施形態では、環状プリズム５４、または帯状プリズム５７Ａ，５７Ｂにより集光素子の周辺部分にて集光される光を偏向していたが、他の形状のプリズムであってもよく、さらには、他の光学素子であってもよい。要するに、ロッドインテグレータ５５の入射端面５５１に対して、集光素子の周辺部分にて集光される光の入射角を小さくし光源装置５１の発光部の共役点を通過させることができればよい。
また、前記各実施形態では、光路偏向手段としての環状プリズム５４、または帯状プリズム５７Ａ、５７Ｂを集光レンズ５３の光射出側に配置していたが、光源装置５１とリレーレンズ５２との間、またはリレーレンズ５２と集光レンズ５３との間に光路偏向手段を配置してもよい。要するに、ロッドインテグレータ５５の入射端面５５１に対して、集光素子の周辺部分にて集光される光の入射角を小さくし光源装置５１の発光部の共役点を通過させることができればよい。
また、前記各実施形態では、光変調装置として液晶ライトバルブ６１、またはＤＭＤ６３を備えたプロジェクタ１，１Ａを例示したが、入射光を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置であれば、他の構成の光変調装置を採用してもよい。
前記各実施形態では、スクリーンを観察する方向から画像投射を行うフロントタイプのプロジェクタ１，１Ａのみを例示したが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から画像投射を行うリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。

また、前記第１実施形態では、偏光変換素子５５４と、ロッドインテグレータ５５とにより、光源装置５１から射出された光の偏光を変換し、面内照度を均一化していたが、これらを一体化したリサイクル型の偏光変換ロッドインテグレータを採用してもよい。なお、リサイクル型の偏光変換ロッドインテグレータは、偏光変換素子と、ロッドインテグレータとを備えた構成と比較して光の利用効率が低下するため、偏光変換素子と、ロッドインテグレータとを備えた構成が好適である。
また、前記第２実施形態では、集光レンズ５３は、クロスダイクロイックプリズム６２の光路後段に配置されていたが、クロスダイクロイックプリズム６２の光路前段に配置してもよい。なお、この場合には、光路偏向手段は、インテグレータ照明光学系５Ｒ、インテグレータ照明光学系５Ｇ、インテグレータ照明光学系５Ｂにおける各集光レンズ５３の光路後段の三箇所に配置する必要がある。

本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す図である。 同インテグレータ照明光学系の概略構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るプロジェクタの光学ユニットの概略構成を示す図である。 従来のインテグレータ照明光学系の概略構成を示す図である。

符号の説明

１…プロジェクタ、１Ａ…プロジェクタ、３…投射レンズ、４…光学ユニット、５…インテグレータ照明光学系、６…光学装置、５１…光源装置、５３…集光レンズ、５４…環状プリズム、５５…ロッドインテグレータ、５７Ａ…帯状プリズム、５７Ｂ…帯状プリズム、６１…液晶ライトバルブ。

Claims (3)

1. 光を射出する発光面を有する固体光源と、
   前記固体光源から射出される光を集光する集光素子と、
   透光性材料からなる断面矩形状の棒状体から構成され、当該棒状体の一方の端面とされ、前記集光素子により集光される光が入射する入射端面と、当該棒状体の側面とされ、前記入射端面から入射した光に内部で反射を繰り返させる複数の反射面と、当該棒状体の他方の端面とされ、前記複数の反射面にて反射した光を外部に射出する射出端面とを備えるロッドインテグレータと、
   前記ロッドインテグレータから射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
   前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置とを備え、
   前記固体光源、及び前記ロッドインテグレータの間には、前記入射端面に対して、前記集光素子の周辺部分にて集光される光の入射角を小さくするように偏向させる光路偏向手段が設けられることを特徴とするプロジェクタ。
2. 請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
   前記光路偏向手段は、前記集光素子の周縁に沿って環状に形成され、環の外側から内側に向かって次第に幅狭になる楔状の断面を有する環状プリズムから構成されることを特徴とするプロジェクタ。
3. 請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
   前記光路偏向手段は、前記集光素子の外周部分に、前記ロッドインテグレータの矩形断面の各長辺に沿って延びる一対の帯状プリズムから構成され、各帯状プリズムは外側から内側に向かって次第に幅狭になる楔状の断面を有することを特徴とするプロジェクタ。

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