JP2008145626A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】投写画像の明るさが低下するのを抑制することが可能で、かつ、従来よりも小型で安価なプロジェクタを提供する。
【解決手段】照明装置と、色分離導光光学系と、液晶装置４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒと、クロスダイクロイックプリズムと、投写光学系と、ダイクロイックミラー２１０と反射ミラー２３０との間の光路に配置され、液晶装置４００Ｂの画像形成領域に照射される光の照明領域の大きさを調整可能な第１のレンズ１６０と、ダイクロイックミラー２１０とダイクロイックミラー２２０との間の光路に配置され、液晶装置４００Ｇ，４００Ｒの画像形成領域に照射される光の照明領域の大きさを調整可能な第２のレンズ１７０とを備えるプロジェクタ１０００。第１のレンズ１６０及び第２のレンズ１７０は、同一形状でかつ一方の面の形状と他方の面の形状とが異なるレンズからなり、光の進行方向に対するレンズの向きが逆となるように配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクタに関する。

一般に、プロジェクタにおいては、電気光学変調装置の画像形成領域を正確に照明できないと、投写面に投射される投写画像の明るさが低下してしまったり投写画像の縁に影ができてしまったりする。このため、照明装置や色分離導光光学系における光学要素自体の寸法誤差や取付け精度等を考慮して、画像形成領域に照射される光の照明領域には、その周囲に一定の照明マージンを設けている。そして、電気光学変調装置の画像形成領域が照明マージンも含めた照明領域の範囲内に確実に入るように設計を行っている。

ところで、このような照明マージン量は、なるべく少ない方が好ましい。なぜなら、照明マージンの量も含めた照明領域の大きさが画像形成領域に対して必要以上に大きくなると、その分画像形成領域における照度が低下してしまい、投写面に投写される投写画像の明るさが低下してしまうからである。照明マージンの量をなるべく少なくするには、画像形成領域に対する照明領域の大きさを調整する必要がある。

そこで、特許文献１には、画像形成領域に対する照明領域の大きさを調整することが可能なプロジェクタとして、電気光学変調装置の画像形成領域に照射される光の照明領域の大きさを調整可能な第１のレンズ及び第２のレンズと、第１のレンズ及び第２のレンズの配置位置を調整する機能を有する第１のレンズ位置調整装置及び第２のレンズ位置調整装置とを備えるプロジェクタが開示されている。各レンズ位置調整装置は、光軸（ｚ軸）、光軸に直交する第１の軸（ｘ軸）並びに光軸及び第１の軸に直交する第２の軸（ｙ軸）の３軸に沿って、各レンズの配置位置を調整することが可能である。

特許文献１に開示された従来のプロジェクタによれば、第１のレンズ及び第２のレンズの配置位置をそれぞれ３軸に沿って調整することができるため、各電気光学変調装置の画像形成領域に照射される照明領域の大きさ（及び位置）を調整することが可能となる。その結果、照明マージンの量を少なくすることができ、投写画像の明るさが低下するのを抑制することが可能となる。

特開２００２−９０８８５号公報

しかしながら、従来のプロジェクタにおいては、レンズ位置調整装置を備えることにより、装置が大型化するという問題がある。また、レンズ位置調整装置を備えることに起因して組立効率が低下してしまい、製造コストが高くなるという問題がある。

ところで、レンズ位置調整装置を用いずに、第１のレンズ及び第２のレンズとして形状の異なるレンズを用いることが考えられる。この場合、第１のレンズ及び第２のレンズを用いることによって各電気光学変調装置の画像形成領域に照射される照明領域の大きさを調整することが可能となるため、照明マージンの量を少なくすることができ、投写画像の明るさが低下するのを抑制することが可能となる。
しかしながら、この場合には第１のレンズ及び第２のレンズとして形状の異なるレンズを準備することが必要となることから、製造コストを低減するのが容易ではなくなる。

そこで、本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、投写画像の明るさが低下するのを抑制することが可能で、かつ、従来よりも小型で安価なプロジェクタを提供することを目的とする。

本発明のプロジェクタは、照明光束を射出する照明装置と、前記照明装置からの前記照明光束を第１の色光と第１の色光以外の他の色光とに分離する色分離素子を有し、前記照明装置からの前記照明光束を前記第１の色光及び前記他の色光に分離して被照明領域に導光する色分離導光光学系と、画像情報に応じて前記色分離導光光学系によって導光された前記第１の色光を変調する第１の色光用の電気光学変調装置及び画像情報に応じて前記色分離導光光学系によって導光された前記他の色光を変調する他の色光用の電気光学変調装置と、前記第１の色光用の電気光学変調装置及び前記他の色光用の電気光学変調装置によって変調された各色光を合成する色合成光学系と、前記色合成光学系によって合成された光を投写する投写光学系と、前記色分離素子と前記第１の色光用の電気光学変調装置との間の光路に配置され、前記第１の色光用の電気光学変調装置の画像形成領域に照射される光の照明領域の大きさを調整可能な第１のレンズと、前記色分離素子と前記他の色光用の電気光学変調装置との間の光路に配置され、前記他の色光用の電気光学変調装置の画像形成領域に照射される光の照明領域の大きさを調整可能な第２のレンズとを備え、前記第１のレンズ及び前記第２のレンズは、同一形状でかつ一方の面の形状と他方の面の形状とが異なるレンズからなり、前記第１のレンズ及び前記第２のレンズは、光の進行方向に対するレンズの向きが逆となるように配置されていることを特徴とする。

上述のように構成された第１のレンズ及び第２のレンズについて、光の進行方向に対するレンズの向きを同じにして配置した場合には、第１のレンズの焦点位置と第２のレンズの焦点位置とは同じ位置になるが、光の進行方向に対するレンズの向きを逆にして配置した場合には、第１のレンズの焦点位置と第２のレンズの焦点位置とは異なる位置となる。

このため、本発明のプロジェクタによれば、同一形状からなる第１のレンズ及び第２のレンズについて、光の進行方向に対するレンズの向きが逆となるように配置されているため、第１の色光用の電気光学変調装置及び他の色光用の電気光学変調装置の画像形成領域に照射される照明領域の大きさを調整することが可能となる。その結果、照明マージンの量を少なくすることができ、投写画像の明るさが低下するのを抑制することが可能となる。

また、本発明のプロジェクタによれば、レンズ位置調整装置を必要としないため、従来のプロジェクタの場合のように装置が大型化することもない。また、レンズ位置調整装置を備えることに起因した組立効率の低下を抑制することが可能となるため、製造コストが高くなることもない。

また、本発明のプロジェクタによれば、第１のレンズ及び第２のレンズとして同一形状のレンズを準備すればよいため、製造コストを低減するのが可能となる。

したがって、本発明のプロジェクタは、投写画像の明るさが低下するのを抑制することが可能で、かつ、従来よりも小型で安価なプロジェクタとなる。

本発明のプロジェクタにおいては、前記第１のレンズ及び前記第２のレンズは、ともに片面が平面形状からなることが好ましい。

このように構成することにより、レンズを製造する際の製造コストを低減することができるため、さらに安価なプロジェクタを実現することが可能となる。

本発明のプロジェクタにおいては、前記第１のレンズ及び前記第２のレンズのうち相対的に長い波長の色光が通過する光路に配置されるレンズは、当該レンズにおける曲率の絶対値の大きい方の面が光入射面となり曲率の絶対値の小さい方の面が光射出面となるように配置され、前記第１のレンズ及び前記第２のレンズのうち相対的に短い波長の色光が通過する光路に配置されるレンズは、当該レンズにおける曲率の絶対値の大きい方の面が光射出面となり曲率の絶対値の小さい方の面が光入射面となるように配置されていることが好ましい。

一般に、レンズの屈折率には波長分散特性が存在し、相対的に長い波長の色光は、相対的に短い波長の色光よりも屈折しにくいため、第１のレンズの向きと第２のレンズの向きとを同じにして配置すると、相対的に長い波長の色光が入射する場合と相対的に短い波長の色光が入射する場合とで、画像形成領域に照射される光の照明領域の大きさが異なることになり易い。

しかしながら、本発明のプロジェクタによれば、上記のように第１のレンズ及び第２のレンズを配置することによって、相対的に長い波長の色光はレンズの光入射面においてより大きな屈折力を受け、相対的に短い波長の色光はレンズの光射出面においてより大きな屈折力を受けるため、上述した屈折のしにくさが補償され、相対的に長い波長の色光が入射する場合と相対的に短い波長の色光が入射する場合とで、画像形成領域に照射される光の照明領域の大きさを同じにすることが可能となる。
その結果、各色光に対応する電気光学変調装置の画像形成領域に照射される照明領域の大きさをほぼ同じ大きさに調整することが可能となるため、色光ごとの照明状態が均一となり、色むらが低減して色再現性が向上する。

本発明のプロジェクタにおいては、前記色分離導光光学系は、前記色分離素子によって分離された前記他の色光を第２の色光及び第３の色光に分離する第２の色分離素子と、前記第２の色分離素子によって分離された前記第３の色光を被照明領域に導光するリレーレンズとをさらに有し、前記他の色光用の電気光学変調装置として、前記第２の色分離素子によって分離された前記第２の色光を変調する第２の色光用の電気光学変調装置と、前記第２の色分離素子によって分離され前記リレーレンズによって導光された前記第３の色光を変調する第３の色光用の電気光学変調装置とを備え、少なくとも光軸に沿って前記リレーレンズの配置位置を調整する機能を有するリレーレンズ位置調整装置をさらに備えることが好ましい。

このように構成することにより、リレーレンズの配置位置を光軸に沿って調整することができるため、第３の色光用の電気光学変調装置の画像形成領域に照射される照明領域の大きさを調整することが可能となる。このため、第１のレンズ及び第２のレンズによって第１の色光用の電気光学変調装置の画像形成領域に照射される光の照明領域の大きさと第２の色光用の電気光学変調装置及び第３の色光用の電気光学変調装置の画像形成領域に照射される光の照明領域の大きさとを調整し、リレーレンズ位置調整装置によって第２の色光用の電気光学変調装置の画像形成領域に照射される光の照明領域の大きさと第３の色光用の電気光学変調装置の画像形成領域に照射される光の照明領域の大きさとを調整することにより、第１の色光用の電気光学変調装置〜第３の色光用の電気光学変調装置のすべてについて、照明マージンの量を少なくすることができ、投写画像の明るさが低下するのを抑制することが可能となる。また、３つの色光においてほぼ同じ大きさの照明領域が形成されることとなるため、色光ごとの照明状態が均一となり、色むらが低減して色再現性が向上する。

以下、本発明のプロジェクタについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。

［実施形態１］
図１は、実施形態１に係るプロジェクタ１０００の光学系を示す図である。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００は、図１に示すように、照明装置１００と、照明装置１００からの照明光束を青色光（第１の色光）、緑色光（第２の色光）及び赤色光（第３の色光）の３つの色光に分離して被照明領域に導光する色分離導光光学系２００と、色分離導光光学系２００で分離された３つの色光のそれぞれを画像情報に応じて変調する第１の色光用の電気光学変調装置〜第３の色光用の電気光学変調装置としての３つの液晶装置４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒと、３つの液晶装置４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒによって変調された色光を合成する色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム５００と、クロスダイクロイックプリズム５００によって合成された光をスクリーンＳＣＲ等の投写面に投写する投写光学系６００とを備えたプロジェクタである。

照明装置１００は、被照明領域側に照明光束を射出する光源装置１１０と、光源装置１１０から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズ１２２を有する第１レンズアレイ１２０と、第１レンズアレイ１２０の複数の第１小レンズ１２２に対応する複数の第２小レンズ１３２を有する第２レンズアレイ１３０と、第２レンズアレイ１３０からの各部分光束を偏光方向の揃った略１種類の直線偏光光に変換して射出する偏光変換素子１４０と、偏光変換素子１４０から射出される各部分光束を被照明領域で重畳させるための重畳レンズ１５０とを有する。

光源装置１１０は、楕円面リフレクタ１１４と、楕円面リフレクタ１１４の第１焦点近傍に発光中心を有する発光管１１２と、発光管１１２から被照明領域側に向けて射出される光を発光管１１２に向けて反射する副鏡１１６と、楕円面リフレクタ１１４からの集束光を略平行光として射出する凹レンズ１１８とを有する。光源装置１１０は、照明光軸１００ａｘを中心軸とする光束を射出する。

発光管１１２は、管球部と、管球部の両側に延びる一対の封止部とを有する。管球部は、球状に形成された石英ガラス製であって、この管球部内に配置された一対の電極と、管球部内に封入された水銀、希ガス及び少量のハロゲンとを有する。発光管１１２としては、種々の発光管を採用でき、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等を採用できる。

楕円面リフレクタ１１４は、発光管１１２の一方の封止部に挿通・固着される筒状の首状部と、発光管１１２から放射された光を第２焦点位置に向けて反射する反射凹面とを有する。

副鏡１１６は、発光管１１２の管球部の略半分を覆い、楕円面リフレクタ１１４の反射凹面と対向して配置される反射手段である。副鏡１１６は、発光管１１２の他方の封止部に挿通・固着されている。副鏡１１６は、発光管１１２から放射された光のうち楕円面リフレクタ１１４に向かわない光を発光管１１２に戻し楕円面リフレクタ１１４に入射させる。

凹レンズ１１８は、楕円面リフレクタ１１４の被照明領域側に配置されている。そして、楕円面リフレクタ１１４からの光を第１レンズアレイ１２０に向けて射出するように構成されている。

第１レンズアレイ１２０は、凹レンズ１１８からの光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、複数の第１小レンズ１２２が照明光軸１００ａｘと直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。図示による説明は省略するが、第１小レンズ１２２の外形形状は、液晶装置４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒの画像形成領域の外形形状に関して相似形である。

第２レンズアレイ１３０は、重畳レンズ１５０とともに、第１レンズアレイ１２０の各第１小レンズ１２２の像を液晶装置４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。第２レンズアレイ１３０は、第１レンズアレイ１２０と略同様な構成を有し、複数の第２小レンズ１３２が照明光軸１００ａｘに直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。

偏光変換素子１４０は、第１レンズアレイ１２０により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略１種類の直線偏光光として射出する偏光変換素子である。
偏光変換素子１４０は、光源装置１１０からの照明光束のうち一方の偏光成分（例えばＰ偏光成分）を有する光を透過し他方の偏光成分（例えばＳ偏光成分）を有する光を照明光軸１００ａｘに垂直な方向に反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の偏光成分を有する光を照明光軸１００ａｘに平行な方向に反射する反射層と、偏光分離層を透過した一方の偏光成分を有する光を他方の偏光成分を有する光に変換する位相差板とを有する。

重畳レンズ１５０は、第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０及び偏光変換素子１４０を経た複数の部分光束を集光して液晶装置４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒの画像形成領域近傍に重畳させるための光学素子である。重畳レンズ１５０の光軸と照明装置１００の照明光軸１００ａｘとが略一致するように、重畳レンズ１５０が配置されている。なお、重畳レンズ１５０は、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。

色分離導光光学系２００は、色分離素子としてのダイクロイックミラー２１０と、第２の色分離素子としてのダイクロイックミラー２２０と、反射ミラー２３０，２４０，２５０と、入射側レンズ２６０と、リレーレンズ２７０とを有する。色分離導光光学系２００は、重畳レンズ１５０から射出される照明光束を、青色光、緑色光及び赤色光の３つの色光に分離して、それぞれの色光を照明対象となる３つの液晶装置４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒに導く機能を有する。

ダイクロイックミラー２１０，２２０は、基板上に所定の波長領域の光束を反射し、他の波長領域の光束を透過する波長選択膜が形成された光学素子である。光路前段に配置されるダイクロイックミラー２１０は、青色光成分を反射し、その他の色光成分を透過させるミラーである。光路後段に配置されるダイクロイックミラー２２０は、緑色光成分を反射し、赤色光成分を透過させるミラーである。

ダイクロイックミラー２１０で反射された青色光成分は、反射ミラー２３０により曲折され、集光レンズ３００Ｂを介して青色光用の液晶装置４００Ｂ（第１の色光用の電気光学変調装置）の画像形成領域に入射する。集光レンズ３００Ｂは、重畳レンズ１５０からの各部分光束を各主光線に対して略平行な光束に変換するために設けられている。なお、他の集光レンズ３００Ｇ，３００Ｒも、集光レンズ３００Ｂと同様に構成されている。

ダイクロイックミラー２１０を通過した緑色光成分及び赤色光成分のうち緑色光成分は、ダイクロイックミラー２２０で反射され、集光レンズ３００Ｇを通過して緑色光用の液晶装置４００Ｇ（第２の色光用の電気光学変調装置）の画像形成領域に入射する。一方、赤色光成分は、ダイクロイックミラー２２０を透過し、入射側レンズ２６０、入射側の反射ミラー２４０、リレーレンズ２７０、射出側の反射ミラー２５０及び集光レンズ３００Ｒを通過して赤色光用の液晶装置４００Ｒ（第３の色光用の電気光学変調装置）の画像形成領域に入射する。入射側レンズ２６０、リレーレンズ２７０及び反射ミラー２４０，２５０は、ダイクロイックミラー２２０を透過した赤色光成分を液晶装置４００Ｒまで導く機能を有する。

液晶装置４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒは、画像情報に応じて照明光束を変調するものであり、照明装置１００の照明対象となる。
液晶装置４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像情報に従って、後述する入射側偏光板から射出された１種類の直線偏光の偏光方向を変調する。

なお、ここでは図示を省略したが、集光レンズ３００Ｂ，３００Ｇ，３００Ｒと各液晶装置４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒとの間には、それぞれ入射側偏光板が介在配置され、各液晶装置４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒとクロスダイクロイックプリズム５００との間には、それぞれ射出側偏光板が介在配置されている。これら入射側偏光板、液晶装置４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒ及び射出側偏光板によって入射する各色光の光変調が行われる。

クロスダイクロイックプリズム５００は、射出側偏光板から射出された各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光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム５００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略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって青色光及び赤色光は曲折され、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る。

クロスダイクロイックプリズム５００から射出されたカラー画像は、投写光学系６００によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で大画面画像を形成する。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、ダイクロイックミラー２１０と反射ミラー２３０との間の光路には、液晶装置４００Ｂの画像形成領域に照射される光の照明領域の大きさを調整可能な第１のレンズ１６０が配置されている。また、ダイクロイックミラー２１０とダイクロイックミラー２２０との間の光路には、液晶装置４００Ｇ，４００Ｒの画像形成領域に照射される光の照明領域の大きさを調整可能な第２のレンズ１７０が配置されている。

第１のレンズ１６０及び第２のレンズ１７０は、同一形状でかつ一方の面の形状と他方の面の形状とが異なるレンズからなる。第１のレンズ１６０及び第２のレンズ１７０は、一方の面が平面で他方の面が凸面の平凸レンズからなる。第１のレンズ１６０及び第２のレンズ１７０は、光の進行方向に対するレンズの向きが逆となるように配置されている。

第１のレンズ１６０及び第２のレンズ１７０について、図２を用いてさらに詳しく説明する。
図２は、第１のレンズ１６０及び第２のレンズ１７０を説明するために示す図である。図２（ａ）は光の進行方向に対するレンズの向きを同じにして配置した場合における、第１のレンズ１６０及び第２のレンズ１７０の焦点位置を示す図であり、図２（ｂ）は光の進行方向に対するレンズの向きを逆にして配置した場合における、第１のレンズ１６０及び第２のレンズ１７０の焦点位置を示す図である。

第１のレンズ１６０及び第２のレンズ１７０について、図２（ａ）に示すように、光の進行方向に対するレンズの向きを同じにして配置した場合には、第１のレンズ１６０の焦点位置（主点の位置）と第２のレンズ１７０の焦点位置（主点の位置）とは同じ位置になるが、図２（ｂ）に示すように、光の進行方向に対するレンズの向きを逆にして配置した場合には、第１のレンズ１６０の焦点位置（主点の位置）と第２のレンズ１７０の焦点位置（主点の位置）とは異なる位置となる。
このため、第１のレンズ１６０及び第２のレンズ１７０について、光の進行方向に対するレンズの向きを逆にして配置すれば、物体とレンズと像との結像関係を、青色光の光路と緑色光及び赤色光の光路との間で若干替えることが可能となるため、液晶装置４００Ｂの画像形成領域に照射される光の照明領域の大きさと、液晶装置４００Ｇ，４００Ｒの画像形成領域に照射される光の照明領域の大きさとを変えることが可能となる。

以上のように構成された実施形態１に係るプロジェクタ１０００によれば、同一形状からなる第１のレンズ１６０及び第２のレンズ１７０について、光の進行方向に対するレンズの向きが逆となるように配置されているため、液晶装置４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒの画像形成領域に照射される照明領域の大きさを調整することが可能となる。その結果、照明マージンの量を少なくすることができ、投写画像の明るさが低下するのを抑制することが可能となる。

また、実施形態１に係るプロジェクタ１０００によれば、レンズ位置調整装置を必要としないため、従来のプロジェクタの場合のように装置が大型化することもない。また、レンズ位置調整装置を備えることに起因した組立効率の低下を抑制することが可能となるため、製造コストが高くなることもない。

また、実施形態１に係るプロジェクタ１０００によれば、第１のレンズ１６０及び第２のレンズ１７０として同一形状のレンズを準備すればよいため、製造コストを低減するのが可能となる。

したがって、実施形態１に係るプロジェクタ１０００は、投写画像の明るさが低下するのを抑制することが可能で、かつ、従来よりも小型で安価なプロジェクタとなる。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、第１のレンズ１６０及び第２のレンズ１７０は、ともに片面が平面形状からなる。これにより、レンズを製造する際の製造コストを低減することができるため、さらに安価なプロジェクタを実現することが可能となる。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、相対的に長い波長の色光（緑色光及び赤色光）が通過する光路に配置される第２のレンズ１７０は、第２のレンズ１７０における曲率の絶対値の大きい方の面が光入射面となり曲率の絶対値の小さい方の面が光射出面となるように、すなわち凸面が光入射面となり平面が光射出面となるように配置されている。また、相対的に短い波長の色光（青色光）が通過する光路に配置される第１のレンズ１６０は、第１のレンズ１６０における曲率の絶対値の大きい方の面が光射出面となり曲率の絶対値の小さい方の面が光入射面となるように、すなわち凸面が光射出面となり平面が光入射面となるように配置されている。

一般に、レンズの屈折率には波長分散特性が存在し、相対的に長い波長の色光は、相対的に短い波長の色光よりも屈折しにくいため、第１のレンズ１６０の向きと第２のレンズ１７０の向きとを同じにして配置すると、相対的に長い波長の色光が入射する場合と相対的に短い波長の色光が入射する場合とで、画像形成領域に照射される光の照明領域の大きさが異なることになり易い。

しかしながら、実施形態１に係るプロジェクタ１０００によれば、上記のように第１のレンズ１６０及び第２のレンズ１７０を配置することによって、相対的に長い波長の色光（緑色光及び赤色光）は第２のレンズ１７０の光入射面においてより大きな屈折力を受け、相対的に短い波長の色光（青色光）は第１のレンズ１６０の光射出面においてより大きな屈折力を受けるため、上述した屈折のしにくさが補償され、相対的に長い波長の色光が入射する場合と相対的に短い波長の色光が入射する場合とで、画像形成領域に照射される光の照明領域の大きさを同じにすることが可能となる。
その結果、各色光に対応する液晶装置４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒの画像形成領域に照射される照明領域の大きさをほぼ同じ大きさに調整することが可能となるため、色光ごとの照明状態が均一となり、色むらが低減して色再現性が向上する。

［実施形態２］
図３は、実施形態２に係るプロジェクタ１００２の光学系を示す図である。なお、図３において、図１と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

実施形態２に係るプロジェクタ１００２は、基本的には実施形態１に係るプロジェクタ１０００とよく似た構成を有するが、リレーレンズ位置調整装置をさらに備える点で、実施形態１に係るプロジェクタ１０００とは異なる。

すなわち、実施形態２に係るプロジェクタ１００２においては、図３に示すように、光軸に沿ってリレーレンズ２７０の配置位置を調整する機能を有するリレーレンズ位置調整装置１８０をさらに備える。

このように、実施形態２に係るプロジェクタ１００２は、実施形態１に係るプロジェクタ１０００とは、リレーレンズ位置調整装置をさらに備える点で異なるが、実施形態１に係るプロジェクタ１０００の場合と同様に、同一形状からなり、光の進行方向に対するレンズの向きが逆となるように配置された第１のレンズ１６０及び第２のレンズ１７０を備えるため、投写画像の明るさが低下するのを抑制することが可能で、かつ、従来よりも小型で安価なプロジェクタとなる。

実施形態２に係るプロジェクタ１００２においては、光軸に沿ってリレーレンズ２７０の配置位置を調整する機能を有するリレーレンズ位置調整装置１８０をさらに備えるため、リレーレンズ２７０の配置位置を光軸に沿って調整することが可能となり、液晶装置４００Ｒの画像形成領域に照射される照明領域の大きさを調整することが可能となる。このため、第１のレンズ１６０及び第２のレンズ１７０によって液晶装置４００Ｂの画像形成領域に照射される光の照明領域の大きさと液晶装置４００Ｇ，４００Ｒの画像形成領域に照射される光の照明領域の大きさとを調整し、リレーレンズ位置調整装置１８０によって液晶装置４００Ｇの画像形成領域に照射される光の照明領域の大きさと液晶装置４００Ｒの画像形成領域に照射される光の照明領域の大きさとを調整することにより、液晶装置４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒのすべてについて、照明マージンの量を少なくすることができ、投写画像の明るさが低下するのを抑制することが可能となる。また、３つの色光においてほぼ同じ大きさの照明領域が形成されることとなるため、色光ごとの照明状態が均一となり、色むらが低減して色再現性が向上する。

実施形態２に係るプロジェクタ１００２は、リレーレンズ位置調整装置をさらに備える点以外の点では、実施形態１に係るプロジェクタ１０００と同様の構成を有するため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。

以上、本発明のプロジェクタを上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、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。

（１）上記各実施形態に係るプロジェクタ１０００，１００２においては、第１の色光が青色光で、第２の色光が緑色光で、第３の色光が赤色光となるような構成を有する色分離導光光学系２００を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。第１の色光が青色光で、第２の色光が赤色光で、第３の色光が緑色光となるような構成を有する色分離導光光学系を用いてもよいし、第１の色光が赤色光で、第２の色光が緑色光で、第３の色光が青色光となるような構成を有する色分離導光光学系を用いてもよいし、第１の色光が赤色光で、第２の色光が青色光で、第３の色光が緑色光となるような構成を有する色分離導光光学系を用いてもよい。

（２）上記各実施形態に係るプロジェクタ１０００，１００２においては、第１のレンズ及び第２のレンズとして、一方の面が平面で他方の面が凸面の平凸レンズを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。第１のレンズ及び第２のレンズが同一形状であればよく、例えば、一方の面が平面で他方の面が凹面の平凹レンズ、一方の面が凸面で他方の面が凹面のメニスカスレンズ（凸メニスカスレンズ及び凹メニスカスレンズ）、両面が凸面の凸レンズ、両面が凹面の凹レンズ、さらには２枚以上のレンズからなる複合レンズなども好適に用いることができる。

（３）上記各実施形態に係るプロジェクタ１０００，１００２においては、光軸に直交する第１の軸（ｘ軸）並びに光軸及び第１の軸に直交する第２の軸（ｙ軸）の２軸に沿って第１のレンズ又は第２のレンズの配置位置を調整する機能を有するレンズ位置調整装置を備えていてもよい。この場合には、各レンズの配置位置をそれぞれ２軸に沿って調整することができるため、各液晶装置４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒの画像形成領域に照射される照明領域の位置を調整することが可能となる。

（４）上記実施形態２に係るプロジェクタ１００２においては、リレーレンズ位置調整装置は、光軸に沿ってリレーレンズの配置位置を調整する機能を有するが、本発明はこれに限定されるものではなく、当該機能に加えて、光軸に直交する第１の軸（ｘ軸）並びに光軸及び第１の軸に直交する第２の軸（ｙ軸）の２軸に沿ってリレーレンズの配置位置を調整する機能を有していてもよい。この場合には、リレーレンズの配置位置をそれぞれ２軸に沿って調整することができるため、液晶装置４００Ｒの画像形成領域に照射される照明領域の位置を調整することが可能となる。

（５）上記実施形態２に係るプロジェクタ１００２においては、リレーレンズ位置調整装置１８０を用いてリレーレンズ２７０の配置位置を調整する場合を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。リレーレンズ位置調整装置に代えて、またはこれに加えて、少なくとも光軸に沿って入射側レンズ２６０の配置位置を調整する機能を有する入射側レンズ位置調整装置を用いて、入射側レンズ２６０の配置位置を調整するものであってもよい。

（６）上記各実施形態に係るプロジェクタ１０００，１００２においては、発光管に配設される反射手段として副鏡を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、反射手段として反射膜を用いることも好ましい。また、上記各実施形態に係るプロジェクタ１０００，１００２においては、発光管に反射手段としての副鏡が配設されたプロジェクタを例示して説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、副鏡が配設されていないプロジェクタに本発明を適用することも可能である。

（７）上記各実施形態に係るプロジェクタ１０００，１００２においては、光源装置として、楕円面リフレクタ及び凹レンズからなる光源装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、放物面リフレクタからなる光源装置を用いることも好ましい。

（８）上記各実施形態に係るプロジェクタ１０００，１００２においては、光均一化光学系として、レンズアレイからなるレンズインテグレータ光学系を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ロッド部材からなるロッドインテグレータ光学系をも好ましく用いることができる。

（９）上記各実施形態に係るプロジェクタ１０００，１００２は透過型のプロジェクタであるが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は反射型のプロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶装置等のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、反射型の液晶装置等のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクタにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクタと同様の効果を得ることができる。

（１０）上記各実施形態に係るプロジェクタ１０００，１００２においては、３つの液晶装置４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒを用いたプロジェクタを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、２つ又は４つ以上の液晶装置を用いたプロジェクタにも適用可能である。

（１１）上記各実施形態に係るプロジェクタ１０００，１００２においては、第１の色光用の電気光学変調装置〜第３の色光用の電気光学変調装置として液晶装置を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。電気光学変調装置としては、一般に、画像情報に応じて入射光を変調するものであればよく、マイクロミラー型光変調装置などを用いてもよい。マイクロミラー型光変調装置としては、例えば、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）（ＴＩ社の商標）を用いることができる。

（１２）本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクタに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクタに適用する場合にも可能である。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００の光学系を示す図。 第１のレンズ１６０及び第２のレンズ１７０を説明するために示す図。 実施形態２に係るプロジェクタ１００２の光学系を示す図。

符号の説明

１００…照明装置、１００ａｘ…照明光軸、１１０…光源装置、１１２…発光管、１１４…楕円面リフレクタ、１１６…副鏡、１１８…凹レンズ、１２０…第１レンズアレイ、１２２…第１小レンズ、１３０…第２レンズアレイ、１３２…第２小レンズ、１４０…偏光変換素子、１５０…重畳レンズ、１６０…第１のレンズ、１７０…第２のレンズ、１８０…リレーレンズ位置調整装置、２００…色分離導光光学系、２１０，２２０…ダイクロイックミラー、２３０，２４０，２５０…反射ミラー、２６０…入射側レンズ、２７０…リレーレンズ、３００Ｂ，３００Ｇ，３００Ｒ…集光レンズ、４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒ…液晶装置、５００…クロスダイクロイックプリズム、６００…投写光学系、１０００，１００２…プロジェクタ、ＳＣＲ…スクリーン

Claims (4)

1. 照明光束を射出する照明装置と、
   前記照明装置からの前記照明光束を第１の色光と第１の色光以外の他の色光とに分離する色分離素子を有し、前記照明装置からの前記照明光束を前記第１の色光及び前記他の色光に分離して被照明領域に導光する色分離導光光学系と、
   画像情報に応じて前記色分離導光光学系によって導光された前記第１の色光を変調する第１の色光用の電気光学変調装置及び画像情報に応じて前記色分離導光光学系によって導光された前記他の色光を変調する他の色光用の電気光学変調装置と、
   前記第１の色光用の電気光学変調装置及び前記他の色光用の電気光学変調装置によって変調された各色光を合成する色合成光学系と、
   前記色合成光学系によって合成された光を投写する投写光学系と、
   前記色分離素子と前記第１の色光用の電気光学変調装置との間の光路に配置され、前記第１の色光用の電気光学変調装置の画像形成領域に照射される光の照明領域の大きさを調整可能な第１のレンズと、
   前記色分離素子と前記他の色光用の電気光学変調装置との間の光路に配置され、前記他の色光用の電気光学変調装置の画像形成領域に照射される光の照明領域の大きさを調整可能な第２のレンズとを備え、
   前記第１のレンズ及び前記第２のレンズは、同一形状でかつ一方の面の形状と他方の面の形状とが異なるレンズからなり、
   前記第１のレンズ及び前記第２のレンズは、光の進行方向に対するレンズの向きが逆となるように配置されてい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、
   前記第１のレンズ及び前記第２のレンズは、ともに片面が平面形状からなることを特徴とするプロジェクタ。
3. 請求項１又は２に記載のプロジェクタにおいて、
   前記第１のレンズ及び前記第２のレンズのうち相対的に長い波長の色光が通過する光路に配置されるレンズは、当該レンズにおける曲率の絶対値の大きい方の面が光入射面となり曲率の絶対値の小さい方の面が光射出面となるように配置され、
   前記第１のレンズ及び前記第２のレンズのうち相対的に短い波長の色光が通過する光路に配置されるレンズは、当該レンズにおける曲率の絶対値の大きい方の面が光射出面となり曲率の絶対値の小さい方の面が光入射面となるように配置されていることを特徴とするプロジェクタ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
   前記色分離導光光学系は、前記色分離素子によって分離された前記他の色光を第２の色光及び第３の色光に分離する第２の色分離素子と、前記第２の色分離素子によって分離された前記第３の色光を被照明領域に導光するリレーレンズとをさらに有し、
   前記他の色光用の電気光学変調装置として、前記第２の色分離素子によって分離された前記第２の色光を変調する第２の色光用の電気光学変調装置と、前記第２の色分離素子によって分離され前記リレーレンズによって導光された前記第３の色光を変調する第３の色光用の電気光学変調装置とを備え、
   少なくとも光軸に沿って前記リレーレンズの配置位置を調整する機能を有するリレーレンズ位置調整装置をさらに備えることを特徴とするプロジェクタ。

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