JP2009092717A - 投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
スクリーンのような被投写面から投写光出射位置までの距離を短縮できる投写型映像表示装置を提供する。
【解決手段】
光源１１２と、変調すべき波長帯の光に対応して個別に配された複数の光変調素子１１６と、光源１１２からの光を光変調素子１１６に導く導光光学系１２２、１２４、１２６、１３２、１３４と、光変調素子１１６によって変調された光を合成する光合成部１４０、１４２と、光合成部１４０、１４２によって合成された光を拡大投写する曲面ミラー１６０を有する投写光学系１５０と、を備える投写型映像表示装置において、導光光学系１２２、１２４、１２６、１３２、１３４により光変調素子１１６に導かれる複数の光の進行方向とそれぞれ平行な複数の軸のうち、少なくとも２つの軸が含まれる主面（ｘｙ面）に対して、光合成部１４０、１４２から投写光学系１５０へ出射する光の進行方向（ｚ軸方向）が交差することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表示素子上の画像を被投写面に投写する投写型映像表示装置に関する。

従来の投写型映像表示装置（以下、「プロジェクタ」と称する）は、光学エンジンからの投写光を投写レンズによってスクリーンに投写する構成となっている。これに対し、投写レンズからの光を非球面ミラーにおいて反射させてからスクリーンに投写することにより、投写光の広がり角を大きくする方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開２００４−２５８６２０号公報

図６に示すように、前述のような非球面ミラーＭを用いるタイプのプロジェクタ８０では、プロジェクタ８０の投写光出射位置（投写光学系の最後の光学部品）から被投写面（スクリーン、机、床など）までの距離、所謂、投写距離Ｈ_０が小さいほど、投写光の進行に必要なスペースが抑制され、障害物等によって投写光が遮られる可能性が低減される。例えば、図６（ａ）の使用形態において、壁面に設けられたスクリーン７０上に投写された画像を用いて、説明者Ｐがプレゼンテーションを行なう場合、投写距離Ｈ_０が小さいほど、プロジェクタ８０からの投写光が通る領域に説明者Ｐが侵入する可能性が低くなり、スクリーン７０上の投写画像に説明者Ｐの影ができ難くなる。このため、説明者Ｐは、スクリーン７０に接近した位置に立つことができ、より円滑に投写された画像を用いてプレゼンテーションを行うことができる。

また、図６（ｂ）の使用形態においても、被投写面として机７１上に画像を投写して会議などの打合せを行なう場合、投写距離Ｈ_０が小さいほど、プロジェクタ８０からの投写光が通る領域に会議出席者の手などが侵入する可能性が低くなり、机７１上の投写画像に影ができ難くなる。このため、プロジェクタ８０のユーザにより高い操作性あるいは使用価値を提供することができる。

しかしながら、図７に示すようなプロジェクタ８０においては、その内部の光源１２や、光変調素子１６、光源１２からの光を光変調素子１６に導く導光光学系２２、２４、２８、３２、３４、各波長帯の光を合成する光合成部（クロスダイクロイックプリズム）４０、および、合成された光を拡大投写する投写光学系５０、６０の各構成部品が、それぞれ、導光光学系２２、２４、２８、３２、３４により光変調素子１６に導かれる光の進行方向とそれぞれ平行な複数の軸が含まれる主面（ｘｚ面）にあり、クロスダイクロイックプリズム４０から投写光学系５０、６０へ出射する光の進行方向（ｚ軸方向）がこの主面に対して平行となるように配置されているため、投写光学系５０、６０の光学的な性能は投写距離Ｈ_０を小さくすることが可能であっても、プロジェクタ８０の設置場所を考慮して、投写距離Ｈ_０は最短でもプロジェクタ８０のｚ軸方向の寸法までしか小さくすることができなかった。すなわち、図７のように、投写レンズ５０から出射された映像光を曲面ミラー６０において光路を大きく折り曲げて被投写面（スクリーン７０や机７１）へ投写するタイプのプロジェクタ８０において、投写距離Ｈ_０はプロジェクタ８０のｚ軸方向の寸法、特に光学エンジン１０のｚ軸方向の寸法に制約されてしまうという問題があった。

本発明は上記の事情を鑑みてなされたものであり、投写光出射位置から被投写面までの距離（投写距離Ｈ_０）を短縮できる投写型映像表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、投写型映像表示装置であって、光源と、変調すべき波長帯の光に対応して個別に配された複数の光変調素子と、前記光源からの光のうち前記各波長帯の光をそれぞれ対応する前記光変調素子に導く導光光学系と、前記光変調素子によって変調された前記各波長帯の光を合成する光合成部と、前記光合成部によって合成された光を拡大投写する曲面ミラーを有する投写光学系と、を備える投写型映像表示装置において、前記導光光学系により前記光変調素子に導かれる複数の光の進行方向とそれぞれ平行な複数の軸のうち、少なくとも２つの軸が含まれる主面に対して、前記光合成部から前記投写光学系へ出射する光の進行方向が交差することを特徴とする。

本発明によれば、クロスダイクロイックプリズムのような光合成部から投写レンズへ向かう光の進行方向が、光源から液晶パネルのような光変調素子へと光を導く導光光学系を通る複数の光の進行方向とそれぞれ平行な複数の軸が含まれる主面に対して交差するように、導光光学系を構成する光学部品が配置されるので、光源、光変調素子、導光光学系および光合成部を含む光学エンジン部における奥行き寸法を小さくすることができ、この寸法が被投写面から投写光出射位置までの投写距離Ｈ_０の制約条件となる投写型映像表示装置の投写距離Ｈ_０を短縮することができる。

具体的な態様として、この投写型映像表示装置は、前記主面と前記光合成部から前記投写光学系へ出射する光の進行方向とは、前記光合成部において交差する。これにより、容易な構成で投写型映像表示装置の投写距離Ｈ_０を短縮することができる。さらに詳細には、前記光合成部は、前記複数の光変調素子のうち、少なくとも第１の光変調素子および第２の光変調素子によって変調された第１の波長帯の光および第２の波長帯の光を合成して出射する第１の光合成素子と、前記複数の光変調素子のうち、第３の光変調素子によって変調された第３の波長帯の光と前記第１の光合成素子から出射された光と合成すると共に、該合成光を前記主面と直行するように、垂直な方向に折り曲げて前記投写光学系へ出射する第２の光合成素子とを備える。このような具体的な態様においては、光合成素子の組み合わせによって、斯かる交差状態（この場合は、直交状態）を構成することが可能となるので、比較的に安価に投写距離Ｈ_０が短い投写型映像表示装置を実現することができる。

本発明の第２の態様は、投写型映像表示装置であって、前記光変調素子は、４つ波長帯の光に対応して配されることを特徴とする。ここで、４つの波長帯は、少なくとも青、緑、赤色を含み、光源のスペクトル特性より、例えば黄色などの第４の波長帯を設定することが望ましい。これにより、上記の効果に加え、投写型映像表示装置の色再現範囲を広げること、あるいは、投写型映像表示装置の輝度を向上させることが可能となる。

具体的な態様として、この投写型映像表示装置の前記光合成部は、前記複数の光変調素子のうち、第１の光変調素子および第２の光変調素子によって変調された第１の波長帯の光および第２の波長帯の光を合成して出射する第１の光合成素子と、前記複数の光変調素子のうち、第３の光変調素子および第４の光変調素子によって変調された第３の波長帯の光および第４の波長帯の光を合成して出射する第３の光合成素子と、前記第１の光合成素子から出射された光と前記第３の光合成素子から出射された光とを合成すると共に、該合成光を前記主面と直交するように、垂直な方向に折り曲げて前記投写光学系へ出射する第２の光合成素子とを備える。これにより、色再現範囲が広い、あるいは、輝度が高い投写型映像表示装置を、簡易な構成で実現することができる。

なお、本発明の投写型映像表示装置に用いる光源としては、光合成部から投写光学系へ出射する光の進行方向と平行な軸と、曲面ミラーから投写型映像表示装置の外へ出射する光の進行方向と平行な軸とが含まれる面（ｙｚ面）に対して、光源から出射される光の進行方向（ｘ軸方向）が直交するように配置することができる。本発明の投写型映像表示装置は、上述のような図６（ａ）、（ｂ）に示した使用形態のほか、床や机に置いて壁面や天井を被投写面として投写する形態も考えられる。いずれの使用形態においても、上記のように光源を配置すると、光源内部の発光管を略水平な状態で配置することが可能となり、光源の長寿命化、延いては、投写型映像表示装置の長寿命化を図ることができる。

以上の通り本発明によれば、投写光出射位置から被投写面までの距離（投写距離：Ｈ_０）を短縮することができる。よって、障害物等によって投写光が遮られる可能性を低減でき、より高い操作性あるいは使用価値をユーザに提供することができる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかになろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

図を用いて本発明の実施の形態に係るプロジェクタの光学系を説明する。

図１は、投写レンズ１５０からの映像光の出射方向をｚ方向、光源１１２からの光の出射方向をｘ方向、他の一軸をｙ方向としたときの、本実施例に係る光学系のｘｙ平面上の構成図、図２は同光学系のｘｚ平面上の構成図である。

図１、図２において、１１０は光学エンジン、１５０は投写レンズである。光学エンジン１１０は、光源１１２からクロスダイクロイックプリズム（第２の光合成素子）１４０までの光学系を備え、さらに、光源１１２を冷却するための吸気ファン（図示せず）を備えている。

光源１１２は、ランプとリフレクタから構成され、略平行な光をフライアイインテグレータ１１４に出射する。フライアイインテグレータ１１４は、蝿の目状のレンズ群からなる第１および第２のインテグレータを備え、液晶パネル（光変調素子）１１６Ｒ、１１６Ｇ、１１６Ｂに入射する際の光量分布が均一になるように、光源１１２から出射される光に対し、レンズ作用を付与する。すなわち、蝿の目状に配置されたレンズ群の各レンズを透過した光は、それぞれ液晶パネル１１６Ｒ、１１６Ｇおよび１１６Ｂに、これらの液晶パネルのアスペクト比（例えば、４：３）の広がりをもって入射する。

ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）アレイ１１８は、複数のＰＢＳと１／２λ板がアレイ状に配列されたものであり、フライアイインテグレータ１１４から出射された光の偏光方向を一方向に揃える。そして、コンデンサレンズ１２０は、ＰＢＳアレイ１１８から出射された光に集光作用を付与し、ダイクロイックミラー１２２へ出射する。ダイクロイックミラー１２２は、コンデンサレンズ１２０から出射された光のうち、例えば、赤色波長帯（約５７５ｎｍ以上）の光（以下、「Ｒ光」という）と緑色波長帯（約５００ｎｍ〜５７５ｎｍ）の光（以下、「Ｇ光」という）を透過し、青色波長帯（約５００ｎｍ以下）の光（以下、「Ｂ光」という）のみを反射する。ミラー１２４は、ダイクロイックミラー１２２によって反射されたＢ光を反射してコンデンサレンズ１２６に入射させる。コンデンサレンズ１２６は、Ｂ光が平行光化した状態で液晶パネル１１６Ｂに入射するよう、Ｂ光にレンズ作用を付与する。液晶パネル１１６Ｂは、青色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＢ光を変調する。なお、コンデンサレンズ１２６を透過したＢ光は、入射側偏光板（図示せず）を介して液晶パネル１１６Ｂに入射される。

ダイクロイックミラー１２８は、ダイクロイックミラー１２２を透過したＧ光およびＲ光のうち、たとえば、Ｇ光のみを反射する。コンデンサレンズ１３０は、Ｇ光が平行光化した状態で液晶パネル１１６Ｇに入射するよう、Ｇ光にレンズ作用を付与する。液晶パネル１１６Ｇは、緑色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＧ光を変調する。なお、コンデンサレンズ１３０を透過したＧ光は、入射側偏光板（図示せず）を介して液晶パネル１１６Ｇに入射される。

このような光学部品の配置に伴い、青色用液晶パネル１１６Ｂ、緑色用液晶パネル１１６Ｇによって変調されたＢ光、Ｇ光は、クロスダイクロイックプリズム１４０においてＲ光と合成される前に、ダイクロイックプリズム（第１の光合成素子）１４２において合成される。

ミラー１３２、１３４は、ダイクロイックミラー１２８を透過したＲ光を液晶パネル１１６Ｒに導くよう、Ｒ光の光路を変更する。Ｒ光の光路長はＢ、Ｇ光の光路長に比べて長くなるため、Ｒ光の光路ではコンデンサレンズ１２６、１３０と同位置に置かれたコンデンサレンズ１３６において一度結像し、３枚のレンズを１組とするリレーレンズ１３８のレンズ作用において、Ｂ、Ｇ光と同様にＲ光が液晶パネル１１６Ｒに入射するよう、各レンズが配置されている。液晶パネル１１６Ｒは、赤色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＲ光を変調する。なお、コンデンサレンズ１３６およびリレーレンズ１３８を透過したＲ光は、入射側偏光板（図示せず）を介して液晶パネル１１６Ｒに入射される。

本実施例のように投写光学系に非球面ミラー１６０を用いたタイプのプロジェクタではｚ方向の寸法が投写距離（Ｈ_０）に大きな影響を及ぼす。このため、Ｒ光を導くための光学系を構成するダイクロイックミラー１２２、１２８、ミラー１３２、１３４により液晶パネル１１６Ｒに導かれるＲ光の進行方向に平行な軸はｘｙ平面にあり、Ｇ光を導くための光学系を構成するダイクロイックミラー１２２、１２８により液晶パネル１１６Ｇに導かれるＧ光の進行方向に平行な軸もｘｙ平面にあり、加えて、Ｂ光を導くための光学系を構成するダイクロイックミラー１２２、ミラー１２４により液晶パネル１１６Ｂに導かれるＢ光の進行方向に平行な軸もまたｘｙ平面にあるように、これらの光学部品が配置されている。従って、液晶パネル１１６Ｒ、１１６Ｇ、及び１１６Ｂに導かれるＲ光、Ｇ光、及びＢ光の進行方向に平行な軸はいずれも、ｘｙ平面にあり、映像光の出射方向となるｚ軸方向に対して交差するように、詳細には直交するように構成される。

具体的には、複数のダイクロイックミラー１２２、１２８、複数のミラー１２４、１３２、１３４を透過あるいは反射して、光を液晶パネル１１６Ｒ、１１６Ｇおよび１１６Ｂに導く複数の光の進行方向とそれぞれ平行な複数の軸が含まれる主面は、図１の紙面と略平行な面を形成する。また、各液晶パネル１１６において変調され、クロスダイクロイックプリズム１４０において合成された光は、クロスダイクロイックプリズム１４０において紙面に垂直な方向に（直交するように）折り曲げられて、投写レンズ１５０へ出射される。すなわち、複数のダイクロイックミラー１２２、１２８、複数のミラー１２４、１３２、１３４により液晶パネル１１６Ｒ、１１６Ｇおよび１１６Ｂに導かれる複数の光の進行方向とそれぞれ平行な複数の軸が含まれる主面に対して、クロスダイクロイックプリズム１４０から投写レンズ１５０へ出射される映像光の進行方向が交差する関係となっている。

クロスダイクロイックプリズム１４０は、液晶パネル１１６Ｒ、１１６Ｇ、１１６Ｂによって変調され、出射側偏光板（図示せず）を介したＲ光、Ｇ光およびＢ光を合成する。ここで、液晶パネル１１６Ｒの後段（液晶パネル１１６Ｒとクロスダイクロイックプリズム１４０との間）には、ダイクロイックプリズム１４２を介しているＧ光、Ｂ光との光路長を等しくするため、プリズム１４４を配置することが望ましい。

クロスダイクロイックプリズム１４０において合成された映像光は、ｚ軸に沿って、投写レンズ１５０へと出射する。投写レンズ１５０は、映像光を被投写面上に結像させるためのレンズ群と、これらレンズ群の一部を光軸方向に変位させて投写画像のズーム状態およびフォーカス状態を調整するためのアクチュエータを備えている。投写レンズ１５０から出射した映像光は、非球面ミラー１６０へ出射され、非球面ミラー１６０において広角化されて被投写面（スクリーン面）へ投写される。

図３（ａ）に図２に示した本発明の実施例１のプロジェクタ、同図（ｂ）に図７に示した従来のプロジェクタを対比させて示す。

同図の対比から明らかなように、図３（ａ）の本実施例のプロジェクタは、光源１１２から出射して複数のダイクロイックミラー１２２、１２８、複数のミラー１２４、１３２、１３４により各液晶パネル１１６に導かれる複数の光の進行方向とそれぞれ平行な複数の軸が含まれる主面（ｘｙ面）、すなわち、光学エンジン１１０内の複数の光の進行方向とそれぞれ平行な複数の軸が含まれる主面に対して、クロスダイクロイックプリズム１４０から投写レンズ１５０へ出射する映像光の進行方向（ｚ軸方向）が交差するように、各光学部品を配置している。従って、同図（ｂ）のように、光学エンジン１０内の複数の光の進行方向とそれぞれ平行な複数の軸が含まれる主面とクロスダイクロイックプリズム４０から投写レンズ５０へ出射する映像光の進行方向とが平行となる従来のプロジェクタの場合の投写距離（Ｈ_０）に比べて、本実施例における光学エンジン１１０のｚ軸方向の寸法を小さくすることができるため、延いては、本光学エンジン１１０を搭載したプロジェクタの投写距離（Ｈ_０’）を小さくすることが可能となる。

図４は本実施例に係る光学系のｘｙ平面上の構成図、図５は同光学系のｘｚ平面上の構成図である。ｘｙｚの軸の設定は実施例１と同様である。

光源２１２は、実施例１と同様に、ランプとリフレクタから構成され、略平行な光をフライアイインテグレータ２１４に出射する。フライアイインテグレータ２１４は、蝿の目状のレンズ群からなる第１および第２のインテグレータを備え、液晶パネル２１６Ｒ、２１６Ｇ、２１６Ｂに入射する際の光量分布が均一になるように、光源２１２から出射される光に対し、レンズ作用を付与する。そして、ＰＢＳアレイ２１８を経由し、フライアイインテグレータ２１４から出射された光の偏光方向を一方向に揃え、コンデンサレンズ２２０においてＰＢＳアレイ２１８から出射された光に集光作用を付与してダイクロイックミラー２２２へ出射する。なお、本実施例ではリレーレンズの構成は省略する。

光源２１２を超高圧水銀ランプ（以下、「ＵＨＰランプ」と称する。）とした場合、黄色波長帯域（約５７０ｎｍ〜６００ｎｍ）の約５８０ｎｍ付近に約５５０ｎｍ近傍に告ぐ光量のピークが存在する。また、実施例１のように、約５７５ｎｍ以上の光をＲ光、約５００ｎｍ〜５７５ｎｍの光をＧ光とする（ダイクロイックミラー１２８のカットオフ波長を設定する）と、映像光の光量は確保できる一方、赤色用液晶パネル１１６Ｒ、緑色用液晶パネル１１６Ｇに入射するＲ光、Ｇ光の色純度が低いため、色再現性が低減してしまう。そこで、本実施例では、Ｒ光が約６００ｎｍ以上、黄色波長帯の光（以下、「Ｙｅ光」という)が約５７０ｎｍ〜６００ｎｍ、Ｇ光が約５００ｎｍ〜５７０ｎｍとなるようにダイクロイックミラー２２８、２２９のカットオフ波長を設定し、Ｙｅ光を分離して映像信号に応じた光量が黄色用液晶パネル２１６Ｙｅから出射されるように構成する。

ダイクロイックミラー２２２は、コンデンサレンズ２２０から出射された光のうち、Ｒ光とＹｅ光とＧ光とを透過し、Ｂ光のみを反射する。ミラー２２４は、ダイクロイックミラー２２２によって反射されたＢ光を反射してコンデンサレンズ２２６に入射させる。コンデンサレンズ２２６は、Ｂ光が平行光化した状態で液晶パネル２１６Ｂに入射するよう、Ｂ光にレンズ作用を付与する。液晶パネル２１６Ｂは、青色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＢ光を変調する。なお、各液晶パネル２１６の入出射側に図示しない偏光板を備えていることは、実施例１と同様である。ダイクロイックミラー２２８は、ダイクロイックミラー２２２を透過したＧ光、Ｙｅ光およびＲ光のうち、たとえば、Ｇ光のみを反射する。コンデンサレンズ２３０は、Ｇ光が平行光化した状態で液晶パネル２１６Ｇに入射するよう、Ｇ光にレンズ作用を付与する。液晶パネル２１６Ｇは、緑色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＧ光を変調する。

本実施例が前述の実施例１と異なるのは、ダイクロイックミラー２２８を透過したＹｅ光およびＲ光を分離するダイクロイックミラー２２９と、分離されたＹｅ光の導光路上に配されたコンデンサレンズ２３１と、Ｙｅ光用の液晶パネル２１６Ｙｅとを有する点、プリズム１４４に代えてダイクロイックプリズム（第３の光合成素子）２４６を用いる点である。ダイクロイックミラー２２９は、ダイクロイックミラー２２８を透過したＹｅ光およびＲ光のうち、Ｙｅ光のみを反射する。コンデンサレンズ２３１は、Ｙｅ光が平行光化した状態で液晶パネル２１６Ｙｅに入射するよう、Ｙｅ光にレンズ作用を付与する。液晶パネル２１６Ｙｅは、黄色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＹｅ光を変調する。

ミラー２３２、２３４は、ダイクロイックミラー２２９を透過したＲ光を液晶パネル２１６Ｒに導くよう、Ｒ光の光路を変更する。コンデンサレンズ２３６は、Ｒ光が平行光の状態で液晶パネル２１６Ｒに入射するよう、Ｒ光にレンズ作用を付与する。液晶パネル２１６Ｒは、赤色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＲ光を変調する。

本実施例においても、Ｒ光を導くための光学系を構成するダイクロイックミラー２２２、２２８、２２９、ミラー２３２、２３４により液晶パネル２１６Ｒに導かれるＲ光の進行方向に平行な軸はｘｙ平面にあり、Ｇ光を導くための光学系を構成するダイクロイックミラー２２２、２２８により液晶パネル２１６Ｇに導かれるＧ光の進行方向に平行な軸もｘｙ平面にあり、Ｂ光を導くための光学系を構成するダイクロイックミラー２２２、ミラー２２４により液晶パネル２１６Ｂに導かれるＢ光の進行方向に平行な軸もまたｘｙ平面にあるように、これらの光学部品が配置されている。

そして、本実施例ではＹｅ光用の液晶パネル２１６Ｙｅが追加されているので、Ｙｅ光を導くための光学系を構成するダイクロイックミラー２２２、２２８、２２９により液晶パネル２１６Ｙｅに導かれるＹｅ光の進行方向に平行な軸もまたｘｙ平面にあるように、光学部品が配置されている。従って、液晶パネル２１６Ｒ、２１６Ｙｅ、２１６Ｇおよび２１６Ｂに導かれるＲ光、Ｙｅ光、Ｇ光およびＢ光の進行方向に平行な軸はいずれも、ｘｙ平面にあり、映像光の出射方向となるｚ軸方向に対して交差するように、詳細には直交するように構成される。

具体的には、複数のダイクロイックミラー２２２、２２８、２２９、複数のミラー２２４、２３２、２３４を透過あるいは反射して、光を液晶パネル２１６Ｒ、２１６Ｙｅ、２１６Ｇおよび２１６Ｂに導く複数の光の進行方向とそれぞれ平行な複数の軸が含まれる主面は、図４の紙面と略平行な面を形成する。また、各液晶パネル２１６において変調され、クロスダイクロイックプリズム２４０において合成された光は、クロスダイクロイックプリズム２４０において紙面に垂直な方向に（直交するように）折り曲げられて、投写レンズ２５０へ出射される。すなわち、複数のダイクロイックミラー２２２、２２８、２２９、複数のミラー２２４、２３２、２３４により液晶パネル２１６Ｒ、２１６Ｙｅ、２１６Ｇおよび２１６Ｂに導かれる複数の光の進行方向とそれぞれ平行な複数の軸が含まれる主面に対して、クロスダイクロイックプリズム２４０から投写レンズ２５０へ出射される映像光の進行方向が交差する関係となっている。

このような光学部品の配置に伴い、青色用液晶パネル２１６Ｂ、緑色用液晶パネル２１６Ｇによって変調されたＢ光、Ｇ光は、ダイクロイックプリズム２４２において合成され、一方、液晶パネル２１６Ｙｅ、２１６Ｒによって変調されたＹｅ光、Ｒ光はダイクロイックプリズム２４６において合成され、Ｂ光およびＧ光の合成光とＹｅ光およびＲ光の合成光とがクロスダイクロイックプリズム２４０において合成される。

クロスダイクロイックプリズム２４０において合成された映像光は、実施例１と同様に、投写レンズ２５０へと出射され、非球面ミラー２６０において広角化されて被投写面（スクリーン面）へ投写される。

本実施例によれば、ＵＨＰランプ２１２から出射して複数のダイクロイックミラー２２２、２２８、２２９、複数のミラー２２４、２３２、２３４により各液晶パネル２１６に導かれる複数の光の進行方向を平行な軸が含まれる主面（ｘｙ面）、すなわち、光学エンジン２１０内の複数の光の進行方向とそれぞれ平行な複数の軸が含まれるに主面に対して、クロスダイクロイックプリズム２４０から投写レンズ２５０へ出射する映像光の進行方向（ｚ軸方向）が交差するように各光学部品を配置しているので、従来のように、光学エンジン１０内の複数の光の進行方向とそれぞれ平行な複数の軸が含まれる主面とクロスダイクロイックプリズム４０から投写レンズ５０へ出射する映像光の進行方向とが平行となる配置に比べて、本実施例における光学エンジン２１０のｚ軸方向の寸法を小さくすることができ、延いては、本光学エンジン２１０を搭載したプロジェクタの投写距離（Ｈ_０）を小さくすることができる。また、実施例１に比べ、光学エンジン２１０の寸法は変えることなくＹｅ光を活用できるので、本光学エンジン２１０を搭載したプロジェクタの色再現範囲や光量を向上させることができる。

（その他の事項）
本実施の形態に係るプロジェクタは、図６（ａ）のようにスクリーンの上部に取り付けられ、壁面に並行して配置されたスクリーンに投写する使用形態や、図６（ｂ）のように床や机の上に置いて、床面あるいは机上に投写する使用形態など、様々な使用形態が考えられる。図６の（ａ）と（ｂ）の使用形態では、プロジェクタ８０の配置が９０°回転しており、プロジェクタ８０内部の構成部品も９０°回転することになる。一方、発光管を有する光源（例えば、ＵＨＰランプなどのランプ類）は、ラグビーボール状の発光管の両端を略水平（±１０°）に保持しないと、発光管の両端で発光時の高温状態の中で、発光管の中での温度差が大きくなってしまい、発光管が破損する虞がある。

したがって、上述のようなプロジェクタの使用においても、発光管が略水平に保持されるように、光源から出射される光の進行方向が、クロスダイクロイックプリズム１４０、２４０から投写レンズ１５０、２５０へ出射する光の進行方向と投写レンズ１５０、２５０からの光を反射してプロジェクタの外へ出射する光の進行方向とから特定される面（ｙｚ面）に対して直交する方向に光源の出射方向を保持することが望ましい。これにより、光源内部の発光管を略水平に配置することができ、光源の長寿命化、延いては、プロジェクタの長寿命化を図ることができる。

なお、本実施の形態において直交、垂直あるいは平行として説明した構成については、製造上の誤差を含むものとする。また、ダイクロイックミラーやミラーのような導光光学系を透過または反射する光の進行方向に平行な軸が含まれる主面は、少なくとも２つの軸により１つの面が特定されるので、光合成部から投写光学系へ出射する光の進行方向は、複数の光の進行方向とそれぞれ平行な複数の軸のうち、少なくとも２つの軸が含まれる主面に対して、交差する関係にあれば良いものとする。

本実施の形態では、光変調素子として透過型の液晶パネルを用いて説明したが、光変調素子としてはこれに限定されるものではなく、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）や反射型の液晶パネルなども利用可能である。

本発明の一実施例に係る投写型映像表示装置のｘｙ平面上の構成を示す構成模式図である。 本発明の一実施例に係る投写型映像表示装置のｘｚ平面上の構成を示す構成模式図である。 一実施例に係る投写型映像表示装置と従来の短焦点投写型映像表示装置とのｚ軸方向の寸法差を示す構成模式図である。 本発明の他の実施例に係る投写型映像表示装置のｘｙ平面上の構成を示す構成模式図である。 本発明の他の実施例に係る投写型映像表示装置のｘｚ平面上の構成を示す構成模式図である。 短焦点投写型映像表示装置の使用形態を示す模式図である。 従来の短焦点投写型映像表示装置のｘｚ平面上の構成を示す構成模式図である。

符号の説明

１０、１１０、２１０ 光学エンジン
１２、１１２、２１２ 光源
１４、１１４、２１４ フライアイインテグレータ
１６、１１６、２１６ 液晶パネル（赤色用…１１６Ｒ、２１６Ｒ：緑色用…１１６Ｇ、２１６Ｇ：青色用…１１６Ｂ、２１６Ｂ：黄色用…２１６Ｙｅ）
１８、１１８、２１８ ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）アレイ
２０、１２０、２２０ コンデンサレンズ
２２、１２２、２２２ ダイクロイックミラー
２４、３２、３４、１２４、１３２、１３４、２２４、２３２、２３４ ミラー
２８、１２８、２２８、２２９ ダイクロイックミラー
４０、１４０、２４０ クロスダイクロイックプリズム
５０、１５０、２５０ 投写レンズ
６０、１６０、２６０ 非球面ミラー
７０、７１ 被投写面（スクリーン…７０：机…７１）
８０ プロジェクタ
１２６、２２６ コンデンサレンズ
１３０、１３６、２３０、２３１、２３６ コンデンサレンズ
１３８ リレーレンズ
１４２、２４２、２４６ ダイクロイックプリズム
１４４ プリズム

Claims (5)

1. 光源と、変調すべき波長帯の光に対応して個別に配された複数の光変調素子と、前記光源からの光のうち前記各波長帯の光をそれぞれ対応する前記光変調素子に導く導光光学系と、前記光変調素子によって変調された前記各波長帯の光を合成する光合成部と、前記光合成部によって合成された光を拡大投写する曲面ミラーを有する投写光学系と、を備える投写型映像表示装置において、
   前記導光光学系により前記光変調素子に導かれる複数の光の進行方向とそれぞれ平行な複数の軸のうち、少なくとも２つの軸が含まれる主面に対して、前記光合成部から前記投写光学系へ出射する光の進行方向が交差することを特徴とする投写型映像表示装置。
2. 請求項１記載の投写型映像表示装置において、
   前記主面と前記光合成部から前記投写光学系へ出射する光の進行方向とは、前記光合成部において交差することを特徴とする投写型映像表示装置。
3. 請求項２記載の投写型映像表示装置において、
   前記光合成部は、
   前記複数の光変調素子のうち、少なくとも第１の光変調素子および第２の光変調素子によって変調された第１の波長帯の光および第２の波長帯の光を合成して出射する第１の光合成素子と、
   前記複数の光変調素子のうち、第３の光変調素子によって変調された第３の波長帯の光と前記第１の光合成素子から出射された光とを合成すると共に、該合成光を前記主面と直交するように折り曲げて前記投写光学系へ出射する第２の光合成素子とを備えることを特徴とする投写型映像表示装置。
4. 請求項１または２に記載の投写型映像表示装置において、
   前記光変調素子は、４つ波長帯の光に対応して配されることを特徴とする投写型映像表示装置。
5. 請求項４記載の投写型映像表示装置において、
   前記光合成部は、
   前記複数の光変調素子のうち、第１の光変調素子および第２の光変調素子によって変調された第１の波長帯の光および第２の波長帯の光を合成して出射する第１の光合成素子と、
   前記複数の光変調素子のうち、第３の光変調素子および第４の光変調素子によって変調された第３の波長帯の光および第４の波長帯の光を合成して出射する第３の光合成素子と、
   前記第１の光合成素子から出射された光と前記第３の光合成素子から出射された光とを合成すると共に、該合成光を前記主面と直交するように折り曲げて前記投写光学系へ出射する第２の光合成素子とを備えることを特徴とする投写型映像表示装置。