JP2009122413A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】不要光により効率よく発電が可能なプロジェクタを提供する。
【解決手段】プロジェクタ１は、各液晶パネル７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂと射出側偏光板７４Ｒ，７４Ｇ，７４Ｂとの間に設けられるとともに、各液晶パネル７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂから入射する光束をＳ偏光光束とＰ偏光光束とに分離し、Ｐ偏光光束をクロスダイクロイックプリズム７２側に射出し、Ｓ偏光光束をＰ偏光光束と異なる方向に射出するＰＢＳ７６Ｒ，７６Ｇ，７６Ｂと、ＰＢＳ７６Ｒ，７６Ｇ，７６Ｂにより分離されたＳ偏光光束の光路上に設けられるとともに、Ｓ偏光光束を受光して電気エネルギに変換する太陽電池９と、を具備した。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像情報に応じた画像光を投射するプロジェクタに関する。

従来、画像光をスクリーンなどの表示面に投射して画像を表示させ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では、内部に光源が設けられるが、光源から放出される光のうち、画像の投影に寄与される光は一部であり、多くはプロジェクタ内に設けられる光学素子により吸収されてしまう。これに対して、不要光を太陽電池で受光し、電気エネルギに変換することで、電力効率を向上させる構成が考え出されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

この特許文献１に記載のものは、バルブライトから映像表示デバイスを経てスクリーンに到達するまでの光束の導光路の周囲に、光電変換素子を設けたプロジェクタである。このプロジェクタは、導光路からの漏れ光を光電変換素子で受光し、電気エネルギに変換する構成が採られている。

また、特許文献２に記載のものは、光源から射出される光束を偏光ビームスプリッタに入射させ、反射光（Ｓ偏光光束）をダイクロイックミラーによりＲＧＢの３色に分離してライトバルブに入射させる。一方、偏光ビームスプリッタを透過した光（Ｐ偏光光束）を光電力変換素子に入射させ、電気エネルギに変換する構成が採られている。

さらに、特許文献３に記載のものは、ＲＧＢの各色液晶パネルを透過した各色光のうち、緑色光に対してＰ偏光光束とＳ偏光光束とに分離する偏光分離を実施し、Ｓ偏光を太陽電池で受光して発電させる構成が採られている。

特開２００１−２９０２２０号公報 特開平９−６１７７８号公報 特開２００５−３１６４５５号公報

ところで、上記特許文献１のようなプロジェクタは、光路から漏れた漏れ光のみしか発電に利用することができず、十分な発電効率が得られず、省電力化への効果も薄いという問題がある。
また、特許文献２では、各ライトバルブに入射する前の光を偏光分離し、分離された一方の光を発電に利用しているので、ライトバルブに入射する光量が減少し、光を有効に利用することができない。また、近年のプロジェクタでは、光源からの光を有効に利用するために、偏光変換素子によって偏光方向を揃えた光をライトバルブに入射させているので、上記特許文献２のような構成を導入することは困難であり、構成が複雑になるという問題がある。
さらに、特許文献３に記載のプロジェクタでは、緑色光に対してＳ偏光光束を分離し、太陽電池でこのＳ偏光光束を受光して発電しているが、赤色光および青色光の不要光に対して発電に利用することができないため、発電効率が小さく、省電力化の効率も小さいという問題がある。

本発明は、上記のような問題に鑑みて、不要光により効率よく発電が可能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、それぞれ異なる色光が入射し、入射した色光を画像情報に応じて変調する複数の光変調装置と、各光変調装置の後段に配置され、変調された色光の偏光方向を、所定の直線偏光に揃えて射出する複数の偏光素子と、各偏光素子で揃えられた各色光を合成して光学像を形成する色合成光学装置と、色合成光学装置で形成された光学像を投射する投射光学装置とを備えたプロジェクタであって、各光変調装置および各偏光素子の間に設けられ、各光変調装置から射出された色光を偏光方向の異なる２種類の直線偏光光束に分離し、２種類の直線偏光光束のうちいずれか一方の直線偏光光束を、前記色合成光学装置に射出し、いずれか他方の直線偏光光束を他の方向に射出する複数の偏光分離素子と、各偏光分離素子で分離されたいずれか他方の直線偏光光束を受光し、電気エネルギに変換する太陽電池と、を具備したことを特徴とする。

この発明によれば、各光変調装置から射出されて色合成光学装置に入射する前の各色光を偏光分離素子により、２種類の異なる偏光方向の偏光光束に分離される。そして、このうちいずれか一方の偏光光束が偏光素子を介して色合成光学装置に入射し、他の光変調装置から入射する一方の偏光光束と合成されて画像光が形成される。一方、各偏光分離素子により分離された他方の偏光光束は、太陽電池に入射し、この太陽電池にて電気エネルギに変換される。
これにより、各光変調装置から射出される光束のうち、不要光を電気エネルギに変換することができ、例えば、従来のような漏れ光のみから電力を得る構成や、緑色光のみから電力を得る構成に比べて、発電効率を向上させることができる。また、上記のような構成で得られた電力を、例えばプロジェクタ内部の冷却ファンなどの駆動電力に使用するなど、プロジェクタの駆動電力の一部として使用することで、プロジェクタの省電力化に貢献することができる。

また、偏光分離素子は、色合成光学装置に入射する光束を所定の偏光方向に揃える偏光素子と、光変調装置との間に設けられているので、例えば、偏光分離素子から色合成光学装置に向かって、一方の偏光方向の偏光光束だけでなく他方の偏光方向の偏光光束も透過した場合でも、この偏光素子により他方の偏光方向の偏光光束がカットされる。したがって、色合成光学装置には、所定の偏光方向の偏光光束のみが透過される。よって、色合成光学装置により合成される各色光の直線偏光方向となるように設定することで、迷光レベルを低減した良好な画像光を投射光学装置から投射させることができる。
また、前述のように、偏光分離素子により他方の偏光方向の偏光光束は分離されているため、偏光素子に入射する光は、色合成光学装置で色合成される一方の偏光光束が大部分を占める。よって、偏光素子にて吸収される他方の偏光方向の偏光光束は僅かであり、偏光素子の温度上昇を防止することができる。これにより、偏光素子を冷却するための冷却機構の構成を簡単にすることができ、省電力化により貢献することができる。

そして、本発明のプロジェクタでは、前記偏光分離素子は、一方の偏光光束を透過させるとともに、他方の偏光光束を反射させる偏光分離面を備え、前記太陽電池は、前記偏光分離面により反射された前記他方の偏光光束を受光して電気エネルギに変換することが好ましい。
この発明によれば、偏光分離素子は、偏光分離面における法線方向と光束の進行方向とにより形成される光路平面に対して直交する直線偏光方向を有する、いわゆるＳ偏光光束を反射させ、前記光路面に対して平行する直線偏光方向を有する、いわゆるＰ偏光光束を透過させる。そして、太陽電池は、偏光分離面により反射されたＳ偏光光束を補足し、Ｓ偏光光束の光エネルギを電気エネルギに変換する。
一般に、光を透過させる場合に比べて、光を反射する際の光ネルギー損失が大きくなる。したがって、上記のように、偏光分離素子により反射されるＳ偏光光束を太陽電池で補足させ、偏光分離素子を透過するＰ偏光光束を画像光の形成に利用することで、良好な画像光を形成することができる。

そして、本発明のプロジェクタでは、前記複数の光変調装置は、画像情報に応じて前記光束を緑色の光束に変調する緑色用光変調装置、前記光束を赤色の光束に変調する赤色用光変調装置、前記光束を青色の光束に変調する青色用光変調装置であり、これらの前記緑色用光変調装置、前記赤色用光変調装置、および前記青色用光変調装置は、各光変調装置から射出され、前記色合成光学装置に入射する各色光の中心軸が、同一の光路平面となるように配置され、前記複数の偏光素子は、前記赤色用光変調装置に対向する赤色用偏光素子、前記緑色用光変調装置に対向する緑色用偏光素子、および前記青色用光変調装置に対向する青色用偏光素子であり、前記緑色用光変調装置には、前記光路平面に対して垂直な直線偏光方向を有するＳ偏光光束が入射し、前記赤色用光変調装置および前記青色用光変調装置には、前記光路平面に対して平行な直線偏光方向を有するＰ偏光光束が入射し、前記緑色用偏光素子は、前記緑色用光変調装置により光変調された緑色光のうち前記Ｐ偏光光束のみを透過し、前記赤色用偏光素子および前記青色用偏光素子は、それぞれ前記赤色用光変調装置により光変調された赤色光および前記青色用光変調装置により光変調された青色光から、前記Ｓ偏光光束のみを透過し、前記色合成光学装置は、前記緑色用偏光素子から入射された前記Ｐ偏光光束の緑色光をそのまま透過させ、前記赤色用偏光素子および前記青色用偏光素子から入射された前記Ｓ偏光光束の赤色光および青色光を前記緑色光の透過方向に反射させて、これらの色光を合成することが好ましい。

この発明では、緑色用光変調装置には、Ｓ偏光光束が入射し、この緑色用光変調装置により光変調された光束のうち、Ｐ偏光光束が緑色用偏光素子を透過して色合成光学装置に入射される。一方、赤色用光変調装置および青色用光変調装置には、Ｐ偏光光束が入射し、この赤色用光変調装置および青色用光変調装置により光変調された光束のうち、Ｓ偏光光束が赤色用偏光素子および青色用偏光素子を透過し、色合成光学装置に入射される。そして、色合成光学装置では、Ｐ偏光光束である緑色光を透過させ、Ｓ偏光光束である赤色光および青色光を緑色光の透過方向に反射させることで、色合成し、画像光を射出する。すなわち、色合成光学装置では、透過率が高いＰ偏光光束である緑色光を透過させ、反射率が高いＳ偏光光束である赤色光および青色光を反射させているので、光エネルギの損失を低減させることができ、光利用効率を大きくすることができる。したがって、画像情報に応じた明るさを忠実に再現した画像光を色合成光学装置から射出させることができ、高画質の画像を表示させることができる。

また、本発明のプロジェクタでは、前記複数の光変調装置は、画像情報に応じて前記光束を緑色の光束に変調する緑色用光変調装置、前記光束を赤色の光束に変調する赤色用光変調装置、前記光束を青色の光束に変調する青色用光変調装置であり、これらの前記緑色用光変調装置、前記赤色用光変調装置、および前記青色用光変調装置は、各光変調装置から射出され、前記色合成光学装置に入射する各色光の中心軸が、同一の光路平面となるように配置され、前記複数の偏光素子は、前記赤色用光変調装置に対向する赤色用偏光素子、前記緑色用光変調装置に対向する緑色用偏光素子、および前記青色用光変調装置に対向する青色用偏光素子であり、前記緑色用光変調装置、前記赤色用光変調装置および前記青色用光変調装置には、前記光路平面に対して垂直な直線偏光方向を有するＳ偏光光束が入射し、赤色光用の前記偏光分離素子および前記色合成光学装置の間と、青色用の前記偏光分離素子および前記色合成光学装置の間とに、前記赤色用光変調装置および前記青色用光変調装置から射出される光束の直線偏光方向を変換する位相差板が設けられた構成としてもよい。
このような構成でも、上記発明と同様に、色合成光学装置において、透過率が高いＰ偏光光束である緑色光を透過させ、反射率が高いＳ偏光光束である赤色光および青色光を反射させることができ、光エネルギの損失を低減させることができ、光利用効率を大きくすることができる。また、各光変調装置にＳ偏光方向の偏光光束を入射させて光変調させることで、コントラストを高めることができる。

［第一の実施の形態］
以下、本発明の第一の実施の形態に係るプロジェクタについて、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第一の実施の形態に係るプロジェクタの光学ユニットの概略を示す図である。
図２は、図１において、I−I線を断面した際の光学ユニットの概略を示す図である。

図１において、１は、プロジェクタであり、このプロジェクタ１は、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して画像光を形成し、この画像光をスクリーンなどの投射面状に拡大投射させる装置である。このプロジェクタ１は、図示しない外装筐体を備え、この外装筐体内部に光学ユニット２、プロジェクタ１を構成する各ユニットに電力を供給する電源ユニット、およびプロジェクタ１の内部を冷却する冷却ユニットなどが収納されて構成されている。また、光学ユニット２は、図１に示すように、光源装置３と、均一照明光学系４と、色分離光学系５と、リレー光学系６と、光学装置７と、投射光学装置としての投射光学系８と、を備えて構成されている。また、これらの光学系３〜８を構成する各光学素子および光学装置７は、所定の照明光軸Ａが設定された光学部品用筐体内に位置決め調整されて収納されている。

光源装置３は、図示しない光源ランプから放射された光束を一定方向に揃えて射出し、光学装置７を照明する。具体的には、光源装置３は、光源ランプから放射された光束を図示しない反射鏡などで反射させて、光源ランプの前方側に集束光として射出させ、図示しない平行化レンズによって平行化し、照明光軸Ａに沿って均一照明光学系４に射出する。

均一照明光学系４は、光源装置３から射出された光束を複数の部分光束に分割し、照明領域の画面照度を均一化する光学系である。この均一照明光学系４は、第１レンズアレイ４１、第２レンズアレイ４２、偏光変換素子４３、および重畳レンズ４４を備えている。
第１レンズアレイ４１は、光源装置３から射出された光束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、照明光軸Ａと直交する面内にマトリクス状に配列された複数の小レンズを備えて構成される。
第２レンズアレイ４２は、上記第１レンズアレイ４１により分割された複数の部分光束を集光する光学素子であり、第１レンズアレイ４１と同様に照明光軸Ａに直交する面内にマトリクス状に配列される複数の小レンズを備えた構成を有している。

偏光変換素子４３は、第１レンズアレイ４１により分割された各部分光束の偏光方向を略一方向の直線偏光方向に揃える。この偏光変換素子４３は、照明光軸Ａに対して傾斜配置される図示しない偏光分離膜および図示しない反射膜を交互に配列した構成を有する。偏光分離膜は、各部分光束に含まれるＰ偏光光束（図１において、光路平面Ｂに平行する偏光方向の光束）およびＳ偏光光束（図１において、光路平面Ｂに直交する偏光方向の光束）のうち、一方の偏光光束（本実施の形態では、Ｓ偏光光束とする）を透過し、他方の偏光光束（Ｐ偏光光束）を反射する。反射されたＰ偏光光束は、反射膜により曲折され、Ｓ偏光光束の射出方向、すなわち照明光軸Ａに沿った方向に射出される。射出されたＰ偏光光束は、偏光変換素子４３の光束射出面に設けられる位相差板によって偏光変換され、略全ての光束がＳ偏光に揃えられる。このような偏光変換素子４３を用いることにより、光源装置３から射出される光束を、Ｓ偏光方向に揃えることができるため、光学装置７で利用する光源光の利用率を向上させることが可能となる。

重畳レンズ４４は、第１レンズアレイ４１、第２レンズアレイ４２、および偏光変換素子４３を経た複数の部分光束を集光して、光学装置７の後述する３つの液晶パネルの画像形成領域上で重畳させる。

色分離光学系５は、２枚のダイクロイックミラー５１，５２と、反射ミラー５３とを備えている。ダイクロイックミラー５１，５２は、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基板上に形成される光学素子である。このダイクロイックミラー５１，５２は、均一照明光学系４から射出された光束を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離する。
具体的には、光路前段に配設されるダイクロイックミラー５１は、赤色光を反射し、その他の色光を透過する。そして、このダイクロイックミラー５１により分離された赤色光は、反射ミラー５３により曲折された後、図示しないフィールドレンズを介して光学装置７に供給される。
また、光路後段に配設されるダイクロイックミラー５２は、緑色光を反射し、青色光を透過させる。そして、ダイクロイックミラー５２により分離された緑色光は、そのまま図示しないフィールドレンズを介して光学装置７に供給される。

リレー光学系６は、入射側レンズ６１と、リレーレンズ６２と、反射ミラー６３，６４とを備えている。このリレー光学系６では、色分離光学系５を透過した青色光を光学装置７まで導く機能を有している。そして、このリレー光学系６により導かれた青色光は、図示しないフィールドレンズを介して光学装置７に供給される。
なお、光学装置７の各色光の光路前段に設けられるフィールドレンズは、第２レンズアレイ４２から射出された各部分光束を、各部分光束の主光線に対して平行な光束に変換するために設けられている。

光学装置７は、光変調装置としての３つの液晶パネル（赤色用液晶パネル７１Ｒ，緑色用液晶パネル７１Ｇ，青色用液晶パネル７１Ｂ）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７２と、を備えている。また、各液晶パネル７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂの前段には、フィールドレンズとの間に、入射側偏光板７３Ｒ，７３Ｇ，７３Ｂが設けられ、各液晶パネル７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂの後段には、クロスダイクロイックプリズム７２との間に偏光素子としての射出側偏光板７４Ｒ，７４Ｇ，７４Ｂが設けられている。さらに、入射側偏光板７３Ｒとフィールドレンズとの間、入射側偏光板７３Ｂとフィールドレンズとの間には、それぞれ位相差板７５が設けられている。そして、各液晶パネル７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂと射出側偏光板７４Ｒ，７４Ｇ，７４Ｂとの間には、それぞれＰＢＳ（Polarization Beam Splitter：偏光ビームスプリッタ）７６Ｒ，７６Ｇ，７６Ｂが設けられている。

位相差板７５は、入射した赤、青色の偏光方向を９０度回転させる。これにより、各入射側偏光板７３Ｒ，７３Ｇ，７３Ｂに入射するＲ，Ｇ，Ｂの各色光（偏光変換素子４３で偏光方向がＳ偏光に揃えられた各色光）のうち、赤、青色光がこの位相差板７５を通過することにより、Ｐ偏光光束となり、緑色光の偏光方向と、赤、青色光の各偏光方向とが略直交する。

入射側偏光板７３Ｒ，７３Ｇ，７３Ｂは、入射された光束のうち、所定の偏光方向のみ透過させ、その他の偏光方向の光束を吸収する。この入射側偏光板７３Ｒ，７３Ｇ，７３Ｂは、例えば、サファイアガラスまた水晶などの透光性基板上に偏光膜を貼付された構成を有している。
ここで、緑色光側の入射側偏光板７３Ｇは、偏光変換素子４３により揃えられたＳ偏光方向（図１において、光束の中心軸の光路により形成される光路平面Ｂに対して直交する方向、つまり紙面に対して直交する方向）の偏光光束のみを透過させる。一方、赤色光側および青色光側の入射側偏光板７３R，７３Ｂは、位相差板７５により偏光方向が変換された偏光光束、すなわちＰ偏光方向（図１において光路平面Ｂに対して平行する方向）の偏光光束のみを透過させる。

液晶パネル７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂ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（Thin Film Transistor）をスイッチング素子として、与えられた画像信号に従って、入射側偏光板７３Ｒ，７３Ｇ，７３Ｂからの射出された偏光光束の偏光方向を変調する。

ＰＢＳ７６Ｒ，７６Ｇ，７６Ｂは、所定の偏光方向の偏光光束を透過させ、他の偏光方向の偏光光束を反射させる偏光分離膜７６１を有している。
ここで、ＰＢＳ７６Ｇは、図１に示すように、偏光分離膜７６１が、図１における光路平面Ｂに直交する面方向に形成され、Ｓ偏光方向のＳ偏光光束を反射させ、Ｐ偏光方向のＰ偏光光束を射出側偏光板７４Ｇ側に透過させる。そして、このＰＢＳ７６Ｇにより反射されるＳ偏光光束の光路上には、太陽電池９の受光板９１Ｇが設けられており、Ｓ偏光光束を受光して光エネルギを電気エネルギに変換する。

一方、ＰＢＳ７６Ｒ，７６Ｂは、図２に示すように、偏光分離膜７６１が、図２における紙面に直交する面方向（図１において、照明光軸Ａにより形成される光路平面Ｂに対して傾斜する面方向）に形成されている。これらのＰＢＳ７６Ｒ，７６Ｂは、図２において紙面に対して直交する偏光方向の偏光光束（図１におけるＰ偏光光束）を、光路平面Ｂに対して直交する方向に反射させ、図２において紙面に対して平行となる偏光方向の偏光光束（図１におけるＳ偏光光束）を、それぞれ射出側偏光板７４Ｒ，７４Ｂ側に透過させる。そして、このＰＢＳ７６Ｒ，７６Ｂにより反射される偏光光束の光路上には、太陽電池９の受光板９１Ｒ，９１Ｂが設けられており、この偏光光束を受光して光エネルギを電気エネルギに変換する。

太陽電池９は、それぞれ、受光板９１Ｒ，９１Ｇ，９１Ｂ（受光板９１Ｒ，９１Ｂは図２参照）を備え、これらの受光板９１Ｒ，９１Ｇ，９１Ｂにより、ＰＢＳ７６Ｒ，７６Ｇ，７６Ｂで反射された光束を受光する。これらの受光板９１Ｒ，９１Ｇ，９１Ｂには、それぞれ光エネルギを電気エネルギに変換する光源変換素子が複数配設されており、受光した光束の光量に応じて電力を発生させる。また、太陽電池９は、蓄電部９２を備え、受光板９１Ｒ，９１Ｇ，９１Ｂで変換された電気エネルギをこの蓄電部９２に蓄電する。蓄電部９２に蓄えられた電気エネルギは、例えばプロジェクタ１の図示しない冷却機構の冷却ファンの回転駆動電力や、その他の各機構の駆動電力や補助電力として利用される。

射出側偏光板７４Ｒ，７４Ｇ，７４Ｂは、ＰＢＳ７６Ｒ，７６Ｇ，７６Ｂから入射した光束のうち、入射側偏光板７３Ｒ，７３Ｇ，７３Ｂにおける光束の透過軸と直交する偏光方向を有する光束のみを透過させ、その他の光束を吸収する。この射出側偏光板７４Ｒ，７４Ｇ，７４Ｂは、入射側偏光板７３Ｒ，７３Ｇ，７３Ｂと同様に、例えばサファイアガラスや水晶などの透光性基板上に偏光膜が貼付された構成を有している。
具体的には、緑色用偏光素子としての緑色用の射出側偏光板７４Ｇは、入射側偏光板７３Ｇにおける光束の透過軸と直交するＰ偏光方向（図１における光路平面Ｂに平行な方向）を有する光束のみ透過させる。
一方、赤色用偏光素子および青色用偏光素子としての赤色用および青色用の射出側偏光板７４Ｒ，７４Ｂは、入射側偏光板７３Ｒ，７３Ｂにおける光束の透過軸と直交するＳ偏光方向（図１における光路平面Ｂに直交する方向）を有する光束のみ透過させる。

クロスダイクロイックプリズム７２は、射出側偏光板７４Ｒ，７４Ｇ，７４Ｂから射出された各色光の変調された光学像を合成して、カラー画像を形成する。このクロスダイクロイックプリズム７２は、４つの直角プリズムを張り合わせた平面視略正方形状に形成され、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、誘電体多層膜が形成されている。そして、略Ｘ字状の一方の誘電体多層膜は、赤色光を反射し、他方の誘電体多層膜は青色光を反射する。これらの誘電体多層膜により曲折された赤色光および青色光は、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。ここで、射出側偏光板７４Ｒ，７４Ｂから射出される赤色光、および青色光は、誘電体多層膜に対して、反射率が高いＳ偏光光束として入射する。したがって、赤色光および青色光は、この誘電体多層膜により効果的に反射され、光の利用効率が向上する。一方、射出側偏光板７４Ｇから射出される緑色光は、誘電体多層膜に対して、透過率が高いＰ偏光光束として入射する。したがって、緑色光は、誘電体多層膜を効果的に透過し、光の利用効率が向上する。
そして、クロスダイクロイックプリズム７２から射出されたカラー画像の画像光は、投射光学系８により拡大投射され、図示しないスクリーン上で画像を形成する。

［第一の実施の形態のプロジェクタの作用効果］
上述したように、上記実施の形態のプロジェクタ１では、各液晶パネル７１（７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂ）と、射出側偏向板７４（７４Ｒ，７４Ｇ，７４Ｂ）との間に、それぞれＰＢＳ７６Ｒ，７６Ｇ，７６Ｂが設けられている。これらのＰＢＳ７６Ｒ，７６Ｇ，７６Ｂは、各液晶パネル７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂから射出された光束を、クロスダイクロイックプリズム７２に向かう所定偏向方向の偏向光束と、この偏向光束と偏向方向が直交し、前記クロスダイクロイックプリズム７２に向かう偏向光束と直交する方向に反射する偏向光束とに分離する。そして、ＰＢＳ７６Ｒ，７６Ｇ，７６Ｂの偏向分離膜により反射されるクロスダイクロイックプリズム７２側の偏向光束と直交する方向に射出される偏向光束の光路上には太陽電池９の受光板９１Ｒ，９１Ｇ，９１Ｂが配置され、これらの偏向光束を受光して、光エネルギを電気エネルギに変換する。
このため、各液晶パネル７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂから射出されるＲ，Ｇ，Ｂの各色光を太陽電池９により充電に利用することができ、例えば従来のような緑色光のみを充電に利用する構成や、漏れ光のみを充電に利用する構成に比べて、太陽電池９における発電効率が向上し、より多くの電力を得ることができる。そして、この電力を例えば冷却機構の駆動電力に利用するなどすることで、省電力化を実現できるとともに、良好にプロジェクタ１を冷却することができる。また、ＰＢＳ７６Ｒ，７６Ｇ，７６Ｂにより、射出側偏光板７４Ｒ，７４Ｇ，７４Ｂにて吸収される偏向方向の偏向光束を反射させるため、射出側偏光板７４Ｒ，７４Ｇ，７４Ｂにおける光吸収量が減少し、射出側偏光板７４Ｒ，７４Ｇ，７４Ｂの温度上昇を抑えることができ、射出側偏光板７４Ｒ，７４Ｇ，７４Ｂの冷却に要する駆動電力も低減させることができる。

また、太陽電池９は、ＰＢＳ７６Ｒ，７６Ｇ，７６Ｂにより反射された各偏光光束を補足して電気エネルギに変換する。ＰＢＳ７６Ｒ，７６Ｇ，７６Ｂの偏光分離膜７６１により光束が反射される場合、光束が透過する場合に比べて光エネルギ損失が大きくなる。したがって、偏光分離膜７６１により反射された偏光光束をクロスダイクロイックプリズム７２に射出すると、光エネルギ損失が大きくなり、画質も低下してしまう。これに対して、本実施の形態では、上記のように、ＰＢＳ７６Ｒ，７６Ｇ，７６Ｂの偏光分離膜７６１により反射された偏光光束を太陽電池９における充電に用い、ＰＢＳ７６Ｒ，７６Ｇ，７６Ｂを透過する偏光光束をクロスダイクロイックプリズム７２に射出するので、画像光として合成する偏光光束の光エネルギ損失を抑えることができて良好な画質の画像光を射出させることができる。

さらに、液晶パネル７１Ｇには、Ｓ偏光光束の緑色光が入射され、液晶パネル７１Ｇにて光変調された色光のうち、クロスダイクロイックプリズム７２の誘電体多層膜において透過性が良好なＰ偏光光束がＰＢＳ７６Ｇ、射出側偏光板７４Ｇを透過してクロスダイクロイックプリズム７２に入射される。一方、液晶パネル７１Ｒ，７１Ｂには、Ｐ偏光光束の赤、青色光が入射され、液晶パネル７１Ｒ，７１Ｂにて光変調された色光のうち、クロスダイクロイックプリズム７２の誘電体多層膜にて反射性が良好なＳ偏光光束がＰＢＳ７６Ｒ，７６Ｂおよび射出側偏光板７４Ｒ，７４Ｂを透過し、クロスダイクロイックプリズム７２に入射される。
このため、クロスダイクロイックプリズム７２において、効率よく各色光を投射光学系８に向かって射出させることができ、光利用効率を向上させることができる。したがって、光源の駆動電力を大きくすることなく、十分な光量の画像光を拡大投射させることができ、より一層省電力化を促進させることができる。

[第二の実施の形態]
次に本発明の第二の実施の形態について図面に基づいて説明する。
図３は、本発明の第二の実施の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。なお、図３において、第一の実施の形態と同様の構成については、同符号を付し、その説明を省略または簡略する。

第二の実施の形態のプロジェクタ１Ａは、前記第一の実施の形態における光学装置７を変形したものである。すなわち、第二の実施の形態のプロジェクタ１Ａの光学装置７では、図３に示すように、３つの液晶パネル（赤色用液晶パネル７１Ｒ，緑色用液晶パネル７１Ｇ，青色用液晶パネル７１Ｂ）のうち、赤色用液晶パネル７１Ｒおよび青色用液晶パネル７１Ｂの前段に、Ｓ偏光方向（図３において、光路平面Ｂに対して直交する方向）のＳ偏光光束を透過し、Ｐ偏光光束を吸収する入射側偏光板１７３Ｒ，１７３Ｂが設けられている。また、これらの入射側偏光板１７３Ｒ，１７３Ｂの前段には、第一の実施の形態のような位相差板７５が設けられず、色分離光学系５により導かれた赤色光はフィールドレンズを介して直接入射側偏光板１７３Ｒに入射され、リレー光学系６により導かれた青色光はフィールドレンズを介して直接入射側偏光板１７３Ｂに入射する。

また、液晶パネル７１Ｒ，７１Ｂにて光変調された各色光は、ＰＢＳ１７６Ｒ，１７６Ｂに入射する。このＰＢＳ１７６Ｒ，１７６Ｂは、図３に示すように、偏光分離膜７６１が、光路平面Ｂに直交し、かつ液晶パネル７１Ｒ，７１Ｂからクロスダイクロイックプリズム７２に向かう主光軸に対して傾斜する面方向に設けられ、光路平面Ｂに対して直交する偏光方向のＳ偏光光束を反射させ、光路平面Ｂに対し平行な偏光方向のＰ偏光光束を透過させる。
そして、これらのＰＢＳ１７６Ｒ，１７６Ｂにより反射されたＳ偏光光束の光路上には、太陽電池９の受光板１９１Ｒ，１９１Ｂが設けられ、これらの受光板１９１Ｒ，１９１ＢによりＳ偏光光束を補足して光エネルギを電気エネルギに変換する。このような構成では、受光板１９１Ｒ，９１Ｇ、１９１Ｂが光路平面Ｂ上に配置することができ、プロジェクタ１Ａの光学ユニット２の大型化を防止することが可能となる。

そして、ＰＢＳ１７６Ｒ，１７６ＢのＰ偏光光束の射出面に対向して、射出側偏光板１７４Ｒ，１７４Ｂが設けられている。これらの射出側偏光板１７４Ｒ，１７４Ｂは、Ｐ偏光方向のＰ偏光光束のみを透過させ、その他の偏光方向の光束を吸収する。
さらに、これらの射出側偏光板１７４Ｒ，１７４Ｂとクロスダイクロイックプリズム７２との間には、位相差板１７５が設けられている。これらの位相差板１７５は、射出側偏光板１７４Ｒ，１７４Ｂを透過したＰ偏光光束の偏光方向を９０度回転させ、Ｓ偏光光束としてクロスダイクロイックプリズム７２側に射出する。これにより、クロスダイクロイックプリズム７２に、Ｓ偏光光束の赤色光および青色光を射出することが可能となる。

［第二の実施の形態のプロジェクタの作用効果］
上記第二の実施の形態のプロジェクタ１Ａは、各液晶パネル（７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂ）と、射出側偏光板１７４Ｒ，７４Ｇ，１７４Ｂとの間に、それぞれＰＢＳ１７６Ｒ，７６Ｇ，１７６Ｂが設けられている。そして、ＰＢＳ１７６Ｒ，７６Ｇ，１７６Ｂの偏向分離膜７６１により反射されるＳ偏光光束の光路上に、太陽電池９の受光板１９１Ｒ，９１Ｇ，１９１Ｂが配置され、これらのＳ偏向光束を受光して、光エネルギを電気エネルギに変換する。
このため、第二の実施の形態のプロジェクタ１Ａにおいても、第一の実施の形態と同様に、各液晶パネル７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂから射出されるＲ，Ｇ，Ｂの各色光のうち、不要光を太陽電池９の受光板１９１Ｒ，９１Ｇ、１９１Ｂにより受光して、充電に利用することができる。したがって、太陽電池９における発電効率が向上し、より多くの電力を得ることができ、プロジェクタ１Ａにおける省電力化を図ることができる。

また、ＰＢＳ１７６Ｒ，７６Ｇ、１７６Ｂは、Ｓ偏光光束を光路平面Ｂと平行な方向に反射させることができるため、受光板１９１Ｒ，９１Ｇ，１９１Ｂを光路平面Ｂ上に配置することができる。したがって、プロジェクタ１Ａの光学ユニット２の厚み寸法（光路平面Ｂに直交する方向の寸法）が大きくならず、小型化にも十分対応することできる。
さらに、各液晶パネル７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂには、それぞれＳ偏光光束が入射され、これらのＳ偏光光束を画像情報に応じて光変調する。このような構成では、投射光学系８から投射される画像光のコントラストを向上させることができ、良質な画像を表示させることができる。

〔他の実施の形態〕
なお、本発明は前述の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、上記第一および第二の実施の形態では、ＰＢＳ７６Ｒ，７６Ｇ，７６Ｂ，１７６Ｒ，１７６Ｂの偏光分離膜７６１により反射された偏光光束を太陽電池９の受光板９１Ｒ，９１Ｇ，９１Ｂ，１９１Ｒ，１９１Ｂで補足し、電気エネルギに変換するとしたが、これに限らない。例えば、ＰＢＳ７６Ｒ，７６Ｇ，７６Ｂを透過した光束を太陽電池９の受光板９１Ｒ，９１Ｇ，９１Ｂで受光して電気エネルギに変換し、ＰＢＳ７６Ｒ，７６Ｇ，７６Ｂの偏光分離膜７６１により反射された光束をクロスダイクロイックプリズム７２側に射出させて画像光を形成させる構成としてもよい。

また、各色光に対応してＰＢＳ７６Ｒ，７６Ｇ，７６Ｂを設け、これらのＰＢＳ７６Ｒ，７６Ｇ，７６Ｂにより反射される偏光光束を受光する受光板９１Ｒ，９１Ｇ，９１Ｂを設ける構成を示したが、これに限らない。例えば、ＰＢＳ７６Ｒ，７６Ｇ，７６Ｂにより反射された光を例えばミラーなどにより１つの受光板に導いて光エネルギを電気エネルギに変換する構成などとしてもよい。このような構成では、受光板の数を低減でき、構成を簡単にすることができる。

さらに、第二の実施の形態において、ＰＢＳ１７６Ｒ，１７６Ｂから射出されたＰ偏光光束が射出側偏光板１７４Ｒ，１７４Ｂに入射し、この後、位相差板１７５により位相変換されるとしたが、これに限らない。例えば、ＰＢＳ１７６Ｒ，１７６Ｂから射出されたＰ偏光光束を位相差板１７５により位相変換してＳ偏光光束とし、この後、このＳ偏光光束を、Ｓ偏光光束のみ透過可能な射出側偏光板１７４Ｒ，１７４Ｂに透過させる構成などとしてもよい。

さらに、上記実施の形態では、太陽電池９の蓄電部９２に蓄電された電気エネルギを冷却機構の冷却ファンの駆動電力として用いる例を示したが、例えば光源装置３の駆動電力の補助として用いるなど、他の各構成の駆動電力として用いてもよい。

そして、上記実施の形態では、３つの液晶パネルから射出される各色光を色合成する3板式のプロジェクタ１の例を示したが、これに限定されず、例えば、ＤＭＤ(Digital Micro mirror Device)、反射型液晶パネル（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal on Silicon）を用いたプロジェクタにも適用可能である。

その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。

本発明の第一の実施の形態に係るプロジェクタの光学ユニットの概略を示す図である。 図１において、I−I線を断面した際の光学ユニットの概略を示す図である。 本発明の第二の実施の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。

符号の説明

１…プロジェクタ、８…投射光学装置としての投射光学系、９…太陽電池、７１…光変調装置としての液晶パネル、７１Ｒ…赤色用液晶パネル、７１Ｂ…青色用液晶パネル、７１Ｇ…緑色用液晶パネル、７２…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、７４…偏光素子としての射出側偏光板、７４Ｒ，１７４Ｒ…赤色用偏光素子としての赤色用の射出側偏光板、７４Ｇ…緑色用偏光素子としての緑色用の射出側偏光板、７４Ｂ，１７４Ｂ…青色用偏光素子としての青色用の射出側偏光板、７５，１７５ …位相差板、７６、７６Ｒ，７６Ｇ，７６Ｂ，１７６Ｒ，１７６Ｂ…偏光分離素子としてのＰＢＳ（Polarization Beam Splitter：偏光ビームスプリッタ）、７６１…偏光分離面としての偏光分離膜。

Claims (4)

1. それぞれ異なる色光が入射し、入射した色光を画像情報に応じて変調する複数の光変調装置と、各光変調装置の後段に配置され、変調された色光の偏光方向を、所定の直線偏光に揃えて射出する複数の偏光素子と、各偏光素子で揃えられた各色光を合成して光学像を形成する色合成光学装置と、色合成光学装置で形成された光学像を投射する投射光学装置とを備えたプロジェクタであって、
   各光変調装置および各偏光素子の間に設けられ、各光変調装置から射出された色光を偏光方向の異なる２種類の直線偏光光束に分離し、２種類の直線偏光光束のうちいずれか一方の直線偏光光束を、前記色合成光学装置に射出し、いずれか他方の直線偏光光束を他の方向に射出する複数の偏光分離素子と、
   各偏光分離素子で分離されたいずれか他方の直線偏光光束を受光し、電気エネルギに変換する太陽電池と、
   を具備した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、
   前記偏光分離素子は、一方の直線偏光光束を透過させるとともに、他方の直線偏光光束を反射させる偏光分離面を備え、
   前記太陽電池は、前記偏光分離面により反射された前記他方の直線偏光光束を受光して電気エネルギに変換する
   ことを特徴とするプロジェクタ。
3. 請求項１または請求項２に記載のプロジェクタであって、
   前記複数の光変調装置は、画像情報に応じて前記光束を緑色の光束に変調する緑色用光変調装置、前記光束を赤色の光束に変調する赤色用光変調装置、前記光束を青色の光束に変調する青色用光変調装置であり、
   これらの前記緑色用光変調装置、前記赤色用光変調装置、および前記青色用光変調装置は、各光変調装置から射出され、前記色合成光学装置に入射する各色光の中心軸が、同一の光路平面となるように配置され、
   前記複数の偏光素子は、前記赤色用光変調装置に対向する赤色用偏光素子、前記緑色用光変調装置に対向する緑色用偏光素子、および前記青色用光変調装置に対向する青色用偏光素子であり、
   前記緑色用光変調装置には、前記光路平面に対して垂直な直線偏光方向を有するＳ偏光光束が入射し、
   前記赤色用光変調装置および前記青色用光変調装置には、前記光路平面に対して平行な直線偏光方向を有するＰ偏光光束が入射し、
   前記緑色用偏光素子は、前記緑色用光変調装置により光変調された緑色光のうち前記Ｐ偏光光束のみを透過し、
   前記赤色用偏光素子および前記青色用偏光素子は、それぞれ前記赤色用光変調装置により光変調された赤色光および前記青色用光変調装置により光変調された青色光から、前記Ｓ偏光光束のみを透過し、
   前記色合成光学装置は、前記緑色用偏光素子から入射された前記Ｐ偏光光束の緑色光をそのまま透過させ、前記赤色用偏光素子および前記青色用偏光素子から入射された前記Ｓ偏光光束の赤色光および青色光を前記緑色光の透過方向に反射させて、これらの色光を合成する
   ことを特徴とするプロジェクタ。
4. 請求項１または請求項２に記載のプロジェクタであって、
   前記複数の光変調装置は、画像情報に応じて前記光束を緑色の光束に変調する緑色用光変調装置、前記光束を赤色の光束に変調する赤色用光変調装置、前記光束を青色の光束に変調する青色用光変調装置であり、
   これらの前記緑色用光変調装置、前記赤色用光変調装置、および前記青色用光変調装置は、各光変調装置から射出され、前記色合成光学装置に入射する各色光の中心軸が、同一の光路平面となるように配置され、
   前記複数の偏光素子は、前記赤色用光変調装置に対向する赤色用偏光素子、前記緑色用光変調装置に対向する緑色用偏光素子、および前記青色用光変調装置に対向する青色用偏光素子であり、
   前記緑色用光変調装置、前記赤色用光変調装置および前記青色用光変調装置には、前記光路平面に対して垂直な直線偏光方向を有するＳ偏光光束が入射し、
   赤色光用の前記偏光分離素子および前記色合成光学装置の間と、青色用の前記偏光分離素子および前記色合成光学装置の間とに、前記赤色用光変調装置および前記青色用光変調装置から射出される光束の直線偏光方向を変換する位相差板が設けられた
   ことを特徴とするプロジェクタ。

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