JP2010224373A - プロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】反射型偏光板で反射された不要な光束を除去できるプロジェクターを提供すること。
【解決手段】プロジェクター１は、光を吸収する光吸収部材１２と、３枚の液晶パネル４５１の各光射出側に配設され、液晶パネル４５１を介して射出された光束のうち、第１の偏光方向を有する直線偏光光Ｌ１１のみを透過し、偏光方向が第１の直線偏光光Ｌ１１に直交する第２の偏光方向を有する直線偏光光Ｌ１２を反射して光吸収部材１２に向けて射出する３枚の射出側偏光板４５３とを備え、クロスダイクロイックプリズム４５４は、３つの入射端面４５４１、及び射出端面４５４２を有する平面視矩形形状を有し、光吸収部材１２は、平面視でクロスダイクロイックプリズム４５４の対角線上の４つの配置位置Ｄのうち少なくとも２つの配置位置Ｄに配設されるとともに、台座部材にて一体化されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、プロジェクターに関する。

従来、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調する複数の光変調装置、及び各光変調装置により変調された光束を合成して画像光を形成する色合成光学装置を有する光学装置と、形成された画像光を投射する投射レンズとを備えるプロジェクターが知られている。
このようなプロジェクターでは、光変調装置（液晶パネル）の光入射側および光射出側には、通常、入射光束のうち所定の直線偏光光を透過させ、他の光束を除去する偏光板が配置される（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載のプロジェクターでは、液晶パネルの光射出側に配置される射出側偏光板として、反射型の偏光板が用いられ、射出側偏光板の耐光性および耐熱性を向上させるとともに、射出側偏光板にて反射された不要な光束を液晶パネルに入射させない構成としている。

国際公開ＷＯ０１／５５７７８

しかしながら、特許文献１に記載のプロジェクターでは、反射型偏光板にて反射された不要な光束は、液晶パネルを避ける方向に進行するが、プロジェクター内部の他の構成部材等に対して入射する。そのため、当該他の構成部材等に射出された不要な光束が熱に変換されて、他の構成部材等が熱劣化してしまうという問題がある。

本発明の目的は、反射型偏光板で反射された不要な光束を除去できるプロジェクターを提供することにある。

本発明のプロジェクターは、３色の色光を画像情報に応じて変調する３つの光変調装置と、前記各光変調装置に対向する３つの入射端面、及び前記各光変調装置にて変調された各色光を合成した画像光を射出する射出端面を有する色合成光学装置とが一体化された光学装置を備えたプロジェクターであって、光を吸収する光吸収部材と、前記各光変調装置の各光射出側に配設され、前記光変調装置を介して射出された光束のうち、第１の偏光方向を有する直線偏光光のみを透過し、偏光方向が前記第１の偏光方向を有する直線偏光光に直交する第２の偏光方向を有する直線偏光光を反射して前記光吸収部材に向けて射出する３つの射出側偏光板とを備え、前記色合成光学装置は、前記３つの入射端面、及び前射出端面を有する平面視矩形形状を有し、前記光吸収部材は、平面視で前記色合成光学装置の対角線上の４つの配置位置のうち少なくとも２つの配置位置に配設されるとともに、台座部材にて一体化されていることを特徴とする。

本発明によれば、３つの光変調装置を備えたプロジェクターであり、光吸収部材は、平面視で色合成光学装置の対角線上の４つの配置位置のうち少なくとも２つの配置位置に配設される。そして、当該配置位置に配設される光吸収部材は、射出側偏光板から射出される第２の直線偏光光を吸収する。これによれば、光吸収部材は、光変調装置を避ける方向に進行し、プロジェクター内部の他の構成部材等に向う第２の偏光方向を有する直線偏光光を吸収できる。従って、射出側偏光板で反射された不要な光束である第２の偏光方向を有する直線偏光光を除去でき、プロジェクター内部の他の構成部材が熱劣化することを防止できる。
また、光吸収部材は台座部材と一体化されるので、光吸収部材の熱を台座部材に放熱することができ、光吸収部材の冷却効果を向上することができる。

本発明のプロジェクターでは、前記光吸収部材は、前記４つの配置位置のうち、隣接配置された前記各射出側偏光板間の第１の配置位置にそれぞれ配設されていることが好ましい。
ところで、第１の配置位置は、他の構成部材が配設されないデッドスペースとなりやすい。
本発明によれば、光吸収部材は、第１の配置位置に配設されるので、デッドスペースを有効利用することができる。従って、光吸収部材を備えた場合であっても光学装置の小型化を図れる。

本発明のプロジェクターでは、前記光吸収部材は、三角柱状に形成され、互いに交差する第１面及び第２面を備え、前記第１面及び第２面が前記隣接配置された前記各射出側偏光板に対向するように配設されていることが好ましい。
本発明によれば、光吸収部材は三角柱状を有し、第１の配置位置に配置されて、第１面及び第２面は、各射出側偏光板に対向配置される。すなわち、例えば、光吸収部材が四角柱状に形成されている場合と比べて、光吸収部材の小型化を図ることができるので、第１の配置位置の配置スペースを小さくでき、光学装置の小型化をより図ることができる。

本発明のプロジェクターでは、前記台座部材は、前記色合成光学装置における前記３つの入射端面及び前記射出端面に交差する端面に固定されていることが好ましい。
本発明では、台座部材は、色合成光学装置に固定されるので、台座部材として光学装置全体を保持する機能を持たせることができる。

本発明の一実施形態に係るプロジェクターの概略構成を模式的に示す図。 射出側偏光板の構成を模式的に示す斜視図。 前記射出側偏光板から射出される光束の光路を模式的に示す図。 図１の一部を拡大し、本実施形態の要部を示す模式図。 本実施形態の要部を模式的に示す斜視図。 図５における平面図。

以下、本発明に係る一実施形態を図面に基づいて説明する。
［プロジェクターの概略構成］
図１は、プロジェクター１の概略構成を模式的に示す図である。
プロジェクター１は、光源から射出される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（図示略）上に拡大投射する。このプロジェクター１は、図１に示すように、略直方体状の外装筐体２と、投射レンズ３と、光学ユニット４等を備える。
なお、図１において、具体的な図示は省略したが、外装筐体２内において、投射レンズ３及び光学ユニット４以外の空間には、プロジェクター１内部の各構成部材を冷却する冷却ファン等を備えた冷却ユニット、プロジェクター１内部の各構成部材に電力を供給する電源ユニット、及びプロジェクター１内部の各構成部材を制御する制御装置等が配置されるものとする。

外装筐体２は、全体略直方体形状を有し、本実施形態では合成樹脂により形成されている。この外装筐体２は、プロジェクター１の天面、前面、背面、及び側面をそれぞれ構成するアッパーケース、及びプロジェクター１の底面、前面、背面、及び側面をそれぞれ構成するロアーケース等で構成される。そして、各ケースは、互いにねじ等で固定されている。なお、外装筐体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、例えば、金属等により構成してもよい。
投射レンズ３は、複数のレンズを組み合わせた組レンズとして構成され、光学ユニット４にて形成された画像光をスクリーン上に拡大投射する。

光学ユニット４は、前記制御装置による制御の下、光源から射出された光束を光学的に処理して画像情報に対応した画像光を形成する。この光学ユニット４は、図１に示すように、光源装置４１と、照明光学装置４２と、色分離光学装置４３と、リレー光学装置４４と、光学装置４５と、光源装置４１から射出された光束の照明光軸Ａが内部に設定された照明光軸Ａに対する所定位置に上述の各光学部品４１〜４５を収納する光学部品用筐体４６とを備える。

光源装置４１は、図１に示すように、光源４１１及びリフレクター４１２等を備える。
そして、光源装置４１は、光源４１１から射出された光束がリフレクター４１２によって射出方向が揃えられ、照明光学装置４２に向けて光束を射出する。

照明光学装置４２は、図１に示すように、第１レンズアレイ４２１、第２レンズアレイ４２２、偏光変換素子４２３、及び重畳レンズ４２４を備える。そして、光源装置４１から射出された光束は、第１レンズアレイ４２１によって複数の部分光束に分割され、第２レンズアレイ４２２の近傍で結像する。第２レンズアレイ４２２から射出された各部分光束は、その中心軸（主光線）が偏光変換素子４２３の入射面に垂直となるように入射し、偏光変換素子４２３にて略１種類の直線偏光光として射出される。偏光変換素子４２３から直線偏光光として射出され、重畳レンズ４２４を介した複数の部分光束は、光学装置４５の後述する３つの光変調装置としての液晶パネル４５１上で重畳する。

色分離光学装置４３は、図１に示すように、２枚のダイクロイックミラー４３１，４３２、及び反射ミラー４３３を備え、これらのダイクロイックミラー４３１，４３２、反射ミラー４３３により照明光学装置４２から射出された複数の部分光束を赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有する。
リレー光学装置４４は、図１に示すように、入射側レンズ４４１、リレーレンズ４４３、及び反射ミラー４４２，４４４を備え、色分離光学装置４３で分離された色光、例えば、赤色光を光学装置４５の後述する赤色光側の液晶パネル４５１Ｒまで導く機能を有する。

光学装置４５は、入射した光束を画像情報に応じて変調して画像光を形成する。この光学装置４５は、図１に示すように、３つの液晶パネル４５１（赤色光側の液晶パネルを４５１Ｒ、緑色光側の液晶パネルを４５１Ｇ、青色光側の液晶パネルを４５１Ｂとする）と、各液晶パネル４５１の光路前段側に配置される入射側偏光板４５２と、各液晶パネル４５１の光路後段側に配置される射出側偏光板４５３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４５４とを備える。

３つの入射側偏光板４５２は、色分離光学装置４３で分離された各光束のうち、偏光変換素子４２３で揃えられた偏光方向と略同一の偏光方向を有する偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものであり、透光性基板上に偏光膜が貼付されて構成されている。
なお、本実施形態では、入射側偏光板４５２は、吸収型偏光板で構成されているが、反射型偏光板で構成されてもよい。

３つの射出側偏光板４５３（赤色光側の射出側偏光板を４５３Ｒ、緑色光側の射出側偏光板を４５３Ｇ、青色光側の射出側偏光板を４５３Ｂとする）は、図示しない支持部材等を介してクロスダイクロイックプリズム４５４に取り付けられる。射出側偏光板４５３は、液晶パネル４５１を介して射出された光束のうち、射出側偏光板４５３に入射する光束の透過軸に沿う偏光方向を有する第１の直線偏光光Ｌ１１（図３、４参照）を透過する。ここで、本実施形態では、射出側偏光板４５３は、反射型偏光板で構成されている。
また、射出側偏光板４５３Ｒ，４５３Ｂの光射出側には、１／２波長板４５３Ａ（図４参照）が配設されている。この１／２波長板４５３Ａは、入射した赤、青色光の偏光方向を９０°回転させるものである。
なお、射出側偏光板４５３の構成の詳細については、後述する。

クロスダイクロイックプリズム４５４は、３つの液晶パネル４５１に対向する３つの入射端面４５４１、及び画像光を射出する射出端面４５４２を備え、これら３つの入射端面及び射出端面に交差する端面に対して後述する台座部材１１（図５参照）にて固定される。また、クロスダイクロイックプリズム４５４は、射出側偏光板４５３から射出された色光毎に変調された各色光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４５４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界面には、２つの誘電体多層膜が形成されている。これら誘電体多層膜は、液晶パネル４５１Ｇから射出され射出側偏光板４５３を介した色光を透過し、液晶パネル４５１Ｒ，４５１Ｂから射出され各射出側偏光板４５３を介した各色光を反射する。
なお、台座部材１１の構成の詳細については、後述する。

〔射出側偏光板の構成〕
図２は、射出側偏光板４５３の構成を模式的に示す斜視図である。ここでは、緑色光側の射出側偏光板４５３Ｇを代表して図示し、以下に説明する。
射出側偏光板４５３は、図２に示すように、第１プリズム４５３１と、第１プリズム４５３１の光射出側に配設され、第１プリズム４５３１と同一の形状および屈折率を有する第２プリズム４５３２と、偏光素子本体４５３３とを備える。
第１プリズム４５３１は、断面直角三角形状を有する三角柱プリズムで構成されている。そして、第１プリズム４５３１は、断面直角三角形状の斜辺を除く他の一辺に相当する端面（入射端面）４５３１Ａが光入射側に位置し、照明光軸Ａに直交するように配設される。すなわち、第１プリズム４５３１は、断面直角三角形状の斜辺に相当する端面（射出側傾斜面）４５３１Ｂが光射出側に位置し、照明光軸Ａに直交する平面（入射端面４５３１Ａ）に対して傾斜した状態で配設されることとなる。
この第１プリズム４５３１において、射出側傾斜面４５３１Ｂには、反射防止膜４５３１Ｂ１が形成されている。

偏光素子本体４５３３は、第２プリズム４５３２における後述する入射側傾斜面４５３２Ｂに設けられ、第１の直線偏光光を透過し、偏光方向が第１の直線偏光光に直交する偏光方向を有する第２の直線偏光光を反射する反射型偏光子で構成されている。本実施形態では、偏光素子本体４５３３は、具体的な図示は省略したが、後述する入射側傾斜面４５３２Ｂにアルミニウム等の微細な線状リブが多数平行に形成された構成を有している。そして、偏光素子本体４５３３は、線状リブが延出している方向に、垂直な偏光方向の直線偏光光（第１の直線偏光光）を透過し、平行な偏光方向の直線偏光光（第２の直線偏光光）を反射する。

第２プリズム４５３２は、断面直角三角形状の斜辺に相当する端面（入射側傾斜面）４５３２Ｂが光入射側に位置し、射出側傾斜面４５３１Ｂに平行しつつ偏光素子本体４５３３が射出側傾斜面４５３１Ｂに対して所定間隔、離間した状態で配設される。すなわち、第２プリズム４５３２は、断面直角三角形状の斜辺を除く他の一辺に相当する端面（射出端面）４５３２Ａが光射出側に位置し、照明光軸Ａに直交（入射端面４５３１Ａに平行）するように配設されることとなる。

図３は、射出側偏光板４５３から射出される光束の光路を模式的に示す図であり、具体的には、緑色光側の射出側偏光板４５３Ｇの横断面図である。
そして、射出側偏光板４５３は、上述した構成により、液晶パネル４５１を介した光束Ｌ１を以下に示すように射出する。
すなわち、光束Ｌ１は、図３に示すように、第１プリズム４５３１に導入され、偏光素子本体４５３３にて第１の直線偏光光Ｌ１１および第２の直線偏光光Ｌ１２に分離される。
第１の直線偏光光Ｌ１１は、偏光素子本体４５３３を透過し、第２プリズム４５３２を介して射出され、クロスダイクロイックプリズム４５４に導入される。この際、第１の直線偏光光Ｌ１１は、光束Ｌ１の進行方向と略同一方向に進行する。
一方、第２の直線偏光光Ｌ１２は、偏光素子本体４５３３にて光入射側に反射され、入射端面４５３１Ａに入射する。そして、第２の直線偏光光Ｌ１２は、入射端面４５３１Ａにて全反射し、第１プリズム４５３１における入射端面４５３１Ａおよび射出側傾斜面４５３１Ｂに交差する射出端面４５３１Ｃから射出される。すなわち、第２の直線偏光光Ｌ１２は、液晶パネル４５１を避ける方向（図３では、図面視において左方向）に射出される。なお、具体的な図示は省略したが、射出端面４５３１Ｃには、第２の直線偏光光Ｌ１２の反射を防止するための反射防止膜が形成されている。

図４は、図１の一部を拡大した模式図であり、具体的には、射出側偏光板４５３から射出される光束の光路を示す図である。なお、台座部材１１は、説明の都合上、図示を省略する。
光吸収部材１２は、図４に示すように、平面視でクロスダイクロイックプリズム４５４の対角線上の４つの配置位置Ｄのうち、隣接配置された各射出側偏光板４５３間の第１の配置位置Ｄ１にそれぞれ配設される。すなわち、各射出側偏光板４５３から射出される第２の直線偏光光Ｌ１２の射出方向には、２つの光吸収部材１２が配設されている。そして、光吸収部材１２は、図４に示すように、第２の直線偏光光Ｌ１２を吸収する。
なお、光吸収部材１２の構成の詳細については、後述する。

［台座部材の構成］
図５は、本発明の要部に係る射出側偏光板４５３及びクロスダイクロイックプリズム４５４の構成を模式的に示す斜視図である。
図６は、図５における平面図である。
台座部材１１は、図６に示すように、略矩形状の板状体で形成される。台座部材１１は、クロスダイクロイックプリズム４５４を図６における図面視奥側より保持し、光吸収部材１２と一体化されている。また、台座部材１１の平面視における面積は、本実施形態では、図６に示すように、クロスダイクロイックプリズム４５４の底面積よりもやや大きい。
なお、台座部材１１の平面視における面積は、各射出側偏光板４５３の射出端面４５３２Ａまで覆う大きさでないことが好ましい。これは、射出側偏光板４５３の射出端面４５３２Ａとクロスダイクロイックプリズム４５４の入射端面４５４１との間に形成される隙間Ｓに、冷却空気を良好に流通させるためである。
また、投射方向と反対側における台座部材１１の角部分の２箇所には、図５、６に示すように、２つの光吸収部材１２が取り付けられている。

［光吸収部材の構成］
光吸収部材１２は、図５、６に示すように、断面直角二等辺三角形状を有する三角柱で構成され、互いに直交する第１面１２１及び第２面１２２を備える。また、光吸収部材１２は、クロスダイクロイックプリズム４５４の平面視での対角線上における第１の配置位置Ｄ１に配設されている。さらに、第１面１２１及び第２面１２２が、各射出側偏光板４５３に対向する位置に配設され、光吸収部材１２は、各射出端面４５３１Ｃから射出される第２の直線偏光光Ｌ１２（図４参照）を吸収し、熱に変換するものである。
なお、光吸収部材１２の材料としては、光を吸収して熱に変換する材料であれば、いずれの材料で構成しても構わない。

上述した本実施形態のプロジェクター１によれば、以下の効果がある。
本実施形態では、３枚の液晶パネル４５１を備えたプロジェクター１であり、光吸収部材１２は、平面視でクロスダイクロイックプリズム４５４の対角線上の４つの配置位置Ｄのうち第１の配置位置Ｄ１に配設される。そして、当該第１の配置位置Ｄ１に配設される光吸収部材１２は、射出側偏光板４５３から射出される第２の直線偏光光Ｌ１２を吸収する。これによれば、光吸収部材１２は、液晶パネル４５１を避ける方向に進行し、プロジェクター１内部の他の構成部材等に向う第２の直線偏光光Ｌ１２を吸収できる。従って、射出側偏光板４５３で反射された不要な光束である第２の直線偏光光Ｌ１２を除去でき、プロジェクター１内部の他の構成部材が熱劣化することを防止できる。
また、光吸収部材１２は台座部材１１と一体化されるので、光吸収部材１２の熱を台座部材１１に伝導することができ、光吸収部材１２の冷却効果を向上することができる。

ここで、第１の配置位置Ｄ１は、他の構成部材が配設されないデッドスペースとなりやすい。そこで、光吸収部材１２は、第１の配置位置Ｄ１に配設されるので、デッドスペースを有効利用することができる。従って、光吸収部材１２を備えた場合であっても光学装置４５の小型化を図れる。
また、光吸収部材１２が断面直角二等辺三角形状を有する三角柱で構成されることで、例えば、四角柱状に形成される場合と比べて、光吸収部材１２の配設スペースを小さくし、光学装置４５の小型化を図っている。
さらに、台座部材１１は、クロスダイクロイックプリズム４５４に固定されるので、台座部材１１として光学装置４５全体を保持する機能を持たせることができる。

［実施形態の変形］
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。
前記実施形態では、光吸収部材１２は、三角柱状に形成されたが、これに限定されず、任意の形状であってもよい。
前記実施形態では、光吸収部材１２は、第１の配置位置Ｄ１に配設されたが、第２の配置位置Ｄ２に配設してもよく、各射出側偏光板４５３から射出される第２の直線偏光光Ｌ１２の射出方向に応じて配設すればよい。

本発明は、プレゼンテーションやホームシアターに用いられるプロジェクターに利用できる。

１…プロジェクター、１１…台座部材、１２…吸収部材、４５…光学装置、１２１…第１面、１２２…第２面、４５１…液晶パネル（光変調装置）、４５３…射出側偏光板、４５４…クロスダイクロイックプリズム（色合成光学装置）、４５４１…入射端面、４５４２…射出端面、Ｌ１…光束、Ｌ１１…第１の直線偏光光、Ｌ１２…第２の直線偏光光、Ｄ…配置位置、Ｄ１…第１の配置位置。

Claims (4)

1. ３色の色光を画像情報に応じて変調する３つの光変調装置と、前記各光変調装置に対向する３つの入射端面、及び前記各光変調装置にて変調された各色光を合成した画像光を射出する射出端面を有する色合成光学装置とが一体化された光学装置を備えたプロジェクターであって、
   光を吸収する光吸収部材と、
   前記各光変調装置の各光射出側に配設され、前記光変調装置を介して射出された光束のうち、第１の偏光方向を有する直線偏光光のみを透過し、偏光方向が前記第１の偏光方向を有する直線偏光光に直交する第２の偏光方向を有する直線偏光光を反射して前記光吸収部材に向けて射出する３つの射出側偏光板とを備え、
   前記色合成光学装置は、
   前記３つの入射端面、及び前射出端面を有する平面視矩形形状を有し、
   前記光吸収部材は、
   平面視で前記色合成光学装置の対角線上の４つの配置位置のうち少なくとも２つの配置位置に配設されるとともに、台座部材にて一体化されている
   ことを特徴とするプロジェクター。
2. 請求項１に記載のプロジェクターにおいて、
   前記光吸収部材は、
   前記４つの配置位置のうち、隣接配置された前記各射出側偏光板間の第１の配置位置にそれぞれ配設されている
   ことを特徴とするプロジェクター。
3. 請求項２に記載のプロジェクターにおいて、
   前記光吸収部材は、
   三角柱状に形成され、互いに交差する第１面及び第２面を備え、前記第１面及び第２面が前記隣接配置された前記各射出側偏光板に対向するように配設されている
   ことを特徴とするプロジェクター。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
   前記台座部材は、前記色合成光学装置における前記３つの入射端面及び前記射出端面に交差する端面に固定されている
   ことを特徴とするプロジェクター。

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