JP2016018169A - 光学装置及びこれを用いた投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、より小型で光量損失を抑制することが可能な光学装置及びこれを用いた投射型表示装置を提供することである。【解決手段】 投射レンズ５０を用いて被投射面に画像を表示するプロジェクターＰに装着可能なポートレートユニット１００が、プロジェクターＰからの光束を反射するミラーＭを備える。そして、ポートレートユニット１００をプロジェクターＰに装着して画像を表示する際に、投射レンズ５０の光軸と直交する平面を基準平面とするとき、プロジェクターＰからの光束は、プロジェクターＰを基準平面に垂直に投影した領域の重心の位置とは異なる位置から射出され、ミラーＭは、プロジェクターＰからの光束を、プロジェクターＰを基準平面に垂直に投影した領域の重心の位置から離れる方向に反射する。【選択図】 図１

Description

本発明は、光学装置及びこれを用いた投射型表示装置に関し、特にポートレート投射を可能にする光学装置に関する。

近年、プロジェクタ（投射型表示装置）には、床面に載置した状態で人の立位画像等の縦に長い画像を投射する、いわゆるポートレート投射をできることが望まれている。このようなプロジェクターとして特許文献１に記載された構成が知られている。

特許文献１では、折り返しミラーを投射レンズの前面に配置することでポートレート投射を可能にするとともに、折り返しミラーをプロジェクターの筐体に対して回動可能に取り付ける技術が開示されている。

特開２００４−５３９７６号公報

前述の特許文献１に開示された構成を用いることで、ポートレート投射が可能となる。しかしながら、前述の特許文献１に開示された構成を用いて、より大きな画像を投射するためにプロジェクターからの光束をより広角にすると、折り返しミラーからの光束もより広角となる。その結果、プロジェクターの筐体に遮られてスクリーンに導かれない光束が増えてしまうおそれがある。

また、このような光量損失を抑制するために、折り返しミラーをプロジェクターから遠ざける等の構成にすると、折り返しミラーを備えるポートレートユニットが大型化してしまうおそれがある。

すなわち、前述の特許文献１に開示された構成で、より大きな画像を投射しようとすると、光量損失が増大してしまうおそれがあった。

そこで、本発明の目的は、より小型で光量損失を抑制することが可能な光学装置及びこれを用いた投射型表示装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の光学装置は、
投射光学系を用いて被投射面に画像を表示する投射型表示装置に装着可能な光学装置であって、
前記投射型表示装置からの光束を反射する反射部材を備え、
前記光学装置を前記投射型表示装置に装着して前記画像を表示する際に、前記投射光学系の光軸と直交する平面を基準平面とするとき、前記投射型表示装置からの光束は、前記投射型表示装置を前記基準平面に垂直に投影した領域の重心の位置とは異なる位置から射出され、
前記反射部材は、前記投射型表示装置からの光束を、前記重心の位置から離れる方向に反射する、
ことを特徴とする。

本発明によれば、より小型で光量損失を抑制することが可能な光学装置及びこれを用いた投射型表示装置を提供することができる。

本発明における光学装置の構成図（ｘｚ平面） 本発明における光学装置の構成図（ｘｙ平面） 投射光学系の位置と反射部材の大きさとの関係を示す図 反射部材近傍の拡大図 レンズシフト機構を用いた場合の構成図 投射画像の位置をスクリーン上方向に調整した場合の構成図 投射画像の位置をスクリーン下方向に調整した場合の構成図 本発明の第１実施例で示す光学装置の構成図 本発明の第２実施例で示す光学装置の構成図 本発明の第３実施例で示す光学装置の構成図 本発明の第４実施例で示す光学装置の構成図 本発明の第５実施例で示す光学装置の構成図 本発明の第６実施例で示す光学装置の構成図 本発明の第７実施例で示す光学装置の構成図 本発明の第８実施例で示す光学装置の構成図 本発明の実施例で示す光学装置を装着した場合の投射型画像表示装置の構成図

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の相対配置などは、この発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、構成部品の相対位置などは、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨で規定されたものではない。

〔第１実施例〕
図１から図８を用いて本発明の第１実施例で示すポートレートユニット（光学装置）１００及びこれを用いたプロジェクター（投射型表示装置）Ｐについて説明する。

図１は、本発明の第１実施例で示すポートレートユニット１００を、プロジェクターＰに装着した状態を示す図である。なお、ミラー（反射部材）Ｍは支持部材６０によって支持されており、支持部材６０はプロジェクターＰに対して着脱可能であり、すなわち、ポートレートユニット１００は、プロジェクターＰに対して着脱可能である。

また、図１から図４において、投射レンズ（投射光学系）５０の光軸Ｏと平行な方向をｚ軸方向とし、投射レンズ５０の光軸Ｏ及びミラーＭの法線と平行な平面においてｚ軸方向と直交する方向をｘ軸方向としている。そして、ｚ軸方向及びｘ軸方向と直交する方向をｙ軸方向としている。

図１において、プロジェクターＰはｘｙ平面に設置されており、投射レンズ５０の光軸Ｏは設置面に直交する方向と平行である。つまり、投射レンズ５０は上を向いており、不図示のスクリーン（被投射面）はｙｚ平面と平行となるように配置されている。

ミラーＭは、プロジェクターＰからの光束を反射する反射部材であり、投射レンズ５０の光軸ＯとミラーＭの反射面が交差するように配置されている。本実施例においては、投射レンズ５０の光軸Ｏと、ミラーＭの反射面との成す角度が略４５°となっている。

図２は、図１をｚ軸方向から視た場合の図である。なお、図２においてミラーＭ及び支持部材６０は不図示である。図２に示すようにｘｙ平面において投射レンズ５０は、プロジェクターＰの中心よりもスクリーン側に配置されている。

言い換えれば、ポートレートユニット６０をプロジェクターＰに装着して画像を表示する際に、投射レンズ５０の光軸と直交する平面を基準平面とする。このとき、プロジェクターＰからの光束は、プロジェクターＰを基準平面に垂直に投影した領域の重心の位置とは異なる位置から射出される。

本実施例において、基準平面とはｘｙ平面であり、プロジェクターＰを基準平面に垂直に投影した領域とは図２に示す矩形であり、プロジェクターＰを基準平面に垂直に投影した領域の重心は、プロジェクターＰの中心軸Ｃ上に位置している重心Ｄである。

また、本実施例においては、重心Ｄから、プロジェクターＰの天面あるいは底面と平行な方向にずれた位置に投射レンズ５０が設けられている。

なお、プロジェクターＰを基準平面に投影した領域は、本実施例においては図２のように矩形形状をしているが、矩形を面取りした形状でも、角部に丸味を帯びさせた形状でも、その他楕円形状等でも構わない。

ミラーＭは、上述の位置から射出するプロジェクターＰからの光束を、重心Ｄの位置から離れる方向に導く。このように構成することで、ミラーＭからスクリーンに向かう光束が、プロジェクターＰの筐体に遮られることを抑制することができるために、光量損失を抑制することが可能な光学装置及びこれを用いた投射型表示装置を提供することができる。

さらに、図３に示すように、ミラー及びポートレートユニットをより小型にすることも可能である。図３（ａ）は本発明の実施例で示すミラーＭａについて説明する図であり、図３（ｂ）は、従来のミラーＭｂについて説明する図である。なお、図３以降の図において、支持部材６０は不図示である。

図３（ｂ）に示すように、従来は投射レンズ５０ｂがプロジェクターＰの中心に位置している。この状態で、ミラーＭｂからの光束がプロジェクターＰの筐体のエッジＥに遮られないようにするためには、ミラーＭｂを投射レンズ５０ｂから遠ざけ、ミラーＭｂを大きくする必要がある。

一方、図３（ａ）に示すように、本発明の実施例においては、投射レンズ５０ａがプロジェクターＰの中心からずれた位置に配置されている。このため、ミラーＭａをプロジェクターＰに近づけても、ミラーＭａからの光束がエッジＥで遮られることを抑制することができる。すなわち、本発明の実施例においては、ミラーを小型化できるために、ミラーを備えるポートレートユニットも小型化することが可能である。

次に、図４を用いて、ミラーＭａからの光束がエッジＥで遮られることを抑制できる条件について説明する。

図４は、図３（ａ）で示した本発明の実施例におけるミラーＭａの近傍を拡大した詳細図である。

図４において、投射レンズ５０から射出される光束に含まれる最も外側を通る光線のうち重心Ｄの位置に近づく方向に進む光線と、投射レンズ５０の光軸とが成す角度をθ１とし、投射レンズ５０の光軸と、ミラーＭａの反射面とが成す角度をθ２とする。

さらに、投射レンズ５０の最も射出側の面から、投射レンズ５０の光軸とミラーＭａの反射面との交点までの距離をａとする。そして、投射レンズ５０の最も出射側の面から、プロジェクターＰの側面のうちプロジェクターＰからの光束が射出される側の側面（図２に示す側面）までの距離をｈとする。なお、図２に示す側面は言い換えれば、投射レンズ５０が設けられている側面である。

さらに、投射レンズ５０の光軸から、プロジェクターＰからの光束が射出される側の側面と直交するプロジェクターＰの側面のうち、投射レンズ５０の光軸に近い方の側面までの距離をＬとする。

さらに、投射レンズ５０の光軸から、ミラーＭａからスクリーンへ反射される光束のうち最も外側を通る光線と、プロジェクターＰの側面のうち投射レンズ５０が設けられている側面から投射方向へ延長した延長線との交点までの距離をＬ´とする。

このとき、Ｌ´は以下の式で表わすことができる。
L‘= (a/(1+tanθ1tan(90-θ2))+h)/tan(θ1+2θ2-90)
- (a- a/(1+tanθ1tan(90-θ2))) / tan(90-θ2)

このとき、
0.5 ≦ L’/L ≦ 1.7
を満足する。なお、ｈは投射レンズ５０の最も出射側の面が、プロジェクターＰの側面のうち投射レンズ５０が設けられている側面よりも出っ張っている場合には正の値で示す。逆に、投射レンズ５０の最も出射側の面が、プロジェクターＰの側面のうち投射レンズ５０が設けられている側面よりも凹んでいる場合には負の値で示す。

Ｌ´が上述の条件を満たすことで、ミラーＭａからスクリーンに向かう光束が、プロジェクターＰの筐体に遮られることを抑制することができるために、光量損失を抑制することが可能な光学装置及びこれを用いた投射型表示装置を提供することができる。すなわち、図４に示すエッジＥでミラーＭａからスクリーンに向かう光束が遮られることを抑制することができる。

言い換えれば、プロジェクターＰからの画像光をほぼスクリーンに導くことができるために、光量損失を抑制することが可能な光学装置及びこれを用いた投射型表示装置を提供することができる。

ここで、前述のθ２は、ミラーが曲面の場合は、投射レンズの光軸上を通る光線がミラーに入射する位置における、ミラーの接線方向と光軸とが成す角度（あるいは入射位置における法線と光軸とが成す角度を、９０度から引いた角度）とも表現できる。

なお、より好ましくは、
1 ≦ L’/L ≦ 1.4
を満足すると良く、さらに好ましくは、
1 ≦ L’/L ≦ 1.1
を満足すると良い。より好ましい条件を満足することで、ミラーＭａからスクリーンへ反射される光束のうち最も外側を通る光線が、エッジＥの近傍を通るために、より大きな画像をスクリーンに投射することが可能となる。

なお、投影レンズから最もプロジェクター中心と反対側に射出される光線の角度をθ３とするとき、
θ3 <θ2
を満足しても良い。θ３は言い換えれば、プロジェクターＰから射出される光束に含まれる最も外側を通る光線のうち、重心Ｄの位置から離れる方向に進む光線と、投射レンズの光軸との成す角度である。

θ３が上述の条件を満たすことで、ミラーＭａが投射レンズ５０の光軸に対して４５°傾いていた場合に、プロジェクターＰからの光束のほとんどをミラーＭａで反射することが可能となる。

逆に、θ３が上述の条件を満足しない場合には、ミラーＭａが投射レンズ５０の光軸に対して４５°傾いていた場合に、プロジェクターＰからの光束のうち、ミラーＭａの外側を通過する光束が増えて、光量損失が増大するおそれがある。あるいは、このような光量損失を抑制するためにミラーＭａを大きくする構成にすると、ポートレートユニットが大型化してしまうおそれがある。

また、本実施例で示すポートレートユニット１００は、ミラーを、ミラーの法線及び投射レンズの光軸に平行な平面内で移動させるミラーシフト手段をさらに備えていても良い。さらに、本実施例で示すプロジェクターは、投射レンズを、投射レンズの光軸と直交する方向に移動させるレンズシフト手段をさらに備えていても良い。なお、ミラーシフト手段は、ミラー自身がプロジェクターに対してシフト可能なスライド機構であっても良い。あるいは、ミラーを支持する支持部材がプロジェクターに対してシフト可能なように、支持部材に複数の取付穴あるいは長穴を設けている構成等であっても良い。

図５から図７を用いて、ミラーシフト手段及びレンズシフト手段をさらに備えることによる効果について説明する。

従来、ミラーを略４５°から傾ける事で投影する映像の投射位置を変える事ができるが、その場合投射画像は台形になってしまい電気的な補正が必要になってしまうため、画質が劣化してしまう問題がある。そこで、台形にならないように投射位置を調整する方法として画像表示素子の中心と投射光学系の光軸をずらす事のできるレンズシフトを用いる方法がある。

図５（ａ）はミラーＭが略４５°に傾いた状態（通常の状態）で画像をスクリーンＳに投射した状態を示している。図５（ａ）に示すように、投射光学系の光軸から紙面上方向垂直に射出された光線がミラーの反射面で反射される点とスクリーン上の画面中心位置が同じ高さにある事が分かる。

図５（ｂ）は、スクリーンＳ方向側に投射レンズをレンズシフトさせた場合の状態を示す。この場合、投射画像は台形にならずに投射画像の中心位置を紙面上方向に任意にずらす事ができるが、シフトさせたレンズからの光線が通常状態に対してさらに角度をもった光線として射出されるためミラーが大型化してしまうという問題が生じる。

言い換えれば、通常の状態においても、投射レンズをレンズシフトさせた状態においても、プロジェクターＰから最も広く射出される光束をミラーＭで反射させることを考える。このためには、通常の状態でプロジェクターＰから最も広く射出される光束を反射するために最低限必要な大きさよりも、ミラーＭを大きくする必要がある。

例えば、図５においては通常の状態でプロジェクターＰから最も広く射出される光束を反射するために最低限必要な大きさよりも、ミラーＭの反射面の面積が２０％ほど増加してしまっている。

このようなミラーの大型化を抑制するために、本実施例においては、画像表示素子の中心と投射レンズの光軸をずらす事のできるレンズシフトに加えて、ミラーの位置を光軸に対して平行・水平方向に移動させる機構を備える。この機構により、ミラーのサイズをコンパクトに保ちながら（通常状態の必要面積と同じ面積で）、投射する映像の位置を任意に変化させる事ができる。

図６及び図７を用いて、ミラーシフト手段とレンズシフト手段との関係について説明する。

図６は、投射画像の中心を、ｚ軸方向（紙面上方向）に調整する（ずらす）場合の構成図である。図６において、実線で示した構成が通常の投射状態、点線で示した構成が紙面上方向に投射画像をずらして調整した図である。

通常状態ではミラーの位置がＭｃの位置にあり、投射レンズの光軸から紙面上方向垂直に射出された光線がミラーの反射面で反射される点と、スクリーンＳ上の投射画像の中心位置が同じ高さに投射されている。

それに対して、調整後の状態ではミラーの位置がＭｄのように、ｚ軸方向に対しては筺体に近い側、ｘ軸方向に対しては投射画像側（スクリーン側）に配置されている。なお、このとき、投射レンズは、スクリーンＳ側（投射方向）にレンズシフトしている。

このように、レンズシフト手段に加えて、ミラーシフト手段をさらに備えることで、ミラーをプロジェクターに近づけて、かつ射出光線の重心方向にずらす事でミラーの大きさを変えることなくスクリーン上の投射画像の位置を紙面上側に調整する事ができる。すなわち、前述のミラーの大型化を抑制することができる。

図７は、図６とは逆に紙面下方向に投射画像の位置を調整する場合の構成図である。図７において、実線で示した構成が通常の投射状態、点線で示した構成が紙面下方向に投射画像をずらして調整した図である。

調整後の状態ではミラーの位置がＭｅのようにｚ軸方向に対してはプロジェクターから離れる側、ｘ軸方向に対しては筺体中心側（スクリーンと逆側）に配置される。さらに、投射レンズを、スクリーンＳ側（投射方向）と反対方向側（プロジェクター中心側）にレンズシフトさせた構成である。

このような場合も、前述のようにミラーの大きさを変えることなく、スクリーン上の像の投射位置を任意に調整する事ができる。

なお、ポートレートユニットは、ミラーを回動可能に支持する支持部材をさらに備え、支持部材は、プロジェクターに固定可能であっても良い。

なお、基準状態において、ミラーの反射面は投射レンズの光軸に対して４５°傾いた状態である。さらに、ミラーは、長辺方向と短辺方向を備え、長辺方向と平行な軸を中心に回動可能であるとともに、短辺方向と平行な軸を中心に回動可能であっても良い。ここで、ミラーの長辺方向とは、ミラーの厚みを除く寸法のうち、長い方の辺と平行な方向である。ミラーの短手方向とは、ミラーの厚みを除く寸法のうち、短い方の辺と平行な方向である。

本発明の実施例においては、ミラーの角度は、基準状態から、前述の長辺方向と平行な軸を中心に±４°程度調整可能であり、前述の短辺方向と平行な軸を中心に±４°程度調整可能である。

このように、ミラーが回動可能である場合には、ミラーの角度を２軸方向において調整可能であるために、より高精度な画像を投射することが可能となる。

もちろん、投射レンズはズーム機能を有していてもよく、投射レンズのズーム機能と、ミラーの角度調整機構、ミラーのシフト機構等を組み合わせても良い。

例えば、投射レンズの広角端の光束幅でミラーの大きさを設定しておき、任意に広角端より望遠側のズーム位置にした状態でレンズシフトをさせる事で、投射距離や投射画像の中心位置を比較的自由に設定する事ができる。

上述の構成により、本発明の実施例によれば、ミラーからスクリーンに向かう光束が、プロジェクターの筐体に遮られることを抑制することができるために、光量損失を抑制することが可能な光学装置及びこれを用いた投射型表示装置を提供することである。

以下に、本実施例における数値実施例を示す。

上述のパラメータに基づくポートレートユニットは、図８に示す通りである。図８に示すように、Ｌ‘／Ｌ ＝ １．００の場合であっても、ミラーＭからスクリーンに向かう光束が、プロジェクターＰの筐体に遮られることを抑制することができる。

〔第２実施例〕
図９は、本発明の第２実施例のポートレートユニットの構成を示す図であり、本実施例における各パラメータは以下の表の通りである。

本実施例は、前述の第１実施例に対してＬ’／Ｌが１よりも小さい場合の実施例である。その他の記述のない構成および作用については、第１実施例と同じである。

本実施例は、後述の液晶パネルのうち全ての領域を用いない場合を想定しており、例えば、黒い帯状の枠に囲まれた画像あるいは、小さな画像をスクリーンに投射する場合を想定している。すなわち、液晶パネルの中心部ではカラー画像表示のための変調を行い、液晶パネルの周辺部では黒表示のための変調を行う。

図９において、点線は上述の黒表示された光束の光路を仮想的に示している。すなわち、点線で示す光線は、プロジェクターに遮られているが、点線は黒表示された光線を仮想的に示したものである。一方、実線で示すのは、カラー画像表示された光束を光路であり、こちらは点線と異なり、プロジェクターに遮れられることなく、スクリーンに導かれていることがわかる。

すなわち、本実施例のように、Ｌ’／Ｌが１よりも小さい場合であっても、画像光がプロジェクターに遮られることによる光量損失を抑制することが可能である。

なお、本実施例においてＬ´は、点線で示す光線とプロジェクターの面のうち投射レンズが設けられている面との交点から投射レンズの光軸までの距離で定義されている。

〔第３実施例〕
図１０は、本発明の第３実施例のポートレートユニットの構成を示す図であり、本実施例における各パラメータは以下の表の通りである。

本実施例は第１実施例に対してレンズからの光線角度θ１が大きくなる場合の実施例である。その他の記述のない構成および作用については、第１実施例と同じである。

第１実施例に対してミラーが大きくなるが、投射レンズをプロジェクターのより端に配置できる。

〔第４実施例〕
図１１は、本発明の第４実施例のポートレートユニットの構成を示す図であり、本実施例における各パラメータは以下の表の通りである。

本実施例は、第１実施例に対してプロジェクターからレンズ先端部までの距離が０以上の場合の実施例である。つまり、筺体から投射レンズが突出した場合の実施例である。その他の記述のない構成および作用については、第１実施例と同じである。

本実施例は、第１実施例に対して反射光の反射の位置が筺体から離れているためミラーがさらに小さく構成できる。

〔第５実施例〕
図１２は、本発明の第５実施例のポートレートユニットの構成を示す図であり、本実施例における各パラメータは以下の表の通りである。

本実施例は、第１実施例に対して光軸と平面ミラーとの角度が異なる場合の実施例である。その他の記述のない構成および作用については、第１実施例と同じである。

本実施例は、第１実施例に対して投影画像が全体的に紙面上方向に投影する事ができていることが分かる。なお、本実施例ではミラーを４５°と異なる角度で投影しているので投射画像は台形になるが、電気的な補正や、ミラーの角度の調整、ミラーのシフト機構等によって、良好な画像を投影する事ができる。

〔第６実施例〕
図１３は、本発明の第６実施例のポートレートユニットの構成を示す図であり、本実施例における各パラメータは以下の表の通りである。

本実施例は第１実施例に対して、投射方向側にレンズシフトをしてかつ、ミラーの位置を垂直方向（図中ｚ方向）に対しては筺体に近づける方向、水平方向（図中ｘ方向）に対しては投影画像側に配置させた場合の実施例である。その他の記述のない構成および作用については、第１実施例と同じである。

本実施例によれば、第１実施例に対して投射画像の中心位置が紙面上側に任意にずらす事ができる。

〔第７実施例〕
図１４は、本発明の第７実施例のポートレートユニットの構成を示す図であり、本実施例における各パラメータは以下の表の通りである。

本実施例は第１実施例に対して、投射画像側と反対方向側（筺体中心側）にレンズシフトをさせている。さらに、ミラーの位置を垂直方向（図中ｚ方向）に対しては筺体から遠ざける方向、水平方向（図中ｘ方向）に対しては投射画像と反対方向（筺体中心側）に配置させた場合の実施例である。その他の記述のない構成および作用については、第１実施例と同じである。

本実施例によれば、第１実施例に対して投影画像の中心位置が紙面下側に任意にずらす事ができる。

〔第８実施例〕
図１５は、本発明の第８実施例のポートレートユニットの構成を示す図であり、本実施例における各パラメータは以下の表の通りである。

本実施例は、前述の各の実施例と異なり、投射レンズ５０の最も出射側の面が、プロジェクターＰの側面のうち投射レンズ５０が設けられている側面よりも凹んでいる場合の実施例である。

図１５に示すように、本実施例のような構成においても、ミラーＭからスクリーンに向かう光束が、プロジェクターＰの筐体に遮られることを抑制することができる。

〔投射型表示装置の構成の説明〕
次に、本発明の実施例で示すポートレートユニットを装着可能なプロジェクターの内部の構成を、図１６を用いて説明する。

図１６において、４１は光源であり、４２は光変調素子に対してむらの少ない照明を実現し、射出される光の偏光方向をＰまたはＳの任意の方向にそろえる機能を有する照明光学系４２である。

４３は、照明光学系４２からの光を光変調素子に対応した任意の色に分解する色分離光学系である。本発明の実施例において、光変調素子とは、入射した偏光を電気信号に応じて変調する液晶パネル４７、４８、４９である。

４４及び４５は、液晶パネル４７、４８、４９による変調に応じて、光を透過または反射させる偏光ビームスプリッターであり、４６は、各画像表示素子からの光を１つに合成する色合成光学系である。本発明の実施例において、色分離合成系とは、色分離光学系４３及び色合成光学系４６、偏光ビームスプリッター４４及び４５を示す。

５０は、色合成光学系４６で合成された光を射出する投影レンズであり、５１は、投射レンズ５０から射出された光束を反射してスクリーン５２などの被投射面に導く平面ミラーである。

すなわち、プロジェクターＰは、前述のポートレートユニットと、液晶パネルと、光源からの光束を液晶パネルに導く照明光学系と、照明光学系からの光束を複数の色光に分離するとともに、光変調素子からの光束を合成し、ポートレートユニットに導く色分離合成系と、を備える。

ここで、プロジェクターの面のうち最も広い面が設置面と平行になるように、プロジェクターを設置するのが一般的である。このような状態において、ランプ４１の中心軸は重力方向（図１６中ｚ軸方向）と直交している。

プロジェクターのランプ４１の配置及び冷却機構は、上述の一般的な配置を想定して設計されている。このため、例えば、投射レンズ５０をスクリーンに向けたままプロジェクターを縦長に配置すると、適切な冷却が困難になったり、ランプ４１中の発光管への加重方向が想定と異なるために、ランプ４１の寿命が短くなるおそれがある。一方、本実施例においては、上述の一般的な配置の場合と比較して、ランプ４１への加重方向が同一であるために、ランプ４１の寿命が短くなることを抑制することが可能となる。

〔他の実施形態〕
前述した実施例では、光源としてランプ１を用いたプロジェクターＰの構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。光量損失を抑制することが可能な光学装置及びこれを用いた投射型表示装置であれば、例えば、光源は、青色光を発するレーザーダイオードと、レーザーダイオードからの青色光の波長を変換する蛍光体と、を備える構成等であっても良い。

また、前述した実施例では、反射部材として反射面が矩形のミラーを用いた構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。光量損失を抑制することが可能な光学装置及びこれを用いた投射型表示装置であれば、例えば、曲面形状のミラーを用いた構成等であっても良い。

Ｍ ミラー（反射部材）
１００ ポートレートユニット（光学装置）

Claims (10)

1. 投射光学系を用いて被投射面に画像を表示する投射型表示装置に装着可能な光学装置であって、
   前記投射型表示装置からの光束を反射する反射部材を備え、
   前記光学装置を前記投射型表示装置に装着して前記画像を表示する際に、前記投射光学系の光軸と直交する平面を基準平面とするとき、前記投射型表示装置からの光束は、前記投射型表示装置を前記基準平面に垂直に投影した領域の重心の位置とは異なる位置から射出され、
   前記反射部材は、前記投射型表示装置からの光束を、前記重心の位置から離れる方向に反射する、
   ことを特徴とする光学装置。
2. 前記投射光学系から射出される光束に含まれる最も外側を通る光線のうち前記重心の位置に近づく方向に進む光線と、前記投射光学系の光軸とが成す角度をθ１とし、
   前記投射光学系の光軸と、前記反射部材の反射面とが成す角度をθ２とし、
   前記投射光学系の最も射出側の面から、前記投射光学系の光軸と前記反射部材の反射面との交点までの距離をａとし、
   前記投射光学系の最も射出側の面から、前記投射型表示装置の側面のうち前記投射型表示装置からの光束が射出される側の側面までの距離をｈとし、
   前記投射光学系の光軸から、前記投射型表示装置からの光束が射出される側の側面と直交する前記投射型表示装置の側面のうち、前記投射光学系の光軸に近い方の側面までの距離をＬとするとき、
   L‘= (a/(1+tanθ1tan(90-θ2))+h)/tan(θ1+2θ2-90)
   - (a- a/(1+tanθ1tan(90-θ2))) / tan(90-θ2)
   0.5 ≦ L’/L ≦ 1.7
   を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
3. 1 ≦ L’/L ≦ 1.1
   を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の光学装置。
4. 前記反射部材を回動可能に支持する支持部材をさらに備え、
   前記支持部材は、前記投射型表示装置に固定可能である、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学装置。
5. 前記反射部材は、長辺方向と短辺方向を備えるミラーであり、
   前記ミラーは、前記長辺方向と平行な軸を中心に回動可能であるとともに、前記短辺方向と平行な軸を中心に回動可能である、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学装置。
6. 前記反射部材を、前記反射部材の反射面の法線及び前記投射光学系の光軸に平行な平面内で移動させるミラーシフト手段をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学装置。
7. 前記投射光学系から射出される光束に含まれる最も外側を通る光線のうち、前記重心の位置から離れる方向に進む光線と、前記投射光学系の光軸との成す角度をθ３とするとき、
   θ3 <θ2
   を満足することを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の光学装置。
8. 投射光学系を用いて被投射面に画像を表示する投射型表示装置であって、
   前記投射型表示装置からの光束を反射する反射部材を備える光学装置と、
   光変調素子と、
   光源からの光束を前記光変調素子に導く照明光学系と、
   前記照明光学系からの光束を複数の色光に分離するとともに、前記光変調素子からの光束を合成し、前記光学装置に導く色分離合成系と、を備え、
   前記光学装置は前記投射型表示装置に対して着脱可能であり、前記光学装置を前記投射型表示装置に装着して前記画像を表示する際に、前記投射光学系の光軸と直交する平面を基準平面とするとき、前記投射型表示装置からの光束は、前記投射型表示装置を前記基準平面に垂直に投影した領域の重心の位置とは異なる位置から射出され、
   前記反射部材は、前記投射型表示装置からの光束を、前記重心の位置から離れる方向に反射する、
   ことを特徴とする投射型表示装置。
9. 前記投射光学系を、前記投射光学系の光軸と直交する方向に移動させるレンズシフト手段をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項８に記載の投射型表示装置。
10. 前記投射光学系は、ズーム機能を備える、
    ことを特徴とする請求項８または９に記載の投射型表示装置。

Images