JP2020095164A - プロジェクター - Google Patents
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Abstract
【課題】プロジェクターにおける光利用効率を高めること。【解決手段】光照射ユニット1R,1G,1Bと、集光ユニット3R,3G,3Bと、光変調装置4R,4G,4Bと、投射光学装置6と、を含み、集光ユニット3Rは、偏光装置2Rの光出射面2Raから出射される光が入射され、当該入射した光の一方の偏光を透過させるとともに、他方の偏光を反射する偏光分離膜10を有する偏光プリズム9と、偏光分離膜10に対向して設けられる第1反射部材12aと、偏光分離膜10と第1反射部材12aとの間に設けられる第1位相差板11aと、偏光分離膜10に対向して設けられる第2反射部材12bと、偏光分離膜10と第2反射部材12bとの間に設けられる第2位相差板11bとを有し、第1反射部材12a及び第2反射部材12bの少なくとも一方は、反射面として凹面を有することを特徴とする。【選択図】図2
Description
本発明は、プロジェクターに関する。
液晶表示装置の一形態として、液晶ライトバルブを用いるプロジェクターが知られている。
例えば、特許文献1には、赤(R)、緑(G)、青(B)の異なる色光を射出する照明装置(光照射ユニット)と、各色光を空間変調する液晶ライトバルブ(光変調装置)と、変調された各色光を合成してカラー画像とするクロスダイクロイックプリズム(色合成装置)と、カラー画像を投射する投射レンズ(投射光学装置)とを有するプロジェクターが提案されている。
例えば、特許文献1には、赤(R)、緑(G)、青(B)の異なる色光を射出する照明装置(光照射ユニット)と、各色光を空間変調する液晶ライトバルブ(光変調装置)と、変調された各色光を合成してカラー画像とするクロスダイクロイックプリズム(色合成装置)と、カラー画像を投射する投射レンズ(投射光学装置)とを有するプロジェクターが提案されている。
しかしながら、特許文献1に記載のプロジェクターでは、光照射ユニットからある程度の広がりを持つ光が発せられるので、光照射ユニットの光の一部が光変調装置に入射せず、光の利用効率が低下するという課題があった。
本願のプロジェクターは、光を照射する光照射ユニットと、前記光照射ユニットから照射される光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光照射ユニットと前記光変調装置との間に設けられ、前記光照射ユニットから照射される光を前記光変調装置に集光する集光ユニットと、前記光変調装置によって変調された光を投影する投射光学装置と、を含み、前記集光ユニットは、前記光照射ユニットの光出射面から出射される光が入射され、当該入射した光の一方の偏光を透過させるとともに、他方の偏光を反射する偏光分離膜を有する光学素子と、前記偏光分離膜に対向して設けられる第1反射部材と、前記偏光分離膜と前記第1反射部材との間に設けられる第1位相差板と、前記偏光分離膜に対向して設けられる第2反射部材と、前記偏光分離膜と前記第2反射部材との間に設けられる第2位相差板と、を有し、前記第1反射部材及び前記第2反射部材の少なくとも一方は、反射面として凹面を有することを特徴とする。
本願のプロジェクターでは、前記光学素子は、前記光照射ユニットの光出射面から出射される光が入射される第1面と、前記偏光分離膜を透過した光が出射される第2面と、前記偏光分離膜を反射した光が出射される第3面と、前記第2面または前記第3面から入射した光が、前記偏光分離膜を透過または反射して出射される第4面と、を有し、前記偏光分離膜は、前記第1面と前記第2面と前記第3面と前記第4面とで囲まれる領域の内側に配置され、前記第1反射部材は、前記第2面に対向して設けられ、前記第1位相差板は、前記第2面と前記第1反射部材との間に設けられ、前記第2反射部材は、前記第3面に対向して設けられ、前記第2位相差板は、前記第3面と前記第2反射部材との間に設けられ、前記光照射ユニットの光出射面から出射される光は、前記第1面と、前記第2面と、前記第1位相差板及び前記第1反射部材と、前記第3面と、前記第2位相差板及び前記第2反射部材と、前記第4面とを順に経由して、前記光変調装置に集光されることが好ましい。
本願のプロジェクターでは、前記光学素子は、前記光照射ユニットの光出射面から出射される光が入射される第1面と、前記偏光分離膜を反射した光が出射される第2面と、前記偏光分離膜を透過した光が出射される第3面と、前記第2面または前記第3面から入射した光が、前記偏光分離膜を透過または反射して出射される第4面と、を有し、前記偏光分離膜は、前記第1面と前記第2面と前記第3面と前記第4面とで囲まれる領域の内側に配置され、前記第1反射部材は、前記第2面に対向して設けられ、前記第1位相差板は、前記第2面と前記第1反射部材との間に設けられ、前記第2反射部材は、前記第3面に対向して設けられ、前記第2位相差板は、前記第3面と前記第2反射部材との間に設けられ、前記光変調装置は、前記第4面に対向して設けられ、前記光照射ユニットの光出射面から出射される光は、前記第1面と、前記第2面と、前記第1位相差板及び前記第1反射部材と、前記第3面と、前記第2位相差板及び前記第2反射部材と、前記第4面とを順に経由して、前記光変調装置に集光されることが好ましい。
本願のプロジェクターは、光を照射する光照射ユニットと、前記光照射ユニットから照射される光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光照射ユニットと前記光変調装置との間に設けられ前記光照射ユニットから照射される光を前記光変調装置に集光する上記集光ユニットとを有する一の画像光生成装置と、光を照射する光照射ユニットと、前記光照射ユニットから照射される光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光照射ユニットと前記光変調装置との間に設けられ前記光照射ユニットから照射される光を前記光変調装置に集光する上記集光ユニットとを有する二の画像光生成装置と、前記一の画像光生成装置から照射される画像光と、前記二の画像光生成装置から照射される画像光とを合成する色合成装置と、前記色合成装置から出射される光を投射する投射光学装置と、を有することを特徴とする。
本願のプロジェクターでは、前記一の画像光生成装置における前記光照射ユニットの光軸と、前記二の画像光生成装置における前記光照射ユニットの光軸とは、平行であることが好ましい。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異なっている場合がある。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係るプロジェクター100の構成を示す概略図である。図2は、本実施形態に係る集光ユニット3Rの構成を示す概略図である。
なお、図1では、光照射ユニット1R,1G,1Bの光軸が一点鎖線で図示されている。図2では、集光ユニット3Rの構成要素が実線で図示されている。さらに、図2では、光照射ユニット1Rの光軸が一点鎖線で図示され、光照射ユニット1Rの偏光装置2Rが二点鎖線で図示され、光変調装置4Rが破線で図示されている。
以下、図1及び図2を参照し、本実施形態に係るプロジェクター100の概要を説明する。
図1は、第1の実施形態に係るプロジェクター100の構成を示す概略図である。図2は、本実施形態に係る集光ユニット3Rの構成を示す概略図である。
なお、図1では、光照射ユニット1R,1G,1Bの光軸が一点鎖線で図示されている。図2では、集光ユニット3Rの構成要素が実線で図示されている。さらに、図2では、光照射ユニット1Rの光軸が一点鎖線で図示され、光照射ユニット1Rの偏光装置2Rが二点鎖線で図示され、光変調装置4Rが破線で図示されている。
以下、図1及び図2を参照し、本実施形態に係るプロジェクター100の概要を説明する。
図1に示すように、本実施形態に係るプロジェクター100には、赤色の光(R光と称す)を照射する光照射ユニット1Rと、光照射ユニット1Rから照射されるR光を集光する集光ユニット3Rと、集光されたR光を画像情報に応じて変調する光変調装置4Rとが設けられ、さらに、緑色の光(G光と称す)を照射する光照射ユニット1Gと、光照射ユニット1Gから照射されるG光を集光する集光ユニット3Gと、集光されたG光を画像情報に応じて変調する光変調装置4Gとが設けられ、さらに、青色の光(B光と称す)を照射する光照射ユニット1Bと、光照射ユニット1Bから照射されるB光を集光する集光ユニット3Bと、集光されたB光を画像情報に応じて変調する光変調装置4Bとが設けられている。
以降の説明では、光照射ユニット1R,1G,1Bと、集光ユニット3R,3G,3Bと、光変調装置(液晶パネル)4R,4G,4Bとで構成されるプロジェクター100の構成要素を、画像光生成装置20R,20G,20Bと称す。
画像光生成装置20Rは、R光を照射する光照射ユニット1Rと、光照射ユニット1Rから照射されるR光を画像情報に応じて変調する光変調装置4Rと、光照射ユニット1Rと光変調装置4Rとの間に設けられ光照射ユニット1Rから照射されるR光を光変調装置4Rに集光する集光ユニット3Rとを有し、赤色の画像光を生成する。
画像光生成装置20Gは、G光を照射する光照射ユニット1Gと、光照射ユニット1Gから照射されるG光を画像情報に応じて変調する光変調装置4Gと、光照射ユニット1Gと光変調装置4Gとの間に設けられ光照射ユニット1Gから照射されるG光を光変調装置4Gに集光する集光ユニット3Gとを有し、緑色の画像光を生成する。
画像光生成装置20Bは、B光を照射する光照射ユニット1Bと、光照射ユニット1Bから照射されるB光を画像情報に応じて変調する光変調装置4Bと、光照射ユニット1Bと光変調装置4Bとの間に設けられ光照射ユニット1Bから照射されるB光を光変調装置4Bに集光する集光ユニット3Bとを有し、青色の画像光を生成する。
なお、画像光生成装置20Gは、本願における一の画像光生成装置の一例である。画像光生成装置20R,20Bは、本願における二の画像光生成装置の一例である。
画像光生成装置20Rは、R光を照射する光照射ユニット1Rと、光照射ユニット1Rから照射されるR光を画像情報に応じて変調する光変調装置4Rと、光照射ユニット1Rと光変調装置4Rとの間に設けられ光照射ユニット1Rから照射されるR光を光変調装置4Rに集光する集光ユニット3Rとを有し、赤色の画像光を生成する。
画像光生成装置20Gは、G光を照射する光照射ユニット1Gと、光照射ユニット1Gから照射されるG光を画像情報に応じて変調する光変調装置4Gと、光照射ユニット1Gと光変調装置4Gとの間に設けられ光照射ユニット1Gから照射されるG光を光変調装置4Gに集光する集光ユニット3Gとを有し、緑色の画像光を生成する。
画像光生成装置20Bは、B光を照射する光照射ユニット1Bと、光照射ユニット1Bから照射されるB光を画像情報に応じて変調する光変調装置4Bと、光照射ユニット1Bと光変調装置4Bとの間に設けられ光照射ユニット1Bから照射されるB光を光変調装置4Bに集光する集光ユニット3Bとを有し、青色の画像光を生成する。
なお、画像光生成装置20Gは、本願における一の画像光生成装置の一例である。画像光生成装置20R,20Bは、本願における二の画像光生成装置の一例である。
本実施形態に係るプロジェクター100は、赤色の画像光を生成する画像光生成装置20Rと、緑色の画像光を生成する画像光生成装置20Gと、青色の画像光を生成する画像光生成装置20Bと、赤色の画像光と緑色の画像光と青色の画像光とを合成する色合成装置5と、色合成された映像を投影する投射光学装置6とで構成される。
色合成装置5は、例えばダイクロイックプリズムである。投射光学装置6は、例えば投射レンズである。
色合成装置5は、例えばダイクロイックプリズムである。投射光学装置6は、例えば投射レンズである。
さらに、本実施形態に係るプロジェクター100では、図中に一点鎖線で示されるように、画像光生成装置20Rにおける光照射ユニット1Rの光軸と、画像光生成装置20Bにおける光照射ユニット1Bの光軸とは、平行である。詳しくは、画像光生成装置20Rにおける光照射ユニット1Rの光軸と、画像光生成装置20Bにおける光照射ユニット1Bの光軸とは、同じ線上に配置される。画像光生成装置20Gにおける光照射ユニット1Gの光軸は、画像光生成装置20R,20Bにおける光照射ユニット1R,1Bの光軸と直交する。
すなわち、本実施形態は、一の画像光生成装置の一例である画像光生成装置20Gにおける光照射ユニット1Gの光軸と、二の画像光生成装置の一例である画像光生成装置20R,20Bにおける光照射ユニット1R,1Bとが直交する構成を有する。
すなわち、本実施形態は、一の画像光生成装置の一例である画像光生成装置20Gにおける光照射ユニット1Gの光軸と、二の画像光生成装置の一例である画像光生成装置20R,20Bにおける光照射ユニット1R,1Bとが直交する構成を有する。
画像光生成装置20Rと、画像光生成装置20Gと、画像光生成装置20Bとは、同じ構成を有する。例えば、画像光生成装置20Rを90度回転させたものが画像光生成装置20Gになり、画像光生成装置20Rを180度回転させたものが画像光生成装置20Bになる。
このため、以降の説明では、画像光生成装置20Rに関して説明し、画像光生成装置20G,20Bの説明を省略する。
このため、以降の説明では、画像光生成装置20Rに関して説明し、画像光生成装置20G,20Bの説明を省略する。
画像光生成装置20Rでは、光照射ユニット1Rと集光ユニット3Rと光変調装置4Rとが、光の進行方向に沿って順に配置されている。
光照射ユニット1Rは、R光を発する固体光源7Rと導光体8Rと偏光装置2Rとで構成される。固体光源7Rから発せられるR光の進行方向に沿って、導光体8Rと偏光装置2Rとが順に配置されている。
固体光源7R、7G、7Bとしては、例えば、LD(Laser Diode)、LED(Light Emitting Diode)、及び蛍光体などを使用することができる。
導光体8Rは、固体光源7Rから発せられるR光の照度分布を均一化する役割を有する。導光体8Rとしては、例えば、テーパーロッド、中空型のテーパーロッド、及びCPC(Compound Parabolic Concentrator(複合放物面型集光器))などを使用することができる。
偏光装置2Rは、偏光(P偏光、S偏光など)を選択的に透過したり、片方の偏光に変換したりする。偏光装置2Rを透過した光は、P偏光またはS偏光に統一され、集光ユニット3Rに照射される。偏光装置2Rとしては、例えば、ワイヤーグリット、有機の偏光フィルムを利用した偏光板、及びPBS(Polarization Beam Splitter(偏光ビームスプリッター))などを使用することができる。ワイヤーグリットや有機の偏光フィルムを利用した偏光板は、偏光を選択的に透過する。PBSは、P偏光をS偏光に変換する、または、S偏光をP偏光に変換する。
光照射ユニット1Rでは、固体光源7Rから発せられるR光が、導光体8Rと偏光装置2Rとを透過し、P偏光に統一されて、偏光装置2Rの光出射面2Raから集光ユニット3Rに照射される。すなわち、光照射ユニット1Rでは、R光におけるP偏光成分が、偏光装置2Rの光出射面2Raから集光ユニット3Rに照射される。
以降の説明では、R光におけるP偏光成分をP偏光と称し、R光におけるS偏光成分をS偏光と称す。
なお、P偏光は、本願における一方の偏光の一例である。S偏光は、本願における他方の偏光の一例である。偏光装置2Rの光出射面2Raは、本願における光照射ユニットの光出射面の一例である。
光照射ユニット1Rは、R光を発する固体光源7Rと導光体8Rと偏光装置2Rとで構成される。固体光源7Rから発せられるR光の進行方向に沿って、導光体8Rと偏光装置2Rとが順に配置されている。
固体光源7R、7G、7Bとしては、例えば、LD(Laser Diode)、LED(Light Emitting Diode)、及び蛍光体などを使用することができる。
導光体8Rは、固体光源7Rから発せられるR光の照度分布を均一化する役割を有する。導光体8Rとしては、例えば、テーパーロッド、中空型のテーパーロッド、及びCPC(Compound Parabolic Concentrator(複合放物面型集光器))などを使用することができる。
偏光装置2Rは、偏光(P偏光、S偏光など)を選択的に透過したり、片方の偏光に変換したりする。偏光装置2Rを透過した光は、P偏光またはS偏光に統一され、集光ユニット3Rに照射される。偏光装置2Rとしては、例えば、ワイヤーグリット、有機の偏光フィルムを利用した偏光板、及びPBS(Polarization Beam Splitter(偏光ビームスプリッター))などを使用することができる。ワイヤーグリットや有機の偏光フィルムを利用した偏光板は、偏光を選択的に透過する。PBSは、P偏光をS偏光に変換する、または、S偏光をP偏光に変換する。
光照射ユニット1Rでは、固体光源7Rから発せられるR光が、導光体8Rと偏光装置2Rとを透過し、P偏光に統一されて、偏光装置2Rの光出射面2Raから集光ユニット3Rに照射される。すなわち、光照射ユニット1Rでは、R光におけるP偏光成分が、偏光装置2Rの光出射面2Raから集光ユニット3Rに照射される。
以降の説明では、R光におけるP偏光成分をP偏光と称し、R光におけるS偏光成分をS偏光と称す。
なお、P偏光は、本願における一方の偏光の一例である。S偏光は、本願における他方の偏光の一例である。偏光装置2Rの光出射面2Raは、本願における光照射ユニットの光出射面の一例である。
偏光装置2Rの光出射面2Raから発せられるR光は、光照射ユニット1Rの光軸と平行に進行するのでなく、光照射ユニット1Rの光軸から放射線状に広がるように進行する。図2では、光照射ユニット1Rの光軸となす角度が最も大きいR光が、実線の矢印と破線の矢印とで示されている。
さらに、説明を分かりやすくするために、図2では、偏光装置2Rの光出射面2RaはR光を発する点光源として図示されている。このため、偏光装置2Rの光出射面2Raから発せられるR光は、図中に実線で示されるR光と、図中に破線で示されるR光との間に配置される。
さらに、説明を分かりやすくするために、図2では、偏光装置2Rの光出射面2RaはR光を発する点光源として図示されている。このため、偏光装置2Rの光出射面2Raから発せられるR光は、図中に実線で示されるR光と、図中に破線で示されるR光との間に配置される。
図2に示すように、集光ユニット3Rは、偏光プリズム9と、2枚の位相差板(第1位相差板11a、第2位相差板11b)と、2つの反射部材(第1反射部材12a、第2反射部材12b)とで構成される。
偏光プリズム9は、二つの三角柱のプリズムが、当該三角柱のプリズムの斜面で貼りあわされることによって形成され、矩形状の断面を有する。さらに、偏光プリズム9を構成する三角柱のプリズムの斜面には、偏光分離膜10が形成されている。偏光分離膜10は、偏光プリズム9を構成する三角柱のプリズムの斜面に対して、反射型のワイヤーグリットや誘電体多層膜を成膜することによって形成される。このように、偏光プリズム9は、内部に偏光分離膜10を有する。
なお、偏光プリズム9は、本願における光学素子の一例である。
偏光プリズム9は、二つの三角柱のプリズムが、当該三角柱のプリズムの斜面で貼りあわされることによって形成され、矩形状の断面を有する。さらに、偏光プリズム9を構成する三角柱のプリズムの斜面には、偏光分離膜10が形成されている。偏光分離膜10は、偏光プリズム9を構成する三角柱のプリズムの斜面に対して、反射型のワイヤーグリットや誘電体多層膜を成膜することによって形成される。このように、偏光プリズム9は、内部に偏光分離膜10を有する。
なお、偏光プリズム9は、本願における光学素子の一例である。
図2に実線の矢印及び破線の矢印で示されるように、偏光装置2Rの光出射面2Raから発せられるP偏光は、偏光プリズム9の第1面9aに入射する。偏光プリズム9の中には、光照射ユニット1Rの光軸に対して45度傾斜した偏光分離膜10が配置されている。偏光分離膜10は、S偏光を透過し、P偏光を反射する半透過性の反射膜である。
偏光プリズム9の第1面9aに入射したP偏光は、偏光分離膜10によって、図中の右側に反射され、偏光プリズム9の第2面9bに入射し、第2面9bに対向配置される第1位相差板11aに入射し、さらに、第1位相差板11aに対向配置される第1反射部材12aに至る。
第1位相差板11a及び後述する第2位相差板11bは、λ/4位相差板であり、直線偏光を円偏光(右あるいは左回り円偏光)に変換する。第1位相差板11a及び第2位相差板11bとしては、水晶位相差板や有機のフィルムの位相差板などを使用することができる。
偏光プリズム9の第1面9aに入射したP偏光は、偏光分離膜10によって、図中の右側に反射され、偏光プリズム9の第2面9bに入射し、第2面9bに対向配置される第1位相差板11aに入射し、さらに、第1位相差板11aに対向配置される第1反射部材12aに至る。
第1位相差板11a及び後述する第2位相差板11bは、λ/4位相差板であり、直線偏光を円偏光(右あるいは左回り円偏光)に変換する。第1位相差板11a及び第2位相差板11bとしては、水晶位相差板や有機のフィルムの位相差板などを使用することができる。
第1反射部材12a及び後述する第2反射部材12bは、光を反射する凹面ミラーである。詳しくは、第1反射部材12a及び第2反射部材12bは、凹面の形状を有する反射面が銀やアルミニウムなどの反射材料によって被覆された凹面ミラーである。すなわち、第1反射部材12a及び第2反射部材12bは反射面として凹面を有する。
なお、凹面の形状は、球面であってもよく、非球面であってもよい。
なお、凹面の形状は、球面であってもよく、非球面であってもよい。
第1位相差板11aに入射したP偏光は、円偏光に変換され、第1反射部材12aによって反射され、第1位相差板11aに再度入射し、第1位相差板11aによってS偏光に変換され、第2面9bに入射し、第2面9bから偏光分離膜10に向けて出射される。
第2面9bから出射されるS偏光は、偏光分離膜10を透過し、第2面9bに対向配置される第3面9cに入射し、さらに、第2面9bに対向配置される第2位相差板11bに入射し、さらに、第2位相差板11bに対向配置される第2反射部材12bに至る。
第2面9bから出射されるS偏光は、偏光分離膜10を透過し、第2面9bに対向配置される第3面9cに入射し、さらに、第2面9bに対向配置される第2位相差板11bに入射し、さらに、第2位相差板11bに対向配置される第2反射部材12bに至る。
第2位相差板11bに入射したS偏光は、円偏光に変換され、第2反射部材12bによって反射され、第2位相差板11bに再度入射し、第2位相差板11bによってP偏光に変換され、第3面9cに入射し、第3面9cから偏光分離膜10に向けて出射される。
第3面9cから出射されるP偏光は、偏光分離膜10によって図中の上方向に反射され、第1面9aに対向配置される第4面9dに入射し、第4面9dから光変調装置4Rに向けて出射される。詳しくは、図中に実線の矢印及び破線の矢印で示されるように、第3面9cから出射されるP偏光は、偏光分離膜10と、第4面9dとを経て、光変調装置4Rに集光される。
第3面9cから出射されるP偏光は、偏光分離膜10によって図中の上方向に反射され、第1面9aに対向配置される第4面9dに入射し、第4面9dから光変調装置4Rに向けて出射される。詳しくは、図中に実線の矢印及び破線の矢印で示されるように、第3面9cから出射されるP偏光は、偏光分離膜10と、第4面9dとを経て、光変調装置4Rに集光される。
このように、集光ユニット3Rは、他方の偏光(S偏光)を透過すると共に一方の偏光(P偏光)を反射する偏光分離膜10と、偏光分離膜10に対向して設けられる第1反射部材12aと、偏光分離膜10と第1反射部材12aとの間に設けられる第1位相差板11aと、偏光分離膜10に対向して設けられる第2反射部材12bと、偏光分離膜10と第2反射部材12bとの間に設けられる第2位相差板11bとを有している。さらに、第1反射部材12a及び第2反射部材12bは、反射面として凹面を有する。
さらに、偏光プリズム9は、偏光装置2Rの光出射面2Raから出射される光が入射される第1面9aと、偏光分離膜10を反射した光が出射される第2面9bと、偏光分離膜10を透過した光が出射される第3面9cと、第2面9bまたは第3面9cから入射した光が、偏光分離膜10を透過または反射して出射される第4面9dと、を有し、偏光分離膜10は、第1面9aと第2面9bと第3面9cと第4面9dとで囲まれる領域の内側に配置されている。
第1反射部材12aは、第2面9bに対向して設けられ、第1位相差板11aは、第2面9bと第1反射部材12aとの間に設けられ、第2反射部材12bは、第3面9cに対向して設けられ、第2位相差板11bは、第3面9cと第2反射部材12bとの間に設けられ、光変調装置4Rは、第4面9dに対向して設けられている。
そして、偏光装置2Rの光出射面2Raから出射される光は、第1面9aと、第2面9bと、第1位相差板11a及び第1反射部材12aと、第3面9cと、第2位相差板11b及び第2反射部材12bと、第4面9dとを順に経由して、光変調装置4Rに集光される。
第1反射部材12aは、第2面9bに対向して設けられ、第1位相差板11aは、第2面9bと第1反射部材12aとの間に設けられ、第2反射部材12bは、第3面9cに対向して設けられ、第2位相差板11bは、第3面9cと第2反射部材12bとの間に設けられ、光変調装置4Rは、第4面9dに対向して設けられている。
そして、偏光装置2Rの光出射面2Raから出射される光は、第1面9aと、第2面9bと、第1位相差板11a及び第1反射部材12aと、第3面9cと、第2位相差板11b及び第2反射部材12bと、第4面9dとを順に経由して、光変調装置4Rに集光される。
光変調装置4Rは、画像を表示する画素がマトリクス状に配置されたアクティブマトリクス型の透過型液晶パネルである。詳しくは、光変調装置4Rとして、画素スイッチング用素子として薄膜トランジスターを用いたTN(Twisted Nematic)モードのアクティブマトリクス方式透過型液晶セルが使用されている。
光変調装置4Rは、Rの映像信号に基づいて、入射した光を画素ごとに光の透過率を変えるように駆動される。
そして、赤色の画像光が、画像光生成装置20Rによって生成され、色合成装置5に出射される。
光変調装置4Rは、Rの映像信号に基づいて、入射した光を画素ごとに光の透過率を変えるように駆動される。
そして、赤色の画像光が、画像光生成装置20Rによって生成され、色合成装置5に出射される。
図1に戻って、光変調装置4Gは、Gの映像信号に基づいて、入射した光を画素ごとに光の透過率を変えるように駆動され、緑色の画像光が、画像光生成装置20Gによって生成され、色合成装置5に出射される。光変調装置4Bは、Bの映像信号に基づいて、入射した光を画素ごとに光の透過率を変えるように駆動され、青色の画像光が、画像光生成装置20Bによって生成され、色合成装置5に出射される。
色合成装置5は、直角プリズムが貼り合わされた構造のダイクロイックプリズムであり、その内面に赤色の画像光を反射するミラー面と青色の画像光を反射するミラー面とが十字状に形成されている。
赤色の画像光、緑色の画像光、及び青色の画像光は、色合成装置5の異なる面に入射され、色合成装置5の内面に形成されミラー面によって合成され、カラー画像光として、色合成装置5の出射面から投射光学装置6に出射される。そして、カラー画像光は、投射光学装置6によってスクリーン(図示省略)に拡大投射される。
赤色の画像光、緑色の画像光、及び青色の画像光は、色合成装置5の異なる面に入射され、色合成装置5の内面に形成されミラー面によって合成され、カラー画像光として、色合成装置5の出射面から投射光学装置6に出射される。そして、カラー画像光は、投射光学装置6によってスクリーン(図示省略)に拡大投射される。
図3は、本実施形態に係る画像光生成装置20Rにおける光の状態を示す概略図である。図4は、比較例に係る画像光生成装置30Rにおける光の状態を示す概略図である。
なお、図3及び図4では、光照射ユニット1Rにおける偏光装置2Rが図示され、光照射ユニット1Rにおける固体光源7Rと導光体8Rとの図示が省略されている。さらに、図3では、集光ユニット3Rにおける偏光分離膜10及び反射部材12a,12bが図示され、集光ユニット3Rにおける偏光プリズム9及び位相差板11a,11bとの図示が省略されている。
本実施形態に係る画像光生成装置20Rは、光照射ユニット1Rと光変調装置4Rとの間に、集光ユニット3Rが配置される構成を有する(図1参照)。比較例に係る画像光生成装置30Rは、光照射ユニット1Rと光変調装置4Rとの間に集光ユニット3Rが配置されず、光照射ユニット1Rと光変調装置4Rとが光の進行方向に沿って順に配置される。この点が、本実施形態に係る画像光生成装置20Rと、比較例に係る画像光生成装置30Rとの相違点である。
なお、図3及び図4では、光照射ユニット1Rにおける偏光装置2Rが図示され、光照射ユニット1Rにおける固体光源7Rと導光体8Rとの図示が省略されている。さらに、図3では、集光ユニット3Rにおける偏光分離膜10及び反射部材12a,12bが図示され、集光ユニット3Rにおける偏光プリズム9及び位相差板11a,11bとの図示が省略されている。
本実施形態に係る画像光生成装置20Rは、光照射ユニット1Rと光変調装置4Rとの間に、集光ユニット3Rが配置される構成を有する(図1参照)。比較例に係る画像光生成装置30Rは、光照射ユニット1Rと光変調装置4Rとの間に集光ユニット3Rが配置されず、光照射ユニット1Rと光変調装置4Rとが光の進行方向に沿って順に配置される。この点が、本実施形態に係る画像光生成装置20Rと、比較例に係る画像光生成装置30Rとの相違点である。
図3及び図4では、光照射ユニット1Rの偏光装置2Rの光出射面2Raにおける像50a、及び光変調装置4Rの光入射面4Raに結像される像50bが、太い矢印で図示されている。さらに、図3及び図4では、像50aの先端から出射される光のうち、光照射ユニット1Rの光軸となす角度が最も大きい光60bが破線の矢印で図示され、光照射ユニット1Rの光軸と平行な光60aが実線の矢印で図示されている。
図4に示すように、比較例に係る画像光生成装置30Rでは、像50aの先端から出射される光は、光照射ユニット1Rの光軸から放射線状に広がり、図中に破線で示される光60bと、図中に実線で示される光60aとの間に配置される。光照射ユニット1Rの光軸と平行な光60aは、光変調装置4Rに入射する。光照射ユニット1Rの光軸となす角度が最も大きい光60bは、光変調装置4Rに入射しない。
このように、比較例に係る画像光生成装置30Rでは、像50aの先端から出射される光の一部が光変調装置4Rの光入射面4Raに入射せず、像50aの先端から出射される光の全てが光変調装置4Rの光入射面4Raに入射する場合と比べて、光変調装置4Rの光入射面4Raに入射する光の強度が弱くなり、プロジェクター100における光の利用効率が低下する。
このように、比較例に係る画像光生成装置30Rでは、像50aの先端から出射される光の一部が光変調装置4Rの光入射面4Raに入射せず、像50aの先端から出射される光の全てが光変調装置4Rの光入射面4Raに入射する場合と比べて、光変調装置4Rの光入射面4Raに入射する光の強度が弱くなり、プロジェクター100における光の利用効率が低下する。
図3に示すように、本実施形態に係る画像光生成装置20Rでは、像50aの先端から出射される光60a,60bは、第1反射部材12aによって反射され、偏光分離膜10を透過し、第2反射部材12bによって反射され、さらに偏光分離膜10によって反射され、光変調装置4Rの光入射面4Raに像50bとして結像される。このように、本実施形態に係る画像光生成装置20Rでは、像50aの先端から出射される光の全てが光変調装置4Rの光入射面4Raに入射し、光変調装置4Rの光入射面4Raに像50bとして結像され、偏光装置2Rの光出射面2Raから出射される光が、光変調装置4Rの光入射面4Raに集光される。
すなわち、光照射ユニット1Rの偏光装置2Rの光出射面2Raに形成される像50aが、光変調装置4Rの光入射面4Raに像50bとして結像されるように、光照射ユニット1Rの偏光装置2Rと光変調装置4Rと間に、第1反射部材12aからなる凹面ミラーと偏光分離膜10と第2反射部材12bからなる凹面ミラーとが配置されている。
すなわち、光照射ユニット1Rの偏光装置2Rの光出射面2Raに形成される像50aが、光変調装置4Rの光入射面4Raに像50bとして結像されるように、光照射ユニット1Rの偏光装置2Rと光変調装置4Rと間に、第1反射部材12aからなる凹面ミラーと偏光分離膜10と第2反射部材12bからなる凹面ミラーとが配置されている。
本実施形態では、像50aの大きさと像50bの大きさとは同じであり、像50aと同じ大きさの像50bが、光変調装置4Rの光入射面4Raに結像されるように、第1反射部材12aによって構成される凹面ミラーの焦点距離と、第2反射部材12bによって構成される凹面ミラーの焦点距離とが設定されている。
なお、像50aよりも小さい像50bが、光変調装置4Rの光入射面4Raに結像されるように、第1反射部材12aからなる凹面ミラーの焦点距離と、第2反射部材12bからなる凹面ミラーの焦点距離とを設定してもよい。
なお、像50aよりも小さい像50bが、光変調装置4Rの光入射面4Raに結像されるように、第1反射部材12aからなる凹面ミラーの焦点距離と、第2反射部材12bからなる凹面ミラーの焦点距離とを設定してもよい。
かかる構成によって、本実施形態に係る画像光生成装置20Rでは、像50aの先端から出射される光の全てが光変調装置4Rに入射し、像50aの先端から出射される光の一部が光変調装置4Rに入射しない比較例の画像光生成装置30Rと比べて、光変調装置4Rに入射する光の強度が強くなり、プロジェクター100における光の利用効率が高められる。
比較例に係る画像光生成装置30Rでは、光が出射される偏光装置2Rの光出射面2Raと、光が入射する光変調装置4Rの光入射面4Raとの間に、光の反射面が配置されないので、偏光装置2Rの光出射面2Raから出射される光は、光変調装置4Rの光入射面4Raに向けて真っ直ぐ進行する。
一方、本実施形態に係る画像光生成装置20Rでは、光が出射される偏光装置2Rの光出射面2Raと、光が入射する光変調装置4Rの光入射面4Raとの間に、反射部材12a,12bが配置され、偏光装置2Rの光出射面2Raから出射される光は、複数回の反射によって、光変調装置4Rの光入射面4Raに向けて蛇行するように進行する。
その結果、偏光装置2Rの光出射面2Raから光変調装置4Rの光入射面4Raに向かう光路の長さが同じである場合、本実施形態に係る画像光生成装置20Rは、比較例に係る画像光生成装置30Rと比べて、偏光装置2Rの光出射面2Raから光変調装置4Rの光入射面4Raに向かう方向の寸法が短くなり、偏光装置2Rの光出射面2Raから光変調装置4Rの光入射面4Raに向かう方向における省スペース化が実現される。
一方、本実施形態に係る画像光生成装置20Rでは、光が出射される偏光装置2Rの光出射面2Raと、光が入射する光変調装置4Rの光入射面4Raとの間に、反射部材12a,12bが配置され、偏光装置2Rの光出射面2Raから出射される光は、複数回の反射によって、光変調装置4Rの光入射面4Raに向けて蛇行するように進行する。
その結果、偏光装置2Rの光出射面2Raから光変調装置4Rの光入射面4Raに向かう光路の長さが同じである場合、本実施形態に係る画像光生成装置20Rは、比較例に係る画像光生成装置30Rと比べて、偏光装置2Rの光出射面2Raから光変調装置4Rの光入射面4Raに向かう方向の寸法が短くなり、偏光装置2Rの光出射面2Raから光変調装置4Rの光入射面4Raに向かう方向における省スペース化が実現される。
(第2の実施形態)
図5は、図1に対応する図であり、第2の実施形態に係るプロジェクター200の構成を示す概略図である。図6は、図2に対応する図であり、本実施形態に係る集光ユニット3Raの構成を示す概略図である。
緑色の画像光を生成する画像光生成装置20Gは、本実施形態と第1の実施形態とで同じである。赤色の画像光を生成する画像光生成装置20RA及び青色の画像光を生成する画像光生成装置20BAは、本実施形態と第1の実施形態とで異なる。詳しくは、画像光生成装置20RA,20BAにおける光照射ユニット1R,1Bの光軸の向き、及び画像光生成装置20RA,20BAを構成する構成要素の配置状態(集光ユニット3Ra,3Baの構成要素の配置状態)などが、本実施形態と第1の実施形態とで異なる。
以下、図5及び図6を参照し、本実施形態に係るプロジェクター200の概要を、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。また、第1の実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明を省略する。
図5は、図1に対応する図であり、第2の実施形態に係るプロジェクター200の構成を示す概略図である。図6は、図2に対応する図であり、本実施形態に係る集光ユニット3Raの構成を示す概略図である。
緑色の画像光を生成する画像光生成装置20Gは、本実施形態と第1の実施形態とで同じである。赤色の画像光を生成する画像光生成装置20RA及び青色の画像光を生成する画像光生成装置20BAは、本実施形態と第1の実施形態とで異なる。詳しくは、画像光生成装置20RA,20BAにおける光照射ユニット1R,1Bの光軸の向き、及び画像光生成装置20RA,20BAを構成する構成要素の配置状態(集光ユニット3Ra,3Baの構成要素の配置状態)などが、本実施形態と第1の実施形態とで異なる。
以下、図5及び図6を参照し、本実施形態に係るプロジェクター200の概要を、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。また、第1の実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明を省略する。
図5に示すように、本実施形態に係るプロジェクター200では、図中に一点鎖線で示されるように、画像光生成装置20RAにおける光照射ユニット1Rの光軸と、画像光生成装置20Gにおける光照射ユニット1Gの光軸と、画像光生成装置20BAにおける光照射ユニット1Bの光軸とは平行である。
すなわち、本実施形態は、一の画像光生成装置の一例である画像光生成装置20Gにおける光照射ユニット1Gの光軸と、二の画像光生成装置の一例である画像光生成装置20RA,20BAにおける光照射ユニット1R,1Bとが平行である構成を有する。
すなわち、本実施形態は、一の画像光生成装置の一例である画像光生成装置20Gにおける光照射ユニット1Gの光軸と、二の画像光生成装置の一例である画像光生成装置20RA,20BAにおける光照射ユニット1R,1Bとが平行である構成を有する。
本実施形態及び第1の実施形態では、画像光生成装置20RA,20G,20BAの長手方向は、光照射ユニット1R,1G,1Bの光軸が延在する方向(以降、光軸方向と称す)に対して平行である。
本実施形態に係るプロジェクター200では、光照射ユニット1Rの光軸と光照射ユニット1Gの光軸と光照射ユニット1Bの光軸とは平行であるので、画像光生成装置20RA,20G,20BAの長手方向は、光照射ユニット1Gの光軸方向と平行に配置される。
一方、第1の実施形態に係るプロジェクター100では、光照射ユニット1Rの光軸と光照射ユニット1Bの光軸とは平行であり、光照射ユニット1R,1Bの光軸は光照射ユニット1Gの光軸と直交する。このため、画像光生成装置20R,20Bの長手方向は、画像光生成装置20Gの長手方向と直交する(図1参照)。
本実施形態に係るプロジェクター200では、光照射ユニット1Rの光軸と光照射ユニット1Gの光軸と光照射ユニット1Bの光軸とは平行であるので、画像光生成装置20RA,20G,20BAの長手方向は、光照射ユニット1Gの光軸方向と平行に配置される。
一方、第1の実施形態に係るプロジェクター100では、光照射ユニット1Rの光軸と光照射ユニット1Bの光軸とは平行であり、光照射ユニット1R,1Bの光軸は光照射ユニット1Gの光軸と直交する。このため、画像光生成装置20R,20Bの長手方向は、画像光生成装置20Gの長手方向と直交する(図1参照)。
このように、画像光生成装置20RA,20G,20BAの長手方向が光照射ユニット1Gの光軸方向に対して平行であるプロジェクター200は、画像光生成装置20R,20Bの長手方向が光照射ユニット1Gの光軸方向に対して直交するプロジェクター100と比べて、光照射ユニット1Gの光軸方向と直交する方向の寸法が短い。このように、本実施形態に係るプロジェクター200は、第1の実施形態に係るプロジェクター100と比べて、光照射ユニット1Gの光軸方向と直交する方向の寸法が短くなり、光照射ユニット1Gの光軸方向における省スペース化が図られている。
なお、本実施形態に係るプロジェクター200と第1の実施形態に係るプロジェクター100とでは、光照射ユニット1Gの光軸方向に画像光生成装置20Gと色合成装置5と投射光学装置6とが配置されているので、光照射ユニット1Gの光軸方向の寸法は同じである。
なお、本実施形態に係るプロジェクター200と第1の実施形態に係るプロジェクター100とでは、光照射ユニット1Gの光軸方向に画像光生成装置20Gと色合成装置5と投射光学装置6とが配置されているので、光照射ユニット1Gの光軸方向の寸法は同じである。
画像光生成装置20RAでは、光照射ユニット1Rと集光ユニット3Raと光変調装置4Rとが、光の進行方向に沿って順に配置されている。画像光生成装置20BAでは、光照射ユニット1Bと集光ユニット3Baと光変調装置4Bとが、光の進行方向に沿って順に配置されている。
本実施形態に係る集光ユニット3Ra,3Baの構成要素は、第1の実施形態に係る集光ユニット3R,3Bの構成要素と同じであり、本実施形態に係る集光ユニット3Ra,3Baの構成要素の配置状態が、第1の実施形態に係る集光ユニット3R,3Bの構成要素の配置状態と異なる。この点が、本実施形態と第1の実施形態との主な相違点である。
以下、集光ユニット3Raにおける光の進行状態を説明することによって、集光ユニット3Raの構成要素の配置状態を説明する。なお、集光ユニット3Baは、集光ユニット3Raと同じ構成を有するので、集光ユニット3Baの説明を省略する。
本実施形態に係る集光ユニット3Ra,3Baの構成要素は、第1の実施形態に係る集光ユニット3R,3Bの構成要素と同じであり、本実施形態に係る集光ユニット3Ra,3Baの構成要素の配置状態が、第1の実施形態に係る集光ユニット3R,3Bの構成要素の配置状態と異なる。この点が、本実施形態と第1の実施形態との主な相違点である。
以下、集光ユニット3Raにおける光の進行状態を説明することによって、集光ユニット3Raの構成要素の配置状態を説明する。なお、集光ユニット3Baは、集光ユニット3Raと同じ構成を有するので、集光ユニット3Baの説明を省略する。
図6に実線の矢印及び破線の矢印で示されるように、偏光装置2Rの光出射面2Raから発せられるP偏光は、偏光プリズム9の第1面9aに入射する。
偏光プリズム9の中には、光照射ユニット1Rの光軸に対して45度傾斜した偏光分離膜10aが配置されている。偏光分離膜10aは、P偏光を透過し、S偏光を反射する半透過性の反射膜である。
一方、第1の実施形態では、偏光分離膜10は、S偏光を透過し、P偏光を反射する半透過性の反射膜である。この点は、本実施形態と第1の実施形態との相違点である。
偏光プリズム9の中には、光照射ユニット1Rの光軸に対して45度傾斜した偏光分離膜10aが配置されている。偏光分離膜10aは、P偏光を透過し、S偏光を反射する半透過性の反射膜である。
一方、第1の実施形態では、偏光分離膜10は、S偏光を透過し、P偏光を反射する半透過性の反射膜である。この点は、本実施形態と第1の実施形態との相違点である。
偏光プリズム9の第1面9aに入射したP偏光は、偏光分離膜10aを透過し、図中の上側に配置される第2面9bに入射し、第2面9bに対向配置される第1位相差板11aに入射し、さらに、第1位相差板11aに対向配置される第1反射部材12aに至る。
第1位相差板11aに入射したP偏光は、円偏光に変換され、第1反射部材12aによって反射され、第1位相差板11aに再度入射し、第1位相差板11aによってS偏光に変換され、第2面9bに入射し、第2面9bから偏光分離膜10aに向けて出射される。
第1位相差板11aに入射したP偏光は、円偏光に変換され、第1反射部材12aによって反射され、第1位相差板11aに再度入射し、第1位相差板11aによってS偏光に変換され、第2面9bに入射し、第2面9bから偏光分離膜10aに向けて出射される。
第2面9bから出射されるS偏光は、偏光分離膜10aによって図中の左側に反射され、図中の左側に配置される第3面9cに入射し、さらに、第2面9bに対向配置される第2位相差板11bに入射し、さらに、第2位相差板11bに対向配置される第2反射部材12bに至る。
第2位相差板11bに入射したS偏光は、円偏光に変換され、第2反射部材12bによって反射され、第2位相差板11bに再度入射し、第2位相差板11bによってP偏光に変換され、第3面9cに入射し、第3面9cから偏光分離膜10aに向けて出射される。
第2位相差板11bに入射したS偏光は、円偏光に変換され、第2反射部材12bによって反射され、第2位相差板11bに再度入射し、第2位相差板11bによってP偏光に変換され、第3面9cに入射し、第3面9cから偏光分離膜10aに向けて出射される。
第3面9cから出射されるP偏光は、偏光分離膜10aを透過し、第3面9cに対向する第4面9dに入射し、第4面9dから光変調装置4Rに向けて出射される。詳しくは、図中に実線の矢印及び破線の矢印で示されるように、第3面9cから出射されるP偏光は、偏光分離膜10aと、第4面9dとを経て、光変調装置4Rに集光される。
このように、集光ユニット3Raは、一方の偏光(P偏光)を透過すると共に他方の偏光(S偏光)を反射する偏光分離膜10aと、偏光分離膜10aに対向して設けられる第1反射部材12aと、偏光分離膜10aと第1反射部材12aとの間に設けられる第1位相差板11aと、偏光分離膜10aに対向して設けられる第2反射部材12bと、偏光分離膜10aと第2反射部材12bとの間に設けられる第2位相差板11bとを有している。さらに、第1反射部材12a及び第2反射部材12bは、反射面として凹面を有する。
偏光プリズム9は、偏光装置2Rの光出射面2Raから出射される光が入射される第1面9aと、偏光分離膜10aを透過した光が出射される第2面9bと、偏光分離膜10aを反射した光が出射される第3面9cと、第2面9bまたは第3面9cから入射した光が、偏光分離膜10aを透過または反射して出射される第4面cと、を有し、偏光分離膜10aは、第1面9aと第2面9bと第3面9cと第4面9dとで囲まれる領域の内側に配置されている。
さらに、第1反射部材12aが第2面9bに対向して設けられ、第2面9bと第1反射部材12aとの間に第1位相差板11aが設けられ、第2反射部材12bが第3面9cに対向して設けられ、第3面9cと第2反射部材12bとの間に第2位相差板11bが設けられている。
そして、偏光装置2Rの光出射面2Raから出射される光は、第1面9aと、第2面9bと、第1位相差板11a及び第1反射部材12aと、第3面9cと、第2位相差板11b及び第2反射部材12bと、第4面9dとを順に経由して、光変調装置4Rに集光される。
さらに、第1反射部材12aが第2面9bに対向して設けられ、第2面9bと第1反射部材12aとの間に第1位相差板11aが設けられ、第2反射部材12bが第3面9cに対向して設けられ、第3面9cと第2反射部材12bとの間に第2位相差板11bが設けられている。
そして、偏光装置2Rの光出射面2Raから出射される光は、第1面9aと、第2面9bと、第1位相差板11a及び第1反射部材12aと、第3面9cと、第2位相差板11b及び第2反射部材12bと、第4面9dとを順に経由して、光変調装置4Rに集光される。
かかる構成によって、本実施形態に係る画像光生成装置20RAは、第1の実施形態と同様に、比較例の画像光生成装置30R(図4参照)と比べて、光変調装置4Rに入射する光の強度が強くなり、プロジェクター200における光の利用効率が高められる。さらに、本実施形態に係る画像光生成装置20RAは、比較例に係る画像光生成装置30Rと比べて、偏光装置2Rの光出射面2Raから光変調装置4Rの光入射面4Raに向かう方向の寸法が短くなり、偏光装置2Rの光出射面2Raから光変調装置4Rの光入射面4Raに向かう方向における省スペース化が実現される。
すなわち、本実施形態に係る画像光生成装置20RAは、第1の実施形態に係る画像光生成装置20Rと同じ効果を得ることができる。
すなわち、本実施形態に係る画像光生成装置20RAは、第1の実施形態に係る画像光生成装置20Rと同じ効果を得ることができる。
本発明は上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下変形例を挙げて説明する。
(変形例1)
図7及び図8は、図6に対応する図であり、変形例1に係る集光ユニット3Rbの構成を示す概略図である。
図7の実線で示されるように、本変形例に係る集光ユニット3Rbは、偏光プリズム9と、第1位相差板11aと、平面反射部材13aと、第2位相差板11bと、第2反射部材12bとを有する。一方、第2の実施形態に係る集光ユニット3Raは、偏光プリズム9と、第1位相差板11aと、第1反射部材12aと、第2位相差板11bと、第2反射部材12bとを有する。
図7及び図8は、図6に対応する図であり、変形例1に係る集光ユニット3Rbの構成を示す概略図である。
図7の実線で示されるように、本変形例に係る集光ユニット3Rbは、偏光プリズム9と、第1位相差板11aと、平面反射部材13aと、第2位相差板11bと、第2反射部材12bとを有する。一方、第2の実施形態に係る集光ユニット3Raは、偏光プリズム9と、第1位相差板11aと、第1反射部材12aと、第2位相差板11bと、第2反射部材12bとを有する。
本変形例に係る集光ユニット3Rbは、第2の実施形態における第1反射部材12aが、平面反射部材13aに置き換わった構成を有する。すなわち、本変形例に係る集光ユニット3Rbでは、平面反射部材13a以外の構成要素(偏光プリズム9、第1位相差板11a、第2反射部材12b、第2位相差板11b)が第2の実施形態と同じであり、平面反射部材13aが第2の実施形態と異なる。
詳しくは、本変形例における平面反射部材13aは平面ミラーであり、第2の実施形態における第1反射部材12aは凹面ミラーである。すなわち、本変形例では、第2反射部材12bが反射面としての凹面を有する凹面ミラーであり、平面反射部材13aが反射面としての平面を有する平面ミラーである。第2の実施形態では、第1反射部材12a及び第2反射部材12bの両方が反射面としての凹面を有する凹面ミラーである。この点が、本変形例と第2の実施形態との相違点である。
詳しくは、本変形例における平面反射部材13aは平面ミラーであり、第2の実施形態における第1反射部材12aは凹面ミラーである。すなわち、本変形例では、第2反射部材12bが反射面としての凹面を有する凹面ミラーであり、平面反射部材13aが反射面としての平面を有する平面ミラーである。第2の実施形態では、第1反射部材12a及び第2反射部材12bの両方が反射面としての凹面を有する凹面ミラーである。この点が、本変形例と第2の実施形態との相違点である。
反射部材を平面ミラーにすると、反射部材を凹面ミラーにする場合と比べて、反射部材を低コスト化することができる。すなわち、本変形例は、第2の実施形態と比べて、プロジェクターの低コスト化を図ることができる。
第2の実施形態の構成、すなわち第1反射部材12a及び第2反射部材12bの両方が凹面ミラーである構成は、光変調装置4Rの光入射面4Raに結像される像50b(図3)の大きさを制御することができ、加えて、収差の影響を受けにくくなる。
本比較例の構成、すなわち第2反射部材12bだけが凹面ミラーである構成は、光変調装置4Rの光入射面4Raに結像される像50bの大きさを制御することが難しく、収差の影響を受けやすくなるという制約が生じる。
このような制約が生じても、偏光装置2Rの光出射面2Raと光変調装置4Rの光入射面4Raとの大きさを異ならせると、色合成装置5は実用に供することが可能なカラー画像光を生成し、投射光学装置6は実用に供することが可能なカラー画像光をスクリーンに投射することが可能になる。
本比較例の構成、すなわち第2反射部材12bだけが凹面ミラーである構成は、光変調装置4Rの光入射面4Raに結像される像50bの大きさを制御することが難しく、収差の影響を受けやすくなるという制約が生じる。
このような制約が生じても、偏光装置2Rの光出射面2Raと光変調装置4Rの光入射面4Raとの大きさを異ならせると、色合成装置5は実用に供することが可能なカラー画像光を生成し、投射光学装置6は実用に供することが可能なカラー画像光をスクリーンに投射することが可能になる。
なお、図8の実線で示されるように、本変形例に係る集光ユニット3Rbは、偏光プリズム9、第1位相差板11aと、凹面ミラーで構成される第1反射部材12aと、第2位相差板11bと、平面ミラーで構成される平面反射部材13bとを有し、第2の実施形態における凹面ミラーで構成される第2反射部材12bが、平面ミラーで構成される平面反射部材13bに置き換わった構成であってもよい。すなわち、本変形例に係る集光ユニット3Rbは、平面反射部材13b以外の構成要素(偏光プリズム9、第1位相差板11a、第2位相差板11b、第1反射部材12a)が第2の実施形態と同じであり、平面反射部材13bが第2の実施形態と異なる構成であってもよい。
このように、集光ユニットは、図6に示すように第1反射部材12a及び第2反射部材12bの両方が凹面ミラーである構成であってもよく、図7に示すように第2反射部材12bだけが凹面ミラーである構成であってもよく、図8に示すように第1反射部材12aだけが凹面ミラーである構成であってもよい。
すなわち、本願に係る集光ユニットは、第1反射部材12a及び第2反射部材12bの少なくとも一方が、反射面として凹面を有する構成であればよい。
すなわち、本願に係る集光ユニットは、第1反射部材12a及び第2反射部材12bの少なくとも一方が、反射面として凹面を有する構成であればよい。
(変形例2)
図9は、図2に対応する図であり、変形例2に係る集光ユニット3Rcの構成を示す概略図である。
第1の実施形態では、図2に示すように、本願における光学素子は、内部に偏光分離膜10が形成された偏光プリズム9であった。本変形例では、図9に示すように、本願における光学素子は、表面に偏光分離膜10が形成された透光性の板部材14である。詳しくは、光学素子の一例である板部材14は、石英板やガラス板などの透光性の基材14aの表面に、反射型のワイヤーグリットや誘電体多層膜などを成膜することによって形成される偏光分離膜10が積層された構成を有する。
このように、本変形例は、第1の実施形態における偏光プリズム9が板部材14に置き換わった構成を有する。偏光プリズム9が板部材14に置き換わることによって、低コスト化及び軽量化が可能になる。
図9は、図2に対応する図であり、変形例2に係る集光ユニット3Rcの構成を示す概略図である。
第1の実施形態では、図2に示すように、本願における光学素子は、内部に偏光分離膜10が形成された偏光プリズム9であった。本変形例では、図9に示すように、本願における光学素子は、表面に偏光分離膜10が形成された透光性の板部材14である。詳しくは、光学素子の一例である板部材14は、石英板やガラス板などの透光性の基材14aの表面に、反射型のワイヤーグリットや誘電体多層膜などを成膜することによって形成される偏光分離膜10が積層された構成を有する。
このように、本変形例は、第1の実施形態における偏光プリズム9が板部材14に置き換わった構成を有する。偏光プリズム9が板部材14に置き換わることによって、低コスト化及び軽量化が可能になる。
(変形例3)
第1の実施形態及び第2の実施形態に係るプロジェクター100,200は、三つの光照射ユニット1R,1G,1Bと、三つの集光ユニット3R,3G,3Bと、三つの光変調装置4R,4G,4Bと、一つの色合成装置5と、一つの投射光学装置6とを有する構成であった。
変形例3に係るプロジェクターは、一つの光照射ユニットと、一つの集光ユニットと、一つの光変調装置と、一つの投射光学装置とを有し、第1の実施形態及び第2の実施形態に係るプロジェクター100,200の構成要素である色合成装置5が省略されている。
第1の実施形態及び第2の実施形態に係るプロジェクター100,200は、三つの光照射ユニット1R,1G,1Bと、三つの集光ユニット3R,3G,3Bと、三つの光変調装置4R,4G,4Bと、一つの色合成装置5と、一つの投射光学装置6とを有する構成であった。
変形例3に係るプロジェクターは、一つの光照射ユニットと、一つの集光ユニットと、一つの光変調装置と、一つの投射光学装置とを有し、第1の実施形態及び第2の実施形態に係るプロジェクター100,200の構成要素である色合成装置5が省略されている。
すなわち、変形例3に係るプロジェクターは、白色光を照射する光照射ユニットと、光照射ユニットから照射される白色光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、光照射ユニットと光変調装置との間に設けられ、光照射ユニットから照射される白色光を光変調装置に集光する集光ユニットと、光変調装置によって変調された光(カラー画像光)をスクリーンに投射する投射光学装置とを有する。変形例3に係るプロジェクターにおける集光ユニットは、上述した実施形態または変形例の集光ユニットである。
かかる構成によって、光照射ユニットから照射される白色光が、集光ユニットによって光変調装置に集光されるので、白色光が光変調装置に集光されない場合と比べて、光変調装置に入射する白色光の強度が強くなり、変形例3に係るプロジェクターにおける光の利用効率が高められる。
かかる構成によって、光照射ユニットから照射される白色光が、集光ユニットによって光変調装置に集光されるので、白色光が光変調装置に集光されない場合と比べて、光変調装置に入射する白色光の強度が強くなり、変形例3に係るプロジェクターにおける光の利用効率が高められる。
以下に、実施形態から導き出される内容を記載する。
本願のプロジェクターは、光を照射する光照射ユニットと、前記光照射ユニットから照射される光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光照射ユニットと前記光変調装置との間に設けられ、前記光照射ユニットから照射される光を前記光変調装置に集光する集光ユニットと、前記光変調装置によって変調された光を投影する投射光学装置と、を含み、前記集光ユニットは、前記光照射ユニットの光出射面から出射される光が入射され、当該入射した光の一方の偏光を透過させるとともに、他方の偏光を反射する偏光分離膜を有する光学素子と、前記偏光分離膜に対向して設けられる第1反射部材と、前記偏光分離膜と前記第1反射部材との間に設けられる第1位相差板と、前記偏光分離膜に対向して設けられる第2反射部材と、前記偏光分離膜と前記第2反射部材との間に設けられる第2位相差板と、を有し、前記第1反射部材及び前記第2反射部材の少なくとも一方は、反射面として凹面を有することを特徴とする。
光照射ユニットからある程度の広がりを持って光が照射される場合、集光ユニットが設けられないと、光照射ユニットの光の一部が光変調装置に入射せず、光の利用効率が低下する。光照射ユニットから照射される光を光変調装置に集光する集光ユニットを設けると、集光ユニットを設けない場合に光変調装置に入射しない光を、光変調装置に入射させることができるので、光変調装置に入射する光の強度を強くし、プロジェクターにおける光の利用効率を高めることができる。
さらに、凹面を有する反射面で構成される凹面ミラーによって光を集光すると、例えば、透明材料で構成されるレンズによって集光する場合と比べて、収差の影響を受けにくくなり、光照射ユニットからある程度の広がりを持って光を精度よく光変調装置に集光することができる。
さらに、凹面を有する反射面で構成される凹面ミラーによって光を集光すると、例えば、透明材料で構成されるレンズによって集光する場合と比べて、収差の影響を受けにくくなり、光照射ユニットからある程度の広がりを持って光を精度よく光変調装置に集光することができる。
本願のプロジェクターでは、前記光学素子は、前記光照射ユニットの光出射面から出射される光が入射される第1面と、前記偏光分離膜を透過した光が出射される第2面と、前記偏光分離膜を反射した光が出射される第3面と、前記第2面または前記第3面から入射した光が、前記偏光分離膜を透過または反射して出射される第4面と、を有し、前記偏光分離膜は、前記第1面と前記第2面と前記第3面と前記第4面とで囲まれる領域の内側に配置され、前記第1反射部材は、前記第2面に対向して設けられ、前記第1位相差板は、前記第2面と前記第1反射部材との間に設けられ、前記第2反射部材は、前記第3面に対向して設けられ、前記第2位相差板は、前記第3面と前記第2反射部材との間に設けられ、前記光照射ユニットの光出射面から出射される光は、前記第1面と、前記第2面と、前記第1位相差板及び前記第1反射部材と、前記第3面と、前記第2位相差板及び前記第2反射部材と、前記第4面とを順に経由して、前記光変調装置に集光されることが好ましい。
第1面から照射される光は、偏光分離膜を透過して第2面に入射し、第2面に対向配置される第1反射部材によって反射され、さらに偏光分離膜によって反射され第3面に入射し、第3面に対向配置される第2反射部材によって反射され、偏光分離膜を透過または反射して第4面に入射し、光変調装置に集光される。
このように、第1面から照射される光は、光変調装置に向けて真っ直ぐ進むのでなく、複数回の反射によって光変調装置に向けて蛇行して進むので、光変調装置に向けて真っ直ぐ進む場合と比べて、第1面と光変調装置との距離が短くなり、第1面から光変調装置に向かう方向の寸法を短くし、第1面から光変調装置に向かう方向の省スペース化を図ることができる。
このように、第1面から照射される光は、光変調装置に向けて真っ直ぐ進むのでなく、複数回の反射によって光変調装置に向けて蛇行して進むので、光変調装置に向けて真っ直ぐ進む場合と比べて、第1面と光変調装置との距離が短くなり、第1面から光変調装置に向かう方向の寸法を短くし、第1面から光変調装置に向かう方向の省スペース化を図ることができる。
本願のプロジェクターでは、前記光学素子は、前記光照射ユニットの光出射面から出射される光が入射される第1面と、前記偏光分離膜を反射した光が出射される第2面と、前記偏光分離膜を透過した光が出射される第3面と、前記第2面または前記第3面から入射した光が、前記偏光分離膜を透過または反射して出射される第4面と、を有し、前記偏光分離膜は、前記第1面と前記第2面と前記第3面と前記第4面とで囲まれる領域の内側に配置され、前記第1反射部材は、前記第2面に対向して設けられ、前記第1位相差板は、前記第2面と前記第1反射部材との間に設けられ、前記第2反射部材は、前記第3面に対向して設けられ、前記第2位相差板は、前記第3面と前記第2反射部材との間に設けられ、前記光変調装置は、前記第4面に対向して設けられ、前記光照射ユニットの光出射面から出射される光は、前記第1面と、前記第2面と、前記第1位相差板及び前記第1反射部材と、前記第3面と、前記第2位相差板及び前記第2反射部材と、前記第4面とを順に経由して、前記光変調装置に集光されることが好ましい。
第1面から照射される光は、偏光分離膜によって反射され第2面に入射し、第2面に対向配置される第1反射部材によって反射され、偏光分離膜を透過し第3面に入射し、第3面に対向配置される第2反射部材によって反射され、偏光分離膜を透過または反射して第4面に入射し、光変調装置に集光される。
このように、第1面から入射される光は、光変調装置に向けて真っ直ぐ進むのでなく、複数回の反射によって光変調装置に向けて蛇行して進むので、光変調装置に向けて真っ直ぐ進む場合と比べて、第1面と光変調装置との距離が短くなり、第1面から光変調装置に向かう方向の寸法を短くし、第1面から光変調装置に向かう方向の省スペース化を図ることができる。
このように、第1面から入射される光は、光変調装置に向けて真っ直ぐ進むのでなく、複数回の反射によって光変調装置に向けて蛇行して進むので、光変調装置に向けて真っ直ぐ進む場合と比べて、第1面と光変調装置との距離が短くなり、第1面から光変調装置に向かう方向の寸法を短くし、第1面から光変調装置に向かう方向の省スペース化を図ることができる。
本願のプロジェクターは、光を照射する光照射ユニットと、前記光照射ユニットから照射される光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光照射ユニットと前記光変調装置との間に設けられ前記光照射ユニットから照射される光を前記光変調装置に集光する上記集光ユニットとを有する一の画像光生成装置と、光を照射する光照射ユニットと、前記光照射ユニットから照射される光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光照射ユニットと前記光変調装置との間に設けられ前記光照射ユニットから照射される光を前記光変調装置に集光する上記集光ユニットとを有する二の画像光生成装置と、前記一の画像光生成装置から照射される画像光と、前記二の画像光生成装置から照射される画像光とを合成する色合成装置と、前記色合成装置から出射される光を投射する投射光学装置と、を有することを特徴とする。
本願のプロジェクターでは、複数の画像光が色合成装置によって合成され、投射光学装置によってスクリーンに投射されるので、単数の画像光が投射光学装置によってスクリーンに投射される場合と比べて、スクリーンに投射される画像の輝度を高めることができる。
本願のプロジェクターでは、前記一の画像光生成装置における前記光照射ユニットの光軸と、前記二の画像光生成装置における前記光照射ユニットの光軸とは、平行であることが好ましい。
一の画像光生成装置における光照射ユニットの光軸と二の画像光生成装置における光照射ユニットの光軸とが平行であると、一の画像光生成装置における光照射ユニットの光軸と二の画像光生成装置における光照射ユニットの光軸とが直交する場合と比べて、光軸と直交する方向の寸法が短くなり、光軸と直交する方向の省スペース化を図ることができる。
1R,1G,1B…光照射ユニット、2R,2G,2B…偏光装置、3R,3G,3B…集光ユニット、4R,4G,4B…光変調装置、5…色合成装置、6…投射光学装置、7R,7G,7B…固体光源、8R,8G,8B…導光体、9…偏光プリズム、9a…第1面、9b…第2面、9c…第3面、9d…第4面、10…偏光分離膜、11a…第1位相差板、11b…第2位相差板、12a…第1反射部材、12b…第2反射部材、13a…平面反射部材、14…板部材、20R,20G,20B…画像光生成装置、100,200…プロジェクター。
Claims (5)
- 光を照射する光照射ユニットと、
前記光照射ユニットから照射される光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光照射ユニットと前記光変調装置との間に設けられ、前記光照射ユニットから照射される光を前記光変調装置に集光する集光ユニットと、
前記光変調装置によって変調された光を投影する投射光学装置と、
を含み、
前記集光ユニットは、
前記光照射ユニットの光出射面から出射される光が入射され、当該入射した光の一方の偏光を透過させるとともに、他方の偏光を反射する偏光分離膜を有する光学素子と、
前記偏光分離膜に対向して設けられる第1反射部材と、
前記偏光分離膜と前記第1反射部材との間に設けられる第1位相差板と、
前記偏光分離膜に対向して設けられる第2反射部材と、
前記偏光分離膜と前記第2反射部材との間に設けられる第2位相差板と、
を有し、
前記第1反射部材及び前記第2反射部材の少なくとも一方は、反射面として凹面を有することを特徴とするプロジェクター。 - 前記光学素子は、
前記光照射ユニットの光出射面から出射される光が入射される第1面と、
前記偏光分離膜を透過した光が出射される第2面と、
前記偏光分離膜を反射した光が出射される第3面と、
前記第2面または前記第3面から入射した光が、前記偏光分離膜を透過または反射して出射される第4面と、
を有し、
前記偏光分離膜は、前記第1面と前記第2面と前記第3面と前記第4面とで囲まれる領域の内側に配置され、
前記第1反射部材は、前記第2面に対向して設けられ、
前記第1位相差板は、前記第2面と前記第1反射部材との間に設けられ、
前記第2反射部材は、前記第3面に対向して設けられ、
前記第2位相差板は、前記第3面と前記第2反射部材との間に設けられ、
前記光照射ユニットの光出射面から出射される光は、前記第1面と、前記第2面と、前記第1位相差板及び前記第1反射部材と、前記第3面と、前記第2位相差板及び前記第2反射部材と、前記第4面とを順に経由して、前記光変調装置に集光されることを特徴とする請求項1に記載のプロジェクター。 - 前記光学素子は、
前記光照射ユニットの光出射面から出射される光が入射される第1面と、
前記偏光分離膜を反射した光が出射される第2面と、
前記偏光分離膜を透過した光が出射される第3面と、
前記第2面または前記第3面から入射した光が、前記偏光分離膜を透過または反射して出射される第4面と、
を有し、
前記偏光分離膜は、前記第1面と前記第2面と前記第3面と前記第4面とで囲まれる領域の内側に配置され、
前記第1反射部材は、前記第2面に対向して設けられ、
前記第1位相差板は、前記第2面と前記第1反射部材との間に設けられ、
前記第2反射部材は、前記第3面に対向して設けられ、
前記第2位相差板は、前記第3面と前記第2反射部材との間に設けられ、
前記光変調装置は、前記第4面に対向して設けられ、
前記光照射ユニットの光出射面から出射される光は、前記第1面と、前記第2面と、前記第1位相差板及び前記第1反射部材と、前記第3面と、前記第2位相差板及び前記第2反射部材と、前記第4面とを順に経由して、前記光変調装置に集光されることを特徴とする請求項1に記載のプロジェクター。 - 光を照射する光照射ユニットと、前記光照射ユニットから照射される光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光照射ユニットと前記光変調装置との間に設けられ前記光照射ユニットから照射される光を前記光変調装置に集光する請求項1〜3のいずれか1項に記載の集光ユニットとを有する一の画像光生成装置と、
光を照射する光照射ユニットと、前記光照射ユニットから照射される光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光照射ユニットと前記光変調装置との間に設けられ前記光照射ユニットから照射される光を前記光変調装置に集光する請求項1〜3のいずれか1項に記載の集光ユニットとを有する二の画像光生成装置と、
前記一の画像光生成装置から照射される画像光と、前記二の画像光生成装置から照射される画像光とを合成する色合成装置と、
前記色合成装置から出射される光を投射する投射光学装置と、
を有することを特徴とするプロジェクター。 - 前記一の画像光生成装置における前記光照射ユニットの光軸と、前記二の画像光生成装置における前記光照射ユニットの光軸とは、平行であることを特徴とする請求項4に記載のプロジェクター。
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