JP2020194061A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも小型化が容易な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、光源装置４と重畳レンズ３１４を備え、光源装置４から射出された照明光が入射する均一化装置３１と、ダイクロイックミラー３２１反射ミラー３２３およびフィールドレンズ３４１Ｒを備える色分離装置３２と、色分離装置３２を収容する光学筐体３５とを備え、ダイクロイックミラー３２１は、均一化装置３１から射出された照明光に含まれる赤色光を反射し、反射ミラー３２３はダイクロイックミラー３２１で反射された赤色光をフィールドレンズ３４１Ｒに向けて反射し、均一化装置３１を平面視したとき、重畳レンズ３１４の光軸とダイクロイックミラー３２１との成す角度は４５°よりも大きく、フィールドレンズ３４１Ｒの光軸は、均一化装置３１の光軸と略平行であり、光学筐体３５は、ダイクロイックミラー３２１を保持すると共に、固定する固定部を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、投射型表示装置に関する。

従来、光源から射出される白色光を複数の色光に分離して、対応する光変調装置に入射させる色分離光学系を備えたプロジェクターが知られていた。このような色分離光学系では、光源からの白色光を複数の色光に分離するために、ダイクロイックミラーが用いられる。ダイクロイックミラーは、色分離光学系のうちで光源に対して最も近い位置に配置され、例えば、赤色光などの第１光成分を反射し、それ以外の色成分を透過する。ダイクロイックミラーで反射された第１光成分は、光路上に設けられた反射ミラーで再度反射された後、第１光成分を変調する光変調装置へ向けてフィールドレンズによって集光される。

このとき、光源の光軸と、フィールドレンズの光軸とは略平行になるように配置される場合がある。このような配置を実現するために、光源の光軸と、照明光学系に最も近い位置に配置されるダイクロイックミラーとの成す角度が４５°に設定されることが一般的である。

ところで、特許文献１には、光源に対して最も近い位置に配置されるダイクロイックミラーにおいて、光軸に対するダイクロイックミラーの色分離面の傾き角を可変とする映像表示装置が開示されている。

特開２００４−３１７９５１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の映像表示装置では、装置を小型化することが難しいという課題があった。詳しくは、当該映像表示装置は、ダイクロイックミラーを保持する一対の保持部を備えている。一対の保持部の片方は、ダイクロイックミラーの色分離面の傾き角、すなわち照明光学系の光軸とダイクロイックミラーとの成す角度を可変とするために、傾き調整用の３個の溝を有している。そのため、上記溝を有した保持部を配置するためのスペースが必要となっていた。これにより、ダイクロイックミラーとダイクロイックミラーに隣り合う集光レンズとを近づけて配置しにくく、装置を小型化することが難しくなっていた。すなわち、従来よりも小型化が容易な、映像表示装置などの投射型表示装置が求められていた。

本願の投射型表示装置は、光源装置と、重畳レンズを備え、光源装置から射出された照明光が入射する第１光学系と、第１色分離素子、ミラーおよびフィールドレンズを備える第２光学系と、第２光学系を収容する光学筐体と、を備え、第１色分離素子は、重畳レンズの後段に配置され、第１光学系から射出された照明光に含まれる第１の波長帯域に属する第１光をミラーに向けて反射し、第１の波長帯域以外の光を透過し、ミラーは、第１色分離素子で反射された第１光を、フィールドレンズへ向けて反射し、第１光学系を平面視したとき、重畳レンズの光軸と第１色分離素子との成す角度は、４５°よりも大きく、フィールドレンズの光軸は、第１光学系の光軸と略平行であり、光学筐体は、第１色分離素子を保持すると共に、第１色分離素子を固定する固定部を備えることを特徴とする。

上記の投射型表示装置において、第１色分離素子とミラーとは、略平行に配置されることが好ましい。

上記の投射型表示装置は、フィールドレンズの光軸に対するミラーの向きを調整する可動部を備えることが好ましい。

上記の投射型表示装置において、第２光学系は、第１の波長帯域以外の光のうち、第２の波長帯域に属する第２光を反射し、第２の波長帯域以外の波長帯域に属する第３光を透過する第２色分離素子を備えることが好ましい。

上記の投射型表示装置は、第１光を変調する第１の光変調装置と、第２光を変調する第２の光変調装置と、第３光を変調する第３の光変調装置と、各色の変調光を合成する色合成素子と、を備えることが好ましい。

実施形態に係るプロジェクターの外観を示す斜視図。 プロジェクターの内部構成を示す模式図。 光源装置の構成を示す模式図。 ダイクロイックミラーおよび重畳レンズなどの詳細な配置を示す模式図。 ダイクロイックミラーおよび固定部の配置を示す平面図。 反射ミラーにおける可動部の外観を示す平面図。

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。以下に説明する実施の形態は、本発明の一例を説明するものである。本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形例も、本発明に含まれる。なお、以下の各図においては、各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。

１．実施形態
１．１．プロジェクターの構成
本実施形態では、投射型表示装置として、光変調装置である液晶装置を３個備えたプロジェクターを例示する。まず、投射型表示装置としてのプロジェクターの構成について、図１、図２を参照して説明する。図１は、実施形態に係るプロジェクターの外観を示す斜視図である。図２は、プロジェクターの内部構成を示す模式図である。

本実施形態に係るプロジェクター１は、後述する光源装置から射出された光を変調して画像情報に応じた画像を形成し、形成された画像をスクリーンなどの被投射面上に拡大投射する投射型の画像表示装置である。

図１に示すように、プロジェクター１は、外装を構成する外装筐体２を備えている。外装筐体２は、略直方体形状であって、天面部２１、底面部２２、正面部２３、背面部２４、左側面部２５および右側面部２６を有している。

底面部２２は、プロジェクター１が載置される設置面と接する複数の脚部２２１を有している。正面部２３は、外装筐体２において画像の投射側に位置する。正面部２３は、投射光学装置３６の一部を露出させる開口部２３１を有している。投射光学装置３６から開口部２３１を通過して、画像が投射される。正面部２３には、排気口２３２が設けられている。排気口２３２から、プロジェクター１内部の冷却対象を冷却した冷却気体が、外装筐体２の外部に排出される。右側面部２６には、導入口２６１が設けられている。導入口２６１から、外装筐体２外部の空気などの気体が、冷却気体として外装筐体２の内部に導入される。

図２に示すように、プロジェクター１は、外装筐体２の内部に、光源装置４、第１光学系としての均一化装置３１、第２光学系としての色分離装置３２、リレー装置３３、画像形成装置３４、光学筐体３５、および投射光学装置３６を備えている。光源装置４は、照明光を射出する。光源装置４の構成については後述する。なお、図２においては、上述した排気口２３２および導入口２６１などの図示を省略している。また、図示を省略するが、プロジェクター１は、プロジェクター１の動作を制御する制御装置、プロジェクター１の電子部品に電力を供給する電源装置、および光源装置４などを冷却する冷却装置を備えている。

光源装置４から射出された照明光の進行方向には、均一化装置３１が配置されている。均一化装置３１には、光源装置４から射出された照明光が入射する。均一化装置３１は、第１マルチレンズアレイ３１１、第２マルチレンズアレイ３１２、偏光変換素子３１３、および重畳レンズ３１４を備えている。これらの構成は、光源装置４から射出された照明光の進行方向に向かって上記の順番に配置されている。均一化装置３１は、光源装置４から射出された照明光を均一化する。この均一化された照明光は、均一化装置３１から射出され、色分離装置３２およびリレー装置３３を経て画像形成装置３４に入射されて、後述する光変調装置３４３Ｒ，３４３Ｇ，３４３Ｂの変調領域を照明する。

均一化装置３１から射出された照明光の進行方向には、色分離装置３２が配置されている。すなわち、均一化装置３１から射出された照明光は、色分離装置３２に入射する。色分離装置３２は、第１色分離素子としてのダイクロイックミラー３２１、第２色分離素子としてのダイクロイックミラー３２２、ミラーとしての反射ミラー３２３、およびフィールドレンズ３４１Ｒ，３４１Ｇを備えている。

色分離装置３２は、均一化装置３１から入射した光を各色光に分離する。色分離装置３２に入射した照明光は、ダイクロイックミラー３２１に到達する。ダイクロイックミラー３２１は、均一化装置３１の重畳レンズ３１４と隣り合って配置されている。

ダイクロイックミラー３２１は、均一化装置３１から射出された照明光に含まれる第１の波長帯域に属する第１光を反射ミラー３２３に向けて反射し、第１の波長帯域以外の光を透過する。第１の波長帯域とは、例えば、赤色光領域の波長帯域であり、第１の波長帯域以外とは、緑色光領域および青色光領域の波長帯域である。赤色光領域の波長帯域とは、特に限定されないが、例えば概ね６１０ｎｍから７５０ｎｍの範囲である。青色光領域の波長帯域とは、特に限定されないが、例えば概ね４３０ｎｍから４９５ｎｍの範囲である。緑色光領域の波長帯域とは、特に限定されないが、例えば概ね４９５ｎｍから５７０ｎｍの範囲である。すなわち、第１光とは、例えば、赤色光であり、第１の波長帯域以外の光とは、緑色光および青色光である。ここで、赤色光は略赤色の光であり、緑色光は略緑色の光であり、青色光は略青色の光である。なお、第１の波長帯域は、赤色光領域に限定されず、緑色光領域または青色光領域であってもよく、第１光は、それに対応して緑色光または青色光であってもよい。

ダイクロイックミラー３２１で反射された第１光である赤色光の進行方向には、反射ミラー３２３が配置されている。反射ミラー３２３は、ダイクロイックミラー３２１で反射された赤色光を、フィールドレンズ３４１Ｒへ向けて反射させる。フィールドレンズ３４１Ｒは、入射した赤色光を集光して、光変調装置３４３Ｒに向けて射出する。重畳レンズ３１４、ダイクロイックミラー３２１および反射ミラー３２３などの詳細な配置については、後述する。

ダイクロイックミラー３２１を透過した緑色光および青色光の進行方向には、ダイクロイックミラー３２２が配置されている。ダイクロイックミラー３２２は、上記緑色光および上記青色光のうち、第２の波長帯域に属する第２光を反射し、第２の波長帯域以外の波長帯域に属する第３光を透過する。第２の波長帯域とは、例えば、緑色光領域である。すなわち、第２光とは、例えば、緑色光であり、第３光とは、青色光である。なお、第２の波長帯域は、緑色光領域に限定されず、青色光領域であってもよい。すなわち、第２光は青色光であってもよく、第３光は緑色光であってもよい。

ダイクロイックミラー３２２で反射された第２光である緑色光の進行方向には、フィールドレンズ３４１Ｇが配置されている。フィールドレンズ３４１Ｇは、入射した緑色光を集光して、画像形成装置３４の入射側偏光板３４２Ｇに向けて射出する。

ダイクロイックミラー３２２を透過した第３光である青色光の進行方向には、リレー装置３３が配置されている。上記青色光は、リレー装置３３に入射する。リレー装置３３は、入射側レンズ３３１、第１反射ミラー３３２、リレーレンズ３３３、第２反射ミラー３３４、フィールドレンズである射出側レンズ３４１Ｂを備えている。

青色光は、赤色光および緑色光と比べて光路が長くなるため、光束が大きくなりやすい。そのため、リレーレンズ３３３を用いて光束の拡大を抑えている。リレー装置３３に入射した青色光は、入射側レンズ３３１によって収束されながら、第１反射ミラー３３２で反射されてリレーレンズ３３３の近傍にて収束する。リレーレンズ３３３に入射した青色光は、第２反射ミラー３３４および射出側レンズ３４１Ｂに向かって発散する。

第２反射ミラー３３４は、リレーレンズ３３３から射出された青色光を反射させて、射出側レンズ３４１Ｂに入射させる。射出側レンズ３４１Ｂは、入射した青色光を集光して、画像形成装置３４の入射側偏光板３４２Ｂに向けて射出する。

上述したダイクロイックミラー３２１，３２２は、各機能に対応する誘電体多層膜を、透明ガラス板上に形成することによって作製される。ここで、誘電体多層膜の膜厚によってダイクロイックミラー３２１，３２２を透過する光の波長が変化する。そのため、ダイクロイックミラー３２１においては、後述する、ダイクロイックミラー３２１の入射面とが成す角度θ１に応じて、誘電体多層膜の膜厚を適宜調節する。

画像形成装置３４は、入射側偏光板３４２Ｒ，３４２Ｇ，３４２Ｂ、光変調装置３４３Ｒ，３４３Ｇ，３４３Ｂ、３個の視野角補償板３４４、３個の射出側偏光板３４５、および色合成装置３４６を備えている。光変調装置３４３Ｒは、第１の光変調装置であって、第１光である赤色光を変調する。光変調装置３４３Ｇは、第２の光変調装置であって、第２光である緑色光を変調する。光変調装置３４３Ｂは、第３の光変調装置であって、第３光である青色光を変調する。色合成装置３４６は、色合成素子であって、光変調装置３４３Ｒ，３４３Ｇ，３４３Ｂで変調された、赤、緑および青の各色の変調光を合成する。

光変調装置３４３Ｒ，３４３Ｇ，３４３Ｂは、光源装置４から射出された光を画像情報に応じて変調する。本実施形態では、光変調装置３４３Ｒ，３４３Ｇ，３４３Ｂは、透過型の液晶パネルが採用されており、入射側偏光板３４２Ｒ，３４２Ｇ，３４２Ｂ、光変調装置３４３Ｒ，３４３Ｇ，３４３Ｂおよび射出側偏光板３４５によって液晶ライトバルブが形成されている。なお、光変調装置３４３Ｒ，３４３Ｇ，３４３Ｂは、透過型の液晶パネルに限定されず、反射型の液晶パネルなどであってもよい。

色合成装置３４６は、光変調装置３４３Ｒ，３４３Ｇ，３４３Ｂによって変調された各変調光を合成して画像を形成し、投射光学装置３６に入射させる。本実施形態では、色合成装置３４６として、クロスダイクロイックプリズムを用いているが、これに限定されない。色合成装置３４６は、例えば、複数のダイクロイックミラーから成る構成であってもよい。

光学筐体３５は、均一化装置３１、色分離装置３２、リレー装置３３、および画像形成装置３４を内部に収容する。なお、プロジェクター１には、均一化装置３１の光軸である照明光軸Ａｘが設定されている。光学筐体３５は、照明光軸Ａｘにおける所定位置に、上記の各装置３１から３４を保持する。また、光源装置４および投射光学装置３６も、照明光軸Ａｘにおける所定位置に配置される。

投射光学装置３６は、画像形成装置３４から入射される画像を、図示しない被投射面上に拡大投射する。すなわち、投射光学装置３６は、光変調装置３４３Ｒ，３４３Ｇ，３４３Ｂによって変調された変調光を投射する。投射光学装置３６は、例えば、筒状の鏡筒内に複数のレンズが収納された組レンズから成る。

１．２．光源装置の構成
次に、光源装置４の構成について、図３を参照して説明する。図３は、光源装置の構成を示す模式図である。光源装置４は、照明光を均一化装置３１に射出する。

図３に示すように、光源装置４は、光源用筐体ＣＡと、光源用筐体ＣＡ内にそれぞれ収容される光源部４１、アフォーカル光学素子４２、ホモジナイザー光学素子４３、偏光分離素子４４、第１集光素子４５、波長変換素子４６、第１位相差素子４７、第２集光素子４８、拡散反射装置４９、および第２位相差素子ＲＰを備えている。光源用筐体ＣＡは、塵埃などが内部に侵入しにくい密閉筐体である。

光源部４１、アフォーカル光学素子４２、ホモジナイザー光学素子４３および偏光分離素子４４と、第１位相差素子４７、第２集光素子４８および拡散反射装置４９と、は、光源装置４に設定された照明光軸Ａｘ１上に配置されている。波長変換素子４６、第１集光素子４５、偏光分離素子４４および第２位相差素子ＲＰは、照明光軸Ａｘ１に直交すると共に、光源装置４に設定された照明光軸Ａｘ２上に配置されている。なお、光源装置４に設定される照明光軸Ａｘ２と、プロジェクター１に設定される照明光軸Ａｘとは、一致することに限定されない。

光源部４１は、光を射出する光源４１１およびコリメーターレンズ４１５を備えている。光源４１１は、複数の第１半導体レーザー４１２および複数の第２半導体レーザー４１３と、支持部材４１４と、を備えている。第１半導体レーザー４１２は、励起光であるｓ偏光の青色光Ｌ１ｓを射出する。青色光Ｌ１ｓは、例えば、ピーク波長が４４０ｎｍのレーザー光である。第１半導体レーザー４１２から射出された青色光Ｌ１ｓは、波長変換素子４６に入射される。第２半導体レーザー４１３は、ｐ偏光の青色光Ｌ２ｐを射出する。青色光Ｌ２ｐは、例えば、ピーク波長が４６０ｎｍのレーザー光である。第２半導体レーザー４１３から射出された青色光Ｌ２ｐは、拡散反射装置４９に入射される。

支持部材４１４は、照明光軸Ａｘ１と直交する平面にそれぞれアレイ状に配置された複数の第１半導体レーザー４１２および複数の第２半導体レーザー４１３を支持する。支持部材４１４は、熱伝導性を有する金属製部材である。支持部材４１４は、光源４１１を冷却するために、図示しない冷却装置に接続されていてもよい。

第１半導体レーザー４１２から射出された青色光Ｌ１ｓ、および第２半導体レーザー４１３から射出された青色光Ｌ２ｐは、コリメーターレンズ４１５によって平行光束に変換され、アフォーカル光学素子４２に入射される。なお、本実施形態では、光源４１１は、ｓ偏光の青色光Ｌ１ｓと、ｐ偏光の青色光Ｌ２ｐとを射出する構成であるが、これに限定されない。光源４１１は、偏光方向が同じ直線偏光光である青色光を射出する構成であってもよい。この場合、入射された１種類の直線偏光をｓ偏光およびｐ偏光が含まれる光とする位相差素子が、光源部４１と偏光分離素子４４との間に配置されればよい。

アフォーカル光学素子４２は、光源部４１から入射される青色光Ｌ１ｓ，Ｌ２ｐの光束径を調整して、ホモジナイザー光学素子４３に入射させる。アフォーカル光学素子４２は、入射される光を集光するレンズ４２１と、レンズ４２１によって集光された光束を平行化するレンズ４２２と、によって構成されている。ホモジナイザー光学素子４３は、青色光Ｌ１ｓ，Ｌ２ｐの照度分布を均一化する。ホモジナイザー光学素子４３は、一対のマルチレンズアレイ４３１，４３２によって構成されている。ホモジナイザー光学素子４３を通過した青色光Ｌ１ｓ，Ｌ２ｐは、偏光分離素子４４に入射する。

偏光分離素子４４は、プリズム型の偏光ビームスプリッターであり、入射される光に含まれるｓ偏光成分とｐ偏光成分とを分離する。具体的には、偏光分離素子４４は、ｓ偏光成分を反射させ、ｐ偏光成分を透過させる。また、偏光分離素子４４は、ｓ偏光成分およびｐ偏光成分のいずれの偏光成分であっても、所定波長以上の光を透過させる色分離特性を有している。したがって、ｓ偏光の青色光Ｌ１ｓは、偏光分離素子４４にて反射され、第１集光素子４５に入射する。一方、ｐ偏光の青色光Ｌ２ｐは、偏光分離素子４４を透過して、第１位相差素子４７に入射する。

第１集光素子４５は、偏光分離素子４４にて反射された青色光Ｌ１ｓを波長変換素子４６に集光する。また、第１集光素子４５は、波長変換素子４６から入射される蛍光光ＹＬを平行化する。本実施形態では、第１集光素子４５は、２つのレンズ４５１，４５２によって構成されているが、これに限定されない。

波長変換素子４６は、入射された青色光Ｌ１ｓによって励起され、青色光Ｌ１ｓより波長が長い蛍光光ＹＬを生成し、蛍光光ＹＬを第１集光素子４５に射出する。換言すると、波長変換素子４６は、入射された光の波長を変換し、変換された光を射出する。波長変換素子４６によって生成された蛍光光ＹＬは、例えば、ピーク波長が５００ｎｍから７００ｎｍの光である。波長変換素子４６は、波長変換部４６１および放熱部４６２を備えている。

波長変換部４６１は、図示を省略するが、波長変換層および反射層を有する。波長変換層は、入射される青色光Ｌ１ｓを波長変換した非偏光光である蛍光光ＹＬを拡散射出する蛍光体を含む。反射層は、波長変換層から入射される蛍光光ＹＬを第１集光素子４５側に反射させる。放熱部４６２は、波長変換部４６１における光入射側とは反対側の面に設けられ、波長変換部４６１にて生じた熱を放出する。

波長変換素子４６から射出された蛍光光ＹＬは、照明光軸Ａｘ２に沿って第１集光素子４５を通過した後、上記色分離特性を有する偏光分離素子４４に入射される。そして、蛍光光ＹＬは、偏光分離素子４４を照明光軸Ａｘ２に沿って通過し、第２位相差素子ＲＰに入射される。なお、波長変換素子４６は、モーターなどの回転装置によって、照明光軸Ａｘ２と平行な回転軸を中心として回転される構成であってもよい。

第１位相差素子４７は、偏光分離素子４４と第２集光素子４８との間に配置されている。第１位相差素子４７は、偏光分離素子４４を通過した青色光Ｌ２ｐを円偏光の青色光Ｌ２ｃに変換する１／４波長板である。青色光Ｌ２ｃは、第２集光素子４８に入射される。第２集光素子４８は、第１位相差素子４７から入射される青色光Ｌ２ｃを拡散反射装置４９に集光する。また、第２集光素子４８は、拡散反射装置４９から入射される青色光Ｌ２ｃを平行化する。なお、第２集光素子４８を構成するレンズの数は、適宜変更が可能である。

拡散反射装置４９は、波長変換素子４６にて生成および射出される蛍光光ＹＬと同様の拡散角で、入射された青色光Ｌ２ｃを拡散反射させる。拡散反射装置４９としては、例えば、入射された青色光Ｌ２ｃをランバート反射させる反射板と、反射板を照明光軸Ａｘ１と平行な回転軸を中心として回転させる回転装置とを備える構成が挙げられる。

拡散反射装置４９にて拡散反射された青色光Ｌ２ｃは、第２集光素子４８を通過した後、第１位相差素子４７に入射される。青色光Ｌ２ｃは、拡散反射装置４９にて反射される際に、回転方向が反対方向の円偏光に変換される。このため、第２集光素子４８を介して第１位相差素子４７に入射された青色光Ｌ２ｃは、偏光分離素子４４から第１位相差素子４７に入射された際のｐ偏光の青色光Ｌ２ｃではなく、ｓ偏光の青色光Ｌ２ｓに変換される。そして、青色光Ｌ２ｓは、偏光分離素子４４にて反射されて、第２位相差素子ＲＰに入射される。以上の構成によって、偏光分離素子４４から第２位相差素子ＲＰに入射される光は、青色光Ｌ２ｓおよび蛍光光ＹＬが混在した白色光となる。

第２位相差素子ＲＰは、偏光分離素子４４から入射される白色光をｓ偏光およびｐ偏光が混在する光、すなわち白色の照明光ＷＬに変換する。照明光ＷＬは、上述した均一化装置３１に向けて射出される。

なお、本実施形態では、光源４１１として半導体レーザーを用いた構成を例示したが、これに限定されない。プロジェクター１の光源としては、発光ダイオード、放電型の光源などを用いてもよい。

１．３．ダイクロイックミラーなどの詳細な配置
ダイクロイックミラー３２１および重畳レンズ３１４などの詳細な配置について、図４および図５を参照して説明する。図４は、ダイクロイックミラーおよび重畳レンズなどの詳細な配置を示す模式図である。図５は、ダイクロイックミラーおよび固定部の配置を示す平面図である。ここで、図４では、均一化装置３１、色分離装置３２、および画像形成装置３４のみを図示し、その他の構成の図示を省略している。図５では、ダイクロイックミラー３２１が配置される領域を拡大して示している。

ここで、以下の各図において、相互に直交する座標軸としてＸＹＺ軸を付し、各矢印が指す方向を＋方向とし、＋方向と反対の方向を−方向とする。また、＋Ｚ方向から見ることを平面視といい、図４および図５を参照する以下の説明は、特に断りがない限り、平面視した状態を述べるものである。さらに、プロジェクター１の照明光軸Ａｘは、Ｘ−Ｙ平面と略平行な面に沿って配置されると共に、少なくとも均一化装置３１からダイクロイックミラー３２１の間で±Ｘ方向に沿っている。

図４に示すように、プロジェクター１の照明光軸Ａｘに対応させて、均一化装置３１、色分離装置３２、画像形成装置３４、および図示しないリレー装置３３が配置されている。照明光軸Ａｘは、均一化装置３１の略中央を通り、均一化装置３１の光軸と一致している。

ダイクロイックミラー３２１は、照明光軸Ａｘである、重畳レンズ３１４の光軸に対して斜めに配置されている。具体的には、重畳レンズ３１４の光軸と、ダイクロイックミラー３２１の入射面とが成す角度はθ１である。ここで、角度θ１とは、重畳レンズ３１４の光軸と、ダイクロイックミラー３２１の入射面とが成す角度のうち、小さい方の角度を指していう。従来、角度θ１は、４５°が一般的であるが、本発明では、４５°より大きく設定している。角度θ１は、４５°より大きければ特に限定されず、本実施形態では４６°としている。なお、本実施形態において、入射面とは照明光などの光が入射される側の面をいい、反射面とは照明光などの光が反射される側の面をいう。

角度θ１を４５°よりも大きくすることにより、角度θ１が４５°である場合と比べて、±Ｘ方向における、重畳レンズ３１４とダイクロイックミラー３２１との配置に要する距離を短縮することができる。詳しくは、重畳レンズ３１４とダイクロイックミラー３２１との最短間隔ｄを維持する場合に、角度θ１を大きくした方がダイクロイックミラー３２１の＋Ｘ方向側の端部を−Ｘ方向へ配置できる。換言すれば、±Ｘ方向において、重畳レンズ３１４からダイクロイックミラー３２１の＋Ｘ方向側の端部までの距離を短くすることができる。これにより、プロジェクター１を小型化することができる。

また、ダイクロイックミラー３２１の中心を通り、±Ｚ方向に沿う直線を回転軸としたとき、角度θ１が４５°を超えるように、該回転軸にてダイクロイックミラー３２１を回転させる。すると、ダイクロイックミラー３２１において、＋Ｘ方向側の端部が−Ｘ方向へ移動すると共に、−Ｘ方向側の端部が＋Ｘ方向へ移動する。これにより、上記回転軸の位置を従来と同位置に配置すると、重畳レンズ３１４とダイクロイックミラー３２１との間隔が広がる。そのため、広がった間隔を利用して、ダイクロイックミラー３２１を支持する機構を別途設けることができる。これによって、プロジェクター１の落下時などにおける耐衝撃強度をさらに向上させることができる。

重畳レンズ３１４から射出された照明光のうち、ダイクロイックミラー３２１で反射された赤色光は反射ミラー３２３に到達する。ダイクロイックミラー３２１の入射面と反射ミラー３２３の反射面とは略平行に配置されている。

上記赤色光は、反射ミラー３２３で反射されてフィールドレンズ３４１Ｒに入射する。フィールドレンズ３４１Ｒの光軸は、照明光軸Ａｘである、上述した重畳レンズ３１４の光軸、換言すれば均一化装置３１の光軸と略平行である。そのため、フィールドレンズ３４１Ｒの光軸と、反射ミラー３２３の反射面とが成す角度θ２は、角度θ１とほぼ等しくなる。つまり、角度θ２も４５°より大きくなる。従来、角度θ２は、角度θ１と同様に４５°が一般的である。

ここで、本実施形態では、光源装置４から射出される上述した照明光を平行光束としている。上記照明光が平行光束であることから、ダイクロイックミラー３２１に照明光の光束が略平行に入射される。そのため、角度θ１を４５°より大きくしても、光変調装置３４３Ｒに入射される光束を平行に入射させやすくすることができる。

図５に示すように、光学筐体３５は、ダイクロイックミラー３２１を保持すると共に、ダイクロイックミラー３２１を固定する固定部３５１，３５２を備えている。詳しくは、ダイクロイックミラー３２１は、一端が固定部３５１に保持され、他端が固定部３５２に保持されて、光学筐体３５に固定されている。

固定部３５１，３５２は、略平板の光学筐体３５から＋Ｚ方向に突出したリブ状であって、±Ｚ方向における高さがダイクロイックミラー３２１と略等しい。固定部３５１，３５２は、凹部にダイクロイックミラー３２１を挟んで保持する。このとき、ダイクロイックミラー３２１は、重畳レンズ３１４から射出された照明光にて照明されない領域が固定部３５１，３５２に保持される。これによって、ダイクロイックミラー３２１は、主に±Ｘ方向、±Ｙ方向およびそれらを含む方向へのずれが抑制される。

１．４．反射ミラーにおける可動部の構成
反射ミラー３２３が備える可動部の構成について、図６を参照して説明する。図６は、反射ミラーにおける可動部の外観を示す平面図である。図６では、反射ミラー３２３が配置される領域を拡大して示している。また、図６を参照する以下の説明も、平面視した状態を述べるものである。

図６に示すように、光学筐体３５には、可動部３５５が設けられている。可動部３５５は、フィールドレンズ３４１Ｒの光軸に対する反射ミラー３２３の反射面の向きを調整する。可動部３５５は、基部３５５ａが光学筐体３５に固定され、基部３５５ａに対して反射ミラー３２３を保持する保持部３５５ｂを振ることが可能である。具体的には、基部３５５ａに対して、±Ｘ方向、±Ｙ方向および±Ｚ方向の少なくともいずれかを含む方向へ、保持部３５５ｂの向きが微調整される。

これによって、反射ミラー３２３とフィールドレンズ３４１Ｒとの間の光軸合わせが可能となる。すなわち、反射ミラー３２３によって反射された赤色光について、フィールドレンズ３４１Ｒの光軸に対するアライメント調整を容易に行うことができる。なお、プロジェクター１は、可動部３５５を備える構成に限定されない。

以上に述べたように、実施形態に係るプロジェクター１によれば、以下の効果を得ることができる。

プロジェクター１を小型化することができる。詳しくは、色分離装置３２のダイクロイックミラー３２１は、均一化装置３１に対して最も近い位置にあり、特に、重畳レンズ３１４と隣り合って配置されている。重畳レンズ３１４の光軸とダイクロイックミラー３２１との成す角度θ１は、一般的な４５°よりも大きい。そのため、角度θ１が４５°以下である場合に対して、重畳レンズ３１４とダイクロイックミラー３２１とを近づけて配置することが可能となる。これによって、重畳レンズ３１４の光軸に沿う±Ｘ方向において、プロジェクター１を小型化することができる。

ダイクロイックミラー３２１が固定部３５１，３５２によって固定されることから、ダイクロイックミラー３２１の配置を可変とする場合と比べて、そのための調整代を確保する必要がなく、重畳レンズ３１４とダイクロイックミラー３２１との配置スペースをさらに削減することができる。以上によって、従来よりも小型化が容易なプロジェクター１を提供することができる。

ダイクロイックミラー３２１と反射ミラー３２３とが略平行に配置されることから、ダイクロイックミラー３２１にて反射された赤色光について、略等しい光束径を維持したまま反射ミラー３２３によって反射させることができる。

反射ミラー３２３が可動部３５５を備えていることから、赤色光について、反射ミラー３２３によって反射されてフィールドレンズ３４１Ｒに入射する際のアライメントを調整することができる。

プロジェクター１がダイクロイックミラー３２１，３２２を備えることから、均一化装置３１から射出された照明光を、波長帯域がそれぞれ異なる赤色光、緑色光および青色光の３つに分離して活用することができる。

プロジェクター１が、光変調装置３４３Ｒ，３４３Ｇ，３４３Ｂおよび色合成装置３４６を備えることから、３板式の光変調装置で変調された各変調光を合成することが可能となる。したがって、小型な３板式のプロジェクター１を実現することができる。

以下に、実施形態から導き出される内容を記載する。

投射型表示装置は、光源装置と、重畳レンズを備え、光源装置から射出された照明光が入射する第１光学系と、第１色分離素子、ミラーおよびフィールドレンズを備える第２光学系と、第２光学系を収容する光学筐体と、を備え、第１色分離素子は、重畳レンズの後段に配置され、第１光学系から射出された照明光に含まれる第１の波長帯域に属する第１光をミラーに向けて反射し、第１の波長帯域以外の光を透過し、ミラーは、第１色分離素子で反射された第１光を、フィールドレンズへ向けて反射し、第１光学系を平面視したとき、重畳レンズの光軸と第１色分離素子との成す角度は、４５°よりも大きく、フィールドレンズの光軸は、第１光学系の光軸と略平行であり、光学筐体は、第１色分離素子を保持すると共に、第１色分離素子を固定する固定部を備えることを特徴とする。

この構成によれば、投射型表示装置を小型化することができる。詳しくは、第２光学系の第１色分離素子は、第１光学系に対して最も近い位置にあり、特に、重畳レンズとは隣り合って配置される。重畳レンズの光軸と第１色分離素子との成す角度は、一般的な４５°よりも大きい。そのため、上記角度が４５°以下である場合に対して、重畳レンズと第１色分離素子とを近づけて配置することが可能となる。これによって、重畳レンズの光軸に沿う方向において、投射型表示装置を小型化することができる。

また、第１色分離素子が固定部によって固定されることから、第１色分離素子の配置を可変とする場合と比べて、そのための調整代を確保する必要がなく、重畳レンズと第１色分離素子との配置スペースをさらに削減することができる。以上によって、従来よりも小型化が容易な投射型表示装置を提供することができる。

上記の投射型表示装置において、第１色分離素子とミラーとは、略平行に配置されることが好ましい。

この構成によれば、ミラーが反射する第１光を、第１光学系の光軸と略平行にフィールドレンズに入射させることができる。

上記の投射型表示装置は、フィールドレンズの光軸に対するミラーの向きを調整する可動部を備えることが好ましい。

この構成によれば、第１光について、ミラーによって反射されてフィールドレンズに入射する際のアライメントを調整することができる。

上記の投射型表示装置において、第２光学系は、第１の波長帯域以外の光のうち、第２の波長帯域に属する第２光を反射し、第２の波長帯域以外の波長帯域に属する第３光を透過する第２色分離素子を備えることが好ましい。

この構成によれば、第１光学系から射出された照明光を、波長帯域がそれぞれ異なる第１光、第２光および第３光の３つに分離して活用することができる。

上記の投射型表示装置は、第１光を変調する第１の光変調装置と、第２光を変調する第２の光変調装置と、第３光を変調する第３の光変調装置と、各色の変調光を合成する色合成素子と、を備えることが好ましい。

この構成によれば、第１、第２および第３の光変調装置を備えた、いわゆる３板式の光変調装置で変調された各変調光を合成することが可能となる。したがって、小型な３板式投射型表示装置を実現することができる。

１…プロジェクター、４…光源装置、３１…第１光学系としての均一化装置、３２…第２光学系としての色分離装置、３５…光学筐体、３１４…重畳レンズ、３２１…第１色分離素子としてのダイクロイックミラー、３２２…第２色分離素子としてのダイクロイックミラー、３２３…ミラーとしての反射ミラー、３４１Ｒ…フィールドレンズ、３４３Ｒ…第１の光変調装置、３４３Ｇ…第２の光変調装置、３４３Ｂ…第３の光変調装置、３４６…色合成素子としての色合成装置、３５１，３５２…固定部、３５５…可動部、θ１…角度。

Claims (5)

1. 光源装置と、
   重畳レンズを備え、前記光源装置から射出された照明光が入射する第１光学系と、
   第１色分離素子、ミラーおよびフィールドレンズを備える第２光学系と、
   前記第２光学系を収容する光学筐体と、を備え、
   前記第１色分離素子は、前記重畳レンズの後段に配置され、前記第１光学系から射出された照明光に含まれる第１の波長帯域に属する第１光を前記ミラーに向けて反射し、前記第１の波長帯域以外の光を透過し、
   前記ミラーは、前記第１色分離素子で反射された前記第１光を、前記フィールドレンズへ向けて反射し、
   前記第１光学系を平面視したとき、前記重畳レンズの光軸と前記第１色分離素子との成す角度は、４５°よりも大きく、
   前記フィールドレンズの光軸は、前記第１光学系の光軸と略平行であり、
   前記光学筐体は、前記第１色分離素子を保持すると共に、前記第１色分離素子を固定する固定部を備えることを特徴とする投射型表示装置。
2. 前記第１色分離素子と前記ミラーとは、略平行に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の投射型表示装置。
3. 前記フィールドレンズの前記光軸に対する前記ミラーの向きを調整する可動部を備えることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の投射型表示装置。
4. 前記第２光学系は、前記第１の波長帯域以外の光のうち、第２の波長帯域に属する第２光を反射し、前記第２の波長帯域以外の波長帯域に属する第３光を透過する第２色分離素子を備えることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
5. 前記第１光を変調する第１の光変調装置と、前記第２光を変調する第２の光変調装置と、前記第３光を変調する第３の光変調装置と、各色の変調光を合成する色合成素子と、を備えることを特徴とする、請求項４に記載の投射型表示装置。

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