JP3642014B2 - プロジェクタ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像を投写表示するプロジェクタに関する。
【0002】
【従来の技術】
プロジェクタでは、照明光学系から射出された光を、液晶ライトバルブなどを用いて画像情報(画像信号)に応じて変調し、変調された光をスクリーン上に投写することにより画像表示を実現している。
【0003】
このようなプロジェクタは、複数の光学部品を組み合わせることによって構成されている。従来では、プロジェクタの複数の光学部品は、1つの共通の基枠に組み込まれ、組み込まれた状態で位置の微調整が行われる。なお、この基枠には、各光学部品をほぼ所定の位置に搭載するのに適した複数の搭載部が設けられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、照明光学系に含まれる複数の光学部品の位置合わせは、投写表示される画像の明るさに影響するので、他の種類の光学系における光学部品の位置合わせよりも精度良く行う必要がある。
【0005】
しかしながら、上記のように照明光学系の各光学部品をプロジェクタの共通の基枠に搭載する場合には、各光学部品の位置合わせを精度良く行うことが困難であるという問題があった。これは、基枠の搭載部を精度よく成形するのが困難であることに加えて、照明光学系に用いられる各光学部品が比較的狭い間隔で配置されるため調整作業が困難であり、また、調整された状態の適否の確認作業が困難なためである。このような問題は、照明光学系を小型化する際に、さらに顕著となる。
【0006】
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、照明光学系の光学部品の位置合わせを容易に行うことのできる技術を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の装置は、プロジェクタであって、
光源装置と、前記光源装置から射出された光線束を複数の部分光線束に分割するためのレンズアレイと、前記複数の部分光線束を前記所定の照明領域上に重畳するための重畳光学系と、を備える照明光学系と、
前記照明光学系からの光を画像情報に応じて変調する電気光学装置と、
前記電気光学装置で得られる変調光線束を投写する投写光学系と、
前記光源装置から前記電気光学装置までの光路に配置される第1組の光学部品群のうちの複数の光学部品を搭載するための全体基枠と、
一体成形されているとともに、前記光源装置から前記重畳光学系までの光路に配置される第2組の光学部品群のうちの2以上の光学部品を搭載するための部分基枠であって、前記2以上の光学部品の位置を規定するための複数の搭載部を有する前記部分基枠と、
を備え、
前記部分基枠は、前記全体基枠の所定の位置に固定されていることを特徴とする。
【0008】
このプロジェクタは、照明光学系に含まれる2以上の光学部品を搭載するための部分基枠を備えている。このように、照明光学系用の部分基枠を個別に準備すれば、照明光学系を組み立てる際に、照明光学系の光学部品の位置合わせを容易に行うことが可能となる。なお、この部分基枠を用いる効果は、照明光学系を小型化する場合に、顕著となる。
【0009】
上記の装置において、
前記搭載部は、前記部分基枠の内側に設けられた凹部または凸部によって形成されており、各光学部品は、前記凹部または凸部に固着されるようにしてもよい。
【0010】
このように、部分基枠の搭載部を凹凸で形成すれば、比較的簡単な構造で部分基枠を作成することが可能となる。
【0011】
上記の装置において、
前記部分基枠は、第1ないし第3の側面対を有する略直方体形状の外形を有しており、前記第1の側面対は各光学部品を通過する光のための開口を有しており、前記第2の側面対の内側には前記凹部または凸部が第3の側面対と垂直な方向に対で設けられており、前記第3の側面対のうちの少なくとも一方は外部に開放されているようにしてもよい。
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
上記の装置において、
前記搭載部は、前記光学部品をその光入射面側と光射出面側とから挟み込むように搭載するようにしてもよい。
【0017】
あるいは、上記の装置において、
前記搭載部は、前記光学部品の光入射面または光射出面と接するように前記光学部品を搭載するようにしてもよい。
【0018】
このように、照明光学系の光学部品を搭載するための搭載部としては、光学部品を挟み込むようなものであってもよいし、光学部品の光入射面と光射出面とのうちのいずれか一方に接するようなものであってもよい。搭載部が後者のように設けられている場合には、光学部品の位置調整の自由度を大きくすることができる。
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
【発明の実施の形態】
A.第1実施例:
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。図1は、本発明を適用したプロジェクタの一例を示す概略構成図である。プロジェクタ1000は、照明光学系100と、色光分離光学系200と、リレー光学系220と、3つの液晶ライトバルブ300R,300G,300Bと、クロスダイクロイックプリズム320と、投写光学系340とを備えている。
【0023】
照明光学系100から射出された光は、色光分離光学系200において赤(R)、緑(G)、青(B)の3色の色光に分離される。分離された各色光は、液晶ライトバルブ300R,300G,300Bにおいて画像情報に応じて変調される。ここで、液晶ライトバルブ300R,300G,300Bは、本発明における電気光学装置に相当する液晶パネルと、その光入射面側および光射出面側に配置された偏光板とによって構成されている。なお、各液晶ライトバルブには、液晶パネルに画像情報を供給して駆動させるための図示しない駆動部が接続されている。液晶ライトバルブ300R,300G,300Bにおいて画像情報に応じて変調された変調光線束は、クロスダイクロイックプリズム320で合成され、投写光学系340によってスクリーンSC上に投写される。これにより、スクリーンSC上に画像が表示されることとなる。なお、図1に示すようなプロジェクタの各部の構成および機能については、例えば、本願出願人によって開示された特開平10−325954号公報に詳述されているので、本明細書において詳細な説明は省略する。
【0024】
図2は、図1の照明光学系100を拡大して示す説明図である。この照明光学系100は、光源装置120と、第1および第2のレンズアレイ140,150と、偏光発生光学系160と、重畳レンズ170とを備えている。各光学部品は、システム光軸100axを基準として配置されている。ここで、システム光軸100axは、光源装置120から射出される光線束の中心軸である。なお、図2において、照明光学系100が照明する照明領域LAは、図1の液晶ライトバルブ300R,300G,300Bに対応する。
【0025】
光源装置120は、ランプ122と、回転楕円面形状の凹面を有するリフレクタ124と、平行化レンズ126とを備えている。ランプ122は、リフレクタ124の回転楕円面の第1焦点近傍に配置されている。ランプ122から射出された光は、リフレクタ124によって反射され、反射光は、リフレクタ124の第2焦点に向かって集光されつつ進む。平行化レンズ126は、入射する集光光をシステム光軸100axにほぼ平行な光に変換する。
【0026】
光源装置120は、さらに、平行化レンズ126の光入射面側に設けられた紫外線除去フィルタ125を備えている。紫外線除去フィルタ125は、光源装置120のランプ122から射出された光から、紫外光を除去するためのフィルタである。これにより、有機材料を用いた光学部品(例えば、液晶ライトバルブに備えられた偏光板)の紫外線による劣化を低減させることが可能となる。なお、紫外線除去フィルタ125に代えて、平行化レンズ126の光射出面に紫外線除去フィルムを形成するようにしてもよい。
【0027】
なお、光源装置120としては、回転放物面形状の凹面を有するリフレクタを用いてもよい。この場合には、リフレクタで反射された光はシステム光軸100axにほぼ平行となるので、平行化レンズ126を省略することができる。
【0028】
第1および第2のレンズアレイ140,150は、マトリクス状に配列された複数の小レンズ142,152を有している。第1のレンズアレイ140は、光源装置120から射出された略平行な光線束を複数の部分光線束に分割して射出する機能を有している。そして、第2のレンズアレイ150は、第1のレンズアレイ140から射出された部分光線束のそれぞれの中心軸をシステム光軸100axとほぼ平行に揃える機能を有している。また、第2のレンズアレイ150は、重畳レンズ170とともに、第1のレンズアレイ140の各小レンズ142の像を照明領域LA上に結像させる機能を有している。
【0029】
各小レンズ142,152は平凸状の偏心レンズであり、x方向から見たときの外形形状は、照明領域LA(液晶ライトバルブ)とほぼ相似形となるように設定されている。ただし、図2に示すように、第1の小レンズ142と第2の小レンズ152とでは、偏心の仕方が異なる偏心レンズが用いられている。具体的には、第1のレンズアレイ140の最外周の小レンズ142は、分割された部分光線束の主光線がシステム光軸100axに対して斜めに進むように偏心されている。また、第2のレンズアレイ150の最外周の小レンズ152は、システム光軸100axに対して斜めに入射する部分光線束の主光線がシステム光軸100axとほぼ平行となるように偏心されている。
【0030】
第1のレンズアレイ140の各小レンズ142から射出された部分光線束は、図2に示すように、第2のレンズアレイ150の各小レンズ152を介して、その近傍位置、すなわち、偏光発生光学系160内において集光される。
【0031】
偏光発生光学系160は、一体化された2つの偏光発生素子アレイ160A,160Bを備えている。第1および第2の偏光発生素子アレイ160A,160Bは、システム光軸100axに対して、対称となるように配置されている。
【0032】
図3は、図2の第1の偏光発生素子アレイ160Aを拡大して示す説明図である。図3(A)は、第1の偏光発生素子アレイ160Aの斜視図を示しており、図3(B)は、+z方向から見たときの平面図を示している。偏光発生素子アレイ160Aは、遮光板162と、偏光ビームスプリッタアレイ164と、偏光ビームスプリッタアレイ164の光射出面に選択的に配置された複数のλ/2位相差板166とを備えている。なお、第2の偏光発生素子アレイ160Bについても同様である。
【0033】
偏光ビームスプリッタアレイ164は、図3(A),(B)に示すように、略平行四辺形の断面形状を有する柱状のガラス材164cが複数貼り合わされて構成されている。各ガラス材164cの界面には、偏光分離膜164aと反射膜164bとが交互に形成されている。なお、偏光分離膜164aとしては誘電体多層膜が用いられ、反射膜164bとしては誘電体多層膜や金属膜が用いられる。
【0034】
遮光板162は、開口面162aと遮光面162bとがストライプ状に配列されて構成されている。開口面162aと遮光面162bは、それぞれ偏光分離膜164aと反射膜164bとに対応して設けられている。これにより、第1のレンズアレイ140(図2)から射出された部分光線束は、開口面162aを介して偏光ビームスプリッタアレイ164の偏光分離膜164aのみに入射し、反射膜164bには入射しない。なお、遮光板162としては、平板状の透明体(例えばガラス板)に遮光性の膜(例えばクロム膜や、アルミニウム膜、誘電体多層膜など)を選択的に形成したものを用いることができる。また、アルミニウム板のような遮光性の平板にストライプ状の開口部を設けたものを用いることも可能である。さらに、偏光ビームスプリッタアレイ164のガラス材164cに、遮光性の膜を直接形成するようにしてもよい。
【0035】
第1のレンズアレイ140(図2)から射出された各部分光線束の主光線(中心軸)は、図3(B)に実線で示すように、システム光軸100axとほぼ平行に遮光板162の開口面162aに入射する。開口面162aを通過した部分光線束は、偏光分離膜164aにおいて、s偏光の部分光線束とp偏光の部分光線束とに分離される。p偏光の部分光線束は、偏光分離膜164aを透過して、偏光ビームスプリッタアレイ164から射出される。一方、s偏光の部分光線束は偏光分離膜164aで反射され、反射膜164bにおいてさらに反射された後に、偏光ビームスプリッタアレイ164から射出される。なお、偏光ビームスプリッタアレイ164の光射出面において、p偏光の部分光線束とs偏光の部分光線束とは、互いにほぼ平行となっている。
【0036】
λ/2位相差板166は、偏光ビームスプリッタアレイ164の光射出面のうち、偏光分離膜164aを透過したp偏光の部分光線束の光射出面だけに形成されている。λ/2位相差板166は、入射する直線偏光光を、偏光方向が直交する直線偏光光に変換する機能を有している。したがって、p偏光の部分光線束は、λ/2位相差板166によって、s偏光の部分光線束に変換されて射出される。これにより、偏光発生素子アレイ160Aに入射した偏りのない部分光線束(s+p)は、s偏光の部分光線束に変換されて射出されることとなる。なお、s偏光の部分光線束の光射出面だけにλ/2位相差板166を配置することにより、偏光発生素子アレイ160Aに入射する部分光線束をp偏光の部分光線束に変換して射出することもできる。
【0037】
第1のレンズアレイ140から射出された複数の部分光線束は、上記のように、偏光発生光学系160によって各部分光線束ごとに2つの部分光線束に分離されるとともに、それぞれ偏光方向の揃ったほぼ1種類の直線偏光光に変換される。偏光方向の揃った複数の部分光線束は、図2に示す重畳レンズ170によって照明領域LA上で重畳される。このとき、照明領域LAを照射する光の強度分布は、ほぼ均一となっている。
【0038】
以上のように、照明光学系100(図1)は、偏光方向の揃った照明光(s偏光光)を射出し、色光分離光学系200やリレー光学系220を介して、液晶ライトバルブ300R,300G,300Bを照明する。
【0039】
図4は、照明光学系100に含まれる複数の光学部品が搭載された部分基枠400を示す説明図である。本実施例の部分基枠400には、第1および第2のレンズアレイ140,150と偏光発生光学系160と重畳レンズ170とが搭載されている。図4(A)は、部分基枠400を第1のレンズアレイ140側から見たときの斜視図であり、図4(B)は、部分基枠400を重畳レンズ170側から見たときの斜視図である。なお、図4(B)から分かるように、重畳レンズ170は、略円形の外形形状を有するレンズの端部を切り落とすことにより、略矩形の外形形状とされている。
【0040】
部分基枠400は、一種類の材料(金属材料あるいは耐熱性樹脂材料)によって一体成形されている。金属材料としては、例えば、Mg合金を用いることができる。耐熱性樹脂材料としては、例えば、射出成形が可能なUP(不飽和ポリエステル樹脂)やPPS(ポリフェニレンスルフィド)を用いることができる。このような材料を用いれば、部分基枠400の耐熱性を向上させることができるとともに、部分基枠400の重量を比較的小さくすることが可能となる。さらに、金属材料を用いれば、部分基枠400の肉厚を比較的小さくすることができるという利点もある。
【0041】
図5は、光学部品が搭載されていない状態の部分基枠400(図4)を種々の方向から見たときの説明図であり、図6は、光学部品が搭載された状態の部分基枠400(図4)を種々の方向から見たときの説明図である。図5(A),(C)はそれぞれz方向から見たときの底面図および上面図であり、図5(E)は、部分基枠400をxy平面と平行に切断したときの断面図である。また、図5(B),(D)はx方向から見たときの側面図であり、図5(B)に示す側面が光射出面となり、図5(D)に示す側面が光入射面となる。なお、図6(A)〜(E)は、図5(A)〜(E)に対応している。
【0042】
図5(A)〜(E)に示すように、部分基枠400は、略直方体形状の外形を有している。そして、部分基枠400は、図5(C),図6(C)の上面図に示すように、光学部品を上方(z方向)から部分基枠400の内側に挿入するための開口面を有している。また、図5(B)に示す光射出面、および、図5(D)に示す光入射面には、光を通過させるための開口部が設けられている。図5(C),(E),図6(C),(E)に示すように、部分基枠400には、各光学部品140,150,160,170の位置を規定するための凸部440,450,460および凹部470が、部分基枠400の上面から底面400bまで、部分基枠400の内側に向けて形成されている。なお、これらの凸部や凹部は、部分基枠400の対向する側面に対で設けられている。このように、部分基枠400の搭載部(位置規定部)を凹凸で形成すれば、比較的簡単な構造で部分基枠を作成することが可能となる。
【0043】
第1のレンズアレイ140は、その光射出面側の平面端部が部分基枠400の内側方向に突出して設けられた第1の凸部440に接した状態で、部分基枠400の光入射面側の開口部を覆うように固定される。第2のレンズアレイ150は、その光射出面側の平面端部が部分基枠400の階段状の第2の凸部450に接した状態で固定される。偏光発生光学系160も、その光射出面側の端部が部分基枠400の第3の凸部460に接した状態で固定される。重畳レンズ170は、その周囲が部分基枠400の凹部470に埋め込まれた状態で固定される。
【0044】
なお、本実施例において、各光学部品は以下の順序で部分基枠400に搭載される。まず、部分基枠400を図示しない組立治具に設置し、部分基枠400の凹部470を上方に向けた状態で部分基枠400を保持する。そして、重畳レンズ170を、その端部が凹部470に嵌め合うように部分基枠400に載置する。このとき、ランプ122側(図2参照)から射出された略平行な光が重畳レンズ170を介して照明領域LAの中心に結像するように、図示しない調整治具を用いて重畳レンズ170の位置をx軸方向およびy,z軸方向に調整し、重畳レンズ170と部分基枠400とを接着固定する。なお、接着には、例えば、紫外線硬化樹脂や熱硬化樹脂などの耐熱性を有する接着剤を用いることが好ましい。次に、部分基枠400の上下方向を反転させ、重畳レンズ170が下方に向いた状態で部分基枠400を保持する。そして、第2のレンズアレイ150をz方向から(図5(C)に示す開口面から)挿入し階段状の凸部450に載置する。このとき、第2のレンズアレイ150は、図5(C)に示す位置決め面450aによってy方向の位置が機械的に決定され、また、部分基枠400の底面400bによってz方向の位置が機械的に決定されて接着固定される。なお、図6(C)では、位置決め面450aと第2のレンズアレイ150の側面との間隔がかなり大きく描かれているが、実際には、間隔はほとんどない。さらに、第1のレンズアレイ140が、部分基枠400の凸部440に載置される。そして、第1のレンズアレイ140は、その各小レンズ142から射出される各部分光線束の主光線の中心軸が、第2のレンズアレイ150および重畳レンズ170を介して照明領域LAの中心を通るように調整された後、部分基枠400に接着固定される。最後に、偏光発生光学系160が、z方向から挿入されて凸部460に載置される。偏光発生光学系160は、第1のレンズアレイ140に入射した略平行な光が重畳レンズ170から射出される際に、光の強度が最大となるように調整される。具体的には、偏光発生光学系160の図6(C)に示すy方向の位置が、図4(B)に示す部分基枠400の側壁に開けられた2箇所の調整孔400aから挿入される調整治具(図示せず)を用いて微調整される。これにより、偏光発生光学系160の位置が決定され、部分基枠400に接着固定される。
【0045】
なお、各光学部品140,150,160,170の位置調整は、ランプ122側から射出される略平行な光などを用いて光学的に行ってもよいし、機械的に行ってもよい。本実施例では、第2のレンズアレイ150のみが機械的に位置合わせされる。光学的な調整を行うようにすれば、より精度良く位置合わせすることができる。また、光学的な調整を行う場合には、照明光学系100を使用する際の状態を模擬することができるという利点がある。
【0046】
また、部分基枠400の底面400bには、図5(A),図6(A)の底面図に示すように、略矩形形状の通気孔430が設けられている。本実施例では、通気孔430は、偏光発生光学系160が搭載される位置に設けられている。このようにすれば、偏光発生光学系160のλ/2位相差板166の温度上昇を低減させることが可能となる。
【0047】
さらに、部分基枠400には、2つの取付孔410と3つの取付ピン420とが備えられている。取付孔410および取付ピン420は、照明光学系100の部分基枠400を、プロジェクタ1000(図1)に含まれるすべての各光学部品を搭載するための共通の基枠(全体基枠)に組み込む際に用いられる。すなわち、3つの取付ピン420は、プロジェクタの全体基枠に設けられた取付孔と係合させるために用いられ、これにより、照明光学系の部分基枠400は、全体基枠において、ほぼ所定の位置に配置される。また、2つの取付孔410は、照明光学系の部分基枠400と全体基枠とをネジ止めするために用いられる。なお、取付孔410を省略し、部分基枠400を全体基枠に接着固定するようにしてもよい。また、全体基枠を覆う蓋部材が用いられる場合には、蓋部材と部分基枠400との間に弾性部材を挟み込んで、枠部材で部分基枠400を全体基枠に押圧固定するようにしてもよい。
【0048】
図7は、プロジェクタの基枠(全体基枠)800に照明光学系100の部分基枠400が取り付けられた様子を示す説明図である。図示するように、全体基枠800には、色光分離光学系200や、リレー光学系220、液晶ライトバルブ300R,300G,300B、クロスダイクロイックプリズム320、投写光学系340などのすべての光学部品が搭載されている。また、全体基枠800には、照明光学系100に含まれる複数の光学部品が搭載された部分基枠400が取り付けられている。なお、全体基枠800には、照明光学系の部分基枠400に設けられた通気孔430(図5(A),図6(A))に対応する部分に図示しない通気孔が設けられている。照明光学系100のうち、光源装置120に含まれる紫外線除去フィルタ125と平行化レンズ126とは、全体基枠800に直接搭載されている。そして、光源装置120に含まれるランプ122とリフレクタ124とは、全体基枠800の端部に設けられたケース810内に搭載されている。
【0049】
以上説明したように、本実施例では、照明光学系100の部分基枠400がプロジェクタ全体の基枠800とは別個に準備されている。ここで、本実施例の部分基枠400は、図4に示すx方向に直交する第1の側面対と、y方向に直交する第2の側面対と、z方向に直交する第3の側面対とを有する略直方体形状の外形を有している。第1の側面対は各光学部品を通過する光のための開口を有しており、第2の側面対の内側には凹部または凸部が第3の側面対と垂直な方向に対で設けられており、第3の側面対のうちの少なくとも一方は外部に開放されている。このような部分基枠400を用いることにより、照明光学系100の各光学部品のみの位置合わせを個別に行うことができるので、照明光学系100の光学部品の位置合わせを容易に行うことが可能となる。
【0050】
B.第2実施例:
図8は、本発明の第2実施例としての照明光学系100の部分基枠500を示す説明図である。この部分基枠500にも、照明光学系100に含まれる複数の光学部品が搭載されている。具体的には、照明光学系100のうち、光源装置120に含まれる紫外線除去フィルタ125および平行化レンズ126と、第1および第2のレンズアレイ140,150と、偏光発生光学系160と、重畳レンズ170とが部分基枠500に搭載されている。
【0051】
部分基枠500は、略直方体の外形形状を有しており、図4〜図6に示す部分基枠400と同様に、各光学部品を上方(z方向)から部分基枠500の内側に挿入するための開口面を有している。部分基枠500には、光学部品の位置を規定するための複数の凸部540,550,560や凹部525,526,570が内側に向けて形成されている。また、部分基枠400と同様に、部分基枠500の光入射面および光射出面には開口部が設けられている。
【0052】
図8に示すように、第1のレンズアレイ140は、その光射出面側の平面端部が部分基枠500の内側方向に突出して設けられた第1の凸部540に接した状態で固定される。第2のレンズアレイ150は、その光入射面側の平面端部が第2の凸部550に接した状態で固定される。偏光発生光学系160も、その光入射面側の端部が第3の凸部560に接した状態で固定される。
【0053】
また、紫外線除去フィルタ125は、その光入射面側および光射出面側に形成された一組の凸部で構成される凹部525に挿入されて、凹部に挟み込まれた状態で固定されている。平行化レンズ126および重畳レンズ170も同様に、それぞれ一組の凸部で構成される凹部526,570に挟み込まれた状態で固定されている。このようにすれば、光学部品を凹部に嵌め込むだけで光学部品の位置合わせを行うことが可能となる。ただし、部分基枠と光学部品とは、それぞれ製造誤差を有しているため、製造誤差による位置ずれを解消するだけの隙間を各光学部品の光入射面(または光射出面)と平行な方向に設けておくことが好ましい。
【0054】
本実施例では、紫外線除去フィルタ125と平行化レンズ126と重畳レンズ170は、それぞれの光入射面側および光射出面側が凹部によって挟み込まれて搭載されている。一方、第1のレンズアレイ140と第2のレンズアレイ150と偏光発生光学系160は、それぞれの光入射面または光射出面と凸部とが接するように搭載されている。後者のように、搭載部が、光学部品光入射面または光射出面と接するように光学部品を搭載する場合には、光学部品の位置調整の自由度をかなり大きくすることが可能となる。
【0055】
各光学部品は、位置合わせされた後に部分基枠500に接着固定される。なお、この部分基枠500も、第1実施例の部分基枠400と同様に、プロジェクタの全体基枠に搭載される。
【0056】
C.第3実施例:
上述した第1および第2実施例では、照明光学系100に第1および第2のレンズアレイ140,150が備えられている。このような場合には、第1および第2のレンズアレイ140,150を一体化したレンズアレイユニットを用いるようにしてもよい。
【0057】
図9は、レンズアレイユニット130を示す説明図である。レンズアレイユニット130は、第1および第2のレンズアレイ140,150と、第1および第2のレンズアレイを接続し、第1のレンズアレイから第2のレンズアレイに光を導くための透光部132とを備えている。
【0058】
なお、本実施例のレンズアレイユニット130は、溶融ガラスを一体成形することによって製造されているが、既成のガラスブロックを弗酸を用いてエッチングすることによって、あるいは、研削することによって製造されていてもよい。また、レンズアレイユニット130は、第1および第2のレンズアレイ140,150と透光部132とを個々に準備し、貼り合わせることによって一体化されていてもよい。
【0059】
図10は、本発明の第3実施例としての照明光学系100の部分基枠500’を示す説明図である。この部分基枠500’は、第2実施例の部分基枠500(図8)とほぼ同じであるが、部分基枠500’には、独立した第1および第2のレンズアレイ140,150に代えて、一体化されたレンズアレイユニット130が搭載されている。
【0060】
図8と図10とを比較して分かるように、部分基枠500’には、第1および第2のレンズアレイ140,150を個別に搭載するための凸部540,550に代えて、レンズアレイユニット130を搭載するための凸部530が設けられている。そして、レンズアレイユニット130は、その光入射面側の端部が部分基枠500’の凸部530に接した状態で固定される。
【0061】
上記のようにレンズアレイユニット130を用いれば、照明光学系100を組み立てる際に、第1および第2のレンズアレイ140,150との関係について、軸合わせ等の位置合わせを行う手間を省略することができる。また、レンズアレイユニット130を用いる場合には、照明光学系100の他の光学部品と一体化されたレンズアレイユニット130との関係を調整するだけで済むので、照明光学系100の各光学部品の位置合わせを容易に行うことが可能となる。
【0062】
なお、レンズアレイユニット130を用いる効果は、照明光学系100を小型化する際にさらに顕著となる。すなわち、照明光学系100を小型化する際には、2つのレンズアレイ140,150の位置合わせをより正確に行う必要があるが、2つのレンズアレイの関係については、位置合わせを行う必要がないので、照明光学系100の各光学部品の位置合わせをかなり容易に行うことが可能となる。
【0063】
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【0064】
(1)上記実施例では、照明光学系100は、第2のレンズアレイ150を備えているが省略してもよい。なお、この場合には、第1のレンズアレイ140の小レンズ142として、偏心されていない小レンズを用いればよい。
【0065】
また、上記実施例では、重畳レンズ170が備えられているが、第2のレンズアレイ150が重畳機能を有する場合には、省略可能である。具体的には、第2のレンズアレイ150の小レンズ152の偏心の度合いを変更すればよい。
【0066】
さらに、上記実施例では、偏光発生光学系160が備えられているが、偏光発生光学系160は省略可能である。ただし、偏光発生光学系160を利用する場合には、光源装置120から射出された光を効率よく使用することができるという利点がある。
【0067】
このように、照明光学系としては、一般に、光源装置と、光源装置から射出された光線束を複数の部分光線束に分割するためのレンズアレイと、複数の部分光線束を前記所定の照明領域上に重畳するための重畳光学系とが備えられていればよい。
【0068】
(2)上記実施例では、部分基枠400,500,500’は、光源装置120に含まれるランプ122およびリフレクタ124を搭載するための搭載部を備えていないが、これらの搭載部を備えるようにしてもよい。
【0069】
また、上記実施例では、照明光学系100は、リフレクタ124から射出された後に一方向に進むように構成されているが、光源装置120から重畳レンズ170までの光路において進行方向を変更するようにしてもよい。例えば、第1および第2のレンズアレイを直交するように配置して、ミラーを追加するようにしてもよい。このとき、第1のレンズアレイから射出された複数の部分光線束は、ミラーで反射した後に、第2のレンズアレイに入射する。このような照明光学系を用いる場合にも、上記実施例と同様に、照明光学系の各光学部品を搭載するための部分基枠を用いることにより、照明光学系の光学部品の位置合わせを容易に行うことが可能となる。
【0070】
一般に、照明光学系の部分基枠としては、一体形成されているとともに、光源装置から重畳光学系までの光路に配置される複数の光学部品のうち、2以上の光学部品の位置を規定するための複数の搭載部を有するものであればよい。
【0071】
(3)上記実施例では、各光学部品は、部分基枠400,500,500’に設けられた凹部または凸部に接着固定されているが、各光学部品をクリップなどで固定するようにしてもよい。一般に、各光学部品は、部分基枠の内側に設けられた凹部または凸部に固着されていればよい。
【0072】
(4)上記実施例では、照明光学系100は、遮光板162と、偏光ビームスプリッタアレイ164と、λ/2位相差板166とが一体化された偏光発生光学系160を備えているが、これらの光学部品を個別に備えるようにしてもよい。仮に、照明光学系100が遮光板162を個別に備える場合には、部分基枠400,500,500’に、遮光板162を搭載するための搭載部を追加すればよい。なお、遮光板162は、偏光ビームスプリッタアレイ164に入射する光を選択して通過させるだけなので、他の光学部品と比べて位置合わせに求められる精度は低い。このため、遮光板として開口部を有する金属板を用いる場合には、遮光板を部分基枠の搭載部に圧入して固定するようにしてもよい。なお、図4に示す部分基枠400には、遮光板を個別に備える場合の搭載部も準備されている。
【0073】
図11は、遮光板が個別に搭載された状態の部分基枠400(図4)を種々の方向から見たときの説明図である。図11は、図6とほぼ同じであるが、図示するように、遮光板162’が個別に搭載されている。なお、この遮光板162’は、図2の遮光板162のy方向にさらに遮光面を設けたものに相当する。遮光板162’は、第2の凸部450と、2つの凸部450,460の間に設けられた第4の凸部480とによって位置決めされている。具体的には、遮光板162’は、第4の凸部に面する第2の凸部450の先端面と、その先端面に対向する第4の凸部480の面との間に、圧入して固定されている。このようにすれば、遮光板162’の位置調整を省略することができるとともに、遮光板を部分基枠400に接着固定する手間を省略することができるという利点がある。
【0074】
(5)上記実施例では、透過型のプロジェクタに本発明を適用した場合を例に説明しているが、本発明は反射型のプロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、透過型液晶パネルのように光変調手段としての電気光学装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、反射型液晶パネルのように光変調手段としての電気光学装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクタにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクタと同様の効果を得ることができる。
【0075】
(6)上記実施例では、プロジェクタ1000は、電気光学装置として液晶パネルを備えているが、これに代えて、マイクロミラー型光変調装置を備えるようにしてもよい。マイクロミラー型光変調装置としては、例えば、DMD(デジタルマイクロミラーデバイス)(TI社の商標)を用いることができる。電気光学装置としては、一般に、入射光を画像情報に応じて変調するものであればよい。
【0076】
(7)上記実施例においては、カラー画像を表示するプロジェクタ1000を例に説明しているが、モノクロ画像を表示するプロジェクタにおいても同様である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を適用したプロジェクタの一例を示す概略構成図である。
【図2】 図1の照明光学系100を拡大して示す説明図である。
【図3】 図2の第1の偏光発生素子アレイ160Aを拡大して示す説明図である。
【図4】 照明光学系100に含まれる複数の光学部品が搭載された部分基枠400を示す説明図である。
【図5】 光学部品が搭載されていない状態の部分基枠400(図4)を種々の方向から見たときの説明図である。
【図6】 光学部品が搭載された状態の部分基枠400(図4)を種々の方向から見たときの説明図である。
【図7】 プロジェクタの全体基枠800に照明光学系100の部分基枠400が取り付けられた様子を示す説明図である。
【図8】 本発明の第2実施例としての照明光学系100の部分基枠500を示す説明図である。
【図9】 レンズアレイユニット130を示す説明図である。
【図10】 本発明の第3実施例としての照明光学系100の部分基枠500’を示す説明図である。
【図11】 遮光板が個別に搭載された状態の部分基枠400(図4)を種々の方向から見たときの説明図である。
【符号の説明】
1000…プロジェクタ
100…照明光学系
100ax…システム光軸
120…光源装置
122…ランプ
124…リフレクタ
125…紫外線除去フィルタ
126…平行化レンズ
130…レンズアレイユニット
132…透光部
140,150…レンズアレイ
142,152…小レンズ
160…偏光発生光学系
160A,160B…偏光発生素子アレイ
162,162’…遮光板
162a…開口面
162b…遮光面
164…偏光ビームスプリッタアレイ
164a…偏光分離膜
164b…反射膜
164c…ガラス材
166…λ/2位相差板
170…重畳レンズ
200…色光分離光学系
220…リレー光学系
300R,300G,300B…液晶ライトバルブ
320…クロスダイクロイックプリズム
340…投写光学系
400…部分基枠
400b…底面
410…取付孔
420…取付ピン
430…通気孔
440,450,460…凸部
470…凹部
480…凸部
500…部分基枠
500’…部分基枠
525,526,570…凹部
530…凸部
540,550,560…凸部
800…全体基枠
810…収納箱
LA…照明領域
SC…スクリーン
Claims (5)
- プロジェクタであって、
光源装置と、前記光源装置から射出された光線束を複数の部分光線束に分割するためのレンズアレイと、前記複数の部分光線束を前記所定の照明領域上に重畳するための重畳光学系と、を備える照明光学系と、
前記照明光学系からの光を画像情報に応じて変調する電気光学装置と、
前記電気光学装置で得られる変調光線束を投写する投写光学系と、
前記光源装置から前記電気光学装置までの光路に配置される第1組の光学部品群のうちの複数の光学部品を搭載するための全体基枠と、
一体成形されているとともに、前記光源装置から前記重畳光学系までの光路に配置される第2組の光学部品群のうち、前記レンズアレイから前記重畳光学系までの光路に配置される2以上の光学部品を搭載するための部分基枠であって、前記2以上の光学部品の位置を規定するための複数の搭載部を有する前記部分基枠と、
を備え、
前記部分基枠は、前記全体基枠の所定の位置に固定されていることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1記載のプロジェクタであって、
前記搭載部は、前記部分基枠の内側に設けられた凹部または凸部によって形成されており、各光学部品は、前記凹部または凸部に固着されている、プロジェクタ。 - 請求項2記載のプロジェクタであって、
前記部分基枠は、
第1ないし第3の側面対を有する略直方体形状の外形を有しており、前記第1の側面対は各光学部品を通過する光のための開口を有しており、前記第2の側面対の内側には前記凹部または凸部が第3の側面対と垂直な方向に対で設けられており、前記第3の側面対のうちの少なくとも一方は外部に開放されている、プロジェクタ。 - 請求項2または3記載のプロジェクタであって、
前記搭載部は、前記光学部品をその光入射面側と光射出面側とから挟み込むように搭載する、プロジェクタ。 - 請求項2または3記載のプロジェクタであって、
前記搭載部は、前記光学部品の光入射面または光射出面と接するように前記光学部品を搭載する、プロジェクタ。
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