JP4013907B2 - プロジェクタ - Google Patents

Description

本発明はプロジェクタに関する。

図１１は、従来のプロジェクタを説明するために示す図である。図１１（ａ）は従来のプロジェクタの光学系を示す図であり、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）はこのような従来のプロジェクタの問題点を説明するための図である。
このプロジェクタ９００Ａにおいては、電気光学変調装置として用いる液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂが、図１１（ｂ）に示すような輝度特性を有するホールド型の表示装置であるため、図１１（ｃ）に示すような輝度特性を有するインパルス型の表示装置であるＣＲＴの場合とは異なり、いわゆる尾引き現象のために滑らかな動画表示が得られないという問題点がある（この尾引き現象については、例えば、非特許文献１参照。）。

図１２は、従来の他のプロジェクタを説明するために示す図である。図１２（ａ）は従来の他のプロジェクタの光学系を示す図であり、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）はこのような従来の他のプロジェクタに用いられる光シャッタを示すための図である。
このプロジェクタ９００Ｂにおいては、図１２（ａ）に示すように、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの光入射側に光シャッタ４２０Ｒ，４２０Ｇ，４２０Ｂを配置し、これらの光シャッタにより間欠的に光を遮断するようにして、上記した問題を解決している。すなわち、いわゆる尾引き現象を緩和して滑らかで良質な動画表示が得られるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
「ホールド型ディスプレイにおける動画表示の画質」（電子情報通信学会技報、ＥＩＤ９９−１０、第５５〜６０頁（１９９９−０６）） 特開２００２−１４８７１２号公報（図１〜図７）

しかしながら、このような従来の他のプロジェクタにおいては、３つの液晶表示装置の直前にそれぞれ光シャッタが配置されているため、プロジェクタの小型化が容易ではないという問題があった。また、このようなプロジェクタにおいては、光シャッタにより間欠的に光を遮断するようにしているため、滑らかで良質な動画表示が得られるようにしたときはもちろん、静止画を表示するときや動画表示の滑らかさよりも画面の明るさが優先されるようなときにおいても、常に光利用効率が大幅に低下するという問題もあった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても小型化が容易な構造をもったプロジェクタを提供することを第１の目的とする。また、静止画を表示するときや動画表示の滑らかさよりも画面の明るさが優先されるようなときにおいても、光利用効率が大幅に低下しないプロジェクタを提供することを第２の目的とする。

本発明のプロジェクタは、被照明領域側に略平行な照明光束を射出する光源装置と、この光源装置から射出された照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の小レンズを有する第１レンズアレイと、この第１レンズアレイの複数の小レンズに対応する複数の小レンズを有する第２レンズアレイと、この第２レンズアレイからの各部分光束を被照明領域上で重畳させるための重畳レンズと、この重畳レンズからの光束を複数の色光に対応する光束に分離する色分離光学系と、この色分離光学系によって分離された光束をそれぞれの画像情報に応じて変調する複数の電気光学変調装置と、これら複数の電気光学変調装置によって変調された光束を投写する投写光学系とを備えたプロジェクタにおいて、前記第１レンズアレイの光射出面近傍又は光入射面近傍に配置され、光透過領域と光非透過領域とが光路内で照明光軸と垂直な第１の方向に順次交互に配列された遮光部材と、前記重畳レンズと前記色分離光学系との間に配置され、前記電気光学変調装置の画面書込み周波数に同期して前記電気光学変調装置の画像形成領域上で前記第１の方向に沿って照明光束を走査する走査手段とをさらに備え、前記遮光部材は、光路内の進行位置と光路外の退避位置との間を進退可能に配置されており、前記走査手段は、照明光軸に垂直な回転軸を有する回転プリズムからなり、前記回転プリズムは、前記遮光部材が前記進行位置にあるときには回転可能となり、前記遮光部材が前記退避位置にあるときには前記回転プリズムの光源装置側の面が照明光軸に垂直な状態で停止するように構成されていることを特徴とする。

このため、本発明のプロジェクタによれば、上記のように構成された遮光部材及び走査手段を備えているため、電気光学変調装置の画像形成領域においては光照射領域と光非照射領域とが順次移動するようになる。その結果、尾引き現象が緩和され、滑らかで良質な動画表示が得られるプロジェクタとなる。
また、本発明のプロジェクタによれば、このような効果を奏する遮光部材を、照明光束が色分離される前に配置することとしたため、電気光学変調装置が複数存在するにもかかわらず１つの遮光部材（及び１つの走査手段）しか必要としないため、プロジェクタの大型化を極力抑制することができるようになる。
また、ここで、「光路内の進行位置」とは、滑らかで良質な動画表示を得ることができる、光路内における遮光部材の配置位置をいう。また、「光路外の退避位置」とは、照明光束が遮光部材によって遮光されなくなるような、光路外における遮光部材の配置位置をいう。このように構成することにより、滑らかで良質な動画表示が求められるときには、遮光部材を光路内の進行位置へ移動することにより、滑らかで良質な動画表示を得ることができる。また、静止画を表示するときや動画表示の滑らかさよりも画面の明るさが優先されるようなときには、遮光部材を光路外の退避位置へ移動することにより、光利用効率を大幅に低下させずに明るい表示画面を得ることができる。
また、走査手段が、照明光軸に垂直な回転軸を有する回転プリズムからなる構成とすることにより、フルカラープロジェクタにおける各電気光学変調装置の画像形成領域においては、光照射領域及び光非照射領域の円滑なスクロール動作が実現できるようになる。
また、遮光部材が進行位置にあるときには、回転プリズムが回転可能となり、遮光部材が退避位置にあるときには回転プリズムがその光源装置側の面を照明光軸に垂直な状態として停止するように構成されることにより、遮光部材が光路内の進行位置に配置されると、回転プリズムが回転することで、滑らかで良質な動画表示が得られる。一方、遮光部材が退避位置に配置されると、回転プリズムの光源装置側の面が照明光軸に垂直な状態で回転プリズムが停止することで、回転プリズムの光透過面で照明光束が不要な屈折を起すことがなくなり、画像品質の劣化が抑制される。
このため、本発明のプロジェクタは、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても小型化が容易な構造をもったプロジェクタとなる。

上記に記載のプロジェクタにおいては、前記遮光部材は、その遮光部材全体が移動することにより前記進行位置と前記退避位置との間を進行又は退避するように構成されていることが好ましい。
このように構成することにより、滑らかで良質な動画表示が求められるときには、遮光部材の全体を光路内の進行位置へ移動することにより、滑らかで良質な動画表示を得ることができる。また、静止画を表示するときや動画表示の滑らかさよりも画面の明るさが優先されるようなときには、遮光部材の全体を光路外の退避位置へ移動することにより、明るい表示画面を得ることができる。

上記に記載のプロジェクタにおいては、前記遮光部材は、前記光透過領域及び前記光非透過領域が形成された複数のエレメントを有し、その遮光部材全体が伸縮することにより前記進行位置と前記退避位置との間を進行又は退避するように構成されていることも好ましい。
このように構成することにより、滑らかで良質な動画表示が求められるときには、遮光部材の全体を伸張して光路内の進行位置に配置することにより、滑らかで良質な動画表示を得ることができる。また、静止画を表示するときや動画表示の滑らかさよりも画面の明るさが優先されるようなときには、遮光部材の全体を収縮して光路外の退避位置に配置することにより、明るい表示画面を得ることができる。

上記に記載のプロジェクタにおいては、前記遮光部材が前記進行位置又は前記退避位置に配置されていない場合にアラームを発する警報装置をさらに備えることが好ましい。
遮光部材が進行位置又は退避位置に配置されていない状態で光源装置から光が照射されると、望ましくない散乱が起こり他の光学部品に対して悪影響を及ぼすおそれがある。しかしながら、このように構成することにより、遮光部材が進行位置又は退避位置に配置されていない場合には、アラームが発せられるので光源装置から光が照射されないようにすることができる。このため、望ましくない散乱が起こることにより他の光学部品に対して悪影響を及ぼすことを防ぐことができる。

上記に記載のプロジェクタにおいては、前記遮光部材と前記第１レンズアレイとの間隔をＴとしたとき、０．１ｍｍ＜Ｔ＜２ｍｍなる関係を満たすことが好ましい。
光源装置からの照射光束をより均一な光束に変換するレンズインテグレータ光学系においては、第１レンズアレイにおける個々の小レンズと電気光学変調装置とが共役の位置に配置される。このため、電気光学変調装置の画像形成領域上で光照射領域と光非照射領域とが順次移動するようにするには、遮光部材が第１レンズアレイの近傍にあることが好ましい。この観点からは、Ｔ＜２ｍｍなる関係を満たすことが好ましく、Ｔ＜１ｍｍなる関係を満たすことがより好ましい。
一方、この間隔があまりに狭いと、第１レンズアレイの光射出面又光入射面との間で所定間隔をもって遮光部材を配置し難くなる。また、進行位置と退避位置との間で遮光部材をスムーズに移動させにくくなる。この観点からは、Ｔ＞０．１ｍｍなる関係を満たすことが好ましく、Ｔ＞０．２ｍｍなる関係を満たすことがより好ましい。

上記に記載のプロジェクタにおいては、前記遮光部材における前記光透過領域及び前記光非透過領域の配列ピッチをＬとし、前記第１レンズアレイにおける前記第１の方向に沿った小レンズの配列ピッチをＤとしたとき、Ｌ＝Ｄなる関係を満たすことが好ましい。

このように構成することにより、第１レンズアレイにおける、いずれの行又は列における小レンズにおいても同じ位相で遮光部材の光透過領域及び光非透過領域が移動することになるため、電気光学変調装置の画像形成領域上で光照射領域と光非照射領域とが明確に分離されて良好に移動するようになる。

上記に記載のプロジェクタにおいては、前記光透過領域の前記第１の方向に沿った長さをＬ_１とし、前記光非透過領域の前記第１の方向に沿った長さをＬ_２としたとき、Ｌ_１＝Ｌ_２＝Ｌ／２なる関係を満たすことが好ましい。

このように構成することにより、電気光学変調装置の画像形成領域上で光照射領域と光非照射領域とが５０％の時間密度で順次移動するようになり、光利用効率をあまり低下させずに、良質な動画表示が得られるバランスのよいプロジェクタとなる。

上記に記載のプロジェクタにおいては、前記第１の方向に垂直な第２の方向に沿った前記光透過領域の長さをＷ_１とし、前記第２の方向に沿った前記光非透過領域の長さをＷ_２とし、前記第１レンズアレイにおける前記第２の方向に沿ったレンズアレイ部分の長さをＥとしたとき、「Ｗ_１≧Ｅ、かつ、Ｗ_２＞Ｅ」なる関係を満たすことが好ましい。

このように構成することにより、電気光学変調装置の画像形成領域における全幅にわたって光照射領域及び光非照射領域を形成することができる。

上記に記載のプロジェクタにおいては、前記回転プリズムの回転角を検出するセンサをさらに備えることが好ましい。
このように構成することにより、回転プリズムを正しい回転速度及び位相で回転させることができるようになるので、滑らかで良質な動画表示が求められるときには、電気光学変調装置の画面書込み周波数に同期して電気光学変調装置の画像形成領域上で照明光束の走査が良好に行われ、動画の画質を向上させることができる。また、静止画を表示するときや動画表示の滑らかさよりも画面の明るさが優先されるようなときには、回転プリズムの光源装置側の面が照明光軸に垂直になるような正確な角度位置で回転プリズムを停止することができるので、回転プリズムの光透過面で照明光束が不要な屈折を起すことがなくなり、画像品質の劣化がさらに効果的に抑制される。

上記に記載のプロジェクタにおいては、前記回転プリズムの光透過面には減反射膜が形成されていることが好ましい。
このように構成することにより、回転プリズムの光透過率を高めることができ、光利用効率の低下を最小限のものにすることができるとともに、迷光レベルが低減しコントラストを向上させることができる。

以下、本発明のプロジェクタについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。

〔実施形態１〕
図１は、本発明の実施形態１に係るプロジェクタの光学系を示す図である。図１（ａ）は光学系を上面から見た図であり、図１（ｂ）は光学系を側面から見た図である。
なお、以下の説明においては、互いに直交する３つの方向をそれぞれｚ方向（図１（ａ）における照明光軸方向）、ｘ方向（図１（ａ）における紙面に平行かつｚ軸に直交する方向）及びｙ方向（図１（ａ）における紙面に垂直かつｚ軸に直交する方向）とする。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、照明装置１００と、照明装置１００からの照明光束を赤、緑及び青の３つの色光に分離する色分離光学系２００と、色分離光学系２００で分離された３つの色光のそれぞれを画像情報に応じて変調する電気光学変調装置としての３つの液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、これら３つの液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂによって変調された色光を合成するクロスダイクロイックプリズム５００と、クロスダイクロイックプリズム５００によって合成された光をスクリーンＳＣＲ等の投写面に投写する投写光学系６００とを備えたプロジェクタである。

照明装置１００は、被照明領域側に略平行な照明光束を射出する光源装置１１０、光源装置１１０からの照明光束を複数の部分光束に分割するための複数（４列×６行）の小レンズ１２２（図２参照。）を有する第１レンズアレイ１２０、第１レンズアレイ１２０の複数の小レンズ１２２に対応する複数の小レンズ１３２を有する第２レンズアレイ１３０、照明光束を偏光光束に変換するための偏光変換素子１４０及びこの偏光変換素子１４０からの各部分光束を被照明領域で重畳させるための重畳レンズ１５０を有している。

光源装置１１０は、楕円面リフレクタ１１４と、楕円面リフレクタ１１４の第１焦点近傍に発光中心を有する発光管１１２と、楕円面リフレクタ１１４からの集束光を略平行な光に変換する平行化レンズ１１８とを有している。発光管１１２には、発光管１１２から被照明領域側に射出される光を楕円面リフレクタ１１４に向けて反射する反射手段としての補助ミラー１１６が設けられている。

色分離光学系２００としては、照明装置１００から液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂまでの光路長が等しい等光路光学系を用いている。

液晶表示装置４００Ｒ,４００Ｇ,４００Ｂとしては、「ｙ軸方向に沿った縦寸法：ｘ軸方向に沿った横寸法＝３：４の長方形」の平面形状を有する液晶表示装置を用いている。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００は、光シャッタとしての遮光部材１６０及び走査手段としての回転プリズム７７０を用いたことを特徴としている。これら遮光部材１６０及び回転プリズム７７０について、図２、図３及び図４を参照して説明する。

まず、遮光部材１６０について、図２及び図３を用いて説明する。
図２は、実施形態１に係るプロジェクタに用いる第１レンズアレイを示す図である。図２（ａ）は第１レンズアレイを被照明領域側から見た正面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の上面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）の左側面図である。図３は、第１レンズアレイ及び遮光部材の配置状態を示す図である。図３（ａ）は第１レンズアレイ及び遮光部材の配置状態を被照明領域側から見た正面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、図３（ｄ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００は、図３に示すように、第１レンズアレイ１２０の光射出面近傍に、光透過領域１６２と光非透過領域１６４とが照明光軸１００ａｘに垂直な第１の方向Ｈ_Ａに順次交互に配列された遮光部材１６０を備えている。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、第１レンズアレイ１２０の小レンズ１２２は、図２（ａ）に示すように、「ｙ軸方向に沿った縦寸法：ｘ軸方向に沿った横寸法＝３：４の長方形」の平面形状を有しているが、図３（ａ）に示すように、第１レンズアレイの光射出面近傍には上記のような遮光部材１６０が設けられているので、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域における光照射領域の平面形状は「ｙ軸方向に沿った縦寸法：ｘ軸方向に沿った横寸法＝３：８の長方形」となる。
このため、第１レンズアレイ１２０は、光源装置１１０からの照明光束を、各液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域におけるｘ軸方向に沿った横方向については画像形成領域の全体を、ｙ軸方向に沿った縦方向についてはその画像形成領域の一部（約半分）を照明するような断面形状を有する照明光束とすることになる。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、図３（ｄ）に示すように遮光部材１６０と第１レンズアレイ１２０との間隔をＴとしたとき、Ｔ＜２ｍｍなる関係を満たすように構成されている。
光源装置１１０からの照射光束をより均一な光束に変換するレンズインテグレータ光学系としての第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０及び重畳レンズ１５０においては、第１レンズアレイ１２０における個々の小レンズ１２２と、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとが共役の位置に配置される。このため、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域上で光照射領域と光非照射領域とが順次交互にスクロールされるようにするには、遮光部材１６０が第１レンズアレイ１２０の光射出面近傍に配置されていることが好ましい。この観点からは、Ｔ＜２ｍｍなる関係を満たすことが好ましく、Ｔ＜１ｍｍなる関係を満たすことがより好ましい。
一方、この間隔Ｔがあまりに狭いと、第１レンズアレイ１２０の光射出面との間で所定の間隔をもって遮光部材１６０を配置し難くなる。この観点からは、Ｔ＞０．１ｍｍなる関係を満たすことが好ましく、Ｔ＞０．２ｍｍなる関係を満たすことがより好ましいといえる。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、図３（ａ）に示すように、遮光部材１６０における第１の方向Ｈ_Ａに沿った光透過領域１６２及び光非透過領域１６４の配列ピッチをＬ_Ａとし、第１レンズアレイ１２０における第１の方向Ｈ_Ａに沿った小レンズ１２２の配列ピッチをＤ_Ａとしたとき、Ｌ_Ａ＝Ｄ_Ａなる関係を満たしている。このため、回転プリズム７７０の回転によって液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域上で光照射領域と光非照射領域とが明確に分離されて良好にスクロールされるようになる。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、図３（ａ）に示すように、遮光部材１６０における光透過領域１６２の第１の方向Ｈ_Ａに沿った長さをＬ_Ａ１とし、光非透過領域１６４の第１の方向Ｈ_Ａに沿った長さをＬ_Ａ２としたとき、Ｌ_Ａ１＝Ｌ_Ａ２＝Ｌ_Ａ／２なる関係を満たしている。このため、回転プリズム７７０の回転によって液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域上で光照射領域と光非照射領域とが５０％の時間密度で順次交互にスクロールされるようになり、光利用効率をあまり低下させずに、良質な動画表示が得られるバランスのよいプロジェクタとなる。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、図３（ａ）に示すように、遮光部材１６０における第１の方向Ｈ_Ａに垂直な第２の方向Ｉ_Ａに沿った光透過領域の長さをＷ_Ａ１とし、第２の方向Ｉ_Ａに沿った光非透過領域の長さをＷ_Ａ２とし、第１レンズアレイ１２０における第２の方向Ｉ_Ａに沿ったレンズアレイ部分の長さをＥ_Ａとしたとき、「Ｗ_Ａ１≧Ｅ_Ａ、かつ、Ｗ_Ａ２＞Ｅ_Ａ」なる関係を満たしている。このため、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域の全幅にわたって光照射領域及び光非照射領域を形成することが可能になる。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、遮光部材１６０は、不透明基材に所定パターンのスリットを設けることにより形成されている。このため、比較的簡単な方法で遮光部材１６０を製造することが可能となる。また、遮光部材１６０の光透過領域１６２が空気層となるため、光透過率が向上して光利用効率の低下を最小限のものにすることができるとともに、迷光レベルが低減しコントラストを向上させることができる。

なお、遮光部材１６０は、透明基材に光非透過部材としての金属膜又は誘電体多層膜を所定パターンで成膜することにより形成することもできる。このように構成することによっても、比較的簡単な方法で遮光部材を製造することが可能となる。また、遮光部材における光非透過領域を耐光性の高いものにすることができる。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、上記したように、リフレクタとして楕円面リフレクタ１１４を用いている。このため、発光管１１２からの光を一旦楕円面リフレクタ１１４によって細く絞って平行化することができるため、放物面リフレクタを用いる場合と比較して光源装置１１０の後段に設けられる照明装置の各光学要素（第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０、偏光変換素子１４０及び重畳レンズ１５０）、色分離光学系２００、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ、クロスダイクロイックプリズム５００及び投写レンズ６００などの光学要素の大きさを小さくすることができ、プロジェクタの小型化を図ることができる。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、上記したように、発光管１１２には、発光管１１２から被照明領域側に射出される光を楕円面リフレクタ１１４に向けて反射する反射手段としての補助ミラー１１６が設けられている。このため、発光管１１２から被照明領域側に放射される光が補助ミラー１１６によって楕円面リフレクタ１１４に向けて反射されるため、発光管１１２の被照明領域側端部を覆うような大きさに楕円面リフレクタ１１４の大きさを設定することを必要とせず、楕円面リフレクタ１１４の小型化を図ることができ、結果としてプロジェクタの小型化を図ることができる。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、図１に示すように、遮光部材１６０から複数の液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂのそれぞれまでの光学的距離はすべて等しくなるように構成されている。このため、各色光毎に等価なスクロールシステムが構成されることになり、色再現性のよいフルカラー表示を実現できるようになる。

次に、回転プリズム７７０について、図１及び図４を用いて説明する。
図４は、回転プリズムの回転と液晶表示装置上の照明状態との関係を示す図である。図４（ａ）は、回転プリズムを回転軸に沿って見たときの側面図である。図４（ｂ）は、回転プリズムを照明光軸に沿って見たときの正面図である。図４（ｃ）は、液晶表示装置の画像形成領域上における照明光束の照射状態を示す正面図である。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、回転プリズム７７０は、図１に示すように、照明装置１００と色分離光学系２００との間における液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと共役の位置に配置され、照明光軸１００ａｘに垂直な回転軸７７２を中心として回転することによって、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画面書込み周波数に同期して画像形成領域上でｙ軸方向に沿って照明光束を走査する機能を有している。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、照明光軸１００ａｘ上における第１レンズアレイ１２０の仮想中心点の像Ｐが回転プリズム７７０が回転するのに従って、回転プリズム７７０の回転軸７７２を中心として上下方向にスクロールされていく様子が示されている。この結果、図４（ｃ）に示すように、回転プリズム７７０が回転すると、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域においては光照射領域と光非照射領域とが順次交互にスクロールされるようになる。

このため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００によれば、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域においては光照射領域と光非照射領域とが順次移動するようになる。その結果、尾引き現象が緩和され、滑らかで良質な動画表示が得られるプロジェクタとなる。
また、実施形態１に係るプロジェクタ１０００によれば、遮光部材１６０を、照明光束が色分離される前に配置することとしたため、液晶表示装置が複数存在するにもかかわらず１つの遮光部材１６０（及び１つの回転プリズム７７０）しか必要としないため、プロジェクタの大型化を極力抑制することができるようになる。
このため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００は、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても小型化が容易な構造をもったプロジェクタとなる。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、回転プリズム７７０は、照明光軸１００ａｘに垂直な回転軸７７２を有している。このため、フルカラープロジェクタにおける各液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域においては、光照射領域及び光非照射領域の円滑なスクロール動作が実現できるようになる。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、回転プリズム７７０の光透過面には減反射膜が形成されている。このため、回転プリズム７７０の光透過率を高めることができ、光利用効率の低下を最小限のものにすることができるとともに、迷光レベルが低減しコントラストを向上させることができる。

〔実施形態２〕
図５は、実施形態２に係るプロジェクタの遮光部材を説明するために示す図である。図５（ａ）は遮光部材が伸張した状態を被照明領域側から見た正面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の左側面図である。図６は、実施形態２に係るプロジェクタの遮光部材を説明するために示す図である。図６（ａ）は遮光部材が収縮した状態を被照明領域側から見た正面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の左側面図である。

実施形態２に係るプロジェクタ１０００Ｂ（図示せず。）は、遮光部材を伸縮可能に構成したことを特徴としている。
すなわち、遮光部材１７０は、光透過領域１７２及び光非透過領域１７４が形成された６個のエレメント１７１ａ１，１７１ａ２，…，１７１ａ６を有している。そして、遮光部材１７０は、６個のエレメント１７１ａ１，１７１ａ２，…，１７１ａ６を平行移動させて伸縮することにより、図５に示すように光路内の進行位置に進行し、また図６に示すように光路外の退避位置に退避するように構成されている。

実施形態２に係るプロジェクタ１０００Ｂにおいては、図５及び図６に示すように、６個のエレメント１７１ａ１，１７１ａ２，…，１７１ａ６のうち互いに隣り合う２つのエレメントは、リンク１７１ｂによって連結されている。エレメント１７１ａ１は固定ベース１７１ａに同じくリンク１７１ｂによって連結されている。エレメント１７１ａ１，１７１ａ２，…，１７１ａ５及びベース１７１ａの両側部には遮光部材１７０の伸縮方向に延在するガイド溝１７１ｃが設けられている。各リンク１７１ｂの両端部にはそれぞれ固定用の第１枢支ピン１７１ｄと移動用の第２枢支ピン１７１ｅが配設されている。第１枢支ピン１７１ｄは６個のエレメント１７１ａ１，１７１ａ２，…，１７１ａ６の上方端部に配置され、第２枢支ピン１７１ｅはガイド溝１７１ｃ内を移動自在に配置されている。

実施形態２に係るプロジェクタ１０００Ｂにおいては、図５及び図６に示すように、遮光部材１７０の伸張状態を検出する第１センサ１７５と、遮光部材１７０の収縮状態を検出する第２センサ１７６とを備えており、アラームを発する警報装置（図示せず）が第１センサ１７５及び第２センサ１７６に接続されている。
これにより、遮光部材１７０が進行位置又は退避位置に配置されていない場合には、アラームが発せられるので光源装置１１０から光が照射されないようにすることができる。このため、望ましくない散乱が起こることにより他の光学部品に対して悪影響を及ぼすことを防ぐことができる。

実施形態２に係るプロジェクタ１０００Ｂにおける回転プリズムの構成は、実施形態１に係るプロジェクタ１０００における回転プリズムの構成と同一である。

このため、実施形態２に係るプロジェクタ１０００Ｂによれば、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域においては光照射領域と光非照射領域とが順次移動するようになる。その結果、尾引き現象が緩和され、滑らかで良質な動画表示が得られるプロジェクタとなる。
また、実施形態２に係るプロジェクタ１０００Ｂによれば、遮光部材１７０を、照明光束が色分離される前に配置することとしたため、液晶表示装置が複数存在するにもかかわらず１つの遮光部材１７０（及び１つの回転プリズム７７０）しか必要としないため、プロジェクタの大型化を極力抑制することができるようになる。
このため、実施形態２に係るプロジェクタ１０００Ｂは、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても小型化が容易な構造をもったプロジェクタとなる。

また、実施形態２に係るプロジェクタ１０００Ｂにおいては、回転プリズム７７０（図１に図示）は、遮光部材１７０が光路内の進行位置にある場合には回転可能に構成され、遮光部材１７０が光路外の退避位置にある場合には回転プリズム７７０の光源装置１１０側の面が照明光軸１００ａｘに垂直な状態で停止するように構成されている。
これにより、遮光部材１７０が光路内の進行位置に配置されると、回転プリズム７７０が回転することで、滑らかで良質な動画表示が得られる。一方、遮光部材１７０が退避位置に配置されると、回転プリズム７７０の光源装置１１０側の面が照明光軸１００ａｘに垂直な状態で回転プリズム７７０が停止することで、回転プリズム７７０の光透過面で照明光束が不要な屈折を起こすことがなくなり、画像品質の劣化が抑制される。

実施形態２に係るプロジェクタ１０００Ｂにおいては、回転プリズム７７０の回転角を検出するセンサ（図示せず）を備えている。これにより、回転プリズム７７０を正しい回転速度及び位相で回転させることができるようになる。
このため、滑らかで良質な動画表示が求められるときには、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画面書込み周波数に同期して液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域上で照明光束の走査が良好に行われ、動画の画質を向上させることができる。また、静止画を表示するときや動画表示の滑らかさよりも画面の明るさが優先されるようなときには、回転プリズム７７０の光源装置１１０側の面を照明光軸１００ａｘに垂直になるような正確な角度位置で回転プリズム７７０を停止することができるので、回転プリズム７７０の光透過面で照明光束が不要な屈折を起こすことがなくなり、画像品質の劣化がさらに効果的に抑制される。

〔実施形態３〕
図７は、実施形態３に係るプロジェクタの遮光部材を説明するために示す図である。図７（ａ）は遮光部材が伸張した状態を被照明領域側から見た正面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の左側面図である。図８は、実施形態３に係るプロジェクタの遮光部材を説明するために示す図である。図８（ａ）は遮光部材が収縮した状態を被照明領域側から見た正面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）の左側面図である。

実施形態３に係るプロジェクタ１０００Ｃ（図示せず。）は、遮光部材を伸縮（展開・折り畳み）可能に構成したことを特徴としている。
すなわち、遮光部材１８０は、光透過領域１８２及び光非透過領域１８４が形成された６個のエレメント１８１ａ１，１８１ａ２，…，１８１ａ６を有している。そして、遮光部材１８０は、６個のエレメント１８１ａ１，１８１ａ２，…，１８１ａ６を伸縮することにより、図７に示すように光路内の進行位置に進行し、また図８に示すように光路外の退避位置に退避するように構成されている。

実施形態３に係るプロジェクタ１０００Ｃにおいては、図７及び図８に示すように、６個のエレメント１８１ａ１，１８１ａ２，…，１８１ａ６のうち互いに隣り合う２つのエレメントは、ヒンジ１８１ｂによってそれぞれ連結されている。また、これら隣り合う２つのエレメント間には、光非透過領域１８４の一部としての光非透過膜（図示せず）が配置されている。エレメント１８１ａ１はスペーサ１８１ａに同じくヒンジ１８１ｂによって連結されている。スペーサ１８１ａは、固定ベース１８１ｃにヒンジ１８１ｂによって連結されている。各ヒンジ１８１ｂは遮光部材１８０の両側部に配置されている。

実施形態３に係るプロジェクタ１０００Ｃにおいては、図７及び図８に示すように、遮光部材１８０の伸張状態を検出する第１センサ１８５と、遮光部材１８０の収縮状態を検出する第２センサ１８６とを備えており、アラームを発する警報装置（図示せず）が第１センサ１８５及び第２センサ１８６に接続されている。
これにより、遮光部材１８０が進行位置又は退避位置に配置されていない場合には、アラームが発せられるので光源装置１１０から光が照射されないようにすることができる。このため、望ましくない散乱が起こることにより他の光学部品に対して悪影響を及ぼすことを防ぐことができる。

実施形態３に係るプロジェクタ１０００Ｃにおける回転プリズムの構成は、実施形態１に係るプロジェクタ１０００における回転プリズムの構成と同一である。

このため、実施形態３に係るプロジェクタ１０００Ｃによれば、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域においては光照射領域と光非照射領域とが順次移動するようになる。その結果、尾引き現象が緩和され、滑らかで良質な動画表示が得られるプロジェクタとなる。
また、実施形態３に係るプロジェクタ１０００Ｃによれば、遮光部材１８０を、照明光束が色分離される前に配置することとしたため、液晶表示装置が複数存在するにもかかわらず１つの遮光部材１８０（及び１つの回転プリズム７７０）しか必要としないため、プロジェクタの大型化を極力抑制することができるようになる。
このため、実施形態３に係るプロジェクタ１０００Ｃは、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても小型化が容易な構造をもったプロジェクタとなる。

〔実施形態４〕
図９は、実施形態４に係るプロジェクタの光学系を示す図である。図９（ａ）は光学系を上面から見た図であり、図９（ｂ）は光学系を側面から見た図である。図９において、図１と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

実施形態４に係るプロジェクタ１０００Ｄは、図９に示すように、遮光部材１６０が第１レンズアレイ１２０の光入射面側に配置されている点で、実施形態１に係るプロジェクタ１０００の場合とは異なっている。

しかしながら、実施形態４に係るプロジェクタ１０００Ｄは、その他の点では実施形態１に係るプロジェクタ１０００と同様の構成を有しているため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００が有する効果をそのまま有する。
すなわち、光透過領域１６２と光非透過領域１６４とが光路内で照明光軸１００ａｘと垂直な第１の方向に順次交互に配列された遮光部材１６０（図３参照。）を備えているため、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域においては光照射領域と光非照射領域とが順次移動するようになる。その結果、尾引き現象が緩和され、滑らかで良質な動画表示が得られるプロジェクタとなる。
また、このような効果を奏する遮光部材１６０を、照明光束が色分離される前に配置することとしたため、液晶表示装置が複数存在するにもかかわらず１つの遮光部材１６０（及び１つの回転プリズム７７０）しか必要としないため、プロジェクタの大型化を極力抑制することができるようになる。
このため、実施形態４に係るプロジェクタ１０００Ｄは、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても小型化が容易な構造をもったプロジェクタとなる。

また、実施形態４に係るプロジェクタ１０００Ｄにおいては、遮光部材１６０は、光路内の進行位置と光路外の退避位置との間を進退可能に配置されているため、滑らかで良質な動画表示が求められるときには、遮光部材１６０を光路内の進行位置へ移動することにより、滑らかで良質な動画表示を得ることができ、静止画を表示するときや動画表示の滑らかさよりも画面の明るさが優先されるようなときには、遮光部材１６０を光路外の退避位置へ移動することにより、光利用効率を大幅に低下させずに明るい表示画面を得ることができるプロジェクタとなる。

〔実施形態５〕
図１０は、実施形態５に係るプロジェクタの光学系を示す図である。図１０（ａ）は光学系を上面から見た図であり、図１０（ｂ）は光学系を側面から見た図である。図１０において、図１と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

実施形態５に係るプロジェクタ１０００Ｅは、色分離光学系として、図１０（ａ）に示すダブルリレー光学系を含む色分離光学系２００Ｂを用いた点で、実施形態１に係るプロジェクタ１０００の場合とは異なっている。

しかしながら、実施形態５に係るプロジェクタ１０００Ｅは、その他の点では実施形態１に係るプロジェクタ１０００と同様の構成を有しているため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００が有する効果をそのまま有する。
すなわち、光透過領域１６２と光非透過領域１６４とが光路内で照明光軸１００ａｘと垂直な第１の方向に順次交互に配列された遮光部材１６０を備えているため、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域においては光照射領域と光非照射領域とが順次移動するようになる。その結果、尾引き現象が緩和され、滑らかで良質な動画表示が得られるプロジェクタとなる。
また、このような効果を奏する遮光部材１６０を、照明光束が色分離される前に配置することとしたため、液晶表示装置が複数存在するにもかかわらず１つの遮光部材１６０（及び１つの回転プリズム７７０）しか必要としないため、プロジェクタの大型化を極力抑制することができるようになる。
このため、実施形態５に係るプロジェクタ１０００Ｅは、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても小型化が容易な構造をもったプロジェクタとなる。

また、実施形態５に係るプロジェクタ１０００Ｅにおいては、遮光部材１６０は、光路内の進行位置と光路外の退避位置との間を進退可能に配置されているため、滑らかで良質な動画表示が求められるときには、遮光部材１６０を光路内の進行位置へ移動することにより、滑らかで良質な動画表示を得ることができ、静止画を表示するときや動画表示の滑らかさよりも画面の明るさが優先されるようなときには、遮光部材１６０を光路外の退避位置へ移動することにより、光利用効率を大幅に低下させずに明るい表示画面を得ることができるプロジェクタとなる。

以上、本発明のプロジェクタを上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各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。

（１）実施形態１においては遮光部材１６０が固定された場合について、また実施形態２及び実施形態３においては遮光部材１７０，１８０が伸縮可能に配置された場合についてそれぞれ説明したが、本発明は遮光部材の全体が移動するものでもよい。この場合、遮光部材は、その全体が移動することにより光路内の進行位置と光路外の退避位置との間を進行又は退避するように構成されている。これにより、滑らかで良質な動画表示が求められるときには、遮光部材の全体を光路内の進行位置へ移動することにより、滑らかで良質な動画表示を得ることができる。また、静止画を表示するときや動画表示の滑らかさよりも画面の明るさが優先されるようなときには、遮光部材の全体を光路外の退避位置へ移動することにより、光利用効率を大幅に低下させずに明るい表示画面を得ることができるプロジェクタとなる。

（２）上記した各実施形態においては、走査手段が回転プリズム７７０である場合について説明したが、本発明は回転プリズムに代えて他の走査手段を用いることもできる。他の走査手段としては、例えばガルバノミラーやポリゴンミラーが挙げられる。

（３）上記した各実施形態のプロジェクタ１０００〜１０００Ｅは透過型のプロジェクタであるが、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、透過型の液晶表示装置等のように光変調手段としての電気光学変調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、反射型液晶表示装置のように光変調手段としての電気光学変調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。

（４）上記した各実施形態のプロジェクタ１０００〜１０００Ｅは、電気光学変調装置として液晶表示装置を用いているが、本発明はこれに限られない。電気光学変調装置としては、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く、マイクロミラー型光変調装置などを利用してもよい。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。

（５）上記した各実施形態のプロジェクタ１０００〜１０００Ｅは、液晶表示装置として、画像形成領域が「ｙ軸方向に沿った縦寸法：ｘ軸方向に沿った横寸法＝３：４の長方形」の平面形状を有する液晶表示装置を用いたが、本発明はこれに限られず、例えば、「ｙ軸方向に沿った縦寸法：ｘ軸方向に沿った横寸法＝９：１６の長方形」の平面形状を有するワイドビジョン用の液晶表示装置等を用いることもできる。この場合には、第１レンズアレイ１２０の各小レンズ１２２の平面形状が「ｙ軸方向に沿った縦寸法：ｘ軸方向に沿った横寸法＝３：４の長方形」のものの代わりに「ｙ軸方向に沿った縦寸法：ｘ軸方向に沿った横寸法＝９：１６の長方形」のもの等を用いる。

（６）上記した各実施形態のプロジェクタ１０００〜１０００Ｅは、光源装置１１０として、楕円面リフレクタ１１４と、楕円面リフレクタ１１４の第１焦点近傍に発光中心を有する発光管１１２と、平行化レンズ１１８とを有する光源装置を用いたが、本発明はこれに限られず、放物面リフレクタと、放物面リフレクタの焦点近傍に発光中心を有する発光管とを有する光源装置をも好ましく用いることができる。

実施形態１に係るプロジェクタの光学系を示す図。 実施形態１に係るプロジェクタに用いる第１レンズアレイを示す図。 第１レンズアレイ及び遮光部材の配置状態を示す図。 回転プリズムの回転と液晶表示装置上の照明状態との関係を示す図。 実施形態２に係るプロジェクタの遮光部材を説明するために示す図。 実施形態２に係るプロジェクタの遮光部材を説明するために示す図。 実施形態３に係るプロジェクタの遮光部材を説明するために示す図。 実施形態３に係るプロジェクタの遮光部材を説明するために示す図。 実施形態４に係るプロジェクタの光学系を示す図。 実施形態５に係るプロジェクタの光学系を示す図。 従来のプロジェクタを説明するために示す図。 従来の他のプロジェクタを説明するために示す図。

符号の説明

１００…照明装置、１００ａｘ…照明光軸、１１０…光源装置、１１２…発光管、１１４…楕円面リフレクタ、１１６…補助ミラー、１１８…平行化レンズ、１２０…第１レンズアレイ、１２２…小レンズ、１３０…第２レンズアレイ、１３２…小レンズ、１４０…偏光変換素子、１５０…重畳レンズ、１６０，１７０，１８０…遮光部材、１６２，１７２，１８２…光透過領域、１６４，１７４，１８４…光非透過領域、１９０…ダブルリレー光学系、２００，２００Ｂ…色分離光学系、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶表示装置、５００…クロスダイクロイックプリズム、６００…投写光学系、７７０…回転プリズム、７７２…回転軸、１０００，１０００Ｄ，１０００Ｅ…プロジェクタ、Ｐ…照明光軸上における第１レンズアレイの仮想中心点の像

Claims (10)

1. 被照明領域側に略平行な照明光束を射出する光源装置と、
   この光源装置から射出された照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の小レンズを有する第１レンズアレイと、
   この第１レンズアレイの複数の小レンズに対応する複数の小レンズを有する第２レンズアレイと、
   この第２レンズアレイからの各部分光束を被照明領域上で重畳させるための重畳レンズと、
   この重畳レンズからの光束を複数の色光に対応する光束に分離する色分離光学系と、
   この色分離光学系によって分離された光束をそれぞれの画像情報に応じて変調する複数の電気光学変調装置と、
   これら複数の電気光学変調装置によって変調された光束を投写する投写光学系とを備えたプロジェクタにおいて、
   前記第１レンズアレイの光射出面近傍又は光入射面近傍に配置され、光透過領域と光非透過領域とが光路内で照明光軸と垂直な第１の方向に順次交互に配列された遮光部材と、
   前記重畳レンズと前記色分離光学系との間に配置され、前記電気光学変調装置の画面書込み周波数に同期して前記電気光学変調装置の画像形成領域上で前記第１の方向に沿って照明光束を走査する走査手段とをさらに備え、
   前記遮光部材は、光路内の進行位置と光路外の退避位置との間を進退可能に配置されており、
   前記走査手段は、照明光軸に垂直な回転軸を有する回転プリズムからなり、
   前記回転プリズムは、前記遮光部材が前記進行位置にあるときには回転可能となり、前記遮光部材が前記退避位置にあるときには前記回転プリズムの光源装置側の面が照明光軸に垂直な状態で停止するように構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
2. 請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
   前記遮光部材は、その遮光部材全体が移動することにより前記進行位置と前記退避位置との間を進行又は退避するように構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
3. 請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
   前記遮光部材は、前記光透過領域及び前記光非透過領域が形成された複数のエレメントを有し、その遮光部材全体が伸縮することにより前記進行位置と前記退避位置との間を進行又は退避するように構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
   前記遮光部材が前記進行位置又は前記退避位置に配置されていない場合にアラームを発する警報装置をさらに備えたことを特徴とするプロジェクタ。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
   前記遮光部材と前記第１レンズアレイとの間隔をＴとしたとき、０．１ｍｍ＜Ｔ＜２ｍｍなる関係を満たすことを特徴とするプロジェクタ。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
   前記遮光部材における前記光透過領域及び前記光非透過領域の配列ピッチをＬとし、前記第１レンズアレイにおける前記第１の方向に沿った小レンズの配列ピッチをＤとしたとき、Ｌ＝Ｄなる関係を満たすことを特徴とするプロジェクタ。
7. 請求項６に記載のプロジェクタにおいて、
   前記光透過領域の前記第１の方向に沿った長さをＬ_１とし、前記光非透過領域の前記第１の方向に沿った長さをＬ_２としたとき、Ｌ_１＝Ｌ_２＝Ｌ／２なる関係を満たすことを特徴とするプロジェクタ。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
   前記第１の方向に垂直な第２の方向に沿った前記光透過領域の長さをＷ_１とし、前記第２の方向に沿った前記光非透過領域の長さをＷ_２とし、前記第１レンズアレイにおける前記第２の方向に沿ったレンズアレイ部分の長さをＥとしたとき、「Ｗ_１≧Ｅ、かつ、Ｗ_２＞Ｅ」なる関係を満たすことを特徴とするプロジェクタ。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
   前記回転プリズムの回転角を検出するセンサをさらに備えたことを特徴とするプロジェクタ。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
    前記回転プリズムの光透過面には減反射膜が形成されていることを特徴とするプロジェクタ。