JP4232742B2 - プロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクタに関する。

図９は、従来のプロジェクタ９００Ａを説明するために示す図である。図９（ａ）は従来のプロジェクタ９００Ａの光学系を示す図であり、図９（ｂ）及び図９（ｃ）はこのような従来のプロジェクタ９００Ａ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装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂが、図９（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９（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１０は、従来の他のプロジェクタ９００Ｂを説明するために示す図である。図１０（ａ）は従来の他のプロジェクタ９００Ｂの光学系を示す図であり、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）はこのような従来の他のプロジェクタ９００Ｂ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１０（ａ）に示すように、液晶装置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、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、光利用効率が大幅に低下するという問題があった。

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、前記光源装置から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズを有する第１レンズアレイ、前記第１レンズアレイの前記複数の第１小レンズに対応する複数の第２小レンズを有する第２レンズアレイ及び前記第２レンズアレイの前記複数の第２小レンズから射出される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を有する照明装置と、前記照明装置からの照明光束を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、前記電気光学変調装置により変調された光を投写する投写光学系とを備えたプロジェクタであって、前記第１レンズアレイにおける各第１小レンズは、前記照明装置から射出される照明光束を、前記電気光学変調装置の画像形成領域における縦横方向のうちいずれか一方方向については画像形成領域の全体を、他方方向については画像形成領域の一部を照明するような断面形状を有する照明光束とするように、前記他方方向に圧縮された平面形状を有し、前記照明装置と前記電気光学変調装置との間の前記複数の第１小レンズ及び前記電気光学変調装置と光学的に略共役な位置に配置され、照明光束の断面形状を整形するための遮光部材と、前記遮光部材の前記電気光学変調装置側に配置され、前記遮光部材からの照明光束を、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他方方向に沿って走査する回転プリズムとをさらに備え、前記遮光部材は、前記回転プリズムの光入射面からの反射光を前記回転プリズムとは異なる方向に向けて反射する迷光除去部材を有す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、電気光学変調装置の画像形成領域における縦横方向のうちいずれか一方方向については画像形成領域の全体を、他方方向についてはその画像形成領域の一部を照明するような断面形状（すなわち他方方向に圧縮された断面形状）を有する照明光束を、電気光学変調装置の画面書込み周波数に同期して画像形成領域上で他方方向に沿って走査することができるようになるため、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交互にスクロールされるようになる。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、上記したように他方方向に圧縮された断面形状を有する照明光束を、第１小レンズの平面形状を他方方向に圧縮した第１レンズアレイを用いることによって実現しているため、光シャッタを用いる場合とは異なり、光源装置から射出される照明光束を無駄無く電気光学変調装置の画像形成領域に導くことができるようになり、光利用効率が大幅に低下することがなくなる。

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光利用効率が大幅に低下しないプロジェクタとなる。

ところで、本発明のプロジェクタにおいては、照明装置として、第１レンズアレイ、第２レンズアレイ及び重畳レンズを有する光均一化光学系を採用しているが、このような照明装置においては発光管の発光領域が点ではなく有限の大きさをもつため、第１小レンズからの部分光束の一部が対応する第２小レンズにのみ込まれなくなり、第１小レンズと光学的に略共役な位置における照明光束の断面形状は、第１小レンズに相似する形状から少しぼけて膨らんだ形状となる。

しかしながら、本発明のプロジェクタによれば、上記した遮光部材の働きによって、第１小レンズと光学的に略共役な位置における照明光束の断面形状を、第１小レンズに相似する形状、ひいては電気光学変調装置における被照明領域に相似する形状に整形することが可能になる。

ところで、回転プリズムの光通過面に減反射膜を形成したとしても、回転プリズムの光通過面で０．５％程度の反射が起こる（減反射膜を形成しない場合には数％の反射が起こる。）。このため、照明光束の一部は回転プリズムの光入射面及び光射出面で反射され、このうち光入射面で反射された光の一部が上記した遮光部材によってさらに反射されて回転プリズムに入射することになる。すると、電気光学変調装置の画像形成領域上、ひいては投写面上において、照明光束の断面形状における他方方向両端部がぼけてしまい、滑らかで良質な動画表示が得られるという効果が減じられてしまう。

しかしながら、本発明のプロジェクタによれば、上記した迷光除去部材の働きによって、回転プリズムの光入射面からの反射光は回転プリズムとは異なる方向に向けて反射されるため、遮光部材によってさらに反射されても回転プリズムに入射することがなくなる。このため、電気光学変調装置の画像形成領域上、ひいては投写面上において、照明光束の断面形状における他方方向両端部がぼけてしまい、滑らかで良質な動画表示が得られるという効果が減じられてしまうという問題を抑制することができる。

本発明のプロジェクタにおいては、前記遮光部材は開口を有し、前記迷光除去部材は、前記遮光部材の前記開口に面する前記他方方向両側部に設けられ、前記回転プリズムの光入射面からの反射光を略他方方向に沿って反射する反射ミラーであることが好ましい。

このように構成することにより、回転プリズムの光入射面からの反射光は略他方方向に沿って反射されるため、遮光部材によってさらに反射されても回転プリズムに入射することがなくなる。

本発明のプロジェクタにおいては、前記遮光部材は開口を有し、前記迷光除去部材は、前記遮光部材の前記開口に面する前記他方方向両側部に設けられ、前記回転プリズムの光入射面からの反射光を略他方方向に沿って反射する反射ミラーであることが好ましい。

このように構成することによっても、回転プリズムの光入射面からの反射光は略他方方向に沿って反射されるため、遮光部材によってさらに反射されても回転プリズムに入射することがなくなる。

本発明のプロジェクタにおいては、前記遮光部材は開口を有し、前記迷光除去部材は、前記遮光部材の前記開口に面する前記他方方向両側部に設けられ、前記回転プリズムの光入射面からの反射光を前記照明装置側に反射する反射ミラーであることが好ましい。

このように構成することにより、回転プリズムの光入射面からの反射光は照明装置側に反射されるため、遮光部材によってさらに反射されても回転プリズムに入射することがなくなる。

本発明のプロジェクタにおいては、前記光源装置は、発光管、前記発光管からの光を反射する楕円面リフレクタ及び前記楕円面リフレクタで反射される光を略平行光にする平行化レンズを有する光源装置又は発光管及び前記発光管からの光を略平行光として反射する放物面リフレクタを有する光源装置であることが好ましい。

このように構成することにより、前者の場合には、放物面リフレクタを用いた光源装置と比較して、よりコンパクトな光源装置を実現することができる。後者の場合には、平行化レンズを用いることなく略平行な照明光束を得ることができるため、平行化レンズを必要とする楕円面リフレクタを用いた光源装置と比較して、部品点数の少ない光源装置を実現することができる。

本発明のプロジェクタにおいては、前記発光管には、前記発光管から被照明領域側に射出される光を前記発光管に向けて反射する補助ミラーが設けら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、発光管から被照明領域側に放射される光が発光管に向けて反射されるため、発光管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又は放物面リフレクタの大きさを設定することを必要とせず、楕円面リフレクタ又は放物面リフレクタの小型化を図ることができ、プロジェクタの小型化を図ることができる。また、このことは、第１レンズアレイの大きさ、第２レンズアレイレンズの大きさ、重畳レンズの大きさ、色分離光学系の大きさなどをさらに小さくすることができることをも意味し、プロジェクタのさらなる小型化を図ることができる。

本発明のプロジェクタにおいては、前記回転プリズムと前記電気光学変調装置との間に配置され、前記回転プリズムからの照明光束を複数の色光に分離する色分離導光光学系と、前記色分離導光光学系から射出される複数の色光をそれぞれの色光に対応する画像情報に応じて変調する複数の前記電気光学変調装置と、複数の前記電気光学変調装置で変調されたそれぞれの色光を合成するクロスダイクロイックプリズムと、を備えることが好ましい。

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得られるようにした場合であっても光利用効率が大幅に低下しないプロジェクタを、画像品質の優れた（例えば３板式の）フルカラープロジェクタとすることができるようになる。

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、実施形態１に係るプロジェクタ１０００を説明するために示す図である。図１（ａ）はプロジェクタ１０００の光学系を上面から見た図であり、図１（ｂ）はプロジェクタ１０００の光学系を側面から見た図であり、図１（ｃ）は第１レンズアレイ１２０の正面図であり、図１（ｄ）は遮光部材７００上における照明状態を示す図であり、図１（ｅ）は液晶装置４００Ｒ上における照明状態を示す図である。
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軸方向（図１（ａ）における照明光軸１００ａｘ方向）、ｘ軸方向（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軸方向（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色光、緑色光及び青色光の３つの色光に分離して被照明領域に導光する色分離導光光学系２００と、色分離導光光学系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つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、これら３つの液晶装置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と、光源装置１１０から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズ１２２を有する第１レンズアレイ１２０と、第１レンズアレイ１２０の複数の第１小レンズ１２２に対応する複数の第２小レンズ１３２（図示せず。）を有する第２レンズアレイ１３０と、光源装置１１０から射出される偏光方向の揃っていない照明光束を１種類の直線偏光に揃える偏光変換素子１４０と、偏光変換素子１４０から射出される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とを有している。

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で反射される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発光管１１２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。

発光管１１２は、管球部と、管球部の両側に延びる一対の封止部とを有している。
楕円面リフレクタ１１４は、発光管１１２の一方の封止部に挿通・固着される筒状の首状部と、発光管１１２から放射された光を第２焦点位置に向けて反射する反射凹面とを有している。

補助ミラー１１６は、発光管１１２の管球部の略半分を覆い、楕円面リフレクタ１１４の反射凹面と対向して配置される反射部材であり、発光管１１２の他方の封止部に挿通・固着されている。
このような補助ミラー１１６を用いることにより、発光管１１２から楕円面リフレクタ１１４とは反対側（被照明領域側）に向かって放射される光が、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、さらに楕円面リフレクタ１１４の反射凹面で反射されて第２焦点位置に集束されることとなり、発光管１１２から楕円面リフレクタ１１４に向かって直接放射される光と同様に、楕円面リフレクタ１１４の第２焦点位置に集束させることができる。

平行化レンズ１１８は、凹レンズからなり、楕円面リフレクタ１１４の被照明領域側に配置されている。そして、楕円面リフレクタ１１４からの光を略平行化するように構成されている。

第１レンズアレイ１２０は、平行化レンズ１１８からの光を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、照明光軸１００ａｘと直交する面内にマトリクス状に配列される複数の第１小レンズ１２２を備えた構成を有している。

第２レンズアレイ１３０は、上述した第１レンズアレイ１２０により分割された複数の部分光束を集光する光学素子であり、第１レンズアレイ１２０と同様に照明光軸１００ａｘに直交する面内にマトリクス状に配列される複数の第２小レンズ１３２を備えた構成を有している。

偏光変換素子１４０は、第１レンズアレイ１２０により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略１種類の直線偏光光として射出する偏光変換素子である。

重畳レンズ１５０は、第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０及び偏光変換素子１４０を経た複数の部分光束を集光して液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域上に重畳させる光学素子である。

重畳レンズ１５０から射出された光束は、回転プリズム７７０に入射する。回転プリズム７７０は、照明装置１００と液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間に配置され、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画面書込み周波数に同期して画像形成領域Ｓ上で縦方向（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。回転プリズム７７０の前後に配置されたフィールドレンズ７５０，７５２は、後述するリレーレンズ２４０，２４２に対して有効に光を入射させるために設けられている。

なお、第１レンズアレイ１２０及び回転プリズム７７０についての詳細は後述する。

色分離導光光学系２００は、図１（ａ）に示すように、ダイクロイックミラー２１０，２１４と、反射ミラー２１２，２１６，２１８，２２０，２２２と、リレーレンズ２４０，２４２とを有している。色分離導光光学系２００は、回転プリズム７７０から射出される照明光束を赤色光、緑色光及び青色光の３つの色光に分離して、それぞれの色光を照明対象となる液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに導く機能を有している。色分離導光光学系２００としては、照明装置１００から液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂまでの光路長が等しい等光路長光学系を用いている。

ダイクロイックミラー２１０は、回転プリズム７７０から射出される光のうち赤色光成分と緑色光成分とを透過させるとともに、青色光成分を反射する。ダイクロイックミラー２１０で反射された青色光成分は、反射ミラー２１８で反射され、リレーレンズ２４２を経て、反射ミラー２２０，２２２で反射された後、フィールドレンズ２４８を通過して青色光用の液晶装置４００Ｂに達する。一方、ダイクロイックミラー２１０を透過した赤色光成分及び緑色光成分は、反射ミラー２１２で反射され、リレーレンズ２４０を通過する。ここで、リレーレンズ２４０から射出された赤色光成分及び緑色光成分のうち赤色光成分は、ダイクロイックミラー２１４を透過して、さらに反射ミラー２１６で反射されて、フィールドレンズ２４４を通過して赤色光用の液晶装置４００Ｒに達する。また、ダイクロイックミラー２１４で反射された緑色光成分は、さらに反射ミラー２１８で反射されて、フィールドレンズ２４６を通過して緑色光用の液晶装置４００Ｇに達する。なお、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの各色光の光路前段に設けられたフィールドレンズ２４４，２４６，２４８は、第２レンズアレイ１３０から射出された各部分光束を、各主光線に対して略平行な光束に変換するために設けられている。

液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、照明光束を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものであり、照明装置１００の照明対象となる。なお、図示を省略したが、色分離導光光学系２００と各液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、それぞれ入射側偏光板が介在配置され、各液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとクロスダイクロイックプリズム５００との間には、それぞれ射出側偏光板が介在配置されている。これら入射側偏光板、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ及び射出側偏光板によって入射する各色光の光変調が行われる。
液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像信号に従って、入射側偏光板から射出された１種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
液晶装置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＝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装置を用いている。

クロスダイクロイックプリズム５００は、射出側偏光板から射出された各色光毎に変調された光学像を合成して、カラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム５００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。
クロスダイクロイックプリズム５００から射出されたカラー画像は、投写光学系６００によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で大画面画像を形成する。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００は、第１レンズアレイ１２０の構成（及びこれに対応して第２レンズアレイ１３０の構成）、回転プリズム７７０からなる走査手段を用いたこと及び遮光部材７００の構成を特徴としている。
以下、実施形態１に係るプロジェクタ１０００における第１レンズアレイ１２０、回転プリズム７７０及び遮光部材７００について詳細に説明する。

１．第１レンズアレイ
第１レンズアレイ１２０は、図１（ｃ）に示すように、第１小レンズ１２２が横方向に４列、縦方向に１６行に配置された構造を有している。また、第１レンズアレイ１２０における第１小レンズ１２２は、「ｙ軸方向に沿った縦寸法：ｘ軸方向に沿った横寸法＝１：４の長方形」の平面形状を有している。

すなわち、第１レンズアレイ１２０における第１小レンズ１２２は、照明装置１００から射出される照明光束を、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域Ｓにおける縦横方向のうち、ｘ軸方向に沿った横方向については画像形成領域Ｓ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Ｓの約５０％を照明するような断面形状を有する照明光束（図１（ｅ）参照。）とするように、縦方向に圧縮された「ｙ軸方向に沿った縦寸法：ｘ軸方向に沿った横寸法＝１：４の長方形」からなる平面形状（図１（ｄ）参照。）を有している。

このため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００によれば、上記したように縦方向に圧縮された断面形状を有する照明光束を、第１レンズアレイ１２０として第１小レンズ１２２の平面形状を縦方向に圧縮したレンズアレイを用いることによって実現しているため、光シャッタを用いる場合と異なり、光源装置１１０から射出される照明光束を無駄無く液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域に導くことができるようになり、光利用効率が大幅に低下することがなくなる。

２．回転プリズム
図２は、回転プリズム７７０の回転と液晶装置４００Ｒ,４００Ｇ,４００Ｂ上の照明状態との関係を示す図である。図２（ａ）は回転プリズム７７０を回転軸７７２に沿って見たときの断面図である。図２（ｂ）は回転プリズム７７０を照明光軸１００ａｘに沿って見たときの図である。図２（ｃ）は液晶装置４００Ｒ,４００Ｇ,４００Ｂの画像形成領域Ｓ上における照明光束の照射状態を示す図である。

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から射出される光は、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、回転プリズム７７０が回転すると、回転プリズム７７０の光通過面によって所定の屈折を受けて、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域Ｓにおいては光照射領域と光非照射領域とが順次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、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域Ｓにおける縦横方向のうち、ｘ軸方向に沿った横方向については画像形成領域Ｓ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Ｓの一部を照明するような断面形状（すなわち縦方向に圧縮された断面形状）を有する照明光束を、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画面書込み周波数に同期して画像形成領域Ｓ上でｙ軸方向に沿って走査することができるようになるため、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域Ｓにおいては光照射領域と光非照射領域とが順次にスクロールされるようになる。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。

３．遮光部材
遮光部材７００は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、照明装置１００と色分離導光光学系２００との間の各第１小レンズ１２２及び液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと光学的に略共役な位置に配置され、照明光束の断面形状を整形するための部材である。また、遮光部材７００は、図１（ｄ）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＝１：４の長方形」の平面形状を有する開口７０２と、回転プリズム７７０の光入射面からの反射光を回転プリズム７７０とは異なる方向に向けて反射する迷光除去部材７０４とを有している。迷光除去部材７０４は、図１（ｄ）に示すように、遮光部材７００の開口７０２に面するｙ軸方向両側部に設けられ、回転プリズム７７０の光入射面からの反射光を略ｙ軸方向に沿って反射する三角プリズムからなる。

図３は、ある一瞬におけるスクリーンＳＣＲ上での照明状態を示す図である。図３（ａ）は回転プリズム７７０の光入射面からの反射光Ｌ_１がないと仮定した場合における仮想的な照明状態を示す図である。図３（ｂ）は回転プリズム７７０の光入射面からの反射光Ｌ_１がある、比較例に係るプロジェクタ１０００ａにおける照明状態を示す図である。
図４は、比較例に係るプロジェクタ１０００ａにおいて回転プリズム７７０の光入射面からの反射光Ｌ_１が遮光部材７００ａで反射されて回転プリズム７７０に入射する様子を示す図である。

図５は、実施形態１に係るプロジェクタ１０００の効果を説明するために示す図である。図５（ａ）は実施形態１に係るプロジェクタ１０００において回転プリズム７７０の光入射面からの反射光Ｌ_１が迷光除去部材７０４で反射されて系外に射出される様子を示す図であり、図５（ｂ）はある一瞬におけるスクリーンＳＣＲ上での照明状態を示す図である。

図４に示すように、遮光部材７００から射出された照明光束の一部は回転プリズム７７０の光入射面及び光射出面で反射され、このうち光入射面で反射された光の一部は遮光部材７００ａによってさらに反射されて回転プリズム７７０に入射することになる。すると、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域Ｓ上、ひいてはスクリーンＳＣＲ上において、図３（ｂ）に示すように、照明光束の他方方向（ｙ軸方向）両端部がぼけてしまい、上述したような、「ｙ軸方向に沿った縦寸法：ｘ軸方向に沿った横寸法＝１：４の長方形」の断面形状を有する照明光束を画像形成領域Ｓ上でｙ軸方向に沿って走査させることができなくなるため（すなわち、ｙ軸方向については画像形成領域Ｓの５０％よりも広く照明するような断面形状を有する照明光束を画像形成領域Ｓ上でｙ軸方向に沿って走査させることとなるため）、滑らかで良質な動画表示が得られるという効果が減じられてしまう。

しかしながら、実施形態１に係るプロジェクタによれば、図５（ａ）に示すように、迷光除去部材７０４の働きによって、回転プリズム７７０の光入射面からの反射光は回転プリズム７７０とは異なる方向（略ｙ軸方向）に向けて反射されるため、遮光部材７００によってさらに反射されても回転プリズム７７０に入射することがなくなる。このため、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域Ｓ上において、照明光束の他方方向（ｙ軸方向）両端部がぼけることなく、「ｙ軸方向に沿った縦寸法：ｘ軸方向に沿った横寸法＝１：４の長方形」の断面形状を有する照明光束を画像形成領域Ｓ上でｙ軸方向に沿って走査させることができるため（すなわち、ｙ軸方向については画像形成領域Ｓの約５０％を照明するような断面形状を有する照明光束を画像形成領域Ｓ上でｙ軸方向に沿って走査させることとなるため）、滑らかで良質な動画表示が得られるという効果を奏することができる。

このように、実施形態１に係るプロジェクタ１０００によれば、遮光部材７００の働きによって、第１小レンズ１２２と光学的に略共役な位置における照明光束の断面形状を、第１小レンズ１２２に相似する形状から少しぼけて膨らんだ形状から、第１小レンズ１２２に相似する形状、ひいては液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂにおける被照明領域に相似する形状に整形することが可能になる。

また、実施形態１に係るプロジェクタ１０００によれば、迷光除去部材７０４の働きによって、回転プリズム７７０の光入射面からの反射光Ｌ_１は回転プリズム７７０とは異なる方向（略ｙ軸方向）に向けて反射されるため、遮光部材７００によってさらに反射されても回転プリズム７７０に入射することがなくなる。このため、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域Ｓ上、ひいてはスクリーンＳＣＲ上において、照明光束の断面形状におけるｙ軸方向両端部がぼけてしまい、滑らかで良質な動画表示が得られるという効果が減じられてしまうという問題を抑制することができる。

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、迷光除去部材７０４は、遮光部材７００の開口７０２に面するｙ軸方向両側部に設けられ、回転プリズム７７０の光入射面からの反射光を略ｙ軸方向に沿って反射する三角プリズムからなり、回転プリズム７７０の光入射面からの反射光Ｌ_１を回転プリズム７７０とは異なる方向に向けて反射する働きをする。

このため、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の光入射面からの反射光Ｌ_１は略ｙ軸方向に反射されるため、遮光部材７００によってさらに反射されても回転プリズム７７０に入射することがなくなる。

以上、実施形態１に係るプロジェクタ１０００における第１レンズアレイ１２０、回転プリズム７７０及び遮光部材７００について詳細に説明したが、実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては以下のような特徴も有している。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、光源装置１１０は、発光管１１２、発光管１１２からの光を反射する楕円面リフレクタ１１４及び楕円面リフレクタ１１４で反射される光を略平行光にする平行化レンズ１１８を有する光源装置である。

このため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００によれば、放物面リフレクタを用いた光源装置と比較して、よりコンパクトな光源装置を実現することができる。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、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発光管１１２に向けて反射する補助ミラー１１６が設けられている。

このため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００によれば、発光管１１２から被照明領域側に放射される光は発光管１１２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、プロジェクタ１０００の小型化を図ることができる。また、このことは、第１レンズアレイ１２０の大きさ、第２レンズアレイ１３０の大きさ、偏光変換素子１４０の大きさ、重畳レンズ１５０の大きさ、色分離光学系２００の大きさなどをさらに小さくすることができることをも意味し、プロジェクタ１０００のさらなる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、電気光学変調装置として、色分離導光光学系２００から射出される３つの色光をそれぞれの色光に対応する画像情報に応じて変調する３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを備えている。また、回転プリズム７７０と液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間に配置され、回転プリズム７７０からの照明光束を３つの色光に分離して液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに導くための色分離導光光学系２００と、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂで変調されたそれぞれの色光を合成するクロスダイクロイックプリズム５００とをさらに備えている。

このため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００によれば、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光利用効率が大幅に低下しないプロジェクタを、画像品質の優れた３板式のフルカラープロジェクタとすることができるようになる。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、光源装置１１０からの照明光束を１種類の直線偏光に揃えて射出する偏光変換素子１４０をさらに有している。
偏光変換素子１４０は、光源装置１１０からの照明光束に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分をそのまま透過し、他方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに垂直な方向に反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに平行な方向に反射する反射層と、偏光分離層を透過した一方の直線偏光成分と反射層で反射された他方の直線偏光成分とのうちいずれか一方の直線偏光成分に揃えるように偏光変換する位相差板とを有している。

このため、偏光変換素子１４０の作用により光源装置１１０からの照明光束を一方の偏光軸を有する１種類の直線偏光に変換することができるようになるため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００のように、電気光学変調装置として液晶装置等のように１種類の直線偏光を利用するタイプの電気光学変調装置を用いる場合に、光源装置１１０からの照明光束を有効に利用することができる。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、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における光透過率が向上するため、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が向上する。

〔実施形態２〕
図６は、実施形態２に係るプロジェクタ１００２において回転プリズム７７０の光入射面からの反射光Ｌ_１が系外に射出される様子を示す図である。

実施形態２に係るプロジェクタ１００２（図示せず。）は、基本的には実施形態１に係るプロジェクタ１０００とよく似た構成を有しているが、図６に示すように、実施形態１に係るプロジェクタ１０００とは、迷光除去部材の構成が異なっている。
すなわち、実施形態２に係るプロジェクタ１００２においては、迷光除去部材として、遮光部材７１０の開口に面するｙ軸方向両側部に設けられ、回転プリズム７７０の光入射面からの反射光を略ｙ軸方向に沿って反射する反射ミラーからなる迷光除去部材７１４を有している。

このように、実施形態２に係るプロジェクタ１００２は、実施形態１に係るプロジェクタ１０００とは、迷光除去部材の構成が異なるが、上記した迷光除去部材７１４を有する遮光部材７１０を備えているため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００の場合と同様に、回転プリズム７７０の光入射面からの反射光Ｌ_１は回転プリズム７７０とは異なる方向に向けて反射されるため、遮光部材７１０によってさらに反射されても回転プリズム７７０に入射することがなくなる。このため、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ（図示せず。）の画像形成領域上、ひいてはスクリーンＳＣＲ（図示せず。）上において、照明光束の断面形状における他方方向（ｙ軸方向）両端部がぼけてしまい、滑らかで良質な動画表示が得られるという効果が減じられてしまうという問題を抑制することができる。

なお、実施形態２に係るプロジェクタ１００２は、この他の点では、実施形態１に係るプロジェクタ１０００と同様の構成を有するため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００の場合と同様の効果を有する。

〔実施形態３〕
図７は、実施形態３に係るプロジェクタ１００４において回転プリズム７７０の光入射面からの反射光Ｌ_１が系外に射出される様子を示す図である。

実施形態３に係るプロジェクタ１００４（図示せず。）は、基本的には実施形態１に係るプロジェクタ１０００とよく似た構成を有しているが、図７に示すように、実施形態１に係るプロジェクタ１０００とは、迷光除去部材の構成が異なっている。
すなわち、実施形態３に係るプロジェクタ１００４においては、迷光除去部材として、遮光部材７２０の開口に面するｙ軸方向両側部に設けられ、回転プリズム７７０の光入射面からの反射光を照明装置１００（図示せず。）側に反射する反射ミラーからなる迷光除去部材７２４を有している。

このように、実施形態３に係るプロジェクタ１００４は、実施形態１に係るプロジェクタ１０００とは、迷光除去部材の構成が異なるが、上記した迷光除去部材７２４を有する遮光部材７２０を備えているため、実施形態１におけるプロジェクタ１０００の場合と同様に、回転プリズム７７０の光入射面からの反射光Ｌ_１は回転プリズム７７０とは異なる方向に向けて反射されるため、遮光部材７２０によってさらに反射されても回転プリズム７７０に入射することがなくなる。このため、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ（図示せず。）の画像形成領域上、ひいてはスクリーンＳＣＲ（図示せず。）上において、照明光束の断面形状における他方方向（ｙ軸方向）両端部がぼけてしまい、滑らかで良質な動画表示が得られるという効果が減じられてしまうという問題を抑制することができる。

なお、実施形態３に係るプロジェクタ１００４は、この他の点では、実施形態１に係るプロジェクタ１０００と同様の構成を有するため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００の場合と同様の効果を有する。

〔実施形態４〕
図８は、実施形態４に係るプロジェクタ１００６の光学系を示す図である。図８（ａ）はプロジェクタ１００６の光学系を上面から見た図であり、図８（ｂ）はプロジェクタ１００６の光学系を側面から見た図である。

実施形態４に係るプロジェクタ１００６は、基本的には実施形態１に係るプロジェクタ１０００とよく似た構成を有しているが、図８（ａ）に示すように、実施形態１に係るプロジェクタ１０００とは、色分離導光光学系の構成が異なっている。
すなわち、実施形態４に係るプロジェクタ１００６においては、色分離導光光学系２０２として、各液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ上で光照射領域と光非照射領域とがスクロールされる方向をすべて同一の方向とするために、ダブルリレー光学系１９０を用いている。

色分離導光光学系２０２は、図８（ａ）に示すように、ダイクロイックミラー２６０，２６２と、反射ミラー２６４と、ダブルリレー光学系１９０とを有している。ダブルリレー光学系１９０は、リレーレンズ１９１，１９２，１９４，１９５，１９７と、反射ミラー１９３，１９６と、フィールドレンズ１９８とを有している。また、色分離導光光学系２０２の光路前段には、リレーレンズ７５４が配置されている。

ダイクロイックミラー２６０は、回転プリズム７７０から射出される光のうち赤色光成分を反射するとともに、緑色光成分及び青色光成分を透過させる。ダイクロイックミラー２６０で反射された赤色光成分は、反射ミラー２６４で反射されて、フィールドレンズ１７６Ｒを通過して赤色光用の液晶装置４００Ｒに達する。
ダイクロイックミラー２６０を透過した緑色光成分及び青色光成分のうち緑色光成分は、ダイクロイックミラー２６２によって反射され、フィールドレンズ１７６Ｇを通過して緑色光用の液晶装置４００Ｇに達する。一方、ダイクロイックミラー２６０を透過した青色光成分は、ダイクロイックミラー２６２を透過し、ダブルリレー光学系１９０を通過して青色光用の液晶装置４００Ｂに達する。液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの各色光の光路前段に設けられたフィールドレンズ１７６Ｒ，１７６Ｇ，１９８は、第２レンズアレイ１３０から射出された各部分光束を、各主光線に対して略平行な光束に変換するために設けられている。

ここで、青色光の光路にダブルリレー光学系１９０が設けられているのは、青色光の光路の長さが、他の色光の光路の長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率低下を防止するとともに、各液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ上で光照射領域と光非照射領域とがスクロールされる方向をすべて同一の方向とするために設けられている。なお、実施形態４に係るプロジェクタ１００６においては、３つの色光のうち青色光の光路にダブルリレー光学系１９０を用いた構成としたが、赤色光等のその他の色光の光路にこのようなダブルリレー光学系を用いた構成としてもよい。

このように、実施形態４に係るプロジェクタ１００６は、実施形態１に係るプロジェクタ１０００とは、色分離導光光学系の構成が異なるが、実施形態１に係るプロジェクタ１０００におけるのと同様の開口７０２及び迷光除去部材７０４を有する遮光部材７００を備えているため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００の場合と同様に、回転プリズム７７０の光入射面からの反射光は回転プリズム７７０とは異なる方向に向けて反射されるため、遮光部材７００によってさらに反射されても回転プリズム７７０に入射することがなくなる。このため、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域上、ひいてはスクリーンＳＣＲ上において、照明光束の断面形状における他方方向（ｙ軸方向）両端部がぼけてしまい、滑らかで良質な動画表示が得られるという効果が減じられてしまうという問題を抑制することができる。

なお、実施形態４に係るプロジェクタ１００６は、この他の点では、実施形態１に係るプロジェクタ１０００と同様の構成を有するため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００の場合と同様の効果を有する。

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定されるものではなく、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）上記各実施形態のプロジェクタ１０００〜１００６は、第１レンズアレイ１２０の第１小レンズ１２２の平面形状としては、「縦寸法：横寸法＝１：４の長方形」のものを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、「縦寸法：横寸法＝９：３２の長方形」のものや「縦寸法：横寸法＝３：８の長方形」のものなどをも好ましく用いることができる。

（２）上記各実施形態のプロジェクタ１０００〜１００６は、遮光部材７００，７１０，７２０として、「ｙ軸方向に沿った縦寸法：ｘ軸方向に沿った横寸法＝１：４の長方形」の平面形状を有する開口を備えた遮光部材を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、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＝９：３２の長方形」の平面形状を有する開口を備えた遮光部材を用いることもできる。また、第１レンズアレイの第１小レンズが「ｙ軸方向に沿った縦寸法：ｘ軸方向に沿った横寸法＝１：４の長方形」の平面形状以外の他の平面形状を有する小レンズの場合には、その小レンズの平面形状に相似する平面形状を有する開口を備えた遮光部材を用いることもできる。

（３）上記各実施形態のプロジェクタ１０００〜１００６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、本発明はこれに限定されるものではなく、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。

（４）上記各実施形態において、３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを用いたプロジェクタを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、１つ、２つ又は４つ以上の液晶装置を用いたプロジェクタにも適用可能である。

（５）本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクタに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクタに適用する場合にも可能である。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００を説明するために示す図。 回転プリズム７７０の回転と液晶装置４００Ｒ,４００Ｇ,４００Ｂ上の照明状態との関係を示す図。 ある一瞬におけるスクリーンＳＣＲ上での照明状態を示す図。 比較例に係るプロジェクタ１０００ａにおいて回転プリズム７７０の光入射面からの反射光Ｌ_１が遮光部材７００ａで反射されて回転プリズム７７０に入射する様子を示す図。 実施形態１に係るプロジェクタ１０００の効果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１００２において回転プリズム７７０の光入射面からの反射光Ｌ_１が系外に射出される様子を示す図。 実施形態３に係るプロジェクタ１００４において回転プリズム７７０の光入射面からの反射光Ｌ_１が系外に射出される様子を示す図。 実施形態４に係るプロジェクタ１００６の光学系を示す図。 従来のプロジェクタ９００Ａを説明するために示す図。 従来の他のプロジェクタ９００Ｂ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…第１小レンズ、１３０…第２レンズアレイ、１３２…第２小レンズ、１４０…偏光変換素子、１５０…重畳レンズ、１７６Ｒ，１７６Ｇ，１９８，２４４，２４６，２４８，７５０，７５２…フィールドレンズ、１９０…ダブルリレー光学系、１９１，１９２，１９４，１９５，１９７，２４０，２４２，７５４…リレーレンズ、１９３，１９６，２１２，２１６，２１８，２２０，２２２，２６４…反射ミラー、２００，２０２…色分離導光光学系、２１０，２１４，２６０，２６２…ダイクロイックミラー、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶装置、５００…クロスダイクロイックプリズム、６００…投写光学系、７００，７００ａ，７１０，７２０…遮光部材、７０２…開口、７０４，７１４，７２４…迷光除去部材、７７０…回転プリズム、７７２…回転軸、９００Ａ，９００Ｂ，１０００，１００６…プロジェクタ、Ｌ…照明光束が照射される領域、Ｌ_１…回転プリズムからの反射光、Ｐ…照明光軸上における第１小レンズの仮想中心点の像、Ｓ…画像形成領域、ＳＣＲ…スクリーン

Claims (7)

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、前記光源装置から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズを有する第１レンズアレイ、前記第１レンズアレイの前記複数の第１小レンズに対応する複数の第２小レンズを有する第２レンズアレイ及び前記第２レンズアレイの前記複数の第２小レンズから射出される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を有する照明装置と、
   前記照明装置からの照明光束を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、
   前記電気光学変調装置により変調された光を投写する投写光学系とを備えたプロジェクタであって、
   前記第１レンズアレイにおける各第１小レンズは、前記照明装置から射出される照明光束を、前記電気光学変調装置の画像形成領域における縦横方向のうちいずれか一方方向については画像形成領域の全体を、他方方向については画像形成領域の一部を照明するような断面形状を有する照明光束とするように、前記他方方向に圧縮された平面形状を有し、
   前記照明装置と前記電気光学変調装置との間の前記複数の第１小レンズ及び前記電気光学変調装置と光学的に略共役な位置に配置され、照明光束の断面形状を整形するための遮光部材と、
   前記遮光部材の前記電気光学変調装置側に配置され、前記遮光部材からの照明光束を、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他方方向に沿って走査する回転プリズムとをさらに備え、
   前記遮光部材は、前記回転プリズムの光入射面からの反射光を前記回転プリズムとは異なる方向に向けて反射する迷光除去部材を有す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、
   前記遮光部材は開口を有し、
   前記迷光除去部材は、前記遮光部材の前記開口に面する前記他方方向両側部に設けられ、前記回転プリズムの光入射面からの反射光を略他方方向に沿って反射する三角プリズムであ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、
   前記遮光部材は開口を有し、
   前記迷光除去部材は、前記遮光部材の前記開口に面する前記他方方向両側部に設けられ、前記回転プリズムの光入射面からの反射光を略他方方向に沿って反射する反射ミラーであることを特徴とするプロジェクタ。
4. 請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
   前記遮光部材は開口を有し、
   前記迷光除去部材は、前記遮光部材の前記開口に面する前記他方方向両側部に設けられ、前記回転プリズムの光入射面からの反射光を前記照明装置側に反射する反射ミラーである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、
   前記光源装置は、発光管、前記発光管からの光を反射する楕円面リフレクタ及び前記楕円面リフレクタで反射される光を略平行光にする平行化レンズを有する光源装置又は発光管及び前記発光管からの光を略平行光として反射する放物面リフレクタを有する光源装置であることを特徴とするプロジェクタ。
6. 請求項５に記載のプロジェクタにおいて、
   前記発光管には、前記発光管から被照明領域側に射出される光を前記発光管に向けて反射する補助ミラーが設けられていることを特徴とするプロジェクタ。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
   前記回転プリズムと前記電気光学変調装置との間に配置され、前記回転プリズムからの照明光束を複数の色光に分離する色分離導光光学系と、
   前記色分離導光光学系から射出される複数の色光をそれぞれの色光に対応する画像情報に応じて変調する複数の前記電気光学変調装置と、
   複数の前記電気光学変調装置で変調されたそれぞれの色光を合成するクロスダイクロイックプリズムと、を備えたことを特徴とするプロジェクタ。