JP4810864B2 - プロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクタに関する。

従来、光源装置と、該光源装置から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置を含む光学部品と、変調された光束を拡大投射する投射光学装置とを備えるプロジェクタが知られている。
光学部品としては、光変調装置の他、光変調装置の光路前段および光路後段に配置され入射光束の偏光方位を所定方向に変換する入射側偏光素子および射出側偏光素子、ならびに、入射側偏光素子の光路前段に配置され光源装置から射出された光束を光変調装置に集光する集光素子等が用いられる。
これら光学部品のうち、入射側偏光素子および集光素子の配置構成として、以下の配置構成が提案されている（例えば、特許文献１または２参照）。
特許文献１に記載のプロジェクタでは、集光素子としての集光レンズ、および入射側偏光素子としての入射側偏光板は、所定寸法、離間して互いに独立した状態で配置されている。
また、特許文献２に記載のプロジェクタでは、集光素子としてのコンデンサレンズ、および入射側偏光素子としての入射側偏光板は、互いに接着剤により接着固定された状態で配置されている。
特開２０００−２５９０９３号公報 特開平３−５１８８１号公報

特許文献１に記載のプロジェクタでは、集光素子および入射側偏光素子が所定寸法、離間し独立した状態で配置されているので、集光素子および入射側偏光素子間の隙間が無駄になり、プロジェクタの小型化を阻害してしまう、という問題がある。
特許文献２に記載のプロジェクタでは、集光素子および入射側偏光素子が互いに接着固定されているので、上述した問題を回避できる。しかしながら、特許文献２に記載の構成では、以下の問題がある。
光源から射出された光束により入射側偏光素子に生じた熱は、集光素子に直接伝達されることとなる。そして、集光素子の温度が上昇した場合には、集光素子にて複屈折が生じやすい。また、集光素子の光束射出側端面、および入射側偏光素子の光束入射側端面が互いに当接した状態で接着剤等により接着固定されるので、集光素子の光束射出側端面、および入射側偏光素子の光束入射側端面の各端面間において干渉縞が生じやすい。
したがって、集光素子における複屈折の発生、集光素子および入射側偏光素子間の干渉縞の発生により、プロジェクタから投射される投影画像の画質が低下する虞がある、という問題がある。

本発明の目的は、小型化を図れかつ、投影画像の画質の低下を防止できるプロジェクタを提供することにある。

本発明のプロジェクタは、赤色光、緑色光、及び青色光を画像情報に応じてそれぞれ変調する３つの光変調装置を備えたプロジェクタであって、前記３つの光変調装置の光路前段にそれぞれ配置され、入射光束のうち略同一方向の偏光光のみを透過させる３つの入射側偏光素子と、前記３つの入射側偏光素子の光路前段にそれぞれ配置され、入射光束を前記光変調装置にそれぞれ集光する３つの集光素子と、前記緑色光側および前記青色光側にそれぞれ配置される前記集光素子および前記入射側偏光素子の間にそれぞれ介在配置され、前記入射側偏光素子の光束入射領域を囲む形状を有する２つのスペーサとを備え、前記緑色光側および前記青色光側にそれぞれ配置される前記集光素子は、光束射出側が平面となる平凸レンズで構成され、前記赤色光側に配置される前記集光素子は、両凸レンズで構成され、前記緑色光側および前記青色光側にそれぞれ配置される前記集光素子、前記スペーサ、および前記入射側偏光素子は、互いに密着した状態でそれぞれ配置され、前記赤色光側に配置される前記集光素子および前記入射側偏光素子は、互いに独立した状態で配置されていることを特徴とする。
ここで、スペーサとしては、入射側偏光素子の光束入射領域を囲む形状を有していればよく、１部材で構成してもよいし、２部材以上で構成してもよい。

本発明によれば、集光素子および入射側偏光素子がスペーサを介して密着した状態で配置されるので、集光素子および入射側偏光素子間の隙間を最低限必要な寸法に設定できる。したがって、従来のように、集光素子および入射側偏光素子間の隙間を必要以上に大きくすることなく、プロジェクタの小型化を図れる。
また、集光素子および入射側偏光素子がスペーサを介して密着した状態で配置されるので、光源装置から射出された光束により入射側偏光素子に熱が生じた場合であっても、該熱が集光素子に直接、伝達されることを回避できる。このため、集光素子の温度上昇を抑制し、集光素子における複屈折の発生を抑制できる。さらに、集光素子および入射側偏光素子間にスペーサが介装されるので、集光素子の光束射出側端面、および入射側偏光素子の光束入射側端面が互いに当接しない構成となり、集光素子の光束射出側端面、および入射側偏光素子の光束入射側端面の各端面間において干渉縞が発生することがない。したがって、集光素子における複屈折の抑制、集光素子および入射側偏光素子間の干渉縞の発生の防止により、プロジェクタから投射される投影画像の画質を良好な状態で維持できる。
さらに、集光素子、スペーサ、および入射側偏光素子を互いに密着した状態で配置するので、集光素子および入射側偏光素子を交換等する場合であっても、従来のように集光素子および入射側偏光素子に接着剤等が残留することがない。したがって、リワーク性を向上できる。

本発明のプロジェクタでは、前記３つの集光素子、前記２つのスペーサ、および前記３つの入射側偏光素子を所定位置に収納配置する光学部品用筐体を備え、前記光学部品用筐体は、前記３つの集光素子、前記２つのスペーサ、および前記３つの入射側偏光素子を収納する容器状の部品収納部材と、前記部品収納部材の開口部分を閉塞する蓋状部材とで構成され、前記部品収納部材の内側面には、前記緑色光側および前記青色光側にそれぞれ配置される互いに密着した状態の前記集光素子、前記スペーサ、および前記入射側偏光素子を、光束入射側および光束射出側から挟持可能とする溝部がそれぞれ形成されていることが好ましい。
ここで、溝部は、部品収納部材の内側面に形成されていればよく、部品収納部材の底面、および対向する各側面のうち少なくともいずれかに形成されていればよい。
本発明によれば、プロジェクタを構成する光学部品用筐体の部品収納部材には、溝部が形成されているので、集光素子、スペーサ、および入射側偏光素子を溝部に挟持させることで、集光素子、スペーサ、および入射側偏光素子を互いに密着した状態で部品収納部材に対して容易に収納配置できる。

本発明のプロジェクタでは、前記溝部は、互いに密着した状態の前記集光素子、前記スペーサ、および前記入射側偏光素子における対向する端部側にそれぞれ形成され、前記部品収納部材に対する互いに密着した状態の前記集光素子、前記スペーサ、および前記入射側偏光素子の挿入方向に沿って延びる形状を有していることが好ましい。
本発明によれば、集光素子、スペーサ、および入射側偏光素子における対向する端部を各溝部に挿入することで、集光素子、スペーサ、および入射側偏光素子を互いに密着した状態で部品収納部材に対してさらに容易に収納配置できる。
また、各溝部が集光素子、スペーサ、および入射側偏光素子の挿入方向に沿って延びる形状を有しているので、各溝部と集光素子の光束入射側端面、および入射側偏光素子の光束射出側端面と当接する領域を大きく設定でき、各溝部にて集光素子、スペーサ、および入射側偏光素子を互いに密着した状態で良好に支持できる。

本発明のプロジェクタでは、前記スペーサは、弾性部材から構成され、前記溝部の溝幅寸法は、互いに密着した状態での前記集光素子、前記スペーサ、および前記入射側偏光素子の厚み寸法と同一、あるいは、小さく設定されていることが好ましい。
本発明では、スペーサが弾性部材から構成されているので、集光素子および入射側偏光素子の間に介装されるスペーサを圧縮することで、集光素子、スペーサ、および入射側偏光素子の厚み寸法を小さくできる。また、溝部の溝幅寸法が互いに密着した状態での集光素子、スペーサ、および入射側偏光素子の厚み寸法と同一、あるいは、小さく設定されているので、上述したように集光素子、スペーサ、および入射側偏光素子の厚み寸法を小さくした状態で溝部に設置し、スペーサの圧縮状態を解放することで、集光素子の光束入射側端面、および入射側偏光素子の光束射出側端面が溝部にそれぞれ当接する。したがって、集光素子、スペーサ、および入射側偏光素子を互いに密着した状態で部品収納部材に対して容易に収納配置できるとともに、溝部にて集光素子、スペーサ、および入射側偏光素子を良好に支持できる。

本発明のプロジェクタでは、前記集光素子の光束射出側端面、および前記入射側偏光素子の光束入射側端面のうち少なくともいずれかの端面には、光学膜が形成されていることが好ましい。
また、本発明のプロジェクタでは、前記光学膜は、所定の波長領域の光束を透過するダイクロイック膜であることが好ましい。
ところで、従来の集光素子および入射側偏光素子を互いに接着固定する構成において、集光素子の光束射出側端面、および入射側偏光素子の光束入射側端面のうち少なくとも一方の端面にダイクロイック膜を形成し他方の端面と接着させた場合には、ダイクロイック膜が空気層と接触せず接着剤層と接触することとなる。このような状態で所定の波長領域を透過させる特性を有するダイクロイック膜を形成する場合には、接着剤層の屈折率が不安定であるため、ダイクロイック膜と接着剤層との屈折率の差の管理が困難な状態となり、安定した特性を有するダイクロイック膜を形成することが困難となる。
本発明によれば、集光素子および入射側偏光素子の間には、スペーサが介在配置されているので、集光素子の光束射出側端面、および入射側偏光素子の光束入射側端面のうち少なくともいずれかの端面にダイクロイック膜を形成させた場合であっても、ダイクロイック膜がスペーサによって形成される空気層と接触することとなる。このため、ダイクロイック膜における所定の波長領域の光束を透過する機能を良好に維持できる。したがって、所定の波長領域の光束のみを透過するダイクロイック膜により投影画像の色目を鮮明にし投影画像の画質が向上する構成を実現できる。
また、集光素子の光束射出側端面、および入射側偏光素子の光束入射側端面のうち少なくともいずれかの端面に反射防止膜を形成すれば光の利用効率を向上させることができる。
なお、上述した光学膜は、ダイクロイック膜や反射防止膜に限らず、紫外領域の光束を反射する反射膜など所望の作用を備えた光学膜を採用することができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔プロジェクタの構成〕
図１は、プロジェクタ１の概略構成を模式的に示す図である。
プロジェクタ１は、光源から射出される光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、形成した光学像をスクリーン上に拡大投射するものである。このプロジェクタ１は、外装ケース２と、投射光学装置としての投射レンズ３と、光学ユニット４とを備える。
なお、図１において、図示は省略するが、外装ケース２内において、投射レンズ３および光学ユニット４以外の空間には、プロジェクタ１の各構成部材に電力を供給する電源ユニット、プロジェクタ１内部を冷却する冷却ユニット、および光学ユニット等を制御する制御基板等が配置されるものとする。

外装ケース２は、合成樹脂等から構成され、投射レンズ３および光学ユニット４を内部に収納配置する全体略直方体状に形成されている。この外装ケース２は、図示は省略するが、プロジェクタ１の天面、前面、背面、および側面等をそれぞれ構成するアッパーケースと、プロジェクタ１の底面、前面、側面、および背面等をそれぞれ構成するロアーケースとで構成され、前記アッパーケースおよび前記ロアーケースは互いにねじ等で固定されている。
なお、外装ケース２は、合成樹脂製に限らず、その他の材料にて形成してもよく、例えば、金属等により構成してもよい。

光学ユニット４は、光源から射出された光束を、光学的に処理して画像情報に対応して光学像（カラー画像）を形成するユニットである。この光学ユニット４は、図１に示すように、外装ケース２の背面に沿って延出するとともに、外装ケース２の側面に沿って延出する平面視略Ｌ字形状を有している。なお、この光学ユニット４の詳細な構成については、後述する。
投射レンズ３は、複数のレンズが組み合わされた組レンズとして構成される。そして、この投射レンズ３は、光学ユニット４にて形成された光学像（カラー画像）を図示しないスクリーン上に拡大投射する。

〔光学ユニットの詳細な構成〕
光学ユニット４は、図１に示すように、インテグレータ照明光学系４１と、色分離光学系４２と、リレー光学系４３と、光学装置４４と、これら光学部品４１〜４４を収納配置する光学部品用筐体４５とを備える。
インテグレータ照明光学系４１は、光学装置４４を構成する後述する液晶パネルの画像形成領域を略均一に照明するための光学系である。このインテグレータ照明光学系４１は、図１に示すように、光源装置４１１と、第１レンズアレイ４１２と、第２レンズアレイ４１３と、偏光変換素子４１４と、重畳レンズ４１５とを備える。

光源装置４１１は、放射状の光線を射出する光源ランプ４１６と、この光源ランプ４１６から射出された放射光を反射するリフレクタ４１７とを備える。光源ランプ４１６としては、ハロゲンランプやメタルハライドランプ、高圧水銀ランプが多用される。また、リフレクタ４１７としては、図１では、放物面鏡を採用しているが、これに限らず、楕円面鏡で構成し、光束射出側に該楕円面鏡により反射された光束を平行光とする平行化凹レンズを採用した構成としてもよい。
第１レンズアレイ４１２は、光軸方向から見て略矩形状の輪郭を有する小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。各小レンズは、光源装置４１１から射出される光束を、複数の部分光束に分割している。
第２レンズアレイ４１３は、第１レンズアレイ４１２と略同様な構成を有しており、小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。この第２レンズアレイ４１３は、重畳レンズ４１５とともに、第１レンズアレイ４１２の各小レンズの像を光学装置４４の後述する液晶パネル上に結像させる機能を有している。

偏光変換素子４１４は、第２レンズアレイ４１３と重畳レンズ４１５との間に配置され、第２レンズアレイ４１３からの光を略１種類の偏光光に変換するものである。
具体的に、偏光変換素子４１４によって略１種類の偏光光に変換された各部分光は、重畳レンズ４１５によって最終的に光学装置４４の後述する液晶パネル上にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネルを用いたプロジェクタでは、１種類の偏光光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発する光源装置４１１からの光の略半分を利用できない。このため、偏光変換素子４１４を用いることで、光源装置４１１からの射出光を略１種類の偏光光に変換し、光学装置４４での光の利用効率を高めている。

色分離光学系４２は、図１に示すように、２枚のダイクロイックミラー４２１，４２２と、反射ミラー４２３とを備え、ダイクロイックミラー４２１，４２２によりインテグレータ照明光学系４１から射出された複数の部分光束を、赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。
リレー光学系４３は、図１に示すように、入射側レンズ４３１、リレーレンズ４３３、および反射ミラー４３２，４３４を備え、色分離光学系４２で分離された赤色光を光学装置４４の後述する赤色光用の液晶パネルまで導く機能を有している。

この際、色分離光学系４２のダイクロイックミラー４２１では、インテグレータ照明光学系４１から射出された光束の青色光成分が反射するとともに、赤色光成分と緑色光成分とが透過する。ダイクロイックミラー４２１によって反射した青色光は、反射ミラー４２３で反射し、光学装置４４の後述する青色光用の液晶パネルに達する。

ダイクロイックミラー４２１を透過した赤色光と緑色光のうちで、緑色光はダイクロイックミラー４２２によって反射し、光学装置４４の後述する緑色光用の液晶パネルに達する。一方、赤色光はダイクロイックミラー４２２を透過してリレー光学系４３を通り、光学装置４４の後述する赤色光用の液晶パネルに達する。なお、赤色光にリレー光学系４３が用いられているのは、赤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の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ４３１に入射した部分光束をそのまま、光学装置４４に伝えるためである。なお、リレー光学系４３には、３つの色光のうち赤色光を通す構成としたが、これに限らず、例えば、青色光を通す構成としてもよい。

光学装置４４は、図１に示すように、光変調装置としての３つの液晶パネル４４１と、入射側偏光素子としての３つの入射側偏光板４４２と、３つの射出側偏光板４４３と、集光素子としての３つのフィールドレンズ４４４と、クロスダイクロイックプリズム４４５とを備える。

３つのフィールドレンズ４４４Ｒ，４４４Ｇ，４４４Ｂは、光学装置４４における３つの色光の光路最前段にそれぞれ配置され、第２レンズアレイ４１３から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換し、各液晶パネル４４１に集光するものである。なお、赤色光側のフィールドレンズを４４４Ｒ、緑色光側のフィールドレンズを４４４Ｇ、青色光側のフィールドレンズを４４４Ｂとする。また、以下に説明する、液晶パネル４４１、入射側偏光板４４２、および射出側偏光板４４３も略同様に符号を付す。
これらフィールドレンズ４４４Ｒ，４４４Ｇ，４４４Ｂとしては、例えば、高い屈折率を有する硼珪酸ガラス（ＢＫ７：商品名）等を採用できる。なお、本実施形態では、図１に示すように、フィールドレンズ４４４Ｇ，４４４Ｂを平凸レンズで構成し、フィールドレンズ４４４Ｒを両凸レンズで構成している。

フィールドレンズ４４４Ｇ，４４４Ｂは、図１に示すように、光束射出側が平面になるように配置される。そして、フィールドレンズ４４４Ｇ，４４４Ｂの光束射出側の平面には、ダイクロイック膜４４４Ｇ１，４４４Ｂ１（図２参照）がそれぞれ形成される。
ダイクロイック膜４４４Ｇ１，４４４Ｂ１は、所定の波長領域の光束を透過するとともに、他の波長領域の光束を反射する誘電体多層膜を採用することが好ましい。そして、フィールドレンズ４４４Ｇに形成されたダイクロイック膜４４４Ｇ１は、ダイクロイックミラー４２２によって分離された波長領域（例えば、500nm〜580nm程度）を有する緑色光のうち、高波長側の波長領域を反射し、その他の波長領域を透過する機能を有する。また、フィールドレンズ４４４Ｂに形成されたダイクロイック膜４４４Ｂ１は、ダイクロイックミラー４２１によって分離された波長領域（例えば、400〜500nm程度）を有する青色光のうち、紫外領域（例えば、400nm以下）を反射し、その他の波長領域を透過する機能を有する。
なお、フィールドレンズ４４４の配置構成については、後述する。

３つの入射側偏光板４４２Ｒ，４４２Ｇ，４４２Ｂは、各フィールドレンズ４４４Ｒ，４４４Ｇ，４４４Ｂの光路後段にそれぞれ配置される。これら入射側偏光板４４２Ｒ，４４２Ｇ，４４２Ｂは、偏光変換素子４１４で偏光方向が略一方向に揃えられた各色光が入射され、入射された光束のうち、偏光変換素子４１４で揃えられた光束の偏光方位と略同一方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収または反射するものである。これら入射側偏光板４４２Ｒ，４４２Ｇ，４４２Ｂは、透光性基板４４２Ｃ（図２参照）と、この透光性基板４４２Ｃの光束射出端面に設けられた偏光膜４４２Ｄ（図２参照）とで構成されている。
透光性基板４４２Ｃは、矩形の板材で構成される。この透光性基板４４２Ｃとしては、熱伝導性を有する部材が好ましく、例えば、水晶、サファイアガラス、あるいはＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）等を採用できる。
偏光膜４４２Ｄは、矩形状のフィルムで構成される。この偏光膜４４２Ｄとしては、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）にヨウ素を吸着・分散させてフィルム状とした後に、一定方向に延伸し、延伸したフィルムの両面に、アセテートセルロース系のフィルムを接着剤で積層させた構成を採用できる。
なお、入射側偏光板４４２の配置構成については、後述する。

３つの液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂは、各入射側偏光板４４２Ｒ，４４２Ｇ，４４２Ｂの光路後段にそれぞれ配置される。これら液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂは、図示は省略するが、１対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶が密閉封入された構成を有し、前記制御基板から出力される駆動信号に応じて、前記液晶の配向状態が制御され、各入射側偏光板４４２Ｒ，４４２Ｇ，４４２Ｂから射出された偏光光束の偏光方位をそれぞれ変調する。
３つの射出側偏光板４４３Ｒ，４４３Ｇ，４４３Ｂは、各液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂの光路後段にそれぞれ配置される。これら射出側偏光板４４３Ｒ，４４３Ｇ，４４３Ｂは、入射側偏光板４４２と略同様の構成を有し、図示は省略するが、透光性基板上に偏光膜が設けられた構成を有している。なお、射出側偏光板４４３を構成する前記偏光膜は、光束を透過する透過軸が、入射側偏光板４４２にて光束を透過する透過軸に略直交するように配置される。

クロスダイクロイックプリズム４４５は、射出側偏光板４４３の光路後段に配置され、各射出側偏光板４４３Ｒ，４４３Ｇ，４４３Ｂから射出された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４４５は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、２つの誘電体多層膜が形成されている。これら誘電体多層膜は、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｂから射出され射出側偏光板４４３Ｒ，４４３Ｂを介した各色光を反射し、液晶パネル４４１Ｇから射出され射出側偏光板４４３Ｇを介した色光を透過する。このようにして、各液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂにて変調された各色光が合成されてカラー画像が形成される。

光学部品用筐体４５は、合成樹脂製の成形品で構成され、図１に示すように、内部に光源装置４１１から射出される光束の中心軸と一致する所定の照明光軸Ａが設定され、上述した光学部品４１〜４４を照明光軸Ａに対する所定位置に収納配置する。なお、光学部品用筐体４５は、合成樹脂製に限らず、その他の材料にて構成してもよい。この光学部品用筐体４５は、光学部品４１〜４４を収納する容器状の部品収納部材４５１（図２参照）と、部品収納部材４５１の開口部分を閉塞する図示しない蓋状部材とで構成される。
これらのうち、部品収納部材４５１は、光学部品用筐体４５の底面、前面、および側面をそれぞれ構成する。
この部品収納部材４５１において、内側面には、上述した光学部品４１２〜４１５，４２１〜４２３，４３１〜４３４，４４２，４４４の対向する各側端部に対応する位置に、光学部品４１２〜４１５，４２１〜４２３，４３１〜４３４，４４２，４４４をスライド式に嵌め込む複数の溝部４５１Ａ（図２参照）がそれぞれ形成されている。なお、部品収納部材４５１に対する入射側偏光板４４２およびフィールドレンズ４４４の配置構成については、後述する。

〔入射側偏光板およびフィールドレンズの配置構成〕
図２は、部品収納部材４５１に対する入射側偏光板４４２およびフィールドレンズ４４４の配置構成を説明するための分解斜視図である。具体的に、図２では、緑色光側および青色光側の入射側偏光板４４２Ｇ，４４２Ｂおよびフィールドレンズ４４４Ｇ，４４４Ｂを分解した斜視図である。
なお、入射側偏光板４４２およびフィールドレンズ４４４の配置構成は、赤色光側と、緑色光側および青色光側とで異なるものである。以下では、緑色光側および青色光側の入射側偏光板４４２Ｇ，４４２Ｂおよびフィールドレンズ４４４Ｇ，４４４Ｂの配置構成を主に説明する。

緑色光側の入射側偏光板４４２Ｇおよびフィールドレンズ４４４Ｇを部品収納部材４５１に収納配置する際には、図２に示すように、スペーサ４４６が採用される。
スペーサ４４６は、図２に示すように、入射側偏光板４４２Ｇおよびフィールドレンズ４４４Ｇの間に介在配置され、入射側偏光板４４２Ｇの光束入射領域を囲む平面視矩形枠状のシート状部材から構成される。このスペーサ４４６の材料としては、種々の材料を採用でき、例えば、合成樹脂製としてもよく、あるいは、ゴム、シリコンまたは発泡材等の弾性部材を採用してもよい。本実施形態では、スペーサ４４６をゴム等の弾性部材で構成する。
そして、フィールドレンズ４４４Ｇ、スペーサ４４６、および入射側偏光板４４２Ｇは、互いに密着した状態で、部品収納部材４５１に収納配置される。

ここで、部品収納部材４５１において、複数の溝部４５１Ａのうち、フィールドレンズ４４４Ｇ、スペーサ４４６、および入射側偏光板４４２Ｇの対向する側端部側に形成された溝部４５１Ａ１，４５１Ａ２は、部品収納部材４５１に対するフィールドレンズ４４４Ｇ、スペーサ４４６、および入射側偏光板４４２Ｇの挿入方向に沿って延びる形状を有している。また、各溝部４５１Ａ１，４５１Ａ２の溝幅寸法は、互いに密着した状態でのフィールドレンズ４４４Ｇ、スペーサ４４６、および入射側偏光板４４２Ｇの照明光軸Ａ方向の厚み寸法と同一、あるいは、若干小さく設定されている。
そして、フィールドレンズ４４４Ｇ、スペーサ４４６、および入射側偏光板４４２Ｇを部品収納部材４５１に収納配置する場合には、入射側偏光板４４２Ｇおよびフィールドレンズ４４４Ｇを近接する方向に押圧しスペーサ４４６を圧縮して、フィールドレンズ４４４Ｇ、スペーサ４４６、および入射側偏光板４４２Ｇの照明光軸Ａ方向の厚み寸法を小さくした状態で、フィールドレンズ４４４Ｇ、スペーサ４４６、および入射側偏光板４４２Ｇの対向する側端部を各溝部４５１Ａ１，４５１Ａ２にスライド式に嵌め込む。
この後、入射側偏光板４４２Ｇおよびフィールドレンズ４４４Ｇの押圧状態を解放することで、スペーサ４４６の照明光軸Ａ方向の厚み寸法が元の状態に戻り、フィールドレンズ４４４Ｇ、スペーサ４４６、および入射側偏光板４４２Ｇが各溝部４５１Ａ１，４５１Ａ２に支持固定される。

なお、部品収納部材４５１に対する青色光側の入射側偏光板４４２Ｂおよびフィールドレンズ４４４Ｂの配置構成は、上述した緑色光側の入射側偏光板４４２Ｇおよびフィールドレンズ４４４Ｇの配置構成と同様であり、説明を省略する。
また、赤色光側のフィールドレンズ４４４Ｒとしては、各色光の軸上色収差を補正するために両凸レンズを採用している。このため、赤色光側の入射側偏光板４４２Ｒおよびフィールドレンズ４４４Ｒの配置構成は、上述した緑色光側および青色光側の入射側偏光板４４２Ｇ，４４２Ｂおよびフィールドレンズ４４４Ｇ，４４４Ｂの配置構成と異なる配置構成を採用している。具体的には、赤色光側の入射側偏光板４４２Ｒおよびフィールドレンズ４４４Ｒの配置構成は、他の光学部品４１２〜４１５，４２１〜４２３，４３１〜４３４と同様に、入射側偏光板４４２Ｒおよびフィールドレンズ４４４Ｒがそれぞれ独立した状態（所定間隔、離間した状態）で、光学部品用筐体４５の部品収納部材４５１の溝部４５１Ａにスライド式に嵌め込まれる。

上述した実施形態においては、緑色光側のフィールドレンズ４４４Ｇおよび入射側偏光板４４２Ｇがスペーサ４４６を介して密着した状態で配置されるので、フィールドレンズ４４４Ｇおよび入射側偏光板４４２Ｇ間の隙間を最低限必要な寸法に設定できる。このため、従来のように、フィールドレンズ４４４Ｇおよび入射側偏光板４４２Ｇ間の隙間を必要以上に大きくすることがない。なお、青色光側も同様である。したがって、プロジェクタ１の小型化を図れる。

また、光源装置４１１から射出された光束により入射側偏光板４４２Ｇに熱が生じた場合であっても、スペーサ４４６が介装されることで入射側偏光板４４２Ｇからフィールドレンズ４４４Ｇに熱が直接、伝達されることがない。このため、フィールドレンズ４４４Ｇの温度上昇を抑制し、フィールドレンズ４４４Ｇにおける複屈折の発生を抑制できる。なお、青色光側も同様である。
ここで、フィールドレンズ４４４Ｒ，４４４Ｇ，４４４Ｂとして、高い屈折率を有する、例えば硼珪酸ガラス（ＢＫ７：商品名）で構成すれば、入射側偏光板４４２Ｒ，４４２Ｇ，４４２Ｂからフィールドレンズ４４４Ｒ，４４４Ｇ，４４４Ｂに熱が伝達され、フィールドレンズ４４４Ｒ，４４４Ｇ，４４４Ｂの温度が上昇した場合であっても、各フィールドレンズ４４４にて複屈折が生じることがない。

さらに、フィールドレンズ４４４Ｇおよび入射側偏光板４４２Ｇ間にスペーサ４４６が介装されることで、フィールドレンズ４４４Ｇの光束射出側端面、および入射側偏光板４４２Ｇの光束入射側端面が互いに当接することがないので、各端面間において干渉縞が生じることがない。なお、青色光側も同様である。
したがって、フィールドレンズ４４４における複屈折、フィールドレンズ４４４および入射側偏光板４４２間の干渉縞が生じることがなく、プロジェクタ１から投射される投影画像の画質を良好な状態で維持できる。

さらにまた、フィールドレンズ４４４Ｇ、スペーサ４４６、および入射側偏光板４４２Ｇを互いに密着した状態で配置するので、フィールドレンズ４４４Ｇおよび入射側偏光板４４２Ｇを交換等する場合であっても、従来のようにフィールドレンズ４４４Ｇおよび入射側偏光板４４２Ｇに接着剤等が残留することがない。このため、リワーク性を向上できる。なお、青色光側も同様である。

そして、部品収納部材４５１における内側面には、フィールドレンズ４４４Ｇ、スペーサ４４６、および入射側偏光板４４２Ｇの対向する側端部側に、フィールドレンズ４４４Ｇ、スペーサ４４６、および入射側偏光板４４２Ｇの挿入方向に沿って延びる溝部４５１Ａ１，４５１Ａ２がそれぞれ形成されている。このことにより、各溝部４５１Ａ１，４５１Ａ２に、互いに密着した状態のフィールドレンズ４４４Ｇ、スペーサ４４６、および入射側偏光板４４２Ｇの対向する側端部を挿入することで、これらフィールドレンズ４４４Ｂ、スペーサ４４６、および入射側偏光板４４２Ｂを互いに密着した状態で容易に部品収納部材４５１に収納配置できる。また、各溝部４５１Ａ１，４５１Ａ２は、前記挿入方向に沿って延びる形状を有しているので、各溝部４５１Ａ１，４５１Ａ２と、フィールドレンズ４４４Ｇおよび入射側偏光板４４２Ｇとが当接する領域を大きく設定でき、フィールドレンズ４４４Ｇ、スペーサ４４６、および入射側偏光板４４２Ｇを互いに密着した状態で良好に支持できる。なお、青色光側も同様である。

ここで、スペーサ４４６が弾性部材で構成されているので、フィールドレンズ４４４Ｇおよび入射側偏光板４４２Ｇを近接する方向に押圧しスペーサ４４６を圧縮することで、フィールドレンズ４４４Ｇ、スペーサ４４６、および入射側偏光板４４２Ｇの照明光軸Ａ方向の厚み寸法を小さくできる。また、各溝部４５１Ａ１，４５１Ａ２の溝幅寸法が、互いに密着した状態でのフィールドレンズ４４４Ｇ、スペーサ４４６、および入射側偏光板４４２Ｇの照明光軸Ａ方向の厚み寸法と同一、あるいは、若干小さく設定されているので、上述したようにフィールドレンズ４４４Ｇ、スペーサ４４６、および入射側偏光板４４２Ｇの照明光軸Ａ方向の厚み寸法を小さくした状態で各溝部４５１Ａ１，４５１Ａ２にスライド式に嵌め込み、フィールドレンズ４４４Ｇおよび入射側偏光板４４２Ｇの押圧状態を解放することで、フィールドレンズ４４４Ｇの光束入射側端面、および入射側偏光板４４２Ｇの光束射出側端面が各溝部４５１Ａ１，４５１Ａ２に当接する。したがって、部品収納部材４５１に対してフィールドレンズ４４４Ｇ、スペーサ４４６、および入射側偏光板４４２Ｇを互いに密着した状態で容易に収納配置できるとともに、各溝部４５１Ａ１，４５１Ａ２にてフィールドレンズ４４４Ｇ、スペーサ４４６、および入射側偏光板４４２Ｇを良好に支持できる。なお、青色光側も同様である。

ところで、所定の波長領域を透過させその他の波長領域の光束を反射させる特性を有するダイクロイック膜４４４Ｇ１，４４４Ｂ１は、空気層とダイクロイック膜層との屈折率の差を基に膜構成を設計しフィールドレンズまたは入射側偏光板に形成させる。従来のように、フィールドレンズおよび入射側偏光板を互いに接着固定する構成において、フィールドレンズの光束射出側端面と入射側偏光板の光束入射側端面とのうち少なくとも一方の端面にダイクロイック膜を形成させる場合には、他方の端面とダイクロイック膜の間に形成された接着剤層とダイクロイック膜とが接触することとなる。このような従来の構成では、接着剤層の屈折率が不安定であり接着剤層とダイクロイック膜との屈折率の差の管理が困難であることから、安定して所定の波長領域の光束を透過させてその他の波長領域の光束を反射させるダイクロイック膜を形成することは困難である。
本実施形態では、フィールドレンズ４４４Ｇ，４４４Ｂおよび入射側偏光板４４２Ｇ，４４２Ｂの間には、スペーサ４４６が介装されているので、フィールドレンズ４４４Ｇ，４４４Ｂの各光束射出側端面にそれぞれ形成されたダイクロイック膜４４４Ｇ１，４４４Ｂ１は、スペーサ４４６によって形成された空気層と接触する構成となる。このため、屈折率が１である空気層とダイクロイック膜４４４Ｇ１，４４４Ｂ１との屈折率の差の管理は極めて容易であるから、ダイクロイック膜４４４Ｇ１，４４４Ｂ１に、正確に所定の波長領域の光束を透過し、他の波長領域の光束を反射する特性を持たせることができる。

ここで、フィールドレンズ４４４Ｇの光束射出側端面には、ダイクロイック膜４４４Ｇ１が形成されているので、緑色光がダイクロイック膜４４４Ｇ１を通過することで、緑色光の色目を鮮明にできる。このため、プロジェクタ１から投射される投影画像の画質の向上が図れる。
また、フィールドレンズ４４４Ｂの光束射出側端面には、ダイクロイック膜４４４Ｂ１が形成されているので、青色光がダイクロイック膜４４４Ｂ１を通過することで、青色光に含まれる紫外線を除去できる。このため、紫外線が照射されることによる入射側偏光板４４２Ｂ、液晶パネル４４１Ｂ、および射出側偏光板４４３Ｂの熱劣化を防止できる。

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更が可能である。
前記実施形態では、スペーサ４４６は、入射側偏光板４４２の光束入射領域を囲む平面視矩形枠形状を有していたが、入射側偏光板４４２の光束入射領域を囲む形状を有していれば、他の形状を採用してもよい。例えば、スペーサ４４６として、２つの平面視コ字状の部材で構成し、互いのコ字状開口部分が対向するように組合せて入射側偏光板４４２の光束入射領域を囲むように配置する構成を採用してもよい。すなわち、スペーサ４４６としては、１部材に限らず、２部材以上で構成してもよい。

前記実施形態では、溝部４５１Ａ１，４５１Ａ２は、部品収納部材４５１の側面にそれぞれ形成されていたが、これに限らない。溝部としては、部品収納部材４５１の底面、および対向する各側面のうち少なくともいずれかに形成されていればよい。
前記実施形態では、溝部４５１Ａ１，４５１Ａ２として、フィールドレンズ４４４Ｇ，４４４Ｂおよび入射側偏光板４４２Ｇ，４４２Ｂの挿入方向に沿って延びる形状を採用したが、これに限らない。フィールドレンズ４４４Ｇ，４４４Ｂ、スペーサ４４６、および入射側偏光板４４２Ｇ，４４２Ｂを、光束入射側および光束射出側から挟持可能であれば、いずれの形状を採用してもよい。

前記実施形態において、スペーサ４４６を、フィールドレンズ４４４Ｇの光束射出側端面、あるいは、入射側偏光板４４２Ｇの光束入射側端面に予め接着剤等により接着固定した構成を採用してもよい。なお、青色光側に上述した構成を採用してもよい。このような構成では、フィールドレンズ４４４、スペーサ４４６、および入射側偏光板４４２をそれぞれ密着した状態で部品収納部材４５１に収納配置する作業をさらに容易に実施できる。
前記実施形態では、フィールドレンズ４４４Ｇ、スペーサ４４６、および入射側偏光板４４２Ｇは、スペーサ４４６の弾性力により各溝部４５１Ａ１，４５１Ａ２に支持固定される構成を説明したが、これに限らず、フィールドレンズ４４４Ｇ、スペーサ４４６、および入射側偏光板４４２Ｇを溝部４５１Ａ１，４５１Ａ２に対して接着剤により接着固定する構成を採用してもよい。なお、青色光側に上述した構成を採用してもよい。このような構成では、各溝部４５１Ａ１，４５１Ａ２の各溝幅寸法を、互いに密着した状態でのフィールドレンズ４４４、スペーサ４４６、および入射側偏光板４４２の照明光軸Ａ方向の厚み寸法よりも大きく設定できる。

前記実施形態では、入射側偏光板４４２およびフィールドレンズ４４４の配置構成として、赤色光側と、緑色光側および青色光側とで異なる構成を採用したが、赤色光側の入射側偏光板４４２Ｒおよびフィールドレンズ４４４Ｒの配置構成を、緑色光側および青色光側の入射側偏光板４４２Ｒおよびフィールドレンズ４４４Ｒの配置構成と同様の構成としてもよい。
前記実施形態では、フィールドレンズ４４４Ｒは、両凸レンズで構成していたが、フィールドレンズ４４４Ｇ，４４４Ｂと同様に平凸レンズで構成してもよい。
前記実施形態では、ダイクロイック膜４４４Ｇ１，４４４Ｂ１は、フィールドレンズ４４４Ｇ，４４４Ｂの各光束射出側端面にそれぞれ形成されていたが、これに限らない。ダイクロイック膜４４４Ｇ１，４４４Ｂ１を、入射側偏光板４４２Ｇ，４４２Ｂの各光束入射側端面にそれぞれ設けてもよい。
前記実施形態では、赤色光路中にダイクロイック膜を配置しない構成について説明したが、これに限定されず、赤色光路中に赤色光の波長領域を透過するダイクロイック膜を配置してもよく、赤色光路中におけるダイクロイック膜は、リレー光学系４３の入射側レンズ４３１、リレーレンズ４３３またはフィールドレンズ４４４Ｒのいずれかを平凸レンズで構成できる場合は、平凸レンズの平面側に形成してもよく、入射側レンズ４３１、リレーレンズ４３３、およびフィールドレンズ４４４Ｒが両凸レンズである場合は、赤色光路中のいずれかの場所に配置される透光性基板に形成してもよい。
前記実施形態では、ダイクロイック膜として誘電体多層膜を採用していたが、これに限定されず、所定の波長領域を透過し、他の波長領域を吸収させる色フィルタを採用してもよい。
前記実施形態では、フィールドレンズや入射側偏光板にダイクロイック膜を形成する構成を説明したが、これに限らない。例えば、ダイクロイック膜の代わりに、反射防止膜や、紫外領域の光束を反射する反射膜等、所望の作用を備えた光学膜を形成する構成を採用してもよい。なお、光学膜は、複数種類の光学膜を重ねて設けてもよい。

前記実施形態では、光学ユニット４は、平面視Ｌ字状の形状を有していたが、その他の形状を採用してもよく、例えば、平面視Ｕ字状の形状を採用してもよい。
前記実施形態では、３つの液晶パネル４４１を用いたプロジェクタ１の例のみを挙げたが、本発明は、１つの液晶パネルのみを用いたプロジェクタ、２つの液晶パネルのみを用いたプロジェクタ、あるいは、４つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクタにも適用可能である。
前記実施形態では、光入射面と光射出面とが異なる透過型の液晶パネルを用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いてもよい。
前記実施形態では、スクリーンを観察する方向から投射を行うフロントタイプのプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射を行うリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。

本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本発明のプロジェクタは、小型化を図れかつ、投影画像の画質の低下を防止できるため、ホームシアターやプレゼンテーションで利用されるプロジェクタとして有用である。

本実施形態に係るプロジェクタの概略構成を模式的に示す図。 前記実施形態における部品収納部材に対する入射側偏光板およびフィールドレンズの配置構成を説明するための分解斜視図。

符号の説明

１・・・プロジェクタ、３・・・投射レンズ（投射光学装置）、４５・・・光学部品用筐体、４１１・・・光源装置、４４１，４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ・・・液晶パネル（光変調装置）、４４２，４４２Ｒ，４４２Ｇ，４４２Ｂ・・・入射側偏光板（入射側偏光素子）、４４４，４４４Ｒ，４４４Ｇ，４４４Ｂ・・・フィールドレンズ（集光素子）、４４４Ｇ１，４４４Ｂ１・・・ダイクロイック膜、４４６・・・スペーサ、４５１・・・部品収納部材、４５１Ａ１，４５１Ａ２・・・溝部。

Claims (6)

1. 赤色光、緑色光、及び青色光を画像情報に応じてそれぞれ変調する３つの光変調装置を備えたプロジェクタであって、
   前記３つの光変調装置の光路前段にそれぞれ配置され、入射光束のうち略同一方向の偏光光のみを透過させる３つの入射側偏光素子と、
   前記３つの入射側偏光素子の光路前段にそれぞれ配置され、入射光束を前記光変調装置にそれぞれ集光する３つの集光素子と、
   前記緑色光側および前記青色光側にそれぞれ配置される前記集光素子および前記入射側偏光素子の間にそれぞれ介在配置され、前記入射側偏光素子の光束入射領域を囲む形状を有する２つのスペーサとを備え、
   前記緑色光側および前記青色光側にそれぞれ配置される前記集光素子は、光束射出側が平面となる平凸レンズで構成され、
   前記赤色光側に配置される前記集光素子は、両凸レンズで構成され、
   前記緑色光側および前記青色光側にそれぞれ配置される前記集光素子、前記スペーサ、および前記入射側偏光素子は、互いに密着した状態でそれぞれ配置され、
   前記赤色光側に配置される前記集光素子および前記入射側偏光素子は、互いに独立した状態で配置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３つの集光素子、前記２つのスペーサ、および前記３つの入射側偏光素子を所定位置に収納配置する光学部品用筐体を備え、
   前記光学部品用筐体は、前記３つの集光素子、前記２つのスペーサ、および前記３つの入射側偏光素子を収納する容器状の部品収納部材と、前記部品収納部材の開口部分を閉塞する蓋状部材とで構成され、
   前記部品収納部材の内側面には、前記緑色光側および前記青色光側にそれぞれ配置される互いに密着した状態の前記集光素子、前記スペーサ、および前記入射側偏光素子を、光束入射側および光束射出側から挟持可能とする溝部がそれぞれ形成されていることを特徴とするプロジェクタ。
3. 請求項２に記載のプロジェクタにおいて、
   前記溝部は、互いに密着した状態の前記集光素子、前記スペーサ、および前記入射側偏光素子における対向する端部側にそれぞれ形成され、前記部品収納部材に対する互いに密着した状態の前記集光素子、前記スペーサ、および前記入射側偏光素子の挿入方向に沿って延びる形状を有していることを特徴とするプロジェクタ。
4. 請求項２または請求項３に記載のプロジェクタにおいて、
   前記スペーサは、弾性部材から構成され、
   前記溝部の溝幅寸法は、互いに密着した状態での前記集光素子、前記スペーサ、および前記入射側偏光素子の厚み寸法と同一、あるいは、小さく設定されていることを特徴とするプロジェクタ。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
   前記集光素子の光束射出側端面、および前記入射側偏光素子の光束入射側端面のうち少なくともいずれかの端面には、光学膜が形成されてい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、
   前記光学膜は、所定の波長領域の光束を透過するダイクロイック膜であることを特徴とするプロジェクタ。

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