JP5464049B2 - 光学装置、および投影装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学装置およびそれを用いた投影装置に関する。

映像表示装置の１つであるフロントプロジェクター（投影装置）は、光源として放電ランプ、画像変調素子としては透過型液晶素子やＤＭＤ（Digital Micromirror Device）が多く用いられており、デバイス、光学系とも、さまざまな改良が重ねられてきている。さらに近年では、より高解像度な反射型液晶パネル（反射型光学変調素子）を用いた投射型画像表示装置も実用化されている。

これらフロントプロジェクターの市場において、表示する映像の明るさは、優位性を得る重要な要素である。投影する映像の明るさ向上は、昨今のトレンドとなっているが、フロントプロジェクター装置内部の熱対策を必要とするなど難しい問題を伴うため、その実現は容易でない。

たとえば、フロントプロジェクター装置内部の温度上昇により、構成部品の温度が上昇する。温度上昇した構成部品の線膨張は、いくつかの不具合の要因となることが知られている。こうした不具合の１つにレジストレーションズレ（以下、レジズレ）がある。レジズレとは、ＲＧＢの３つの映像光がスクリーン上の正位置で重ならずにズレてしまう現象であり、投影した映像がボヤけた印象となる。

反射型液晶パネルを用いたフロントプロジェクターは、３枚の反射型液晶パネルにより得られた映像光を、反射型偏光板や映像光を合成する色合成プリズムを通して、投影レンズによりスクリーン上で３つの像を重ね合わせている。反射型液晶パネルは、スクリーン上で３つの像が重なるように位置が調整され、接着剤等で固定される。しかし、固定後の構成部品の線膨張が各反射型液晶パネルの位置をずらしてレジズレを引き起こす。

そこで、色合成プリズムの光入射面の上下縁部に２個の固定プレートを略平行に接合して、色合成プリズム、反射型偏光素子、反射型液晶パネルを取り付けるフロントプロジェクターの提案がある（たとえば、特許文献１参照）。この提案によれば、色合成プリズムの光入射面に対して、比較的線膨張係数の低い固定プレートを介して板状偏光素子が固定されるので、フロントプロジェクターは、簡単な構造でレジズレを防止可能としている。

また、反射型液晶パネルと反射型偏光板の間に設けられた波長板と、波長板を支持する、第１の開口を有する波長板ホルダと、波長板ホルダと反射型偏光板の間に設けられ、第１の開口より小さな透過窓（第２の開口）とを有する反射型投射表示装置の提案がある（たとえば、特許文献２参照）。この提案によれば、波長板ホルダの第１の開口より小さな第２の開口を有することにより、不要光が、波長板ホルダに当たらないので、波長板の温度が上昇しなくなり、このため波長板が複屈折を起こしてスクリーン上の画像にシェーディングが発生することを防止することができる。

特許４２８５４６２号公報 特開２００７−１０８７３５号公報

しかしながら、レジズレの要因には、少なくとも反射型偏光素子への熱ストレスと、反射型液晶素子を構成するアッセンブリへの受熱による熱ストレスとがある。前者を原因とするレジズレは、比較的線膨張係数の低い固定プレートを介して板状偏光素子を固定することで改善されたものの、後者を原因とするレジズレについては未だ十分な改善がなされていない。

たとえば、反射型液晶素子自体を保持するＵＶ（Ultra Violet）硬化型接着剤樹脂が反射型液晶素子の有効外領域を遮光している遮光板（パネル側遮光板）経由で熱を受けて、線膨張を発生する。ＵＶ硬化型接着剤樹脂の線膨張は、反射型液晶素子の反射面をＸＹＺの３軸方向で変動させ設計中心位置からずらしてしまう。Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの反射型液晶素子で異なる変位となった結果、レジズレが生じる。

また、反射型液晶素子の周辺部品が、反射型液晶素子の有効外領域を遮光している遮光板経由で熱を受けて、それぞれの周辺部品で線膨張を発生する。この周辺部品の線膨張による熱応力も反射型液晶素子の反射面をＸＹＺの３軸方向で変動させ設計中心位置からずらし、レジズレを生じさせる。

この解決策は、反射型光変調素子アッセンブリ周辺を堅牢な部品で保持し、ＵＶ硬化型接着剤樹脂が高温化しないように周辺部品の素材選択、構造設計し、周辺部品の熱による線膨張を抑え、反射型液晶素子の変動量を低減させれることである。

しかしながら、より堅牢な構造とすることは、部品サイズや部品点数の増大、材質の制約など、コストＵＰに直結する。また、線膨張を防ぐための材質選択には、放熱性の高さが求められるが、同時にアッセンブリ強度も求められ、相異なる性能を両立する部品選択の幅は少ない。たとえば、放熱性の高い材料としてアルミニウムが挙げられるが、アッセンブリ強度が十分とはいえない。

不要光を波長板ホルダに当てないようにして波長板の温度上昇を抑制する提案もあるが、反射型偏光素子を一体型部品で固定しているために、レジズレの改善を期待することはできない。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、反射型液晶素子を構成するアッセンブリへの受熱を原因とするレジズレを低減可能とする光学装置、および投影装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、光学装置は、光合成プリズムと、光変調ユニットと、固定部材を備える。光合成プリズムは、複数の入射面からの入射光を合成出力する。光変調ユニットは、光学補償素子と反射型光変調素子とを含む。固定部材は、反射型偏光素子と光変調ユニットを入射面の１つに対応させて光合成プリズムに固定する。さらに、この光変調ユニットは、遮光部材と、断熱部材を備える。遮光部材は、光変調ユニットへの入射光を遮光して、光学補償素子と反射型光変調素子への照射光を開口部の通過光に制限する。断熱部材は、遮光部材と固定部材とに当接する。

また、上記課題を解決するために、投影装置は、光源と、光学装置と、投影手段を備える。光学装置は、光源からの出射光を、波長帯域にしたがい分離して変調し、変調光を合成して出射する。投影手段は、光学装置からの出射光を投影出力する。

さらに、この光学装置は、光合成プリズムと、光変調ユニットと、固定部材を備える。光合成プリズムは、複数の入射面からの入射光を合成出力する。光変調ユニットは、光学補償素子と反射型光変調素子とを含む。固定部材は、反射型偏光素子と光変調ユニットを入射面の１つに対応させて光合成プリズムに固定する。光変調ユニットは、さらに、遮光部材と、断熱部材を備える。遮光部材は、光変調ユニットへの入射光を遮光して、光学補償素子と反射型光変調素子への照射光を開口部の通過光に制限する。断熱部材は、遮光部材と固定部材とに当接する。

上記の光学装置、および投影装置によれば、反射型液晶素子を構成するアッセンブリへの受熱を原因とするレジズレを低減可能とする。

第１の実施形態の投影装置の構成例を示す図である。 第１の実施形態の光学装置の斜視図である。 第１の実施形態の反射パネルの分解斜視図である。 第１の実施形態の光学装置の一部断面図である。 第１の実施形態のパネル面有効エリア遮光板の正面から反射型光変調素子を臨んだ様子を示す図である。 第１の実施形態の光学装置への遮光板の取付状況を示す図である。 第１の実施形態の遮光板の取付位置を説明するための模式図である。 第２の実施形態の遮光板の取付位置を説明するための模式図である。 第３の実施形態の反射型液晶プロジェクタの構成例を示す図である。 第３の実施形態の遮光板の取付位置を説明するための模式図である。 第４の実施形態の遮光シャッタを示す図である。 第４の実施形態の遮光シャッタが開状態の遮光板ホルダ、断熱材の斜視図である。 第４の実施形態の遮光シャッタが開状態の遮光板ホルダを正面から臨んだ様子を示す図である。 第４の実施形態の遮光シャッタが閉状態の遮光板ホルダ、断熱材の斜視図である。 第４の実施形態の遮光シャッタが閉状態の遮光板ホルダを正面から臨んだ様子を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。まず、第１の実施形態の投影装置の全体構成について図１を用いて説明する。図１は、第１の実施形態の投影装置の構成例を示す図である。

投影装置１は、光源２、リフレクタ３、フライアイレンズ４、フライアイレンズ５、偏光ビームスプリッタ（偏光素子）６、コンデンサーレンズ７、分離合成光学系、および投影レンズ（投射光学系）１６を有している。

光源２は、たとえば、超高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどのＨＩＤ（High Intensity Discharge）ランプであり、白色光を出射する。光源２は、リフレクタ３の焦点位置に配置され、光源２から出射した白色光をリフレクタ３で反射して略平行光を生成する。

フライアイレンズ（第１のフライアイレンズ）４、フライアイレンズ（第２のフライアイレンズ）５は、リフレクタ３で反射した略平行光を入射し、偏光ビームスプリッタ６に出射する。フライアイレンズ４およびフライアイレンズ５は、後述する反射型光変調素子１４に入射する光の照度を均一化する。

偏光ビームスプリッタ６は、出射光の偏光軸を所定方向に揃える。たとえば、ｓ偏光とｐ偏光を含む光を入射して、ｐ偏光を出射する。コンデンサーレンズ７は、偏光ビームスプリッタ６の出射光を入射して集光する。コンデンサーレンズ７を出射した白色光は、分離合成光学系に入射する。

分離合成光学系は、コンデンサーレンズ７からの入射光をＲＧＢ（赤色、緑色、青色）に分離し、各光を反射型光変調素子１４で空間変調した後に合成して、その出射光により投影画像を形成する。分離合成光学系は、ダイクロイックミラー８、ダイクロイックミラー９、ミラー（反射ミラー）１０、フィールドレンズ１１、反射型偏光素子１２、光学補償素子１３、反射型光変調素子１４、および色（光）合成プリズム１５を有している。反射型光変調素子１４は、赤色波長帯域の光を空間変調する反射型光変調素子１４Ｒ、緑色波長帯域の光を空間変調する反射型光変調素子１４Ｇ、青色波長帯域の光を空間変調する反射型光変調素子１４Ｂがある。

ダイクロイックミラー８およびダイクロイックミラー９は、ＲＧＢの各光をその波長帯域により選択的に透過、または反射する。ダイクロイックミラー８は、赤色波長帯域の光を透過し、緑色波長帯域および青色波長大域の光を反射する。ダイクロイックミラー９は、青色波長大域の光を透過し、緑色波長帯域の光を反射する。これにより、白色光は、ＲＧＢの３色に色分離される。ミラー１０は、赤色波長帯域の光を反射する。

色分離した光束は、フィールドレンズ１１、反射型偏光素子１２にそれぞれ入射し、それぞれ反射型光変調素子１４Ｒ、反射型光変調素子１４Ｇ、および反射型光変調素子１４Ｂを照明する。

反射型光変調素子１４Ｒ、反射型光変調素子１４Ｇ、および反射型光変調素子１４Ｂで光変調されたＲＧＢの各光は、光学補償素子１３で光学補償（位相変調量の微調整）された後、反射型偏光素子１２に入射する。光学補償素子１３は、より好適な光学補償を得るため、対となる反射型光変調素子１４に対して所定の傾きを有して設けられる。再度、反射型偏光素子１２に入射したＲＧＢの各光は、光変調の度合いにより、一部は透過して光源２の方向に戻り、一部は反射して色合成プリズム１５に入射する。なお、光学補償素子１３は、その材料として、たとえば、サファイア、水晶、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）などの各種材料を用いることができる。

色合成プリズム１５は、緑色波長帯域の入射光を透過し、赤色波長帯域および青色波長帯域の入射光を投影レンズ１６方向に反射するように構成されている。色合成プリズム１５は、たとえば、複数のガラスプリズム（４つの略同形状の直角二等辺プリズム）を接合することによって構成されており、各ガラスプリズムの接合面には、所定の光学特性を有する２つの干渉フィルタが形成されている。第１干渉フィルタは、青色波長帯域の入射光を反射し、赤色波長帯域および緑色波長帯域の入射光を透過する。第２干渉フィルタは、赤色波長帯域の入射光を反射し、緑色波長帯域および青色波長帯域の入射光を透過する。したがって、反射型光変調素子１４Ｒ、反射型光変調素子１４Ｇ、および反射型光変調素子１４Ｂによって変調されたＲＧＢの各光は、色合成プリズム１５で合成されて、投影レンズ１６に入射する。

投影レンズ１６は、分離合成光学系からの出射光を所定の倍率に拡大してスクリーン（図示せず）に映像を投影する。
次に、第１の実施形態の光学装置の外観について図２を用いて説明する。図２は、第１の実施形態の光学装置の斜視図である。

光学装置１００は、色合成プリズム１５と、色合成プリズム１５の３つの入射面に固定プレート（固定部材）２２０、反射型偏光素子１２、反射パネル２００、およびプリズム側ブラケット２３０をそれぞれ備える。

色合成プリズム１５は、立方体あるいは直方体形状をなし、４つの側面のうち３つを反射型光変調素子１４Ｒ、反射型光変調素子１４Ｇ、および反射型光変調素子１４Ｂの各々からの各光の入射面とし、残り１つを投影レンズ１６への合成光の出射面としている。

色合成プリズム１５の３つの入射面のうちの１つ（第１入射面）は、たとえば、ガラス材料で形成される固定プレート２２０ａを接合して、この固定プレート２２０ａに対して、反射型偏光素子１２ａおよび第１反射パネル（第１光変調ユニット）２００ａが取り付けられる。色合成プリズム１５の３つの入射面のうちの別の１つ（第２入射面）は、固定プレート２２０ｂを接合して、この固定プレート２２０ｂに対して、反射型偏光素子１２ｂおよび第２反射パネル（第２光変調ユニット）２００ｂが取り付けられる。色合成プリズム１５の３つの入射面のうち、さらに別の１つ（第３入射面）は、固定プレート２２０ｃを接合して、この固定プレート２２０ｃに対して、反射型偏光素子（図示せず）および第３反射パネル（第３光変調ユニット）２００ｃが取り付けられる。

なお、色合成プリズム１５においては、第１入射面と第３入射面に直交し第２入射面に対向する面が合成光の出射面を形成している。
固定プレート２２０は、略三角形の板状であり、色合成プリズム１５の１つの入射面の上下縁部に２枚が接合され、略三角柱の上底部と下底部を構成する。この略三角柱は、３つの側面のうち、１つが色合成プリズム１５と接する面となり、１つが反射型偏光素子１２と接する面となり、１つが反射パネル２００を保持する面となる。反射パネル２００は、ユニット交換可能にプリズム側ブラケット２３０を介して固定プレート２２０に取り付けられる。

次に、第１の実施形態の反射パネル２００の構成について図３を用いて説明する。図３は、第１の実施形態の反射パネルの分解斜視図である。
反射パネル２００は、青色波長帯域の光変調をおこなう第１反射パネル２００ａ、緑色波長帯域の光変調をおこなう第２反射パネル２００ｂ、および赤色波長帯域の光変調をおこなう第３反射パネル２００ｃがある。

反射パネル２００は、遮光板１１０、防塵ゴム１２０、光学補償板１３０、光学補償板ホルダ１４０、パネル面有効エリア遮光板１５０、パネルカバー１６０、反射型光変調素子１４、パネルホルダ１７０、半田板金１８０、およびフレキシブルプリント基板１９０を備える。

反射型光変調素子１４は、フレキシブルプリント基板１９０が接続されて、パネルホルダ１７０に保持される。パネルホルダ１７０は、組み付け時に上下方向となる両端部に半田板金１８０を接続する。パネルホルダ１７０は、パネルカバー１６０を保持する。

パネルカバー１６０は、反射型光変調素子１４の外周を囲む枠体であり、枠体上面にパネル面有効エリア遮光板１５０、光学補償板ホルダ１４０を載置する。光学補償板ホルダ１４０は、光学補償板（光学補償素子）１３０を保持する。防塵ゴム１２０は、光学補償板１３０、光学補償板ホルダ１４０、パネル面有効エリア遮光板１５０、パネルカバー１６０、反射型光変調素子１４を囲む枠体である。防塵ゴム１２０は、ゴムを材質とする弾性体であり、底面をパネルホルダ１７０に当接し、遮光板１１０に蓋をされるように枠体上面で遮光板１１０と当接し、周囲環境から枠体内側への塵の侵入を防ぐ。遮光板１１０は、遮光板開口１１２を有する枠体であり、枠体は、ベース部１１６と遮光部１１４からなる。遮光部１１４は、ベース部１１６から一段立ち上がった位置にある。

次に、第１の実施形態の反射パネル２００の組み付け時の位置関係について図４を用いて説明する。図４は、第１の実施形態の光学装置の一部断面図である。
反射型偏光素子１２からの透過光は、遮光板（プリズム側遮光板）１１０により、その一部が遮光される。遮光板１１０は、反射型偏光素子１２からの透過光を遮光することで、温度上昇する。遮光板１１０の温度上昇は、遮光板１１０からの輻射熱を生じ、光学補償板１３０の基材温度を上昇させる。光学補償板１３０は、基材温度の上昇により、局所的な複屈折を誘起し、投影画像の品位を低下させる。たとえば、黒画面表示や、中間調での画像表示をおこなうときに、投影画像に輝度ムラを生じる。

そのため、遮光板１１０は、反射型偏光素子１２からの透過光をベース部１１６から立ち上がった遮光部１１４により遮光することで、遮光部１１４と光学補償板１３０との間隙を大きくしている。遮光板開口１１２の近傍にあって、遮光板１１０の中でも温度上昇の激しい遮光部１１４と光学補償板１３０との距離を大きくとることは、光学補償板１３０の温度上昇を抑制し、投影画像の品位低下の防止に貢献する。

また、遮光板１１０は、断熱材２４０を介して、後述するプリズム側ブラケット（プリズム側板金）２３０に装着される。これにより、遮光板１１０を含む反射パネル２００側の熱が断熱され、プリズム側ブラケット２３０、固定プレート２２０側への伝熱が抑制される。プリズム側ブラケット２３０、固定プレート２２０側への伝熱の抑制は、反射型液晶素子を構成するアッセンブリへの受熱を原因とするレジズレの低減に貢献する。

遮光板開口１１２を通過した反射型偏光素子１２からの透過光は、光学補償板１３０を透過して、パネル面有効エリア遮光板（パネル側遮光板）１５０により、その一部が遮光される。パネル面有効エリア遮光板１５０は、反射型光変調素子１４の近傍で反射型光変調素子１４への入射光を遮光し、反射型光変調素子１４への光の入射範囲をパネル面有効エリア遮光板開口１５２に制限する。

遮光板開口１１２は、パネル面有効エリア遮光板開口１５２より小さな開口であり、遮光部１１４は、パネル面有効エリア遮光板１５０の前段で反射型光変調素子１４に到達する不要光を抑制する。言い換えれば、遮光部１１４は、反射型光変調素子１４に到達する光を、遮光板開口１１２を通過する通過光に制限する。遮光板開口１１２による不要光の抑制は、反射型光変調素子１４、およびその近傍（たとえば、パネル面有効エリア遮光板１５０）の温度上昇を抑制する。

反射型光変調素子１４、およびその近傍の温度上昇の抑制は、反射型光変調素子１４を固定する接着剤の温度上昇を抑制し、接着剤の線膨張による反射型光変調素子１４の固定位置が変化することによるレジズレを低減する。

また、反射型光変調素子１４、およびその近傍の温度上昇の抑制は、反射パネル２００に要求される冷却能力を低減させる。要求される冷却能力の低減は、冷却ファンの駆動特性低減による静音性の向上や消費電力の低減、ヒートシンクの容量低下による反射パネル２００の容積低下などに貢献する。

また、遮光板開口１１２による不要光の抑制は、パネル面有効エリアの外、およびその周辺部品（たとえば、パネル面有効エリア遮光板１５０）への入射を低減し、不要光の反射、散乱を低減する。不要光の反射、散乱の低減は、光学系のコントラスト性能の向上に貢献する。

反射型光変調素子１４により変調された反射光（変調光）は、パネル面有効エリア遮光板開口１５２を通過した後、光学補償板１３０を透過して、遮光板開口１１２を通過する。このとき、遮光板開口１１２は、変調光の見切り板として、反射パネル２００からの出射光を制限する。この出射光の制限は、パネル面有効エリアの外にあったゴミや、透明部品の内部欠陥、キズなどが、パネル面有効エリアの外でありながらそのまま投影されることを防止し画質品位を向上させる。このとき、遮光板開口１１２のエッジ部分を迷光を生じさせない形状加工とすることで、画質品位は、さらなる向上を図ることができる。

次に、遮光板開口１１２が遮光する領域とパネル面有効エリア遮光板開口１５２が遮光する領域の関係について、図５を用いて説明する。図５は、第１の実施形態のパネル面有効エリア遮光板の正面から反射型光変調素子を臨んだ様子を示す図である。

パネル面有効エリア遮光板１５０は、反射型光変調素子１４の有効画素領域Ｒ１（パネル面有効エリア）に光が照射するようにその周囲を遮光する。有効画素領域Ｒ１は、矩形状をしており、パネル面有効エリア遮光板開口１５２は、有効画素領域Ｒ１に対して横方向に照明範囲余裕量Ｗ１、縦方向に照明範囲余裕量Ｗ２を設けた大きさの矩形形状で開口する。すなわち、パネル面有効エリア遮光板開口１５２は、反射型光変調素子１４の有効画素領域Ｒ１に所定の余裕領域を設けて開口する。

遮光板１１０は、有効画素領域Ｒ１に光が照射するようにその周囲の領域（遮光板遮光領域Ｒ２）を遮光する。遮光板遮光領域Ｒ２は、有効画素領域Ｒ１より大きく、パネル面有効エリア遮光板開口１５２より小さい矩形形状である。このように、遮光板遮光領域Ｒ２は、照明範囲余裕量の範囲となる大きさで設定される。

次に、遮光板１１０のプリズム側ブラケット（プリズム側板金）２３０への装着について図６を用いて説明する。図６は、第１の実施形態の光学装置への遮光板の取付状況を示す図である。

反射パネル２００のうち第２反射パネル２００ｂの色合成プリズム１５への取り付けは、固定プレート２２０ｂが支持するプリズム側ブラケット２３０に第２反射パネル２００ｂを装着しておこなう。このとき、第２反射パネル２００ｂの遮光板１１０は、断熱材２４０を介してプリズム側ブラケット２３０に装着される。断熱材２４０は、遮光部１１４と略同形状であって一回り大きな断熱材開口２４２を有する。

断熱材（断熱部材）２４０は、耐熱材（たとえば、ガラス繊維、セメント、マイカなど）を主原料とした硬質断熱板である。断熱材２４０の厚さは、ベース部１１６からの遮光部１１４の立ち上がり高さ以下であって、断熱材開口２４２に遮光部１１４を挿通して、ベース部１１６に当接する。これにより、遮光板１１０を含む反射パネル２００側の熱が断熱され、プリズム側ブラケット２３０、固定プレート２２０側への伝熱が抑制される。プリズム側ブラケット２３０、固定プレート２２０側への伝熱の抑制は、反射型液晶素子を構成するアッセンブリへの受熱を原因とするレジズレの低減に貢献する。

なお、反射パネル２００のうち第２反射パネル２００ｂの色合成プリズム１５への取り付けの場合について説明したが、第１反射パネル２００ａ、第３反射パネル２００ｃの取り付けの場合についても同様である。

次に、遮光板１１０、光学補償板１３０、反射型光変調素子１４、反射型偏光素子１２、および色合成プリズム１５の関係について図７を用いて説明する。図７は、第１の実施形態の遮光板の取付位置を説明するための模式図である。

遮光板１１０は、反射型光変調素子１４と略平行に備えられる。遮光板１１０は、断面が高さｈの段差を有する階段状である。遮光板１１０の段差は、遮光部１１４を反射型偏光素子１２に近接させ、光学補償板１３０から隔離する。段差の高さｈは、反射型偏光素子１２、色合成プリズム１５、および光路に干渉しない範囲で任意に設定できる。また、段差は、一段に限らず二段以上としてもよい。

この遮光板１１０の段差は、遮光板１１０の大気との接触面積を増大させ、遮光板１１０のより効率的な放熱を実現する。なお、遮光板１１０は、たとえば、アルミニウムとするなど放熱効率の高い材質を適宜選択可能である。また、遮光板１１０は、フィン構造を設けて、大気との接触面積をさらに増大させることもできる。

次に、第１の実施形態の変形例として、遮光板１１０の取付位置を変更した第２の実施形態を説明する。図８は、第２の実施形態の遮光板の取付位置を説明するための模式図である。

遮光板１１０は、光学補償板１３０と略平行に備えられる。遮光板１１０は、断面が高さｈの段差を有する階段状である。遮光板１１０の段差は、遮光部１１４を反射型偏光素子１２に近接させ、光学補償板１３０から隔離する。段差の高さｈは、反射型偏光素子１２、色合成プリズム１５、および光路に干渉しない範囲で任意に設定できる。また、段差は、一段に限らず二段以上としてもよい。

このようにした場合、段差の高さｈは、遮光板１１０のベース部１１６が反射型偏光素子１２から後退（隔離）するため、より大きな値を設定できる。この場合、段差の高さｈは、遮光部１１４の外周にわたって均一な高さではなく、色合成プリズム１５側で小さな値としてもよい。つまり、遮光板１１０の遮光部１１４は、反射型偏光素子１２との傾きが小さくなる方向で、ベース部１１４に対して傾けて設けられる。

次に、第１の実施形態の変形例として、光学補償板の取付角度を変更した第３の実施形態を図９を用いて説明する。図９は、第３の実施形態の反射型液晶プロジェクタの構成例を示す図である。なお、第１の実施形態と同じ構成部品は、同一符番を付して説明を省略する。

第３の実施形態は、第１の実施形態と異なり、光学補償素子１３ａが対となる反射型光変調素子１４に対して略平行に設けられる。光学補償素子１３ａは、色合成プリズム１５の各入射面に対応して３つが設けられ、それぞれ反射型光変調素子１４Ｒ、反射型光変調素子１４Ｇ、反射型光変調素子１４Ｂと対となる。

光学補償素子１３は、より好適な光学補償を得るため、対となる反射型光変調素子１４に対して略平行に設けられる。あるいは、光学補償素子１３は、十分な光学補償のもと、組み付け容易性など、その他の理由によって略平行に設けられる。

次に、遮光板１１０、光学補償板（光学補償素子）、反射型光変調素子１４、反射型偏光素子１２、および色合成プリズム１５の関係について図１０を用いて説明する。図１０は、第３の実施形態の遮光板の取付位置を説明するための模式図である。

遮光板１１０は、光学補償板１３０ａ、反射型光変調素子１４と略平行に備えられる。遮光板１１０は、断面が高さｈの段差を有する階段状である。遮光板１１０の段差は、遮光部１１４を反射型偏光素子１２に近接させ、光学補償板１３０から隔離する。段差の高さｈは、反射型偏光素子１２、色合成プリズム１５、および光路に干渉しない範囲で任意に設定できる。また、段差は、一段に限らず二段以上としてもよい。

次に、遮光板に代えて遮光シャッタを備える第４の実施形態を図１１から図１５を用いて説明する。図１１は、第４の実施形態の遮光シャッタを示す図である。図１２は、第４の実施形態の遮光シャッタが開状態の遮光板ホルダ、断熱材の斜視図である。図１３は、第４の実施形態の遮光シャッタが開状態の遮光板ホルダを正面から臨んだ様子を示す図である。図１４は、第４の実施形態の遮光シャッタが閉状態の遮光板ホルダ、断熱材の斜視図である。図１５は、第４の実施形態の遮光シャッタが閉状態の遮光板ホルダを正面から臨んだ様子を示す図である。なお、第１の実施形態と同じ構成部品は、同一符番を付して説明を省略する。

遮光シャッタ３００、遮光シャッタ３０１は、それぞれＬ字形状をした板状部材であり、遮光板ホルダ３１０に保持されて、開口領域可変機構を構成する。遮光シャッタ３００、遮光シャッタ３０１は、図１１中の矢印方向に摺動し、遮光シャッタ３００、遮光シャッタ３０１が遮蔽部開口の大きさを可変する。

遮光シャッタ３００、遮光シャッタ３０１は、開状態（図１２、図１３参照）と、閉状態（図１４、図１５参照）を切替可能である。このとき、遮光シャッタ３００、遮光シャッタ３０１は、同期して可動し、可動範囲の任意の位置で停止することができる。

これにより、フライアイレンズ群の間に遮光板を設置しておこなうことがあった光量調整を、遮光シャッタ３００、遮光シャッタ３０１がおこなうことができる。遮光シャッタ３００、遮光シャッタ３０１による遮光は、フライアイレンズ群の間に遮光板を設置しておこなう場合よりも、熱影響が低下するため、たとえば、遮光シャッタ開閉制御機構を設けた場合に、その機械寿命を改善する。

また、このような遮光シャッタは、大画素数の反射型光変調素子１４で画素数の少ない表示をおこなう場合に、有効画素領域Ｒ１（パネル面有効エリア）を縮小設定（たとえば、１０２４×７６８を６４０×４８０とする）する。遮光シャッタは、表示に用いない不要部分（画素領域）を遮光する。これにより、遮光シャッタの可変制御は、画素数の少ない表示をおこなう場合に、光学補償板１３０の温度上昇を一層抑制し、輝度ムラ等の投影画像の品位低下を防止する。また、遮光シャッタの可変制御は、反射型光変調素子１４の温度上昇を一層抑制し、レジズレ等の投影画像の品位低下を防止する。

なお、遮光シャッタは、Ｌ字形状に限らず、任意の形状とすることができる。また、遮光シャッタは、２枚の板状部材に限らず複数枚（たとえば、４枚など）を備えるようにしてもよい。

なお、遮光シャッタ３００、遮光シャッタ３０１は、手動で開口の大きさを調整可能としてもよいし、遮光シャッタ可動用アクチュエータ（たとえば、駆動用モータ、駆動用ソレノイド）を備えて開閉制御可能に構成してもよい。

また、遮光シャッタは、開口状態と完全遮光状態とを切り替えるようにしてもよい。このような遮光シャッタは、黒表示をおこないたいときに完全遮光し、高品位な黒表示を容易におこなうことができる。ここで、完全遮光状態は、遮光シャッタの開口部をなくして遮光シャッタを通過する通過光を０に制限した状態である。

なお、遮光シャッタに代えて、遮蔽部開口の大きさの異なる複数の遮光板を切り替えるようにしてもよい。また、１枚の遮光板に大きさの異なる複数の遮蔽部開口を設けて、遮蔽部開口を切り替えるようにしてもよい。また、遮光シャッタは、遮光板ホルダ３１０から立ち上がる板状部材としてもよく、遮光シャッタの傾き（立ち上がり角度）を可変にすることによって、遮蔽部開口の大きさを可変としてもよい。

なお、遮光シャッタは、フライアイレンズ群の間に設ける遮光板と併用するようにしてもよい。この場合、光量と画素数の組合せに応じたより好適な遮光をおこなうことができる。

なお、上述の実施の形態は、実施の形態の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えることができる。
さらに、上述の実施の形態は、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではない。

１……投影装置、２……光源、３……リフレクタ、４、５……フライアイレンズ、６……偏光ビームスプリッタ、７……コンデンサーレンズ、８、９……ダイクロイックミラー、１０……ミラー、１１……フィールドレンズ、１２……反射型偏光素子、１３……光学補償素子、１４、１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ……反射型光変調素子、１５……色合成プリズム、１６……投影レンズ、１００……光学装置、１１０……遮光板、１１２……遮光板開口、１１４……遮光部、１１６……ベース部、１２０……防塵ゴム、１３０……光学補償板、１４０……光学補償板ホルダ、１５０……パネル面有効エリア遮光板、１５２……パネル面有効エリア遮光板開口、１６０……パネルカバー、１７０……パネルホルダ、１８０……半田板金、１９０……フレキシブルプリント基板、２００、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ……反射パネル、２２０、２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ……固定プレート、２３０……プリズム側ブラケット、２４０……断熱材、２４２……断熱材開口、３００、３０１……遮光シャッタ、３１０……遮光板ホルダ

Claims (8)

1. 複数の入射面からの入射光を合成出力する光合成プリズムと、
   光学補償素子と反射型光変調素子とを含む光変調ユニットと、
   反射型偏光素子と前記光変調ユニットを前記入射面の１つに対応させて前記光合成プリズムに固定する固定部材と、
   を備え、
   前記光変調ユニットは、
   前記光変調ユニットへの入射光を遮光して、前記光学補償素子と前記反射型光変調素子への照射光を開口部の通過光に制限する遮光部材と、
   前記遮光部材と前記固定部材とに当接する断熱部材と、
   を備える光学装置。
2. 前記遮光部材は、
   前記断熱部材と当接する断熱部材当接部と、
   前記開口を有する遮光部と、を備え、
   前記遮光部と前記断熱部材当接部は、所定高さの段差を有する請求項１記載の光学装置。
3. 前記段差の高さは、前記断熱部材の厚さより大きい請求項２記載の光学装置。
4. 前記遮光部材は、前記開口部を通過光の制限量の異なる第１状態と第２状態とに切替可能である請求項１記載の光学装置。
5. 前記遮光部材は、表示に用いる画素数の大きさにもとづいて、前記第１状態と前記第２状態とを切り替える請求項４記載の光学装置。
6. 前記第１状態と前記第２状態のうち、いずれか一方は、通過光を０に制限する請求項４記載の光学装置。
7. 前記光変調ユニットは、
   前記光学補償素子に近接した位置で、前記反射型光変調素子への照射光を第２開口部の通過光に制限する第２遮光部材を備え、
   前記第２開口部は、前記反射型光変調素子の有効画素領域に所定の余裕領域を設けて、前記反射型光変調素子への照射光を制限し、
   前記開口部は、前記第２遮光部材より前記余裕領域を小さくして、前記反射型光変調素子への照射光を制限する請求項１乃至６のいずれか１つに記載の光学装置。
8. 光源と、
   前記光源からの出射光を、波長帯域にしたがい分離して変調し、変調光を合成して出射する光学装置と、
   前記光学装置からの出射光を投影出力する投影手段と、
   を備え、
   前記光学装置は、
   複数の入射面からの入射光を合成出力する光合成プリズムと、
   光学補償素子と反射型光変調素子とを含む光変調ユニットと、
   反射型偏光素子と前記光変調ユニットを前記入射面の１つに対応させて前記光合成プリズムに固定する固定部材と、
   を備え、
   前記光変調ユニットは、
   前記光変調ユニットへの入射光を遮光して、前記光学補償素子と前記反射型光変調素子への照射光を開口部の通過光に制限する遮光部材と、
   前記遮光部材と前記固定部材とに当接する断熱部材と、
   を備える投影装置。

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