종래에, 광원으로부터 사출된 광속을 소정 위치에서 결상시키는 조명 광학 장치와, 조명 광학 장치로부터 사출된 광속을 적색, 녹색, 청색의 3개의 색광으로 분리하는 색분리 광학 장치와, 분리된 각 색광을 화상 정보에 따라 변조하는 3개의 광변조 장치와, 변조된 각 색광을 합성해서 광학 상을 형성하는 색합성 광학 장치와, 형성한 광학 상을 확대 투사하는 투사 광학 장치를 구비한 프로젝터가 공지되어 있다.
조명 광학 장치로서는, 광원으로부터 사출된 광속의 강도 분포를 균일화하기 위해서, 이하의 구성(인티그레이터 조명계)이 채용되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
즉, 특허문헌 1에 기재의 조명 광학 장치는, 제 1 렌즈 어레이 및 제 2 렌즈 어레이와, 중첩 렌즈를 구비하고 있다. 광원으로부터 사출된 광속은 제 1 렌즈 어레이에 구비된 복수의 소형 렌즈에 의해 복수의 부분 광속으로 분할된다. 복수의 부분 광속은 제 1 렌즈 어레이의 복수의 소형 렌즈에 대응하는 복수의 소형 렌즈를 구비하는 제 2 렌즈 어레이를 통과한 후에, 중첩 렌즈에 의해 광변조 장치의 화상 형성 영역상에서 중첩된다. 이와 같이, 광원으로부터 사출된 광속을 복수의 부분 광속으로 분할하고, 각 부분 광속을 광변조 장치의 화상 형성 영역상에서 중첩시키는 것에 의해, 광변조 장치를 조사하는 광의 강도 분포를 거의 균일하게 할 수 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제 2003-195135 호 공보(도 2)
일반적인 광학 렌즈(optical lens)는 파장(색)에 의해 굴절율이 상이한 것이다. 따라서, 특허문헌 1에 기재의 프로젝터에 있어서, 중첩 렌즈를 통과한 각 색광은 각 결상 위치가 각각 다른 위치에 형성되는 것으로 생각된다.
예를 들면, 특허문헌 1에 기재의 프로젝터에서는, 중첩 렌즈로부터 각 광변조 장치에 이르는 3개의 색광의 광로중 청색광의 광로와 녹색광의 광로의 각 광로의 기하학적 길이가 대략 동일하게 설정되고 있다. 또한, 광학 렌즈에 있어서, 청색의 굴절율은 녹색의 굴절율보다도 크다.
이 때문에, 중첩 렌즈를 통과한 청색광 및 녹색광은 청색광의 중첩 결상 위치가 녹색광의 중첩 결상 위치보다도 짧게 된다. 이 때문에, 각 광변조 장치를 조명하는 청색광의 조도가 균일한 조명 영역 녹색광의 조도가 균일한 조명 영역에서도 작게 된다.
따라서, 청색광의 조명 영역이 광변조 장치의 화상 형성 영역에 대략 일치하도록 중첩 렌즈의 광학 설계, 또는 광변조 장치 등의 광학 부품의 배치 조정을 실 시할 필요가 있다. 그리고, 이와 같이 광학 설계 또는 배치 조정했을 경우에는, 청색광의 조명 영역을 광변조 장치의 화상 형성 영역에 대략 일치시킬 수 있지만, 녹색광의 조명 영역은 광변조 장치의 화상 형성 영역에서도 커진다. 즉, 녹색광의 조명 영역에 있어서, 청색광의 조명 영역과의 차분만큼 광변조 장치에서 이용되지 않는 비이용 광영역이 커져 버린다. 즉, 색합성 광학 장치에서 각 색광을 합성했을 때의 광학 상의 밝음이 감소해 버린다.
본 발명의 목적은 광원으로부터 사출된 광속의 이용 효율의 향상을 도모할 수 있는 프로젝터를 제공하는 것이다.
발명의 요약
본 발명의 프로젝터는, 인티그레이터 조명계를 갖고 조명 광속을 사출하는 조명 광학 장치와, 상기 조명 광학 장치로부터 사출된 광속을 제 1, 제 2 및 제 3 색광으로 분리하는 색분리 광학 장치와, 상기 색분리 광학 장치에 의해 분리된 상기 제 1 내지 제 3 색광을 화상 정보에 따라 변조하는 제 1, 제 2 및 제 3 광변조 장치와, 상기 제 1 내지 제 3 광변조 장치에 의해 변조된 각 색광을 합성해서 광학 상을 형성하는 색합성 광학 장치와, 상기 색합성 광학 장치에 의해 형성된 광학 상을 확대 투사하는 투사 광학 장치를 구비한 프로젝터로서, 상기 조명 광학 장치로부터 상기 제 1 광변조 장치까지의 광로의 기하학적 길이와, 상기 조명 광학 장치로부터 상기 제 2 광변조 장치까지의 광로의 기하학적 길이가 동일하게 설정되고, 상기 제 1 색광과 상기 제 2 색광이 분리되고 나서 상기 제 1 광변조 장치까지의 제 1 색광의 광로와, 상기 제 1 색광과 상기 제 2 색광이 분리되고 나서 상기 제 2 광변조 장치까지의 제 2 색광의 광로중 적어도 어느 하나의 광로중에 색수차 보정 광학 소자가 설치되고, 상기 색수차 보정 광학 소자는, 상기 제 1 광변조 장치에서의 제 1 조명 영역의 크기와 상기 제 2 광변조 장치에서의 제 2 조명 영역의 크기의 차이가 최소가 되도록, 상기 제 1 색광과 상기 제 2 색광에 관한 색수차를 보정하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 조명 광학 장치로서는, 예컨대 중첩 렌즈를 포함하는 구성의 것 외에, 제 1 렌즈 어레이 및 제 2 렌즈 어레이로 구성하고, 제 2 렌즈 어레이에 중첩 렌즈의 기능을 부가한 구성을 채용해도 좋다.
또한, 인티그레이터 조명계로서는 제 1 렌즈 어레이, 제 2 렌즈 어레이, 중첩 렌즈의 구성의 것 외에, 예컨대 기둥형상의 유리 로드나, 중공의 유리 로드 등을 이용한 인티그레이터 로드와 릴레이 렌즈를 구비한 구성을 채용해도 좋다.
본 발명에서는, 제 1 색광의 광로와 제 2 색광의 광로의 기하학적 길이가 동일하게 설정되고, 이들 제 1 색광의 광로 및 제 2 색광의 광로중 적어도 어느 하나의 광로중에 색수차 보정 광학 소자가 배설되어 있다. 그리고, 색수차 보정 광학 소자에 의해, 예컨대 조명 광학 장치에 의한 제 1 색광 및 제 2 색광중 적어도 어느 하나에 색광의 결상 위치를 변경해서 조명 광학 장치로부터 제 1 및 제 2 색광의 각 결상 위치까지의 광학적 길이를 대략 일치시키는 것으로, 제 1 광변조 장치를 조명하는 제 1 색광의 조도가 균일한 조명 영역(이하, 제 1 조명 영역으로 기재한다)의 크기와, 제 2 광변조 장치를 조명하는 제 2 색광의 조도가 균일한 조명 영역(이하, 제 2 조명 영역으로 기재한다)의 크기와의 차이를 최소로 할 수 있다. 이 때문에, 제 1 색광 및 제 2 색광의 각 조명 마진량의 차이를 최소로 설정할 수 있고, 광변조 장치에서 이용되지 않는 비이용 광영역을 저감시킬 수 있다. 따라서, 종래의 색수차 보정 광학 소자를 설치하지 않는 구성과 비교하여, 광원으로부터 사출된 광속의 이용 효율의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 광의 이용 효율의 향상을 도모할 수 있으므로, 투사 광학 장치에서 확대 투사되는 광학 상을 보다 선명하게 투영할 수 있다.
본 발명의 프로젝터에서는, 상기 제 2 색광의 파장 영역은 상기 제 1 색광의 파장 영역보다도 단파장측의 파장 영역이며, 상기 색수차 보정 광학 소자는, 상기 제 2 색광의 광로중에만 설치되고, 오목 렌즈 또는 볼록면 거울로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 제 1 색광에 대하여 단파장측의 파장 영역을 갖는 제 2 색광의 광로중에 오목 렌즈 또는 볼록면 거울을 배설하는 것만으로, 예컨대 조명 광학 장치에 의한 제 2 색광의 결상 위치를 광로 후단측으로 변경해서 조명 광학 장치로부터 제 1 및 제 2 색광의 각 결상 위치까지의 광학적 길이를 대략 일치시킬 수 있다. 이 때문에, 제 1 조명 영역의 크기와 제 2 조명 영역의 크기와의 차이를 최소로 설정할 수 있다. 예를 들면, 색수차 보정 광학 소자로서 오목 렌즈를 채용했을 경우에는, 종래의 구성에 있어서 오목 렌즈를 추가하는 것만으로, 본 발명의 목적을 달성할 수 있고, 종래의 광학계를 구성하는 부재의 설계 변경을 실시할 필요가 없다. 또한, 예컨대 색수차 보정 광학 소자로서 볼록면 거울을 채용했을 경우에는, 종래의 구성에 있어서 제 2 색광을 제 2 광변조 장치로 유도하는 반사 미 러를 볼록면 거울로 변경하면, 본 발명의 목적을 달성할 수 있고, 종래의 광학계에 별도 부재를 추가하는 일이 없고, 프로젝터의 소형화 및 경량화를 저해하는 일이 없다.
본 발명의 프로젝터에서는, 상기 제 2 색광의 파장 영역은 상기 제 1 색광의 파장 영역보다도 단파장측의 파장 영역이며, 상기 제 1 내지 제 3 광변조 장치의 광로 전단측에는 각각 제 1, 제 2 및 제 3 집광 렌즈가 설치되고, 상기 색수차 보정 광학 소자는 상기 제 2 집광 렌즈로 구성되고, 상기 제 2 집광 렌즈의 렌즈면의 곡률반경은 상기 제 1 집광 렌즈의 렌즈면의 곡률반경보다도 크게 되도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 각 광변조 장치의 광로 전단에 각각 배설되는 각 집광 렌즈중, 제 1 색광에 대하여 단파장측의 파장 영역을 갖는 제 2 색광의 광로중에 배설되는 제 2 집광 렌즈의 렌즈면의 곡률반경을, 제 1 색광의 광로중에 배설되는 제 1 집광 렌즈의 렌즈면의 곡률반경보다도 크게 되도록 형성하는 것만으로, 예컨대 조명 광학 장치에 의한 제 2 색광의 결상 위치를 광로 후단측으로 변경하거나 조명 광학 장치에 의한 제 1 색광의 결상 위치를 광로 전단측으로 변경해서 조명 광학 장치로부터 제 1 및 제 2 색광의 각 결상 위치까지의 광학적 길이를 대략 일치시키는 것이 가능하다. 이 때문에, 제 1 조명 영역의 크기와 제 2 조명 영역의 크기와의 차를 최소로 설정할 수 있다. 따라서, 종래의 구성에 있어서 각 광변조 장치의 광로 전단에 각각 배설되는 각 집광 렌즈의 형상을 변경하는 것만으로 본 발명의 목적을 달성할 수 있고, 종래의 광학계에 별도 부재를 추가하는 일이 없고, 프로젝 터의 소형화 및 경량화를 저해하는 일이 없다.
본 발명의 프로젝터에서는, 상기 제 2 색광의 파장 영역은 상기 제 1 색광의 파장 영역보다도 단파장측의 파장 영역이며, 상기 제 1 내지 제 3 광변조 장치의 광로 전단측에는 각각 제 1, 제 2 및 제 3 집광 렌즈가 설치되고, 상기 색수차 보정 광학 소자는, 상기 제 1 색광의 광로중에 있어서 상기 제 1 집광 렌즈보다 광로 전단측에 설치된 제 1 볼록 렌즈와, 상기 제 2 색광의 광로중에 있어서 상기 제 2 집광 렌즈의 광로 전단측에 설치된 제 2 볼록 렌즈를 구비하고, 상기 제 2 볼록 렌즈의 렌즈면의 곡률반경은 상기 제 1 볼록 렌즈의 렌즈면의 곡률반경보다도 크게 되도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 제 1 및 제 2 집광 렌즈의 광로 전단에 각각 제 1 및 제 2 볼록 렌즈를 배설하고, 제 1 색광에 대하여 단파장측의 파장 영역을 갖는 제 2 색광의 광로중에 배설되는 제 2 볼록 렌즈의 렌즈면의 곡률반경을 제 1 볼록 렌즈의 렌즈면의 곡률반경보다도 크게 되도록 형성하는 것만으로, 예컨대 조명 광학 장치에 의한 제 1 및 제 2 색광의 결상 위치를 각각 광로 전단측으로 변경해서 조명 광학 장치로부터 제 1 및 제 2 색광의 각 결상 위치까지의 광학적 길이를 대략 일치시킬 수 있다. 이 때문에, 제 1 조명 영역의 크기와 제 2 조명 영역의 크기와의 차이를 최소로 설정할 수 있다. 따라서, 종래의 구성에 있어서 제 1 및 제 2 볼록 렌즈를 추가하는 것만으로, 본 발명의 목적을 달성할 수 있고, 종래의 광학계를 구성하는 부재의 설계 변경을 실시할 필요가 없다.
본 발명의 프로젝터에서는, 상기 제 2 색광의 파장 영역은 상기 제 1 색광의 파장 영역보다도 장파장측의 파장 영역이며, 상기 색수차 보정 광학 소자는, 상기 제 2 색광의 광로중에만 설치되고, 볼록 렌즈 또는 오목면 거울로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 제 1 색광에 대하여 장파장측의 파장 영역을 갖는 제 2 색광의 광로중에 볼록 렌즈 또는 오목면 거울을 배설하는 것만으로, 예컨대 조명 광학 장치에 의한 제 2 색광의 결상 위치를 광로 전단측으로 변경해서 조명 광학 장치로부터 제 1 및 제 2 색광의 각 결상 위치까지의 광학적 길이를 대략 일치시킬 수 있다. 이 때문에, 제 1 조명 영역의 크기와 제 2 조명 영역의 크기와의 차이를 최소로 설정할 수 있다. 예를 들면, 색수차 보정 광학 소자로서 볼록 렌즈를 채용했을 경우에는, 종래의 구성에 있어서 볼록 렌즈를 추가하는 것만으로, 본 발명의 목적을 달성할 수 있고, 종래의 광학계를 구성하는 부재의 설계 변경을 실시할 필요가 없다. 또한, 예컨대 색수차 보정 광학 소자로서 오목면 거울을 채용했을 경우에는, 종래의 구성에 있어서 제 2 색광을 제 2 광변조 장치로 유도하는 반사 미러를 오목면 거울로 변경하면, 본 발명의 목적을 달성할 수 있고, 종래의 광학계에 별도 부재를 추가하는 일이 없고, 프로젝터의 소형화 및 경량화를 저해하는 일이 없다.
본 발명의 프로젝터는, 인티그레이터 조명계를 갖고 조명 광속을 사출하는 조명 광학 장치와, 상기 조명 광학 장치로부터 사출된 광속을 제 1, 제 2 및 제 3 색광으로 분리하는 색분리 광학 장치와, 상기 색분리 광학 장치에 의해 분리된 상기 제 1 내지 제 3 색광을 화상 정보에 따라 변조하는 제 1, 제 2 및 제 3 광변조 장치와, 상기 제 1 내지 제 3 광변조 장치에 의해 변조된 각 색광을 합성해서 광학 상을 형성하는 색합성 광학 장치와, 상기 색합성 광학 장치에 의해 형성된 광학 상을 확대 투사하는 투사 광학 장치를 구비한 프로젝터로서, 상기 조명 광학 장치 로부터 상기 제 1 내지 제 3 광변조 장치까지의 각 광로의 기하학적 길이가 동일하게 설정되고, 상기 제 1 색광만으로 분리되고 나서 상기 제 1 광변조 장치까지의 상기 제 1 색광의 광로와, 상기 제 2 색광만으로 분리되고 나서 상기 제 2 광변조 장치까지의 상기 제 2 색광의 광로와, 상기 제 3 색광만으로 분리되고 나서 상기 제 3 광변조 장치까지의 상기 제 3 색광의 광로중 적어도 어느 하나의 광로중에 색수차 보정 광학 소자가 설치되고, 상기 색수차 보정 광학 소자는, 상기 제 1 내지 제 3 광변조 장치로의 각각의 조명 영역의 크기의 차이가 최소가 되도록, 상기 제 1 내지 제 3 색광중 적어도 2개의 색광에 관한 색수차를 보정하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 조명 광학 장치로서는, 예컨대 중첩 렌즈를 포함하는 구성의 것 외에, 제 1 렌즈 어레이 및 제 2 렌즈 어레이로 구성하고, 제 2 렌즈 어레이에 중첩 렌즈의 기능을 부가한 구성을 채용해도 좋다.
또한, 인티그레이터 조명계로서는, 제 1 렌즈 어레이, 제 2 렌즈 어레이, 중첩 렌즈의 구성의 것 외에, 예컨대 기둥형상의 유리 로드나, 중공의 유리 로드 등을 이용한 인티그레이터 로드와 릴레이 렌즈를 구비한 구성을 채용해도 좋다.
본 발명에서는, 조명 광학 장치로부터 각 광변조 장치까지의 각 광로의 기하학적 길이가 동일하게 설정되고, 제 1, 제 2 및 제 3 색광의 각 광로중 적어도 어 느 하나의 광로중에 색수차 보정 광학 소자가 배설되어 있다. 그리고, 색수차 보정 광학 소자에 의해, 예컨대 조명 광학 장치에 의한 제 1, 제 2 및 제 3 색광중 적어도 어느 하나의 색광의 결상 위치를 변경해서 조명 광학 장치로부터 제 1, 제 2 및 제 3 색광중 적어도 2개의 색광의 각 결상 위치까지의 광학적 길이를 대략 일치시키는 것에 의해, 각 광변조 장치를 조명하는 제 1, 제 2 및 제 3 색광중 적어도 2개의 색광의 조도가 균일한 각 조명 영역의 크기의 차이를 최소로 할 수 있다. 이 때문에, 상기 적어도 2개의 색광의 각 조명 마진량의 차이를 최소로 설정할 수 있고, 광변조 장치에서 이용되지 않는 비이용 광영역을 저감시킬 수 있다. 따라서, 종래의 색수차 보정 광학 소자를 설치하지 않는 구성과 비교하여, 광원으로부터 사출된 광속의 이용 효율의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 광의 이용 효율의 향상을 도모할 수 있으므로, 투사 광학 장치에서 확대 투사되는 광학 상을 보다 선명하게 투영할 수 있다.
본 발명의 프로젝터에서는, 상기 제 1 색광의 파장 영역은 상기 제 2 색광의 파장 영역 및 상기 제 3 색광의 파장 영역보다도 장파장측의 파장 영역이며, 상기 색수차 보정 광학 소자는, 상기 제 2 색광의 광로 및 상기 제 3 색광의 광로중 적어도 어느 하나의 광로중에 설치되고, 오목 렌즈 또는 볼록면 거울로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 제 1 색광에 대하여 단파장측의 파장 영역을 갖는 제 2 색광의 광로 및 제 3 색광의 광로중 적어도 어느 하나의 광로중에 오목 렌즈 또는 볼록면 거울을 배설하는 것만으로, 예컨대 조명 광학 장치에 의한 제 2 및 제 3 색 광중 적어도 어느 하나의 색광의 결상 위치를 광로 후단측으로 변경해서 조명 광학 장치로부터 제 1, 제 2 및 제 3 색광중 적어도 2개의 색광의 각 결상 위치까지의 광학적 길이를 대략 일치시킬 수 있다. 이 때문에, 각 광변조 장치를 조명하는 제 1, 제 2 및 제 3 색광중 적어도 2개의 색광의 조도가 균일한 각 조명 영역의 크기의 차이를 최소로 할 수 있다. 예를 들면, 색수차 보정 광학 소자로서 오목 렌즈를 채용했을 경우에는, 종래의 구성에 있어서 오목 렌즈를 추가하는 것만으로, 본 발명의 목적을 달성할 수 있고, 종래의 광학계를 구성하는 부재의 설계 변경을 실시할 필요가 없다. 또한, 예컨대 색수차 보정 광학 소자로서 볼록면 거울을 채용했을 경우에는, 종래의 구성에 있어서 제 2 및 제 3 색광중 적어도 어느 하나의 색광을 광변조 장치로 유도하는 반사 미러를 볼록면 거울로 변경하면, 본 발명의 목적을 달성할 수 있고, 종래의 광학계에 별도 부재를 추가하는 일이 없고, 프로젝터의 소형화 및 경량화를 저해하는 일이 없다.
본 발명의 프로젝터에서는, 상기 제 1 색광의 파장 영역은 상기 제 2 색광의 파장 영역 및 상기 제 3 색광의 파장 영역보다도 단파장측의 파장 영역이며, 상기 색수차 보정 광학 소자는, 상기 제 2 색광의 광로 및 상기 제 3 색광의 광로중 적어도 어느 하나의 광로중에 설치되고, 볼록 렌즈 또는 오목면 거울로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 제 1 색광에 대하여 장파장측의 파장 영역을 갖는 제 2 색광의 광로 및 제 3 색광의 광로중 적어도 어느 하나의 광로중에 볼록 렌즈 또는 오목면 거울을 배설하는 것만으로, 예컨대 조명 광학 장치에 의한 제 2 및 제 3 색 광중 적어도 어느 하나의 색광의 결상 위치를 광로 전단측으로 변경해서 조명 광학 장치로부터 제 1, 제 2 및 제 3 색광중 적어도 2개의 색광의 각 결상 위치까지의 광학적 길이를 대략 일치시킬 수 있다. 이 때문에, 각 광변조 장치를 조명하는 제 1, 제 2 및 제 3 색광중 적어도 2개의 색광의 조도가 균일한 각 조명 영역의 크기의 차이를 최소로 할 수 있다. 예를 들면, 색수차 보정 광학 소자로서 볼록 렌즈를 채용했을 경우에는, 종래의 구성에 있어서 볼록 렌즈를 추가하는 것만으로, 본 발명의 목적을 달성할 수 있고, 종래의 광학계를 구성하는 부재의 설계 변경을 실시할 필요가 없다. 또한, 예컨대 색수차 보정 광학 소자로서 오목면 거울을 채용했을 경우에는, 종래의 구성에 있어서 제 2 및 제 3 색광중 적어도 어느 하나의 색광을 광변조 장치로 유도하는 반사 미러를 오목면 거울로 변경하면, 본 발명의 목적을 달성할 수 있고, 종래의 광학계에 별도 부재를 추가하는 일이 없고, 프로젝터의 소형화 및 경량화를 저해하는 일이 없다.
본 발명의 프로젝터에서는, 상기 제 2 색광의 파장 영역은 상기 제 1 색광의 파장 영역보다도 단파장측의 파장 영역이며, 상기 제 3 색광의 파장 영역은 상기 제 1 색광의 파장 영역보다도 장파장측의 파장 영역이며, 상기 색수차 보정 광학 소자는, 상기 제 2 색광의 광로 및 상기 제 3 색광의 광로중 적어도 어느 하나의 광로중에 설치되고, 상기 제 2 색광의 광로중에 설치되는 상기 색수차 보정 광학 소자는 오목 렌즈 또는 볼록면 거울로 구성되고, 상기 제 3 색광의 광로중에 설치되는 상기 색수차 보정 광학 소자는 볼록 렌즈 또는 오목면 거울로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 제 1 색광에 대하여 단파장측의 파장 영역을 갖는 제 2 색광의 광로중에 오목 렌즈 또는 볼록면 거울을 배설하거나, 제 1 색광에 대하여 장파장측의 파장 영역을 갖는 제 3 색광의 광로중에 볼록 렌즈 또는 오목면 거울을 배설하거나 하는 것만으로, 예컨대 조명 광학 장치로부터 제 1, 제 2 및 제 3 색광중 적어도 2개의 색광의 각 결상 위치까지의 광학적 길이를 대략 일치시킬 수 있다. 이 때문에, 각 광변조 장치를 조명하는 제 1, 제 2 및 제 3 색광중 적어도 2개의 색광의 조도가 균일한 각 조명 영역의 크기의 차이를 최소로 할 수 있다. 예를 들면, 색수차 보정 광학 소자로서 오목 렌즈나 볼록 렌즈를 채용했을 경우에는, 종래의 구성에 있어서 오목 렌즈나 볼록 렌즈를 추가하는 것만으로, 본 발명의 목적을 달성할 수 있고, 종래의 광학계를 구성하는 부재의 설계 변경을 실시할 필요가 없다. 또한, 예컨대 색수차 보정 광학 소자로서 볼록면 거울이나 오목면 거울을 채용했을 경우에는, 종래의 구성에 있어서 제 2 및 제 3 색광중 적어도 어느 하나의 색광을 광변조 장치로 유도하는 반사 미러를 볼록면 거울이나 오목면 거울로 변경하면, 본 발명의 목적을 달성할 수 있고, 종래의 광학계에 별도 부재를 추가하는 일이 없고, 프로젝터의 소형화 및 경량화를 저해하는 일이 없다.
본 발명의 프로젝터에서는, 상기 제 1 색광의 파장 영역은 상기 제 2 색광의 파장 영역 및 상기 제 3 색광의 파장 영역보다도 장파장측의 파장 영역이며, 상기 제 1 내지 제 3 광변조 장치의 광로 전단측에는 각각 제 1, 제 2 및 제 3 집광 렌즈가 설치되고, 상기 색수차 보정 광학 소자는 상기 제 2 집광 렌즈 및 상기 제 3 집광 렌즈중 적어도 어느 하나의 집광 렌즈로 구성되고, 상기 색수차 보정 광학 소 자를 구성하는 집광 렌즈의 렌즈면의 곡률반경은 상기 제 1 집광 렌즈의 렌즈면의 곡률반경보다도 크게 되도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 각 광변조 장치의 광로 전단에 각각 배설되는 각 집광 렌즈중 제 1 색광에 대하여 단파장측의 파장 영역을 갖는 제 2 색광의 광로 및 제 3 색광의 광로중 적어도 어느 하나의 광로중에 배설되는 집광 렌즈의 렌즈면의 곡률반경을 제 1 색광의 광로중에 배설되는 제 1 집광 렌즈의 렌즈면의 곡률반경보다도 크게 되도록 형성하는 것만으로, 예컨대 조명 광학 장치에 의한 제 2 및 제 3 색광중 적어도 어느 하나의 색광의 결상 위치를 광로 후단측으로 변경하거나 조명 광학 장치에 의한 제 1 색광의 결상 위치를 광로 전단측으로 변경해서 조명 광학 장치로부터 제 1, 제 2 및 제 3 색광중 적어도 2개의 색광의 각 결상 위치까지의 광학적 길이를 대략 일치시킬 수 있다. 이 때문에, 각 광변조 장치를 조명하는 제 1, 제 2 및 제 3 색광중 적어도 2개의 색광의 조도가 균일한 각 조명 영역의 크기의 차이를 최소로 할 수 있다. 따라서, 종래의 구성에 있어서 각 광변조 장치의 광로 전단에 각각 배설되는 각 집광 렌즈의 형상을 변경하는 것만으로 본 발명의 목적을 달성할 수 있고, 종래의 광학계에 별도 부재를 추가하는 일이 없고, 프로젝터의 소형화 및 경량화를 저해하는 일이 없다.
본 발명의 프로젝터에서는, 상기 제 1 색광의 파장 영역은 상기 제 2 색광의 파장 영역 및 상기 제 3 색광의 파장 영역보다도 단파장측의 파장 영역이며, 상기 제 1 내지 제 3 광변조 장치의 광로 전단측에는 각각 제 1, 제 2 및 제 3 집광 렌즈가 설치되고, 상기 색수차 보정 광학 소자는 상기 제 2 집광 렌즈 및 상기 제 3 집광 렌즈중 적어도 어느 하나의 집광 렌즈로 구성되고, 상기 색수차 보정 광학 소자를 구성하는 집광 렌즈의 렌즈면의 곡률반경은 상기 제 1 집광 렌즈의 렌즈면의 곡률반경보다도 작게 되도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 각 광변조 장치의 광로 전단에 각각 배설되는 각 집광 렌즈중, 제 1 색광에 대하여 장파장측의 파장 영역을 갖는 제 2 색광의 광로 및 제 3 색광의 광로중 적어도 어느 하나의 광로중에 배설되는 집광 렌즈의 렌즈면의 곡률반경을 제 1 색광의 광로중에 배설되는 제 1 집광 렌즈의 렌즈면의 곡률반경보다도 작게 되도록 형성하는 것만으로, 예컨대 조명 광학 장치에 의한 제 2 및 제 3 색광중 적어도 어느 하나의 색광의 결상 위치를 광로 전단측으로 변경하거나 조명 광학 장치에 의한 제 1 색광의 결상 위치를 광로 후단측으로 변경해서 조명 광학 장치로부터 제 1, 제 2 및 제 3 색광중 적어도 2개의 색광의 각 결상 위치까지의 광학적 길이를 대략 일치시킬 수 있다. 이 때문에, 각 광변조 장치를 조명하는 제 1, 제 2 및 제 3 색광중 적어도 2개의 색광의 조도가 균일한 각 조명 영역의 크기의 차이를 최소로 할 수 있다. 따라서, 종래의 구성에 있어서 각 광변조 장치의 광로 전단에 각각 배설되는 각 집광 렌즈의 형상을 변경하는 것만으로 본 발명의 목적을 달성할 수 있고, 종래의 광학계에 별도 부재를 추가하는 일이 없고, 프로젝터의 소형화 및 경량화를 저해하는 일이 없다.
본 발명의 프로젝터에서는, 상기 제 2 색광의 파장 영역은 상기 제 1 색광의 파장 영역보다도 단파장측의 파장 영역이며, 상기 제 3 색광의 파장 영역은 상기 제 1 색광의 파장 영역보다도 장파장측의 파장 영역이며, 상기 제 1 내지 제 3 광 변조 장치의 광로 전단측에는 각각 제 1, 제 2 및 제 3 집광 렌즈가 설치되고, 상기 색수차 보정 광학 소자는 상기 제 2 집광 렌즈 및 상기 제 3 집광 렌즈중 적어도 어느 하나의 집광 렌즈로 구성되고, 상기 제 2 집광 렌즈로 상기 색수차 보정 광학 소자를 구성할 경우에는, 상기 제 2 집광 렌즈의 렌즈면의 곡률반경은 상기 제 1 집광 렌즈의 렌즈면의 곡률반경보다도 크게 되도록 형성되고, 상기 제 3 집광 렌즈로 상기 색수차 보정 광학 소자를 구성할 경우에는, 상기 제 3 집광 렌즈의 렌즈면의 곡률반경은 상기 제 1 집광 렌즈의 렌즈면의 곡률반경보다도 작게 되도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 각 광변조 장치의 광로 전단에 각각 배설되는 각 집광 렌즈중, 제 1 색광에 대하여 단파장측의 파장 영역을 갖는 제 2 색광의 광로중에 배설되는 집광 렌즈의 렌즈면의 곡률반경을 제 1 색광의 광로중에 배설되는 제 1 집광 렌즈의 렌즈면의 곡률반경보다도 크게 형성하거나, 제 1 색광에 대하여 장파장측의 파장 영역을 갖는 제 3 색광의 광로중에 배설되는 집광 렌즈의 렌즈면의 곡률반경을 제 1 집광 렌즈의 렌즈면의 곡률반경보다도 작게 형성하거나 하는 것만으로, 예컨대 조명 광학 장치로부터 제 1, 제 2 및 제 3 색광중 적어도 2개의 색광의 각 결상 위치까지의 광학적 길이를 대략 일치시킬 수 있다. 이 때문에, 각 광변조 장치를 조명하는 제 1, 제 2 및 제 3 색광중 적어도 2개의 색광의 조도가 균일한 각 조명 영역의 크기의 차이를 최소로 할 수 있다. 따라서, 종래의 구성에 있어서 각 광변조 장치의 광로 전단에 각각 배설되는 각 집광 렌즈의 형상을 변경하는 것만으로 본 발명의 목적을 달성할 수 있고, 종래의 광학계에 별도 부재를 추가하는 일이 없고, 프로젝터의 소형화 및 경량화를 저해하는 일이 없다.
본 발명의 프로젝터에서는, 상기 제 2 색광의 파장 영역은 상기 제 1 색광의 파장 영역보다도 단파장측의 파장 영역이며, 상기 제 1 내지 제 3 광변조 장치의 광로 전단측에는 각각 제 1, 제 2 및 제 3 집광 렌즈가 설치되고, 상기 색수차 보정 광학 소자는, 상기 제 1 색광의 광로중에 있어서 상기 제 1 집광 렌즈보다 광로 전단측에 설치된 제 1 볼록 렌즈와, 상기 제 2 색광의 광로중에 있어서 상기 제 2 집광 렌즈의 광로 전단측에 설치된 제 2 볼록 렌즈를 구비하고, 상기 제 2 볼록 렌즈의 렌즈면의 곡률반경은 상기 제 1 볼록 렌즈의 렌즈면의 곡률반경보다도 크게 되도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 제 1 및 제 2 집광 렌즈의 광로 전단에 각각 제 1 및 제 2 볼록 렌즈를 배설하고, 제 1 색광에 대하여 단파장측의 파장 영역을 갖는 제 2 색광의 광로중에 배설되는 제 2 볼록 렌즈의 렌즈면의 곡률반경을 제 1 볼록 렌즈의 렌즈면의 곡률반경보다도 크게 되도록 형성하는 것만으로, 예컨대 조명 광학 장치에 의한 제 1 및 제 2 색광의 결상 위치를 각각 광로 전단측으로 변경해서 조명 광학 장치로부터 제 1, 제 2 및 제 3 색광중 적어도 2개의 색광의 각 결상 위치까지의 광학적 길이를 대략 일치시킬 수 있다. 이 때문에, 각 광변조 장치를 조명하는 제 1, 제 2 및 제 3 색광중 적어도 2개의 색광의 조도가 균일한 각 조명 영역의 크기의 차이를 최소로 할 수 있다. 따라서, 종래의 구성에 있어서 제 1 및 제 2 볼록 렌즈를 추가하는 것만으로, 본 발명의 목적을 달성할 수 있고, 종래의 광학계를 구성하는 부재의 설계 변경을 실시할 필요가 없다.
본 발명의 프로젝터에서는, 상기 제 2 색광의 파장 영역은 상기 제 1 색광의 파장 영역보다도 단파장측의 파장 영역이며, 상기 제 3 색광의 파장 영역은 상기 제 2 색광의 파장 영역보다도 단파장측의 파장 영역이며, 상기 제 1 내지 제 3 광변조 장치의 광로 전단측에는 각각 제 1, 제 2 및 제 3 집광 렌즈가 설치되고, 상기 색수차 보정 광학 소자는, 상기 제 1 색광의 광로중에 있어서 상기 제 1 집광 렌즈보다 광로 전단측에 설치된 제 1 볼록 렌즈와, 상기 제 2 광로중에 있어서 상기 제 2 집광 렌즈의 광로 전단측에 설치된 제 2 볼록 렌즈와, 상기 제 3 광로중에 있어서 상기 제 3 집광 렌즈의 광로 전단측에 설치된 제 3 볼록 렌즈를 구비하고, 상기 제 2 볼록 렌즈의 렌즈면의 곡률반경은 상기 제 1 볼록 렌즈의 렌즈면의 곡률반경보다도 크게 되도록 형성되고, 상기 제 3 볼록 렌즈의 렌즈면의 곡률반경은 상기 제 2 볼록 렌즈의 렌즈면의 곡률반경보다도 크게 되도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 제 1 내지 제 3 집광 렌즈의 광로 전단에 각각 제 1 내지 제 3 볼록 렌즈를 배설하고, 제 1 색광에 대하여 단파장측의 파장 영역을 갖는 제 2 색광의 광로중에 배설되는 제 2 볼록 렌즈의 렌즈면의 곡률반경을 제 1 볼록 렌즈의 렌즈면의 곡률반경보다도 크게 되도록 형성하고, 또한 제 2 색광에 대하여 단파장측의 파장 영역을 갖는 제 3 색광의 광로중에 배설되는 제 3 볼록 렌즈의 렌즈면의 곡률반경을 제 2 볼록 렌즈의 렌즈면의 곡률반경보다도 크게 되도록 형성하는 것만으로, 예컨대 조명 광학 장치에 의해 제 1 내지 제 3 색광의 결상 위치를 각각 광로 전단측으로 변경해서 조명 광학 장치로부터 제 1, 제 2 및 제 3 색광중 적어 도 2개의 색광의 각 결상 위치까지의 광학적 길이를 대략 일치시킬 수 있다. 이 때문에, 각 광변조 장치를 조명하는 제 1, 제 2 및 제 3 색광중 적어도 2개의 색광의 조도가 균일한 각 조명 영역의 크기의 차이를 최소로 할 수 있다. 따라서, 종래의 구성에 있어서 제 1 내지 제 3 볼록 렌즈를 추가하는 것만으로, 본 발명의 목적을 달성할 수 있고, 종래의 광학계를 구성하는 부재의 설계 변경을 실시할 필요가 없다.
[제 1 실시 형태]
이하, 본 발명의 제 1 실시 형태를 도면에 근거해서 설명한다.
[프로젝터의 구성]
프로젝터(1)는 광원으로부터 사출된 광속을 화상 정보에 따라 변조해서 광학 상을 형성하고, 스크린상에 확대 투사한다. 이 프로젝터(1)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 외장 케이스(2)와, 광학 장치(3)와, 투사 광학 장치로서의 투사 렌즈(4)를 구비한다.
또한, 도 1에 있어서, 도시는 생략하지만, 외장 케이스(2)내에 있어서, 광학 장치(3) 및 투사 렌즈(4) 이외의 공간에는, 프로젝터(1)내를 냉각하는 냉각 유닛, 프로젝터(1)내의 각 구성 부재에 전력을 공급하는 전원 유닛 및 광학 장치(3) 및 상기 냉각 유닛 등을 구동 제어하는 제어 기판 등이 배치되어 있다.
외장 케이스(2)는 합성 수지 등으로 구성되고, 광학 장치(3) 및 투사 렌즈(4)를 내부에 수납 배치하는 전체 대략 직방체 형상으로 형성되어 있다. 이 외장 케이스(2)는, 도시는 생략하지만, 프로젝터(1)의 상부면, 전면, 배면 및 측면 등을 각각 구성하는 상측 케이스와, 프로젝터(1)의 저면, 전면, 측면 및 배면 등을 각각 구성하는 하측 케이스로 구성되고, 상기 상측 케이스 및 상기 하측 케이스는 서로 나사 등에서 고정되어 있다.
또한, 외장 케이스(2)는 합성 수지제로 한정되지 않고, 그 밖의 재료로 형성해도 좋고, 예컨대 금속 등에 의해 구성해도 좋다.
광학 장치(3)는 광원으로부터 사출된 광속을 광학적으로 처리해서 화상 정보에 대응해서 광학 상(칼라 화상)을 형성하는 것이다. 이 광학 장치(3)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 외장 케이스(2)의 배면에 따라 연장하는 동시에, 외장 케이스(2)의 측면에 따라 연장하는 평면에서 보아 대략 L자형 형상을 갖고 있다. 또한, 이 광학 장치(3)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.
투사 렌즈(4) 복수의 렌즈가 조합된 세트 렌즈로서 구성된다. 그리고, 이 투사 렌즈(4)는 광학 장치(3)에 의해 형성된 광학 상(칼라 화상)을 도시하지 않는 스크린상에 확대 투사한다.
[광학 장치의 구성]
광학 장치(3)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 광원 장치(10)와, 조명 광학 장치(20)와, 색분리 광학 장치(30)와, 릴레이 광학계(35)와, 전기 광학 장치(40)와, 색수차 보정 광학 소자로서의 오목 렌즈(50)를 구비해서 구성되고, 조명 광학 장치(20), 색분리 광학 장치(30) 및 릴레이 광학계(35)를 구성하는 광학 소자는 소정의 조명 광축(A)이 설정된 광학 부품용 하우징(60)내에 위치 조정되어서 수납되어 있다.
광원 장치(10)는 광원 램프로부터 사출된 광속을 일정 방향으로 정렬해서 사출하고, 전기 광학 장치(40)를 조명하는 것이다. 이 광원 장치(10)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 광원 램프(11)와, 타원면 리플렉터(12)와, 평행화 오목 렌즈(13)를 구비하고 있다. 그리고, 광원 램프(11)로부터 방사된 광속은, 타원면 리플렉터(12)에 의해 장치 전방측에 수속 광으로서 사출되고, 평행화 오목 렌즈(13)에 의해 평행화되어, 조명 광학 장치(20)에 사출된다. 여기에서, 광원 램프(11)로서는 할 로겐 램프나 메탈 할라이드 램프, 고압 수은 램프가 많이 이용된다. 또한, 타원면 리플렉터(12) 및 평행화 오목 렌즈(13)의 대신에, 포물면 거울을 이용하여도 좋다.
조명 광학 장치(20)는 광원 장치(10)로부터 사출된 광속을 전기 광학 장치(40)의 후술하는 액정 패널의 화상 형성 영역상에 결상시킨다. 이 조명 광학 장치(20)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 제 1 렌즈 어레이(21)와, 제 2 렌즈 어레이(22)와, 편광 변환 소자(23)와, 중첩 렌즈(24)를 구비하고 있다.
제 1 렌즈 어레이(21)는 광원 램프(11)로부터 사출된 광속을 복수의 부분 광속으로 분할하는 것이며, 조명 광축(A)과 직교하는 면내에 매트릭스 형상으로 배열되는 복수의 소형 렌즈를 구비해서 구성된다.
제 2 렌즈 어레이(22)는 전술한 제 1 렌즈 어레이(21)에 의해 분할된 복수의 부분 광속을 집광하는 광학 소자이며, 제 1 렌즈 어레이(21)와 마찬가지로 조명 광축(A)에 직교하는 면내에 매트릭스 형상으로 배열되는 복수의 소형 렌즈를 구비한 구성이지만, 집광을 목적으로 하고 있기 때문에, 각 소형 렌즈의 윤곽 형상이 전기 광학 장치(40)의 후술하는 액정 패널의 화상 형성 영역의 형상과 대응하고 있을 필요는 없다.
편광 변환 소자(23)는 제 1 렌즈 어레이(21)에 의해 분할된 각 부분 광속의 편광 방향을 대략 한 방향의 직선편광으로 정렬한다.
이 편광 변환 소자(23)는 도시를 생략했지만, 조명 광축(A)에 대하여 경사 배치되는 편광 분리막 및 반사 미러를 교대로 배열한 구성을 구비한다. 편광 분리막은 각 부분 광속에 포함되는 P편광 광속 및 S편광 광속중 한쪽의 편광 광속을 투과하고, 다른쪽의 편광 광속을 반사한다. 반사된 다른쪽의 편광 광속은 반사 미러에 의해 곡절되어, 한쪽의 편광 광속의 사출 방향, 즉 조명 광축(A)에 따른 방향으로 사출된다. 사출된 편광 광속중 어느 하나는 편광 변환 소자(23)의 광속 사출면에 설치되는 위상차판에 의해 편광 변환되어, 대략 모든 편광 광속의 편광 방향이 정렬된다. 이러한 편광 변환 소자(23)를 이용하는 것에 의해, 광원 램프(11)로부터 사출되는 광속을 대략 한 방향의 편광 광속으로 정렬하는 것이 가능하기 때문에, 전기 광학 장치(40)에서 이용하는 광원광의 이용율을 향상시킬 수 있다.
중첩 렌즈(24)는 제 1 렌즈 어레이(21), 제 2 렌즈 어레이(22) 및 편광 변환 소자(23)를 통과하는 복수의 부분 광속을 집광해서 전기 광학 장치(40)의 후술하는 액정 패널의 화상 형성 영역상에서 중첩시키는 광학 소자이다.
이상과 같이, 광원 장치(10)로부터는 그 조명 광축(A)에 수직한 면내에 있어서 불균일한 조도를 갖는 광속이 사출되고 있지만, 제 1 렌즈 어레이(21), 제 2 렌즈 어레이(22) 및 중첩 렌즈(24)를 구비하는 인티그레이터 조명계를 이용하는 것에 의해 조명 영역내는 균일한 조도로 조명된다.
색분리 광학 장치(30)는 2매의 다이크로익 미러(31, 32)와, 반사 미러(33)를 구비하고, 다이크로익 미러(31, 32)에 의해 조명 광학 장치(20)로부터 사출된 복수의 부분 광속을 적색(red)의 파장 영역(예컨대, 580 ~ 750㎚ 정도)을 갖는 적색광, 녹색(green)의 파장 영역(예컨대, 500 ~ 580㎚ 정도)을 갖는 녹색광 및 청색(blue)의 파장 영역(예컨대, 400 ~ 500㎚ 정도)을 갖는 청색광의 3색의 색광으로 분리하는 기능을 구비한다.
다이크로익 미러(31, 32)는 기판상에 소정의 파장 영역의 광속을 반사하고, 다른 파장의 광속을 투과하는 파장 선택막이 형성된 광학 소자이며, 광로 전단에 배치되는 다이크로익 미러(31)는 청색광을 반사하고, 그 밖의 색광을 투과하는 미러이다. 광로 후단에 배치되는 다이크로익 미러(32)는 녹색광을 반사하고, 적색광을 투과하는 미러이다.
릴레이 광학계(35)는 입사측 렌즈(36)와, 릴레이 렌즈(38)와, 반사 미러(37, 39)를 구비하고, 색분리 광학 장치(30)를 구성하는 다이크로익 미러(32)를 투과한 적색광을 전기 광학 장치(40)까지 유도하는 기능을 갖고 있다. 또한, 적색광의 광로에 이러한 릴레이 광학계(35)가 설치되는 것은, 적색광의 광로의 기하학적 길이가 다른 색광의 광로의 기하학적 길이보다도 길기 때문에, 광의 발산 등에 의한 광의 이용 효율의 저하를 방지하기 위해서이다. 본 예에 있어서는 적색광의 광로의 기하학적 길이가 길기 때문에 이러한 구성으로 하고 있지만 청색광의 광로의 기하학적 길이를 길게 하는 구성도 고려된다.
전술한 다이크로익 미러(31)에 의해 분리된 청색광은 반사 미러(33)에 의해 곡절된 후, 집광 렌즈로서의 필드 렌즈(41B)를 거쳐서 전기 광학 장치(40)에 공급된다. 또한, 다이크로익 미러(32)에 의해 분리된 녹색광은 그대로 집광 렌즈로서의 필드 렌즈(41G)를 거쳐서 전기 광학 장치(40)에 공급된다. 또한, 적색광은 릴레이 광학계(35)를 구성하는 렌즈(36, 38) 및 반사 미러(37, 39)에 의해 집광, 곡절되어서 집광 렌즈로서의 필드 렌즈(41R)를 거쳐서 전기 광학 장치(40)에 공급된다. 또한, 전기 광학 장치(40)의 각 색광의 광로 전단에 설치되는 필드 렌즈(41R, 41G, 41B)는 제 2 렌즈 어레이(22)로부터 사출된 각 부분 광속을 조명 광축(A)에 대하여 대략 평행한 광속으로 변환하기 위해서 설치된다.
전기 광학 장치(40)는 입사한 광속을 화상 정보에 따라 변조해서 칼라 화상을 형성하는 것이다. 이 전기 광학 장치(40)는 3개의 광변조 장치로서의 액정 패널(42)(적색광용의 액정 패널을 42R, 녹색광용의 액정 패널을 42G, 청색광용의 액정 패널을 42B라고 한다)과, 이들 액정 패널(42)의 광로 전단 및 광로 후단에 각각 배치되는 입사측 편광판(43) 및 사출측 편광판(44)과, 색합성 광학 장치로서의 크로스 다이크로익 프리즘(45)을 구비한다.
입사측 편광판(43)은 편광 변환 소자(23)에 의해 편광 방향이 대략 한 방향으로 정렬된 각 색광이 입사되고, 입사된 광속중 편광 변환 소자(23)에 의해 정렬된 광속의 편광축과 대략 동일 방향의 편광광만 투과시키고, 그 밖의 광속을 흡수하는 것이다. 이 입사측 편광판(43)은, 예컨대 사파이어 유리 또는 수정 등의 투광성 기판상에 편광막이 부착된 구성을 갖고 있다.
액정 패널(42)은, 구체적인 도시는 생략하지만, 한쌍의 투명한 유리 기판에 전기 광학 물질인 액정이 밀폐 봉입된 구성을 갖고, 도시하지 않는 제어 기판으로부터 출력되는 구동 신호에 따라, 화면 표시 에리어내에 있는 상기 액정의 배향 상태가 제어되고, 입사측 편광판(43)으로부터 사출된 편광 광속의 편광 방향을 변조한다.
사출측 편광판(44)은 입사측 편광판(43)과 대략 동일한 구성이며, 액정 패널(42)의 화면 표시 에리어로부터 사출된 광속중 입사측 편광판(43)에 있어서의 광속의 투과 축과 직교하는 편광축을 갖는 광속만 투과시키고, 그 밖의 광속을 흡수하는 것이다.
크로스 다이크로익 프리즘(45)은 사출측 편광판(44)으로부터 사출된 색광마다 변조된 광학 상을 합성해서 칼라 화상을 형성하는 광학 소자이다. 이 크로스 다이크로익 프리즘(45)은 4개의 직각 프리즘을 서로 부착한 평면에서 보아 정방형상을 이루고, 직각 프리즘을 서로 부착한 계면에는 2개의 유전체 다층막이 형성되어 있다. 이들 유전체 다층막은 액정 패널(42R, 42B)로부터 사출된 사출측 편광판(44)을 거쳐서 각 색광을 반사하고, 액정 패널(42G)로부터 사출된 사출측 편광판(44)을 거쳐서 색광을 투과한다. 이렇게 하여, 각 액정 패널(42R, 42G, 42B)에 의해 변조된 각 색광이 합성되어 칼라 화상이 형성된다.
오목 렌즈(50)는 다이크로익 미러(31)와 반사 미러(33)와의 사이의 청색광의 광로중에 배설되어, 청색광의 결상 위치를 광로 후단측으로 변경하는 것이다.
또한, 중첩 렌즈(24)로부터 액정 패널(42B)까지의 청색광(B)의 광로의 기하학적 길이 및 중첩 렌즈(24)로부터 액정 패널(42G)까지의 녹색광(G)의 광로의 기하학적 길이는 동일하게 설정되어 있기 때문에, 도 2에서는 중첩 렌즈(24)를 통과한 청색광(B) 및 녹색광(G)의 광로를 비교 가능하게 도시하고 있다. 또한, 도 2에서는, 설명의 편의상 편광 변환 소자(23), 중첩 렌즈(24)로부터 액정 패널(42(42G, 42B))까지에 배설되는 다이크로익 미러(31, 32), 반사 미러(33), 필드 렌즈(41G, 41B) 및 입사측 편광판(43)을 생략하고 있다.
중첩 렌즈(24)에서의 굴절율은 파장(색)에 의해 상이하게 된다. 예를 들면, 녹색의 파장 영역에 있어서의 중첩 렌즈(24)에서의 굴절율에 비하여, 청색의 파장 영역에 있어서의 중첩 렌즈(24)에서의 굴절율은 큰 것이 된다. 이 때문에, 청색광(B)의 결상 위치(FB)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 녹색광(G)의 결상 위치(FG)에 비하여 광로 전단측에 형성되는 것이 된다. 즉, 중첩 렌즈(24)로부터 청색광(B)의 결상 위치(FB)까지의 광학적 길이와 중첩 렌즈(24)로부터 녹색광(G)의 결상 위치(FG)까지의 광학적 길이는 상이하게 된다.
상술한 바와 같이, 청색광(B)의 결상 위치(FB)가 녹색광(G)의 결상 위치(FG)보다도 광로 전단에 형성되는 것에 의해, 청색광(B)의 조도가 균일한 조명 영역(AB)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 녹색광(G)의 조도가 균일한 조명 영역(AG)보다도 작게 된다. 즉, 제 1 렌즈 어레이(21)의 소형 렌즈(L1, L2, L3) 등(도 2)의 상이 액정 패널(42)상에 중첩될 때, 녹색광(G)에서는 중첩이 일치하는 것에 반해, 청색광(B)에서는 중첩이 상하 좌우로 어긋나 버리기 때문에, 모두 중첩되어 있는 균일한 영역이 작게 된다.
이 때문에, 광학 설계할 때는, 녹색광(G)의 결상 위치(FG)를 액정 패널(42)의 배치 위치(화상 형성 영역)에 대략 합치시키는 조명 광학 장치(20)를 이용한 경우는, 도 2에 도시하는 바와 같이 청색광(B)의 결상 위치(FB)를 액정 패널(42B)의 배치 위치에 합치하도록 변환시킬 필요가 있다. 단지, 결상 위치(FB)의 위치를 액정 패널(42B)의 위치로 이동하도록 조명 광학 장치를 설계했을 경우에는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 녹색광(G)의 조도가 균일한 조명 영역(AG)이 청색광(B)의 조도가 균일한 조명 영역(AB)보다도 커진다. 그리고, 청색광(B)의 조도가 균일한 조명 영역(AB)과 녹색광(G)의 조도가 균일한 조명 영역(AG)의 차분만큼 액정 패널(42G)에서 이용되지 않는 비이용 광영역(AG1)이 형성되는 것이 된다.
오목 렌즈(50)를 청색광(B)의 광로중에 설치했을 경우에는, 청색광(B)의 결상 위치는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 오목 렌즈(50)에 의해 청색광(B)이 굴절해서 상술한 결상 위치(FB)보다도 광로 후단으로 변경되어 결상 위치(FB')가 된다. 그리고, 청색광(B)의 결상 위치(FB')는 녹색광(G)의 결상 위치(FG)와 대략 일치한다. 즉, 중첩 렌즈(24)로부터 사출된 오목 렌즈(50)에 의해 변경된 청색광(B)의 결상 위치(FB')까지의 광학적 길이와 중첩 렌즈(24)로부터 녹색광(G)의 결상 위치(FG)까지의 광학적 길이는 대략 일치한다. 즉, 오목 렌즈(50)는 중첩 렌즈(24)의 광학 특성(녹색광 및 청색광의 색수차)에 대응해서 설계되어 있다.
그리고, 도 4에 도시하는 바와 같이 청색광(B)의 결상 위치(FB') 및 녹색광(G)의 결상 위치(FG)를 액정 패널(42(42G, 42B))의 배치 위치에 합하는 것에 의해, 도 5에 도시하는 바와 같이 청색광의 조도가 균일한 조명 영역(AB') 및 녹색광의 조도가 균일한 조명 영역(AG)이 액정 패널(42(42G, 42B))의 화상 형성 영역(Ar)에 대략 일치한다.
이렇게 설정한 경우에는, 청색광의 조명 영역(AB')의 크기와 녹색광의 조명 영역(AG)의 크기와의 차이가 최소가 되기 때문에, 상술한 비이용 광영역(AG1)을 최소로 설정할 수 있다.
또한, 구체적인 설명을 생략하지만, 적색광의 결상 위치는 릴레이 광학계(35)에 의해 액정 패널(42R)의 배치 위치에 일치하도록 설정되고, 적색광의 조도가 균일한 조명 영역은 액정 패널(42)의 화상 형성 영역(Ar)과 대략 일치하도록 설정되어 있다.
또한, 오목 렌즈(50)는 색수차의 보정이기 때문에, 곡률반경이 큰 렌즈에서 좋고, 연마 외에 판유리를 열 프레스로 작성하거나, 플라스틱을 사용하는 등의 용이한 작성이 가능하다.
상술한 제 1 실시 형태에 있어서는, 광학 장치(3)에 있어서, 오목 렌즈(50)를 청색광(B)의 광로중에 배설함으로써, 청색광(B)의 결상 위치(FB')와 녹색광(G)의 결상 위치(FG)를 대략 일치시키는 동시에, 청색광(B)의 조도가 균일한 조명 영역(AB')의 크기와 녹색광(G)의 조도가 균일한 조명 영역(AG)의 크기를 최소로 설정할 수 있다. 이 때문에, 각 결상 위치(FG, FB')를 액정 패널(42(42G, 42B))의 배치 위치에 합치는 것에 의해, 액정 패널(42)에서 이용되지 않는 비이용 광영역(AG1)을 최소로 설정할 수 있다. 따라서, 광원 장치(10)로부터 사출된 광속의 이용 효율의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 색수차 보정 광학 소자가 오목 렌즈(50)로 구성되어 있으므로, 범용의 프로젝터를 구성하는 광학 장치에 오목 렌즈(50)를 추가해도 상술한 것과 같은 광의 이용 효율의 향상을 도모할 수 있다. 따라서, 범용의 프로젝터의 광학계를 구성하는 부재의 설계 변경을 실시하지 않아도, 저비용으로 광의 이용 효율의 향상을 도모할 수 있다.
그리고, 프로젝터(1)는 광의 이용 효율의 향상을 도모할 수 있는 광학 장치(3)를 구비하고 있으므로, 투사 렌즈(4)에서 확대 투사되는 칼라 화상을 보다 선명하게 투영할 수 있다.
[제 2 실시 형태]
다음에, 본 발명의 제 2 실시 형태를 도면에 근거해서 설명한다.
이하의 설명에서는, 상기 제 1 실시 형태와 동일한 구조 및 동일 부재에는 동일한 도면부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략 또는 간략화한다.
본 실시 형태의 프로젝터(1A)에서는 도 6에 도시하는 바와 같이, 광학 장치(3A)에 있어서, 상기 제 1 실시 형태에서 설명한 오목 렌즈(50)가 생략되고, 상기 제 1 실시 형태에서 설명한 반사 미러(33)를 색수차 보정 광학 소자로서의 볼록면 거울(33')로 변경하고 있다. 오목 렌즈(50)를 설치하지 않은 점, 반사 미러(33)를 볼록면 거울(33')로 변경하는 점 이외에는 상기 제 1 실시 형태와 동일한 구성이다.
이와 같이 상기 제 1 실시 형태에서 설명한 반사 미러(33)를 볼록면 거울(33')로 함으로써, 도시는 생략하지만, 상기 제 1 실시 형태에서 설명한 오목 렌즈(50)와 대략 동일하게, 중첩 렌즈(24)에 의한 청색광의 결상 위치를 광로 후단측으로 변경시키고 있다.
그리고, 상기 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 청색광의 결상 위치를 녹색광의 결상 위치에 대략 일치시키는 동시에, 이들 결상 위치를 액정 패널(42(42G, 42B))의 배치 위치에 합치는 것에 의해, 청색광의 조도가 균일한 조명 영역 및 녹색광의 조도가 균일한 조명 영역의 쌍방을 액정 패널(42(42G, 42B))의 화상 형성 영역에 대략 일치시키고 있다. 즉, 볼록면 거울(33')은 중첩 렌즈(24)의 광학 특성(녹색광 및 청색광의 색수차)에 따라 설계되어 있다.
상술한 제 2 실시 형태에 있어서는, 상기 제 1 실시 형태와 비교하여, 볼록면 거울(33')에 의해, 청색광의 결상 위치를 광로 후단측으로 변경하고, 녹색광의 조도가 균일한 조명 영역의 크기에 대하여 청색광의 조도가 균일한 조명 영역의 크기가 대략 동일하게 되도록 변경할 수 있다. 따라서, 종래의 구성에 있어서 색분리 광학 장치(30)에 의해 분리된 청색광을 액정 패널에 유도하는 반사 미러를 볼록면 거울(33')로 변경하는 것만으로, 광의 이용 효율의 향상을 도모할 수 있고, 상기 제 1 실시 형태에서 설명한 오목 렌즈(50) 등의 부재를 별도 설치하는 일이 없이, 광학 장치(3A)의 소형화 및 경량화를 저해하는 일이 없다.
[제 3 실시 형태]
다음에, 본 발명의 제 3 실시 형태를 도면에 근거해서 설명한다.
이하의 설명에서는, 상기 제 1 실시 형태와 동일한 구조 및 동일 부재에는 동일한 도면부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략 또는 간략화한다.
본 실시 형태의 프로젝터(1B)에서는 도 7에 도시하는 바와 같이, 광학 장치(3B)에 있어서, 상기 제 1 실시 형태에서 설명한 오목 렌즈(50)가 생략되고, 상기 제 1 실시 형태에서 설명한 필드 렌즈(41G, 41B')의 렌즈면의 곡률반경을 상이하게 되도록 형성하고 있다. 오목 렌즈(50)를 설치하지 않은 점, 필드 렌즈(41B')의 형상이 다른 점 이외에는 상기 제 1 실시 형태와 동일한 구성이다.
색수차 보정 광학 소자로서의 필드 렌즈(41B')의 렌즈면(LB) 및 필드 렌즈(41G)의 렌즈면(LG)은, 도 8에 도시하는 바와 같이, 구면형상으로 형성되고, 각각 상이하게 되도록 형성되어 있다.
구체적으로, 필드 렌즈(41B')는 렌즈면(LB)의 곡률반경이 필드 렌즈(41G)의 렌즈면(LG)의 곡률반경보다도 크게 되도록 형성되어 있다.
이와 같이, 필드 렌즈(41B')의 렌즈면(LB)의 곡률반경을 필드 렌즈(41G)의 렌즈면(LG)의 곡률반경보다도 크게 되도록 설정함으로써, 상기 제 1 실시 형태에서 설명한 오목 렌즈(50)와 대략 동일하게, 중첩 렌즈(24)에 의한 청색광(B)의 결상 위치를 광로 후단측으로 변경시키고 있다.
그리고, 상기 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 청색광(B)의 결상 위치(FB')를 녹색광(G)의 결상 위치(FG)에 대략 일치시키는 동시에, 이들 결상 위치를 액정 패널(42(42G, 42B))의 배치 위치에 합치는 것에 의해, 청색광(B)의 조도가 균일한 조명 영역 및 녹색광(G)의 조도가 균일한 조명 영역의 쌍방을 액정 패널(42(42G, 42B))의 화상 형성 영역에 대략 일치시키고 있다. 즉, 필드 렌즈(41B')는 중첩 렌즈(24)의 광학 특성(녹색광 및 청색광의 색수차)에 따라 설계되어 있다.
상술한 제 3 실시 형태에 있어서는, 상기 제 1 실시 형태와 비교하여, 필드 렌즈(41B')의 렌즈면(LB)의 곡률반경을 필드 렌즈(41G)의 렌즈면(LG)의 곡률반경보다도 크게 되도록 형성함으로써, 청색광(B)의 결상 위치를 광로 후단측으로 변경하고, 녹색광(G)의 조도가 균일한 조명 영역의 크기에 대하여 청색광의 조도가 균일한 조명 영역의 크기가 대략 동일하게 되도록 변경할 수 있다. 따라서, 종래의 구성에 있어서 각 액정 패널의 광로 전단에 각각 배설되는 각 필드 렌즈의 형상을 변경하는 것만으로, 광의 이용 효율의 향상을 도모할 수 있고, 상기 제 1 실시 형태에서 설명한 오목 렌즈(50) 등의 부재를 별도 설치하는 일이 없이, 광학 장치(3B)의 소형화 및 경량화를 저해하는 일이 없다.
[제 4 실시 형태]
다음에, 본 발명의 제 4 실시 형태를 도면에 근거해서 설명한다.
이하의 설명에서는, 상기 제 1 실시 형태와 동일한 구조 및 동일 부재에는 동일한 도면부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략 또는 간략화한다.
본 실시 형태의 프로젝터(1C)에서는 도 9에 도시하는 바와 같이, 광학 장치(3C)에 있어서, 상기 제 1 실시 형태에서 설명한 조명 광학 장치(20)와 오목 렌즈(50) 대신에, 청색광(B)의 결상 위치(FB)(도 10)를 액정 패널(42B)의 배치 위치(화상 형성 영역)에 대략 합치시키는 조명 광학 장치(20C)와, 색수차 보정 광학 소자로서의 볼록 렌즈(50C)를 구비하고 있다.
조명 광학 장치(20C)는 제 1 렌즈 어레이(21C)와, 제 2 렌즈 어레이(22C)와, 편광 변환 소자(23C)와, 중첩 렌즈(24C)를 구비하고 있고, 청색광(B)의 결상 위치(FB)를 액정 패널(42B)의 배설 위치(화상 형성 영역)에 대략 합치시키는 점 이외에는, 상기 제 1 실시 형태의 조명 광학 장치(20)와 동일한 구성이다.
상기 제 1 실시 형태의 중첩 렌즈(24)와 동일하게, 중첩 렌즈(24C)에서의 굴절율은 파장(색)에 의해 상이하게 된다. 따라서, 녹색광(G)의 결상 위치(FG)는 청색광(B)의 결상 위치(FB)에 대하여 광로 후단측에 형성되는 것이 된다. 즉, 중첩 렌즈(24C)로부터 청색광(B)의 결상 위치(FB)까지의 광학적 길이와 중첩 렌즈(24)로부터 녹색광(G)의 결상 위치(FG)까지의 광학적 길이는 상이하게 된다.
여기에서, 도 10에 도시하는 바와 같이, 볼록 렌즈(50C)를 녹색광(G)의 광로중(다이크로익 미러(31, 32)의 사이)에 설치했을 경우에는, 녹색광(G)의 결상 위치(FG)는 볼록 렌즈(50C)에 의해 녹색광(G)이 굴절해서 상술한 결상 위치(FG)보다도 광로 전단으로 변경되어 결상 위치(FG')로 된다. 따라서, 녹색광(G)의 결상 위치(FG')는 청색광(B)의 결상 위치(FB)와 대략 일치한다. 즉, 중첩 렌즈(24C)로부터 사출되고 볼록 렌즈(50C)에 의해 변경된 녹색광(G)의 결상 위치(FG')까지의 광학적 길이와 중첩 렌즈(24C)로부터 청색광(B)의 결상 위치(FB)까지의 광학적 길이는 대략 일치한다. 즉, 볼록 렌즈(50C)는 중첩 렌즈(24C)의 광학 특성(녹색광 및 청색광의 색수차)에 따라 설계되어 있다.
본 실시 형태에서는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 볼록 렌즈(50C)가 다이크로익 미러(31, 32)의 사이에 배설되어 있기 때문에, 볼록 렌즈(50C)에 의해 적색광의 결상 위치도 변경되지만, 릴레이 광학계(35)에 의해 적당히 보정하고 있다. 또한, 볼록 렌즈(50C)의 배설 위치는 상술한 위치로 한정되지 않고, 예컨대 다이크로익 미러(32)와 필드 렌즈(41G)와의 사이에 배설해도 상관없다.
그리고, 도 10에 도시하는 바와 같이, 녹색광(G)의 결상 위치(FG') 및 청색광(B)의 결상 위치(FB)를 액정 패널(42(42G, 42B))의 배치 위치에 합치는 것에 의해, 상기 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 청색광의 조도가 균일한 조명 영역 및 녹색광의 조도가 균일한 조명 영역이 액정 패널(42(42G, 42B))의 화상 형성 영역에 대략 일치한다.
이와 같이 설정한 경우에는, 청색광의 조명 영역과 녹색광의 조명 영역이 대략 일치하고 있기 때문에, 상술한 비이용 광영역을 최소로 설정할 수 있다.
상술한 제 4 실시 형태에 있어서는, 볼록 렌즈(50C)를 녹색광(G)의 광로중에 배설함으로써, 녹색광(G)의 결상 위치를 광로 전단측으로 변경하고, 녹색광(G)의 결상 위치(FG')와 청색광(B)의 결상 위치(FB)를 대략 일치시키는 동시에, 녹색광(G)의 조도가 균일한 조명 영역의 크기와 청색광(B)의 조도가 균일한 조명 영역의 크기와의 차이를 최소로 설정할 수 있다. 이 때문에, 각 결상 위치(FB, FG')를 액정 패널(42(42G, 42B))의 배치 위치에 합치는 것에 의해, 액정 패널(42)에서 이용되지 않는 비이용 광영역을 최소로 설정할 수 있다. 따라서, 광원 장치(10)로부터 사출된 광속의 이용 효율의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 색수차 보정 광학 소자가 볼록 렌즈(50C)로 구성되어 있으므로, 청색광(B)의 결상 위치(FB)를 액정 패널(42B)의 배치 위치(화상 형성 영역)에 대략 합치시키는 조명 광학 장치를 구비한 범용의 프로젝터를 구성하는 광학 장치에 볼록 렌즈(50C)를 추가해도 상술한 것과 같은 광의 이용 효율의 향상을 도모할 수 있다. 따라서, 범용의 프로젝터의 광학계를 구성하는 부재의 설계 변경을 실시하지 않아도, 저비용으로 광의 이용 효율의 향상을 도모할 수 있다.
그리고, 프로젝터(1C)는 광의 이용 효율의 향상을 도모할 수 있는 광학 장치(3C)를 구비하고 있으므로, 투사 렌즈(4)에서 확대 투사되는 칼라 화상을 보다 선명하게 투영할 수 있다.
[제 5 실시 형태]
다음에, 본 발명의 제 5 실시 형태를 도면에 근거해서 설명한다.
이하의 설명에서는, 상기 제 4 실시 형태와 동일한 구조 및 동일 부재에는 동일한 도면부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략 또는 간략화한다.
본 실시 형태의 프로젝터(1E)에서는 도 11에 도시하는 바와 같이, 광학 장치(3E)에 있어서, 상기 제 4 실시 형태에서 설명한 볼록 렌즈(50C)가 생략되고, 필드 렌즈(41G', 41B)의 렌즈면의 곡률반경을 상이하게 되도록 형성하고 있다. 볼록 렌즈(50C)를 설치하지 않은 점, 필드 렌즈(41G')의 형상이 상이한 점 이외에는, 상기 제 4 실시 형태와 동일한 구성이다.
색수차 보정 광학 소자로서의 필드 렌즈(41G')의 렌즈면(LG) 및 필드 렌즈(41B)의 렌즈면(LB)은, 도 12에 도시하는 바와 같이, 구면형상으로 형성되고, 각각 상이하게 되도록 형성되어 있다.
구체적으로, 필드 렌즈(41G')는 렌즈면(LG)의 곡률반경이 필드 렌즈(41B)의 렌즈면(LB)의 곡률반경보다도 작게 되도록 형성되어 있다.
이와 같이, 필드 렌즈(41G')의 렌즈면(LG)의 곡률반경을 필드 렌즈(41B)의 렌즈면(LB)의 곡률반경보다도 작게 되도록 설정함으로써, 상기 제 4 실시 형태에서 설명한 볼록 렌즈(50C)와 대략 동일하게, 중첩 렌즈(24C)에 의한 녹색광의 결상 위치를 광로 전단측으로 변경시키고 있다.
그리고, 상기 제 4 실시 형태와 마찬가지로, 녹색광(G)의 결상 위치(FG')를 청색광(B)의 결상 위치(FB)에 대략 일치시키는 동시에, 이들 결상 위치를 액정 패널(42(42G, 42B))의 배치 위치에 합치는 것에 의해, 청색광(B)의 조도가 균일한 조명 영역 및 녹색광(G)의 조도가 균일한 조명 영역의 쌍방을, 액정 패널(42(42G, 42B))의 화상 형성 영역에 대략 일치시키고 있다. 즉, 필드 렌즈(41G')는 중첩 렌즈(24C)의 광학 특성(녹색광 및 청색광의 색수차)에 대응해서 설계되어 있다.
상술한 제 5 실시 형태에 있어서는, 상기 제 4 실시 형태와 비교하여, 필드 렌즈(41G')의 렌즈면(LG)의 곡률반경을, 필드 렌즈(41B)의 렌즈면(LB)의 곡률반경보다도 작게 되도록 형성함으로써, 녹색광(G)의 결상 위치를 광로 전단측으로 변경하고, 청색광(B)의 조도가 균일한 조명 영역의 크기에 대하여 녹색광(G)의 조도가 균일한 조명 영역의 크기가 대략 동일하게 되도록 변경할 수 있다. 따라서, 청색광(B)의 결상 위치(FB)가 액정 패널(42B)의 배치 위치(화상 형성 영역)에 대략 합치시키는 조명 광학 장치를 구비한 종래의 구성에 있어서 각 액정 패널의 광로 전단에 각각 배설되는 각 필드 렌즈의 형상을 변경하는 것만으로, 광의 이용 효율의 향상을 도모할 수 있고, 상기 제 4 실시 형태에서 설명한 볼록 렌즈(50C) 등의 부재를 별도 설치하는 일이 없이, 광학 장치(3E)의 소형화 및 경량화를 저해하는 일이 없다.
[제 6 실시 형태]
다음에, 본 발명의 제 6 실시 형태를 도면에 근거해서 설명한다.
이하의 설명에서는, 상기 제 1 실시 형태와 동일한 구조 및 동일 부재에는 동일한 도면부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략 또는 간략화한다.
본 실시 형태의 프로젝터(1F)에서는 도 13에 도시하는 바와 같이, 광학 장치(3F)에 있어서, 상기 제 1 실시 형태에서 설명한 조명 광학 장치(20)와 볼록 렌즈(50) 대신에, 조명 광학 장치(20F)와, 볼록 렌즈(52)와, 볼록 렌즈(53)를 구비한다.
조명 광학 장치(20F)는 제 1 렌즈 어레이(21F)와, 제 2 렌즈 어레이(22F)와, 편광 변환 소자(23F)와, 중첩 렌즈(24F)를 구비하고 있다.
제 1 렌즈 어레이(21F), 제 2 렌즈 어레이(22F) 및 편광 변환 소자(23F)는 상기 제 1 실시 형태의 제 1 렌즈 어레이(21), 제 2 렌즈 어레이(22) 및 편광 변환 소자(23)와 동일한 구성이기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
제 1 렌즈 어레이(21F), 제 2 렌즈 어레이(22F) 및 편광 변환 소자(23F)를 통과한 복수의 부분 광속은 중첩 렌즈(24F), 볼록 렌즈(52) 및 볼록 렌즈(53)에 의해 집광해서 전기 광학 장치(40)의 액정 패널(42)의 화상 형성 영역상에 중첩된다.
각 색광마다 설명하면, 청색광이 입사하는 액정 패널(42B)의 화상 형성 영역상에는 중첩 렌즈(24F) 및 볼록 렌즈(53)에 의해 부분 광속이 중첩되어서 조명되고 있다. 녹색광이 입사하는 액정 패널(42G)의 화상 형성 영역상에는 중첩 렌즈(24F) 및 볼록 렌즈(52)에 의해 부분 광속이 중첩되어서 조명되고 있다. 또한, 적색광이 입사하는 액정 패널(42R)의 화상 형성 영역상에는 중첩 렌즈(24F) 및 볼록 렌즈(52)에 의해 중첩되어 릴레이 광학계(35)에 의해 인도된 조명 광속이 조명되고 있다.
중첩 렌즈(24F)로부터 볼록 렌즈(52)까지의 광로의 기하학적 길이와, 중첩 렌즈(24F)로부터 볼록 렌즈(53)까지의 광로의 기하학적 길이는 동일하다.
상기 제 1 실시 형태의 중첩 렌즈(24)와 동일하게, 중첩 렌즈(24F)에서의 굴절율은 파장(색)에 의해 상이하게 된다. 따라서, 상기 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 중첩 렌즈(24F)에 의한 녹색광의 결상 위치는 청색광의 결상 위치에 대하여 광로 후단측에 형성된다. 즉, 중첩 렌즈(24F)로부터 청색광의 결상 위치까지의 광학적 길이와 중첩 렌즈(24F)로부터 녹색광의 결상 위치까지의 광학적 길이는 상이하게 된다.
볼록 렌즈(53)를 청색광의 광로중에 설치했을 경우에는, 청색광의 결상 위치는 볼록 렌즈(53)에 의해 청색광이 굴절해서 광로 전단측으로 변경된다. 또한, 볼록 렌즈(52)를 녹색광의 광로중에 설치했을 경우에는, 녹색광의 결상 위치는 볼록 렌즈(52)에 의해 녹색광이 굴절해서 광로 전단측으로 변경된다. 그리고, 중첩 렌즈(24F)로부터 상기 볼록 렌즈(53)에 의해 변경된 청색광의 결상 위치까지의 광학적 길이와, 중첩 렌즈(24F)로부터 상기 볼록 렌즈(52)에 의해 변경된 녹색광의 결상 위치까지의 광학적 길이가 대략 일치한다. 즉, 볼록 렌즈(52)의 렌즈면의 곡률반경 및 볼록 렌즈(53)의 렌즈면의 곡률반경은 중첩 렌즈(24F)의 광학 특성(녹색광 및 청색광의 색수차)에 따라 각각 설계되어 있다. 구체적으로, 볼록 렌즈(53)의 렌즈면의 곡률반경은 볼록 렌즈(52)의 렌즈면의 곡률반경보다도 크게 되도록 형성되어 있다.
상술한 제 6 실시 형태에 있어서는, 상기 제 1 실시 형태와 비교하여, 렌즈면의 곡률반경이 상이한 볼록 렌즈(52, 53)를 각각 녹색광 및 청색광의 광로중에 배설함으로써, 녹색광 및 청색광의 결상 위치를 광로 전단측으로 변경하고, 중첩 렌즈(24F)로부터 녹색광 및 청색광의 각 결상 위치까지의 광학적 길이를 대략 일치시킬 수 있다. 이 때문에, 녹색광의 조도가 균일한 조명 영역의 크기와 청색광의 조도가 균일한 조명 영역의 크기가 대략 동일하게 되도록 변경할 수 있고, 광의 이용 효율의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 상술한 것과 같은 구성으로 하면, 중첩 렌즈(24F)는 상기 제 1 실시 형태에서 설명한 중첩 렌즈(24)와 비교하여, 비교적으로 굴절력이 작은 렌즈를 채용 가능하고, 중첩 렌즈(24F)에 의한 R, G, B 각 색광 사이의 색수차량도 작은 것이 된다. 이 때문에, 볼록 렌즈(52, 53)에 의해 R, G, B 각 색광 사이의 색수차를 용이하게 보정할 수 있다.
[제 7 실시 형태]
다음에, 본 발명의 제 7 실시 형태를 도면에 근거해서 설명한다.
이하의 설명에서는, 상기 제 1 실시 형태와 동일한 구조 및 동일 부재에는 동일한 도면부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략 또는 간략화한다.
상기 각 실시 형태에서는 광학 장치(3, 3A, 3B, 3C, 3E, 3F)는 릴레이 광학계(35)를 갖는 구성이다.
이것에 대하여, 본 실시 형태의 프로젝터(1D)에서는 도 14에 도시하는 바와 같이, 광학 장치(3D)는 상기 각 실시 형태에서 설명한 릴레이 광학계(35)를 생략한 구성이다. 즉, 중첩 렌즈(24)로부터 각 액정 패널(42)까지의 3개의 색광의 각 광로의 기하학적 길이가 동일하게 되도록 설정되고 있다.
광학 장치(3D)는, 색합성 광학 장치로서 상기 각 실시 형태에서 설명한 크로스 다이크로익 프리즘(45)을 채용하지 않고, 도 14에 도시하는 바와 같이, 2개의 다이크로익 미러(45A, 45B) 및 반사 미러(45C)로 구성하고 있다.
이들 중, 다이크로익 미러(45A)는 청색광을 투과하고, 녹색광을 반사하는 미러이다. 또한, 다이크로익 미러(45B)는 적색광을 투과하고, 그 밖의 색광을 반사하는 미러이다.
그리고, 도 14에 도시하는 바와 같이, 액정 패널(42B), 입사측 편광판(43) 및 사출측 편광판(44)을 반사 미러(33) 및 다이크로익 미러(45A)의 사이에 배치한다. 또한, 액정 패널(42G), 입사측 편광판(43) 및 사출측 편광판(44)을 다이크로익 미러(32) 및 다이크로익 미러(45A)의 사이에 배치한다. 또한, 액정 패널(42R), 입사측 편광판(43) 및 사출측 편광판(44)을 다이크로익 미러(32) 및 반사 미러(45C)의 사이에 배치한다.
이렇게 배치함으로써, 중첩 렌즈(24)로부터 각 액정 패널(42R, 42G, 42B)까지의 각 색광의 광로의 기하학적 길이를 동일하게 설정할 수 있다.
이러한 상태에 있어서, 광의 이용 효율을 향상시키기 위해서, 이하와 같은 구성으로 한다.
예를 들면, 중첩 렌즈(24)에 의한 녹색광의 결상 위치가 액정 패널(42G)의 배치 위치(화상 형성 영역)에 대략 합치하고 있을 경우는, 도 14에 도시하는 바와 같이, 상기 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 다이크로익 미러(31)와 반사 미러(33)의 사이에 오목 렌즈(50D)를 배설하는 동시에, 다이크로익 미러(32) 및 적색광이 통과하는 광로중에 배설되는 입사측 편광판(43)의 사이에 오목 렌즈(50D)와 역의 기능을 갖는 볼 렌즈(51)를 배치한다.
상술한 제 7 실시 형태에 있어서는, 중첩 렌즈(24)로부터 각 액정 패널(42R, 42G, 42B)까지의 각 색광의 광로의 기하학적 길이가 동일하게 설정되고, 또한 중첩 렌즈(24)에 의한 녹색광의 결상 위치가 액정 패널(42G)의 배치 위치(화상 형성 영역)에 대략 합치하고 있을 경우이여도, 오목 렌즈(50D)에 의해 청색광(B)의 결상 위치를 광로 후단측으로 변경하고, 또한 볼록 렌즈(51)에 의해 적색광(R)의 결상 위치를 광로 전단측으로 변경함으로써, R, G, B 각 색광의 각 결상 위치를 액정 패널(42)의 배치 위치에 합칠 수 있다. 이 때문에, R, G, B 각 색광의 조도가 균일한 조명 영역의 크기가 대략 동일하게 되도록 변경할 수 있고, 광이용 효율의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 상술한 것과 같은 오목 렌즈(50D) 및 볼록 렌즈(51)를 채용한 구성으로 한정되지 않고, 이하의 구성을 채용해도 좋다.
예를 들면, 상기 제 2 실시 형태와 마찬가지로, 오목 렌즈(50D)를 생략하고, 반사 미러(33)를 볼록면 거울(33')로 변경하는 구성을 채용해도 좋다.
또한, 예컨대 액정 패널(42R, 42G, 42B)의 광로 전단측에 각각 필드 렌즈를 구비할 경우는, 오목 렌즈(50D) 및 볼록 렌즈(51)를 생략하고, 상기 제 3 실시 형태와 대략 동일하게, 청색광이 통과하는 광로중에 배설되는 필드 렌즈의 렌즈면의 곡률반경을 녹색광이 통과하는 광로중에 배설되는 필드 렌즈의 렌즈면의 곡률반경보다도 크게, 적색광이 통과하는 광로중에 배설되는 필드 렌즈의 렌즈면의 곡률반경을 녹색광이 통과하는 광로중에 배설되는 필드 렌즈의 렌즈면의 곡률반경보다도 작게 되도록, 각 색광마다 필드 렌즈의 렌즈면의 곡률반경을 변경한다.
또한, 예컨대 조명 광학 장치(20) 대신에, 상기 제 4 실시 형태에서 설명한 조명 광학 장치(20C)를 이용하고, 중첩 렌즈(24C)에 의한 청색광의 결상 위치가 액정 패널(42B)의 배치 위치(화상 형성 영역)에 대략 합치하고 있을 경우는, 상술한 것과 같은 오목 렌즈(50D) 및 볼록 렌즈(51)를 채용한 구성으로 한정되지 않고, 이하의 구성을 채용해도 좋다.
예를 들면, 오목 렌즈(50D) 및 볼록 렌즈(51)를 생략하고, 상기 제 4 실시 형태와 마찬가지로, 녹색광의 광로중(예컨대, 다이크로익 미러(31, 32)의 사이)에 볼록 렌즈(50C)를 배설한다.
또한, 예컨대 액정 패널(42R, 42G, 42B)의 광로 전단측에 각각 필드 렌즈를 구비할 경우는, 오목 렌즈(50D) 및 볼록 렌즈(51)를 생략하고, 상기 제 5 실시 형태와 대략 동일하게, 녹색광이 통과하는 광로중에 배설되는 필드 렌즈의 렌즈면의 곡률반경을 청색광이 통과하는 광로중에 배설되는 필드 렌즈의 렌즈면의 곡률반경보다도 작게, 적색광이 통과하는 광로중에 배설되는 필드 렌즈의 렌즈면의 곡률반경을 녹색광이 통과하는 광로중에 배설되는 필드 렌즈의 렌즈면의 곡률반경보다도 작게 되도록, 각 색광마다 필드 렌즈의 렌즈면의 곡률반경을 변경한다.
[제 8 실시 형태]
다음에, 본 발명의 제 8 실시 형태를 도면에 근거해서 설명한다.
이하의 설명에서는, 상기 제 7 실시 형태와 동일한 구조 및 동일 부재에는 동일한 도면부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략 또는 간략화한다.
본 실시 형태의 프로젝터(1G)를 구성하는 광학 장치(3G)에서는 도 15에 도시하는 바와 같이, 상기 제 7 실시 형태에서 설명한 오목 렌즈(50D), 볼록 렌즈(51) 및 조명 광학 장치(20) 대신에, 볼록 렌즈(54), 볼록 렌즈(55) 및 조명 광학 장치(20G)를 구비한다.
조명 광학 장치(20G)는 제 1 렌즈 어레이(21G)와, 제 2 렌즈 어레이(22G)와, 편광 변환 소자(23G)와, 중첩 렌즈(24G)를 구비하고 있다.
제 1 렌즈 어레이(21G), 제 2 렌즈 어레이(22G) 및 편광 변환 소자(23G)는 상기 제 1 실시 형태의 제 1 렌즈 어레이(21), 제 2 렌즈 어레이(22) 및 편광 변환 소자(23)와 동일한 구성이기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
제 1 렌즈 어레이(21G), 제 2 렌즈 어레이(22G) 및 편광 변환 소자(23G)를 통과한 복수의 부분 광속은 중첩 렌즈(24G), 볼록 렌즈(54) 및 볼록 렌즈(55)에 의해 집광해서 전기 광학 장치(40)의 액정 패널(42)의 화상 형성 영역상에 중첩된다.
각 색광마다 설명하면, 청색광이 입사하는 액정 패널(42B)의 화상 형성 영역상에는 중첩 렌즈(24G) 및 볼록 렌즈(55)에 의해 부분 광속이 중첩되어서 조명되고 있다. 녹색광이 입사하는 액정 패널(42G)의 화상 형성 영역상에는 중첩 렌즈(24G) 및 볼록 렌즈(54)에 의해 부분 광속이 중첩되어서 조명되고 있다. 또한, 적색광이 입사하는 액정 패널(42R)의 화상 형성 영역상에는 중첩 렌즈(24G) 및 볼록 렌즈(54)에 의해 중첩되어서 조명되고 있다.
중첩 렌즈(24G)로부터 볼록 렌즈(54)까지의 광로의 기하학적 길이와, 중첩 렌즈(24G)로부터 볼록 렌즈(55)까지의 광로의 기하학적 길이는 동일하다.
상기 제 1 실시 형태의 중첩 렌즈(24)와 동일하게, 중첩 렌즈(24G)에서의 굴절율은 파장(색)에 의해 상이하게 된다. 따라서, 중첩 렌즈(24G)에 의한 녹색광의 결상 위치는 청색광의 결상 위치에 대하여 광로 후단측에 형성되고, 중첩 렌즈(24G)에 의한 적색광의 결상 위치는 녹색광의 결상 위치에 대하여 광로 후단측에 형성된다.
볼록 렌즈(55)를 청색광의 광로중에 설치했을 경우에는, 청색광의 결상 위치는 볼록 렌즈(55)에 의해 청색광이 굴절해서 광로 전단측으로 변경된다. 또한, 볼록 렌즈(54)를 녹색광과 적색광의 광로중에 설치했을 경우에는, 녹색광의 결상 위치는 볼록 렌즈(54)에 의해 녹색광이 굴절해서 광로 전단측으로 변경되고, 적색광의 결상 위치는 볼록 렌즈(54)에 의해 적색광이 굴절해서 광로 전단측으로 변경된다. 그리고, 중첩 렌즈(24G)로부터 상기 볼록 렌즈(55)에 의해 변경된 청색광의 결상 위치까지의 광학적 길이와, 중첩 렌즈(24G)로부터 상기 볼록 렌즈(54)에 의해 변경된 녹색광의 결상 위치까지의 광학적 길이가 대략 일치하고, 중첩 렌즈(24G)로부터 상기 볼록 렌즈(54)에 의해 변경된 적색광의 결상 위치까지의 광학적 길이가 다른 것에 비해 약간 길게 된다. 볼록 렌즈(54)의 렌즈면의 곡률반경 및 볼록 렌즈(55)의 렌즈면의 곡률반경은 중첩 렌즈(24G)의 광학 특성(녹색광 및 청색광의 색수차)에 대응해서 각각 설계되어 있다. 구체적으로, 볼록 렌즈(55)의 렌즈면의 곡률반경은 볼록 렌즈(54)의 렌즈면의 곡률반경보다도 크게 되도록 형성되어 있다.
또한, 적색광(예컨대, 590 ~ 680㎚ 정도), 녹색광(예컨대, 500 ~ 590㎚ 정도) 및 청색광(예컨대, 435 ~ 500㎚)에 있어서, 녹색광과 적색광과의 색수차는 녹색광과 청색광과의 색수차에 비교해서 작기 때문에, 적색광과 녹색광과의 색수차를 보정하지 않아도 좋다. 적색광과 녹색광과의 색수차를 보정할 경우는, 적색광의 입사하는 액정 패널(42R)의 광로 전단측에 배치된 필드 렌즈(41R)의 렌즈면의 곡률반경을 적당히 변경함으로써, 중첩 렌즈(24G)로부터 적색광의 결상 위치까지의 광학적 길이를 다른 것과 일치시킬 수도 있다.
상술한 제 8 실시 형태에 있어서는, 상기 제 7 실시 형태와 비교하여, 렌즈면의 곡률반경의 다른 볼록 렌즈(54, 55)를 각각 녹색광 및 적색광의 광로중 및 청색광(B)의 광로중에 배설함으로써, R, G, B 각 색광의 결상 위치를 광로 전단측으로 변경하고, 중첩 렌즈(24G)로부터 R, G, B 각 색광의 결상 위치까지의 광학적 길이를 대략 일치시킬 수 있다. 이 때문에, R, G, B 각 색광의 조도가 균일한 조명 영역의 크기의 차이를 최소로 설정할 수 있고, 광의 이용 효율의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 상술한 것과 같은 구성으로 하면, 중첩 렌즈(24G)는 상기 제 6 실시 형태에서 설명한 중첩 렌즈(24F)와 동일하게, 상기 제 1 실시 형태에서 설명한 중첩 렌즈(24)와 비교하여, 비교적으로 굴절력이 작은 렌즈를 채용 가능하고, 중첩 렌즈(24G)에 의한 R, G, B 각 색광 사이의 색수차량도 작은 것이 된다. 이 때문에, 볼록 렌즈(54, 55)에 의해 R, G, B 각 색광 사이의 색수차를 용이하게 보정할 수 있다.
이상, 본 발명에 대해서 바람직한 실시 형태를 열거해서 설명했지만, 본 발명은 이들의 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 개량 및 설계의 변경이 가능하다.
상기 각 실시 형태에서는, 광학 장치(3, 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F, 3G)는 중첩 렌즈(24, 24C, 24F, 24G)를 구비하고, 상기 중첩 렌즈(24, 24C, 24F, 24G)에 의해 광원 장치(10)로부터 사출된 광속을 액정 패널(42)에 결상시키는 구성을 설명했지만, 이것으로 한정되지 않는다. 조명 광학 장치(20, 20C, 20F, 20G)로서 중첩 렌즈(24, 24C, 24F, 24G)를 생략한 구성을 채용해도 좋다. 이 때, 제 2 렌즈 어레이(22, 22C, 22F, 22G)에, 제 1 렌즈 어레이(21, 21C, 21F, 21G)에서 분할된 각 부분 광속을 액정 패널(42)에 중첩시키는 기능을 갖게 한다.
상기 각 실시 형태에서는, 인티그레이터 조명계로서 제 1 렌즈 어레이(21, 22C, 21F, 21G), 제 2 렌즈 어레이(22, 22C, 22F, 22G) 및 중첩 렌즈(24, 24C, 24F, 24G)를 구비하고 있었지만, 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 기둥형상의 유리 로드나, 중공의 유리 로드 등을 채용한 인티그레이터 로드와 릴레이 렌즈를 구비한 인티그레이터 조명계를 채용해도 좋다. 이 경우, 인티그레이터 로드와 릴레이 렌즈의 색수차를 보정하도록 색수차 보정 광학 소자를 설정하면 좋다.
상기 제 1 실시 형태 내지 상기 제 3 실시 형태에서는, 색수차 보정 광학 소자는 중첩 렌즈(24)로부터 각 액정 패널(42)까지의 3개의 광로중 청색광의 광로중에 배설되어 있지만, 이것으로 한정되지 않는다.
예를 들면, 광학 장치(3, 3A, 3B)에 있어서, 적색광의 광로와 청색광의 광로를 교체하도록 설계한다. 즉, 액정 패널(42R)과 액정 패널(42B)의 위치를 교체한다. 이렇게 설계했을 경우에는, 녹색광의 광로의 기하학적 길이와 적색광의 광로의 기하학적 길이가 대략 동일하게 되는 구성이다. 이 경우에 있어서, 적색광의 결상 위치는 청색광과 반대로, 녹색광의 결상 위치보다도 광로 후단측에 형성되는 것이 된다. 그리고, 적색광의 결상 위치 및 녹색광의 결상 위치를 대략 일치시키기 위해서는, 적색광의 광로중에 상기 각 실시 형태와 역의 기능을 갖는 색수차 보정 광학 소자를 배설한다. 예를 들면, 상기 제 1 실시 형태에서는, 오목 렌즈(50)의 역의 기능을 갖는 볼록 렌즈를 배설한다. 또한, 상기 제 2 실시 형태에서는, 볼록면 거울(33')의 역의 기능을 갖는 오목면 거울을 배설한다. 또한, 상기 제 3 실시 형태에서는, 필드 렌즈(41B')의 렌즈면(LB)의 곡률반경이 필드 렌즈(41G)의 렌즈면(LG)의 곡률반경보다도 크게 되도록 형성하고 있었지만, 반대로, 적색광이 통과하는 광로중의 필드 렌즈의 렌즈면의 곡률반경이 필드 렌즈(41G)의 렌즈면(LG)의 곡률반경보다도 작게 되도록 형성한다.
상기 제 4 실시 형태 내지 상기 제 6 실시 형태에 있어서, 색수차 보정 광학 소자의 구성은 상기 제 4 실시 형태 내지 상기 제 6 실시 형태에서 설명한 구성으로 한정되지 않는다.
예를 들면, 광학 장치(3C, 3E)에 있어서, 상기와 동일하게, 액정 패널(42R)과 액정 패널(42B)의 위치를 교체하고, 적색광의 광로와 청색광의 광로를 교체하도록 설계한다. 그리고, 조명 광학 장치로서, 적색광의 결상 위치를 액정 패널(42R)상에 위치를 부여하는 조명 광학 장치를 이용한다. 그리고, 적색광의 결상 위치 및 녹색광의 결상 위치를 대략 일치시키기 위해서는, 녹색광의 광로중에 상기 각 실시 형태와 역의 기능을 갖는 색수차 보정 광학 소자를 배설한다. 예를 들면, 상기 제 4 실시 형태에서는, 볼록 렌즈(50C)의 역의 기능을 갖는 오목 렌즈를 배설한다. 또한, 상기 제 5 실시 형태에서는, 필드 렌즈(41G')의 렌즈면(LG)의 곡률반경이 필드 렌즈(41B(필드 렌즈(41R))의 렌즈면(LB)의 곡률반경보다도 작게 되도록 형성하고 있었지만, 반대로 필드 렌즈(41G')의 렌즈면(LG)의 곡률반경이 적색광이 통과하는 광로중의 필드 렌즈의 렌즈면의 곡률반경보다도 크게 되도록 형성한다. 또한, 제 6 실시 형태에서는, 적색광이 통과하는 광로중에 배설되는 볼록 렌즈의 렌즈면의 곡률반경을 녹색광 및 청색광이 통과하는 광로중에 배설되는 볼록 렌즈의 렌즈면의 곡률반경보다도 작게 되도록 형성한다.
즉, 본 발명은, 색분리 광학계가 어떠한 구성이여도, 조명 광학 장치로부터 각 액정 패널까지의 복수의 색광의 광로에 있어서 광로의 기하학적 길이가 동일한 복수의 색광의 광로가 설정되어 있을 경우에, 본 발명을 적용할 수 있다. 예를 들면, 액정 패널상에 조명 광학 장치의 결상 위치가 있는 기준 색광이 통과하는 광로의 기하학적 길이와 동일한 기하학적 길이를 갖는 광로를 통과하는 색광이, 상기 기준 색광의 파장 영역에 대하여 단파장측의 파장 영역을 갖는 단파장측 색광일 경우에는, 단파장측 색광의 결상 위치를 광로 후단측으로 변경하는(조명 광학 장치의 장파장측의 색광과 단파장측의 색광과의 색수차를 보정하는) 색수차 보정 광학 소자(오목 렌즈, 볼록면 거울, 및/또는 기준 색광이 통과하는 광로중의 필드 렌즈의 곡률반경보다 큰 곡률반경을 갖는 필드 렌즈 등)를 단파장측 색광이 통과하는 광로중에 배설하면 양호하다. 또한, 예컨대 기준 색광이 통과하는 광로의 기하학적 길이와 동일한 기하학적 길이를 갖는 광로를 통과하는 색광이, 상기 기준 색광의 파장 영역에 대하여 장파장측의 파장 영역을 갖는 장파장측 색광일 경우에는, 장파장측 색광의 결상 위치를 광로 전단측으로 변경하는(조명 광학 장치의 장파장측의 색광과 단파장측의 색광과의 색수차를 보정하는) 색수차 보정 광학 소자(볼록 렌즈, 오목면 거울, 및/또는 기준 색광이 통과하는 광로중의 필드 렌즈의 렌즈면의 곡률반경보다 작은 곡률반경을 갖는 필드 렌즈)를 장파장측 색광이 통과하는 광로중에 배설하면 좋다.
이와 같이, 조명 광학 장치로부터 액정 패널까지의 광로의 기하학적 길이가 동일한 복수의 색광의 광로가 설정된 광학 장치에 있어서, 액정 패널상에 조명 광학 장치에 의한 결상 위치가 존재하지 않는 색광이 통과하는 광로중에 조명 광학 장치의 색수차를 보정하는 색수차 보정 광학 소자를 배설함으로써, 각 색광의 각각의 결상 위치를 대략 일치시키는 동시에, 각 색광의 각각의 조도가 균일한 조명 영역의 면적을 대략 일치시킬 수 있다.
상기 각 실시 형태에 있어서, 볼록 렌즈(50C, 52, 53, 54, 55)는 도면중에서는 광입사면 및 광사출면도 볼록면의 양 볼록 렌즈를 도시하고 있지만, 정(positive)의 굴절력을 갖는 렌즈이면 어느 쪽의 렌즈를 채용해도 좋고, 예컨대 한쪽이 평면의 평 볼록 렌즈나, 광입사면에 볼록면을 갖는 메니스커스 렌즈로서도 좋다.
또한, 상기 제 1 실시 형태 및 상기 제 6 실시 형태에 있어서, 오목 렌즈(50, 50D)는 도면중에서는 광입사면 및 광사출면과도 오목면(오목 렌즈)의 양쪽 오목 렌즈를 도시하고 있지만, 부(negative)의 굴절력을 갖는 렌즈이면 어느 쪽의 렌즈를 채용해도 좋고, 예컨대 한쪽이 평면의 평 오목 렌즈나, 광입사면에 오목면을 갖는 메니스커스 렌즈로서도 좋다.
상기 제 7 실시 형태 및 상기 제 8 실시 형태에서는, 적색광(R)의 액정 패널(42R)상에서의 조명 영역의 크기와, 녹색광(G)의 액정 패널(42G)상에서의 조명 영역의 크기와, 청색광(B)의 액정 패널(42B)상에서의 조명 영역의 크기의 차이를 최소로 하는 색수차 보정 광학 소자를 구비하고 있지만, 이것으로 한정되지 않고, 적색광(R), 녹색광(G) 및 청색광(B)중 적어도 2색의 색광의 액정 패널상에서의 조도가 균일한 조명 영역의 크기의 차이를 최소로 하도록, 색수차 보정 광학 소자를 배설하면 좋다. 여기에서, 적색광(R)(예컨대, 590 ~ 680㎚), 녹색광(G)(예컨대, 500 ~ 590㎚) 및 청색광(B)(예컨대, 435 ~ 500㎚)에 있어서, 적색광(R) 및 청색광(B)의 색수차나, 녹색광(G) 및 청색광(B)의 색수차가 다른 색광 사이의 색수차에 비교해서 크기 때문에, 적색광(R)과 녹색광(G)중 적어도 어느 하나가 한쪽과 청색광에 관한 색수차를 보정하도록, 색수차 보정 광학 소자를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 각 실시 형태에서는, 광학 장치(3, 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F, 3G)가 평면에서 보아 대략 L자형 형상을 갖은 구성을 설명했지만, 이것으로 한정되지 않고, 예컨대 평면에서 보아 대략 U자형 형상을 갖은 구성을 채용해도 좋다.
상기 각 실시 형태에서는, 색분리 광학 장치(30)는 적색, 녹색, 청색의 3개의 색광으로 분리하고 있었지만, 이것으로 한정되지 않고, 2개의 색광으로 분리하는 구성, 4개 이상의 색광으로 분리하는 구성을 채용해도 좋다. 이 때, 액정 패널(42)도 색분리 광학 장치(30)에 의해 분리된 색광의 수에 대응한 수만큼 설치한다.
상기 각 실시 형태에서는, 광입사면과 광사출면이 상이한 투과형의 액정 패널을 이용하고 있지만, 광입사면과 광사출면이 동일하게 되는 반사형의 액정 패널을 이용하여도 좋다.
상기 각 실시 형태에서는, 광변조 장치로서 액정 패널을 이용하고 있지만, 마이크로 미러를 채용한 디바이스 등 액정 이외의 광변조 장치를 이용하여도 좋다. 이 경우는, 광속 입사측 및 광속 사출측의 편광판은 생략할 수 있다.
상기 각 실시 형태에서는, 스크린을 관찰하는 방향으로부터 투사를 실행하는 프론트 타입의 프로젝터의 예만을 설명했지만, 본 발명은 스크린을 관찰하는 방향과는 반대측으로부터 투사를 실행하는 리어 타입의 프로젝터에도 적용 가능하다.
본 발명을 실시하기 위한 최선의 구성 등은 이상의 기재에서 개시되어 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 주로 특정한 실시 형태에 관해서 특히 도시되고, 또한 설명되어 있지만, 본 발명의 기술적 사상 및 원하는 범위로부터 일탈하지 않고, 이상 설명한 실시 형태에 대하여 형상, 재질, 수량, 그 밖의 상세한 구성에 있어서, 당업자가 여러가지 변형을 가할 수 있는 것이다.
따라서, 상기에 개시한 형상, 재질 등을 한정한 기재는 본 발명의 이해를 쉽게 하기 위해서 예시적으로 기재한 것이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니기 때문에, 그것들의 형상, 재질 등의 한정의 일부 또는 전부의 한정을 제외한 부재의 명칭에서의 기재는 본 발명에 포함되는 것이다.