WO2005114319A1 - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

　光学装置３を構成する色分離光学装置３０は、照明光学装置２０から射出された光束を赤、緑、青の３つの色光に分離する。そして、光学装置３は、照明光学装置２０から各液晶パネル４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂに至る３つの色光の光路のうち、緑色光の光路の幾何学的長さと同一の幾何学的長さを有する青色光の光路中に配設され、青色光の結像位置を変更し、照明光学装置２０による緑色光と青色光との色収差を補正する凹レンズ５０を備えている。

Description

明 細 書

プロジェクタ

技術分野

[0001] 本発明は、プロジェクタに関する。

背景技術

[0002] 従来、光源から射出された光束を所定位置で結像させる照明光学装置と、照明光 学装置から射出された光束を赤、緑、青の 3つの色光に分離する色分離光学装置と 、分離された各色光を画像情報に応じて変調する 3つの光変調装置と、変調された 各色光を合成して光学像を形成する色合成光学装置と、形成した光学像を拡大投 射する投射光学装置とを備えたプロジェクタが知られている。

照明光学装置としては、光源力も射出された光束の強度分布を均一化するために 、以下の構成 (インテグレータ照明系）が採用されている（例えば、特許文献 1参照)。 すなわち、特許文献 1に記載の照明光学装置は、第 1レンズアレイおよび第 2レンズ アレイと、重畳レンズとを備えている。光源力も射出された光束は、第 1レンズアレイに 備えられた複数の小レンズによって複数の部分光束に分割される。複数の部分光束 は、第 1レンズアレイの複数の小レンズに対応する複数の小レンズを備える第 2レンズ アレイを通過した後に、重畳レンズによって光変調装置の画像形成領域上で重畳さ れる。このように、光源から射出された光束を複数の部分光束に分割し、各部分光束 を光変調装置の画像形成領域上で重畳させることで、光変調装置を照射する光の強 度分布をほぼ均一にすることができる。

特許文献 1 :特開 2003— 195135号公報（図 2)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] 一般的な光学レンズは、波長（色）によって屈折率が異なるものである。したがって 、特許文献 1に記載のプロジェクタにおいて、重畳レンズを介した各色光は、各結像 位置がそれぞれ異なる位置に形成されると考えられる。

例えば、特許文献 1に記載のプロジェクタでは、重畳レンズから各光変調装置に至 る 3つの色光の光路のうち、青色光の光路と緑色光の光路の各光路の幾何学的長さ が略同一に設定されている。また、光学レンズにおいて、青色の屈折率は、緑色の屈 折率よりも大きい。

このため、重畳レンズを介した青色光および緑色光は、青色光の重畳結像位置が 緑色光の重畳結像位置よりも短くなる。このため、各光変調装置を照明する青色光の 照度が均一な照明領域が緑色光の照度が均一な照明領域よりも小さくなる。

したがって、青色光の照明領域が光変調装置の画像形成領域に略一致するように 重畳レンズの光学設計、または光変調装置等の光学部品の配置調整を実施する必 要がある。そして、このように光学設計または配置調整した場合には、青色光の照明 領域を光変調装置の画像形成領域に略一致させることができるが、緑色光の照明領 域は、光変調装置の画像形成領域よりも大きくなる。すなわち、緑色光の照明領域に おいて、青色光の照明領域との差分だけ光変調装置にて利用されない非利用光領 域が大きくなつてしまう。すなわち、色合成光学装置にて各色光を合成した際の光学 像の明るさが減少してしまう。

[0004] 本発明の目的は、光源力 射出された光束の利用効率の向上が図れるプロジェク タを提供することにある。

課題を解決するための手段

[0005] 本発明のプロジェクタは、インテグレータ照明系を有し照明光束を射出する照明光 学装置と、前記照明光学装置から射出された光束を第 1、第 2、および第 3の色光に 分離する色分離光学装置と、前記色分離光学装置にて分離された前記第 1から第 3 の色光を画像情報に応じて変調する第 1、第 2、および第 3の光変調装置と、前記第 1から第 3の光変調装置にて変調された各色光を合成して光学像を形成する色合成 光学装置と、前記色合成光学装置で形成された光学像を拡大投射する投射光学装 置とを備えたプロジェクタであって、前記照明光学装置から前記第 1の光変調装置ま での光路の幾何学的長さと、前記照明光学装置から前記第 2の光変調装置までの光 路の幾何学的長さとが同一に設定され、前記第 1の色光と前記第 2の色光とが分離さ れてから前記第 1の光変調装置までの第 1の色光の光路と、前記第 1の色光と前記 第 2の色光とが分離されて力 前記第 2の光変調装置までの第 2の色光の光路とのう ち少なくともいずれかの光路中に、色収差補正光学素子が設けられ、前記色収差補 正光学素子は、前記第 1の光変調装置での第 1の照明領域の大きさと前記第 2の光 変調装置での第 2の照明領域の大きさの差が最小となるように、前記第 1の色光と前 記第 2の色光とに関する色収差を補正することを特徴とする。

[0006] ここで、照明光学装置としては、例えば、重畳レンズを含む構成の他、第 1レンズァ レイおよび第 2レンズアレイで構成し、第 2レンズアレイに重畳レンズの機能を付カロし た構成を採用してもよい。

また、インテグレータ照明系としては、第 1レンズアレイ、第 2レンズアレイ、重畳レン ズの構成の他、例えば、柱状のガラスロッドや、中空のガラスロッドなどを用いたイン テグレータロッドとリレーレンズを備えた構成を採用してもよい。

本発明では、第 1の色光の光路と第 2の色光の光路の幾何学的長さが同一に設定 され、これら第 1の色光の光路および第 2の色光の光路のうち少なくともいずれかの 光路中に、色収差補正光学素子が配設されている。そして、色収差補正光学素子に より、例えば、照明光学装置による第 1の色光および第 2の色光のうち少なくともいず れかの色光の結像位置を変更して照明光学装置から第 1および第 2の色光の各結 像位置までの光学的長さを略一致させることで、第 1の光変調装置を照明する第 1の 色光の照度が均一な照明領域 (以下、第 1の照明領域と記載する）の大きさと、第 2の 光変調装置を照明する第 2の色光の照度が均一な照明領域 (以下、第 2の照明領域 と記載する）の大きさとの差を最小にすることができる。このため、第 1の色光および第 2の色光の各照明マージン量の差を最小に設定でき、光変調装置にて利用されない 非利用光領域を低減させることができる。したがって、従来の色収差補正光学素子を 設けない構成と比較して、光源力も射出された光束の利用効率の向上が図れる。ま た、光の利用効率の向上が図れるので、投射光学装置にて拡大投射される光学像 をより鮮明に投影できる。

[0007] 本発明のプロジェクタでは、前記第 2の色光の波長領域は、前記第 1の色光の波長 領域よりも短波長側の波長領域であり、前記色収差補正光学素子は、前記第 2の色 光の光路中にのみ設けられ、凹レンズまたは凸面鏡で構成されて 、ることが好ま ヽ 本発明によれば、第 1の色光に対して短波長側の波長領域を有する第 2の色光の 光路中に凹レンズまたは凸面鏡を配設するだけで、例えば、照明光学装置による第 2の色光の結像位置を光路後段側に変更して照明光学装置から第 1および第 2の色 光の各結像位置までの光学的長さを略一致させることができる。このため、第 1の照 明領域の大きさと第 2の照明領域の大きさとの差を最小に設定できる。例えば、色収 差補正光学素子として凹レンズを採用した場合には、従来の構成において凹レンズ を追加するだけで、本発明の目的を達成でき、従来の光学系を構成する部材の設計 変更を施す必要がない。また、例えば、色収差補正光学素子として凸面鏡を採用し た場合には、従来の構成において第 2の色光を第 2の光変調装置に導く反射ミラー を凸面鏡に変更すれば、本発明の目的を達成でき、従来の光学系に別途部材を追 加することがなぐプロジェクタの小型化および軽量ィ匕を阻害することがな 、。

本発明のプロジェクタでは、前記第 2の色光の波長領域は、前記第 1の色光の波長 領域よりも短波長側の波長領域であり、前記第 1から第 3の光変調装置の光路前段 側には、それぞれ第 1、第 2、および第 3の集光レンズが設けられ、前記色収差補正 光学素子は、前記第 2の集光レンズで構成され、前記第 2の集光レンズのレンズ面の 曲率半径は、前記第 1の集光レンズのレンズ面の曲率半径よりも大きくなるように形成 されていることが好ましい。

本発明によれば、各光変調装置の光路前段にそれぞれ配設される各集光レンズの うち、第 1の色光に対して短波長側の波長領域を有する第 2の色光の光路中に配設 される第 2の集光レンズのレンズ面の曲率半径を、第 1の色光の光路中に配設される 第 1の集光レンズのレンズ面の曲率半径よりも大きくなるように形成するだけで、例え ば、照明光学装置による第 2の色光の結像位置を光路後段側に変更したり照明光学 装置による第 1の色光の結像位置を光路前段側に変更して照明光学装置から第 1お よび第 2の色光の各結像位置までの光学的長さを略一致させることができる。このた め、第 1の照明領域の大きさと第 2の照明領域の大きさとの差を最小に設定できる。し たがって、従来の構成において各光変調装置の光路前段にそれぞれ配設される各 集光レンズの形状を変更するだけで本発明の目的を達成でき、従来の光学系に別 途部材を追加することがなく、プロジェクタの小型化および軽量ィ匕を阻害することがな い。

[0009] 本発明のプロジェクタでは、前記第 2の色光の波長領域は、前記第 1の色光の波長 領域よりも短波長側の波長領域であり、前記第 1から第 3の光変調装置の光路前段 側には、それぞれ第 1、第 2、および第 3の集光レンズが設けられ、前記色収差補正 光学素子は、前記第 1の色光の光路中において前記第 1の集光レンズより光路前段 側に設けられた第 1の凸レンズと、前記第 2の色光の光路中において前記第 2の集光 レンズの光路前段側に設けられた第 2の凸レンズとを備え、前記第 2の凸レンズのレ ンズ面の曲率半径は、前記第 1の凸レンズのレンズ面の曲率半径よりも大きくなるよう に形成されて ヽることが好ま ヽ。

本発明によれば、第 1および第 2の集光レンズの光路前段にそれぞれ第 1および第 2の凸レンズを配設し、第 1の色光に対して短波長側の波長領域を有する第 2の色光 の光路中に配設される第 2の凸レンズのレンズ面の曲率半径を、第 1の凸レンズのレ ンズ面の曲率半径よりも大きくなるように形成するだけで、例えば、照明光学装置によ る第 1および第 2の色光の結像位置をそれぞれ光路前段側に変更して照明光学装 置から第 1および第 2の色光の各結像位置までの光学的長さを略一致させることがで きる。このため、第 1の照明領域の大きさと第 2の照明領域の大きさとの差を最小に設 定できる。したがって、従来の構成において第 1および第 2の凸レンズを追加するだ けで、本発明の目的を達成でき、従来の光学系を構成する部材の設計変更を施す 必要がない。

[0010] 本発明のプロジェクタでは、前記第 2の色光の波長領域は、前記第 1の色光の波長 領域よりも長波長側の波長領域であり、前記色収差補正光学素子は、前記第 2の色 光の光路中にのみ設けられ、凸レンズまたは凹面鏡で構成されて 、ることが好ま ヽ 本発明によれば、第 1の色光に対して長波長側の波長領域を有する第 2の色光の 光路中に凸レンズまたは凹面鏡を配設するだけで、例えば、照明光学装置による第 2の色光の結像位置を光路前段側に変更して照明光学装置から第 1および第 2の色 光の各結像位置までの光学的長さを略一致させることができる。このため、第 1の照 明領域の大きさと第 2の照明領域の大きさとの差を最小に設定できる。例えば、色収 差補正光学素子として凸レンズを採用した場合には、従来の構成において凸レンズ を追加するだけで、本発明の目的を達成でき、従来の光学系を構成する部材の設計 変更を施す必要がない。また、例えば、色収差補正光学素子として凹面鏡を採用し た場合には、従来の構成において第 2の色光を第 2の光変調装置に導く反射ミラー を凹面鏡に変更すれば、本発明の目的を達成でき、従来の光学系に別途部材を追 加することがなぐプロジェクタの小型化および軽量ィ匕を阻害することがな 、。

[0011] 本発明のプロジェクタは、インテグレータ照明光学系を有し照明光束を射出する照 明光学装置と、前記照明光学装置から射出された光束を第 1、第 2、および第 3の色 光に分離する色分離光学装置と、前記色分離光学装置にて分離された前記第 1から 第 3の色光を画像情報に応じて変調する第 1、第 2、および第 3の光変調装置と、前 記第 1から第 3の光変調装置にて変調された各色光を合成して光学像を形成する色 合成光学装置と、前記色合成光学装置で形成された光学像を拡大投射する投射光 学装置とを備えたプロジェクタであって、前記照明光学装置から前記第 1から第 3の 光変調装置までの各光路の幾何学的長さが同一に設定され、前記第 1の色光のみ に分離されてから前記第 1の光変調装置までの前記第 1の色光の光路と、前記第 2 の色光のみに分離されてから前記第 2の光変調装置までの前記第 2の色光の光路と 、前記第 3の色光のみに分離されてから前記第 3の光変調装置までの前記第 3の色 光の光路とのうち少なくともいずれかの光路中に、色収差補正光学素子が設けられ、 前記色収差補正光学素子は、前記第 1から第 3の光変調装置でのそれぞれの照明 領域の大きさの差が最小となるように、前記第 1から第 3の色光のうち少なくとも 2つの 色光に関する色収差を補正することを特徴とする。

[0012] ここで、照明光学装置としては、例えば、重畳レンズを含む構成の他、第 1レンズァ レイおよび第 2レンズアレイで構成し、第 2レンズアレイに重畳レンズの機能を付カロし た構成を採用してもよい。

また、インテグレータ照明系としては、第 1レンズアレイ、第 2レンズアレイ、重畳レン ズの構成の他、例えば、柱状のガラスロッドや、中空のガラスロッドなどを用いたイン テグレータロッドとリレーレンズを備えた構成を採用してもよい。

本発明では、照明光学装置から各光変調装置までの各光路の幾何学的長さが同 一に設定され、第 1、第 2、および第 3の色光の各光路のうち少なくともいずれかの光 路中に、色収差補正光学素子が配設されている。そして、色収差補正光学素子によ り、例えば、照明光学装置による第 1、第 2、第 3の色光のうち少なくともいずれかの色 光の結像位置を変更して照明光学装置力 第 1、第 2、および第 3の色光のうち少な くとも 2つの色光の各結像位置までの光学的長さを略一致させることで、各光変調装 置を照明する第 1、第 2、第 3の色光のうち少なくとも 2つの色光の照度が均一な各照 明領域の大きさの差を最小にすることができる。このため、前記少なくとも 2つの色光 の各照明マージン量の差を最小に設定でき、光変調装置にて利用されない非利用 光領域を低減させることができる。したがって、従来の色収差補正光学素子を設けな い構成と比較して、光源力も射出された光束の利用効率の向上が図れる。また、光 の利用効率の向上が図れるので、投射光学装置にて拡大投射される光学像をより鮮 明に投影できる。

本発明のプロジェクタでは、前記第 1の色光の波長領域は、前記第 2の色光の波長 領域および前記第 3の色光の波長領域よりも長波長側の波長領域であり、前記色収 差補正光学素子は、前記第 2の色光の光路および前記第 3の色光の光路のうち少な くとも 、ずれかの光路中に設けられ、凹レンズまたは凸面鏡で構成されて 、ることが 好ましい。

本発明によれば、第 1の色光に対して短波長側の波長領域を有する第 2の色光の 光路および第 3の色光の光路のうち少なくともいずれかの光路中に凹レンズまたは凸 面鏡を配設するだけで、例えば、照明光学装置による第 2および第 3の色光のうち少 なくともいずれ力の色光の結像位置を光路後段側に変更して照明光学装置力 第 1 、第 2、および第 3の色光のうち少なくとも 2つの色光の各結像位置までの光学的長さ を略一致させることができる。このため、各光変調装置を照明する第 1、第 2、第 3の 色光のうち少なくとも 2つの色光の照度が均一な各照明領域の大きさの差を最小に することができる。例えば、色収差補正光学素子として凹レンズを採用した場合には 、従来の構成において凹レンズを追加するだけで、本発明の目的を達成でき、従来 の光学系を構成する部材の設計変更を施す必要がない。また、例えば、色収差補正 光学素子として凸面鏡を採用した場合には、従来の構成において第 2および第 3の 色光のうち少なくともいずれかの色光を光変調装置に導く反射ミラーを凸面鏡に変更 すれば、本発明の目的を達成でき、従来の光学系に別途部材を追加することがなく 、プロジェクタの小型化および軽量ィ匕を阻害することがな 、。

[0014] 本発明のプロジェクタでは、前記第 1の色光の波長領域は、前記第 2の色光の波長 領域および前記第 3の色光の波長領域よりも短波長側の波長領域であり、前記色収 差補正光学素子は、前記第 2の色光の光路および前記第 3の色光の光路のうち少な くとも 、ずれかの光路中に設けられ、凸レンズまたは凹面鏡で構成されて 、ることが 好ましい。

本発明によれば、第 1の色光に対して長波長側の波長領域を有する第 2の色光の 光路および第 3の色光の光路のうち少なくともいずれかの光路中に凸レンズまたは凹 面鏡を配設するだけで、例えば、照明光学装置による第 2および第 3の色光のうち少 なくともいずれかの色光の結像位置を光路前段側に変更して照明光学装置から第 1 、第 2、および第 3の色光のうち少なくとも 2つの色光の各結像位置までの光学的長さ を略一致させることができる。このため、各光変調装置を照明する第 1、第 2、第 3の 色光のうち少なくとも 2つの色光の照度が均一な各照明領域の大きさの差を最小に することができる。例えば、色収差補正光学素子として凸レンズを採用した場合には 、従来の構成において凸レンズを追加するだけで、本発明の目的を達成でき、従来 の光学系を構成する部材の設計変更を施す必要がない。また、例えば、色収差補正 光学素子として凹面鏡を採用した場合には、従来の構成において第 2および第 3の 色光のうち少なくともいずれかの色光を光変調装置に導く反射ミラーを凹面鏡に変更 すれば、本発明の目的を達成でき、従来の光学系に別途部材を追加することがなく 、プロジェクタの小型化および軽量ィ匕を阻害することがな 、。

[0015] 本発明のプロジェクタでは、前記第 2の色光の波長領域は、前記第 1の色光の波長 領域よりも短波長側の波長領域であり、前記第 3の色光の波長領域は、前記第 1の 色光の波長領域よりも長波長側の波長領域であり、前記色収差補正光学素子は、前 記第 2の色光の光路および前記第 3の色光の光路のうち少なくともいずれかの光路 中に設けられ、前記第 2の色光の光路中に設けられる前記色収差補正光学素子は、 凹レンズまたは凸面鏡で構成され、前記第 3の色光の光路中に設けられる前記色収 差補正光学素子は、凸レンズまたは凹面鏡で構成されていることが好ましい。

本発明によれば、第 1の色光に対して短波長側の波長領域を有する第 2の色光の 光路中に凹レンズまたは凸面鏡を配設したり、第 1の色光に対して長波長側の波長 領域を有する第 3の色光の光路中に凸レンズまたは凹面鏡を配設したりするだけで、 例えば、照明光学装置から第 1、第 2、および第 3の色光のうち少なくとも 2つの色光 の各結像位置までの光学的長さを略一致させることができる。このため、各光変調装 置を照明する第 1、第 2、第 3の色光のうち少なくとも 2つの色光の照度が均一な各照 明領域の大きさの差を最小にすることができる。例えば、色収差補正光学素子として 凹レンズや凸レンズを採用した場合には、従来の構成において凹レンズや凸レンズ を追加するだけで、本発明の目的を達成でき、従来の光学系を構成する部材の設計 変更を施す必要がない。また、例えば、色収差補正光学素子として凸面鏡や凹面鏡 を採用した場合には、従来の構成において第 2および第 3の色光のうち少なくともい ずれ力の色光を光変調装置に導く反射ミラーを凸面鏡や凹面鏡に変更すれば、本 発明の目的を達成でき、従来の光学系に別途部材を追加することがなぐプロジェク タの小型化および軽量ィ匕を阻害することがない。

本発明のプロジェクタでは、前記第 1の色光の波長領域は、前記第 2の色光の波長 領域および前記第 3の色光の波長領域よりも長波長側の波長領域であり、前記第 1 から第 3の光変調装置の光路前段側には、それぞれ第 1、第 2、および第 3の集光レ ンズが設けられ、前記色収差補正光学素子は、前記第 2の集光レンズおよび前記第 3の集光レンズのうち少なくともいずれかの集光レンズで構成され、前記色収差補正 光学素子を構成する集光レンズのレンズ面の曲率半径は、前記第 1の集光レンズの レンズ面の曲率半径よりも大きくなるように形成されて!、ることが好ま 、。

本発明によれば、各光変調装置の光路前段にそれぞれ配設される各集光レンズの うち、第 1の色光に対して短波長側の波長領域を有する第 2の色光の光路および第 3 の色光の光路のうち少なくともいずれかの光路中に配設される集光レンズのレンズ面 の曲率半径を、第 1の色光の光路中に配設される第 1の集光レンズのレンズ面の曲 率半径よりも大きくなるように形成するだけで、例えば、照明光学装置による第 2およ び第 3の色光のうち少なくともいずれかの色光の結像位置を光路後段側に変更したり 照明光学装置による第 1の色光の結像位置を光路前段側に変更して照明光学装置 力 第 1、第 2、および第 3の色光のうち少なくとも 2つの色光の各結像位置までの光 学的長さを略一致させることができる。このため、各光変調装置を照明する第 1、第 2 、第 3の色光のうち少なくとも 2つの色光の照度が均一な各照明領域の大きさの差を 最小にすることができる。したがって、従来の構成において各光変調装置の光路前 段にそれぞれ配設される各集光レンズの形状を変更するだけで本発明の目的を達 成でき、従来の光学系に別途部材を追加することがなぐプロジェクタの小型化およ び軽量化を阻害することがな ヽ。

本発明のプロジェクタでは、前記第 1の色光の波長領域は、前記第 2の色光の波長 領域および前記第 3の色光の波長領域よりも短波長側の波長領域であり、前記第 1 から第 3の光変調装置の光路前段側には、それぞれ第 1、第 2、および第 3の集光レ ンズが設けられ、前記色収差補正光学素子は、前記第 2の集光レンズおよび前記第 3の集光レンズのうち少なくともいずれかの集光レンズで構成され、前記色収差補正 光学素子を構成する集光レンズのレンズ面の曲率半径は、前記第 1の集光レンズの レンズ面の曲率半径よりも小さくなるように形成されて!ヽることが好ま 、。

本発明によれば、各光変調装置の光路前段にそれぞれ配設される各集光レンズの うち、第 1の色光に対して長波長側の波長領域を有する第 2の色光の光路および第 3 の色光の光路のうち少なくともいずれかの光路中に配設される集光レンズのレンズ面 の曲率半径を、第 1の色光の光路中に配設される第 1の集光レンズのレンズ面の曲 率半径よりも小さくなるように形成するだけで、例えば、照明光学装置による第 2およ び第 3の色光のうち少なくともいずれかの色光の結像位置を光路前段側に変更したり 照明光学装置による第 1の色光の結像位置を光路後段側に変更して照明光学装置 力 第 1、第 2、および第 3の色光のうち少なくとも 2つの色光の各結像位置までの光 学的長さを略一致させることができる。このため、各光変調装置を照明する第 1、第 2 、第 3の色光のうち少なくとも 2つの色光の照度が均一な各照明領域の大きさの差を 最小にすることができる。したがって、従来の構成において各光変調装置の光路前 段にそれぞれ配設される各集光レンズの形状を変更するだけで本発明の目的を達 成でき、従来の光学系に別途部材を追加することがなぐプロジェクタの小型化およ び軽量化を阻害することがな ヽ。

[0018] 本発明のプロジェクタでは、前記第 2の色光の波長領域は、前記第 1の色光の波長 領域よりも短波長側の波長領域であり、前記第 3の色光の波長領域は、前記第 1の 色光の波長領域よりも長波長側の波長領域であり、前記第 1から第 3の光変調装置 の光路前段側には、それぞれ第 1、第 2、および第 3の集光レンズが設けられ、前記 色収差補正光学素子は、前記第 2の集光レンズおよび前記第 3の集光レンズのうち 少なくともいずれかの集光レンズで構成され、前記第 2の集光レンズで前記色収差補 正光学素子を構成する場合には、前記第 2の集光レンズのレンズ面の曲率半径は、 前記第 1の集光レンズのレンズ面の曲率半径よりも大きくなるように形成され、前記第 3の集光レンズで前記色収差補正光学素子を構成する場合には、前記第 3の集光レ ンズのレンズ面の曲率半径は、前記第 1の集光レンズのレンズ面の曲率半径よりも小 さくなるように形成されて 、ることが好ま U、。

本発明によれば、各光変調装置の光路前段にそれぞれ配設される各集光レンズの うち、第 1の色光に対して短波長側の波長領域を有する第 2の色光の光路中に配設 される集光レンズのレンズ面の曲率半径を第 1の色光の光路中に配設される第 1の 集光レンズのレンズ面の曲率半径よりも大きく形成したり、第 1の色光に対して長波長 側の波長領域を有する第 3の色光の光路中に配設される集光レンズのレンズ面の曲 率半径を第 1の集光レンズのレンズ面の曲率半径よりも小さく形成したりするだけで、 例えば、照明光学装置から第 1、第 2、および第 3の色光のうち少なくとも 2つの色光 の各結像位置までの光学的長さを略一致させることができる。このため、各光変調装 置を照明する第 1、第 2、第 3の色光のうち少なくとも 2つの色光の照度が均一な各照 明領域の大きさの差を最小にすることができる。したがって、従来の構成において各 光変調装置の光路前段にそれぞれ配設される各集光レンズの形状を変更するだけ で本発明の目的を達成でき、従来の光学系に別途部材を追加することがなぐプロジ ェクタの小型化および軽量ィ匕を阻害することがない。

[0019] 本発明のプロジェクタでは、前記第 2の色光の波長領域は、前記第 1の色光の波長 領域よりも短波長側の波長領域であり、前記第 1から第 3の光変調装置の光路前段 側には、それぞれ第 1、第 2、および第 3の集光レンズが設けられ、前記色収差補正 光学素子は、前記第 1の色光の光路中において前記第 1の集光レンズより光路前段 側に設けられた第 1の凸レンズと、前記第 2の色光の光路中において前記第 2の集光 レンズの光路前段側に設けられた第 2の凸レンズとを備え、前記第 2の凸レンズのレ ンズ面の曲率半径は、前記第 1の凸レンズのレンズ面の曲率半径よりも大きくなるよう に形成されて ヽることが好ま ヽ。

本発明によれば、第 1および第 2の集光レンズの光路前段にそれぞれ第 1および第 2の凸レンズを配設し、第 1の色光に対して短波長側の波長領域を有する第 2の色光 の光路中に配設される第 2の凸レンズのレンズ面の曲率半径を、第 1の凸レンズのレ ンズ面の曲率半径よりも大きくなるように形成するだけで、例えば、照明光学装置によ る第 1および第 2の色光の結像位置をそれぞれ光路前段側に変更して照明光学装 置から第 1、第 2、および第 3の色光のうち少なくとも 2つの色光の各結像位置までの 光学的長さを略一致させることができる。このため、各光変調装置を照明する第 1、第 2、第 3の色光のうち少なくとも 2つの色光の照度が均一な各照明領域の大きさの差 を最小にすることができる。したがって、従来の構成において第 1および第 2の凸レン ズを追加するだけで、本発明の目的を達成でき、従来の光学系を構成する部材の設 計変更を施す必要がない。

本発明のプロジェクタでは、前記第 2の色光の波長領域は、前記第 1の色光の波長 領域よりも短波長側の波長領域であり、前記第 3の色光の波長領域は、前記第 2の 色光の波長領域よりも短波長側の波長領域であり、前記第 1から第 3の光変調装置 の光路前段側には、それぞれ第 1、第 2、および第 3の集光レンズが設けられ、前記 色収差補正光学素子は、前記第 1の色光の光路中において前記第 1の集光レンズよ り光路前段側に設けられた第 1の凸レンズと、前記第 2の光路中において前記第 2の 集光レンズの光路前段側に設けられた第 2の凸レンズと、前記第 3の光路中におい て前記第 3の集光レンズの光路前段側に設けられた第 3の凸レンズとを備え、前記第 2の凸レンズのレンズ面の曲率半径は、前記第 1の凸レンズのレンズ面の曲率半径よ りも大きくなるように形成され、前記第 3の凸レンズのレンズ面の曲率半径は、前記第 2の凸レンズのレンズ面の曲率半径よりも大きくなるように形成されて!ヽることが好まし い。 本発明によれば、第 1から第 3の集光レンズの光路前段にそれぞれ第 1から第 3の 凸レンズを配設し、第 1の色光に対して短波長側の波長領域を有する第 2の色光の 光路中に配設される第 2の凸レンズのレンズ面の曲率半径を第 1の凸レンズのレンズ 面の曲率半径よりも大きくなるように形成し、さらに、第 2の色光に対して短波長側の 波長領域を有する第 3の色光の光路中に配設される第 3の凸レンズのレンズ面の曲 率半径を第 2の凸レンズのレンズ面の曲率半径よりも大きくなるように形成するだけで 、例えば、照明光学装置による第 1ないし第 3の色光の結像位置をそれぞれ光路前 段側に変更して照明光学装置力 第 1、第 2、および第 3の色光のうち少なくとも 2つ の色光の各結像位置までの光学的長さを略一致させることができる。このため、各光 変調装置を照明する第 1、第 2、第 3の色光のうち少なくとも 2つの色光の照度が均一 な各照明領域の大きさの差を最小にすることができる。したがって、従来の構成にお いて第 1から第 3の凸レンズを追加するだけで、本発明の目的を達成でき、従来の光 学系を構成する部材の設計変更を施す必要がな 、。

図面の簡単な説明

[図 1]図 1は、第 1実施形態におけるプロジェクタを模式的に示す平面図である。

[図 2]図 2は、前記実施形態における凹レンズを光路中に設けない状態での青色光 の結像位置、および緑色光の結像位置を模式的に示す図である。

[図 3]図 3は、前記実施形態における凹レンズを光路中に設けない状態での青色光 の照度が均一な照明領域、および緑色光の照度が均一な照明領域を模式的に示す 図である。

[図 4]図 4は、前記実施形態における凹レンズを青色光の光路中に設けることで青色 光の結像位置を緑色光の結像位置に合わせた状態を模式的に示す図である。

[図 5]図 5は、前記実施形態における凹レンズを青色光の光路中に設けた状態での 青色光の照度が均一な照明領域、および緑色光の照度が均一な照明領域を模式的 に示す図である。

[図 6]図 6は、第 2実施形態におけるプロジェクタを模式的に示す平面図である。

[図 7]図 7は、第 3実施形態におけるプロジェクタを模式的に示す平面図である。

[図 8]図 8は、前記実施形態における第 1レンズアレイ、第 2レンズアレイ、重畳レンズ 、フィールドレンズ、液晶パネルにおいて、緑色光と青色光のフィールドレンズのレン ズ面の曲率半径を比較する図である。

[図 9]図 9は、第 4実施形態におけるプロジェクタを模式的に示す平面図である。

[図 10]図 10は、前記実施形態における凸レンズを緑色光の光路中に設けることで緑 色光の結像位置を青色光の結像位置に合わせた状態を模式的に示す図である。

[図 11]図 11は、第 5実施形態におけるプロジェクタを模式的に示す平面図である。

[図 12]図 12は、前記実施形態における第 1レンズアレイ、第 2レンズアレイ、重畳レン ズ、フィールドレンズ、液晶パネルにおいて、緑色光と青色光のフィールドレンズのレ ンズ面の曲率半径を比較する図である。

[図 13]図 13は、第 6実施形態におけるプロジェクタを模式的に示す平面図である。

[図 14]図 14は、第 7実施形態におけるプロジェクタを模式的に示す平面図である。

[図 15]図 15は、第 8実施形態におけるプロジェクタを模式的に示す平面図である。 符号の説明

[0022] 1, 1A, IB, 1C, ID, IE, IF, 1G '，，プロジェクタ、 3, 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3 F, 3G—光学装置、 4· · ·投射レンズ (投射光学装置）、 10· · ·光源装置、 20, 20C , 20F, 200· · ·照明光学装置、 30· · ·色分離光学装置、 33' · · ·凸面鏡 (色収差補 正光学素子）、 41R, 41G, 41Β· · 'フィールドレンズ (集光レンズ）、 41B' · · 'フィ一 ルドレンズ (集光レンズ、色収差補正光学素子）、 41G' · · 'フィールドレンズ (集光レ ンズ、色収差補正光学素子）、 42, 42R, 42G, 42Β· ·，液晶パネル (光変調装置）、 45 · · ·クロスダイクロイツクプリズム（色合成光学装置）、 50, 50D · · ·凹レンズ（色収 差補正光学素子）、 50C, 52, 53, 54, 55 · · ·凸レンズ (色収差補正光学素子）、 LB ,： LG…レンズ面。

発明を実施するための最良の形態

[0023] [第 1実施形態]

以下、本発明の第 1実施形態を図面に基づいて説明する。

〔プロジェクタの構成〕

プロジェクタ 1は、光源力も射出された光束を、画像情報に応じて変調して光学像を 形成し、スクリーン上に拡大投射する。このプロジェクタ 1は、図 1に示すように、外装 ケース 2と、光学装置 3と、投射光学装置としての投射レンズ 4とを備える。

なお、図 1において、図示は省略する力 外装ケース 2内において、光学装置 3およ び投射レンズ 4以外の空間には、プロジェクタ 1内を冷却する冷却ユニット、プロジェ クタ 1内の各構成部材に電力を供給する電源ユニット、および、光学装置 3および前 記冷却ユニット等を駆動制御する制御基板等が配置されるものとする。

[0024] 外装ケース 2は、合成樹脂等から構成され、光学装置 3および投射レンズ 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ツ 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ぐ例 えば、金属等により構成してもよい。

[0025] 光学装置 3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)を形成するものである。この光学装置 3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、この光学装置 3の詳細な構成については、 後述する。

投射レンズ 4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 4は、光学装置 3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。

[0026] 〔光学装置の構成〕

光学装置 3は、図 1に示すように、光源装置 10と、照明光学装置 20と、色分離光学 装置 30と、リレー光学系 35と、電気光学装置 40と、色収差補正光学素子としての凹 レンズ 50とを備えて構成され、照明光学装置 20、色分離光学装置 30、およびリレー 光学系 35を構成する光学素子は、所定の照明光軸 Aが設定された光学部品用筐体 60内に位置調整されて収納されて!ヽる。

[0027] 光源装置 10は、光源ランプから射出された光束を一定方向に揃えて射出し、電気 光学装置 40を照明するものである。この光源装置 10は、図 1に示すように、光源ラン プ 11と、楕円面リフレクタ 12と、平行ィ匕凹レンズ 13とを備えている。そして、光源ラン プ 11から放射された光束は、楕円面リフレクタ 12により装置前方側に収束光として射 出され、平行ィ匕凹レンズ 13によって平行化され、照明光学装置 20に射出される。こ こで、光源ランプ 11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。さらに、楕円面リフレクタ 12および平行ィ匕凹レンズ 13の代わりに、放 物面鏡を用いてもよい。

[0028] 照明光学装置 20は、光源装置 10から射出された光束を電気光学装置 40の後述 する液晶パネルの画像形成領域上に結像させる。この照明光学装置 20は、図 1に示 すように、第 1レンズアレイ 21と、第 2レンズアレイ 22と、偏光変換素子 23と、重畳レ ンズ 24とを備えている。

第 1レンズアレイ 21は、光源ランプ 11から射出された光束を複数の部分光束に分 割するものであり、照明光軸 Aと直交する面内にマトリクス状に配列される複数の小レ ンズを備えて構成される。

第 2レンズアレイ 22は、前述した第 1レンズアレイ 21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 21と同様に照明光軸 Aに直交する面 内にマトリクス状に配列される複数の小レンズを備えた構成であるが、集光を目的とし て 、るため、各小レンズの輪郭形状が電気光学装置 40の後述する液晶パネルの画 像形成領域の形状と対応して 、る必要はな 、。

[0029] 偏光変換素子 23は、第 1レンズアレイ 21により分割された各部分光束の偏光方向 を略一方向の直線偏光に揃える。

この偏光変換素子 23は、図示を略したが、照明光軸 Aに対して傾斜配置される偏 光分離膜および反射ミラーを交互に配列した構成を具備する。偏光分離膜は、各部 分光束に含まれる P偏光光束および S偏光光束のうち、一方の偏光光束を透過し、 他方の偏光光束を反射する。反射された他方の偏光光束は、反射ミラーによって曲 折され、一方の偏光光束の射出方向、すなわち照明光軸 Aに沿った方向に射出され る。射出された偏光光束のいずれかは、偏光変換素子 23の光束射出面に設けられ る位相差板によって偏光変換され、略全ての偏光光束の偏光方向が揃えられる。こ のような偏光変換素子 23を用いることにより、光源ランプ 11から射出される光束を、 略一方向の偏光光束に揃えることができるため、電気光学装置 40で利用する光源 光の利用率を向上できる。

重畳レンズ 24は、第 1レンズアレイ 21、第 2レンズアレイ 22、および偏光変換素子 2 3を経た複数の部分光束を集光して電気光学装置 40の後述する液晶パネルの画像 形成領域上に重畳させる光学素子である。

以上のように、光源装置 10からはその照明光軸 Aに垂直な面内において不均一な 照度を有する光束が射出されているが、第 1レンズアレイ 21、第 2レンズアレイ 22、お よび重畳レンズ 24を備えるインテグレータ照明系を用いることにより照明領域内は均 一な照度で照明される。

[0030] 色分離光学装置 30は、 2枚のダイクロイツクミラー 31, 32と、反射ミラー 33とを備え 、ダイクロイツクミラー 31, 32により照明光学装置 20から射出された複数の部分光束 を、赤の波長領域 (例えば、 580〜750nm程度）を有する赤色光、緑の波長領域 (例え ば、 500〜580nm程度）を有する緑色光、および青の波長領域（例えば、 400〜500nm 程度)を有する青色光の 3色の色光に分離する機能を具備する。

ダイクロイツクミラー 31, 32は、基板上に、所定の波長領域の光束を反射し、他の 波長の光束を透過する波長選択膜が形成された光学素子であり、光路前段に配置 されるダイクロイツクミラー 31は、青色光を反射し、その他の色光を透過するミラーで ある。光路後段に配置されるダイクロイツクミラー 32は、緑色光を反射し、赤色光を透 過するミラーである。

[0031] リレー光学系 35は、入射側レンズ 36と、リレーレンズ 38と、反射ミラー 37, 39とを備 え、色分離光学装置 30を構成するダイクロイツクミラー 32を透過した赤色光を電気光 学装置 40まで導く機能を有している。なお、赤色光の光路にこのようなリレー光学系 35が設けられているのは、赤色光の光路の幾何学的長さが他の色光の光路の幾何 学的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。本例においては赤色光の光路の幾何学的長さが長いのでこのような構成とさ れているが青色光の光路の幾何学的長さを長くする構成も考えられる。

[0032] 前述したダイクロイツクミラー 31により分離された青色光は、反射ミラー 33により曲 折された後、集光レンズとしてのフィールドレンズ 41 Bを介して電気光学装置 40に供 給される。また、ダイクロイツクミラー 32により分離された緑色光は、そのまま集光レン ズとしてのフィールドレンズ 41Gを介して電気光学装置 40に供給される。さらに、赤 色光は、リレー光学系 35を構成するレンズ 36, 38および反射ミラー 37, 39により集 光、曲折されて集光レンズとしてのフィールドレンズ 41Rを介して電気光学装置 40に 供給される。なお、電気光学装置 40の各色光の光路前段に設けられるフィールドレ ンズ 41R, 41G, 41Bは、第 2レンズアレイ 22から射出された各部分光束を、照明光 軸 Aに対して略平行な光束に変換するために設けられて ヽる。

[0033] 電気光学装置 40は、入射した光束を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成 するものである。この電気光学装置 40は、 3つの光変調装置としての液晶パネル 42 ( 赤色光用の液晶パネルを 42R、緑色光用の液晶パネルを 42G、青色光用の液晶パ ネルを 42Bとする）と、これら液晶パネル 42の光路前段および光路後段にそれぞれ 配置される入射側偏光板 43および射出側偏光板 44と、色合成光学装置としてのク ロスダイクロイツクプリズム 45とを備免る。

入射側偏光板 43は、偏光変換素子 23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 23で揃えられた光束の偏光軸 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するものである。この入 射側偏光板 43は、例えば、サファイアガラスまたは水晶等の透光性基板上に偏光膜 が貼付された構成を有して 、る。

[0034] 液晶パネル 42は、具体的な図示は省略するが、 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、図示しない制御基板から出力され る駆動信号に応じて、画面表示エリア内にある前記液晶の配向状態が制御され、入 射側偏光板 43から射出された偏光光束の偏光方向を変調する。

射出側偏光板 44は、入射側偏光板 43と略同様の構成であり、液晶パネル 42の画 面表示エリア力 射出された光束のうち、入射側偏光板 43における光束の透過軸と 直交する偏光軸を有する光束のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。 クロスダイクロイツクプリズム 45は、射出側偏光板 44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 45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 42R, 42Bカゝら射出され射出側偏光板 44を介した 各色光を反射し、液晶パネル 42Gカゝら射出され射出側偏光板 44を介した色光を透 過する。このようにして、各液晶パネル 42R, 42G, 42B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。

[0035] 凹レンズ 50は、ダイクロイツクミラー 31と反射ミラー 33との間の青色光の光路中に 配設され、青色光の結像位置を光路後段側に変更するものである。

なお、重畳レンズ 24から液晶パネル 42Bに至る青色光 Bの光路の幾何学的長さ、 および重畳レンズ 24力 液晶パネル 42Gに至る緑色光 Gの光路の幾何学的長さは 、同一に設定されているため、図 2では重畳レンズ 24を介した青色光 Bおよび緑色光 Gの光路を比較可能に示している。また、図 2では、説明の便宜上、偏光変換素子 2 3、重畳レンズ 24力 液晶パネル 42 (42G, 42B)までに配設されるダイクロイツクミラ 一 31, 32、反射ミラー 33、フィールドレンズ 41G, 41B、および入射側偏光板 43を 省略している。

重畳レンズ 24での屈折率は、波長（色）によって異なる。例えば、緑の波長領域に おける重畳レンズ 24での屈折率に対して、青の波長領域における重畳レンズ 24で の屈折率は大きいものとなる。このため、青色光 Bの結像位置 FBは、図 2に示すよう に、緑色光 Gの結像位置 FGに対して光路前段側に形成されることとなる。つまり、重 畳レンズ 24から青色光 Bの結像位置 FBまでの光学的長さと重畳レンズ 24から緑色 光 Gの結像位置 FGまでの光学的長さとは異なる。

[0036] 上述したように、青色光 Bの結像位置 FBが緑色光 Gの結像位置 FGよりも光路前段 に形成されることにより、青色光 Bの照度が均一な照明領域 ABは、図 3に示すように 、緑色光 Gの照度が均一な照明領域 AGよりも小さくなる。つまり、第 1レンズアレイ 21 の小レンズ LI, L2, L3等（図 2)の像が液晶パネル 42上に重畳されるとき、緑色光 G では、重なりが一致するのに対し、青色光 Bでは重なりが上下左右にずれてしまうた め、全て重なっている均一な領域が小さくなる。

このため、光学設計する際には、緑色光 Gの結像位置 FGを液晶パネル 42の配置 位置 (画像形成領域)に略合致させる照明光学装置 20を用いた場合は、図 2に示す ように青色光 Bの結像位置 FBを液晶パネル 42Bの配置位置に合わせるように変える 必要がある。単に、液晶パネル 42Bの位置を結像位置 FBの位置に移動するように 照明光学装置を設計した場合には、図 3に示すように、緑色光 Gの照度が均一な照 明領域 AGが青色光 Bの照度が均一な照明領域 ABよりも大きくなる。そして、青色光 Bの照度が均一な照明領域 ABと緑色光 Gの照度が均一な照明領域 AGの差分だけ 、液晶パネル 42Gにて利用されな 、非利用光領域 AG 1が形成されることとなる。

[0037] 凹レンズ 50を青色光 Bの光路中に設けた場合には、青色光 Bの結像位置は、図 4 に示すように、凹レンズ 50により青色光 Bが屈折して上述した結像位置 FBよりも光路 後段に変更され結像位置 となる。そして、青色光 Bの結像位置 ま、緑色光 G の結像位置 FGと略一致する。つまり、重畳レンズ 24から射出され凹レンズ 50により 変更された青色光 Bの結像位置 までの光学的長さと重畳レンズ 24から緑色光 G の結像位置 FGまでの光学的長さとは略一致する。すなわち、凹レンズ 50は、重畳レ ンズ 24の光学特性 (緑色光および青色光の色収差）に応じて設計されて!、る。

そして、図 4に示すように青色光 Bの結像位置 および緑色光 Gの結像位置 FG を液晶パネル 42 (42G, 42B)の配置位置に合せることで、図 5に示すように青色光 の照度が均一な照明領域 および緑色光の照度が均一な照明領域 AGが液晶パ ネル 42 (42G, 42B)の画像形成領域 Arに略一致する。

このように設定した場合には、青色光の照明領域 AB'の大きさと緑色光の照明領 域 AGの大きさとの差が最小となるため、上述した非利用光領域 AG1を最小に設定 できる。

なお、具体的な説明を省略するが、赤色光の結像位置はリレー光学系 35により液 晶パネル 42Rの配置位置に一致するように設定され、赤色光の照度が均一な照明 領域は液晶パネル 42の画像形成領域 Arと略一致するように設定されて!ヽる。

また、凹レンズ 50は、色収差の補正であるため、曲率半径の大きなレンズでよぐ研 磨のほか、板ガラスを熱プレスで作成したり、プラスチックを使用するなど容易に作成 が可能である。

[0038] 上述した第 1実施形態においては、光学装置 3において、凹レンズ 50を青色光 Bの 光路中に配設することで、青色光 Bの結像位置 と緑色光 Gの結像位置 FGとを略 一致させるとともに、青色光 Bの照度が均一な照明領域 AB'の大きさと緑色光 Gの照 度が均一な照明領域 AGの大きさとを最小に設定できる。このため、各結像位置 FG 、 FB'を液晶パネル 42 (42G, 42B)の配置位置に合わせることで、液晶パネル 42 にて利用されない非利用光領域 AG 1を最小に設定できる。したがって、光源装置 10 力 射出された光束の利用効率の向上が図れる。

また、色収差補正光学素子が凹レンズ 50で構成されているので、汎用のプロジェク タを構成する光学装置に凹レンズ 50を追加しても上述したような光の利用効率の向 上が図れる。したがって、汎用のプロジェクタの光学系を構成する部材の設計変更を 施さなくても、低コストで光の利用効率の向上が図れる。

そして、プロジェクタ 1は、光の利用効率の向上が図れる光学装置 3を備えているの で、投射レンズ 4にて拡大投射されるカラー画像をより鮮明に投影できる。

[0039] [第 2実施形態]

次に、本発明の第 2実施形態を図面に基づいて説明する。

以下の説明では、前記第 1実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号 を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。

本実施形態のプロジェクタ 1 Aでは、図 6に示すように、光学装置 3Aにおいて、前 記第 1実施形態で説明した凹レンズ 50が省略され、前記第 1実施形態で説明した反 射ミラー 33を色収差補正光学素子としての凸面鏡 33Ίこ変更している。凹レンズ 50 を設けない点、反射ミラー 33を凸面鏡 33Ίこ変更する点以外は、前記第 1実施形態 と同様の構成である。

[0040] このように前記第 1実施形態で説明した反射ミラー 33を凸面鏡 33'とすることで、図 示は省略するが、前記第 1実施形態で説明した凹レンズ 50と略同様に、重畳レンズ 24による青色光の結像位置を光路後段側に変更させて!/、る。

そして、前記第 1実施形態と同様に、青色光の結像位置を緑色光の結像位置に略 一致させるとともに、これら結像位置を液晶パネル 42 (42G, 42B)の配置位置に合 わせることで、青色光の照度が均一な照明領域および緑色光の照度が均一な照明 領域の双方を、液晶パネル 42 (42G, 42B)の画像形成領域に略一致させている。 すなわち、凸面鏡 33Ίま、重畳レンズ 24の光学特性 (緑色光および青色光の色収差 )に応じて設計されている。

[0041] 上述した第 2実施形態においては、前記第 1実施形態と比較して、凸面鏡 33Ίこよ り、青色光の結像位置を光路後段側に変更し、緑色光の照度が均一な照明領域の 大きさに対して青色光の照度が均一な照明領域の大きさが略同一となるように変更 できる。したがって、従来の構成において色分離光学装置 30で分離された青色光を 液晶パネルに導く反射ミラーを凸面鏡 33Ίこ変更するだけで、光の利用効率の向上 が図れ、前記第 1実施形態で説明した凹レンズ 50等の部材を別途設けることなぐ光 学装置 3Aの小型化および軽量化を阻害することがない。

[0042] [第 3実施形態]

次に、本発明の第 3実施形態を図面に基づいて説明する。

以下の説明では、前記第 1実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号 を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。

本実施形態のプロジェクタ 1Bでは、図 7に示すように、光学装置 3Bにおいて、前記 第 1実施形態で説明した凹レンズ 50が省略され、前記第 1実施形態で説明したフィ 一ルドレンズ 41G, 41B'のレンズ面の曲率半径を異なるように形成している。凹レン ズ 50を設けない点、フィールドレンズ 41B'の形状が異なる点以外は、前記第 1実施 形態と同様の構成である。

[0043] 色収差補正光学素子としてのフィールドレンズ 41B'のレンズ面 LB、およびフィー ルドレンズ 41Gのレンズ面 LGは、図 8に示すように、球面状に形成され、それぞれ異 なるように形成されている。

具体的に、フィールドレンズ 41B,は、レンズ面 LBの曲率半径がフィールドレンズ 4 1Gのレンズ面 LGの曲率半径よりも大きくなるように形成されて!、る。

このように、フィールドレンズ 41B'のレンズ面 LBの曲率半径をフィールドレンズ 41 Gのレンズ面 LGの曲率半径よりも大きくなるように設定することで、前記第 1実施形態 で説明した凹レンズ 50と略同様に、重畳レンズ 24による青色光 Bの結像位置を光路 後段側に変更させている。

そして、前記第 1実施形態と同様に、青色光 Bの結像位置 を緑色光 Gの結像 位置 FGに略一致させるとともに、これら結像位置を液晶パネル 42 (42G, 42B)の配 置位置に合わせることで、青色光 Bの照度が均一な照明領域および緑色光 Gの照度 が均一な照明領域の双方を、液晶パネル 42 (42G, 42B)の画像形成領域に略一 致させている。すなわち、フィールドレンズ 41ΒΊま、重畳レンズ 24の光学特性（緑色 光および青色光の色収差）に応じて設計されている。

[0044] 上述した第 3実施形態にお 、ては、前記第 1実施形態と比較して、フィールドレンズ 41B'のレンズ面 LBの曲率半径を、フィールドレンズ 41Gのレンズ面 LGの曲率半径 よりも大きくなるように形成することにより、青色光 Bの結像位置を光路後段側に変更 し、緑色光 Gの照度が均一な照明領域の大きさに対して青色光の照度が均一な照 明領域の大きさが略同一となるように変更できる。したがって、従来の構成において 各液晶パネルの光路前段にそれぞれ配設される各フィールドレンズの形状を変更す るだけで、光の利用効率の向上が図れ、前記第 1実施形態で説明した凹レンズ 50等 の部材を別途設けることなぐ光学装置 3Bの小型化および軽量ィ匕を阻害することが ない。

[0045] [第 4実施形態]

次に、本発明の第 4実施形態を図面に基づいて説明する。

以下の説明では、前記第 1実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号 を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。

本実施形態のプロジェクタ 1Cでは、図 9に示すように、光学装置 3Cにおいて、前 記第 1実施形態で説明した照明光学装置 20と凹レンズ 50とに代えて、青色光 Bの結 像位置 FB (図 10)を液晶パネル 42Bの配置位置 (画像形成領域）に略合致させる照 明光学装置 20Cと、色収差補正光学素子としての凸レンズ 50Cとを備えている。

[0046] 照明光学装置 20Cは、第 1レンズアレイ 21Cと、第 2レンズアレイ 22Cと、偏光変換 素子 23Cと、重畳レンズ 24Cとを備えており、青色光 Bの結像位置 FBを液晶パネル 42Bの配設位置 (画像形成領域）に略合致させる点以外は、前記第 1実施形態の照 明光学装置 20と同様の構成である。

前記第 1実施形態の重畳レンズ 24と同様に、重畳レンズ 24Cでの屈折率は、波長 (色）によって異なる。したがって、緑色光 Gの結像位置 FGは、青色光 Bの結像位置 FBに対して光路後段側に形成されることとなる。つまり、重畳レンズ 24Cから青色光 Bの結像位置 FBまでの光学的長さと重畳レンズ 24から緑色光 Gの結像位置 FGまで の光学的長さとは異なる。

[0047] そこで、図 10に示すように、凸レンズ 50Cを緑色光 Gの光路中（ダイクロイツクミラー 31, 32の間）に設けた場合には、緑色光 Gの結像位置 FGは、凸レンズ 50Cにより緑 色光 Gが屈折して上述した結像位置 FGよりも光路前段に変更され結像位置 と なる。そして、緑色光 Gの結像位置 ま、青色光 Bの結像位置 FBと略一致する。 つまり、重畳レンズ 24C力 射出され凸レンズ 50Cにより変更された緑色光 Gの結像 位置 までの光学的長さと重畳レンズ 24Cから青色光 Bの結像位置 FBまでの光 学的長さとは略一致する。すなわち、凸レンズ 50Cは、重畳レンズ 24Cの光学特性（ 緑色光および青色光の色収差）に応じて設計されている。

本実施形態では、図 9に示すように、凸レンズ 50Cがダイクロイツクミラー 31, 32の 間に配設されているため、凸レンズ 50Cにより赤色光の結像位置も変更される力 リ レー光学系 35により適宜補正している。なお、凸レンズ 50Cの配設位置は、上述し た位置に限らず、例えば、ダイクロイツクミラー 32とフィールドレンズ 41Gとの間に配 設しても構わない。

[0048] そして、図 10に示すように、緑色光 Gの結像位置 および青色光 Bの結像位置 FBを液晶パネル 42 (42G, 42B)の配置位置に合わせることで、前記第 1実施形態 と同様に、青色光の照度が均一な照明領域および緑色光の照度が均一な照明領域 が液晶パネル 42 (42G, 42B)の画像形成領域に略一致する。

このように設定した場合には、青色光の照明領域と緑色光の照明領域が略一致し ているため、上述した非利用光領域を最小に設定できる。

[0049] 上述した第 4実施形態においては、凸レンズ 50Cを緑色光 Gの光路中に配設する ことで、緑色光 Gの結像位置を光路前段側に変更し、緑色光 Gの結像位置 と青 色光 Bの結像位置 FBとを略一致させるとともに、緑色光 Gの照度が均一な照明領域 の大きさと青色光 Bの照度が均一な照明領域の大きさとの差を最小に設定できる。こ のため、各結像位置 FB, FG'を液晶パネル 42 (42G, 42B)の配置位置に合わせる ことで、液晶パネル 42にて利用されない非利用光領域を最小に設定できる。したが つて、光源装置 10から射出された光束の利用効率の向上が図れる。

また、色収差補正光学素子が凸レンズ 50Cで構成されているので、青色光 Bの結 像位置 FBを液晶パネル 42Bの配置位置 (画像形成領域）に略合致させる照明光学 装置を備えた汎用のプロジェクタを構成する光学装置に凸レンズ 50Cを追加しても 上述したような光の利用効率の向上が図れる。したがって、汎用のプロジェクタの光 学系を構成する部材の設計変更を施さなくても、低コストで光の利用効率の向上が 図れる。

そして、プロジェクタ 1Cは、光の利用効率の向上が図れる光学装置 3Cを備えてい るので、投射レンズ 4にて拡大投射されるカラー画像をより鮮明に投影できる。

[0050] [第 5実施形態]

次に、本発明の第 5実施形態を図面に基づいて説明する。

以下の説明では、前記第 4実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号 を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。

本実施形態のプロジェクタ 1Eでは、図 11に示すように、光学装置 3Eにおいて、前 記第 4実施形態で説明した凸レンズ 50Cが省略され、フィールドレンズ 41G,， 41B のレンズ面の曲率半径を異なるように形成している。凸レンズ 50Cを設けない点、フィ 一ルドレンズ 41G'の形状が異なる点以外は、前記第 4実施形態と同様の構成である

[0051] 色収差補正光学素子としてのフィールドレンズ 41G,のレンズ面 LG、およびフィー ルドレンズ 41Bのレンズ面 LBは、図 12〖こ示すよう〖こ、球面状に开成され、それぞれ 異なるように形成されて ヽる。

具体的に、フィールドレンズ 41G,は、レンズ面 LGの曲率半径がフィールドレンズ 4 1Bのレンズ面 LBの曲率半径よりも小さくなるように形成されて!、る。

このように、フィールドレンズ 41G'のレンズ面 LGの曲率半径をフィールドレンズ 41 Bのレンズ面 LBの曲率半径よりも小さくなるように設定することで、前記第 4実施形態 で説明した凸レンズ 50Cと略同様に、重畳レンズ 24Cによる緑色光の結像位置を光 路前段側に変更させて 、る。

そして、前記第 4実施形態と同様に、緑色光 Gの結像位置 を青色光 Bの結像 位置 FBに略一致させるとともに、これら結像位置を液晶パネル 42 (42G, 42B)の配 置位置に合わせることで、青色光 Bの照度が均一な照明領域および緑色光 Gの照度 が均一な照明領域の双方を、液晶パネル 42 (42G, 42B)の画像形成領域に略一 致させている。すなわち、フィールドレンズ 41G ま、重畳レンズ 24Cの光学特性（緑 色光および青色光の色収差）に応じて設計されている。

[0052] 上述した第 5実施形態にぉ 、ては、前記第 4実施形態と比較して、フィールドレンズ 41G'のレンズ面 LGの曲率半径を、フィールドレンズ 41Bのレンズ面 LBの曲率半径 よりも小さくなるように形成することにより、緑色光 Gの結像位置を光路前段側に変更 し、青色光 Bの照度が均一な照明領域の大きさに対して緑色光 Gの照度が均一な照 明領域の大きさが略同一となるように変更できる。したがって、青色光 Bの結像位置 F Bが液晶パネル 42Bの配置位置 (画像形成領域）に略合致させる照明光学装置を備 えた従来の構成において各液晶パネルの光路前段にそれぞれ配設される各フィー ルドレンズの形状を変更するだけで、光の利用効率の向上が図れ、前記第 4実施形 態で説明した凸レンズ 50C等の部材を別途設けることなぐ光学装置 3Eの小型化お よび軽量ィ匕を阻害することがな 、。

[0053] [第 6実施形態]

次に、本発明の第 6実施形態を図面に基づいて説明する。

以下の説明では、前記第 1実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号 を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。

本実施形態のプロジェクタ 1Fでは、図 13に示すように、光学装置 3Fにおいて、前 記第 1実施形態で説明した照明光学装置 20と凸レンズ 50に代えて、照明光学装置 20Fと凸レンズ 52と凸レンズ 53とを備える。

[0054] 照明光学装置 20Fは、第 1レンズアレイ 21Fと、第 2レンズアレイ 22Fと、偏光変換 素子 23Fと、重畳レンズ 24Fとを備えている。

第 1レンズアレイ 21F、第 2レンズアレイ 22F、および偏光変換素子 23Fは、前記第 1実施形態の第 1レンズアレイ 21、第 2レンズアレイ 22、および偏光変換素子 23と同 様の構成であるため詳細な説明は省略する。

第 1レンズアレイ 21F、第 2レンズアレイ 22F、および偏光変換素子 23Fを経た複数 の部分光束は、重畳レンズ 24F、凸レンズ 52、および凸レンズ 53によって集光して 電気光学装置 40の液晶パネル 42の画像形成領域上に重畳される。

[0055] 各色光毎に説明すると、青色光が入射する液晶パネル 42Bの画像形成領域上は、 重畳レンズ 24Fおよび凸レンズ 53によって部分光束が重畳されて照明されている。 緑色光が入射する液晶パネル 42Gの画像形成領域上は、重畳レンズ 24Fおよび凸 レンズ 52によって部分光束が重畳されて照明されている。なお、赤色光が入射する 液晶パネル 42Rの画像形成領域上は、重畳レンズ 24Fおよび凸レンズ 52によって 重畳されリレー光学系 35によって導かれた照明光束が照明されている。

[0056] 重畳レンズ 24Fから凸レンズ 52までの光路の幾何学的長さと、重畳レンズ 24Fから 凸レンズ 53までの光路の幾何学的長さとは、等しい。

前記第 1実施形態の重畳レンズ 24と同様に、重畳レンズ 24Fでの屈折率は、波長（ 色）によって異なる。したがって、前記第 1実施形態と同様に、重畳レンズ 24Fによる 緑色光の結像位置は、青色光の結像位置に対して光路後段側に形成される。つまり 、重畳レンズ 24Fから青色光の結像位置までの光学的長さと重畳レンズ 24Fから緑 色光の結像位置までの光学的長さとは異なる。

凸レンズ 53を青色光の光路中に設けた場合には、青色光の結像位置は、凸レンズ 53により青色光が屈折して光路前段側に変更される。また、凸レンズ 52を緑色光の 光路中に設けた場合には、緑色光の結像位置は、凸レンズ 52により緑色光が屈折し て光路前段側に変更される。そして、重畳レンズ 24Fから前記凸レンズ 53により変更 された青色光の結像位置までの光学的長さと、重畳レンズ 24Fから前記凸レンズ 52 により変更された緑色光の結像位置までの光学的長さとが略一致する。すなわち、 凸レンズ 52のレンズ面の曲率半径および凸レンズ 53のレンズ面の曲率半径は、重 畳レンズ 24Fの光学特性 (緑色光および青色光の色収差）に応じてそれぞれ設計さ れている。具体的に、凸レンズ 53のレンズ面の曲率半径は、凸レンズ 52のレンズ面 の曲率半径よりも大きくなるように形成されて 、る。

[0057] 上述した第 6実施形態においては、前記第 1実施形態と比較して、レンズ面の曲率 半径の異なる凸レンズ 52, 53をそれぞれ緑色光および青色光の光路中に配設する ことにより、緑色光および青色光の結像位置を光路前段側に変更し、重畳レンズ 24 Fから緑色光および青色光の各結像位置までの光学的長さを略一致させることがで きる。このため、緑色光の照度が均一な照明領域の大きさと青色光の照度が均一な 照明領域の大きさとが略同一となるように変更でき、光の利用効率の向上が図れる。 また、上述したような構成とすれば、重畳レンズ 24Fは、前記第 1実施形態で説明し た重畳レンズ 24と比較して、比較的に屈折力の小さいレンズを採用でき、重畳レンズ 24Fによる R, G, B各色光間の色収差量も小さいものとなる。このため、凸レンズ 52, 53により R, G, B各色光間の色収差を容易に補正できる。

[0058] [第 7実施形態]

次に、本発明の第 7実施形態を図面に基づいて説明する。

以下の説明では、前記第 1実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号 を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。

前記各実施形態では、光学装置 3, 3A, 3B, 3C, 3E, 3Fは、リレー光学系 35を 有する構成である。

これに対して、本実施形態のプロジェクタ 1Dでは、図 14に示すように、光学装置 3 Dは、前記各実施形態で説明したリレー光学系 35を省略した構成である。すなわち 、重畳レンズ 24から各液晶パネル 42に至る 3つの色光の各光路の幾何学的長さが 同一となるように設定されて 、る。

[0059] 光学装置 3Dは、色合成光学装置として、前記各実施形態で説明したクロスダイク ロイックプリズム 45を採用せずに、図 14に示すように、 2つのダイクロイツクミラー 45A , 45B、および反射ミラー 45Cで構成している。

これらのうち、ダイクロイツクミラー 45Aは、青色光を透過し、緑色光を反射するミラ 一である。また、ダイクロイツクミラー 45Bは、赤色光を透過し、その他の色光を反射 するミラーである。

[0060] そして、図 14に示すように、液晶パネル 42B、入射側偏光板 43、および射出側偏 光板 44を、反射ミラー 33およびダイクロイツクミラー 45Aの間に配置する。また、液晶 パネル 42G、入射側偏光板 43、および射出側偏光板 44を、ダイクロイツクミラー 32 およびダイクロイツクミラー 45Aの間に配置する。さらに、液晶パネル 42R、入射側偏 光板 43、および射出側偏光板 44を、ダイクロイツクミラー 32および反射ミラー 45Cの 間に配置する。

このように配置することで、重畳レンズ 24から各液晶パネル 42R, 42G, 42Bに至 る各色光の光路の幾何学的長さを同一に設定できる。

[0061] このような状態において、光の利用効率を向上させるために、以下のような構成とす る。

例えば、重畳レンズ 24による緑色光の結像位置が液晶パネル 42Gの配置位置（画 像形成領域）に略合致している場合は、図 14に示すように、前記第 1実施形態と同 様に、ダイクロイツクミラー 31および反射ミラー 33の間に凹レンズ 50Dを配設するとと もに、ダイクロイツクミラー 32および赤色光が迪る光路中に配設される入射側偏光板 43の間に凹レンズ 50Dと逆の機能を有する凸レンズ 51を配置する。

[0062] 上述した第 7実施形態においては、重畳レンズ 24力 各液晶パネル 42R, 42G, 4 2Bに至る各色光の光路の幾何学的長さが同一に設定されかつ、重畳レンズ 24によ る緑色光の結像位置が液晶パネル 42Gの配置位置 (画像形成領域）に略合致して いる場合であっても、凹レンズ 50Dにより青色光 Bの結像位置を光路後段側に変更 し、さらに、凸レンズ 51により赤色光 Rの結像位置を光路前段側に変更することで、 R , G, B各色光の各結像位置を液晶パネル 42の配置位置に合わせることができる。こ のため、 R, G, B各色光の照度が均一な照明領域の大きさが略同一となるように変 更でき、光利用効率の向上が図れる。

[0063] なお、上述したような凹レンズ 50Dおよび凸レンズ 51を採用した構成に限らず、以 下の構成を採用してもよい。

例えば、前記第 2実施形態と同様に、凹レンズ 50Dを省き、反射ミラー 33を凸面鏡 33'に変更する構成を採用してもよ ヽ。

また、例えば、液晶パネル 42R, 42G, 42Bの光路前段側にそれぞれフィールドレ ンズを備える場合は、凹レンズ 50Dおよび凸レンズ 51を省き、前記第 3実施形態と略 同様に、青色光が迪る光路中に配設されるフィールドレンズのレンズ面の曲率半径 を緑色光が迪る光路中に配設されるフィールドレンズのレンズ面の曲率半径よりも大 きぐ赤色光が迪る光路中に配設されるフィールドレンズのレンズ面の曲率半径を緑 色光が迪る光路中に配設されるフィールドレンズのレンズ面の曲率半径よりも小さく なるように、各色光毎にフィールドレンズのレンズ面の曲率半径を変更する。

[0064] また、例えば、照明光学装置 20に代えて、前記第 4実施形態で説明した照明光学 装置 20Cを用い、重畳レンズ 24Cによる青色光の結像位置が液晶パネル 42Bの配 置位置 (画像形成領域）に略合致している場合は、上述したような凹レンズ 50Dおよ び凸レンズ 51を採用した構成に限らず、以下の構成を採用してもよい。

例えば、凹レンズ 50Dおよび凸レンズ 51を省き、前記第 4実施形態と同様に、緑色 光の光路中（例えば、ダイクロイツクミラー 31, 32の間）に凸レンズ 50Cを配設する。 また、例えば、液晶パネル 42R, 42G, 42Bの光路前段側にそれぞれフィールドレ ンズを備える場合は、凹レンズ 50Dおよび凸レンズ 51を省き、前記第 5実施形態と略 同様に、緑色光が迪る光路中に配設されるフィールドレンズのレンズ面の曲率半径 を青色光が迪る光路中に配設されるフィールドレンズのレンズ面の曲率半径よりも小 さぐ赤色光が迪る光路中に配設されるフィールドレンズのレンズ面の曲率半径を緑 色光が迪る光路中に配設されるフィールドレンズのレンズ面の曲率半径よりも小さく なるように、各色光毎にフィールドレンズのレンズ面の曲率半径を変更する。

[0065] [第 8実施形態]

次に、本発明の第 8実施形態を図面に基づいて説明する。

以下の説明では、前記第 7実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号 を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。

本実施形態のプロジェクタ 1Gを構成する光学装置 3Gでは、図 15に示すように、前 記第 7実施形態で説明した凹レンズ 50D、凸レンズ 51、および照明光学装置 20〖こ 代えて、凸レンズ 54、凸レンズ 55、および照明光学装置 20Gを備える。

[0066] 照明光学装置 20Gは、第 1レンズアレイ 21Gと、第 2レンズアレイ 22Gと、偏光変換 素子 23Gと、重畳レンズ 24Gとを備えている。

第 1レンズアレイ 21G、第 2レンズアレイ 22G、および偏光変換素子 23Gは、前記 第 1実施形態の第 1レンズアレイ 21、第 2レンズアレイ 22、および偏光変換素子 23と 同様の構成であるため詳細な説明は省略する。

第 1レンズアレイ 21G,第 2レンズアレイ 22G、および偏光変換素子 23Gを経た複 数の部分光束は、重畳レンズ 24G、凸レンズ 54、および凸レンズ 55によって集光し て電気光学装置 40の液晶パネル 42の画像形成領域上に重畳される。

[0067] 各色光毎に説明すると、青色光が入射する液晶パネル 42Bの画像形成領域上は、 重畳レンズ 24Gおよび凸レンズ 55によって部分光束が重畳されて照明されている。 緑色光が入射する液晶パネル 42Gの画像形成領域上は、重畳レンズ 24Gおよび凸 レンズ 54によって部分光束が重畳されて照明されている。なお、赤色光が入射する 液晶パネル 42Rの画像形成領域上は、重畳レンズ 24Gおよび凸レンズ 54によって 重畳されて照明されている。

[0068] 重畳レンズ 24Gから凸レンズ 54までの光路の幾何学的長さと、重畳レンズ 24Gか ら凸レンズ 55までの光路の幾何学的長さとは、等しい。

前記第 1実施形態の重畳レンズ 24と同様に、重畳レンズ 24Gでの屈折率は、波長 (色）によって異なる。したがって、重畳レンズ 24Gによる緑色光の結像位置は、青色 光の結像位置に対して光路後段側に形成され、重畳レンズ 24Gによる赤色光の結 像位置は、緑色光の結像位置に対して光路後段側に形成される。

[0069] 凸レンズ 55を青色光の光路中に設けた場合には、青色光の結像位置は、凸レンズ 55により青色光が屈折して光路前段側に変更される。また、凸レンズ 54を緑色光と 赤色光との光路中に設けた場合には、緑色光の結像位置は、凸レンズ 54により緑色 光が屈折して光路前段側に変更され、赤色光の結像位置は、凸レンズ 54により赤色 光が屈折して光路前段側に変更される。そして、重畳レンズ 24G力も前記凸レンズ 5 5により変更された青色光の結像位置までの光学的長さと、重畳レンズ 24Gから前記 凸レンズ 54により変更された緑色光の結像位置までの光学的長さとが略一致し、重 畳レンズ 24G力も前記凸レンズ 54により変更された赤色光の結像位置までの光学的 長さが他に比べ若干長くなる。凸レンズ 54のレンズ面の曲率半径および凸レンズ 55 のレンズ面の曲率半径は、重畳レンズ 24Gの光学特性 (緑色光および青色光の色収 差）に応じてそれぞれ設計されている。具体的に、凸レンズ 55のレンズ面の曲率半 径は、凸レンズ 54のレンズ面の曲率半径よりも大きくなるように形成されて!、る。

[0070] なお、赤色光（例えば、 590〜680nm程度）、緑色光（例えば、 500〜590nm程度）、 および青色光（例えば、 435〜500nm)において、緑色光と赤色光との色収差は緑色 光と青色光との色収差に比べて小さいため、赤色光と緑色光との色収差を補正しな くてもよい。赤色光と緑色光との色収差を補正する場合は、赤色光の入射する液晶 パネル 42Rの光路前段側に配置されたフィールドレンズ 41Rのレンズ面の曲率半径 を適宜変更することで、重畳レンズ 24Gから赤色光の結像位置までの光学的長さを 他と一致させることちでさる。

[0071] 上述した第 8実施形態においては、前記第 7実施形態と比較して、レンズ面の曲率 半径の異なる凸レンズ 54, 55をそれぞれ緑色光および赤色光の光路中、および青 色光 Bの光路中に配設することにより、 R, G, B各色光の結像位置を光路前段側に 変更して、重畳レンズ 24Gから R, G, B各色光の結像位置までの光学的長さを略一 致させることができる。このため、 R, G, B各色光の照度が均一な照明領域の大きさ の差を最小に設定でき、光の利用効率の向上が図れる。

また、上述したような構成とすれば、重畳レンズ 24Gは、前記第 6実施形態で説明 した重畳レンズ 24Fと同様に、前記第 1実施形態で説明した重畳レンズ 24と比較し て、比較的に屈折力の小さいレンズを採用でき、重畳レンズ 24Gによる R, G, B各色 光間の色収差量も小さいものとなる。このため、凸レンズ 54, 55により R, G, B各色 光間の色収差を容易に補正できる。

[0072] 以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明した力 本発明は、これらの 実施形態に限定されるものではなぐ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。

前記各実施形態では、光学装置 3, 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F, 3Gは、重畳レン ズ 24, 24C, 24F, 24Gを備え、該重畳レンズ 24, 24C, 24F, 24Gにより光源装置 10から射出された光束を液晶パネル 42に結像させる構成を説明したが、これに限ら な ヽ。照明光学装置 20, 20C, 20F, 20Gとして重昼レンズ 24, 24C, 24F, 24Gを 省略した構成を採用してもよい。この際、第 2レンズアレイ 22, 22C, 22F, 22Gに、 第 1レンズアレイ 21, 21C, 21F, 21Gにて分割された各部分光束を液晶パネル 42 に重畳させる機能を持たせる。

[0073] 前記各実施形態では、インテグレータ照明系として第 1レンズアレイ 21, 22C, 21F , 21G、第 2レンズアレイ 22, 22C, 22F, 22G、および重畳レンズ 24, 24C, 24F, 24Gを備えていた力 これに限らない。例えば、柱状のガラスロッドや、中空のガラス ロッドなどを用いたインテグレータロッドとリレーレンズを備えたインテグレータ照明系 を採用してもよい。この場合インテグレータロッドとリレーレンズの色収差を補正するよ うに色収差補正光学素子を設定すればょ 、。

[0074] 前記第 1実施形態ないし前記第 3実施形態では、色収差補正光学素子は、重畳レ ンズ 24から各液晶パネル 42に至る 3つの光路のうち、青色光の光路中に配設されて いたが、これに限らない。

例えば、光学装置 3, 3A, 3Bにおいて、赤色光の光路と青色光の光路とを入れ換 えるように設計する。すなわち、液晶パネル 42Rと液晶パネル 42Bの位置を入れ換 える。このように設計した場合には、緑色光の光路の幾何学的長さと赤色光の光路の 幾何学的長さとが略同一となる構成である。この場合において、赤色光の結像位置 は、青色光と逆に、緑色光の結像位置よりも光路後段側に形成されることとなる。そし て、赤色光の結像位置および緑色光の結像位置を略一致させるためには、赤色光 の光路中に前記各実施形態と逆の機能を有する色収差補正光学素子を配設する。 例えば、前記第 1実施形態では、凹レンズ 50の逆の機能を有する凸レンズを配設す る。また、前記第 2実施形態では、凸面鏡 33'の逆の機能を有する凹面鏡を配設す る。さらに、前記第 3実施形態では、フィールドレンズ 41B'のレンズ面 LBの曲率半径 がフィールドレンズ 41Gのレンズ面 LGの曲率半径よりも大きくなるように形成していた 1S 逆に、赤色光が迪る光路中のフィールドレンズのレンズ面の曲率半径がフィール ドレンズ 41Gのレンズ面 LGの曲率半径よりも小さくなるように形成する。

[0075] 前記第 4実施形態な 、し前記第 6実施形態にお 、て、色収差補正光学素子の構成 は、前記第 4実施形態な ヽし前記第 6実施形態で説明した構成に限らな ヽ。

例えば、光学装置 3C, 3Eにおいて、上記同様に、液晶パネル 42Rと液晶パネル 4 2Bの位置を入れ換え、赤色光の光路と青色光の光路とを入れ換えるように設計する 。そして、照明光学装置として、赤色光の結像位置を液晶パネル 42R上に位置付け る照明光学装置を用いる。そして、赤色光の結像位置および緑色光の結像位置を略 一致させるためには、緑色光の光路中に前記各実施形態と逆の機能を有する色収 差補正光学素子を配設する。例えば、前記第 4実施形態では、凸レンズ 50Cの逆の 機能を有する凹レンズを配設する。また、前記第 5実施形態では、フィールドレンズ 4 1G'のレンズ面 LGの曲率半径がフィールドレンズ 41B (フィールドレンズ 41R)のレ ンズ面 LBの曲率半径よりも小さくなるように形成していた力 逆に、フィールドレンズ 4 のレンズ面 LGの曲率半径が赤色光が迪る光路中のフィールドレンズのレンズ面 の曲率半径よりも大きくなるように形成する。さらに、第 6実施形態では、赤色光が迪 る光路中に配設される凸レンズのレンズ面の曲率半径を、緑色光および青色光が迪 る光路中に配設される凸レンズのレンズ面お n曲率半径よりも小さくなるように形成す る。

すなわち、本発明は、色分離光学系が如何なる構成であっても、照明光学装置か ら各液晶パネルに至る複数の色光の光路において光路の幾何学的長さが同一の複 数の色光の光路が設定されている場合に、本発明を適用することができる。例えば、 液晶パネル上に照明光学装置の結像位置がある基準色光が迪る光路の幾何学的 長さと同一の幾何学的長さを有する光路を迪る色光が、前記基準色光の波長領域 に対して短波長側の波長領域を有する短波長側色光である場合には、短波長側色 光の結像位置を光路後段側に変更する (照明光学装置の長波長側の色光と短波長 側の色光との色収差を補正する）色収差補正光学素子（凹レンズ、凸面鏡、および Z または、基準色光が迪る光路中のフィールドレンズの曲率半径より大きい曲率半径を 有するフィールドレンズ等）を短波長側色光が迪る光路中に配設すればょ 、。また、 例えば、基準色光が迪る光路の幾何学的長さと同一の幾何学的長さを有する光路を 迪る色光が、前記基準色光の波長領域に対して長波長側の波長領域を有する長波 長側色光である場合には、長波長側色光の結像位置を光路前段側に変更する (照 明光学装置の長波長側の色光と短波長側の色光との色収差を補正する)色収差補 正光学素子（凸レンズ、凹面鏡、および Zまたは、基準色光が迪る光路中のフィール ドレンズのレンズ面の曲率半径より小さい曲率半径を有するフィールドレンズ）を長波 長側色光が迪る光路中に配設すればょ 、。

このように、照明光学装置から液晶パネルまでの光路の幾何学的長さが同一の複 数の色光の光路が設定された光学装置において、液晶パネル上に照明光学装置に よる結像位置が存在しない色光が迪る光路中に照明光学装置の色収差を補正する 色収差補正光学素子を配設することで、各色光のそれぞれの結像位置を略一致さ せるとともに、各色光のそれぞれの照度が均一な照明領域の面積を略一致させるこ とがでさる。

[0077] 前記各実施形態において、凸レンズ 50C, 52, 53, 54, 55は、図中では光入射面 および光射出面とも凸面の両凸レンズを示している力 正の屈折力を有するレンズで あればいずれのレンズを採用してもよぐ例えば、片側が平面の平凸レンズや、光入 射面に凸面を有するメニスカスレンズとしてもよ 、。

また、前記第 1実施形態および前記第 6実施形態において、凹レンズ 50, 50Dは、 図中では光入射面および光射出面とも凹面の両凹レンズを示しているが、負の屈折 力を有するレンズであればいずれのレンズを採用してもよぐ例えば、片側が平面の 平凹レンズや、光入射面に凹面を有するメニスカスレンズとしてもょ 、。

[0078] 前記第 7実施形態および前記第 8実施形態では、赤色光 Rの液晶パネル 42R上で の照明領域の大きさと、緑色光 Gの液晶パネル 42G上での照明領域の大きさと、青 色光 Bの液晶パネル 42B上での照明領域の大きさとの差を最小とする色収差補正光 学素子を備えていたが、これに限らず、赤色光 R、緑色光 Gおよび青色光 Bのうち少 なくとも 2色の色光の液晶パネル上での照度が均一な照明領域の大きさの差を最小 とするように、色収差補正光学素子を配設すればよい。ここで、赤色光 R (例えば、 590〜680nm)、緑色光 G (例えば、 500〜590nm)、および青色光 B (例えば、 435〜50 Onm)において、赤色光 Rおよび青色光 Bの色収差や、緑色光 Gおよび青色光 Bの色 収差が他の色光間の色収差に比較して大きいため、赤色光 Rと緑色光 Gとのうち少 なくともいずれか一方と青色光とに関する色収差を補正するように、色収差補正光学 素子を備えることが好まし 、。

[0079] 前記各実施形態では、光学装置 3, 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F, 3Gが平面視略 L 字形状を有した構成を説明したが、これに限らず、例えば、平面視略 U字形状を有し た構成を採用してもよい。

前記各実施形態では、色分離光学装置 30は、赤、緑、青の 3つの色光に分離して いたが、これに限らず、 2つの色光に分離する構成、 4つ以上の色光に分離する構成 を採用してもよい。この際、液晶パネル 42も色分離光学装置 30にて分離された色光 の数に対応した数だけ設ける。 前記各実施形態では、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 、たが、光入射面と光射出面とが同一となる反射形の液晶パネルを用いてもょ 、。 前記各実施形態では、光変調装置として液晶パネルを用いていたが、マイクロミラ 一を用いたデバイスなど、液晶以外の光変調装置を用いてもよい。この場合は、光束 入射側および光束射出側の偏光板は省略できる。

前記各実施形態では、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力 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。

[0080] 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力 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 の範囲力 逸脱することなぐ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 、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。

産業上の利用可能性

[0081] 以上のように、本発明のプロジェクタは、光源から射出された光束の利用効率の向 上が図れるため、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。

Claims

請求の範囲

[1] インテグレータ照明系を有し照明光束を射出する照明光学装置と、前記照明光学装 置から射出された光束を第 1、第 2、および第 3の色光に分離する色分離光学装置と 、前記色分離光学装置にて分離された前記第 1から第 3の色光を画像情報に応じて 変調する第 1、第 2、および第 3の光変調装置と、前記第 1から第 3の光変調装置にて 変調された各色光を合成して光学像を形成する色合成光学装置と、前記色合成光 学装置で形成された光学像を拡大投射する投射光学装置とを備えたプロジェクタで あって、

前記照明光学装置から前記第 1の光変調装置までの光路の幾何学的長さと、前記 照明光学装置から前記第 2の光変調装置までの光路の幾何学的長さとが同一に設 定され、

前記第 1の色光と前記第 2の色光とが分離されてから前記第 1の光変調装置までの 第 1の色光の光路と、前記第 1の色光と前記第 2の色光とが分離されてから前記第 2 の光変調装置までの第 2の色光の光路とのうち少なくともいずれかの光路中に、色収 差補正光学素子が設けられ、

前記色収差補正光学素子は、前記第 1の光変調装置での第 1の照明領域の大きさ と前記第 2の光変調装置での第 2の照明領域の大きさの差が最小となるように、前記 第 1の色光と前記第 2の色光とに関する色収差を補正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、

前記第 2の色光の波長領域は、前記第 1の色光の波長領域よりも短波長側の波長 領域であり、

前記色収差補正光学素子は、前記第 2の色光の光路中にのみ設けられ、凹レンズ または凸面鏡で構成されていることを特徴とするプロジェクタ。

[3] 請求項 1に記載のプロジェクタにおいて、

前記第 2の色光の波長領域は、前記第 1の色光の波長領域よりも短波長側の波長 領域であり、

前記第 1から第 3の光変調装置の光路前段側には、それぞれ第 1、第 2、および第 3 の集光レンズが設けられ、

前記色収差補正光学素子は、前記第 2の集光レンズで構成され、

前記第 2の集光レンズのレンズ面の曲率半径は、前記第 1の集光レンズのレンズ面 の曲率半径よりも大きくなるように形成されて 、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、

前記第 2の色光の波長領域は、前記第 1の色光の波長領域よりも短波長側の波長 領域であり、

前記第 1から第 3の光変調装置の光路前段側には、それぞれ第 1、第 2、および第 3 の集光レンズが設けられ、

前記色収差補正光学素子は、前記第 1の色光の光路中において前記第 1の集光 レンズより光路前段側に設けられた第 1の凸レンズと、前記第 2の色光の光路中にお いて前記第 2の集光レンズの光路前段側に設けられた第 2の凸レンズとを備え、 前記第 2の凸レンズのレンズ面の曲率半径は、前記第 1の凸レンズのレンズ面の曲 率半径よりも大きく形成されていることを特徴とするプロジェクタ。

[5] 請求項 1に記載のプロジェクタにおいて、

前記第 2の色光の波長領域は、前記第 1の色光の波長領域よりも長波長側の波長 領域であり、

前記色収差補正光学素子は、前記第 2の色光の光路中にのみ設けられ、凸レンズ または凹面鏡で構成されていることを特徴とするプロジェクタ。

[6] インテグレータ照明光学系を有し照明光束を射出する照明光学装置と、前記照明光 学装置から射出された光束を第 1、第 2、および第 3の色光に分離する色分離光学装 置と、前記色分離光学装置にて分離された前記第 1から第 3の色光を画像情報に応 じて変調する第 1、第 2、および第 3の光変調装置と、前記第 1から第 3の光変調装置 にて変調された各色光を合成して光学像を形成する色合成光学装置と、前記色合 成光学装置で形成された光学像を拡大投射する投射光学装置とを備えたプロジェク タであって、

前記照明光学装置から前記第 1から第 3の光変調装置までの各光路の幾何学的長 さが同一に設定され、 前記第 1の色光のみに分離されてから前記第 1の光変調装置までの前記第 1の色 光の光路と、前記第 2の色光のみに分離されてから前記第 2の光変調装置までの前 記第 2の色光の光路と、前記第 3の色光のみに分離されてから前記第 3の光変調装 置までの前記第 3の色光の光路とのうち少なくともいずれかの光路中に、色収差補正 光学素子が設けられ、

前記色収差補正光学素子は、前記第 1から第 3の光変調装置でのそれぞれの照明 領域の大きさの差が最小となるように、前記第 1から第 3の色光のうち少なくとも 2つの 色光に関する色収差を補正することを特徴とするプロジェクタ。

[7] 請求項 6に記載のプロジェクタにおいて、

前記第 1の色光の波長領域は、前記第 2の色光の波長領域および前記第 3の色光 の波長領域よりも長波長側の波長領域であり、

前記色収差補正光学素子は、前記第 2の色光の光路および前記第 3の色光の光 路のうち少なくともいずれかの光路中に設けられ、凹レンズまたは凸面鏡で構成され て 、ることを特徴とするプロジェクタ。

[8] 請求項 6に記載のプロジェクタにおいて、

前記第 1の色光の波長領域は、前記第 2の色光の波長領域および前記第 3の色光 の波長領域よりも短波長側の波長領域であり、

前記色収差補正光学素子は、前記第 2の色光の光路および前記第 3の色光の光 路のうち少なくともいずれかの光路中に設けられ、凸レンズまたは凹面鏡で構成され て 、ることを特徴とするプロジェクタ。

[9] 請求項 6に記載のプロジェクタにおいて、

前記第 2の色光の波長領域は、前記第 1の色光の波長領域よりも短波長側の波長 領域であり、

前記第 3の色光の波長領域は、前記第 1の色光の波長領域よりも長波長側の波長 領域であり、

前記色収差補正光学素子は、前記第 2の色光の光路および前記第 3の色光の光 路のうち少なくともいずれかの光路中に設けられ、

前記第 2の色光の光路中に設けられる前記色収差補正光学素子は、凹レンズまた は凸面鏡で構成され、

前記第 3の色光の光路中に設けられる前記色収差補正光学素子は、凸レンズまた は凹面鏡で構成されていることを特徴とするプロジェクタ。

[10] 請求項 6に記載のプロジェクタにおいて、

前記第 1の色光の波長領域は、前記第 2の色光の波長領域および前記第 3の色光 の波長領域よりも長波長側の波長領域であり、

前記第 1から第 3の光変調装置の光路前段側には、それぞれ第 1、第 2、および第 3 の集光レンズが設けられ、

前記色収差補正光学素子は、前記第 2の集光レンズおよび前記第 3の集光レンズ のうち少なくともいずれかの集光レンズで構成され、

前記色収差補正光学素子を構成する集光レンズのレンズ面の曲率半径は、前記 第 1の集光レンズのレンズ面の曲率半径よりも大きくなるように形成されて 、ることを 特徴とするプロジェクタ。

[11] 請求項 6に記載のプロジェクタにおいて、

前記第 1の色光の波長領域は、前記第 2の色光の波長領域および前記第 3の色光 の波長領域よりも短波長側の波長領域であり、

前記第 1から第 3の光変調装置の光路前段側には、それぞれ第 1、第 2、および第 3 の集光レンズが設けられ、

前記色収差補正光学素子は、前記第 2の集光レンズおよび前記第 3の集光レンズ のうち少なくともいずれかの集光レンズで構成され、

前記色収差補正光学素子を構成する集光レンズのレンズ面の曲率半径は、前記 第 1の集光レンズのレンズ面の曲率半径よりも小さくなるように形成されて 、ることを 特徴とするプロジェクタ。

[12] 請求項 6に記載のプロジェクタにおいて、

前記第 2の色光の波長領域は、前記第 1の色光の波長領域よりも短波長側の波長 領域であり、

前記第 3の色光の波長領域は、前記第 1の色光の波長領域よりも長波長側の波長 領域であり、 前記第 1から第 3の光変調装置の光路前段側には、それぞれ第 1、第 2、および第 3 の集光レンズが設けられ、

前記色収差補正光学素子は、前記第 2の集光レンズおよび前記第 3の集光レンズ のうち少なくともいずれかの集光レンズで構成され、

前記第 2の集光レンズで前記色収差補正光学素子を構成する場合には、前記第 2 の集光レンズのレンズ面の曲率半径は、前記第 1の集光レンズのレンズ面の曲率半 径よりも大きくなるように形成され、

前記第 3の集光レンズで前記色収差補正光学素子を構成する場合には、前記第 3 の集光レンズのレンズ面の曲率半径は、前記第 1の集光レンズのレンズ面の曲率半 径よりも小さくなるように形成されていることを特徴とするプロジェクタ。

[13] 請求項 6に記載のプロジェクタにおいて、

前記第 2の色光の波長領域は、前記第 1の色光の波長領域よりも短波長側の波長 領域であり、

前記第 1から第 3の光変調装置の光路前段側には、それぞれ第 1、第 2、および第 3 の集光レンズが設けられ、

前記色収差補正光学素子は、前記第 1の色光の光路中において前記第 1の集光 レンズより光路前段側に設けられた第 1の凸レンズと、前記第 2の色光の光路中にお いて前記第 2の集光レンズの光路前段側に設けられた第 2の凸レンズとを備え、 前記第 2の凸レンズのレンズ面の曲率半径は、前記第 1の凸レンズのレンズ面の曲 率半径よりも大きくなるように形成されていることを特徴とするプロジェクタ。

[14] 請求項 6に記載のプロジェクタにおいて、

前記第 2の色光の波長領域は、前記第 1の色光の波長領域よりも短波長側の波長 領域であり、

前記第 3の色光の波長領域は、前記第 2の色光の波長領域よりも短波長側の波長 領域であり、

前記第 1から第 3の光変調装置の光路前段側には、それぞれ第 1、第 2、および第 3 の集光レンズが設けられ、

前記色収差補正光学素子は、前記第 1の色光の光路中において前記第 1の集光 レンズより光路前段側に設けられた第 1の凸レンズと、前記第 2の光路中において前 記第 2の集光レンズの光路前段側に設けられた第 2の凸レンズと、前記第 3の光路中 において前記第 3の集光レンズの光路前段側に設けられた第 3の凸レンズとを備え、 前記第 2の凸レンズのレンズ面の曲率半径は、前記第 1の凸レンズのレンズ面の曲 率半径よりも大きくなるように形成され、

前記第 3の凸レンズのレンズ面の曲率半径は、前記第 2の凸レンズのレンズ面の曲 率半径よりも大きくなるように形成されていることを特徴とするプロジェクタ。