JP2008225040A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】偏光変換素子の耐久性の向上を図りつつ、色バランス調整における自由度を向上することが可能で、かつ、光利用効率の低下を抑制することが可能なプロジェクタを提供する。
【解決手段】照明装置１００と、色分離光学系２００と、リレー光学系３００と、３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５００と、投写光学系６００と、第２レンズアレイ１３０と重畳レンズ１５０との間に配置され、第１の偏光分離面、第１の反射面、第１の位相差板及び第１の偏光分離面の光入射側に配置され、第２レンズアレイ１３０からの光のうちリレー光学系３００を通過する光を第１の反射面に向けて反射するダイクロイック面を有する第１の偏光変換素子１４０と、リレー光学系３００内における第２レンズアレイ１３０の第２小レンズ１３２と共役な位置近傍に配置される第２の偏光変換素子３５０とを備えるプロジェクタ１０００。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクタに関する。

従来、偏光光を用いる電気光学変調装置（例えば液晶装置）を備えるプロジェクタとして、偏光変換素子を備えるプロジェクタが種々提案されている。

このようなプロジェクタの一例として、照明光束を射出する光源装置と、偏光変換素子と、偏光光を用いる電気光学変調装置（例えば液晶装置）とを備えるプロジェクタが知られている（例えば、特許文献１参照。）。偏光変換素子は、光源装置からの光のうち例えばＰ偏光成分に係る光を透過しＳ偏光成分に係る光を反射する偏光分離面と、偏光分離面で反射されたＳ偏光成分に係る光を偏光分離面を透過したＰ偏光成分に係る光に平行な方向に向けて反射する反射面と、偏光分離面に対応する位置に配置され、Ｐ偏光成分に係る光をＳ偏光成分に係る光に変換する位相差板とを有する。

従来のプロジェクタによれば、偏光変換素子を備えているため、光源装置からの照明光束を１種類の直線偏光（例えばＳ偏光）に変換することが可能となる。

特開平１１−２４２１１８号公報

ところで、近年のプロジェクタの高輝度化にともない、偏光変換素子の耐久性を向上させたいという要望がある。偏光変換素子の耐久性を向上させるために、例えば、水晶からなる位相差板などの高耐久性の位相差板を用いることが考えられる。

しかしながら、水晶からなる位相差板などの高耐久性の位相差板は、有効に偏光変換することが可能な波長帯域の幅が比較的狭いため、水晶からなる位相差板などの高耐久性の位相差板を偏光変換素子に用いた場合、投写画像において色バランスの調整の自由度が低いという問題がある。

上記の問題を解決するための手段として、例えば、複数層（２層以上）の水晶からなる位相差板を用いるとともに、位相差板の層の厚みを変えて偏光変換素子に配置することが考えられる。この場合、偏光変換素子において有効に偏光変換することが可能な波長帯域の幅を広くすることが可能となるため、色バランス調整における自由度の向上を図ることが可能となる。
しかしながら、複数層の水晶からなる位相差板を用いると、位相差板全体の厚さが厚いものとなってしまうため、位相差板を通らない光路の光（上述した従来のプロジェクタの場合、反射面で反射されたＳ偏光成分の光）の一部が当該位相差板によって蹴られてしまう。その結果、光利用効率が低下するという新たな問題が発生してしまう。

そこで、本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、偏光変換素子の耐久性の向上を図りつつ、色バランス調整における自由度を向上することが可能で、かつ、光利用効率の低下を抑制することが可能なプロジェクタを提供することを目的とする。

本発明のプロジェクタは、照明光束を射出する光源装置、前記光源装置からの照明光束を複数の部分光束に分割する複数の第１小レンズを有する第１レンズアレイ、前記複数の第１小レンズに対応する複数の第２小レンズを有する第２レンズアレイ及び前記第２レンズアレイからの光を被照明領域上で重畳する重畳光学系を有する照明装置と、前記照明装置からの光を複数の色光に分離して被照明領域に導光する色分離光学系と、前記色分離光学系で分離された前記複数の色光のうち１つの色光を被照明領域に導光するリレー光学系と、前記色分離光学系及び前記リレー光学系により導光された複数の色光をそれぞれ画像情報に応じて変調する複数の電気光学変調装置と、前記複数の電気光学変調装置によって変調された各色光を合成する色合成光学系と、前記色合成光学系で合成された画像光を投写する投写光学系と、前記第２レンズアレイと前記重畳光学系との間に配置され、前記第２レンズアレイからの光のうち一方の偏光成分に係る光を透過し他方の偏光成分に係る光を反射する第１の偏光分離面、前記第１の偏光分離面で反射された他方の偏光成分に係る光を前記第１の偏光分離面を透過した一方の偏光成分に係る光に平行な方向に向けて反射する第１の反射面、前記第１の偏光分離面に対応する位置又は前記第１の反射面に対応する位置に配置され、一方の偏光成分に係る光を他方の偏光成分に係る光に又は他方の偏光成分に係る光を一方の偏光成分に係る光に変換する第１の位相差板、及び前記第１の偏光分離面の光入射側に配置され、前記第２レンズアレイからの光のうち前記リレー光学系を通過する光を前記第１の反射面に向けて反射するダイクロイック面を有する第１の偏光変換素子と、前記リレー光学系内における前記第２レンズアレイの前記第２小レンズと共役な位置近傍に配置され、前記第１の偏光変換素子における前記ダイクロイック面で反射された光のうち一方の偏光成分に係る光を透過し他方の偏光成分に係る光を反射する第２の偏光分離面、前記第２の偏光分離面で反射された他方の偏光成分に係る光を前記第２の偏光分離面を透過した一方の偏光成分に係る光に平行な方向に向けて反射する第２の反射面、及び前記第２の偏光分離面に対応する位置又は前記第２の反射面に対応する位置に配置され、一方の偏光成分に係る光を他方の偏光成分に係る光に又は他方の偏光成分に係る光を一方の偏光成分に係る光に変換する第２の位相差板を有する第２の偏光変換素子とを備えることを特徴とする。

このため、本発明のプロジェクタによれば、従来のように３つの色光のすべてについて偏光変換を行う偏光変換素子に代えて、リレー光学系を通過しない２つの色光について偏光変換を行う第１の偏光変換素子と、リレー光学系を通過する色光について偏光変換を行う第２の偏光変換素子とを備えることとしたため、第１の偏光変換素子及び第２の偏光変換素子のそれぞれは、従来の偏光変換素子の場合よりも狭い波長帯域の色光について偏光変換を行えばよくなる。その結果、第１の偏光変換素子及び第２の偏光変換素子に用いる位相差板として、水晶からなる位相差板のように高耐久性の位相差板を用いたとしても、色バランス調整における自由度を向上することが可能となる。

また、本発明のプロジェクタによれば、第１の偏光変換素子及び第２の偏光変換素子に複数層（２層以上）の位相差板を用いる必要がなく、それぞれ単層の位相差板を用いればよいため、上述のような、位相差板で光が蹴られることに起因して光利用効率が低下する問題が発生することもない。

したがって、本発明のプロジェクタは、偏光変換素子の耐久性の向上を図りつつ、色バランス調整における自由度を向上することが可能で、かつ、光利用効率の低下を抑制することが可能なプロジェクタとなる。

また、本発明のプロジェクタによれば、第２の偏光変換素子における第２の位相差板として高耐久性の位相差板を用いることができるため、第２の偏光変換素子の耐久性も向上することが可能となる。

本発明のプロジェクタにおいては、前記第１の位相差板又は前記第２の位相差板は、複屈折性の結晶を有する位相差板であることが好ましい。

複屈折性の結晶を有する位相差板としては、例えば、水晶からなる位相差板等を好適に用いることができる。

本発明のプロジェクタにおいては、前記色分離光学系は、前記照明装置からの光を赤色光、緑色光及び青色光の３つの色光に分離して被照明領域に導光する色分離光学系であり、前記リレー光学系は、前記色分離光学系で分離された前記３つの色光のうち赤色光又は青色光を被照明領域に導光するリレー光学系であることが好ましい。

このように構成することにより、赤色、緑色及び青色の３色の色バランス調整における自由度の向上を図りつつ、光利用効率の低下を抑制することが可能なプロジェクタとなる。

以下、本発明のプロジェクタについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。

［実施形態］
図１は、実施形態に係るプロジェクタ１０００の光学系を示す図である。
図２は、第１の偏光変換素子１４０を説明するために示す図である。図２（ａ）は第１の偏光変換素子１４０に入射する光のうち赤色光成分及び緑色光成分を主とする光（ダイクロイック面１４８で反射されない光）の光路を模式的に示す図であり、図２（ｂ）は当該赤色光成分及び緑色光成分を主とする光が第１の偏光変換素子１４０で偏光変換される様子を模式的に示す図であり、図２（ｃ）は第１の偏光変換素子１４０に入射する光のうち青色光成分を主とする光（ダイクロイック面１４８で反射される光）の光路を模式的に示す図である。
図３は、第２の偏光変換素子３５０を説明するために示す図である。図３（ａ）は第２の偏光変換素子３５０に入射する青色光の光路を模式的に示す図であり、図３（ｂ）は当該青色光が第２の偏光変換素子３５０で偏光変換される様子を模式的に示す図である。

以下の説明においては、互いに直交する３つの方向をそれぞれｚ軸方向（図１における照明光軸ＯＣ方向）、ｘ軸方向（図１における紙面に平行かつｚ軸に直交する方向）及びｙ軸方向（図１における紙面に垂直かつｚ軸に直交する方向）とする。

実施形態に係るプロジェクタ１０００は、図１に示すように、照明装置１００と、照明装置１００からの照明光束を赤色光、緑色光及び青色光の３つの色光に分離して被照明領域に導光する色分離光学系２００と、色分離光学系２００で分離された３つの色光のうち青色光を被照明領域に導光するリレー光学系３００と、色分離光学系２００及びリレー光学系３００により導光された３つの色光のそれぞれを画像情報に応じて変調する電気光学変調装置としての３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂによって変調された色光を合成する色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム５００と、クロスダイクロイックプリズム５００によって合成された光をスクリーンＳＣＲ等の投写面に投写する投写光学系６００と、第１の偏光変換素子１４０と、第２の偏光変換素子３５０とを備えたプロジェクタである。

照明装置１００は、被照明領域側に照明光束を射出する光源装置１１０と、光源装置１１０から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズ１２２を有する第１レンズアレイ１２０と、第１レンズアレイ１２０の複数の第１小レンズ１２２に対応する複数の第２小レンズ１３２を有する第２レンズアレイ１３０と、第２レンズアレイ１３０からの各部分光束を被照明領域で重畳する重畳光学系としての重畳レンズ１５０とを有する。第２レンズアレイ１３０と重畳レンズ１５０との間には、第２レンズアレイ１３０からの各部分光束を偏光方向の揃った１種類の直線偏光に変換して射出する第１の偏光変換素子１４０が配置されている。

光源装置１１０は、楕円面リフレクタ１１４と、楕円面リフレクタ１１４の第１焦点近傍に発光中心を有する発光管１１２と、発光管１１２から被照明領域側に向けて射出される光を発光管１１２に向けて反射する副鏡１１６と、凹レンズ１１８とを有する。光源装置１１０は、照明光軸ＯＣを中心軸とする光束を射出する。

発光管１１２は、管球部と、管球部の両側に延びる一対の封止部とを有する。管球部は、球状に形成された石英ガラス製であって、この管球部内に配置された一対の電極と、管球部内に封入された水銀、希ガス及び少量のハロゲンとを有する。発光管１１２としては、種々の発光管を採用でき、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等を採用できる。

楕円面リフレクタ１１４は、発光管１１２の一方の封止部に挿通・固着される筒状の首状部と、発光管１１２から放射された光を第２焦点位置に向けて反射する反射凹面とを有する。

副鏡１１６は、発光管１１２の管球部の略半分を覆い、楕円面リフレクタ１１４の反射凹面と対向して配置される反射手段である。副鏡１１６は、発光管１１２の他方の封止部に挿通・固着されている。副鏡１１６は、発光管１１２から放射された光のうち楕円面リフレクタ１１４に向かわない光を発光管１１２に戻し楕円面リフレクタ１１４に入射させる。

凹レンズ１１８は、楕円面リフレクタ１１４からの集束光を略平行光として射出する平行化レンズとしての機能を有し、楕円面リフレクタ１１４からの光を第１レンズアレイ１２０に向けて射出するように構成されている。

第１レンズアレイ１２０は、凹レンズ１１８からの光を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、複数の第１小レンズ１２２が照明光軸ＯＣと直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。図示による説明は省略するが、第１小レンズ１２２の外形形状は、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域の外形形状に関して相似形である。

第２レンズアレイ１３０は、重畳レンズ１５０とともに、第１レンズアレイ１２０の各第１小レンズ１２２の像を液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。第２レンズアレイ１３０は、第１レンズアレイ１２０と略同様な構成を有し、複数の第２小レンズ１３２が照明光軸ＯＣに直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。

第１の偏光変換素子１４０は、図２に示すように、第２レンズアレイ１３０からの光のうち赤色光及び緑色光を主とする光について、Ｐ偏光成分に係る光を透過しＳ偏光成分に係る光を反射する第１の偏光分離面１４２と、第１の偏光分離面１４２で反射されたＳ偏光成分に係る光を第１の偏光分離面１４２を透過したＰ偏光成分に係る光に平行な方向に向けて反射する第１の反射面１４４と、第１の偏光分離面１４２に対応する位置に配置され、Ｐ偏光成分に係る光をＳ偏光成分に係る光に変換する第１の位相差板１４６と、第１の偏光分離面１４２の光入射側に配置され、第２レンズアレイ１３０からの光のうちリレー光学系３００を通過する光（青色光）を第１の反射面１４４に向けて反射するダイクロイック面１４８とを有する。第１の位相差板１４６は、単層の水晶からなる位相差板である。

第２レンズアレイ１３０からの光のうち赤色光及び緑色光を主とする光は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、第１の偏光変換素子１４０によってＳ偏光成分に係る光に偏光変換されて後段に射出される。一方、第２レンズアレイ１３０からの光のうち青色光を主とする光は、図２（ｃ）に示すように、ダイクロイック面１４８で反射され、第１の偏光変換素子１４０では偏光変換されずに後段に射出される。

重畳レンズ１５０は、第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０及び第１の偏光変換素子１４０を経た複数の部分光束を集光して液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に重畳させるための光学素子である。重畳レンズ１５０の光軸と照明光軸ＯＣとが略一致するように、重畳レンズ１５０が配置されている。なお、重畳レンズ１５０は、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。

色分離光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０，２２０と、反射ミラー２３０とを有する。色分離光学系２００は、重畳レンズ１５０から射出される照明光束を、赤色光、緑色光及び青色光の３つの色光に分離して、赤色光及び緑色光については液晶装置４００Ｒ，４００Ｇに、青色光についてはリレー光学系３００に導く機能を有する。

ダイクロイックミラー２１０，２２０は、基板上に所定の波長領域の光束を反射し、他の波長領域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る。光路前段に配置されるダイクロイックミラー２１０は、赤色光成分の光を反射し、その他の色光成分の光を透過させるミラーである。光路後段に配置されるダイクロイックミラー２２０は、青色光成分の光を透過し、緑色光成分の光を反射するミラーである。

ダイクロイックミラー２１０で反射された赤色光成分の光は、反射ミラー２３０により曲折され、集光レンズ４３０Ｒを介して赤色光用の液晶装置４００Ｒの画像形成領域に入射する。集光レンズ４３０Ｒは、重畳レンズ１５０からの各部分光束を各主光線に対して略平行な光束に変換するために設けられている。なお、他の集光レンズ４３０Ｇ，４３０Ｂも、集光レンズ４３０Ｒと同様に構成されている。

ダイクロイックミラー２１０を通過した緑色光成分及び青色光成分の光のうち緑色光成分の光は、ダイクロイックミラー２２０で反射され、集光レンズ３００Ｇを通過して緑色光用の液晶装置４００Ｇの画像形成領域に入射する。一方、青色光成分の光は、ダイクロイックミラー２２０を透過してリレー光学系３００に入射する。

リレー光学系３００は、入射側レンズ３１０と、入射側の反射ミラー３２０と、リレーレンズ３３０と、射出側の反射ミラー３４０とを有し、ダイクロイックミラー２２０を透過した青色光成分の光を液晶装置４００Ｂまで導く機能を有する。リレー光学系３００に入射した青色光成分の光は、入射側レンズ３１０を通過して反射ミラー３２０で曲折され、リレーレンズ３３０により面内輝度分布のパターンが上下左右反転された後、反射ミラー３４０で曲折されて集光レンズ４３０Ｂを通過して、青色光用の液晶装置４００Ｂの画像形成領域に入射する。

リレー光学系３００内における第２レンズアレイ１３０の第２小レンズ１３２と共役な位置近傍には、第２の偏光変換素子３５０が配置されている。

第２の偏光変換素子３５０は、図３に示すように、第１の偏光変換素子１４０におけるダイクロイック面１４８で反射されダイクロイックミラー２１０，２２０を透過した青色光成分の光のうち、Ｐ偏光成分に係る光を透過しＳ偏光成分に係る光を反射する第２の偏光分離面３５２と、第２の偏光分離面３５２で反射されたＳ偏光成分に係る光を第２の偏光分離面３５２を透過したＰ偏光成分に係る光に平行な方向に向けて反射する第２の反射面３５４と、第２の偏光分離面３５２に対応する位置に配置され、Ｐ偏光成分に係る光をＳ偏光成分に係る光に変換する第２の位相差板３５６とを有する。第２の位相差板３５６は、単層の水晶からなる位相差板である。

リレー光学系３００に入射した青色光成分の光は、図３（ｂ）に示すように、第２の偏光変換素子３５０によってＳ偏光成分に係る光に偏光変換されて後段に射出される。

液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、画像情報に応じて照明光束を変調するものであり、照明装置１００の照明対象となる。
液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像情報に従って、後述する入射側偏光板から射出された１種類の直線偏光の偏光方向を変調する。

なお、ここでは図示を省略したが、集光レンズ４３０Ｒ，４３０Ｇ，４３０Ｂと各液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、それぞれ入射側偏光板が介在配置され、各液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとクロスダイクロイックプリズム５００との間には、それぞれ射出側偏光板が介在配置されている。これら入射側偏光板、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ及び射出側偏光板によって入射する各色光の光変調が行われる。

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

クロスダイクロイックプリズム５００から射出されたカラー画像は、投写光学系６００によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で大画面画像を形成する。

ここで、実施形態に係るプロジェクタ１０００をさらに詳細に説明するにあたり、実施形態の比較例に係るプロジェクタ１０００ａを説明する。

図４は、比較例に係るプロジェクタ１０００ａの光学系を示す図である。図５は、偏光変換素子１４０ａを説明するために示す図である。図５（ａ）は偏光変換素子１４０ａに入射する光の光路を模式的に示す図であり、図５（ｂ）は偏光変換素子１４０ａで偏光変換される様子を模式的に示す図である。なお、図４において、図１と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図６は、各偏光変換素子における波長と偏光変換効率との関係を示す図である。図６に示す実線は実施形態の第１の偏光変換素子１４０のものであり、一点鎖線は実施形態の第２の偏光変換素子３５０のものであり、破線は比較例の偏光変換素子１４０ａのものである。

比較例に係るプロジェクタ１０００ａは、基本的には実施形態に係るプロジェクタ１０００とよく似た構成を有するが、偏光変換素子の数及び偏光変換素子がダイクロイック面を有していない点で、実施形態に係るプロジェクタ１０００とは異なる。

すなわち、比較例に係るプロジェクタ１０００ａにおいては、図４に示すように、実施形態の第１の偏光変換素子１４０及び第２の偏光変換素子３５０に代えて、３つの色光（赤色光、緑色光及び青色光）のすべてについて偏光変換を行う偏光変換素子１４０ａを備える。

偏光変換素子１４０ａは、図５に示すように、第２レンズアレイ１３０からの光のうちＰ偏光成分に係る光を透過しＳ偏光成分に係る光を反射する偏光分離面１４２ａと、偏光分離面１４２ａで反射されたＳ偏光成分に係る光を偏光分離面１４２ａを透過したＰ偏光成分に係る光に平行な方向に向けて反射する反射面１４４ａと、偏光分離面１４２ａに対応する位置に配置され、Ｐ偏光成分に係る光をＳ偏光成分に係る光に変換する位相差板１４６ａとを有する。位相差板１４６ａは、２層の水晶からなる位相差板である。

比較例に係るプロジェクタ１０００ａによれば、位相差板１４６ａとして水晶からなる位相差板を用いているため、偏光変換素子１４０ａの耐久性を向上することが可能となる。また、位相差板１４６ａが２層の水晶からなる位相差板であるため、偏光変換素子１４０ａにおいて有効に偏光変換することが可能な波長帯域の幅を広くすることが可能となる（図６参照。）。その結果、色バランス調整における自由度の向上を図ることが可能となる。
しかしながら、比較例に係るプロジェクタ１０００ａにおいては、位相差板１４６ａ全体の厚さが厚いものとなってしまうため、位相差板１４６ａを通らない光路の光（反射面１４４ａで反射されたＳ偏光成分の光）の一部が位相差板１４６ａによって蹴られてしまう。その結果、光利用効率が低下する。

これに対し、実施形態に係るプロジェクタ１０００によれば、３つの色光のすべてについて偏光変換を行う偏光変換素子１４０ａに代えて、リレー光学系３００を通過しない赤色光成分の光及び緑色光成分の光について偏光変換を行う第１の偏光変換素子１４０と、リレー光学系３００を通過する青色光成分の光について偏光変換を行う第２の偏光変換素子３５０とを備えることとしたため、第１の偏光変換素子１４０及び第２の偏光変換素子３５０のそれぞれは、偏光変換素子１４０ａの場合よりも狭い波長帯域の色光について偏光変換を行えばよくなる。その結果、第１の偏光変換素子１４０及び第２の偏光変換素子３５０に用いる位相差板（第１の位相差板１４６及び第２の位相差板３５６）として、水晶からなる位相差板のように高耐久性の位相差板を用いたとしても、色バランス調整における自由度を向上することが可能となる。

また、実施形態に係るプロジェクタ１０００によれば、第１の偏光変換素子１４０及び第２の偏光変換素子３５０に複数層（２層以上）の位相差板を用いる必要がなく、それぞれ単層の位相差板を用いればよいため、比較例に係るプロジェクタ１０００ａの場合のように、位相差板で光が蹴られることに起因して光利用効率が低下することもない。

したがって、実施形態に係るプロジェクタ１０００は、偏光変換素子１４０，３５０の耐久性の向上を図りつつ、色バランス調整における自由度を向上することが可能で、かつ、光利用効率の低下を抑制することが可能なプロジェクタとなる。

実施形態に係るプロジェクタ１０００においては、色分離光学系２００は、照明装置１００からの光を赤色光、緑色光及び青色光の３つの色光に分離して被照明領域に導光する色分離光学系であり、リレー光学系３００は、色分離光学系２００で分離された３つの色光のうち青色光を被照明領域に導光するリレー光学系である。これにより、赤色、緑色及び青色の３色の色バランス調整における自由度の向上を図りつつ、光利用効率の低下を抑制することが可能なプロジェクタとなる。

以上、本発明のプロジェクタを上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

（１）上記実施形態に係るプロジェクタ１０００においては、第２の偏光変換素子３５０は、リレーレンズ３３０の後ろに配置されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、リレーレンズ３３０の前に配置されていてもよい。

（２）上記実施形態に係るプロジェクタ１０００においては、リレー光学系３００を通る光が青色光成分の光となるように、第１の偏光変換素子１４０のダイクロイック面１４８及びダイクロイックミラー２１０，２２０をそれぞれ構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、リレー光学系３００を通る光が赤色光成分の光となるように、第１の偏光変換素子１４０のダイクロイック面１４８及びダイクロイックミラー２１０，２２０をそれぞれ構成してもよい。

（３）上記実施形態に係るプロジェクタ１０００においては、第１の偏光変換素子１４０から射出される光（赤色光及び緑色光を主とする光）の偏光方向をＳ偏光成分の光に揃えるために、Ｐ偏光成分に係る光を透過しＳ偏光成分に係る光を反射する第１の偏光分離面１４２を配置するとともに、第１の偏光分離面１４２に対応する位置にＰ偏光成分に係る光をＳ偏光成分に係る光に変換する第１の位相差板１４６を配置しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第１の偏光分離面１４２に代えて、Ｓ偏光成分に係る光を透過しＰ偏光成分に係る光を反射する他の偏光分離面を配置し、第１の位相差板１４６を、当該他の偏光分離面に対応する位置ではなく第１の反射面１４４に対応する位置に配置した場合であっても、第１の偏光変換素子１４０から射出される光（赤色光及び緑色光を主とする光）の偏光方向をＳ偏光成分に係る光に揃えることが可能となる。これと同様に、第２の偏光変換素子３５０についても、Ｐ偏光成分に係る光を透過しＳ偏光成分に係る光を反射する第２の偏光分離面３５２に代えて、Ｓ偏光成分に係る光を透過しＰ偏光成分に係る光を反射する他の偏光分離面を配置し、第２の位相差板３５６を、当該他の偏光分離面に対応する位置ではなく第２の反射面３５４に対応する位置に配置した場合であっても、第２の偏光変換素子３５０から射出される光（青色光を主とする光）の偏光方向をＳ偏光成分に係る光に揃えることが可能となる。

（４）上記実施形態に係るプロジェクタ１０００においては、第１の位相差板１４６及び第２の位相差板３５６として水晶からなる位相差板を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の複屈折性の結晶を有する位相差板も好適に用いることができる。

（５）上記実施形態に係るプロジェクタ１０００においては、発光管に配設される反射手段として副鏡を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、反射手段として反射膜を用いることも好ましい。また、上記実施形態に係るプロジェクタ１０００においては、発光管に反射手段としての副鏡が配設されたプロジェクタを例示して説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、副鏡が配設されていないプロジェクタに本発明を適用することも可能である。

（６）上記実施形態に係るプロジェクタ１０００においては、光源装置として、楕円面リフレクタからなる光源装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、放物面リフレクタからなる光源装置を用いることも好ましい。この場合には、凹レンズは備えていなくともよい。

（７）上記実施形態に係るプロジェクタ１０００は透過型のプロジェクタであるが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は反射型のプロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶装置等のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、反射型の液晶装置等のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクタにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクタと同様の効果を得ることができる。

（８）上記実施形態に係るプロジェクタ１０００においては、３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを用いたプロジェクタを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、１つ、２つ又は４つ以上の液晶装置を用いたプロジェクタにも適用可能である。

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

実施形態に係るプロジェクタ１０００の光学系を示す図。 第１の偏光変換素子１４０を説明するために示す図。 第２の偏光変換素子３５０を説明するために示す図。 比較例に係るプロジェクタ１０００ａの光学系を示す図。 偏光変換素子１４０ａを説明するために示す図。 各偏光変換素子における波長と偏光変換効率との関係を示す図。

符号の説明

１００，１００ａ…照明装置、１１０…光源装置、１１２…発光管、１１４…楕円面リフレクタ、１１６…副鏡、１１８…凹レンズ、１２０…第１レンズアレイ、１２２…第１小レンズ、１３０…第２レンズアレイ、１３２…第２小レンズ、１４０…第１の偏光変換素子、１４０ａ…偏光変換素子、１４２…第１の偏光分離面、１４２ａ…偏光分離面、１４４…第１の反射面、１４４ａ…反射面、１４６…第１の位相差板、１４６ａ…位相差板、１４８…第１の位相差板、１５０…重畳レンズ、２００…色分離光学系、２１０，２２０…ダイクロイックミラー、２３０，３２０，３４０…反射ミラー、３００…リレー光学系、３１０…入射側レンズ、３３０…リレーレンズ、３５０…第２の偏光変換素子、３５２…第２の偏光分離面、３５４…第２の反射面、３５６…第２の位相差板、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶装置、４３０Ｒ，４３０Ｇ，４３０Ｂ…集光レンズ、５００…クロスダイクロイックプリズム、６００…投写光学系、１０００，１０００ａ…プロジェクタ、ＯＣ…照明光軸、ＳＣＲ…スクリーン

Claims (3)

1. 照明光束を射出する光源装置、前記光源装置からの照明光束を複数の部分光束に分割する複数の第１小レンズを有する第１レンズアレイ、前記複数の第１小レンズに対応する複数の第２小レンズを有する第２レンズアレイ及び前記第２レンズアレイからの光を被照明領域上で重畳する重畳光学系を有する照明装置と、
   前記照明装置からの光を複数の色光に分離して被照明領域に導光する色分離光学系と、
   前記色分離光学系で分離された前記複数の色光のうち１つの色光を被照明領域に導光するリレー光学系と、
   前記色分離光学系及び前記リレー光学系により導光された複数の色光をそれぞれ画像情報に応じて変調する複数の電気光学変調装置と、
   前記複数の電気光学変調装置によって変調された各色光を合成する色合成光学系と、
   前記色合成光学系で合成された画像光を投写する投写光学系と、
   前記第２レンズアレイと前記重畳光学系との間に配置され、前記第２レンズアレイからの光のうち一方の偏光成分に係る光を透過し他方の偏光成分に係る光を反射する第１の偏光分離面、前記第１の偏光分離面で反射された他方の偏光成分に係る光を前記第１の偏光分離面を透過した一方の偏光成分に係る光に平行な方向に向けて反射する第１の反射面、前記第１の偏光分離面に対応する位置又は前記第１の反射面に対応する位置に配置され、一方の偏光成分に係る光を他方の偏光成分に係る光に又は他方の偏光成分に係る光を一方の偏光成分に係る光に変換する第１の位相差板、及び前記第１の偏光分離面の光入射側に配置され、前記第２レンズアレイからの光のうち前記リレー光学系を通過する光を前記第１の反射面に向けて反射するダイクロイック面を有する第１の偏光変換素子と、
   前記リレー光学系内における前記第２レンズアレイの前記第２小レンズと共役な位置近傍に配置され、前記第１の偏光変換素子における前記ダイクロイック面で反射された光のうち一方の偏光成分に係る光を透過し他方の偏光成分に係る光を反射する第２の偏光分離面、前記第２の偏光分離面で反射された他方の偏光成分に係る光を前記第２の偏光分離面を透過した一方の偏光成分に係る光に平行な方向に向けて反射する第２の反射面、及び前記第２の偏光分離面に対応する位置又は前記第２の反射面に対応する位置に配置され、一方の偏光成分に係る光を他方の偏光成分に係る光に又は他方の偏光成分に係る光を一方の偏光成分に係る光に変換する第２の位相差板を有する第２の偏光変換素子とを備え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１の位相差板又は前記第２の位相差板は、複屈折性の結晶を有する位相差板であることを特徴とするプロジェクタ。
3. 請求項１又は２に記載のプロジェクタにおいて、
   前記色分離光学系は、前記照明装置からの光を赤色光、緑色光及び青色光の３つの色光に分離して被照明領域に導光する色分離光学系であり、
   前記リレー光学系は、前記色分離光学系で分離された前記３つの色光のうち赤色光又は青色光を被照明領域に導光するリレー光学系であることを特徴とするプロジェクタ。