JP2009109935A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも光利用効率を向上することが可能なプロジェクタを提供する。
【解決手段】楕円面リフレクタ１４，２４が互いに向かい合うように配置された２つの光源装置１０，２０、反射プリズム３０、集光レンズ１１０、複数の第１小レンズ１２２を有する第１レンズアレイ１２０、第２小レンズ１３２を有する第２レンズアレイ１３０、重畳レンズ１５０を有する照明装置１００と、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、投写光学系６００とを備えるプロジェクタ１０００。２つの光源装置１０，２０は、各光源光軸１０ａｘ，２０ａｘが投写光学系の投写光軸６００ａｘに対して略垂直となるように配置され、光源装置１０，２０から射出され集光レンズ１１０に入射する各照明光束の中心軸が照明装置の照明光軸ＯＣ側に向けて所定の角度傾くように、反射プリズム３０が構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクタに関する。

従来より高輝度のプロジェクタが求められており、その要求に応えるものとして、２つの光源装置を備えるプロジェクタ（いわゆる２灯式プロジェクタ）が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載されたプロジェクタにおいては、２つの光源装置は、楕円面リフレクタ及び発光管を有する光源装置であって、楕円面リフレクタが互いに向かい合うように配置されている。２つの光源装置からの照明光束は、直交する２つの反射面を有する直角プリズムによって、後段の集光レンズ及び光均一化光学系に向けて反射されるように構成されている。各楕円面リフレクタの集光スポットは、直角プリズムの反射面上にそれぞれ存在している。光均一化光学系は、集光レンズからの光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レンズアレイと、第１レンズアレイの各第１小レンズに対応する第２小レンズを有する第２レンズアレイとを備える、レンズインテグレータ光学系である。

このような従来の２灯式のプロジェクタによれば、２つの光源装置を備えているため、高輝度のプロジェクタを構成することができる。

特開２０００−３６１２号公報

ところで、近年におけるプロジェクタのさらなる高輝度化にともない、プロジェクタの光利用効率をさらに向上したいという要望がある。

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、従来よりも光利用効率を向上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。

本発明者は、上記目的を達成するため、従来のプロジェクタにおいて、光利用効率の向上を妨げている要因が何であるのかを徹底的に調査した。その結果、第２小レンズに形成される２つのアーク像がレンズセル内に収まらずにレンズセルからはみ出していることが要因の１つであるという知見を得た。すなわち、従来のプロジェクタにおいては、各第２小レンズには２つの光源装置に対応する２つのアーク像が形成されるが、直角プリズムの反射面に存在する２つの楕円面リフレクタの集光スポットの位置が離れていることに起因して、これら２つのアーク像が対象となる第２小レンズのレンズセル内に収まりきらず、レンズセルからはみ出してしまう結果、光利用効率が低下するのである。

なお、対象となる第２小レンズのレンズセル内に２つのアーク像を収めるための一手段として、比較的小さな直角プリズムを用いることが考えられる。この場合、２つの光源装置における各楕円面リフレクタの集光スポットの位置が近づくことから、対象となる第２小レンズのレンズセル内に２つのアーク像を収めることが可能となる。しかしながら、光源装置からの照明光束は、集光スポットにおいてもある程度の大きさを有するため、各光源装置からの照明光束を直角プリズムの反射面で反射しきれず、結果として、光利用効率が低下してしまう。

また、上記の手段とは異なる手段として、直角プリズムの大きさは変えずに、各楕円面リフレクタの集光スポットの位置を照明装置の照明光軸近傍に配置することによって、各楕円面リフレクタの集光スポットの位置を近づけることも考えられる。しかしながら、この場合も、各光源装置からの照明光束を直角プリズムの反射面で反射しきれず、結果として、光利用効率が低下してしまう。

そこで、本発明者は、上記の２つの手段以外によって、対象となる第２小レンズのレンズセル内に２つのアーク像を収めることを可能とする手段を探るべく、鋭意研究を重ねた結果、２つの光源装置から射出され集光レンズに入射する各照明光束の中心軸が照明装置の照明光軸側に向けて所定の角度傾くようにすれば、対象となる第２小レンズのレンズセル内に２つのアーク像を収めることが可能となり、結果として、従来よりも光利用効率を向上することが可能となることに想到し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明のプロジェクタは、楕円面リフレクタ及び前記楕円面リフレクタの第１焦点近傍に発光中心を有する発光管をそれぞれ有し前記楕円面リフレクタが互いに向かい合うように配置された２つの光源装置、前記楕円面リフレクタの第２焦点近傍に反射面を有し前記２つの光源装置からの照明光束を略同一方向に向けて反射する反射光学系、前記反射光学系からの照明光束を後段の光学要素に導光する集光レンズ、前記集光レンズによって導光された光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、前記第１レンズアレイの各第１小レンズに対応する第２小レンズを有する第２レンズアレイ、前記第２レンズアレイからのそれぞれの部分光束を被照明領域で重畳させる重畳レンズを有する照明装置と、前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、前記電気光学変調装置により変調された光を投写する投写光学系とを備え、前記２つの光源装置は、前記２つの光源装置の各光源光軸が前記投写光学系の投写光軸に対して略垂直となるように配置され、前記２つの光源装置から射出され前記集光レンズに入射する各照明光束の中心軸が前記照明装置の照明光軸側に向けて所定の角度傾くように、前記反射光学系が構成されてい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、２つの光源装置から射出され集光レンズに入射する各照明光束の中心軸が照明装置の照明光軸側に向けて所定の角度傾くように構成された反射光学系を備えているため、対象となる第２小レンズのレンズセル内に２つのアーク像を収めることが可能となり、結果として、従来よりも光利用効率を向上することが可能となる。

なお、本発明のプロジェクタは、比較的小さな直角プリズムを用いることによって各楕円面リフレクタの集光スポットの位置を近づけているわけではないため、各光源装置からの照明光束を直角プリズムの反射面で反射しきれないという現象が起こることはない。すなわち、本発明のプロジェクタによれば、各光源装置からの照明光束を上記の構成からなる反射光学系によって後段の集光レンズに向けて確実に反射することが可能となる。

ところで、従来はプロジェクタを教室や会議室で用いることが多かったことから、プロジェクタを水平配置して水平方向に画像を投写するケースが主であったが、近年はプロジェクタの用途も多様化しており、水平方向以外の方向に画像を投写するようなケースも増えてきている。この場合は、プロジェクタを水平配置するのではなく、画像を投写したい方向にあわせてプロジェクタを配置することもある。
このような実情のもと、投写光学系が天井方向を向くように従来の２灯式のプロジェクタを配置した場合、従来の２灯式のプロジェクタにおいては、各光源光軸が投写光学系の投写光軸に対して略平行となるように２つの光源装置が配置されているため、光源装置における発光管が鉛直方向に立った状態となることから、水平方向に配置したときの保証範囲から外れてしまい、発光管の熱の問題等の好ましくない事態が生じる可能性がある。
これに対し、本発明のプロジェクタによれば、各光源光軸が投写光学系の投写光軸に対して略垂直となるように２つの光源装置が配置されているため、投写光学系が天井方向を向くようにプロジェクタを配置した場合であっても、保証範囲から外れてしまうことも無く、結果として、発光管の熱の問題等の好ましくない事態が発生するのを抑制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２つの光源装置のうち一方の光源装置から射出され前記集光レンズに入射する照明光束の中心軸と、前記２つの光源装置のうち他方の光源装置から射出され前記集光レンズに入射する照明光束の中心軸とのなす角度をθとしたとき、０．５°≦θ≦４°であることが好ましい。

後述する試験例で示すように、θの値が０．５°≦θ≦４°の範囲内にあれば、従来よりも光利用効率を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、前記反射光学系は、前記２つの光源装置のうち一方の光源装置からの照明光束を前記集光レンズに向けて反射する第１の反射面と、前記２つの光源装置のうち他方の光源装置からの照明光束を前記集光レンズに向けて反射する第２の反射面とを有する反射プリズムであって、前記第１の反射面と前記第２の反射面とのなす角度をαとしたとき、９０．５°≦α≦９４°であることが好ましい。

互いの楕円面リフレクタが向かい合い、かつ、各光源光軸が照明光軸に対して略垂直となるように２つの光源装置を配置した場合であっても、上記のように構成することにより、２つの光源装置から射出され集光レンズに入射する各照明光束の中心軸を照明装置の照明光軸側に所定の角度傾けることができるため、従来よりも光利用効率を向上することが可能なプロジェクタを実現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、前記反射光学系は、前記２つの光源装置のうち一方の光源装置からの照明光束を前記集光レンズに向けて反射する３つの反射素子を有する第１折り返し光学系と、前記２つの光源装置のうち他方の光源装置からの照明光束を前記集光レンズに向けて反射する３つの反射素子を有する第２折り返し光学系とを有することが好ましい。

このように構成することによっても、２つの光源装置から射出され集光レンズに入射する各照明光束の中心軸を照明装置の照明光軸側に所定の角度傾けることができるため、従来よりも光利用効率を向上することが可能なプロジェクタを実現することが可能となる。

また、反射光学系として上記の構成からなる第１折り返し光学系及び第２折り返し光学系を用いることにより、比較的コンパクトなプロジェクタを実現可能となる。

本発明のプロジェクタにおいては、前記第１折り返し光学系における３つの反射素子のうち最も光路後段に配置される反射素子と、前記第２折り返し光学系における３つの反射素子のうち最も光路後段に配置される反射素子とは、前記照明装置の照明光軸方向に沿って異なる位置に配置されていることが好ましい。

計６つの反射素子を有する反射光学系を用いたときには、第１折り返し光学系における３つの反射素子のうち最も光路後段に配置される反射素子と第２折り返し光学系における３つの反射素子のうち最も光路後段に配置される反射素子とが、照明装置の照明光軸方向に沿って同じ位置に配置されている（この場合の「同じ位置に配置されている」とは、配置位置が重なっているのではなく、照明光軸に直交する方向に並置されていることを意味する。）と、上記の２つの反射素子のうち一方の反射素子に入射する光束の一部が、他方の反射素子によってけられてしまう可能性がある。
これに対し、本発明のプロジェクタによれば、第１折り返し光学系における３つの反射素子のうち最も光路後段に配置される反射素子と第２折り返し光学系における３つの反射素子のうち最も光路後段に配置される反射素子とが、照明装置の照明光軸方向に沿って異なる位置に配置されているため、上述のけられの問題の発生を抑制することが可能となる。

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１］
図１は、実施形態１に係るプロジェクタ１０００の光学系を示す図である。
図２は、実施形態１に係るプロジェクタ１０００を説明するために示す図である。

なお、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１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３つの色光に分離して被照明領域に導光する色分離導光光学系２００と、色分離導光光学系２００で分離された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つの液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、液晶光変調装置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とを備える、いわゆる２灯式のプロジェクタである。

照明装置１００は、図１及び図２に示すように、２つの光源装置１０，２０と、２つの光源装置１０，２０からの照明光束を略同一方向に向けて反射する反射光学系としての反射プリズム３０と、反射プリズム３０からの照明光束を後段の光学要素に導光する集光レンズ１１０と、集光レンズ１１０によって導光された光を複数の部分光束に分割する複数の第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の各第１小レンズ１２２に対応する第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からのそれぞれの部分光束を略１種類の直線偏光成分を有する光に変換する偏光変換素子１４０と、偏光変換素子１４０からのそれぞれの光を被照明領域で重畳させる重畳レンズ１５０とを有する。

光源装置１０は、楕円面リフレクタ１４と、楕円面リフレクタ１４の第１焦点近傍に発光中心を有する発光管１２と、反射手段としての副鏡１６とを有する。光源装置１０は、光源光軸１０ａｘを中心軸とする光束を射出する。

発光管１２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１２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１４は、発光管１２の一方の封止部に挿通・固着される開口部と、発光管１２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１６は、発光管１２の管球部の略半分を覆い、楕円面リフレクタ１４の反射凹面と対向して配置される反射手段である。副鏡１６は、発光管１２の他方の封止部に挿通・固着される開口部と、管球部から被照明領域側に向けて放射された光を管球部に向けて反射する反射凹面とを有する。副鏡１６によって反射された光は、発光管１２を透過して楕円面リフレクタ１４に入射する。

他の光源装置２０は、光源装置１０と同様の構成を有するため、詳細な説明は省略する。

２つの光源装置１０，２０は、楕円面リフレクタ１４，２４が互いに向かい合うように配置されている。

反射プリズム３０は、三角柱形状からなるプリズムの側面に２つの反射面が形成されたプリズムであって、光源装置１０からの照明光束を集光レンズ１１０に向けて反射する第１の反射面３２と、光源装置２０からの照明光束を集光レンズ１１０に向けて反射する第２の反射面３４とを有する。反射プリズム３０は、第１の反射面３２及び第２の反射面３４の位置が楕円面リフレクタ１４，２４の第２焦点近傍にくるように配置されている。第１の反射面３２と第２の反射面３４とのなす角度αは、例えば９２°である。また、反射プリズム３０は、当該角度αの二等分線が照明光軸ＯＣと略一致するように配置されている。

集光レンズ１１０は、反射プリズム３０からの照明光束を略平行化して後段の第１レンズアレイ１２０に導光するための光学素子である。集光レンズ１１０は、集光レンズ１１０の光軸と照明装置１００の照明光軸ＯＣとが略一致するように配置されている。なお、集光レンズ１１０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。

第１レンズアレイ１２０は、集光レンズ１１０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する。第１レンズアレイ１２０は、複数の第１小レンズ１２２がｚ軸に垂直な面内に４行・６列のマトリクス状に配列されている。各第１小レンズ１２２の輪郭形状は、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。

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の像を液晶光変調装置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、後述する図４に示すように、複数の第２小レンズ１３２がｚ軸に垂直な面内に４行・６列のマトリクス状に配列されている。

偏光変換素子１４０は、第１レンズアレイ１２０により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略１種類の直線偏光として射出する偏光変換素子である。

偏光変換素子１４０は、光源装置１０，２０からの照明光束に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分を透過し他方の直線偏光成分を照明光軸ＯＣに垂直な方向に反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸ＯＣに平行な方向に反射する反射層と、偏光分離層を透過した一方の直線偏光成分を他方の直線偏光成分に変換する位相差板とを有する。

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及び偏光変換素子１４０を経た複数の部分光束を集光して液晶光変調装置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は、重畳レンズ１５０の光軸と照明装置１００の照明光軸ＯＣとが略一致するように配置されている。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。

色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０，２２０と、反射ミラー２３０，２４０，２５０と、入射側レンズ２６０と、リレーレンズ２７０とを有する。色分離導光光学系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、それぞれの色光を照明対象となる３つの液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに導く機能を有する。

液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの光路前段には、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂが配置されている。

液晶光変調装置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。
液晶光変調装置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、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。

また、ここでは図示を省略したが、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと各液晶光変調装置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、各液晶光変調装置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、液晶光変調装置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。

２つの光源装置１０，２０及び投写光学系６００は、２つの光源装置１０，２０の各光源光軸１０ａｘ，２０ａｘが投写光学系６００の投写光軸６００ａｘに対して略垂直となるように配置されている。

このような構成からなる実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、上述のように、楕円面リフレクタ１４，２４が互いに向かい合うように配置されており、反射プリズム３０における第１の反射面３２と第２の反射面３４とのなす角度αが９２°であることから、光源装置１０から射出され集光レンズ１１０に入射する照明光束の中心軸Ａと、光源装置２０から射出され集光レンズ１１０に入射する照明光束の中心軸Ｂとのなす角度θは、２°となる。

次に、比較例に係るプロジェクタ１０００ａの構成と比較して実施形態１に係るプロジェクタ１０００をさらに詳細に説明する。

図３は、比較例に係るプロジェクタ１０００ａを説明するために示す図である。
図４は、各第２小レンズに形成されるアーク像を模式的に示す図である。図４（ａ）は比較例に係るプロジェクタ１０００ａの場合における、各第２小レンズ１３２に形成されるアーク像を模式的に示す図であり、図４（ｂ）は実施形態１に係るプロジェクタ１０００の場合における、各第２小レンズ１３２に形成されるアーク像を模式的に示す図である。

比較例に係るプロジェクタ１０００ａは、基本的には実施形態１に係るプロジェクタ１０００と同様の構成を有するが、反射光学系の構成が、実施形態１に係るプロジェクタ１０００とは異なる。

比較例に係るプロジェクタ１０００ａにおいては、図３に示すように、反射光学系として、直交する２つの反射面３２ａ，３４ａを有する直角プリズム３０を用いている。２つの光源装置１０，２０からの照明光束は、直角プリズム３０ａによって、後段の集光レンズ１１０に向けて反射されるように構成されている。各楕円面リフレクタ１４，２４の集光スポットは、直角プリズム３０ａの反射面３２ａ，３４ａ上にそれぞれ存在している。

比較例に係るプロジェクタ１０００ａにおいては、楕円面リフレクタ１４，２４が互いに向かい合うように配置されており、反射光学系として直角プリズム３０ａを用いているため、光源装置１０から射出され集光レンズ１１０に入射する照明光束の中心軸Ａと、光源装置２０から射出され集光レンズ１１０に入射する照明光束の中心軸Ｂとのなす角度θは、０°となる。つまり、比較例に係るプロジェクタ１０００ａは、従来の２灯式のプロジェクタと同様の構成からなる。

このように構成された比較例に係るプロジェクタ１０００ａにおいては、各第２小レンズ１３２には２つの光源装置１０，２０に対応する２つのアーク像が形成されるが、図３に示すように、直角プリズム３０ａの反射面３２ａ，３４ａに存在する２つの楕円面リフレクタ１４，２４の集光スポットの位置が離れていることから、図４（ａ）に示すように、これら２つのアーク像が対象となる第２小レンズ１３２のレンズセル内に収まりきらず、レンズセルからはみ出してしまう。その結果、光利用効率が低下する。

なお、比較例に係るプロジェクタ１０００ａにおいて、各楕円面リフレクタ１４，２４の集光スポットの位置を照明装置１００ａの照明光軸ＯＣ近傍に配置することによって、各楕円面リフレクタ１４，２４の集光スポットの位置を近づけることも考えられる。しかしながら、この場合も、各光源装置１０，２０からの照明光束を直角プリズム３０ａの反射面３２ａ，３４ａで反射しきれず、結果として、光利用効率が低下してしまう。

これに対し、実施形態１に係るプロジェクタ１０００によれば、２つの光源装置１０，２０から射出され集光レンズ１１０に入射する各照明光束の中心軸Ａ，Ｂが照明装置の照明光軸ＯＣ（集光レンズ１１０の中心軸）側に向けて所定の角度傾くように構成された反射光学系（反射プリズム３０）を備えているため、図４（ｂ）に示すように、対象となる第２小レンズ１３２のレンズセル内に２つのアーク像を収めることが可能となり、結果として、従来よりも光利用効率を向上することが可能となる。

また、実施形態１に係るプロジェクタ１０００によれば、各光源装置１０，２０からの照明光束を上記の構成からなる反射プリズム３０によって後段の集光レンズ１１０に向けて確実に反射することが可能となる。

また、実施形態１に係るプロジェクタ１０００によれば、各光源光軸１０ａｘ，２０ａｘが投写光学系６００の投写光軸６００ａｘに対して略垂直となるように２つの光源装置１０，２０が配置されているため、投写光学系６００が天井方向を向くようにプロジェクタ１０００を配置した場合であっても、水平方向に配置したときの保証範囲から外れてしまうことも無く、結果として、発光管の熱の問題等の好ましくない事態が発生するのを抑制することが可能となる。

［実施形態２］
図５は、実施形態２に係るプロジェクタ１００２の光学系を示す図である。
なお、図５及び図６において、図１及び図２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。

実施形態２に係るプロジェクタ１００２は、基本的には実施形態１に係るプロジェクタ１０００と同様の構成を有するが、反射光学系の構成が、実施形態１に係るプロジェクタ１０００とは異なる。

実施形態２に係るプロジェクタ１００２においては、反射光学系として、図５に示すように、第１折り返し光学系５０及び第２折り返し光学系６０を有する反射光学系４０を備える。

第１折り返し光学系５０は、光源装置１０からの照明光束を集光レンズ１１０に向けて反射する３枚の反射ミラー（反射素子）５２，５４，５６を有する。反射ミラー５２，５４，５６は、光源装置１０からの照明光束を順番に反射する。反射ミラー５６は、反射ミラー５２，５４，５６のうちで最も光路後段に配置されている。また、反射ミラー５２，５４，５６は、反射ミラー５６で反射された光源装置１０からの照明光束の中心軸Ａが照明光軸ＯＣに向けて所定の角度傾くように配置されている。

第２折り返し光学系６０は、光源装置２０からの照明光束を集光レンズ１１０に向けて反射する３枚の反射ミラー（反射素子）６２，６４，６６を有する。反射ミラー６２，６４，６６は、光源装置２０からの照明光束を順番に反射する。反射ミラー６６は、反射ミラー６２，６４，６６のうちで最も光路後段に配置されている。また、反射ミラー６２，６４，６６は、反射ミラー６６で反射された光源装置２０からの照明光束の中心軸Ｂが照明光軸ＯＣに向けて所定の角度傾くように配置されている。

第１折り返し光学系５０における３枚の反射ミラー５２〜５６のうち最も光路後段に配置される反射ミラー５６と、第２折り返し光学系６０における３枚の反射ミラー６２〜６６のうち最も光路後段に配置される反射ミラー６６とは、照明装置１０２の照明光軸ＯＣ方向に沿って異なる位置に配置されている。

このように、実施形態２に係るプロジェクタ１００２は、実施形態１に係るプロジェクタ１０００とは反射光学系の構成が異なるが、２つの光源装置１０，２０から射出され集光レンズ１１０に入射する各照明光束の中心軸Ａ，Ｂが照明装置の照明光軸ＯＣ（集光レンズ１１０の中心軸）側に向けて所定の角度傾くように構成された反射光学系４０を備えているため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００の場合と同様に、対象となる第２小レンズ１３２のレンズセル内に２つのアーク像を収めることが可能となり、結果として、従来よりも光利用効率を向上することが可能となる。

また、実施形態２に係るプロジェクタ１００２によれば、各光源装置１０，２０からの照明光束を上記の構成からなる反射光学系４０によって後段の集光レンズ１１０に向けて確実に反射することが可能となる。

また、実施形態２に係るプロジェクタ１００２によれば、各光源光軸１０ａｘ，２０ａｘが投写光学系６００の投写光軸６００ａｘに対して略垂直となるように２つの光源装置１０，２０が配置されているため、投写光学系６００が天井方向を向くようにプロジェクタ１００２を配置した場合であっても、水平方向に配置したときの保証範囲から外れてしまうことも無く、結果として、発光管の熱の問題等の好ましくない事態が発生するのを抑制することが可能となる。

実施形態２に係るプロジェクタ１００２においては、反射光学系として、上記の構成からなる第１折り返し光学系５０及び第２折り返し光学系６０を備える反射光学系４０を用いているため、比較的コンパクトなプロジェクタを実現可能となる。

実施形態２に係るプロジェクタ１００２においては、第１折り返し光学系５０における反射ミラー５６と、第２折り返し光学系６０における反射ミラー６６とは、照明装置１０２の照明光軸ＯＣ方向に沿って異なる位置に配置されている。これにより、一方の反射ミラー（例えば反射ミラー５６）に入射する光束の一部が、他方の反射ミラー（例えば反射ミラー６６）によってけられてしまうという問題の発生を抑制することが可能となる。

［試験例］
２つの光源装置から射出され集光レンズに入射する各照明光束の中心軸が照明装置の照明光軸側に向けて所定の角度傾くように、反射光学系を構成すれば、従来よりも光利用効率を向上することが可能であることを確認するための試験例である。反射光学系として、第１の反射面及び第２の反射面を有する反射プリズムを用い、第１の反射面と第２の反射面とのなす角度αを複数の段階で変えたときのプロジェクタの光利用効率を、シミュレーションによって求めた。

図６は、第１の反射面と第２の反射面とのなす角度αと光利用効率との関係を示す図である。なお、図６の縦軸に示す光利用効率は、２つの光源装置１０，２０からの照明光束をすべて利用できる場合を「光利用効率＝２００％」として、数値を算出している。

第１の反射面と第２の反射面とのなす角度αが９０°である反射プリズムは、直角プリズムとなる。すなわち、αの値が９０°のときは、上述の比較例に係るプロジェクタ１０００ａと同様の構成となり、光源装置１０から射出され集光レンズ１１０に入射する照明光束の中心軸Ａと、光源装置２０から射出され集光レンズ１１０に入射する照明光束の中心軸Ｂとのなす角度θは、０°となる（図３参照。）。

シミュレーションの結果、図６に示すように、αの値が９０．５°≦α≦９４°の範囲にあれば、αの値が９０°のときの光利用効率（１４９％）に比べて、少なくとも３％は高い光利用効率を示すことがわかった。つまり、光源装置１０から射出され集光レンズ１１０に入射する照明光束の中心軸Ａと、光源装置２０から射出され集光レンズ１１０に入射する照明光束の中心軸Ｂとのなす角度θが、０．５°≦θ≦４°の範囲にあれば、θの値が０°のときの光利用効率に比べて、少なくとも３％は高い光利用効率を示すことがわかった。

以上より、２つの光源装置から射出され集光レンズに入射する各照明光束の中心軸が照明装置の照明光軸側に向けて所定の角度傾くように、反射光学系を構成すれば、従来よりも光利用効率を向上することが可能であることが確認できた。

以上、本発明のプロジェクタを上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各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１においては、反射光学系として、２つの反射面を有する反射プリズムを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、２枚の反射ミラーを用いてもよい。

（２）上記実施形態２においては、反射光学系として、計６枚の反射ミラーで構成された反射光学系を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、計６つの反射プリズムで構成された反射光学系を用いてもよい。また、上記実施形態２においては、反射光学系を構成する反射ミラーの枚数が６枚の場合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、反射ミラーの枚数は５枚以下又は７枚以上であってもよい。

（３）上記各実施形態においては、第２レンズアレイとして、複数の第２小レンズがｚ軸に垂直な面内に４行・６列のマトリクス状に配列された第２レンズアレイを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の配列パターンで複数の第２小レンズが配列された第２レンズアレイを用いてもよい。

（４）上記各実施形態においては、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、上記各実施形態においては、発光管に反射手段としての副鏡が配設された場合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、副鏡等の反射手段が配設されていなくてもよい。

（５）上記各実施形態のプロジェクタ１０００，１００２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く、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、透過型の液晶光変調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、反射型の液晶光変調装置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。

（６）上記各実施形態においては、３つの液晶光変調装置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つ以上の液晶光変調装置を用いたプロジェクタにも適用可能である。

（７）上記各実施形態においては、電気光学変調装置として液晶光変調装置を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。電気光学変調装置としては、一般に、画像情報に応じて入射光を変調するものであればよく、マイクロミラー型光変調装置などを用いてもよい。マイクロミラー型光変調装置としては、例えば、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）（ＴＩ社の商標）を用いることができる。

（８）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１に係るプロジェクタ１０００の光学系を示す図。 実施形態１に係るプロジェクタ１０００を説明するために示す図。 比較例に係るプロジェクタ１０００ａを説明するために示す図。 各第２小レンズに形成されるアーク像を模式的に示す図。 実施形態２に係るプロジェクタ１００２の光学系を示す図。 第１の反射面と第２の反射面とのなす角度αと光利用効率との関係を示す図。

符号の説明

１０，２０…光源装置、１０ａｘ，２０ａｘ…光源装置の光軸、１２，２２…発光管、１４，２４…楕円面リフレクタ、１６，２６…副鏡、３０…反射プリズム、３０ａ…直角プリズム、３２，３２ａ，３４，３４ａ…反射面、４０…反射光学系、５０…第１折り返し光学系、５２，５４，５６，６２，６４，６６…反射ミラー、６０…第２折り返し光学系、１００，１００ａ，１０２…照明装置、１１０…集光レンズ、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…偏光変換素子、１５０…重畳レンズ、２００…色分離導光光学系、２１０，２２０…ダイクロイックミラー、２３０，２４０，２５０…反射ミラー、２６０…入射側レンズ、２７０…リレーレンズ、３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ…集光レンズ、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶光変調装置、５００…クロスダイクロイックプリズム、６００…投写光学系、６００ａｘ…投写光軸、１０００，１００２…プロジェクタ、Ａ，Ｂ…、ＯＣ…照明光軸、ＳＣＲ…スクリーン、θ…光源装置１０から射出され集光レンズに入射する照明光束の中心軸Ａと光源装置２０から射出され集光レンズに入射する照明光束の中心軸とのなす角度、α…第１の反射面と第２の反射面とのなす角度

Claims (5)

1. 楕円面リフレクタ及び前記楕円面リフレクタの第１焦点近傍に発光中心を有する発光管をそれぞれ有し前記楕円面リフレクタが互いに向かい合うように配置された２つの光源装置、前記楕円面リフレクタの第２焦点近傍に反射面を有し前記２つの光源装置からの照明光束を略同一方向に向けて反射する反射光学系、前記反射光学系からの照明光束を後段の光学要素に導光する集光レンズ、前記集光レンズによって導光された光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、前記第１レンズアレイの各第１小レンズに対応する第２小レンズを有する第２レンズアレイ、前記第２レンズアレイからのそれぞれの部分光束を被照明領域で重畳させる重畳レンズを有する照明装置と、
   前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、
   前記電気光学変調装置により変調された光を投写する投写光学系とを備え、
   前記２つの光源装置は、前記２つの光源装置の各光源光軸が前記投写光学系の投写光軸に対して略垂直となるように配置され、
   前記２つの光源装置から射出され前記集光レンズに入射する各照明光束の中心軸が前記照明装置の照明光軸側に向けて所定の角度傾くように、前記反射光学系が構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
2. 請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
   前記２つの光源装置のうち一方の光源装置から射出され前記集光レンズに入射する照明光束の中心軸と、前記２つの光源装置のうち他方の光源装置から射出され前記集光レンズに入射する照明光束の中心軸とのなす角度をθとしたとき、
   ０．５°≦θ≦４°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、
   前記反射光学系は、前記２つの光源装置のうち一方の光源装置からの照明光束を前記集光レンズに向けて反射する第１の反射面と、前記２つの光源装置のうち他方の光源装置からの照明光束を前記集光レンズに向けて反射する第２の反射面とを有する反射プリズムであって、
   前記第１の反射面と前記第２の反射面とのなす角度をαとしたとき、
   ９０．５°≦α≦９４°であることを特徴とするプロジェクタ。
4. 請求項１又は２に記載のプロジェクタにおいて、
   前記反射光学系は、前記２つの光源装置のうち一方の光源装置からの照明光束を前記集光レンズに向けて反射する３つの反射素子を有する第１折り返し光学系と、前記２つの光源装置のうち他方の光源装置からの照明光束を前記集光レンズに向けて反射する３つの反射素子を有する第２折り返し光学系とを有することを特徴とするプロジェクタ。
5. 請求項４に記載のプロジェクタにおいて、
   前記第１折り返し光学系における３つの反射素子のうち最も光路後段に配置される反射素子と、前記第２折り返し光学系における３つの反射素子のうち最も光路後段に配置される反射素子とは、前記照明装置の照明光軸方向に沿って異なる位置に配置されていることを特徴とするプロジェクタ。

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