JP2007293274A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化や小型化が容易で安価な調光機構によって、コントラストを増加させることができるプロジェクタを提供すること。
【解決手段】照明光学系３０に設けた絞り装置３３が、Ｘ軸の方向にスライド移動する一対の遮蔽板３３ａ，３３ｂの開閉によって光量調整を行うので、最終的に投射光学系８０によってスクリーン上に投射される投射像のコントラストを必要に応じて高めることができる。その際、一対の遮蔽板３３ａ，３３ｂを横置きにしてＸ軸の方向にスライド移動させるので、絞り装置３３のガイド３３ｄ等を含む駆動部を比較的高精度で安定して動作させることができる。この際、ガイド３３ｄ等を含む駆動部は、Ｙ方向にあまりはみ出さない。よって、照明光学系３０が上下に薄型となり、これに応じて、プロジェクタ１０も上下に薄型にし易くなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶パネル等で構成される光変調装置と、これを照明するための照明装置とを組み込んだプロジェクタに関する。

従来のプロジェクタとして、照明装置に設けた２段のレンズアレイの間に観音開き状に開閉する一対の絞り板を設け、両絞り板の開閉状態の調節によってプロジェクタの白表示と黒表示との輝度差を大きくして投射像のコントラストを増加させる技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２００４−６９９６６号公報

しかし、上記のような絞り板は、両絞り板をそれぞれ別の軸のまわりに回転させるので、モータや連動機構を含めた駆動装置が複雑で重いものとなり易く、プロジェクタのコスト削減や軽量化の妨げになる場合があった。

また、上記のような絞り板の駆動装置は、照明光の光路の上下に配置されるので、照明光学系の厚みを増加させる傾向があり、プロジェクタの小型化にとっての障害になる場合があった。

そこで、本発明は、軽量化や小型化が容易で安価な調光機構によって、コントラストを増加させることができるプロジェクタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクタは、（ａ）照明用の光を射出する光源装置と、（ｂ）光源装置から射出された光を部分光束に分割して重畳することによって均一化する均一化光学系と、（ｃ）照明装置からの光を画像情報に応じて変調する光変調部と、（ｄ）光変調部で変調された光を投射する投射光学系とを備える。そして、本プロジェクタにおいて、均一化光学系は、画面に対応する照明領域の一辺に平行で、光軸に対して垂直に交わるＸ軸の方向の前後にスライド移動することによって開閉動作する一対の遮蔽板を有する絞り装置を含む。また、各遮蔽板は、互いに傾き及び曲率の少なくとも一方が異なる複数のエッジ部分で形成されＸ軸を挟んで略対称なエッジ形状を有する。

上記プロジェクタでは、均一化光学系の絞り装置が、Ｘ軸の方向の前後にスライド移動することによって開閉動作する一対の遮蔽板を有するので、光源装置からの光源光を適宜絞った状態で光変調部に供給することができ、投射像のコントラストを必要に応じて高めることができる。その際、一対の遮蔽板を光軸に垂直なＸ軸方向の前後にスライド移動させるので、絞り装置の駆動部を比較的高精度で安定して動作させることができるとともに、照明断面のＸ軸に垂直な方向（プロジェクタの上下すなわち画面の縦方向）に関する厚みを薄くすることができる。つまり、一対の遮蔽板の駆動部をスライド移動機構で構成するので、一対の遮蔽板を安定して支持しつつ移動させることができ、また、かかる駆動機構が照明断面の横方向に配置し易いことに起因して、均一化光学系を含む照明光学系等の縦方向の厚みを薄くし易くなる。

また、本発明の具体的な態様又は観点によれば、上記プロジェクタにおいて、複数のエッジ部分のうちＸ軸に近い第１エッジ部分が、第１第象限において負の傾きを有し、一方のエッジ部分よりもＸ軸から遠い第２エッジ部分が、第１象限において正の傾きを有する。この場合、Ｘ軸に近い第１エッジ部分は、絞り込む際に原点の光軸側を残すような傾きを有し、光軸に近い中央部分の良質な光束を最後まで遮蔽することなく透過させることができる。一方、Ｘ軸から遠い第２エッジ部分は、上記第１エッジ部分と傾きが逆であり、調光に際して一対の遮蔽板のストロークが増大することを防止する。

本発明の別の態様によれば、複数のエッジ部分の少なくとも１つは滑らかな曲線である。この場合、エッジ部分の角度を滑らかに変化させることになるので、Ｘ軸の方向に関する移動量に対する遮蔽の増加割合を、Ｘ軸からの距離に応じて滑らかに変化するものとできる。

本発明のさらに別の態様によれば、一対の遮蔽板を照明領域の長手方向に対応するＸ軸方向に関して互いに反対方向に移動させることによって、一対の遮蔽板による遮光量を調節する駆動装置をさらに備える。この場合、駆動装置によって適当なタイミングで絞り装置に設けた一対の遮蔽板を反対方向に移動させて絞り装置の開閉を行うことができる。

本発明のさらに別の態様によれば、一対の遮蔽板が、光軸に垂直な面内において、光軸を通ってＸ軸に垂直なＹ軸を挟んで互いに対称な形状を有する。この場合、一対の遮蔽板が、Ｘ軸及びＹ軸に対して対称に配置され、光軸を中心としてバランス良く遮光を行うことができ、光軸のまわりに関して偏りの少ない滑らかな光量調整が可能になる。

本発明のさらに別の態様によれば、光源装置が、光を放射する発光部を有する発光管と、当該発光管から放射された光を反射して収束させる反射鏡とを含み、均一化光学系が、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にマトリックス状に配置される２段のレンズアレイを含む。この場合、２段のレンズアレイによって発光管からの高輝度の光源光を均一化した照明光を得ることができる。

本発明のさらに別の態様によれば、絞り装置が、２段のレンズアレイのうち後段のレンズアレイの近傍に配置される。この場合、後段のレンズアレイの前後に前段のレンズアレイによって個別に形成された点状光源像が形成されるが、点状光源の前後近傍で遮光することによって被照明領域での輝度ムラ発生を比較的低減できる。

本発明のさらに別の態様によれば、光変調部が、複数の色光を個別に変調する複数の各色用の光変調装置を含む。そして、本プロジェクタでは、照明装置からの光を各色光に分離して各色用の光変調装置に供給する色分離光学系と、各色用液晶ライトバルブで変調された各色の光を合成する光合成光学系とをさらに備える。この場合、各色ごとに光変調装置を設けることができ、高コントラストで、かつ、高品位の画像を投射することができる。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの光学系の構成を説明する概念図である。

このプロジェクタ１０は、光源から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、この光学像をスクリーン上に拡大投射するための光学機器であり、光源ランプユニット２０、照明光学系３０、色分離装置４０、光変調部６０、クロスダイクロイックプリズム７０、及び投射光学系８０を備えて構成される。

光源ランプユニット２０は、光源ランプ２１から周囲に放射された光束を集めて射出し、照明光学系３０等を介して光変調部６０を照明するための光源装置であり、発光管である光源ランプ２１と、光源ランプ２１から射出された光源光を反射する凹の楕円である凹面鏡２２と、凹面鏡２２で反射された光源光をコリメートする凹レンズ２３とを備える。この光源ランプユニット２０において、光源ランプ２１から射出された光源光は、凹面鏡２２及び凹レンズ２３を経て平行化され、前方側すなわち照明光学系３０側に射出される。なお、上述した楕円の凹面鏡２２に代えて、放物面等の各種凹面鏡を用いることができる。放物面の凹面鏡を用いた場合、凹面鏡２２の後段に凹レンズ２３等を設けなくとも、光源ランプユニット２０から平行光束を射出させることが可能となる。

照明光学系３０は、光源ランプユニット２０から射出された光束を複数の部分光束に分割して対象とする照明領域に重畳して入射させることにより照度を均一化するとともに、照明光を特定方向の偏光に変換する光学系であり、第１レンズアレイ３１、第２レンズアレイ３２、絞り装置３３、偏光変換装置３４、及び重畳レンズ３５を備えている。これらのうち、レンズアレイ３１，３２、絞り装置３３、及び重畳レンズ３５は、照明光を均一化するための均一化光学系である。

第１レンズアレイ３１は、光源ランプ２１から射出された光束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、システム光軸ＯＡと直交する面内にマトリッ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。各小レンズの輪郭形状は、後述する光変調部６０を構成する液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒ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３２は、前述した第１レンズアレイ３１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３１と同様にシステム光軸ＯＡに直交する面内にマトリックス状に配列される複数の小レンズを備えているが、集光を目的としているため、各小レンズの輪郭形状が液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒの画像形成領域の形状と正確に対応している必要はない。

絞り装置３３は、一対の遮蔽板３３ａ，３３ｂと、両遮蔽板３３ａ，３３ｂの移動を案内するガイド３３ｄと、両遮蔽板３３ａ，３３ｂを開閉動作させる駆動装置３３ｆとを備える。各遮蔽板３３ａ，３３ｂは、それぞれ薄い板状の部材であり、後述する特殊な形状を有している。ガイド３３ｄは、各遮蔽板３３ａ，３３ｂを案内して紙面に平行でシステム光軸ＯＡに垂直なＡＢ方向に関して滑らかな往復移動を可能にする。駆動装置３３ｆは、モータその他の装置からなり、両遮蔽板３３ａ，３３ｂを必要なタイミングで駆動してその開閉状態を調整する。つまり、駆動装置３３ｆは、一方の遮蔽板３３ａをガイド３３ｄに沿って任意の位置に移動させることができ、不図示の連動手段を介して他方の遮蔽板３３ｂもガイド３３ｄに沿って対応する位置に移動させることができる。この際、後に詳述するが、遮蔽板３３ａと遮蔽板３３ｂとは、ＡＢ方向に関してシステム光軸ＯＡを挟んで互いに対称な形状を有しており、かつ、ＡＢ方向に関してシステム光軸ＯＡを挟んで対称な位置に配置されるので、遮蔽板３３ａと遮蔽板３３ｂとの間に形成された開口ＡＰは、ＡＢ方向に関してシステム光軸ＯＡを挟んで左右に対称な形状となる。ここで、Ｘ軸は、矩形の照明領域の横辺である長手方向に対応し、Ｙ軸は、同照明領域の縦辺である短手方向に対応する。

図２は、絞り装置３３の要部を説明する正面図である。各遮蔽板３３ａ，３３ｂは、システム光軸ＯＡと直交して横方向に延びるＸ軸を挟んで上下に対称なエッジ形状を有する。また、右側の遮蔽板３３ａと左側の遮蔽板３３ｂとは、同一のエッジ形状を有し、システム光軸ＯＡと直交して縦方向に延びるＹ軸を挟んで互いに対称に配置されている。

まず、図面右側の遮蔽板３３ａの形状について説明する。遮蔽板３３ａの開口ＡＰ側のエッジＥＧは、図中右上の第１象限において、Ｘ軸に近い位置に形成され負の傾きを有する円弧状の第１エッジ部分Ｅ１と、Ｘ軸から遠い位置に形成され正の傾きを有する直線状の第２エッジ部分Ｅ２とを有する。図中右下の第４象限も同様であるが、対称性から傾き方向が逆になっており、遮蔽板３３ａのエッジＥＧは、正の傾きを有する円弧状の第１エッジ部分Ｅ１と、負の傾きを有する直線状の第２エッジ部分Ｅ２とを有する。全体として観察すると、遮蔽板３３ａは、中央において根元側に向かって窪んだ円弧状の第１エッジ部分Ｅ１を有し、周辺において根元側に向かって間隔が広がる直線状の第２エッジ部分Ｅ２を有する。結果的に、第１エッジ部分Ｅ１と第２エッジ部分Ｅ２との一対の境界では、先端に向かって尖った突起が形成されている。

以上は、図面右側の遮蔽板３３ａについての説明であったが、図面左側の遮蔽板３３ｂの形状も遮蔽板３３ａと同様である。ただし、左側の遮蔽板３３ｂと、右側の遮蔽板３３ａとは、Ｙ軸を挟んで左右対称に配置されている。つまり、両遮蔽板３３ａ，３３ｂは、同一形状のエッジ部分Ｅ１，Ｅ２を有するが、Ｙ軸を挟んで左右対称になるように互いに折り返したような状態で配置されている。なお、両遮蔽板３３ａ，３３ｂがシステム光軸ＯＡから等距離だけ離れるように、図１に示す駆動装置３３ｆ等によって両遮蔽板３３ａ，３３ｂの駆動が行われる。結果的に、例えば実線で示すように互いに比較的近接した状態から、一点鎖線で示すように互いに離間した状態に変化させることができ、その逆も可能である。この際、両遮蔽板３３ａ，３３ｂはガイド３３ｄに案内されて滑らかに摺動するので、精密で滑らかに変化する調光が可能になる。具体的には、両遮蔽板３３ａ，３３ｂを以上のように動作させることにより、照明光学系３０から射出される照明光の照度の変動範囲を例えば０〜１００％に設定することができ、両遮蔽板３３ａ，３３ｂの開閉に伴って照度を略直線的に変化させることができる。

なお、図２において点線で示すマス目は、背後の第２レンズアレイ３２を構成する小レンズ３２ａを示す。図示のように両遮蔽板３３ａ，３３ｂを開閉動作させることにより、両者の間に形成された開口ＡＰの形状が増減・変化し、第２レンズアレイ３２への供給光量が変化する。この際、両遮蔽板３３ａ，３３ｂが第２レンズアレイ３２の直前に配置されているので、後述する光変調部６０の照明領域すなわち各色の液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒの画像形成領域に照明ムラが生じにくい。なお、この例では、遮蔽板３３ａ，３３ｂを第２レンズアレイ３２の直前に配置しているが、遮蔽板３３ａ，３３ｂを含む絞り装置３３を第２レンズアレイ３２の直後に配置することができ、同様の効果を得ることができる。

以上の絞り装置３３では、一対の遮蔽板３３ａ，３３ｂをシステム光軸ＯＡに垂直なＸ軸方向の前後すなわちＡＢ方向にスライド移動させるので、ガイド３３ｄや駆動装置３３ｆを比較的高精度で安定して動作させることができるだけでなく、照明光学系３０のＹ軸の方向の厚み、ひいてはプロジェクタ１０の上下の厚みを薄くすることができる。つまり、ガイド３３ｄや駆動装置３３ｆは、両遮蔽板３３ａ，３３ｂを横方向にスライド移動させる関係上、照明光学系３０の横方向（レンズアレイ３２の±Ｘ側の横方）にはみ出すように配置されるが、これは光学系のデッドスペースを利用することなる。結果的に、ガイド３３ｄや駆動装置３３ｆは、照明光学系３０の縦方向（レンズアレイ３２の±Ｙ側の横方）にほとんどはみ出さないように配置されるので、少なくとも照明光学系３０の厚みを抑えることができる。

一方、一対の遮蔽板３３ａ，３３ｂをＸ軸方向にスライド移動させた場合、一対の遮蔽板３３ａ，３３ｂをＹ軸方向にスライド移動させた場合に比較して、照度調節の分解能或いは調整精度が低下する傾向がある。これは、第２レンズアレイ３２を構成する各小レンズ３２ａの横の数が縦の数よりも少なくなっていることに起因する。つまり、各小レンズ３２ａは、光変調部６０の照明領域すなわち各色の液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒの画像形成領域と相似形状を有するが、この縦横比は３：４或いは９：１６となっており、通常これに反比例して各小レンズ３２ａの横方向の個数がその縦方向の個数よりも少なくなる。この結果、各小レンズ３２ａの中心とその周辺に形成される光状光源（光源像）のマトリックス要素は、縦方向に比較して横方向が少なくなっており、両遮蔽板３３ａ，３３ｂをＸ方向に開閉した場合の照度変化の割合は、両遮蔽板３３ａ，３３ｂをＹ方向に開閉した場合の照度変化の割合よりも大きくなりやすい。よって、光量調整用の両遮蔽板３３ａ，３３ｂの形状や移動の方法が、後述する光変調部６０の画像形成領域上における照明光量の調整にとって極めて重要となる。

両遮蔽板３３ａ，３３ｂにおいて、Ｘ軸に近い第１エッジ部分Ｅ１は、システム光軸ＯＡの近傍を残すような傾きを有しており、システム光軸ＯＡに近い中央部分の良質な光束を最後まで遮蔽することなく透過させることができる。両遮蔽板３３ａ，３３ｂにおいて、Ｘ軸から遠い第２エッジ部分Ｅ２は、第１エッジ部分Ｅ１と傾きが逆であり、両遮蔽板３３ａ，３３ｂを開閉する調光に際して両遮蔽板３３ａ，３３ｂのＹ軸の方向のストロークが増大することを防止することができる。さらに、両エッジ部分Ｅ１，Ｅ２は、Ｙ軸に対して概ね一定以上の傾きを有しており、Ｘ軸に対して９０°となる部分をほとんど有していないので、両遮蔽板３３ａ，３３ｂがＸ軸方向に関して互いに近接するように移動した場合に多数の点状光源がまとまって遮蔽されて階段状に照明光量が減少することが防止される。一方、両エッジ部分Ｅ１，Ｅ２のＸ軸に対する傾きは、全体に４５°程度以上となっており、両遮蔽板３３ａ，３３ｂがＸ軸方向に関して互いに近接するように移動した場合における点状光源の遮蔽量の増加率を比較的大きくすることができる。よって、絞り装置３３を通過する照明光量を全体として比較的急峻に変化させることができる。

偏光変換装置３４は、ＰＢＳアレイで形成されており、第１レンズアレイ３１により分割され絞り装置３３を経て第２レンズアレイ３２から射出された部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える役割を有する。この偏光変換装置３４は、詳細な図示を省略しているが、システム光軸ＯＡに対して傾斜配置される偏光分離膜及び反射ミラーを交互に配列した構成を有する。前者の偏光分離膜は、各部分光束に含まれるＰ偏光光束及び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、後者の反射ミラーによって光路を折り曲げられ、上記一方の偏光光束の射出方向、すなわちシステム光軸ＯＡに沿った方向に射出される。偏光分離膜又は反射ミラーから射出された偏光光束のいずれか一方は、偏光変換装置３４の光束射出面にストライプ状に設けられる位相差板によって偏光変換され、すべ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装置３４を用いることにより、光源ランプ２１から射出される光束を、一方向の偏光光束に揃えることができるため、光変調部６０で利用する光源光の利用率を向上させることができる。

重畳レンズ３５は、第１レンズアレイ３１、第２レンズアレイ３２、及び偏光変換装置３４を経た複数の部分光束を集光して、液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒの画像形成領域上に重畳させて入射させるための光学素子である。この重畳レンズ３５から射出された光束は、均一化されつつ次段の色分離装置４０に射出される。つまり、両レンズアレイ３１，３２と重畳レンズ３５とを経た照明光は、以下に詳述する色分離装置４０を経て、光変調部６０の照明領域すなわち各色の液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒの画像形成領域を均一に重畳照明する。

色分離装置４０は、第１及び第２ダイクロイックミラー４１ａ，４１ｂ、反射ミラー４２ａ，４２ｂ，４２ｃ、フィールドレンズ４３ｂ，４３ｇ，４３ｒ、及びリレーレンズ４５，４６を備える。これらのうち、第１及び第２ダイクロイックミラー４１ａ，４１ｂを含んで構成される色分離光学系は、照明光を、青（Ｂ）色光、緑（Ｇ）色光、及び赤（Ｒ）光の３つの光束に分離する。各ダイクロイックミラー４１ａ，４１ｂは、透明基板上に、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作用を有する誘電体多層膜を形成することによって得た光学素子であり、システム光軸ＯＡに対してともに傾斜した状態で配置される。第１ダイクロイックミラー４１ａは、青・緑・赤（Ｂ・Ｇ・Ｒ）の３色のうち青色光ＬＢを反射し、緑色光ＬＧと赤色光ＬＲとを透過させる。また、第２ダイクロイックミラー４１ｂは、入射した緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲのうち緑色光ＬＧを反射し赤色光ＬＲを透過させる。色分離装置４０の射出側に設けられた各色用のフィールドレンズ４３ｂ，４３ｇ，４３ｒは、第２レンズアレイ３２から射出され光変調部６０に入射する各部分光束が、システム光軸ＯＡに対して適当な収束度又は発散度となるように設けられている。一対のリレーレンズ４５，４６は、青色用の第１光路ＯＰ１や緑色用の第２光路ＯＰ２よりも相対的に長い赤色用の第３光路ＯＰ３上に配置されている。これらのリレーレンズ４５，４６は、入射側の第１のリレーレンズ４５の直前に形成された像を、略そのまま射出側のフィールドレンズ４３ｒに伝達することにより、光の拡散等による光の利用効率の低下を防止している。なお、本実施形態では相対的に長い第３光路ＯＰ３を赤色用としているが、色分離光学系のダイクロイックミラーの誘電体多層膜の構成を変えて、第３光路ＯＰ３を青色用または緑色用とすることも可能である。

この色分離装置４０において、光源ランプユニット２０から照明光学系３０を経て入射した照明光は、まず第１ダイクロイックミラー４１ａに入射する。第１ダイクロイックミラー４１ａで反射された青色光ＬＢは、第１光路ＯＰ１に導かれ、反射ミラー４２ａを経て最終段のフィールドレンズ４３ｂに入射する。また、第１ダイクロイックミラー４１ａを透過して第２ダイクロイックミラー４１ｂで反射された緑色光ＬＧは、第２光路ＯＰ２に導かれ最終段のフィールドレンズ４３ｇに入射する。さらに、第２ダイクロイックミラー４１ｂを通過した赤色光ＬＲは、第３光路ＯＰ３に導かれ、反射ミラー４２ｂ，４２ｃやリレーレンズ４５，４６を経て最終段のフィールドレンズ４３ｒに入射する。

光変調部６０は、３色の照明光ＬＢ，ＬＧ，ＬＲがそれぞれ入射する３つの液晶パネル（液晶表示パネル）６１ｂ，６１ｇ，６１ｒと、各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒを挟むように配置される３組の偏光フィルタ６２ｂ，６２ｇ，６２ｒとを備える。ここで、例えば青色光ＬＢ用の液晶パネル６１ｂと、これを挟む一対の偏光フィルタ６２ｂ，６２ｂとは、照明光を画像情報に基づいて２次元的に輝度変調するための液晶ライトバルブを構成する。同様に、緑色光ＬＧ用の液晶パネル６１ｇと、対応する偏光フィルタ６２ｇ，６２ｇも、緑色用の液晶ライトバルブを構成し、赤色光ＬＲ用の液晶パネル６１ｒと、偏光フィルタ６２ｒ，６２ｒも、赤色用の液晶ライトバルブを構成する。各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒは、一対の透明なガラス基板間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、与えられた画像信号に従って、それぞれに入射した偏光光束の偏光方向を変調する。

この光変調部６０において、第１光路ＯＰ１に導かれた青色光ＬＢは、フィールドレンズ４３ｂを介して液晶パネル６１ｂの位置に設けた照明領域に入射し液晶パネル６１ｂ内の画像形成領域を照明する。第２光路ＯＰ２に導かれた緑色光ＬＧは、フィールドレンズ４３ｇを介して液晶パネル６１ｇの位置に設けた照明領域に入射し液晶パネル６１ｇ内の画像形成領域を照明する。第３光路ＯＰ３に導かれた赤色光ＬＲは、第１及び第２リレーレンズ４５，４６及びフィールドレンズ４３ｒを介して液晶パネル６１ｒの位置に設けた照明領域に入射し液晶パネル６１ｒ内の画像形成領域を照明する。各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒは、入射した照明光の偏光方向の空間的分布を変化させるための非発光で透過型の光変調装置である。各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒにそれぞれ入射した各色光ＬＢ，ＬＧ，ＬＲは、各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒに電気的信号として入力された駆動信号或いは制御信号に応じて、画素単位で偏光状態が調整される。その際、偏光フィルタ６２ｂ，６２ｇ，６２ｒによって、各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒに入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒから射出される光から所定の偏光方向の変調光が取り出される。

なお、照明光学系３０によって形成される照明光の分布に多少のムラがあり、各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒの画像形成領域の照度にムラが形成される場合であっても、各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒの透過率分布を調整する補正をかけることによって、結果的に光変調部６０から射出される変調光の輝度ムラを補償することができる。

クロスダイクロイックプリズム７０は、偏光フィルタ６２ｂ，６２ｇ，６２１ｒ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合成光学系である。このクロスダイクロイックプリズム７０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界面には、Ｘ字状に交差する一対の誘電体多層膜７１，７２が形成されている。一方の第１誘電体多層膜７１は青色光を反射し、他方の第２誘電体多層膜７２は赤色光を反射する。このクロスダイクロイックプリズム７０は、液晶パネル６１ｂからの青色光ＬＢを第１誘電体多層膜７１で反射して進行方向右側に射出させ、液晶パネル６１ｇからの緑色光ＬＧを第１及び第２誘電体多層膜７１，７２を介して直進・射出させ、液晶パネル６１ｒからの赤色光ＬＲを第２誘電体多層膜７２で反射して進行方向左側に射出させる。

このようにクロスダイクロイックプリズム７０で合成された像光は、拡大投影レンズとしての投射光学系８０を経て、適当な拡大率でスクリーン（不図示）にカラー画像として投射される。

以上の説明から明らかなように、本実施形態のプロジェクタ１０によれば、照明光学系３０に設けた絞り装置３３が、Ｘ軸の方向にスライド移動する一対の遮蔽板３３ａ，３３ｂの開閉によって光量調整を行うので、最終的に投射光学系８０によってスクリーン上に投射される投射像のコントラストを必要に応じて高めることができる。その際、一対の遮蔽板３３ａ，３３ｂを横置きにしてＸ軸の方向にスライド移動させるので、絞り装置３３のガイド３３ｄや駆動装置３３ｆ等を含む駆動部を比較的高精度で安定して動作させることができる。この場合、ガイド３３ｄや駆動装置３３ｆ等を含む駆動部は、第１及び第２レンズアレイ３１，３２に対して横方向すなわちＸ方向にはみ出して配置されるが、Ｙ方向にあまりはみ出さない。よって、照明光学系３０が上下に薄型となり、これに応じて、プロジェクタ１０も上下に薄型にし易くなる。

〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態に係るプロジェクタについて説明する。なお、第２実施形態のプロジェクタは、第１実施形態のプロジェクタを一部変更したものであり、特に説明しない部分については第１実施形態と同様であるものとする。

図３は、第２実施形態に係るプロジェクタ１０に組み込まれる絞り装置３３を構成する一対の遮蔽板１３３ａ，１３３ｂの形状を説明する図である。この場合、実線で示す右側の遮蔽板１３３ａは、第１及び第２エッジ部分Ｅ１，Ｅ２だけでなく、第３エッジ部分Ｅ３を有する。同様に、点線で示す左側の遮蔽板１３３ｂも、第１及び第２エッジ部分Ｅ１，Ｅ２とともに、第３エッジ部分Ｅ３を有する。これらの第３エッジ部分Ｅ３は、第２エッジ部分Ｅ２よりもＸ軸に近い位置に形成されており、矩形にくり抜いた恒常的な光透過部となっている。つまり、絞り装置３３を最も絞った位置でも、第３エッジ部分Ｅ３に対応する矩形の開口ＡＰが残る。よって、第１実施形態の遮蔽板３３ａ，３３ｂの形状では、照度の変動範囲を０〜１００％に設定したのに対し、本実施形態の遮蔽板３３ａ，３３ｂの形状では、照度の変動範囲を例えば１６〜１００％程度に設定できる。このようにすることで、照明光学系３０による照度を不必要に暗くする必要がなくなり、かつ、照度２０％程度のあたりで照度の急な変化やばらつきが生じにくくなり、調光量の制御を高精度化できる。なお、本実施形態では、照度の変動範囲を例えば１６〜１００％程度に設定でき照度２０％程度のあたりで照度の急な変化やばらつきが生じにくいように、絞り装置３３を最も絞った位置でも第３エッジ部分Ｅ３に対応する矩形の開口ＡＰが残る構成としたが、照度の変動範囲及び照度の急な変化やばらつきが生じにくい照度を所望の値とするように絞り装置３３のエッジ形状を適宜設定することができる。

〔具体的実施例〕
具体的な実施例として、図２及び図３に示すような遮蔽板３３ａ，１３３ａを作製し、遮蔽板３３ａ，１３３ａの移動量と、スクリーンに白色像を投射した場合の照度変化を調べた。

なお、比較のために図４（ａ）〜（ｅ）に示すような遮蔽板５３３ａ，５３３ｂ，５３３ｃ，５３３ｄ，５３３ｅを作製した。第１の遮蔽板５３３ａは、エッジが単に平坦なもので、第２及び第３の遮蔽板５３３ｂ，５３３ｃは、単純なＶ字のエッジを有し、第４及び第５の遮蔽板５３３ｄ，５３３ｅは、円弧のエッジを有する。

図５は、図２及び図３に示すような遮蔽板３３ａ，１３３ａと、図４（ａ）〜（ｅ）に示すような遮蔽板５３３ａ，５３３ｂ，５３３ｃ，５３３ｄ，５３３ｅとについて、Ｘ軸方向の開閉移動量と、スクリーン上における照度との関係とを示すグラフである。図からも明らかなように、図４（ａ）に示す比較例の遮蔽板５３３ａでは、階段状の照度変化が強く現れる。また、図４（ｄ）に示す比較例の遮蔽板５３３ｄでも、階段状の照度変化がある程度残っている。さらに、図４（ｂ）（ｃ），（ｅ）に示すような比較例の遮蔽板５３３ｂ，５３３ｃ，５３３ｅの場合、調光量変化が緩やかになって遮蔽板５３３ｂ，５３３ｃ，５３３ｅのストロークを大きくしなければならない。一方、図２に示す実施例の遮蔽板３３ａの場合、階段状の照度変化が発生せず、調光量変化も大きくストロークを小さくすることができる。同様に、図３に示す実施例の遮蔽板１３３ａも、階段状の照度変化がほとんど発生せず、ストロークを極めて小さくすることができる。

以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、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。

すなわち、上記実施形態では、絞り装置３３を第２レンズアレイ３２の前後近傍に配置するとしたが、絞り装置３３を重畳レンズ３５の後段に配置することや第１レンズアレイ３１の前等後に配置することも可能である。

また、一対の遮蔽板３３ａ，３３ｂの形状は、上記図２、３等に示すものに限らず、上記と同様のエッジを有する限り、第１レンズアレイ３１を構成するレンズ要素すなわち小レンズの形状や配列に合わせて適宜変更することができる。

また、上記実施形態のプロジェクタ１０では、照明光学系３０をレンズアレイ３１，３２、絞り装置３３、偏光変換装置３４、及び重畳レンズ３５で構成したが、レンズアレイ３１，３２、偏光変換装置３４等については省略することができる。

また、上記実施形態では、色分離装置４０を用いて照明光の色分離を行って、光変調部６０において各色の変調を行った後に、クロスダイクロイックプリズム７０において各色の像の合成を行っているが、単一の液晶パネルすなわち液晶ライトバルブによって画像を形成することもできる。

また、本実施形態では、透過型のプロジェクタに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は、反射型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、液晶パネル等を含むライトバルブ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、ライトバルブが光を反射するタイプであることを意味している。

また、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も適用可能である。

第１実施形態に係るプロジェクタの光学系を説明するための平面図。 図１のプロジェクタに組み込まれる絞り装置を説明する正面図。 第２実施形態に係るプロジェクタを示す模式図。 （ａ）〜（ｅ）は、比較例の絞りの形状を説明する図。 実施例及び比較例の調光量を説明するグラフ。

符号の説明

１０…プロジェクタ、２０…光源ランプユニット、２１…光源ランプ、２２…凹面鏡、３０…照明光学系、３１…第１レンズアレイ、３２…第２レンズアレイ、３２ａ…小レンズ、３３…絞り装置、３３ａ，３３ｂ…遮蔽板、３３ｄ…ガイド、３３ｆ…駆動装置、３４…偏光変換装置、３５…重畳レンズ、４０…色分離装置、４１ａ，４１ｂ…ダイクロイックミラー、４３ｂ，４３ｇ，４３ｒ…フィールドレンズ、６０…光変調部、６１ｂ，６１ｇ，６１ｒ…液晶パネル、６２ｂ，６２ｇ，６２ｒ…偏光フィルタ、７０…クロスダイクロイックプリズム、８０…投射光学系、ＡＰ…開口、Ｅ１…第１エッジ部分、Ｅ２…第２エッジ部分、ＥＧ…エッジ、ＬＢ，ＬＧ，ＬＲ…各色光、ＯＡ…システム光軸。

Claims (8)

1. 照明用の光を射出する光源装置と、
   前記光源装置から射出された光を複数の部分光束に分割して重畳することによって均一化する均一化光学系と、
   前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調する光変調部と、
   前記光変調部で変調された光を投射する投射光学系とを備え、
   前記均一化光学系は、画面に対応する照明領域の一辺に平行で、光軸に対して垂直に交わるＸ軸の方向の前後にスライド移動することによって開閉動作する一対の遮蔽板を有する絞り装置を含み、
   各遮蔽板は、互いに傾き及び曲率の少なくとも一方が異なる複数のエッジ部分で形成されＸ軸を挟んで略対称なエッジ形状を有するプロジェクタ。
2. 前記複数のエッジ部分のうちＸ軸に近い第１エッジ部分は、第１象限において負の傾きを有し、前記一方のエッジ部分よりもＸ軸から遠い第２エッジ部分は、第１象限において正の傾きを有する請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 前記複数のエッジ部分の少なくとも１つは滑らかな曲線である請求項１又は請求項２に記載のプロジェクタ。
4. 前記絞り装置は、前記一対の遮蔽板を前記照明領域の長手方向に対応するＸ軸方向に関して互いに反対方向に移動させることによって、前記一対の遮蔽板による遮光量を調節する駆動装置を含む請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
5. 前記一対の遮蔽板は、光軸に垂直な面内において、光軸を通ってＸ軸に垂直なＹ軸を挟んで互いに対称な形状を有する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
6. 前記光源装置は、光を放射する発光部を有する発光管と、当該発光管から放射された光を反射して収束させる反射鏡とを含み、前記均一化光学系は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にマトリックス状に配置される２段のレンズアレイを含む請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
7. 前記絞り装置は、前記２段のレンズアレイのうち後段のレンズアレイの近傍に配置される請求項６に記載のプロジェクタ。
8. 前記光変調部は、複数の色光を個別に変調する複数の各色用の光変調装置を含み、
   前記照明装置からの光を各色光に分離して前記各色用の光変調装置に供給する色分離光学系と、前記各色用液晶ライトバルブで変調された各色の光を合成する光合成光学系とをさらに備える請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のプロジェクタ。

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