WO2016147580A1 - プロジェクター - Google Patents

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WO2016147580A1
WO2016147580A1 PCT/JP2016/001089 JP2016001089W WO2016147580A1 WO 2016147580 A1 WO2016147580 A1 WO 2016147580A1 JP 2016001089 W JP2016001089 W JP 2016001089W WO 2016147580 A1 WO2016147580 A1 WO 2016147580A1
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light
prism
color
incident
separation layer
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PCT/JP2016/001089
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Inventor
洋一 宍戸
成松　修司
Original Assignee
セイコーエプソン株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/04—Reversed telephoto objectives
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor

Definitions

  • the present invention relates to a projector.
  • a light source a color separation device that separates a plurality of color lights from the light emitted from the light source, a plurality of light modulation devices that respectively modulate the plurality of separated color lights, and a color that combines the plurality of modulated color lights
  • a projector including a combining device and a projection optical device that projects the combined light.
  • a projector projection device in which the color separation device and the color synthesis device are configured by one prism assembly (for example, see Patent Document 1).
  • the projection lens is generally composed of a plurality of lenses, and the reflection type liquid crystal light valve is arranged at the back focus position of the most light-incident side lens among the plurality of lenses.
  • a PBS is disposed in addition to the prism assembly between the projection lens and the reflective liquid crystal light valve. For this reason, the distance (back focus) between the lens closest to the light incident side and the reflective liquid crystal light valve is increased.
  • the dimension in alignment with the central axis of a projection lens will become large, and there exists a problem that a projection lens and by extension a projector will become large.
  • the present invention aims to solve at least a part of the above problems, and an object of the present invention is to provide a projector that can be miniaturized.
  • a projector is provided in accordance with each of a lighting device that emits first polarized light and a plurality of colored lights included in the emitted light emitted by the lighting device, and the plurality of colored lights are provided.
  • a plurality of light modulation devices that respectively modulate the light modulation device, the illumination device, and the plurality of light modulation devices are arranged to separate the plurality of color lights from the emitted light incident inside through an incident / exit surface.
  • a color separation / synthesis device that emits combined light, which is incident on each of the plurality of light modulation devices, and combines the plurality of color lights that are modulated and incident by the plurality of light modulation devices, through the input / output surface;
  • a polarization separation device that is disposed between an illumination device and the color separation / synthesis device, transmits one of the first polarization and the second polarization orthogonal to the first polarization, and reflects the other;
  • a projection optical device that projects the combined light, and the projection optical device includes a plurality of lenses, and at least one of the plurality of lenses includes the illumination device and the color separation / synthesis device. It is arrange
  • An example of the color separation / synthesis device is a dichroic prism.
  • Examples of the polarization separation device include a plate type PBS and a prism type PBS.
  • examples of the projection optical device include a lens that passes through the combined light synthesized by the color separation / synthesis device, in addition to a plurality of lenses constituting the projection optical device.
  • at least one lens among the plurality of lenses constituting the projection optical device in the lens design is disposed between the illumination device and the color separation / synthesis device.
  • the at least one lens becomes the most light incident side lens in the projection optical device, and the light modulation device can be arranged at the back focus position of the at least one lens. For this reason, since the distance between the at least one lens and the light modulation device can be shortened as compared with the configuration described in Patent Document 1, the dimension along the central axis of the projection optical device can be reduced. Therefore, the projector can be reduced in size.
  • the lens disposed between the illumination device and the color separation / synthesis device includes a lens that collimates light incident from the illumination device.
  • the light that has passed through the polarization separation device passes through the lens that collimates the light incident from the illumination device included in the lens disposed between the illumination device and the color separation / synthesis device.
  • the light incident on the color separation / synthesis device can be collimated. Accordingly, it is possible to suppress the spread of the light incident on the incident / exit surface, and the light can be reliably incident on the light modulation device, so that the light utilization efficiency can be increased.
  • the light emitted from the incident / exit surface can be collected and incident on another lens constituting the projection optical apparatus.
  • the illumination device includes a light source device and a polarization conversion element that aligns the emitted light emitted from the light source device with the first polarized light.
  • the first polarized light can be reliably incident on the polarization beam splitting device, so that the light use efficiency can be increased.
  • the color separation / synthesis apparatus is preferably a dichroic prism including a plurality of prisms and a color separation layer.
  • the plurality of color lights incident on the dichroic prism are reliably separated by the plurality of prisms and the color separation layer, and the separated color lights are incident on the light modulation devices corresponding to the respective color lights. be able to. Further, since each color light can be separated and combined by one dichroic prism, the projector can be miniaturized.
  • the three light modulation devices provided in accordance with each of the three color lights included in the emitted light are provided, and the dichroic prism is connected to a corresponding light modulation device among the three light modulation devices.
  • the first prism that has the incident / exit surface, and the second prism that faces the first prism Positioned between the first prism, the second prism, and the third prism that face each other, the first prism that has the incident / exit surface, and the second prism that faces the first prism, Among the three color lights included in the outgoing light incident on the first color light, the first color separation layer that separates the first color light, the second color light, and the third color light, the second prism, and the second color light The second color light is reflected between the second color light and the third color light which are located between the third prisms facing the prism and are incident on the second prism via the first color separation layer.
  • the first A second color separation layer that transmits colored light a gap is provided between the first color separation layer and the second prism, and the first prism and the first color separation layer There is no gap between the second color separation layer and the second color separation layer, and between the second color separation layer and the third prism.
  • the incident angles of the two color lights are different from the incident angles of the second color light and the third color light with respect to the second color separation layer, and the incident angles of the three color lights to the first color separation layer are It is preferable that the incident angle of the second color light and the third color light to the second color separation layer is larger.
  • the light reflected by the first color separation layer is totally reflected by the top entry exit surface of the first prism and guided to the corresponding light modulation device.
  • the light reflected by the second color separation layer is totally reflected inside the second prism at the surface of the second prism where a gap is formed between the first color separation layer and the second color separation layer.
  • the light guided to the corresponding light modulation device and transmitted through the second color separation layer passes through the third prism and is guided to the corresponding light modulation device. For this reason, a gap formed between the first color separation layer and the second prism, which is difficult to control, is necessary.
  • each of the first color separation layer and the second color separation layer is compared with a case where a dichroic prism in which each color separation layer and each prism are combined with no gap is adopted.
  • the incident angle can be reduced. Therefore, the color separation characteristics of each color separation layer can be improved.
  • the three light modulation devices provided in accordance with each of the three color lights included in the emitted light are provided, and the dichroic prism is connected to a corresponding light modulation device among the three light modulation devices.
  • the first prism that has the incident / exit surface, and the second prism that faces the first prism Positioned between the first prism, the second prism, and the third prism that face each other, the first prism that has the incident / exit surface, and the second prism that faces the first prism, Among the three color lights included in the outgoing light incident on the first color light, the first color separation layer that separates the first color light, the second color light, and the third color light, the second prism, and the second color light The second color light is reflected between the second color light and the third color light which are located between the third prisms facing the prism and are incident on the second prism via the first color separation layer.
  • the incident angles of the second color light and the third color light to the second color separation layer are different from each other, and the incident angles of the three color lights to the first color separation layer are the second color separation layer. It is preferable that the incident angle of the second color light and the third color light is smaller than the incident angle.
  • the light reflected by the first color separation layer is totally reflected by the upper writing exit surface of the first prism and guided to the corresponding light modulation device in the same manner as described above. Further, the light reflected by the second color separation layer passes through the second prism and is guided to the corresponding light modulation device, and the light transmitted through the second color separation layer is the same as described above. The light passes through the third prism and is guided to the corresponding light modulation device. In such a dichroic prism, it is not necessary to provide the gap.
  • the polarization separation device transmits the first polarized light and reflects the second polarized light included in the combined light toward a projection optical device.
  • the polarization beam splitting device is configured by a plate-type PBS
  • aberration may occur when modulated light passes through the tilted plate.
  • the second polarized light modulated by the light modulation device reflects the plate of the polarization separation device, so that the first polarization is transmitted through the polarization separation device.
  • the occurrence of the aberration can be suppressed.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a projector according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a back focus position of the projection optical apparatus in the projector according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a projector 1 according to the present embodiment.
  • the projector 1 is a display device that modulates a light beam emitted from a light source provided therein to form an image according to image information, and enlarges and projects the image on a projection surface such as a screen.
  • the projector 1 includes an exterior housing 2 that constitutes an exterior.
  • An optical unit 3 is disposed inside the exterior housing 2.
  • a cooling device that cools the components of the projector 1
  • a power supply device that supplies power to the components of the projector 1, and the operation of the projector 1 are controlled.
  • a control device and the like are provided.
  • the optical unit 3 has a function of forming and projecting an image according to image information input from the control device.
  • the optical unit 3 includes an illumination device 31, a relay device 32, a dichroic prism 34, a light modulation device 35 (35R, 35G, 35B), and a projection optical device 36.
  • the illumination device 31 includes a light source device 31 ⁇ / b> A and a uniform illumination device 31 ⁇ / b> B, and emits uniform illumination light having a uniform polarization direction to the relay device 32.
  • the illumination light corresponds to the first polarized light of the present invention.
  • the light source device 31 ⁇ / b> A includes a solid light source device 311, a condensing optical system 312, a rotating fluorescent plate 313, and a motor 314.
  • the solid-state light source device 311 is a laser light source that emits blue laser light (emission intensity peak: about 445 nm) as excitation light.
  • the solid light source device 311 may be composed of one laser light source, or may be composed of many laser light sources.
  • the condensing optical system 312 includes a first lens 3121 and a second lens 3122.
  • the condensing optical system 312 is disposed in the optical path from the solid-state light source device 311 to the rotating fluorescent plate 313, and makes the blue light incident on a phosphor layer 3132 (described later) of the rotating fluorescent plate 313 in a substantially condensed state.
  • the first lens 3121 and the second lens 3122 are convex lenses.
  • a phosphor layer 3132 that converts the wavelength of incident light is formed on a disc 3131 that can be rotated by a motor 314 along the circumferential direction of the disc 3131.
  • the rotating fluorescent plate 313 emits red light and green light toward the side opposite to the side on which blue light is incident.
  • the disc 3131 is made of a material that transmits blue light.
  • quartz glass, crystal, sapphire, optical glass, and transparent resin can be used as the material of the disk 3131.
  • Blue light emitted from the solid state light source device 311 enters the phosphor layer 3132 from the disk 3131 side.
  • a dichroic film 3133 that transmits blue light and reflects red light and green light is provided between the phosphor layer 3132 and the disk 3131.
  • the phosphor layer 3132 is excited by blue light having a wavelength of about 445 nm.
  • the phosphor layer 3132 converts part of the blue light from the solid-state light source device 311 into light including red light and green light, and passes the remaining part of the blue light without conversion.
  • the phosphor layer 3132 is, for example, a layer containing (Y, Gd) 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce that is a YAG phosphor.
  • a light source device 31 ⁇ / b> A some of the blue light emitted from the solid-state light source device 311 passes through the phosphor layer 3132, and other light is red and green light by the phosphor layer 3132. Is converted into a wavelength.
  • the phosphor layer 3132 scatters the wavelength-converted red light and green light, but the dichroic film 3133 prevents the light from proceeding to the solid light source device 311 side.
  • These red light and green light are incident on the uniform illumination device 31B together with the blue light.
  • the red light, green light, and blue light correspond to the first color light, the second color light, and the third color light of the present invention, respectively.
  • the uniform illumination device 31B equalizes the intensity distribution (illuminance distribution) in a plane orthogonal to the central axis of the light incident from the light source device 31A, and includes a collimating lens 315, a first lens array 316, and a second lens. An array 317, a polarization conversion element 318, and a superimposing lens 319 are included.
  • the collimating lens 315 is formed of a convex lens, and makes the light from the light source device 31A substantially parallel.
  • the first lens array 316 includes a plurality of first small lenses 3161 that divide the light from the collimating lens 315 into a plurality of partial light beams.
  • the plurality of first small lenses 3161 are arranged in a matrix in a plane orthogonal to the illumination optical axis Ax (designed optical axis and the central axis of light emitted from the light source device 31A).
  • the second lens array 317 includes a plurality of second small lenses 3171 corresponding to the plurality of first small lenses 3161.
  • the second lens array 317 together with the superimposing lens 319, forms an image of each first small lens 3161 of the first lens array 316 in the vicinity of the image forming area of each of the light modulation devices 35R, 35G, and 35B.
  • the plurality of second small lenses 3171 are arranged in a matrix in a plane orthogonal to the illumination optical axis Ax.
  • the polarization conversion element 318 has a function of aligning the polarization directions of the partial light beams divided by the first lens array 316. Specifically, the polarization conversion element 318 transmits one of the linearly polarized components included in the light from the rotating fluorescent plate 313 as it is and reflects the other linearly polarized component in a direction perpendicular to the illumination optical axis Ax. A polarization separation layer that reflects the other linearly polarized light component reflected by the polarization separation layer in a direction parallel to the illumination optical axis Ax, and another linearly polarized light component reflected by the reflective layer. And a phase difference plate for converting into components. In the present embodiment, the polarization conversion element 318 is configured to emit p-polarized light, but may be configured to emit s-polarized light.
  • the relay device 32 has a function of guiding the emitted light emitted from the illumination device 31 to the dichroic prism 34.
  • the relay device 32 includes a total reflection mirror 321 and a polarization separation device 322.
  • the total reflection mirror 321 reflects the light incident from the illumination device 31 toward the polarization separation device 322.
  • the polarization separation device 322 is a so-called plate-type polarization beam splitter (PBS), which allows one of p-polarized light and s-polarized light to pass therethrough and reflects the other polarized light.
  • PBS plate-type polarization beam splitter
  • the polarization separation device 322 transmits p-polarized light (first polarized light) and reflects s-polarized light (second polarized light).
  • the light incident through the total reflection mirror 321 and the convex lens 366 that is, the light aligned with the p-polarized light by the polarization conversion element 318 passes through the polarization separation device 322 and is emitted to the dichroic prism 34.
  • the modulated light which is modulated by the light modulation device 35 described later and is incident through the dichroic prism 34 described later is reflected by the polarization separation device 322 and the lens 365 of the projection optical device 36 described later (see FIG. 2). ).
  • a convex lens 366 is disposed between the polarization beam splitter 322 and the dichroic prism 34.
  • the convex lens 366 is one of the lenses of the projection optical device 36, and has a function of making the light incident from the polarization separation device 322 substantially parallel and incident on the dichroic prism 34.
  • the dichroic prism 34 separates the three color lights (red light, green light, and blue light) included in the light emitted from the illumination device 31 that is incident via the relay device 32 and the convex lens 366, and the light modulation devices 35R and 35G. , 35B.
  • the dichroic prism 34 has a function of synthesizing each color light incident after being modulated by the light modulation devices 35R, 35G, and 35B and emitting the synthesized light (synthesized light).
  • the dichroic prism 34 corresponds to the color separation / synthesis device of the present invention.
  • the dichroic prism 34 is a so-called gapless prism, and includes a first prism 341, a second prism 342, a third prism 343, and a first color separation layer 344 positioned between the first prism 341 and the second prism 342. And a second color separation layer 345 positioned between the second prism 342 and the third prism 343, and the prisms 341 to 343 are combined.
  • the dichroic prism 34 is provided between the first color separation layer 344 and the second prism 342, between the first prism 341 and the first color separation layer 344, and between the second prism 342 and the second color separation layer 345. , And the second color separation layer 345 and the third prism 343 are formed so as not to have any gaps.
  • the dichroic prism 34 has an incident angle of three color lights (red light, blue light, and green light) to the first color separation layer 344 and an incidence angle of green light and blue light to the second color separation layer 345.
  • the incident angles of the three color lights to the first color separation layer 344 are different from each other, and are configured to be larger than the incident angles of the green light and the blue light to the second color separation layer 345.
  • the first prism 341 is formed in a triangular prism shape, and is disposed at a position closest to the convex lens 366 among the prisms 341 to 343, that is, a position facing the convex lens 366.
  • the first prism 341 has an incident / exit surface 3411 on which light collimated by the convex lens 366 is incident and the combined light is emitted. Further, the first prism 341 is joined to the second prism 342.
  • the first color separation layer 344 reflects red light and transmits green light and blue light. Is arranged.
  • the red light reflected by the first color separation layer 344 is incident on the incident / exit surface 3411 at an angle equal to or greater than the critical angle, and is emitted from the exit surface 3412 of the first prism 341 toward the light modulation device 35R. Further, the blue light and green light transmitted through the first color separation layer 344 are incident on the second prism 342.
  • the second prism 342 is formed in a quadrangular prism shape with a substantially trapezoidal cross section, and is joined to the first prism 341 and the third prism 343. Between the second prism 342 and the third prism 343, the second color separation layer 345 that reflects blue light and transmits green light is disposed.
  • the second color separation layer 345 and the first color separation layer 344 are inclined at different angles with respect to the central axis (illumination optical axis Ax) of light incident on the incident / exit surface 3411 via the convex lens 366. ing. Of the blue light and green light incident on the second prism 342 via the first color separation layer 344, the blue light is reflected by the second color separation layer 345 and travels through the second prism 342.
  • the light is emitted from the emission surface 3421 of the second prism 342 toward the light modulation device 35B.
  • the green light incident on the second color separation layer 345 passes through the second color separation layer 345 and enters the third prism 343.
  • the third prism 343 is formed in a quadrangular prism shape with a substantially trapezoidal cross section, and is joined to the second prism 342 as described above.
  • the green light incident on the third prism 343 via the second color separation layer 345 is emitted from the emission surface 3431 which is located in the traveling direction of the green light and is substantially parallel to the incident / exit surface 3411.
  • the light is emitted toward the modulation device 35G.
  • the color lights modulated by the light modulation devices 35R, 35G, and 35B are combined by tracing back the incident paths of the color lights to the light modulation devices 35R, 35G, and 35B.
  • the combined light is emitted toward the convex lens 366.
  • the light modulation device 35 (light modulation devices for red, green, and blue color lights are respectively referred to as 35R, 35G, and 35B) modulates incident red, green, and blue color lights, respectively, into image information. A corresponding color image is formed.
  • These light modulation devices 35 (35R, 35G, 35B) are reflection type light modulation devices having a function of modulating incident light, and more specifically, have a function of modulating in the process of reflecting the light.
  • these light modulation devices 35 (35R, 35G, and 35B) are configured by reflective liquid crystal panels, and emit red, blue, and green color light incident from the exit surfaces 3412, 3421, and 3431, respectively. Modulate.
  • Such light modulation devices 35R, 35G, and 35B are disposed at the back focus positions of the projection optical device 36, respectively.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the projection optical device 36 and the back focus position BF1 of the convex lens 366 constituting a part of the projection optical device 36.
  • the back focus position BF1 the back focus position of green light (position of the light modulation device 35G) is shown, and the polarization separation device 322 is omitted, and the illumination light is shown. It is described that each component is located on a straight line along the axis Ax.
  • the projection optical device 36 has a function of projecting the combined light, which is image light reflected and incident by the polarization separation device 322, onto a projection surface (not shown). As shown in FIG.
  • the projection optical device 36 includes a plurality of lenses 361, 362, 363, 364, and 365 accommodated in a lens barrel 360 (see FIG. 1), and the convex lens 366.
  • the actual projection optical apparatus is not limited to six lenses, and may have more lenses.
  • the light modulation devices 35R, 35G, and 35B are disposed at the back focus positions of the projection optical device 36, respectively. More specifically, each of the light modulation devices 35R, 35G, and 35B is disposed at the back focus position BF1 of the lens that is located closest to the light incident side among the plurality of lenses that form the projection optical device 36. Therefore, in this embodiment, the projection optical device 36 has a convex lens 366 positioned between the polarization separation device 322 and the dichroic prism 34 in addition to the lenses 361 to 365 in the lens barrel 360 in terms of lens design. Because of the configuration, each light modulation device 35 is arranged at the back focus position BF1 of the convex lens 366.
  • FIG. 3 is a diagram showing a projection optical apparatus 36A as a comparative example of the projection optical apparatus 36 and a back focus position BF2 of the projection optical apparatus 36A.
  • a projection optical apparatus 36A as a comparative example of the projection optical apparatus 36 will be described.
  • the projection optical device 36A has a lens barrel 360 and lenses 361 to 365 and 366A, as in the case of the projection optical device 36. However, all of these lenses 361 to 365 and 366A are in the lens barrel 360.
  • the storage is arranged. Among these, the lens 366A has the same function as the convex lens 366.
  • the convex lens is designed for the projection optical device 36A in terms of lens design. Not included.
  • the case where such a projection optical device 36A is employed is compared with the case where the projection optical device 36 according to the present embodiment is employed.
  • the distance L12 (the distance L12 from the most convex lens 366 on the light incident side to the back focus position BF1 of the projection optical device 36 (lens 366)) that is the back focus of the projection optical device 36 shown in FIG. 2 is the projection optical shown in FIG.
  • the distance is shorter than the distance L22 (the distance L22 from the most incident lens 366A to the back focus position BF2 of the projection optical device 36A (lens 366A)) which is the back focus of the device 36A. Therefore, the distance L11 from the lens 361 located closest to the light exit side in the projection optical device 36 shown in FIG.
  • the projection optical device 36 can be configured as a projection optical device that has a shorter back focus and a smaller dimension in the direction along the central axis than the projection optical device 36A as a comparative example.
  • Table 1 shows an example of a lens constituting the projection optical device 36
  • Table 2 shows an example of a lens constituting a projection optical device 36A as a comparative example.
  • the lens with the number “4” has a radius of 49.5237, a surface separation of 39.763257, and an effective radius of 10.1706619.
  • the lens with surface number “4” has a radius of 102.77722, a surface interval of 76.890274, and an effective radius of 15.868343. Yes.
  • the surface interval of each lens can be made smaller (substantially halved) than the surface interval of each lens constituting the projection optical device 36A. Therefore, as described above, the projection optical device 36 can be configured as a projection optical device having a small size in the direction along the central axis.
  • the lens having the surface number “1” has a radius of 121.69073, a surface interval of 1.734356, and an effective radius of 11.968877.
  • the lens with the surface number “1” has a radius of 258.222177, a surface interval of 1.734469, and an effective radius of 16.566122. Yes.
  • the radius of each lens can be made smaller (approximately half) than the radius of each lens constituting the projection optical device 36A. Therefore, the projection optical device 36 can be configured as a projection optical device that is reduced in size in the radial direction of each lens.
  • the projector 1 of this embodiment has the following effects.
  • a convex lens 366 that is at least one of a plurality of lenses 361 to 366 constituting the projection optical device 36 is disposed between the polarization separation device 322 and the dichroic prism 34. According to this, the convex lens 366 becomes the most light incident side lens in the projection optical device 36, and the light modulation device 35 (35R, 35G, 35B) can be arranged at the back focus position of the convex lens 366.
  • the distance between the convex lens 366 and the light modulation device 35 (35R, 35G, 35B) can be shortened as compared with the configuration described in Patent Document 1, the dimension along the central axis of the projection optical device 36 can be reduced. . Therefore, the projector 1 can be reduced in size.
  • the convex lens 366 disposed between the illumination device 31 and the dichroic prism 34 Since the convex lens 366 disposed between the illumination device 31 and the dichroic prism 34 is disposed, the light that has passed through the polarization separation device 322 passes through the convex lens 366 and is incident on the dichroic prism 34. Can be parallelized. Accordingly, it is possible to suppress the spread of the light incident on the incident / exit surface 3411, and the light can be reliably incident on the light modulation device 35 (35R, 35G, 35B), so that the light utilization efficiency can be increased. . Further, the light emitted from the incident / exit surface 3411 can be collected and incident on other lenses 361 to 365 constituting the projection optical device 36. Furthermore, since the light modulation device 35 (35R, 35G, 35B) is constituted by a liquid crystal panel, the contrast can be improved by making each color light incident on the dichroic prism 34 in parallel.
  • the light emitted from the light source device 31A of the illumination device 31 can be converted into p-polarized light by the polarization conversion element 318, and the p-polarized light (first polarization) can be reliably incident on the polarization separation device 322. Use efficiency can be increased.
  • the plurality of color lights (red light, green light, and blue light) incident on the dichroic prism 34 are reliably transmitted by the plurality of prisms (first to third prisms 341 to 343) and the first and second color separation layers 344 and 345.
  • the separated color lights can be incident on the light modulation devices 35 (35R, 35G, 35B) corresponding to the respective color lights. Further, since each color light can be separated and combined by one dichroic prism 34, the projector 1 can be miniaturized.
  • the dichroic prism 34 is configured by a so-called gapless prism, and the red light R reflected by the first color separation layer 344 is totally reflected by the incident / exit surface 3411 of the first prism 341, and the corresponding light modulation device. Guided to 35R. Further, the blue light B reflected by the second color separation layer 345 passes through the second prism 342, is guided to the corresponding light modulation device 35B, and is transmitted through the second color separation layer 345. G passes through the third prism 343 and is guided to the corresponding light modulation device 35G.
  • the dichroic prism 34 does not require a gap that is required when it is configured by a so-called Philips prism.
  • the polarization beam splitter 322 is a plate-type PBS, aberration may occur when modulated light (second polarized light) passes through the tilted plate.
  • the polarization separation device 322 is made p-polarization ( The occurrence of the aberration can be suppressed compared to the case where the first polarized light) is transmitted.
  • the dichroic prism 34 is constituted by a so-called gapless prism.
  • the present invention is not limited to this.
  • the dichroic prism 34 may be configured by a Philips prism.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a dichroic prism 37 composed of a Philips prism.
  • the dichroic prism 37 composed of the Philips prism is similar to the dichroic prism 34 composed of the gapless prism, as shown in FIG. 4, and the first color 371, the second prism 372, the third prism 373, and the first color.
  • a separation layer 374 and a second color separation layer 375, and the prisms 371 to 373 are combined.
  • the first prism 371 is formed in a substantially triangular prism shape, and is disposed at a position closest to the polarization separation device 322 among the first to third prisms 371 to 373.
  • the first prism 371 has an incident / exit surface 3711 orthogonal to the illumination optical axis Ax, and light that has passed through the polarization separation device 322 enters the first prism 371 through the incident / exit surface 3711.
  • a first color separation layer 374 is disposed between the first prism 371 and the second prism 372 joined to the first prism 371 so as to be inclined with respect to the illumination optical axis Ax. Yes. Specifically, the first color separation layer 374 is formed on the surface of the first prism 371 opposite to the incident / exit surface 3711.
  • the first color separation layer 374 reflects light of a predetermined threshold value or more and transmits light of other wavelengths. For example, when the first color separation layer 374 is configured to reflect the blue light B and transmit the green light G and the red light R out of the incident light, the first color separation layer 374 reflects the first light.
  • the blue light B is incident on the incident / exit surface 3711 from the inside of the first prism 371 at an angle greater than the critical angle. Then, the blue light B is incident from the emission surface 3712 of the first prism 371 to the blue light light modulation device 35B (not shown) facing the emission surface 3712.
  • the green light G and the red light R incident on the first color separation layer 374 pass through the first color separation layer 374 and are further formed between the first prism 371 and the second prism 372. It passes through the gap GP and enters the second prism 372.
  • the second prism 372 is formed in a substantially triangular prism shape, and is disposed between the first prism 371 and a gap GP of about several ⁇ m.
  • a second color separation layer 375 is disposed between the second prism 372 and the third prism 373 so as to be inclined to the opposite side of the first color separation layer 374 with respect to the illumination optical axis Ax. ing. Similar to the second color separation layer 345, the second color separation layer 375 has a threshold value different from or different from that of the first color separation layer 374 out of light incident from the first prism 371 through the gap GP. Reflects light and transmits light of other wavelengths.
  • the second color separation layer 375 when the second color separation layer 375 is configured to reflect the red light R and transmit the green light G out of the incident green light G and red light R, the second color separation layer 375.
  • the red light R reflected by the light enters the end surface 3721 facing the first prism 371 from the inside of the second prism 372 at an angle greater than the critical angle.
  • the red light R enters the light modulation device 35R (not shown) for red light that faces the emission surface 3722 from the emission surface 3722 of the second prism 372.
  • the green light G that has passed through the second color separation layer 375 enters the third prism 373 that is joined to the second prism 372 without any gap.
  • the third prism 373 is formed in a quadrangular prism shape with a substantially trapezoidal cross section.
  • the third prism 373 has an exit surface 3731 parallel to the incident / exit surface 3711, that is, an exit surface 3731 orthogonal to the illumination optical axis Ax, on the side opposite to the surface on which light is incident from the second prism 372. .
  • the green light G incident on the third prism 373 enters the light modulator 35G (not shown) for green light facing the emission surface 3731 from the emission surface 3731.
  • the color lights B, G, R modulated by the light modulation devices 35B, 35G, 35R follow the incident paths of the color lights B, G, R to the light modulation devices 35B, 35G, 35R in reverse. And is emitted from the incident / exit surface 3711 toward the polarization separation device 322 as synthesized light.
  • the first color separation layer 374 and the second color separation layer 375 intersect the illumination optical axis Ax at different angles, respectively, and light of each color separation layer 374, 375 is transmitted.
  • the incident angles are also different.
  • the first color separation layer 374 is inclined so that the incident angle of light incident along the illumination optical axis Ax is ⁇ 28 °
  • the second color separation layer 375 It is inclined so that the incident angle of light incident along the optical axis Ax is + 11 °.
  • the first color separation layer 374 and the second color separation layer are formed as in the case where the dichroic prism 34 composed of a gapless prism is employed.
  • 375 has different color separation characteristics for each type of incident linearly polarized light.
  • the incident angle of light to each of the color separation layers 374 and 375 and the illumination device 31 (specifically, a light source device) used in the projector.
  • the same effect as the projector 1 can be obtained. .
  • the dichroic prism 37 constituted by the Philips prism, it is necessary to dispose the gap GP of about several ⁇ m, but the light reflected by the second color separation layer 375 is reflected by the second prism 372. Since the inner surface is reflected by the surface facing one prism 371 and guided to the corresponding light modulation device 35, the incident angle of the light incident on the color separation layer is determined in the dichroic prism 34 formed by the gapless prism. The incident angle to the large second color separation layer 345 can be reduced. Therefore, the dichroic prism 37 has better color separation characteristics than the dichroic prism 34. On the other hand, the dichroic prism 34 does not require adjustment of the gap GP required by the dichroic prism 37 as described above.
  • the dichroic prism 34 is constituted by a so-called gapless prism.
  • the present invention is not limited to this.
  • the dichroic prism 34 may be configured by a cross dichroic prism.
  • the lens located closest to the light incident side of the projection optical device 36 is configured by the convex lens 366.
  • the present invention is not limited to this.
  • a concave lens may be used. Even in this case, since the distance L12 can be reduced, the distance L11 (dimension) in the direction along the central axis of the light emitted from the light source device of the projection optical device 36 can be reduced.
  • the reflection type light modulation device 35 (35R, 35G, 35B) is used as the light modulation device, and the light separated by the dichroic prism 34 is modulated and reflected.
  • the present invention is not limited to this.
  • a transmission type light modulation device may be used instead of the light modulation device 35 (35R, 35G, 35B).
  • a configuration that transmits the transmissive light modulator and emits the modulated light again to the dichroic prism 34 may be provided in the vicinity of the transmissive light modulator.
  • the solid-state light source device 311 of the illumination device 31 is configured by a laser light source that emits blue light.
  • the present invention is not limited to this.
  • it is good also as replacing with the solid light source device 311 of the illuminating device 31, and providing a light source lamp and a reflector.
  • the light emitted from the light source lamp and the reflector includes red, green, and blue, the rotating fluorescent plate 313 and the motor 314 need not be provided.
  • the optical unit 3 was comprised by the substantially L shape, this invention is not limited to this.
  • the projector 1 includes the three light modulation devices 35 (35R, 35G, and 35B), but the present invention is not limited to this. That is, the present invention can also be applied to a projector using two or less or four or more light modulation devices.
  • the light modulation device can modulate an incident light beam and form an image according to image information
  • a device using a micromirror for example, a device using a DMD (Digital Micromirror Device) or the like can be used.
  • a light modulation device may be used.

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Abstract

　小型化できるプロジェクターを提供すること。　本発明のプロジェクター１は、第１の偏光を出射する照明装置と、出射光に含まれる複数の色光のそれぞれを変調する複数の光変調装置と、照明装置と複数の光変調装置との間に配置され、入出射面を介して内部に入射される出射光から複数の色光を分離してそれぞれ複数の光変調装置に入射させ、複数の光変調装置により変調されて入射される複数の色光を合成した合成光を入出射面を介して出射する色分離合成装置と、照明装置と色分離合成装置との間に配置され、第１の偏光と前記第１の偏光に直交する第２の偏光との一方を透過し、他方を反射する偏光分離装置と、偏光分離装置から出射された合成光を投射する投射光学装置と、を備え、投射光学装置は、複数のレンズを有し、複数のレンズのうち少なくとも１つのレンズは、照明装置と色分離合成装置との間に配置される。

Description

プロジェクター
　本発明は、プロジェクターに関する。
　従来、光源と、光源から出射された光から複数の色光を分離する色分離装置と、分離された複数の色光をそれぞれ変調する複数の光変調装置と、変調された複数の色光を合成する色合成装置と、合成された光を投射する投射光学装置と、を備えたプロジェクターが知られている。このようなプロジェクターとして、上記色分離装置及び色合成装置を１つのプリズム・アセンブリーにより構成したプロジェクター（投射装置）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　この特許文献１に記載のプロジェクターでは、光源から出射された光は、組み合わせレンズを通過し、コールドミラーにより赤外線が除去され、組み合わせレンズを通過してＰＢＳ（Polarization Beam Splitter）に入射される。このＰＢＳの内面の被膜は、ｐ偏光を通過させ、ｓ偏光を反射させるため、ｐ偏光の反射光がプリズム・アセンブリーに入射される。そして、プリズム・アセンブリーにより３色に分離された光がそれぞれ光変調装置としての３つの反射型液晶ライトバルブに入射される。これら反射型液晶ライトバルブにより変調された光は、再度プリズム・アセンブリーに入射されて合成され、ＰＢＳを介して投射レンズにより投射される。
特表２００３－５２２９６６号公報
　ところで、投射レンズは、一般的に複数のレンズにより構成され、当該複数のレンズのうち最も光入射側のレンズのバックフォーカス位置に、上記反射型液晶ライトバルブが配置される。
　これに対し、特許文献１に記載の投射装置では、投射レンズと反射型液晶ライトバルブとの間に、上記プリズム・アセンブリーの他、ＰＢＳが配置されている。このため、上記最も光入射側のレンズと反射型液晶ライトバルブとの間の距離（バックフォーカス）が長くなる。このように、当該距離が長くなると、投射レンズの中心軸に沿う寸法が大きくなり、投射レンズ、ひいては、プロジェクターが大きくなるという問題がある。
　本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決することを目的としたものであり、小型化できるプロジェクターを提供することを目的の１つとする。
　本発明の一態様に係るプロジェクターは、第１の偏光を出射する照明装置と、前記照明装置により出射された前記出射光に含まれる複数の色光のそれぞれに応じて設けられ、前記複数の色光をそれぞれ変調する複数の光変調装置と、前記照明装置と前記複数の光変調装置との間に配置され、入出射面を介して内部に入射される前記出射光から前記複数の色光を分離してそれぞれ前記複数の光変調装置に入射させ、前記複数の光変調装置により変調されて入射される前記複数の色光を合成した合成光を前記入出射面を介して出射する色分離合成装置と、前記照明装置と前記色分離合成装置との間に配置され、前記第１の偏光と前記第１の偏光に直交する第２の偏光との一方を透過し、他方を反射する偏光分離装置と、前記偏光分離装置から出射された前記合成光を投射する投射光学装置と、を備え、前記投射光学装置は、複数のレンズを有し、前記複数のレンズのうち少なくとも１つのレンズは、前記照明装置と前記色分離合成装置との間に配置されることを特徴とする。
　なお、上記色分離合成装置としては、ダイクロイックプリズムを例示できる。
　また、偏光分離装置としては、プレート型ＰＢＳや、プリズム型ＰＢＳを例示できる。
　更に、投射光学装置としては、投射光学装置を構成する複数のレンズの他、上記色分離合成装置により合成された合成光を通過するレンズを例示できる。
　上記一態様によれば、レンズ設計において投射光学装置を構成する複数のレンズのうち少なくとも１つのレンズが、照明装置と色分離合成装置との間に配置されている。これによれば、当該少なくとも１つのレンズが、投射光学装置において最も光入射側のレンズとなり、当該少なくとも１つのレンズのバックフォーカス位置に光変調装置を配置できる。このため、当該少なくとも１つのレンズと光変調装置との距離を、上記特許文献１に記載の構成に比べて短縮できるので、投射光学装置の中心軸に沿う寸法を小さくできる。従って、プロジェクターを小型化できる。
　上記一態様では、前記照明装置と前記色分離合成装置との間に配置されるレンズは、前記照明装置から入射される光を平行化するレンズを含むことが好ましい。
　上記一態様によれば、偏光分離装置を通過した光が、上記照明装置と色分離合成装置との間に配置されるレンズに含まれる照明装置から入射される光を平行化するレンズを通過することにより、色分離合成装置に入射される光を平行化できる。従って、入出射面に入射される光が広がることを抑制でき、光変調装置に光を確実に入射させることができるので、光の利用効率を高めることができる。また、当該入出射面から出射された光を集光して投射光学装置を構成する他のレンズに入射させることができる。
　上記一態様では、前記照明装置は、光源装置と、前記光源装置から出射された出射光を第１の偏光に揃える偏光変換素子と、を備えることが好ましい。
　上記一態様によれば、第１の偏光を確実に偏光分離装置に入射させることができるので、光の利用効率を高めることができる。
　上記一態様では、前記色分離合成装置は、複数のプリズムと色分離層とを備えたダイクロイックプリズムであることが好ましい。
　上記一態様によれば、当該ダイクロイックプリズムに入射された複数の色光を複数のプリズム及び色分離層により確実に分離させ、当該分離された色光を当該色光のそれぞれに対応する光変調装置に入射させることができる。また、１つのダイクロイックプリズムにより、各色光の分離及び合成ができるので、プロジェクターを小型化できる。
　上記一態様では、前記出射光に含まれる３つの色光のそれぞれに応じて設けられる前記光変調装置を３つ備え、前記ダイクロイックプリズムは、前記３つの光変調装置のうち、対応する光変調装置にそれぞれ対向する第１プリズム、第２プリズム及び第３プリズムと、前記入出射面を有する第１プリズム、及び、前記第１プリズムに対向する前記第２プリズムの間に位置し、前記第１プリズム内に入射された前記出射光に含まれる前記３つの色光のうち、第１色光と、第２色光及び第３色光とを分離する第１色分離層と、前記第２プリズム、及び、前記第２プリズムに対向する第３プリズムの間に位置し、前記第１色分離層を介して前記第２プリズム内に入射された前記第２色光及び前記第３色光のうち、前記第２色光を反射させ、前記第３色光を透過させる第２色分離層と、を有し、前記第１色分離層と前記第２プリズムとの間には、隙間が設けられ、前記第１プリズムと前記第１色分離層との間、前記第２プリズムと前記第２色分離層との間、及び、前記第２色分離層と前記第３プリズムとの間には、それぞれ隙間がなく、前記第１色分離層に対する前記３つの色光の入射角と、前記第２色分離層に対する前記第２色光及び前記第３色光の入射角とは、それぞれ異なり、かつ、前記第１色分離層への前記３つの色光の入射角は、前記第２色分離層への前記第２色光及び前記第３色光の入射角よりも大きいことが好ましい。
　このようなダイクロイックプリズムでは、第１色分離層にて反射された光は、第１プリズムの上記入出射面にて全反射されて、対応する光変調装置に導かれる。また、第２色分離層にて反射された光は、第１色分離層との間に隙間が形成される第２プリズムの面にて、当該第２プリズムの内側にて全反射されて、対応する光変調装置に導かれ、当該第２色分離層を透過した光は、第３プリズムを透過して、対応する光変調装置に導かれる。このため、制御することが難しい第１色分離層と第２プリズムとの間に形成される隙間が必要となる。
　しかしながら、このようなダイクロイックプリズムが採用される場合には、各色分離層及び各プリズムが隙間なく組み合わされたダイクロイックプリズムが採用される場合に比べ、第１色分離層及び第２色分離層の各入射角を小さくすることができる。従って、各色分離層の色分離特性を向上させることができる。
　上記一態様では、前記出射光に含まれる３つの色光のそれぞれに応じて設けられる前記光変調装置を３つ備え、前記ダイクロイックプリズムは、前記３つの光変調装置のうち、対応する光変調装置にそれぞれ対向する第１プリズム、第２プリズム及び第３プリズムと、前記入出射面を有する第１プリズム、及び、前記第１プリズムに対向する前記第２プリズムの間に位置し、前記第１プリズム内に入射された前記出射光に含まれる前記３つの色光のうち、第１色光と、第２色光及び第３色光とを分離する第１色分離層と、前記第２プリズム、及び、前記第２プリズムに対向する第３プリズムの間に位置し、前記第１色分離層を介して前記第２プリズム内に入射された前記第２色光及び前記第３色光のうち、前記第２色光を反射させ、前記第３色光を透過させる第２色分離層と、を有し、前記第１色分離層と前記第２プリズムとの間、前記第１プリズムと前記第１色分離層との間、前記第２プリズムと前記第２色分離層との間、及び、前記第２色分離層と前記第３プリズムとの間には、それぞれ隙間がなく、前記第１色分離層に対する前記３つの色光の入射角と、前記第２色分離層に対する前記第２色光及び前記第３色光の入射角とは、それぞれ異なり、かつ、前記第１色分離層への前記３つの色光の入射角度は、前記第２色分離層への前記第２色光及び前記第３色光の入射角よりも小さいことが好ましい。
　このようなダイクロイックプリズムでは、第１色分離層にて反射された光は、上記と同様に、第１プリズムの上記入出射面にて全反射されて、対応する光変調装置に導かれる。また、第２色分離層にて反射された光は、第２プリズム内を通過して、対応する光変調装置に導かれ、当該第２色分離層を透過した光は、上記と同様に、第３プリズムを透過して、対応する光変調装置に導かれる。このようなダイクロイックプリズムでは、上記隙間を設ける必要がない。
　上記一態様では、前記偏光分離装置は、前記第１の偏光を透過させ、前記合成光に含まれる前記第２の偏光を投射光学装置に向けて反射させることが好ましい。
　ここで、偏光分離装置がプレート型ＰＢＳで構成されている場合、変調された光が傾斜した当該プレートを透過すると収差が発生する場合がある。これに対し、上記一態様によれば、光変調装置により変調された第２の偏光が、当該偏光分離装置のプレートを反射するので、当該偏光分離装置を第１の偏光が透過する場合に比べて、上記収差の発生を抑制できる。
本発明の一実施形態に係るプロジェクターの概略を示す概略図。 上記実施形態に係るプロジェクターにおける投射光学装置のバックフォーカス位置を示す図。 上記実施形態に係る投射光学装置の比較例としての投射光学装置及び当該投射光学装置のバックフォーカス位置を示す図。 上記実施形態におけるダイクロイックプリズムの変形を示す模式図。
　以下、本発明の一実施形態について、図面に基づいて説明する。
　［プロジェクターの概略構成］
　図１は、本実施形態に係るプロジェクター１の概略を示す概略図である。
　プロジェクター１は、内部に設けられた光源から出射された光束を変調して画像情報に応じた画像を形成し、当該画像をスクリーン等の被投射面上に拡大投射する表示装置である。このプロジェクター１は、図１に示すように、外装を構成する外装筐体２を備える。
　外装筐体２の内部には、光学ユニット３が配置されている。この他、外装筐体２内には、図示を省略するが、プロジェクター１の構成部品を冷却する冷却装置、プロジェクター１の構成部材に電力を供給する電源装置、及び、プロジェクター１の動作を制御する制御装置等を備える。
　［光学ユニットの構成］
　光学ユニット３は、上記制御装置から入力される画像情報に応じた画像を形成及び投射する機能を有する。この光学ユニット３は、照明装置３１、リレー装置３２、ダイクロイックプリズム３４、光変調装置３５（３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂ）及び投射光学装置３６を備える。
　［照明装置の構成］
　照明装置３１は、光源装置３１Ａ及び均一照明装置３１Ｂを備え、リレー装置３２に、偏光方向が揃えられた均一な照明光を出射する。なお、当該照明光は、本発明の第１の偏光に相当する。
　光源装置３１Ａは、固体光源装置３１１、集光光学系３１２、回転蛍光板３１３及びモーター３１４を有する。
　固体光源装置３１１は、励起光として、青色のレーザー光（発光強度のピーク：約４４５ｎｍ）を出射するレーザー光源である。なお、固体光源装置３１１は、１つのレーザー光源からなるものであってもよいし、多数のレーザー光源からなるものであってもよい。また、発光強度のピークが４４５ｎｍ以外の波長（例えば、４６０ｎｍ）の青色光を出射する光源装置を用いることもできる。
　集光光学系３１２は、第１レンズ３１２１及び第２レンズ３１２２を備える。集光光学系３１２は、固体光源装置３１１から回転蛍光板３１３までの光路中に配置され、青色光を略集光した状態で当該回転蛍光板３１３の蛍光体層３１３２（後述）に入射させる。この第１レンズ３１２１及び第２レンズ３１２２は、凸レンズである。
　回転蛍光板３１３は、モーター３１４により回転可能な円板３１３１上に、入射される光の波長を変換する蛍光体層３１３２が円板３１３１の周方向に沿って形成されたものである。この回転蛍光板３１３は、青色光が入射される側とは反対側に向けて赤色光及び緑色光を出射する。
　円板３１３１は、青色光を透過する材料からなる。円板３１３１の材料としては、例えば、石英ガラス、水晶、サファイア、光学ガラス及び透明樹脂等を採用できる。
　固体光源装置３１１から出射された青色光は、円板３１３１側から蛍光体層３１３２に入射される。この蛍光体層３１３２と円板３１３１との間には、青色光を透過し赤色光及び緑色光を反射させるダイクロイック膜３１３３が設けられている。
　蛍光体層３１３２は、波長が約４４５ｎｍの青色光によって励起される。この蛍光体層３１３２は、固体光源装置３１１からの青色光の一部を赤色光及び緑色光を含む光に変換し、かつ、青色光の残りの一部を変換せずに通過させる。この蛍光体層３１３２は、例えば、ＹＡＧ系蛍光体である（Ｙ，Ｇｄ）3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅを含有する層である。
　このような光源装置３１Ａでは、固体光源装置３１１から出射された青色光のうち、一部の光が、蛍光体層３１３２を通過し、他の光が、蛍光体層３１３２によって赤色光及び緑色光に波長変換される。なお、蛍光体層３１３２にて、波長変換された赤色光及び緑色光は散乱されるが、ダイクロイック膜３１３３によって、固体光源装置３１１側に進行することが抑制される。これら赤色光及び緑色光は、青色光とともに、均一照明装置３１Ｂに入射される。なお、これら赤色光、緑色光及び青色光は、それぞれ、本発明の第１色光、第２色光及び第３色光に相当する。
　均一照明装置３１Ｂは、光源装置３１Ａから入射される光の中心軸に直交する面内の強度分布（照度分布）を均一化するものであり、コリメートレンズ３１５、第１レンズアレイ３１６、第２レンズアレイ３１７、偏光変換素子３１８及び重畳レンズ３１９を有する。
　コリメートレンズ３１５は、凸レンズからなり、光源装置３１Ａからの光を略平行化する。
　第１レンズアレイ３１６は、コリメートレンズ３１５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３１６１を有する。複数の第１小レンズ３１６１は、照明光軸Ａｘ（設計上の光軸であり、光源装置３１Ａから出射された光の中心軸）と直交する面内にマトリクス状に配列されている。
　第２レンズアレイ３１７は、上記複数の第１小レンズ３１６１に対応する複数の第２小レンズ３１７１を有する。この第２レンズアレイ３１７は、重畳レンズ３１９とともに、第１レンズアレイ３１６の各第１小レンズ３１６１の像を各光変調装置３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂの画像形成領域の近傍に結像させる。複数の第２小レンズ３１７１は照明光軸Ａｘに直交する面内にマトリクス状に配列されている。
　偏光変換素子３１８は、第１レンズアレイ３１６により分割された各部分光束の偏光方向を揃える機能を有する。
　具体的に、偏光変換素子３１８は、回転蛍光板３１３からの光に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分をそのまま透過させるとともに、他方の直線偏光成分を照明光軸Ａｘに垂直な方向に反射させる偏光分離層と、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Ａｘに平行な方向に反射させる反射層と、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する位相差板とを有する。なお、本実施形態では、偏光変換素子３１８は、ｐ偏光を出射する構成とされているが、ｓ偏光を出射する構成としてもよい。
　［リレー装置の構成］
　リレー装置３２は、照明装置３１から出射された出射光をダイクロイックプリズム３４に導く機能を有する。このリレー装置３２は、全反射ミラー３２１と偏光分離装置３２２とを備える。
　全反射ミラー３２１は、照明装置３１から入射される光を、偏光分離装置３２２に向けて反射させる。
　偏光分離装置３２２は、いわゆるプレート型の偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ： Polarization Beam Splitter）であり、ｐ偏光及びｓ偏光のうち、一方の偏光光を通過させ、他方の偏光光を反射させる。
　本実施形態では、偏光分離装置３２２は、ｐ偏光（第１の偏光）を透過し、ｓ偏光（第２の偏光）を反射させる。このため、全反射ミラー３２１及び凸レンズ３６６を介して入射される光、すなわち、偏光変換素子３１８によってｐ偏光に揃えられた光は、偏光分離装置３２２を通過して、ダイクロイックプリズム３４に出射される。一方、後述する光変調装置３５によって変調されて、後述するダイクロイックプリズム３４を介して入射される変調光は、偏光分離装置３２２によって反射されて、後述する投射光学装置３６のレンズ３６５（図２参照）に入射される。
　ここで、偏光分離装置３２２とダイクロイックプリズム３４との間には、凸レンズ３６６が配置されている。この凸レンズ３６６は、詳しくは後述するが、投射光学装置３６が有するレンズの１つである他、偏光分離装置３２２から入射される光を略平行化して、ダイクロイックプリズム３４に入射させる機能を有する。
　［ダイクロイックプリズムの構成］
　ダイクロイックプリズム３４は、リレー装置３２及び凸レンズ３６６を介して入射される照明装置３１の出射光に含まれる３つの色光（赤色光、緑色光及び青色光）を分離して、光変調装置３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂのそれぞれに入射させる機能を有する。また、このダイクロイックプリズム３４は、上記光変調装置３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂにより変調されて入射される各色光を合成し、当該合成した光（合成光）を出射する機能を有する。また、ダイクロイックプリズム３４は、本発明の色分離合成装置に相当する。
　ダイクロイックプリズム３４は、いわゆるギャップレスプリズムであり、第１プリズム３４１と、第２プリズム３４２と、第３プリズム３４３と、第１プリズム３４１及び第２プリズム３４２の間に位置する第１色分離層３４４と、第２プリズム３４２及び第３プリズム３４３の間に位置する第２色分離層３４５と、を有し、これら各プリズム３４１～３４３が組み合わされた構成を有する。
　このダイクロイックプリズム３４は、第１色分離層３４４と第２プリズム３４２との間、第１プリズム３４１と第１色分離層３４４との間、第２プリズム３４２と第２色分離層３４５との間、及び、第２色分離層３４５と第３プリズム３４３との間には、それぞれ隙間ないように形成されている。また、ダイクロイックプリズム３４は、第１色分離層３４４に対する３つの色光（赤色光、青色光及び緑色光）の入射角と、第２色分離層３４５に対する緑色光及び青色光の入射角とは、それぞれ異なり、かつ、第１色分離層３４４への３つの色光の入射角は、第２色分離層３４５への緑色光及び青色光の入射角よりも大きくなるように構成されている。
　第１プリズム３４１は、三角柱状に形成されており、各プリズム３４１～３４３のうち、最も凸レンズ３６６に近い位置、すなわち、当該凸レンズ３６６に対向する位置に配置される。この第１プリズム３４１は、凸レンズ３６６により平行化された光が入射され、かつ、上記合成光が出射される入出射面３４１１を有する。また、第１プリズム３４１は、第２プリズム３４２と接合されている。そして、これら第１プリズム３４１及び第２プリズム３４２の間に、入出射面３４１１を介して入射された光のうち、赤色光を反射させ、緑色光及び青色光を透過させる第１色分離層３４４が配置されている。
　この第１色分離層３４４にて反射された赤色光は、入出射面３４１１に臨界角以上の角度で入射され、第１プリズム３４１の出射面３４１２から光変調装置３５Ｒに向けて出射される。
　また、第１色分離層３４４を透過した青色光及び緑色光は、第２プリズム３４２に入射される。
　第２プリズム３４２は、断面が略台形の四角柱状に形成されており、上記第１プリズム３４１と第３プリズム３４３とに接合されている。これら第２プリズム３４２と第３プリズム３４３との間には、青色光を反射させ、緑色光を透過させる上記第２色分離層３４５が配置されている。この第２色分離層３４５と第１色分離層３４４とは、入出射面３４１１に凸レンズ３６６を介して入射される光の中心軸（照明光軸Ａｘ）に対して、それぞれ異なる角度で傾斜している。
　そして、上記第１色分離層３４４を介して第２プリズム３４２に入射された青色光及び緑色光のうち、青色光は、第２色分離層３４５にて反射され、第２プリズム３４２内を進行して、当該第２プリズム３４２の出射面３４２１から光変調装置３５Ｂに向けて出射される。
　一方、第２色分離層３４５に入射された緑色光は、当該第２色分離層３４５を透過して、第３プリズム３４３に入射される。
　第３プリズム３４３は、上記第２プリズム３４２と同様に断面が略台形の四角柱状に形成されており、上記のように、第２プリズム３４２と接合されている。この第３プリズム３４３に、上記第２色分離層３４５を介して入射された緑色光は、当該緑色光の進行方向に位置し、かつ、上記入出射面３４１１と略平行な出射面３４３１から光変調装置３５Ｇに向けて出射される。
　そして、光変調装置３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂにて変調された各色光は、当該各光変調装置３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂへの各色光の入射経路を逆に辿って合成され、上記入出射面３４１１から合成光として凸レンズ３６６に向けて出射される。
　［光変調装置の構成］
　光変調装置３５（赤、緑及び青の各色光用の光変調装置を、それぞれ３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂとする）は、それぞれ入射される赤、緑及び青の色光を変調して、画像情報に応じた色画像を形成するものである。これら光変調装置３５（３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂ）は、入射される光を変調する機能を有する反射型光変調装置であり、詳しくは、当該光を反射させる過程で変調する機能を有する。本実施形態では、これら光変調装置３５（３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂ）は、反射型液晶パネルにより構成されており、それぞれ、出射面３４１２，３４２１，３４３１から入射される赤、青及び緑の色光を変調する。
　このような光変調装置３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂは、投射光学装置３６のバックフォーカス位置にそれぞれ配置される。
　［投射光学装置の構成］
　図２は、投射光学装置３６の構成及び投射光学装置３６の一部を構成する凸レンズ３６６のバックフォーカス位置ＢＦ１を示す図である。なお、図２では、バックフォーカス位置ＢＦ１の説明が容易になるように、緑色光のバックフォーカス位置（光変調装置３５Ｇの配置位置）を示した他、偏光分離装置３２２を省略して、照明光軸Ａｘに沿う直線上に各構成が位置するものとして記載している。
　投射光学装置３６は、偏光分離装置３２２により反射されて入射される画像光である上記合成光を被投射面（図示省略）に投射する機能を有する。この投射光学装置３６は、図２に示すように、鏡筒３６０（図１参照）内にそれぞれ収納配置される複数のレンズ３６１，３６２，３６３，３６４，３６５と、上記凸レンズ３６６と、を有する。なお、実際の投射光学装置は、６つのレンズに限らず、より多くのレンズを有する場合もある。
　ここで、上記投射光学装置３６のバックフォーカス位置について説明する。
　上述したように、光変調装置３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂは、投射光学装置３６のバックフォーカス位置にそれぞれ配置される。詳述すると、各光変調装置３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂは、投射光学装置３６を構成する複数のレンズのうち最も光入射側に位置するレンズのバックフォーカス位置ＢＦ１に配置される。
　このため、本実施形態では、投射光学装置３６は、レンズ設計上、上記鏡筒３６０内のレンズ３６１～３６５に加えて、偏光分離装置３２２とダイクロイックプリズム３４との間に位置する凸レンズ３６６を有する構成とされていることから、各光変調装置３５は、凸レンズ３６６のバックフォーカス位置ＢＦ１に配置される。
　図３は、投射光学装置３６の比較例としての投射光学装置３６Ａ及び当該投射光学装置３６Ａのバックフォーカス位置ＢＦ２を示す図である。
　ここで、投射光学装置３６の比較例としての投射光学装置３６Ａについて説明する。
　投射光学装置３６Ａは、図３に示すように、投射光学装置３６と同様に、鏡筒３６０及びレンズ３６１～３６５，３６６Ａを有するが、これらレンズ３６１～３６５，３６６Ａの全てが鏡筒３６０内に収納配置されている。これらのうち、レンズ３６６Ａは、上記凸レンズ３６６と同様の機能を有する。このような投射光学装置３６Ａが採用される場合には、偏光分離装置３２２とダイクロイックプリズム３４との間に凸レンズが配置される場合であっても、当該凸レンズは、レンズ設計上、投射光学装置３６Ａに含まれない。
　このような投射光学装置３６Ａが採用される場合と、本実施形態に係る投射光学装置３６が採用される場合とを比較する。
　図２に示す投射光学装置３６のバックフォーカスである距離Ｌ１２（最も光入射側の凸レンズ３６６から投射光学装置３６（レンズ３６６）のバックフォーカス位置ＢＦ１までの距離Ｌ１２）は、図３に示す投射光学装置３６Ａのバックフォーカスである距離Ｌ２２（最も光入射側のレンズ３６６Ａから投射光学装置３６Ａ（レンズ３６６Ａ）のバックフォーカス位置ＢＦ２までの距離Ｌ２２）より短縮される。
　このため、図２に示す投射光学装置３６において最も光出射側に位置するレンズ３６１から凸レンズ３６６までの距離Ｌ１１は、図３に示す投射光学装置３６Ａにおいて最も光出射側に位置するレンズ３６１と最も光入射側に位置するレンズ３６６Ａまでの距離Ｌ２１より短い。すなわち、投射光学装置３６は、比較例としての投射光学装置３６Ａよりバックフォーカスが短く、中心軸に沿う方向の寸法が小さな投射光学装置として構成できる。
　具体的に、表１に投射光学装置３６を構成するレンズの一例を示し、表２に比較例としての投射光学装置３６Ａを構成するレンズの一例を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　例えば、レンズ設計において最も光入射側に位置するレンズ（凸レンズ３６６）が、偏光分離装置３２２とダイクロイックプリズム３４との間に配置される投射光学装置３６の構成では、表１に示すように、面番号「４」のレンズは、半径が４９．５２３７、面間隔が３９．７６３２５７、有効半径が１０．１７０６１９である。これに対し、投射光学装置３６Ａの構成では、表２に示すように、面番号「４」のレンズは、半径が１０２．７７７２２、面間隔が７６．８９０２７４、有効半径が１５．８６８３４３となっている。このように、投射光学装置３６では、各レンズの面間隔を、投射光学装置３６Ａを構成する各レンズの面間隔より小さく（略半分に）できる。従って、上記のように、投射光学装置３６を、中心軸に沿う方向の寸法が小さい投射光学装置として構成できる。
　また、例えば、投射光学装置３６の構成では、表１に示すように、面番号「１」のレンズは、半径が１２１．６９０７３、面間隔が１．７３４３５６、有効半径が１１．９６８８７７である。これに対し、投射光学装置３６Ａの構成では、表２に示すように、面番号「１」のレンズは、半径が２５８．２２１７７、面間隔が１．７３４４６９、有効半径が１６．５６６１２２となっている。このように、投射光学装置３６では、各レンズの半径を、投射光学装置３６Ａを構成する各レンズの半径より小さく（略半分に）できる。従って、投射光学装置３６を、各レンズの径方向の寸法においても小型化された投射光学装置として構成できる。
　［実施形態の効果］
　本実施形態のプロジェクター１は、以下の効果を奏する。
　レンズ設計において投射光学装置３６を構成する複数のレンズ３６１～３６６のうち少なくとも１つのレンズである凸レンズ３６６が、偏光分離装置３２２とダイクロイックプリズム３４との間に配置されている。これによれば、凸レンズ３６６が、投射光学装置３６において最も光入射側のレンズとなり、当該凸レンズ３６６のバックフォーカス位置に光変調装置３５（３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂ）を配置できる。このため、凸レンズ３６６と光変調装置３５（３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂ）との距離を、上記特許文献１に記載の構成に比べて短縮できるので、投射光学装置３６の中心軸に沿う寸法を小さくできる。従って、プロジェクター１を小型化できる。
　照明装置３１とダイクロイックプリズム３４との間に配置される凸レンズ３６６が配置されているので、偏光分離装置３２２を通過した光が、当該凸レンズ３６６を通過することにより、ダイクロイックプリズム３４に入射される光を平行化できる。従って、入出射面３４１１に入射される光が広がることを抑制でき、光変調装置３５（３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂ）に光を確実に入射させることができるので、光の利用効率を高めることができる。また、当該入出射面３４１１から出射された光を集光して投射光学装置３６を構成する他のレンズ３６１～３６５に入射させることができる。更に、光変調装置３５（３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂ）が液晶パネルにより構成されているので、ダイクロイックプリズム３４に各色光を平行化して入射させることによりコントラストを向上させることができる。
　照明装置３１の光源装置３１Ａから出射された光を偏光変換素子３１８によりｐ偏光に変換させ、当該ｐ偏光（第１の偏光）を確実に偏光分離装置３２２に入射させることができるので、光の利用効率を高めることができる。
　ダイクロイックプリズム３４に入射された複数の色光（赤色光、緑色光及び青色光）を複数のプリズム（第１～第３プリズム３４１～３４３）及び第１及び第２色分離層３４４，３４５により確実に分離させ、当該分離された色光を当該色光のそれぞれに対応する光変調装置３５（３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂ）に入射させることができる。また、１つのダイクロイックプリズム３４により、各色光の分離及び合成ができるので、プロジェクター１を小型化できる。
　ダイクロイックプリズム３４は、いわゆるギャップレスプリズムにより構成され、第１色分離層３４４にて反射された赤色光Ｒは、第１プリズム３４１の入射／出射面３４１１にて全反射されて、対応する光変調装置３５Ｒに導かれる。また、第２色分離層３４５にて反射された青色光Ｂは、第２プリズム３４２内を通過して、対応する光変調装置３５Ｂに導かれ、当該第２色分離層３４５を透過した緑色光Ｇは、第３プリズム３４３を透過して、対応する光変調装置３５Ｇに導かれる。このようなダイクロイックプリズム３４では、第１プリズム３４１と第１色分離層３４４との間、第１色分離層３４４と第２プリズム３４２との間、第２プリズム３４２と第２色分離層３４５との間、及び、第２色分離層と第３プリズム３４３との間に、隙間がない。このため、ダイクロイックプリズム３４では、いわゆるフィリップスプリズムにより構成される場合に必要とされる隙間を必要としない。
　偏光分離装置３２２はプレート型のＰＢＳであるため、変調された光（第２の偏光）が傾斜した当該プレートを透過すると収差が発生する場合がある。これに対し、本実施形態によれば、光変調装置３５により変調されたｓ偏光（第２の偏光）が、当該偏光分離装置３２２のプレートを反射するので、当該偏光分離装置３２２をｐ偏光（第１の偏光）が透過する場合に比べて、上記収差の発生を抑制できる。
　［実施形態の変形］
　本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
　上記実施形態では、ダイクロイックプリズム３４は、いわゆるギャップレスプリズムにより構成されるとした。しかしながら、本発明は、これに限らない。例えば、ダイクロイックプリズム３４は、フィリップスプリズムにより構成されてもよい。
　図４は、フィリップスプリズムにより構成されるダイクロイックプリズム３７を示す模式図である。
　フィリップスプリズムにより構成されるダイクロイックプリズム３７は、ギャップレスプリズムにより構成されたダイクロイックプリズム３４と同様に、図４に示すように、第１プリズム３７１、第２プリズム３７２及び第３プリズム３７３と、第１色分離層３７４及び第２色分離層３７５と、を有し、これらプリズム３７１～３７３が組み合わされた構成を有する。
　第１プリズム３７１は、上記第１プリズム３４１と同様に、略三角柱状に形成され、第１～第３プリズム３７１～３７３のうち最も偏光分離装置３２２に近い位置に配置される。この第１プリズム３７１は、照明光軸Ａｘに直交する入出射面３７１１を有し、当該入出射面３７１１を介して、偏光分離装置３２２を通過した光が第１プリズム３７１内に入射される。
　このような第１プリズム３７１と、当該第１プリズム３７１に接合される第２プリズム３７２との間には、第１色分離層３７４が、照明光軸Ａｘに対して傾斜するように配置されている。具体的に、第１色分離層３７４は、第１プリズム３７１において入出射面３７１１とは反対側の面に形成されている。
　この第１色分離層３７４は、上記第１色分離層３４４と同様に、所定閾値以上又は以下の光を反射させ、その他の波長の光を透過させる。
　例えば、第１色分離層３７４が、入射される光のうち、青色光Ｂを反射させ、緑色光Ｇ及び赤色光Ｒを透過させる構成である場合には、当該第１色分離層３７４によって反射された青色光Ｂは、第１プリズム３７１の内側から上記入出射面３７１１に臨界角以上の角度にて入射される。そして、当該青色光Ｂは、第１プリズム３７１の出射面３７１２から、当該出射面３７１２に対向する青色光用の光変調装置３５Ｂ（図示省略）に入射される。
　一方、第１色分離層３７４に入射された緑色光Ｇ及び赤色光Ｒは、当該第１色分離層３７４を通過し、更に、第１プリズム３７１と第２プリズム３７２との間に形成された隙間ＧＰを通過して、当該第２プリズム３７２に入射される。
　第２プリズム３７２は、略三角柱状に形成されており、第１プリズム３７１との間に数μｍ程度の隙間ＧＰを介して配置されている。この第２プリズム３７２と、第３プリズム３７３との間には、第２色分離層３７５が、照明光軸Ａｘに対して上記第１色分離層３７４とは反対側に傾斜するように配置されている。
　この第２色分離層３７５は、第２色分離層３４５と同様に、隙間ＧＰを介して第１プリズム３７１から入射される光のうち、第１色分離層３７４とは異なる閾値以上又は以下の光を反射させ、その他の波長の光を透過させる。
　例えば、第２色分離層３７５が、入射される緑色光Ｇ及び赤色光Ｒのうち、赤色光Ｒを反射させ、緑色光Ｇを透過させる構成である場合には、当該第２色分離層３７５によって反射された赤色光Ｒは、第２プリズム３７２の内側から第１プリズム３７１に対向する端面３７２１に臨界角以上の角度で入射される。そして、当該赤色光Ｒは、第２プリズム３７２の出射面３７２２から、当該出射面３７２２に対向する赤色光用の光変調装置３５Ｒ（図示省略）に入射される。
　一方、第２色分離層３７５を透過した緑色光Ｇは、第２プリズム３７２と隙間なく接合される第３プリズム３７３に入射される。
　第３プリズム３７３は、断面が略台形の四角柱状に形成されている。この第３プリズム３７３は、第２プリズム３７２から光が入射される面とは反対側に、上記入出射面３７１１と平行な出射面３７３１、すなわち、照明光軸Ａｘに直交する出射面３７３１を有する。そして、第３プリズム３７３に入射された緑色光Ｇは、出射面３７３１から、当該出射面３７３１に対向する緑色光用の光変調装置３５Ｇ（図示省略）に入射される。
　そして、光変調装置３５Ｂ，３５Ｇ，３５Ｒにて変調された各色光Ｂ，Ｇ，Ｒは、当該各光変調装置３５Ｂ，３５Ｇ，３５Ｒへの各色光Ｂ，Ｇ，Ｒの入射経路を逆に辿って合成され、上記入出射面３７１１から合成光として偏光分離装置３２２に向けて出射される。
　このようなダイクロイックプリズム３７においても、第１色分離層３７４及び第２色分離層３７５は、それぞれ異なる角度で照明光軸Ａｘに対して交差しており、各色分離層３７４、３７５への光の入射角もそれぞれ異なる。
　例えば、第１色分離層３７４は、照明光軸Ａｘに沿って入射される光の入射角が－２８°となるように傾斜しているのに対し、第２色分離層３７５は、当該照明光軸Ａｘに沿って入射される光の入射角が＋１１°となるように傾斜している。
　このため、フィリップスプリズムにより構成されたダイクロイックプリズム３７が採用される場合でも、上記ギャップレスプリズムにより構成されたダイクロイックプリズム３４が採用される場合と同様に、第１色分離層３７４及び第２色分離層３７５は、入射される直線偏光の種別毎に色分離特性がそれぞれ異なる。
　このようなダイクロイックプリズム３７が、上記ダイクロイックプリズム３４に代えてプロジェクターに採用される場合でも、各色分離層３７４，３７５への光の入射角と、当該プロジェクターに用いられる照明装置３１（詳しくは光源装置３１Ａ）による出射光の波長分布とに基づいて、第１色分離層３７４及び第２色分離層３７５にて分離される色光を設定することにより、上記プロジェクター１と同様の効果を奏することができる。
　なお、フィリップスプリズムにより構成されたダイクロイックプリズム３７では、上記数μｍ程度の隙間ＧＰを隔てて配置する必要があるが、第２色分離層３７５にて反射された光を、第２プリズム３７２において第１プリズム３７１と対向する面にて内面反射させて、対応する光変調装置３５に導く構成であるため、上記ギャップレスプリズムにより構成されたダイクロイックプリズム３４において、色分離層に入射する光の入射角の大きい第２色分離層３４５への入射角を小さくすることができる。このため、ダイクロイックプリズム３７は、ダイクロイックプリズム３４に比べて、色分離特性が良い。
　一方、ダイクロイックプリズム３４では、上記のように、ダイクロイックプリズム３７にて必要とされる隙間ＧＰの調整が不要である。
　また、上記実施形態では、ダイクロイックプリズム３４は、いわゆるギャップレスプリズムにより構成されるとした。しかしながら、本発明は、これに限らない。例えば、ダイクロイックプリズム３４は、クロスダイクロイックプリズムにより構成されてもよい。
　上記実施形態では、投射光学装置３６の最も光入射側に位置するレンズを凸レンズ３６６により構成することとした。しかしながら、本発明は、これに限らない。例えば、凹レンズ等であってもよい。この場合であっても、上記距離Ｌ１２を小さくできるので、投射光学装置３６の光源装置から出射される光の中心軸に沿う方向の距離Ｌ１１（寸法）を小さくできる。
　上記実施形態では、光変調装置として反射型の光変調装置３５（３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂ）を用い、ダイクロイックプリズム３４により分離された光をそれぞれ変調し、反射する構成とした。しかしながら、本発明は、これに限らない。例えば、光変調装置３５（３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂ）に代えて、透過型の光変調装置を用いてもよい。この場合、透過型の光変調装置を透過し、変調した光を再度ダイクロイックプリズム３４に出射する構成を当該透過型の光変調装置近傍に設ければよい。
　上記実施形態では、照明装置３１の固体光源装置３１１は、青色光を出射するレーザー光源により構成されることとした。しかしながら、本発明は、これに限らない。例えば、照明装置３１の固体光源装置３１１に代えて、光源ランプ及びリフレクターを設けることとしてもよい。この場合、光源ランプ及びリフレクターから出射された光は、赤色、緑色及び青色を含むので、回転蛍光板３１３及びモーター３１４を設けなくてもよい。
　上記実施形態では、光学ユニット３は略Ｌ字状に構成されていたが、本発明はこれに限らない。例えば、略Ｕ字状に構成された光学ユニットを採用してもよい。
　上記実施形態では、プロジェクター１は、３つの光変調装置３５（３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂ）を備えるとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、２つ以下、あるいは、４つ以上の光変調装置を用いたプロジェクターにも、本発明を適用可能である。
　また、入射光束を変調して画像情報に応じた画像を形成可能な光変調装置であれば、マイクロミラーを用いたデバイス、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等を利用したものなど、液晶以外の光変調装置を用いてもよい。
　１…プロジェクター、３１Ａ…光源装置、３１１…固体光源装置、３１８…偏光変換素子、３２２…偏光分離装置、３６６…凸レンズ（平行化レンズ）、３４，３７…ダイクロイックプリズム（色分離合成装置）、３４１，３７１…第１プリズム、３４２，３７２…第２プリズム、３４３，３７３…第３プリズム、３４４，３７４…第１色分離層、３４５，３７５…第２色分離層、３４１１，３７１１…入出射面、３５，３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂ…光変調装置、３６，３６Ａ…投射光学装置、３６１，３６２，３６３，３６４，３６５，３６６Ａ…レンズ、Ａｘ…照明光軸、ＢＦ１…バックフォーカス位置、ＢＦ２…バックフォーカス位置。

Claims (7)

  1. 　第１の偏光を出射する照明装置と、
    　前記照明装置により出射された前記出射光に含まれる複数の色光のそれぞれに応じて設けられ、前記複数の色光をそれぞれ変調する複数の光変調装置と、
    　前記照明装置と前記複数の光変調装置との間に配置され、入出射面を介して内部に入射される前記出射光から前記複数の色光を分離してそれぞれ前記複数の光変調装置に入射させ、前記複数の光変調装置により変調されて入射される前記複数の色光を合成した合成光を前記入出射面を介して出射する色分離合成装置と、
    　前記照明装置と前記色分離合成装置との間に配置され、前記第１の偏光と前記第１の偏光に直交する第２の偏光との一方を透過し、他方を反射する偏光分離装置と、
    　前記偏光分離装置から出射された前記合成光を投射する投射光学装置と、を備え、
    　前記投射光学装置は、複数のレンズを有し、
    　前記複数のレンズのうち少なくとも１つのレンズは、前記照明装置と前記色分離合成装置との間に配置されることを特徴とするプロジェクター。
  2. 　請求項１に記載のプロジェクターにおいて、
    　前記照明装置と前記色分離合成装置との間に配置されるレンズは、前記照明装置から入射される光を平行化するレンズを含むことを特徴とするプロジェクター。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載のプロジェクターにおいて、
    　前記照明装置は、
    　光源装置と、
    　前記光源装置から出射された出射光を第１の偏光に揃える偏光変換素子と、を備えることを特徴とするプロジェクター。
  4. 　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ーにおいて、
    　前記色分離合成装置は、
    　複数のプリズムと色分離層とを備えたダイクロイックプリズムであることを特徴とするプロジェクター。
  5. 　請求項４に記載のプロジェクターにおいて、
    　前記出射光に含まれる３つの色光のそれぞれに応じて設けられる前記光変調装置を３つ備え、
    　前記ダイクロイックプリズムは、
    　前記３つの光変調装置のうち、対応する光変調装置にそれぞれ対向する第１プリズム、第２プリズム及び第３プリズムと、
    　前記入出射面を有する第１プリズム、及び、前記第１プリズムに対向する前記第２プリズムの間に位置し、前記第１プリズム内に入射された前記出射光に含まれる前記３つの色光のうち、第１色光と、第２色光及び第３色光とを分離する第１色分離層と、
    　前記第２プリズム、及び、前記第２プリズムに対向する第３プリズムの間に位置し、前記第１色分離層を介して前記第２プリズム内に入射された前記第２色光及び前記第３色光のうち、前記第２色光を反射させ、前記第３色光を透過させる第２色分離層と、を有し、
    　前記第１色分離層と前記第２プリズムとの間には、隙間が設けられ、
    　前記第１プリズムと前記第１色分離層との間、前記第２プリズムと前記第２色分離層との間、及び、前記第２色分離層と前記第３プリズムとの間には、それぞれ隙間がなく、
    　前記第１色分離層に対する前記３つの色光の入射角と、前記第２色分離層に対する前記第２色光及び前記第３色光の入射角とは、それぞれ異なり、かつ、前記第１色分離層への前記３つの色光の入射角は、前記第２色分離層への前記第２色光及び前記第３色光の入射角よりも大きいことを特徴するプロジェクター。
  6. 　請求項４に記載のプロジェクターにおいて、
    　前記出射光に含まれる３つの色光のそれぞれに応じて設けられる前記光変調装置を３つ備え、
    　前記ダイクロイックプリズムは、
    　前記３つの光変調装置のうち、対応する光変調装置にそれぞれ対向する第１プリズム、第２プリズム及び第３プリズムと、
    　前記入出射面を有する第１プリズム、及び、前記第１プリズムに対向する前記第２プリズムの間に位置し、前記第１プリズム内に入射された前記出射光に含まれる前記３つの色光のうち、第１色光と、第２色光及び第３色光とを分離する第１色分離層と、
    　前記第２プリズム、及び、前記第２プリズムに対向する第３プリズムの間に位置し、前記第１色分離層を介して前記第２プリズム内に入射された前記第２色光及び前記第３色光のうち、前記第２色光を反射させ、前記第３色光を透過させる第２色分離層と、を有し、
    　前記第１色分離層と前記第２プリズムとの間、前記第１プリズムと前記第１色分離層との間、前記第２プリズムと前記第２色分離層との間、及び、前記第２色分離層と前記第３プリズムとの間には、それぞれ隙間がなく、
    　前記第１色分離層に対する前記３つの色光の入射角と、前記第２色分離層に対する前記第２色光及び前記第３色光の入射角とは、それぞれ異なり、かつ、前記第１色分離層への前記３つの色光の入射角度は、前記第２色分離層への前記第２色光及び前記第３色光の入射角よりも小さいことを特徴するプロジェクター。
  7. 　請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のプロジェクターにおいて、
    　前記偏光分離装置は、前記第１の偏光を透過させ、前記合成光に含まれる前記第２の偏光を投射光学装置に向けて反射させることを特徴とするプロジェクター。
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