JP3797100B2 - プロジェクタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像を投写するプロジェクタ（投写型表示装置）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大型画面を有する表示装置として、スクリーン上に画像を拡大投写するプロジェクタが多く利用されている。プロジェクタには、投写光を反射型のスクリーン上に投写するフロント型プロジェクタと、投写光を透過型のスクリーン上に投写するリア型プロジェクタとが知られている。リア型プロジェクタとしては、例えば、特開平１０−３０７３３２号公報に記載の例があげられる。
【０００３】
リア型プロジェクタは、画像を投写する投写器から射出された投写光を一つまたは複数の反射ミラーで反射してスクリーン上に投写する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
プロジェクタで表示される画像はより明るく画質が良いことが好ましい。このため、リア型プロジェクタに備えられる反射ミラーは、反射する投写光に対する反射率を高くして、光損失を低減することが望まれている。
【０００５】
また、特開平１０−３０７３３２号公報に開示されているように、投写器をスクリーンに対して略平行な方向に配置すれば、装置の奥行きが短い薄型のリア型プロジェクタを構成できることが知られている。しかし、その場合には、少なくとも２枚のミラーがねじれの位置に配置されるため、投写光の偏光状態を一方の反射ミラーの反射特性に合わせると、他方の反射ミラーでは反射特性との整合性が低下し、光損失を生じる場合がある。
【０００６】
さらに、投写器の色光合成光学系としてクロスダイクロイックプリズムを用い、クロスダイクロイックプリズムにて反射する色光の偏光方向をｓ偏光、透過する色光の偏光方向をｐ偏光とすることで、クロスダイクロイックプリズムにおける色光合成効率を高める構成が知られている（例えば、特公平６−８９８５号公報）。しかし、その場合には、投写光を構成する３色光の偏光方向が揃っていないため、反射ミラーの反射特性との兼ね合いで、投写光の色バランスの悪化を招く場合がある。
【０００７】
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、プロジェクタに備えられる反射ミラーの光学特性を考慮して、反射ミラーに入射する投写光の偏光方向を設定することにより、投写光の光利用効率を向上させ、明るい投写画像を実現できる技術を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第１のプロジェクタは、
スクリーンと、
複数の色光で再現される画像を表す投写光を射出する投写部と、
前記投写部から射出された投写光を前記スクリーンの方向に向ける光路変更部と、を備え、
前記光路変更部は、前記投写部から射出された投写光を順次反射する複数の反射ミラーを有しており、
前記複数の反射ミラーのうちの特定の反射ミラーにおける入射面は、前記投写光の光路に沿って、前記特定の反射ミラーの直前に配置された反射ミラーの入射面に対して垂直な配置関係にあり、
前記光路変更部は、前記投写光に含まれる前記複数の色光のうち少なくとも１つの色光が、それぞれの反射ミラーに入射する際に、それぞれの反射ミラーの入射面に対して垂直な偏光方向を有するｓ偏光光となるように構成されており、かつ、少なくとも、前記直前に配置された反射ミラーから射出され、前記特定の反射ミラーに入射する投写光の偏光方向を９０度回転させる第１の偏光面回転素子を備えることを特徴とする。
【０００９】
一般に、反射ミラーの入射面に垂直な偏光方向を有するｓ偏光光は反射率が高く、入射面に平行な偏光方向を有するｐ偏光光は反射率が低い。ここで、「反射ミラーの入射面」とは、反射ミラーの反射面の法線と入射光線の光軸とによって決定される平面を意味している。
【００１０】
本発明のプロジェクタは、投写光に含まれる複数の色光のうち少なくとも１つの色光が、複数の反射ミラーに順次入射する際に、それぞれの反射ミラーの入射面に対して垂直な偏光方向を有するｓ偏光光となるように構成されているので、少なくとも１つの色光の損失を低減することができる。これにより、スクリーン上に投写する投写光の利用効率を向上させ、明るい投写画像を実現することが可能となる。
【００１１】
ここで、前記光路変更部は、少なくとも、前記直前に配置された反射ミラーから射出され、前記特定の反射ミラーに入射する投写光の偏光方向を９０度回転させる第１の偏光面回転素子を備えることが好ましい。
【００１２】
直前に配置された反射ミラーに対してｓ偏光である光は、直前の反射ミラーの入射面に対して垂直な入射面を有する特定の反射ミラーに対してはｐ偏光の光となる。しかしながら、上記構成によれば、複数の反射ミラーのうち、直前の反射ミラーの入射面に対して垂直な入射面を有する特定の反射ミラーにおいて、そこに入射する投写光に含まれる少なくとも１つの色光をｐ偏光光からｓ偏光光に変換することができる。
【００１３】
さらに、前記投写部と前記光路変更部との間に、前記光路変更部に入射する投写光の偏光方向を９０度回転させる第２の偏光面回転素子を設けるようにしても良い。
【００１４】
このような構成は、投写部から射出された直後の投写光の偏光方向が、光路変更部の最初の反射ミラーの入射面に対してｐ偏光光であるような場合に便利である。あるいは、一部の色光のみが光路変更部の反射ミラーの入射面に対して垂直な偏光方向を有するｓ偏光光となるように構成する場合、投写部から射出された直後の当該一部の色光の偏光方向が光路変更部の最初の反射ミラーの入射面に対してｐ偏光光であるような場合にも便利である。
【００１５】
さらに、このとき、第２の偏光面回転素子は、前記投写光を構成する特定の色光の偏光方向だけを９０度回転させるように構成されていても良い。
【００１６】
ｐ偏光である色光とｓ偏光である色光を合成する様式の色光合成光学系を投写部に備えたプロジェクタに対して、このような第２の偏光面回転素子を用いれば、投写部から射出され光路変更部に入射する投写光の偏光方向を全ての色光間で略一種類に揃えることができる。そのため、光路変更部の反射ミラーに入射する全ての色光の偏光方向を入射面に対して垂直な偏光方向を有するｓ偏光光に設定でき、投写光の利用効率を上げて、明るい投写画像を実現することができる。
【００１７】
一方、一部の色光のみが光路変更部の反射ミラーの入射面に対して垂直な偏光方向を有するｓ偏光光となるように構成する場合、前記それぞれの反射ミラーに対してｓ偏光光となる色光は、青色光であることが好ましい。
【００１８】
こうすれば、投写光に含まれる複数の色光のうち、青色光の損失を低減することができる。これにより、投写光に含まれる複数の色光のうち青色光の強度が比較的小さい場合、例えば、投写部に含まれる光源にメタルハライドランプが用いられている場合に、他の色光とのバランスを調整することができる。
【００１９】
また、一部の色光のみが光路変更部の反射ミラーの入射面に対して垂直な偏光方向を有するｓ偏光光となるように構成する場合において、投写光に含まれる複数の色光のうち赤色光の強度が比較的小さい場合、例えば、投写部に含まれる光源に高圧水銀ランプが用いられている場合には、それぞれの反射ミラーに対してｓ偏光光となる色光は、赤色光であることが好ましい。
【００２０】
こうすれば、投写光に含まれる複数の色光のうち、赤色光の損失を低減することができ、他の色光とのバランスを調整することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を以下の各実施例に基づき説明する。なお、以下の各実施例では、特に説明のない限り同一の構成を示すものには、同じ符号を付している。また、ｘ、ｙ、ｚは、互いに直交する３軸を示している。
【００２６】
Ａ．第１実施例：
図１は、第１実施例としてのリア型プロジェクタ（背面投写型表示装置）の概略構成を示す斜視図である。このプロジェクタ１０Ｃは、透過型のスクリーンＳＣＲと、画像を投写する投写部ＰＪと、２つの反射ミラーＭＲ１，ＭＲ２とを備えている。また、投写部ＰＪと第１の反射ミラーＭＲ１との間に第１の偏光面回転板ＰＲ１を備え、第１の反射ミラーと第２の反射ミラーとの間に第２の偏光面回転板ＰＲ２を備えている。ここで、投写部ＰＪをスクリーンＳＣＲに対して略平行な方向に配置するため、２つの反射ミラーＭＲ１，ＭＲ２は、それぞれの入射面が互いに垂直となるように配置されている。
【００２７】
ここで、第１の偏光面回転板ＰＲ１が本発明の第２の偏光面回転素子に相当し、第２の偏光面回転板ＰＲ２が本発明の第１の偏光面回転素子に相当する。また、２つの反射ミラーＭＲ１，ＭＲ２および偏光面回転板ＰＲ２の部分が、本発明の光路変更部に相当する。なお、第２の反射ミラーＭＲ２がメイン反射ミラーに相当する。
【００２８】
投写部ＰＪから射出された投写光は、第１の偏光面回転板ＰＲ１を透過した後、第１の反射ミラーＭＲ１で反射されて第２の偏光面回転板ＰＲ２を透過し、さらに、第２の反射ミラーＭＲ２で反射されてスクリーンＳＣＲに入射する。これにより、スクリーンＳＣＲ上に画像が形成される。
【００２９】
投写部ＰＪから射出される投写光は、第１の反射ミラーＭＲ１の入射面に対して平行な偏光方向を有する光（ｐ偏光光）に設定されている。なお、「反射ミラーの入射面」とは、反射面の法線と入射光線の光軸とで決定される平面を意味している。
【００３０】
第１の偏光面回転板ＰＲ１は、入射した投写光の偏光方向を９０度回転させて第１の反射ミラーＭＲ１の入射面に対して垂直な偏光方向を有する光（ｓ偏光光）に変換する。第１の偏光面回転板ＰＲ１は、例えば、λ／２位相差板により構成される。
【００３１】
第１および第２の反射ミラーＭＲ１，ＭＲ２には、例えば、ガラス板を金属膜あるいは誘電体多層膜でコーティングすることにより作製されたものが利用される。
【００３２】
ここで、一般に、反射ミラーの反射率は偏光依存性を有している。具体的には、入射面に対して垂直な偏光方向を有するｓ偏光光は反射率が比較的高く、入射面に対して平行な偏光方向を有するｐ偏光光は反射率が比較的低い。
【００３３】
したがって、第１の偏光面回転板ＰＲ１を第１の反射ミラーＭＲ１の入射側に配置することにより、第１の反射ミラーＭＲ１に入射する投写光は、第１の反射ミラーＭＲ１の入射面に対してｓ偏光光となるように設定される。このため、非偏光の投写光やｐ偏光の投写光の場合に比べて投写光の反射率を高くすることができるので、第１の反射ミラーＭＲ１における損失を低減して、明るい投写画像をスクリーン上に投写することができる。
【００３４】
また、第１および第２の反射ミラーＭＲ１，ＭＲ２は、それぞれの入射面が互いに垂直となるように配置されているので、第１の反射ミラーＭＲ１に対してｓ偏光であった投写光は、第２の反射ミラーＭＲ２に対してはｐ偏光の投写光となる。そこで、第１の反射ミラーＭＲ１と第２の反射ミラーＭＲ２との間に第１の偏光面回転板ＰＲ１と同じ機能を有する第２の偏光面回転板ＰＲ２を配置して、入射する投写光の偏光方向を９０度回転させている。これにより、第２の反射ミラーＭＲ２に入射する投写光も、その入射面に対して垂直な偏光方向を有するｓ偏光光に設定されるので、投写光の反射率を高くすることができる。これにより、第２の反射ミラーＭＲ２における損失を低減して、明るい投写画像をスクリーン上に投写することができる。
【００３５】
以上説明したように、第１および第２の反射ミラーＭＲ１，ＭＲ２に入射する投写光は、それぞれの入射面に対して垂直な偏光方向を有するｓ偏光光に設定されるので、投写光の反射率を高くすることができる。これにより、反射ミラーにおける損失を低減して、明るい投写画像をスクリーン上に投写することができる。
【００３６】
なお、投写部ＰＪから射出される投写光が、第１の反射ミラーＭＲ１に対してｓ偏光光に設定されている場合には、偏光面回転板ＰＲ１は省略可能である。
【００３７】
図２は、投写部ＰＪから射出される投写光について示す説明図である。投写部ＰＪは、図２の斜視図に示すように、色光合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム５００、および３つのライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを備えている。また、３つのライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを照明するための照明光学系および照明光を３つの色光に分離する色光分離光学系、並びに、クロスダイクロイックプリズム５００から射出される光を投写する投写レンズを備えている。ただし、照明光学系と色光分離光学系と投写レンズとは、説明を容易にするため省略されている。
【００３８】
３つのライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、それぞれに入射した赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）、青色光（Ｂ光）の３つの色光を対応する色信号（画像情報）に応じて変調し、変調光を透過光として射出する。このような透過型のライトバルブとしては、透過型の液晶パネルが用いられる。
【００３９】
３つのライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂから射出された３つの色光は、それぞれに対応するクロスダイクロイックプリズム５００の入射側面５００Ｒ，５００Ｇ，５００Ｂに入射する。
【００４０】
クロスダイクロイックプリズム５００は、略Ｘ字状に設けられた２つのダイクロイック面５１０Ｒ，５１０Ｂを有している。第１のダイクロイック面５１０Ｒは、Ｒ光を反射し、Ｂ光およびＧ光を透過する。第２のダイクロイック面５１０Ｂは、Ｂ光を反射し、Ｒ光およびＧ光を透過する。図２（Ａ）に示すように、入射側面５００Ｒから入射したＲ光は、第１のダイクロイック面５１０Ｒで反射して、射出側面５００Ｏから射出される。図２（Ｂ）に示すように、入射側面５００Ｇから入射したＧ光は、第１および第２のダイクロイック面５１０Ｒ，５０１Ｂを透過して、射出側面５００Ｏから射出される。図２（Ｃ）に示すように、入射側面５００Ｂから入射したＢ光は、第２のダイクロイック面５１０Ｂで反射して、射出側面５００Ｏから射出される。従って、各色用のライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂにおいて変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム５００で合成される。合成された光は、図示しない投写光学系によって投写光として、第１の反射ミラーＭＲ１の方向に射出され、スクリーンＳＣＲ上にはカラー画像が表示される。
【００４１】
ライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに用いられる液晶パネルは、特定の偏光方向を有する直線偏光の変調光を射出する。従って、各ライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂから射出される色光を、第１の反射ミラーＭＲ１に対するｐ偏光光に設定すれれば、偏光面回転板ＰＲ１で偏光方向が９０度回転され、結局、第１の反射ミラーＭＲ１に対してはｓ偏光となって入射するので、図１に示す構成のプロジェクタ１０Ｃを実現できる。具体的には、ライトバルブ４００Ｒ、４００Ｇ、４００Ｂとして、第１および第２のダイクロイック面５１０Ｒ，５１０Ｂの入射面に対してｓ偏光の光を射出するタイプの液晶パネルが用いられる。なお、各ライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂから射出される色光を、第１の反射ミラーＭＲ１に対するｓ偏光光に設定すれば、上述したように、第１の偏光面回転板ＰＲ１を省略することができる。具体的には、ライトバルブ４００Ｒ、４００Ｇ、４００Ｂとして、第１および第２のダイクロイック面５１０Ｒ，５１０Ｂの入射面に対してｐ偏光の光を射出するタイプの液晶パネルが用いられる。
【００４２】
ところで、図２（Ａ）に示すように、Ｒ光は、第１のダイクロイック面５１０Ｒにおける反射率を高めるために、第１のダイクロイック面５１０Ｒの入射面に対してｓ偏光光となるように設定される場合がある。また、図２（Ｃ）に示すように、Ｂ光も、第２のダイクロイック面５１０Ｂにおける反射率を高めるために、第２のダイクロイック面５１０Ｂの入射面に対してｓ偏光光となるように設定される場合がある。一方、図２（Ｂ）に示すように、Ｇ光は、第１および第２のダイクロイック面５１０Ｒ，５１０Ｂにおける透過率を高めるために、第１および第２のダイクロイック面５１０Ｒ，５１０Ｂの入射面に対してｐ偏光光となるように設定される場合がある。
【００４３】
以上のように設定された場合、投写部ＰＪから射出される投写光は、含まれる色光によって偏光方向が異なることになる。
【００４４】
第１および第２のダイクロイック面５１０Ｒ、５１０Ｂの入射面と、第１の反射ミラーＭＲ１の入射面とは、互いに垂直であるので、第１および第２のダイクロイック面５１０Ｒ、５１０Ｂに対してｓ偏光である光は反射ミラーＭＲ１に対してｐ偏光光となり、ｐ偏光である光は反射ミラーＭＲ１に対してｓ偏光光となる。従って、投写部ＰＪから射出されるＲ光およびＢ光は第１の反射ミラーＭＲ１に対してｐ偏光光となるが、Ｇ光はｓ偏光光となる。
【００４５】
第１の偏光面回転板ＰＲ１は、上述したように、入射する光の偏光方向を９０度回転させる機能を有し、λ／２位相差板により構成することができる。λ／２位相差板は特定の波長或いは波長域の光に対してλ／２の位相変化を与える素子であり、位相変化を与える波長域によって、対象となる色光は変化する。例えば、特定の色光の偏光方向を９０度回転させる狭帯域のλ／２位相差板や、白色光の偏光方向を９０度回転させる広帯域のλ／２位相差板などがある。したがって、Ｇ光のみに対応した狭帯域のλ／２位相差板を偏光面回転板ＰＲ１として使用すれば、クロスダイクロイックプリズム５００から射出された色光を全て同じ偏光方向を有するｓ偏光光に揃えられるため、反射ミラーＭＲ１における反射率を高めることができる。
【００４６】
一方、白色光の偏光方向を９０度回転させる広帯域のλ／２位相差板を偏光面回転板ＰＲ１として使用すれば、投写光に含まれる色光のうち、Ｒ光およびＢ光は反射ミラーＭＲ１に対してｓ偏光光に変換され、Ｇ光はｐ偏光光に変換される。従って、図２に示すように、投写光に含まれるＲ，Ｇ，Ｂの３つの色光によって偏光方向が異なる場合、Ｒ，Ｇ，Ｂの全ての色光の第１の反射ミラーＭＲ１における反射率を高めることはできない。しかしながら、投写光が偏光方向の異なる複数の色光を含む場合には、以下のような効果を得ることができる。すなわち、投写部ＰＪの図示しない照明光学系に含まれる光源には、メタルハライドランプや高圧水銀ランプが用いられる。これらのランプでは、例えば、メタルハライドランプはＢ光の強度が相対的に弱く、高圧水銀ランプはＲ光の強度が相対的に弱いという特徴を有している。従って、本実施例において光源としてメタルハライドランプや高圧水銀ランプが用いられている場合、Ｇ光に比べて、Ｂ光やＲ光の第１の反射ミラーＭＲ１における損失を低減することにより、色バランスに優れた画像を表示することができる。
【００４７】
なお、図２を用いた上述の説明は、投写部ＰＪから射出される投写光について、第１の偏光面回転板ＰＲ１と第１の反射ミラーＭＲ１に着目して説明しているが、第２の偏光面回転板ＰＲ２と第２の反射ミラーＭＲ２に関しても同様である。
【００４８】
以上の説明からわかるように、図１に示した投写光の偏光方向は、投写光に含まれる複数の色光に共通する偏光方向、または、損失を低減したい少なくとも１つの色光の偏光方向を示している。また、以下の各実施例において示す投写光の偏光方向も、投写光に含まれる複数の色光に共通する偏光方向、または、損失を低減したい少なくとも１つの色光の偏光方向を示している。
【００４９】
なお、図２に示した投写部ＰＪの例では、Ｒ光およびＢ光が第１の反射ミラーＭＲ１に対してｓ偏光光となる場合を例に説明しているが、これに限定されるものではない。Ｒ光が弱い場合には、少なくともＲ光が第１の反射ミラーＭＲ１に対してｓ偏光光となる構成も適用可能である。また、Ｇ光が弱い場合には、少なくともＧ光が第１の反射ミラーＭＲ１に対してｓ偏光光となる構成も適用可能である。また、Ｂ光が弱い場合には、少なくともＢ光が第１の反射ミラーＭＲ１に対してｓ偏光光となる構成も適用可能である。例えば、光源としてメタルハライドランプが用いられている場合には、少なくともＢ光が第１の反射ミラーＭＲ１に対してｓ偏光光となるようにすればよい。また、高圧水銀ランプが用いられている場合には、少なくともＲ光が第１の反射ミラーＭＲ１に対してｓ偏光光となるようにすればよい。なお、これらの変形は、クロスダイクロイックプリズム５００の構成や、３つのライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの配置や使用する液晶パネルの種類等を工夫することにより実現可能である。
【００５０】
Ｂ．第２実施例：
図３は、第２実施例としてのリア型プロジェクタの概略構成を示す斜視図である。このプロジェクタ１０Ｄは、３つの反射ミラーＭＲ１，ＭＲ２，ＭＲ３により投写部ＰＪから射出される投写光を順次反射して、スクリーンＳＣＲに投写する構成を有している。
【００５１】
第１の偏光面回転板ＰＲ１が本発明の第２の偏光面回転素子に相当し、第２の偏光面回転板ＰＲ２が本発明の第１の偏光面回転素子に相当する。また、３つの反射ミラーＭＲ１，ＭＲ２，ＭＲ３および偏光面回転板ＰＲ２の部分が、本発明の光路変更部に相当する。なお、反射ミラーＭＲ３がメイン反射ミラーに相当する。
【００５２】
投写部ＰＪから射出された投写光は、第１の偏光面回転板ＰＲ１を透過した後、第１の反射ミラーで反射され、第２の偏光面回転板ＰＲ２を透過した後、さらに、第２および第３の反射ミラーＭＲ２，ＭＲ３で順次反射されてスクリーンＳＣＲに入射する。これにより、スクリーンＳＣＲ上に画像が形成される。
【００５３】
投写部ＰＪから射出される投写光はｐ偏光に設定されているので、投写光は第１の偏光面回転板ＰＲ１により、第1の反射ミラーＭＲ１に対してｓ偏光の光となるように変換される。
【００５４】
第２の反射ミラーＭＲ２は、第１の反射ミラーＭＲ１の入射面と第２の反射ミラーＭＲ２の入射面とが互いに垂直となるように配置されている。このように配置された場合、第１実施例で説明したように、第１の反射ミラーＭＲ１に対してｓ偏光であった投写光は、第２の反射ミラーＭＲ２に対してはｐ偏光の投写光となる。そこで、第１の反射ミラーＭＲ１と第２の反射ミラーＭＲ２との間に偏光面回転板ＰＲ２を配置して、入射する投写光の偏光方向を９０度回転させている。これにより、第２の反射ミラーＭＲ２に入射する投写光も、その入射面に対して垂直な偏光方向を有するｓ偏光光となる。
【００５５】
第３の反射ミラーＭＲ３は、第２の反射ミラーＭＲ２の入射面と第３の反射ミラーＭＲ３の入射面とが同一平面となるように配置されている。このように配置された場合、第３の反射ミラーＭＲ３に入射する投写光の偏光方向は、第２の反射ミラーＭＲ２で反射された投写光の偏光方向と同じとなる。これにより、第３の反射ミラーＭＲ３に入射する投写光も、その入射面に対して垂直な偏光方向を有するｓ偏光光に設定される。従って、第２の反射ミラーＭＲ２と第３の反射ミラーＭＲ３との間に偏光面回転板を配置する必要はない。
【００５６】
以上のように、本実施例のプロジェクタ１０Ｄは、第１ないし第３の反射ミラーＭＲ１，ＭＲ２，ＭＲ３に入射する投写光を、それぞれの入射面に対して垂直な偏光方向を有するｓ偏光光に設定しているので、投写光の反射率を高くすることができる。これにより、反射ミラーにおける損失を低減して、明るい投写画像をスクリーン上に投写することができる。
【００５７】
なお、本実施例では、第１および第２の反射ミラーＭＲ１，ＭＲ２を互いの入射面が垂直となるように配置し、第２および第３の反射ミラーＭＲ２，ＭＲ３を互いの入射面が同一平面となるように配置した場合を例に説明したが、第１および第２の反射ミラーＭＲ１，ＭＲ２を互いの入射面が同一平面となるように配置し、第２および第３の反射ミラーＭＲ２，ＭＲ３を互いの入射面が垂直となるように配置するようにしても同様である。ただし、後者の場合には、第１および第２の反射ミラーＭＲ１，ＭＲ２の間ではなく、第２および第３の反射ミラーＭＲ２，ＭＲ３の間に、偏光面回転板を配置することが好ましい。
【００５８】
また、本実施例では、第２および第３の反射ミラーＭＲ２，ＭＲ３を互いの入射面が同一平面となるように配置した場合を例に説明しているが、第２および第３の反射ミラーＭＲ２，ＭＲ３も互いの入射面が垂直な平面となるように配置するようにしてもよい。ただし、このような場合には、第２および第３の反射ミラーＭＲ２，ＭＲ３の間にも偏光面回転板を配置することが好ましい。
【００５９】
さらに、本実施例では、３つの反射ミラーを備える場合を例に説明しているが、４つ以上の複数の反射ミラーを備える場合も同様である。すなわち、複数の反射ミラーのそれぞれに入射する投写光が、それぞれの入射面に対してｓ偏光光となるように設定されることが好ましい。この場合、投写部から射出される投写光が最初の反射ミラーに対してｐ偏光光であるならば、最初の反射ミラーの前に偏光面回転板を配置すればよい。また、順次反射される２つの反射ミラーにおいて、互いの入射面が垂直である場合には、それらの反射ミラーの間に偏光面回転板を配置すればよい。
【００６０】
Ｃ．第３実施例：
図４は、第３実施例としてのリア型プロジェクタの構成を示す斜視図である。このプロジェクタ１０Ｅは、透過型のスクリーンＳＣＲと、画像を投写する投写部ＰＪと、反射ミラーＭＲ１ａとを備えている。また、投写部ＰＪと反射ミラーＭＲ１との間に偏光面回転板ＰＲ１を備えている。反射ミラーＭＲ１ａが本発明のメイン反射ミラーに相当し、偏光面回転板ＰＲ１が偏光面回転素子に相当する。また、反射ミラーＭＲ１ａの部分が本発明の光路変更部に相当する。
【００６１】
投写部ＰＪから射出された投写光は、偏光面回転板ＰＲ１を透過した後、反射ミラーＭＲ１ａで反射されてスクリーンＳＣＲに入射する。これにより、スクリーンＳＣＲ上に画像が形成される。
【００６２】
このプロジェクタ１０Ｅは、反射ミラーＭＲ１ａがフィルム状ミラーで構成されている点に特徴を有している。
【００６３】
フィルム状ミラーは、樹脂材料を延伸することによってされた形成された樹脂フィルム上に銀やアルミニウムなどの金属膜をコーティングすることにより作製されたミラーであり、ガラス板を利用した反射ミラー等に比べて軽量化が可能である。ただし、金属膜の酸化を防止するために、金属膜は樹脂フィルムによってサンドイッチ状に挟持された構造を採用している場合が一般的であり、そのため、大部分のフィルム状ミラーは反射面の表面に透明媒体が形成されている裏面ミラーとなっている。そのような構造の裏面ミラーに偏光が入射した場合には、透明媒体中を光は通過するため、透明媒体が光学的に均質でない場合には、通過する光の偏光状態に変化を生じ、投写画像に着色や色むらを発生させる原因となる。延伸プロセスを経て製造された樹脂フィルムは、延伸によって光学的異方性を発現するため、この種のフィルムを用いたフィルム状ミラーで偏光を扱う場合には、フィルムの光学的異方性と偏光状態との関係を適切に設定しておく必要がある。
【００６４】
以上の点を考慮して、反射ミラーＭＲ１ａは、樹脂フィルムの延伸方向（図中矢印破線で示す）が入射面に対して垂直な方向となるように配置されており、入射面に対して直交するｓ偏光光或いは平行なｐ偏光光が投写光として入射する。その結果、反射された投写光による画像に色むらや着色等が発生することを抑制することができる。これにより、色むらのない高品位な投写画像をスクリーン上に投写することができる。
【００６５】
なお、色むら等の抑制にのみ着目すれば、反射ミラーＭＲ１ａに入射する投写光をｓ偏光光とする必要はない。しかし、反射ミラーＭＲ１ａにおける反射率を考慮すれば、反射ミラーＭＲ１ａに入射する投写光をｓ偏光光とするほうが好ましい。
【００６６】
なお、本実施例は、メイン反射ミラーのみを備えるプロジェクタの反射ミラーをフィルム状ミラーで構成した場合を例に説明しているが、第１および第２の実施例のように複数の反射ミラーを備えるプロジェクタにおいても、同様に、メイン反射ミラーをフィルム状ミラーで構成した反射ミラーとすることも可能である。
【００６７】
Ｄ．第４実施例：
図５は、第４実施例としてのリア型プロジェクタの構成を示す斜視図である。このプロジェクタ１０Ｆは、第１実施例のプロジェクタ１０Ｃ（図１）における第１および第２の反射ミラーＭＲ１，ＭＲ２をフィルム状ミラーで構成した例を示している。本実施例のプロジェク１０Ｆは、２つの反射ミラーＭＲ１ａ，ＭＲ２ａがフィルム状ミラーで構成されているので、第３実施例のようにメイン反射ミラーのみをフィルム状ミラーで構成した場合に比べて、さらに、装置の軽量化を図ることができる。
【００６８】
また、２つの反射ミラーＭＲ１ａ，ＭＲ２ａは、それぞれの樹脂板の延伸方向が入射面に対して垂直な方向となるように配置されている。従って、それぞれにおいて反射された投写光による画像に色むらや着色等が発生することを抑制することができる。
【００６９】
なお、本実施例では、第１および第２の反射ミラーＭＲ１ａ，ＭＲ２ａの間に、偏光面回転板ＰＲ２ａが配置されている。これは、以下の理由による。図６は、第１の反射ミラーＭＲ１ａの断面構造を拡大して示す概略側面図である。第１の反射ミラーＭＲ１ａに入射する直線偏光の投写光は、樹脂フィルムＰＦを透過して金属膜ＭＦで反射され、再び樹脂フィルムＰＦを透過して射出される。このとき、射出される投写光の一部は、樹脂フィルムＰＦの光学的異方性に対応して偏光状態を変化させ、通常、僅かに楕円偏光光となって射出される。
【００７０】
色むら等の抑制にのみ着目すれば、第２の反射ミラーＭＲ２ａに入射する投写光は楕円偏光光であってもよい。しかし、第２の反射ミラーＭＲ２ａにおける反射率を考慮すれば、反射ミラーＭＲ２ａに入射する投写光をｓ偏光光とするほうが好ましい。そこで、本実施例では、第１および第２の反射ミラーＭＲ１ａ，ＭＲ２ａの間に偏光面回転板ＰＲ２ａを配置し、第１の反射ミラーＭＲ１ａによって部分的に楕円偏光化した投写光を再びｓ偏光光に戻して、第２の反射ミラーＭＲ２ａに入射している。なお、楕円偏光光を直線偏光光（ｓ偏光光）に変換する偏光面回転板ＰＲ２ａとしては、例えば、λ／４位相差板が利用される。
【００７１】
なお、本実施例では、２つの反射ミラーの入射面が互いに垂直となるように配置されている場合を例に説明しているが、互いの入射面が平行となるように配置されているプロジェクタにおいても同様である。また、本実施例では、２つの反射ミラーを備えるプロジェクタを例に説明したが、３つ以上の複数の反射ミラーを備えるプロジェクタにおいても同様である。このとき、必ずしも、複数の反射ミラーの全てをフィルム状ミラーで構成する必要はない。複数の反射ミラーのうち、メイン反射ミラーを含む一部の反射ミラーをフィルム状ミラーで構成するようにしてもよい。
【００７２】
Ｅ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や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。
【００７３】
例えば、本実施例では、投写部ＰＪと偏光面回転板ＰＲ１と反射ミラーＭＲ１あるいはＭＲ１ａが分離されていたが、これらは投写部ＰＪの内部に配置するようにしても良い。例えば、偏光面回転板ＰＲ１を投写部ＰＪを構成する投写レンズの直前に配置し、反射ミラーＭＲ１あるいはＭＲ１ａを当該投写レンズの内部に配置するようにしても良い。また、本実施例では、図２に示すように透過型液晶パネルで構成された３つのライトバルブと、クロスダイクロイックプリズムとを備えた投写部を例に説明しているが、クロスダイクロイックプリズムではなく、クロスダイクロイックミラーを備える投写部であってもよい。また、このようなクロスダイクロイックプリズムやクロスダイクロイックプリズムを備えない投写部でもよい。また、反射型液晶パネルをライトバルブとして備えた投写部でもよい。さらに、本発明の構成は、リア投写型プロジェクタに限定されず、基本的にはフロント投写型プロジェクタに対しても適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例としてのリア型プロジェクタの概略構成を示す斜視図である。
【図２】投写部ＰＪから射出される投写光について示す説明図である。
【図３】第２実施例としてのリア型プロジェクタの概略構成を示す斜視図である。
【図４】第３実施例としてのリア型プロジェクタの概略構成を示す斜視図である。
【図５】第４実施例としてのリア型プロジェクタの概略構成を示す斜視図である。
【図６】第１の反射ミラーＭＲ１ａの断面構造を拡大して示す概略側面図である。
【符号の説明】
１０Ｃ…プロジェクタ
１０Ｄ…プロジェクタ
１０Ｅ…プロジェクタ
１０Ｆ…プロジェクタ
ＰＪ…投写部
ＭＲ１，ＭＲ２，ＭＲ３…反射ミラー
ＰＲ１，ＰＲ２…偏光面回転板
ＳＣＲ…スクリーン
４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…ライトバルブ
５００…クロスダイクロイックプリズム
５００Ｒ，５００Ｇ，５００Ｂ…入射側面
５００Ｏ…射出側面
５１０Ｒ，５１０Ｂ…ダイクロイック面
ＭＲ１ａ，ＭＲ２ａ…反射ミラー
ＰＲ２ａ…偏光面回転板
ＰＦ…樹脂フィルム
ＭＦ…金属膜
ＯＦ…保護膜
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像を投写するプロジェクタ（投写型表示装置）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大型画面を有する表示装置として、スクリーン上に画像を拡大投写するプロジェクタが多く利用されている。プロジェクタには、投写光を反射型のスクリーン上に投写するフロント型プロジェクタと、投写光を透過型のスクリーン上に投写するリア型プロジェクタとが知られている。リア型プロジェクタとしては、例えば、特開平１０−３０７３３２号公報に記載の例があげられる。
【０００３】
リア型プロジェクタは、画像を投写する投写器から射出された投写光を一つまたは複数の反射ミラーで反射してスクリーン上に投写する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
プロジェクタで表示される画像はより明るく画質が良いことが好ましい。このため、リア型プロジェクタに備えられる反射ミラーは、反射する投写光に対する反射率を高くして、光損失を低減することが望まれている。
【０００５】
また、特開平１０−３０７３３２号公報に開示されているように、投写器をスクリーンに対して略平行な方向に配置すれば、装置の奥行きが短い薄型のリア型プロジェクタを構成できることが知られている。しかし、その場合には、少なくとも２枚のミラーがねじれの位置に配置されるため、投写光の偏光状態を一方の反射ミラーの反射特性に合わせると、他方の反射ミラーでは反射特性との整合性が低下し、光損失を生じる場合がある。
【０００６】
さらに、投写器の色光合成光学系としてクロスダイクロイックプリズムを用い、クロスダイクロイックプリズムにて反射する色光の偏光方向をｓ偏光、透過する色光の偏光方向をｐ偏光とすることで、クロスダイクロイックプリズムにおける色光合成効率を高める構成が知られている（例えば、特公平６−８９８５号公報）。しかし、その場合には、投写光を構成する３色光の偏光方向が揃っていないため、反射ミラーの反射特性との兼ね合いで、投写光の色バランスの悪化を招く場合がある。
【０００７】
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、プロジェクタに備えられる反射ミラーの光学特性を考慮して、反射ミラーに入射する投写光の偏光方向を設定することにより、投写光の光利用効率を向上させ、明るい投写画像を実現できる技術を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第１のプロジェクタは、
スクリーンと、
複数の色光で再現される画像を表す投写光を射出する投写部と、
前記投写部から射出された投写光を前記スクリーンの方向に向ける光路変更部と、を備え、
前記光路変更部は、前記投写部から射出された投写光を順次反射する複数の反射ミラーを有しており、
前記複数の反射ミラーのうちの特定の反射ミラーにおける入射面は、前記投写光の光路に沿って、前記特定の反射ミラーの直前に配置された反射ミラーの入射面に対して垂直な配置関係にあり、
前記光路変更部は、前記投写光に含まれる前記複数の色光のうち少なくとも１つの色光が、それぞれの反射ミラーに入射する際に、それぞれの反射ミラーの入射面に対して垂直な偏光方向を有するｓ偏光光となるように構成されており、かつ、少なくとも、前記直前に配置された反射ミラーから射出され、前記特定の反射ミラーに入射する投写光の偏光方向を９０度回転させる第１の偏光面回転素子を備えることを特徴とする。
【０００９】
一般に、反射ミラーの入射面に垂直な偏光方向を有するｓ偏光光は反射率が高く、入射面に平行な偏光方向を有するｐ偏光光は反射率が低い。ここで、「反射ミラーの入射面」とは、反射ミラーの反射面の法線と入射光線の光軸とによって決定される平面を意味している。
【００１０】
本発明のプロジェクタは、投写光に含まれる複数の色光のうち少なくとも１つの色光が、複数の反射ミラーに順次入射する際に、それぞれの反射ミラーの入射面に対して垂直な偏光方向を有するｓ偏光光となるように構成されているので、少なくとも１つの色光の損失を低減することができる。これにより、スクリーン上に投写する投写光の利用効率を向上させ、明るい投写画像を実現することが可能となる。
【００１１】
ここで、前記光路変更部は、少なくとも、前記直前に配置された反射ミラーから射出され、前記特定の反射ミラーに入射する投写光の偏光方向を９０度回転させる第１の偏光面回転素子を備えることが好ましい。
【００１２】
直前に配置された反射ミラーに対してｓ偏光である光は、直前の反射ミラーの入射面に対して垂直な入射面を有する特定の反射ミラーに対してはｐ偏光の光となる。しかしながら、上記構成によれば、複数の反射ミラーのうち、直前の反射ミラーの入射面に対して垂直な入射面を有する特定の反射ミラーにおいて、そこに入射する投写光に含まれる少なくとも１つの色光をｐ偏光光からｓ偏光光に変換することができる。
【００１３】
さらに、前記投写部と前記光路変更部との間に、前記光路変更部に入射する投写光の偏光方向を９０度回転させる第２の偏光面回転素子を設けるようにしても良い。
【００１４】
このような構成は、投写部から射出された直後の投写光の偏光方向が、光路変更部の最初の反射ミラーの入射面に対してｐ偏光光であるような場合に便利である。あるいは、一部の色光のみが光路変更部の反射ミラーの入射面に対して垂直な偏光方向を有するｓ偏光光となるように構成する場合、投写部から射出された直後の当該一部の色光の偏光方向が光路変更部の最初の反射ミラーの入射面に対してｐ偏光光であるような場合にも便利である。
【００１５】
さらに、このとき、第２の偏光面回転素子は、前記投写光を構成する特定の色光の偏光方向だけを９０度回転させるように構成されていても良い。
【００１６】
ｐ偏光である色光とｓ偏光である色光を合成する様式の色光合成光学系を投写部に備えたプロジェクタに対して、このような第２の偏光面回転素子を用いれば、投写部から射出され光路変更部に入射する投写光の偏光方向を全ての色光間で略一種類に揃えることができる。そのため、光路変更部の反射ミラーに入射する全ての色光の偏光方向を入射面に対して垂直な偏光方向を有するｓ偏光光に設定でき、投写光の利用効率を上げて、明るい投写画像を実現することができる。
【００１７】
一方、一部の色光のみが光路変更部の反射ミラーの入射面に対して垂直な偏光方向を有するｓ偏光光となるように構成する場合、前記それぞれの反射ミラーに対してｓ偏光光となる色光は、青色光であることが好ましい。
【００１８】
こうすれば、投写光に含まれる複数の色光のうち、青色光の損失を低減することができる。これにより、投写光に含まれる複数の色光のうち青色光の強度が比較的小さい場合、例えば、投写部に含まれる光源にメタルハライドランプが用いられている場合に、他の色光とのバランスを調整することができる。
【００１９】
また、一部の色光のみが光路変更部の反射ミラーの入射面に対して垂直な偏光方向を有するｓ偏光光となるように構成する場合において、投写光に含まれる複数の色光のうち赤色光の強度が比較的小さい場合、例えば、投写部に含まれる光源に高圧水銀ランプが用いられている場合には、それぞれの反射ミラーに対してｓ偏光光となる色光は、赤色光であることが好ましい。
【００２０】
こうすれば、投写光に含まれる複数の色光のうち、赤色光の損失を低減することができ、他の色光とのバランスを調整することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を以下の各実施例に基づき説明する。なお、以下の各実施例では、特に説明のない限り同一の構成を示すものには、同じ符号を付している。また、ｘ、ｙ、ｚは、互いに直交する３軸を示している。
【００２６】
Ａ．第１実施例：
図１は、第１実施例としてのリア型プロジェクタ（背面投写型表示装置）の概略構成を示す斜視図である。このプロジェクタ１０Ｃは、透過型のスクリーンＳＣＲと、画像を投写する投写部ＰＪと、２つの反射ミラーＭＲ１，ＭＲ２とを備えている。また、投写部ＰＪと第１の反射ミラーＭＲ１との間に第１の偏光面回転板ＰＲ１を備え、第１の反射ミラーと第２の反射ミラーとの間に第２の偏光面回転板ＰＲ２を備えている。ここで、投写部ＰＪをスクリーンＳＣＲに対して略平行な方向に配置するため、２つの反射ミラーＭＲ１，ＭＲ２は、それぞれの入射面が互いに垂直となるように配置されている。
【００２７】
ここで、第１の偏光面回転板ＰＲ１が本発明の第２の偏光面回転素子に相当し、第２の偏光面回転板ＰＲ２が本発明の第１の偏光面回転素子に相当する。また、２つの反射ミラーＭＲ１，ＭＲ２および偏光面回転板ＰＲ２の部分が、本発明の光路変更部に相当する。なお、第２の反射ミラーＭＲ２がメイン反射ミラーに相当する。
【００２８】
投写部ＰＪから射出された投写光は、第１の偏光面回転板ＰＲ１を透過した後、第１の反射ミラーＭＲ１で反射されて第２の偏光面回転板ＰＲ２を透過し、さらに、第２の反射ミラーＭＲ２で反射されてスクリーンＳＣＲに入射する。これにより、スクリーンＳＣＲ上に画像が形成される。
【００２９】
投写部ＰＪから射出される投写光は、第１の反射ミラーＭＲ１の入射面に対して平行な偏光方向を有する光（ｐ偏光光）に設定されている。なお、「反射ミラーの入射面」とは、反射面の法線と入射光線の光軸とで決定される平面を意味している。
【００３０】
第１の偏光面回転板ＰＲ１は、入射した投写光の偏光方向を９０度回転させて第１の反射ミラーＭＲ１の入射面に対して垂直な偏光方向を有する光（ｓ偏光光）に変換する。第１の偏光面回転板ＰＲ１は、例えば、λ／２位相差板により構成される。
【００３１】
第１および第２の反射ミラーＭＲ１，ＭＲ２には、例えば、ガラス板を金属膜あるいは誘電体多層膜でコーティングすることにより作製されたものが利用される。
【００３２】
ここで、一般に、反射ミラーの反射率は偏光依存性を有している。具体的には、入射面に対して垂直な偏光方向を有するｓ偏光光は反射率が比較的高く、入射面に対して平行な偏光方向を有するｐ偏光光は反射率が比較的低い。
【００３３】
したがって、第１の偏光面回転板ＰＲ１を第１の反射ミラーＭＲ１の入射側に配置することにより、第１の反射ミラーＭＲ１に入射する投写光は、第１の反射ミラーＭＲ１の入射面に対してｓ偏光光となるように設定される。このため、非偏光の投写光やｐ偏光の投写光の場合に比べて投写光の反射率を高くすることができるので、第１の反射ミラーＭＲ１における損失を低減して、明るい投写画像をスクリーン上に投写することができる。
【００３４】
また、第１および第２の反射ミラーＭＲ１，ＭＲ２は、それぞれの入射面が互いに垂直となるように配置されているので、第１の反射ミラーＭＲ１に対してｓ偏光であった投写光は、第２の反射ミラーＭＲ２に対してはｐ偏光の投写光となる。そこで、第１の反射ミラーＭＲ１と第２の反射ミラーＭＲ２との間に第１の偏光面回転板ＰＲ１と同じ機能を有する第２の偏光面回転板ＰＲ２を配置して、入射する投写光の偏光方向を９０度回転させている。これにより、第２の反射ミラーＭＲ２に入射する投写光も、その入射面に対して垂直な偏光方向を有するｓ偏光光に設定されるので、投写光の反射率を高くすることができる。これにより、第２の反射ミラーＭＲ２における損失を低減して、明るい投写画像をスクリーン上に投写することができる。
【００３５】
以上説明したように、第１および第２の反射ミラーＭＲ１，ＭＲ２に入射する投写光は、それぞれの入射面に対して垂直な偏光方向を有するｓ偏光光に設定されるので、投写光の反射率を高くすることができる。これにより、反射ミラーにおける損失を低減して、明るい投写画像をスクリーン上に投写することができる。
【００３６】
なお、投写部ＰＪから射出される投写光が、第１の反射ミラーＭＲ１に対してｓ偏光光に設定されている場合には、偏光面回転板ＰＲ１は省略可能である。
【００３７】
図２は、投写部ＰＪから射出される投写光について示す説明図である。投写部ＰＪは、図２の斜視図に示すように、色光合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム５００、および３つのライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを備えている。また、３つのライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを照明するための照明光学系および照明光を３つの色光に分離する色光分離光学系、並びに、クロスダイクロイックプリズム５００から射出される光を投写する投写レンズを備えている。ただし、照明光学系と色光分離光学系と投写レンズとは、説明を容易にするため省略されている。
【００３８】
３つのライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、それぞれに入射した赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）、青色光（Ｂ光）の３つの色光を対応する色信号（画像情報）に応じて変調し、変調光を透過光として射出する。このような透過型のライトバルブとしては、透過型の液晶パネルが用いられる。
【００３９】
３つのライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂから射出された３つの色光は、それぞれに対応するクロスダイクロイックプリズム５００の入射側面５００Ｒ，５００Ｇ，５００Ｂに入射する。
【００４０】
クロスダイクロイックプリズム５００は、略Ｘ字状に設けられた２つのダイクロイック面５１０Ｒ，５１０Ｂを有している。第１のダイクロイック面５１０Ｒは、Ｒ光を反射し、Ｂ光およびＧ光を透過する。第２のダイクロイック面５１０Ｂは、Ｂ光を反射し、Ｒ光およびＧ光を透過する。図２（Ａ）に示すように、入射側面５００Ｒから入射したＲ光は、第１のダイクロイック面５１０Ｒで反射して、射出側面５００Ｏから射出される。図２（Ｂ）に示すように、入射側面５００Ｇから入射したＧ光は、第１および第２のダイクロイック面５１０Ｒ，５０１Ｂを透過して、射出側面５００Ｏから射出される。図２（Ｃ）に示すように、入射側面５００Ｂから入射したＢ光は、第２のダイクロイック面５１０Ｂで反射して、射出側面５００Ｏから射出される。従って、各色用のライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂにおいて変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム５００で合成される。合成された光は、図示しない投写光学系によって投写光として、第１の反射ミラーＭＲ１の方向に射出され、スクリーンＳＣＲ上にはカラー画像が表示される。
【００４１】
ライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに用いられる液晶パネルは、特定の偏光方向を有する直線偏光の変調光を射出する。従って、各ライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂから射出される色光を、第１の反射ミラーＭＲ１に対するｐ偏光光に設定すれれば、偏光面回転板ＰＲ１で偏光方向が９０度回転され、結局、第１の反射ミラーＭＲ１に対してはｓ偏光となって入射するので、図１に示す構成のプロジェクタ１０Ｃを実現できる。具体的には、ライトバルブ４００Ｒ、４００Ｇ、４００Ｂとして、第１および第２のダイクロイック面５１０Ｒ，５１０Ｂの入射面に対してｓ偏光の光を射出するタイプの液晶パネルが用いられる。なお、各ライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂから射出される色光を、第１の反射ミラーＭＲ１に対するｓ偏光光に設定すれば、上述したように、第１の偏光面回転板ＰＲ１を省略することができる。具体的には、ライトバルブ４００Ｒ、４００Ｇ、４００Ｂとして、第１および第２のダイクロイック面５１０Ｒ，５１０Ｂの入射面に対してｐ偏光の光を射出するタイプの液晶パネルが用いられる。
【００４２】
ところで、図２（Ａ）に示すように、Ｒ光は、第１のダイクロイック面５１０Ｒにおける反射率を高めるために、第１のダイクロイック面５１０Ｒの入射面に対してｓ偏光光となるように設定される場合がある。また、図２（Ｃ）に示すように、Ｂ光も、第２のダイクロイック面５１０Ｂにおける反射率を高めるために、第２のダイクロイック面５１０Ｂの入射面に対してｓ偏光光となるように設定される場合がある。一方、図２（Ｂ）に示すように、Ｇ光は、第１および第２のダイクロイック面５１０Ｒ，５１０Ｂにおける透過率を高めるために、第１および第２のダイクロイック面５１０Ｒ，５１０Ｂの入射面に対してｐ偏光光となるように設定される場合がある。
【００４３】
以上のように設定された場合、投写部ＰＪから射出される投写光は、含まれる色光によって偏光方向が異なることになる。
【００４４】
第１および第２のダイクロイック面５１０Ｒ、５１０Ｂの入射面と、第１の反射ミラーＭＲ１の入射面とは、互いに垂直であるので、第１および第２のダイクロイック面５１０Ｒ、５１０Ｂに対してｓ偏光である光は反射ミラーＭＲ１に対してｐ偏光光となり、ｐ偏光である光は反射ミラーＭＲ１に対してｓ偏光光となる。従って、投写部ＰＪから射出されるＲ光およびＢ光は第１の反射ミラーＭＲ１に対してｐ偏光光となるが、Ｇ光はｓ偏光光となる。
【００４５】
第１の偏光面回転板ＰＲ１は、上述したように、入射する光の偏光方向を９０度回転させる機能を有し、λ／２位相差板により構成することができる。λ／２位相差板は特定の波長或いは波長域の光に対してλ／２の位相変化を与える素子であり、位相変化を与える波長域によって、対象となる色光は変化する。例えば、特定の色光の偏光方向を９０度回転させる狭帯域のλ／２位相差板や、白色光の偏光方向を９０度回転させる広帯域のλ／２位相差板などがある。したがって、Ｇ光のみに対応した狭帯域のλ／２位相差板を偏光面回転板ＰＲ１として使用すれば、クロスダイクロイックプリズム５００から射出された色光を全て同じ偏光方向を有するｓ偏光光に揃えられるため、反射ミラーＭＲ１における反射率を高めることができる。
【００４６】
一方、白色光の偏光方向を９０度回転させる広帯域のλ／２位相差板を偏光面回転板ＰＲ１として使用すれば、投写光に含まれる色光のうち、Ｒ光およびＢ光は反射ミラーＭＲ１に対してｓ偏光光に変換され、Ｇ光はｐ偏光光に変換される。従って、図２に示すように、投写光に含まれるＲ，Ｇ，Ｂの３つの色光によって偏光方向が異なる場合、Ｒ，Ｇ，Ｂの全ての色光の第１の反射ミラーＭＲ１における反射率を高めることはできない。しかしながら、投写光が偏光方向の異なる複数の色光を含む場合には、以下のような効果を得ることができる。すなわち、投写部ＰＪの図示しない照明光学系に含まれる光源には、メタルハライドランプや高圧水銀ランプが用いられる。これらのランプでは、例えば、メタルハライドランプはＢ光の強度が相対的に弱く、高圧水銀ランプはＲ光の強度が相対的に弱いという特徴を有している。従って、本実施例において光源としてメタルハライドランプや高圧水銀ランプが用いられている場合、Ｇ光に比べて、Ｂ光やＲ光の第１の反射ミラーＭＲ１における損失を低減することにより、色バランスに優れた画像を表示することができる。
【００４７】
なお、図２を用いた上述の説明は、投写部ＰＪから射出される投写光について、第１の偏光面回転板ＰＲ１と第１の反射ミラーＭＲ１に着目して説明しているが、第２の偏光面回転板ＰＲ２と第２の反射ミラーＭＲ２に関しても同様である。
【００４８】
以上の説明からわかるように、図１に示した投写光の偏光方向は、投写光に含まれる複数の色光に共通する偏光方向、または、損失を低減したい少なくとも１つの色光の偏光方向を示している。また、以下の各実施例において示す投写光の偏光方向も、投写光に含まれる複数の色光に共通する偏光方向、または、損失を低減したい少なくとも１つの色光の偏光方向を示している。
【００４９】
なお、図２に示した投写部ＰＪの例では、Ｒ光およびＢ光が第１の反射ミラーＭＲ１に対してｓ偏光光となる場合を例に説明しているが、これに限定されるものではない。Ｒ光が弱い場合には、少なくともＲ光が第１の反射ミラーＭＲ１に対してｓ偏光光となる構成も適用可能である。また、Ｇ光が弱い場合には、少なくともＧ光が第１の反射ミラーＭＲ１に対してｓ偏光光となる構成も適用可能である。また、Ｂ光が弱い場合には、少なくともＢ光が第１の反射ミラーＭＲ１に対してｓ偏光光となる構成も適用可能である。例えば、光源としてメタルハライドランプが用いられている場合には、少なくともＢ光が第１の反射ミラーＭＲ１に対してｓ偏光光となるようにすればよい。また、高圧水銀ランプが用いられている場合には、少なくともＲ光が第１の反射ミラーＭＲ１に対してｓ偏光光となるようにすればよい。なお、これらの変形は、クロスダイクロイックプリズム５００の構成や、３つのライトバルブ４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの配置や使用する液晶パネルの種類等を工夫することにより実現可能である。
【００５０】
Ｂ．第２実施例：
図３は、第２実施例としてのリア型プロジェクタの概略構成を示す斜視図である。このプロジェクタ１０Ｄは、３つの反射ミラーＭＲ１，ＭＲ２，ＭＲ３により投写部ＰＪから射出される投写光を順次反射して、スクリーンＳＣＲに投写する構成を有している。
【００５１】
第１の偏光面回転板ＰＲ１が本発明の第２の偏光面回転素子に相当し、第２の偏光面回転板ＰＲ２が本発明の第１の偏光面回転素子に相当する。また、３つの反射ミラーＭＲ１，ＭＲ２，ＭＲ３および偏光面回転板ＰＲ２の部分が、本発明の光路変更部に相当する。なお、反射ミラーＭＲ３がメイン反射ミラーに相当する。
【００５２】
投写部ＰＪから射出された投写光は、第１の偏光面回転板ＰＲ１を透過した後、第１の反射ミラーで反射され、第２の偏光面回転板ＰＲ２を透過した後、さらに、第２および第３の反射ミラーＭＲ２，ＭＲ３で順次反射されてスクリーンＳＣＲに入射する。これにより、スクリーンＳＣＲ上に画像が形成される。
【００５３】
投写部ＰＪから射出される投写光はｐ偏光に設定されているので、投写光は第１の偏光面回転板ＰＲ１により、第1の反射ミラーＭＲ１に対してｓ偏光の光となるように変換される。
【００５４】
第２の反射ミラーＭＲ２は、第１の反射ミラーＭＲ１の入射面と第２の反射ミラーＭＲ２の入射面とが互いに垂直となるように配置されている。このように配置された場合、第１実施例で説明したように、第１の反射ミラーＭＲ１に対してｓ偏光であった投写光は、第２の反射ミラーＭＲ２に対してはｐ偏光の投写光となる。そこで、第１の反射ミラーＭＲ１と第２の反射ミラーＭＲ２との間に偏光面回転板ＰＲ２を配置して、入射する投写光の偏光方向を９０度回転させている。これにより、第２の反射ミラーＭＲ２に入射する投写光も、その入射面に対して垂直な偏光方向を有するｓ偏光光となる。
【００５５】
第３の反射ミラーＭＲ３は、第２の反射ミラーＭＲ２の入射面と第３の反射ミラーＭＲ３の入射面とが同一平面となるように配置されている。このように配置された場合、第３の反射ミラーＭＲ３に入射する投写光の偏光方向は、第２の反射ミラーＭＲ２で反射された投写光の偏光方向と同じとなる。これにより、第３の反射ミラーＭＲ３に入射する投写光も、その入射面に対して垂直な偏光方向を有するｓ偏光光に設定される。従って、第２の反射ミラーＭＲ２と第３の反射ミラーＭＲ３との間に偏光面回転板を配置する必要はない。
【００５６】
以上のように、本実施例のプロジェクタ１０Ｄは、第１ないし第３の反射ミラーＭＲ１，ＭＲ２，ＭＲ３に入射する投写光を、それぞれの入射面に対して垂直な偏光方向を有するｓ偏光光に設定しているので、投写光の反射率を高くすることができる。これにより、反射ミラーにおける損失を低減して、明るい投写画像をスクリーン上に投写することができる。
【００５７】
なお、本実施例では、第１および第２の反射ミラーＭＲ１，ＭＲ２を互いの入射面が垂直となるように配置し、第２および第３の反射ミラーＭＲ２，ＭＲ３を互いの入射面が同一平面となるように配置した場合を例に説明したが、第１および第２の反射ミラーＭＲ１，ＭＲ２を互いの入射面が同一平面となるように配置し、第２および第３の反射ミラーＭＲ２，ＭＲ３を互いの入射面が垂直となるように配置するようにしても同様である。ただし、後者の場合には、第１および第２の反射ミラーＭＲ１，ＭＲ２の間ではなく、第２および第３の反射ミラーＭＲ２，ＭＲ３の間に、偏光面回転板を配置することが好ましい。
【００５８】
また、本実施例では、第２および第３の反射ミラーＭＲ２，ＭＲ３を互いの入射面が同一平面となるように配置した場合を例に説明しているが、第２および第３の反射ミラーＭＲ２，ＭＲ３も互いの入射面が垂直な平面となるように配置するようにしてもよい。ただし、このような場合には、第２および第３の反射ミラーＭＲ２，ＭＲ３の間にも偏光面回転板を配置することが好ましい。
【００５９】
さらに、本実施例では、３つの反射ミラーを備える場合を例に説明しているが、４つ以上の複数の反射ミラーを備える場合も同様である。すなわち、複数の反射ミラーのそれぞれに入射する投写光が、それぞれの入射面に対してｓ偏光光となるように設定されることが好ましい。この場合、投写部から射出される投写光が最初の反射ミラーに対してｐ偏光光であるならば、最初の反射ミラーの前に偏光面回転板を配置すればよい。また、順次反射される２つの反射ミラーにおいて、互いの入射面が垂直である場合には、それらの反射ミラーの間に偏光面回転板を配置すればよい。
【００６０】
Ｃ．第３実施例：
図４は、第３実施例としてのリア型プロジェクタの構成を示す斜視図である。このプロジェクタ１０Ｅは、透過型のスクリーンＳＣＲと、画像を投写する投写部ＰＪと、反射ミラーＭＲ１ａとを備えている。また、投写部ＰＪと反射ミラーＭＲ１との間に偏光面回転板ＰＲ１を備えている。反射ミラーＭＲ１ａが本発明のメイン反射ミラーに相当し、偏光面回転板ＰＲ１が偏光面回転素子に相当する。また、反射ミラーＭＲ１ａの部分が本発明の光路変更部に相当する。
【００６１】
投写部ＰＪから射出された投写光は、偏光面回転板ＰＲ１を透過した後、反射ミラーＭＲ１ａで反射されてスクリーンＳＣＲに入射する。これにより、スクリーンＳＣＲ上に画像が形成される。
【００６２】
このプロジェクタ１０Ｅは、反射ミラーＭＲ１ａがフィルム状ミラーで構成されている点に特徴を有している。
【００６３】
フィルム状ミラーは、樹脂材料を延伸することによってされた形成された樹脂フィルム上に銀やアルミニウムなどの金属膜をコーティングすることにより作製されたミラーであり、ガラス板を利用した反射ミラー等に比べて軽量化が可能である。ただし、金属膜の酸化を防止するために、金属膜は樹脂フィルムによってサンドイッチ状に挟持された構造を採用している場合が一般的であり、そのため、大部分のフィルム状ミラーは反射面の表面に透明媒体が形成されている裏面ミラーとなっている。そのような構造の裏面ミラーに偏光が入射した場合には、透明媒体中を光は通過するため、透明媒体が光学的に均質でない場合には、通過する光の偏光状態に変化を生じ、投写画像に着色や色むらを発生させる原因となる。延伸プロセスを経て製造された樹脂フィルムは、延伸によって光学的異方性を発現するため、この種のフィルムを用いたフィルム状ミラーで偏光を扱う場合には、フィルムの光学的異方性と偏光状態との関係を適切に設定しておく必要がある。
【００６４】
以上の点を考慮して、反射ミラーＭＲ１ａは、樹脂フィルムの延伸方向（図中矢印破線で示す）が入射面に対して垂直な方向となるように配置されており、入射面に対して直交するｓ偏光光或いは平行なｐ偏光光が投写光として入射する。その結果、反射された投写光による画像に色むらや着色等が発生することを抑制することができる。これにより、色むらのない高品位な投写画像をスクリーン上に投写することができる。
【００６５】
なお、色むら等の抑制にのみ着目すれば、反射ミラーＭＲ１ａに入射する投写光をｓ偏光光とする必要はない。しかし、反射ミラーＭＲ１ａにおける反射率を考慮すれば、反射ミラーＭＲ１ａに入射する投写光をｓ偏光光とするほうが好ましい。
【００６６】
なお、本実施例は、メイン反射ミラーのみを備えるプロジェクタの反射ミラーをフィルム状ミラーで構成した場合を例に説明しているが、第１および第２の実施例のように複数の反射ミラーを備えるプロジェクタにおいても、同様に、メイン反射ミラーをフィルム状ミラーで構成した反射ミラーとすることも可能である。
【００６７】
Ｄ．第４実施例：
図５は、第４実施例としてのリア型プロジェクタの構成を示す斜視図である。このプロジェクタ１０Ｆは、第１実施例のプロジェクタ１０Ｃ（図１）における第１および第２の反射ミラーＭＲ１，ＭＲ２をフィルム状ミラーで構成した例を示している。本実施例のプロジェク１０Ｆは、２つの反射ミラーＭＲ１ａ，ＭＲ２ａがフィルム状ミラーで構成されているので、第３実施例のようにメイン反射ミラーのみをフィルム状ミラーで構成した場合に比べて、さらに、装置の軽量化を図ることができる。
【００６８】
また、２つの反射ミラーＭＲ１ａ，ＭＲ２ａは、それぞれの樹脂板の延伸方向が入射面に対して垂直な方向となるように配置されている。従って、それぞれにおいて反射された投写光による画像に色むらや着色等が発生することを抑制することができる。
【００６９】
なお、本実施例では、第１および第２の反射ミラーＭＲ１ａ，ＭＲ２ａの間に、偏光面回転板ＰＲ２ａが配置されている。これは、以下の理由による。図６は、第１の反射ミラーＭＲ１ａの断面構造を拡大して示す概略側面図である。第１の反射ミラーＭＲ１ａに入射する直線偏光の投写光は、樹脂フィルムＰＦを透過して金属膜ＭＦで反射され、再び樹脂フィルムＰＦを透過して射出される。このとき、射出される投写光の一部は、樹脂フィルムＰＦの光学的異方性に対応して偏光状態を変化させ、通常、僅かに楕円偏光光となって射出される。
【００７０】
色むら等の抑制にのみ着目すれば、第２の反射ミラーＭＲ２ａに入射する投写光は楕円偏光光であってもよい。しかし、第２の反射ミラーＭＲ２ａにおける反射率を考慮すれば、反射ミラーＭＲ２ａに入射する投写光をｓ偏光光とするほうが好ましい。そこで、本実施例では、第１および第２の反射ミラーＭＲ１ａ，ＭＲ２ａの間に偏光面回転板ＰＲ２ａを配置し、第１の反射ミラーＭＲ１ａによって部分的に楕円偏光化した投写光を再びｓ偏光光に戻して、第２の反射ミラーＭＲ２ａに入射している。なお、楕円偏光光を直線偏光光（ｓ偏光光）に変換する偏光面回転板ＰＲ２ａとしては、例えば、λ／４位相差板が利用される。
【００７１】
なお、本実施例では、２つの反射ミラーの入射面が互いに垂直となるように配置されている場合を例に説明しているが、互いの入射面が平行となるように配置されているプロジェクタにおいても同様である。また、本実施例では、２つの反射ミラーを備えるプロジェクタを例に説明したが、３つ以上の複数の反射ミラーを備えるプロジェクタにおいても同様である。このとき、必ずしも、複数の反射ミラーの全てをフィルム状ミラーで構成する必要はない。複数の反射ミラーのうち、メイン反射ミラーを含む一部の反射ミラーをフィルム状ミラーで構成するようにしてもよい。
【００７２】
Ｅ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や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。
【００７３】
例えば、本実施例では、投写部ＰＪと偏光面回転板ＰＲ１と反射ミラーＭＲ１あるいはＭＲ１ａが分離されていたが、これらは投写部ＰＪの内部に配置するようにしても良い。例えば、偏光面回転板ＰＲ１を投写部ＰＪを構成する投写レンズの直前に配置し、反射ミラーＭＲ１あるいはＭＲ１ａを当該投写レンズの内部に配置するようにしても良い。また、本実施例では、図２に示すように透過型液晶パネルで構成された３つのライトバルブと、クロスダイクロイックプリズムとを備えた投写部を例に説明しているが、クロスダイクロイックプリズムではなく、クロスダイクロイックミラーを備える投写部であってもよい。また、このようなクロスダイクロイックプリズムやクロスダイクロイックプリズムを備えない投写部でもよい。また、反射型液晶パネルをライトバルブとして備えた投写部でもよい。さらに、本発明の構成は、リア投写型プロジェクタに限定されず、基本的にはフロント投写型プロジェクタに対しても適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例としてのリア型プロジェクタの概略構成を示す斜視図である。
【図２】投写部ＰＪから射出される投写光について示す説明図である。
【図３】第２実施例としてのリア型プロジェクタの概略構成を示す斜視図である。
【図４】第３実施例としてのリア型プロジェクタの概略構成を示す斜視図である。
【図５】第４実施例としてのリア型プロジェクタの概略構成を示す斜視図である。
【図６】第１の反射ミラーＭＲ１ａの断面構造を拡大して示す概略側面図である。
【符号の説明】
１０Ｃ…プロジェクタ
１０Ｄ…プロジェクタ
１０Ｅ…プロジェクタ
１０Ｆ…プロジェクタ
ＰＪ…投写部
ＭＲ１，ＭＲ２，ＭＲ３…反射ミラー
ＰＲ１，ＰＲ２…偏光面回転板
ＳＣＲ…スクリーン
４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…ライトバルブ
５００…クロスダイクロイックプリズム
５００Ｒ，５００Ｇ，５００Ｂ…入射側面
５００Ｏ…射出側面
５１０Ｒ，５１０Ｂ…ダイクロイック面
ＭＲ１ａ，ＭＲ２ａ…反射ミラー
ＰＲ２ａ…偏光面回転板
ＰＦ…樹脂フィルム
ＭＦ…金属膜
ＯＦ…保護膜
Claims (5)
- 画像を投写するプロジェクタであって、
スクリーンと、
複数の色光で再現される画像を表す投写光を射出する投写部と、
前記投写部から射出された投写光を前記スクリーンの方向に向ける光路変更部と、を備え、
前記光路変更部は、前記投写部から射出された投写光を順次反射する複数の反射ミラーを有しており、
前記複数の反射ミラーのうちの特定の反射ミラーにおける入射面は、前記投写光の光路に沿って、前記特定の反射ミラーの直前に配置された反射ミラーの入射面に対して垂直な配置関係にあり、
前記光路変更部は、前記投写光に含まれる前記複数の色光のうち少なくとも１つの色光が、それぞれの反射ミラーに入射する際に、それぞれの反射ミラーの入射面に対して垂直な偏光方向を有するｓ偏光光となるように構成されており、かつ、少なくとも、前記直前に配置された反射ミラーから射出され、前記特定の反射ミラーに入射する投写光の偏光方向を９０度回転させる第１の偏光面回転素子を備える、プロジェクタ。 - 請求項１記載のプロジェクタであって、
前記投写部と前記光路変更部との間に、前記光路変更部に入射する投写光の偏光方向を９０度回転させる第２の偏光面回転素子を設けた、プロジェクタ。 - 請求項２記載のプロジェクタであって、
前記第２の偏光面回転素子は、前記投写光を構成する特定の色光の偏光方向だけを９０度回転させるプロジェクタ。 - 請求項１記載のプロジェクタであって、
前記それぞれの反射ミラーに対してｓ偏光光となる色光は、青色光である、プロジェクタ。 - 請求項１記載のプロジェクタであって、
前記それぞれの反射ミラーに対してｓ偏光光となる色光は、赤色光である、プロジェクタ。
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