プロジェクタ
【課題】光源からの光束を第１レンズアレイに無駄なく取り込むことができる照明系を備
えるプロジェクタを提供すること。
【解決手段】光源装置１０がＸ方向とＹ方向とで集光状態の差を有する。これにより、光
源装置１０から射出される光束の断面形状を調整でき、発光管１１からリフレクタ１２を
経て第１レンズアレイ２３に向かう光束がＸ方向において部分的に第１レンズアレイ２３
外にはみ出して遮光され光量ロスが発生することを防止できる。さらに、第１レンズアレ
イ２３を構成する複数の要素レンズ２３ａが、光源装置１０の集光状態の差を相殺する傾
向となるようにがＸ方向とＹ方向とでパワーの差を有するので、第１及び第２レンズアレ
イ２３，２４から射出された光束が、適切な収束状態又は発散状態で重畳レンズ２５等に
入射することになる。
えるプロジェクタを提供すること。
【解決手段】光源装置１０がＸ方向とＹ方向とで集光状態の差を有する。これにより、光
源装置１０から射出される光束の断面形状を調整でき、発光管１１からリフレクタ１２を
経て第１レンズアレイ２３に向かう光束がＸ方向において部分的に第１レンズアレイ２３
外にはみ出して遮光され光量ロスが発生することを防止できる。さらに、第１レンズアレ
イ２３を構成する複数の要素レンズ２３ａが、光源装置１０の集光状態の差を相殺する傾
向となるようにがＸ方向とＹ方向とでパワーの差を有するので、第１及び第２レンズアレ
イ２３，２４から射出された光束が、適切な収束状態又は発散状態で重畳レンズ２５等に
入射することになる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネル等の光変調装置によって形成した画像をスクリーン上に投射する
プロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタとして、例えば、光源部から射出された白色光を反射するリフレクタと、
光源部やリフレクタからの光束を均一化する第１及び第２レンズアレイと、両レンズアレ
イを経た光束の偏光方向を揃える偏光変換素子と、両レンズアレイを経た光束を重畳させ
るための重畳レンズとを備えるものが存在する（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１６４８３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記のようなプロジェクタでは、第１レンズアレイの縦横の長さが異なってお
り、例えばこのような長さの差が大きくなった場合、光源部からリフレクタを介して射出
された円形断面の白色光が、特定方向において部分的に第１レンズアレイ外にはみ出して
遮光される傾向を生じる。ここで、光源部からの白色光の光束断面を相対的に小さくして
第１レンズアレイ中に完全に収めることも考えられるが、この場合、上記特定方向に垂直
な方向に関して第１レンズアレイが有効に活用されず、照明光の均一性が劣化する可能性
がある。
【０００４】
そこで、本発明は、光源からの光束を第１レンズアレイに無駄なく取り込むことができ
る照明系を備えるプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクタは、（ａ）発光管と、当該発光管
からの光束を前方に反射する反射鏡とを有する光源と、（ｂ）光源から射出された光束を
複数の要素レンズによって複数の部分光束に分割する第１レンズアレイと、（ｃ）第１レ
ンズアレイから射出された複数の分割光束の状態を複数の要素レンズによって個別に調整
する第２レンズアレイと、（ｄ）第２レンズアレイを経た複数の分割光束をそれぞれ対象
とする被照明領域に重畳して入射させる重畳レンズとを備え、（ａ１）上記光源は、シス
テム光軸に垂直な第１方向と、システム光軸及び第１方向に垂直な第２方向とで集光状態
の差を有することによって、光源から射出される光束の断面を調整し、（ｃ１）上記第１
レンズアレイ及び第２レンズアレイのうち少なくとも一方を構成する複数の要素レンズは
、光源の集光状態の差を相殺する傾向となるように、第１方向と第２方向とでパワーの差
を有する。
【０００６】
上記プロジェクタによれば、光源が、第１方向と第２方向とで集光状態の差を有するこ
とによって光源から射出される光束の断面形状を調整するので、発光管から反射鏡を経て
第１レンズアレイに向かう光束が特定方向において部分的に第１レンズアレイ外にはみ出
して遮光され光量ロスが発生することを防止できる。ここで、少なくとも一方のレンズア
レイを構成する複数の要素レンズが、光源の集光状態の差を相殺する傾向となるように第
１方向と第２方向とでパワーの差を有するので、第１及び第２レンズアレイから射出され
た光束が、適切な収束状態又は発散状態で重畳レンズを含む次段の光学部品に入射するこ
とになる。これにより、重畳レンズを経た照明光は、被照明領域を比較的均一かつ効率的
に照明する状態となる。
【０００７】
また、本発明の具体的な態様又は側面によれば、上記プロジェクタにおいて、第１レン
ズアレイが、第１方向の長さと第２方向の長さとが異なる矩形状の輪郭を有する。この場
合、第１レンズアレイの矩形状の輪郭に合わせてこの第１レンズアレイを第１方向及び第
２方向に関して無駄なく照明することができる。
【０００８】
本発明の別の態様によれば、第１レンズアレイ及び第２レンズアレイのうち少なくとも
一方を構成する複数の要素レンズが、トーリック型の光学面を有する。この場合、いずれ
かのレンズアレイを構成する要素レンズの一方の面を特殊な形状とすることになる。
【０００９】
本発明のさらに別の態様によれば、第１レンズアレイ及び第２レンズアレイのうち少な
くとも一方を構成する複数の要素レンズは、シリンドリカル型の光学面と球面型の光学面
とを有する。この場合、両レンズアレイを構成する要素レンズをシリンドリカル型や球面
型といった一般的な面形状とすることができる。
【００１０】
本発明のさらに別の態様によれば、光源が、反射鏡である楕円ミラーと、楕円ミラーか
らの光束を略平行にする凹レンズ等の平行化レンズとを備える。この場合、楕円ミラーで
回収した光源光を平行化レンズ介して平行光束として取り出すことができる。
【００１１】
本発明のさらに別の態様によれば、平行化レンズが、トーリック型の光学面を有する。
この場合、平行化レンズの一方の面を特殊な形状とすることになる。
【００１２】
本発明のさらに別の態様によれば、平行化レンズが、シリンドリカル型の光学面と球面
型の光学面とを有する。この場合、平行化レンズをシリンドリカル型や球面型といった一
般的な面形状とすることができる。
【００１３】
本発明のさらに別の態様によれば、反射鏡が、トーリック型の反射面を有する。この場
合、反射鏡の反射面を特殊な形状とすることになる。
【００１４】
本発明のさらに別の態様によれば、光源からの光束の偏光方向を揃えるため、偏光分離
膜と反射膜と位相差板とをそれぞれ有する複数のプリズム要素を長手方向に直交する横方
向に配列した偏光変換部をさらに備え、複数のプリズム要素の長手方向は、第１方向に対
応しており、第１レンズアレイの第１方向に関する幅は、第１レンズアレイの第２方向に
関する幅よりも長い。この場合、第１レンズアレイの第１方向の長さがその第２方向の長
さよりも長いので、偏光変換部を構成するプリズム要素の数を増やすことなく第１レンズ
アレイを構成する要素レンズの数を増やすことができる。よって、照明系を高価で複雑な
ものとすることなく比較的均一性の高い照明光を得ることができる。
【００１５】
本発明のさらに別の態様によれば、（ｅ）重畳レンズから射出された光束を各色の光束
に分離する色分離導光光学系と、（ｆ）色分離導光光学系から射出された各色の光束を画
像情報に応じてそれぞれ変調する各色の光変調装置と、（ｇ）各色の光変調装置から射出
された各色の変調光を合成する光合成光学系と、（ｈ）光合成光学系を経て合成された画
像光を投射する投射光学系とをさらに備える。この場合、明るくムラの少ないカラー画像
を投射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明に係る第１実施形態のプロジェクタの光学系の構造を概念的に説明する
平面図である。このプロジェクタ１００は、光源から射出された光束を画像情報に応じて
変調して光学像を形成し、この光学像をスクリーン上に拡大投射するための光学機器であ
り、光源装置１０と、均一化光学系２０と、色分離導光光学系３０と、光変調部４０と、
クロスダイクロイックプリズム５０と、投射レンズ６０とを備える。ここで、光変調部４
０は、同様の構造を有する３つの液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃを含む。
【００１７】
上記プロジェクタ１００において、光源装置１０は、照明用の光源として、放電発光型
の発光管１１と、楕円型の反射鏡であるリフレクタ１２と、球面型の副反射鏡である副鏡
１３と、コリメート用の平行化レンズ１４とを備える。発光管１１から周囲に放射された
光束は、楕円ミラーのリフレクタ１２で反射され、或いは副鏡１３での反射を経てリフレ
クタ１２でさらに反射されて収束光束とされた後、平行化レンズ１４によって平行光束と
されて、前方側すなわち均一化光学系２０の第１レンズアレイ２３に入射する。なお、以
上の平行化レンズ１４は、後に詳述するが、システム光軸ＯＡに垂直なＸ方向とＹ方向と
で屈折力すなわちパワーが異なっているトーリックレンズである。
【００１８】
均一化光学系２０は、均一化された照度の照明光を光変調部４０等に供給するためのも
のであり、光源装置１０から射出された光束を適当な状態に分割する第１及び第２レンズ
アレイ２３，２４と、両レンズアレイ２３，２４を経た複数の光束を重畳させる重畳レン
ズ２５と、重畳レンズ２５に入射する光束の偏光方向を揃える偏光変換素子２７とを備え
る。この均一化光学系２０において、第１及び第２レンズアレイ２３，２４は、それぞれ
マトリクス状に配置された複数の要素レンズ２３ａ，２４ａからなる。このうち、第１レ
ンズアレイ２３を構成する要素レンズ２３ａによって平行化レンズ１４を経た光束を分割
し、第２レンズアレイ２４を構成する要素レンズ２４ａによって第１レンズアレイ２３か
らの分割光束を適当な発散角にして射出させる。なお、光源装置１０側に配置される第１
レンズアレイ２３の各要素レンズ２３ａは、後に詳述するが、システム光軸ＯＡに垂直な
Ｘ方向とＹ方向とでパワーが異なっているトーリックレンズである。重畳レンズ２５は、
第２レンズアレイ２４から射出され偏光変換素子２７を経た照明光を全体として適宜収束
させて、後段の光変調部４０に設けた液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃの被照明
領域すなわち表示領域に対する重畳照明を可能にする。偏光変換素子２７は、ＰＢＳアレ
イで形成された偏光変換部であり、第１レンズアレイ２３により分割され第２レンズアレ
イ２４を経た各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える役割を有する。この偏光
変換素子２７は、同様の構造をそれぞれ有しＹ方向にそれぞれ延びる４つのプリズム要素
２７ａをＸ方向に配列した構造を有するプリズムアレイである。各プリズム要素２７ａは
、プリズムの斜面を利用してシステム光軸ＯＡに対して傾斜した状態で配置される偏光分
離膜及び反射膜と、システム光軸ＯＡに対して垂直なプリズムの射出面に固定される位相
差板とを備えている。なお、各プリズム要素２７ａが延びる長手方向は、第１方向に相当
するＹ方向となっており、各プリズム要素２７ａの横方向は、第２方向に相当するＸ方向
となっている。
【００１９】
色分離導光光学系３０は、第１及び第２ダイクロイックミラー３１ａ，３１ｂと、反射
ミラー３２ａ，３２ｂ，３２ｃと、３つのフィールドレンズ３３ａ，３３ｂ，３３ｃとを
備え、均一化光学系２０から出射した照明光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の３色
に分離するとともに、各色光を後段の液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃへ導く。
より詳しく説明すると、まず、第１ダイクロイックミラー３１ａは、ＲＧＢの３色のうち
Ｒ光を反射しＧ光及びＢ光を透過させる。また、第２ダイクロイックミラー３１ｂは、Ｇ
Ｂの２色のうちＧ光を反射しＢ光を透過させる。この色分離導光光学系３０において、第
１ダイクロイックミラー３１ａで反射されたＲ光は、反射ミラー３２ａを経て入射角度を
調節するためのフィールドレンズ３３ａに入射する。また、第１ダイクロイックミラー３
１ａを透過し、第２ダイクロイックミラー３１ｂで反射されたＧ光は、入射角度を調節す
るためのフィールドレンズ３３ｂに入射する。さらに、第２ダイクロイックミラー３１ｂ
を通過したＢ光は、リレーレンズＬＬ１，ＬＬ２及び反射ミラー３２ｂ，３２ｃを経て入
射角度を調節するためのフィールドレンズ３３ｃに入射する。
【００２０】
光変調部４０を構成する各液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、入射した照明
光の空間的強度分布を変調する非発光型の光変調装置である。液晶ライトバルブ４０ａ，
４０ｂ，４０ｃは、色分離導光光学系３０から射出された各色光に対応してそれぞれ照明
される３つの画像表示用液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃと、各画像表示用液晶パネル
４１ａ，４１ｂ，４１ｃの入射側にそれぞれ配置される３つの第１偏光フィルタ４２ａ，
４２ｂ，４２ｃと、各画像表示用液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃの射出側にそれぞれ
配置される３つの第２偏光フィルタ４３ａ，４３ｂ，４３ｃとを備える。
【００２１】
この光変調部４０において、第１ダイクロイックミラー３１ａで反射されたＲ光は、フ
ィールドレンズ３３ａ等を介して液晶ライトバルブ４０ａに入射し、液晶ライトバルブ４
０ａを構成する画像表示用液晶パネル４１ａ上の表示領域を照明する。第１ダイクロイッ
クミラー３１ａを透過し、第２ダイクロイックミラー３１ｂで反射されたＧ光は、フィー
ルドレンズ３３ｂ等を介して液晶ライトバルブ４０ｂに入射し、液晶ライトバルブ４０ｂ
を構成する画像表示用液晶パネル４１ｂ上の表示領域を照明する。第１及び第２ダイクロ
イックミラー３１ａ，３１ｂの双方を透過したＢ光は、フィールドレンズ３３ｃ等を介し
て液晶ライトバルブ４０ｃに入射し、液晶ライトバルブ４０ｃを構成する画像表示用液晶
パネル４１ｃ上の表示領域を照明する。各画像表示用液晶パネル４１ａ〜４１ｃは、入射
した照明光の偏光方向の空間的分布を変調する。各画像表示用液晶パネル４１ａ〜４１ｃ
にそれぞれ入射した３色の光は、各画像表示用液晶パネル４１ａ〜４１ｃに電気的信号と
して入力された駆動信号或いは画像信号に応じて、画素単位で偏光状態を調節される。こ
の際、第１偏光フィルタ４２ａ〜４２ｃによって、各画像表示用液晶パネル４１ａ〜４１
ｃに入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、第２偏光フィルタ４３ａ〜４３ｃ
によって、各画像表示用液晶パネル４１ａ〜４１ｃから射出される変調光から所定の偏光
方向の変調光が取り出される。以上により、各液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ
は、それぞれに対応する各色の像光を形成する。
【００２２】
クロスダイクロイックプリズム５０は、光合成光学系として、各液晶ライトバルブ４０
ａ，４０ｂ，４０ｃからの各色の像光を合成する。より詳しく説明すると、クロスダイク
ロイックプリズム５０は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、
直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、Ｘ字状に交差する一対の誘電体多層膜５１ａ
，５１ｂが形成されている。一方の第１誘電体多層膜５１ａは、Ｒ光を反射し、他方の第
２誘電体多層膜５１ｂは、Ｂ光を反射する。クロスダイクロイックプリズム５０は、液晶
ライトバルブ４０ａからのＲ光を誘電体多層膜５１ａで反射して進行方向右側に射出させ
、液晶ライトバルブ４０ｂからのＧ光を誘電体多層膜５１ａ，５１ｂを介して直進・射出
させ、液晶ライトバルブ４０ｃからのＢ光を誘電体多層膜５１ｂで反射して進行方向左側
に射出させる。このようにして、クロスダイクロイックプリズム５０によりＲ光、Ｇ光及
びＢ光が合成され、カラー画像による画像光である合成光が形成される。
【００２３】
投射レンズ６０は、投射光学系であり、クロスダイクロイックプリズム５０を経て形成
された合成光による画像光を所望の拡大率で拡大してスクリーン（不図示）上にカラーの
画像を投射する。
【００２４】
図２（Ａ）は、光源装置１０や均一化光学系２０における、ＸＺ面内での光束の状態を
説明する図であり、図２（Ｂ）は、ＹＺ面内での光束の状態を説明する図である。
【００２５】
中心側の光束Ｌ１１と、外側の光束Ｌ１２又は光束Ｌ２２とは、平行化レンズ１４によ
って平行光束に近い集光状態（ここで集光状態とは、収束する場合に限らず平行又は発散
する場合を含むものとする）とされる。ここで、平行化レンズ１４の入射面１４ｃは、球
面であり、ＸＺ面内の曲率とＹＺ面内の曲率とが等しくなっている。一方、平行化レンズ
１４の射出面１４ｄは、Ｙ方向よりもＸ方向に強いパワーを有するトーリック面であり、
ＸＺ面内の曲率の方がＹＺ面内の曲率よりも大きくなっている。結果的に、図３に示すよ
うに、平行化レンズ１４から第１レンズアレイ２３に入射する光束Ｌ１は、Ｘ方向の光束
断面幅の方がＹ方向の光束断面幅よりも小さいものとなっており、第１レンズアレイ２３
の輪郭２３ｚ内に略収まっている（具体的な照度分布は図４（Ａ）参照）。なお、参考の
ために示した光束Ｌ０は、平行化レンズ１４の入射面１４ｃや射出面１４ｄが光軸のまわ
りに対称な球面である場合に対応するものであり、第１レンズアレイ２３の輪郭２３ｚ外
にはみ出して光量ロスを生じさせている（具体的な照度分布は図４（Ｂ）参照）。ここで
、第１レンズアレイ２３は、８行４列で計３２個の要素レンズ２３ａからなっており、各
要素レンズ２３ａの縦横比すなわちＹ方向の幅とＸ方向の幅との比は９：１６となってお
り、第１レンズアレイ２３の輪郭２３ｚの縦横比すなわちＹ方向の幅とＸ方向の幅との比
は１８：１６となっている。結果的に、第１レンズアレイ２３の輪郭２３ｚは、Ｙ方向に
相対的に長い縦長となっている。
【００２６】
図２に戻って、第１レンズアレイ２３に入射した中心側の光束Ｌ１１と、Ｘ方向に関し
て外側の光束Ｌ１２と、Ｙ方向に関して外側の光束Ｌ２２とは、第１レンズアレイ２３を
構成する要素レンズ２３ａによって他の部分光束から分離された後、第２レンズアレイ２
４の位置付近に集光される。ここで、要素レンズ２３ａの入射面２３ｃは、平面であるが
、その射出面２３ｄは、Ｘ方向よりもＹ方向に強いパワーを有するトーリック面であり、
ＸＺ面内の曲率の方がＹＺ面内の曲率よりも小さくなっている。結果的に、第１レンズア
レイ２３から第２レンズアレイ２４に入射する光束Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２２は、理想的に
は略一点に収束するようなものとなる。つまり、Ｘ方向に相対的に強いパワーを有する平
行化レンズ１４による光束Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２２の収束効果を、Ｙ方向に相対的に強い
パワーを有する要素レンズ２３ａによる光束Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２２の収束効果によって
相殺している。
【００２７】
第２レンズアレイ２４に入射した中心側の光束Ｌ１１と、Ｘ方向に関して外側の光束Ｌ
１２と、Ｙ方向に関して外側の光束Ｌ２２とは、第２レンズアレイ２４を構成する要素レ
ンズ２４ａによって適当な発散角の集光状態（ここで集光状態とは、収束する場合に限ら
ず平行又は発散する場合を含むものとする）とされる。なお、要素レンズ２４ａの入射面
２４ｃは、平面であり、その射出面２４ｄは、球面であり、両面２４ｃ，２４ｄともに、
Ｘ方向のパワーとＹ方向のパワーとが等しくなっている。この結果、第２レンズアレイ２
４から偏光変換素子２７に入射する光束は、Ｘ方向の光束断面幅とＹ方向の光束断面幅と
が等しいものとなっている。
【００２８】
偏光変換素子２７において、偏光分離膜２７ｅは、各光束Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２２に含
まれるＰ偏光及びＳ偏光のうち、一方の偏光（例えばＰ偏光）を透過し、他方の偏光（例
えばＳ偏光）を反射する。反射された他方の偏光は、反射膜２７ｆによって曲折され、一
方の偏光の射出方向、すなわちシステム光軸ＯＡに沿った方向に射出される。射出された
偏光のいずれか（例えばＳ偏光）は、光束射出面に設けられた位相差板２７ｇによって偏
光変換され、すべての偏光が例えばＰ偏光に揃えられる。
【００２９】
なお、以上で説明した平行化レンズ１４については、入射面１４ｃをトーリック面とし
、射出面１４ｄを球面とすることができる。また、第１レンズアレイ２３を構成する要素
レンズ２３ａについても、例えば入射面２３ｃをトーリック面とし、射出面２３ｄを平面
とすることができる。
【００３０】
以上の説明から明らかなように、本実施形態のプロジェクタ１００によれば、光源装置
１０がＸ方向とＹ方向とで集光状態の差を有する。これにより、光源装置１０から射出さ
れる光束Ｌ１の断面形状を調整でき、発光管１１からリフレクタ１２を経て第１レンズア
レイ２３に向かう光束Ｌ１がＸ方向において部分的に第１レンズアレイ２３外にはみ出し
て遮光され光量ロスが発生することを防止できる。さらに、第１レンズアレイ２３を構成
する複数の要素レンズ２３ａが、光源装置１０の集光状態の差を相殺する傾向となるよう
にＸ方向とＹ方向とでパワーの差を有するので、第１及び第２レンズアレイ２３，２４か
ら射出された光束Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２２が、適切な収束状態又は発散状態で重畳レンズ
２５等に入射することになる。これにより、重畳レンズ２５を経た照明光は、液晶ライト
バルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃの被照明領域を比較的均一かつ効率的に照明することにな
る。
【００３１】
〔第２実施形態〕
以下、図５を参照して、第２実施形態のプロジェクタについて説明する。なお、第２実
施形態のプロジェクタは、第１実施形態のプロジェクタ１００を変形したものであり、特
に説明しない部分は第１実施形態のプロジェクタ１００と同様であるものとする。
【００３２】
この場合、平行化レンズ１４の入射面１１４ｃは、シリンドリカル型の光学面であり、
ＸＺ面内の曲率が適当な値になっており、ＹＺ面内の曲率がゼロとなっている。一方、平
行化レンズ１４の射出面１１４ｄは、球面であり、ＸＺ面内の曲率とＹＺ面内の曲率とが
等しくなっている。本実施形態の場合、入射面１１４ｃと射出面１１４ｄとが協働してト
ーリックレンズのように機能する。結果的に、第１実施形態の場合と同様、図３に示すよ
うに、平行化レンズ１４から第１レンズアレイ２３に入射する光束Ｌ１は、Ｘ方向の光束
断面幅の方がＹ方向の光束断面幅よりも小さいものとなっており、第１レンズアレイ２３
の輪郭２３ｚ内に略収まる。
【００３３】
以上で説明した平行化レンズ１４の変形として、入射面１４ｃを球面とし、射出面１４
ｄをシリンドリカル面とすることもできる。
【００３４】
〔第３実施形態〕
以下、図６を参照して、第３実施形態のプロジェクタについて説明する。なお、第３実
施形態のプロジェクタは、第１実施形態のプロジェクタ１００を変形したものであり、特
に説明しない部分は第１実施形態のプロジェクタ１００と同様であるものとする。
【００３５】
この場合、第１レンズアレイ２３を構成する各要素レンズ２２３ａにおいて、入射面２
２３ｃは、シリンドリカル型の光学面であり、ＸＺ面内の曲率が適当な値になっており、
ＹＺ面内の曲率がゼロとなっている。一方、各要素レンズ２２３ａの射出面２２３ｄは、
球面であり、ＸＺ面内の曲率とＹＺ面内の曲率とが等しくなっている。本実施形態の場合
、入射面２２３ｃと射出面２２３ｄとが協働してトーリックレンズのように機能する。結
果的に、第１実施形態の場合と同様、Ｘ方向に相対的に強いパワーを有する平行化レンズ
１４による光束Ｌ１１の収束効果を、Ｙ方向に相対的に強いパワーを有する要素レンズ２
２３ａによる光束Ｌ１１の収束効果によって相殺している。
【００３６】
以上で説明した第１レンズアレイ２３を構成する各要素レンズ２２３ａの変形として、
入射面２２３ｃを球面とし、射出面２２３ｄシリンドリカル面とすることもできる。
【００３７】
〔第４実施形態〕
以下、図７を参照して、第４実施形態のプロジェクタについて説明する。なお、第４実
施形態のプロジェクタは、第１実施形態のプロジェクタ１００を変形したものであり、特
に説明しない部分は第１実施形態のプロジェクタ１００と同様であるものとする。
【００３８】
この場合、第２レンズアレイ２４を構成する各要素レンズ３２４ａにおいて、入射面３
２４ｃは、平面であるが、その射出面３２４ｄは、Ｘ方向よりもＹ方向に強いパワーを有
するトーリック面であり、ＸＺ面内の曲率の方がＹＺ面内の曲率よりも小さくなっている
。結果的に、第２レンズアレイ２４から射出される光束Ｌ１１は、理想的には略一点に収
束するようなものとなる。つまり、Ｘ方向に相対的に強いパワーを有する平行化レンズ１
４の収束効果の偏りを、Ｙ方向に相対的に強いパワーを有する要素レンズ３２４ａの収束
効果の偏りによって相殺している。
【００３９】
なお、以上において、入射面３２４ｃを平面とし、射出面３２４ｄをトーリック面とし
たが、例えば入射面３２４ｃをシリンドリカル面とし、射出面３２４ｄを球面とすること
もできる。
【００４０】
また、入射面３２４ｃをトーリック面とし、射出面３２４ｄを平面とすることもでき、
入射面３２４ｃを球面とし、射出面３２４ｄをシリンドリカル面とすることもできる。
【００４１】
〔第５実施形態〕
以下、図８を参照して、第５実施形態のプロジェクタについて説明する。なお、第５実
施形態のプロジェクタは、第１実施形態のプロジェクタ１００を変形したものであり、特
に説明しない部分は第１実施形態のプロジェクタ１００と同様であるものとする。
【００４２】
このプロジェクタ４００の場合、光源装置１０において、リフレクタ４１２は放物面型
の反射鏡であり、平行化レンズ１４は省略されている。ここで、リフレクタ４１２の反射
面は、正確な放物面でなくＹ方向よりもＸ方向に強いパワーを有するトーリック面であり
、ＸＺ面内の曲率の方がＹＺ面内の曲率よりも大きくなっている。結果的に、第１実施形
態の場合と同様、図３に示すように、リフレクタ４１２から第１レンズアレイ２３に入射
する光束Ｌ１は、Ｘ方向の光束断面幅の方がＹ方向の光束断面幅よりも小さいものとなっ
ており、第１レンズアレイ２３の輪郭２３ｚ内に略収まる。
【００４３】
この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である
。
【００４４】
例えば、上記実施形態の光源装置１０に用いるランプとしては、高圧水銀ランプやメタ
ルハライドランプ等種々のものが考えられる。また、光源装置１０は、副鏡１３を有しな
いタイプの光源とすることができる。
【００４５】
また、上記実施形態では、透過型のプロジェクタに本発明を適用した場合の例について
説明したが、本発明は、反射型プロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「
透過型」とは、画像表示用液晶パネル等を含む液晶ライトバルブが光を透過するタイプで
あることを意味しており、「反射型」とは、液晶ライトバルブが光を反射するタイプであ
ることを意味している。なお、光変調装置は液晶パネル等に限られず、例えばマイクロミ
ラーを用いた光変調装置であってもよい。
【００４６】
また、プロジェクタとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面プロジェ
クタと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面プロジェクタとがある
が、図１等に示すプロジェクタの構成は、いずれにも適用可能である。
【００４７】
また、上記実施形態では、３つの画像表示用液晶パネル４１ａ〜４１ｃを用いたプロジ
ェクタ１００の例のみを挙げたが、本発明は、１つの液晶パネルのみを用いたプロジェク
タ、２つの液晶パネルを用いたプロジェクタ、或いは、４つ以上の液晶パネルを用いたプ
ロジェクタにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態のプロジェクタについて説明する平面図である。
【図２】（Ａ）は、ＸＺ面内での光束の状態を説明する図であり、（Ｂ）は、ＹＺ面内での光束の状態を説明する図である。
【図３】平行化レンズから第１レンズアレイに入射する光束の断面形状を説明する図である。
【図４】（Ａ）は、平行化レンズから第１レンズアレイに入射する光束の具体的形状を説明する図であり、（Ｂ）は、比較例の光束の形状を説明する図である。
【図５】第２実施形態のプロジェクタについて説明する図である。
【図６】第３実施形態のプロジェクタについて説明する図である。
【図７】第４実施形態のプロジェクタについて説明する図である。
【図８】第５実施形態のプロジェクタについて説明する図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０…光源装置、 １１…発光管、 １２…リフレクタ、 １３…副鏡、 １４…平行
化レンズ、 ２０…均一化光学系、 ２３…第１レンズアレイ、 ２３ａ…要素レンズ、
２３ｚ…輪郭、 ２４…第２レンズアレイ、 ２４ａ…要素レンズ、 ２５…重畳レン
ズ、 ２７…偏光変換素子、 ２７ａ…プリズム要素、 ３０…色分離導光光学系、 ３
１ａ，３１ｂ…ダイクロイックミラー、 ４０…光変調部、 ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ…
液晶ライトバルブ、 ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ…液晶パネル、 ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ
…第１偏光フィルタ、 ４３ａ，４３ｂ，４３ｃ…第２偏光フィルタ、 ５０…クロスダ
イクロイックプリズム、 ６０…投射レンズ、 １００…プロジェクタ、 ＯＡ…システ
ム光軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネル等の光変調装置によって形成した画像をスクリーン上に投射する
プロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタとして、例えば、光源部から射出された白色光を反射するリフレクタと、
光源部やリフレクタからの光束を均一化する第１及び第２レンズアレイと、両レンズアレ
イを経た光束の偏光方向を揃える偏光変換素子と、両レンズアレイを経た光束を重畳させ
るための重畳レンズとを備えるものが存在する（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１６４８３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記のようなプロジェクタでは、第１レンズアレイの縦横の長さが異なってお
り、例えばこのような長さの差が大きくなった場合、光源部からリフレクタを介して射出
された円形断面の白色光が、特定方向において部分的に第１レンズアレイ外にはみ出して
遮光される傾向を生じる。ここで、光源部からの白色光の光束断面を相対的に小さくして
第１レンズアレイ中に完全に収めることも考えられるが、この場合、上記特定方向に垂直
な方向に関して第１レンズアレイが有効に活用されず、照明光の均一性が劣化する可能性
がある。
【０００４】
そこで、本発明は、光源からの光束を第１レンズアレイに無駄なく取り込むことができ
る照明系を備えるプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクタは、（ａ）発光管と、当該発光管
からの光束を前方に反射する反射鏡とを有する光源と、（ｂ）光源から射出された光束を
複数の要素レンズによって複数の部分光束に分割する第１レンズアレイと、（ｃ）第１レ
ンズアレイから射出された複数の分割光束の状態を複数の要素レンズによって個別に調整
する第２レンズアレイと、（ｄ）第２レンズアレイを経た複数の分割光束をそれぞれ対象
とする被照明領域に重畳して入射させる重畳レンズとを備え、（ａ１）上記光源は、シス
テム光軸に垂直な第１方向と、システム光軸及び第１方向に垂直な第２方向とで集光状態
の差を有することによって、光源から射出される光束の断面を調整し、（ｃ１）上記第１
レンズアレイ及び第２レンズアレイのうち少なくとも一方を構成する複数の要素レンズは
、光源の集光状態の差を相殺する傾向となるように、第１方向と第２方向とでパワーの差
を有する。
【０００６】
上記プロジェクタによれば、光源が、第１方向と第２方向とで集光状態の差を有するこ
とによって光源から射出される光束の断面形状を調整するので、発光管から反射鏡を経て
第１レンズアレイに向かう光束が特定方向において部分的に第１レンズアレイ外にはみ出
して遮光され光量ロスが発生することを防止できる。ここで、少なくとも一方のレンズア
レイを構成する複数の要素レンズが、光源の集光状態の差を相殺する傾向となるように第
１方向と第２方向とでパワーの差を有するので、第１及び第２レンズアレイから射出され
た光束が、適切な収束状態又は発散状態で重畳レンズを含む次段の光学部品に入射するこ
とになる。これにより、重畳レンズを経た照明光は、被照明領域を比較的均一かつ効率的
に照明する状態となる。
【０００７】
また、本発明の具体的な態様又は側面によれば、上記プロジェクタにおいて、第１レン
ズアレイが、第１方向の長さと第２方向の長さとが異なる矩形状の輪郭を有する。この場
合、第１レンズアレイの矩形状の輪郭に合わせてこの第１レンズアレイを第１方向及び第
２方向に関して無駄なく照明することができる。
【０００８】
本発明の別の態様によれば、第１レンズアレイ及び第２レンズアレイのうち少なくとも
一方を構成する複数の要素レンズが、トーリック型の光学面を有する。この場合、いずれ
かのレンズアレイを構成する要素レンズの一方の面を特殊な形状とすることになる。
【０００９】
本発明のさらに別の態様によれば、第１レンズアレイ及び第２レンズアレイのうち少な
くとも一方を構成する複数の要素レンズは、シリンドリカル型の光学面と球面型の光学面
とを有する。この場合、両レンズアレイを構成する要素レンズをシリンドリカル型や球面
型といった一般的な面形状とすることができる。
【００１０】
本発明のさらに別の態様によれば、光源が、反射鏡である楕円ミラーと、楕円ミラーか
らの光束を略平行にする凹レンズ等の平行化レンズとを備える。この場合、楕円ミラーで
回収した光源光を平行化レンズ介して平行光束として取り出すことができる。
【００１１】
本発明のさらに別の態様によれば、平行化レンズが、トーリック型の光学面を有する。
この場合、平行化レンズの一方の面を特殊な形状とすることになる。
【００１２】
本発明のさらに別の態様によれば、平行化レンズが、シリンドリカル型の光学面と球面
型の光学面とを有する。この場合、平行化レンズをシリンドリカル型や球面型といった一
般的な面形状とすることができる。
【００１３】
本発明のさらに別の態様によれば、反射鏡が、トーリック型の反射面を有する。この場
合、反射鏡の反射面を特殊な形状とすることになる。
【００１４】
本発明のさらに別の態様によれば、光源からの光束の偏光方向を揃えるため、偏光分離
膜と反射膜と位相差板とをそれぞれ有する複数のプリズム要素を長手方向に直交する横方
向に配列した偏光変換部をさらに備え、複数のプリズム要素の長手方向は、第１方向に対
応しており、第１レンズアレイの第１方向に関する幅は、第１レンズアレイの第２方向に
関する幅よりも長い。この場合、第１レンズアレイの第１方向の長さがその第２方向の長
さよりも長いので、偏光変換部を構成するプリズム要素の数を増やすことなく第１レンズ
アレイを構成する要素レンズの数を増やすことができる。よって、照明系を高価で複雑な
ものとすることなく比較的均一性の高い照明光を得ることができる。
【００１５】
本発明のさらに別の態様によれば、（ｅ）重畳レンズから射出された光束を各色の光束
に分離する色分離導光光学系と、（ｆ）色分離導光光学系から射出された各色の光束を画
像情報に応じてそれぞれ変調する各色の光変調装置と、（ｇ）各色の光変調装置から射出
された各色の変調光を合成する光合成光学系と、（ｈ）光合成光学系を経て合成された画
像光を投射する投射光学系とをさらに備える。この場合、明るくムラの少ないカラー画像
を投射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明に係る第１実施形態のプロジェクタの光学系の構造を概念的に説明する
平面図である。このプロジェクタ１００は、光源から射出された光束を画像情報に応じて
変調して光学像を形成し、この光学像をスクリーン上に拡大投射するための光学機器であ
り、光源装置１０と、均一化光学系２０と、色分離導光光学系３０と、光変調部４０と、
クロスダイクロイックプリズム５０と、投射レンズ６０とを備える。ここで、光変調部４
０は、同様の構造を有する３つの液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃを含む。
【００１７】
上記プロジェクタ１００において、光源装置１０は、照明用の光源として、放電発光型
の発光管１１と、楕円型の反射鏡であるリフレクタ１２と、球面型の副反射鏡である副鏡
１３と、コリメート用の平行化レンズ１４とを備える。発光管１１から周囲に放射された
光束は、楕円ミラーのリフレクタ１２で反射され、或いは副鏡１３での反射を経てリフレ
クタ１２でさらに反射されて収束光束とされた後、平行化レンズ１４によって平行光束と
されて、前方側すなわち均一化光学系２０の第１レンズアレイ２３に入射する。なお、以
上の平行化レンズ１４は、後に詳述するが、システム光軸ＯＡに垂直なＸ方向とＹ方向と
で屈折力すなわちパワーが異なっているトーリックレンズである。
【００１８】
均一化光学系２０は、均一化された照度の照明光を光変調部４０等に供給するためのも
のであり、光源装置１０から射出された光束を適当な状態に分割する第１及び第２レンズ
アレイ２３，２４と、両レンズアレイ２３，２４を経た複数の光束を重畳させる重畳レン
ズ２５と、重畳レンズ２５に入射する光束の偏光方向を揃える偏光変換素子２７とを備え
る。この均一化光学系２０において、第１及び第２レンズアレイ２３，２４は、それぞれ
マトリクス状に配置された複数の要素レンズ２３ａ，２４ａからなる。このうち、第１レ
ンズアレイ２３を構成する要素レンズ２３ａによって平行化レンズ１４を経た光束を分割
し、第２レンズアレイ２４を構成する要素レンズ２４ａによって第１レンズアレイ２３か
らの分割光束を適当な発散角にして射出させる。なお、光源装置１０側に配置される第１
レンズアレイ２３の各要素レンズ２３ａは、後に詳述するが、システム光軸ＯＡに垂直な
Ｘ方向とＹ方向とでパワーが異なっているトーリックレンズである。重畳レンズ２５は、
第２レンズアレイ２４から射出され偏光変換素子２７を経た照明光を全体として適宜収束
させて、後段の光変調部４０に設けた液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃの被照明
領域すなわち表示領域に対する重畳照明を可能にする。偏光変換素子２７は、ＰＢＳアレ
イで形成された偏光変換部であり、第１レンズアレイ２３により分割され第２レンズアレ
イ２４を経た各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える役割を有する。この偏光
変換素子２７は、同様の構造をそれぞれ有しＹ方向にそれぞれ延びる４つのプリズム要素
２７ａをＸ方向に配列した構造を有するプリズムアレイである。各プリズム要素２７ａは
、プリズムの斜面を利用してシステム光軸ＯＡに対して傾斜した状態で配置される偏光分
離膜及び反射膜と、システム光軸ＯＡに対して垂直なプリズムの射出面に固定される位相
差板とを備えている。なお、各プリズム要素２７ａが延びる長手方向は、第１方向に相当
するＹ方向となっており、各プリズム要素２７ａの横方向は、第２方向に相当するＸ方向
となっている。
【００１９】
色分離導光光学系３０は、第１及び第２ダイクロイックミラー３１ａ，３１ｂと、反射
ミラー３２ａ，３２ｂ，３２ｃと、３つのフィールドレンズ３３ａ，３３ｂ，３３ｃとを
備え、均一化光学系２０から出射した照明光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の３色
に分離するとともに、各色光を後段の液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃへ導く。
より詳しく説明すると、まず、第１ダイクロイックミラー３１ａは、ＲＧＢの３色のうち
Ｒ光を反射しＧ光及びＢ光を透過させる。また、第２ダイクロイックミラー３１ｂは、Ｇ
Ｂの２色のうちＧ光を反射しＢ光を透過させる。この色分離導光光学系３０において、第
１ダイクロイックミラー３１ａで反射されたＲ光は、反射ミラー３２ａを経て入射角度を
調節するためのフィールドレンズ３３ａに入射する。また、第１ダイクロイックミラー３
１ａを透過し、第２ダイクロイックミラー３１ｂで反射されたＧ光は、入射角度を調節す
るためのフィールドレンズ３３ｂに入射する。さらに、第２ダイクロイックミラー３１ｂ
を通過したＢ光は、リレーレンズＬＬ１，ＬＬ２及び反射ミラー３２ｂ，３２ｃを経て入
射角度を調節するためのフィールドレンズ３３ｃに入射する。
【００２０】
光変調部４０を構成する各液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、入射した照明
光の空間的強度分布を変調する非発光型の光変調装置である。液晶ライトバルブ４０ａ，
４０ｂ，４０ｃは、色分離導光光学系３０から射出された各色光に対応してそれぞれ照明
される３つの画像表示用液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃと、各画像表示用液晶パネル
４１ａ，４１ｂ，４１ｃの入射側にそれぞれ配置される３つの第１偏光フィルタ４２ａ，
４２ｂ，４２ｃと、各画像表示用液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃの射出側にそれぞれ
配置される３つの第２偏光フィルタ４３ａ，４３ｂ，４３ｃとを備える。
【００２１】
この光変調部４０において、第１ダイクロイックミラー３１ａで反射されたＲ光は、フ
ィールドレンズ３３ａ等を介して液晶ライトバルブ４０ａに入射し、液晶ライトバルブ４
０ａを構成する画像表示用液晶パネル４１ａ上の表示領域を照明する。第１ダイクロイッ
クミラー３１ａを透過し、第２ダイクロイックミラー３１ｂで反射されたＧ光は、フィー
ルドレンズ３３ｂ等を介して液晶ライトバルブ４０ｂに入射し、液晶ライトバルブ４０ｂ
を構成する画像表示用液晶パネル４１ｂ上の表示領域を照明する。第１及び第２ダイクロ
イックミラー３１ａ，３１ｂの双方を透過したＢ光は、フィールドレンズ３３ｃ等を介し
て液晶ライトバルブ４０ｃに入射し、液晶ライトバルブ４０ｃを構成する画像表示用液晶
パネル４１ｃ上の表示領域を照明する。各画像表示用液晶パネル４１ａ〜４１ｃは、入射
した照明光の偏光方向の空間的分布を変調する。各画像表示用液晶パネル４１ａ〜４１ｃ
にそれぞれ入射した３色の光は、各画像表示用液晶パネル４１ａ〜４１ｃに電気的信号と
して入力された駆動信号或いは画像信号に応じて、画素単位で偏光状態を調節される。こ
の際、第１偏光フィルタ４２ａ〜４２ｃによって、各画像表示用液晶パネル４１ａ〜４１
ｃに入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、第２偏光フィルタ４３ａ〜４３ｃ
によって、各画像表示用液晶パネル４１ａ〜４１ｃから射出される変調光から所定の偏光
方向の変調光が取り出される。以上により、各液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ
は、それぞれに対応する各色の像光を形成する。
【００２２】
クロスダイクロイックプリズム５０は、光合成光学系として、各液晶ライトバルブ４０
ａ，４０ｂ，４０ｃからの各色の像光を合成する。より詳しく説明すると、クロスダイク
ロイックプリズム５０は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、
直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、Ｘ字状に交差する一対の誘電体多層膜５１ａ
，５１ｂが形成されている。一方の第１誘電体多層膜５１ａは、Ｒ光を反射し、他方の第
２誘電体多層膜５１ｂは、Ｂ光を反射する。クロスダイクロイックプリズム５０は、液晶
ライトバルブ４０ａからのＲ光を誘電体多層膜５１ａで反射して進行方向右側に射出させ
、液晶ライトバルブ４０ｂからのＧ光を誘電体多層膜５１ａ，５１ｂを介して直進・射出
させ、液晶ライトバルブ４０ｃからのＢ光を誘電体多層膜５１ｂで反射して進行方向左側
に射出させる。このようにして、クロスダイクロイックプリズム５０によりＲ光、Ｇ光及
びＢ光が合成され、カラー画像による画像光である合成光が形成される。
【００２３】
投射レンズ６０は、投射光学系であり、クロスダイクロイックプリズム５０を経て形成
された合成光による画像光を所望の拡大率で拡大してスクリーン（不図示）上にカラーの
画像を投射する。
【００２４】
図２（Ａ）は、光源装置１０や均一化光学系２０における、ＸＺ面内での光束の状態を
説明する図であり、図２（Ｂ）は、ＹＺ面内での光束の状態を説明する図である。
【００２５】
中心側の光束Ｌ１１と、外側の光束Ｌ１２又は光束Ｌ２２とは、平行化レンズ１４によ
って平行光束に近い集光状態（ここで集光状態とは、収束する場合に限らず平行又は発散
する場合を含むものとする）とされる。ここで、平行化レンズ１４の入射面１４ｃは、球
面であり、ＸＺ面内の曲率とＹＺ面内の曲率とが等しくなっている。一方、平行化レンズ
１４の射出面１４ｄは、Ｙ方向よりもＸ方向に強いパワーを有するトーリック面であり、
ＸＺ面内の曲率の方がＹＺ面内の曲率よりも大きくなっている。結果的に、図３に示すよ
うに、平行化レンズ１４から第１レンズアレイ２３に入射する光束Ｌ１は、Ｘ方向の光束
断面幅の方がＹ方向の光束断面幅よりも小さいものとなっており、第１レンズアレイ２３
の輪郭２３ｚ内に略収まっている（具体的な照度分布は図４（Ａ）参照）。なお、参考の
ために示した光束Ｌ０は、平行化レンズ１４の入射面１４ｃや射出面１４ｄが光軸のまわ
りに対称な球面である場合に対応するものであり、第１レンズアレイ２３の輪郭２３ｚ外
にはみ出して光量ロスを生じさせている（具体的な照度分布は図４（Ｂ）参照）。ここで
、第１レンズアレイ２３は、８行４列で計３２個の要素レンズ２３ａからなっており、各
要素レンズ２３ａの縦横比すなわちＹ方向の幅とＸ方向の幅との比は９：１６となってお
り、第１レンズアレイ２３の輪郭２３ｚの縦横比すなわちＹ方向の幅とＸ方向の幅との比
は１８：１６となっている。結果的に、第１レンズアレイ２３の輪郭２３ｚは、Ｙ方向に
相対的に長い縦長となっている。
【００２６】
図２に戻って、第１レンズアレイ２３に入射した中心側の光束Ｌ１１と、Ｘ方向に関し
て外側の光束Ｌ１２と、Ｙ方向に関して外側の光束Ｌ２２とは、第１レンズアレイ２３を
構成する要素レンズ２３ａによって他の部分光束から分離された後、第２レンズアレイ２
４の位置付近に集光される。ここで、要素レンズ２３ａの入射面２３ｃは、平面であるが
、その射出面２３ｄは、Ｘ方向よりもＹ方向に強いパワーを有するトーリック面であり、
ＸＺ面内の曲率の方がＹＺ面内の曲率よりも小さくなっている。結果的に、第１レンズア
レイ２３から第２レンズアレイ２４に入射する光束Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２２は、理想的に
は略一点に収束するようなものとなる。つまり、Ｘ方向に相対的に強いパワーを有する平
行化レンズ１４による光束Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２２の収束効果を、Ｙ方向に相対的に強い
パワーを有する要素レンズ２３ａによる光束Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２２の収束効果によって
相殺している。
【００２７】
第２レンズアレイ２４に入射した中心側の光束Ｌ１１と、Ｘ方向に関して外側の光束Ｌ
１２と、Ｙ方向に関して外側の光束Ｌ２２とは、第２レンズアレイ２４を構成する要素レ
ンズ２４ａによって適当な発散角の集光状態（ここで集光状態とは、収束する場合に限ら
ず平行又は発散する場合を含むものとする）とされる。なお、要素レンズ２４ａの入射面
２４ｃは、平面であり、その射出面２４ｄは、球面であり、両面２４ｃ，２４ｄともに、
Ｘ方向のパワーとＹ方向のパワーとが等しくなっている。この結果、第２レンズアレイ２
４から偏光変換素子２７に入射する光束は、Ｘ方向の光束断面幅とＹ方向の光束断面幅と
が等しいものとなっている。
【００２８】
偏光変換素子２７において、偏光分離膜２７ｅは、各光束Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２２に含
まれるＰ偏光及びＳ偏光のうち、一方の偏光（例えばＰ偏光）を透過し、他方の偏光（例
えばＳ偏光）を反射する。反射された他方の偏光は、反射膜２７ｆによって曲折され、一
方の偏光の射出方向、すなわちシステム光軸ＯＡに沿った方向に射出される。射出された
偏光のいずれか（例えばＳ偏光）は、光束射出面に設けられた位相差板２７ｇによって偏
光変換され、すべての偏光が例えばＰ偏光に揃えられる。
【００２９】
なお、以上で説明した平行化レンズ１４については、入射面１４ｃをトーリック面とし
、射出面１４ｄを球面とすることができる。また、第１レンズアレイ２３を構成する要素
レンズ２３ａについても、例えば入射面２３ｃをトーリック面とし、射出面２３ｄを平面
とすることができる。
【００３０】
以上の説明から明らかなように、本実施形態のプロジェクタ１００によれば、光源装置
１０がＸ方向とＹ方向とで集光状態の差を有する。これにより、光源装置１０から射出さ
れる光束Ｌ１の断面形状を調整でき、発光管１１からリフレクタ１２を経て第１レンズア
レイ２３に向かう光束Ｌ１がＸ方向において部分的に第１レンズアレイ２３外にはみ出し
て遮光され光量ロスが発生することを防止できる。さらに、第１レンズアレイ２３を構成
する複数の要素レンズ２３ａが、光源装置１０の集光状態の差を相殺する傾向となるよう
にＸ方向とＹ方向とでパワーの差を有するので、第１及び第２レンズアレイ２３，２４か
ら射出された光束Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２２が、適切な収束状態又は発散状態で重畳レンズ
２５等に入射することになる。これにより、重畳レンズ２５を経た照明光は、液晶ライト
バルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃの被照明領域を比較的均一かつ効率的に照明することにな
る。
【００３１】
〔第２実施形態〕
以下、図５を参照して、第２実施形態のプロジェクタについて説明する。なお、第２実
施形態のプロジェクタは、第１実施形態のプロジェクタ１００を変形したものであり、特
に説明しない部分は第１実施形態のプロジェクタ１００と同様であるものとする。
【００３２】
この場合、平行化レンズ１４の入射面１１４ｃは、シリンドリカル型の光学面であり、
ＸＺ面内の曲率が適当な値になっており、ＹＺ面内の曲率がゼロとなっている。一方、平
行化レンズ１４の射出面１１４ｄは、球面であり、ＸＺ面内の曲率とＹＺ面内の曲率とが
等しくなっている。本実施形態の場合、入射面１１４ｃと射出面１１４ｄとが協働してト
ーリックレンズのように機能する。結果的に、第１実施形態の場合と同様、図３に示すよ
うに、平行化レンズ１４から第１レンズアレイ２３に入射する光束Ｌ１は、Ｘ方向の光束
断面幅の方がＹ方向の光束断面幅よりも小さいものとなっており、第１レンズアレイ２３
の輪郭２３ｚ内に略収まる。
【００３３】
以上で説明した平行化レンズ１４の変形として、入射面１４ｃを球面とし、射出面１４
ｄをシリンドリカル面とすることもできる。
【００３４】
〔第３実施形態〕
以下、図６を参照して、第３実施形態のプロジェクタについて説明する。なお、第３実
施形態のプロジェクタは、第１実施形態のプロジェクタ１００を変形したものであり、特
に説明しない部分は第１実施形態のプロジェクタ１００と同様であるものとする。
【００３５】
この場合、第１レンズアレイ２３を構成する各要素レンズ２２３ａにおいて、入射面２
２３ｃは、シリンドリカル型の光学面であり、ＸＺ面内の曲率が適当な値になっており、
ＹＺ面内の曲率がゼロとなっている。一方、各要素レンズ２２３ａの射出面２２３ｄは、
球面であり、ＸＺ面内の曲率とＹＺ面内の曲率とが等しくなっている。本実施形態の場合
、入射面２２３ｃと射出面２２３ｄとが協働してトーリックレンズのように機能する。結
果的に、第１実施形態の場合と同様、Ｘ方向に相対的に強いパワーを有する平行化レンズ
１４による光束Ｌ１１の収束効果を、Ｙ方向に相対的に強いパワーを有する要素レンズ２
２３ａによる光束Ｌ１１の収束効果によって相殺している。
【００３６】
以上で説明した第１レンズアレイ２３を構成する各要素レンズ２２３ａの変形として、
入射面２２３ｃを球面とし、射出面２２３ｄシリンドリカル面とすることもできる。
【００３７】
〔第４実施形態〕
以下、図７を参照して、第４実施形態のプロジェクタについて説明する。なお、第４実
施形態のプロジェクタは、第１実施形態のプロジェクタ１００を変形したものであり、特
に説明しない部分は第１実施形態のプロジェクタ１００と同様であるものとする。
【００３８】
この場合、第２レンズアレイ２４を構成する各要素レンズ３２４ａにおいて、入射面３
２４ｃは、平面であるが、その射出面３２４ｄは、Ｘ方向よりもＹ方向に強いパワーを有
するトーリック面であり、ＸＺ面内の曲率の方がＹＺ面内の曲率よりも小さくなっている
。結果的に、第２レンズアレイ２４から射出される光束Ｌ１１は、理想的には略一点に収
束するようなものとなる。つまり、Ｘ方向に相対的に強いパワーを有する平行化レンズ１
４の収束効果の偏りを、Ｙ方向に相対的に強いパワーを有する要素レンズ３２４ａの収束
効果の偏りによって相殺している。
【００３９】
なお、以上において、入射面３２４ｃを平面とし、射出面３２４ｄをトーリック面とし
たが、例えば入射面３２４ｃをシリンドリカル面とし、射出面３２４ｄを球面とすること
もできる。
【００４０】
また、入射面３２４ｃをトーリック面とし、射出面３２４ｄを平面とすることもでき、
入射面３２４ｃを球面とし、射出面３２４ｄをシリンドリカル面とすることもできる。
【００４１】
〔第５実施形態〕
以下、図８を参照して、第５実施形態のプロジェクタについて説明する。なお、第５実
施形態のプロジェクタは、第１実施形態のプロジェクタ１００を変形したものであり、特
に説明しない部分は第１実施形態のプロジェクタ１００と同様であるものとする。
【００４２】
このプロジェクタ４００の場合、光源装置１０において、リフレクタ４１２は放物面型
の反射鏡であり、平行化レンズ１４は省略されている。ここで、リフレクタ４１２の反射
面は、正確な放物面でなくＹ方向よりもＸ方向に強いパワーを有するトーリック面であり
、ＸＺ面内の曲率の方がＹＺ面内の曲率よりも大きくなっている。結果的に、第１実施形
態の場合と同様、図３に示すように、リフレクタ４１２から第１レンズアレイ２３に入射
する光束Ｌ１は、Ｘ方向の光束断面幅の方がＹ方向の光束断面幅よりも小さいものとなっ
ており、第１レンズアレイ２３の輪郭２３ｚ内に略収まる。
【００４３】
この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である
。
【００４４】
例えば、上記実施形態の光源装置１０に用いるランプとしては、高圧水銀ランプやメタ
ルハライドランプ等種々のものが考えられる。また、光源装置１０は、副鏡１３を有しな
いタイプの光源とすることができる。
【００４５】
また、上記実施形態では、透過型のプロジェクタに本発明を適用した場合の例について
説明したが、本発明は、反射型プロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「
透過型」とは、画像表示用液晶パネル等を含む液晶ライトバルブが光を透過するタイプで
あることを意味しており、「反射型」とは、液晶ライトバルブが光を反射するタイプであ
ることを意味している。なお、光変調装置は液晶パネル等に限られず、例えばマイクロミ
ラーを用いた光変調装置であってもよい。
【００４６】
また、プロジェクタとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面プロジェ
クタと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面プロジェクタとがある
が、図１等に示すプロジェクタの構成は、いずれにも適用可能である。
【００４７】
また、上記実施形態では、３つの画像表示用液晶パネル４１ａ〜４１ｃを用いたプロジ
ェクタ１００の例のみを挙げたが、本発明は、１つの液晶パネルのみを用いたプロジェク
タ、２つの液晶パネルを用いたプロジェクタ、或いは、４つ以上の液晶パネルを用いたプ
ロジェクタにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態のプロジェクタについて説明する平面図である。
【図２】（Ａ）は、ＸＺ面内での光束の状態を説明する図であり、（Ｂ）は、ＹＺ面内での光束の状態を説明する図である。
【図３】平行化レンズから第１レンズアレイに入射する光束の断面形状を説明する図である。
【図４】（Ａ）は、平行化レンズから第１レンズアレイに入射する光束の具体的形状を説明する図であり、（Ｂ）は、比較例の光束の形状を説明する図である。
【図５】第２実施形態のプロジェクタについて説明する図である。
【図６】第３実施形態のプロジェクタについて説明する図である。
【図７】第４実施形態のプロジェクタについて説明する図である。
【図８】第５実施形態のプロジェクタについて説明する図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０…光源装置、 １１…発光管、 １２…リフレクタ、 １３…副鏡、 １４…平行
化レンズ、 ２０…均一化光学系、 ２３…第１レンズアレイ、 ２３ａ…要素レンズ、
２３ｚ…輪郭、 ２４…第２レンズアレイ、 ２４ａ…要素レンズ、 ２５…重畳レン
ズ、 ２７…偏光変換素子、 ２７ａ…プリズム要素、 ３０…色分離導光光学系、 ３
１ａ，３１ｂ…ダイクロイックミラー、 ４０…光変調部、 ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ…
液晶ライトバルブ、 ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ…液晶パネル、 ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ
…第１偏光フィルタ、 ４３ａ，４３ｂ，４３ｃ…第２偏光フィルタ、 ５０…クロスダ
イクロイックプリズム、 ６０…投射レンズ、 １００…プロジェクタ、 ＯＡ…システ
ム光軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管と、前記発光管からの光束を前方に反射する反射鏡とを有する光源と、
前記光源から射出された光束を複数の要素レンズによって複数の部分光束に分割する第
１レンズアレイと、
前記第１レンズアレイから射出された前記複数の分割光束の状態を複数の要素レンズに
よって個別に調整する第２レンズアレイと、
前記第２レンズアレイを経た前記複数の分割光束をそれぞれ対象とする被照明領域に重
畳して入射させる重畳レンズとを備え、
前記光源は、システム光軸に垂直な第１方向と、前記システム光軸及び前記第１方向に
垂直な第２方向とに関して集光状態の差を有することによって、前記光源から射出される
光束の断面を調整し、
前記第１レンズアレイ及び前記第２レンズアレイのうち少なくとも一方を構成する前記
複数の要素レンズは、前記光源の前記集光状態の差を相殺する傾向となるように、前記第
１方向と前記第２方向とに関してパワーの差を有する、
プロジェクタ。
【請求項２】
前記第１レンズアレイは、前記第１方向の長さと前記第２方向の長さとが異なる矩形状
の輪郭を有する、請求項１記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記第１レンズアレイ及び前記第２レンズアレイのうち少なくとも一方を構成する前記
複数の要素レンズは、トーリック型の光学面を有する、請求項１及び請求項２のいずれか
一項に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記第１レンズアレイ及び前記第２レンズアレイのうち少なくとも一方を構成する前記
複数の要素レンズは、シリンドリカル型の光学面と球面型の光学面とを有する、請求項１
及び請求項２のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記光源は、前記反射鏡である楕円ミラーと、前記楕円ミラーからの光束を略平行にす
る平行化レンズとを備える、請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載のプロジェクタ
。
【請求項６】
前記平行化レンズは、トーリック型の光学面を有する、請求項５に記載のプロジェクタ
。
【請求項７】
前記平行化レンズは、シリンドリカル型の光学面と球面型の光学面とを有する、請求項
５に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記反射鏡は、トーリック型の反射面を有する、請求項１から請求項７までのいずれか
一項に記載のプロジェクタ。
【請求項９】
前記光源からの光束の偏光方向を揃えるため、偏光分離膜と反射膜と位相差板とをそれ
ぞれ有する複数のプリズム要素を長手方向に直交する横方向に配列した偏光変換部をさら
に備え、
前記複数のプリズム要素の長手方向は、前記第１方向に対応しており、
前記第１レンズアレイの前記第１方向に関する幅は、前記第１レンズアレイの前記第２
方向に関する幅よりも長い、請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載のプロジェ
クタ。
【請求項１０】
前記重畳レンズから射出された光束を各色の光束に分離する色分離導光光学系と、
前記色分離導光光学系から射出された各色の光束を画像情報に応じてそれぞれ変調する
各色の光変調装置と、
前記各色の光変調装置から射出された各色の変調光を合成する光合成光学系と、
前記光合成光学系を経て合成された画像光を投射する投射光学系とをさらに備える、
請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項１】
発光管と、前記発光管からの光束を前方に反射する反射鏡とを有する光源と、
前記光源から射出された光束を複数の要素レンズによって複数の部分光束に分割する第
１レンズアレイと、
前記第１レンズアレイから射出された前記複数の分割光束の状態を複数の要素レンズに
よって個別に調整する第２レンズアレイと、
前記第２レンズアレイを経た前記複数の分割光束をそれぞれ対象とする被照明領域に重
畳して入射させる重畳レンズとを備え、
前記光源は、システム光軸に垂直な第１方向と、前記システム光軸及び前記第１方向に
垂直な第２方向とに関して集光状態の差を有することによって、前記光源から射出される
光束の断面を調整し、
前記第１レンズアレイ及び前記第２レンズアレイのうち少なくとも一方を構成する前記
複数の要素レンズは、前記光源の前記集光状態の差を相殺する傾向となるように、前記第
１方向と前記第２方向とに関してパワーの差を有する、
プロジェクタ。
【請求項２】
前記第１レンズアレイは、前記第１方向の長さと前記第２方向の長さとが異なる矩形状
の輪郭を有する、請求項１記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記第１レンズアレイ及び前記第２レンズアレイのうち少なくとも一方を構成する前記
複数の要素レンズは、トーリック型の光学面を有する、請求項１及び請求項２のいずれか
一項に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記第１レンズアレイ及び前記第２レンズアレイのうち少なくとも一方を構成する前記
複数の要素レンズは、シリンドリカル型の光学面と球面型の光学面とを有する、請求項１
及び請求項２のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記光源は、前記反射鏡である楕円ミラーと、前記楕円ミラーからの光束を略平行にす
る平行化レンズとを備える、請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載のプロジェクタ
。
【請求項６】
前記平行化レンズは、トーリック型の光学面を有する、請求項５に記載のプロジェクタ
。
【請求項７】
前記平行化レンズは、シリンドリカル型の光学面と球面型の光学面とを有する、請求項
５に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記反射鏡は、トーリック型の反射面を有する、請求項１から請求項７までのいずれか
一項に記載のプロジェクタ。
【請求項９】
前記光源からの光束の偏光方向を揃えるため、偏光分離膜と反射膜と位相差板とをそれ
ぞれ有する複数のプリズム要素を長手方向に直交する横方向に配列した偏光変換部をさら
に備え、
前記複数のプリズム要素の長手方向は、前記第１方向に対応しており、
前記第１レンズアレイの前記第１方向に関する幅は、前記第１レンズアレイの前記第２
方向に関する幅よりも長い、請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載のプロジェ
クタ。
【請求項１０】
前記重畳レンズから射出された光束を各色の光束に分離する色分離導光光学系と、
前記色分離導光光学系から射出された各色の光束を画像情報に応じてそれぞれ変調する
各色の光変調装置と、
前記各色の光変調装置から射出された各色の変調光を合成する光合成光学系と、
前記光合成光学系を経て合成された画像光を投射する投射光学系とをさらに備える、
請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１７５３０８（Ｐ２００９−１７５３０８Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２３０２（Ｐ２００８−１２３０２）
【出願日】平成２０年１月２３日（２００８．１．２３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２３日（２００８．１．２３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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