投射装置及び画像表示装置
【課題】薄型化を図りつつ斜め方向に光を投射することが可能な投射装置及び画像表示装置を提供すること。
【解決手段】本実施形態に係る投射装置１では、液晶ライトバルブ２０と、クロスダイクロイックプリズム３０の光路上に集光性レンズ１１を配置することにより、液晶ライトバルブ２０から射出される光の発散角を小さくする。これにより、反射部１５の反射面１５ａに入射する光の面積は小さくなり反射面１５ａの面積を小さくできるため、装置全体の小型化が可能となる。
【解決手段】本実施形態に係る投射装置１では、液晶ライトバルブ２０と、クロスダイクロイックプリズム３０の光路上に集光性レンズ１１を配置することにより、液晶ライトバルブ２０から射出される光の発散角を小さくする。これにより、反射部１５の反射面１５ａに入射する光の面積は小さくなり反射面１５ａの面積を小さくできるため、装置全体の小型化が可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射装置及び画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクターの開発が進み、所定の被投射面（例えば、スクリーン）に対して上下左右方向から斜め方向に画像を投射するプロジェクターが求められている。スクリーンに対して斜め方向に画像を投射する方法としては、投射レンズの光軸を入射する光の中心軸に対して傾斜される構成、偏芯集光レンズを用いて光源から射出された光をスクリーンに向かって曲げる構成（例えば、特許文献１参照。）、図９に示すように、前段レンズ群２０１の光軸Ｏ１を入射する光の中心軸Ｏ３と異ならせる構成が考えられる。
【０００３】
特許文献１に記載の投射装置は、光源から射出された光を円柱レンズに入射し、円柱レンズから射出された光は集光レンズにより集光される。集光された光は、偏芯集光レンズにより、光源から射出された光の中心軸より上方に集光され、投影レンズによって投影される。このように、偏芯集光レンズを用いて光の中心軸を曲げることにより、投影機全体を傾けたりすることなく斜め方向に画像を投影することを可能としている。
【０００４】
次に、図９に示す構成では、前段レンズ群２０１の光軸Ｏ１と後段レンズ群２０２の光軸Ｏ２とを平行にずらし、入射する光の中心軸Ｏ３が前段レンズ群２０１の光軸Ｏ１より、例えば、紙面下方に位置するように、前段レンズ群２０１を配置する。これにより、前段レンズ群２０１の光軸Ｏ１の下側から入射した光は、前段レンズ群２０１から射出され、後段レンズ群２０２の光軸Ｏ２の上側から入射する。そして、後段レンズ群２０２を通過した光は、前段レンズ群２０１に入射したときの中心軸Ｏ３よりも上方の被投射面に向かって投射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３２７０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したように、投射レンズを傾斜させた構成、特許文献１に記載の構成、前段レンズ群と後段レンズ群との光軸をずらして配置した構成では、投射レンズを傾斜させた方向、光軸を曲げた方向、前段レンズ群と後段レンズ群との光軸をずらした方向に装置が厚くなる。これにより、装置全体の大型化を招いてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題の少なくとも一つを解決するように、以下の適用例または形態として実現され得る。
【０００８】
〔適用例１〕本適用例の投射装置は、光を画像信号に応じて変調する空間光変調素子と、投射レンズとを備えた投射装置において、前記投射レンズは入射した光により中間像を形成する第１光学系と、前記中間像を被投射面に投射する第２光学系と、前記第１光学系と前記第２光学系との間の光路上に配置され、前記第１光学系により射出された光を前記第２光学系に反射させる反射面を前記第１光学系の光軸近傍に有する反射部とを備え、前記第１光学系及び前記第２光学系の一部は切り欠かれているとともに、前記空間光変調素子の中心軸と前記第１光学系の光軸とは異なるように配置され、前記空間光変調素子と前記第１光学系の間の光路に集光手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本適用例に係る投射装置では、入射した光は、第１光学系により中間像が形成されるとともに、反射部に入射する。反射部において、反射された中間像は、第２光学系により被投射面に投射される。
ここで、第１光学系の光軸が、例えば、入射した光の中心軸からずれている。そして、第１光学系により集光され第１光学系の光軸に向かって進行した光は、第１光学系の光軸近傍に反射面を有する反射部により反射されて、第２光学系に入射する。第２光学系を通過した光は、第１光学系の光軸を基準として、第１光学系に入射したときの光の中心軸よりも離れた位置にある被投射面に向かって投射される。このとき、入射した光は反射部の裏面側に進行せずに、第１光学系、反射部、第２光学系を通過する。
したがって、反射部の反射面を第１光学系の光軸近傍に配置することにより、従来の第１光学系及び第２光学系の一部には光が入射しない部分が生じる。この部分を切り欠くことにより、薄型化を図りつつ斜め方向に光を投射することができる。また、空間光変調素子と第１光学系の光路に集光手段を有する構成とすることで空間光変調素子から射出される光の発散角を小さくすることができる。これにより、反射部を小型することができるため投射装置の小型化が可能となる。
【００１０】
〔適用例２〕上記適用例に記載の投射装置は、前記集光手段は前記空間光変調素子の中心軸上に配置することが好ましい。
【００１１】
本適用例の投射装置は、空間光変調素子の中心軸上に集光手段を配置することにより空間光変調素子から射出された光を効率良く第１光学系に入射させることが可能となる。
【００１２】
〔適用例３〕上記適用例に記載の投射装置では、前記集光手段として少なくとも１枚のレンズを用いて構成することが好ましい。
【００１３】
本適用例の投射装置は、集光手段として少なくとも１枚のレンズを用いることにより空間光変調素子から射出された光を効率良く第１光学系に入射させることが可能となる。
【００１４】
〔適用例４〕上記適用例に記載の投射装置は、前記集光手段が、前記空間光変調素子の変調された光を射出する射出面を凸形状とすることにより形成されることが好ましい。
【００１５】
本適用例の投射装置は、空間光変調素子のうち変調された光を射出する射出面を凸形状にすることで集光機能を持たせることにより集光レンズ別体で形成する必要がなくなるため、投射装置を小型かつ簡易な構成にできる。
【００１６】
〔適用例５〕上記適用例に記載の投射装置は、前記集光手段が、複数の前記空間光変調素子と色合成プリズムの光が入射する入射面、または光を射出する射出面のうち少なくとも１つの面を凸形状とすることにより形成されることが好ましい。
【００１７】
本適用例の投射装置は、合成プリズムの光が入射する入射面、または光を射出する射出面のうち少なくとも１つの面を凸形状とすることで集光機能を持たせることにより集光レンズを不要にでき、投射装置を小型かつ簡易な構成にできる。
【００１８】
〔適用例６〕本適用例の画像表示装置では、光を射出する光源と、上記適用例に記載の投射装置を備えたことを特徴とする。
【００１９】
本適用例の画像表示装置は、光源より射出された光は空間光変調素子に入射される。そして、空間光変調素子により形成された画像が、投射装置によって投射される。このとき、上述したように、薄型化された投射装置を用いているため、装置全体の薄型化を図りつつ斜め方向に画像を投射することが可能な画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係る投射装置の概略構成を示す正面図。
【図２】図１の投射装置の第１光学系の拡大図。
【図３】第２実施形態に係る投射装置の概略構成を示す正面図。
【図４】第２実施形態に係る透過型液晶パネルの断面構成を模式的に表した図。
【図５】第３実施形態に係る投射装置の概略構成を示す正面図。
【図６】第３実施形態に係るクロスダイクロイックプリズムの斜視構成を示す図。
【図７】第３実施形態に係るクロスダイクロイックプリズムの断面構成を示す図。
【図８】第４実施形態に係る画像表示装置の概略構成を示す正面図。
【図９】従来の投射装置の概略構成を示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明に係る投射装置及び画像表示装置の実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２２】
［第１実施形態］
図１は、本実施形態の投射装置の全体図であり、図２は、投射装置の第１レンズ群、絞り、反射部の拡大図である。なお、図１及び図２では、入射した光の光路を分かりやすく説明するために、上側光線Ｌ１、中心光線Ｌ２、下側光線Ｌ３の３つのみを示している。
図１に示すように、投射装置１は、例えば、空間光変調素子としての液晶ライトバルブ２０から射出された光を、スクリーン（被投射面）４０に投射するものである。
この投射装置１は、液晶ライトバルブ２０と、集光性レンズ（集光手段）１１と、クロスダイクロイックプリズム（色合成プリズム）３０と、第１レンズ群（第１光学系）１２と、第２レンズ群（第２光学系）１３と、絞り１４と、反射部１５とを備えている。絞り１４は、第１レンズ群１２と第２レンズ群１３との間の光路上に配置されている。
【００２３】
液晶ライトバルブ２０によって変調された光は、集光性レンズ１１の集光作用により集光されてクロスダイクロイックプリズム３０に入射する。そして、第１レンズ群１２は、入射した光を絞り１４の近傍に中間像として形成するものであり、光が入射する側から、平凹レンズ１２ａ、両凸レンズ１２ｂ、平凸レンズ１２ｃ、両凹レンズ１２ｄ、両凸レンズ１２ｅ、平凹レンズ１２ｆの順に光路上に配置されている。
第２レンズ群１３は、第１レンズ群１２により形成された中間像をスクリーン４０に投射するものであり、光が入射する側から、凸メニスカスレンズ１３ａ、両凸レンズ１３ｂ、平凸レンズ１３ｃ、両凹レンズ１３ｄ、両凹レンズ１３ｅ、凹メニスカスレンズ１３ｆ、平凸レンズ１３ｇの順に光路上に配置されている。
また、集光性レンズ（集光手段）１１、クロスダイクロイックプリズム３０、第１レンズ群１２及び第２レンズ群１３は、図１の２点鎖線で示す半分が切り欠かれており、第１レンズ群１２及び第２レンズ群１３に用いられるレンズ１２ａ〜１２ｆ及びレンズ１３ａ〜１３ｇは、通常のレンズの大きさの半分となっている。具体的には、反射部１５の裏面１５ｂ側の第１レンズ群１２，第２レンズ群１３が切り欠かれているため、反射部１５に対して垂直方向の厚みが従来の大きさ（２点鎖線を含む大きさ）に比べて半分に薄くなっている。
なお、第１レンズ群１２及び第２レンズ群１３を構成するレンズ１２ａ〜１２ｆ、１３ａ〜１３ｇの形状、大きさ、配置間隔及び枚数は、これに限るものではなく、要求される特性によって適宜変更させるものである。
【００２４】
第１レンズ群１２の光軸Ｏ１と第２レンズ群１３の光軸Ｏ２とは一致している。また、第１レンズ群１２は、当該第１レンズ群１２の光軸Ｏ１が入射した光の中心軸Ｏ３と異なるように配置されており、具体的には、光の中心軸Ｏ３は、第１レンズ群１２の光軸Ｏ１に比べて紙面上方に位置している。これにより、第１レンズ群１２に入射した光は、第１レンズ群１２の光軸Ｏ１よりも上方を通過する。
【００２５】
絞り１４は、第１レンズ群１２から射出された光の光量を調整するものである。
反射部１５は、平面形状であり、第１レンズ群１２から射出された光を第２レンズ群１３に向かって反射させるものである。この反射部１５は、絞り１４の近傍、すなわち、第１レンズ群１２及び第２レンズ群１３との間の光路上の絞り１４の内側に配置されており、図２の拡大図に示すように、反射部１５の反射面１５ａ上に第１レンズ群１２の光軸Ｏ１が位置するように配置されている。
【００２６】
次に、以上の構成からなる本実施形態の投射装置１を用いて、スクリーン４０に光を投射する方法について説明する。
液晶ライトバルブ２０によって変調された光は、集光性レンズ１１の集光作用により集光されてクロスダイクロイックプリズム３０に入射する。クロスダイクロイックプリズム３０から射出された光は、第１レンズ群１２のレンズ１２ａ〜１２ｆの光軸Ｏ１より上方を通過し、第１レンズ群１２の光軸Ｏ１に向かって集光される。そして、絞り１４近傍に中間像を形成し、絞り１４により光量が調節され、反射部１５において反射された中間像は、第２レンズ群１３に入射する。第２レンズ群１３のレンズ１３ａ〜１３ｇを通過した光は、第１レンズ群１２に入射したときの中心軸Ｏ３よりも上方のスクリーン４０に向かって投射される。
【００２７】
本実施形態に係る投射装置１では、液晶ライトバルブ２０と、クロスダイクロイックプリズム３０の光路上に集光性レンズ１１を配置することにより、液晶ライトバルブ２０から射出される光の発散角を小さくする。これにより、反射部１５の反射面１５ａに入射する光の面積は小さくなり反射面１５ａの面積を小さくできるため、装置全体の小型化が可能となる。なお、集光性レンズ１１は少なくとも１枚のレンズを用いて構成されている。
【００２８】
また、反射部１５の反射面１５ａが第１レンズ群１２の光軸Ｏ１よりも光の中心軸Ｏ３側に配置される場合、第１レンズ群１２から射出された光の下側光線Ｌ３が反射部１５あるいは絞り１４に蹴られるおそれがあり、光利用効率が低下する。また、反射部１５の反射面１５ａが第１レンズ群１２の光軸Ｏ１よりも光の中心軸Ｏ３と離間する側に配置される場合、第１レンズ群１２から射出された光の下側光線Ｌ３が反射部１５に入射されなくなるおそれがあり、光利用効率が低下する。
そこで、本実施形態に係る投射装置１では、反射部１５は、当該反射部１５の反射面１５ａ上に第１レンズ群１２の光軸Ｏ１が位置するように配置されているため、光利用効率を向上させつつ、装置全体を薄型にすることが可能となる。
【００２９】
さらに、絞り１４を備えているため、第１レンズ群１２から射出された光の光量を調節することが可能となる。また、絞り１４の近傍に反射部１５を配置することで、第１レンズ群１２から射出された光を効率良く第２レンズ群１３に反射させることが可能となる。
また、反射部１５の反射面１５ａの形状が簡易な平面形状であるため、反射部１５の作製が容易であるため、低コスト化を図ることが可能となる。
【００３０】
なお、絞りは必ずしも備えていなくても良い。また、第１レンズ群１２及び第２レンズ群１３は、従来のレンズの半分が切り欠かれたものを用いたが、これに限らず、第１レンズ群１２及び第２レンズ群１３の光軸Ｏ１，Ｏ２よりも光が入射しない側の第１レンズ群１２及び第２レンズ群１３の一部が切り欠かれているものを用いることが可能である。
また、反射面１５ａ上に第１レンズ群１２の光軸Ｏ１が位置するように、反射部１５を配置したがこれに限るものではなく、第１レンズ群１２の光軸Ｏ１近傍に反射面１５ａが位置するように反射部１５を配置しても良い。すなわち、第１レンズ群１２及び第２レンズ群１３の性能、入射する光のビーム径により、反射面１５ａが、第１レンズ群１２の光軸Ｏ１より上方、あるいは、下方に位置するにように、反射部１５を配置することが可能となる。但し、この場合も、上側光線Ｌ１及び下側光線Ｌ３が入射可能な範囲で反射部１５を配置すれば良い。すなわち、上側光線Ｌ１及び下側光線Ｌ３の一部が反射部１５に入射されないと、投射装置１を画像表示装置に用いた場合、光利用効率が低下するとともに輝度ムラが発生してしまう。なお、反射部１５を下方に配置する場合、反射部１５の大きさを大きくすれば、上側光線Ｌ１及び下側光線Ｌ３をすべて反射部１５に入射させることはできるが、反射部１５が大型になり、投射装置１の薄型化の効果を低減させてしまう。
【００３１】
また、反射部１５の反射面１５ａは平面形状のものを用いたが、これに限らず、凸面形状、あるいは、凹面形状のものを用いることも可能である。この構成では、反射部１５が、レンズ機能を有するとともに入射した光を反射させることが可能となる。したがって、反射部１５が第１レンズ群１２及び第２レンズ群１３を構成する複数のレンズ１２ａ〜１２ｆ，１３ａ〜１３ｇの一部のレンズ機能を担うことができるため、第１レンズ群１２及び第２レンズ群１３を構成するレンズの枚数を減らすことが可能となる。これにより、装置全体の小型化を図ることが可能となる。さらに、反射部１５が凸面形状、あるいは、凹面形状である場合、反射部１５を収差補正に用いることができるため、投射装置１を例えば画像表示装置に用いた場合、鮮明な画像をスクリーン４０に投射することが可能となる。
さらに、第１レンズ群１２に入射したときの中心軸Ｏ３よりも上方のスクリーン４０に向かって光を投射する構成について説明したが、中心軸Ｏ３よりも下方のスクリーン４０に向かって投射する構成は、第１レンズ群１２の光軸Ｏ１を対称軸に第１レンズ群１２、第２レンズ群１３、絞り１４、反射部１５を配置すればよい。また、中心軸Ｏ３よりも右方、左方のスクリーン４０に向かって光を投射する構成の場合は、第１レンズ群１２の光軸Ｏ１を中心に第１レンズ群１２、第２レンズ群１３、絞り１４、反射部１５を９０°回転させた配置にすれば良い。
【００３２】
［第２実施形態］
図３は、本発明の第２実施形態に係る投射装置２の概略構成を示す。本実施形態に係る投射装置２は、透過型液晶パネル５０の光射出側に凸面部５０１を有することを特徴とする。上記第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３３】
凸面部５０１は、透過型液晶パネル５０のうち変調された光を射出する射出面に形成されている。凸面部５０１は、二次元方向について曲率をなす凸形状であって、光を集光させる集光作用をもつ。凸面部５０１は、集光手段として機能する。つまり、集光手段が、空間光変調素子の変調された光を射出する射出面を凸形状とすることにより形成されている。
【００３４】
図４は、透過型液晶パネル５０の断面構成を模式的に表したものである。透過型液晶パネル５０は、透明部材からなる入射側基板５０ａ及び射出側基板５０ｈを有する。入射側基板５０ａは、透過型液晶パネル５０のうち、変調させる光が入射する側に設けられている。射出側基板５０ｈは、透過型液晶パネル５０のうち、変調された光を射出する側に設けられている。液晶層５０ｅは、入射側基板５０ａ及び射出側基板５０ｈにより封止されている。入射側基板５０ａ及び液晶層５０ｅの間には、透明電極５０ｂ及び配向膜５０ｃが設けられている。射出側基板５０ｈ及び液晶層５０ｅの間には、透明電極５０ｇ及び配向膜５０ｆが設けられている。スペーサー５０ｄは、入射側基板５０ａ及び射出側基板５０ｈの間に、液晶層５０ｅを設けるための均一なスペースを確保する。
【００３５】
凸面部５０１は、射出側基板５０ｈのうち、液晶層５０ｅで変調された光を射出する側の表面に形成されている。なお、凸面部５０１は、球面形状、非球面形状のいずれであっても良い。
【００３６】
凸面部５０１は、例えば、板状部材の表面を研磨することにより形成される。透過型液晶パネル５０は、予め凸面部５０１を形成した射出側基板５０ｈを他の構成要素と組み合わせることにより形成される。投射装置２は、透過型液晶パネル５０に形成された凸面部５０１を有する構成とすることで、集光レンズを不要にでき、小型かつ簡易な構成にできる。
【００３７】
［第３実施形態］
図５は、本発明の第３実施形態に係る投射装置３の概略構成を示す。本実施形態に係る投射装置３は、クロスダイクロイックプリズム７０の光入射面、光出射面の少なくとも１つの面に凸面部を有することを特徴とする。上記第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３８】
図６は、クロスダイクロイックプリズム７０の斜視構成を示す。クロスダイクロイックプリズム７０は、第１入射面７０３から入射したＲ光、第２入射面７０４から入射したＧ光、第３入射面７０５から入射したＢ光を合成して射出面７０６から射出させる。クロスダイクロイックプリズム７０は、透明部材からなる４つのプリズムを貼り合わせて構成されている。
【００３９】
第１ダイクロイック膜７０１及び第２ダイクロイック膜７０２は、プリズム同士の間に設けられている。第１ダイクロイック膜７０１及び第２ダイクロイック膜７０２は、互いに略直交するように配置されている。第１ダイクロイック膜７０１は、Ｒ光を反射し、Ｇ光及びＢ光を透過させる。第２ダイクロイック膜７０２は、Ｂ光を反射し、Ｒ光及びＧ光を透過させる。第１ダイクロイック膜７０１及び第２ダイクロイック膜７０２は、例えば誘電体多層膜である。
【００４０】
第１入射面７０３は、クロスダイクロイックプリズム７０のうち、液晶ライトバルブ２０から射出されたＲ光が入射する入射面である。第２入射面７０４は、クロスダイクロイックプリズム７０のうち、液晶ライトバルブ２０から射出されたＧ光が入射する入射面である。第３入射面７０５は、クロスダイクロイックプリズム７０のうち、液晶ライトバルブ２０から射出されたＢ光が入射する入射面である。射出面７０６は、合成された各色光を射出する。第１入射面７０３、第２入射面７０４、第３入射面７０５、射出面７０６は、いずれも、凸面部が形成されている。
【００４１】
凸面部は、クロスダイクロイックプリズム７０の各入射面７０３，７０４，７０５及び射出面７０６のいずれかの面に形成されている。凸面部は、二次元方向について曲率をなす凸形状であって、光を集光させる集光作用をもつ。凸面部は、集光手段として機能する。つまり、集光手段が、複数の空間光変調素子である液晶ライトバルブ２０と色合成プリズムであるクロスダイクロイックプリズム７０の光が入射する入射面７０３，７０４，７０５、または光を射出する射出面７０６のうち少なくとも１つの面を凸形状とすることにより形成されている。
【００４２】
凸面部は、例えば、プリズムの表面を研磨することにより形成される。クロスダイクロイックプリズム７０は、凸面部が形成された４つのプリズムを組み合わせることにより形成される。なお、凸面部は、球面形状、非球面形状のいずれであっても良い。
【００４３】
図７は、クロスダイクロイックプリズム７０の断面構成を示す。第１入射面７０３から入射したＲ光は、第１ダイクロイック膜７０１で反射することで光路が折り曲げられるとともに、第２ダイクロイック膜７０２を透過することにより、射出面７０６の方向へ進行する。第２入射面７０４から入射したＧ光は、第１ダイクロイック膜７０１及び第２ダイクロイック膜７０２を透過することにより、射出面７０６の方向へ進行する。第３入射面７０５から入射したＢ光は、第２ダイクロイック膜７０２で反射することにより光路が折り曲げられるとともに、第１ダイクロイック膜７０１を透過することにより、射出面７０６の方向へ進行する。第１ダイクロイック膜７０１及び第２ダイクロイック膜７０２を用いて合成された各色光は、射出面７０６から射出する。
【００４４】
Ｒ光は、第１入射面７０３に形成された凸面部、及び射出面７０６に形成された凸面部の集光作用により集光され、第１レンズ群１２へ入射する。Ｇ光は、第２入射面７０４に形成された凸面部、及び射出面７０６に形成された凸面部の集光作用により集光され、第１レンズ群１２へ入射する。Ｂ光は、第３入射面７０５に形成された凸面部、及び射出面７０６に形成された凸面部の集光作用により集光され、第１レンズ群１２へ入射する。
【００４５】
入射面７０３，７０４，７０５および射出面７０６に設けられた凸面部を用いて集光させた各色光を第１レンズ群１２へ入射させることできる。これにより集光レンズを不要にでき、小型かつ簡易な構成にできる。
【００４６】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について図８を参照して説明する。
本実施形態では、上記第１実施形態の投射装置１を備える画像表示装置としてのプロジェクターについて説明する。図８は本実施形態のプロジェクター（画像表示装置）１００の概略構成図である。
【００４７】
本実施形態のプロジェクター（画像表示装置）１００は、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ射出する赤色レーザー光源装置１０１Ｒ、緑色レーザー光源装置１０１Ｇ、青色レーザー光源装置１０１Ｂを備えている。
プロジェクター１００は、レーザー光源装置１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂから射出された各色光をそれぞれ変調する透過型液晶ライトバルブ（空間光変調素子）２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂと、透過型液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂから射出された光を合成して投射レンズ１０７に導くクロスダイクロイックプリズム（色合成手段）３０と、透過型液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン４０に投射する投射レンズ（投射手段）１０７と、を備えている。
【００４８】
さらに、プロジェクター１００は、レーザー光源装置１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂから射出されたレーザー光の照度分布を均一化させるための均一化光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂを備えており、照度分布が均一化された光によって透過型液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを照明している。本実施形態では、均一化光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ、１０２Ｂは、例えばホログラム１０２ａとフィールドレンズ１０２ｂによって構成されている。
【００４９】
各透過型液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム３０に入射する。そして、合成された光は投射光学系である投射レンズ１０７によりスクリーン４０上に投射され、拡大された画像が表示される。
【００５０】
本実施形態のプロジェクター１００においては、上記第１実施形態の投射装置１が用いられているので、小型化を図りつつ斜め方向に画像を投射することが可能なプロジェクターを提供することができる。
【００５１】
また、第１実施形態の投射装置１を用いたプロジェクター１００を例に挙げて説明したが、第２実施形態の投射装置２、第３実施形態の投射装置３を用いたプロジェクターであっても良い。
【００５２】
プロジェクター１００は、空間光変調素子として透過型液晶パネルを用いる場合に限られない。空間光変調素子としては、反射型液晶表示装置（Liquid Crystal On Silicon；ＬＣＯＳ）、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、ＧＬＶ（Grating Light Valve）等を用いても良い。プロジェクター１００は、色光ごとに空間光変調素子を備える構成に限られない。プロジェクター１００は、一つの空間光変調素子により二つ又は三つ以上の色光を変調する構成としても良い。プロジェクター１００は、光源部１０１としてレーザー光源装置を用いる場合に限られず、レーザー光源装置以外の発光ダイオード（ＬＥＤ）、スーパールミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）等の固体光源、超高圧水銀ランプ等のランプを用いる構成としても良い。プロジェクター１００は、スクリーンの一方の面に光を供給し、スクリーンの他方の面から射出する光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクターであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、本発明に係る投射装置は、プロジェクターに用いる場合に適している。
【符号の説明】
【００５４】
Ｏ１…第１光学系の光軸、Ｏ２…第２光学系の光軸、Ｏ３…光の中心軸、１，２，３…投射装置、１１…集光性レンズ、１２…第１レンズ群（第１光学系）、１３…第２レンズ群（第２光学系）、１４…絞り、１５…反射部、１５ａ…反射面、２０…空間光変調素子としての液晶ライトバルブ、２０Ｒ…赤光用透過型液晶パネル、２０Ｇ…緑光用透過型液晶パネル、２０Ｂ…青光用透過型液晶パネル、５０…透過型液晶パネル、５０ａ…入射側基板、５０ｂ，５０ｇ…透明電極、５０ｃ，５０ｆ…配向膜、５０ｄ…スペーサー、５０ｅ…液晶層、５０ｈ…射出側基板、３０，７０…色合成プリズム、７０１…第１ダイクロイック膜、７０２…第２ダイクロイック膜、７０３…第１入射面、７０４…第２入射面、７０５…第３入射面、７０６…射出面、４０…スクリーン、１００…プロジェクター（画像表示装置）Ｌ１…上側光線、Ｌ２…中心光線、Ｌ３…下側光線、１０１Ｒ…赤色レーザー光源装置、１０１Ｇ…緑色レーザー光源装置、１０１Ｂ…青色レーザー光源装置、１０２Ｒ…赤光用均一化光学系，１０２Ｇ…緑光用均一化光学系，１０２Ｂ…青光用均一化光学系，１０７…投射レンズ、２０１…前段レンズ群、２０２…後段レンズ群。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射装置及び画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクターの開発が進み、所定の被投射面（例えば、スクリーン）に対して上下左右方向から斜め方向に画像を投射するプロジェクターが求められている。スクリーンに対して斜め方向に画像を投射する方法としては、投射レンズの光軸を入射する光の中心軸に対して傾斜される構成、偏芯集光レンズを用いて光源から射出された光をスクリーンに向かって曲げる構成（例えば、特許文献１参照。）、図９に示すように、前段レンズ群２０１の光軸Ｏ１を入射する光の中心軸Ｏ３と異ならせる構成が考えられる。
【０００３】
特許文献１に記載の投射装置は、光源から射出された光を円柱レンズに入射し、円柱レンズから射出された光は集光レンズにより集光される。集光された光は、偏芯集光レンズにより、光源から射出された光の中心軸より上方に集光され、投影レンズによって投影される。このように、偏芯集光レンズを用いて光の中心軸を曲げることにより、投影機全体を傾けたりすることなく斜め方向に画像を投影することを可能としている。
【０００４】
次に、図９に示す構成では、前段レンズ群２０１の光軸Ｏ１と後段レンズ群２０２の光軸Ｏ２とを平行にずらし、入射する光の中心軸Ｏ３が前段レンズ群２０１の光軸Ｏ１より、例えば、紙面下方に位置するように、前段レンズ群２０１を配置する。これにより、前段レンズ群２０１の光軸Ｏ１の下側から入射した光は、前段レンズ群２０１から射出され、後段レンズ群２０２の光軸Ｏ２の上側から入射する。そして、後段レンズ群２０２を通過した光は、前段レンズ群２０１に入射したときの中心軸Ｏ３よりも上方の被投射面に向かって投射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３２７０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したように、投射レンズを傾斜させた構成、特許文献１に記載の構成、前段レンズ群と後段レンズ群との光軸をずらして配置した構成では、投射レンズを傾斜させた方向、光軸を曲げた方向、前段レンズ群と後段レンズ群との光軸をずらした方向に装置が厚くなる。これにより、装置全体の大型化を招いてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題の少なくとも一つを解決するように、以下の適用例または形態として実現され得る。
【０００８】
〔適用例１〕本適用例の投射装置は、光を画像信号に応じて変調する空間光変調素子と、投射レンズとを備えた投射装置において、前記投射レンズは入射した光により中間像を形成する第１光学系と、前記中間像を被投射面に投射する第２光学系と、前記第１光学系と前記第２光学系との間の光路上に配置され、前記第１光学系により射出された光を前記第２光学系に反射させる反射面を前記第１光学系の光軸近傍に有する反射部とを備え、前記第１光学系及び前記第２光学系の一部は切り欠かれているとともに、前記空間光変調素子の中心軸と前記第１光学系の光軸とは異なるように配置され、前記空間光変調素子と前記第１光学系の間の光路に集光手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本適用例に係る投射装置では、入射した光は、第１光学系により中間像が形成されるとともに、反射部に入射する。反射部において、反射された中間像は、第２光学系により被投射面に投射される。
ここで、第１光学系の光軸が、例えば、入射した光の中心軸からずれている。そして、第１光学系により集光され第１光学系の光軸に向かって進行した光は、第１光学系の光軸近傍に反射面を有する反射部により反射されて、第２光学系に入射する。第２光学系を通過した光は、第１光学系の光軸を基準として、第１光学系に入射したときの光の中心軸よりも離れた位置にある被投射面に向かって投射される。このとき、入射した光は反射部の裏面側に進行せずに、第１光学系、反射部、第２光学系を通過する。
したがって、反射部の反射面を第１光学系の光軸近傍に配置することにより、従来の第１光学系及び第２光学系の一部には光が入射しない部分が生じる。この部分を切り欠くことにより、薄型化を図りつつ斜め方向に光を投射することができる。また、空間光変調素子と第１光学系の光路に集光手段を有する構成とすることで空間光変調素子から射出される光の発散角を小さくすることができる。これにより、反射部を小型することができるため投射装置の小型化が可能となる。
【００１０】
〔適用例２〕上記適用例に記載の投射装置は、前記集光手段は前記空間光変調素子の中心軸上に配置することが好ましい。
【００１１】
本適用例の投射装置は、空間光変調素子の中心軸上に集光手段を配置することにより空間光変調素子から射出された光を効率良く第１光学系に入射させることが可能となる。
【００１２】
〔適用例３〕上記適用例に記載の投射装置では、前記集光手段として少なくとも１枚のレンズを用いて構成することが好ましい。
【００１３】
本適用例の投射装置は、集光手段として少なくとも１枚のレンズを用いることにより空間光変調素子から射出された光を効率良く第１光学系に入射させることが可能となる。
【００１４】
〔適用例４〕上記適用例に記載の投射装置は、前記集光手段が、前記空間光変調素子の変調された光を射出する射出面を凸形状とすることにより形成されることが好ましい。
【００１５】
本適用例の投射装置は、空間光変調素子のうち変調された光を射出する射出面を凸形状にすることで集光機能を持たせることにより集光レンズ別体で形成する必要がなくなるため、投射装置を小型かつ簡易な構成にできる。
【００１６】
〔適用例５〕上記適用例に記載の投射装置は、前記集光手段が、複数の前記空間光変調素子と色合成プリズムの光が入射する入射面、または光を射出する射出面のうち少なくとも１つの面を凸形状とすることにより形成されることが好ましい。
【００１７】
本適用例の投射装置は、合成プリズムの光が入射する入射面、または光を射出する射出面のうち少なくとも１つの面を凸形状とすることで集光機能を持たせることにより集光レンズを不要にでき、投射装置を小型かつ簡易な構成にできる。
【００１８】
〔適用例６〕本適用例の画像表示装置では、光を射出する光源と、上記適用例に記載の投射装置を備えたことを特徴とする。
【００１９】
本適用例の画像表示装置は、光源より射出された光は空間光変調素子に入射される。そして、空間光変調素子により形成された画像が、投射装置によって投射される。このとき、上述したように、薄型化された投射装置を用いているため、装置全体の薄型化を図りつつ斜め方向に画像を投射することが可能な画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係る投射装置の概略構成を示す正面図。
【図２】図１の投射装置の第１光学系の拡大図。
【図３】第２実施形態に係る投射装置の概略構成を示す正面図。
【図４】第２実施形態に係る透過型液晶パネルの断面構成を模式的に表した図。
【図５】第３実施形態に係る投射装置の概略構成を示す正面図。
【図６】第３実施形態に係るクロスダイクロイックプリズムの斜視構成を示す図。
【図７】第３実施形態に係るクロスダイクロイックプリズムの断面構成を示す図。
【図８】第４実施形態に係る画像表示装置の概略構成を示す正面図。
【図９】従来の投射装置の概略構成を示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明に係る投射装置及び画像表示装置の実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２２】
［第１実施形態］
図１は、本実施形態の投射装置の全体図であり、図２は、投射装置の第１レンズ群、絞り、反射部の拡大図である。なお、図１及び図２では、入射した光の光路を分かりやすく説明するために、上側光線Ｌ１、中心光線Ｌ２、下側光線Ｌ３の３つのみを示している。
図１に示すように、投射装置１は、例えば、空間光変調素子としての液晶ライトバルブ２０から射出された光を、スクリーン（被投射面）４０に投射するものである。
この投射装置１は、液晶ライトバルブ２０と、集光性レンズ（集光手段）１１と、クロスダイクロイックプリズム（色合成プリズム）３０と、第１レンズ群（第１光学系）１２と、第２レンズ群（第２光学系）１３と、絞り１４と、反射部１５とを備えている。絞り１４は、第１レンズ群１２と第２レンズ群１３との間の光路上に配置されている。
【００２３】
液晶ライトバルブ２０によって変調された光は、集光性レンズ１１の集光作用により集光されてクロスダイクロイックプリズム３０に入射する。そして、第１レンズ群１２は、入射した光を絞り１４の近傍に中間像として形成するものであり、光が入射する側から、平凹レンズ１２ａ、両凸レンズ１２ｂ、平凸レンズ１２ｃ、両凹レンズ１２ｄ、両凸レンズ１２ｅ、平凹レンズ１２ｆの順に光路上に配置されている。
第２レンズ群１３は、第１レンズ群１２により形成された中間像をスクリーン４０に投射するものであり、光が入射する側から、凸メニスカスレンズ１３ａ、両凸レンズ１３ｂ、平凸レンズ１３ｃ、両凹レンズ１３ｄ、両凹レンズ１３ｅ、凹メニスカスレンズ１３ｆ、平凸レンズ１３ｇの順に光路上に配置されている。
また、集光性レンズ（集光手段）１１、クロスダイクロイックプリズム３０、第１レンズ群１２及び第２レンズ群１３は、図１の２点鎖線で示す半分が切り欠かれており、第１レンズ群１２及び第２レンズ群１３に用いられるレンズ１２ａ〜１２ｆ及びレンズ１３ａ〜１３ｇは、通常のレンズの大きさの半分となっている。具体的には、反射部１５の裏面１５ｂ側の第１レンズ群１２，第２レンズ群１３が切り欠かれているため、反射部１５に対して垂直方向の厚みが従来の大きさ（２点鎖線を含む大きさ）に比べて半分に薄くなっている。
なお、第１レンズ群１２及び第２レンズ群１３を構成するレンズ１２ａ〜１２ｆ、１３ａ〜１３ｇの形状、大きさ、配置間隔及び枚数は、これに限るものではなく、要求される特性によって適宜変更させるものである。
【００２４】
第１レンズ群１２の光軸Ｏ１と第２レンズ群１３の光軸Ｏ２とは一致している。また、第１レンズ群１２は、当該第１レンズ群１２の光軸Ｏ１が入射した光の中心軸Ｏ３と異なるように配置されており、具体的には、光の中心軸Ｏ３は、第１レンズ群１２の光軸Ｏ１に比べて紙面上方に位置している。これにより、第１レンズ群１２に入射した光は、第１レンズ群１２の光軸Ｏ１よりも上方を通過する。
【００２５】
絞り１４は、第１レンズ群１２から射出された光の光量を調整するものである。
反射部１５は、平面形状であり、第１レンズ群１２から射出された光を第２レンズ群１３に向かって反射させるものである。この反射部１５は、絞り１４の近傍、すなわち、第１レンズ群１２及び第２レンズ群１３との間の光路上の絞り１４の内側に配置されており、図２の拡大図に示すように、反射部１５の反射面１５ａ上に第１レンズ群１２の光軸Ｏ１が位置するように配置されている。
【００２６】
次に、以上の構成からなる本実施形態の投射装置１を用いて、スクリーン４０に光を投射する方法について説明する。
液晶ライトバルブ２０によって変調された光は、集光性レンズ１１の集光作用により集光されてクロスダイクロイックプリズム３０に入射する。クロスダイクロイックプリズム３０から射出された光は、第１レンズ群１２のレンズ１２ａ〜１２ｆの光軸Ｏ１より上方を通過し、第１レンズ群１２の光軸Ｏ１に向かって集光される。そして、絞り１４近傍に中間像を形成し、絞り１４により光量が調節され、反射部１５において反射された中間像は、第２レンズ群１３に入射する。第２レンズ群１３のレンズ１３ａ〜１３ｇを通過した光は、第１レンズ群１２に入射したときの中心軸Ｏ３よりも上方のスクリーン４０に向かって投射される。
【００２７】
本実施形態に係る投射装置１では、液晶ライトバルブ２０と、クロスダイクロイックプリズム３０の光路上に集光性レンズ１１を配置することにより、液晶ライトバルブ２０から射出される光の発散角を小さくする。これにより、反射部１５の反射面１５ａに入射する光の面積は小さくなり反射面１５ａの面積を小さくできるため、装置全体の小型化が可能となる。なお、集光性レンズ１１は少なくとも１枚のレンズを用いて構成されている。
【００２８】
また、反射部１５の反射面１５ａが第１レンズ群１２の光軸Ｏ１よりも光の中心軸Ｏ３側に配置される場合、第１レンズ群１２から射出された光の下側光線Ｌ３が反射部１５あるいは絞り１４に蹴られるおそれがあり、光利用効率が低下する。また、反射部１５の反射面１５ａが第１レンズ群１２の光軸Ｏ１よりも光の中心軸Ｏ３と離間する側に配置される場合、第１レンズ群１２から射出された光の下側光線Ｌ３が反射部１５に入射されなくなるおそれがあり、光利用効率が低下する。
そこで、本実施形態に係る投射装置１では、反射部１５は、当該反射部１５の反射面１５ａ上に第１レンズ群１２の光軸Ｏ１が位置するように配置されているため、光利用効率を向上させつつ、装置全体を薄型にすることが可能となる。
【００２９】
さらに、絞り１４を備えているため、第１レンズ群１２から射出された光の光量を調節することが可能となる。また、絞り１４の近傍に反射部１５を配置することで、第１レンズ群１２から射出された光を効率良く第２レンズ群１３に反射させることが可能となる。
また、反射部１５の反射面１５ａの形状が簡易な平面形状であるため、反射部１５の作製が容易であるため、低コスト化を図ることが可能となる。
【００３０】
なお、絞りは必ずしも備えていなくても良い。また、第１レンズ群１２及び第２レンズ群１３は、従来のレンズの半分が切り欠かれたものを用いたが、これに限らず、第１レンズ群１２及び第２レンズ群１３の光軸Ｏ１，Ｏ２よりも光が入射しない側の第１レンズ群１２及び第２レンズ群１３の一部が切り欠かれているものを用いることが可能である。
また、反射面１５ａ上に第１レンズ群１２の光軸Ｏ１が位置するように、反射部１５を配置したがこれに限るものではなく、第１レンズ群１２の光軸Ｏ１近傍に反射面１５ａが位置するように反射部１５を配置しても良い。すなわち、第１レンズ群１２及び第２レンズ群１３の性能、入射する光のビーム径により、反射面１５ａが、第１レンズ群１２の光軸Ｏ１より上方、あるいは、下方に位置するにように、反射部１５を配置することが可能となる。但し、この場合も、上側光線Ｌ１及び下側光線Ｌ３が入射可能な範囲で反射部１５を配置すれば良い。すなわち、上側光線Ｌ１及び下側光線Ｌ３の一部が反射部１５に入射されないと、投射装置１を画像表示装置に用いた場合、光利用効率が低下するとともに輝度ムラが発生してしまう。なお、反射部１５を下方に配置する場合、反射部１５の大きさを大きくすれば、上側光線Ｌ１及び下側光線Ｌ３をすべて反射部１５に入射させることはできるが、反射部１５が大型になり、投射装置１の薄型化の効果を低減させてしまう。
【００３１】
また、反射部１５の反射面１５ａは平面形状のものを用いたが、これに限らず、凸面形状、あるいは、凹面形状のものを用いることも可能である。この構成では、反射部１５が、レンズ機能を有するとともに入射した光を反射させることが可能となる。したがって、反射部１５が第１レンズ群１２及び第２レンズ群１３を構成する複数のレンズ１２ａ〜１２ｆ，１３ａ〜１３ｇの一部のレンズ機能を担うことができるため、第１レンズ群１２及び第２レンズ群１３を構成するレンズの枚数を減らすことが可能となる。これにより、装置全体の小型化を図ることが可能となる。さらに、反射部１５が凸面形状、あるいは、凹面形状である場合、反射部１５を収差補正に用いることができるため、投射装置１を例えば画像表示装置に用いた場合、鮮明な画像をスクリーン４０に投射することが可能となる。
さらに、第１レンズ群１２に入射したときの中心軸Ｏ３よりも上方のスクリーン４０に向かって光を投射する構成について説明したが、中心軸Ｏ３よりも下方のスクリーン４０に向かって投射する構成は、第１レンズ群１２の光軸Ｏ１を対称軸に第１レンズ群１２、第２レンズ群１３、絞り１４、反射部１５を配置すればよい。また、中心軸Ｏ３よりも右方、左方のスクリーン４０に向かって光を投射する構成の場合は、第１レンズ群１２の光軸Ｏ１を中心に第１レンズ群１２、第２レンズ群１３、絞り１４、反射部１５を９０°回転させた配置にすれば良い。
【００３２】
［第２実施形態］
図３は、本発明の第２実施形態に係る投射装置２の概略構成を示す。本実施形態に係る投射装置２は、透過型液晶パネル５０の光射出側に凸面部５０１を有することを特徴とする。上記第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３３】
凸面部５０１は、透過型液晶パネル５０のうち変調された光を射出する射出面に形成されている。凸面部５０１は、二次元方向について曲率をなす凸形状であって、光を集光させる集光作用をもつ。凸面部５０１は、集光手段として機能する。つまり、集光手段が、空間光変調素子の変調された光を射出する射出面を凸形状とすることにより形成されている。
【００３４】
図４は、透過型液晶パネル５０の断面構成を模式的に表したものである。透過型液晶パネル５０は、透明部材からなる入射側基板５０ａ及び射出側基板５０ｈを有する。入射側基板５０ａは、透過型液晶パネル５０のうち、変調させる光が入射する側に設けられている。射出側基板５０ｈは、透過型液晶パネル５０のうち、変調された光を射出する側に設けられている。液晶層５０ｅは、入射側基板５０ａ及び射出側基板５０ｈにより封止されている。入射側基板５０ａ及び液晶層５０ｅの間には、透明電極５０ｂ及び配向膜５０ｃが設けられている。射出側基板５０ｈ及び液晶層５０ｅの間には、透明電極５０ｇ及び配向膜５０ｆが設けられている。スペーサー５０ｄは、入射側基板５０ａ及び射出側基板５０ｈの間に、液晶層５０ｅを設けるための均一なスペースを確保する。
【００３５】
凸面部５０１は、射出側基板５０ｈのうち、液晶層５０ｅで変調された光を射出する側の表面に形成されている。なお、凸面部５０１は、球面形状、非球面形状のいずれであっても良い。
【００３６】
凸面部５０１は、例えば、板状部材の表面を研磨することにより形成される。透過型液晶パネル５０は、予め凸面部５０１を形成した射出側基板５０ｈを他の構成要素と組み合わせることにより形成される。投射装置２は、透過型液晶パネル５０に形成された凸面部５０１を有する構成とすることで、集光レンズを不要にでき、小型かつ簡易な構成にできる。
【００３７】
［第３実施形態］
図５は、本発明の第３実施形態に係る投射装置３の概略構成を示す。本実施形態に係る投射装置３は、クロスダイクロイックプリズム７０の光入射面、光出射面の少なくとも１つの面に凸面部を有することを特徴とする。上記第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３８】
図６は、クロスダイクロイックプリズム７０の斜視構成を示す。クロスダイクロイックプリズム７０は、第１入射面７０３から入射したＲ光、第２入射面７０４から入射したＧ光、第３入射面７０５から入射したＢ光を合成して射出面７０６から射出させる。クロスダイクロイックプリズム７０は、透明部材からなる４つのプリズムを貼り合わせて構成されている。
【００３９】
第１ダイクロイック膜７０１及び第２ダイクロイック膜７０２は、プリズム同士の間に設けられている。第１ダイクロイック膜７０１及び第２ダイクロイック膜７０２は、互いに略直交するように配置されている。第１ダイクロイック膜７０１は、Ｒ光を反射し、Ｇ光及びＢ光を透過させる。第２ダイクロイック膜７０２は、Ｂ光を反射し、Ｒ光及びＧ光を透過させる。第１ダイクロイック膜７０１及び第２ダイクロイック膜７０２は、例えば誘電体多層膜である。
【００４０】
第１入射面７０３は、クロスダイクロイックプリズム７０のうち、液晶ライトバルブ２０から射出されたＲ光が入射する入射面である。第２入射面７０４は、クロスダイクロイックプリズム７０のうち、液晶ライトバルブ２０から射出されたＧ光が入射する入射面である。第３入射面７０５は、クロスダイクロイックプリズム７０のうち、液晶ライトバルブ２０から射出されたＢ光が入射する入射面である。射出面７０６は、合成された各色光を射出する。第１入射面７０３、第２入射面７０４、第３入射面７０５、射出面７０６は、いずれも、凸面部が形成されている。
【００４１】
凸面部は、クロスダイクロイックプリズム７０の各入射面７０３，７０４，７０５及び射出面７０６のいずれかの面に形成されている。凸面部は、二次元方向について曲率をなす凸形状であって、光を集光させる集光作用をもつ。凸面部は、集光手段として機能する。つまり、集光手段が、複数の空間光変調素子である液晶ライトバルブ２０と色合成プリズムであるクロスダイクロイックプリズム７０の光が入射する入射面７０３，７０４，７０５、または光を射出する射出面７０６のうち少なくとも１つの面を凸形状とすることにより形成されている。
【００４２】
凸面部は、例えば、プリズムの表面を研磨することにより形成される。クロスダイクロイックプリズム７０は、凸面部が形成された４つのプリズムを組み合わせることにより形成される。なお、凸面部は、球面形状、非球面形状のいずれであっても良い。
【００４３】
図７は、クロスダイクロイックプリズム７０の断面構成を示す。第１入射面７０３から入射したＲ光は、第１ダイクロイック膜７０１で反射することで光路が折り曲げられるとともに、第２ダイクロイック膜７０２を透過することにより、射出面７０６の方向へ進行する。第２入射面７０４から入射したＧ光は、第１ダイクロイック膜７０１及び第２ダイクロイック膜７０２を透過することにより、射出面７０６の方向へ進行する。第３入射面７０５から入射したＢ光は、第２ダイクロイック膜７０２で反射することにより光路が折り曲げられるとともに、第１ダイクロイック膜７０１を透過することにより、射出面７０６の方向へ進行する。第１ダイクロイック膜７０１及び第２ダイクロイック膜７０２を用いて合成された各色光は、射出面７０６から射出する。
【００４４】
Ｒ光は、第１入射面７０３に形成された凸面部、及び射出面７０６に形成された凸面部の集光作用により集光され、第１レンズ群１２へ入射する。Ｇ光は、第２入射面７０４に形成された凸面部、及び射出面７０６に形成された凸面部の集光作用により集光され、第１レンズ群１２へ入射する。Ｂ光は、第３入射面７０５に形成された凸面部、及び射出面７０６に形成された凸面部の集光作用により集光され、第１レンズ群１２へ入射する。
【００４５】
入射面７０３，７０４，７０５および射出面７０６に設けられた凸面部を用いて集光させた各色光を第１レンズ群１２へ入射させることできる。これにより集光レンズを不要にでき、小型かつ簡易な構成にできる。
【００４６】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について図８を参照して説明する。
本実施形態では、上記第１実施形態の投射装置１を備える画像表示装置としてのプロジェクターについて説明する。図８は本実施形態のプロジェクター（画像表示装置）１００の概略構成図である。
【００４７】
本実施形態のプロジェクター（画像表示装置）１００は、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ射出する赤色レーザー光源装置１０１Ｒ、緑色レーザー光源装置１０１Ｇ、青色レーザー光源装置１０１Ｂを備えている。
プロジェクター１００は、レーザー光源装置１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂから射出された各色光をそれぞれ変調する透過型液晶ライトバルブ（空間光変調素子）２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂと、透過型液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂから射出された光を合成して投射レンズ１０７に導くクロスダイクロイックプリズム（色合成手段）３０と、透過型液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン４０に投射する投射レンズ（投射手段）１０７と、を備えている。
【００４８】
さらに、プロジェクター１００は、レーザー光源装置１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂから射出されたレーザー光の照度分布を均一化させるための均一化光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂを備えており、照度分布が均一化された光によって透過型液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを照明している。本実施形態では、均一化光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ、１０２Ｂは、例えばホログラム１０２ａとフィールドレンズ１０２ｂによって構成されている。
【００４９】
各透過型液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム３０に入射する。そして、合成された光は投射光学系である投射レンズ１０７によりスクリーン４０上に投射され、拡大された画像が表示される。
【００５０】
本実施形態のプロジェクター１００においては、上記第１実施形態の投射装置１が用いられているので、小型化を図りつつ斜め方向に画像を投射することが可能なプロジェクターを提供することができる。
【００５１】
また、第１実施形態の投射装置１を用いたプロジェクター１００を例に挙げて説明したが、第２実施形態の投射装置２、第３実施形態の投射装置３を用いたプロジェクターであっても良い。
【００５２】
プロジェクター１００は、空間光変調素子として透過型液晶パネルを用いる場合に限られない。空間光変調素子としては、反射型液晶表示装置（Liquid Crystal On Silicon；ＬＣＯＳ）、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、ＧＬＶ（Grating Light Valve）等を用いても良い。プロジェクター１００は、色光ごとに空間光変調素子を備える構成に限られない。プロジェクター１００は、一つの空間光変調素子により二つ又は三つ以上の色光を変調する構成としても良い。プロジェクター１００は、光源部１０１としてレーザー光源装置を用いる場合に限られず、レーザー光源装置以外の発光ダイオード（ＬＥＤ）、スーパールミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）等の固体光源、超高圧水銀ランプ等のランプを用いる構成としても良い。プロジェクター１００は、スクリーンの一方の面に光を供給し、スクリーンの他方の面から射出する光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクターであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、本発明に係る投射装置は、プロジェクターに用いる場合に適している。
【符号の説明】
【００５４】
Ｏ１…第１光学系の光軸、Ｏ２…第２光学系の光軸、Ｏ３…光の中心軸、１，２，３…投射装置、１１…集光性レンズ、１２…第１レンズ群（第１光学系）、１３…第２レンズ群（第２光学系）、１４…絞り、１５…反射部、１５ａ…反射面、２０…空間光変調素子としての液晶ライトバルブ、２０Ｒ…赤光用透過型液晶パネル、２０Ｇ…緑光用透過型液晶パネル、２０Ｂ…青光用透過型液晶パネル、５０…透過型液晶パネル、５０ａ…入射側基板、５０ｂ，５０ｇ…透明電極、５０ｃ，５０ｆ…配向膜、５０ｄ…スペーサー、５０ｅ…液晶層、５０ｈ…射出側基板、３０，７０…色合成プリズム、７０１…第１ダイクロイック膜、７０２…第２ダイクロイック膜、７０３…第１入射面、７０４…第２入射面、７０５…第３入射面、７０６…射出面、４０…スクリーン、１００…プロジェクター（画像表示装置）Ｌ１…上側光線、Ｌ２…中心光線、Ｌ３…下側光線、１０１Ｒ…赤色レーザー光源装置、１０１Ｇ…緑色レーザー光源装置、１０１Ｂ…青色レーザー光源装置、１０２Ｒ…赤光用均一化光学系，１０２Ｇ…緑光用均一化光学系，１０２Ｂ…青光用均一化光学系，１０７…投射レンズ、２０１…前段レンズ群、２０２…後段レンズ群。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を画像信号に応じて変調する空間光変調素子と、投射レンズとを備えた投射装置において、
前記投射レンズは、入射した光により中間像を形成する第１光学系と、前記中間像を被投射面に投射する第２光学系と、前記第１光学系と前記第２光学系との間の光路上に配置され、前記第１光学系により射出された光を前記第２光学系に反射させる反射面を前記第１光学系の光軸近傍に有する反射部とを備え、
前記第１光学系及び前記第２光学系の一部は切り欠かれているとともに、前記空間光変調素子の中心軸と前記第１光学系の光軸とは異なるように配置され、
前記空間光変調素子と前記第１光学系の間の光路に集光手段を備えたことを特徴とする投射装置。
【請求項２】
前記集光手段は前記空間光変調素子の中心軸上に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の投射装置。
【請求項３】
前記集光手段は、少なくとも１枚のレンズを用いて構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の投射装置。
【請求項４】
前記集光手段が、前記空間光変調素子の変調された光を射出する射出面を凸形状とすることにより形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の投射装置。
【請求項５】
前記集光手段が、複数の前記空間光変調素子と色合成プリズムの光が入射する入射面、または光を射出する射出面のうち少なくとも１つの面を凸形状とすることにより形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の投射装置。
【請求項６】
光を射出する光源と、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の投射装置を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１】
光を画像信号に応じて変調する空間光変調素子と、投射レンズとを備えた投射装置において、
前記投射レンズは、入射した光により中間像を形成する第１光学系と、前記中間像を被投射面に投射する第２光学系と、前記第１光学系と前記第２光学系との間の光路上に配置され、前記第１光学系により射出された光を前記第２光学系に反射させる反射面を前記第１光学系の光軸近傍に有する反射部とを備え、
前記第１光学系及び前記第２光学系の一部は切り欠かれているとともに、前記空間光変調素子の中心軸と前記第１光学系の光軸とは異なるように配置され、
前記空間光変調素子と前記第１光学系の間の光路に集光手段を備えたことを特徴とする投射装置。
【請求項２】
前記集光手段は前記空間光変調素子の中心軸上に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の投射装置。
【請求項３】
前記集光手段は、少なくとも１枚のレンズを用いて構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の投射装置。
【請求項４】
前記集光手段が、前記空間光変調素子の変調された光を射出する射出面を凸形状とすることにより形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の投射装置。
【請求項５】
前記集光手段が、複数の前記空間光変調素子と色合成プリズムの光が入射する入射面、または光を射出する射出面のうち少なくとも１つの面を凸形状とすることにより形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の投射装置。
【請求項６】
光を射出する光源と、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の投射装置を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１９１１３３（Ｐ２０１０−１９１１３３Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３４８９６（Ｐ２００９−３４８９６）
【出願日】平成２１年２月１８日（２００９．２．１８）
【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２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１８日（２００９．２．１８）
【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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