JP2007225956A

JP2007225956A - 光源装置及びこれを用いたプロジェクタ

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Publication number: JP2007225956A
Application number: JP2006047878A
Authority: JP
Inventors: Hidekiyo Yamakawa; 秀精山川
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2007-09-06

Abstract

【課題】領域走査するための照明光束の形成が可能であり、かつ、当該照明光束の形成で
の収差の発生を抑制する光源装置と、これを用いることにより、小型化・軽量化された簡
易な構造でありながらも、滑らかで良質な画像表示が可能なプロジェクタとを提供するこ
と。
【解決手段】光源ランプ１１より発生した光源光は、アナモフィック型のリフレクタ１２
により所望の光束形状が形成され照明光ＥＬとして射出される。射出された照明光ＥＬは
、ポリゴンミラー２０の回転駆動により、後段の液晶パネル３１の画像形成領域３１ａ上
を領域走査する。照明光ＥＬは、液晶パネル３１により、画素単位で偏光状態が調整され
、像光として射出される。射出された像光は、投射レンズ４０によって投射光ＰＬとして
所望の拡大率の画像が表示される。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶パネル等を照明するための照明光を射出する光源装置及びこれを用いた
プロジェクタに関する。

液晶パネル等の光変調装置の画像形成領域上において、照明光束による照明領域と非照
明領域とを交互にスクロールするように領域走査させることで間欠的に光を照射し、滑ら
かで良質な画像表示を得るプロジェクタが知られている（特許文献１、２参照）。
特開２００５−２０８５００号公報特開２００５−１６４８２４号公報

しかしながら、従来のプロジェクタでは、領域走査に適する照明光束を形成するために
、光源用のランプの直後にフライアイレンズや、シリンドリカルレンズ等を置く必要があ
り、照明装置が大型化し、コスト増加を招いていた。

そこで、本発明は、比較的簡易に領域走査するための照明光束の形成が可能であり、か
つ、当該照明光束の形成での収差の発生を抑制する光源装置を提供することを目的とする
。また、本発明は、上記のような光源装置を用いることにより、小型化・軽量化された簡
易な構造でありながらも、滑らかで良質な画像表示が可能なプロジェクタを提供すること
を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る光源装置は、（ａ）光源光を発生する光源と
、（ｂ）反射面を有し、当該反射面で光源からの光源光を反射することによって照明光を
射出するアナモフィック型の反射鏡と、を備える。この光源装置において、上記反射面は
、（ｃ）光軸を含んで互いに垂直に交わる２平面のそれぞれによって切り取られる形状が
ともに楕円弧であり、（ｄ）２平面のうち一方の平面において楕円弧を形成する第１楕円
の第１焦点と、他方の平面において楕円弧を形成する第２楕円の第１焦点とを略同じ位置
とし、（ｅ）第１楕円の第２焦点と第２楕円の第２焦点とを異なる位置とする。

上記光源装置では、反射鏡が所謂アナモフィック型であり、その反射面の断面の形状が
光軸を含んで例えば水平に切り取られたものと、これに垂直に切り取られたものとで、異
なる楕円弧となっているため、通常とは異なる照明光束の形成が可能となる。これにより
、例えば、当該光源装置をプロジェクタに用いれば、光源の後段にフライアイレンズや、
シリンドリカルレンズ等を置くことなく被照明領域を走査するための照明光束の形成が可
能となる。また、この際、照明光束の形成を反射によって行なうので、照明光束の形成時
の収差の発生を抑制することも可能である。

また、本発明の具体的な態様として、反射鏡が、所定のアナモフィックトーリックの式
に従う形状の前記反射面を有する。ここで、本願発明において、所定のアナモフィックト
ーリックの式とは、光軸と反射面の交点を原点とし、光軸をｚ軸、光軸に垂直なｘ方向と
ｙ方向とをそれぞれｘ軸、ｙ軸として次式で表されるものとする。

ここで、Ｋ_Ｈ、Ｋ_Ｖ、Ｒ_Ｈ、Ｒ_Ｖは、反射面ＲＳの断面形状に要求される設計のための
各種の条件等により適宜定められる定数である。この場合、各定数を適切に定めることに
より、所望の非球面を反射面とする反射鏡を得ることができる。尚、アナモフィック型の
反射面ＲＳ断面形状は、上記アナモフィックトーリックの式に、さらに、ｘ、ｙに関する
多項式を付加した式によるものとすることもできる。

また、本発明の具体的な態様として、光源が、第１焦点近傍に光源光の発生中心を有す
る。この場合、光源から放射状に発生した光を第２焦点或いはその近傍に集光させること
ができ、この集光点に所望とする照明光束の形成が可能となる。

上記課題を解決するために、本発明に係るプロジェクタは、照明光を射出する上記いず
れかの光源装置と、光源装置からの照明光によって照明される光変調装置と、光源装置と
光変調装置との間に配置され、照明光による照明光束を光変調装置の画像形成領域上で走
査させる走査手段と、光変調装置からの像光を投射する投射光学系とを備える。

上記プロジェクタでは、本発明に係る上記光源装置のいずれかを用いているので、光変
調装置の画像形成領域上での当該照明光の光束断面を適切な形状にすることができる。ま
た、走査手段の回転駆動により、画像形成領域上での照明光による照明領域と非照明領域
とを順次交互にスクロールさせることができる。これにより、簡易な構造でありながらも
、照明光束の形成時の収差の発生を抑制し、滑らかで良質な画像の表示が可能である。尚
、当該スクロールを光変調装置の画面書き込み周波数に同期させることも可能である。こ
のようなプロジェクタは、簡易な構造であるから小型化・軽量化することができる。

また、本発明の具体的な態様として、光変調装置が、第１及び第２楕円の第２焦点の一
方から外れた位置及び双方から外れた位置のいずれかに配置される。この場合、第１及び
第２楕円の第２焦点のうち、少なくとも一方から外れた位置に配置されるので、光変調装
置の画像形成領域上で照明光の光束が第２焦点からより外れた方向に関して長く延びる光
条となる。

また、本発明の具体的な態様として、第１楕円の第２焦点が、第２楕円の第２焦点より
も反射鏡側に位置し、光変調装置は、第１楕円の第２焦点位置を基準として配置される。
この場合、反射鏡側即ち光源に近い側にある第２焦点を基準として光変調装置のアライメ
ントが行なわれ、第１楕円を含む平面上での光束は略集光している。一方、第２楕円を含
む平面上では、光変調装置のアライメント位置においては、未だ集光しきっていないため
、その光束断面がある程度の幅を保つ。これにより、照明光束の画像形成領域上での断面
形状を長方形状、或いは帯状とすることができる。

また、本発明の具体的な態様として、走査手段が、照明光束を長手方向に垂直な方向に
画像形成領域上で移動させるポリゴンミラーを含む。この場合、走査手段により、画像形
成領域上での照明光束を長手方向に垂直な方向にスクロールさせ、領域走査を行うことが
できる。また、反射部材であるポリゴンミラーを用いることにより、当該領域走査におけ
る収差の発生を抑制することができる。

また、本発明の具体的な態様として、本発明に係る上記いずれかのプロジェクタが、光
源装置から射出された照明光を所定波長ごとに色光に分離し、各色光を形成する色分離光
学系と、色分離光学系からの各色光によって走査手段の走査下で照明されて、各色の像光
をそれぞれ形成する各色の光変調装置と、各色光の像光を合成する合成光学系とをさらに
備える。この場合、各色の光変調装置を対応する色光で照明することができ、合成光学系
により各色の像光を合成して合成光を形成することで、カラー映像の投射が可能になる。

〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係る光源装置を有するプロジェクタを説明するための平面図で
ある。本実施形態におけるプロジェクタ１００は、光源装置１０と、走査手段であるポリ
ゴンミラー２０と、光変調装置である液晶ライトバルブ３０と、投射光学系である投射レ
ンズ４０とを備える。光源装置１０は、光源である光源ランプ１１と、反射鏡であるリフ
レクタ１２とを備える。

まず、光源装置１０において、光源ランプ１１は、例えば、高圧水銀ランプなどであり
、像光形成の必要に足る光量を有する略白色の光源光を発生する。リフレクタ１２は、当
該光源光を反射により所定の光路方向に折り曲げる反射鏡である。尚、リフレクタ１２は
、その反射面は、縦方向に切った場合と横方向に切った場合とで断面の形状が異なるアナ
モフィック型の反射鏡である（詳しくは後述する。）。光源装置１０は、開口部１３より
長方型又は帯状の光束断面となるべき照明光を射出する。

ポリゴンミラー２０は、光源装置１０と液晶ライトバルブ３０との間に配置され、光源
装置１０からの照明光の光束を、その長手方向と垂直な方向に液晶ライトバルブ３０の画
像形成領域上で走査させる走査手段である。

液晶ライトバルブ３０は、液晶パネル３１と、第１、第２偏光フィルタ３２、３３とを
備える。このうち、主要部である液晶パネル３１は、光源装置１０からの照明光の空間的
強度分布を画像情報に基づいて、光変調する非発光型の光変調装置であり、画像に対応す
る像光を形成する。第１、第２偏光フィルタ３２、３３は、液晶パネル３１の入射側と射
出側とにそれぞれ配置されており、液晶パネル３１に入射する照明光の偏光方向を調整す
る。

投射レンズ４０は、液晶ライトバルブ３０で形成された像光を所望の拡大率で拡大して
投射するための投射光学系である。

以下、光路の順に沿って、本実施形態におけるプロジェクタ１００による画像表示につ
いて概略を説明する。

光源ランプ１１より発生した光源光は、リフレクタ１２での反射により所望の光束形状
に形成されつつ、開口部１３より照明光ＥＬとして射出される。開口部１３から射出され
た照明光ＥＬは、光軸ＯＡ上に沿って進みポリゴンミラー２０に入射するが、ポリゴンミ
ラー２０の回転駆動により、後段の液晶パネル３１の画像形成領域３１ａ上をｚ方向に移
動する。これにより、照明領域と非照明領域とが交互にスクロールするように照明光ＥＬ
による領域走査が行われる。液晶ライトバルブ３０に入射した照明光ＥＬは、まず、第１
偏光フィルタ３２により偏光方向が調整される。次に、液晶パネル３１により、画素単位
で偏光状態が調整され、像光として射出される。射出の際、第２偏光フィルタ３３により
、当該像光は、所定の偏光成分が取り出される。液晶ライトバルブ３０から射出された像
光は、投射レンズ４０によって投射光ＰＬとしてスクリーン等に投射され、所望の拡大率
の画像が表示される。

以下、本願発明の特徴である光源装置１０による照明光ＥＬの光束形成について、図２
を用いてリフレクタ１２を中心に説明する。図２（ａ）、（ｂ）は、光路を展開したもの
で、リフレクタ１２と液晶パネル３１との位置関係を示した模式図である。

図２（ａ）は、光軸ＯＡを通り、液晶パネル３１の画像形成領域３１ａに対して垂直方
向（ここではｙ方向とする）に切断した断面図である。図２（ｂ）は、同じく光軸ＯＡを
通り、画像形成領域３１ａについて水平方向（ここではｘ方向とする）に切断した断面図
である。ここで、リフレクタ１２の反射面ＲＳの断面の形状は、ｙ方向に切った断面とｘ
方向に切った断面とで互いに異なる楕円弧ＥＡ１、ＥＡ２となっている。また、図２（ａ
）において、楕円弧ＥＡ１を形成する第１楕円の２つの焦点のうち、楕円弧ＥＡ１側（つ
まりリフレクタ１２側）の焦点を第１焦点、もう一方の側（つまりリフレクタ１２と反対
側）の焦点を第２焦点とする。図２（ｂ）においても、楕円弧ＥＡ２を形成する第２楕円
の第１焦点、第２焦点を同様に定める。特に、ここでは、まず、各楕円弧ＥＡ１、ＥＡ２
に対応する第１焦点は、同じ位置或いは略同じ位置にあるものとする。これを焦点ＦＡと
する。一方、第２焦点については、各楕円弧ＥＡ１に対応する第２焦点と、ＥＡ２に対応
する第２焦点とは互いに異なる位置に存在するものとする。これらの焦点を、それぞれ焦
点ＦＢ１、焦点ＦＢ２とする。さらに、ここでは、図２（ａ）、（ｂ）を比較すると分か
るように、焦点ＦＢ１は、焦点ＦＢ２よりもリフレクタ１２側（即ち光源側）に位置して
いるものとする。

ここで、図１の光源ランプ１１は、光源光の発生中心を図２（ａ）、（ｂ）にある焦点
ＦＡの近傍に配置されているものとする。これにより、光源ランプ１１の光源から放射状
に発生した光は、図２（ａ）では焦点ＦＢ１或いはその近傍に集光し、図２（ｂ）では焦
点ＦＢ２或いはその近傍に集光することになる。

また、ここで、液晶パネル３１について、焦点ＦＢ１を基準として、その画像形成領域
３１ａがアライメントされている。つまり、液晶パネル３１は、焦点ＦＢ１の位置或いは
焦点ＦＢ１を基準としたその近傍の位置に設置されている。この場合、画像形成領域３１
ａあるいはその直近の前後において、照明光ＥＬの照明光束は、垂直方向（ｙ方向）に関
しては、略結像した状態となる。一方、水平方向（ｘ方向）に関しては、当該画像形成領
域のサイズに合わせた幅を維持した状態（図２（ｂ）参照。）で入射する。このようにし
た場合、画像形成領域３１ａ上における照明光ＥＬの光束の断面形状は、全体として、図
３のように、ｘ方向に延び、ｙ方向にある程度の幅を有する長方形状或いは帯状となって
いる。つまり、照明光ＥＬの光束形状は、水平方向（横幅）については、画像形成領域３
１ａの横幅に略合わせた長さを有しており、垂直方向（縦幅）についてはある程度の幅（
例えば、液晶パネル３１が有する画素の数画素〜数１０画素分）を有する長さを保った形
状となっている。

以上のような形成された照明光ＥＬを、図１での説明において述べたポリゴンミラー２
０の回転駆動により、画像形成領域３１ａ上でｘ方向（図３のような場合、画面の長手方
向）に垂直な方向に移動させる。これにより、画像形成領域３１ａ上で、照明光ＥＬによ
る照明光束の照明領域と非照明領域とが順次交互にスクロールする。

図４は、上述の照明光束の画像形成領域３１ａ上での照明領域のスクロール動作につい
て説明するためのグラフである。グラフの横軸は時間、縦軸は垂直方向についての図３の
ような画像形成領域３１ａ上で照明光ＥＬの照明領域の位置が移動して行くことを示して
いる。この際、ポリゴンミラー２０の回転駆動を適宜調整して当該スクロールを液晶パネ
ル３１の画面書き込み周波数に同期させることが可能である。

尚、必要であれば、図５のように、ポリゴンミラー２０の後段に、さらにＦθレンズ２
１を設けることにより、当該スクロール速度を厳密に一定速度となるように調整してもよ
い。

図２において、リフレクタ１２の反射面ＲＳの形状について、断面図により説明したが
、反射面ＲＳ全体の形状は、具体的にした場合、例えば、光軸ＯＡと反射面ＲＳの交点を
原点ＯＰとし、光軸ＯＡをｚ軸に平行とし、ｘ方向とｙ方向とをそれぞれｘ軸、ｙ軸とし
て次式で表される。尚、本実施形態では、本式をもってアナモフィックトーリックの式と
する。

ここで、Ｋ_Ｈ、Ｋ_Ｖ、Ｒ_Ｈ、Ｒ_Ｖは、反射面ＲＳの断面形状に対する条件等により適宜
定められる定数であり、Ｋ_Ｈ、Ｋ_Ｖは、円錐定数、Ｒ_Ｈ、Ｒ_Ｖは、光軸近傍での曲率半径
である。図２との対応としては、Ｋ_Ｖ、Ｒ_Ｖ、は、楕円弧ＥＡ１に関する定数、Ｋ_Ｈ、Ｒ
_Ｈ、は、楕円弧ＥＡ２に関する定数である。これらの数値を適切に定めることにより、上
述したような照明光ＥＬの光束形成が可能となる。

以下、アナモフィックトーリックの式に関する実施例について具体的に説明する。表１
、表２は、プロジェクタ１００として用いる一実施例の規格である。つまり、液晶パネル
３１の具体的なサイズを表１、リフレクタ１２の各断面での楕円焦点等を表２のものとし
て定めている。

図２を参照すると、この場合、例えば、液晶パネル３１のｘ方向（長手方向）のサイズ
は、１５．４０８ｍｍである。一方、表２より、リフレクタ１２の楕円弧ＥＡ１について
、液晶パネル３１の位置基準となる焦点ＦＢ１は、原点ＯＰからの距離が２００ｍｍとし
ている。これに合わせて、楕円弧ＥＡ２を設計する。つまり、原点ＯＰからの距離が２０
０ｍｍの位置において、照明光ＥＬの照明光束の横幅（ここではｘ方向についての幅）を
、液晶パネル３１のｘ方向（長手方向）のサイズ１５．４０８ｍｍに合わせるような構成
となっている。尚、この場合、焦点ＦＢ２の位置は、およそ２４０ｍｍとなる。ここで、
リフレクタ１２の開口部１３の半径は、２５ｍｍとしている。以上のような設計により、
所望の光束断面を形成することができる。

以上の実施形態の説明及び一実施例では、図２（ａ）の楕円弧ＥＡ１に対応する第２焦
点ＦＢ１が光源側に近いものとし、これを液晶パネル３１の位置基準として説明している
が、本実施形態は、これに限らず種々の場合が考えられる。例えば、図２（ｂ）の焦点Ｆ
Ｂ２の方が焦点ＦＢ１より光源側に近く、こちらの結像点を基準として液晶パネル３１を
配置してもよい。この場合、スクロールの方向は液晶パネル３１の長手方向に平行な方向
に移動させることになる。また、これとは逆に、液晶パネル３１の設置面を、光軸ＯＡを
中心に９０度回転させる、即ち、縦方向（ｙ方向）が液晶パネル３１の長手方向となるよ
うに置き換えてもよい。

また、リフレクタ１２の複数の第２焦点のうち、光源から遠い側の第２焦点、即ち遠方
の結像点を基準として液晶パネル３１を配置してもよい。さらに、照明光ＥＬの形成のた
めの調整等として、液晶パネル３１は、いずれの第２焦点からも外れた位置にシフトして
配置されるようにしてもよい。

以上、本実施形態について説明したが、本願発明に係る態様は、上述のものには限られ
ない。例えば、本実施形態では、走査手段としてポリゴンミラーを用いているが、この他
にも、例えば、ガルバノミラー等の反射部材であってもよく、また、収差による問題が生
じなければ回転プリズム等であってもよい。

さらに、適宜反射ミラー等を施すことにより、各部材の配置を変更してもかまわない。
即ち、本実施形態では、図１のような場合、プロジェクタ１００全体の構成は、ポリゴン
ミラー２０において光路方向折り曲げられるＬ字型となっている。これについて、例えば
、図１の光源装置１０とポリゴンミラー２０との間にさらに反射ミラーを設け、光路方向
を折り曲げてもよい。この場合、例えば、光軸ＯＡが光路方向右側に９０°曲がるように
反射ミラーを光軸に対して４５度傾けて設ければ、光源装置１０より後段を図１の紙面時
計回りに９０度折り曲げた方向に配置することができる。これにより、プロジェクタ１０
０全体の構成が紙面左から右への横長型とすることができる。

尚、光源装置１０の後段に偏光変換装置を設けることも可能である。偏光変換装置を設
けることにより、光の利用効率を上げることができる。偏光変換装置としては、通常の偏
光ビームスプリッタであってもよいし、又は、例えば図６に示すような偏光変換装置５０
も設置可能である。以下、図６に示す偏光変換装置５０について説明する。

偏光変換装置５０は、偏光選択面を形成する偏光選択素子５１と、ミラー５２と、偏光
変換反射素子５３とを備える。偏光選択素子５１は、光源装置１０からの照明光ＥＬのう
ち、Ｐ偏光を透過させる一方、Ｓ偏光を反射する。これにより、照明光ＥＬは、Ｐ偏光Ｐ
１とＳ偏光Ｓ１とに分離される。

照明光ＥＬのうち、偏光選択素子５１を透過したＰ偏光Ｐ１は、ミラー５２により反射
され、紙面右方向に射出される。尚、この際、偏光方向が変わることはなくＰ偏光のまま
である。一方、偏光選択素子５１により反射されたＳ偏光Ｓ１は、偏光変換反射素子５３
によりさらに反射される。ここで、偏光変換反射素子５３は、反射ミラーの上に１／４波
長位相差板が貼付された構造を有している。これにより、Ｓ偏光Ｓ１は、反射により紙面
右方向に折り返されるとともに、偏光方向がＳ偏光からＰ偏光に変換され、Ｐ偏光Ｐ２と
なる。Ｐ偏光Ｐ２となった後は、偏光選択素子５１を透過でき、そのまま紙面右方向に射
出される。

以上により、偏光変換装置５０を経た照明光ＥＬは、偏光がＰ偏光に揃えられた状態で
射出される。以上のような偏光変換装置５０を用いれば、各偏光成分間で光路差を生じる
ことなく、偏光方向の揃った照明光ＥＬの形成が可能である。尚、必要であれば、反射時
の反射角度の設定により、照明光ＥＬの射出方向を適宜調整してもよい。

以上説明した本実施形態の光源装置１０を用いれば、光源装置１０の後段に照明光束を
形成するためのフライアイレンズや、シリンドリカルレンズ等を置く必要がないので、比
較的簡易に領域走査するための照明光束の形成が可能になる。また、屈折光学系を用いる
ことがないので、収差の発生を抑制することも可能である。本光源装置１０を用いること
により、簡易な構造であることにより小型化・軽量化されながらも、滑らかで良質な画像
表示が可能なプロジェクタ１００が実現可能である。

〔第２実施形態〕
第１実施形態では、所謂単板式のプロジェクタについて説明したが、第２実施形態では
、三板式のプロジェクタ等について説明する。

図７は、本実施形態に係るプロジェクタを説明するための平面図である。本実施形態に
おけるプロジェクタ２００は、光源装置２１０と、色分離光学系２９０と、走査手段であ
る複数のポリゴンミラー２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃと、各色の光変調装置である液晶
ライトバルブ２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃと、合成光学系であるクロスダイクロイック
プリズム２５０と、投射光学系である投射レンズ２４０とを備える。

色分離光学系２９０は、光源装置２１０からの光源光を所定波長ごとにＲＧＢの３色に
分離し、各色光を形成する。

液晶ライトバルブ２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃは、色分離光学系２９０からの各色光
によって照明されて、各色の像光をそれぞれ形成する。

クロスダイクロイックプリズム２５０は、形成された各色の像光を合成する合成光学系
である。

尚、光源装置２１０、各ポリゴンミラー２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ及び各液晶ライ
トバルブ２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃは、それぞれ、第１実施形態における光源装置１
０、ポリゴンミラー２０、液晶ライトバルブ３０と構造が同様であるから詳しい説明を省
略する。

光源装置２１０からの照明光ＥＬが、色分離光学系２９０を経ることにより、各色光が
形成され、各色光に対応する複数のポリゴンミラー２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃにより
、それぞれ対応する各色の液晶ライトバルブ２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃの画像形成領
域上を走査して照明する。それぞれの動作について以下に詳述する。

色分離光学系２９０は、十字に交差させた第１及び第２ダイクロイックミラー２９１ａ
、２９１ｂと、第３ダイクロイックミラー２９１ｄと、反射ミラー２９１ｃ、２９１ｅと
を備える。第１ダイクロイックミラー２９１ａは、ＲＧＢの３色のうちＢ光を反射し、Ｇ
光及びＲ光を透過させる。一方、第２ダイクロイックミラー２９１ｂは、Ｂ光を透過させ
、Ｇ光及びＲ光を反射する。第２ダイクロイックミラー２９１ｂにより反射されたＧ光及
びＲ光は、さらに反射ミラー２９１ｃにより反射され、第３ダイクロイックミラー２９１
ｄに導かれる。第３ダイクロイックミラー２９１ｄは、ＲＧの２色のうち、Ｒ光を透過さ
せ、Ｇ光を反射する。

この色分離光学系２９０において、第１ダイクロイックミラー２９１ａで反射されたＢ
光は、さらに反射ミラー２９１ｅを経て、ポリゴンミラー２２０ａの回転駆動により、液
晶ライトバルブ２３０ａの画像形成領域上を、照明領域と非照明領域とが交互にスクロー
ルするように領域走査する（図３、４参照）。また第３ダイクロイックミラー２９１ｄで
反射されたＧ光は、ポリゴンミラー２２０ｂの回転駆動により、液晶ライトバルブ２３０
ｂの画像形成領域上を、同様に領域走査する。さらに、第３ダイクロイックミラー２９１
ｄを通過したＲ光は、ポリゴンミラー２２０ｃの回転駆動により、液晶ライトバルブ２３
０ｃの画像形成領域上を、同様に領域走査する。

ポリゴンミラー２２０ａを介して液晶ライトバルブ２３０ａに入射したＢ光は、この液
晶ライトバルブ２３０ａを照明する。ポリゴンミラー２２０ｂを介して液晶ライトバルブ
２３０ｂに入射したＧ光は、この液晶ライトバルブ２３０ｂを照明する。ポリゴンミラー
２２０ｃを介して液晶ライトバルブ２３０ｃに入射したＧ光は、この液晶ライトバルブ２
３０ｃを照明する。各液晶ライトバルブ２３０ａ〜２３０ｃは、入射した各色光の偏光方
向を調整し、さらに空間的強度分布を変調する非発光型の光変調装置であり、各液晶ライ
トバルブ２３０ａ〜２３０ｃにそれぞれ入射した３色の光は、各液晶ライトバルブ２３０
ａ〜２３０ｃ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変調される
。これにより、各色の像光が形成される。

クロスダイクロイックプリズム２５０は、光合成部材であり、Ｂ光反射用の誘電体多層
膜２５０ａとＲ光反射用の誘電体多層膜２５０ｂとを直交させた状態で内蔵するものであ
り、液晶ライトバルブ２３０ａからのＢ光を誘電体多層膜２２５ａで反射して進行方向右
側に射出させ、液晶ライトバルブ２３０ｂからのＧ光を誘電体多層膜２５０ａ、２５０ｂ
を介して直進・射出させ、液晶ライトバルブ２３０ｃからのＲ光を誘電体多層膜２５０ｂ
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
２５０によりＢ光、Ｇ光及びＲ光が合成され、合成された像光が形成される。

クロスダイクロイックプリズム２５０で合成された像光は、投射レンズ２４０に入射し
、投射レンズ２４０により、所望の拡大率で拡大され、投射される。この場合、投影され
る画像は、各液晶ライトバルブ２３０ａ〜２３０ｃによって形成された像光を合成したカ
ラー画像となる。

上記プロジェクタ２００では、Ｂ光、Ｇ光及びＲ光を通る光路に関してそれぞれの光路
長が互いに等しくなっているため、光路差を補正するためのリレー光学系を必要としない
。従って、リレー光学系による収差を生じることがなく、光源装置２１０での収差抑制の
効果を保つことができる。

本実施形態においても、第１実施形態と同様、各ポリゴンミラー２２０ａ〜２２０ｃの
回転駆動を適宜調整して当該スクロールを各液晶ライトバルブ２３０ａ〜２３０ｃの画面
書き込み周波数に同期させることが可能である。

また、照明光ＥＬの偏光方向の調整を行なう偏光調整部材に関しても、第１実施形態と
同様である。例えば、第１実施形態において、図６に示した偏光変換装置５０のような偏
光変換のための部材を、図７の光源装置２１０の後段に設けてもよい。また、ポリゴンミ
ラー２２０ａ〜２２０ｃを他の走査手段に置き換えてもよい。

また、各部材の配置等も第１実施形態と同様であり、適宜変更でき、例えば、スクロー
ルの方向を各液晶パネルの長手方向に垂直な方向に移動させることも、平行な方向に移動
させることも可能である。

〔第３実施形態〕
図８は、第３実施形態に係るプロジェクタについて説明するための平面図である。本実
施形態に係るプロジェクタ３００は、２つの色光合成による所謂２板式のプロジェクタで
あり、照明装置３１０と、色分離光学系であるダイクロイックミラー３９０と、走査手段
である複数のポリゴンミラー３２０ａ、３２０ｂと、光変調装置である液晶ライトバルブ
３３０ａ、３３０ｂと、合成光学系である合成プリズム３５０と、投射光学系である投射
レンズ３４０とを備える。

照明装置３１０、ポリゴンミラー３２０ａ、３２０ｂ及び液晶ライトバルブ３３０ａ、
３３０ｂは、その構造については、それぞれ第１実施形態の照明装置１０、ポリゴンミラ
ー２０及び液晶ライトバルブ３０等と同様であるので説明を割愛する。

ダイクロイックミラー３９０は、照明装置３１０によって形成された照明光ＥＬを半透
過・半反射する色分離光学系である。

液晶ライトバルブ３３０ａ、３３０ｂは、それぞれに入射した無彩色光と有彩色光との
照明光の偏光方向を調整し、さらに、空間的強度分布を変調する非発光型の光変調装置で
あり、各液晶ライトバルブ３３０ａ、３３０ｂにそれぞれ入射した色光は、各液晶ライト
バルブ３３０ａ、３３０ｂ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
て変調される。これにより、モノクロ及びカラーの像光が形成される。

合成プリズム３５０は、合成面３５０ａにおいて、各液晶ライトバルブ３３０ａ、３３
０ｂから射出された像光を結合する合成光学系である。

投射レンズ３４０は、合成された像光を投射光として、不図示のスクリーン等へ投射す
る投射光学系である。

以下、図８を用いてプロジェクタ３００の動作を説明する。まず、光源装置２１０から
の照明光ＥＬが、ダイクロイックミラー３９０を経ることにより、半透過・半反射される
。ダイクロイックミラー３９０による反射光は、白黒用の照明光ＷＢであり、透過光がカ
ラー用の照明光ＴＣである。形成された一対の照明光は、各照明光に対応するポリゴンミ
ラー３２０ａ、３２０ｂにより、それぞれ対応する一対の液晶ライトバルブ３３０ａ、３
３０ｂの画像形成領域上を走査して照明する。つまり、ポリゴンミラー３２０ａを介して
液晶ライトバルブ３３０ａに入射した照明光ＷＢは、液晶ライトバルブ３３０ａを照明す
る。ポリゴンミラー３２０ｂを介して液晶ライトバルブ３３０ｂに入射した照明光ＴＣは
、液晶ライトバルブ３３０ｂを照明する。尚、照明光ＴＣは、白色光であり、この過程の
前段において、不図示の調整バルブによって、時系列に透過色が切換えられる。これによ
り、照明光ＴＣに含まれる色光の調整が行われ、所望のカラー光が形成される。例えば、
カラーフィルタを用いたカラーホィール等を制御することによって上記調整が可能である
。各液晶ライトバルブ３３０ａ、３３０ｂにそれぞれ入射した各照明光は、各液晶ライト
バルブ３３０ａ、３３０ｂ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
て変調される。これにより、それぞれの像光が形成される。

形成された像光は、合成プリズム３５０で互いに結合する。合成された像光は、投射レ
ンズ３４０から投射光としてスクリーン等に投影され、当該スクリーン上に所望の拡大率
のカラー合成画像が表示される。

以上の説明では、ダイクロイックミラー３９０による色分離について、半透過・半反射
とし、このうち反射光を照明光ＷＢ、透過光を照明光ＴＣとしている。しかし、この他に
も、例えば、ダイクロイックミラー３９０が、照明光ＥＬの成分のうち、緑色光を主成分
として含む波長帯域を色分離するものであってもよい。つまり、ダイクロイックミラー３
９０は、緑色光を含む波長領域の成分を反射する一方、その他の成分である赤色光及び青
色光の２色光を含む波長領域の成分を透過させる特性を有するものであってもよい。この
場合も、上述と同様の構成により、カラー合成画像が表示可能である。

尚、本願発明は、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。

例えば、第１実施形態の光源ランプ１１では、光源として高圧水銀ランプを用いている
が、高圧水銀ランプの代わりに、メタルハライドランプ等他のランプを用いることもでき
る。

また、上記各実施形態では、透過型のプロジェクタに本発明を適用した場合の例につい
て説明したが、本発明は、反射型プロジェクタにも適用することが可能である。ここで、
「透過型」とは、液晶ライトバルブ等を含む光変調部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、光変調部が光を反射するタイプであることを意味してい
る。

さらに、デジタルマイクロミラーデバイスを用いるタイプのプロジェクタに対しても適
用可能である。

また、プロジェクタとしては、投写面を観察する方向から画像投写を行う前面プロジェ
クタと、投写面を観察する方向とは反対側から画像投写を行う背面プロジェクタとがある
が、図１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。

第１実施形態に係る光源装置を有するプロジェクタを説明する平面図である。（ａ）、（ｂ）は、反射鏡と光変調装置との位置関係を示した模式図である。画像形成領域上における照明光の光束の断面形状を示す図である。照明光束の画像形成領域上でのスクロール動作を説明するためのグラフである。第１実施形態に係るプロジェクタの変形例を示す平面図である。偏光変換装置の設置の一例を示す平面図である。第２実施形態に係るプロジェクタを説明するための平面図である。第３実施形態に係るプロジェクタを説明するための平面図である。

符号の説明

１００、２００、３００…プロジェクタ、１０、２１０、３１０…光源装置、２０
、２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ…ポリゴンミラー、
３０、２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ、３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃ…液晶ライトバル
ブ、４０、２４０、３４０…投射レンズ、１１…光源ランプ、１２…リフレクタ

Claims

光源光を発生する光源と、
反射面を有し、当該反射面で前記光源からの光源光を反射することによって照明光を射
出するアナモフィック型の反射鏡と、
を備える光源装置であって、
前記反射面は、
光軸を含んで互いに垂直に交わる２平面のそれぞれによって切り取られる形状がとも
に楕円弧であり、
前記２平面のうち一方の平面において楕円弧を形成する第１楕円の第１焦点と、他方
の平面において楕円弧を形成する第２楕円の第１焦点とを略同じ位置とし、
前記第１楕円の第２焦点と前記第２楕円の第２焦点とを異なる位置とする
ことを特徴とする光源装置。
前記反射鏡は、所定のアナモフィックトーリックの式に従う形状の前記反射面を有する
ことを特徴とする請求項１記載の光源装置。
前記光源は、前記第１焦点近傍に前記光源光の発生中心を有することを特徴とする請求
項１及び請求項２のいずれか一項記載の光源装置。
照明光を射出する請求項１から請求項３のいずれか一項記載の光源装置と、
前記光源装置からの前記照明光によって照明される光変調装置と、
前記光源装置と前記光変調装置との間に配置され、前記照明光による照明光束を前記光
変調装置の画像形成領域上で走査させる走査手段と、
前記光変調装置からの像光を投射する投射光学系と
を備えるプロジェクタ。
前記光変調装置は、前記第１及び第２楕円の前記第２焦点の一方から外れた位置及び双
方から外れた位置のいずれかに配置されることを特徴とする請求項４記載のプロジェクタ
。
前記第１楕円の第２焦点は、前記第２楕円の第２焦点よりも前記反射鏡側に位置し、前
記光変調装置は、前記第１楕円の第２焦点位置を基準として配置されることを特徴とする
請求項４及び請求項５のいずれか一項記載のプロジェクタ。
前記走査手段は、前記照明光束を長手方向に垂直な方向に前記画像形成領域上で移動さ
せるポリゴンミラーを含むことを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか一項記載の
プロジェクタ。
前記光源装置から射出された照明光を所定波長ごとに色光に分離し、各色光を形成する
色分離光学系と、
前記色分離光学系からの各色光によって前記走査手段の走査下で照明されて、各色の像
光をそれぞれ形成する各色の前記光変調装置と、
前記各色の像光を合成する合成光学系と
をさらに備えることを特徴とする請求項４から請求項７のいずれか一項記載のプロジェク
タ。