JP2008170761A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】中心側の光束のみならず、周辺側の光束についてもフォーカス位置を合わせるこ
とができ、これによりムラの抑えられた明るい画像を投射することのできるプロジェクタ
を提供すること。
【解決手段】光源光の中心側にある第２レンズアレイ２１ｂの第２小レンズＣ１ｂ、Ｃ２
ｂは、予めフォーカス位置が合うように設定された曲率半径を有する一方、光源光の周辺
側に対応して配置される第２小レンズＰ１ｂ、Ｐ２ｂの曲率半径については、光源光の中
心側に対応して配置される第２小レンズＣ１ｂ、Ｃ２ｂの曲率半径よりも大きなものとな
る構成とする。このような構成により、光源光の中心側及び周辺側いずれの光についても
ベストなフォーカス位置に設定することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、照明光学系によって液晶パネル等を照明し、液晶パネル等の像を投射するプ
ロジェクタに関する。

従来のプロジェクタの照明光学系として、光を分割して重畳するための一対のレンズア
レイを備えるものが存在する。この場合、被照明領域上での像の結像を上げるべく、当該
一対のレンズアレイのうち、光路上後段に配置される第２のレンズアレイを偏心レンズに
より構成するものが知られている（特許文献１参照）。
特開２００２−６２５８７号公報

しかしながら、例えば、光源光の光束のうち内側即ち中心側の光束を液晶パネル等の被
照明領域上においてベストなフォーカス位置に集光させるようにすると、外側即ち周辺側
の光束については、対応するレンズの収差等の影響が大きくなり、周辺側の光束がベスト
なフォーカス位置に集光されない可能性がある。この場合、当該被照明領域上にムラのあ
る像が形成されてしまう。

そこで、本発明は、中心側の光束のみならず、周辺側の光束についてもフォーカス位置
を合わせることができ、これによりムラの抑えられた明るい画像を投射することのできる
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、本発明に係るプロジェクタは、（ａ）光源光を射出する光
源と、（ｂ）システム光軸に対して垂直に配置され、光源光の光束を複数の部分光束に分
割するための複数の第１小レンズを有する第１レンズアレイと、（ｃ）第１レンズアレイ
に対向して配置され、曲率半径の異なる複数の第２小レンズを有し、当該複数の第２小レ
ンズによって、第１小レンズにより分割された複数の部分光束をそれぞれ集光させる第２
レンズアレイと、（ｄ）第１及び第２レンズアレイにより形成された照明光を所定の被照
明領域に重畳させる重畳レンズと、（ｅ）照明光によって照明される被照明領域に含まれ
る画像形成領域において光変調を行う光変調部と、（ｆ）光変調部によって形成された像
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、第１レンズアレイの像が第２レンズアレイ及び重畳レンズによ
り、光変調部の被照明領域上において結像される。この際、第２レンズアレイの複数の第
２小レンズについて、曲率半径が異なることにより、第１レンズアレイによる部分光束像
の結像位置を目的とする被照明領域上とすることができる。従って、光変調部により形成
された像光を投射光学系により投射した場合に、ムラの抑えられた明るい画像を投射する
ことができる。

また、本発明の具体的な態様として、複数の第２小レンズのうち光源光の周辺側に対応
して配置される第２小レンズの曲率半径が、光源光の中心側に対応して配置される第２小
レンズの曲率半径よりも大きい。これにより、周辺側の光源光について、第１レンズアレ
イによる像の各結像位置が光変調部の被照明領域より手前側になることを防ぎ、各結像位
置を被照明領域上にすることができる。

また、本発明の具体的な態様として、第２レンズアレイが、複数の第２小レンズのうち
に偏心レンズを含む。これにより、例えば第１レンズアレイを射出した際に各部分光束の
中心光軸がシステム光軸と平行でなくなる場合であっても、第２レンズアレイを射出した
直後においては各部分光束の中心光軸をシステム光軸と略平行にすることができる。

また、本発明の具体的な態様として、複数の第２小レンズが、それぞれ複数の第１小レ
ンズと１対１に対応する。これにより、複数の第１小レンズによって形成される各部分光
束にそれぞれ対応する複数の第２小レンズが、それぞれの配置に対応する曲率半径を有す
ることで、各部分光束を適切な位置に集光させることができる。

また、本発明の具体的な態様として、複数の第１小レンズのうち光源光の中心側に対応
して配置される第１小レンズのセルサイズが、光源光の周辺側に対応して配置される第１
小レンズのセルサイズよりも大きい。これにより、各第１小レンズによる光変調部におけ
る被照明領域のサイズを互いに揃えることができる。

また、本発明の具体的な態様として、複数の第１小レンズの各セルの輪郭形状が、被照
明領域の形状と略相似形状である。これにより、第１レンズアレイにより分割された各部
分光束を効率的に利用することができる。

また、本発明の具体的な態様として、複数の第２小レンズのうち光源光の周辺側に対応
して配置される第２小レンズから射出された部分光束は光変調部の画像形成領域上に結像
し、光源光の中心側に対応して配置される第２小レンズから射出された部分光束は光変調
部の画像形成領域上に結像する。これにより、各第２小レンズに対応する部分光束のフォ
ーカス位置を画像形成領域上に定めることができる。

また、本発明の具体的な態様として、（ａ）光変調部が、各色光をそれぞれ変調して各
色の像光を形成する各色用の光変調装置を有し、（ｂ）プロジェクタが、（ｂ１）重畳レ
ンズを経た照明光を所定波長ごとに色光に分離して各色用の光変調装置に導く色分離光学
系と、（ｂ２）各色用の光変調装置により形成された各色の像光を合成する合成光学系と
をさらに備え、（ｃ）投射光学系が、合成光学系によって合成された像光を投射する。こ
れにより、各色の光変調装置を対応する色光によって少ないムラ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、色ムラ等を低減したカ
ラー映像の投射が可能になる。

〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係るプロジェクタを説明するための概念図である。本実施形態
に係るプロジェクタ１００は、光源１０と、照明光学系２０と、色分離光学系３０と、光
変調部４０と、合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム５０と、投射光学系であ
る投射レンズ６０とを備える。

光源１０は、可視光波長領域を含む光源光を発生する光源ランプ１１と、光源光を反射
するリフレクタ１２と、光源光の光束方向を平行化する光平行化手段である平行化レンズ
１３とを備え、光束方向の揃った光源光を射出する。

光源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
所定の方向に反射する。平行化レンズ１３は、光源光の光束方向を略平行に変換する。尚
、リフレクタ１２の曲面は、楕円面であるのが一般的であるが、この他にも、例えば放物
面や球面を用いることが可能である。放物面等を用いる場合、平行化レンズ１３を不要と
することができる。

照明光学系２０は、光源１０から射出された光源光の光束を複数の部分光束に分割し、
これら複数の光束を対象とする照明領域に重畳して入射させ、この照明領域の面内照度を
均一化するための光学系であり、光源光から均一な照明光を形成するための照明装置とし
て機能する。照明光学系２０は、第１、第２レンズアレイ２１ａ、２１ｂと、偏光変換素
子２２と、重畳光学素子を構成する単一のレンズである重畳レンズ２３とを備える。

第１、第２レンズアレイ２１ａ、２１ｂは、それぞれマトリックス状に配置された複数
の第１、第２小レンズＦＬ、ＳＬを備え、これらの小レンズによって光源１０の平行化レ
ンズ１３を経た光を分割して個別に集光・発散させる。尚、ここで、複数の第１、第２小
レンズＦＬ、ＳＬは、同数の行・列からなるレンズ群で構成され、第１小レンズＦＬと第
２小レンズＳＬとは、１対１に対応しているが、図１では、説明を簡単にするため、一例
として、縦４列×横４行のマトリックス状に配置された合計１６個のレンズ群により構成
されているものとする。

より具体的には、まず、第１レンズアレイ２１ａは、平行化レンズ１３を経た光の光束
を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、システム光軸ＯＡに
垂直な面内に上述した４×４個の第１小レンズＦＬを備えて配置される。各小レンズＦＬ
の輪郭形状は、後述する各色用の光変調装置である液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４
０ｃ上の被照明領域の形状と略相似形状をなすように設定されている。

次に、第２レンズアレイ２１ｂは、前述した第１レンズアレイ２１ａにより分割された
複数の部分光束を集光する光学素子であり、第１レンズアレイ２１ａに対向して配置され
、第１レンズアレイ２１ａと同様にシステム光軸ＯＡに垂直な面内に上述した４×４個の
第２小レンズＳＬを備えている。しかし、第２レンズアレイ２１ｂは、集光を目的として
いるため、各小レンズＦＬの輪郭形状が上記各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ
の被照明領域と対応している必要はない。特に、本実施形態では、第１レンズアレイ２１
ａを構成する第２小レンズＳＬは、配置位置に応じて曲率半径が互いに異なるものとなっ
ており、また、これらの第２小レンズＳＬには、偏心レンズが含まれている。

偏光変換素子２２は、ＰＢＳアレイで形成されており、第１レンズアレイ２１ａにより
分割され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２２は、詳細な図示を省略しているが、システム光軸ＯＡに対して傾斜配置される
偏光分離膜及び反射ミラーを交互に配列した構成を具備する。前者の偏光分離膜は、各部
分光束に含まれるＰ偏光光束及びＳ偏光光束のうち、一方の偏光光束を透過し、他方の偏
光光束を反射する。反射された他方の偏光光束は、後者の反射ミラーによって光路を折り
曲げられ、一方の偏光光束の射出方向、すなわちシステム光軸ＯＡに沿った方向に射出さ
れる。射出された偏光光束のいずれかは、偏光変換素子２２の光束射出面にストライプ状
に設けられる位相差板によって偏光変換され、すべての偏光光束の偏光方向が揃えられる
。このような偏光変換素子２２を用いることにより、光源１０から射出される光束を、一
方向の偏光光束に揃えることができるため、各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ
で利用する光の利用率を向上させることができる。

重畳レンズ２３は、第１レンズアレイ２１ａ、第２レンズアレイ２１ｂ及び偏光変換素
子２２を経た複数の部分光束を集光して光変調部４０を構成する各色の液晶ライトバルブ
４０ａ、４０ｂ、４０ｃの画像形成領域（有効領域）を含む被照明領域上に重畳させつつ
入射させるための重畳光学素子である。つまり、重畳レンズ２３によって、第１レンズア
レイ２１ａで分割された各部分光束を、液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ上に重
ね合わせて入射させることができる。以上のように、照明光学系２０の各構成要素が協働
して液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃの均一な照明が可能になる。

色分離光学系３０は、第１ダイクロイックミラー３１と、第２ダイクロイックミラー３
２と、第１反射ミラー３３と、第２反射ミラー３４ａと、第３反射ミラー３４ｂと、３つ
のフィールドレンズ３５ａ、３５ｂ、３５ｃとを備え、照明光学系２０により形成された
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及び
第２ダイクロイックミラー３１、３２は、照明光に含まれる可視光波長領域の所定波長領
域に応じて反射及び透過により照明光の分離を行う。特に、ここでは、第１ダイクロイッ
クミラー３１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３２は、ＧＢの２色のうちＧ光を反射しＢ光を透過させる。つま
り、第１ダイクロイックミラー３１は、光源光を所定色光としてのＲ光とＧ光及びＢ光と
に分離する。さらに、第２ダイクロイックミラー３２は、第１ダイクロイックミラー３１
を通過した光をＧ光とＢ光とに分離する。

次に、この色分離光学系３０において、第１ダイクロイックミラー３１で反射されたＲ
光は、第１反射ミラー３３を経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ３５ａに入
射する。また、第１ダイクロイックミラー３１を透過し、第２ダイクロイックミラー３２
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３５ｂに入射する。さ
らに、第１及び第２ダイクロイックミラー３１、３２を通過したＢ光は、リレーレンズＬ
Ｌ１、ＬＬ２と第２、第３反射ミラー３４ａ、３４ｂとを経て入射角度を調節するための
フィールドレンズ３５ｃに入射する。

光変調部４０は、各色用の光変調装置である液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ
により構成される。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り、色分離光学系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つの液晶パネル４１ａ、４１ｂ、４１ｃと、各液晶
パネル４１ａ〜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〜４
２ｃと、各液晶パネル４１ａ〜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〜４３ｃとを備える。第１ダイクロイックミラー３１で反射されたＲ光は、フ
ィールドレンズ３５ａ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の液晶パネル４１ａを照明する。第１ダイクロイックミラー３１を透過し、第２ダイ
クロイックミラー３２で反射されたＧ光は、フィールドレンズ３５ｂ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の液晶パネル４１ｂを照明する。第１
、第２ダイクロイックミラー３１、３２の双方を透過したＢ光は、フィールドレンズ３５
ｃ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の液晶パネル４
１ｃを照明する。各液晶パネル４１ａ〜４１ｃは、入射した照明光の空間的強度分布を変
調し、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃにそれぞれ入射した３色の光は、各液晶パネル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変調される。こ
の際、第１偏光フィルタ４２ａ〜４２ｃによって、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃ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。

クロスダイクロイックプリズム５０は、各液晶ライトバルブ４０ａ、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４
０ｂ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
ラーの画像光である合成光が形成される。

投射レンズ６０は、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。

図２は、図１のプロジェクタ１００についての側面からの展開図である。尚、図２にお
いては、例としてＲ光の光路についての展開図を示しているが、他色の光路についても同
様である。

以下、図２を用いて図１の第１、第２レンズアレイ２１ａ、２１ｂについてより詳しく
説明する。照明光学系２０において、既に図１を用いて説明したように、光源ランプ１１
から放射状に射出された光源光は、リフレクタ１２での反射によりシステム光軸ＯＡに略
沿った光路方向に折り曲げられ、さらに、平行化レンズ１３により、光束方向をシステム
光軸ＯＡと略平行に変換される。システム光軸ＯＡと略平行に進む光源光のうち、例えば
、第１レンズアレイ２１ａの複数の第１小レンズＦＬ（図１参照）の一つである、第１小
レンズＣ２ａを通過する光は、この第１小レンズＣ２ａに対応する第２レンズアレイ２１
ｂの複数の第２小レンズＳＬ（図１参照）の一つである第２小レンズＣ２ｂや、重畳レン
ズ２３等の各光学系を経て、液晶ライトバルブ４０ａの液晶パネル４１ａ上にある被照明
領域ＳＤ（図３参照）を照明する。同様に、光源光のうち、他の第１小レンズＦＬを通過
する光についても、それぞれに対応する第２小レンズＳＬや重畳レンズ２３等の各光学系
を経て液晶ライトバルブ４０ａの液晶パネル４１ａ上にある被照明領域ＳＤを照明する。
これにより、液晶ライトバルブ４０ａに均一な照明がなされる。

尚、被照明領域ＳＤは、図３のように、液晶パネル４１ａでの画像形成において有効領
域である画像形成領域ＧＤを含んでいる。第１レンズアレイ２１ａの各第１小レンズＦＬ
の輪郭形状が被照明領域ＳＤの形状と略相似形状をなすように設定されていることにより
、照明光学系２０から射出される照明光の被照明領域ＳＤ上での形状を被照明領域ＳＤと
略等しいものとすることができる。

図２に戻って、第２レンズアレイ２１ｂの第２小レンズＳＬには、偏心レンズが用いら
れている。偏心レンズの作用により、第２レンズアレイ２１ｂから射出した直後における
第２レンズアレイ２１ｂの各小レンズＳＬに対応する各部分光束の中心光軸をシステム光
軸ＯＡと略平行にすることができる。さらに、本実施形態では、特に、光源光のうち周辺
側（図面上システム光軸ＯＡから離れている側）に対応する第２レンズアレイ２１ｂの第
２小レンズＰ１ｂ等の曲率半径が、光源光のうち中心側（図面上システム光軸ＯＡに近い
側）に対応する第２小レンズＣ１ｂ等の曲率半径と異なっている。

以下、図４（ａ）、（ｂ）を用いて、各小レンズの曲率半径について説明する。図４（
ａ）、（ｂ）は、照明光学系２０から光変調部４０にかけての照明光についての一例を示
す図である。尚、図４（ａ）等において、重畳レンズ２３後段のダイクロイックミラー３
１等の光学部材については省略し、追加の光学部材を破線によって図示しているが、以下
の説明において、これらの光学部材の有無は本実施形態の特性について直接的に影響せず
、光路上にある場合にもない場合にも同様の考察が可能であるため、これら部材について
の説明を省略する。

図４（ａ）は、第１、第２レンズアレイ２１ａ、２１ｂの第１、第２小レンズＰ１ａ等
のうち、光源光の周辺側に対応して配置される第１レンズアレイ２１ａの第１小レンズＰ
１ａ（図２参照）を通過する光について示している。この場合、第１小レンズＰ１ａに対
応する第２レンズアレイ２１ｂの第２小レンズＰ１ｂは、偏心レンズであるとともに、さ
らに曲率半径が調整されている。これにより、重畳レンズ２３と協働して、図４（ａ）の
ように、光源光のうち周辺側から射出された光を液晶ライトバルブ４０ａの被照明領域Ｓ
Ｄにおいて、フォーカス位置があったものとしている。つまり、第１小レンズＰ１ａの像
を液晶ライトバルブ４０ａの被照明領域ＳＤ上において略結像させている。尚、第２小レ
ンズＰ１ｂが偏心レンズであることにより、例えば第１小レンズＰ１ａから射出された部
分光束の中心光軸ＣＡがシステム光軸ＯＡと平行でない場合にも、第２小レンズＰ１ｂを
射出した直後においては、中心光軸ＣＡがシステム光軸ＯＡと略平行となるようにするこ
とができる。

一方、図４（ｂ）は、第１、第２レンズアレイ２１ａ、２１ｂの第１、第２小レンズＰ
１ａ等のうち、光源光の中心側に対応して配置される第１レンズアレイ２１ａの第１小レ
ンズＣ１ａ（図２参照）を通過する光について示している。この場合、第１小レンズＣ１
ａに対応する第２レンズアレイ２１ｂの第２小レンズＣ１ｂは、プロジェクタ１００全体
の光学設計において、その曲率半径がフォーカス位置を合わせるための基準として設定さ
れているため、特段の調整を行うことなく、フォーカス位置があったものとなっており、
第１小レンズＣ１ａの像を液晶ライトバルブ４０ａの被照明領域ＳＤ上において略結像さ
せている。

以上のような場合、光源光の中心側にある第２レンズアレイ２１ｂの第２小レンズＣ１
ｂ、Ｃ２ｂは、予めフォーカス位置が合うように設定された曲率半径を有する一方、光源
光の周辺側に対応して配置される第２小レンズＰ１ｂ、Ｐ２ｂの曲率半径については、光
源光の中心側に対応して配置される第２小レンズＣ１ｂ、Ｃ２ｂの曲率半径よりも大きな
ものとなる構成となる。このような構成により、上述のように、光源光の中心側及び周辺
側いずれの光についてもベストなフォーカス位置に設定することができる。つまり、この
場合、第２小レンズＰ１ｂ、Ｐ２ｂから射出された部分光束は液晶ライトバルブ４０ａの
画像形成領域ＳＤ上に結像させ、かつ、第２小レンズＣ１ｂ、Ｃ２ｂから射出された部分
光束も液晶ライトバルブ４０ａの画像形成領域ＳＤ上に結像させることが可能になる。

また、ここで、第２小レンズＰ１ｂ等の曲率を定めるにあたって、さらに、重畳レンズ
２３の曲率に合わせて定めるものとしてもよい。第２レンズアレイ２１ｂは、重畳レンズ
２３と協働して液晶ライトバルブ４０ａへの照明を行っており、重畳レンズ２３の曲率を
加味して第２小レンズＳＬの曲率を定めることにより、より正確に各第２小レンズＳＬに
対応する光束のフォーカス位置を液晶ライトバルブ４０ａの被照明領域ＳＤ上に定めるこ
とができる。

図５（ａ）、（ｂ）は、比較のため、従来の照明光についての一例を説明する図である
。尚、図４（ａ）等の場合と同様、重畳レンズ２３後段の光学部材については、破線によ
り図示しているが、これらの部材の説明を省略する。

図５（ａ）、（ｂ）の場合、まず、光源光の中心側に対応して配置される第１レンズア
レイ２１ａの第１小レンズＣ１ａを通過する光についてベストなフォーカス位置となるよ
うな設定をしており、これにより、第２レンズアレイ２１ｂを構成する小レンズの曲率半
径を一律に定めている。このため、図５（ａ）のように、光源光の周辺側に対応して配置
される第２レンズアレイ２１ｂの第２小レンズＰ１ｂによる光は、球面収差の影響等が大
きくなり、フォーカス位置が被照明領域ＳＤより手前側になり、液晶ライトバルブ４０ａ
の被照明領域ＳＤにおいて、ベストなフォーカス位置からはずれた状態となる。一方、図
５（ｂ）のように、光源光の中心側に対応して配置される第２レンズアレイ２１ｂの第２
小レンズＣ１ｂによる光については、当該光を基準としてプロジェクタ１００全体の光学
設計がなされているため、ベストなフォーカス位置となっている。このような場合、光源
光のうち周辺側からの光の影響により、投射される画像が暗くなり、また、輝度ムラや色
ムラが生じる可能性がある。

これに対し、本実施形態に係るプロジェクタ１００は、図４（ａ）、（ｂ）のように、
光源光の中心側の光のみならず、光源光の周辺側の光もベストなフォーカス位置に合わせ
ることができる。このため、ムラの抑えられた明るい画像を投射することができる。

以上、本実施形態について説明を行ったが、上述の説明は、本願に係る発明の一例であ
り、この他にも種々の実施形態が考えられる。例えば、一般に、第１、第２レンズアレイ
２１ａ、２１ｂの第１、第２小レンズＦＬ、ＳＬの数は、もっと多い場合も考えられ、例
えば、第１、第２小レンズＦＬ、ＳＬは、ともに縦６列×横８行のマトリックス状に配置
された合計４８個のレンズ群からなる場合もある。このような場合、例えば、第２レンズ
アレイ２１ｂの各小レンズの曲率半径は、個々に異なるものであってもよい。つまり、周
辺側（システム光軸ＯＡから離れている側）の小レンズほど曲率半径が大きくなるような
ものであってもよい。

〔第２実施形態〕
図６は、第２実施形態に係るプロジェクタについて説明するための側面からの展開図で
ある。本実施形態では、さらに、第１レンズアレイについて各第１小レンズのサイズを変
形させる場合について説明する。尚、本実施形態に係るプロジェクタ２００は、第１、第
２レンズアレイ１２１ａ、１２１ｂを除いて、同符号のものは第１実施形態における図２
等のものと同等であるから説明を省略する。

図６の場合、第１レンズアレイ１２１ａのうち光源光の中心側に対応して配置された第
１小レンズＣ１１ａ、Ｃ１２ａのセルサイズが、光源光の周辺側に対応して配置された第
１小レンズＰ１１ａ、Ｐ１２ａのセルサイズよりも大きいものとなっている。第１小レン
ズＣ１１ａ、Ｃ１２ａには、第２レンズアレイ１２１ｂの第２小レンズＣ１１ｂ、Ｃ１２
ｂがそれぞれ対応し、また、第１小レンズＰ１１ａ、Ｐ１２ａには、第２レンズアレイ１
２１ｂの第２小レンズＰ１１ｂ、Ｐ１２ｂがそれぞれ対応する。第１実施形態の場合と同
様、第１小レンズＣ１１ａ等に部分光束に分割された光が、対応する第２小レンズＣ１１
ｂ等を通過し、さらに後段の重畳レンズ２３等を経て光変調装置４０ａを照射する。この
際、特に、各第１小レンズＦＬのサイズを、それぞれに対応する各第２小レンズＳＬの曲
率等を加味して適切に定める。これにより、例えば、第１小レンズＦＬのそれぞれに対応
する照明光について、図３に示した液晶パネル４１ａ上における被照明領域ＳＤへの照射
の際に、当該各小レンズＦＬに対応するそれぞれの照明光の被照明領域ＳＤでの断面サイ
ズを、被照明領域ＳＤのサイズに合わせることができる。つまり、これらの照明光は、重
畳レンズ２３等を介して光変調部４０ａの被照明領域ＳＤ上で重畳して照明されるが、こ
の際、各照明光による照明領域のサイズが被照明領域ＳＤに揃うので、光変調装置４０ａ
等の光変調部４０に対して効率的な光の照射を行うことができる。

さらに、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。

上記実施形態の光源１０には、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、液晶パネル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。

上記実施形態では、３つの液晶パネル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。

上記実施形態では、スクリーンを観察する方向から投射を行なうフロントタイプのプロ
ジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射
を行なうリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。

第１実施形態に係るプロジェクタを説明するための概念図である。 第１実施形態に係るプロジェクタの展開図の一例である。 光変調装置における被照明領域について説明する図である。 第１実施形態に係るプロジェクタの照明光について説明する図である。 比較のため従来の照明光について説明する図である。 第２実施形態に係るプロジェクタを説明するための図である。

符号の説明

１００…プロジェクタ、 １０…光源装置、 ２０…照明光学系、 ２１ａ…第１レン
ズアレイ、 ２１ｂ…第２レンズアレイ、 ＦＬ…第１小レンズ、 ＳＬ…第２小レンズ
、 ２２…偏光変換素子、 ２３…重畳レンズ、 ３０…色分離光学系、 ４０…光変調
部、 ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ…液晶ライトバルブ、 ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ…液晶パ
ネル、 ５０…クロスダイクロイックプリズム、 ６０…投射レンズ

Claims (8)

1. 光源光を射出する光源と、
   システム光軸に対して垂直に配置され、前記光源光の光束を複数の部分光束に分割する
   ための複数の第１小レンズを有する第１レンズアレイと、
   前記第１レンズアレイに対向して配置され、曲率半径の異なる複数の第２小レンズを有
   し、当該複数の第２小レンズによって、前記第１小レンズにより分割された複数の部分光
   束をそれぞれ集光させる第２レンズアレイと、
   前記第１及び第２レンズアレイにより形成された照明光を所定の被照明領域に重畳させ
   る重畳レンズと、
   前記照明光によって照明される前記被照明領域に含まれる画像形成領域において光変調
   を行う光変調部と、
   前記光変調部によって形成された像光を投射する投射光学系と
   を備えるプロジェクタ。
2. 前記複数の第２小レンズのうち前記光源光の周辺側に対応して配置される第２小レンズ
   の曲率半径は、前記光源光の中心側に対応して配置される第２小レンズの曲率半径よりも
   大きい請求項１記載のプロジェクタ。
3. 前記第２レンズアレイは、前記複数の第２小レンズのうちに偏心レンズを含む請求項１
   及び請求項２のいずれか一項記載のプロジェクタ。
4. 前記複数の第２小レンズは、それぞれ前記複数の第１小レンズと１対１に対応する請求
   項１記載から請求項３のいずれか一項記載のプロジェクタ。
5. 前記複数の第１小レンズのうち前記光源光の中心側に対応して配置される第１小レンズ
   のセルサイズは、前記光源光の周辺側に対応して配置される第１小レンズのセルサイズよ
   りも大きい請求項１から請求項４のいずれか一項記載のプロジェクタ。
6. 前記複数の第１小レンズの各セルの輪郭形状は、前記被照明領域の形状と略相似形状で
   ある請求項１から請求項５のいずれか一項記載のプロジェクタ。
7. 前記複数の第２小レンズのうち前記光源光の周辺側に対応して配置される第２小レンズ
   から射出された部分光束は前記光変調部の画像形成領域上に結像し、
   前記光源光の中心側に対応して配置される第２小レンズから射出された部分光束は前記
   光変調部の画像形成領域上に結像する請求項１から請求項６のいずれか一項記載のプロジ
   ェクタ。
8. 前記光変調部は、各色光をそれぞれ変調して各色の像光を形成する各色用の光変調装置
   を有し、
   前記重畳レンズを経た前記照明光を所定波長ごとに色光に分離して前記各色用の光変調
   装置に導く色分離光学系と、前記各色用の光変調装置により形成された前記各色の像光を
   合成する合成光学系とをさらに備え、
   前記投射光学系は、前記合成光学系によって合成された像光を投射する請求項１から請
   求項７のいずれか一項記載のプロジェクタ。

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