(57)【要約】【課題】画像光に生じるにじみを低減することができるプロジェクターを提供する。【解決手段】少なくとも第１色光及び第２色光を含む光を射出する光源ユニットと、光が入射する第１マルチレンズアレイと、第１マルチレンズアレイの後段に設けられ、第１色光及び第２色光を互いに異なる位置に入射させる重畳レンズと、第１マルチレンズアレイにおける光射出側と重畳レンズとの間に設けられ、光の一部を遮光する遮光部材と、複数のサブ画素からなる画素を複数含む光変調装置と、複数の画素各々に１対１で対応する複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイと、光変調装置から射出される光を投射する投射光学装置と、を備えるプロジェクターに関する。【選択図】図２
2020106692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１色光及び第２色光を含む光を射出する光源ユニットと、
前記光が入射する第１マルチレンズアレイと、
前記第１マルチレンズアレイの後段に設けられ、前記第１色光及び前記第２色光を互いに異なる位置に入射させる重畳レンズと、
前記第１マルチレンズアレイにおける光射出側と前記重畳レンズとの間に設けられ、前記光の一部を遮光する遮光部材と、
複数のサブ画素からなる画素を複数含む光変調装置と、
前記複数の画素各々に１対１で対応する複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイと、
前記光変調装置から射出される光を投射する投射光学装置と、を備える
プロジェクター。
【請求項２】
前記第１マルチレンズアレイにおける光射出側と前記重畳レンズとの間に設けられた偏光変換素子をさらに備える
請求項１に記載のプロジェクター。
【請求項３】
前記第１マルチレンズアレイの複数の第１小レンズにそれぞれ対応して配列された複数の第２小レンズを有する第２マルチレンズアレイをさらに備える
請求項１または２に記載のプロジェクター。
【請求項４】
前記遮光部材は、前記第２マルチレンズアレイの光射出面と前記重畳レンズとの間に設けられる
請求項３に記載のプロジェクター。
【請求項５】
前記遮光部材の平面形状は、前記複数の画素のうち一の画素において前記複数のサブ画素を格子状に区画する格子部の平面形状と同一である
請求項１から４のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプロジェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターは、光源から射出される光を、光変調装置で画像情報に応じて変調し、得られた画像を投写レンズによって拡大投写するものである。このようなプロジェクターとして、照明装置から出射した白色光をＲＧＢ各色に分離して１つの液晶パネルで変調することで所望の画像を生成するものが知られている（例えば、下記特許文献１参照）。このプロジェクターでは、照明装置から出射した照明光を拡大又は圧縮によって成形した後、液晶パネルに入射させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１０９２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術においては照明光の成形が不十分な場合があり、液晶パネルの各画素において照明光が混色することで画像光ににじみが生じてしまうといった問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第一態様に従えば、少なくとも第１色光及び第２色光を含む光を射出する光源ユニットと、前記光が入射する第１マルチレンズと、前記第１マルチレンズの後段に設けられ、前記第１色光及び前記第２色光を互いに異なる位置に入射させる重畳レンズと、前記第１マルチレンズにおける光射出側と前記重畳レンズとの間に設けられ、前記光の一部を遮光する遮光部材と、複数のサブ画素からなる画素を複数含む光変調装置と、前記複数の画素各々に１対１で対応する複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイと、前記光変調装置から射出される光を投射する投射光学装置と、を備えるプロジェクターが提供される。
【０００６】
上記第一態様において、前記第１マルチレンズにおける光射出側と前記重畳レンズとの間に設けられた偏光変換素子をさらに備えるのが好ましい。
【０００７】
上記第一態様において、前記第１マルチレンズの各レンズに対応して配列された複数のレンズを有する第２マルチレンズアレイをさらに備えるのが好ましい。
【０００８】
上記第一態様において、前記遮光部材の平面形状は、前記複数の画素のうち一の画素において前記複数のサブ画素を区画する区画部材の平面形状と同一であるのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第一実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す平面図である。
【図２】照明装置の上面図である。
【図３】照明装置の側面図である。
【図４】重畳レンズにおける光入射面の状態を示す斜視図である。
【図５】光変調装置の画素構造を示す平面図である。
【図６】第１のサブ画素および第２のサブ画素における断面を示す図である。
【図７】第３のサブ画素および第４のサブ画素における断面を示す図である。
【図８Ａ】遮光部材を設けない場合の微小光束と各サブ画素との関係を示す図である。
【図８Ｂ】遮光部材を設けた場合の微小光束と各サブ画素との関係を示す図である。
【図９】遮光部材の概略構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１１】
（第一実施形態）
本実施形態に係るプロジェクターは、スクリーン上にカラー画像を表示する投射型画像表示装置である。本実施形態に係るプロジェクターは、照明装置の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザーなどのレーザー光源を用いている。
【００１２】
図１は本実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す平面図である。
図１に示すように、プロジェクター１は、照明装置１００と、光変調装置２００と、投射光学装置３００と、を備える。プロジェクター１において、照明装置１００から射出される照明光の照明光軸を光軸ＡＸとする。なお、以下の説明において必要に応じてＸＹＺ直交座標系を用いて説明する。Ｚ方向はプロジェクターの上下方向に対応し、Ｘ方向とは光軸ＡＸと平行な方向に対応し、Ｙ方向はＸ方向およびＺ方向に直交する方向に対応する。
【００１３】
光変調装置２００は、例えば１枚のカラー液晶表示パネルを用いた単板式の液晶光変調装置である。このような単板式の液晶光変調装置を採用することによって、プロジェクター１の小型化が図られる。そして、光変調装置２００は、照明装置１００からの照明光を画像情報に応じて変調して画像光を形成する。
【００１４】
光変調装置２００の照明装置１００と対向する面側に、光入射側偏光板２０１ａが設けられている。また、光変調装置２００の投射光学装置３００と対向する面側に、光出射側偏光板２０１ｂが設けられている。光入射側偏光板２０１ａ及び光出射側偏光板２０１ｂは、互いの偏光軸が直交している。
【００１５】
投射光学装置３００は、投射レンズからなり、光変調装置２００により変調された画像光をスクリーンＳＣＲに向かって拡大投射する。なお、この投射光学装置を構成するレンズの枚数については、１枚であっても複数枚であってもよい。
【００１６】
（照明装置）
続いて、照明装置１００の具体的な構成について説明する。
図２は、＋Ｚ方向から−Ｚ方向に向かって照明装置を視た上面図である。図３は、−Ｙ方向から＋Ｙ方向に向かって照明装置を視た側面図である。
【００１７】
照明装置１００は、図２および図３に示すように、光源ユニット１１０と、レンズインテグレーターユニット７０と、遮光部材９０と、偏光変換素子７３と、重畳レンズ７４と、を備えている。
光源ユニット１１０は、光源部１０と、第１集光レンズ１１と、拡散板１２と、ミラー１３と、励起光源３０と、第２集光レンズ３１と、蛍光体素子３２と、コリメーター光学系４０と、光分離素子２０と、光分離ミラー群６０とを含む。
【００１８】
光源ユニット１１０において、光源部１０の光軸ａｘ１に沿って、光源部１０と、第１集光レンズ１１と、拡散板１２と、コリメーターレンズ１４と、ミラー１３とが、この順に並んで配置されている。また、光源ユニット１１０において、励起光源３０の光軸ａｘ２に沿って、励起光源３０と、第２集光レンズ３１と、蛍光体素子３２と、コリメーター光学系４０と、光分離素子２０と、補正レンズ５０と、光分離ミラー群６０とが、この順に並んで配置されている。なお、光軸ａｘ１および光軸ａｘ２はＺ方向において離間しており、Ｚ方向から平面視した場合に光軸ａｘ１および光軸ａｘ２は互いに直交する。また、光軸ａｘ２は光軸ＡＸと平行である。
【００１９】
本実施形態において、光源部１０には、例えば青色光束（第１色光）ＬＢを射出する発光ダイオードが用いられている。なお、光源部１０には、発光ダイオードの他にもレーザーダイオードなどの固体発光素子を用いることができる。また、光源部１０には、このような固体発光素子を単独若しくは複数組み合わせたものを用いることができる。
【００２０】
第１集光レンズ１１は、光源部１０から射出された青色光束ＬＢを集光するものであり、例えば１枚の凸レンズで構成されている。なお、第１集光レンズ１１を構成するレンズの枚数については１枚であっても複数枚であってもよい。
【００２１】
拡散板１２は、青色光束ＬＢを拡散させることで照度分布を均一化する。拡散板１２としては、公知の拡散板、例えば、磨りガラスや、ホログラフィックディフューザー、透明基板の表面にブラスト処理を施したもの、透明基板の内部にビーズのような散乱材を分散させ、散乱材によって光を散乱させるものなどを用いることができる。
【００２２】
コリメーターレンズ１４は、拡散板１２で拡散された青色光束ＬＢを平行化してミラー１３に入射させる。なお、コリメーターレンズ１４は複数のレンズで構成されていてもよい。
【００２３】
ミラー１３は拡散板１２により拡散された青色光束ＬＢは光軸ａｘ２に沿う＋Ｘ方向に向けて反射する。ミラー１３は光軸ａｘ１に対して４５度の角度をなすように配置されている。ミラー１３は後述する光分離素子２０におけるダイクロイックミラー２１と平面視で重なるように配置されている。
【００２４】
励起光源３０は蛍光体素子３２を励起して蛍光を生成するためのものである。励起光源３０は、例えば、波長帯が４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの青色レーザー光を励起光Ｂとして射出する青色レーザー発光素子で構成される。なお、励起光源３０は、要求される励起光Ｂの出力に応じて、複数の青色レーザー発光素子で構成されてもよい。
【００２５】
第２集光レンズ３１は、励起光源３０から射出された励起光Ｂを集光するものであり、例えば１枚の凸レンズで構成されている。なお、第２集光レンズ３１を構成するレンズの枚数については１枚であっても複数枚であってもよい。
【００２６】
蛍光体素子３２は励起光Ｂを吸収して励起される蛍光体を含む。励起光Ｂにより励起された蛍光体は、例えば波長帯が５００〜７００ｎｍの蛍光（黄色蛍光）ＹＬを射出する。蛍光体素子３２は、励起光Ｂの入射側と反対側から蛍光ＹＬを射出する。蛍光体素子３２から射出された蛍光ＹＬは、コリメーター光学系４０に入射する。本実施形態の照明装置１００は、蛍光体素子３２を励起して生成した蛍光ＹＬを用いて白色光を生成するため、高い発光効率を得ることができる。
【００２７】
コリメーター光学系４０は、蛍光体素子３２から射出された蛍光ＹＬをピックアップするとともに平行化する。本実施形態のコリメーター光学系４０は、例えば第１凸レンズ４０ａおよび第２凸レンズ４０ｂで構成される。コリメーター光学系４０により平行化された蛍光ＹＬは、光分離素子２０に入射する。
【００２８】
光分離素子２０は、蛍光ＹＬを互いに色の異なる２つの光に分離する。具体的に、光分離素子２０は、ダイクロイックミラー２１とミラー２２とで構成される。ダイクロイックミラー２１は、蛍光体素子３２からの黄色の蛍光ＹＬを赤色光束（第２色光）ＬＲと緑色光束ＬＧとに分離する。ダイクロイックミラー２１は、赤色光束ＬＲを透過させるとともに緑色光束ＬＧを反射させることで蛍光ＹＬを２つに分離する。
【００２９】
ミラー２２は、緑色光束ＬＧの光路中に配置され、ダイクロイックミラー２１で反射された緑色光束ＬＧを＋Ｘ方向に向けて反射する。光分離素子２０で分離された赤色光束ＬＲおよび緑色光束ＬＧは、互いに＋Ｘ方向に進む。
【００３０】
光分離ミラー群６０は光分離素子２０のミラー２２で反射された緑色光束ＬＧの光路上に配置され、緑色光束ＬＧを２つに分離する。具体的に、光分離ミラー群６０は、ハーフミラー６１とミラー６２とで構成される。ハーフミラー６１は、緑色光束ＬＧの一部を第１の緑色光束ＬＧ１として透過させるとともに、緑色光束ＬＧの残り一部を第２の緑色光束ＬＧ２として−Ｚ方向に向けて反射させる。第１の緑色光束ＬＧ１は光軸ａｘ２に沿って進んでレンズインテグレーターユニット７０に入射する。
【００３１】
第２の緑色光束ＬＧ２はミラー６２に入射する。ミラー６２は、第２の緑色光束ＬＧ２を＋Ｘ方向に向けて反射する。ミラー６２で反射された第２の緑色光束ＬＧ２は光軸ａｘ２に沿って進んでレンズインテグレーターユニット７０に入射する。
以上のようにして、光分離ミラー群６０は、緑色光束ＬＧを２つに分離して第１の緑色光束ＬＧ１と第２の緑色光束ＬＧ２とを生成する。
【００３２】
本実施形態の光源ユニット１１０は、青色光束ＬＢ、赤色光束ＬＲ、第１の緑色光束ＬＧ１および第２の緑色光束ＬＧ２を含む光束ＬＡをレンズインテグレーターユニット７０に向けて射出する。光源ユニット１１０から射出される光束ＬＡの中心軸は光軸ＡＸに一致する。また、各光束ＬＢ、ＬＲ、ＬＧ１、ＬＧ２の主光線は、それぞれ光束ＬＡの中心軸（光軸ＡＸ）から同じ距離に位置している。
【００３３】
レンズインテグレーターユニット７０は、第１マルチレンズアレイ７１と第２マルチレンズアレイ７２とを含む。第１マルチレンズアレイ７１は、例えば、複数の第１小レンズ７５を平面的に配列して構成される。第１マルチレンズアレイ７１は、光源ユニット１１０から射出された光束ＬＡを各第１小レンズ７５によって複数の小光束に分割してそれぞれを集光させる。
【００３４】
第２マルチレンズアレイ７２は、例えば、第１マルチレンズアレイ７１の各第１小レンズ７５に対応して平面的に配列された複数の第２小レンズ７６を有している。本実施形態において、第２マルチレンズアレイ７２は、後述する重畳レンズ７４とともに、第１マルチレンズアレイ７１の各第１小レンズ７５の像を光変調装置２００に対して重畳して入射させる。
【００３５】
本実施形態において、第１マルチレンズアレイ７１における光射出側と重畳レンズ７４との間に、遮光部材９０が設けられている。より具体的に遮光部材９０は、第２マルチレンズアレイ７２の光射出面７２ａと重畳レンズ７４との間のうち、光射出面７２ａの近傍に設けられている。ここで、第２マルチレンズアレイ７２の光射出面７２ａとは、第２小レンズ７６の光射出面に相当する。
【００３６】
遮光部材９０は、レンズインテグレーターユニット７０からの光の一部を遮光することによって、レンズインテグレーターユニット７０からの光の形状を整形する。なお、図２においては、図を見易くするため、遮光部材９０と光射出面７２ａとを離間させた状態としている。
【００３７】
遮光部材９０を透過した光は偏光変換素子７３に入射する。本実施形態において、偏光変換素子７３は、第１マルチレンズアレイ７１における光射出側と重畳レンズ７４との間、より具体的には第２マルチレンズアレイ７２における光射出側と重畳レンズ７４との間に設けられている。
【００３８】
偏光変換素子７３は、偏光分離膜と位相差板（１／２位相差板）とをアレイ状に並べて構成される。偏光変換素子７３は、レンズインテグレーターユニット７０および遮光部材９０を経由した光の偏光方向を所定方向に変換する。これにより、光変調装置２００に入射する光の偏光方向が、光変調装置２００の光入射側に配置された光入射側偏光板２０１ａの透過軸方向に対応する。よって、光入射側偏光板２０１ａは光変調装置２００に入射する光を遮光しないため、光利用効率が向上する。
【００３９】
重畳レンズ７４は、例えば、凸レンズから構成されるものであり、遮光部材９０および偏光変換素子７３を通過した光を光変調装置２００に対して重畳して入射させるためのものである。
【００４０】
本実施形態において、光束ＬＡにおける各光束ＬＢ、ＬＲ、ＬＧ１、ＬＧ２は互いにオーバーラップしない状態となっている。そのため、各光束ＬＢ、ＬＲ、ＬＧ１、ＬＧ２はレンズインテグレーターユニット７０の異なる領域にそれぞれ入射する。各光束ＬＢ、ＬＲ、ＬＧ１、ＬＧ２は、レンズインテグレーターユニット７０および偏光変換素子７３を透過した後も、互いが交わらない状態のままで重畳レンズ７４に入射する。
【００４１】
以下、レンズインテグレーターユニット７０および偏光変換素子７３を経由した後の光束ＬＡを照明光Ｗと称すことにする。照明光Ｗは、青色光ＷＢ、赤色光ＷＲ、第１緑色光ＷＧ１および第２緑色光ＷＧ２を含む。ここで、青色光ＷＢはレンズインテグレーターユニット７０および偏光変換素子７３を経由した上記青色光束ＬＢに相当し、赤色光ＷＲはレンズインテグレーターユニット７０および偏光変換素子７３を経由した上記赤色光束ＬＲに相当し、第１緑色光ＷＧ１はレンズインテグレーターユニット７０および偏光変換素子７３を経由した上記第１の緑色光束ＬＧ１に相当し、第２緑色光ＷＧ２はレンズインテグレーターユニット７０および偏光変換素子７３を経由した上記第２の緑色光束ＬＧ２に相当する。
【００４２】
図４は重畳レンズ７４における光入射面の状態を示す斜視図である。図４では、青色光ＷＢ、赤色光ＷＲ、第１緑色光ＷＧ１および第２緑色光ＷＧ２を模式的に示している。
照明光Ｗにおいても、青色光ＷＢ、赤色光ＷＲ、第１緑色光ＷＧ１および第２緑色光ＷＧ２は互いにオーバーラップしない状態となっている。そのため、青色光ＷＢ、赤色光ＷＲ、第１緑色光ＷＧ１および第２緑色光ＷＧ２は、図４に示すように重畳レンズ７４の異なる場所に入射する。なお、青色光ＷＢ、赤色光ＷＲ、第１緑色光ＷＧ１および第２緑色光ＷＧ２の主光線と重畳レンズ７４のレンズ光軸７４ａとの距離はいずれも等しい。以下、青色光ＷＢ、赤色光ＷＲ、第１緑色光ＷＧ１および第２緑色光ＷＧ２を特に区別しない場合、総称して各光ＷＢ，ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２と称すこともある。
【００４３】
本実施形態において、重畳レンズ７４は、該重畳レンズ７４に対する各光ＷＢ，ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２の入射位置に応じて、光変調装置２００に対する各光ＷＢ，ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２の入射方向を異ならせる。すなわち、重畳レンズ７４は、各光ＷＢ，ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２を光変調装置２００に対して４方向から入射可能である。
【００４４】
続いて、光変調装置２００の画素構造について説明する。図５は、光変調装置２００の画素構造を示す平面図であり、図６および図７は光変調装置２００における画素構造の要部を示す断面図である。
図５、図６および図７に示すように、光変調装置２００は、複数の画素２０１を有している。各画素２０１は、第１のサブ画素２０１Ｂ、第２のサブ画素２０１Ｒ、第３のサブ画素２０１Ｇ１および第４のサブ画素２０１Ｇ２から構成される。以下、第１のサブ画素２０１Ｂ、第２のサブ画素２０１Ｒ、第３のサブ画素２０１Ｇ１および第４のサブ画素２０１Ｇ２を、単にサブ画素２０１Ｂ、２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２と簡略して示すこともある。
【００４５】
図５に示すように、本実施形態の光変調装置２００において、複数の画素２０１は、Ｙ方向およびＺ方向に沿ってマトリクス状に配置されている。各画素２０１は、−Ｚ方向に向かって、第１のサブ画素２０１Ｂおよび第２のサブ画素２０１Ｒがこの順に並び、第１のサブ画素２０１Ｂに対する＋Ｙ方向に第４のサブ画素２０１Ｇ２が並び、第２のサブ画素２０１Ｒに対する＋Ｙ方向に第３のサブ画素２０１Ｇ１が並んで配置されている。各サブ画素２０１Ｂ、２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２は、ブラックマトリクス（格子部）ＢＭにより格子状に区画されている。
【００４６】
本実施形態において、遮光部材９０を配置する第２マルチレンズアレイ７２における光射出面７２ａと画素２０１とは光学的に略共役となっている。これにより、光射出面７２ａと同じ輝度分布を有する照明領域が、光学的に略共役となる光変調装置２００の各画素２０１上に形成されるようになる。なお、光学的に略共役とは、光射出面７２ａと同じ輝度分布を有する照明領域が画素２０１に一致する場合に限られず、画質に影響を及ぼさない程度に照明領域が画素２０１からずれる誤差を許容することを意味する。
【００４７】
本実施形態において、各サブ画素２０１Ｂ，２０１Ｒ，２０１Ｇ１，２０１Ｇ２は略正方形状となっており、画素２０１の外形は全体として略正方形状となっている。そのため、各画素２０１はそれぞれが均一な輝度を有することとなるので、光変調装置２００はムラがなく品質の良い画像光を生成することができる。
【００４８】
以上述べたように本実施形態のプロジェクター１によれば、各光ＷＢ，ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２の重畳レンズ７４における入射位置を異ならせることで、光変調装置２００の光入射側に設けられたマイクロレンズアレイ８０に対して各光ＷＢ，ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２を所定方向からそれぞれ入射可能である。
【００４９】
図６および図７に示すように、本実施形態の光変調装置２００は、光入射側の表面にマイクロレンズアレイ８０が一体に設けられている。なお、マイクロレンズアレイ８０は光変調装置２００と別体でも良い。図６は第１のサブ画素２０１Ｂおよび第２のサブ画素２０１Ｒにおける断面構成を示す図である。図７は第３のサブ画素２０１Ｇ１および第４のサブ画素２０１Ｇ２における断面構成を示す図である。
【００５０】
マイクロレンズアレイ８０は、複数のマイクロレンズ８０ａを有し、マイクロレンズアレイ８０に入射した光から複数の微小光束を形成する。
具体的には、図６に示すようにマイクロレンズアレイ８０に入射した青色光ＷＢは、複数のマイクロレンズ８０ａによって複数の微小光束ＷＢｂに分割される。また、マイクロレンズアレイ８０に入射した赤色光ＷＲは、複数のマイクロレンズ８０ａによって複数の微小光束ＷＲｒに分割される。
【００５１】
図７に示すように、マイクロレンズアレイ８０に入射した第１緑色光ＷＧ１は、複数のマイクロレンズ８０ａによって、複数の微小光束ＷＧｇ１に分割される。また、マイクロレンズアレイ８０に入射した第２緑色光ＷＧ２は、複数のマイクロレンズ８０ａによって、複数の微小光束ＷＧｇ２に分割される。
【００５２】
各マイクロレンズ８０ａは光変調装置２００の各画素２０１と１対１で対応するように配置されている。第１のサブ画素２０１Ｂには光変調装置２００に入射する照明光Ｗのうちの青色光ＷＢが対応する。すなわち、マイクロレンズアレイ８０に対して斜め下方から入射した青色光ＷＢは微小光束ＷＢｂに分割されて、第１のサブ画素２０１Ｂに入射する。
【００５３】
また、第２のサブ画素２０１Ｒには赤色光ＷＲが対応する。すなわち、マイクロレンズアレイ８０に対して斜め上方から入射した赤色光ＷＲは微小光束ＷＲｒに分割されて、第２のサブ画素２０１Ｒに入射する。
【００５４】
また、第３のサブ画素２０１Ｇ１には第１緑色光ＷＧ１が対応する。すなわち、マイクロレンズアレイ８０に対して斜め上方から入射した第１緑色光ＷＧ１は微小光束ＷＧｇ１に分割されて、第３のサブ画素２０１Ｇ１に入射する。
【００５５】
また、第４のサブ画素２０１Ｇ２には第２緑色光ＷＧ２が対応する。すなわち、マイクロレンズアレイ８０に対して斜め下方から入射した第２緑色光ＷＧ２は微小光束ＷＧｇ２に分割されて、第４のサブ画素２０１Ｇ２に入射する。
【００５６】
ところで、光変調装置２００において良好な画像光を生成するためには、各サブ画素２０１Ｂ、２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２に対して対応する色の光を適切に入射させる必要がある。各サブ画素２０１Ｂ、２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２に対応する色の光を適切に入射させるためには、重畳レンズ７４に入射するまでに各光ＷＢ，ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２を十分に平行化させる必要がある。しかしながら、レンズによる収差によって各光ＷＢ，ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２を十分に平行化することは非常に難しく、各光ＷＢ，ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２が収束成分又は発散成分を含む光となるおそれがある。また、各光ＷＢ，ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２が回折成分を含む場合もあり得る。
【００５７】
図８Ａは比較例として遮光部材９０を設けない場合における微小光束と各サブ画素との関係を示す図である。図８Ｂは遮光部材９０を設けた本実施形態のプロジェクター１における微小光束と各サブ画素との関係を示す図である。
【００５８】
遮光部材９０を設けない場合、図８Ａに示すように、各微小光束ＷＢｂ，ＷＲｒ，ＷＧｇ１，ＷＧｇ２は収束成分、発散成分あるいは回折成分を含むことで各サブ画素２０１Ｂ、２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２上で結像せずにボケるため、微小光束ＷＢｂ，ＷＲｒ，ＷＧｇ１，ＷＧｇ２による像は各サブ画素２０１Ｂ、２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２の形状よりも大きくなる。
【００５９】
この場合、例えば、微小光束ＷＲｒの像は、一の画素２０１内で隣接するサブ画素間の領域を跨いだ状態となる。そのため、微小光束ＷＲｒは、第２のサブ画素２０１Ｒだけでなく、第２のサブ画素２０１Ｒに隣接している他のサブ画素２０１Ｂ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２にも入射する。これによって、画像光ににじみが生じてしまい、スクリーンＳＣＲに投射される画像光の品質が低下してしまう。
【００６０】
これに対し、本実施形態のプロジェクター１では、第２マルチレンズアレイ７２の光射出面７２ａから射出された光の一部を、各画素２０１と光学的に略共役となる光射出面７２ａの近傍に設けた遮光部材９０で遮光している（図２および図３参照）。
【００６１】
ここで、第２マルチレンズアレイ７２から射出される光は、光射出面７２ａ（第２小レンズ７６の光射出面）において最も光束径が狭められている。本実施形態では、光束径が最も狭まる光射出面７２ａの近傍に遮光部材９０を設けることで、遮光部材９０によって遮光される光量を少なくしている。これにより、光源ユニット１１０からの光は、遮光部材９０による遮光量が低減されるので、光源ユニット１１０から射出した光を効率良く利用できる。
【００６２】
また、上述のように第２マルチレンズアレイ７２における光射出面７２ａと各画素２０１とは光学的に略共役であるため、遮光部材９０は各画素２０１と光学的に略共役となる位置に設けられている。これにより、遮光部材９０を透過した光は光学的に略共役となる光変調装置２００の各画素２０１に良好に入射する。
【００６３】
図９は、遮光部材９０の概略構成を示す平面図である。図９に示すように、遮光部材９０は、例えば、カーボンブラック等を印刷した遮光性部材で構成されている。遮光部材９０の平面形状は、各画素２０１において４つのサブ画素２０１Ｂ、２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２を格子状に区画するブラックマトリクスＢＭの平面形状と同一である。すなわち、遮光部材９０の形状は、各画素２０１を区画するブラックマトリクスＢＭの開口数が同じ、且つ開口形状が同じである。
【００６４】
より具体的に遮光部材９０は開口９０ａを４つ有しており、全体形状の大きさが光射出面７２ａと同等若しくは僅かに小さい。遮光部材９０は、光変調装置２００の各画素２０１を区画するブラックマトリクスＢＭ（図６参照）と相似関係となるように形成されている。すなわち、各開口９０ａの平面形状は、各画素２０１におけるサブ画素２０１Ｂ、２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２と相似形状となっている。これにより、重畳レンズ７４およびマイクロレンズ８０ａの倍率を適切に調整することで、各開口９０ａを透過した光を光変調装置２００の各サブ画素２０１Ｂ、２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２に効率良く入射させることができる。
【００６５】
遮光部材９０は、各開口９０ａを通過した光の形状を各サブ画素２０１Ｂ、２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２の形状に対応させるように、第２マルチレンズアレイ７２の光射出面７２ａから射出された光の一部を遮光する。４つの開口９０ａは、第１の開口９０ａ１と第２の開口９０ａ２と第３の開口９０ａ３と第４の開口９０ａ４とで構成される。
【００６６】
ここで、第１の開口９０ａ１は第１のサブ画素２０１Ｂに対応し、第２の開口９０ａ２は第２のサブ画素２０１Ｒに対応し、第３の開口９０ａ３は第３のサブ画素２０１Ｇ１に対応し、第４の開口９０ａ４は第４のサブ画素２０１Ｇ２に対応する。
【００６７】
すなわち、遮光部材９０において、第１の開口９０ａ１には、第２マルチレンズアレイ７２の光射出面７２ａから射出される光束ＬＡのうちの青色光束ＬＢが入射する。これにより、例えば、青色光束ＬＢが収差によって十分に平行化されずに収束成分、発散成分あるいは回折成分を含む場合でも、これら収束成分、発散成分あるいは回折成分は第１の開口９０ａ１を透過できずに遮光部材９０でカットされる。
【００６８】
また、第２の開口９０ａ２には、第２マルチレンズアレイ７２の光射出面７２ａから射出された光束ＬＡのうちの赤色光束ＬＲが入射する。これにより、例えば、赤色光束ＬＲが収差によって十分に平行化されずに収束成分、発散成分あるいは回折成分を含む場合でも、これら収束成分、発散成分あるいは回折成分は第２の開口９０ａ２を透過できずに遮光部材９０でカットされる。
【００６９】
また、第３の開口９０ａ３には、第２マルチレンズアレイ７２の光射出面７２ａから射出された光束ＬＡのうちの第１の緑色光束ＬＧ１が入射する。これにより、例えば、第１の緑色光束ＬＧ１が収差によって十分に平行化されずに収束成分、発散成分あるいは回折成分を含む場合でも、これら収束成分、発散成分あるいは回折成分は第３の開口９０ａ３を透過できずに遮光部材９０でカットされる。
【００７０】
また、第４の開口９０ａ４には、第２マルチレンズアレイ７２の光射出面７２ａから射出された光束ＬＡのうちの第２の緑色光束ＬＧ２が入射する。これにより、例えば、第２の緑色光束ＬＧ２が収差によって十分に平行化されずに収束成分、発散成分あるいは回折成分を含む場合でも、これら収束成分、発散成分あるいは回折成分は第４の開口９０ａ４を透過できずに遮光部材９０でカットされる。
【００７１】
以上のように本実施形態のプロジェクター１によれば、遮光部材９０の各開口９０ａを透過した光の形状が各サブ画素２０１Ｂ、２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２の形状に対応するように、第２マルチレンズアレイ７２の光射出面７２ａから射出された光の一部が遮光される。
【００７２】
これにより、本実施形態のプロジェクター１によれば、図８Ｂに示すように、各微小光束ＷＢｂ，ＷＲｒ，ＷＧｇ１，ＷＧｇ２が各々対応する各サブ画素２０１Ｂ、２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２に良好に入射することができる。よって、各微小光束ＷＢｂ，ＷＲｒ，ＷＧｇ１，ＷＧｇ２は隣接するサブ画素の間の領域を跨がない。つまり、図８Ｂに示すように、例えば、微小光束ＷＲｒは第２のサブ画素２０１Ｒのみに入射し、第２のサブ画素２０１Ｒを区画するブラックマトリクスＢＭに入射しない。
【００７３】
したがって、照明装置１００からの光の利用効率を向上させつつ、互いに隣り合うサブ画素２０１Ｂ、２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２に同じ色の光が入射することによる混色の発生を防止することができる。よって、プロジェクター１は、にじみが低減された質の高い画像をスクリーンＳＣＲに投射することができる。
【００７４】
また、本実施形態のプロジェクター１によれば、遮光部材９０によって各画素２０１においてブラックマトリクスＢＭに対する光の入射量を低減できるので、ブラックマトリクスＢＭにおける熱の発生が抑えられて、熱によるブラックマトリクスＢＭの劣化を抑制できる。したがって、本実施形態のプロジェクター１によれば、ブラックマトリクスＢＭの寿命を延ばすことで長期に渡り良質な画像を表示可能となる。
【００７５】
なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されることはなく、発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
上記実施形態のプロジェクター１では、第１マルチレンズアレイ７１および第２マルチレンズアレイ７２を有するレンズインテグレーターユニット７０を設ける場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されず、例えば、第１マルチレンズアレイ７１のみを設けるようにしてもよい。この場合、遮光部材９０は第１マルチレンズアレイ７１における光射出側と重畳レンズ７４との間に設けられる。
【００７６】
また、上記実施形態において、遮光部材９０を光射出面７２ａの近傍に設ける場合を例に挙げたが、遮光部材９０を配置する位置はこれに限定されない。例えば、遮光部材９０は第２マルチレンズアレイ７２の光射出面と重畳レンズ７４との間であればいずれに配置してもよい。
【００７７】
また、上記実施形態では、光源ユニット１１０として３色の色光を射出するものを例に挙げたが、光源ユニット１１０は少なくとも２色の色光を射出するものであればよい。すなわち、光源ユニット１１０は例えば赤色光、青色光および緑色光のうちの２色の光を射出する構成であってもよく、この場合、光変調装置２００の各画素２０１は２つのサブ画素で構成されることになる。
【００７８】
また、上記実施形態の光源ユニット１１０では蛍光体素子３２を励起することで生成した黄色の蛍光ＹＬを分離することで赤色光束ＬＲと緑色光束ＬＧとを生成する場合を例に挙げたが、赤色光束ＬＲおよび緑色光束ＬＧの少なくとも一方を蛍光で生成してもよい。
【００７９】
また、上記実施形態における光変調装置２００の各画素２０１を構成する各サブ画素２０１Ｂ、２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２の配置は図６に示した形態に限定されず、例えば、第３のサブ画素２０１Ｇ１および第４のサブ画素２０１Ｇ２が画素２０１内において対角方向に並んで配置されるベイヤー配列構造を採用してもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１…プロジェクター、７１…第１マルチレンズアレイ、７２…第２マルチレンズアレイ、７２ａ…光射出面、７３…偏光変換素子、７４…重畳レンズ、７５…第１小レンズ、７６…第２小レンズ、８０…マイクロレンズアレイ、８０ａ…マイクロレンズ、９０…遮光部材、１１０…光源ユニット、２００…光変調装置、２０１…画素、２０１Ｂ…サブ画素、３００…投射光学装置、ＢＭ…ブラックマトリクス（格子部）、ＬＢ…青色光束（第１色光）、ＬＲ…赤色光束（第２色光）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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