(57)【要約】【課題】照明光量の全体的減少を伴うことなく特定色のコントラスト性能を向上させることができ、ホワイトバランスや色むらの観点で優れるプロジェクタを提供すること。【解決手段】第１光源ミラー１２ａから出射されるＧ色光の周辺領域に対する中央領域の強度比Ｒ１が、第２光源ミラー１２ｂから出射されるＢ色光又はＲ色光の光束の周辺領域に対する中央領域の強度比Ｒ２よりも大きい。これにより、Ｇ色光をＢ色光又はＲ色光に比較してシステム光軸ＳＡに近い中央に集めて均一化光学系２０に入射させることになるので、Ｇ色光のライトバルブ４０ｂに対する入射角を相対的に小さくすることができ、Ｇ色光に関するコントラスト性能のみを選択的に向上させることができる。【選択図】図２
2010107704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１色及び第２色を含む光束を出射する光源ランプと、
前記光源ランプから出射された前記第１色の光束を反射する第１光源ミラーと、
前記光源ランプから出射された前記第２色の光束を反射する第２光源ミラーと、
前記第１光源ミラー及び第２光源ミラーからの光束を均一化する均一化光学系と、
前記均一化光学系から出射された第１色及び第２色の光束を異なる光路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出射された前記第１色の光束を画像情報に応じて変調する第１ライトバルブと、前記色分離導光光学系から出射された前記第２色の光束を画像情報に応じて変調する第２ライトバルブとを有する光変調部と、
前記第１ライトバルブ及び前記第２ライトバルブからそれぞれ出射された前記第１色及び前記第２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備え、
前記第１光源ミラーから出射される前記第１色の光束の周辺領域に対する中央領域の強度比は、前記第２光源ミラーから出射される前記第２色の光束の前記周辺領域に対する前記中央領域の強度比よりも大きい
プロジェクタ。
【請求項２】
前記均一化光学系のうち前記第１光源ミラーからの前記第１色の光束が所定の最小値以上の強度で入射する第１照明領域は、前記均一化光学系のうち前記第２光源ミラーからの前記第２色の光束が前記所定の最小値以上の強度で入射する第２照明領域よりも狭い、請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記光源ランプは、前記第１色に対応する緑色及び前記第２色に対応する青色のほかに、第３色として赤色を含む光束を出射する超高圧水銀ランプであり、
前記第２光源ミラーは、前記第３色の光束を反射し、
前記色分離導光光学系は、前記均一化光学系から出射された前記第１色、前記第２色、及び前記第３色の光束を異なる光路に分離し、
前記光変調部は、前記色分離導光光学系から出射された前記第３色の光束を画像情報に応じて変調する第３ライトバルブを有し、
前記光合成光学系は、前記第１ライトバルブ、前記第２ライトバルブ、及び前記第３ライトバルブからそれぞれ出射された前記第１色、前記第２色、及び前記第３色の変調光を合成し、
前記第１光源ミラーから出射される前記第１色の光束の周辺領域に対する中央領域の強度比は、前記第２光源ミラーから出射される前記第２色及び第３色の光束の前記周辺領域に対する前記中央領域の強度比よりも大きい、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光源ミラー及び前記第２光源ミラーは、誘電体多層膜ミラーである、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記第１光源ミラーは、前記光源ランプを基準として前記第２光源ミラーの背後に配置される、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記第１光源ミラーの中心から前記光源ランプの発光中心までの距離は、前記第２光源ミラーの中心から前記光源ランプの発光中心までの距離よりも大きい、請求項５に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記第１光源ミラー及び前記第２光源ミラーは、同一の第１焦点位置を有し、前記第１光源ミラーの第２焦点位置は、前記第２光源ミラーの第２焦点位置よりも光路上流側に配置され、
前記第１光源ミラー及び前記第２光源ミラーの出射側であって前記均一化光学系の光路上流側に収束度調整用のレンズをさらに備える請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記第１光源ミラー及び前記第２光源ミラーは、楕円率の異なる二つの楕円ミラー、又は放物面と楕円面とであり、前記第１光源ミラー及び前記第２光源ミラーの第１焦点位置は、前記光源ランプの発光中心に配置され、
前記第１光源ミラー及び前記第２光源ミラーの出射側であって前記均一化光学系の光路上流側に収束度調整用のレンズをさらに備える請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項９】
前記第１光源ミラー及び前記第２光源ミラーからの光束を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レンズアレイから出射された前記複数の部分光束の状態を個別に調整する第２レンズアレイとをさらに備える請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一の光源から得た照明光によって液晶ライトバルブ（Ｌｉｇｈｔ  Ｖａｌｖｅ）等を照明し、液晶ライトバルブ等からの変調光を合成像として投射するプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタに組み込まれる照明装置として、偏光変換素子の複数の入射領域に対応する開口形状を有する遮光ユニットを備えるものが存在する（特許文献１参照）。このプロジェクタでは、照明装置からの光量を絞る際に液晶パネルへの入射角を小さくし、コントラスト性能を向上させる。
【０００３】
また、別のプロジェクタでは、白色ランプからの光束を略平行化して３色の液晶パネルを照明するためのリフレクタ装置を、各色に対応する３つの重ね合わされたリフレクタで構成し、各リフレクタの焦点距離及び反射波長特性を互いに異なるものとしている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００７−６５５１９号公報
【特許文献２】特開平３−２８０６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前者のように遮光ユニットを用いる手法では、特定色のコントラスト性能のみを選択的に向上させることができない。なお、この手法では、コントラスト性能を向上させることができても、全色で照明光量が減少してしまう。
【０００５】
また、後者のように３つに重ね合わされたリフレクタを用いる手法では、ホワイトバランス等を向上させることができても、特定色のコントラスト性能を選択的に調整・向上させることができない。なお、この手法では、光インテグレータ等の均一化光学系を用いてないので、色むらの抑制に限界がある。
【０００６】
そこで、本発明は、照明光量の全体的減少を伴うことなく特定色のコントラスト性能を向上させることができ、ホワイトバランスや色むらの観点でも優れ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】
【０００７】
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）第１色及び第２色を含む光束を出射する光源ランプと、（ｂ）光源ランプから出射された第１色の光束を反射する第１光源ミラーと、（ｃ）光源ランプから出射された第２色の光束を反射する第２光源ミラーと、（ｄ）第１光源ミラー及び第２光源ミラーからの光束を均一化する均一化光学系と、（ｅ）均一化光学系から出射された第１色及び第２色の光束を異なる光路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出射された第１色の光束を画像情報に応じて変調する第１ライトバルブと、色分離導光光学系から出射された第２色の光束を画像情報に応じて変調する第２ライトバルブとを有する光変調部と、（ｇ）第１ライトバルブ及び第２ライトバルブからそれぞれ出射された第１色及び第２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備え、（ｉ）第１光源ミラーから出射される第１色の光束の周辺領域に対する中央領域の強度比が、第２光源ミラーから出射される第２色の光束の周辺領域に対する中央領域の強度比よりも大きい。
【０００８】
上記プロジェクタによれば、第１光源ミラーから出射される第１色の光束の周辺領域に対する中央領域の強度比が、第２光源ミラーから出射される第２色の光束の周辺領域に対する中央領域の強度比よりも大きいので、第１色の光束を第２色の光束に比較して中央に集めて均一化光学系に入射させることができる。これにより、第１色の光束の第１ライトバルブに対する入射角を相対的に小さくすることができ、第１色に関するコントラスト性能のみを選択的に向上させることができる。この際、第１色が光源ランプからの出射光の中でも相対輝度の高いものである場合、第１色の光束の第１ライトバルブに対する入射角を小さくした結果として第１色の相対輝度が減少しても、却ってホワイトバランスを向上させることができる。なお、このプロジェクタでは、均一化光学系を用いており、第１色の光束の第１ライトバルブに対する入射角を小さくしても、色むらが発生しにくいものとなっている。
【０００９】
本発明の特定の側面によれば、上記プロジェクタにおいて、均一化光学系のうち第１光源ミラーからの第１色の光束が所定の最小値以上の強度で入射する第１照明領域が、均一化光学系のうち第２光源ミラーからの第２色の光束が所定の最小値以上の強度で入射する第２照明領域よりも狭い。この場合、第１色の光束の第１ライトバルブに対する入射角を第２色の光束の第２ライトバルブに対する入射角よりも確実に小さくすることができる。
【００１０】
本発明の別の側面によれば、光源ランプが、第１色に対応する緑色及び第２色に対応する青色のほかに、第３色として赤色を含む光束を出射する超高圧水銀ランプであり、第２光源ミラーが、第３色の光束を反射し、色分離導光光学系が、均一化光学系から出射された第１色、第２色、及び第３色の光束を異なる光路に分離し、光変調部が、色分離導光光学系から出射された第３色の光束を画像情報に応じて変調する第３ライトバルブを有し、光合成光学系が、第１ライトバルブ、第２ライトバルブ、及び第３ライトバルブからそれぞれ出射された第１色、第２色、及び第３色の変調光を合成し、第１光源ミラーから出射される第１色の光束の周辺領域に対する中央領域の強度比が、第２光源ミラーから出射される第２色及び第３色の光束の周辺領域に対する中央領域の強度比よりも大きい。この場合、緑色が強い超高圧水銀ランプの青色や赤色といった他の色の減光を防止してホワイトバランスを向上させつつ、視感度の高い緑色でコントラストを向上させることができるので、プロジェクタの全体的な性能をバランスよく向上させることができる。
【００１１】
本発明のさらに別の側面によれば、第１光源ミラー及び第２光源ミラーが、誘電体多層膜ミラーである。この場合、両光源ミラーを重ねるように配置しても、第１色及び第２色の光束を個別に集めて簡易に異なる収束度で均一化光学系に出射させることができる。
【００１２】
本発明のさらに別の側面によれば、第１光源ミラーが、光源ランプを基準として第２光源ミラーの背後に配置される。この場合、第１及び第２光源ミラーが例えば同程度の集光力を有する集光型のミラーであれば、均一化光学系に入射する第１色の光束断面を第２色の光束断面よりも絞ることが可能になり、第１色の光束を第２色の光束に比較して中央に集めて均一化光学系に入射させることができる。
【００１３】
本発明のさらに別の側面によれば、第１光源ミラーの中心から光源ランプの発光中心までの距離が、第２光源ミラーの中心から光源ランプの発光中心までの距離よりも大きい。
【００１４】
本発明のさらに別の側面によれば、第１光源ミラー及び第２光源ミラーは、同一の第１焦点位置を有し、第１光源ミラーの第２焦点位置が、第２光源ミラーの第２焦点位置よりも光路上流側に配置され、第１光源ミラー及び第２光源ミラーの出射側であって均一化光学系の光路上流側に収束度調整用のレンズをさらに備える。この場合、小型の楕円ミラーによって効率よく集めた光束を適度の発散又は収束状態として均一化光学系に入射させることができる。また、均一化光学系に入射する第１色の光束断面を第２色の光束断面よりも簡単に絞ることが可能になる。
【００１５】
本発明のさらに別の側面によれば、第１光源ミラー及び第２光源ミラーは、楕円率の異なる楕円ミラーであってもよいし、第１光源ミラーと第２光源ミラーとは、放物面ミラーと放物面に近い楕円ミラーとの組み合わせでもよく、第１光源ミラー及び第２光源ミラーの第１焦点位置は、光源ランプの発光中心に配置され、第１光源ミラー及び第２光源ミラーの出射側であって均一化光学系の光路上流側に収束度調整用のレンズをさらに備える。この場合も、小型の楕円ミラーや放物円ミラーによって効率よく集光することができ、第１色の光束断面を簡単に絞ることができる。
【００１６】
本発明のさらに別の側面によれば、第１光源ミラー及び第２光源ミラーからの光束を複数の部分光束に分割する第１レンズアレイと、第１レンズアレイから出射された複数の部分光束の状態を個別に調整する第２レンズアレイとをさらに備える。この場合、輝度むらを簡易に低減できるだけでなく、第１色の光束を第２色の光束に比較して中央に集めて均一化光学系に入射させることにより、第１色の光束の第１ライトバルブに対する入射角を相対的に小さくすることができるので、第１色に関するコントラスト性能のみを簡易に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係るプロジェクタの光学系の構造を説明する概念図である。
【００１８】
このプロジェクタ１００は、光源から得た照明光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る。プロジェクタ１００は、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、光源装置１０及び均一化光学系２０は、照明装置を構成する。また、光変調部４０は、３つのライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃを含む。各ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、異なる色光をそれぞれ変調して画像表示を行う液晶表示装置である。
【００１９】
上記プロジェクタ１００において、光源装置１０は、光源ランプの一例である放電発光型の発光管１１と、主たる集光用のリフレクタ装置１２と、補助の集光用の副鏡１３と、収束度調整用のレンズ１４とを備える。ここで、発光管１１は、具体的には水銀ランプの一種である、超高圧水銀ランプであり、水銀をアルゴン蒸気中でアーク放電を行わせることによって発光する。リフレクタ装置１２は、楕円型の反射系であり、副鏡１３は、球面型の反射系である。発光管１１から周囲に放射された光束は、リフレクタ装置１２で直接反射され、或いは副鏡１３で反射された後にリフレクタ装置１２でさらに反射されて収束光束となる。この収束光束は、レンズ１４によって収束状態から例えば僅かな発散状態とされて、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。
【００２０】
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に供給する。この均一化光学系２０は、光源装置１０から出射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装置２７とを備える。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、レンズ１４を経た光束は複数の部分光束に分割される。また、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からの各部分光束は適当な発散角で出射される。重畳レンズ２５は、第２レンズアレイ２４から出射され偏光変換装置２７を経た部分光束を全体として適宜収束させて、下流側のライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃの被照明領域すなわち表示領域で重畳させる。偏光変換装置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に揃えて直線偏光にする役割を有する。
【００２１】
図２は、光源装置１０から第１レンズアレイ２３にかけての詳細を説明する拡大図である。図からも明らかなように、リフレクタ装置１２は、発光管１１等から出射された第１色つまり緑色（Ｇ色）の光束を反射する第１光源ミラー１２ａと、発光管１１等から出射された第２色及び第３色つまり青色（Ｂ色）及び赤色（Ｒ色）の光束を反射する第２光源ミラー１２ｂとを備える。第１光源ミラー１２ａと第２光源ミラー１２ｂとは、例えば同一の第１焦点を有する一対の楕円面（又は放物面に近いやや楕円面と放物面と）を反射面として有するが、第１光源ミラー１２ａは、発光管１１を基準として第２光源ミラー１２ｂの背後に配置されている。このため、前側の第２光源ミラー１２ｂは、図３に実線で示すように、Ｂ色及びＲ色すなわちマゼンタの光束を高い効率で反射するだけでなく、Ｇ色の光束を高い効率で透過させるものとなっている。また、後側の第１光源ミラー１２ａは、Ｇ色の光束を高い効率で反射するものとなっているが、Ｂ色やＲ色を透過させるものとなっている。第１光源ミラー１２ａや第２光源ミラー１２ｂは、上記のような透過・反射特性を達成するため、いずれも誘電体多層膜ミラーすなわちダイクロイックミラーで構成される。ただし、第１光源ミラー１２ａについては、Ｂ色やＲ色を透過させる必要は必ずしもないことから、誘電体多層膜で構成する必要はなく、例えば金属ミラーとすることができる。なお、第１光源ミラー１２ａや第２光源ミラー１２ｂを誘電体多層膜で形成する場合、両光源ミラー１２ａ，１２ｂは、通常、紫外光や赤外光の大半を透過するものとするが、仕様によっては紫外光や赤外光の大半を反射するものとすることもできる。また、第１光源ミラー１２ａとしてやや楕円の楕円ミラーを用い、第２光源ミラー１２ｂとして放物面ミラーを用いた場合、下流のレンズ１４は、例えば省略することができる。
【００２２】
Ｇ色用の第１光源ミラー１２ａは、第２光源ミラー１２ｂの背後に配置される結果として、第２焦点位置をずらした配置となっている。つまり、Ｂ色及びＲ色用の第２光源ミラー１２ｂは、その第１焦点Ｆｍが発光管１１の発光中心Ｏと一致するように配置され、Ｇ色用の第１光源ミラー１２ａも、その第１焦点ＦｇがＦｍと一致する位置に配置されている。この結果、発光中心Ｏすなわち第２光源ミラー１２ｂの第１焦点Ｆｍから出射されたＢ色光やＲ色光（実線）は、第２光源ミラー１２ｂで反射されて第２焦点Ｆｍ２に向かうが、発光中心Ｏから出射されたＧ色光（点線）は、第２焦点位置をずらした第１光源ミラー１２ａで反射されるため、第２光源ミラー１２ｂの第２焦点Ｆｍ２よりも後方すなわち両光源ミラー１２ａ，１２ｂの中心Ｃａ，Ｃｂ寄りに向かう。つまり、第１光源ミラー１２ａの第２焦点Ｆｇ２は、第２光源ミラー１２ｂの第２焦点Ｆｍ２よりも光路上流側に配置されているため、第１光源ミラー１２ａで反射されたＧ色光（点線）は、第２光源ミラー１２ｂで反射されたＢ色光やＲ色光（実線）よりも角度αだけ大きな収束角を持つことになる。このことは、第１レンズアレイ２３に入射するＢ色光やＲ色光の光束断面よりも、第１レンズアレイ２３に入射するＧ色光の光束断面の方が小さくなることを意味する。
【００２３】
なお、以上の説明では、簡単のため、第１光源ミラー１２ａや第２光源ミラー１２ｂが実質的な厚みを有しない薄膜として説明しているが、実際の光源ミラー１２ａ，１２ｂは、実体の厚みを有する。ここで、両光源ミラー１２ａ，１２ｂの誘電体多層膜が石英ガラス等の屈折率を有する透明基材上に形成される場合、収差の観点で透明基材の厚みを一定以下にすることが望ましい。また、両光源ミラー１２ａ，１２ｂの透明基材の影響を比較的近似させる観点では、第１光源ミラー１２ａの表面に反射膜としての誘電体多層膜を形成し、第２光源ミラー１２ｂの裏面に反射膜としての誘電体多層膜を形成することも考えられる。さらに、透明基材の楕円面に加工された表面とその楕円面に加工された裏面とに、第１光源ミラー１２ａ用の誘電体多層膜と第２光源ミラー１２ｂ用の誘電体多層膜とをそれぞれ成膜することも考えられる。さらに、特に第２光源ミラー１２ｂを支持する透明基材については、収差補正を加味した特殊な曲面加工を施すこともできる。
【００２４】
図４（Ａ）は、均一化光学系２０のうち第１レンズアレイ２３を示す正面図である。第１レンズアレイ２３は、例えば８×６のマトリクス状に配置された複数の要素レンズ２３ａを備えている。この例では、第１レンズアレイ２３に入射する光源装置１０からの光束断面を考慮して、四隅の要素レンズ２３ａについては、外側の角をとって三角形としている。なお、光源装置１０からの光束断面はリフレクタ装置１２のミラー外周形状等に依存するものであるから、ミラー外周形状等に合わせて第１レンズアレイ２３の輪郭を調整する必要がある。つまり、図示の第１レンズアレイ２３の輪郭は単なる例示に過ぎない。
【００２５】
この第１レンズアレイ２３において、第２光源ミラー１２ｂで反射されたＢ色光やＲ色光（一点鎖線）は、第１レンズアレイ２３全体（第２照明領域）に入射する。これにより、総ての要素レンズ２３ａが所定の最小値以上の照度のＢ色光やＲ色光で照明される。一方、第１光源ミラー１２ａで反射されたＧ色光（点線）は、第１レンズアレイ２３の中央側すなわち中央領域（第１照明領域）ＣＡに入射する。これにより、中央領域ＣＡの８×６の要素レンズ２３ａが上記所定の最小値以上の照度のＧ色光で照明される。つまり、最外周の要素レンズ２３ａは、Ｇ色光に関して、上記所定の最小値以上の照度で照明されず、各ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃの照明に実質的に寄与しない。一方、中央領域ＣＡの要素レンズ２３ａは、総ての色光により、上記所定の最小値以上の照度で照明される。
【００２６】
図４（Ｂ）は、第１レンズアレイ２３の照明輝度を概念的に説明するグラフである。このグラフにおいて、横軸ｘは、システム光軸ＳＡからシステム光軸ＳＡに垂直な外方向に向けての距離を示し、縦軸Ｉは、発光管１１の各色の発光輝度を基準とする、第１レンズアレイ２３上における相対的な輝度分布を示す。なお、以上の図４（Ｂ）は、軸ｘの方向に関する輝度特性を示しているが、軸ｙの方向に関しても同様の輝度特性となっている。
【００２７】
グラフから明らかなように、第１光源ミラー１２ａで反射されたＧ色光（点線）は、第１レンズアレイ２３の中央側に偏って入射する。これにより、第１レンズアレイ２３の主に中央領域ＣＡがＧ色光の通過対象となる。一方、第２光源ミラー１２ｂで反射されたＢ色光及びＲ色光（一点鎖線）は、第１レンズアレイ２３の略全体に入射する。これにより、第１レンズアレイ２３の全体がＢ色光やＲ色光の通過対象となる。ここで、Ｇ色光に関して、周辺領域に対する中央領域の強度比Ｒ１は、第１レンズアレイ２３の外縁での輝度（最小輝度）に対する第１レンズアレイ２３の中央領域ＣＡの中心での輝度（最大輝度）の比率を意味するものとする。また、Ｂ色光及びＲ色光に関して、周辺領域に対する中央領域の強度比Ｒ２も、第１レンズアレイ２３の外縁での輝度（最小輝度）に対する第１レンズアレイ２３の中央領域ＣＡの中心での輝度（最大輝度）の比率を意味するものとする。本実施形態の場合、Ｇ色光の強度比Ｒ１の方がＢ色光及びＲ色光の強度比Ｒ２よりもかなり大きくなっており、Ｇ色光がシステム光軸ＳＡに近い中心寄りに集まっていることが確認される。別の見方をすると、第１レンズアレイ２３を有効に照明するための照度の最小値をＩＭとして、この最小値ＩＭ以上の照度で入射するＧ色光の幅をＷ１とし、この最小値ＩＭ以上の照度で入射するＢ色光又はＲ色光の幅をＷ２とした場合、Ｇ色光に関する幅Ｗ１の方がＢ色光又はＲ色光に関する幅Ｗ２よりも要素レンズ２３ａの２ブロック分程度狭くなっている。
【００２８】
図１に戻って、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Ｒ色、Ｇ色、及びＢ色の３色に分離するとともに、各色光を下流側のライトバルブ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Ｂ色光を反射しＧ色光及びＲ色光を透過させる。また、第２ダイクロイックミラー３１ｂは、ＧＲの２色のうちＧ色光を反射しＲ色光を透過させる。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Ｂ色光は、反射ミラー３２ａにより反射されて入射角調節用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色光は、入射角調節用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Ｒ色光は、リレーレンズＬＬ１，ＬＬ２及び反射ミラー３２ｂ，３２ｃによりそれぞれ反射されて入射角調節用のフィールドレンズ３３ｃに入射する。
【００２９】
光変調部４０において、各ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、非発光型の光変調装置として、入射した照明光の空間的強度分布を個別に変調する。ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、色分離導光光学系３０から出射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，４１ｂ，４１ｃの入射側にそれぞれ配置される３つの入射側偏光板４２ａ，４２ｂ，４２ｃと、各液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃの出射側にそれぞれ配置される３つの出射側偏光板４３ａ，４３ｂ，４３ｃとを備える。
【００３０】
以上の光変調部４０において、第１ダイクロイックミラー３１ａで反射されたＢ色の光束は、第１光路ＯＰ１上のフィールドレンズ３３ａを介してライトバルブ４０ａに入射し、ライトバルブ４０ａを構成する液晶パネル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色の光束は、第２光路ＯＰ２上のフィールドレンズ３３ｂを介してライトバルブ４０ｂに入射し、ライトバルブ４０ｂを構成する液晶パネル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Ｒ色の光束は、第３光路ＯＰ３上のフィールドレンズ３３ｃ等を介してライトバルブ４０ｃに入射し、ライトバルブ４０ｃを構成する液晶パネル４１ｃ上の表示領域を照明する。各液晶パネル４１ａ〜４１ｃは、入射した照明光の偏光方向の空間的分布を変調し、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃにそれぞれ入射した３色の照明光束は、画素単位で偏光状態を調節される。この際、入射側偏光板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、出射側偏光板４３ａ〜４３ｃによって、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃから出射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、各ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、それぞれに対応する各色の変調光すなわち像光を形成する。
【００３１】
図５（Ａ）は、Ｇ色用のライトバルブ４０ｂを構成する液晶パネル４１ｂに入射する照明光束の状態を説明する概念図である。また、図５（Ｂ）は、Ｂ色用のライトバルブ４０ａを構成する液晶パネル４１ａ又はＲ色用のライトバルブ４０ｃを構成する液晶パネル４１ｃに入射する照明光束の状態を説明する概念図である。図５（Ａ）に示すＧ色用の液晶パネル４１ｂに設けた画像領域内の各位置には、照明光として比較的開口角β１の小さなＧ色光が入射し、図５（Ｂ）に示すＢ色又はＲ色用の液晶パネル４１ａ，４１ｃに設けた画像領域内の各位置には、照明光として比較的開口角β２の大きなＢ色光又はＧ色光が入射する。
【００３２】
図６は、Ｇ色用の液晶パネル４１ｂに入射する照明光の角度分布（点線）と、Ｂ色又はＲ色用の液晶パネル４１ａ，４１ｃに入射する照明光の角度分布（一点鎖線）とを概念的に説明するグラフである。つまり、Ｇ色用のライトバルブ４０ｂは、開口角β１が相対的に小さく相対的に角度範囲が狭い状態で動作するので、コントラスト性能をある程度高くすることができる。また、Ｂ色又はＲ色用のライトバルブ４１ａ，４１ｃは、開口角β２が相対的に大きく相対的に角度範囲が広い状態で動作するので、コントラスト性能をあまり高くすることができない。この結果、Ｇ色用のライトバルブ４０ｂに対応するＧ色のコントラスト値は、Ｂ色又はＲ色用のライトバルブ４１ａ，４１ｃに対応するＢ色又はＲ色のコントラスト値よりも相対的に高くなる。
【００３３】
以上のように特定色のコントラストのみを向上させる理由について説明する。図２等に関連して説明したように、光源装置１０において、リフレクタ装置１２のうち第１光源ミラー１２ａで反射されたＧ色光は、第１レンズアレイ２３の中央領域ＣＡに入射し、第２光源ミラー１２ｂで反射されたＢ色光及びＲ色光は、第１レンズアレイ２３の略全体に入射する。このため、Ｇ色光は、中央領域ＣＡの要素レンズ２３ａ、及びこれに対向する第２レンズアレイ２４の要素レンズ２４ａを経た光束のみで構成される。つまり、Ｇ色光は、比較的細い光束断面の照明光を少し絞った結果としてＧ色用の液晶パネル４１ｂの各点に入射する。これにより、斜め入射に弱い液晶パネル４１ｂであっても、比較的視感度の高いＧ色光のコントラスト値を高めるので、カラー画像としてのコントラスト値も高まる。一方、Ｂ色光やＲ色光は、比較的太い光束断面の照明光を強く絞った結果としてＢ色やＲ色用の液晶パネル４１ａ，４１ｃの各点に斜め入射し、Ｂ色やＲ色に関してはコントラストが下がる。しかしながら、Ｂ色やＲ色は、Ｇ色に比較して輝度が相対的に低く、まず光量を確保することでカラーバランスを確保する必要があり、また、比較的視感度の低い状況から、コントラストを低下させても画質の劣化を感じにくい。以上の理由で、特定のＧ色のみについてコントラストを向上させることとしている。
【００３４】
なお、Ｇ色光については、リフレクタ装置１２を構成する第１光源ミラー１２ａが焦点位置をずらして配置されていることから、Ｇ色は、第２光源ミラー１２ｂを２回通過することになり、光量が低下し、Ｇ色用の液晶パネル４１ｂの照度が相対的に低下する傾向が生じる。しかしながら、超高圧水銀ランプである発光管１１からの出射光のうち、Ｇ色光は、上記のように相対輝度の高いものであり、Ｇ色用の液晶パネル４１ｂに入射する際に照度が減少し、Ｂ色光及びＲ色光の照度が維持されていれば、ホワイトバランスを向上させることができる。つまり、Ｇ色が強い超高圧水銀ランプについては、Ｇ色を抑えてホワイトバランスを向上させつつ、視感度の高いＧ色でコントラストを向上させることができるので、プロジェクタ１００の全体的な性能をバランスよく向上させることができる。
【００３５】
図１に戻って、クロスダイクロイックプリズム５０は、像光用の光合成光学系を具体化したものであり、各ライトバルブ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、Ｂ色光を反射し、他方の第２誘電体多層膜５１ｂは、Ｒ色光を反射する。クロスダイクロイックプリズム５０は、ライトバルブ４０ａからのＢ色光を誘電体多層膜５１ａで反射して進行方向左側に出射させ、ライトバルブ４０ｂからのＧ色光を誘電体多層膜５１ａ，５１ｂを介して直進・出射させ、ライトバルブ４０ｃからのＲ色光を誘電体多層膜５１ｂで反射して進行方向右側に出射させる。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Ｂ色光、Ｇ色光及びＲ色光が合成され、カラー画像による画像光である合成光が形成される。
【００３６】
投射レンズ６０は、投射光学系を具体化したものであり、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。
【００３７】
以上説明した第１実施形態のプロジェクタ１００によれば、第１光源ミラー１２ａから出射されるＧ色光の周辺領域に対する中央領域の強度比Ｒ１が、第２光源ミラー１２ｂから出射されるＢ色光又はＲ色光の光束の周辺領域に対する中央領域の強度比Ｒ２よりも大きい。さらに、所定の許容値である最小値ＩＭ以上の照度で入射するＧ色光の断面幅Ｗ１は、最小値ＩＭ以上の照度で入射するＢ色光又はＲ色光の断面幅Ｗ２よりも狭くなっている。つまり、Ｇ色光をＢ色光又はＲ色光に比較してシステム光軸ＳＡに近い中央に集めて均一化光学系２０に入射させることになるので、Ｇ色光のライトバルブ４０ｂに対する入射角を相対的に小さくすることができ、Ｇ色光に関するコントラスト性能のみを選択的に向上させることができる。この際、Ｇ色光が発光管１１からの出射光の中で相対輝度の高いものとなるが、Ｇ色光のライトバルブ４０ｂに対する入射角を小さくした結果としてＧ色光の相対輝度が減少しても、却ってホワイトバランスを向上させることができる。
【００３８】
図７は、図２等に示す光源装置１０の変形例を説明する図である。この場合、リフレクタ装置１２を構成する第１光源ミラー１２ａと第２光源ミラー１２ｂとが同一形状ではなく、第１光源ミラー１２ａの外周形状が第２光源ミラー１２ｂの外周形状よりも小さくなっている。結果的に、第１光源ミラー１２ａで反射されるＧ色光は多少のロスが生じるが、第２光源ミラー１２ｂで反射されるＢ色光及びＲ色光は殆どロスが生じない。この場合も、Ｇ色光を更に抑えたホワイトバランスの調整が可能になる。
【００３９】
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、以上の説明において、リフレクタ装置１２を構成する第１光源ミラー１２ａや第２光源ミラー１２ｂは回転楕円面のミラーであることを前提としているが、これらを放物面又は球面のミラーに置き換えることができる。
【００４０】
また、第１光源ミラー１２ａの焦点ずらし量は、例示のものに限らず、第１レンズアレイ２３の輪郭やこれを構成する要素レンズ２３ａの配列に応じて適宜変更することができる。
【００４１】
また、第１光源ミラー１２ａと第２光源ミラー１２ｂとの形状は、上記実施形態に限られず、楕円率の調整等によって適宜変更することができる。例えば、第１光源ミラー１２ａの楕円率が相対的に小さく球面に近くなれば、焦点間の距離が長軸に対して短くなるので、第１光源ミラー１２ａを第１焦点Ｆｇから相対的に離すことができ、これを第２光源ミラー１２ｂの後方に配置することができる。一方、第１光源ミラー１２ａの楕円率が相対的に大きければ、焦点間の距離が長軸に近づくので、第１光源ミラー１２ａを第１焦点Ｆｇに近づけることになり、第１光源ミラー１２ａを第２光源ミラー１２ｂの前方に配置することになる。
【００４２】
また、第１光源ミラー１２ａや第２光源ミラー１２ｂは固定されているが、例えば第２光源ミラー１２ｂについては、光軸方向に可動で画像等の条件に応じて位置調整可能なものとすることができる。この場合、Ｇ色光に関するコントラスト性能を随時可変で調整可能なものとすることができる。
【００４３】
また、上記実施形態では、Ｇ色光に対応する第１光源ミラー１２ａの焦点位置を光源からずらして配置しているが、コントラスト性能の要求される色がＧ色光でなくＢ色光やＲ色光である場合、これらＢ色光及びＲ色光のいずれかに対応する光源ミラーを独立させて、この独立した光源ミラーを残りの色光に対応する正規の位置の光源ミラーに対してシステム光軸ＳＡ方向に適宜シフトさせて配置することができる。つまり、第１光源ミラー１２ａや第２光源ミラー１２ｂの光反射特性は、光源の輝度分布等の状況に応じて変更することができ、光反射特性の調整自体は、誘電体多層膜の膜構成を変更することで簡易に達成することができる。
【００４４】
また、上記実施形態の光源装置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、透過型液晶ライトバルブを用いた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、反射型液晶ライトバルブを用いたプロジェクタにも適用することが可能である。
【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１００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つ又は２つの液晶パネルを用いたプロジェクタ、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】本実施形態のプロジェクタの光学系について説明する平面図である。
【図２】光源装置から第１レンズアレイにかけての詳細を説明する拡大図である。
【図３】第１光源ミラーの反射特性と第２光源ミラーの反射特性とを概念的に説明するグラフである。
【図４】（Ａ）は、均一化光学系のうち第１レンズアレイを示す正面図であり、（Ｂ）は、第１レンズアレイの照明輝度を概念的に説明するグラフである。
【図５】（Ａ）は、Ｇ色用のライトバルブに入射する照明光束を説明する概念図であり、（Ｂ）は、Ｂ色用又はＲ色用のライトバルブに入射する照明光束を説明する概念図である。
【図６】各色用の液晶パネルに入射する照明光の角度分布を説明するグラフである。
【図７】図２等に示す光源装置の変形例を説明する図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０…光源装置、  １１…発光管、  １２…リフレクタ装置、  １２ａ…第１光源ミラー、  １２ｂ…第２光源ミラー、  １３…副鏡、  １４…レンズ、  ２０…均一化光学系、  ２３…第１レンズアレイ、  ２３ａ…第１レンズアレイの要素レンズ、  ２４…第２レンズアレイ、  ２４ａ…第２レンズアレイの要素レンズ、  ２５…重畳レンズ、  ２７…偏光変換装置、  ３０…色分離導光光学系、  ３１ａ…第１ダイクロイックミラー、  ３１ｂ…第２ダイクロイックミラー、  ４０…光変調部、  ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ…ライトバルブ、  ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ…液晶パネル、  ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…入射側偏光板、  ４３ａ，４３ｂ，４３ｃ…出射側偏光板、  ５０…クロスダイクロイックプリズム、  ５１ａ…第１誘電体多層膜、  ５１ｂ…第２誘電体多層膜、  ６０…投射レンズ、  １００…プロジェクタ、  ＣＡ…中央領域、  ＬＬ１，ＬＬ２…リレーレンズ、  ＳＡ…システム光軸
【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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