(57)【要約】【課題】複数の投射画像を半画素ピッチずらした状態で重畳するに際して、高精度に画素位置の調整を行なうことでき、かつ小型化と軽量化ができるプロジェクターを提供する。【解決手段】  プロジェクター１において、第１光学系４では色合成光学装置４３及び合成光学系６の間に仮想平面に対して傾斜配置される射出側透明基板を有する角度可変プリズム４５を設け、角度可変プリズム調整機構により射出側透明基板を傾斜させる。  従って、角度可変プリズム調整機構により射出側透明基板を傾斜させるという簡単な構成により、光学像をずらすことができる。このずれた光学像と、第２光学系５から射出された光学像とを合成光学系６にて合成し、この合成された光学像を投射光学系７にて投射するため、投射画像の高精度化を実現できる。射出側基板４５を傾斜させて光学像をずらすため、プロジェクター１の小型化と軽量化とコストの低減が図れる。【選択図】図１
2010197438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源装置から射出された光を、入力される画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置を備えた第１光学系及び第２光学系と、
前記第１光学系及び前記第２光学系のそれぞれで形成された光学像を合成する合成光学系と、
前記合成光学系で合成された合成光学像を投射する投射光学系と、
を備えたプロジェクターであって、
前記光変調装置及び前記合成光学系の間に配置され、間隔を設けて対向配置される一対の透明基板を有し、前記一対の透明基板間の間隔を調整することにより、前記一対の透明基板の少なくともいずれかの透明基板を、前記光変調装置の画像形成領域の法線に対して傾斜させる角度可変プリズムと、
前記角度可変プリズムにおける前記一対の透明基板のうち、少なくともいずれかの透明基板の前記法線に対する傾斜角度を調整する角度可変プリズム調整機構とを備えている
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項２】
請求項１に記載のプロジェクターにおいて、
前記光源装置は、光源と、前記光源から射出された光を入射面に対して平行なＰ偏光と、前記入射面に対して垂直なＳ偏光を分離する偏光分離装置とを備え、
前記第１光学系は、前記偏光分離装置で分離されたＰ偏光に基づいて光学像を形成し、
前記第２光学系は、前記偏光分離装置で分離されたＳ偏光に基づいて光学像を形成する
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のプロジェクターにおいて、
前記第１光学系及び前記第２光学系は、
入射する光を、高波長域から低波長域、又は低波長域から高波長域に向かって、赤色光、緑色光、及び青色光に順次分離する色分離装置と、
分離された各色光のそれぞれを、入力される画像情報に応じて変調して光学像を形成する３つの前記光変調装置と、
各光変調装置で形成された各色光の光学像を合成する色合成光学装置と、
前記色合成光学装置及び前記合成光学系の間に設けられ、前記緑色光の偏光方向を変更するカラー偏光子とを備え、
前記角度可変プリズムは、前記カラー偏光子に設けられている
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
前記角度可変プリズムは、前記第１光学系または前記第２光学系から射出されたＳ偏光の前記光学像を透過可能に設けられ、
前記合成光学系は、前記角度可変プリズムと前記投射光学系との間に配置され、前記角度可変プリズムから射出された前記Ｓ偏光の光学像を反射して前記投射光学系に供給する反射偏光子を有した
ことを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から射出された光を、画像情報に応じて変調して光学像を形成して投射するプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル画像の高解像度化に伴い、スクリーン上に投射画像を投射するプロジェクターにおいて、光源装置から射出された光をライトバルブ等の光変調素子で変調して光学像を形成する光学装置を複数設けた技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
前記特許文献１に記載の技術では、２つの光学装置（投射系表示モジュール）で形成された光学像を、それぞれの光学装置が有する投射レンズを介して拡大投射し、投射画像を半画素ピッチずらした状態で重畳させ、投射画像の高解像度化、高精細化を実現している。
ここで、前記特許文献１に記載の技術では、各光学装置から射出される投射画像を、半画素ピッチという高精度に位置調整を行なう必要があるため、それぞれの投射レンズの入射側又は反射側に光シフト素子にくさび形透明基板を組み合わせたものを設け、このくさび形透明基板の斜面の角度を調整することにより、半画素ピッチずらした投射画像同士の重畳を行なっている。
特許文献２に記載の技術では、液晶表示パネルを経た映像光が頂角可変プリズムを経て投射レンズによって拡大投射している。頂角可変プリズムは、アクチュエータによってプリズム頂角が変更されるように構成され、光学式手振れ補正用のデバイスとして採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１２３８６８号公報
【特許文献２】特開２００５−１２８５０６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、前記特許文献１に記載の技術では、光学装置のそれぞれが投射レンズを有し、それぞれの投射レンズから射出された投射画像を重畳しているため、各投射レンズに固有の収差、歪みなどの影響を受け、投射画像全体に高精度に半画素ピッチずらした状態で重畳することが困難であるという問題がある。
また、前記特許文献１に記載の技術では、各光学装置に投射レンズがあるため、小型化、軽量化が困難であるという問題がある。
さらに、複数の光学装置で形成された光学像を合成光学装置で合成し、これを１つの投射レンズから射出する方法も考えられ、いずれかの光学装置全体を位置調整可能とする構成を採用することも考えられる。
しかし、このような構造を採用した場合、投射レンズに固有の収差、歪みなどによる投射画像全体での重畳を精度よく行なうことはできるが、光学装置の位置調整装置を設けなければならないため、前記と同様に、小型化、軽量化を図ることが困難であるという問題がある。
また、前記特許文献２に記載の技術では、頂角プリズムは光学式手振れ補正用のデバイスとしてしか用いられておらず、投射画像の高解像度化を図ることはできない。
【０００５】
本発明の目的は、複数の投射画像を半画素ピッチずらした状態で重畳するに際して、高精度に画素位置の調整を行なうことができ、かつ小型化と軽量化ができるプロジェクターを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るプロジェクターは、
光源装置から射出された光を、入力される画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置を備えた第１光学系及び第２光学系と、
前記第１光学系及び前記第２光学系のそれぞれで形成された光学像を合成する合成光学系と、
前記合成光学系で合成された合成光学像を投射する投射光学系とを備えたプロジェクターであって、
前記光変調装置及び前記合成光学系の間に配置され、間隔を設けて対向配置される一対の透明基板を有し、前記一対の透明基板間の間隔を調整することにより、前記一対の透明基板の少なくともいずれかの透明基板を、前記光変調装置の画像形成領域の法線に対して傾斜させる角度可変プリズムと、
前記角度可変プリズムにおける前記一対の透明基板のうち、少なくともいずれかの透明基板の前記法線に対する傾斜角度を調整する角度可変プリズム調整機構とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
このような発明によれば、角度可変プリズムの透明基板を角度可変プリズム調整機構により傾斜させるという簡単な構成により、光学像を半画素ピッチずらすことができる。そして、この半画素ピッチずれた光学像と、角度可変プリズムが設けられていない光学系から射出された光学像とを合成光学系にて合成し、この合成された光学像を投射光学系にて投射するため、投射画像の高精度化を実現することができる。
また、角度可変プリズムの透明基板を傾斜させて光学像をずらすため、光学装置全体を位置調整可能とする構成を設けなくて済むので、プロジェクターの小型化と軽量化とコストの低減が図れる。
【０００８】
本発明では、
前記光源装置は、光源と、前記光源から射出された光を入射面に対して平行なＰ偏光と、前記入射面に対して垂直なＳ偏光を分離する偏光分離装置とを備え、
前記第１光学系は、前記偏光分離装置で分離されたＰ偏光に基づいて光学像を形成し、
前記第２光学系は、前記偏光分離装置で分離されたＳ偏光に基づいて光学像を形成することが好ましい。
【０００９】
このような発明によれば、光は主としてＰ偏光とＳ偏光とにより構成されているため、偏光分離装置で分離されたＰ偏光とＳ偏光とに基づいてそれぞれ光学像を形成することができる。したがって、光の利用効率を高めることができる。また、１つの光源装置で２つの光学系の光源像を形成できるため、小型化、軽量化を図ることができる。
【００１０】
本発明では、
前記第１光学系及び前記第２光学系は、
入射する光を、高波長域から低波長域、又は低波長域から高波長域に向かって、赤色光、緑色光、及び青色光に順次分離する色分離装置と、
分離された各色光のそれぞれを、入力される画像情報に応じて変調して光学像を形成する３つの前記光変調装置と、
各光変調装置で形成された各色光の光学像を合成する色合成光学装置と、
前記色合成光学装置及び前記合成光学系の間に設けられ、前記緑色光の偏光方向を変更するカラー偏光子とを備え、
前記角度可変プリズムは、前記カラー偏光子に設けられていることが好ましい。
【００１１】
ここで、光を、高波長域から低波長域、又は低波長域から高波長域に向かって、赤色光、緑色光、及び青色光に順次分離し、これら各色光から光学像を合成する場合、赤色光及び青色光の偏光方向を反射率の高い入射面に垂直なＳ偏光に揃え、緑色光の偏光方向を透過率の高いＰ偏光とすることがある。
このような発明によれば、カラー偏光子により緑色光の偏光方向を赤色光及び青色光の偏光方向とそろえることができる。したがって、カラー光学像を構成する緑色光、赤色光、及び青色光の偏光方向がすべてそろっているため、角度可変プリズムの後段に配置された合成光学系などにおいて、カラー光学像の操作性が容易である。
【００１２】
本発明では、
前記角度可変プリズムは、前記第１光学系または前記第２光学系から射出されたＳ偏光の前記光学像を透過可能に設けられ、
前記合成光学系は、前記角度可変プリズムと前記投射光学系との間に配置され、前記角度可変プリズムから射出された前記Ｓ偏光の光学像を反射して前記投射光学系に供給する反射偏光子を有したことが好ましい。
【００１３】
このような発明によれば、Ｓ偏光は入射角依存性が低いため、角度可変プリズムの端面の傾斜角度が変化しても、反射偏光子はその変化に対応してＳ偏光を反射する。そのため、効率よく光を利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクターの構造を表す模式図。
【図２】前記実施形態における角度可変プリズムが配置された状態（Ａ）、（Ｂ）を表す模式図。
【図３】前記実施形態における合成光学系によって合成された第１、第２光学系の投射画像の状態を表す模式図。
【図４】本発明の第２実施形態に係るプロジェクターの構造を表す模式図。
【図５】前記実施形態における角度可変プリズムが配置された状態を表す模式図。
【図６】本発明の第３実施形態に係るプロジェクターの構造を表す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１には、本発明の実施形態に係るプロジェクター１が示されており、このプロジェクター１は、照明光学装置２と、偏光分離装置３と、第１光学系４と、第２光学系５と、合成光学系６と、投射光学系７と、を備えている。また、図２に示されるように、プロジェクター１は、後述する角度可変プリズム４５の傾斜角度を調整する角度可変プリズム調整機構９を備える。これらの光学素子は、図示を略したが、１つの筐体に収納されている。このプロジェクター１は、照明光学装置２から射出された光を、第１光学系４、第２光学系５のそれぞれで入力する画像情報に応じて変調して光学像を形成し、合成光学系６にて各光学系４、５で形成された光学像を合成し、投射光学系７により合成された光学像を投射するものである。なお、主光線の進行方向をＺ軸方向とし、主光線の進行方向に直交する方向である２つの軸方向をＸ軸方向（紙面に平行な方向）及びＹ軸方向（紙面に直交する方向）としている。
【００１６】
図１に示すように、照明光学装置２は、光源装置２１、第１レンズアレイ２２、第２レンズアレイ２３、及び重畳レンズ２４を備える。
光源装置２１は、放射状の光線を射出する光源としての光源ランプ２１１と、当該光源ランプ２１１から射出された放射光を反射して所定位置に収束させるリフレクタ２１２とを備えている。このような光源ランプ２１１としては、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ及び高圧水銀ランプ等を利用することができる。また、リフレクタ２１２としては、回転放物面を反射面とする放物面リフレクタや、回転楕円面を反射する楕円面リフレクタを採用することができる。リフレクタ２１２によって反射された光は、第１レンズアレイ２２に供給される。
【００１７】
第１レンズアレイ２２及び第２レンズアレイ２３は、それぞれ対応する小レンズがマトリクス状に配列された構成を有し、第１レンズアレイ２２は、光源装置２１から入射した光を複数の部分光に分割して、第２レンズアレイ２３近傍に結像させる。
第２レンズアレイ２３は、光路後段に位置する重畳レンズ２４とともに、後述する第１光学系４を構成する液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂ、及び、第２光学系５を構成する液晶パネル５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂの画像形成領域に第１レンズアレイ２２で分割された複数の部分光を重畳させる。重畳レンズ２４の後段には、偏光分離装置３が配置されている。
【００１８】
偏光分離装置３は、照明光学装置２から射出された光の光路中心軸に対して、略４５度傾斜して配置される板状体であり、ＢＫ７、石英ガラス等の透明基板上に誘電体多層膜を形成した光学素子である。偏光分離装置３の誘電体多層膜は、照明光学装置２から射出されたランダムな偏光を２種類の直線偏光に分離する機能を有し、光の入射面に対して平行な直線偏光（Ｐ偏光）を透過し、入射面に対して垂直な直線偏光（Ｓ偏光）を反射する。この偏光分離装置３で分離されたＳ偏光は、投射光学系７と正対する方向に配置される第１光学系４に供給され、Ｐ偏光は、投射光学系７に対して直角方向に配置される第２光学系５に供給される。
【００１９】
第１光学系４は、偏光分離装置３で分離されたＳ偏光を、画像情報に応じて変調して光学像を形成する部分であり、色分離光学装置４１、光変調装置４２、色合成光学装置４３、カラー偏光子４４、及び角度可変プリズム４５を備える。
色分離光学装置４１は、入射したＳ偏光を赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）の三色光に分離する機能を有し、ダイクロイックミラー４１１、４１２、反射ミラー４１３、４１４、４１５、及び位相差板４１６、４１７を備える。
【００２０】
ダイクロイックミラー４１１、４１２は、Ｓ偏光の光路中心軸に対して略４５度傾斜して配置され、ＢＫ７、石英ガラス等の透明基板上に誘電体多層膜を形成した光学素子である。ダイクロイックミラー４１１、４１２の誘電体多層膜は、特定の波長域の光を反射し、それ以外の光を透過して、Ｓ偏光を複数の色光に分離する機能を有する。光路前段に配置されるダイクロイックミラー４１１は、青色光（Ｂ）を反射し、それ以外の赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）を透過し、一方、光路後段に配置されるダイクロイックミラー４１２は、緑色光（Ｇ）を反射し、赤色光（Ｒ）を透過する。ダイクロイックミラー４１１の後段には、反射ミラー４１３が配置され、ダイクロイックミラー４１２の後段には、反射ミラー４１４、４１５が配置されている。
反射ミラー４１３、４１４、４１５は、ダイクロイックミラー４１１、４１２で分離された各色光Ｒ、Ｇ、Ｂを、光変調装置４２に導く光学素子であり、全反射ミラーで構成される。反射ミラー４１３の後段には、位相差板４１６が配置され、反射ミラー４１５の後段には、波長位相差板４１７が配置されている。
位相差板４１６、４１７は、反射ミラー４１３、４１５で反射されたＳ偏光の各色光Ｒ、Ｂを、Ｐ偏光の各色光Ｒ、Ｂに変更する光学素子であり、１／２波長位相差板で構成される。位相差板４１６、４１７は、Ｐ偏光の各色光Ｒ、Ｂを光変調装置４２を構成する液晶パネル４２Ｒ、４２Ｂに供給する。
【００２１】
光変調装置４２は、３つの液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂと、各液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂの光路前段に配置される３つの入射側偏光板４２１Ｒ、４２１Ｇ、４２１Ｂと、各液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂの光路後段に配置される３つの射出側偏光板４２２Ｒ、４２２Ｇ、４２２Ｂとを備える。
３つの入射側偏光板４２１Ｒ、４２１Ｇ、４２１Ｂは、ＢＫ７、石英ガラス等の透明基板上に偏光膜を形成して構成されており、このうち２つの入射側偏光板４２１Ｒ、４２１Ｂは、位相差板４１６，４１７から射出されたＰ偏光を透過する性質を有する。
液晶パネル４２Ｒ、４２Ｂは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶が密閉封入された構成を有し、入力される画像情報に応じて液晶の配向状態が制御されることで、入射側偏光板４２１Ｒ、４２１Ｂから射出されたＰ偏光をＳ偏光に変調する。
射出側偏光板４２２Ｒ、４２２Ｂは、液晶パネル４２Ｒ、４２Ｂを介して射出された光のうち、Ｓ偏光のみを透過し、その他の光を吸収する。透過したＳ偏光は、色合成光学装置４３に供給される。
一方、入射側偏光板４２１Ｇは、偏光分離装置３で分離されたＳ偏光を透過する性質を有し、光路途中のダイクロイックミラー４１２等で位相が変更された光を吸収する。
液晶パネル４２Ｇは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶が密閉封入された構成を有し、入力される画像情報に応じて液晶の配向状態が制御されることで、入射側偏光板４２１Ｇから射出されたＳ偏光をＰ偏光に変調する。
射出側偏光板４２２Ｇは、液晶パネル４２Ｇを介して射出された光のうち、Ｐ偏光のみを透過し、その他の光を吸収する。透過したＰ偏光は、色合成光学装置４３に供給される。
【００２２】
色合成光学装置４３は、各射出側偏光板４２２Ｒ、４２２Ｇ、４２２Ｂから射出された変調光を合成してカラー画像を形成する機能を有し、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有し、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、２つの誘電体多層膜が形成されたクロスダイクロイックプリズムとして構成される。２つの誘電体多層膜は、一方が赤色光（Ｒ）を反射し、緑色光（Ｇ）を透過する性質を有し、他方が青色光（Ｂ）を反射し、緑色光（Ｇ）を透過する性質を有し、これら誘電体多層膜によって赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）が合成されてカラー画像が形成される。形成されたカラー画像は、色合成光学装置４３の後段に配置されたカラー偏光子４４に供給される。
【００２３】
カラー偏光子４４は、第１光学系４で形成された青色のＳ偏光の偏光方向と赤色のＳ偏光の偏光方向とを変更する光学素子であり、青色波長域のＳ偏光をＰ偏光に変更する青色変更層と、赤色波長域のＳ偏光をＰ偏光に変更する赤色変更層とにて構成されている。これら青色変更層及び赤色変更層の材料としては、高分子材料や無機材料が用いられる。高分子材料としては、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、マイラー、ポリプロピレン、ポリスチレン、トリアセテート（トリブチルアセテート）及びポリメチルメタクリレートなどである。無機材料としては、水晶、マイカ、及び方解石などである。
Ｐ偏光の緑色光とＰ偏光の赤色光とＰ偏光の青色光とは、カラー偏光子４４の後段に配置された角度可変プリズム４５に供給される。
【００２４】
角度可変プリズム４５は、図２（Ａ）に示されるように、間隔を設けて対向配置される一対の矩形状の入射側透明基板４５Ａ及び射出側透明基板４５Ｂを備え、一対の基板４５Ａ，４５Ｂ間の間隔を調整することにより、一対の基板４５Ａ，４５Ｂの少なくともいずれかの基板４５Ａ、４５Ｂを、光源装置２１から射出された光の主光線の軸に対して傾斜させる光学素子である。光源装置２１から射出された光の主光線の軸は、光変調装置４２の画像形成領域の法線と一致する。
一対の基板４５Ａ、４５Ｂの外周端部には、蛇腹状のシール部材４５Ｃが設けられ、シール部材４５Ｃの内部には、透明液体４５Ｄが密封封入されている。
このような角度可変プリズム４５は、いずれかの端部に入射側透明基板４５Ａ及び射出側透明基板４５Ｂを接近させるような力を作用させると、封入された透明液体４５Ｄが力を作用させた以外の部分に流れ、力の作用部分における入射側透明基板４５Ａ及び射出側透明基板４５Ｂの間隔が大きくなり、これにより、射出側透明基板４５Ｂが光源装置２１からの光の主光線の軸に対して傾斜配置される。
角度可変プリズム調整機構９は、角度可変プリズム４５の一対の基板４５Ａ，４５Ｂを接近させる力を作用させることで射出側透明基板４５Ｂの主光線の軸に対する傾斜角度を調整する機構であり、矩形状の入射側透明基板４５Ａ及び射出側透明基板４５Ｂの四隅に設けられ、前記入射側透明基板４５Ａを挟む入射側チャック９Ａと、射出側透明基板４５Ｂを挟む射出側チャック９Ｂと、これらチャック９Ａ，９Ｂに駆動力を与えるアクチュエータを備える。
【００２５】
角度可変プリズム調整機構９は、入射側チャック９Ａにより入射側透明基板４５Ａを固定し、射出側チャック９Ｂにより射出側透明基板４５Ｂの射出側偏光板４２２Ｂ側の端部を入射側透明基板４５Ａ側に近接させている。
入射側透明基板４５Ａは、入射側端面４５Ａ１が主光線の軸と直交し、入射した光を透過する。射出側透明基板４５Ｂは、射出側端面４５Ｂ１の法線Ｂが主光線の軸に対して所定の傾斜角度（β度）になるように傾斜している。
傾斜角度（β度）は、０度＜β度≦１０度であることが好ましく、さらに好ましくは、０度≦β度≦５度である。傾斜角度（β度）が１０度を超える場合、非点収差が増大し結像性能が実用に耐えない場合がある。
また、入射側透明基板４５Ａ及び射出側透明基板４５Ｂと透明液体４５Ｄをあわせた厚み（ｄ）は、１ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。厚みが１ｍｍ未満の場合、入射側透明基板４５Ａ及び射出側透明基板４５Ｂの強度が不足して、損傷しやすくなったり、光学像のずれる量が不十分となる場合がある。一方、厚みが３０ｍｍを超える場合、入射側透明基板４５Ａ及び射出側透明基板４５Ｂの傾斜角度をわずかに変更しても、光学像のずれる量が大きくなってしまうため、角度可変プリズム調整機構９での微調整を行いにくくなる場合がある。
【００２６】
なお、射出側チャック９Ｂは、図２（Ｂ）に示すように、射出側透明基板４５Ｂの傾斜方向を変えてもよい。例えば、アクチュエータが射出側チャック９Ｂにより、入射側透明基板４５Ａの入射側偏光板４２２Ｒ側の端部と射出側透明基板４５Ｂの入射側偏光板４２２Ｒ側の端部と近接させる。これにより、入射側透明基板４５Ａの入射側偏光板４２２Ｂ側の端部と射出側透明基板４５Ｂの入射側偏光板４２２Ｂ側の端部は離隔する。したがって、光路は入射側偏光板４２２Ｒ側にずれる。
【００２７】
また、図示しないが、射出側端面４５Ｂ１が主光線の軸と直交する（β＝０）場合、光路はずれない。そして、アクチュエータが射出側チャック９Ｂにより射出側透明基板４５Ｂの傾斜角度（β）を調整することにより、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、光学像をＸ軸回りにずらしたが、光路がＺ軸回りにずれるように、射出側チャック９Ｂにより射出側透明基板４５Ｂを傾斜させることもできる。また、入射側チャック９Ａ及び射出側チャック９Ｂにより、それぞれ入射側透明基板４５Ａ及び射出側透明基板４５Ｂを傾斜させる構成であるが、入射側透明基板４５Ａ及び射出側透明基板４５Ｂにそれぞれ軸を連結し、その軸自体を回転させて入射側透明基板４５Ａ及び射出側透明基板４５Ｂを傾斜させてもよい。
【００２８】
入射側透明基板４５Ａ及び射出側透明基板４５Ｂは、ガラス材料であることが好ましい。ガラス材料としては、ＢＫ７，石英ガラスや結晶化ガラスなどを採用できる。また、ガラス材料は、ｎｄ＝１．５１６８０、ｒｄ＝６４．２が好ましい。
【００２９】
図１に示すように、第２光学系５は、偏光分離装置３で分離されたＰ偏光を、画像情報に応じて変調して光学像を形成する部分であり、基本的には第１光学系４と同様に、色分離光学装置５１、光変調装置５２、色合成光学装置５３、及びカラー偏光子５４を備え、その機能及び作用も基本的には同じである。
色分離光学装置５１は、ダイクロイックミラー５１１、５１２、及び反射ミラー５１３、５１４、５１５を備えているが、Ｐ偏光の光路前段に配置されるダイクロイックミラー５１１は、赤色光（Ｒ）を反射し、緑色光（Ｇ）及び青色光（Ｂ）を透過する誘電体多層膜が透明基板上に形成されており、後段に配置されるダイクロイックミラー５１２は、緑色光（Ｇ）を反射し、青色光（Ｂ）を透過する誘電体多層膜が透明基板上に形成されている。
【００３０】
光変調装置５２は、第１光学系４と同様に、３つの液晶パネル５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂと、各液晶パネル５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂの光路前段に配置される入射側偏光板５２１Ｒ、５２１Ｇ、５２１Ｂと、各液晶パネル５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂの光路後段に配置される射出側偏光板５２２Ｒ、５２２Ｇ、５２２Ｂとを備える。しかし、第１光学系４と異なり、第２光学系５では、位相差板４１６、４１７及び角度可変プリズム４５が配置されておらず、位相差板５１６及びカラー偏光子５４を配置している点が相違する。
位相差板５１６は、ダイクロイックミラー５１２及び入射側偏光板５２１Ｇの間に配置されており、ダイクロイックミラー５１２から射出された緑色光のＰ偏光をＳ偏光に変更して、入射側偏光板５２１Ｇに射出する。
カラー偏光子５４は、第２光学系５で形成された緑色のＰ偏光を緑色のＳ偏光に変更する光学素子であり、緑色波長域の偏光を変更する緑色変更層を含んで構成されている。そして、カラー偏光子５４は、Ｓ偏光の緑色光とＳ偏光の赤色光とＳ偏光の青色光を合成光学系６に供給する。
【００３１】
合成光学系６は、第１光学系４及び第２光学系５で形成された光学像を合成するものであり、２つの三角形状のプリズムを貼り合わせた平面視略正方形状を有し、プリズム同士を貼り合わせた界面には、誘電体多層膜が形成されている。この誘電体多層膜は、前述した偏光分離装置３と同様に、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する偏光分離膜とされる。
合成光学系６は、図３に示されるように、第１光学系４の画素Ｐ１に対して、第２光学系５の画素Ｐ２を、左右方向に１／２画素、上下方向に１／２画素ずらして各光学系４、５の光学像を合成する。
投射光学系７は、図１では図示を略したが、鏡筒内に複数のレンズが光軸を合わせて配列された組レンズから構成され、合成光学系６で合成された光学像を投射面上に投射する。
【００３２】
このような本実施形態に係るプロジェクター１において、第１光学系４では、色合成光学装置４３及び合成光学系６の間に、光変調装置４２の画像形成領域の法線と一致する主光線の軸に対して傾斜配置される射出側透明基板４５Ｂを有する角度可変プリズム４５を設け、角度可変プリズム調整機構９により射出側透明基板４５Ｂを傾斜させて傾斜角度（β）を調整する。
従って、角度可変プリズム調整機構９により射出側透明基板４５Ｂを特定方向に傾斜させるという簡単な構成により、光学像を半画素ピッチずらすことができる。そして、この半画素ピッチずれた光学像と、第２光学系５から射出された光学像とを合成光学系６にて合成し、この合成された光学像を投射光学系７にて投射するため、投射画像の高精度化を実現することができる。
また、射出側基板４５を傾斜させて光学像をずらすため、光学装置全体を位置調整可能とする構成を設けなくて済むので、プロジェクター１の小型化と軽量化とコストの低減が図れる。
【００３３】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。尚、以下の説明では、既に説明した部分等については、同一符号を付してその説明を省略する。
前述した第１実施形態に係るプロジェクター１では、照明光学装置２の後段に偏光分離装置３を設け、照明光学装置２から射出した光を、Ｐ偏光とＳ偏光に分離し、第１光学系４でＳ偏光に基づいて光学像を形成して、この形成した光学像を半画素ピッチずらし、第２光学系５でＰ偏光に基づいて光学像を形成し、各光学像を合成光学系６で合成して投射画像を形成していた。
これに対して、第２実施形態に係るプロジェクター８では、図４に示されるように、第１光学系４及び第２光学系５のそれぞれに照明光学装置２を設け、各照明光学装置２から射出された光に基づいて、第１光学系４及び第２光学系５のそれぞれで光学像を形成し、第１光学系４では形成した光学像を半画素ピッチずらし、合成光学系６で各光学像を合成して、投射画像を形成している点が相違する。
また、前述した第１実施形態に係るプロジェクター１では、入射側チャック９Ａにより入射側透明基板４５Ａを固定し、射出側チャック９Ｂにより射出側透明基板４５Ｂを傾斜角度（β）により傾斜させていた。
これに対して、第２実施形態に係るプロジェクター８では、図５に示されるように、アクチュエータが入射側チャック９Ａにより入射側透明基板４５Ａを傾斜させて光学画像を半画素ピッチずらす点が相違する。
【００３４】
各照明光学装置２の第３レンズアレイ２３及び重畳レンズ２４の間には、偏光変換素子８１、８２が設けられている。偏光変換素子８１、８２は、照明光学装置２から射出された光を、略１種類の直線偏光に変換するために設けられており、第１光学系４の偏光変換素子８１は、照明光学装置２から射出された光をＳ偏光に変換する。一方、第２光学系５の偏光変換素子８２は照明光学装置２から射出された光をＰ偏光に変換する。
偏光変換素子８１、８２は、一方の対角が４５度、他方の対角が略１３５度とされた断面平行四辺形状の複数のプリズムを、斜面同士を接合して形成された板状体であり、接合される界面には、偏光分離膜と全反射ミラーが交互に蒸着形成されている。
また、偏光変換素子８１、８２の光射出面には、所定のピッチで複数の１／２波長位相差板が設けられている。
【００３５】
このような偏光変換素子８１、８２では、偏光分離膜を形成した面に光を入射させると、Ｐ偏光はそのまま透過して射出され、Ｓ偏光は、偏光分離膜で略直角に折り曲げられ、全反射ミラーで再度直角に折り曲げられて射出される。
射出されたＰ偏光、Ｓ偏光のいずれかは、後段に設けられる１／２波長位相差板によって、偏光方向が９０度変換され、これにより入射した光を１種類の直線偏光に変換することが可能となる。尚、偏光変換素子８１は、１／２波長位相差板が偏光分離膜に対応する位置に設けられ、偏光変換素子８２は、１／２波長位相差板が全反射ミラーに対応する位置に設けられている。
【００３６】
アクチュエータは、入射側チャック９Ａにより入射側透明基板４５Ａの射出側偏光板４２２Ｒ側の端部を射出側透明基板４５Ｂの射出側偏光板４２２Ｒ側の端部に近接させる。
また、アクチュエータは入射側透明基板４５Ａを、入射側端面４５Ａ１の法線Ａが主光線の軸に対して、所定の傾斜角度（α）となるように傾斜させる。これにより、光学像は、入射側端面４５Ａ１からＹ軸回りにずれる。
傾斜角度（α度）は、上述の傾斜角度（β度）と同様に、０度＜α度≦１０度であることが好ましく、さらに好ましくは、０度≦α度≦５度である。傾斜角度（α度）が１０度を超える場合、光学像の位置を良好に補正することができない場合がある。
【００３７】
このような第２実施形態に係るプロジェクター８では、前述した第１実施形態に係るプロジェクター１の効果に加えて、各光学系４、５に光を供給する照明光学装置２が独立してそれぞれ設けられているため、それぞれの光学系４、５で形成する光学像の光量を多く確保することができ、投射画像の高輝度化を図ることができる。
また、各照明光学装置２を独立して駆動制御することにより、それぞれの照明光学装置２から射出される光の光量を調整することができるため、合成光学系６で合成された投射画像の輝度ムラ、色ムラ等をより少なくすることができる。
【００３８】
また、アクチュエータは、入射側端面４５Ａ１の法線Ａを主光線の軸に対して傾斜角度（α）となるように入射側透明基板４５Ａを傾斜させる。したがって、光学像は、入射側端面４５Ａ１からＹ軸回りにずれるため、射出側透明基板４５Ｂから光学像がずれる場合と比較して、光学像のずれる量を大きくすることができる。そのため、容易に光学像を半画素ピッチずらすことができる。
【００３９】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。尚、以下の説明では、既に説明した部分等については、同一符号を付してその説明を省略する。
前述した第１実施形態に係るプロジェクター１ではカラー偏光子４４と合成光学系６との間に角度可変プリズム４５を配置していた。
これに対して、第２実施形態に係るプロジェクター１Ａでは、図６に示されるように、角カラー偏光子５４と合成光学系６との間に角度可変プリズム５５を配置している点が相違する。
角度可変プリズム５５は、カラー偏光子５４から射出されたＳ偏光を合成光学系６に供給する。合成光学系６は、角度可変プリズム５５から供給されたＳ偏光を屈折して、投射光学系７側に反射する。
【００４０】
このような第３実施形態に係るプロジェクター１Ａでは、前述した第１実施形態に係るプロジェクター１の効果に加えて、以下のような効果を奏する。
合成光学系６は、角度可変プリズム５５から供給されたＳ偏光を投射光学系７側に反射する。
したがって、Ｓ偏光は入射角依存性が低いため、射出側端面４５Ｂ１の傾斜角度（α）が変化しても、Ｓ偏光は、その変化に対応して合成光学系６により反射される。そのため、画素合わせをさらに精度良く行うことができる。
【００４１】
［実施形態の変形］
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形をも含むものである。
前記実施形態では、光変調装置として透過型の液晶パネル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂ、５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂを採用していたが本発明はこれに限られず、例えば、反射型の液晶パネルや、マイクロミラーを用いたデバイスで２つの光学系を構成し、これを合成して投射画像を投射するプロジェクターに本発明を採用してもよい。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、いわゆる６ＬＣＤ型プロジェクターなどの複数の色合成光学系を備えたプロジェクターに利用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１、１Ａ…プロジェクター、２…照明光学装置、３…偏光分離装置、４…第１光学系、５…第２光学系、６…合成光学系、７…投射光学系、８…プロジェクター、９…角度可変プリズム調整機構、９Ａ…入射側チャック、９Ｂ…射出側チャック、２１…光源装置、２２…第１レンズアレイ、２３…第２レンズアレイ、２４…重畳レンズ、４１…色分離光学装置、４２…光変調装置、４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂ…液晶パネル、４３…色合成光学装置、４４…カラー偏光子、４５…角度可変プリズム、４５Ａ…入射側透明基板、４５Ａ１…入射側端面、４５Ａ２…入射側端面、４５Ｂ…射出側透明基板、４５Ｂ１…射出側端面、４５Ｂ２…射出側端面、５１…色分離光学装置、５２…光変調装置、５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂ…液晶パネル、５３…色合成光学装置、５４…カラー偏光子、５５…角度可変プリズム、８１、８２…偏光変換素子、２１１…光源ランプ、２１２…リフレクタ、４１１、４１２…ダイクロイックミラー、４１３、４１４、４１５…反射ミラー、４２１Ｒ、４２１Ｇ、４２１Ｂ…入射側偏光板、４２２Ｒ、４２２Ｇ、４２２Ｂ…射出側偏光板、５１１、５１２…ダイクロイックミラー、５１３、５１４、５１５…反射ミラー、５２１Ｒ、５２１Ｇ、５２１Ｂ…入射側偏光板、５２２Ｒ、５２２Ｇ、５２２Ｂ…射出側偏光板、Ｐ１…画素、Ｐ２…画素
【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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