(57)【要約】【課題】高効率かつ高コントラストのプロジェクターを提供することを目的とする。【解決手段】第１の色のレーザー光を発する第１の光源装置と、第２の色の光と第３の色の光とを発する第２の光源装置と、第１の光変調素子と、第２の光変調素子と、第３の光変調素子と、前記第１の光源装置と前記第１の光変調素子との間の光路上に配置された光分岐素子と、前記第１の光変調素子、前記第２の光変調素子および前記第３の光変調素子からの光を合成するクロスプリズムと、投射光学系と、を備えるプロジェクター。【選択図】図１
2014224923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の色のレーザー光を発する第１の光源装置と、
第２の色の光と第３の色の光とを発する第２の光源装置と、
第１の光変調素子と、
第２の光変調素子と、
第３の光変調素子と、
前記第１の光源装置と前記第１の光変調素子との間の光路上に配置された光分岐素子と、
前記第１の光変調素子、前記第２の光変調素子および前記第３の光変調素子からの光を合成するクロスプリズムと、
投射光学系と、
を備えるプロジェクター。
【請求項２】
第１の色のレーザー光を発する第１の光源装置と、
第２の色のレーザー光を発する第２の光源装置と、
第３の色の光を発する第３の光源装置と、
第１の光変調素子と、
第２の光変調素子と、
第３の光変調素子と、
前記第１の光変調素子、前記第２の光変調素子および前記第３の光変調素子からの光を合成するクロスプリズムと、
投射光学系と、
を備え、
前記第１の光源装置と前記光変調素子との間の光路上に第１の光分岐素子が配置され、
前記第２の光源装置と前記光変調素子との間の光路上に第２の光分岐素子が配置されているプロジェクター。
【請求項３】
前記光分岐素子によって分岐された光は、前記光分岐素子に入射した光と同じ方向に射出される、請求項１または２に記載のプロジェクター。
【請求項４】
前記光分岐素子は、入射した光を、偏光方向が互いに異なる２つの偏光成分に分離する、請求項１から３のいずれか１項に記載のプロジェクター。
【請求項５】
前記光分岐素子は、光路に沿って複数配置されている、請求項１から４のいずれか１項に記載のプロジェクター。
【請求項６】
前記光分岐素子は、ハーフミラーを備える、請求項１から５のいずれか１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。
【背景技術】
【０００２】
クロスダイクロイックプリズムを色光合成手段として用いたプロジェクターとして、特許文献１には、光源とライトバルブの間に拡散板を配置したものが提案されている。この構成によれば、光源から射出される光が拡散されることで、クロスダイクロイックプリズムの中央の交差部を回り込む光の量が増え、交差部の影が映り込むことによる表示品質の劣化を低減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２９８１８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、拡散板によって拡散された光のうち、拡散角度の大きい光は光路上から外れてしまうため、光の利用効率が悪くなるという問題があった。また、光路上から外れた光は迷光となり、その結果、投影像のコントラストが低下するという問題もあった。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであって、高効率かつ高コントラストのプロジェクター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】
【０００６】
本発明のプロジェクターは、第１の色のレーザー光を発する第１の光源装置と、第２の色の光と第３の色の光とを発する第２の光源装置と、第１の光変調素子と、第２の光変調素子と、第３の光変調素子と、前記第１の光源装置と前記第１の光変調素子との間の光路上に配置された光分岐素子と、前記第１の光変調素子、前記第２の光変調素子および前記第３の光変調素子からの光を合成するクロスプリズムと、投射光学系と、を備える。
【０００７】
この構成によれば、第１の光源装置から射出されたレーザー光は、光分岐素子に入射される。光分岐素子は、乱反射を利用した拡散板のように光を全方位に拡散させるのではなく、入射光を所定の方向に進む複数の光に分岐させて射出する。拡散板を用いた場合、一部の拡散光はその拡散角度が大きすぎるために光路上から外れてしまうが、光分岐素子を用いた場合には射出光の方向が所定の方向となるため、光路から外れる光を低減できる。そのため、拡散板を用いた場合と比較して光の利用効率を向上させることができる。また、光路から外れる光を低減できる結果、迷光が少なくなるため、投影像のコントラストの低下を抑制できる。したがって、高効率かつ高コントラストのプロジェクターが得られる。
【０００８】
また、光分岐素子に入射した光は分岐されるため、光分岐素子から射出される光線の数は、光分岐素子に入射する光線の数よりも増加する。そのため、光分岐素子を用いると、実際に平面配置した点光源の数よりも多くの点光源を平面配置したことと等価となる。これにより、レーザー光源から射出される光を面光源に近づけることができる。したがって、光分岐素子から射出された光が、第１の光変調素子を介して、クロスプリズムに入射された際に、クロスプリズムの中央の交差部を回り込む光の量が多くなり、交差部の影が映り込むことによる表示品質の劣化を低減できる。
【０００９】
これまでは、第１の色のレーザー光を発する光源装置と、第２の色の非レーザー光を発する光源装置とを備えたプロジェクターにおいて、光の利用効率の低下を小さく抑えつつ、クロスプリズムの交差部の影の影響を簡易な構成で低減する手段は知られていなかった。しかし、光分岐素子を非レーザー光の光路上に設けない、という構成を採用すれば、非レーザー光に影響を与えることなく、レーザー光とクロスプリズムとの組み合わせによって生ずるクロスプリズムの交差部の影の影響を簡易な構成で低減することが可能である。
【００１０】
本発明のプロジェクターは、第１の色のレーザー光を発する第１の光源装置と、第２の色のレーザー光を発する第２の光源装置と、第３の色の光を発する第３の光源装置と、第１の光変調素子と、第２の光変調素子と、第３の光変調素子と、前記第１の光変調素子、前記第２の光変調素子および前記第３の光変調素子からの光を合成するクロスプリズムと、投射光学系と、を備え、前記第１の光源装置と前記光変調素子との間の光路上に第１の光分岐素子が配置され、前記第２の光源装置と前記光変調素子との間の光路上に第２の光分岐素子が配置されている。
【００１１】
この構成によれば、レーザー光源を２つ以上用いるような場合であっても、交差部の影が映り込むことによる表示品質の劣化を低減し、高効率かつ高コントラストのプロジェクターが得られる。
【００１２】
前記光分岐素子によって分岐された光は、前記光分岐素子に入射した光と同じ方向に射出されてもよい。
この構成によれば、光分岐素子に入射する光は、入射する方向と同一の方向に射出される。したがって、光路上から外れる光を低減することができる。
【００１３】
前記光分岐素子は、入射した光を、偏光方向が互いに異なる２つの偏光成分に分離してもよい。
この構成によれば、光分岐素子に入射した入射光は、入射光に含まれる互いに方向が異なる２つの偏光成分ごとに分離される。そのため、分離された２つの光の強度比は、入射光に含まれる２つの偏光成分の比に等しくなる。したがって、光分岐素子によって分離される偏光方向を変えることによって、光分岐素子によって分離された２つの光の強度比を調整することができる。
【００１４】
前記光分岐素子は、光路に沿って複数配置されていてもよい。
この構成によれば、１つの光分岐素子によって分岐された光が、別の光分岐素子によってさらに分岐される。そのため、光分岐素子から射出される分岐光の数を増加することができる。
【００１５】
前記光分岐素子は、ハーフミラーを備えていてもよい。
この構成によれば、ハーフミラーに入射する光の方向に垂直な方向に沿って、複数のハーフミラーを配置することで、配置したハーフミラーの数だけ分岐光の数を増加することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態のプロジェクターを示す模式図である。
【図２】第１実施形態の複屈折板を示す図であって、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図３】第１実施形態の偏光変換素子を示す模式図である。
【図４】第１実施形態の複屈折板の作用を模式的に示す説明図であって、（ａ）は複屈折板を用いない場合を示した図、（ｂ）は複屈折板を用いた場合を示した図である。
【図５】第１実施形態において、複屈折板を２つ用いた場合を示した外観斜視図である。
【図６】第２実施形態の光分岐素子を示す模式図である。
【図７】実施例における複屈折板の基準姿勢を示す図である。
【図８】実施例１のシミュレーション結果を示す図である。
【図９】実施例２のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るプロジェクターについて説明する。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態のプロジェクター１０００を示す模式図である。
本実施形態のプロジェクター１０００は、光源装置１００と、色分離導光光学系２００と、光変調装置（第２の光変調素子）４００Ｒと、光変調装置（第３の光変調素子）４００Ｇと、光変調装置（第１の光変調素子）４００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム（クロスプリズム）５００と、投射光学系６００と、を備えている。
【００１９】
光源装置１００は、第１の光源装置１００ａと、光分岐素子としての複屈折板１と、第１集光レンズ６０と、回転拡散板７０と、第１ピックアップ光学系８０と、第２の光源装置１００ｂと、フライアイインテグレーター９０と、偏光変換素子９３と、第２平行化レンズ９４と、を備えている。
【００２０】
第１の光源装置１００ａは、第１光源５０と、第１コリメーターレンズアレイ５３と、を備えている。後で説明するように、第１の光源装置１００ａは、レーザー光を射出する。
【００２１】
第２の光源装置１００ｂは、第２光源１０と、第２コリメーターレンズアレイ１３と、第２集光レンズ２０と、第１平行化レンズ２１と、ダイクロイックミラー２２と、第２ピックアップ光学系４０と、蛍光発光素子３０と、を備えている。後で説明するように、第２の光源装置１００ｂは、非レーザー光を射出する。
【００２２】
第１光源５０は、第１基台５１と、第１基台５１上に平面的に並べて配置された複数の第１固体発光素子５２とを備えた光源アレイである。第１固体発光素子５２は、ダイクロイックミラー２２によって反射させる青色光を射出する光源である。本実施形態の場合、第１固体発光素子５２は、青色（発光強度のピーク：４５０ｎｍ付近）のレーザー光を射出する半導体レーザーであるが、第１固体発光素子５２は、ダイクロイックミラー２２で反射される波長の光であれば、４５０ｎｍ以外のピーク波長を有する光を射出するものであっても構わない。
【００２３】
第１コリメーターレンズアレイ５３は、各第１固体発光素子５２と１対１に対応した複数の第１マイクロレンズ５３０を備えている。複数の第１マイクロレンズ５３０は、第１基台５１上に並べて配置されている。各第１マイクロレンズ５３０は、対応する第１固体発光素子５２から射出される青色光の光軸上に設置され、当該青色光を平行化して射出する。これにより、第１の光源装置１００ａから、青色のレーザー光が射出される。平行化された光は、複屈折板１に入射される。
【００２４】
図２は、複屈折板１を示す図である。図２（ａ）は、外観斜視図であり、図２（ｂ）は、平面図である。
複屈折板１は、図２に示すように、直方体である。入射光Ｌが入射する方向を複屈折板１の厚さ方向とする。複屈折板１は、入射光Ｌが入射する方向と直交する入射面１ｂと、射出面１ｃと、入射光Ｌが入射する方向と複屈折板１の光学軸Ｃ１とを含む面と平行な上面１ａと、を有している。入射面１ｂは上面１ａと直交している。複屈折板１の厚さｈ１は、必要とされる複屈折特性に応じて決定される。厚さｈ１を変えることで、後述する常光Ｌｏと異常光Ｌｅとの距離ｗ１を調整することができる。光学軸Ｃ１は、複屈折板１の上面１ａと平行でない面（たとえば、入射面１ｂおよび射出面１ｃ）に対しては斜めに傾いている。
複屈折板１は、たとえば、方解石や水晶、あるいは液晶分子を配向させた液晶セル、高分子配向体等の、屈折率異方性を有する部材で構成される。
【００２５】
図２（ｂ）に示すように、複屈折板１に、複屈折板１の入射面１ｂに対して垂直に入射光Ｌを入射させると、入射光Ｌは、常光Ｌｏと、異常光Ｌｅとに分岐する。図示の例では、入射光Ｌは自然光であり、複屈折板１の上面１ａに対して垂直な方向に振動する偏光成分と、平行な方向に振動する偏光成分を有する光として表示している。入射光Ｌに示された黒丸と矢印は、それぞれ偏光の振動方向を示している。黒丸は上面１ａに対して垂直な方向に振動する偏光成分、すなわち常光Ｌｏを示しており、矢印は上面１ａに対して平行な方向に振動する偏光成分、すなわち異常光Ｌｅを示している。
【００２６】
常光Ｌｏは、複屈折板１内で屈折することがなく、入射光Ｌと同軸上を、同一の進行方向に向かって直進し、複屈折板１の射出面１ｃから射出される。
【００２７】
異常光Ｌｅは、複屈折板１の入射面１ｂで屈折し、複屈折板１内を屈折した方向へと進む。そして、異常光Ｌｅは、射出面１ｃで再び屈折され、入射光Ｌと同一の方向（常光Ｌｏと同一の方向）に射出される。射出面１ｃにおける、異常光Ｌｅが射出される位置は、常光Ｌｏが射出される位置から距離ｗ１だけ離れた位置となる。
このように、複屈折板１の入射面１ｂに入射された入射光Ｌは、射出する方向がともに入射光Ｌと同一の方向である２本の光線、常光Ｌｏと、異常光Ｌｅとに分岐される。
【００２８】
常光Ｌｏと異常光Ｌｅとの距離ｗ１は、複屈折板１の厚さｈ１に応じて変化する。すなわち、常光Ｌｏと異常光Ｌｅは互いの角度を保持したまま複屈折板１の中を進むため、厚さｈ１が大きくなるほど、異常光Ｌｅが射出される射出面１ｃ上の位置が、常光Ｌｏが射出される射出面１ｃ上の位置に対して遠くなる。その結果、射出される常光Ｌｏと異常光Ｌｅとの距離ｗ１が大きくなる。
【００２９】
たとえば、複屈折板１の厚さｈ１を調整することで、距離ｗ１を、平面的に互いに隣り合う２つの第１固体発光素子５２同士の距離の半分の大きさとすることができる。これにより、互いに隣り合う２つの第１固体発光素子５２同士の中間にさらに固体発光素子を配置したことと等価になり、複屈折板１から射出される光を均一な面光源に近づけることができる。
【００３０】
図１に示すように、複屈折板１は、第１コリメーターレンズアレイ５３と、第１集光レンズ６０と、の間の光路上に配置されている。複屈折板１の光学軸Ｃ１の配置角度は、複屈折板１に入射する光の偏光方向との関係により決定できる。
【００３１】
複屈折板１に入射する光が自然光である場合には、光の振動方向は一様に分布しているため、光学軸Ｃ１に対してどのような角度（光学軸Ｃ１と平行な場合を除く）で光を入射させても、分岐される２つの偏光の強度は略等しくなる。
これに対して、本実施形態のように、複屈折板１に入射する光がレーザー光のような偏光である場合には、光の振動方向に偏りがあるため、分岐させる偏光方向によって、分岐された２つの偏光の強度が異なるものとなる。すなわち、入射する偏光の振動方向に対して、複屈折板１の光学軸Ｃ１の角度を変えることで、分岐された２つの光の強度を調整することができる。
【００３２】
たとえば、光学軸Ｃ１の配置角度を、光学軸Ｃ１と偏光の振動方向とが、光の進行方向から見て４５°の角度を有するような角度とする。これにより、入射光Ｌを、光学軸Ｃ１と偏光の入射方向とで規定される面に対して垂直な方向に振動する偏光成分と、平行な方向に振動する成分と、に等しい割合で分岐させることができ、複屈折板１によって分岐される２つの光の強度を等しくできる。
【００３３】
複屈折板１によって分岐された青色光は、凸レンズからなる第１集光レンズ６０で集光され、回転拡散板７０に射出される。
拡散部材としての回転拡散板７０は、入射した青色光を拡散して入射側とは反対側の面から射出する透過型の回転拡散板である。回転拡散板７０は、モーター７３により回転駆動される拡散部材としての基板７１を備えている。基板７１としては、公知の拡散板、たとえば、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。本実施形態では基板７１として円板を用いているが、基板７１の形状は円板に限られない。回転拡散板７０では、基板７１を回転駆動することによって、青色光が照射された部分（被照射部分）が円を描くように、青色光が照射される領域（光照射領域）Ｓ１に対して相対的に移動する。
【００３４】
回転拡散板７０から射出された光は、第１ピックアップ光学系８０に入射される。
第１ピックアップ光学系８０は、ダイクロイックミラー２２と回転拡散板７０との間の光路上に配置されている。第１ピックアップ光学系８０は、回転拡散板７０からの光が入射するピックアップレンズとしての第１レンズ８１と、第１レンズ８１から射出される光を平行化する第２レンズ８２とを含んで構成されている。第１レンズ８１は、たとえば、光入射面が平面状であり、光射出面が凸の曲面状をなす平凸レンズからなり、第２レンズ８２は、たとえば凸レンズからなる。第１ピックアップ光学系８０は、回転拡散板７０からの光を、略平行化した状態でダイクロイックミラー２２に入射させる。
【００３５】
なお、第１ピックアップ光学系８０は、回転拡散板７０から射出される青色光の広がりに応じて、使用するレンズの屈折率や形状が決められる。また、レンズの数も２つに限らず、１つまたは３つ以上の複数個とすることもできる。
【００３６】
ダイクロイックミラー２２は、第１ピックアップ光学系８０から射出された分岐光の光路上に配置され、その表面は、分岐光の光路方向に対して約４５°の角度をなしている。ダイクロイックミラー２２の、分岐光が入射する側の面は、フライアイインテグレーター９０の側を向いている。ダイクロイックミラー２２は、第１ピックアップ光学系８０から入射する青色光を９０°折り曲げてフライアイインテグレーター９０側に反射する。
【００３７】
第２光源１０は、第２基台１１と、第２基台１１上に並べて配置された複数の第２固体発光素子１２とを備えている。第２固体発光素子１２は、蛍光発光素子３０に備えられた蛍光体３２を励起させる励起光を射出する光源である。本実施形態の場合、第２固体発光素子１２は、励起光として青色（発光強度のピーク：４５０ｎｍ付近）の光を射出するＬＥＤであるが、第２固体発光素子１２は、蛍光体３２を励起させることができる波長の光であれば、４５０ｎｍ以外のピーク波長を有する光を射出するものであっても構わない。
【００３８】
第２コリメーターレンズアレイ１３は、各第２固体発光素子１２と１対１に対応した複数の第２マイクロレンズ１３０を備えている。複数の第２マイクロレンズ１３０は、第２基台１１上に並べて配置されている。各第２マイクロレンズ１３０は、対応する第２固体発光素子１２から射出される励起光の光軸上に設置され、当該励起光を平行化する。第２コリメーターレンズアレイ１３から射出された励起光は、凸レンズからなる第２集光レンズ２０で集光される。
【００３９】
第２集光レンズ２０とダイクロイックミラー２２との間の励起光の光路上には、両凹レンズからなる第１平行化レンズ２１が配置されている。第１平行化レンズ２１は、第２集光レンズ２０と、第２集光レンズ２０における焦点位置との間に配置され、第２集光レンズ２０から入射する励起光を平行化してダイクロイックミラー２２に射出する。
【００４０】
ダイクロイックミラー２２は、第１平行化レンズ２１から射出された光の光路上に配置され、その表面は、第１平行化レンズ２１から射出された光の光路方向に対して約４５°の角度をなしている。ダイクロイックミラー２２の、第１平行化レンズ２１から射出された光が入射する側の面は、第２ピックアップ光学系４０の側を向いている。ダイクロイックミラー２２は、第１平行化レンズ２１から入射する励起光（青色光成分）を９０°折り曲げて第２ピックアップ光学系４０側に反射するとともに、第２ピックアップ光学系４０から入射する蛍光（赤色光成分および緑色光成分）を透過させる。
【００４１】
第２ピックアップ光学系４０は、蛍光発光素子３０からの蛍光を略平行化した状態でダイクロイックミラー２２に入射させる。また、第２ピックアップ光学系４０の第１レンズ４１および第２レンズ４２は、ダイクロイックミラー２２から入射する励起光を集光する機能を兼ねており、励起光を集光させた状態で蛍光発光素子３０に入射させる。すなわち、第２コリメーターレンズアレイ１３と第２集光レンズ２０と第１平行化レンズ２１とダイクロイックミラー２２と第２ピックアップ光学系４０によって、第２光源１０から射出された複数の励起光を集光する第２集光光学系１５が形成されている。
【００４２】
なお、第２ピックアップ光学系４０は、蛍光発光素子３０から射出される蛍光の広がりに応じて、使用するレンズの屈折率や形状が決められ、レンズの数も２つに限らず、１つまたは３つ以上の複数個とすることもできる。
【００４３】
蛍光発光素子３０は、励起光の入射方向と同じ方向に蛍光を射出させる反射型の蛍光発光素子である。蛍光発光素子３０は、モーター３３により回転駆動される基板３１と、基板３１の表面に形成された蛍光体３２とを備えている。基板３１は、蛍光体３２が発する蛍光を反射する材料よりなる。基板３１は、Ａｌ等の熱伝導率の高い金属材料等からなることが好ましく、これにより基板３１を放熱板として機能させることができる。蛍光体３２は、励起光が入射する領域に対応して、基板３１の回転方向に沿ってリング状に形成されている。本実施形態では基板３１として円板を用いているが、基板３１の形状は円板に限られない。
【００４４】
蛍光体３２は、第２固体発光素子１２から射出される励起光を吸収し、蛍光を発する粒子状の蛍光物質（蛍光体粒子）を有する。蛍光体３２は、波長が約４５０ｎｍの励起光（青色光）を吸収し、概ね４９０〜７５０ｎｍ（発光強度のピーク：５７０ｎｍ）の蛍光に変換する機能を有する。蛍光には、緑色光（波長５３０ｎｍ付近）および赤色光（波長６３０ｎｍ付近）が含まれる。
【００４５】
蛍光体粒子としては、通常知られたＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体を用いることができる。たとえば、平均粒径が１０μｍの（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅで示される組成のＹＡＧ系蛍光体を用いることができる。なお、蛍光体粒子の形成材料は、１種であってもよく、２種以上の形成材料を用いて形成されている粒子を混合したものを蛍光体粒子として用いることとしてもよい。
【００４６】
蛍光発光素子３０には、第１レンズ４１および第２レンズ４２によって集光された励起光（青色光）が、蛍光体３２の表面から入射する。蛍光発光素子３０は、励起光が入射する側と同じ側に向けて、蛍光体３２が発した赤色光および緑色光（蛍光）を射出する。蛍光発光素子３０では、基板３１を回転駆動することによって、蛍光体３２の励起光が照射された部分（被照射部分）が円を描くように、励起光が照射される領域（光照射領域）Ｓ２に対して相対的に移動する。
【００４７】
蛍光発光素子３０から射出された光は、第２ピックアップ光学系４０で平行化され、ダイクロイックミラー２２に入射する。ダイクロイックミラー２２は、第２ピックアップ光学系４０から入射する光のうち、励起光（青色光）を反射して除去し、緑色光および赤色光を透過させる。これにより、第２の光源装置１００ｂから、緑色の非レーザー光および赤色の非レーザー光が射出される。
【００４８】
また、ダイクロイックミラー２２には、第２ピックアップ光学系４０からの光が入射する入射面と反対側の表面に、第１光源５０から射出された青色光が入射し、第１光源５０から射出された青色光は第２ピックアップ光学系４０から射出された光の光軸と平行な方向に反射される。これにより、第２ピックアップ光学系４０から射出された緑色光および赤色光と、第１ピックアップ光学系８０から射出された青色光とが合成されて白色光となる。
【００４９】
ダイクロイックミラー２２で合成された緑色光、赤色光および青色光は、第１フライアイレンズアレイ９１および第２フライアイレンズアレイ９２からなるフライアイインテグレーター９０に入射し、光量分布が均一化される。フライアイインテグレーター９０から射出された緑色光、赤色光および青色光は、偏光変換素子９３によって偏光方向が一方向に揃えられた直線偏光に変換され、第２平行化レンズ９４により平行化され、光源装置１００から射出される。なお、フライアイインテグレーター９０は、たとえば特開平８−３０４７３９号公報にその詳細が開示されている公知の技術であるため、詳細な説明は省略する。
【００５０】
図３は、偏光変換素子９３を示す模式図である。
偏光変換素子９３は、図３に示すように、光入射面Ｓ３と、光射出面Ｓ４と、偏光分離膜９３１と、反射膜９３２と、位相差膜９３３と、を備えている。偏光変換素子９３は、フライアイインテグレーター９０から入射する入射光Ｌを、偏光分離膜９３１に対するＰ偏光Ｌｐと偏光分離膜９３１に対するＳ偏光Ｌｓに分離し、Ｐ偏光Ｌｐの偏光方向をＳ偏光Ｌｓの偏光方向に揃えて射出するものである。以降、偏光分離膜９３１に対するＰ偏光のことをＰ偏光Ｌｐとし、偏光分離膜９３１に対するＳ偏光のことをＳ偏光Ｌｓとする。
【００５１】
光入射面Ｓ３は、フライアイインテグレーター９０からの入射光Ｌが入射する面である。
光射出面Ｓ４は、Ｓ偏光を射出させる面である。光射出面Ｓ４は、互いに隣り合う第１の領域Ｓ４Ａと第２の領域Ｓ４Ｂとを有する。第１の領域Ｓ４Ａは、フライアイインテグレーター９０からの入射光Ｌの入射方向から見て光入射面Ｓ３と重なる領域である。第２の領域Ｓ４Ｂは、フライアイインテグレーター９０からの入射光Ｌの入射方向から見て光入射面Ｓ３と重ならない領域である。
【００５２】
偏光分離膜９３１は、光路方向に対して約４５°の角度をなすように斜めに配置されている。偏光分離膜９３１は、Ｐ偏光Ｌｐを第１の領域Ｓ４Ａに向けて透過させるとともにＳ偏光Ｌｓを反射する。
【００５３】
反射膜９３２は、偏光分離膜９３１で反射されたＳ偏光Ｌｓを第２の領域Ｓ４Ｂに向けて反射する。
位相差膜９３３は、第１の領域Ｓ４Ａに設けられている。位相差膜９３３は、たとえばλ／２板からなる。位相差膜９３３は、偏光分離膜９３１を透過したＰ偏光Ｌｐを、その偏光方向を９０°回転させてＳ偏光Ｌｓに変換する。
【００５４】
このように構成された偏光変換素子９３では、フライアイインテグレーター９０からの入射光Ｌが、光入射面Ｓ３から入射する。ここで、図３では、フライアイインテグレーター９０からの入射光Ｌに、Ｓ偏光ＬｓとＰ偏光Ｌｐの双方が含まれており、Ｓ偏光ＬｓとＰ偏光Ｌｐとの割合が概ね等しい場合を示している。
フライアイインテグレーター９０からの入射光Ｌは、光入射面Ｓ３を通過して偏光分離膜９３１に入射する。
【００５５】
偏光分離膜９３１に入射した光のうち、Ｓ偏光Ｌｓは、偏光分離膜９３１で反射されて反射膜９３２に入射する。そして、反射膜９３２に入射したＳ偏光Ｌｓは、反射膜９３２で第２の領域Ｓ４Ｂに向けて反射される。このように、光入射面Ｓ３から入射したＳ偏光Ｌｓは、Ｓ偏光Ｌｓとして光射出面Ｓ４の第２の領域Ｓ４Ｂから射出される。
【００５６】
一方、偏光分離膜９３１に入射した光のうち、Ｐ偏光Ｌｐは、偏光分離膜９３１を透過する。偏光分離膜９３１を透過したＰ偏光Ｌｐは、位相差膜９３３に入射してＳ偏光Ｌｓに変換され、Ｓ偏光Ｌｓとして光射出面Ｓ４の第１の領域Ｓ４Ａから射出される。したがって、偏光変換素子９３の光入射面Ｓ３から偏光分離膜９３１に入射した光は、Ｓ偏光Ｌｓとして光射出面Ｓ４の第１の領域Ｓ４Ａと第２の領域Ｓ４Ｂとから射出される。
【００５７】
なお、本実施形態の偏光変換素子９３においては、位相差膜９３３が第１の領域Ｓ４Ａに設けられており、位相差膜９３３がＰ偏光ＬｐをＳ偏光Ｌｓに変換する構成であるが、これに限らない。たとえば、位相差膜が第１の領域Ｓ４Ａではなく第２の領域Ｓ４Ｂに設けられており、位相差膜がＳ偏光をＰ偏光に変換する構成であってもよい。
【００５８】
色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０、ダイクロイックミラー２２０、反射ミラー２３０、反射ミラー２４０、反射ミラー２５０およびリレーレンズ２６０を備えている。色分離導光光学系２００は、光源装置１００からの光を赤色光、緑色光および青色光に分離し、赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、光変調装置４００Ｂに導光する機能を有する。
【００５９】
ダイクロイックミラー２１０、ダイクロイックミラー２２０は、基板上に、所定の波長領域の光を反射して、他の波長領域の光を透過させる誘電体多層膜からなる波長選択透過膜が形成されたミラーである。具体的には、ダイクロイックミラー２１０は、青色光成分を透過させ、赤色光成分および緑色光成分を反射する。ダイクロイックミラー２２０は、緑色光成分を反射して、赤色光成分を透過させる。
【００６０】
反射ミラー２３０、反射ミラー２４０、反射ミラー２５０は、入射した光を反射するミラーである。具体的には、反射ミラー２３０は、ダイクロイックミラー２１０を透過した青色光成分を反射する。反射ミラー２４０、反射ミラー２５０は、ダイクロイックミラー２２０を透過した赤色光成分を反射する。
【００６１】
ダイクロイックミラー２１０を透過した青色光は、反射ミラー２３０で反射され、青色光用の光変調装置４００Ｂの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー２１０で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー２２０でさらに反射され、緑色光用の光変調装置４００Ｇの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー２２０を透過した赤色光は、入射側の反射ミラー２４０、リレーレンズ２６０、射出側の反射ミラー２５０を経て赤色光用の光変調装置４００Ｒの画像形成領域に入射する。
【００６２】
光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、光変調装置４００Ｂは、通常知られたものを用いることができ、たとえば、液晶素子４１０と液晶素子４１０を挟持する偏光素子４２０および偏光素子４３０とを有した、透過型の液晶ライトバルブ等の光変調装置により構成される。偏光素子４２０および偏光素子４３０は、たとえば透過軸が互いに直交する構成（クロスニコル配置）となっている。
【００６３】
光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、光変調装置４００Ｂは、入射された色光を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものであり、光源装置１００の照明対象となる。光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇおよび光変調装置４００Ｂによって、入射された各色光の光変調が行われる。
【００６４】
たとえば、光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、光変調装置４００Ｂは、一対の透明基板に液晶を密閉封入した透過型の光変調装置であり、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像情報に応じて、入射側偏光素子４２０から射出された１種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
【００６５】
クロスダイクロイックプリズム５００は、射出側偏光素子４３０から射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。クロスダイクロイックプリズム５００は、４つの直角プリズムを貼り合せた平面視略正方形状をなしている。直角プリズムを貼り合せた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光および青色光は曲折され、赤色光の進行方向および青色光の進行方向が緑色光の進行方向に揃えられることにより、３つの色光が合成される。
【００６６】
クロスダイクロイックプリズム５００から射出されたカラー画像は、投射光学系６００によって拡大投射され、スクリーンＳＣＲ上で画像を形成する。
【００６７】
以上に詳細に説明した、本実施形態のプロジェクター１０００によれば、第１光源５０から射出されたレーザー光（青色光）は、複屈折板１によって常光Ｌｏと異常光Ｌｅとに分岐される。常光Ｌｏと、異常光Ｌｅと、はともに入射したレーザー光と同一の方向に進行するため、光路から外れる光を低減でき、光の利用効率を向上することができる。また、光路から外れる光を低減できることにより、迷光が低減され、投影像のコントラストの低下を抑制できる。したがって、高効率かつ高コントラストのプロジェクターが得られる。
【００６８】
また、複屈折板１に入射した光は常光Ｌｏと異常光Ｌｅとに分岐されるため、複屈折板１から射出される光線の数は、複屈折板１に入射する光線の数の２倍となっている。そのため、実際に平面配置した複数の点光源（第１固体発光素子５２）の数の２倍の数の複数の点光源を平面配置したことと等価となる。これにより、レーザー光源である第１光源５０から射出される光を面光源に近づけることができる。したがって、クロスダイクロイックプリズム５００に光が入射された際に、クロスダイクロイックプリズム５００の中央の交差部を回り込む光の量が多くなり、交差部の影が映り込むことによる表示品質の劣化を低減できる。
【００６９】
複屈折板を光が透過するとき、複屈折板の表面においていくらかの光が反射されるため、光の損失が発生することがある。レーザー光と非レーザー光とを画像表示に用いるプロジェクターにおいて、レーザー光は交差部の影を発生させるが、非レーザー光は画像の観察者によって認識しうるような影を発生させない。そこで非レーザー光（第２の光源装置１００ｂから射出される光）の光路には、複屈折板１を設けないことが好ましい。これによれば、非レーザー光には本来必要とされない複屈折板を非レーザー光が透過することによる非レーザー光の損失は発生しない。
【００７０】
また、複屈折板１の入射面１ｂにおけるいずれの位置に光が入射した場合であっても、分岐した光が射出される方向は、入射された光の方向と変わらない。そのため、複屈折板１は、光路上に配置されていればよく、配置の自由度が高い。
【００７１】
本実施形態において、光源から射出される光は、レーザー光であるため略均一な直線偏光である。しかし、光源から射出された光は、回転拡散板７０によって拡散される際に、偏光が乱れ、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とが偏った割合で含まれる光となる場合がある。この場合においては、偏光変換素子９３に入射された光は、強度比が異なる２つのＳ偏光に分岐される。そのため、偏光変換素子９３から射出される光の強度が不均一になり、スクリーンＳＣＲに照射される光の強度にムラが生じる可能性がある。
【００７２】
これに対して、本実施形態によれば、複屈折板１の光学軸Ｃ１の方向を、入射する光の偏光方向に対して変化させることによって、複屈折板１から射出される光に含まれるＳ偏光とＰ偏光の割合を調整できる。そのため、複屈折板１に入射する光に含まれるＳ偏光成分とＰ偏光成分を、その後に回転拡散板７０によって変化する割合を補償するような割合とすることで、スクリーンＳＣＲに照射される光の強度が略均一になるように調整することが可能である。
【００７３】
また、回転拡散板７０の光の光射出側に、第２の複屈折板１Ｃを配置することによって、より確実に光の強度を調整することができる。
以下、図を用いて説明する。
【００７４】
図４は、複屈折板と偏光変換素子による光の強度調整について示す模式図である。図４（ａ）は、第２の複屈折板１Ｃを配置しない場合を示す図であり、図４（ｂ）は、回転拡散板７０と偏光変換素子９３との間の光路中に第２の複屈折板１Ｃを配置した場合を示す図である。入射光Ｌ１は、回転拡散板７０によって拡散され、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とが偏った割合となっている。
【００７５】
図４（ａ）に示すように、偏光変換素子９３に入射される入射光Ｌ１は、Ｓ偏光Ｌｓ１と、Ｐ偏光Ｌｐ１と、を有しており、Ｓ偏光Ｌｓ１とＰ偏光Ｌｐ１とが含まれる割合は偏っている。図４（ａ）では、Ｓ偏光Ｌｓ１に比べてＰ偏光Ｌｐ１の方が多い場合を示している。第１の領域Ｓ４Ａから射出されるＳ偏光Ｌｓ２の強度と、第２の領域Ｓ４Ｂから射出されるＳ偏光Ｌｓ１の強度と、の比は、入射光Ｌ１に含まれるＰ偏光Ｌｐ１とＳ偏光Ｌｓ１との割合に応じて決まるため、このようにＰ偏光とＳ偏光の含まれる割合に偏りがある場合においては、射出されるＳ偏光Ｌｓ１とＳ偏光Ｌｓ２との強度は異なるものとなる。
【００７６】
これに対して、図４（ｂ）に示すように、回転拡散板７０と偏光変換素子９３との間の光路中に第２の複屈折板１Ｃを配置することにより、Ｐ偏光Ｌｐ１とＳ偏光Ｌｓ１とを有する入射光Ｌ１を、含まれるＳ偏光Ｌｓ３とＰ偏光Ｌｐ２との割合が等しい入射光Ｌ２（第２の複屈折板１Ｃによって分岐された常光または異常光）に変換することができる。
【００７７】
この場合における第２の複屈折板１Ｃの光学軸としては、たとえば、第２の複屈折板１Ｃの光学軸と入射光Ｌ１の偏光方向（Ｓ偏光およびＰ偏光の振動方向）との角度が、入射する光の進行方向からみて４５°となるように設定すればよい。これにより、第２の複屈折板１Ｃから射出される光は、光学軸が含まれる面に対して、それぞれ垂直な方向と平行な方向とに分岐されるため、常光、異常光ともにＳ偏光およびＰ偏光の振動方向に対して、光線軸回りに４５°傾いた方向に振動する偏光となる。そのため、常光、異常光ともに、含まれるＳ偏光成分とＰ偏光成分との割合が等しいものとなる。
【００７８】
入射光Ｌ２は、含まれるＳ偏光とＰ偏光との割合が等しいため、偏光変換素子９３によって分岐されるＳ偏光Ｌｓ３とＳ偏光Ｌｓ４の強度の比は等しいものとなる。これにより、偏光変換素子９３から射出される光の強度分布を略均一にできる。
【００７９】
なお、本実施形態においては、下記の構成を採用することもできる。
【００８０】
複屈折板１の配置は、第１光源５０と、光変調装置４００Ｂと、の間の光路上であれば特に限定されない。
【００８１】
光源装置を３つ用いてもよい。この場合においては、各光源装置は、それぞれ赤色と、緑色と、青色の光を発する。例えば青色光を発する光源装置がレーザー光源装置から構成されている場合、青色光の光路上に複屈折板を設ければよい。しかし、赤色の非レーザー光の光路上と緑色の非レーザー光の光路上には複屈折板を設けないことが好ましい。なお、この場合、赤色光を発する光源装置と緑色光を発する光源装置とを合わせて第２の光源装置とみなしてもよい。
【００８２】
レーザー光を発する光源装置を２つ以上備えていてもよい。この場合においては、それぞれのレーザー光の光路上における、光源装置と、光変調素子との間に、それぞれ複屈折板を設ける。例えば、青色光を発する光源装置（第１の光源装置）が青色のレーザー光を発し、赤色光を発する光源装置（第２の光源装置）が赤色のレーザー光を発し、緑色光を発する光源装置（第３の光源装置）が緑色の非レーザー光を発する場合、青色光の光路上に第１の複屈折板を設け、赤色光の光路上に第２の複屈折板を設ける。しかし、緑色光の光路上には複屈折板を設けないことが好ましい。
【００８３】
複屈折板を光路に沿って複数配置してもよい。
図５は、複屈折板が２つある場合の光の分岐について示す、説明図である。
なお、図５の説明においてはＸ１Ｙ１Ｚ１座標系を設定し、このＸ１Ｙ１Ｚ１座標系を参照しつつ各部材の位置関係を説明する。この際、複屈折板１Ａの側面１Ａａと垂直な方向をＸ１軸方向、Ｘ１軸方向と直交し、複屈折板１Ａの入射面１Ａｂと平行な方向をＹ１軸方向、Ｘ１軸方向とＹ１軸方向の両方と直交する方向をＺ１軸方向（入射光Ｌの方向）とする。また、入射光Ｌの進行方向を＋Ｚ１方向とする。
また、入射光Ｌは自然光として表示しており、光線に示す矢印は、光の振動方向を示している。
【００８４】
図５に示すように、入射光Ｌの進行方向（＋Ｚ１方向）に沿って、順に複屈折板１Ａと、複屈折板１Ｂと、が配置されている。
複屈折板１Ａは、直方体である。複屈折板１Ａの光学軸Ｃ２は、入射光Ｌと光学軸Ｃ２とで規定される面が、複屈折板１Ａの側面１Ａａと平行となるように設定されている。いいかえると、光学軸Ｃ２は、Ｙ１Ｚ１平面内に設定されている。光学軸Ｃ２は、側面１Ａａと平行でない面に対しては斜めに傾いている。複屈折板１Ａは、入射面１Ａｂ（光学軸Ｃ２を含む面に対して垂直な面）が入射光Ｌの方向（Ｚ１軸方向）に垂直となるようにして配置されている。
【００８５】
複屈折板１Ｂは、直方体である。複屈折板１Ｂは、入射光Ｌと複屈折板１Ｂの光学軸Ｃ３とで規定される側面１Ｂａ面を有する。光学軸Ｃ３は、側面１Ｂａと平行でない面に対しては斜めに傾いている。複屈折板１Ｂは、入射面１Ｂｂ（光学軸Ｃ３を含む面に対して垂直な面）が入射光Ｌの方向（Ｚ１軸方向）に垂直となるようにして配置されている。複屈折板１Ｂは、入射光Ｌの方向（Ｚ１軸方向）回りに所定角度、回転して配置されている。
【００８６】
複屈折板１Ａに入射した入射光Ｌは、常光Ｌｏ１と、異常光Ｌｅ１と、に分岐する。
常光Ｌｏ１は、複屈折板１Ａ内を直進するため、入射光Ｌと同軸上の光である。
一方、異常光Ｌｅ１は、入射面１Ａｂにおいて屈折し、屈折した角度のまま複屈折板１Ａ内を進む。そして、異常光Ｌｅ１は、射出面１Ａｃにおいて再び屈折し、常光Ｌｏ１と平行な方向に進む。これにより、異常光Ｌｅ１は、常光Ｌｏ１と所定距離離れた平行な光となる。
【００８７】
複屈折板１Ａから射出された常光Ｌｏ１と異常光Ｌｅ１は、それぞれ複屈折板１Ｂに、入射面１Ｂｂから入射する。
入射した常光Ｌｏ１は、側面１Ｂａと垂直な方向に振動する常光Ｌｏ２と、側面１Ｂａと平行な方向に振動する異常光Ｌｅ２と、に分岐する。
同様にして、異常光Ｌｅ１も、常光Ｌｏ３と、異常光Ｌｅ３と、に分岐する。
【００８８】
常光Ｌｏ２および常光Ｌｏ３は、前述した常光Ｌｏ１と同様に、複屈折板１Ｂ内を直進し、射出面１Ｂｃから射出される。
異常光Ｌｅ２および異常光Ｌｅ３は、前述した異常光Ｌｅ１と同様に、複屈折板１Ｂの入射面１Ｂｂで屈折し、射出面１Ｂｃで再び屈折し、常光Ｌｏ２および常光Ｌｏ３と平行な方向に射出面１Ｂｃから射出する。
これにより、入射光Ｌは、複屈折板１Ａおよび１Ｂによって、常光Ｌｏ２、常光Ｌｏ３、異常光Ｌｅ２および異常光Ｌｅ３の４つに分岐される。
【００８９】
以上に説明したように、２つの複屈折板によって、入射される光の光線が４倍の本数に増加して射出される結果、クロスダイクロイックプリズム５００に入射する光は面光源に近づき、クロスダイクロイックプリズム５００の中央の交差部を回り込む光の量が多くなる。これにより、クロスダイクロイックプリズム５００の交差部の影が映り込むことによる表示品質の劣化を更に低減できる。
なお、図５では、複屈折板が２つの場合を示したが、これに限られず、３つ以上用いてもよい。その場合においては、入射光Ｌはさらに分岐され、複屈折板から射出される光線の本数が増加する。
【００９０】
また、複屈折板を複数配置する場合においては、連続して配置しなくてもよい。たとえば、１つの複屈折板を図１と同様の箇所に配置して、他の複屈折板を第１ピックアップ光学系８０と、ダイクロイックミラー２２との間の光路上に配置してもよい。他の複屈折板の配位置も、第１光源５０と光変調装置４００Ｂとの間の光路上であれば、特に限定されない。
【００９１】
（第２実施形態）
本実施形態は、第１実施形態に対して、複屈折板１の代わりにハーフミラーを備えた光分岐素子を用いている点において異なる。
なお、上記実施形態と同様の構成要素については、適宜、上記実施形態と同様の符号を付してその説明を簡略化、あるいは省略する。
【００９２】
図６は、本実施形態の光分岐素子３を示した模式図である。
本実施形態の光分岐素子３は、図６に示すように、第１ハーフミラー３ａと、第２ハーフミラー３ｂと、反射ミラー３ｃと、を備える。
なお、本明細書において、「ハーフミラー」は、入射光の一部を透過し、他の一部を反射するものを意味する。
【００９３】
第１ハーフミラー３ａ、第２ハーフミラー３ｂおよび反射ミラー３ｃは、それぞれ平板状であり、入射光Ｌに対して４５°の角度を有するようにして配置されている。
第１ハーフミラー３ａは、入射した光のうち、３分の１を透過させ、３分の２を反射させる性質を有している。第２ハーフミラー３ｂは、入射した光のうち、半分を透過させ、半分を反射させる性質を有している。
【００９４】
入射光Ｌは、第１ハーフミラー３ａに入射され、入射光Ｌのうち３分の１の光が第１ハーフミラー３ａを透過し、射出光Ｌｈ１として射出される。そして、入射光Ｌのうち３分の２の光は、第１ハーフミラー３ａによって９０°折り曲げられ、第２ハーフミラー３ｂの側に反射光Ｌｒとして射出される。
【００９５】
反射光Ｌｒは、第２ハーフミラー３ｂに入射され、反射光Ｌｒのうち半分（入射光Ｌの３分の１）が第２ハーフミラー３ｂを透過し、射出光Ｌｈ３となって射出され、もう半分（入射光Ｌの３分の１）が第２ハーフミラー３ｂによって、９０°折り曲げられて反射され、射出光Ｌｈ２となって射出される。
射出光Ｌｈ３は、反射ミラー３ｃによって、９０°折り曲げられ、入射光Ｌの進行方向と同一の方向に反射される。
これにより、入射光Ｌは、射出光Ｌｈ１、射出光Ｌｈ２および射出光Ｌｈ３に分岐される。射出光Ｌｈ１、射出光Ｌｈ２および射出光Ｌｈ３は同一の進行方向に進む。また、射出光Ｌｈ１、射出光Ｌｈ２および射出光Ｌｈ３それぞれの強度は入射光Ｌの３分の１の強度である。
【００９６】
図１に示す、第１実施形態と同様にして、第１光源５０から射出された光は、第１マイクロレンズ５３０を介して、光分岐素子３に入射される。光分岐素子３は、入射された光を分岐し、第１集光レンズ６０に射出する。第１集光レンズ６０から射出された光は、回転拡散板７０および第１ピックアップ光学系８０を介して、ダイクロイックミラー２２に入射される。ダイクロイックミラー２２から射出された光は、第２の光源装置１００ｂから射出された光と合成され、フライアイインテグレーター９０、偏光変換素子９３および第２平行化レンズ９４を介して光源装置１００から射出される。その後、光源装置１００から射出された光は、色分離導光光学系２００、光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、光変調装置４００Ｂ、クロスダイクロイックプリズム５００および投射光学系６００を介して、ＳＣＲ上に投射され、画像を形成する。
【００９７】
本実施形態によれば、光分岐素子３によって、光源から射出された光の光線数が増加される結果、クロスダイクロイックプリズム５００に入射する光が面光源に近づく。そのため、クロスダイクロイックプリズム５００の中央の交差部を回り込む光の量が多くなり、交差部の影が映り込むことによる表示品質の劣化を低減できる。
【００９８】
なお、本実施形態においては、下記の構成を採用することもできる。
【００９９】
また、本実施形態の光分岐素子３は、２つのハーフミラーを備えているが、これに限られない。光分岐素子３は、１つのハーフミラーを備えていてもよいし、３つ以上のハーフミラーを備えていてもよい。これにより、分岐する光線の数を増加することができる。
【０１００】
ハーフミラーの代わりに、たとえば、図３で示したような偏光分離膜を用いてもよい。
【０１０１】
（実施例）
本実施例は、複屈折板による光の分岐についてシミュレーションを行ったものである。
実施例１では、１つの複屈折板（複屈折板１Ｄ）を用い、実施例２では、２つの複屈折板（複屈折板１Ｄと複屈折板１Ｅ）を用いた。
本実施例の説明は図７から図９を参照して行う。図７は、本実施例における、複屈折板の基準となる姿勢を示す図である。図７から図９の説明においてはＸ２Ｙ２Ｚ２座標系を設定し、このＸ２Ｙ２Ｚ２座標系を参照しつつ各部材の位置関係を説明する。この際、入射光の進行方向（中心軸Ｏの方向）をＺ２軸方向とする。また、図７の基準となる姿勢において、光学軸Ｃ４と中心軸Ｏとで規定される面に対して垂直な方向をＹ２軸方向、Ｙ２軸方向とＺ２軸方向とにそれぞれ直交する方向をＸ２軸方向とする。また、入射光Ｌ３の進行方向を＋Ｚ２方向とする。中心軸Ｏは、複屈折板の中心を通る線である。
光線に示す矢印は、光の振動方向を示している。
【０１０２】
複屈折板１Ｄ（１Ｅ）は、図７に示すように、直方体である。複屈折板１Ｄ（１Ｅ）は、入射光Ｌ３が入射する方向と直交する入射面１Ｄｂ（１Ｅｂ）と、入射光Ｌ３が入射する方向と複屈折板１Ｄ（１Ｅ）の光学軸Ｃ４（Ｃ５）とを含む面と平行な上面１Ｄａ（１Ｅａ）と、を有している。入射面１Ｄｂ（１Ｅｂ）は上面１Ｄａ（１Ｅａ）と直交している。図７に示す基準姿勢において、複屈折板の上面１Ｄａ（１Ｅａ）はＺ２Ｘ２面と平行であり、複屈折板１Ｄの光学軸Ｃ４とＸ２軸とがなす角度をθで表す。
【０１０３】
［実施例１］
図８は、本実施例におけるシミュレーションの結果を示す図である。実施例１では、複屈折板１Ｄの光学軸Ｃ４とＸ２軸とがなす角度θは３０°である。複屈折板１Ｄを図７に示す基準姿勢に対して、中心軸Ｏ回りに時計回りに２０°回転させ、偏光方向Ｄの直線偏光である入射光Ｌ３を、複屈折板１Ｄの入射面１Ｄｂに対して入射させた。入射光Ｌ３は、中心軸Ｏと同軸である。入射光Ｌ３の偏光方向Ｄは、図７の基準姿勢において光学軸Ｃ４を含む面と平行な方向（Ｘ２軸方向）である。
【０１０４】
図８に示すように、入射光Ｌ３は、常光Ｌｏ４と、異常光Ｌｅ４とに分岐され、複屈折板１Ｄから射出されている。常光Ｌｏ４は、図８において、光学軸Ｃ４を含む面（複屈折板１Ｄの上面１Ｄａと平行な面）と垂直な方向に振動する光であり、異常光Ｌｅ４は、常光Ｌｏ４の振動方向と垂直で、光学軸を含む面（複屈折板１Ｄの上面１Ｄａと平行な面）と平行な方向に振動する光である。
これにより、複屈折板によって入射する光を２つに分岐できることが確かめられた。
【０１０５】
［実施例２］
図９は、本実施例におけるシミュレーションの結果を示す図である。
図９に示すように、本実施例においては、複屈折板１Ｄの下流に、複屈折板１Ｅをさらに配置した。
図９における、複屈折板１Ｄは、図７に示す基準姿勢に対して、中心軸Ｏ回りに時計回りに３０°回転させた状態であり、複屈折板１Ｅは、図７に示す基準姿勢に対して、中心軸Ｏ回りに時計回りに５０°回転させた状態である。複屈折板１Ｄの光学軸Ｃ４とＸ２軸とがなす角度θは３０°であり、複屈折板１Ｅの光学軸Ｃ５とＸ２軸とがなす角度θは５０°である。
【０１０６】
図９に示すように、入射光Ｌ３を、複屈折板１Ｄの入射面１Ｄｂに入射させ、複屈折板１Ｄからの射出光（常光Ｌｏ４及び異常光Ｌｅ４）を複屈折板１Ｅの入射面１Ｅｂに入射させた。入射光Ｌ３は、実施例１と同様にして、複屈折板１Ｄによって常光Ｌｏ４と、異常光Ｌｅ４と、に分岐され、入射面１Ｅｂから複屈折板１Ｅに入射される。入射された常光Ｌｏ４と、異常光Ｌｅ４とは、それぞれ分岐され、常光Ｌｏ５および異常光Ｌｅ５、常光Ｌｏ６および異常光Ｌｅ６となって複屈折板１Ｅから射出される。
図９においては、異常光Ｌｅ５と異常光Ｌｅ６は重なり、１つの光線となって射出されているため、射出された光線は３本となっている。
【０１０７】
これにより、２つの複屈折板を光路に沿って配置することによって、１つの複屈折板を用いた場合に比べて、分岐された光線の数を増加させることができることが確かめられた。
【符号の説明】
【０１０８】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ…複屈折板（光分岐素子）、３…光分岐素子、３ａ…第１ハーフミラー（ハーフミラー）、３ｂ…第２ハーフミラー（ハーフミラー）、１００ａ…第１の光源装置、１００ｂ…第２の光源装置，第３の光源装置、４００Ｒ…光変調装置（第２の光変調素子）、４００Ｇ…光変調装置（第３の光変調素子）、４００Ｂ…光変調装置（第１の光変調素子）、５００…クロスダイクロイックプリズム（クロスプリズム）、６００…投射光学系、１０００…プロジェクター
【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８】
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【図９】
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