(57)【要約】【課題】  色分離に起因する画像の色むらの増大を生じさせることなく小型化できるプロジェクタを提供すること。【解決手段】  色分離光学系４０において、光軸に対して傾斜配置されるダイクロイックミラーではなく、光軸に対して垂直配置される第１及び第２フィルタ部材４４，４７等によって色分割を達成するので、第１及び第２フィルタ部材４４，４７の各部で分光特性を略一致させることができる。つまり、各液晶パネル５１ｒ，５１ｇ，５１ｂの左右或いは上下半分の被照射領域で照度分布が対称となり、各色光ごとの照明むらを抑えることができる。これにより、投射画像の色むらを抑えつつプロジェクタを小型化することができる。【選択図】  図１
2006208435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を射出する照明装置と、
前記照明装置から射出された照明光に含まれる第１の偏光方向の照明光から、第１から第３色光を分岐して、当該第１から第３色光を、第１から第３光路にそれぞれ導く色分離光学系と、
前記第１から第３光路上にそれぞれ配置され、前記第１から第３色光によってそれぞれ照明される第１から第３光変調装置と、
を備えるプロジェクタであって、
前記色分離光学系は、
前記第１光路の折返分岐点において光路に垂直に配置される第１ダイクロイックフィルタを有するとともに、前記第１の偏光方向の照明光から、第１色光を反射して第２の偏光方向に変換し、その他の色光を透過して分離する第１フィルタ部材と、
前記第２光路の折返分岐点において光路に垂直に配置される第２ダイクロイックフィルタを有するとともに、前記その他の色光から、第２色光を反射して第２の偏光方向に変換し、第３色光を透過して分離する第２フィルタ部材と、
前記第１光路上に傾斜して配置される第１偏光選択素子を含むとともに前記第１ダイクロイックフィルタで折り返された前記第１色光を入射経路から分離する第１戻り光分離手段と、
前記第２光路上に傾斜して配置される第２偏光選択素子を含むとともに前記第２ダイクロイックフィルタで折り返された前記第２色光を入射経路から分離する第２戻り光分離手段とを備える
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記第１戻り光分離手段は、前記第１偏光選択素子に対向して配置された第１反射ミラーと、当該第１反射ミラーと前記第１偏光選択素子との間に設けられた第１偏光状態調節部材とをさらに有し、
前記第１フィルタ部材によって反射された前記第２の偏光方向の第１色光は、前記第１偏光選択素子によって前記第１反射ミラーへ向けて反射され、
前記第１反射ミラーへ向けて反射された前記第２の偏光方向の第１色光は、前記第１偏光状態調節部材を通過して前記第１反射ミラーによって反射され、再度前記第１偏光状態調節部材を通過することによって、第１の偏光方向に変換され、
前記第１の偏光方向に変換された前記第１色光は、前記第１偏光選択素子を透過して前記第１光変調装置へ向かい、
前記第２戻り光分離手段は、前記第２偏光選択素子に対向して配置された第２反射ミラーと、当該第２反射ミラーと前記第２偏光選択素子との間に設けられた第２偏光状態調節部材とをさらに有し、
前記第２フィルタ部材によって反射された前記第２の偏光方向の第２色光は、前記第２偏光選択素子によって前記第２反射ミラーへ向けて反射され、
前記第２反射ミラーへ向けて反射された前記第２の偏光方向の第２色光は、前記第２偏光状態調節部材を通過して前記第２反射ミラーによって反射され、再度前記第２偏光状態調節部材を通過することによって、第１の偏光方向に変換され、
前記第１の偏光方向に変換された前記第２色光は、前記第２偏光選択素子を透過して前記第２光変調装置へ向かう
ことを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
【請求項３】
照明光を射出する照明装置と、
前記照明装置から射出された照明光に含まれる第１の偏光方向の照明光から、第１から第３色光を分離して、当該第１から第３色光を、第１から第３光路にそれぞれ導く色分離光学系と、
前記第１から第３光路上にそれぞれ配置され、前記第１から第３色光によってそれぞれ照明される第１から第３光変調装置と、
を備えるプロジェクタであって、
前記色分離光学系は、
光路に垂直に配置されるとともに、前記第１の偏光方向の照明光から、第１色光を反射し、その他の色光を透過して分離する第１ダイクロイックフィルタを有する第１フィルタ部材と、
光路に垂直に配置されるとともに、前記その他の色光のうち、第２色光を反射して、第３色光を透過して分離する第２ダイクロイックフィルタを有する第２フィルタ部材と、
前記第１光路に配置された第１偏光選択素子および第１偏光状態調節部材と、
前記第２光路に配置された第２偏光選択素子および第２偏光状態調節部材と、
を有し、
前記第１色光は、前記第１フィルタ部材によって反射されるとともに、第２の偏光方向に変換され、
前記前記第１フィルタ部材によって反射された前記第２の偏光方向の前記第１色光は、前記第１偏光選択素子によって反射され、
前記第１偏光分離素子によって反射された前記第２の偏光方向の第１色光は、前記第１偏光状態調節部材によって反射されるとともに、第１の偏光方向に変換され、
前記第１偏光状態調節部材によって反射された前記第１の偏光方向の前記第１色光は、前記第１偏光選択素子を透過して前記第１光変調装置へ向かい、
前記その他の色光は、前記第１フィルタ部材および前記第２偏光選択素子を透過し、
前記第２偏光選択素子を透過した前記その他の色光のうち、前記第２色光は、前記第２フィルタ部材によって反射されるとともに、第２の偏光方向に変換され、
前記第２フィルタ部材によって反射された前記第２の偏光方向の前記第２色光は、前記第２偏光選択素子によって反射され、
前記第２偏光選択素子によって反射された前記第２の偏光方向の第２色光は、前記第２偏光状態調節部材によって反射されると共に、第１の偏光方向に変換され、
前記第２偏光状態調節部材によって反射された前記第１の偏光方向の前記第２色光は、前記第２偏光選択素子を透過して、前記第２光変調装置へ向かい、
前記第２偏光選択素子を透過した前記その他の色光のうち、前記第３色光は、前記第２フィルタ部材を透過して前記第３光変調装置へ向かう
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項４】
照明光を射出する照明装置と、
前記照明装置から射出された照明光に含まれる第１の偏光方向の照明光から、第１から第３色光を分離して、当該第１から第３色光を、第１から第３光路にそれぞれ導く色分離光学系と、
前記第１から第３光路上にそれぞれ配置され、前記第１から第３色光によってそれぞれ照明される第１から第３光変調装置と、
を備えるプロジェクタであって、
前記色分離光学系は、
光路に垂直に配置されるとともに、前記第１の偏光方向の照明光から、第１色光を反射し、その他の色光を透過して分離する第１ダイクロイックフィルタを有する第１フィルタ部材と、
光路に垂直に配置されるとともに、前記その他の色光のうち、第２色光を反射して、第３色光を透過して分離する第２ダイクロイックフィルタを有する第２フィルタ部材と、
前記第１光路に配置された第１偏光選択素子と、
前記第２光路に配置された第２偏光選択素子と、
を有し、
前記第１色光は、前記第１フィルタ部材によって反射されるとともに、第２の偏光方向に変換され、
前記第１フィルタ部材によって反射された前記第２の偏光方向の前記第１色光は、前記第１偏光選択素子によって反射された後、前記第１光変調装置へ向かい、
前記その他の色光は、前記第１ダイクロイックフィルタおよび前記第２偏光選択素子を透過し、
前記第２偏光選択素子を透過した前記その他の色光のうち、前記第２色光は、前記第２フィルタ部材によって反射されるとともに、第２の偏光方向に変換され、
前記第２フィルタ部材によって反射された前記第２の偏光方向の前記第２色光は、前記第２偏光選択素子によって反射された後、前記第２光変調装置へ向かい、
前記第２偏光選択素子を透過した前記その他の色光のうち、前記第３色光は、前記第２フィルタ部材を透過して前記第３光変調装置へ向かう
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項５】
前記照明装置からの照明光は、前記第１偏光選択素子を介して、前記色分離光学系内に導かれることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記第１フィルタ部材と前記第１偏光選択素子との間に配置される合波用偏光素子をさらに備え、前記照明装置からの照明光は、前記合波用偏光素子を介して、前記色分離光学系内に導かれることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記第２フィルタ部材と前記第３光変調装置との間には、折曲ミラーが配置され、
前記第２フィルタ部材は、前記第２ダイクロイックフィルタの光入射側に配置された第３偏光状態調節部材と、前記第２ダイクロイックフィルタの光射出側に配置された第４偏光状態調節部材と、を有し、
前記第２フィルタ部材に入射した前記第１の偏光方向の前記他の色光のうち、前記第３色光は、前記第３及び第４偏光状態調節部材によって、第２の偏光方向に変換されて前記第２フィルタ部材から射出されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記折曲ミラーと前記第３光変調装置との間には、前記第２の偏光方向の第３色光を第１の偏光方向に変換する第５偏光状態調節部材が配置されていることを特徴とする請求項７記載のプロジェクタ。
【請求項９】
前記第１から第３色光を前記第１から第３光変調装置によってそれぞれ変調することによって得た各色の像光を合成する光合成光学系と、当該光合成光学系から射出される合成光を投射する投射光学系とをさらに備える請求項１から請求項８のいずれか一項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、液晶パネル等の光変調装置を用いて画像を投射するプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のプロジェクタとして、白色光源からの光源光を２つのダイクロイックミラーによって３色に分離し、各光路上に各色の液晶パネルを配置し、各色の液晶パネルを経た像をクロスダイクロイックプリズムによって合成した後に、投射レンズにて適当な拡大率でスクリーン上に投射するものが存在する（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２２２００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記のようなプロジェクタでは、色分離用のダイクロイックミラーを光路に対し４５゜傾けて配置するので、照明光が平行光束でないことに起因して、ダイクロイックミラーの左右部分で入射角の偏りが生じる。このような入射角の偏りにより、ダイクロイックミラーの左右で分光特性に差が生じるので、画面上の投射像に左右領域で異なる色むらが生じるという問題がある。なお、このような問題は、光源部分や照明系を小型化することによって顕著になる傾向がある。
【０００４】
そこで、本発明は、画像の色むらが少なく、あるいは色むらを増大させることなく小型化でき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】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクタは、照明光を射出する照明装置と、照明装置から射出された照明光に含まれる第１の偏光方向の照明光から、第１から第３色光を分岐して、当該第１から第３色光を、第１から第３光路にそれぞれ導く色分離光学系と、第１から第３光路上にそれぞれ配置され、第１から第３色光によってそれぞれ照明される第１から第３光変調装置と、を備えるプロジェクタであって、色分離光学系が、第１光路の折返分岐点において光路に垂直に配置される第１ダイクロイックフィルタを有するとともに、第１の偏光方向の照明光から、第１色光を反射して第２の偏光方向に変換し、その他の色光を透過して分離する第１フィルタ部材と、第２光路の折返分岐点において光路に垂直に配置される第２ダイクロイックフィルタを有するとともに、その他の色光から、第２色光を反射して第２の偏光方向に変換し、第３色光を透過して分離する第２フィルタ部材と、第１光路上に傾斜して配置される第１偏光選択素子を含むとともに第１ダイクロイックフィルタで折り返された第１色光を入射経路から分離する第１戻り光分離手段と、第２光路上に傾斜して配置される第２偏光選択素子を含むとともに第２ダイクロイックフィルタで折り返された第２色光を入射経路から分離する第２戻り光分離手段とを備える。
【０００６】
上記プロジェクタでは、第１から第３色光を分離する第１及び第２ダイクロイックフィルタが光路に対して垂直に配置されているので、第１及び第２ダイクロイックフィルタの各部で分光特性を略一致させることができる。よって、各色光の照明むらを抑えることができるので、投射画像の色むらを抑えつつプロジェクタを小型化することができる。
【０００７】
また、本発明の具体的側面又は態様では、上記プロジェクタにおいて、第１戻り光分離手段が、第１偏光選択素子に対向して配置された第１反射ミラーと、当該第１反射ミラーと第１偏光選択素子との間に設けられた第１偏光状態調節部材とをさらに有し、第１フィルタ部材によって反射された第２の偏光方向の第１色光は、第１偏光選択素子によって第１反射ミラーへ向けて反射され、第１反射ミラーへ向けて反射された第２の偏光方向の第１色光は、第１偏光状態調節部材を通過して第１反射ミラーによって反射され、再度第１偏光状態調節部材を通過することによって、第１の偏光方向に変換され、第１の偏光方向に変換された第１色光は、第１偏光選択素子を透過して第１光変調装置へ向かい、第２戻り光分離手段は、第２偏光選択素子に対向して配置された第２反射ミラーと、当該第２反射ミラーと第２偏光選択素子との間に設けられた第２偏光状態調節部材とをさらに有し、第２フィルタ部材によって反射された第２の偏光方向の第２色光は、第２偏光選択素子によって第２反射ミラーへ向けて反射され、第２反射ミラーへ向けて反射された第２の偏光方向の第２色光は、第２偏光状態調節部材を通過して第２反射ミラーによって反射され、再度第２偏光状態調節部材を通過することによって、第１の偏光方向に変換され、第１の偏光方向に変換された第２色光は、第２偏光選択素子を透過して第２光変調装置へ向かう。この場合、第１偏光選択素子を経た第１色光と、第２偏光選択素子を経た第２色光とを、両偏光選択素子の透過光として取り出すことができる。
【０００８】
また、本発明に係る別のプロジェクタは、照明光を射出する照明装置と、照明装置から射出された照明光に含まれる第１の偏光方向の照明光から、第１から第３色光を分離して、当該第１から第３色光を、第１から第３光路にそれぞれ導く色分離光学系と、第１から第３光路上にそれぞれ配置され、第１から第３色光によってそれぞれ照明される第１から第３光変調装置と、を備える。ここで、色分離光学系は、光路に垂直に配置されるとともに、第１の偏光方向の照明光から、第１色光を反射し、その他の色光を透過して分離する第１ダイクロイックフィルタを有する第１フィルタ部材と、光路に垂直に配置されるとともに、その他の色光のうち、第２色光を反射して、第３色光を透過して分離する第２ダイクロイックフィルタを有する第２フィルタ部材と、第１光路に配置された第１偏光選択素子および第１偏光状態調節部材と、第２光路に配置された第２偏光選択素子および第２偏光状態調節部材と、を有する。以上のプロジェクタにおいて、第１色光は、第１フィルタ部材によって反射されるとともに、第２の偏光方向に変換され、第１フィルタ部材によって反射された第２の偏光方向の第１色光は、第１偏光選択素子によって反射され、第１偏光分離素子によって反射された第２の偏光方向の第１色光は、第１偏光状態調節部材によって反射されるとともに、第１の偏光方向に変換され、第１偏光状態調節部材によって反射された第１の偏光方向の第１色光は、第１偏光選択素子を透過して第１光変調装置へ向かう。一方、その他の色光は、第１フィルタ部材および第２偏光選択素子を透過する。そして、第２偏光選択素子を透過したその他の色光のうち、第２色光は、第２フィルタ部材によって反射されるとともに、第２の偏光方向に変換され、第２フィルタ部材によって反射された第２の偏光方向の第２色光は、第２偏光選択素子によって反射され、第２偏光選択素子によって反射された第２の偏光方向の第２色光は、第２偏光状態調節部材によって反射されると共に、第１の偏光方向に変換される。第２偏光状態調節部材によって反射された第１の偏光方向の第２色光は、第２偏光選択素子を透過して、第２光変調装置へ向かう。また、第２偏光選択素子を透過したその他の色光のうち、第３色光は、第２フィルタ部材を透過して第３光変調装置へ向かう。
【０００９】
上記プロジェクタでは、第１から第３色光を分離する第１及び第２ダイクロイックフィルタが光路に対して垂直に配置されているので、第１及び第２ダイクロイックフィルタの各部で分光特性を略一致させることができ、各色光の照明むらを抑えることができ、投射画像の色むらを抑えつつプロジェクタを小型化することができる。
【００１０】
また、本発明に係るさらに別のプロジェクタは、照明光を射出する照明装置と、照明装置から射出された照明光に含まれる第１の偏光方向の照明光から、第１から第３色光を分離して、当該第１から第３色光を、第１から第３光路にそれぞれ導く色分離光学系と、第１から第３光路上にそれぞれ配置され、第１から第３色光によってそれぞれ照明される第１から第３光変調装置と、を備える。ここで、色分離光学系は、光路に垂直に配置されるとともに、第１の偏光方向の照明光から、第１色光を反射し、その他の色光を透過して分離する第１ダイクロイックフィルタを有する第１フィルタ部材と、光路に垂直に配置されるとともに、その他の色光のうち、第２色光を反射して、第３色光を透過して分離する第２ダイクロイックフィルタを有する第２フィルタ部材と、第１光路に配置された第１偏光選択素子と、第２光路に配置された第２偏光選択素子と、を有する。以上のプロジェクタにおいて、第１色光は、第１フィルタ部材によって反射されるとともに、第２の偏光方向に変換され、第１フィルタ部材によって反射された第２の偏光方向の第１色光は、第１偏光選択素子によって反射された後、第１光変調装置へ向かう。一方、その他の色光は、第１ダイクロイックフィルタおよび第２偏光選択素子を透過する。そして、第２偏光選択素子を透過したその他の色光のうち、第２色光は、第２フィルタ部材によって反射されるとともに、第２の偏光方向に変換され、第２フィルタ部材によって反射された第２の偏光方向の第２色光は、第２偏光選択素子によって反射された後、第２光変調装置へ向かう。第２偏光選択素子を透過したその他の色光のうち、第３色光は、第２フィルタ部材を透過して第３光変調装置へ向かう。
【００１１】
上記プロジェクタでは、第１から第３色光を分離する第１及び第２ダイクロイックフィルタが光路に対して垂直に配置されているので、第１及び第２ダイクロイックフィルタの各部で分光特性を略一致させることができ、各色光の照明むらを抑えることができ、投射画像の色むらを抑えつつプロジェクタを小型化することができる。
【００１２】
また、本発明の別の具体的態様では、照明装置からの照明光が、第１偏光選択素子を介して色分離光学系内に導かれる。この場合、第１偏光選択素子を照明光の取り入れポートとして流用することができる。
【００１３】
また、本発明の別の具体的態様では、第１フィルタ部材と第１偏光選択素子との間に配置される合波用偏光素子をさらに備え、照明装置からの照明光が、合波用偏光素子を介して、色分離光学系内に導かれる。この場合、合波用偏光素子を照明光の取り入れ専用の特性を有するものとする。
【００１４】
また、本発明の別の具体的態様では、第２フィルタ部材と第３光変調装置との間に、折曲ミラーが配置され、第２フィルタ部材が、第２ダイクロイックフィルタの光入射側に配置された第３偏光状態調節部材と、第２ダイクロイックフィルタの光射出側に配置された第４偏光状態調節部材と、を有する。第２フィルタ部材に入射した第１の偏光方向の他の色光のうち、第３色光は、第３及び第４偏光状態調節部材によって、第２の偏光方向に変換されて第２フィルタ部材から射出される。このように、第３色光を第２の偏光方向に変換した後、折曲ミラーによって反射させることにより、折曲ミラーの反射による光の損失を低減することができる。
【００１５】
また、本発明の別の具体的態様では、折曲ミラーと第３光変調装置との間に、第２の偏光方向の第３色光を第１の偏光方向に変換する第５偏光状態調節部材が配置されている。このように、第５偏光状態調節部材によって第３色光を第１偏光に変換した後、第３光変調装置に入射させることにより、第１から第３光変調装置によって変調される第１から第３色光の偏光方向がすべて第１の偏光方向となる。よって、第１から第３光変調装置の構成を共通化することが可能となる。
【００１６】
また、本発明の別の具体的態様では、第１から第３色光を第１から第３光変調装置によってそれぞれ変調することによって得た各色の像光を合成する光合成光学系と、当該光合成光学系から射出される合成光を投射する投射光学系とをさらに備える。この場合、各色光の照明むらを抑えることができるので、各色の像光の色むら、これらを合成して投射した投射画像の色むらを抑えつつプロジェクタを小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタを説明する図である。このプロジェクタ１０は、光源光を発生する光源装置２０と、光源装置２０からの照明光を均一化する均一化光学系３０と、均一化光学系３０を経た照明光を赤・緑・青の３色に分割する色分離光学系４０と、色分離光学系４０から射出された各色の照明光によって照明される光変調部５０と、光変調部５０からの各色の変調光を合成するクロスダイクロイックプリズム６０と、クロスダイクロイックプリズム６０を経た像光をスクリーン（不図示）に投射する投射レンズ７０とを備える。なお、以上のうち、光源装置２０と均一化光学系３０とは、色分割前の照明光を射出する照明装置として機能する。
【００１８】
ここで、光源装置２０は、略点状の発光部を形成するランプ本体２１と、ランプ本体２１から射出される光源光をコリメートするパラボラ形状の凹面鏡２２とを備える。このうち、ランプ本体２１は、例えば高圧水銀ランプからなり、略白色の光源光を射出する。また、凹面鏡２２は、ランプ本体２１から放射される光線を反射して、平行光束として均一化光学系３０に入射させる。なお、パラボラ形状の凹面鏡２２に変えて、球面や楕円面など、パラボラ形状ではない凹面鏡を用いてもよい。このような、凹面鏡を用いた場合は、凹面鏡２２と均一化光学系３０との間に平行化レンズを配置すれば、光源装置２０から平行光束を射出することが可能となる。
【００１９】
均一化光学系３０は、一対のフライアイ光学系３１，３２と、波面分割光を重ね合わせるための重畳レンズ３３と、照明光を所定の偏光成分に変換する偏光変換部材３４とを備えている。一対のフライアイ光学系３１，３２は、マトリックス状に配置された複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって、光源装置２０からの照明光を分割して個別に集光・発散させる。偏光変換部材３４は、フライアイ光学系３１，３２から射出された照明光を一種類の偏光（具体的には図１の紙面に水平なＰ偏光成分のみ）に変換して次段光学系に供給する。重畳レンズ３３は、偏光変換部材３４を経た照明光を全体として適宜収束させて、光変調部５０に設けた各色の光変調装置に対する重畳照明を可能にする。つまり、両フライアイ光学系３１，３２と重畳レンズ３３とを経た照明光は、以下に詳述する色分離光学系４０を経て、光変調部５０を構成する各色の光変調装置すなわち各色の液晶パネル５１ｒ，５１ｇ，５１ｂの画像形成領域を均一に重畳照明する。
【００２０】
色分離光学系４０は、第１偏光選択素子４１と、第１ミラー部材４２と、ミラー４３と、第１フィルタ部材４４と、第２偏光選択素子４５と、第２ミラー部材４６と、第２フィルタ部材４７と、折曲ミラー４８ａ，４８ｂと、フィールドレンズ４９ｒ，４９ｇ，４９ｂとを備える。このうち、第１偏光選択素子４１と、第１ミラー部材４２とは、第１フィルタ部材４４で反射されて折り返された赤色光を入射経路から分離するための第１戻り光分離手段として機能する。また、第２偏光選択素子４５と、第２ミラー部材４６とは、第２フィルタ部材４７で反射されて折り返された緑色光を入射経路から分離するための第２戻り光分離手段として機能する。
【００２１】
第１偏光選択素子４１は、ワイヤグリッド型の反射偏光素子であり、均一化光学系３０を経た照明光の偏光方向と同一方向の偏光（具体的には図１の紙面に水平なＰ偏光成分）のみを透過させ、均一化光学系３０からの照明光の偏光方向と直交する方向の偏光（具体的にはＳ偏光成分）を反射する。光源装置２０から均一化光学系３０を経て射出されるＰ偏光の照明光は、第１偏光選択素子４１を通過し、ミラー４３で光路を折り曲げられ、第１フィルタ部材４４に入射する。
【００２２】
第１フィルタ部材４４は、ミラー４３の射出側に対向して光軸に垂直に配置される第１ダイクロイックフィルタ４４ａと、第１ダイクロイックフィルタ４４ａの光入射側の面に設けられた偏光状態調節部材としての１／４波長板４４ｂと、第１ダイクロイックフィルタ４４ａの光射出側の面に設けられた偏光状態調節部材としての３／４波長板４４ｃとを有する。図２（ｂ）は、第１フィルタ部材４４の構造を説明する断面図である。この第１フィルタ部材４４は、基板ＳＢ上に誘電体多層膜ＤＭを蒸着することによって得た第１ダイクロイックフィルタ４４ａの誘電体多層膜ＤＭ側、つまり光入射側の面に、シート状の１／４波長板４４ｂを貼り付け、第１ダイクロイックフィルタ４４ａの反対側、つまり光射出側の面に、シート状の１／４波長板４４ｃを貼り付けた構造となっている。
【００２３】
第１フィルタ部材４４に入射したＰ偏光の照明光は、１／４波長板４４ｂを通過することによって円偏光となる。そして、第１ダイクロイックフィルタ４４ａによって赤色光が反射され、緑色光及び青色光はこれを通過する。
【００２４】
第１ダイクロイックフィルタ４４ａで反射された円偏光の赤色光は、再度１／４波長板４４ｂを通過することによってＳ偏光に変換された後、光路を逆行してミラー４３で反射され、さらに第１偏光選択素子４１で反射されて、第１ミラー部材４２に入射する。
【００２５】
第１ミラー部材４２は、第１偏光選択素子４１に対向して光路沿いに配置される第１反射ミラー４２ａと、第１反射ミラー４２ａの光入射側の面に設けられた第１偏光状態調節部材としての１／４波長板４２ｂとを有する。図２（ａ）は、第１ミラー部材４２の構造を説明する断面図である。第１ミラー部材４２は、基板ＳＢ上にミラー膜ＭＦを蒸着することによって得た反射ミラー４２ａのミラー膜ＭＦ側、つまり光入射側の面に、シート状の１／４波長板４２ｂを貼り付けた構造となっている。
【００２６】
第１ミラー部材４２に入射したＳ偏光の赤色光は、１／４波長板４２ｂを通過することによって円偏光となり、反射ミラー４２ａによって反射された後、再度１／４波長板４２ｂを通過することによって、Ｐ偏光に変換される。
【００２７】
このようにしてＰ偏光に変換された赤色光は、今度は第１偏光選択素子４１を通過して、フィールドレンズ４９ｒに入射する。以上のような経路をたどる赤色光の経路を第１光路ＯＰ１と呼ぶものとする。
【００２８】
一方、第１フィルタ部材４４の第１ダイクロイックフィルタ４４ａを通過した円偏光の緑色光及び青色光は、１／４波長板４４ｃを通過することによってＰ偏光に戻される。このようにしてＰ偏光に戻された緑色光及び青色光は、第２偏光選択素子４５に入射する。
【００２９】
第２偏光選択素子４５は、ワイヤグリッド型の反射偏光素子であり、上述の第１フィルタ部材４４を通過する緑色光及び青色光の偏光方向と同一の方向であるＰ偏光のみを透過させ、第１フィルタ部材４４からの偏光と直交するＳ偏光を反射する。
【００３０】
第２偏光選択素子４５に入射したＰ偏光の緑色光及び青色光は、これを通過し、第２フィルタ部材４７に入射する。
【００３１】
第２フィルタ部材４７は、第２偏光選択素子４５の射出側に対向して光軸に垂直に配置される第２ダイクロイックフィルタ４７ａと、第２ダイクロイックフィルタ４７ａの光入射側の面に設けられた第３偏光状態調節部材としての１／４波長板４７ｂと、第２ダイクロイックフィルタ４７ａの光射出側の面に設けられた第４偏光状態調節部材としての１／４波長板４７ｃとを有する。図２（ｄ）は、第２フィルタ部材４７の構造を説明する断面図である。第２フィルタ部材４７は、基板ＳＢ上に誘電体多層膜ＤＭを蒸着することによって得た第２ダイクロイックフィルタ４７ａの誘電体多層膜ＤＭ側、つまり光入射側の面に、シート状の１／４波長板４７ｂを貼り付け、第２ダイクロイックフィルタ４７ａの反対側、つまり光射出側の面に、シート状の３／４波長板４７ｃを貼り付けた構造となっている。
【００３２】
第２フィルタ部材４７に入射したＰ偏光の緑色光及び青色光は、１／４波長板４７ｂを通過することによって円偏光となる。そして、第２ダイクロイックフィルタ４７ａによって緑色光が反射され、青色光はこれを通過する。
【００３３】
第２ダイクロイックフィルタ４７ａで反射された円偏光の緑色光は、再度１／４波長板４７ｂを通過することによってＳ偏光に変換された後、光路を逆行して第２偏光選択素子４５で反射され、第２ミラー部材４６に入射する。
【００３４】
第２ミラー部材４６は、第２偏光選択素子４５に対向して光路沿いに配置される第２反射ミラー４６ａと、第２反射ミラー４６ａの光入射側の面に設けられた第２偏光状態調節部材としての１／４波長板４６ｂとを有する。図２（ｃ）は、第２ミラー部材４６の構造を説明する断面図である。この第２ミラー部材４６は、基板ＳＢ上にミラー膜ＭＦを蒸着することによって得た反射ミラー４６ａのミラー膜ＭＦ側、つまり光入射側に、シート状の１／４波長板４６ｂを貼り付けた構造となっている。
【００３５】
第２ミラー部材４６に入射した緑色光は、１／４波長板４６ｂを通過することによって円偏光となり、反射ミラー４６ａによって反射された後、再度１／４波長板４７ｂを通過することによってＰ偏光に変換される。
【００３６】
このようにしてＰ偏光に変換された緑色光は、今度は第２偏光選択素子４５を通過して、フィールドレンズ４９ｇに入射する。以上のような経路をたどる緑色光の照明装置２０，３０からの経路を第２光路ＯＰ２と呼ぶものとする。
【００３７】
さらに、第２フィルタ部材４７の第２ダイクロイックフィルタ４７ａを通過した青色光は、３／４波長板４７ｃを通過することによってＳ偏光に変換される。このようにしてＳ偏光に変換された青色光は、折曲ミラー４８ａ，４８ｂを介して１／２波長板２４４に入射する。１／２波長板２４４に入射したＳ偏光の青色光は、これを通過することによってＰ偏光に変換された後、フィールドレンズ４９ｂに入射する。なお、折曲ミラー４８ａ，４８ｂで反射される青色光をＳ偏光とすることにより、一般的にＰ偏光とする場合に比べ、反射による光の損失量を少なくすることが可能とある。以上のような経路をたどる青色光の照明装置２０，３０からの経路を第３光路ＯＰ３と呼ぶものとする。
【００３８】
光変調部５０は、色分離光学系４０で色分離された３色の照明光がそれぞれ入射する３つの液晶パネル５１ｒ，５１ｇ，５１ｂと、各液晶パネル５１ｒ，５１ｇ，５１ｂを挟むように配置される３組の偏光フィルタ５２ｒ，５２ｇ，５２ｂとを備える。ここで、例えば赤色光用の液晶パネル５１ｒと、これを挟む一対の偏光フィルタ５２ｒ，５２ｒとは、照明光を２次元的に輝度変調するための液晶ライトバルブを構成する。同様に、緑色光用の液晶パネル５１ｇと、対応する偏光フィルタ５２ｇ，５２ｇも、液晶ライトバルブを構成し、青色光用の液晶パネル５１ｂと、偏光フィルタ５２ｂ，５２ｂも、液晶ライトバルブを構成する。
【００３９】
光変調部５０において、第１光路ＯＰ１に導かれたＰ偏光の赤色光は、フィールドレンズ４９ｒおよび光入射側の偏光フィルタ５２ｒを介して液晶パネル５１ｒの画像形成領域をカバーする被照射領域に入射する。第２光路ＯＰ２に導かれたＰ偏光の緑色光は、フィールドレンズ４９ｇおよび光入射側の偏光フィルタ５２ｇを介して液晶パネル５１ｇの被照射領域に入射する。第３光路ＯＰ３に導かれたＰ偏光の青色光は、フィールドレンズ４９ｂおよび光入射側の偏光フィルタ５２ｂを介して液晶パネル５１ｂの被照射領域に入射する。各液晶パネル５１ｒ，５１ｇ，５１ｂは、入射した照明光の偏光方向の空間的分布を変化させるための非発光で透過型の光変調装置であり、各光路ＯＰ１〜ＯＰ３を介して各液晶パネル５１ｒ，５１ｇ，５１ｂにそれぞれ入射した各色光は、各液晶パネル５１ｒ，５１ｇ，５１ｂ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、画素単位で偏光状態が調整される。その後、光射出側の偏光フィルタ５２ｒ，５２ｇ，５２ｂによって、各液晶パネル５１ｒ，５１ｇ，５１ｂから射出される光から所定の偏光方向（たとえばＳ偏光）の変調光が取り出される。
【００４０】
クロスダイクロイックプリズム６０は、光合成光学系であり、赤色光反射用の反射膜（例えば誘電体多層膜）６１と、青色光反射用の反射膜（例えば誘電体多層膜）６２とをＸ字状に交差させた状態で内蔵するものである。このクロスダイクロイックプリズム６０は、液晶パネル５１ｒからの赤色光を反射膜６１で反射して進行方向右側に射出させ、液晶パネル５１ｇからの緑色光を反射膜６１，６２を介して直進・射出させ、液晶パネル５１ｂからの青色光を反射膜６２で反射して進行方向左側に射出させる。このようにクロスダイクロイックプリズム６０で合成された像光は、投射光学系である投射レンズ７０を経て適当な拡大率でスクリーン（不図示）にカラー画像として投射される。
【００４１】
以上説明したプロジェクタ１０では、光軸に対して傾斜配置されるダイクロイックミラーではなく、光軸に対して垂直配置される第１及び第２ダイクロイックフィルタ４４ａ，４７ａによって、色分離光学系４０における色分離を行うので、第１及び第２ダイクロイックフィルタ４４ａ，４７ａの各部で分光特性を略一致させることができる。つまり、各液晶パネル５１ｒ，５１ｇ，５１ｂの左右半分の被照射領域で照度分布の対称性を高めることができ、各色光ごとの照明むらを抑えることができる。これにより、投射画像の色むらを抑えつつプロジェクタを小型化することができる。
【００４２】
〔第２実施形態〕
図３は、第２実施形態に係るプロジェクタを説明する図である。このプロジェクタ１１０は、図１に示す第１実施形態に係るプロジェクタ１０を一部変更したものであり、特に説明しない部分については第１実施形態のプロジェクタ１０と同一の構造を有し、また、共通する部分については同一の符号を付して重複説明を省略するものとする。
【００４３】
本実施形態のプロジェクタ１１０では、光源装置２０や均一化光学系３０の内部構造を変更することなく全体としての照明装置２０，３０の配置を変更している。すなわち、色分離光学系１４０において、図１のミラー４３に代えて、ワイヤグリッド型の反射偏光素子からなる偏光選択素子１４３を設けている。この偏光選択素子１４３は、合波用偏光素子であり、照明装置２０，３０からＰ偏光状態で射出される照明光を透過させるとともに、第１フィルタ部材４４で反射された偏光選択素子１４３への戻り光であるＳ偏光を第１光路ＯＰ１側に反射して、第１偏光選択素子４１に導く役割を有する。
【００４４】
本プロジェクタ１１０でも、光軸に対して垂直配置される第１及び第２ダイクロイックフィルタ４４ａ，４７ａによって色分離を行うので、各液晶パネル５１ｒ，５１ｇ，５１ｂの左右半分の被照射領域で照度分布が対称となり、各色光ごとの照明むらを抑えることができる。
【００４５】
〔第３実施形態〕
図４は、第３実施形態に係るプロジェクタを説明する図である。このプロジェクタ２１０は、図１に示す第１実施形態に係るプロジェクタ１０を一部変更したものであり、特に説明しない部分については第１実施形態のプロジェクタ１０と同一の構造を有する。
【００４６】
本実施形態のプロジェクタ２１０では、図１の第１及び第２ミラー部材４２，４６を無くしている。また、これに伴って第１及び第２偏光選択素子４１，４５の傾き方向を変更している。さらに、第１偏光選択素子４１と光入射側の偏光フィルタ５２ｒとの間、および、第２偏光選択素子４５と光入射側の偏光フィルタ５２ｇとの間に、それぞれ１／２波長板２４２，２４６を設けている。
【００４７】
本プロジェクタ２１０の色分離光学系４０において、光源装置２０から均一化光学系３０を経て射出されるＰ偏光の照明光は、第１偏光選択素子４１を通過し、ミラー４３で光路を折り曲げられ、第１フィルタ部材４４に入射する。第１フィルタ部材４４に入射したＰ偏光の照明光は、１／４波長板４４ｂを通過することによって円偏光となる。そして、第１ダイクロイックフィルタ４４ａによって赤色光が反射され、緑色光及び青色光はこれを通過する。
【００４８】
第１ダイクロイックフィルタ４４ａで反射された円偏光の赤色光は、再度１／４波長板４４ｂを通過することによってＳ偏光に変換された後、光路を逆行してミラー４３で反射され、さらに第１偏光選択素子４１で反射されて、１／２波長板２４２に入射する。１／２波長板２４２に入射したＳ偏光の赤色光は、１／２波長板２４２を通過する際にＰ偏光に変換され、フィールドレンズ４９ｒに入射する（第１光路ＯＰ１）。
【００４９】
一方、第１フィルタ部材４４の第１ダイクロイックフィルタ４４ａを通過した円偏光の緑色光及び青色光は、１／４波長板４４ｃを通過することによってＰ偏光に戻される。このようにしてＰ偏光に戻された緑色光及び青色光は、第２偏光選択素子４５に入射する。第２偏光選択素子４５に入射したＰ偏光の緑色光及び青色光は、これを通過し、第２フィルタ部材４７に入射する。
【００５０】
第２フィルタ部材４７に入射したＰ偏光の緑色光及び青色光は、１／４波長板４７ｂを通過することによって円偏光となる。そして、第２ダイクロイックフィルタ４７ａによって緑色光が反射され、青色光はこれを通過する。
【００５１】
第２ダイクロイックフィルタ４７ａで反射された円偏光の緑色光は、再度１／４波長板４７ｂを通過することによってＳ偏光に変換された後、光路を逆行して第２偏光選択素子４５で反射され、１／２波長板２４６に入射する。１／２波長板２４６に入射したＳ偏光の緑色光は、１／２波長板２４６を通過する際にＰ偏光に変換され、フィールドレンズ４９ｇに入射する（第２光路ＯＰ２）。
【００５２】
さらに、第２フィルタ部材４７の第２ダイクロイックフィルタ４７ａを通過した青色光は、３／４波長板４７ｃを通過することによってＳ偏光に変換される。このようにしてＳ偏光に変換された青色光は、折曲ミラー４８ａ，４８ｂを介して１／２波長板２４４に入射する。１／２波長板２４４に入射したＳ偏光の青色光は、これを通過することによってＰ偏光に変換された後、フィールドレンズ４９ｂに入射する（第３光路ＯＰ３）。
【００５３】
本プロジェクタ２１０でも、光軸に対して垂直配置される第１及び第２ダイクロイックフィルタ４４ａ，４７ａによって色分離を行うので、各液晶パネル５１ｒ，５１ｇ，５１ｂの左右半分の被照射領域で照度分布が対称となり、各色光ごとの照明むらを抑えることができる。
【００５４】
なお、本実施形態のプロジェクタ２１０では、照明装置２０，３０を第１実施形態と同様の配置としているが、第２実施形態と同様の配置とすることも可能である。
【００５５】
この発明は、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。
【００５６】
上記実施形態のプロジェクタ１０，１１０，２１０では、３／４波長板４７ｃによって青色光をＳ偏光に変換しているが、３／４波長板４７ｃの代わりに１／４波長板を用いて青色光をＰ偏光に変換するようにしても良い。
【００５７】
また、１／２波長板２４２，２４４，２４６は、それらのうちいずれか、もしくは全部を省略しても良い。
【００５８】
さらにまた、１／２波長板２４２，２４４，２４６の位置は、フィールドレンズ４９ｂの光入射側に限られない。これらは、フィールドレンズ４９ｒ，４９ｂ，４９ｇと光入射側偏光板５２ｒ，５２ｂ，５２ｇとの間に設けても良いし、光射出側偏光板５２ｒ，５２ｂ，５２ｇとクロスダイクロイックプリズム６０との間に設けても良い。また、このとき、１／２波長板２４２，２４４，２４６をフィールドレンズ４９ｒ，４９ｂ，４９ｇの光射出側の面やクロスダイクロイックプリズム６０の光入射端面に貼り付けるようにすれば、光の損失を低減することが可能となる。
【００５９】
上記実施形態のプロジェクタ１０，１１０，２１０では、波長板４２ｂ，４６ｂを反射ミラー４２ａ，４６ａに貼り付けていたが、波長板４２ｂ，４６ｂは偏光選択素子４１，４５と反射ミラー４２ａ，４６ａとの間にそれぞれ配置されていれば良く、必ずしも反射ミラー４２ａに貼り付けなくても良い。同様に、波長板４４ｂ，４４ｃは、偏光選択素子４１，４５と第１ダイクロイックフィルタ４４ａとの間にそれぞれ配置されていれば良く、必ずしも第１ダイクロイックフィルタ４４ａに貼り付けなくても良い。同様に、波長板４７ｂは、偏光選択素子４５と第２ダイクロイックフィルタ４７ａとの間に、波長板４７ｃは、折曲ミラー４８ａと第２ダイクロイックフィルタ４７ａとの間に配置されていれば良く、必ずしも第２ダイクロイックフィルタ４７ａに貼り付けなくても良い。
【００６０】
上記実施形態のプロジェクタ１０，１１０，２１０では、偏光選択素子４１，４５，１４３として、ワイヤグリッド型の偏光素子（板状の偏光素子）を用いているが、無機材料や有機材料の多層膜を備えた板状の偏光素子や、無機材料の多層膜を２つの三角柱プリズムの間に挟んだプリズム状の偏光素子を用いることもできる。板状の偏光素子を用いれば、プロジェクタを軽量化することができる点で有利である。一方、プリズム状の偏光素子は、一般的に、板状の偏光素子よりも偏光選択特性に優れているため、画質面で有利である。
【００６１】
また、第１、第３実施形態のプロジェクタ１０、２１０において、ミラー４３を偏光選択素子１４３に代えても良く、この場合の偏光選択素子１４３についても、上記板状の偏光素子やプリズム状の偏光素子を採用することが可能である。
【００６２】
上記実施形態のプロジェクタ１０，１１０，２１０では、色分離光学系４０において、各色の光路ＯＰ１〜ＯＰ３について、光路の長さの相対的な差を補償することを行っていないが、各光路ＯＰ１〜ＯＰ３の適所にリレーレンズを１つ或いは複数配置することも可能であり、この場合、各液晶パネル５１ｒ，５１ｇ，５１ｂの照明領域のサイズ等を相互にバランスさせる等の調整が可能になる。
【００６３】
上記実施形態のプロジェクタ１０，１１０，２１０では、第１光路ＯＰ１を赤色光、第２光路ＯＰ２を緑色光、第３光路ＯＰ２を青色光に設置しているが、これらの組み合わせは用途に応じて適宜変更することができる。
【００６４】
また、上記実施形態では、光源装置２０からの光を複数の部分光束に分割するため、２つのフライアイ光学系３１，３２を用いていたが、この発明は、このようなフライアイ光学系すなわちレンズアレイを用いないプロジェクタにも適用可能である。さらに、フライアイ光学系３１，３２をロッドインテグレータに置き換えることもできる。
【００６５】
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、図３、及び図４に示すプロジェクタの構成は、いずれにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクタの光学系を説明する図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、色分離光学系の構成要素を説明する断面図である。
【図３】第２実施形態に係るプロジェクタの光学系を説明する図である。
【図４】第３実施形態に係るプロジェクタの光学系を説明する図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０…プロジェクタ、  ２０…光源装置、  ３０…均一化光学系、  ３１，３２…フライアイ光学系、  ３３…重畳レンズ、  ３４…偏光変換部材、  ４０…色分離光学系、  ４１…第１偏光選択素子、  ４２…第１ミラー部材、  ４２ｂ…１／４波長板、  ４４…第１フィルタ部材、  ４４ａ…第１ダイクロイックフィルタ、  ４４ｂ…１／４波長板、  ４４ｃ…１／４波長板、  ４５…第２偏光選択素子、  ４６…第２ミラー部材、  ４６ｂ…１／４波長板、  ４７…第２フィルタ部材、  ４７ａ…第２ダイクロイックフィルタ、  ４７ｂ…１／４波長板、  ４７ｃ…３／４波長板、  ４９ｒ，４９ｇ，４９ｂ…フィールドレンズ、  ５０…光変調部、  ５１ｒ，５１ｇ，５１ｂ…液晶パネル、  ５２ｒ，５２ｇ，５２ｂ…偏光フィルタ、  ６０…クロスダイクロイックプリズム、  ７０…投射レンズ、  ＬＢ…青色光、  ＬＧ…緑色光、  ＯＰ１〜ＯＰ３…第１〜第３光路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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