(57)【要約】【課題】１つのプロジェクターで、複数の画像表示を可能とし、また、立体画像表示を可能とすることで利便性を向上させるプロジェクター、および、光束の利用効率向上や小型化を図れるプロジェクターを提供すること。【解決手段】プロジェクター９０は、光源１０と、光源１０から射出される光束を偏光分離光学素子２１で分離し、当該分離された各々の光束（Ｐ偏光光、Ｓ偏光光）を後段に配設される光学素子に入射させる照明光学系２０と、照明光学系２０から入射する各々の光束（Ｐ偏光光、Ｓ偏光光）を変調する複数の光変調光学系（第１光変調光学系３０、第２光変調光学系３５）と、複数の光変調光学系（第１光変調光学系３０、第２光変調光学系３５）により変調されて形成された光学像を各々投写する複数の投写光学系（第１投写光学系５０、第２投写光学系５２）と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2011013455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から射出される光束を分離し、当該分離された各々の光束を後段に配設される光学素子に入射させる照明光学系と、
前記照明光学系に対応し、当該照明光学系から入射する前記各々の光束を変調する複数の光変調光学系と、
前記複数の光変調光学系に対応し、当該複数の光変調光学系により変調されて形成された光学像を各々投写する複数の投写光学系と、を備え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であって、
前記複数の投写光学系の投写領域は、少なくとも一部が重なることを特徴とするプロジェクター。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のプロジェクターであって、
前記複数の投写光学系の投写領域は、重ならず独立した投射映像を得られることが可能であることを特徴とするプロジェクター。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のプロジェクターであって、
前記複数の投写光学系を構成する投写レンズの各々の光軸は、各々の前記投写レンズに入射する光束の光軸に対してズレていることを特徴とするプロジェクター。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のプロジェクターであって、
前記照明光学系は、前記光源からの光束を分離する偏光分離光学素子を備え、
前記偏光分離光学素子は、Ｐ偏光光を透過させ、Ｓ偏光光を反射させることを特徴とするプロジェクター。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のプロジェクターであって、
前記複数の投写光学系の少なくとも１つは、前記投写光学系を構成する投写レンズを移動可能とするレンズシフト機構を備えていることを特徴とするプロジェクター。
【請求項７】
請求項６に記載のプロジェクターであって、
前記レンズシフト機構を備える前記投写光学系の前記投写レンズは、他方の投写光学系の投写レンズに比較して口径の大きいレンズを有していることを特徴とするプロジェクター。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のプロジェクターであって、
前記投写光学系は、第１の投写光学系と第２の投写光学系とを有し、
前記第１の投写光学系と前記第２の投写光学系に入射する入射光量強度は互いに等しいことを特徴とするプロジェクター。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載のプロジェクターであって、
前記照明光学系から前記投写光学系までの光学素子のうち、少なくとも互いに同じ機能を有し発熱する前記光学素子は、重力方向に重ねて配設されていることを特徴とするプロジェクター。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載のプロジェクターであって、
前記光源からの光束を分離した後の後段に配設され、互いに同じ機能を有する複数の前記光学素子の少なくとも１つは、隣接して配設されていることを特徴とするプロジェクター。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載のプロジェクターであって、
前記光源からの光束を分離した後の後段に配設され、互いに同じ機能を有する複数の前記光学素子の少なくとも１つは、共有化されていることを特徴とするプロジェクター。
【請求項１２】
請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載のプロジェクターであって、
前記光源からの光束を分離した後の後段に配設され、互いに同じ機能を有する複数の前記光学素子の少なくとも１つは、一体化されていることを特徴とするプロジェクター。
【請求項１３】
請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載のプロジェクターであって、
前記光源は、指向性の強い光源である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、プロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロジェクターにおいて、３Ｄ画像（立体画像）表示への取り組みが行われている。この中で、特許文献１では、光源からの光束を分光し、分光された光束は、それぞれ第１液晶パネルおよび第２液晶パネルで、右目用映像信号と左目用映像信号とで変調される。そして、第１液晶パネルの前方には、偏光軸が垂直方向の直線偏光子が配設され、第２液晶パネルの前方には、偏光軸が水平方向の直線偏光子が配設される。そして、各直線偏光子を通過した光は合成され、投写レンズによりスクリーン上に投写される。このスクリーンを偏光軸が垂直方向の直線偏光子が右目側に、偏光軸が水平方向の直線偏光子が左目側に配設された眼鏡で見ることで、立体画像を鑑賞させ、装置の小型化や複雑な回路を必要としない液晶立体プロジェクターを実現することが開示されている。
【０００３】
また、特許文献２では、光源、第１ハーフミラー、第１ハーフミラーの透過光を入射する第１液晶パネル、第１液晶パネルから射出された光を反射するミラー、第１ハーフミラーの反射光を反射するミラー、このミラーで反射した光を入射する第２液晶パネル、第２液晶パネルから射出された光を透過すると共に第１液晶パネルから射出された光がミラーにより反射された光を反射する第２ハーフミラー、及びこの第２ハーフミラーから射出された光を投写する投写レンズ、を光学系として備えている。そして、この光学系は、液晶パネルの画素群が縦方向に半画素ずれた画素配列になるように配設され、液晶プロジェクターの２ライン駆動方式における垂直解像度の低下などを改善する液晶表示装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１０３３５０号公報
【特許文献２】特開平８−１３７４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１および特許文献２では、１つの投写光学系（投写レンズ）を備え、別々の液晶パネルで変調した後の変調光を合成して投写することで、１つの、立体画像または高精細画像を形成させている。そのため、複数の画像を投写させることができないという課題があった。
【０００６】
従って、１つのプロジェクターで、複数の画像表示を可能とし、また、立体画像表示を可能とすることで利便性を向上させるプロジェクター、および、光束の利用効率向上や小型化を図れるプロジェクターが、要望されていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
（適用例１）本適用例に係るプロジェクターは、（ａ）光源と、（ｂ）光源から射出される光束を分離し、分離された各々の光束を後段に配設される光学素子に入射させる照明光学系と、（ｃ）照明光学系に対応し、照明光学系から入射する各々の光束を変調する複数の光変調光学系と、（ｄ）複数の光変調光学系に対応し、複数の光変調光学系により変調されて形成された光学像を各々投写する複数の投写光学系と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
このようなプロジェクターによれば、光源から射出された光束を、照明光学系により、分離して後段の光学素子に入射させる。そして、複数の光変調光学系により、対応する照明光学系から入射する各々の光束を各々変調する。そして、複数の投写光学系により、対応する照明光学系で変調されて形成された光学像を投写する。これにより、複数の画像（複数の２Ｄ画像）表示が可能となり、プロジェクターの利便性を向上させることができる。
【００１０】
（適用例２）上記適用例に係るプロジェクターにおいて、複数の投写光学系の投写領域は、少なくとも一部が重なることが好ましい。
【００１１】
このようなプロジェクターによれば、複数の投写光学系の投写領域の少なくとも一部が重なることにより、複数の投写画像をつなげて１つの画像とすることができ、例えばパノラマ画像などを投写できる。また、複数の投写画像を重ねて投写させることにより、異なる画像を１つの画像として表示できる。また、同様の画像を１つの画像として表示することにより高輝度な画像表示を行うことができる。これらにより、プロジェクターの利便性を向上させることができる。
【００１２】
（適用例３）上記適用例に係るプロジェクターにおいて、複数の投写光学系の投写領域は、重ならず独立した投射映像を得られることが可能であることが好ましい。
【００１３】
このようなプロジェクターによれば、複数の投写光学系の投写領域が重ならない、独立した投射映像を得られることで、複数の投写画像を独立した複数の画像とすることができ、例えば参照資料と説明資料を独立して投写できる。また、複数の投写画像を重ねて投写させることにより、異なる画像を１つの画像として表示できる。また、同様の画像を１つの画像として表示することにより高輝度な画像表示を行うことができる。これらにより、プロジェクターの利便性を向上させることができる。
【００１４】
（適用例４）上記適用例に係るプロジェクターにおいて、複数の投写光学系を構成する投写レンズの各々の光軸は、各々の投写レンズに入射する光束の光軸に対してズレていることが好ましい。
【００１５】
このようなプロジェクターによれば、各々の投写レンズの光軸と、各々の投写レンズに入射する光束の光軸とがズレていることにより、各々の投写領域の一部または全部を重ねることや、重ねずに各々が独立した投写領域として投写させることを良好に行うことができる。
【００１６】
（適用例５）上記適用例に係るプロジェクターにおいて、照明光学系は、光源からの光束を分離する偏光分離光学素子を備え、偏光分離光学素子は、Ｐ偏光光を透過させ、Ｓ偏光光を反射させることが好ましい。
【００１７】
このようなプロジェクターによれば、偏光分離光学素子により、Ｐ偏光光は透過させ、Ｓ偏光光は反射させて光束を分離する。これにより、反射特性が高いＳ偏光光と、反射特性が低いＰ偏光光の、各々の特性に合わせることができるため、偏光変換による光束の損失を低減して光束分離（偏光分離）を高効率に行うことが可能となる。また、例えば、Ｐ偏光光、Ｓ偏光光に対応させ、光変調光学系で、右目用の画像信号と左目用の画像信号とに基づいて変調した後、重ねて投写させることにより、立体画像（３Ｄ画像）表示が可能となる。この場合、ユーザーは、左右に偏光素子が配設された眼鏡を装着して見ることにより、投写画像を立体画像として鑑賞することができる。また、Ｐ偏光光、Ｓ偏光光とも、同じ画像信号に基づいて変調した後、重ねて投写させることにより、高輝度な画像表示が可能となる。これらにより、プロジェクターの利便性を更に向上させることができる。
【００１８】
（適用例６）上記適用例に係るプロジェクターにおいて、複数の投写光学系の少なくとも１つは、投写光学系を構成する投写レンズを移動可能とするレンズシフト機構を備えていることが好ましい。
【００１９】
このようなプロジェクターによれば、レンズシフト機構を備えることにより、投写領域の範囲を拡大することができる。そして、いずれかの投写レンズ位置で投写領域の少なくとも一部を重ねることができると共に、画像ごとに投写領域を設定して複数の画像表示を行うことができる。また、投写領域を重ねて高輝度な表示や、立体画像表示を行うこともできる。
【００２０】
（適用例７）上記適用例に係るプロジェクターにおいて、レンズシフト機構を備える投写光学系の投写レンズは、他方の投写光学系の投写レンズに比較して口径の大きいレンズを有していることが好ましい。
【００２１】
このようなプロジェクターによれば、口径の大きいレンズ（Ｆナンバーの小さいレンズ）を、レンズシフト機構を備える投写光学系の投写レンズに有することにより、レンズシフト機構のシフト範囲を拡大することができるため、投写領域を広い範囲に設定することができる。
【００２２】
（適用例８）上記適用例に係るプロジェクターにおいて、投写光学系は、第１の投写光学系と第２の投写光学系とを有し、第１の投写光学系と第２の投写光学系に入射する入射光量強度は互いに等しいことが好ましい。
【００２３】
このようなプロジェクターによれば、第１の投写光学系と第２の投写光学系に入射する入射光量強度は互いに等しいことにより、光源の偏光比率が異なっている場合においても、同等の明るさの投写画像を得ることができる。そして、立体画像表示の場合、違和感がなくリアリティーのある画像表現が可能となる。
【００２４】
（適用例９）上記適用例に係るプロジェクターにおいて、照明光学系から投写光学系までの光学素子のうち、少なくとも互いに同じ機能を有し発熱する光学素子は、重力方向に重ねて配設されていることが好ましい。
【００２５】
このようなプロジェクターによれば、互いに同じ機能を有し発熱する光学素子を重力方向に重ねて配設することにより、例えば、冷却用のファンを用いて光変調光学系を冷却する場合に、１つの光学素子ごとにファンを用いる必要がなくなり、最低限のファン数量による効率的な冷却を行うことができる。また、冷却を必要とする光学素子を重ねて配設することで冷却構造を簡素化できる。
【００２６】
（適用例１０）上記適用例に係るプロジェクターにおいて、光源からの光束を分離した後の後段に配設され、互いに同じ機能を有する複数の光学素子の少なくとも１つは、隣接して配設されていることが好ましい。
【００２７】
このようなプロジェクターによれば、無駄となる空間領域が低減された、効率的な配設を行うことができるため、光学系を小型化したユニットとして構成できる。
【００２８】
（適用例１１）上記適用例に係るプロジェクターにおいて、光源からの光束を分離した後の後段に配設され、互いに同じ機能を有する複数の光学素子の少なくとも１つは、共有化されていることが好ましい。
【００２９】
このようなプロジェクターによれば、互いに同じ機能を有する複数の光学素子の少なくとも１つは、共有化されることにより、光学素子の数を削減することができ、また、光学系の構造をシンプルにすることができる。
【００３０】
（適用例１２）上記適用例に係るプロジェクターにおいて、光源からの光束を分離した後の後段に配設され、互いに同じ機能を有する複数の光学素子の少なくとも１つは、一体化されていることが好ましい。
【００３１】
このようなプロジェクターによれば、光学系を更に小型化したユニットとして構成できる。
【００３２】
（適用例１３）上記適用例に係るプロジェクターにおいて、光源は、指向性の強い光源であることが好ましい。
【００３３】
このようなプロジェクターによれば、指向性の強い光源（例えば、ＬＤ（Laser Diode）光源やＳＬＤ（Super Luminescent Diode）光源など）を用いることにより、指向性の弱い光源（例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源や放電式ランプなどの光源）に比べ、光束の配光分布において平行光成分が多く、投写レンズのＦナンバーで定義される呑込み角を小さくできる。これにより、指向性の弱い光源に用いる投写レンズに比べて投写レンズの口径を小さくすることができる。また、レンズシフト機構を用いる場合には、指向性の弱い光源にレンズシフト機構を用いる場合に比べ、シフト範囲を広く設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１実施形態のプロジェクターにおける光学系の模式的斜視図。
【図２】第２実施形態のプロジェクターにおける光学系の模式的側面図。
【図３】投写光学系による投写領域を説明する平面図であり、（ａ）は第３投写光学系による投写領域および第３投写画像を示す平面図であり、（ｂ）は投写光学系による第３投写領域および第１投写画像を示す平面図。
【図４】投写光学系による投写領域を説明する平面図であり、（ａ）は第３投写画像と第１投写画像が水平方向で接した状態を示す平面図であり、（ｂ）は第３投写画像と第１投写画像とが重なった画像を示す平面図。
【図５】第３実施形態のプロジェクターにおける投写光学系の投写領域を説明する平面図。
【図６】第４実施形態のプロジェクターにおける光学系の模式的斜視図。
【図７】第５実施形態のプロジェクターにおける光学系の模式的斜視図。
【図８】第６実施形態のプロジェクターにおける光学系の模式的斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
【００３６】
図１は、第１実施形態のプロジェクターにおける光学系の模式的斜視図である。図１を参照して、プロジェクター９０における光学系１の構成および動作に関して説明する。
【００３７】
プロジェクター９０の光学系１は、光源１０と、光源１０から射出される光束を分離し、分離された各々の光束を後段に配設される光学素子に入射させる照明光学系２０を備えている。また、光学系１は、照明光学系２０から入射する各々の光束を変調する２つの光変調光学系（第１光変調光学系３０、第２光変調光学系３５）と、変調されて形成された光学像を各々投写する２つの投写光学系（第１投写光学系５０、第２投写光学系５２）などを備えている。
【００３８】
ここで、本実施形態を説明する図１において、第１光変調光学系３０、第２光変調光学系３５を進む光束の方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向に直交して図１における紙面の上下方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向に直交して図１における紙面の略左右方向をＺ軸方向、としたＸＹＺ直交座標系で示す。また、光束の進む方向を＋Ｘ方向、＋Ｘ方向に沿って上方向を＋Ｙ方向、＋Ｘ方向に沿って略右方向を＋Ｚ方向とする。
【００３９】
光源１０は、固体光源としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源１１を用いている。ＬＥＤ光源１１は、白色の発光を行う。照明光学系２０は、偏光分離光学素子２１と反射ミラー２２などから構成されている。偏光分離光学素子２１は、Ｐ偏光光を透過させ、Ｓ偏光光を反射させる。
【００４０】
第１光変調光学系３０は、単板方式を用いており、第１入射側偏光板３２、光変調素子としての第１液晶パネル３１、および第１射出側偏光板３３とから構成されている。同様に、第２光変調光学系３５も、単板方式を用いており、第２入射側偏光板３７、光変調素子としての第２液晶パネル３６、および第２射出側偏光板３８とから構成されている。第１投写光学系５０は、第１投写レンズ５１を有して構成されている。同様に、第２投写光学系５２も、第２投写レンズ５３を有して構成されている。
【００４１】
なお、第１投写光学系５０から投写された画像は、第１投写画像６１としてスクリーンＳに投写される。同様に、第２投写光学系５２から投写された画像は、第２投写画像６２としてスクリーンＳに投写される。本実施形態の光学系１は、第１投写光学系５０、第２投写光学系５２から投写された各々の第１投写画像６１、第２投写画像６２は、重ねられて、１つの投写画像６０を形成するように構成されている。そして、第１投写光学系５０、第２投写光学系５２を構成する第１投写レンズ５１、第２投写レンズ５３の光軸５１ａ，５３ａは、各々の第１投写レンズ５１、第２投写レンズ５３に入射する光束の光軸３０ａ，３５ａに対してズレている。詳細には、光軸５１ａ，５３ａは、光軸３０ａ，３５ａに比べて、第１投写画像６１、第２投写画像６２を重ねて形成する投写画像６０の中心方向にズレて構成されている。なお、投写される画像は、静止画像でも動画像でもよい。
【００４２】
また、第１光変調光学系３０と第２光変調光学系３５を構成する光学素子は、互いに同じ機能を有する光学素子が水平方向（Ｙ軸方向）、言い換えると左右方向（Ｙ軸方向）に重ねられた形態で配設されている。例えば、第１入射側偏光板３２と第２入射側偏光板３７とが左右方向に重ねられた形態で配設されている。または、第１液晶パネル３１と第２液晶パネル３６とが左右方向に重ねられた形態で配設されている。
【００４３】
また、本実施形態の光学系１において、光源１０からの光束を分離した後の後段に配設される照明光学系２０から投写光学系（第１投写光学系５０、第２投写光学系５２）までの光学素子は、互いに同じ機能を有する光学素子を水平方向に重ねて配設することと併せて、その光学素子どうしの離間距離を短くさせ（隣接させ）て配設している。
【００４４】
このように構成される光学系１において、ＬＥＤ光源１１から射出された光束は、偏光分離光学素子２１で、２つの偏光光（Ｐ偏光光およびＳ偏光光）に分離される。詳細には、偏光分離光学素子２１により、水平方向（Ｙ軸方向）の偏光成分となるＰ偏光光が透過され、垂直方向（Ｚ軸方向）の偏光成分となるＳ偏光光が反射されることで、光束が２つの偏光光に分離される。
【００４５】
偏光分離光学素子２１で透過して分離されたＰ偏光光は、第１液晶パネル３１の前段（入射側）に備わる偏光軸が水平方向の第１入射側偏光板３２に入射し、第１入射側偏光板３２を透過する。第１入射側偏光板３２により、軸方向が更にそろったＰ偏光光が透過することになる。第１液晶パネル３１は、電圧が印加された場合、光束を透過させるノーマリーブラック型のＴＮ液晶であり、右目用画像信号により駆動される。そして、第１液晶パネル３１に入射したＰ偏光光は、第１液晶パネル３１により、偏光軸が垂直方向に変換されて出力される。
【００４６】
第１液晶パネル３１に入射したＰ偏光光は、偏光軸が垂直方向となる偏光光（いわゆるＳ偏光光）に変換され、第１液晶パネル３１の後段（射出側）に備わる偏光軸が垂直方向の第１射出側偏光板３３に入射して、第１射出側偏光板３３を透過する。そして、偏光軸が垂直方向に変換された偏光光（第１液晶パネル３１により変調して形成された右目用の光学像）は、第１投写レンズ５１を介してスクリーンＳに第１投写画像６１として投写される。
【００４７】
一方、偏光分離光学素子２１で反射して分離されたＳ偏光光は、反射ミラー２２で全反射され、第２液晶パネル３６の前段（入射側）に備わる偏光軸が垂直方向の第２入射側偏光板３７に入射し、第２入射側偏光板３７を透過する。第２入射側偏光板３７により、軸方向が更にそろったＳ偏光光が透過することになる。第２液晶パネル３６も、第１液晶パネル３１と同様に、ノーマリーブラック型のＴＮ液晶で構成され、左目用画像信号により駆動される。そして、第２液晶パネル３６に入射したＳ偏光光は、第２液晶パネル３６により、偏光軸が垂直方向に変換されて出力される。
【００４８】
第２液晶パネル３６に入射したＳ偏光光は、偏光軸が水平方向となる偏光光（いわゆるＰ偏光光）に変換され、第２液晶パネル３６の後段（射出側）に備わる偏光軸が水平方向の第２射出側偏光板３８に入射して、第２射出側偏光板３８を透過する。そして、偏光軸が水平方向に変換された偏光光（第２液晶パネル３６により変調して形成された左目用の光学像）は、第２投写レンズ５３を介してスクリーンＳに第２投写画像６２として投写される。
【００４９】
本実施形態の光学系１の動作により、右目用の第１投写画像６１と左目用の第２投写画像６２とが重なり、１つの投写画像６０としてスクリーンＳに投写される。そして、ユーザーは、第１射出側偏光板３３と同一の偏光軸を有する偏光素子が右目用に、また、第２射出側偏光板３８と同一の偏光軸を有する偏光素子が左目用に配設された眼鏡９を装着して、投写画像６０を見ることにより、投写画像６０を立体画像として認識することができる。
【００５０】
上述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
本実施形態の光学系１を備えるプロジェクター９０によれば、光源１０（ＬＥＤ光源１１）から射出された光束を、照明光学系２０（偏光分離光学素子２１、反射ミラー２２）により、分離して後段の光学素子に入射させる。そして、複数の光変調光学系（第１光変調光学系３０、第２光変調光学系３５）により、対応する照明光学系２０から入射する各々の光束を各々変調する。そして、複数の投写光学系（第１投写光学系５０、第２投写光学系５２）により、対応する照明光学系２０で変調されて形成された光学像を投写する。また、詳細には、偏光分離光学素子２１により、Ｐ偏光光とＳ偏光光とに分離し、Ｐ偏光光に対して右目用の画像信号を第１光変調光学系３０で変調し、Ｓ偏光光に対して左目用の画像信号を第２光変調光学系３５で変調する。そして、第１投写光学系５０で右目用の第１投写画像６１を投写し、第２投写光学系５２で左目用の第２投写画像６２を投写し、その画像を重ねて、１つの投写画像６０としてスクリーンＳに投写する。これにより、プロジェクター９０は、偏光分離型の立体画像（投写画像６０）を投写させることが可能となり、プロジェクターの利便性を向上させることができる。
【００５１】
本実施形態のプロジェクター９０の光学系１は、１つのプロジェクター９０内で、光源１０（ＬＥＤ光源１１）の光束を、偏光分離光学素子２１によりＰ偏光光による光路系とＳ偏光光による光路系との２つの光路系に分離し、２つの光路系に対応させて２つの投写光学系（第１投写光学系５０、第２投写光学系５２）を有して立体画像を投写する構成である。そのため、従来のスタック部材で２つのプロジェクターを重ねて、偏光分離による立体画像の投写を行うことと比較した場合、ユーザーに対して、スタック方法やその後の投写のさせ方などの特殊な知識や作業を強いることなく容易に立体画像を投写させることができる。
【００５２】
本実施形態のプロジェクター９０の光学系１は、１つのプロジェクター９０内で、光源１０（ＬＥＤ光源１１）の光束を、偏光分離光学素子２１によりＰ偏光光による光路系とＳ偏光光による光路系との２つの光路系に分離し、２つの光路系に対応させて２つの投写光学系（第１投写光学系５０、第２投写光学系５２）を有して立体画像を投写する構成である。これにより、偏光分離前後におけるエテンデュの変化がなく、光利用効率を低下することなく省エネを実現した偏光分離型の立体画像（投写画像６０）を投写させることが可能となる。なお、エテンデュとは、光源の発光面積と集光可能な立体角の積で与えられるパラメーターであり、有効に活用できる光束が存在する空間的な広がりを示し、光学的に保存されるものである。
【００５３】
本実施形態の光学系１を備えるプロジェクター９０によれば、偏光分離光学素子２１により、Ｐ偏光光は透過させ、Ｓ偏光光は反射させて光束を分離する。これにより、反射特性が高いＳ偏光光と、反射特性が低いＰ偏光光の、各々の特性に合わせることができるため、偏光変換による光束の損失を低減して光束分離（偏光分離）を高効率に行うことが可能となる。
【００５４】
本実施形態の光学系１を備えるプロジェクター９０によれば、第１投写光学系５０、第２投写光学系５２を構成する第１投写レンズ５１、第２投写レンズ５３の光軸５１ａ，５３ａは、各々の第１投写レンズ５１、第２投写レンズ５３に入射する光束の光軸３０ａ，３５ａに対してズレている。詳細には、投写画像６０の中心方向にズレて構成されている。これにより、第１投写光学系５０、第２投写光学系５２により、第１投写レンズ５１、第２投写レンズ５３の位置が異なっていても、第１投写画像６１、第２投写画像６２を重ねることを良好に行うことができる。
【００５５】
本実施形態の光学系１によれば、光源１０からの光束を分離した後の後段に配設される照明光学系２０から投写光学系（第１投写光学系５０、第２投写光学系５２）までの光学素子は、互いに同じ機能を有する光学素子を水平方向で、光学素子どうしの離間距離を短くさせ（隣接させ）て配設している。これにより、無駄となる空間領域が低減された、効率的な配設を行うことができるため、光学系１を小型化したユニットとして構成できる。また、互いに同じ機能を有する光学素子を水平方向に重ねて配設することで、更に光学系１を小型化できる。
【００５６】
本実施形態の光学系１において、光源１０は、ＬＥＤ光源１１を用いている。このＬＥＤ光源１１は、偏光分離光学素子２１で、Ｐ偏光光とＳ偏光光に分離された際、Ｐ偏光光とＳ偏光光の強度は、互いに略等しくなっている。そのため、第１投写光学系５０と第２投写光学系５２に入射する入射光量強度は互いに略等しくなっている。これにより、立体画像を投写した場合、投写画像の明るさに偏りがなく、違和感のないリアリティーのある画像表現が可能となる。
（第２実施形態）
【００５７】
図２は、第２実施形態のプロジェクターにおける光学系の模式的側面図である。図３は、投写光学系による投写領域を説明する平面図であり、図３（ａ）は、第３投写光学系による投写領域および第３投写画像を示す平面図であり、図３（ｂ）は、投写光学系による第３投写領域および第１投写画像を示す平面図である。図４は、投写光学系による投写領域を説明する平面図であり、図４（ａ）は、第３投写画像と第１投写画像が水平方向で接した状態を示す平面図であり、図４（ｂ）は、第３投写画像と第１投写画像とが重なった画像を示す平面図である。
【００５８】
図２、図３、および図４を参照し、プロジェクター９１における光学系２の構成および動作に関して説明する。なお、図２において、第１実施形態と同様の構成部には、同様の符号を付記し、その詳細な説明は省略する。
【００５９】
本実施形態のプロジェクター９１の光学系２の構成は、第１実施形態の光学系１と比較して、図２に示すように、第２投写光学系５２を、新たな第３投写光学系５４に置き換えている。第３投写光学系５４は、第１実施形態の第２投写レンズ５３に比較して、口径の大きい（Ｆナンバーの小さい）第３投写レンズ５５を備えている。また、第３投写光学系５４は、図示省略するレンズシフト機構を備えている。レンズシフト機構は、第３投写光学系５４に対し、水平方向（Ｙ軸方向）および垂直方向（Ｚ軸方向）へシフト可能に構成されている。
【００６０】
第３投写光学系５４から投写された第３投写画像６３は、図３（ａ）に示すように、スクリーンＳに投写される。また、第３投写画像６３は、レンズシフト機構でのシフトにより、図３、図４に示すように、二点鎖線で示す投写領域６５内を任意に移動させて投写位置を決めることができる。
【００６１】
また、第１投写光学系５０から投写された第１投写画像６１は、図３（ｂ）に示すように、スクリーンＳに投写される。第１投写画像６１は、第１実施形態と同様にレンズシフト機構を備えていない。そして、本実施形態の光学系２では、第１投写光学系５０は、第１投写レンズ５１から投写される第１投写画像６１を第３投写画像６３の投写領域６５内に投写させるように設定されている。詳細には、第１投写画像６１は、図３（ｂ）に示すように、第１投写画像６１の−Ｙ方向の境界が、投写領域６５の−Ｙ方向の境界と略一致するように投写させている。
【００６２】
第３投写光学系５４から投写される第３投写画像６３は、レンズシフト機構でのシフトにより、図４（ａ）に示すように、第１投写画像６１の左側（＋Ｙ方向）の境界に第３投写画像６３の右側（−Ｙ方向）の境界を接するように投写させることができる。この第１投写画像６１と第３投写画像６３との投写により形成された、つながった投写画像を、一体の投写画像６６として使用することができる。詳細には、水平方向（Ｙ軸方向）のパノラマ画像などのステッチング画像を、投写画像６６を使用して投写させることができる。
【００６３】
また、第３投写画像６３は、レンズシフト機構でのシフトにより、図４（ｂ）に示すように、第１投写画像６１と重ねた投写画像６７（第１実施形態の投写画像６０と同じ）として投写せることができる。従って、第１実施形態と同様に、投写画像６７は、立体画像として投写させることが可能である。また、立体画像とさせない場合には、投写画像６７は、高輝度な投写画像とすることができる。
【００６４】
なお、第３投写画像６３は、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、第１投写画像６１と接したり、一致させて重ねることができる他、投写領域６５内で任意の投写位置に設定できるため、第１投写画像６１と一部を重ねたり、第１投写画像６１とは独立して投写させたりすることが可能である。また、第３投写画像６３の−Ｚ方向の境界を第１投写画像６１の＋Ｚ方向の境界に接した形態の投写もさせることができ、垂直方向（Ｚ軸方向）のパノラマ画像などのステッチング画像を投写させることができる。
【００６５】
第２実施形態に係る光学系２は、第１実施形態の第２投写光学系５２に換えて、第３投写光学系５４およびレンズシフト機構を設けたことが、第１実施形態に係る光学系１と異なる以外は、第１実施形態と同様である。そのため、第１実施形態に係る光学系１およびプロジェクター９０が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する他、以下の効果が得られる。
【００６６】
本実施形態のプロジェクター９１によれば、第３投写光学系５４は、レンズシフト機構を備え、水平方向（Ｙ軸方向）および垂直方向（Ｚ軸方向）へシフト可能に構成されている。これにより、第１投写画像６１と第３投写画像６３とを別々な位置に投写させることにより、異なる画像を表示させることができる。従って、例えば、第１投写画像６１として参照資料を表示させ、第３投写画像６３として説明資料を表示させることなどで、会議を効率的に進める手段としてプロジェクター９１を使用することができる。これにより、プロジェクター９１の利便性が更に向上する。
また、第１投写画像６１と第３投写画像６３を水平方向に繋げた投写画像６６として、パノラマ画像などのステッチング画像を投写させることができる。また、第１投写画像６１と第３投写画像６３を垂直方向に繋げた投写画像として、パノラマ画像などのステッチング画像を投写させることができる。また、第１投写画像６１と第３投写画像６３を重ねて一致させた投写画像６７として、立体画像を表示できる。また、第１投写画像６１と第３投写画像６３が同じ画像を投写させ、更に重ねて一致させた投写画像６７とした場合には、Ｐ偏光光とＳ偏光光を加算した高輝度な画像として投写することができる。これらにより、プロジェクター９１の利便性が更に向上する。
【００６７】
本実施形態のプロジェクター９１によれば、第３投写光学系５４は、第１実施形態の第２投写レンズ５３に比較して、口径の大きい第３投写レンズ（Ｆナンバーの小さい投写レンズ）５５を用いている。これにより、第１実施形態の第２投写光学系５２に、本実施形態と同じレンズシフト機構を備えた場合に比較すると、第３投写光学系５４による第３投写画像６３の投写領域６５を広くすることができることにより、投写位置設定の自由度が広がる。
（第３実施形態）
【００６８】
図５は、第３実施形態のプロジェクターにおける投写光学系の投写領域を説明する平面図である。図５を参照してプロジェクター９２における光学系３の構成および動作に関して説明する。
【００６９】
なお、本実施形態は、図２に示す第２実施形態において、第１投写光学系５０にレンズシフト機構（図示省略）を備えた光学系３で構成されている他は、第２実施形態と同様に構成されている。従って、図５において、第２実施形態と同様の構成部には、同様の符号を付記し、その詳細な説明は省略する。
【００７０】
本実施形態のプロジェクター９２の光学系３の構成は、上述したように、図２に示す第１投写光学系５０にレンズシフト機構を備えている他は、第２実施形態と同様である。このレンズシフト機構は、第１投写光学系５０に対し、水平方向（Ｙ軸方向）および垂直方向（Ｚ軸方向）へシフト可能に構成されている。なお、第１投写光学系５０の第１投写レンズ５１の口径は変更していない。
【００７１】
このレンズシフト機構により、第１投写画像６１は、図５に示すように、二点鎖線で示す投写領域６８内を任意に移動させて投写位置を決めることができる。なお、第１投写光学系５０に用いたレンズシフト機構のシフト範囲は、第３投写光学系５４に用いたレンズシフト機構のシフト範囲に比べて狭くなっている。従って、第１投写画像６１の投写領域６８は、第３投写画像６３の投写領域６５に比べて狭くなっている。
【００７２】
また、図５に示すように、双方のレンズシフト機構を操作して、第１投写画像６１が投写領域６８の＋Ｙ方向の境界に位置させ、第３投写画像６３が投写領域６５の−Ｙ方向の境界に位置させた場合、第１投写画像６１と第３投写画像６３とを一致させて重ねた投写画像６９を形成させることができる。
【００７３】
本実施形態のプロジェクター９２の光学系３の構成は、第１投写光学系５０にレンズシフト機構を備えている他は、第２実施形態と同様である。そのため、第２実施形態に係る光学系２およびプロジェクター９１が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する他、以下の効果が得られる。
【００７４】
本実施形態のプロジェクター９２によれば、第１投写光学系５０にレンズシフト機構を備えたため、第１投写画像６１の投写位置を、投写領域６８内で自由に設定することができることにより、投写位置設定の自由度が更に広がる。
（第４実施形態）
【００７５】
図６は、第４実施形態のプロジェクターにおける光学系の模式的側面図である。図６を参照してプロジェクター９３における光学系４の構成および動作に関して説明する。
【００７６】
なお、本実施形態の光学系４は、図２に示す第２実施形態の光学系２と略同様に構成されている。異なる点は、光源１５として、発光管１７とリフレクター１８とからなる発光ランプ１６で構成されている点であり、その他の構成は同様に構成されている。従って、図６において、第２実施形態と同様の構成部には、同様の符号を付記し、その詳細な説明は省略する。
【００７７】
また、本実施形態の光学系４は、光学系４の配設位置が、第２実施形態の光学系２と異なっている。詳細には、第２実施形態の光学系２は、照明光学系２０の偏光分離光学素子２１、第１光変調光学系３０、および第１投写光学系５０の左方向（＋Ｙ方向）に、照明光学系２０の反射ミラー２２、第２光変調光学系３５、および第３投写光学系５４が配設されているのに対し、本実施形態の光学系４は、照明光学系２０の偏光分離光学素子２１、第１光変調光学系３０、および第１投写光学系５０の上方向（＋Ｚ方向）に、照明光学系２０の反射ミラー２２、第２光変調光学系３５、および第３投写光学系５４が配設されている。
【００７８】
また、第１光変調光学系３０と第２光変調光学系３５を構成する光学素子は、互いに同じ機能を有する光学素子が重力方向（−Ｚ軸方向）、言い換えると上下方向（Ｚ軸方向）に重ねられた形態で配設されている。例えば、第１入射側偏光板３２と第２入射側偏光板３７とが重力方向に重ねられた形態で配設されている。または、第１液晶パネル３１と第２液晶パネル３６とが重力方向に重ねられた形態で配設されている。
【００７９】
また、本実施形態の光学系４において、光源１５からの光束を分離した後の後段に配設される照明光学系２０から投写光学系（第１投写光学系５０、第３投写光学系５４）までの光学素子は、互いに同じ機能を有する光学素子を上下方向（Ｚ軸方向）に重ねて配設することと併せて、その光学素子どうしの離間距離を短くさせ（隣接させ）て配設している。
【００８０】
発光ランプ１６は、発光管１７内部での放電により発光し、発光管１７から射出された光束がリフレクター１８で反射されることにより、発光ランプ１６から後段側（照明光学系２０の偏光分離光学素子２１側）に射出される。
【００８１】
本実施形態の光学系４は、発光ランプ１６により、照明光学系２０から投写光学系（第１投写光学系５０、第３投写光学系５４）までの光学素子のうち、第１光変調光学系３０と第２光変調光学系３５を構成する光学素子が発熱する。なお、発熱する第１光変調光学系３０と第２光変調光学系３５を構成する光学素子は、詳細には、第１入射側偏光板３２と第２入射側偏光板３７、第１液晶パネル３１と第２液晶パネル３６、および第１射出側偏光板３３と第２射出側偏光板３８となる。
【００８２】
上述したように配設される光学系４に対して、本実施形態のプロジェクター９３は、光学系４の発熱する光学素子を冷却するための冷却ファン６００を備えている。なお、冷却ファン６００は、図６に示すように、第１光変調光学系３０の下方向（−Ｚ方向）に配設されている。そして冷却ファン６００は、上方向（＋Ｚ方向）に冷却風を送風する。
【００８３】
冷却ファン６００を駆動させることにより、冷却風は、最初に冷却ファン６００の上方向に配設される第１光変調光学系３０を構成する光学素子（第１入射側偏光板３２、第１液晶パネル３１、および第１射出側偏光板３３）を冷却する。次に冷却風は、第１光変調光学系３０の上方向に配設される第２光変調光学系３５を構成する光学素子（第２入射側偏光板３７、第２液晶パネル３６、および第２射出側偏光板３８）を冷却して上方向に流動する。この動作により、発熱する光学素子は効率的に冷却される。
【００８４】
本実施形態のプロジェクター９３は、冷却ファン６００を備え、光学系４は、光源１５に発光ランプ１６を備えている他は、第２実施形態と同様である。そのため、第２実施形態に係る光学系２およびプロジェクター９１が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する他、以下の効果が得られる。
【００８５】
本実施形態のプロジェクター９３の光学系４によれば、光源１５からの光束を分離した後の後段に配設される照明光学系２０から投写光学系（第１投写光学系５０、第３投写光学系５４）までの光学素子は、互いに同じ機能を有する光学素子を重力方向（上下方向：Ｚ軸方向）に重ねて配設することと併せて、その光学素子どうしの離間距離を短くさせ（隣接させ）て配設している。これにより、冷却ファン６００を下方向（−Ｚ方向）に配設することにより、発熱する光学素子を効率的に冷却することができる。また、重ねて配設することにより、最低限のファン数量による効率的な冷却を行うことができる。また、冷却を必要とする光学素子を重ねて配設することで冷却構造を簡素化できる。
【００８６】
本実施形態の光学系４において、光源１５は、放電式の発光ランプ１６を用いている。この発光ランプ１６は、偏光分離光学素子２１で、Ｐ偏光光とＳ偏光光に分離された際、Ｐ偏光光とＳ偏光光の強度は、互いに略等しくなっている。そのため、第１投写光学系５０と第３投写光学系５４に入射する入射光量強度は互いに略等しくなっている。これにより、立体画像を投写した場合、投写画像の明るさに偏りがなく、違和感のないリアリティーのある画像表現が可能となる。
（第５実施形態）
【００８７】
図７は、第５実施形態のプロジェクターにおける光学系の模式的斜視図である。図７を参照し、プロジェクター９４における光学系５の構成および動作に関して説明する。
【００８８】
プロジェクター９４の光学系５は、光変調素子として、赤色光、緑色光、および青色光に対応して３つの液晶パネルを用いる構成のいわゆる３板方式を採用している。光学系５の基本的構成は、第１実施形態と同様である。なお、光学系５は、３つの液晶パネルを用いることにより、液晶パネルで変調された赤色光、緑色光、および青色光の光束（光学像）を合成する色合成光学系を備えている。以下、光学系５の詳細を説明する。
【００８９】
光学系５は、赤色光用の光学系（赤色用光学系５Ｒ）、緑色光用の光学系（緑色用光学系５Ｇ）、および青色光用の光学系（青色用光学系５Ｂ）の３つの色光に合わせた光学系を備えている。各々の光学系（赤色用光学系５Ｒ、緑色用光学系５Ｇ、青色用光学系５Ｂ）は、光源１００、照明光学系２００、光変調光学系（第１光変調光学系３００、第２光変調光学系３５０）などを備えて構成されている。また、光学系５は、色合成光学系（第１色合成光学系７００、第２色合成光学系７５０）および投写光学系（第１投写光学系５００、第２投写光学系５５０）などを備えて構成されている。
【００９０】
赤色用光学系５Ｒは、光源１００として、赤色光を射出するＬＥＤ光源（以降、赤色ＬＥＤ光源１０１）を備えている。照明光学系２００として、偏光分離光学素子２０１と反射ミラー２０２を備えている。第１光変調光学系３００として、光変調素子としての第１液晶パネル３０１、第１入射側偏光板３０２、および第１射出側偏光板３０３を備えている。また、第２光変調光学系３５０として、光変調素子としての第２液晶パネル３５１、第２入射側偏光板３５２、および第２射出側偏光板３５３を備えている。
【００９１】
緑色用光学系５Ｇは、光源１００として、緑色光を射出するＬＥＤ光源（以降、緑色ＬＥＤ光源１０２）を備えている。照明光学系２００として、偏光分離光学素子２０３と反射ミラー２０４を備えている。第１光変調光学系３００として、光変調素子としての第１液晶パネル３０４、第１入射側偏光板３０５、および第１射出側偏光板３０６を備えている。また、第２光変調光学系３５０として、光変調素子としての第２液晶パネル３５４、第２入射側偏光板３５５、および第２射出側偏光板３５６を備えている。
【００９２】
青色用光学系５Ｂは、光源１００として、青色光を射出するＬＥＤ光源（以降、青色ＬＥＤ光源１０３）を備えている。照明光学系２００として、偏光分離光学素子２０５と反射ミラー２０６を備えている。第１光変調光学系３００として、光変調素子としての第１液晶パネル３０７、第１入射側偏光板３０８、および第１射出側偏光板３０９を備えている。また、第２光変調光学系３５０として、光変調素子としての第２液晶パネル３５７、第２入射側偏光板３５８、および第２射出側偏光板３５９を備えている。
【００９３】
第１色合成光学系７００は、第１クロスダイクロイックプリズム７０１を備えている。第１クロスダイクロイックプリズム７０１は、赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが、４つの直角プリズムの界面に沿って略Ｘ字状に設けられている。３つの色光は、これらの誘電体多層膜により合成される。第２色合成光学系７５０は、第２クロスダイクロイックプリズム７５１を備えている。第２クロスダイクロイックプリズム７５１は、前述した第１クロスダイクロイックプリズム７０１と同様に構成され、同様の動作を行う。
【００９４】
第１投写光学系５００は、第１投写レンズ５０１を備えており、第１クロスダイクロイックプリズム７０１で合成された光学像をスクリーン（図示省略）に投写する。第２投写光学系５５０は、第２投写レンズ５５１を備えており、第２クロスダイクロイックプリズム７５１で合成された光学像をスクリーンに投写する。なお、本実施形態の第１投写光学系５００と第２投写光学系５５０は、重ねた投写画像となるように構成され、第１実施形態と同様に、立体画像として投写させている。
【００９５】
ここで、本実施形態を説明する図７において、色合成光学系（第１色合成光学系７００）から射出された光束の方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向に直交して図７における紙面の上下方向をＺ軸方向、Ｘ軸方向に直交して図７における紙面の略左右方向をＹ軸方向、としたＸＹＺ直交座標系で示す。また、前記光束の進む方向を＋Ｘ方向、＋Ｘ方向に沿って上方向を＋Ｚ方向、＋Ｘ方向に沿って略左方向を＋Ｙ方向とする。本実施形態の光学系５は、照明光学系２００により、上下方向（重力方向を下方向とした場合）に光束が分離される。
【００９６】
なお、本実施形態の光学系５において、照明光学系２００から投写光学系（第１投写光学系５００、第２投写光学系５５０）までの光学素子は、互いに同じ機能を有する光学素子を重力方向（−Ｚ方向）に重ねて配設されている。例えば、第１入射側偏光板３０２と第２入射側偏光板３５２とを重力方向に重ねて配設している。または、第１液晶パネル３０１と第２液晶パネル３５１とを重力方向に重ねて配設している。
【００９７】
前述したように光学系５は、互いに同じ機能を有する光学素子を重力方向（−Ｚ方向）に重ねて配設されており、第１光変調光学系３００と第２光変調光学系３５０を構成する光学素子も重ねて配設されている。本実施形態では、第１光変調光学系３００の上方向に第２光変調光学系３５０が配設される。
【００９８】
また、光学系５において、光源１００からの光束を分離した後の後段に配設される、照明光学系２００から投写光学系（第１投写光学系５００、第２投写光学系５５０）までの光学素子は、互いに同じ機能を有する光学素子を上下方向（Ｚ軸方向）に重ねて配設することと併せて、その光学素子どうしの離間距離を短くさせ（隣接させ）て配設している。
【００９９】
本実施形態の光学系５は、照明光学系２００により、上下方向（重力方向を下方向とした場合）に光束が分離される。そして、赤色用光学系５Ｒと緑色用光学系５Ｇと青色用光学系５Ｂを構成する、第２光変調光学系３５０と第２色合成光学系７５０と第２投写光学系５５０は、第１光変調光学系３００と第１色合成光学系７００と第１投写光学系５００の上側（＋Ｚ方向）に位置する構成となっている。
【０１００】
赤色用光学系５Ｒと緑色用光学系５Ｇと青色用光学系５Ｂとの動作は、色光が異なるのみであり、構成や動作は同様となる。従って、赤色用光学系５Ｒを取り上げて主に説明し、緑色用光学系５Ｇと青色用光学系５Ｂは、説明を簡略化する。また、本実施形態の光源１００、照明光学系２００、第１光変調光学系３００、第２光変調光学系３５０の動作は、第１実施形態の光源１０、照明光学系２０、第１光変調光学系３０、第２光変調光学系３５の動作と略同様であるため、簡潔に説明する。
【０１０１】
赤色用光学系５Ｒにおいて、赤色ＬＥＤ光源１０１から射出された赤色の光束は、偏光分離光学素子２０１で、Ｐ偏光光が透過され、Ｓ偏光光が反射されることにより、光束が２つの偏光光に分離される。
【０１０２】
偏光分離光学素子２０１を透過したＰ偏光光は、第１入射側偏光板３０２に入射し、第１入射側偏光板３０２を透過する。第１入射側偏光板３０２により、軸方向が更にそろったＰ偏光光が透過する。第１液晶パネル３０１は、ノーマリーブラック型のＴＮ液晶であり、右目用で赤色光用の画像信号により駆動される。そして、第１液晶パネル３０１に入射したＰ偏光光は、第１液晶パネル３０１により、偏光軸が９０°変換されて出力される。
【０１０３】
第１液晶パネル３０１に入射したＰ偏光光は、偏光軸が９０°変換（いわゆるＳ偏光光に変換）され、第１射出側偏光板３０３に入射して、第１射出側偏光板３０３を透過する。そして、第１射出側偏光板３０３を透過した偏光光（第１液晶パネル３０１により変調して形成された光学像）は、第１クロスダイクロイックプリズム７０１の一方の側面（−Ｙ方向の側面）に入射する。
【０１０４】
一方、偏光分離光学素子２０１で反射して分離されたＳ偏光光は、反射ミラー２０２で全反射され、第２入射側偏光板３５２に入射し、第２入射側偏光板３５２を透過する。第２入射側偏光板３５２により、軸方向が更にそろったＳ偏光光が透過することになる。第２液晶パネル３５１も、第１液晶パネル３０１と同様に、ノーマリーブラック型のＴＮ液晶で構成され、左目用で赤色光用の画像信号により駆動される。そして、第２液晶パネル３５１に入射したＳ偏光光は、第２液晶パネル３５１により、偏光軸が９０°変換されて出力される。
【０１０５】
第２液晶パネル３５１に入射したＳ偏光光は、偏光軸が９０°変換（いわゆるＰ偏光光に変換）され、第２射出側偏光板３５３に入射して、第２射出側偏光板３５３を透過する。そして、第２射出側偏光板３５３を透過した偏光光（第２液晶パネル３５１により変調して形成された光学像）は、第２クロスダイクロイックプリズム７５１の一方の側面（−Ｙ方向の側面）に入射する。
【０１０６】
緑色用光学系５Ｇにおいても、赤色用光学系５Ｒと同様に動作する。
緑色ＬＥＤ光源１０２から射出された緑色の光束は、偏光分離光学素子２０３で、Ｐ偏光光が透過され、Ｓ偏光光が反射されることにより、光束が２つの偏光光に分離される。分離されたＰ偏光光は、第１入射側偏光板３０５に入射し、その後、第１液晶パネル３０４、第１射出側偏光板３０６を経て、偏光光（第１液晶パネル３０４により変調して形成された右目用で緑色光用の光学像）は、第１クロスダイクロイックプリズム７０１の一方の側面（−Ｘ方向の側面）に入射する。
【０１０７】
一方、偏光分離光学素子２０３で反射して分離されたＳ偏光光は、反射ミラー２０４で全反射され、第２入射側偏光板３５５に入射し、その後、第２液晶パネル３５４、第２射出側偏光板３５６を経て、偏光光（第２液晶パネル３５４により変調して形成された左目用で緑色光用の光学像）は、第２クロスダイクロイックプリズム７５１の一方の側面（−Ｘ方向の側面）に入射する。
【０１０８】
青色用光学系５Ｂにおいても、赤色用光学系５Ｒと同様に動作する。
青色ＬＥＤ光源１０３から射出された青色の光束は、偏光分離光学素子２０５で、Ｐ偏光光が透過され、Ｓ偏光光が反射されることにより、光束が２つの偏光光に分離される。分離されたＰ偏光光は、第１入射側偏光板３０８に入射し、その後、第１液晶パネル３０７、第１射出側偏光板３０９を経て、偏光光（第１液晶パネル３０７により変調して形成された右目用で青色光用の光学像）は、第１クロスダイクロイックプリズム７０１の一方の側面（＋Ｙ方向の側面）に入射する。
【０１０９】
一方、偏光分離光学素子２０５で反射して分離されたＳ偏光光は、反射ミラー２０６で全反射され、第２入射側偏光板３５８に入射し、その後、第２液晶パネル３５７、第２射出側偏光板３５９を経て、偏光光（第２液晶パネル３５７により変調して形成された左目用で青色光用の光学像）は、第２クロスダイクロイックプリズム７５１の一方の側面（＋Ｙ方向の側面）に入射する。
【０１１０】
第１クロスダイクロイックプリズム７０１の３側面に入射した、右目用の、赤色光用、緑色光用、および青色光用の光学像は合成され、第１投写レンズ５０１を介して投写される。また、同様に、第２クロスダイクロイックプリズム７５１の３側面に入射した、左目用の、赤色光用、緑色光用、および青色光用の光学像は合成され、第２投写レンズ５５１を介して投写される。
【０１１１】
この投写により、第１投写レンズ５０１を介して投写された右目用の投写画像（図示省略）と、第２投写レンズ５５１を介して投写された左目用の投写画像（図示省略）とが重なり、１つの投写画像（図示省略）としてスクリーンに投写される。ユーザーは、第１実施形態と同様に、第１射出側偏光板３０３，３０６，３０９と同一の偏光軸を有する偏光素子が右目用に、また、第２射出側偏光板３５３，３５６，３５９と同一の偏光軸を有する偏光素子が左目用に配設された眼鏡９を装着して、重なった投写画像を見ることにより、立体画像として認識することができる。
【０１１２】
第５実施形態に係る光学系５は、光変調素子として、赤色光、緑色光、および青色光に対応して３つの液晶パネル（第１液晶パネル３０１，３０４，３０７、および第２液晶パネル３５１，３５４，３５７）を用いる３板方式を採用していることが、第１実施形態と異なる主用な箇所である。それ以外は、第１実施形態と同様である。そのため、第１実施形態に係る光学系１およびプロジェクター９０が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する他、以下の効果が得られる。
【０１１３】
本実施形態のプロジェクター９４によれば、３板方式を採用しても、色合成光学系（第１色合成光学系７００、第２色合成光学系７５０）を用いることにより、立体画像を得ることができる。
【０１１４】
本実施形態のプロジェクター９４の光学系５によれば、光源１００からの光束を分離した後の後段に配設される照明光学系２００から投写光学系（第１投写光学系５００、第２投写光学系５５０）までの光学素子は、互いに同じ機能を有する光学素子を上下方向（Ｚ軸方向）に重ねて配設することと併せて、その光学素子どうしの離間距離を短くさせ（隣接させ）て配設している。これにより、３板方式を採用しても、無駄となる空間領域が低減された、効率的な配設を行うことができるため、光学系５を小型化したユニットとして構成できる。
（第６実施形態）
【０１１５】
図８は、第６実施形態のプロジェクターにおける光学系の模式的斜視図である。図８を参照し、プロジェクター９５における光学系６の構成および動作に関して説明する。
【０１１６】
プロジェクター９５の光学系６は、図７に示す第５実施形態のプロジェクター９４の光学系５を構成する第１色合成光学系７００と第２色合成光学系７５０との色合成光学系を、１つの色合成光学系７６０として構成したことが異なる。その他は、第５実施形態の構成と同様となる。従って、第５実施形態と同様の構成部には、同様の符号を付記し、その詳細な説明は省略する。
【０１１７】
本実施形態の光学系６の色合成光学系７６０は、１つのクロスダイクロイックプリズム７６１で構成されている。そして、クロスダイクロイックプリズム７６１は、第５実施形態（図７に示す）での第１色合成光学系７００の第１クロスダイクロイックプリズム７０１を、第２色合成光学系７５０の第２クロスダイクロイックプリズム７５１と共有化した形態として構成されている。
【０１１８】
第１クロスダイクロイックプリズム７０１と第２クロスダイクロイックプリズム７５１は、第５実施形態で説明したように、同じ構成と機能を有しているため、個別に配設せずに、１つのクロスダイクロイックプリズム７６１として構成して配設している。従って、第１光変調光学系３００から射出された各色光は、クロスダイクロイックプリズム７６１の下側（−Ｚ方向側）の領域で合成させて射出させ、第１投写レンズ５０１に入射させる。また、第２光変調光学系３５０から射出された各色光は、クロスダイクロイックプリズム７６１の上側（＋Ｚ方向側）の領域で合成させ、第２投写レンズ５５１に入射させる。
【０１１９】
本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
光学系６の色合成光学系７６０は、第５実施形態で示す第１色合成光学系７００の第１クロスダイクロイックプリズム７０１と第２色合成光学系７５０の第２クロスダイクロイックプリズム７５１とを共有化して１つにしたクロスダイクロイックプリズム７６１で構成されている。これにより、第５実施形態で示す２つのクロスダイクロイックプリズム（第１クロスダイクロイックプリズム７０１、第２クロスダイクロイックプリズム７５１）の数を削減することができ、また、光学系６の構造をシンプルにすることができる。併せて光学系６を構成する光学素子の固定構造も簡素化できる。
【０１２０】
なお、上述した第１〜第６実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更や改良などを加えて実施することが可能である。変形例を以下に述べる。
【０１２１】
前記第１実施形態では、第１投写レンズ５１、第２投写レンズ５３の光軸５１ａ，５３ａは、各々の第１投写レンズ５１、第２投写レンズ５３に入射する光束の光軸３０ａ，３５ａに比べて、第１投写画像６１、第２投写画像６２を重ねて形成する投写画像６０の中心方向にズレて構成されている。これにより、重なった投写画像６０を構成している。しかし、これに限られず、第１投写レンズ５１、第２投写レンズ５３の光軸５１ａ，５３ａは、各々の第１投写レンズ５１、第２投写レンズ５３に入射する光束の光軸３０ａ，３５ａに対してずらして構成することにより、第１投写画像６１と第２投写画像６２とを独立した投写画像として良好に投写させることもできる。
【０１２２】
前記第１〜第３実施形態、および第５、第６実施形態の光源１０，１００は、ＬＥＤ光源１１，１０１〜１０３を用いている。また、前記第４実施形態の光源１５は、放電式の発光ランプ１６を用いている。このような、ＬＥＤ光源１１，１０１〜１０３、発光ランプ１６などの光源は、Ｐ偏光光、Ｓ偏光光の強度が互いに略等しく（偏光比率が等しく）なっている。しかし、これに限られず、Ｐ偏光光、Ｓ偏光光の光量強度が偏っている（偏光比率が異なっている）光源であるＬＤ光源や、ＳＬＤ光源を用いることもできる。このような、固体光源としてのＬＤ光源やＳＬＤ光源を用いる場合には、光源を複数の光源アレイとして構成することや、光源の配置角度を偏光分離軸に対し、傾けた配置とするなどの構成にすることにより、偏光分離後の光量強度を調整することが可能となり、Ｐ偏光光、Ｓ偏光光の光量強度を略等しくできる。これにより、ＬＤ光源やＳＬＤ光源を用いた場合にも、例えば第１投写光学系５０と第２投写光学系５２に入射する入射光量強度は互いに略等しくなり、立体画像を投写した場合、投写画像の明るさに偏りがなくなり、違和感がなくリアリティーのある画像表現が可能となる。
【０１２３】
また、光源としてＬＤ光源やＳＬＤ光源を用いた場合、ＬＤ光源やＳＬＤ光源は、指向性が強いため、指向性の弱い光源（例えば、ＬＥＤ光源１１，１０１〜１０３や発光ランプ１６などの光源）に比べ、光束の配光分布において平行光成分が多く、投写レンズのＦナンバーで定義される呑込み角を小さくできる。これにより、前記第１〜第６実施形態で用いた指向性の弱い光源に用いた投写レンズ（第１投写レンズ５１，５０１、第２投写レンズ５３，５５１、第３投写レンズ５５）に比べ、投写レンズの口径を小さくすることができる。また、レンズシフト機構を用いる場合には、指向性の弱い光源にレンズシフト機構を用いる場合に比べ、シフト範囲を広く設定することができる。これにより、投写レンズを含めた投写光学系を前記第１〜第６実施形態で用いた投写光学系に比べ、小型化することができる。
【０１２４】
また、光源としてＬＤ光源やＳＬＤ光源を用いた場合、ＬＤ光源やＳＬＤ光源は、エテンデュが大きい。しかし、前記第１〜第６実施形態の構成のように、１つのプロジェクター内で、偏光分離光学素子によりＰ偏光光による光路系とＳ偏光光による光路系との２つの光路系に分離し、２つの光路系に対応させて２つの投写光学系を有して画像を投写する構成の場合、エテンデュの変化を抑えることができ、光利用効率を低下させない投写画像を実現できる。
【０１２５】
前記第２実施形態のプロジェクター９１は、第１投写画像６１、第３投写画像６３を、１つの平面で構成されるスクリーンＳに別々に投写させることができる。しかし、第１投写光学系５０または第３投写光学系５４のいずれかの焦点距離を異ならせ、異ならせた焦点距離に合わせて別のスクリーンを設置することにより、奥行きのある投写画像として投写させることも可能となり、投写画像の演出効果を向上させることができる。なお、この効果は、第２実施形態以外の前記実施形態でも適用できる。
【０１２６】
前記第１実施形態のプロジェクター９０の光学系１において、光源１０からの光束を分離した後の後段に配設され、互いに同じ機能を有する複数の光学素子（第１入射側偏光板３２、第２入射側偏光板３７、第１液晶パネル３１、第２液晶パネル３６、第１射出側偏光板３３、第２射出側偏光板３８）のうち、少なくとも１つは、一体化されていてもよい。詳細には、第１入射側偏光板３２、第２入射側偏光板３７は、偏光軸方向は異なっているが同じ機能を有しており、別体で構成されている。しかし、これを一体化させることでもよい。また、第１液晶パネル３１、第２液晶パネル３６や、第１射出側偏光板３３、第２射出側偏光板３８においても同様に一体化してもよい。これにより、光学系１を更に小型化したユニットとして構成できる。なお、これは、第１実施形態以外の前記実施形態でも適用できる。
【０１２７】
前記第１実施形態のプロジェクター９０の光学系１において、光源１０からの光束を分離した後の後段に配設される照明光学系２０から投写光学系（第１投写光学系５０、第２投写光学系５２）までの光学素子は、互いに同じ機能を有する光学素子を水平方向に重ねて配設することと併せて、その光学素子どうしの離間距離を短くさせ（隣接させ）て配設している。しかし、全ての光学素子を隣接させなくても、少なくとも１つの光学素子を隣接させることでも、光学系１の小型化に効果がある。なお、これは、第１実施形態以外の前記実施形態でも同様である。
【０１２８】
前記第１、第５、第６実施形態では２つの投写画像を重ねた（一致させた）投写画像としているが、一致させずに、２つの投写画像を、スクリーンに対して別々の位置に投写させる光学系とすることも可能である。これにより、複数の投写画像を１つのプロジェクターで実現でき、プロジェクターの利便性を向上させることができる。
【０１２９】
前記第１実施形態のプロジェクター９０の光学系１において、第１光変調光学系３０、第２光変調光学系３５の光変調素子としての第１液晶パネル３１、第２液晶パネル３６は、透過型の液晶パネルを採用しているが、反射型の液晶パネルなど、反射型の光変調素子を用いることも可能である。なお、これは、第１実施形態以外の前記実施形態でも適用できる。
【０１３０】
前記第１実施形態のプロジェクター９０の光学系１において、第１光変調光学系３０、第２光変調光学系３５の光変調素子として、第１液晶パネル３１、第２液晶パネル３６を採用している。しかし、これに限られず、一般に、入射光束を画像信号に基づいて変調するものであればよく、マイクロミラー型光変調素子などを採用してもよい。なお、マイクロミラー型光変調素子としては、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を用いることができる。なお、これは、第１実施形態以外の前記実施形態でも適用できる。
【符号の説明】
【０１３１】
１〜６…光学系、１０，１５…光源、２０…照明光学系、２１…偏光分離光学素子、３０…第１光変調光学系、３１…第１液晶パネル、３２…第１入射側偏光板、３３…第１射出側偏光板、３５…第２光変調光学系、３６…第２液晶パネル、３７…第２入射側偏光板、３８…第２射出側偏光板、５０…第１投写光学系、５１…第１投写レンズ、５２…第２投写光学系、５３…第２投写レンズ、５４…第３投写光学系、６０…投写画像、６１…第１投写画像、６２…第２投写画像、９０〜９５…プロジェクター、１００…光源、２００…照明光学系、３００…第１光変調光学系、３５０…第２光変調光学系、５００…第１投写光学系、５５０…第２投写光学系、６００…冷却ファン、７００…第１色合成光学系、７５０…第２色合成光学系、７６０…色合成光学系。
【図１】
2011013455.tif 000003
【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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