(57)【要約】【課題】コントラストの低下を抑制できるプロジェクターを提供する。【解決手段】プロジェクターは、光源装置と、複数の画素が配列され、光源装置から出射された光束を変調する変調領域を有する光変調装置と、光変調装置によって変調された光束を投射する投射光学装置と、光源装置及び光変調装置の間に配置され、入射される光束を複数の部分光束に分割する複数の第１レンズを有する第１レンズアレイと、複数の第１レンズに対応する複数の第２レンズを有する第２レンズアレイと、光源装置と第１レンズアレイとの間に配置され、光源装置から出射された光束を縮径する縮径装置と、を備える。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源装置と、
複数の画素が配列され、前記光源装置から出射された光束を変調する変調領域を有する光変調装置と、
前記光変調装置によって変調された光束を投射する投射光学装置と、
前記光源装置及び前記光変調装置の間に配置され、入射される光束を複数の部分光束に分割する複数の第１レンズを有する第１レンズアレイと、
前記複数の第１レンズに対応する複数の第２レンズを有する第２レンズアレイと、
前記光源装置と前記第１レンズアレイとの間に配置され、前記光源装置から出射された光束を縮径する縮径装置と、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において、
前記縮径装置は、所定の縮径方向において、入射される光束を縮径するシリンドリカルレンズであ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、
前記複数の画素のそれぞれは、光の入射側から見て互いに直交する第１方向及び第２方向のうち第１方向に短く、第２方向に長い略長方形状に形成され、
前記縮径装置は、前記第１方向に応じた方向において、入射される光束を縮径することを特徴とするプロジェクター。
【請求項４】
請求項３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、
前記光源から出射された光の形状を変換する形状変換装置と、
前記形状変換装置から出射された光束を第１光及び第２光に分離する光分離装置と、
前記第１光の波長を変換する波長変換装置と、
前記第２光を拡散させる光拡散装置と、
前記波長変換装置によって波長が変換された前記第１光、及び、前記光拡散装置によって拡散された前記第２光を合成する光合成装置と、を備え、
前記形状変換装置は、入射される光束を、前記第１方向に応じた方向の径が前記第２方向に応じた方向の径より小さい形状に変換して出射することを特徴とするプロジェクター。
【請求項５】
請求項４に記載のプロジェクターにおいて、
前記形状変換装置は、
入射される光束を複数の部分光束に分割する第１マルチレンズと、
前記第１マルチレンズの後段に配置された第２マルチレンズと、を有し、
前記第１マルチレンズ及び前記第２マルチレンズのうち少なくとも一方のマルチレンズが有する複数の小レンズは、前記第１方向に応じた方向の寸法が前記第２方向に応じた方向の寸法より小さいことを特徴とするプロジェクター。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれか一項に記載のプロジェクターにおいて、
前記第２レンズアレイと前記光変調装置との間に設けられ、入射される光を一種類の直線偏光に揃える偏光変換素子を備え、
前記偏光変換素子は、
入射される光のうち第１直線偏光を透過し、第２直線偏光を反射させる偏光分離部と、
前記偏光分離部によって反射された前記第２直線偏光を、前記偏光分離部を透過した前記第１直線偏光の進行方向と略平行に反射させる反射部と、
前記偏光分離部を透過した前記第１直線偏光、及び、前記反射部にて反射された前記第２直線偏光のうち一方の直線偏光を他方の直線偏光に変換する位相差部と、を備え、
前記偏光分離部及び前記反射部は、光入射側から見て、前記縮径装置による光の縮径方向に直交する方向に並んでい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、光源から出射された光を変調して画像情報に応じた画像を形成し、形成された画像をスクリーン等の被投射面上に拡大投射するプロジェクターが知られている。このようなプロジェクターとして、光源装置と、空間光変調装置である透過型液晶パネルと、投射レンズとを備える他、均一化光学系を備えたプロジェクターが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のプロジェクターでは、均一化光学系は、光源装置から出射された光を複数の部分光束に分割する第１のレンズアレイと、分割された複数の部分光束を空間光変調装置に重畳させる第２のレンズアレイと、を備える。このように、分割された各部分光束が空間光変調装置に重畳されることによって、空間光変調装置が均一に照明される。
【０００４】
また、プロジェクターに用いられる光変調装置として、素子基板と対向基板とがシール材によって貼り合わされ、素子基板と対向基板との間に液晶層が設けられた液晶パネルが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２に記載の液晶パネルでは、素子基板において対向基板と対向する面側に、画素電極と、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等からなる画素トランジスターとがマトリックス状に配列されている。また、対向基板において素子基板と対向する面には、共通電極が形成されている他、共通電極の下層側に遮光層が形成され、共通電極の表面には配向膜が形成されている。遮光層は、表示領域の外周縁に沿って延在する額縁部分として形成されており、遮光層の内周縁によって表示領域が規定される。遮光層は、隣り合う画素電極により挟まれた画素間領域に重なるブラックマトリックスとしても形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２０４８７９号公報
【特許文献２】特開２０１６−１７７２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献１に記載のプロジェクターでは、第１のレンズアレイを構成する複数のレンズセルから出射された部分光束は、第２のレンズアレイにおいて対応するレンズセルを通って、光変調装置の変調領域（画素領域）に入射される。このため、第１のレンズアレイにおける外縁側のレンズセルから出射された部分光束は、第１のレンズアレイにおける中央側のレンズセルから出射された部分光束に比べて、変調領域に対して大きな入射角で入射される。特に、変調領域において外側の画素に入射される光線の入射角は、変調領域において中央側の画素に入射される光線の入射角に比べて大きくなりやすい。
このような入射角が大きい光線は、画素の内周に位置する配線部分に入射されやすい。そして、配線部分に光線が入射されると、光線の偏光状態が変化してしまい、形成される画像のコントラストが低下するという問題がある。
【０００７】
このような問題は、画素間ピッチを小さくして画素数を多くすることによって高精細を実現し、また、各画素の開口率を高めることによって高輝度を実現する液晶パネルが採用された場合に顕著となる。
これは、高精細化及び高輝度化を同時に実現しようとすると、各画素の開口率を高めるために、ＴＦＴ等のスイッチング素子、走査線及びデータ線が配設された配線部分の線幅（画素の平面視で配線部分の延在方向に直交する方向の寸法）を小さくことが求められ、配線部分の層数が増えて、配線部分の層厚（画素を光が通過する方向の寸法）が大きくなりやすいためである。
【０００８】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決することを目的としたものであり、コントラストの低下を抑制できるプロジェクターを提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係るプロジェクターは、光源装置と、複数の画素が配列され、前記光源装置から出射された光束を変調する変調領域を有する光変調装置と、前記光変調装置によって変調された光束を投射する投射光学装置と、前記光源装置及び前記光変調装置の間に配置され、入射される光束を複数の部分光束に分割する複数の第１レンズを有する第１レンズアレイと、前記複数の第１レンズに対応する複数の第２レンズを有する第２レンズアレイと、前記光源装置と前記第１レンズアレイとの間に配置され、前記光源装置から出射された光束を縮径する縮径装置と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、縮径装置によって、光源装置から出射されて第１レンズアレイに入射される光束は縮径される。これにより、第１レンズアレイの第１レンズによって分割され、第２レンズアレイの第２レンズを介して変調領域に入射される部分光束の変調領域に対する入射角（変調領域の法線に対する光線の角度）は、縮径装置によって光束が縮径されない場合に比べて小さくなる。このため、変調領域に配列された画素内の配線部分に入射される光量が低減されるので、偏光状態が変化される光量が低減される。従って、形成される画像のコントラストの低下を抑制できる。
【００１１】
上記一態様では、前記縮径装置は、所定の縮径方向において、入射される光束を縮径するシリンドリカルレンズであることが好ましい。
なお、所定の縮径方向において光束を縮径するとは、光束の進行方向に対して直交し、かつ、互いに直交する二軸のうち一方の軸において光束径が小さくなるように、光束を縮小することをいう。そして、所定の縮径方向は、光束径が縮小される軸と平行な方向をいう。
このような構成によれば、縮径装置を簡易に構成できる。
シリンドリカルレンズは、光の入射側から見て互いに直交する二方向のうち、一方の方向において入射光束を縮径し、他方の方向において入射光束を縮径しない。このようなシリンドリカルレンズを縮径装置として用いた場合でも、変調領域において縮径装置の縮径方向に応じた方向の外縁側に位置する画素への光線の入射角を小さくできるので、上記効果を奏することができる。
【００１２】
上記一態様では、前記複数の画素のそれぞれは、光の入射側から見て互いに直交する第１方向及び第２方向のうち第１方向に短く、第２方向に長い略長方形状に形成され、前記縮径装置は、前記第１方向に応じた方向において、入射される光束を縮径することが好ましい。
なお、画素が略長方形状に形成されているとは、光入射側から見た場合に、画素において光が通過する開口部である画素開口部の形状が略長方形状であることを示す。
変調領域が有する複数の画素のそれぞれは、第１方向に短く、第２方向に長い。このため、第２方向において大きな入射角で光線が入射される場合に比べて、第１方向において大きな入射角で光線が入射された場合の方が、画素に入射された光線が画素内の配線部分に入射されやすい。
これに対し、縮径装置による縮径方向は、画素の短手方向である第１方向に応じて設定される。すなわち、縮径装置は、画素の短手方向において縮径されるように、入射される光束を縮径する。これによれば、変調領域に入射される光の第１方向における入射角を小さくできる。詳述すると、第１方向側から画素に入射される光線の入射角、及び、第１方向とは反対方向側から画素に入射される光線の入射角を小さくできる。従って、変調領域が、上記形状の画素を複数有する場合でも、画素内の配線部分に入射される光量を低減でき、偏光状態が変化される光量を低減できるので、画像のコントラストの低下を効果的に抑制できる。
【００１３】
上記一態様では、前記光源装置は、光源と、前記光源から出射された光の形状を変換する形状変換装置と、前記形状変換装置から出射された光束を第１光及び第２光に分離する光分離装置と、前記第１光の波長を変換する波長変換装置と、前記第２光を拡散させる光拡散装置と、前記波長変換装置によって波長が変換された前記第１光、及び、前記光拡散装置によって拡散された前記第２光を合成する光合成装置と、を備え、前記形状変換装置は、入射される光束を、前記第１方向に応じた方向の径が前記第２方向に応じた方向の径より小さい形状に変換して出射することが好ましい。
このような構成によれば、形状変換装置から出射される光束における短手方向と、縮径装置によって縮径された光束の短手方向とが同じ方向となるので、縮径装置を介して第１レンズアレイに入射される光束を更に縮径できる。従って、第１方向において変調領域に入射される光の入射角を更に小さくできるので、画像のコントラストの低下を効果的に抑制できる。
【００１４】
ここで、縮径装置によって一方向に光束を縮径した場合、縮径された光束が第１レンズアレイ及び第２レンズアレイを通過することによって形成される部分光束は、当該一方向に長い横長の部分光束となることがある。この場合、部分光束の一部が、第２レンズアレイの後段に位置する光学部品に適切に入射されなくなる等して、形成される画像の明るさが低下する可能性がある。
これに対し、光源装置から上記形状の光束が出射され、当該光束を縮径装置が縮径することによって、部分光束の形状を略正方形状とすることができる。これにより、部分光束の一部が上記光学部品に適切に入射されなくなることが抑制されるので、形成される画像の明るさが低下することを抑制できる。
【００１５】
上記一態様では、前記形状変換装置は、入射される光束を複数の部分光束に分割する第１マルチレンズと、前記第１マルチレンズの後段に配置された第２マルチレンズと、を有し、前記第１マルチレンズ及び前記第２マルチレンズのうち少なくとも一方のマルチレンズが有する複数の小レンズは、前記第１方向に応じた方向の寸法が前記第２方向に応じた方向の寸法より小さいことが好ましい。
なお、このような小レンズとして、例えば光入射側から見て外形が長方形状のレンズを採用できる。
このような構成によれば、上記少なくとも一方のマルチレンズが有する複数の小レンズが上記形状を有することにより、当該複数の小レンズから出射される部分光束は、第１方向に応じた方向の径が第２方向に応じた方向の径より小さい部分光束となる。これら部分光束が波長変換装置及び光拡散装置に重畳されることにより、波長変換装置及び光拡散装置には、第１方向に応じた方向の径が第２方向に応じた方向の径より小さい光束が入射される。これにより、光源装置から、第１方向に応じた方向の径が第２方向に応じた方向の径より小さい光束を出射できる。このような光束を縮径装置が第１方向に応じた方向において縮径するので、上記のように、部分光束の一部が、後段に位置する光学部品に適切に入射されなくなることを抑制できる他、変調領域に入射される光の入射角を小さくできる。従って、画像の明るさ及びコントラストの低下を効果的に抑制できる。
【００１６】
上記一態様では、前記第２レンズアレイと前記光変調装置との間に設けられ、入射される光を一種類の直線偏光に揃える偏光変換素子を備え、前記偏光変換素子は、入射される光のうち第１直線偏光を透過し、第２直線偏光を反射させる偏光分離部と、前記偏光分離部によって反射された前記第２直線偏光を、前記偏光分離部を透過した前記第１直線偏光の進行方向と略平行に反射させる反射部と、前記偏光分離部を透過した前記第１直線偏光、及び、前記反射部にて反射された前記第２直線偏光のうち一方の直線偏光を他方の直線偏光に変換する位相差部と、を備え、前記偏光分離部及び前記反射部は、光入射側から見て、前記縮径装置による光の縮径方向に直交する方向に並んでいることが好ましい。
【００１７】
このような構成によれば、偏光変換素子が設けられることによって、光変調装置による光の利用効率を向上させることができる。
ここで、縮径装置によって一方向のみに縮径された光束が、第１レンズアレイ及び第２レンズアレイによって複数の部分光束に分割されると、各部分光束は、当該縮径装置が設けられていない場合に比べて上記一方向において径が広がり、光入射側から見て上記した横長の部分光束になる場合がある。このような場合、偏光分離部及び反射部が並ぶ方向が、縮径装置による光の縮径方向に応じた方向であると、第２レンズアレイから出射された部分光束の一部が、反射部に向かって進行して、偏光分離部に入射されない可能性が生じる。偏光分離部に入射されない光は、光変調装置による画像形成に寄与しない光となるので、形成される画像の明るさが低下する要因となる。
これに対し、偏光分離部及び反射部が、縮径装置による光の縮径方向に直交する方向に応じて並ぶことにより、第２レンズアレイから出射された部分光束の一部が反射部に向かって進行することを抑制でき、部分光束の略全体を偏光分離部に入射させやすくすることができる。従って、光変調装置に入射される光量が低減されることを抑制できるので、形成及び投射される画像の明るさが低下することを抑制できる。
【００１８】
一方、偏光分離部に入射された光のうち第１直線偏光は、偏光分離部を透過する。また、第２直線偏光は、偏光分離部にて反射部側に反射され、反射部にて、偏光分離部を透過した第１直線偏光の進行方向と略平行に反射される。このように、１つの偏光分離部に入射された光は、偏光分離部と、偏光分離部に対応する反射部とが並ぶ方向において広げられることから、偏光変換素子に入射される光束全体においても、偏光分離部及び反射部が並ぶ方向に径が広げられる。
そして、偏光分離部及び反射部が並ぶ方向が、光変調装置における複数の画素の短手方向に応じた方向である場合、当該短手方向において光変調装置に対する光の入射角が大きくなってしまい、上記のように、画像のコントラストの低下を招く。すなわち、縮径装置による光束の縮径の効果が低下する。
これに対し、偏光分離部及び反射部が、縮径装置による光束の縮径方向に直交する方向に応じて並ぶことにより、縮径された光束が偏光変換素子を通過する場合でも、縮径方向における光束径を維持できる。従って、縮径装置による光束の縮径方向が画素の短手方向に応じた方向である場合に、画素の短手方向において大きな入射角で画素に光が入射されることを抑制できるので、画像のコントラストの低下を効果的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクターの構成を示す模式図。
【図２】上記第１実施形態における液晶装置の構造を示す概略断面図。
【図３】上記第１実施形態における液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図。
【図４】上記第１実施形態における画素の構成を示す概略平面図。
【図５】上記第１実施形態における第１レンズアレイでの未縮径光束の入射領域を示す図。
【図６】上記第１実施形態における未縮径光束から分割された部分光束の光路を示す図。
【図７】上記第１実施形態における未縮径光束から分割された部分光束に含まれる光線の画素内の光路を示す模式図。
【図８】上記第１実施形態における第１レンズアレイでの縮径済光束の入射領域を示す図。
【図９】上記第１実施形態における縮径済光束から分割された部分光束の光路を示す図。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るプロジェクターが備える液晶装置の一部を拡大して示す模式図。
【図１１】上記第２実施形態における第１レンズアレイでの縮径済光束の入射領域を示す図。
【図１２】上記第２実施形態における未縮径光束の強度分布を示す図。
【図１３】上記第２実施形態における未縮径光束を用いて形成された画像の輝度分布を示す図。
【図１４】上記第２実施形態における縮径済光束の強度分布を示す図。
【図１５】上記第２実施形態における縮径済光束を用いて形成された画像の輝度分布を示す図。
【図１６】本発明の第３実施形態に係るプロジェクターが備える偏光変換素子を示す分解斜視図。
【図１７】上記第３実施形態における偏光変換素子を示す断面図。
【図１８】上記第３実施形態における比較例として示す未縮径光束の部分光束の形状を示す図。
【図１９】上記第３実施形態における縮径済光束の部分光束の形状を示す図。
【図２０】上記第３実施形態における第２レンズアレイに対する偏光変換素子の向きを示す斜視図。
【図２１】本発明の第４実施形態に係るプロジェクターが備える光源装置の構成を示す模式図。
【図２２】上記第４実施形態における第１レンズアレイに入射される光束の強度分布を示す図。
【図２３】上記第４実施形態における第１レンズアレイでの光束の入射領域を示す図。
【図２４】上記第４実施形態における縮径済光束の部分光束の形状を示す図。
【図２５】上記第４実施形態における画像の輝度分布を示す図。
【図２６】本発明の第５実施形態に係るプロジェクターが備える偏光変換素子の配置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を、図面に基づいて説明する。
［プロジェクターの概略構成］
図１は、本実施形態に係るプロジェクター１の構成を示す模式図である。
本実施形態に係るプロジェクター１は、光源から出射された光を変調して画像情報に応じた画像を形成し、形成された画像をスクリーン等の被投射面上に拡大投射して表示する画像表示装置である。プロジェクター１は、詳しくは後述するが、照明光軸において光源装置と第１レンズアレイとの間に配置され、光源装置から出射された光を縮径する縮径装置を備える点に特徴の１つを有する。
このようなプロジェクター１は、図１に示すように、外装筐体２と、外装筐体２内に配置される画像投射装置３と、を備える。この他、図示を省略するが、プロジェクター１は、プロジェクター１の動作を制御する制御装置、プロジェクター１を構成する電子部品に電力を供給する電源装置、及び、プロジェクター１を構成する冷却対象を冷却する冷却装置を備える。
【００２１】
［画像投射装置の構成］
画像投射装置３は、画像情報に応じた画像を形成し、形成された画像を上記被投射面上に拡大投射する。画像投射装置３は、光源装置３１、光学装置３２、投射光学装置３７及び光学部品用筐体３８を備える。
【００２２】
光源装置３１は、光学装置３２に入射される光を出射するものであり、本実施形態における光源に相当する。光源装置３１は、ＬＤ（Laser Diode）やＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の固体光源と、固体光源から出射された光の波長を変換する波長変換装置とを備える構成を例示できる。この他、光源装置３１として、超高圧水銀ランプ等の光源ランプと、光源ランプから出射された光を反射させるリフレクターと、を備える構成を例示できる。また、光源装置３１は、白色光又は所定の色光を出射するＬＥＤを備えた構成としてもよい。
【００２３】
光学装置３２は、光源装置３１から出射された光を変調して画像を形成する。光学装置３２は、インテグレーター照明光学装置３３、色分離装置３４、リレー装置３５及び画像形成装置３６を備え、これらは光学部品用筐体３８に配置される。
インテグレーター照明光学装置３３は、光源装置３１から入射される光束の中心軸に直交する面内の照度を均一化する。インテグレーター照明光学装置３３は、光源装置３１からの光束の入射順に、縮径装置３３１、第１レンズアレイ３３２、第２レンズアレイ３３３、偏光変換素子３３４及び重畳レンズ３３５を有する。なお、第１レンズアレイ３３２と第２レンズアレイ３３３との間に、通過する光の光路上に挿抜されて、通過光量を調整する調光装置を設けてもよい。
これらのうち、縮径装置３３１、第１レンズアレイ３３２及び第２レンズアレイ３３３の構成及び機能については、後に詳述する。
【００２４】
色分離装置３４は、インテグレーター照明光学装置３３から入射される光束を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３つの色光に分離する。色分離装置３４は、ダイクロイックミラー３４１，３４２、反射ミラー３４３及びレンズ３４４，３４５を有する。
リレー装置３５は、分離された３つの色光のうち、緑色光及び青色光に比べて光路が長い赤色光の光路上に設けられる。リレー装置３５は、入射側レンズ３５１、リレーレンズ３５３及び反射ミラー３５２，３５４を有する。
【００２５】
画像形成装置３６は、上記３つの色光を変調し、変調された各色光を合成して画像を形成する。画像形成装置３６は、各色光に応じて設けられるフィールドレンズ３６１、入射側偏光板３６２、液晶装置４Ａ及び出射側偏光板３６３と、１つの色合成装置３６４と、を有する。
液晶装置４Ａは、入射される光を変調して、上記制御装置から入力される画像情報に応じた画像を形成する光変調装置であり、本実施形態では、色分離装置３４によって分離された赤、緑及び青の各色光に応じて設けられている。すなわち、画像形成装置３６は、赤色光を変調する液晶装置４ＡＲ、緑色光を変調する液晶装置４ＡＧ、及び、青色光を変調する液晶装置４ＡＢを有する。なお、液晶装置４Ａの構成については、後に詳述する。
色合成装置３６４は、各液晶装置４Ａ（４ＡＲ，４ＡＧ，４ＡＢ）によって変調された色光を合成して、画像を形成する。本実施形態では、色合成装置３６４は、クロスダイクロイックプリズムによって構成されているが、複数のダイクロイックミラーによって構成することも可能である。
【００２６】
投射光学装置３７は、画像形成装置３６から入射される画像を上記被投射面上に拡大投射する。投射光学装置３７は、図示を省略するが、複数のレンズと、複数のレンズを収容する鏡筒と、を有する組レンズとして構成できる。
光学部品用筐体３８は、設計上の光軸である照明光軸Ａｘにおける所定位置に、上記装置３３〜３５及びフィールドレンズ３６１を保持する。なお、光源装置３１と、フィールドレンズ３６１以外の画像形成装置３６と、投射光学装置３７とは、照明光軸Ａｘにおける所定位置に配置される。
【００２７】
［液晶装置の構成］
図２は、液晶装置４Ａの構造を示す概略断面図である。なお、図２に示される画素ＰｘＡの数は、実際よりも少なく、画素ＰｘＡの構造も視認可能な程度に拡大している。
液晶装置４Ａは、スイッチング素子としてＴＦＴ（Thin Film Transistor）を備えたアクティブマトリックス型の液晶装置であり、入射光を変調する変調領域ＤＡに複数の画素ＰｘＡがマトリックス状に配列された構成を有する。
液晶装置４Ａは、図２に示すように、互いに対向配置された素子基板５及び対向基板６と、素子基板５及び対向基板６の間に配置された液晶層ＬＣと、を有する。
なお、液晶装置４Ａは、光が対向基板６側から入射して液晶層ＬＣを透過し、素子基板５側から出射されることを前提に構成されている。
【００２８】
以下の説明において、対向基板６側から素子基板５側に向かう方向、すなわち、液晶装置４Ａを通過する光の進行方向を＋Ｚ方向とし、図示を省略するが、＋Ｚ方向とは反対方向を−Ｚ方向とする。また、＋Ｚ方向に対してそれぞれ直交し、互いに直交する二方向を＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向とする。そして、図示を省略するが、＋Ｘ方向とは反対方向を−Ｘ方向とし、＋Ｙ方向とは反対方向を−Ｙ方向とする。
また、本明細書では、光入射側（−Ｚ方向側）から観察対象を見ることを「平面視」という。
【００２９】
［素子基板の構成］
素子基板５は、透光性の基材５１と、基材５１上にそれぞれ設けられた第１遮光層５２、絶縁膜５３、ＴＦＴ５４、第１層間絶縁膜５５、第２遮光層５６、第２層間絶縁膜５７、画素電極５８及び配向膜５９を有する。
基材５１は、例えばガラスや石英等の透光性を有する材料によって形成されている。なお、本実施形態における「透光性」とは、可視光波長領域の光を概ね８０％以上、好ましくは９０％以上透過させることを言う。
【００３０】
第１遮光層５２及び第２遮光層５６は、遮光性及び導電性を有し、素子基板５の厚さ方向においてＴＦＴ５４を挟む。
第１遮光層５２は、一部が後述する走査線ＳＬ（図３参照）として機能するようにパターニングされている。
絶縁膜５３は、基材５１及び第１遮光層５２を覆うように設けられている。
【００３１】
ＴＦＴ５４は、絶縁膜５３上に設けられている。ＴＦＴ５４は、図示を省略するが、半導体層、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を有する。
ゲート電極は、素子基板５の平面視で半導体層のチャネル領域と重なる領域に、第１層間絶縁膜５５の一部（ゲート絶縁膜）を介して対向配置されている。そして、ゲート電極は、ゲート絶縁膜と絶縁膜５３を貫通するコンタクトホールを介して、下層側に配置された走査線ＳＬ（図３参照）と電気的に接続される。
【００３２】
第１層間絶縁膜５５は、絶縁膜５３及びＴＦＴ５４を覆う。第１層間絶縁膜５５は、ＴＦＴ５４の半導体層とゲート電極との間を絶縁するゲート絶縁膜を含む。第１層間絶縁膜５５によって、ＴＦＴ５４に起因する表面の凹凸が緩和される。
第２遮光層５６は、第１層間絶縁膜５５上に設けられている。第２遮光層５６は、後述するデータ線ＤＬ、容量線ＣＬ及び蓄積容量ＳＣの電極として機能するようにパターニングされており、ＴＦＴ５４と電気的に接続される。また、詳しくは後述するが、第２遮光層５６は、上記第１遮光層５２とともに格子状のブラックマトリックスＢＭ（図４参照）を構成する。そして、第１遮光層５２及び第２遮光層５６によって囲まれた領域（開口部５２Ａ，５６Ａ内）は、光が素子基板５を透過する画素開口部ＰＡとなる。
第２層間絶縁膜５７は、第１層間絶縁膜５５及び第２遮光層５６を覆う。
【００３３】
画素電極５８は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）又はＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等の透明導電膜によって、画素ＰｘＡに対応して第２層間絶縁膜５７上に形成されている。画素電極５８は、平面視で画素開口部ＰＡと重なり、かつ、外縁が平面視で第２遮光層５６と重なるように配置されている。
配向膜５９は、画素電極５８を覆うように形成されている。
【００３４】
［液晶層の構成］
液晶層ＬＣは、素子基板５及び対向基板６の間に形成されており、正又は負の誘電異方性を有する液晶（液晶分子）によって構成されている。液晶層ＬＣは、画素電極５８と対向基板６の共通電極６４との間に印加される電圧レベルによって液晶分子の配向状態が変化することにより、液晶層ＬＣに入射する光を変調し、階調表示を可能とする。
【００３５】
［対向基板の構成］
対向基板６は、素子基板５に対する光入射側（−Ｚ方向側）に位置する。対向基板６は、マイクロレンズアレイ基板６１、遮光膜６２、平坦化層６３、共通電極６４及び配向膜６５を備える。
【００３６】
マイクロレンズアレイ基板６１は、入射される光を集光して、各画素ＰｘＡに導く機能を有する。マイクロレンズアレイ基板６１は、透光性の基材６１１と、複数の画素ＰｘＡのそれぞれに対応して配置されたマイクロレンズＭＬを含むレンズ層６１３と、光路長調整層６１４と、を含んでいる。なお、マイクロレンズアレイ基板６１は、光路長調整層６１４を含まなくてもよく、遮光膜６２、平坦化層６３及び共通電極６４を含む構成としてもよい。また、遮光膜６２をレンズ層６１３と光路長調整層６１４との間に配置してもよい。これによれば、平坦化層６３を省略できる。
【００３７】
基材６１１は、例えばガラスや石英等の透光性材料によって形成されている。基材６１１は、＋Ｚ方向側の面６１１Ａと、−Ｚ方向側の面６１１Ｂとを有する。これらのうち、面６１１Ａには、複数のレンズ面６１２が形成されている。
複数のレンズ面６１２は、各画素ＰｘＡに対応して設けられた凹部である。
レンズ層６１３は、複数のレンズ面６１２をレンズ材料によって埋めることによって形成され、これにより、複数のマイクロレンズＭＬがマイクロレンズアレイ基板６１に形成される。すなわち、１つのレンズ面６１２に応じたレンズ層６１３によって、１つのマイクロレンズＭＬが形成される。なお、マイクロレンズＭＬは、−Ｚ方向側に凸である平凸レンズである。
レンズ層６１３を形成するレンズ材料としては、透光性を有し、基材６１１よりも屈折率が高い無機のレンズ材料を例示できる。
【００３８】
光路長調整層６１４は、レンズ層６１３を＋Ｚ方向側にて覆う。光路長調整層６１４は、例えば基材６１１と略同じ屈折率を有する透光性の無機材料によって形成される。光路長調整層６１４は、マイクロレンズアレイ基板６１（レンズ層６１３）における液晶層ＬＣ側の表面を平坦化すると共に、マイクロレンズＭＬによって集光された光が所望の位置で焦点を結ぶように、光の光路長を調整するために設けられている。
【００３９】
遮光膜６２は、光路長調整層６１４において＋Ｚ方向側に位置する平坦な表面に形成され、液晶装置４Ａにおいて変調領域ＤＡを囲む。
平坦化層６３は、＋Ｚ方向側にて共通電極６４に覆われる。
共通電極６４は、複数の画素ＰｘＡに跨って形成され、液晶層ＬＣを挟んで画素電極５８と対向する対向電極である。
配向膜６５は、＋Ｚ方向側にて共通電極６４を覆う。
【００４０】
このような液晶装置４Ａにおいては、光は、−Ｚ方向側から対向基板６に入射し、マイクロレンズＭＬによって画素ＰｘＡ毎に集光される。例えば、基材６１１の面６１１ＢからマイクロレンズＭＬに入射する光のうち、マイクロレンズＭＬの光軸に沿って画素ＰｘＡの平面的な中心（画素開口部ＰＡの平面的な中心）に入射した入射光Ｌ１は、マイクロレンズＭＬをそのまま直進し、液晶層ＬＣを通過して素子基板５から出射される。
マイクロレンズＭＬにおいて入射光Ｌ１より外縁側の位置に、マイクロレンズＭＬの光軸に沿って入射した入射光Ｌ２は、基材６１１の屈折率とレンズ層６１３の屈折率との差によって、画素ＰｘＡの平面的な中心側へ屈折される。これにより、入射光Ｌ２が第２遮光層５６（又は第１遮光層５２）に入射されることを抑制でき、光の利用効率を高めることができる。
なお、本実施形態では、対向基板６のみがマイクロレンズＭＬを有するが、素子基板５もマイクロレンズを有する構成としてもよい。
【００４１】
図２において示す層６１５は、マイクロレンズアレイ基板６１を形成する際に実施されるレンズ層６１３の研磨工程における研磨の終点の目安となる層である。
また、層６１５と面６１１ＡにおいてマイクロレンズＭＬが設けられていない領域との間に位置する層は、応力緩和層６１６である。応力緩和層６１６は、層６１５に加わる応力を緩和し、液晶装置４Ａの製造過程にてクラックが発生することを抑制する。
【００４２】
［液晶装置の電気的な構成］
図３は、液晶装置４Ａの電気的な構成を示す等価回路図である。
液晶装置４Ａの変調領域ＤＡには、図３に示すように、上記素子基板５にそれぞれ設けられた複数の走査線ＳＬ、複数のデータ線ＤＬ、複数の容量線ＣＬ、画素電極５８、ＴＦＴ５４及び蓄積容量ＳＣと、上記対向基板６に設けられた共通電極６４（図３では図示省略）と、液晶層ＬＣ（図３では図示省略）とが設けられ、これらによって、上記複数の画素ＰｘＡが形成される。
【００４３】
複数の走査線ＳＬは、＋Ｘ方向に延在し、複数の容量線ＣＬは、それぞれ対応する走査線ＳＬに沿って平行に配置されている。
走査線ＳＬは、走査線駆動回路（図示省略）と接続されている他、ＴＦＴ５４のゲート電極と電気的に接続されている。走査線駆動回路は、走査線ＳＬに対して、走査信号Ｇ１〜Ｇｍを所定のタイミングにてパルス的に線順次で供給する。
【００４４】
複数のデータ線ＤＬは、＋Ｙ方向に延在しており、複数の走査線ＳＬと絶縁された状態にて直交している。
データ線ＤＬは、データ線駆動回路（図示省略）と接続されている他、ＴＦＴ５４のソース電極と電気的に接続されている。データ線駆動回路からデータ線ＤＬに供給される画像信号Ｈ１〜Ｈｎは、データ線ＤＬの配列順に線順次で供給されてもよく、互いに隣り合う複数のデータ線ＤＬ同士に対してグループ毎に供給されてもよい。
【００４５】
画素電極５８、ＴＦＴ５４及び蓄積容量ＳＣは、複数の走査線ＳＬ、複数のデータ線ＤＬ及び複数の容量線ＣＬによって区分された領域に設けられている。
画素電極５８は、ＴＦＴ５４のドレイン電極に電気的に接続されている。
【００４６】
液晶装置４Ａは、ＴＦＴ５４が走査信号Ｇ１〜Ｇｍの入力により一定期間だけオン状態とされることによって、データ線ＤＬから供給される画像信号Ｈ１〜Ｈｎが、画素電極５８を介して液晶層ＬＣに所定のタイミングにて書き込まれる構成となっている。そして、液晶層ＬＣに書き込まれた所定レベルの画像信号Ｈ１〜Ｈｎは、画素電極５８と共通電極６４（図３参照）との間で一定期間保持される。
なお、液晶装置４Ａには、保持された画像信号Ｈ１〜Ｈｎのリークを抑制するために、画素電極５８と共通電極６４との間の液晶層ＬＣによって形成される液晶容量と並列に接続される蓄積容量ＳＣが設けられている。蓄積容量ＳＣは、ＴＦＴ５４のドレイン電極と容量線ＣＬとの間に配置されている。
【００４７】
［変調領域の詳細構成］
図４は、画素ＰｘＡの構成を示す概略平面図である。
変調領域ＤＡには、図４に示すように、ブラックマトリックスＢＭが設けられている。
ブラックマトリックスＢＭは、＋Ｘ方向に延在する延在部ＢＭＸと、＋Ｙ方向に延在する延在部ＢＭＹと、これら延在部ＢＭＸ，ＢＭＹの交差部ＢＭＣとによる格子状の遮光領域である。ブラックマトリックスＢＭは、それぞれ上記した第１遮光層５２及び第２遮光層５６と、遮光層５２，５６に挟まれるＴＦＴ５４（図３参照）と、を含む。
延在部ＢＭＸには、第１遮光層５２に形成される走査線ＳＬが含まれ、延在部ＢＭＹには、第２遮光層５６に形成されるデータ線ＤＬ及び容量線ＣＬが含まれる。ＴＦＴ５４は、延在部ＢＭＸ、延在部ＢＭＹ及び交差部ＢＭＣのいずれかに含まれる。
すなわち、ブラックマトリックスＢＭは、画素ＰｘＡの配線部分ということができ、延在部ＢＭＸは第１配線部及び第２配線部の一方、延在部ＢＭＹは第１配線部及び第２配線部の他方ということができる。
【００４８】
マイクロレンズＭＬは、平面視で画素開口部ＰＡの中心と、マイクロレンズＭＬの光学的な中心Ｃとが一致するように配置されている。そして、＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向において隣り合うマイクロレンズＭＬは、互いに外周部が重なり合うようにして配置されている。このため、＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向において隣り合うマイクロレンズＭＬが互いに接する部分は、平面視で直線状となる。
一方で、画素ＰｘＡの対角方向において隣り合うマイクロレンズＭＬの間には、マイクロレンズＭＬが位置しない部分となり、当該部分は、外縁が各マイクロレンズＭＬの外縁の一部である円弧によって規定された平面形状となる。つまり、交差部ＢＭＣには、マイクロレンズＭＬが存在しない部分が含まれる。しかしながら、これに限らず、画素ＰｘＡの形状（すなわち画素開口部ＰＡの形状）や、画素ピッチによっては、交差部ＢＭＣにマイクロレンズＭＬの一部が存在することもある。
【００４９】
なお、本実施形態では、画素ＰｘＡ及び画素開口部ＰＡの平面視での形状は、正方形である。また、各画素開口部ＰＡは、＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向において所定のピッチ（画素ピッチ）にて開口している。すなわち、画素ＰｘＡは、＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向において等間隔に配置されている。
【００５０】
以上のように、画素開口部ＰＡは、ブラックマトリックスＢＭによって仕切られている。そして、画素ＰｘＡは、画素開口部ＰＡと、画素開口部ＰＡを＋Ｙ方向において挟む一対の延在部ＢＭＸのうち、＋Ｙ方向側に位置する延在部ＢＭＸにおける−Ｙ方向側の半分と、−Ｙ方向側に位置する延在部ＢＭＸにおける＋Ｙ方向側の半分と、画素開口部ＰＡを＋Ｘ方向において挟む一対の延在部ＢＭＹのうち、＋Ｘ方向側に位置する延在部ＢＭＹにおける−Ｘ方向側の半分と、−Ｘ方向側に位置する延在部ＢＭＹにおける＋Ｘ方向側の半分と、により構成される矩形部分となる。
なお、本実施形態では、平面視での延在部ＢＭＸの線幅（延在部ＢＭＸの＋Ｙ方向における寸法）と、平面視での延在部ＢＭＹの線幅（延在部ＢＭＹの＋Ｘ方向における寸法）とは、略一致している。しかしながら、これに限らず、延在部ＢＭＸ，ＢＭＹの線幅は、それぞれ異なっていてもよい。
【００５１】
［第１レンズアレイから出射された部分光束の光路］
図５は、縮径装置３３１によって縮径されていない光束（未縮径光束）が第１レンズアレイ３３２に入射された場合の入射領域ＡＲ１を示す図である。すなわち、図５は、本実施形態に係るプロジェクター１に対する比較例での第１レンズアレイ３３２における光束の入射領域ＡＲ１を示す図である。
光源装置３１から出射された光束は、第１レンズアレイ３３２に入射される。第１レンズアレイ３３２は、図５に示すように、照明光軸Ａｘに対する直交面にマトリックス状に配列された複数の第１レンズ３３２１を有する。そして、第１レンズアレイ３３２は、複数の第１レンズ３３２１のうち、光束の入射領域ＡＲ１に位置する第１レンズ３３２１によって、入射された光束を複数の部分光束に分割して出射する。
なお、光入射側から見た第１レンズ３３２１の形状は、光入射側から見た変調領域ＤＡの形状の相似形である。本実施形態では、光入射側から見た変調領域ＤＡの形状は、＋Ｘ方向の寸法が＋Ｙ方向の寸法より長い略長方形状であり、例えば、４：３或いは１６：９のアスペクト比を有する形状である。
【００５２】
第２レンズアレイ３３３は、第１レンズ３３２１と１対１で対応する第２レンズ３３３１（図６参照）が照明光軸Ａｘに対する直交面にマトリックス状に配列された構成を有する。第２レンズ３３３１は、複数の第２レンズ３３３１によって、対応する第１レンズ３３２１から入射される部分光束を、重畳レンズ３３５（図１参照）とともに、変調領域ＤＡに重畳させる。なお、光入射側から見た第２レンズ３３３１の形状も、光入射側から見た変調領域ＤＡの形状の相似形である。
【００５３】
ここで、縮径装置３３１によって縮径されていない光束（未縮径光束）が第１レンズアレイ３３２に入射された場合、図５に示すように、複数の第１レンズ３３２１のうち、第１レンズアレイ３３２の中央側に位置する中央側レンズ３３２２だけでなく、第１レンズアレイ３３２の外縁側に位置する外縁側レンズ３３２３にも入射される。これら第１レンズ３３２１から出射された部分光束は、第２レンズアレイ３３３において対応する第２レンズ３３３１を介して変調領域ＤＡに重畳される。
【００５４】
図６は、上記比較例において未縮径光束が各第１レンズ３３２１によって分割された部分光束の光路を示す図である。なお、図６においては、偏光変換素子３３４を通過する際の光路の変更を省略している。また、図６においては、各部分光束の光路を把握しやすくするために、実線及び点線を用いて部分光束の光路を示している。
図６に示すように、複数の第２レンズ３３３１のうち、第２レンズアレイ３３３の中央側に位置する中央側レンズ３３３２から出射された部分光束は、変調領域ＤＡに対して小さな入射角（変調領域ＤＡの法線に対する角度）で入射される。換言すると、中央側レンズ３３３２から出射された部分光束は、照明光軸Ａｘに対して小さな交差角で交差して、変調領域ＤＡに入射される。
一方、複数の第２レンズ３３３１のうち、第２レンズアレイ３３３の外縁側に位置する外縁側レンズ３３３３から出射された部分光束は、変調領域ＤＡに対して大きな入射角で入射される。換言すると、外縁側レンズ３３３３から出射された部分光束は、照明光軸Ａｘに対して大きな交差角で交差して、変調領域ＤＡに入射される。
【００５５】
図７は、上記比較例において画素ＰｘＡに入射される光線の光路の一例を示す模式図である。
１つの画素ＰｘＡに入射された光線のうち、マイクロレンズＭＬの光軸Ｌｘと平行で、かつ、マイクロレンズＭＬの中心に入射される光線以外の光線は、マイクロレンズＭＬによって屈折されて画素ＰｘＡ内を進行する。このため、変調領域ＤＡに対する入射角が大きい光線が画素ＰｘＡに入射された場合には、当該光線は、マイクロレンズＭＬによって屈折されて、画素ＰｘＡの内周縁に向かって進行する。
【００５６】
例えば、光軸Ｌｘと平行な光線ＬＡ１（図７における一点鎖線の矢印にて示す光線ＬＡ１）がマイクロレンズＭＬの外縁側の部位に入射された場合、光線ＬＡ１は、上記のように、マイクロレンズＭＬの集光作用によって、平面視で画素開口部ＰＡの中心近傍の位置を通過して、出射側偏光板３６３（図１参照）に向かって出射される。
【００５７】
一方、大きな入射角で画素ＰｘＡに入射された光線ＬＡ２（図７における実線の矢印にて示す光線ＬＡ２）は、マイクロレンズＭＬの集光作用によって、光軸Ｌｘに対して大きな交差角で画素ＰｘＡ内を進行する。このため、光線ＬＡ２は、画素ＰｘＡの内周縁に向かいやすくなり、ブラックマトリックスＢＭの内側側面に入射されやすくなる。
そして、ブラックマトリックスＢＭの内側側面に光線が入射されると、当該光線の偏光状態が変化する。このような光線は、意図せず出射側偏光板３６３にて吸収されたり、出射側偏光板３６３を通過したりするため、画像形成装置３６によって形成される画像のコントラストの低下を招く。
【００５８】
図８は、第１レンズアレイ３３２において、縮径装置３３１によって縮径された光束（縮径済光束）の入射領域ＡＲ２を示す図である。なお、図８においては、未縮径光束の入射領域ＡＲ１を比較対象として示している。
これに対し、本実施形態に係るプロジェクター１は、光源装置３１と第１レンズアレイ３３２との間に位置して、光源装置３１から出射された光束を縮径する縮径装置３３１を備える。具体的に、縮径装置３３１は、照明光軸Ａｘに対する直交面にて互いに直交する二方向における径を小さくする。このような縮径装置３３１として、本実施形態では、集光レンズと平行化レンズとを有するアフォーカル光学素子が採用されている。
縮径装置３３１によって、光源装置３１から出射された光束（縮径済光束）は、図８に示すように、第１レンズアレイ３３２において、未縮径光束の入射領域ＡＲ１より小さい入射領域ＡＲ２に入射される。すなわち、縮径装置３３１によって縮径された光束は、複数の第１レンズ３３２１のうち、中央側レンズ３３２２に主に入射され、外縁側レンズ３３２３には、略入射されないか、僅かな光量のみ入射される。これら外縁側レンズ３３２３に入射される光量は、中央側レンズ３３２２に入射される光量に比べて僅かであるので、液晶装置４Ａによる画像形成に、ほとんど寄与しない。
【００５９】
図９は、縮径装置３３１によって縮径された光束の光路、詳しくは、当該光束が第１レンズ３３２１によって分割された部分光束の光路を示す図である。なお、図９においても、偏光変換素子３３４を通過する際の光路の変更を省略している他、実線及び点線を用いて部分光束の光路を示している。
中央側レンズ３３２２から出射された部分光束は、図９に示すように、第２レンズアレイ３３３において対応する第２レンズ３３３１である中央側レンズ３３３２を介して、変調領域ＤＡに重畳される。すなわち、変調領域ＤＡに重畳される複数の部分光束は、主に中央側レンズ３３３２から出射された部分光束であり、これら部分光束は、変調領域ＤＡに小さい入射角で入射される部分光束である。
このため、各画素ＰｘＡへの光線の入射角も小さくなるので、上記光線ＬＡ２のような、画素ＰｘＡのブラックマトリックスＢＭの内側側面に入射される光線の発生を抑制できる。従って、偏光状態が変化する光量を低減できるので、液晶装置４Ａ、ひいては、画像形成装置３６によって形成される画像のコントラストを改善できる。
【００６０】
以上説明した本実施形態に係るプロジェクター１は、以下の効果を奏する。
プロジェクター１は、光源装置３１と、光変調装置としての液晶装置４Ａと、投射光学装置３７と、光源装置３１及び液晶装置４Ａの間に配置され、光源装置３１から出射された光によって液晶装置４Ａの変調領域ＤＡを略均一に照明するインテグレーター照明光学装置３３と、を備える。変調領域ＤＡは、入射される光束を変調する領域であり、変調領域ＤＡには、複数の画素ＰｘＡが配列されている。また、インテグレーター照明光学装置３３は、縮径装置３３１と、第１レンズアレイ３３２と、第２レンズアレイ３３３とを備える。第１レンズアレイ３３２は、入射される光束を複数の部分光束に分割する複数の第１レンズ３３２１を有する。第２レンズアレイ３３３は、複数の第１レンズ３３２１に対応する複数の第２レンズ３３３１を有し、複数の部分光束を変調領域ＤＡに重畳させる。縮径装置３３１は、光源装置３１と第１レンズアレイ３３２との間に配置され、光源装置３１から出射された光束を縮径する。
これによれば、第１レンズ３３２１によって分割され、第２レンズ３３３１を介して変調領域ＤＡに入射される部分光束の入射角を小さくできる。このため、変調領域ＤＡに配列された画素ＰｘＡに入射される光線の入射角を小さくでき、画素ＰｘＡ内の配線部分に入射される光線の光量を低減できる。従って、偏光状態が変化される光量を低減できるので、形成及び投射される画像のコントラストの低下を抑制できる。
【００６１】
［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。
本実施形態に係るプロジェクターは、第１実施形態にて示したプロジェクター１と同様の構成を有する。しかしながら、液晶装置が有する画素の形状が異なる他、縮径装置の構成が異なる点で、本実施形態に係るプロジェクターは、プロジェクター１と相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６２】
図１０は、本実施形態に係るプロジェクターが備える液晶装置４Ｂの一部を拡大して示す模式図である。詳述すると、図１０は、液晶装置４Ｂの変調領域ＤＢに配列された複数の画素ＰｘＢを光入射側から見た模式図である。
本実施形態に係るプロジェクターは、液晶装置４Ａに代えて液晶装置４Ｂを有し、また、縮径装置３３１が一方向のみに光束を縮径させる機能を有する他は、上記プロジェクター１と同様の構成及び機能を有する。
液晶装置４Ｂは、上記液晶装置４Ａと同様に、入射される色光を変調する光変調装置として採用されており、液晶装置４Ａと同様の構成及び機能を有する。液晶装置４Ｂの変調領域ＤＢに配列された複数の画素ＰｘＢの形状は、図１０に示すように、液晶装置４Ａの変調領域ＤＡに配列された複数の画素ＰｘＡの形状と異なる。
【００６３】
具体的に、画素ＰｘＡの形状は、図４に示したように、平面視で略正方形状であり、画素開口部ＰＡの形状も平面視で略正方形であった。これに対し、画素ＰｘＢの形状は、図１０に示すように、平面視で＋Ｘ方向における寸法が＋Ｙ方向における寸法より小さい略長方形状である。すなわち、光入射側から見た画素ＰｘＢの形状は、第１方向としての＋Ｘ方向に短く、第２方向としての＋Ｙ方向に長い略長方形状である。そして、本実施形態においても、延在部ＢＭＸの線幅と延在部ＢＭＹの線幅とは同じであり、画素ＰｘＢの画素開口部ＰＢの形状も、光入射側から見て＋Ｘ方向に短く、＋Ｙ方向に長い略長方形状である。なお、上記と同様に、延在部ＢＭＸ，ＢＭＹの線幅は、それぞれ異なっていてもよい。
【００６４】
このような画素ＰｘＢの形状により、例えば＋Ｙ方向側又は−Ｙ方向側から大きな入射角で光線が入射される場合より、＋Ｘ方向側又は−Ｘ方向側から大きな入射角で光線が入射される場合の方が、光線が画素ＰｘＢ内のブラックマトリックスＢＭの内側側面に入射されやすい。そして、ブラックマトリックスＢＭの内側側面に入射される光量が多くなると、形成及び投射される画像のコントラストの低下を招く。
【００６５】
図１１は、第１レンズアレイ３３２における未縮径光束の入射領域ＡＲ１と、縮径装置３３１によって縮径された光束の入射領域ＡＲ３とを示す図である。
ここで、未縮径光束は、略真円形状の光束である。未縮径光束は、図１１に二点鎖線の入射領域ＡＲ１として示すように、複数の第１レンズ３３２１のうち、＋Ｘ方向に対応する＋Ｄ１方向における中央側に位置する中央側レンズ３３２２だけでなく、外縁側に位置する外縁側レンズ３３２３にも入射される。＋Ｙ方向に対応し、＋Ｄ１方向に直交する＋Ｄ２方向においても同様である。これら外縁側レンズ３３２３に入射された光は、上記のように、対応する第２レンズ３３３１に部分光束となって入射され、各第２レンズ３３３１から出射された部分光束は、大きな入射角で変調領域ＤＢに入射される。
【００６６】
図１２は、未縮径光束ＬＳ１の強度分布を示す図である。
未縮径光束ＬＳ１は、図１２に示すように、中心から外縁側に向かうに従って強度が低下する。しかしながら、外縁側への強度の低下は緩やかであり、未縮径光束ＬＳ１の外縁側の部位では、強度はある程度高い。このため、未縮径光束ＬＳ１が第１レンズアレイ３３２に入射された場合、上記した外縁側レンズ３３２３から出射される部分光束も、ある程度強度は高い。
【００６７】
図１３は、未縮径光束ＬＳ１を用いて形成された画像Ｐ１の輝度分布を示す図である。
未縮径光束ＬＳ１が第１レンズアレイ３３２及び第２レンズアレイ３３３を介して変調領域ＤＢに入射されると、図１３に示すように、液晶装置４Ｂによって形成される画像Ｐ１において、画素ＰｘＢの短手方向である±Ｘ方向における外縁部分の輝度が、中央部分の輝度に比べて低下する。すなわち、画像Ｐ１のコントラスト（輝度コントラスト）が低下している。
【００６８】
これは、以下の理由によるものと考えられる。
例えば、第２レンズアレイ３３３において＋Ｄ１方向側又は−Ｄ１方向側の外縁側レンズ３３３３から出射され、＋Ｘ方向側の外縁に位置する画素ＰｘＢに−Ｘ方向側から入射される光線の入射角は大きい。
同様に、第２レンズアレイ３３３における＋Ｄ１方向側又は−Ｄ１方向側の外縁側レンズ３３３３から出射され、−Ｘ方向側の外縁に位置する画素ＰｘＢに＋Ｘ方向側から入射される光線の入射角は大きい。
このため、変調領域ＤＢの±Ｘ方向における外縁側に位置する画素ＰｘＢ内を通過する光線のうち、画素ＰｘＢの短手方向である±Ｘ方向側に位置するブラックマトリックスＢＭの内側側面に入射される光線が多くなる。このことから、±Ｘ方向の外縁側に位置する画素ＰｘＢの輝度が低下し、上記コントラストの低下を招く。
【００６９】
これに対し、第２レンズアレイ３３３において＋Ｄ１方向の中央に位置する第２レンズ３３３１から出射される部分光束の光量を増加させるとともに、外縁側に位置する第２レンズ３３３１から出射される光量を減少させて、変調領域ＤＢにおける＋Ｘ方向側及び−Ｘ方向側から大きな入射角で入射される光量を減少させることによって、ブラックマトリックスＢＭに入射される光量を低下させることが考えられる。
このような技術思想の下、本実施形態に係るプロジェクターでは、縮径装置３３１によって、画素ＰｘＢの短手方向である＋Ｘ方向に対応する＋Ｄ１方向において、光源装置３１から出射された光束を縮径し、縮径された光束（縮径済光束）を第１レンズアレイ３３２に入射させている。
【００７０】
図１４は、縮径済光束ＬＳ２の強度分布を示す図である。
具体的に、縮径装置３３１は、光源装置３１から出射された略真円形状の光束を、図１４に示すように、＋Ｄ１方向において縮径する。すなわち、縮径装置３３１は、入射される光束における＋Ｄ１方向側の部位を−Ｄ１方向側に縮径するとともに、−Ｄ１方向側の部位を＋Ｄ１方向側に縮径する。これにより、第１レンズアレイ３３２に入射される縮径済光束ＬＳ２は、＋Ｘ方向に対応する＋Ｄ１方向に短径を有し、＋Ｙ方向に対応する＋Ｄ２方向に長径を有する略楕円形状の光束となる。
このような縮径装置３３１として、本実施形態ではシリンドリカルレンズが採用されている。
【００７１】
縮径済光束ＬＳ２において、中央側から外縁側に向かうに従って強度が低下することは、未縮径光束ＬＳ１と同様である。しかしながら、縮径済光束ＬＳ２において、強度が高い領域は、＋Ｄ１方向における中央部分に集約され、縮径済光束ＬＳ２における＋Ｄ１方向の中央部分の強度は、未縮径光束ＬＳ１における＋Ｄ１方向の中央部分の強度より高くなっている。一方で、中央部分から外縁側への強度の低下は、未縮径光束ＬＳ１に比べて急である。なお、縮径済光束ＬＳ２全体の強度は、縮径装置３３１の屈折による損失を除けば、未縮径光束ＬＳ１全体の強度と同じである。
【００７２】
第１レンズアレイ３３２における縮径済光束ＬＳ２の入射領域ＡＲ３は、図１１に実線の領域として示すように、複数の第１レンズ３３２１のうち、＋Ｄ１方向における中央側に位置する中央側レンズ３３２２を含む一方で、外縁側に位置する外縁側レンズ３３２３を含まない。このため、未縮径光束ＬＳ１から分割された部分光束が入射される場合に比べて、変調領域ＤＢには、±Ｘ方向側から大きな角度で入射される光束は少なくなり、小さな入射角で入射される部分光束が多くなる。
【００７３】
図１５は、縮径済光束ＬＳ２を用いて形成された画像Ｐ２の輝度分布を示す図である。
これにより、例えば、＋Ｘ方向側の外縁に位置する画素ＰｘＢに−Ｘ方向側から大きな入射角で光線が入射されること、及び、−Ｘ方向側の外縁に位置する画素ＰｘＢに＋Ｘ方向側から大きな入射角で光線が入射されることを抑制できる。
このため、特に変調領域ＤＢの±Ｘ方向側の外縁部分に位置する画素ＰｘＢにおいて、ブラックマトリックスＢＭの内側側面に入射される光線量を低減できる。これにより、図１５に示すように、液晶装置４Ｂによって形成される画像Ｐ２の±Ｘ方向側の外縁部分の輝度が改善される。従って、画像Ｐ２のコントラストが、画像Ｐ１に比べて改善される。
更に、上記液晶装置４Ｂを通過する際に偏光状態が変化する光が生じにくくなっていることから、全白画像の形成時に出射側偏光板３６３によって吸収される光量を低減できる。
【００７４】
以上説明した本実施形態に係るプロジェクターは、第１実施形態にて示したプロジェクター１と同様の効果を奏することができる他、以下の効果を奏することができる。
縮径装置３３１は、本実施形態では、＋Ｄ１方向において縮径し、＋Ｄ２方向において縮径しないシリンドリカルレンズである。これによれば、縮径装置３３１を簡易に構成できる。
【００７５】
変調領域ＤＢに配列された複数の画素ＰｘＢのそれぞれは、光の入射側から見て＋Ｘ方向に短く、＋Ｙ方向に長い略長方形状に形成され、画素ＰｘＢの画素開口部ＰＢも、光の入射側から見て＋Ｘ方向に短く、＋Ｙ方向に長い略長方形状である。そして、縮径装置３３１は、＋Ｘ方向に応じた＋Ｄ１方向において、入射される光束を縮径する。
これによれば、変調領域ＤＢに入射される光の＋Ｘ方向における入射角を小さくできる。詳述すると、＋Ｘ方向側から画素ＰｘＢに入射される光線の入射角、及び、−Ｘ方向側から画素ＰｘＢに入射される光線の入射角を小さくできる。従って、画素ＰｘＢの形状が上記形状であっても、画素ＰｘＢ内のブラックマトリックスＢＭに入射される光量を低減でき、偏光状態が変化される光量を低減できるので、画像のコントラストの低下を効果的に抑制できる。
【００７６】
［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。
本実施形態に係るプロジェクターは、第２実施形態に係るプロジェクターと同様の構成を有するが、偏光変換素子３３４の向きが規定されている点で、第２実施形態に係るプロジェクターと相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７７】
［偏光変換素子の構成］
図１６は、本実施形態に係るプロジェクターが備える偏光変換素子３３４を光出射側から見た分解斜視図である。
本実施形態に係るプロジェクターは、上記第２実施形態にて示したプロジェクターと同様の構成を有する。すなわち、本実施形態に係るプロジェクターは、偏光変換素子３３４を備える。
偏光変換素子３３４は、第２レンズアレイ３３３から入射される光束を、一種類の直線偏光に揃えて重畳レンズ３３５に出射する。偏光変換素子３３４は、図１６に示すように、偏光変換部７と、偏光変換部７の光入射側に配置される遮光板８と、を備える。
なお、以下の説明では、照明光軸Ａｘに沿って偏光変換素子３３４を通過する光の進行方向を＋Ｅ３方向とし、＋Ｅ３方向に直交し、かつ、互いに直交する二方向を＋Ｅ１方向及び＋Ｅ２方向とする。また、図示を省略するが、＋Ｅ１方向の反対方向を−Ｅ１方向とする。−Ｅ２方向及び−Ｅ３方向も同様である。
【００７８】
［遮光板の構成］
遮光板８は、ステンレスやアルミニウム合金等によって形成されており、偏光変換部７において後述する偏光分離部７３に対応する長方形状の複数の開口部８１を有する。各第２レンズ３３３１から出射された部分光束は、各開口部８１を介して、偏光変換部７において対応する偏光分離部７３に入射される。これにより、部分光束が、偏光変換部７の反射部７４に直接入射されることが抑制される。
【００７９】
［偏光変換部の構成］
図１７は、偏光変換素子３３４を示す断面図である。詳述すると、図１７は、＋Ｅ１方向及び＋Ｅ３方向により規定される平面に沿う偏光変換素子３３４の断面を示す図である。なお、図１７においては、偏光変換素子３３４を通過する光のうち、ｓ偏光光の光路を、黒丸を付した実線によって示し、ｐ偏光光の光路を、直交線を付した実線によって示している。
偏光変換部７は、図１７に示すように、入射光束を２種類の直線偏光に分離して出射する偏光分離素子アレイ７１と、複数の位相差部７５（７５１〜７５６）と、を有する。
偏光分離素子アレイ７１は、複数の基材７２、複数の偏光分離部７３及び複数の反射部７４を有する。偏光分離素子アレイ７１は、＋Ｅ１方向における中央を通り、かつ、＋Ｅ２方向に沿う中心線ＣＴを中心として線対称に構成されている。中心線ＣＴは、照明光軸Ａｘと交差する。
【００８０】
複数の基材７２は、それぞれ透光性材料（例えば白板ガラス）により形成された柱状体であり、＋Ｅ１方向に配列されている。複数の基材７２には、＋Ｅ１方向及び＋Ｅ３方向によって規定される平面に沿う断面が直角二等辺三角形の基材７２１と、当該平面に沿う断面が平行四辺形の基材７２２とが含まれ、これらが組み合わされて、全体として板状の偏光分離素子アレイ７１が形成されている。偏光分離部７３及び反射部７４は、各基材７２間に位置している。
【００８１】
偏光分離部７３（７３１〜７３６）及び反射部７４（７４１〜７４６）は、図１６に示したように、光入射側（−Ｅ３方向側）から見て長手方向が＋Ｅ２方向に沿う矩形状にそれぞれ形成されている。そして、図１７に示すように、それぞれ同数の偏光分離部７３（７３１，７３３，７３５）及び反射部７４（７４１，７４３，７４５）が、中心線ＣＴから＋Ｅ１方向にそれぞれ交互に配置されている。同様に、それぞれ同数の偏光分離部７３（７３２，７３４，７３６）及び反射部７４（７４２，７４４，７４６）が、中心線ＣＴから−Ｅ１方向にそれぞれ交互に配置されている。偏光分離部７３及び反射部７４は、照明光軸Ａｘに対して略４５°傾斜している。
【００８２】
偏光分離部７３は、ｓ偏光及びｐ偏光を含む偏光光束を２種類の直線偏光に分離する層であり、入射された光のうち一方の直線偏光を透過させ、他方の直線偏光を反射させる誘電体多層膜により構成されている。なお、本実施形態では、偏光分離部７３は、ｐ偏光（第１直線偏光）を透過させ、ｓ偏光光（第２直線偏光）を反射させる。
反射部７４は、反射部７４と隣り合う１つの偏光分離部７３と組で機能する。反射部７４は、対応する偏光分離部７３にて反射されたｓ偏光を、偏光分離部７３を透過するｐ偏光の進行方向と略平行に＋Ｅ３方向側に反射させる。このような反射部７４は、誘電体多層膜によって形成された反射膜により構成されている。
【００８３】
位相差部７５（７５１〜７５６）は、偏光分離素子アレイ７１から出射される２種類の直線偏光のうち、一方の直線偏光の偏光方向を９０°回転させて、他方の直線偏光に変換する。位相差部７５は、偏光分離素子アレイ７１の光出射面のうち、偏光分離部７３を透過したｐ偏光が出射される部分に設けられている。換言すると、偏光分離素子アレイ７１を光出射側（＋Ｅ３方向側）から見て、偏光分離部７３６，７３４，７３２，７３１，７３３，７３５のそれぞれと重なる位置に、位相差部７５６，７５４，７５２，７５１，７５３，７５５が配置されている。そして、各位相差部７５は、偏光分離部７３を透過したｐ偏光を通過させる過程にてｓ偏光に変換する。
このような偏光変換素子３３４が画像投射装置３に設けられていることにより、液晶装置４Ｂに一種類の直線偏光を入射させることができるので、液晶装置４Ｂによる光の利用効率を向上させることができる。
【００８４】
なお、図１７に示したように、１つの偏光分離部７３には、第２レンズアレイ３３３の複数の第２レンズ３３３１のうち、偏光分離部７３の長手方向である＋Ｅ２方向に応じた方向に並んだ複数の第２レンズ３３３１から出射された部分光束が入射される。例えば、＋Ｅ２方向が＋Ｄ２方向と対応するように、偏光変換素子３３４が配置されている場合、１つの偏光分離部７３には、＋Ｄ２方向に沿う１列を構成する複数の第２レンズ３３３１から出射された部分光束が入射される。このため、偏光変換素子３３４が有する偏光分離部７３の数は、偏光分離部７３及び反射部７４が並ぶ方向に対応する方向に配列された第２レンズ３３３１の数と一致し、また、反射部７４の数は、偏光分離部７３の数と一致する。そして、１つの偏光分離部７３と、当該１つの偏光分離部７３と隣り合う反射部７４とは、組となって機能する。
【００８５】
［未縮径光束から分割された部分光束の形状］
図１８は、本実施形態に係るプロジェクターの比較例として示すものであり、縮径装置３３１が設けられていない場合に、第１レンズアレイ３３２及び第２レンズアレイ３３３によって分割された部分光束の形状を示す図である。換言すると、図１８は、未縮径光束ＬＳ１が第１レンズアレイ３３２によって分割されて、第２レンズアレイ３３３から出射された部分光束ＬＳ１１の照明光軸Ａｘに対する直交面での形状を示す図である。
なお、図１８及び後述する図１９に示す＋Ｄ１方向及び＋Ｄ２方向は、上記のように、液晶装置４Ｂに対してそれぞれ設定された＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向に対応する方向である。すなわち、＋Ｄ１方向は、変調領域ＤＢの長手方向に対応するとともに、縮径装置３３１による光の縮径方向と平行な方向であり、＋Ｄ２方向は、変調領域ＤＢの短手方向に対応する。
【００８６】
上記未縮径光束ＬＳ１が各レンズアレイ３３２，３３３によって複数の部分光束ＬＳ１１に分割される場合、第２レンズアレイ３３３における＋Ｄ１方向及び＋Ｄ２方向の略中央に位置する第２レンズ３３３１から出射された部分光束（中央の部分光束）の形状は、図１８に示すように、＋Ｄ１方向の寸法と＋Ｄ２方向の寸法とが同じ略正方形状である。
一方、第２レンズアレイ３３３における＋Ｄ２方向の中央で、＋Ｄ１方向の両端側に位置する第２レンズ３３３１から出射された部分光束の形状は、＋Ｄ２方向の寸法に比べて＋Ｄ１方向の寸法が小さい長方形状である。これら部分光束における＋Ｄ２方向の寸法は、上記中央の部分光束における＋Ｄ２方向の寸法と同じである。
他方、第２レンズアレイ３３３における＋Ｄ１方向の中央で、＋Ｄ２方向の両端側に位置する第２レンズ３３３１から出射された部分光束の形状は、＋Ｄ１方向の寸法に比べて＋Ｄ２方向の寸法が小さい長方形状となる。これら部分光束における＋Ｄ１方向の寸法は、中央側部分光束における＋Ｄ１方向の寸法と同じである。
なお、第２レンズアレイ３３３における＋Ｄ１方向の両端で、かつ、＋Ｄ２方向の両端に位置する第２レンズ３３３１から出射された部分光束の光量、すなわち、第２レンズアレイ３３３において四隅近傍に位置する第２レンズ３３３１から出射された部分光束の光量は、中央の部分光束の光量に比べて僅かであり、上記のように、液晶装置４Ｂによる画像形成にほとんど寄与しない。
【００８７】
このような部分光束ＬＳ１１が偏光変換素子３３４に入射される場合、偏光変換素子３３４は、例えば、偏光変換素子３３４に設定された＋Ｅ３方向が、偏光変換素子３３４に入射される光の進行方向と平行となる状態で、偏光分離部７３及び反射部７４が並ぶ方向である＋Ｅ１方向が、＋Ｄ１方向と平行となるように配置される。すなわち、遮光板８において光入射側から見て長方形状の開口部８１の長手方向が＋Ｄ２方向に沿い、短手方向が＋Ｄ１方向に沿うように配置される。換言すると、偏光変換素子３３４は、＋Ｅ１方向が＋Ｄ１方向と平行となり、＋Ｅ２方向が＋Ｄ２方向と平行となるように配置される。
これにより、各第２レンズ３３３１から出射された部分光束は、遮光板８にほぼ入射されずに、遮光板８の開口部８１を通過して、対応する偏光分離部７３に入射される。従って、偏光変換素子３３４を通過する際に光量の損失が生じることが抑制される。
【００８８】
［縮径済光束から分割された部分光束の形状］
図１９は、縮径装置３３１によって縮径された縮径済光束ＬＳ２がレンズアレイ３３２，３３３によって分割された部分光束ＬＳ２１の形状を示す図である。換言すると、図１９は、縮径済光束ＬＳ２が第１レンズアレイ３３２によって分割されて、第２レンズアレイ３３３から出射された部分光束ＬＳ２１の照明光軸Ａｘに対する直交面での形状を示す図である。
シリンドリカルレンズである縮径装置３３１によって縮径された縮径済光束ＬＳ２が各レンズアレイ３３２，３３３によって複数の部分光束に分割される場合、第２レンズアレイ３３３における＋Ｄ１方向及び＋Ｄ２方向の略中央に位置する第２レンズ３３３１から出射された部分光束（中央の部分光束）の形状は、図１９に示すように、＋Ｄ１方向の寸法が＋Ｄ２方向の寸法より大きい略長方形状である。また、他の第２レンズ３３３１から出射された部分光束も、同様に、＋Ｄ１方向の寸法が＋Ｄ２方向の寸法より大きい略長方形状である。
【００８９】
このような部分光束ＬＳ２１に対し、上記と同様に偏光分離部７３及び反射部７４が並ぶ方向である＋Ｅ１方向が、＋Ｄ１方向と平行となるように、偏光変換素子３３４が配置されていると、各部分光束ＬＳ２１の＋Ｄ１方向における少なくとも一部が、反射部７４に向かって進行する。このような一部の光は、偏光分離部７３に適切な方向から入射しないため、液晶装置４Ｂによる画像形成に寄与しない光となる。
このように、液晶装置４Ｂに入射される光量が減少するため、当該液晶装置４Ｂによって形成される画像、ひいては、プロジェクターから投射される画像の明るさが低下する。
なお、本実施形態では、偏光変換素子３３４は、上記のように遮光板８を有するので、上記一部の光は、遮光板８に入射されて遮蔽される。
【００９０】
図２０は、第２レンズアレイ３３３に対する偏光変換素子３３４の向きを示す斜視図である。
これに対し、本実施形態では、偏光変換素子３３４は、図２０に示すように、偏光変換素子３３４に設定された＋Ｅ３方向が、偏光変換素子３３４に入射される光の進行方向と平行となる状態で、偏光分離部７３及び反射部７４が並ぶ方向である＋Ｅ１方向が、縮径装置３３１による光の縮径方向に直交する方向である＋Ｄ２方向に応じた方向となり、偏光分離部７３及び反射部７４の長手方向である＋Ｅ２方向が、縮径装置３３１による光の縮径方向である＋Ｄ１方向に応じた方向となるように配置される。すなわち、遮光板８における開口部８１の長手方向である＋Ｅ２方向が、第２レンズ３３３１の長手方向である＋Ｄ１方向に応じた方向となり、開口部８１の短手方向である＋Ｅ１方向が、第２レンズ３３３１の短手方向である＋Ｄ２方向に応じた方向になるように配置される。換言すると、偏光変換素子３３４は、＋Ｅ３方向が、偏光変換素子３３４に入射される光の進行方向と平行となる状態で、偏光分離部７３及び反射部７４が並ぶ方向である＋Ｅ１方向が、第２レンズ３３３１の短手方向である＋Ｄ２方向に応じた方向となり、偏光分離部７３及び反射部７４の長手方向である＋Ｅ２方向が、第２レンズ３３３１の長手方向である＋Ｄ１方向に応じた方向となるように配置される。
【００９１】
これにより、各第２レンズ３３３１から出射された部分光束、すなわち、＋Ｄ１方向に長い略長方形状の部分光束の一部が、反射部７４に向かって進行して遮光板８によって遮蔽されることを抑制できる。従って、液晶装置４Ｂによって形成される画像、ひいては、プロジェクターから投射される画像の明るさが低下することを抑制できる。
なお、図１６及び図１７では、偏光分離部７３及び反射部７４は、それぞれ６つずつ図示されていた。しかしながら、上記のように、偏光変換素子３３４が配置される場合には、第２レンズアレイ３３３の＋Ｄ２方向における第２レンズ３３３１の数に応じて、偏光分離部７３及び反射部７４の組数を設定すればよい。これにより、１つの第２レンズ３３３１から出射された部分光束を、対応する偏光分離部７３に入射させることができる。
【００９２】
以上説明した本実施形態に係るプロジェクターは、第２実施形態にて示したプロジェクター１と同様の効果を奏することができる他、以下の効果を奏することができる。
第２レンズアレイ３３３と液晶装置４Ｂとの間に設けられ、入射される光を一種類の直線偏光に揃える偏光変換素子３３４は、複数の偏光分離部７３、複数の反射部７４及び位相差部７５を備える。偏光分離部７３は、入射される光のうち第１直線偏光（ｐ偏光）を透過し、第２直線偏光（ｓ偏光）を反射させる。反射部７４は、偏光分離部７３によって反射された第２直線偏光を、偏光分離部７３を透過した第１直線偏光の進行方向と略平行に反射させる。位相差部７５は、偏光分離部７３を透過した第１直線偏光を第２直線偏光に変換する。これにより、液晶装置４Ｂに適した直線偏光を液晶装置４Ｂに入射させることができるので、液晶装置４Ｂによる光の利用効率を向上させることができる。
また、偏光変換素子３３４において、偏光分離部７３及び反射部７４は、縮径装置３３１による光の縮径方向（＋Ｄ１方向）に対する直交方向に応じた方向に並んで配置されている。これによれば、第２レンズ３３３１から出射された部分光束の一部が、反射部７４に向かって進行して遮光板８によって遮蔽されることを抑制でき、当該部分光束の全体を偏光分離部７３に入射させやすくすることができる。従って、液晶装置４Ｂに入射される光量が低減されることを抑制でき、液晶装置４Ｂによって形成される画像、ひいては、プロジェクターによって投射される画像の明るさが低下することを抑制できる。
【００９３】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、上記第２実施形態にて示したプロジェクターと同様の構成を有するが、出射される光束の形状を調整する構成が光源装置に設けられている点で、第２実施形態にて示したプロジェクターと相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００９４】
図２１は、本実施形態に係るプロジェクターが備える光源装置３１Ｄの構成を示す模式図である。
本実施形態に係るプロジェクターは、光源装置３１に代えて光源装置３１Ｄを有する他は、上記第２実施形態にて示したプロジェクターと同様の構成及び機能を有する。
光源装置３１Ｄは、上記光源装置３１と同様に、光学装置３２に入射される光を出射する。光源装置３１Ｄは、図２１に示すように、光源部３１０、アフォーカル光学素子３１１、第１位相差素子３１２、ホモジナイザー光学素子３１３、光合成素子３１４、第２位相差素子３１５、第１集光素子３１６、光拡散装置３１７、第２集光素子３１８、波長変換装置３１９及び第３位相差素子ＲＰを備える。
【００９５】
光源部３１０、アフォーカル光学素子３１１、第１位相差素子３１２、ホモジナイザー光学素子３１３、第２位相差素子３１５、第１集光素子３１６及び光拡散装置３１７は、光源装置３１Ｄに設定された第１照明光軸Ａｘ１上に配置される。一方、第２集光素子３１８、波長変換装置３１９及び第３位相差素子ＲＰは、同じく光源装置３１Ｄに設定され、第１照明光軸Ａｘ１に交差する第２照明光軸Ａｘ２上に配置される。この第２照明光軸Ａｘ２の延長線上に、光学装置３２（インテグレーター照明光学装置３３）が配置される。また、光合成素子３１４は、第１照明光軸Ａｘ１と第２照明光軸Ａｘ２との交差部分に配置される。
【００９６】
光源部３１０は、光源光を出射する。光源部３１０は、それぞれ光源としての第１光源３１０１及び第２光源３１０２と、光合成部材３１０３と、を有する。
第１光源３１０１は、第１照明光軸Ａｘ１に沿って光を出射する。第１光源３１０１は、光源アレイＳＡと、光源アレイＳＡから出射された光を平行化するとともに縮径させる平行化素子（図示省略）と、を有する。
光源アレイＳＡは、ＬＤ（Laser Diode）である固体光源ＳＳがマトリックス状に複数配列された構成を有する。これら固体光源ＳＳは、ｓ偏光の青色光（例えばピーク波長が４４０ｎｍの青色光）を、光源光として出射する。
【００９７】
第２光源３１０２は、第１光源３１０１とは異なる方向から光を出射する。第２光源３１０２は、図示を省略するが、第１光源３１０１と同様に、光源アレイＳＡ及び平行化素子を有する。
なお、本実施形態では、第１光源３１０１及び第２光源３１０２から出射される光は、ｓ偏光であるが、各光源３１０１，３１０２から出射される光源光は、ｐ偏光であってもよい。また、各光源３１０１，３１０２が、ｓ偏光の青色光を出射する固体光源ＳＳと、ｐ偏光の青色光を出射する固体光源ＳＳとを有する構成としてもよい。この場合、後述する第１位相差素子３１２を省略できる。
【００９８】
光合成部材３１０３は、第１光源３１０１及び第２光源３１０２のそれぞれから出射された光を合成して、アフォーカル光学素子３１１に向けて出射する。
なお、光源部３１０は、第１光源３１０１のみ有する構成であってもよく、更に多くの光源を有する構成であってもよい。光源部３１０が第１光源３１０１のみ有する場合には、光合成部材３１０３を省略できる。
【００９９】
アフォーカル光学素子３１１は、集光レンズ３１１１及び平行化レンズ３１１２を有し、光源部３１０から入射される光源光を縮径した後、平行化して出射する。具体的に、アフォーカル光学素子３１１は、第１照明光軸Ａｘ１に直交し、かつ、互いに直交する二方向のそれぞれにおいて、光源部３１０から出射された光束を縮径する。
第１位相差素子３１２は、アフォーカル光学素子３１１から入射されるｓ偏光の光源光の一部をｐ偏光の光源光に変換して、ｓ偏光とｐ偏光とが混在した光源光をホモジナイザー光学素子３１３に出射する。なお、第１位相差素子３１２は、本実施形態では、アフォーカル光学素子３１１の光出射側に位置するが、アフォーカル光学素子３１１の光入射側や、集光レンズ３１１１と平行化レンズ３１１２との間に位置していてもよい。
【０１００】
ホモジナイザー光学素子３１３は、光拡散装置３１７及び波長変換装置３１９に入射される光源光の照度分布を均一化する均一化装置であり、本発明の形状変換装置に相当する。ホモジナイザー光学素子３１３は、それぞれ上記したレンズアレイ３３２，３３３と同様の構成を有する第１マルチレンズ３１３１及び第２マルチレンズ３１３３を有する。すなわち、ホモジナイザー光学素子３１３は、第１位相差素子３１２から入射される光源光を、第１マルチレンズ３１３１が有する複数の小レンズ３１３２によって複数の部分光束に分割し、分割された複数の部分光束を、第１照明光軸Ａｘ１において第１マルチレンズ３１３１の後段に位置する第２マルチレンズ３１３３が有する複数の小レンズ３１３４によって、光拡散装置３１７及び波長変換装置３１９のそれぞれの被照明領域に重畳させる。なお、小レンズ３１３２と小レンズ３１３４とは、１対１で対応する。
このようなホモジナイザー光学素子３１３の構成については、後に詳述する。
【０１０１】
光合成素子３１４は、第１照明光軸Ａｘ１及び第２照明光軸Ａｘ２のそれぞれに対して略４５°傾斜した偏光分離層３１４１を有する。
偏光分離層３１４１は、ホモジナイザー光学素子３１３を介して入射される光源光に含まれるｓ偏光とｐ偏光のうち、ｐ偏光（第２光）を、第１照明光軸Ａｘ１に沿って第２位相差素子３１５側に通過させ、ｓ偏光（第１光）を、第２照明光軸Ａｘ２に沿って第２集光素子３１８側に反射させる。すなわち、光合成素子３１４は、光分離装置として機能する。
また、偏光分離層３１４１は、第２位相差素子３１５を介して光拡散装置３１７から入射される光源光（青色光）を第２照明光軸Ａｘ２に沿って第３位相差素子ＲＰ側に反射させ、第２集光素子３１８を介して波長変換装置３１９から入射される蛍光を第２照明光軸Ａｘ２に沿って第３位相差素子ＲＰ側に通過させる。これにより、偏光分離層３１４１は、青色光と蛍光とを合成する。すなわち、光合成素子３１４は、光合成装置としても機能する。
【０１０２】
第２位相差素子３１５は、光合成素子３１４から入射されるｐ偏光の光源光を円偏光の光源光に変換し、第１集光素子３１６から入射される光源光（当該円偏光とは逆廻りの円偏光）をｓ偏光に変換する。
第１集光素子３１６は、第２位相差素子３１５を通過した光源光を光拡散装置３１７に集光し、また、光拡散装置３１７から入射される光源光を平行化する。
【０１０３】
光拡散装置３１７は、光拡散素子３１７１と、光拡散素子３１７１を回転させる回転装置３１７２と、を有する。
光拡散素子３１７１は、回転装置３１７２による回転軸を中心とする環状の反射層を有する。この反射層は、波長変換装置３１９にて生成及び出射される蛍光と同様の拡散角で、入射される光源光を拡散させる。具体的に、当該反射層は、入射光をランバート反射させる。
光拡散素子３１７１にて拡散反射された光源光は、第１集光素子３１６を介して再び第２位相差素子３１５に入射される。光拡散素子３１７１に入射された円偏光は、光拡散素子３１７１にて反射されて逆廻りの円偏光となり、第２位相差素子３１５を通過する過程にてｓ偏光の光源光に変換される。
【０１０４】
第２集光素子３１８には、ホモジナイザー光学素子３１３を通過して上記偏光分離層３１４１にて反射されたｓ偏光の光源光が入射される。この第２集光素子３１８は、入射される光源光を波長変換装置３１９の被照明領域（後述する波長変換層３１９３）に集光し、また、当該波長変換装置３１９から入射される蛍光を平行化する。
【０１０５】
波長変換装置３１９は、波長変換素子３１９１及び回転装置３１９５を有する。
波長変換素子３１９１は、入射された光の波長を変換する光学素子である。この波長変換素子３１９１は、回転装置３１９５によって回転される円盤状の支持体３１９２と、支持体３１９２における光入射面に位置する波長変換層３１９３及び反射層３１９４と、を有する。
波長変換層３１９３は、光源光の入射によって励起されて非偏光光である蛍光（例えば５００〜７００ｎｍの波長域にピーク波長を有する蛍光）を拡散出射する蛍光体を含む蛍光体層である。すなわち、波長変換層３１９３は、光源光である青色光を蛍光に波長変換する。
反射層３１９４は、波長変換層３１９３と支持体３１９２との間に配置され、波長変換層３１９３から入射される蛍光を第２集光素子３１８側に反射させる。
【０１０６】
このような波長変換素子３１９１から拡散出射された蛍光は、第２照明光軸Ａｘ２に沿って、第２集光素子３１８、偏光分離層３１４１及び第３位相差素子ＲＰを通過して、インテグレーター照明光学装置３３に入射される。すなわち、当該蛍光は、偏光分離層３１４１によって青色光である光源光と合成され、白色の照明光として、第３位相差素子ＲＰに入射される。
【０１０７】
第３位相差素子ＲＰは、光合成素子３１４から入射される白色の照明光をｓ偏光及びｐ偏光が混在する円偏光や直線偏光に変換する。第３位相差素子ＲＰを介した照明光は、上記した光学装置３２のインテグレーター照明光学装置３３に入射される。
【０１０８】
ここで、光源装置３１Ｄでは、形状変換装置としてのホモジナイザー光学素子３１３は、入射される光束の形状を変換して出射する。具体的に、ホモジナイザー光学素子３１３は、縮径装置３３１による光の縮径方向である＋Ｄ１方向に対応する方向の径が小さく、＋Ｄ２方向に対応する方向の径が大きい形状に、入射光束の形状を変換して出射する。
詳述すると、第１マルチレンズ３１３１が有する複数の小レンズ３１３２及び第２マルチレンズ３１３３が有する複数の小レンズ３１３４は、それぞれ光入射側から見て、縮径装置３３１による光の縮径方向である＋Ｄ１方向に対応する方向に短く、＋Ｄ２方向に対応する方向に長い略長方形状に形成されている。このため、ホモジナイザー光学素子３１３に入射された光束は、主に＋Ｄ１方向に対応する方向の径が、＋Ｄ２方向に対応する方向の径より小さい複数の部分光束に分割される。
このようなホモジナイザー光学素子３１３を介して波長変換層３１９３に入射される光束、及び、光拡散素子３１７１に入射される光束も、上記した形状の光束となる。このため、波長変換装置３１９から拡散出射される蛍光、及び、光拡散装置３１７から拡散出射される青色光は、略楕円形状の光束となる。
そして、これら蛍光及び青色光が偏光分離層３１４１によって合成され、第３位相差素子ＲＰを介して光源装置３１Ｃから出射される照明光は、＋Ｄ１方向に応じた方向（画素ＰｘＢの短手方向である＋Ｘ方向に応じた方向）に短径を有し、＋Ｄ２方向に応じた方向（画素ＰｘＢの長手方向である＋Ｙ方向に応じた方向）に長径を有する略楕円形状の光束となる。
【０１０９】
図２２は、第１レンズアレイ３３２に入射される縮径済光束ＬＳ３の強度分布を示す図である。
このような光源装置３１Ｄから出射されて、上記第２及び第３実施形態にて示した縮径装置３３１によって縮径された縮径済光束ＬＳ３は、第１レンズアレイ３３２に入射される。縮径済光束ＬＳ３は、図２２に示すように、縮径済光束ＬＳ２に比べて＋Ｄ１方向において更に縮径されて、＋Ｄ１方向に沿う短径が小さい略楕円形状の光束となる。このため、縮径済光束ＬＳ３は、縮径済光束ＬＳ２に比べて＋Ｄ１方向における中央部分の強度がより高められ、＋Ｄ１方向における外縁部分の強度がより低減された光束となる。なお、縮径装置３３１は、本実施形態では、＋Ｄ２方向における光束の縮径を行わない。
【０１１０】
図２３は、第１レンズアレイ３３２における縮径済光束ＬＳ３の入射領域ＡＲ３を示す図である。なお、図２３においては、未縮径光束ＬＳ１の入射領域ＡＲ１及び縮径済光束ＬＳ２の入射領域ＡＲ２を、入射領域ＡＲ３に対する比較対象として、それぞれ一点鎖線及び点線にて示している。
このような縮径済光束ＬＳ３の第１レンズアレイ３３２における入射領域ＡＲ３は、図２３に示すように、上記未縮径光束ＬＳ１の入射領域ＡＲ１より＋Ｄ１方向において小さく、上記縮径済光束ＬＳ２の入射領域ＡＲ２より＋Ｄ１方向において更に小さい。
これにより、縮径済光束ＬＳ２が第１レンズアレイ３３２に入射される場合に比べて、＋Ｘ方向側の外縁に位置する画素ＰｘＢに−Ｘ方向側から大きな入射角で光線が入射されること、及び、−Ｘ方向側の外縁に位置する画素ＰｘＢに＋Ｘ方向側から大きな入射角で光線が入射されることを更に抑制できる。
【０１１１】
なお、図１９にて示したように、縮径済光束ＬＳ２が各レンズアレイ３３２，３３３によって複数の部分光束ＬＳ２１に分割されると、各部分光束ＬＳ２１の形状は、＋Ｄ１方向の寸法が＋Ｄ２方向の寸法より大きい略長方形状となる。この場合、上記のように、偏光変換素子３３４の偏光分離部７３に、各部分光束ＬＳ２１における一部の光が入射しないことから、液晶装置４Ｂによって形成される画像の明るさが低下する。
【０１１２】
図２４は、縮径済光束ＬＳ３がレンズアレイ３３２，３３３によって分割された部分光束ＬＳ３１の形状を示す図である。換言すると、図２４は、縮径済光束ＬＳ３が第１レンズアレイ３３２によって分割されて、第２レンズアレイ３３３から出射された部分光束ＬＳ３１の照明光軸Ａｘに対する直交面での形状を示す図である。
これに対し、縮径済光束ＬＳ３がレンズアレイ３３２，３３３によって分割された複数の部分光束ＬＳ３１の照明光軸Ａｘに対する直交面における形状は、図２４に示すように、＋Ｄ１方向に大きい略長方形状ではなく、部分光束ＬＳ１１（図１８参照）と同様に、＋Ｄ１方向における寸法と＋Ｄ２方向における寸法とが略一致する略正方形状となる。
【０１１３】
このため、＋Ｄ１方向に対する直交方向に応じて偏光分離部７３及び反射部７４を並べなくても、各部分光束ＬＳ３１の一部が遮光板８によって遮蔽されることを抑制できる。すなわち、各部分光束ＬＳ３１の略全てを、それぞれ対応する偏光分離部７３に入射させることができる。従って、液晶装置４Ｂの画像形成に寄与する光が減少することを抑制でき、液晶装置４Ｂによって形成される画像の明るさが低減することを抑制できる。
なお、偏光分離部７３及び反射部７４が並ぶ方向は、＋Ｄ１方向に直交する方向（＋Ｄ２方向）に応じた方向でなくてもよく、＋Ｄ１方向に応じた方向でもよい。
【０１１４】
図２５は、縮径済光束ＬＳ３を用いて形成された画像Ｐ３の輝度分布を示す図である。
そして、各部分光束ＬＳ３１が変調領域ＤＢに重畳されると、液晶装置４Ｂによって形成される画像Ｐ３における＋Ｘ方向の輝度分布は、図２５に示すように、画像Ｐ２に比べてより平坦となる。すなわち、画像Ｐ３では、画素ＰｘＢの短手方向である＋Ｘ方向における外縁部分の輝度が高められ、画像Ｐ３の輝度分布が画像Ｐ２の輝度分布より更に適正化される。従って、画像Ｐ３のコントラストが、画像Ｐ１だけでなく、画像Ｐ２に比べても改善される。
【０１１５】
以上説明した本実施形態に係るプロジェクターによれば、第２実施形態にて示したプロジェクターと同様の効果を奏することができる他、以下の効果を奏することができる。
光源装置３１Ｄは、それぞれ光源としての第１光源３１０１及び第２光源３１０２を有する光源部３１０と、形状変換装置としてのホモジナイザー光学素子３１３と、光合成素子３１４と、波長変換装置３１９と、光拡散装置３１７と、を備える。
ホモジナイザー光学素子３１３は、光源部３１０から出射された光束を、＋Ｘ方向に応じた方向の径が短く、＋Ｙ方向に応じた方向の径が長い形状（例えば略長方形状）の部分光束に変換し、光分離装置として機能する光合成素子は、ホモジナイザー光学素子３１３によって縮径された光束を、第１光（ｓ偏光）及び第２光（ｐ偏光）に分離する。波長変換装置３１９は、第１光の波長を変換して蛍光を出射し、光拡散装置３１７は、第２光である青色光を拡散させる。そして、光合成装置としても機能する光合成素子３１４は、蛍光及び青色光を合成する。これによれば、ホモジナイザー光学素子３１３から出射された各部分光束の短手方向と、縮径装置３３１による入射光束の縮径方向とが同じ方向となるので、縮径装置３３１によって第１レンズアレイ３３２に入射される光束を＋Ｄ１方向において更に縮径できる。従って、＋Ｘ方向において変調領域ＤＢに入射される光の入射角を更に小さくできるので、画像のコントラストの低下を効果的に抑制できる。
【０１１６】
また、光源装置３１Ｄから出射された光束は、＋Ｄ１方向に径が小さい光束である。そして、縮径装置３３１が当該光束を更に＋Ｄ１方向において縮径することにより、レンズアレイ３３２，３３３を介した各部分光束ＬＳ３１の形状を、略正方形状とすることができる。これにより、各部分光束ＬＳ３１の一部が、偏光変換素子３３４の遮光板８によって遮蔽されることを抑制できるので、形成される画像の明るさが低下することを抑制できる。
【０１１７】
ホモジナイザー光学素子３１３は、入射される光束を複数の部分光束に分割する第１マルチレンズ３１３１と、第１マルチレンズ３１３１の後段に配置された第２マルチレンズ３１３３と、を有する。これによれば、波長変換装置３１９及び光拡散装置３１７に入射される光束の照度分布を均一化できる。
また、各マルチレンズ３１３１，３１３３が有する複数の小レンズ３１３２，３１３４は、＋Ｄ１方向に応じた方向に小さく、＋Ｄ２方向に応じた方向に大きい形状を有する。これによれば、波長変換装置３１９及び光拡散装置３１７に、＋Ｄ１方向に応じた方向の径が＋Ｄ２方向に応じた方向の径より小さい部分光束を重畳させて入射させることができる。このため、光源装置３１Ｄから出射される光束の形状を、＋Ｄ１方向に応じた方向の径が＋Ｄ２方向に応じた方向の径より小さい形状とすることができる。そして、当該光束を縮径装置３３１が＋Ｄ１方向において縮径するので、変調領域ＤＢに入射される光の入射角を確実に小さくできる。従って、液晶装置４Ｂによって形成されて投射される画像のコントラストの低下を効果的に抑制できる。
【０１１８】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、第２〜第４実施形態にて示したプロジェクターと同様の構成を備えるが、偏光変換素子の配置が画素の形状に応じて設定されている点に特徴を有する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１１９】
図２６は、本実施形態に係るプロジェクターにおける偏光変換素子３３４の配置を示す図であり、偏光変換素子３３４を示す断面図でもある。
本実施形態に係るプロジェクターは、第２〜第４実施形態のうちのいずれかにて示したプロジェクターと同様の構成及び機能を有する。そして、本実施形態に係るプロジェクターが備える偏光変換素子３３４の構成は、上記した偏光変換素子３３４と同じである。
ここで、偏光変換素子３３４を通過した光の光束径について説明する。
図１６に示したように、上記構成を有する偏光変換素子３３４では、偏光分離部７３及び反射部７４は、＋Ｅ２方向に長い矩形状に形成されている。このため、図示を省略するが、光束（対応する第２レンズ３３３１から出射された複数の部分光束の全体）が偏光変換素子３３４を通過する前と後とで、＋Ｅ２方向における光束径は同じである。
一方、偏光変換素子３３４では、偏光分離部７３及び反射部７４が＋Ｅ１方向に交互に複数配列されている。このため、図２６に示すように、偏光変換素子３３４から出射された光束は、偏光変換素子３３４に入射される前の光束に比べて＋Ｅ１方向において広がる。
【０１２０】
具体的に、最も＋Ｅ１方向側に位置する偏光分離部７３（例えば図２６においては偏光分離部７３５）に入射された部分光束に含まれる第１直線偏光は、偏光分離部７３を透過する。一方、第２直線偏光は、偏光分離部７３にて＋Ｅ１方向側に反射され、対応する反射部７４にて＋Ｅ３方向に反射される。このように、偏光変換素子３３４に入射された光束の径は、＋Ｅ１方向側に広がる。
なお、偏光変換素子３３４は、上記のように、中心線ＣＴを中心として線対称に構成されている。このため、最も−Ｅ１方向側に位置する偏光分離部７３（例えば図２６においては偏光分離部７３６）に入射された部分光束に含まれる第１直線偏光は、偏光分離部７３を透過する。一方、第２直線偏光は、偏光分離部７３にて−Ｅ１方向側に反射され、対応する反射部７４にて＋Ｅ３方向に反射される。このように、偏光変換素子３３４に入射された光束の径は、−Ｅ１方向側に広がる。
すなわち、中心線ＣＴを中心として線対称に構成された偏光変換素子３３４に入射された光束は、＋Ｅ１方向側及び−Ｅ１方向側に径が広げられる。
【０１２１】
ここで、シリンドリカルレンズである縮径装置３３１は、上記のように、入射される光束を、画素ＰｘＢの短手方向である＋Ｘ方向に応じた方向において縮径させる。このため、偏光分離部７３及び反射部７４が＋Ｘ方向に応じた方向に並んでいる場合、縮径装置３３１の光路後段に位置する偏光変換素子３３４によって、縮径装置３３１による光束の縮径方向において、光束は広がってしまう。
これに対し、本実施形態では、偏光分離部７３及び反射部７４が並ぶ方向（＋Ｅ１方向）は、縮径装置３３１による光の縮径方向である＋Ｄ１方向に直交する＋Ｄ２方向に応じた方向とされている。すなわち、偏光分離部７３及び反射部７４が並ぶ方向は、画素ＰｘＢの長手方向である＋Ｙ方向に応じた方向として設定され、偏光分離部７３及び反射部７４の長手方向（＋Ｅ２方向）は、画素ＰｘＢの短手方向である＋Ｘ方向に応じた方向として設定される。このような偏光分離部７３及び反射部７４の配置は、上記第３実施形態にて示した配置と同じである。
これにより、画素ＰｘＢの短手方向に応じた方向に、偏光変換素子３３４を通過する光束が広げられてしまうことを抑制できる。従って、変調領域ＤＢにおいて、±Ｘ方向における外縁側に位置する画素ＰｘＢに、大きな入射角で光線が入射されることを抑制でき、形成される画像のコントラストを改善できる。
【０１２２】
以上説明した本実施形態に係るプロジェクターによれば、第２〜第４実施形態にて示したプロジェクターと同様の効果を奏することができる他、以下の効果を奏することができる。
偏光分離部７３及び反射部７４は、縮径装置３３１による光束の縮径方向（＋Ｄ１方向）に直交する方向、すなわち、画素ＰｘＢの長手方向に応じて並んでいる。これによれば、偏光変換素子３３４を通過する際に、縮径装置３３１による光束の縮径方向において光束が広げられてしまうことを抑制できる。従って、画像のコントラストの低下を効果的に抑制できる。
【０１２３】
［実施形態の変形］
本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上記各実施形態にて示した構成の一部を組み合わせてもよい。
【０１２４】
上記第１実施形態では、液晶装置４Ａの変調領域ＤＡには、光入射側から見て正方形状の画素ＰｘＡが配列され、画素ＰｘＡの画素開口部ＰＡも、光入射側から見て正方形状であるとした。そして、縮径装置３３１は、光源装置３１から入射される光束全体を縮径し、第１レンズアレイ３３２に入射させるとした。しかしながら、これに限らず、第１実施形態において縮径装置３３１は、上記第２〜第５実施形態と同様に、変調領域ＤＡの＋Ｘ方向に応じた方向に縮径し、＋Ｙ方向に応じた方向には縮径しない構成としてもよい。また、第１実施形態において縮径装置３３１は、＋Ｘ方向に応じた方向には縮径せず、＋Ｙ方向に応じた方向に縮径させる構成としてもよい。
【０１２５】
上記各実施形態では、画素ＰｘＡ，ＰｘＢのブラックマトリックスＢＭにおいて、＋Ｘ方向に延在する延在部ＢＭＸの線幅と、＋Ｙ方向に延在する延在部ＢＭＹの線幅とは、略同じであるとした。しかしながら、これに限らず、延在部ＢＭＸ，ＢＭＹの線幅は、異なっていてもよい。この場合でも、画素開口部の形状に合わせて、縮径装置３３１による光束の縮径方向、ホモジナイザー光学素子３１３を通過する光束の形状、及び、偏光変換素子３３４における偏光分離部７３及び反射部７４の配列方向の少なくともいずれかが設定されればよい。
また、画素開口部の形状が、＋Ｘ方向において短く、＋Ｙ方向において長い略長方形状であれば、上記第２〜第５実施形態のように、縮径装置３３１による光束の縮径方向、ホモジナイザー光学素子３１３を通過する光束の形状、及び、偏光変換素子３３４における偏光分離部７３及び反射部７４の配列方向の少なくともいずれかが設定されればよい。また例えば、画素開口部の形状が、＋Ｘ方向において長く、＋Ｙ方向において短い略長方形状であれば、縮径装置３３１による光束の縮径方向、及び、ホモジナイザー光学素子３１３を通過する光束の短手方向を、画素開口部の短手方向である＋Ｙ方向に応じた方向に設定すればよく、また、偏光分離部７３及び反射部７４の配列方向を＋Ｘ方向に応じた方向に設定すればよい。
【０１２６】
上記第１実施形態では、縮径装置３３１は、入射光束全体を縮径するアフォーカル光学素子であり、上記第２〜第５実施形態では、縮径装置３３１は、照明光軸Ａｘに直交し、かつ、互いに直交する二方向のうち、一方の方向において入射光束を縮径し、他方の方向においては入射光束を縮径しないシリンドリカルレンズとした。しかしながら、これに限らず、入射光束を縮径する縮径装置の構成は、アフォーカル光学素子及びシリンドリカルレンズに限らず、他の構成でもよい。
【０１２７】
また、光束の形状を変換する形状変換装置として、入射される光束の照度分布を均一化する均一化装置であるホモジナイザー光学素子３１３を挙げた。しかしながら、これに限らず、形状変換装置の構成は、ホモジナイザー光学素子３１３に限定されない。すなわち、形状変換装置の構成は、マルチレンズ３１３１，３１３３を有する構成に限定されず、他の構成によって、波長変換装置３１９及び光拡散装置３１７に入射される光束の形状を変換してもよい。
更に、マルチレンズ３１３１，３１３３がそれぞれ有する複数の小レンズ３１３２，３１３４は、光入射側から見て互いに直交する二方向のうち、一方の方向に長く、他方の方向に短い略長方形状を有し、このような形状により、一方の方向における径が長く、他方の方向における径が短い部分光束を出射するとした。しかしながら、このような機能を、小レンズ３１３２，３１３４のうち一方の小レンズのみが有する構成としてもよい。
【０１２８】
上記第２〜第５実施形態では、縮径装置３３１は、画素ＰｘＢの短手方向である＋Ｘ方向に応じた方向において入射光束を縮径させ、画素ＰｘＢの長手方向である＋Ｙ方向に応じた方向においては入射光束を縮径させないとした。しかしながら、これに限らず、縮径装置は、画素開口部の長手方向に応じた方向においても入射光束を縮径させてもよい。この場合、画素開口部の短手方向に応じた方向における入射光束の縮径率が、長手方向に応じた方向における入射光束の縮径率より大きく設定され、縮径済光束の形状が、画素開口部の短手方向に応じた方向の径が小さく、画素開口部の長手方向に応じた方向の径が大きい形状となればよい。
また、上記第１実施形態における縮径装置３３１の入射光束の縮径率も、照明光軸Ａｘに直交し、かつ、互いに直交する二方向において異ならせてもよい。
【０１２９】
上記第３及び第５実施形態では、偏光変換素子３３４において偏光分離部７３及び反射部７４が並ぶ方向は、シリンドリカルレンズである縮径装置３３１による光束の縮径方向である＋Ｄ１方向に対して直交する＋Ｄ２方向に応じた方向であり、画素ＰｘＢの長手方向に応じた方向であるとした。しかしながら、これに限らず、偏光分離部７３及び反射部７４が並ぶ方向や、偏光分離部７３及び反射部７４の数は、適宜変更してもよい。
なお、上記した偏光変換素子３３４では、位相差部７５は、偏光分離部７３を通過した光（ｐ偏光）の光路上に配置されていた。しかしながら、これに限らず、位相差部７５は、反射部７４によって反射された光（ｓ偏光）の光路上に配置されていてもよい。
また、偏光変換素子３３４は、＋Ｅ２方向に対して平行な中心線ＣＴを中心として線対称でなくてもよく、偏光分離部７３及び反射部７４は、偏光変換素子３３４全体において＋Ｅ１方向において交互に配列されていてもよい。
【０１３０】
上記第３及び第５実施形態では、偏光変換素子３３４の偏光分離部７３及び反射部７４が並ぶ方向は、縮径装置３３１による光の縮径方向に直交する方向に応じた方向であるとした。しかしながら、縮径装置３３１が無い場合や、ホモジナイザー光学素子に入射光の形状を変換する機能が無い場合でも、光変調装置としての液晶装置における画素（画素開口部）の長手方向に応じた方向に偏光分離部７３及び反射部７４が並ぶように、偏光変換素子３３４を配置してもよい。すなわち、画素開口部の縦横比が異なる液晶装置が光変調装置として採用される場合には、偏光分離部７３及び反射部７４が並ぶ方向が、画素開口部の長手方向に応じた方向となるように、偏光変換素子３３４を配置してもよい。
【０１３１】
上記第４及び第５実施形態では、形状変換装置としてのホモジナイザー光学素子３１３は、第１照明光軸Ａｘ１に対する直交面内での光束の照度分布を均一化するとともに、当該直交面における直交二方向のうちの一方向の径が大きく、他方向の径が小さい形状の部分光束に入射光を分割するとした。しかしながら、これに限らず、ホモジナイザー光学素子３１３に例示される形状変換装置によって、光源装置から出射される光束の形状が上記のように変換されるのであれば、縮径装置３３１は無くてもよい。
すなわち、＋Ｘ方向に短く、＋Ｙ方向に長い画素が複数配列された液晶装置が採用される場合において、＋Ｘ方向に応じた方向の径が小さく、＋Ｙ方向に応じた方向の径が大きい形状の光束を第１レンズアレイ３３２に入射させることができれば、縮径装置３３１に代えて、或いは、加えて、他の構成を採用してもよい。例えば、光源３１０１，３１０２における固体光源ＳＳの配置を変更したり、光源ランプに設けられるリフレクターの形状を楕円形状としたり、ホモジナイザー光学素子３１３に代えて異方性拡散素子を配置したり、或いは、光拡散装置３１７及び波長変換装置３１９による光の拡散具合を調整する等して、第１レンズアレイ３３２に入射される光束を、上記形状の光束としてもよい。
【０１３２】
このような場合、偏光分離部７３及び反射部７４が第１レンズアレイ３３２に入射される光束の短手方向に直交する方向に応じて並ぶように、偏光変換素子３３４を配置してもよく、当該短手方向に応じた方向に並ぶように、偏光変換素子３３４を配置してもよい。この場合でも、光入射側から見て複数の画素の画素開口部が略長方形状である場合には、光束の縮径方向は、画素開口部の短手方向に応じた方向とすることが好ましい。
【０１３３】
上記各実施形態では、プロジェクターは、３つの液晶装置４Ａ（４ＡＲ，４ＡＧ，４ＡＢ），４Ｂを備える構成であるとした。しかしながら、これに限らず、２つ以下、あるいは、４つ以上の液晶装置を備えたプロジェクターにも、本発明を適用可能である。
上記各実施形態では、画像投射装置３は、図１にて示した光学部品を備えるとした。しかしながら、これに限らず、プロジェクターの画像投射装置を構成する光学部品の種類及び配置は、適宜変更可能である。同様に、光源装置３１，３１Ｄの構成及び配置も、適宜変更可能である。
上記各実施形態では、プロジェクターは、透過型の液晶装置４Ａ，４Ｂを備えるとした。しかしながら、これに限らず、プロジェクターは、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶装置を備えるものとして構成してもよい。
【符号の説明】
【０１３４】
１…プロジェクター、３１，３１Ｄ…光源装置、３１０１…第１光源（光源）、３１０２…第２光源（光源）、３１３…ホモジナイザー光学素子（形状変換装置）、３１３１…第１マルチレンズ、３１３２…小レンズ、３１３３…第２マルチレンズ、３１３４…小レンズ、３１４…光合成素子（光分離装置、光合成装置）、３１７…光拡散装置、３１９…波長変換装置、３３１…縮径装置、３３２…第１レンズアレイ、３３２１…第１レンズ、３３３…第２レンズアレイ、３３３１…第２レンズ、３３４…偏光変換素子、３７…投射光学装置、４Ａ，４Ｂ…液晶装置（光変調装置）、７３…偏光分離部、７４…反射部、７４…位相差部、Ａｘ…照明光軸、ＤＡ，ＤＢ…変調領域、ＰｘＡ，ＰｘＢ…画素。
【図１】
2019174685.tif 000003
【図２】
2019174685.tif 000004
【図３】
2019174685.tif 000005
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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