(57)【要約】【課題】  本発明は、従来よりも高いコントラストを実現可能であるとともに、大型化を抑制可能な画像投射装置を提供することを目的とする。【解決手段】  画像投射装置が、照明光を射出する光源部と、第１光変調部と、第２光変調部と、第３光変調部と、第４光変調部と、色分離合成系と、照明光学系と、を備える。そして、照明光学系は、偏光変換部と、光源部から第４光変調部に至るまでの光路に偏光変換部とは異なる位置に設けられたミラー及び第４光変調部から前側色分離部に至るまでの光路に設けられたミラーを含む反射部とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに波長が異なる第１色光、第２色光、第３色光を含む照明光を射出する光源部と、
前記第１色光を変調するための第１光変調部と、
前記第２色光を変調するための第２光変調部と、
前記第３色光を変調するための第３光変調部と、
前記照明光を変調するための透過型液晶パネル部である第４光変調部と、
前記第１色光を前記第１光変調部に導き、前記第２色光を前記第２光変調部に導き、前記第３色光を前記第３光変調部に導き、前記第１光変調部からの光と前記第２光変調部からの光と前記第３光変調部からの光を合成するための色分離合成系と、
前記照明光を用いて前記第４光変調部を照明するとともに、前記第４光変調部からの光を前記色分離合成系に導くための照明光学系と、を備え、
前記光源部から前記色分離合成系に至るまでの光路において前記色分離合成系が備える色分離部のうち最も前記光源部側に設けられた色分離部を前側色分離部とするとき、
前記照明光学系は、前記光源部からの前記照明光の偏光方向を所定の偏光方向に変換する偏光変換部と、前記光源部から前記第４光変調部に至るまでの光路に前記偏光変換部とは異なる位置に設けられたミラー及び前記第４光変調部から前記前側色分離部に至るまでの光路に設けられたミラーを含む反射部とを有する、
ことを特徴とする画像投射装置。
【請求項２】
前記反射部は、互いに異なる位置に設けられた第１ミラー、第２ミラー、第３ミラー、第４ミラー、第５ミラー、第６ミラーを有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項３】
前記第１ミラー、前記第２ミラー、前記第３ミラーは、前記光源部から前記第４光変調部に至るまでの光路に設けられており、
前記第４ミラー、前記第５ミラー、前記第６ミラーは、前記第４光変調部から前記前側色分離部に至るまでの光路に設けられている、
ことを特徴とする請求項２に記載の画像投射装置。
【請求項４】
前記第１ミラー、前記第２ミラー、前記第３ミラー、前記第４ミラー、前記第５ミラー、前記第６ミラーは、前記光源部から前記前側色分離部に至るまでの光路において光路が交差する箇所が存在するように配置されている、
ことを特徴とする請求項２または３に記載の画像投射装置。
【請求項５】
前記第１ミラー、前記第２ミラー、前記第３ミラー、前記第４ミラー、前記第５ミラー、前記第６ミラーは、前記光源部から前記前側色分離部に至るまでの光路において光路が交差する箇所が４箇所存在するように配置されている、
ことを特徴とする請求項４に記載の画像投射装置。
【請求項６】
前記第１ミラー、前記第２ミラー、前記第３ミラー、前記第４ミラー、前記第５ミラー、前記第６ミラーは、前記光源部から前記第４光変調部に至るまでの光路において光路が交差する箇所が２箇所存在するとともに、前記第４光変調部から前記前側色分離部に至るまでの光路において光路が交差する箇所が２箇所存在するように配置されている、
ことを特徴とする請求項５に記載の画像投射装置。
【請求項７】
前記第１ミラー、前記第２ミラー、前記第３ミラー、前記第４ミラー、前記第５ミラー、前記第６ミラーは、前記第１ミラーと前記第６ミラーが互いに平行であり、前記第２ミラーと前記第５ミラーが互いに平行であり、前記第３ミラーと前記第４ミラーが互いに平行であるように配置されている、
ことを特徴とする請求項２乃至６のいずれか一項に記載の画像投射装置。
【請求項８】
前記光源部からの光が前記第１ミラーに入射する方向を入射方向とするとき、前記第１ミラー、前記第２ミラー、前記第３ミラー、前記第４ミラー、前記第５ミラー、前記第６ミラーは、前記第１ミラー、前記第２ミラー、前記第３ミラー、前記第４ミラー、前記第５ミラー、前記第６ミラーのうち所定のミラーの中心と前記所定のミラーからの光が前記第４光変調部を介して入射するミラーの中心とを結ぶ線分が前記入射方向と交差するように配置されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の画像投射装置。
【請求項９】
前記光源部からの光が前記第１ミラーに入射する方向を入射方向とするとき、前記第１ミラー、前記第２ミラー、前記第３ミラー、前記第４ミラー、前記第５ミラー、前記第６ミラーは、前記第１ミラーの中心と前記第２ミラーの中心を結ぶ線分は前記入射方向と交差せず、前記第２ミラーの中心と前記第３ミラーの中心とを結ぶ線分は前記入射方向と交差せず、前記第３ミラーの中心と前記第４ミラーの中心とを結ぶ線分は前記入射方向と交差し、前記第４ミラーの中心と前記第５ミラーの中心とを結ぶ線分は前記入射方向と交差せず、前記第５ミラーの中心と前記第６ミラーの中心とを結ぶ線分は前記入射方向と交差しないように、配置されている、
ことを特徴とする請求項８に記載の画像投射装置。
【請求項１０】
前記第１ミラー、前記第２ミラー、前記第３ミラー、前記第４ミラー、前記第５ミラー、前記第６ミラーは、前記光源部から前記前側色分離部に至るまでの光路において光路が交差する箇所が存在しないように配置されている、
ことを特徴とする請求項８または９に記載の画像投射装置。
【請求項１１】
前記第１ミラー、前記第２ミラー、前記第３ミラー、前記第４ミラー、前記第５ミラー、前記第６ミラーは、前記第１ミラーと前記第６ミラーが互いに平行であり、前記第２ミラーと前記第５ミラーが互いに平行であり、前記第３ミラーと前記第４ミラーが互いに平行であるように配置されている、
ことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の画像投射装置。
【請求項１２】
前記光源部からの光が前記第１ミラーに入射する方向を入射方向とするとき、前記第１ミラー、前記第２ミラー、前記第３ミラー、前記第４ミラー、前記第５ミラー、前記第６ミラーは、前記入射方向と直交する平面を通るように配置されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の画像投射装置。
【請求項１３】
前記第１ミラーと前記第２ミラーは捻じれの関係にあり、前記第５ミラーと前記第６ミラーは捻じれの関係にある、
ことを特徴とする請求項１２に記載の画像投射装置。
【請求項１４】
前記第１ミラー、前記第２ミラー、前記第３ミラー、前記第４ミラー、前記第５ミラー、前記第６ミラーは、前記第１ミラーと前記第６ミラーが互いに平行であり、前記第２ミラーと前記第４ミラーが互いに平行であり、前記第３ミラーと前記第５ミラーが互いに平行であるように配置されている、
ことを特徴とする請求項１２または１３に記載の画像投射装置。
【請求項１５】
互いに波長が異なる第１色光、第２色光、第３色光を含む照明光を射出する光源部と、
前記第１色光を変調するための第１光変調部と、
前記第２色光を変調するための第２光変調部と、
前記第３色光を変調するための第３光変調部と、
前記照明光を変調するための反射型液晶パネル部である第４光変調部と、
前記第１色光を前記第１光変調部に導き、前記第２色光を前記第２光変調部に導き、前記第３色光を前記第３光変調部に導き、前記第１光変調部からの光と前記第２光変調部からの光と前記第３光変調部からの光を合成するための色分離合成系と、
前記照明光を用いて前記第４光変調部を照明するとともに、前記第４光変調部からの光を前記色分離合成系に導くための照明光学系と、を備え、
前記光源部から前記色分離合成系に至るまでの光路において前記色分離合成系が備える色分離部のうち最も前記光源部側に設けられた色分離部を前側色分離部とするとき、
前記照明光学系は、前記光源部からの前記照明光の偏光方向を所定の偏光方向に変換する偏光変換部と、前記偏光変換部からの光を前記第４光変調部に導くとともに前記第４光変調部からの光を前記前側色分離部に導くための偏光分離部とを備える、
ことを特徴とする画像投射装置。
【請求項１６】
互いに波長が異なる第１色光、第２色光、第３色光を含む照明光を射出する光源部と、
前記第１色光を変調するための第１光変調部と、
前記第２色光を変調するための第２光変調部と、
前記第３色光を変調するための第３光変調部と、
前記照明光を変調するためのマイクロミラーアレイである第４光変調部と、
前記第１色光を前記第１光変調部に導き、前記第２色光を前記第２光変調部に導き、前記第３色光を前記第３光変調部に導き、前記第１光変調部からの光と前記第２光変調部からの光と前記第３光変調部からの光を合成するための色分離合成系と、
前記照明光を用いて前記第４光変調部を照明するとともに、前記第４光変調部からの光を前記色分離合成系に導くための照明光学系と、を備え、
前記光源部から前記色分離合成系に至るまでの光路において前記色分離合成系が備える色分離部のうち最も前記光源部側に設けられた色分離部を前側色分離部とするとき、
前記照明光学系は、前記光源部からの光を前記第４光変調部に導くとともに前記第４光変調部からの光を前記前側色分離部に導くための全反射プリズムを備える、
ことを特徴とする画像投射装置。
【請求項１７】
前記照明光学系は、複数の第１光源像を形成するためのレンズアレイと、前記複数の第１光源像が形成される領域である第１領域と前記第４光変調部との間に設けられた第１集光レンズユニットと、前記複数の第１光源像とは異なる複数の第２光源像が形成される領域である第２領域と前記第１光変調部との間に設けられた第２集光レンズユニットとを備える、
ことを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の画像投射装置。
【請求項１８】
前記第１集光レンズユニットの焦点距離をＦ１とし、前記第２集光レンズユニットの焦点距離をＦ２とし、前記第４光変調部の有効領域の対角線長をＰ１とし、前記第１光変調部の有効領域の対角線長をＰ２とするとき、
０．７≦（Ｆ１×Ｐ２）／（Ｆ２×Ｐ１）≦１．３
を満足することを特徴とする請求項１７に記載の画像投射装置。
【請求項１９】
前記第１集光レンズユニットの焦点距離をＦ１とし、前記第２集光レンズユニットの焦点距離をＦ２とし、前記第１集光レンズユニットの主平面から前記第２集光レンズユニットの主平面までの空気換算長をＤ１２とするとき、
０．７≦Ｄ１２／（Ｆ１＋Ｆ２）≦１．３
を満足することを特徴とする請求項１７または１８に記載の画像投射装置。
【請求項２０】
前記第１領域の幅をＤ１とし、前記第２領域の幅をＤ２とするとき、
０．７≦Ｄ１／Ｄ２≦１．３
を満足することを特徴とする請求項１７乃至１９のいずれか一項に記載の画像投射装置。
【請求項２１】
前記照明光学系は、前記複数の第１光源像からの光を前記複数の第２光源像として結像させるためのリレーレンズユニットを備える、
ことを特徴とする請求項１７乃至２０のいずれか一項に記載の画像投射装置。
【請求項２２】
前記リレーレンズユニットの結像倍率をＸとするとき、
０．７≦Ｘ≦１．３
を満足することを特徴とする請求項２１に記載の画像投射装置。
【請求項２３】
前記リレーレンズユニットは、前記第１領域と前記第４光変調部との間の光路に設けられた第１リレーレンズユニットと、前記第４光変調部と前記第２領域との間の光路に設けられた第２リレーレンズユニットと、を備える、
ことを特徴とする請求項２１または２２に記載の画像投射装置。
【請求項２４】
前記第１リレーレンズユニットの焦点距離とＦＲ１とし、前記第２リレーレンズユニットの焦点距離をＦＲ２とするとき、
０．７≦ＦＲ１／ＦＲ２≦１．３
を満足することを特徴とする請求項２３に記載の画像投射装置。
【請求項２５】
前記第２集光レンズユニットの焦点距離をＦ２とし、前記第２集光レンズユニットの主平面から前記第２リレーレンズユニットの主平面までの空気換算長をＤＲ２とするとき、
０．７≦ＤＲ２／（ＦＲ２＋Ｆ２）≦１．３
を満足することを特徴とする請求項２３または２４に記載の画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
夜間離着陸の訓練を行うためのフライトシミュレータに用いられるプロジェクタ（画像投射装置）には、周囲は暗いが滑走路上の誘導灯は点灯している夜間の状況をよりリアルに再現するために従来よりも高いコントラストが求められている。このような従来よりも高いコントラストを実現可能なプロジェクタとして特許文献１に記載のプロジェクタが知られている。
【０００３】
特許文献１に記載のプロジェクタでは、画像形成をするための赤色光、緑色光、青色光用の液晶パネルに加えて、第４液晶パネルが照明光学系と色分離合成系との間に設けられている。例えば、中心部が明るく周辺は暗い画像をプロジェクタで投射する場合、第４液晶パネルに入射した光源部からの光のうち中心部の光のみが第４液晶パネルから各色光用の液晶パネルに向かうように第４液晶パネルが光源部からの光を変調する。
【０００４】
この結果、各色光用の液晶パネルには中心部の光のみが入射するために暗く表示したい周辺部の光がスクリーンに投射されてしまってコントラストが低下することを抑制することができる。このような原理によって特許文献１に記載のプロジェクタは従来よりも高いコントラストを実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１２１６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には前述の第４液晶パネルを備えた構成として、第４液晶パネルからの光を反射ミラーで反射させて色分離合成系に導く構成が開示されている。この構成では光源部、第４液晶パネル、反射ミラーが一直線上に並んでいるため、光源部から第４液晶パネルを介して反射ミラーに至るまでの光路上にある各部品を収納するための長方形状の空間がプロジェクタ内に必要になる。
【０００７】
さらに、この構成では、電源部、制御基板、冷却装置などを配置したために前述の長方形状の空間が確保できない場合に前述の長方形状の空間を確保するためにプロジェクタのカバーを大きくした結果、プロジェクタが大型化してしまうおそれがある。
【０００８】
そこで本発明は、従来よりも高いコントラストを実現可能であるとともに、大型化を抑制可能な画像投射装置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】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の画像投射装置は、
互いに波長が異なる第１色光、第２色光、第３色光を含む照明光を射出する光源部と、
前記第１色光を変調するための第１光変調部と、
前記第２色光を変調するための第２光変調部と、
前記第３色光を変調するための第３光変調部と、
前記照明光を変調するための透過型液晶パネル部である第４光変調部と、
前記第１色光を前記第１光変調部に導き、前記第２色光を前記第２光変調部に導き、前記第３色光を前記第３光変調部に導き、前記第１光変調部からの光と前記第２光変調部からの光と前記第３光変調部からの光を合成するための色分離合成系と、
前記照明光を用いて前記第４光変調部を照明するとともに、前記第４光変調部からの光を前記色分離合成系に導くための照明光学系と、を備え、
前記光源部から前記色分離合成系に至るまでの光路において前記色分離合成系が備える色分離部のうち最も前記光源部側に設けられた色分離部を前側色分離部とするとき、
前記照明光学系は、前記光源部からの前記照明光の偏光方向を所定の偏光方向に変換する偏光変換部と、前記光源部から前記第４光変調部に至るまでの光路に前記偏光変換部とは異なる位置に設けられたミラー及び前記第４光変調部から前記前側色分離部に至るまでの光路に設けられたミラーを含む反射部とを有する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、従来よりも高いコントラストを実現可能であるとともに、大型化を抑制可能な画像投射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施例における画像投射装置の構成を示す図
【図２】第１実施例の第１変形例における画像投射装置の構成を示す図
【図３】第１実施例の第２変形例における画像投射装置の構成を示す図
【図４】第１実施例の第３変形例における画像投射装置の構成を示す図
【図５】第１実施例の第４変形例における画像投射装置の構成を示す図
【図６】第２実施例における画像投射装置の構成を示す図
【図７】第３実施例における画像投射装置の構成を示す図
【図８】第４実施例における画像投射装置の構成を示す図
【図９】第５実施例における画像投射装置の構成を示す図
【図１０】第５実施例の第１変形例における画像投射装置の構成を示す図
【図１１】第５実施例の第２変形例における画像投射装置の構成を示す図
【図１２】第６実施例における画像投射装置の構成を示す図
【図１３】第６実施例の変形例における画像投射装置の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
〔第１実施例〕
図１を用いて本発明の第１実施例としてのプロジェクタ（画像投射装置）の構成について説明する。
【００１４】
本実施例におけるプロジェクタは光源部、照明光学系、色分離合成系、複数の光変調部、投射光学系用の保持部を備えている。図１においては光源部、照明光学系、第４光変調部の総称をＡ１、色分離合成系、第１〜第３光変調部、投射光学系用の保持部の総称をＢ１としている。以下、各部及び各系について説明する。
【００１５】
（光源部の構成）
光源部１２０は、放物面リフレクタ２と発光管１を備える高圧水銀ランプである。発光管１から様々な方向に出射した複数の光は放物面リフレクタ２によって平行光化されて照明光学系へ向かう。
【００１６】
なお、光源部として高圧水銀ランプの代わりに固体光源ユニットを用いてもよい。ここでいう固体光源ユニットとは、青色光を射出する青色レーザダイオード（ＬＤ）と青色ＬＤからの青色光の一部を黄色光に変換する黄色蛍光体を有する光源ユニットのことをいう。あるいは、青色ＬＤ、赤色ＬＤ、緑色ＬＤを有する光源ユニットのように固体光源を持つ光源ユニットのことをいう。
【００１７】
つまり、本発明の各実施例における光源部は、互いに波長が異なる第１色光、第２色光、第３色光を含む照明光を射出する構成であれば、高圧水銀ランプであってもよいし、固体光源ユニットであってもよい。
【００１８】
（照明光学系及び第４光変調部の構成）
照明光学系は、光源部１２０から第４光変調部８に至るまでの光路上に設けられた、第１フライアイレンズアレイ３、第２フライアイレンズアレイ４、偏光変換部５、第１コンデンサーレンズ６、第１ミラー７を備える。さらに照明光学系は、第４光変調部８からクロスダイクロイックミラー３１に至るまでの光路上に設けられた、第２ミラー９、第２コンデンサーレンズ１０、第３ミラー１１を備える。本実施例においては、第１ミラー７、第２ミラー９、第３ミラー１１が反射部に相当する。
【００１９】
光源部１２０からの照明光は第１フライアイレンズアレイ３によって複数の光束に分割される。第１フライアイレンズアレイ３によって分割された複数の光束は、第２フライアイレンズ４を透過して偏光変換部５の近傍に複数の光源像を形成する。偏光変換部５は光源部１２０からの照明光の偏光方向を所定の方向に変換する機能を有している。偏光変換部５からの光は第１コンデンサーレンズ６と第１ミラー７を介して第４光変調部８を照明する。第４光変調部８は透過型の光変調部、より詳細には透過型液晶パネル部である。
【００２０】
第４光変調部８はプロジェクタに接続されたコンピュータなどからの画像信号を基にして光源部１２０からの照明光を変調する。ここで、中心部が明るく周辺は暗い画像をプロジェクタで投射する場合を考える。この場合、光源部１２０からの照明光のうち第４光変調部８の中心部に入射した光が第１〜第３光変調部に導かれ、第４光変調部８の周辺部に入射した光は光源部１２０に戻るように第４光変調部８が光源部１２０からの照明光を変調する。この結果、第１〜第３光変調部においては第１〜第３光変調部の中心部のみ照明されるために、本来は暗く表示したい周辺部の光がスクリーンに投射されてしまってコントラストが低下することを抑制することができる。このような原理によって本実施例で示すプロジェクタは従来よりも高いコントラストを実現することができる。
【００２１】
第４光変調部８から光源部１２０とは異なる方向に向かう光は第２ミラー９、第２コンデンサーレンズ１０、第３ミラー１１を介してクロスダイクロイックミラー３１に入射する。つまり、本実施例では、照明光学系が、光源部１２０から第４光変調部８に至るまでの光路上に設けられた第１ミラー７と、第４光変調部８からクロスダイクロイックミラー３１に至るまでの光路上に設けられた第２ミラー９を有する。
【００２２】
照明光学系が第１ミラー７と第２ミラー９を有していない場合、光源部１２０から第４光変調部８を介してクロスダイクロイックミラー３１に至るまでの光路が一直線状になってしまう。この場合、光源部１２０からクロスダイクロイックミラー３１に至るまでの光路上に設けられた各光学素子を配置するためにある方向に伸びる大きな長方形状の空間が必要になる。一般にプロジェクタ内部には光学素子以外に電源部、制御基板、冷却装置などが配置されているために、プロジェクタのサイズを固定したままで前述の長方形状の空間を確保するのは困難である。照明光学系が第１ミラー７も第２ミラー９も有しない場合にはプロジェクタを大型化して前述の長方形状の空間を確保することが考えられるが、この場合にはプロジェクタが大型化してしまう。
【００２３】
このようなプロジェクタの大型化に対して、本実施例で示すプロジェクタにおいては、前述のように照明光学系が第１ミラー７と第２ミラー９を有するために、光源部１２０からクロスダイクロイックミラー３１に至るまでの光路が一直線状ではなくなる。つまり、本実施例で示すプロジェクタは前述の大きな長方形状の空間を必要としないために、従来よりも高いコントラストを実現可能であるとともに、大型化も抑制可能である。例えば、第４光変調部８におけるコントラストを５００：１とし、後述の第１から第３光変調部におけるコントラストを５０００：１とすると、画像投射装置全体としては２５０万：１のコントラストを実現することができる。
【００２４】
（色分離合成系及び第１〜第３光変調部の構成）
第３ミラー１１から色分離合成系に向かう光は最初にクロスダイクロイックミラー３１に入射する。つまり、光源部から色分離合成系に至るまでの光路において色分離合成系が備える色分離部のうち最も光源部側に設けられた色分離部を前側色分離部とするとき、本実施例においてはクロスダイクロイックミラー３１が前側色分離部である。クロスダイクロイックミラー３１は、赤色光及び緑色光を透過させて青色光を反射する第１ダイクロイックミラー３１ａと、青色光を透過させて赤色光及び緑色光を反射する第２ダイクロイックミラー３１ｂを有している。
【００２５】
（青色光の光路）
第１ダイクロイックミラー３１からの青色光は、青色光用ミラー３２、青色光用コンデンサーレンズ８Ｂを介して青色光用偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）９Ｂに入射する。光源部１２から青色光用ＰＢＳ９Ｂに入射する青色光の偏光方向は、前述の偏光変換部５によって青色光用ＰＢＳ９Ｂが反射する方向に変換されている。このため、光源部１２から青色光用ＰＢＳ９Ｂに入射した青色光は青色光用ＰＢＳ９Ｂによって反射されて第１光変調部１２Ｂに入射する。つまり、第１光変調部１２Ｂは青色光用の光変調部である。
【００２６】
第１光変調部１２Ｂに入射した青色光は、プロジェクタに接続されたコンピュータなどからの画像信号を基にして変調される。第１光変調部１２Ｂによってスクリーンに導かれるように変調された青色光は青色光用ＰＢＳ９Ｂを介して合成プリズム３５に入射する。合成プリズム３５は、青色光を反射し、緑色光及び赤色光を透過させる第１ダイクロイック膜３５ａと、青色光及び緑色光を透過させ、赤色光を反射する第２ダイクロイック膜３５ｂとを有している。このため、第１光変調部１２Ｂから合成プリズム３５に入射した青色光は、合成プリズム３５によって投射光学系１０Ｐに導かれる。
【００２７】
（緑色光の光路）
第１ダイクロイックミラー３１からの緑色光は、緑色光及び赤色光用ミラー３３、緑色光及び赤色光用コンデンサーレンズ８Ｙ、緑色光及び赤色光用ダイクロイックミラー３４を介して緑色光用ＰＢＳ９Ｇに入射する。緑色光及び赤色光用ダイクロイックミラー３４は緑色光を反射して赤色光を透過させる性質を持つ。光源部１２から緑色光用ＰＢＳ９Ｇに入射する緑色光の偏光方向は、前述の偏光変換部５によって緑色光用ＰＢＳ９Ｇが反射する方向に変換されている。このため、光源部１２から緑色光用ＰＢＳ９Ｇに入射した緑色光は緑色光用ＰＢＳ９Ｇによって反射されて第２光変調部１２Ｇに入射する。つまり、第２光変調部１２Ｇは緑色光用の光変調部である。
【００２８】
第２光変調部１２Ｇに入射した緑色光は、プロジェクタに接続されたコンピュータなどからの画像信号を基にして変調される。第２光変調部１２Ｇによってスクリーンに導かれるように変調された緑色光は緑色光用ＰＢＳ９Ｇを介して合成プリズム３５に入射する。第２光変調部１２Ｇから合成プリズム３５に入射した緑色光は合成プリズム３５によって投射光学系１０Ｐに導かれる。
【００２９】
（赤色光の光路）
第１ダイクロイックミラー３１からの赤色光は、緑色光及び赤色光用ミラー３３、緑色光及び赤色光用コンデンサーレンズ８Ｙ、緑色光及び赤色光用ダイクロイックミラー３４を介して赤色光用ＰＢＳ９Ｒに入射する。光源部１２から赤色光用ＰＢＳ９Ｒに入射する赤色光の偏光方向は、前述の偏光変換部５によって赤色光用ＰＢＳ９Ｒが反射する方向に変換されている。このため、光源部１２から赤色光用ＰＢＳ９Ｒに入射した赤色光は赤色光用ＰＢＳ９Ｒによって反射されて第３光変調部１２Ｒに入射する。つまり、第３光変調部１２Ｒは赤色光用の光変調部である。
【００３０】
第３光変調部１２Ｒに入射した赤色光は、プロジェクタに接続されたコンピュータなどからの画像信号を基にして変調される。第３光変調部１２Ｒによってスクリーンに導かれるように変調された赤色光は赤色光用ＰＢＳ９Ｒを介して合成プリズム３５に入射する。第３光変調部１２Ｒから合成プリズム３５に入射した赤色光は合成プリズム３５によって投射光学系１０Ｐに導かれる。
【００３１】
（投射光学系及び投射光学系用の保持部の構成）
投射光学系１０Ｐは投射光学系用の保持部１０Ｓに保持されている。保持部１０Ｓは投射光学系１０Ｐを保持部１０Ｓから取り外し可能なように投射光学系１０Ｐを保持してもよいし、取り外しできないように保持してもよい。また、保持部１０Ｓは投射光学系１０Ｐを投射光学系１０Ｐの光軸と交差する方向に移動させるレンズシフト機構を有していてもよい。合成プリズム３５から投射光学系１０Ｐに入射した青色光、緑色光、赤色光はスクリーンに導かれる。その結果、スクリーンにカラー画像を投射することができる。
【００３２】
（本実施例の第１変形例）
本実施例においては第１〜第３光変調部が反射型液晶パネルであったが、図２に示す第１変形例のように第１〜第３光変調部は透過型液晶パネルであってもよい。図２に示す構成においてＡの構成は前述の図１に示す構成と同様であるために説明を割愛し、主にＢ２の構成について説明する。
【００３３】
第３ミラー１１から色分離合成系に向かう光は最初にダイクロイックミラー３１０に入射する。つまり、図２に示す構成における前側色分離部はダイクロイックミラー３１０である。ダイクロイックミラー３１０は、青色光及び緑色光を透過させて赤色光を反射する性質を持つ。
【００３４】
（青色光の光路）
ダイクロイックミラー３１０からの青色光は、青緑色光用ミラー３３ＢＧ、青緑色光用コンデンサーレンズ８ＢＧを介してダイクロイックミラー３１２に入射する。そして、ダイクロイックミラー３１２からの青色光は青色光用ミラー３３Ｂ、青色光用フィールドレンズ８００Ｂ、入射側偏光板１２１ＢＩを介して第１光変調部１２１Ｂに入射する。ダイクロイックミラー３１２は青色光を透過させて緑色光を反射する性質を持つ。光源部１２から入射側偏光板１２１ＢＩに入射する青色光の偏光方向は、偏光変換部５によって入射側偏光板１２１ＢＩを透過する方向に変換されている。このため、光源部１２から入射側偏光板１２１ＢＩに入射した青色光は入射側偏光板１２１ＢＩを透過して第１光変調部１２Ｂに入射する。
【００３５】
第１光変調部１２１Ｂに入射した青色光は、プロジェクタに接続されたコンピュータなどからの画像信号を基にして変調される。第１光変調部１２１Ｂによってスクリーンに導かれるように変調された青色光は出射側偏光板１２１ＢＯを介して合成プリズム３５に入射する。なお、図２における合成プリズム３５は図１における合成プリズム３５と同様に第１ダイクロイック膜３５ａと第２ダイクロイック膜３５ｂを有しているが、２つのダイクロイック膜の配置は図１と図２で逆になっている。第１光変調部１２１Ｂから合成プリズム３５に入射した青色光は、合成プリズム３５によって投射光学系１０Ｐに導かれる。
【００３６】
（緑色光の光路）
ダイクロイックミラー３１０からの緑色光は、青緑色光用ミラー３３ＢＧ、青緑色光用コンデンサーレンズ８ＢＧを介してダイクロイックミラー３１２に入射する。ダイクロイックミラー３１２からの緑色光は、ダイクロイックミラー３１１、緑色光用フィールドレンズ８００Ｇ、入射側偏光板１２１ＧＩを介して第２光変調部１２１Ｇに入射する。ダイクロイックミラー３１１は緑色光及び赤色光を反射する性質を持つ。第２光変調部１２１Ｇは緑色光用の透過型液晶パネル部である。光源部１２から入射側偏光板１２１ＧＩに入射する緑色光の偏光方向は、偏光変換部５によって入射側偏光板１２１ＧＩを透過する方向に変換されている。このため、光源部１２から入射側偏光板１２１ＧＩに入射した緑色光は入射側偏光板１２１ＧＩを透過して第２光変調部１２１Ｇに入射する。
【００３７】
第２光変調部１２１Ｇに入射した緑色光は、プロジェクタに接続されたコンピュータなどからの画像信号を基にして変調される。第２光変調部１２１Ｇによってスクリーンに導かれるように変調された緑色光は出射側偏光板１２１ＧＯを介して合成プリズム３５に入射する。第２光変調部１２１Ｇから合成プリズム３５に入射した緑色光は、合成プリズム３５によって投射光学系１０Ｐに導かれる。
【００３８】
（赤色光の光路）
ダイクロイックミラー３１０からの赤色光は、ダイクロイックミラー３１１、赤色光用ミラー３３Ｒ１及び３３Ｒ２、赤色光用フィールドレンズ８００Ｒ、入射側偏光板１２１ＲＩを介して第３光変調部１２１Ｒに入射する。第３光変調部１２１Ｒは赤色光用の透過型液晶パネル部である。光源部１２から入射側偏光板１２１ＲＩに入射する赤色光の偏光方向は、偏光変換部５によって入射側偏光板１２１ＲＩを透過する方向に変換されている。このため、光源部１２から入射側偏光板１２１ＲＩに入射した赤色光は入射側偏光板１２１ＲＩを透過して第３光変調部１２１Ｒに入射する。
【００３９】
第３光変調部１２１Ｒに入射した赤色光は、プロジェクタに接続されたコンピュータなどからの画像信号を基にして変調される。第３光変調部１２１Ｒによってスクリーンに導かれるように変調された赤色光は出射側偏光板１２１ＲＯを介して合成プリズム３５に入射する。第３光変調部１２１Ｒから合成プリズム３５に入射した赤色光は、合成プリズム３５によって投射光学系１０Ｐに導かれる。
【００４０】
（本実施例の第２変形例）
図３を用いて第２変形例について説明する。前述の図１に示す本実施例の構成においてはＡ１に合計３枚のミラーが含まれていたが、図３に示す第２変形例のように、少なくとも第１ミラー７と第２ミラー９があればよい。つまり、光源部、照明光学系、第４光変調部は、複数のミラーを有していればよい。より具体的には、光源部から第４光変調部に至るまでの光路上に設けられた１枚のミラーと、第４光変調部から前側色分離部に至るまでの光路上に設けられた１枚のミラーとを備えていればよい。
【００４１】
図３においては色分離合成系、第１〜第３光変調部、投射光学系用の保持部の構成として図１に示したＢ１の構成を採用しているが、Ｂ１の代わりに図２に示したＢ２の構成を用いてもよい。
【００４２】
（本実施例の第３変形例）
図４を用いて第３変形例について説明する。前述の図１に示す本実施例の構成においてはＡ１に合計３枚のミラーが含まれていたが、図４に示す第３変形例のように、第１ミラー７、第２ミラー９、第３ミラー１１に加えて第４ミラー１３を備える構成であってもよい。第３変形例は第１実施例よりも多くのミラーを有するために、プロジェクタ内に空いた空間の形が歪なものであってもプロジェクタ全体を大きくすることなく光学系をプロジェクタ内に納めやすくなる。
【００４３】
図４においては色分離合成系、第１〜第３光変調部、投射光学系用の保持部の構成として図１に示したＢ１の構成を採用しているが、Ｂ１の代わりに図２に示したＢ２の構成を用いてもよい。
【００４４】
（本実施例の第４変形例）
図５を用いて第４変形例について説明する。前述の図１に示す本実施例の構成においてはＡ１に合計３枚のミラーが含まれていたが、図５に示す第４変形例のように、第１ミラー７、第２ミラー９、第３ミラー１１に加えて第４ミラー１３、第５ミラー１４を備える構成であってもよい。第４変形例は第３実施例よりも多くのミラーを有するために、プロジェクタ内に空いた空間の形が歪なものであってもプロジェクタ全体を大きくすることなく光学系をプロジェクタ内に納めやすくなる。
【００４５】
図５においては色分離合成系、第１〜第３光変調部、投射光学系用の保持部の構成として図１に示したＢ１の構成を採用しているが、Ｂ１の代わりに図２に示したＢ２の構成を用いてもよい。
【００４６】
〔第２実施例〕
図６（ａ）及び（ｂ）を用いて第２実施例としての画像投射装置の構成について説明する。図６（ａ）は本実施例における画像投射装置に搭載されている光学系の斜視図、図６（ｂ）はこの光学系の平面図である。より詳細には、図６（ｂ）は、本実施例における画像投射装置に搭載されている光学系を、第１ミラーＭ１の（中心を通る）法線及び第１ミラーＭ１への入射光の入射方向と平行な面の法線方向から見た際の光学系の平面図である。後述の図７（ｂ）及び図８（ｂ）も同様である。
【００４７】
本実施例は、光源部ＬＳＵから前側色分離部であるダイクロイックミラーＤＭ１及びＤＭ２に至るまでの光路上に合計６枚のミラーを設けた構成の画像投射装置である。以下、その構成について説明する。
【００４８】
（光源部から前側色分離部に至るまでの構成）
図６（ａ）及び（ｂ）において、ＬＳＵは楕円リフレクタと発光管を備える光源部である。ＮＬは光源部ＬＳＵからの収斂光を平行光にするための負レンズである。負レンズＮＬからの光は第１フライアイレンズＦＬ１及び第２フライアイレンズＦＬ２によってその照度分布が均一化され、偏光変換部ＰＳＣによってその偏光方向が所定の偏光方向に揃えられる。
【００４９】
偏光変換素子ＰＳＣからの光はレンズＬ１を介して第１ミラーＭ１に入射する。図６（ｂ）に示す平面上における光路について説明すると、第１ミラーＭ１からの光は図６（ｂ）の紙面上方向に跳ね上げられ第２ミラーＭ２に入射する。第２ミラーＭ２からの光は紙面下方向に導かれ、第３ミラーＭ３に入射する。第３ミラーＭ３からの光は紙面上方向に導かれ、レンズＬ２を介して第４光変調部ＬＰ４に入射する。第４光変調部ＬＰ４は透過型液晶パネル部である。
【００５０】
第４光変調部ＬＰ４からの光はレンズＬ３を介して第４ミラーＭ４に入射する。第４ミラーＭ４からの光は紙面下方向に導かれ、第５ミラーＭ５で紙面上方向に導かれ、第６ミラーＭ６に入射する。第６ミラーＭ６からの光はレンズＬ４を介して前側色分離部であるダイクロイックミラーＤＭ１及びＤＭ２に入射する。
【００５１】
本実施例では、光源部ＬＳＵからダイクロイックミラーＤＭ１及びＤＭ２に至るまでの光路上に設けられた各光学部品が配置されたスペースを小さくするために、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように第１ミラーＭ１から第６ミラーＭ６の配置を工夫している。本実施例及び後述の第３、第４実施例においては、第１ミラーＭ１から第６ミラーＭ６が反射部に相当する。
【００５２】
具体的には、図６（ｂ）に複数の矢印及び破線の円で示すように、光源部ＬＳＵからダイクロイックミラーＤＭ１及びＤＭ２に至るまで光路において光路が少なくとも１回自身と交差するように、各ミラーが配置されている。図６（ｂ）において破線の円で示す位置が、光路が交差している位置である。このような配置にすることで、光源部ＬＳＵからの光を第４光変調部ＬＰ４に入射させつつ、光源部ＬＳＵからダイクロイックミラーＤＭ１及びＤＭ２に至るまでの光路上に設けられた各光学部品が配置されたスペースを小さくすることができる。
【００５３】
本実施例において光路が自身と交差する回数は合計４回であり、第４光変調部ＬＰ４よりも光源部ＬＳＵ側で２回、ダイクロイックミラーＤＭ１及びＤＭ２側で２回光路が交差している。つまり、各ミラーは、光源部から前側色分離部に至るまでの光路において光路が交差する箇所が存在するように配置されている。より詳細には、各ミラーは、光源部から前側色分離部に至るまでの光路において光路が交差する箇所が４箇所存在するように配置されている。そして、光源部から第４光変調部に至るまでの光路において光路が交差する箇所が２箇所存在する。同時に、第４光変調部から前側色分離部に至るまでの光路において光路が交差する箇所が２箇所存在する。
【００５４】
また、光源部ＬＳＵから第４光変調部ＬＰ４に至るまでの光路上には第１ミラーＭ１、第２ミラーＭ２、第３ミラーＭ３が設けられている。そして、第４光変調部ＬＰ４からダイクロイックミラーＤＭ１及びＤＭ２に至るまでの光路上には第４ミラーＭ４、第５ミラーＭ５、第６ミラーＭ６が設けられている。また、第１ミラーＭ１と第６ミラーＭ６とが互いに平行で、第２ミラーＭ２と第５ミラーＭ５が互いに平行で、第３ミラーＭ３と第４ミラーＭ４が互いに平行となるように各ミラーが配置されている。つまり、各ミラーは第４光変調部ＬＰ４を対称面として対称に配置されている。このような配置を行えば、光学設計が容易になるという効果を得ることができる。
【００５５】
（前側色分離部以降の構成）
ダイクロイックミラーＤＭ１は青色光を透過させて緑色光及び赤色光を反射する性質を持ち、ダイクロイックミラーＤＭ２は青色光を反射して緑色光及び赤色光を透過させる性質を持つ。
【００５６】
（青色光の光路）
ダイクロイックミラーＤＭ１を透過してダイクロイックミラーＤＭ２で反射された青色光はコンデンサーレンズＬＢ１及びＬＢ２を介して第１偏光分離部ＰＢＳ１に入射する。第１偏光分離部ＰＢＳ１に入射する青色光の偏光方向は偏光変換部ＰＳＣによって第１偏光分離部ＰＢＳ１を透過する偏光方向になっている。このため、第１偏光分離部ＰＢＳ１に入射した青色光は第１偏光分離部ＰＢＳ１を透過して第１λ／４板ＱＰ１を介して第１光変調部ＬＰ１に入射する。
【００５７】
第１λ／４板ＱＰ１はＰＢＳ１に対して斜めに入射する光が原因となって生じるコントラストの低下を抑制するためのものであるが、第１λ／４板ＱＰ１は無くてもよい。これは後述の第２及び第３λ／４板も同様である。また、第１偏光分離部ＰＢＳ１はワイヤーグリッド型の偏光分離部であってもよいし、それ以外の偏光分離部であってもよい。第１光変調部ＬＰ１は反射型液晶パネル部である。これは後述の第２及び第３偏光分離部も同様である。
【００５８】
第１光変調部ＬＰ１に入射した青色光は、プロジェクタに接続されたコンピュータなどからの画像信号を基にして変調される。第１光変調部ＬＰ１によってスクリーンに導かれるように変調された青色光は第１λ／４板ＱＰ１及び第１偏光分離部ＰＢＳ１を介して合成プリズムＣＰに入射し、保持部ＰＬＳに保持された投射レンズＰＬに導かれる。保持部ＰＬＳの構成は前述の第１実施例における保持部１０Ｓと同様である。なお、合成プリズムＣＰは前述の合成プリズム３５と同様に入射した青色光、緑色光、赤色光を投射レンズＰＬに導くために複数のダイクロイック膜を有する。
【００５９】
（緑色光の光路）
ダイクロイックミラーＤＭ１で反射されてダイクロイックミラーＤＭ２を透過した緑色光及び赤色光はコンデンサーレンズＬＹ１及びＬＹ２を介してダイクロイックミラーＤＭ３に入射する。ダイクロイックミラーＤＭ３は緑色光を反射して赤色光を透過させる性質を持つ。
【００６０】
ダイクロイックミラーＤＭ３で反射された緑色光は、前述の青色光と同様に、第２偏光分離部ＰＢＳ２、第２λ／４板ＱＰ２、第２光変調部ＬＰ２、合成プリズムＣＰを介して投射レンズＰＬに導かれる。
【００６１】
（赤色光の光路）
ダイクロイックミラーＤＭ３を透過した赤色光は、前述の青色光及び緑色光と同様に、第３偏光分離部ＰＢＳ３、第３λ／４板ＱＰ３、第３光変調部ＬＰ３、合成プリズムＣＰを介して投射レンズＰＬに導かれる。
【００６２】
〔第３実施例〕
図７（ａ）及び（ｂ）を用いて第３実施例としての画像投射装置の構成について説明する。本実施例と前述の第２実施例との違いは第１ミラーＭ１から第６ミラーＭ６の各ミラーの配置にある。それ以外の構成及び本実施例で示す構成によって得られる効果は前述の第２実施例と同様であるため説明を一部省略する。
【００６３】
図７（ｂ）に示す平面上における光路を基に本実施例における各ミラーの配置について説明する。レンズＬ１からの光は第１ミラーＭ１に入射し、図７（ｂ）における紙面上方向に導かれ第２ミラーＭ２に入射する。第２ミラーＭ２からの光は紙面右方向に導かれ第３ミラーＭ３に入射する。
【００６４】
第３ミラーＭ３の光は第４光変調部ＬＰ４を対象面として第３ミラーＭ３と対称な位置にある第４ミラーＭ４に向かう。そして、第４ミラーＭ４からの光は紙面右方向に向かい、第５ミラーＭ５によって紙面上方向に導かれ、最後に第６ミラーＭ６で反射されてレンズＬ４に入射する。
【００６５】
前述の第２実施例においては第１ミラーＭ１から第６ミラーＭ６に至るまでの光路がこの光路時自身と交差する箇所が合計４箇所存在した。これに対して本実施例では、図７（ｂ）に示すようにそのような光路が交差する箇所は存在しない。このような構成であっても前述の第２実施例と同様に小型化の効果を得ることができる。
【００６６】
本実施例における各ミラー（反射部）の構成は以下のように言い換えることができる。すなわち、光源部からの光が第１ミラーに入射する方向を入射方向とする。このとき、各ミラーは、各ミラーのうち所定のミラーの中心と所定のミラーからの光が第４光変調部を介して入射するミラーの中心とを結ぶ線分が入射方向と交差するように配置されている。
【００６７】
より詳細には、第１ミラーの中心と第２ミラーの中心を結ぶ線分は入射方向と交差せず、第２ミラーの中心と第３ミラーの中心とを結ぶ線分は入射方向と交差しない。そして、第３ミラーの中心と第４ミラーの中心とを結ぶ線分は入射方向と交差し、第４ミラーの中心と第５ミラーの中心とを結ぶ線分は入射方向と交差しない。そして、第５ミラーの中心と第６ミラーの中心とを結ぶ線分は入射方向と交差しない。
【００６８】
〔第４実施例〕
図８（ａ）及び（ｂ）を用いて第４実施例としての画像投射装置の構成について説明する。本実施例と前述の第２及び第３実施例との違いは第１ミラーＭ１から第６ミラーＭ６の各ミラーの配置にある。それ以外の構成及び本実施例で示す構成によって得られる効果は前述の第２及び第３実施例と同様であるため説明を一部省略する。
【００６９】
図８（ａ）及び（ｂ）を基に本実施例における各ミラーの配置について説明する。本実施例においては第１ミラーＭ１及び第６ミラーＭ６を除く各ミラーが円を描くように配置されている。具体的には、レンズＬ１から第１ミラーＭ１に入射した光は第１ミラーＭ１によって図８（ｂ）における紙面下方向に導かれ、第２ミラーＭ２に入射する。
【００７０】
第２ミラーＭ２からの光は図８（ｂ）における紙面手前方向に導かれ、第３ミラーＭ３によって紙面上方向に導かれ、レンズＬ２、第４光変調部ＬＰ４、レンズＬ３を介して第４ミラーＭ４に入射する。第４ミラーＭ４からの光は図８（ｂ）における紙面奥行方向に導かれ第５ミラーＭ５によって紙面下方向に導かれて第６ミラーＭ６に入射する。
【００７１】
このように、本実施例においては、各ミラーが光源部ＬＳＵからの光が第１ミラーＭ１に入射する方向（図８（ｂ）における紙面右方向）と直交する所定の平面を通るように配置されている。このため、本実施例においては、各ミラーを設けるために必要なスペースの図８（ｂ）における紙面左右方向の寸法を前述の第２及び第３実施例の場合と比較してより小さくすることができる。
【００７２】
また、本実施例における各ミラーの配置は、第１ミラーＭ１と第２ミラーＭ２が捻じれの関係にあり、第５ミラーＭ５と第６ミラーＭ６が捻じれの関係にある配置ともいえる。
【００７３】
〔第５実施例〕
図９を用いて第５実施例としての画像投射装置の構成について説明する。前述の第１から第４実施例においては、第４光変調部は透過型液晶パネル部であったが、本実施例における第４光変調部は反射型液晶パネル部である。
【００７４】
図９に本実施例における画像投射装置の構成を示す。光源部１２０から偏光変換部５までは前述の第１実施例と同様である。本実施例においては偏光変換部５からの光は偏光分離部６０を透過し、コンデンサーレンズ６を介して第４光変調部８０に入射する。第４光変調部８０は反射型液晶パネル部であるため、第４光変調部８０によって偏光分離部８０で反射されるように変調された光はコンデンサーレンズ６を介して偏光分離部６０に入射する。そして偏光分離部６０で反射された光はクロスダイクロイックミラー３１に入射する。構成Ｂ１の代わりに構成Ｂ２を用いてもよいのは前述の第１実施例における各変形例と同様である。
【００７５】
このような構成の本実施例においては、光源部から第４光変調部を介して前側色分離部に至るまでの光路が一部で重複している。このため、光源部から第４光変調部を介して前側色分離部に至るまでの光路上に設けられた各光学部品を設けるためのスペースを従来よりも小さくすることができる。第４光変調部を有することによって高いコントラストを実現できる点は前述の第１実施例と同様である。
【００７６】
（本実施例の第１変形例）
図１０を用いて本実施例の第１変形例について説明する。図９に示す構成と図１０に示す構成の違いはミラー６０１及び６０２を追加して光路の折り返し回数を増やした点とそれに伴ってコンデンサーレンズ６００を加えた点である。このような構成であれば、光源部から前側色分離部に至るまでの光路上に設けられた各光学部品を設けるためのスペースが歪な形であってもプロジェクタ全体を大きくすることなく各光学部品を納めることができる。
【００７７】
（本実施例の第２変形例）
図１１を用いて本発明の第２変形例について説明する。図１１に示す構成は、第４光変調部が反射型液晶パネルである点は図９と同様であるが、主に偏光分離部６０からの後の光路上における構成が異なる。
【００７８】
図１１において偏光分離部６０を透過したＰ偏光光は入射側λ／４板６０３に入射して円偏光に変換されたからダイクロイックミラー６０４に入射する。ダイクロイックミラー６０４は青色光を透過させ、緑色光及び赤色光を反射する性質を持つ。
【００７９】
ダイクロイックミラー６０４を透過した青色光は出射側λ／４板６０５を透過することでＳ偏光光となり、青色光用ミラー３２を介してλ／２板６０６によってＰ偏光光となる。そして、青色光用コンデンサーレンズ８Ｂと青色光用ＰＢＳ９０Ｂを介して第１光変調部１２Ｂに入射する。前述の第１実施例おける青色光用ＰＢＳ９Ｂは２つのプリズムの間に誘電体多層膜を有するプリズムタイプのＰＢＳであったが、本変形例において青色光用ＰＢＳ９０ＢはワイヤーグリッドタイプのＰＢＳである。これは後述の緑色光用ＰＢＳ９０Ｇ及び赤色光用ＰＢＳ９０Ｒについても同様である。以後の光路は前述の第１実施例と同様であるため説明を省略する。
【００８０】
ダイクロイックミラー６０４で反射された緑色光及び赤色光は再び入射側λ／４板６０３を透過することで円偏光からＳ偏光光となり、偏光分離部６０で反射されてλ／２板６０７を透過してＰ偏光光となる。以後の光路は前述の第１実施例と同様であるため説明を省略する。
【００８１】
〔第６実施例〕
図１２を用いて第６実施例としての画像投射装置の構成について説明する。第４光変調部は、第１から第４実施例においては透過型液晶パネル部、第５実施例においては反射型液晶パネル部であったが、本実施理例においてはマイクロミラーアレイである。それ以外の構成は前述の第１から第５実施例のうち少なくとも一部の実施例と同様であるために説明を一部省略する。
【００８２】
コンデンサーレンズ６からの光は全反射プリズム１０７を介してマイクロミラーアレイ１０６に入射する。全反射プリズム１０７は全反射条件を満たす入射角度の光は反射し、それ以外の光は透過させる性質を持つ。このため、コンデンサーレンズ６からの光は全反射プリズム１０７で反射されてマイクロミラーアレイ１０６に入射するが、マイクロミラーアレイ１０６で角度を変調された光は全反射プリズム１０７を透過して前述の構成Ｂ１あるいは構成Ｂ２に導かれる。
【００８３】
本実施例のような第４光変調部がマイクロミラーアレイである構成においては、前述の第５実施例と同様に光源部から前側色分離部に至るまでの光路の一部が重複しているため、前述の第５実施例と同様に小型化の効果を得ることができる。また、高いコントラストを実現できるという効果も前述の各実施例と同様に得ることができる。
【００８４】
（本実施例の変形例）
図１３を用いて本実施例の変形例について説明する。前述の図１２に示す構成においては全反射プリズム１０７からの光が構成Ｂ１あるいはＢ２に含まれる各色光用の反射型液晶パネル部に入射していた。これに対して、図１３に示す構成においては、第１から第３光変調部がマイクロミラーアレイである。
【００８５】
全反射プリズム１０７からの光はコンデンサーレンズ１０９を介して全反射プリズム１１０に入射する。コンデンサーレンズ１１０からの光は全反射プリズム１１０によって反射されてクロスダイクロイックプリズム１１１に入射する。クロスダイクロイックプリズム１１１は全反射プリズム１１０からの光のうち青色光を第１光変調部１１２Ｂに導き、緑色光を第２光変調部１１２Ｇに導き、赤色光を第３光変調部１１２Ｒに導くように構成されている。前述のように各光変調部はマイクロミラーアレイである。各光変調部で角度を変調された各色光は全反射プリズム１１０を透過して投射レンズ１０Ｐを介してスクリーンに導かれる。このように、本実施例においては第１から第３光変調部は反射型液晶パネル部に限定されるものではない。
【００８６】
（各実施例における好ましい形態）
次に前述の各実施例共通あるいは一部の実施例においてより好ましい形態について説明する。
【００８７】
第１集光レンズユニットの焦点距離をＦ１、第２集光レンズユニットの焦点距離をＦ２、第４光変調部の有効領域の対角線長をＰ１、第１光変調部の有効領域の対角線長をＰ２とする。このとき、画像投射装置が、
０．７≦（Ｆ１×Ｐ２）／（Ｆ２×Ｐ１）≦１．３      （１）
を満足することが好ましい。（１）式を満足することは、Ｆ１とＦ２の比がＰ１とＰ２の比と略等しいことを意味する。上記の（１）式の下限値を逸脱すると、第１光変調部を照明する照明光の光束が大きくなりすぎて第１光変調部における光量損失が増加するために好ましくない。逆に上限値を逸脱すると、第４光変調部を照明する照明光の光束が大きくなりすぎて第４光変調部における光量損失が増加するために好ましくない。
【００８８】
画像投射装置が、
０．８≦（Ｆ１×Ｐ２）／（Ｆ２×Ｐ１）≦１．２      （１Ａ）
あるいは、
０．９≦（Ｆ１×Ｐ２）／（Ｆ２×Ｐ１）≦１．１      （１Ｂ）
を満足するとより好ましい。
【００８９】
また、第１集光レンズユニットの主平面から第２集光レンズユニットの主平面までの空気換算長をＤ１２とするとき、画像投射装置が、
０．７≦Ｄ１２／（Ｆ１＋Ｆ２）≦１．３      （２）
を満足することが好ましい。上記の（２）式の下限値または上限値を逸脱すると、第１集光レンズユニットと第２集光レンズユニットで構成されるリレーレンズ系（第４光変調部の画像を第１光変調部に再結像させるレンズ系）のテレセントリック性が損なわれる。その結果、画像投射装置としての解像性能が低下するために好ましくない。
【００９０】
画像投射装置が、
０．８５≦Ｄ１２／（Ｆ１＋Ｆ２）≦１．１５      （２Ａ）
あるいは、
０．９≦Ｄ１２／（Ｆ１＋Ｆ２）≦１．１          （２Ｂ）
を満足するとより好ましい。
【００９１】
また、光源部から第４光変調部に至るまでの光路と交差するとともに第１光源像が形成される領域である第１光源像領域（第１領域）の幅をＤ１とする。そして、第４光変調部から前側色分離部に至るまでの光路と交差するとともに第２光源像が形成される領域である第２光源像領域（第２領域）の幅をＤ２とする。このとき、画像投射装置が、
０．７≦Ｄ１／Ｄ２≦１．３      （３）
を満足することが好ましい。
【００９２】
画像投射装置が、
０．８≦Ｄ１／Ｄ２≦１．２      （３Ａ）
あるいは、
０．９≦Ｄ１／Ｄ２≦１．１      （３Ｂ）
を満足するとより好ましい。
【００９３】
また、リレーレンズユニットの結像倍率をＸとするとき、画像投射装置が、
０．７≦Ｘ≦１．３      （４）
を満足することが好ましい。
【００９４】
画像投射装置が、
０．８≦Ｘ≦１．２      （４Ａ）
あるいは
０．９≦Ｘ≦１．１      （４Ｂ）
を満足するとより好ましい。
【００９５】
また、第１リレーレンズユニットの焦点距離をＦＲ１とし、第２リレーレンズユニットの焦点距離をＦＲ２とするとき、画像投射装置が、
０．７≦ＦＲ１／ＦＲ２≦１．３      （５）
を満足することが好ましい。
【００９６】
画像投射装置が、
０．８≦ＦＲ１／ＦＲ２≦１．２      （５Ａ）
あるいは、
０．９≦ＦＲ１／ＦＲ２≦１．１      （５Ｂ）
を満足するとより好ましい。
【００９７】
画像投射装置が（３）式、（４）式、（５）式のうち少なくとも一つを満足するということは、前述の第１光源像領域の幅Ｄ１と第２光源像領域の幅Ｄ２が略等しくなることを意味する。第１光源像領域は、第２フライアイレンズによって偏光変換部の近傍あるいは偏光変換部と重なる位置に位置するように形成される。第２光源像領域は、第４光変調部以降の光路に設けられた正のパワーを持つレンズユニットによって、第４光変調部から前側色分離部に至るまでの光路上のどこかに位置するように形成される。
【００９８】
第４光変調部が無い画像投射装置においては、第１光源像領域の幅Ｄ１の値に合わせて第１光源像領域以降の光学部品のサイズが決まっている。このため、第２光源像領域の幅Ｄ２の値と第１光源像領域の幅Ｄ１の値を略等しくすることで、第４光変調部が無い画像投射装置で採用していた第１光源像領域以降の光学部品を、第４光変調部を有する画像投射装置にもそのまま流用することができる。あるいは大幅な設計変更が不要となる。
【００９９】
前述の第１集光レンズユニットとは、前述の第１光源像領域から第４光変調部に至るまでの光路上に設けられた正レンズ一枚あるいは全体として正のパワーを持つ複数のレンズのことをいう。同様に、前述の第２集光レンズユニットとは、前述の第２光源像領域から第１光変調部に至るまでの光路上に設けられた正レンズ一枚あるいは全体として正のパワーを持つ複数のレンズのことをいう。例えば、図１においてはレンズ６が第１集光レンズユニットに相当し、レンズ８Ｂあるいはレンズ８Ｙが第２集光レンズユニットに相当する。
【０１００】
なお、図２に示した構成Ｂ２における各色光用のフィールドレンズは、第２集光レンズユニットに含まれるとしてもよいし、含まれないとしてもよい。
【０１０１】
また、前述の第１リレーレンズユニットと第２リレーレンズユニットは次のように定義することができる。前述の第１光源像からの光を第２光源像として結像させるための複数のレンズ、言い換えると、前述の第１光源像形成領域と第２光源像形成領域との間にある複数のレンズをリレーレンズユニットとする。そして、リレーレンズユニットのうち、第４光変調部よりも第１光源像形成領域側にある正レンズ一枚あるいは全体として正のパワーを持つ複数のレンズを第１リレーレンズユニットとする。同様に、リレーレンズユニットのうち、第４光変調部よりも第２光源像形成領域側にある正レンズ一枚あるいは全体として正のパワーを持つ複数のレンズを第２リレーレンズユニットとする。例えば、図１においてはレンズ６が第１リレーレンズユニットに相当し、レンズ１０が第２リレーレンズユニットに相当する。図１において第１光源像形成領域は偏光変換部５の近傍に位置し、第２光源像形成領域は、レンズ１０からクロスダイクロイックミラー３１に至るまでの光路上に位置している。
【０１０２】
また、第２リレーレンズユニットの主平面から第２集光レンズユニットの主平面までの空気換算長をＤＲ２とするとき、画像投射装置が、
０．７≦ＤＲ２／（ＦＲ２＋Ｆ２）≦１．３      （６）
を満足すると好ましい。上記の（６）式の下限値または上限値を逸脱すると、リレーレンズ系と第２集光レンズユニットとリレーレンズ系のテレセントリック性が損なわれる。その結果、画像投射装置としての解像性能が低下するために好ましくない。
【０１０３】
画像投射装置が、
０．８５≦ＤＲ２／（ＦＲ２＋Ｆ２）≦１．１５      （６Ａ）
あるいは、
０．９≦ＤＲ２／（ＦＲ２＋Ｆ２）≦１．１          （６Ｂ）
を満足するとより好ましい。
【０１０４】
なお、前述の各光変調部の有効領域とは、各光変調部が有する複数の画素全てを含む領域としてもよいし、複数の画素のうち所定の画素だけを含む領域としてもよい。ここでいう所定の画素とは、例えば、複数の画素のうち照明されている画素としてもよい。あるいは、実際に光変調に用いる画素を前述の所定の画素としてもよい。
【０１０５】
〔変形例〕
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【０１０６】
例えば、第４光変調部あるいは第１から第３光変調部の入射側に偏光分離部を設けた構成を説明した。コントラストをより高めるために偏光分離部の入射側と出射側の少なくとも一方に吸収型あるいは反射型の偏光板を配置してもよい。
【０１０７】
また、前述の偏光分離部はプリズムタイプのＰＢＳでもワイヤーグリッドタイプのＰＢＳでも良いが、さらにミラーに吸収型あるいは反射型の偏光板を設けた構成のＰＢＳでもよい。
【符号の説明】
【０１０８】
１２０  光源部
１２０Ｂ  第１光変調部
１２０Ｇ  第２光変調部
１２０Ｒ  第３光変調部
８  第４光変調部
３１  クロスダイクロイックミラー（前側色分離部）
７、９、１１  ミラー（反射部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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