(57)【要約】投影装置は、照明光学系２０と、偏光ビームスプリッター３０と、画像表示素子４０と、投影光学系１０と、撮像素子６０とを備え、被投影面１ａにおける反射光成分が少ないＰ偏光を透過させる側に撮像素子６０が配置されており、Ｓ偏光の割合が多い、被投影面１ａでの不要な反射光の影響を小さくしている。また、照明光については、Ｓ偏光が偏光ビームスプリッター３０から出射する側に、撮像素子６０が配置され、Ｐ偏光が偏光ビームスプリッター３０から出射する側に、反射型液晶素子４０が配置されている。Ｓ偏光をカットする偏光制限部８０を、偏光ビームスプリッター３０と撮像素子６０との間に設けることで、Ｓ偏光が直接撮像素子６０に入射することを防ぐことができ、光学系内の迷光の影響を抑制することが可能となる。
2016080114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明用の光を射出する照明光学系と、
入射光の直線偏光の偏光方向に従い入射光を透過または反射することによって光の分離を行う偏光ビームスプリッターと、
前記照明光学系からの光が前記偏光ビームスプリッターを介して入射する画像表示素子と、
前記画像表示素子による像を前記偏光ビームスプリッターを介して被投影面に拡大投影する投影光学系と、
前記被投影面における像を撮像するための撮像素子と、を備え、
撮像する際に前記投影光学系を共通で使用し、前記偏光ビームスプリッターで投影側の光路と撮像側の光路とを分けており、
前記照明光学系からの光のうち前記偏光ビームスプリッターの偏光分離面で分離されて前記画像表示素子に向かう光の経路から外れる側であって、前記被投影面からの前記被投影面を基準とするＰ偏光が進む側に、前記撮像素子は配置され、
前記偏光ビームスプリッターと前記撮像素子との間に、前記被投影面を基準とするＳ偏光をカットする偏光制限部を設けた投影装置。
【請求項２】
前記撮像素子は、前記照明光学系からの光のうち、前記偏光ビームスプリッターの偏光分離面に対するＳ偏光の光が当該偏光分離面で反射されて前記偏光ビームスプリッターから出射する側に配置される請求項１に記載の投影装置。
【請求項３】
前記投影光学系は、前記画像表示素子による像を前記被投影面に向けて上方または下方に投影し、
前記撮像素子は、前記被投影面からの前記被投影面を基準とするＰ偏光が、前記偏光ビームスプリッターの偏光分離面を透過して前記偏光ビームスプリッターから出射する側に配置される請求項２に記載の投影装置。
【請求項４】
以下の条件式を満足する請求項１〜３のいずれか一項に記載の投影装置。
０．１＜Ｔｒ＜１．０      …      （１）
ここで、
Ｔｒ：投影光学系のスローレシオ
【請求項５】
前記偏光制限部は、前記偏光ビームスプリッターと前記撮像素子との間に配置された吸収型の偏光フィルターである請求項１〜４のいずれか一項に記載の投影装置。
【請求項６】
前記偏光制限部は、前記偏光ビームスプリッターと前記撮像素子との間に配置された反射型の偏光フィルターである請求項１〜４のいずれか一項に記載の投影装置。
【請求項７】
前記偏光ビームスプリッターの前記照明光学系側には、偏光方向を揃える偏光変換素子が配置されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を投影する投影装置に関するものであり、特に投影像などの撮影が可能な投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像表示素子に表示された画像を投影光学系によってスクリーン上に拡大投影する投影装置には、単にＰＣ画面をスクリーンなどに投影するだけでなく、ホワイトボードなどにＰＣ画面を投影しながら、そこに手書きの文字を書き込み、その情報を画像として記録したり、発表者の動きを感知して投影画面のページを進ませるなどの、インタラクティブな機能の付いたものが出てきている。また、これを実現する投影装置には、投影画像の台形歪み補正や周辺環境に合わせた明るさ補正などの使用状況に応じた各種補正処理が必要となってくる。【０００３】
単純な台形歪み補正や明るさ補正を行う、または人物の単純な動きを検出するだけであれば、撮影装置はＶＧＡ程度の画素数で十分であるが、手書きの文字を投影画像に重畳させて画像データとして取り込むためには、メガクラスの解像度が必要となり、それに用いられる撮像レンズにも高性能であることが望まれてくる。【０００４】
また、手書きを追加するためにホワイトボードなどの比較的光沢のある面に投影すると、天井にある蛍光灯や窓からの太陽光などが投影面で反射してしまい、手書きの文字が読み取りにくくなるといった不具合が生じる。【０００５】
そういったインタラクティブ機能向けの撮影装置として、投影光学系と別体で撮影光学系を具備するのではなく、投影光学系の一部の光路を分岐して、投影光学系を共通で撮影光学系としても使用するアイデア（本明細書中では一体型と呼ぶ）が提案されている（例えば特許文献１及び２）。【０００６】
投影光学系を撮影光学系としてそのまま用いる一体型とすることで、投影光学系で発生する歪曲収差をはじめとしたレンズ系で発生する各種収差を撮影時にキャンセルすることができるので、高解像度で低歪みな撮影画像を得ることができる。また、投影光学系の光軸と撮影光学系の光軸とが一致しているため、投影画像と撮影画像との間に視差が生じず、手書き文字を投影像に重畳させる際に特別な画像処理などが必要とならない。【０００７】
しかしながら、上記特許文献１及び２において、前述した被投影面での不要光の反射などの対策については言及されていない。また、一体型の光学系では、撮像素子が照明光学系に近接した位置に配置されるため、光学系内の迷光が撮像素子に入射して撮影画像の劣化を招くおそれがあるが、その対策についても言及されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３４３７０３号公報
【特許文献２】特開２０１２−６８３６４号公報
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、不要な被投影面での反射光や光学系内の迷光の影響を受けず、低歪曲で視差のない、高解像度な撮影画像を確保可能な投影装置を提供することを目的とする。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の一側面を反映した投影装置は、照明用の光を射出する照明光学系と、入射光の直線偏光の偏光方向に従い入射光を透過または反射することによって光の分離を行う偏光ビームスプリッター（以下、ＰＢＳとも呼ぶ）と、照明光学系からの光が偏光ビームスプリッターを介して入射する画像表示素子と、画像表示素子による像を偏光ビームスプリッターを介して被投影面に拡大投影する投影光学系と、被投影面における像を撮像するための撮像素子と、を備え、撮像する際に投影光学系を共通で使用し、偏光ビームスプリッターで投影側の光路と撮像側の光路とを分けており、照明光学系からの光のうち偏光ビームスプリッターの偏光分離面で分離されて画像表示素子に向かう光の経路から外れる側であって、被投影面からの被投影面を基準とするＰ偏光が進む側に、撮像素子は配置され、偏光ビームスプリッターと撮像素子との間に、被投影面を基準とするＳ偏光をカットする偏光制限部を設けている。
これにより、投影光学系と撮影光学系とが一体型の光学系を用いることになり、不要な被投影面での反射光や光学系内の迷光の影響を受けず、低歪曲で視差のない、高解像度な撮影画像を確保可能な投影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る第１実施形態の投影装置の構造を説明する図である。
【図２】図２Ａ及び２Ｂは、図１に示す投影装置の設置状態の一例を説明する背面図及び側面図である。
【図３】スクリーンへの不要光の入射角と反射率との関係を説明するグラフである。
【図４】スローレシオと反射率との関係を説明するグラフである。
【図５】第２実施形態の投影装置の構造を説明する図である。
【図６】第３実施形態の投影装置の構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
〔第１実施形態〕
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る第１実施形態の投影装置の構造等について説明する。
【００１３】
図１に示すように、第１実施形態に係る投影装置１００は、画像の投影に際して撮像を可能にするものであり、投影光学系１０、照明光学系２０、偏光ビームスプリッター３０、反射型液晶素子４０、画像駆動回路５０、撮像素子６０、撮像駆動回路７０、偏光制限部８０、及び制御回路９０を備える。
【００１４】
投影光学系１０は、詳細な説明を省略するが、画像表示素子である反射型液晶素子４０から得られる像を拡大してスクリーンその他の被投影体（不図示）に投影する。投影光学系１０は、複数のレンズ群からなり、一部のレンズ群を光軸ＯＡ'方向に移動させることにより、フォーカシングや変倍を行わせることができる。投影光学系１０の光軸ＯＡ'は投影像を被投影体に対して斜め方向から投影するために、反射型液晶素子４０の中心（照明光学系２０の光軸ＯＡ）から平行にシフトされている。
【００１５】
照明光学系２０は、光源２１、均一化光学系２２等を備える。均一化光学系２２は、光源２１から射出された光の分割及び重畳によって、反射型液晶素子４０上に照射する光の照度を光軸ＯＡに垂直な断面に関して２次元的に均一化する。
【００１６】
偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）３０は、一対の直角プリズムを貼り合わせたものであり、貼合わせ面において、一方の直角プリズムの斜面には、照明光学系２０から入射した所定方向の直線偏光を選択的に透過させる偏光分離膜からなる偏光分離面３１が形成されている。これにより、照明光学系２０から射出された照明光を透過させ、後述する反射型液晶素子４０に入射させることができる。また、偏光ビームスプリッター３０は、この反射型液晶素子４０から射出された変調光を反射し、投影光学系１０に入射させることができる。さらに、投影光学系１０から戻ってきた撮影光を透過させ、撮像素子６０に入射させることができる。見方を変えれば、偏光ビームスプリッター３０は、偏光分離面３１に対して傾斜した状態で対向する４つの面３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを有し、第１面３０ａは、照明光学系２０の光射出部に対向し、第２面３０ｂは、反射型液晶素子４０に対向し、第３面３０ｃは、投影光学系１０に対向し、第４面３０ｄは、撮像素子６０に対向する。なお、詳細は後述するが、偏光分離面３１は、これを基準とするＳ偏光を反射しＰ偏光を透過するものとなっており、偏光分離面３１を基準とするＳ偏光に関しては、照明光学系２０及び撮像素子６０からなるグループと、投影光学系１０及び反射型液晶素子４０からなるグループとが光路的に分離され互いに独立した状態となる。一方、偏光分離面３１を基準とするＰ偏光に関しては、照明光学系２０及び反射型液晶素子４０からなるグループと、投影光学系１０及び撮像素子６０からなるグループとが光路的に分離され互いに独立した状態となる。
【００１７】
反射型液晶素子４０は、映像光を形成する表示素子（画像表示素子）であり、特に空間的な反射率を変化させることによって照明光から映像光を形成する点で光変調素子と言える。反射型液晶素子（画像表示素子）３０は、板状の電子部品である画像表示パネルからなる。この反射型液晶素子４０は、ＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon）とも称されるマイクロディスプレイであり、シリコンチップの表面に直接回路が形成され対向基板との間に液晶層を挟み込んだものである。反射型液晶素子４０は、液晶層に対し駆動信号に応じた電圧が画素毎に印加されると、液晶分子の配列を変化させることで照明光を変調し、反射によって所望の画像を表示するものである。この際、偏光分離面３１を基準とするＰ偏光を照明光として反射型液晶素子４０に入射させる場合、偏光分離面３１を基準とするＳ偏光が映像光として反射される。
【００１８】
画像駆動回路５０は、画像信号に基づいて反射型液晶素子４０を動作させる回路部分である。画像駆動回路５０は、後述する制御回路９０からの制御信号に基づいて動作し、反射型液晶素子４０に画像信号に対応する駆動信号を出力し画像の表示動作を行わせる。
【００１９】
撮像素子６０は、固体撮像素子であり、被写体像を検出するＣＭＯＳ型のイメージセンサーである。撮像素子６０の光電変換部又は撮像面（不図示）上には、投影光学系１０によって形成された画像が投影される。つまり、撮像素子６０の光電変換部上には、撮像光学系としても用いられる投影光学系１０によってホワイトボードその他の被投影体の画像が縮小投影される。なお、撮像素子６０は、上述のＣＭＯＳ型のイメージセンサーに限るものでなく、ＣＣＤ等の他のものを適用したものであってもよい。なお、撮像素子６０によってカバーされる画角又は面積は、反射型液晶素子４０によって被投影体上に表示が行われる範囲の画角又は面積よりも広くなっている。
【００２０】
撮像駆動回路７０は、ＹＵＶその他のデジタル画素信号を外部回路へ出力したり、制御回路９０から撮像素子６０を駆動するための電圧やクロック信号の供給を受けたりすることによって、撮像素子６０に像検出動作を行わせている。
【００２１】
偏光制限部８０は、偏光ビームスプリッター３０と撮像素子６０との間に介在させる光学素子であり、偏光分離面３１を基準とするＳ偏光（結果的に後述する被投影面１ａを基準とするＳ偏光）をカットする役割を有する。偏光制限部８０として、例えば吸収型のガラス偏光子、ワイヤーグリッドを用いた反射型の偏光子、複屈折性の誘電体を多数層積層した反射型の偏光子、その他の偏光フィルターを用いることができる。偏光制限部８０を設けることで、照明光学系２０からの照明光のうちＳ偏光成分が偏光ビームスプリッター３０の偏光分離面３１を介して撮像素子６０に入射して撮影を妨げることを防止できる。
【００２２】
制御回路９０は、これに組み込まれたプログラムや不図示の操作部からの指示に基づいて、画像駆動回路５０、撮像駆動回路７０等を適宜動作させることができる。制御回路９０は、例えば外部から入力されたビデオ信号その他の信号に基づいて画像駆動回路５０に対して駆動信号や画像信号を出力し、反射型液晶素子４０に表示動作を行わせる。また、制御回路９０は、例えば撮像素子６０から撮像駆動回路７０を介して得た撮像データに対して種々の画像処理を行うことができ、取得した撮像データ又は処理後のデータを保管することができる。
【００２３】
図２Ａ及び２Ｂを参照して、図１に示す投影装置１００の使用状態または設置状態について説明する。投影装置１００は、ホワイトボード、スクリーンその他の被投影面１ａに対して正面下側に対向するように配置されている。ここで、被投影面１ａからの反射光であって投影装置１００の投影光学系１０に入射するものは、被投影面１ａを基準としてＳ偏光成分とＰ偏光成分とを含む。ここで、被投影面１ａを基準とするＳ偏光成分とは、投影光の中心軸と、投影光の中心軸が被投影面１ａと交差する投影画像中心における法線とが作る平面に垂直な方向に振動する偏光成分であり、Ｐ偏光成分は、前記平面に平行な方向に振動する偏光成分である。図２Ａ及び２Ｂの使用状態において、被投影面１ａを基準とするＳ偏光及びＰ偏光は、偏光ビームスプリッター３０の偏光分離面３１を基準とするＳ偏光及びＰ偏光と一致する。つまり、Ｓ偏光は、その電界ベクトルが投影装置１００及び被投影面１ａに共通しており鉛直に延びるｙｚ面に対して垂直に振動するものとなっている。
【００２４】
図１等に戻って、投影装置１００の動作について説明する。まず、投影時の光線経路について説明する。光源２１から出射された光線は、反射型液晶素子（画像表示素子）４０上の照度を均一にするための均一化光学系２２を通過し、光線の偏光状態を２つに分離するための偏光ビームスプリッター３０に入射する。図示の偏光ビームスプリッター３０は、Ｓ偏光成分を反射し、Ｐ偏光成分を透過させるような偏光分離面３１を持っている。偏光分離面３１を透過したＰ偏光の光線は、反射型液晶素子４０へ入射し、反射型液晶素子４０で反射されて出射したＳ偏光の光線（変調成分）のみが偏光分離面３１で反射され、投影光学系１０へと入射して被投影面１ａに投影される。
【００２５】
次に、撮像時の光線経路について説明する。被投影面１ａを有するホワイトボードなどに書いた手書き文字や投影像を撮影する際には、被投影面１ａからの光線は、投影時と同じ光路を逆行するように投影光学系１０を通過した後に偏光ビームスプリッター３０へ入射し、偏光分離面３１でＳ偏光成分とＰ偏光成分とに分離される。ここで、偏光ビームスプリッター３０に対して偏光分離面３１を通過するＰ偏光成分が出射する方向に撮像素子６０が配置されており、偏光分離面３１を透過したＰ偏光成分のみが撮像素子６０に入射し画像として記録される。
【００２６】
以上のように、偏光ビームスプリッター３０を利用して、反射型液晶素子４０を対向させる第２面３０ｂに隣接する第４面３０ｄに対向させて撮像素子６０を配置することで、投影光学系１０を撮影光学系としてそのまま使用することができるようになる。そうすることで、投影像を撮影する際には、光線が投影光学系１０を投影時とは逆向きに通過することになるので、投影光学系１０で発生する歪曲収差や、その他解像力低下を引き起こす倍率色収差がキャンセルされることになる。そのため、周辺部まで高解像力で、低歪みの画像を得ることができるようになる。また、投影光学系１０と撮影光学系とを実質的に同じ光路で構成することができるので、投影像と撮影像の間に視差が生じることはない。
【００２７】
この投影装置１００では、偏光ビームスプリッター３０の偏光分離面３１で照明光から分離されたＳ偏光成分をカットする手段として、偏光制限部８０を偏光ビームスプリッター３０と撮像素子６０との間に設けている。これにより、照明光学系２０からの光が直接撮像素子６０に入射することを防ぐことができ、光学系内の迷光の影響を抑制することが可能となる。
【００２８】
図３に示すように、Ｓ偏光及びＰ偏光の物質表面での反射率には、入射角度に依存する差がある（参考文献として、例えばEugene Hecht著、尾崎義治・朝倉利光訳「ヘクト光学II」（丸善出版）の１０３頁を参照のこと）。すなわち、被投影面１ａでの不要な反射光は、Ｓ偏光成分が多く含まれていることとなる。そこで、撮影時には不要光の影響を受けにくいＰ偏光成分が透過する側、言い換えると、照明光学系２０の光線のうちＳ偏光成分が偏光ビームスプリッター３０から出射していく側に撮像素子６０が配置されていることが望ましい。そうすることで、被投影面１ａでの不要な反射光の影響を小さくし、手書き文字などを正確に読み取ることができるようになる。
【００２９】
なお、以上の図３のチャートにおいて、不要光を反射する媒質の屈折率が１．５であるとした。被投影面１ａとして例えばホワイトボードの表面が想定される。ホワイトボードは、エナメルや鉄で表面がコートされている。エナメルにはフタル酸樹脂エナメルなどが含まれ、フタル酸樹脂エナメルの屈折率は約１．５程度である。
【００３０】
以下、被投影面１ａでの不要光の影響について定量的な数値結果を示す。図２Ｂ等に示すように、例えば投影装置１００を被投影面１ａの下方に配置し、被投影面１ａに対して上向きに投影しているとする。このとき、太陽光や天井の照明灯などの不要光ＦＨが被投影面に４５°の角度で入射し、投影装置１００の投影光学系１０に入射してきたと仮定する。この場合、図３に示す特性により、不要光ＦＨの強度を１とした場合の２つの偏光成分は、Ｐ偏光成分が０．００８、Ｓ偏光成分が０．０９２となる。一方で、正規の投影像や被投影面１ａに書かれた文字からの光（正規光と呼ぶ）は、投影光学系１０を通過後、偏光ビームスプリッター３０にて偏光成分が分離されＳ偏光成分が阻止されるため、撮像素子６０に入射する光量は正規光強度１に対して０．５となる。通常、不要光ＦＨの強度は正規光の強度よりも高く、仮に不要光強度を正規光強度の１０倍であると仮定すると、撮像素子６０に入射する正規光強度と不要光強度とは、正規光が０．５に対し不要光ＦＨが０．０８となり（正規光と不要光ＦＨとの比は１：０．１６）、正規光に対して不要光ＦＨを十分小さくすることができることが分かる。
【００３１】
一方、撮像素子６０と反射型液晶素子４０の位置関係が逆であった場合は、Ｓ偏光成分が撮像素子６０に到達しやすくなり、上記と同じ条件下で計算すると、正規光が０．５に対し不要光ＦＨが０．９２となってしまい（正規光と不要光ＦＨとの比は１：１．８４）、正規光以上の強度で不要光ＦＨが撮像素子６０に入射してしまうこととなる。この結果をまとめたのが以下の表１である。この結果から、照明光学系２０の光線において、Ｓ偏光成分が偏光ビームスプリッター３０から出射していく側に撮像素子６０が配置されていることが望ましいことが分かる。
〔表１〕
2016080114.tif 000003
【００３２】
以下、投影光学系１０のスローレシオについて説明する。図２Ａ及び２Ｂを参照して説明すると、スローレシオＴｒは、投影距離Ｄ（投影装置１００から被投影面１ａまでの距離）を投影画像ＰＧの水平方向サイズＷで割った値である。説明を分かりやすくするため、投影画像ＰＧは１６：９のアスペクト比を持っており、投影装置１００は投影画像ＰＧの下端と同じ高さから投影していると仮定する。この場合、最も被投影面１ａで大きな角度で反射されて投影装置１００に入射してくる不要光ＦＨは、被投影面１ａの上端部における反射となる。そこで、スローレシオＴｒが決まると、水平方向サイズＷから得た垂直方向サイズＨを求めて、投影装置１００に入射してくる不要光ＦＨの最大入射角度θを決定できる。
【００３３】
図４は、スローレシオＴｒを変化させた場合の不要光ＦＨの最大角度から、この不要光ＦＨについての偏光ごとの反射率をグラフ化したものである。スローレシオＴｒが小さくなると、その分投影装置１００に入射してくる不要光ＦＨの被投影面１ａにおける反射角度が大きくなる傾向がある。そこで、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分の反射率の乖離が大きくなって偏光制限部８０を配置する意義が高まるように、スローレシオＴｒを以下の範囲とするような投写を行うことが好ましい。
０．１＜Ｔｒ＜１．０      …      （１）
上記条件式（１）の上限値を下回ることで、被投影面１ａで比較的大きな角度で反射される不要光ＦＨが投影装置１００に入射してくることになるので、図４に示すように、よりＳ偏光成分とＰ偏光成分の反射率の乖離が大きくなり、偏光制限部８０を偏光ビームスプリッター３０と撮像素子６０との間に配置して照明灯の写り込みといった不要光ＦＨの撮影を抑制する効果が増大するといえる。逆に、スローレシオが小さくなりすぎると、被投影面１ａにおける不要光ＦＨの反射角度が大きくなりすぎて却ってＳ偏光とＰ偏光の反射率の乖離が小さくなってくる。つまり、条件式（１）の下限値を上回ることによっても、不要光ＦＨの入射角度が過剰に大きくならずＳ偏光とＰ偏光の反射率の乖離が小さくなることを回避できるので、偏光制限部８０を偏光ビームスプリッター３０と撮像素子６０との間に配置して照明灯の写り込みといった不要光ＦＨの撮影を抑制する効果を維持することができる。
【００３４】
なお、図１に示す投影装置１００において、偏光ビームスプリッター３０の偏光分離面３１の分離特性を反転させることもできる。つまり、偏光分離面３１を基準とするＳ偏光を透過させ、偏光分離面３１を基準とするＰ偏光を反射させる。この場合、図示を省略するが、反射型液晶素子４０と撮像素子６０との配置関係を入れ替え、第２面３０ｂに撮像素子６０を対向配置し、第４面３０ｄに反射型液晶素子４０を対向配置する。そして、偏光ビームスプリッター３０と撮像素子６０との間に介在させる偏光制限部８０は、偏光分離面３１を基準とするＳ偏光（結果的に被投影面１ａを基準とするＳ偏光）をカットするものとする。
【００３５】
以上で説明した実施形態の投影装置１００では、撮影に際して被投影面１ａにおける反射光成分が少ないＰ偏光を透過させる側に撮像素子６０が配置されている。これにより、Ｓ偏光の割合が多い、被投影面１ａでの不要な反射光の影響を小さくしている。また、Ｓ偏光をカットする偏光制限部８０を、偏光ビームスプリッター３０と撮像素子６０との間に設けることで、Ｓ偏光をカットし、不要な反射光の影響を小さくし、手書き文字などを正確に読み取ることができる。
【００３６】
この投影装置１００では、照明光学系２０からの照明光については、Ｓ偏光が偏光ビームスプリッター３０から出射する側に、撮像素子６０が配置され、Ｐ偏光が偏光ビームスプリッター３０から出射する側に、反射型液晶素子４０が配置されている。Ｓ偏光をカットする偏光制限部８０を、偏光ビームスプリッター３０と撮像素子６０との間に設けることで、偏光分離面３１に対するＳ偏光が照明光学系２０から撮像素子６０に直接入射することを防ぐことができ、光学系内の迷光の影響を抑制することが可能となる。
【００３７】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る投影装置について説明する。なお、第２実施形態の投影装置は第１実施形態の投影装置を変形したものであり、特に説明しない事項は第１実施形態と同様である。
【００３８】
図５に示すように、第２実施形態の投影装置１００の場合、偏光ビームスプリッター３０の照明光学系２０側に偏光方向を揃える偏光変換素子８２が配置されている。この偏光変換素子８２は、例えば偏光ビームスプリッターや波長板を組み合わせたものであり、照明光学系２０から射出された照明光に含まれるＳ偏光及びＰ偏光のうちＳ偏光をＰ偏光に変換する。これにより、偏光ビームスプリッター３０に略Ｐ偏光の照明光のみを入射させることができ、光源光のロスが少なくなるだけでなく、撮像素子６０側に漏れる光を確実に減少させることができる。なお、この場合、偏光変換素子８２から偏光ビームスプリッター３０へは、偏光分離面３１を基準としてＰ偏光を入射させるとしたが、結果的に被投影面１ａを基準とするＰ偏光を入射させることにもなる。
【００３９】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係る投影装置について説明する。なお、第３実施形態の投影装置は第１実施形態の投影装置を変形したものであり、特に説明しない事項は第１実施形態と同様である。
【００４０】
図６に示すように、第３実施形態の投影装置１００の場合、紙面が水平なｘｚ面となっている。つまり、この配置では、被投影面１ａを基準とするＳ偏光は、偏光分離面３１を基準とするＰ偏光となる。これに対応するため、この投影装置１００では、反射型液晶素子４０と撮像素子６０との配置関係を入れ替え、第２面３０ｂに撮像素子６０を対向配置し、第４面３０ｄに反射型液晶素子４０を対向配置する。ただし、偏光ビームスプリッター３０の偏光分離面３１の分離特性は、第１実施形態のままとなっている。この結果、照明光学系２０から射出された照明光を偏光分離面３１で反射させることによって、反射型液晶素子４０に入射させ、反射型液晶素子４０から射出された変調光を偏光分離面３１で透過させることによって、投影光学系１０に入射させる。さらに、投影光学系１０から戻ってきた撮影光を偏光分離面３１で反射させることによって、撮像素子６０に入射させる。以上において、反射型液晶素子４０に入射させる照明光は、被投影面１ａを基準とするＰ偏光（つまり偏光分離面３１を基準とするＳ偏光）となっており、投影光学系１０に入射させる投影光は、被投影面１ａを基準とするＳ偏光（つまり偏光分離面３１を基準とするＰ偏光）となっており、撮像素子６０に入射させる画像光は、被投影面１ａを基準とするＰ偏光（つまり偏光分離面３１を基準とするＳ偏光）となっている。この場合、偏光ビームスプリッター３０と撮像素子６０との間に介在させる偏光制限部８０は、被投影面１ａを基準とするＳ偏光（結果的に偏光分離面３１を基準とするＰ偏光）をカットするものとする。
【００４１】
以上、実施形態に係る投影装置１００について説明したが、本発明に係る投影装置は、上記のものには限られない。例えば、投影光学系１０や照明光学系２０の具体的な構成は、図示のものに限らず用途等に応じて適宜変更することができる。また、投影装置は、下方に投影してもよく、左右方向に投影してもよい。いずれの場合であっても、撮像素子６０に達する、被投影面１ａでの反射光成分に多いＳ偏光をカットすることができる。
【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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【国際調査報告】
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