(57)【要約】【課題】明るさや解像度を犠牲にすることなく３Ｄ映像を表示することができ、３Ｄ映像と２Ｄ映像を切り替えて表示することが可能である画像投写装置を提供する。【解決手段】光源と、照明光学系と、第１の映像情報に基づいて入射光を変調する３枚１組の第１の反射型ライトバルブ群（９Ａ）と、第２の映像情報に基づいて入射光を変調する３枚１組の第２の反射型ライトバルブ群（９Ｂ）と、第１の反射型ライトバルブ群（９Ａ）で反射される光を１つの光軸上に合成する第１のプリズム型光合成部材（６Ａ）と、第２の反射型ライトバルブ群（９Ｂ）で反射される光を１つの光軸上に合成する第２のプリズム型光合成部材（６Ｂ）と、第１の反射型ライトバルブ群（９Ａ）から反射された光と第２の反射型ライトバルブ群（９Ｂ）から反射された光を１つの光軸上に合成するプリズム型ビームスプリッタ（１８）を含む画像投写装置を構成する。【選択図】図３
2014132675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の３原色を１色以上含む光を発する１つ以上の光源と、
前記光源からの光を照明する１つ以上の照明光学系と、
第１の映像情報に基づいて前記照明光学系からの入射光を変調する、光の３原色に対応した３枚１組の第１の反射型ライトバルブ群と、
第２の映像情報に基づいて前記照明光学系からの入射光を変調する、光の３原色に対応した３枚１組の第２の反射型ライトバルブ群と、
前記第１の反射型ライトバルブ群で反射される、３原色に分かれていた光を１つの光軸上に合成する機能を有する第１のプリズム型光合成部材と、
前記第２の反射型ライトバルブ群で反射される、３原色に分かれていた光を１つの光軸上に合成する機能を有する第２のプリズム型光合成部材と、
前記第１の反射型ライトバルブ群から反射され、前記第１の映像情報に基づいて変調された光と、かつ、前記第２の反射型ライトバルブ群から反射され、前記第２の映像情報に基づいて変調された光を、１つの光軸上に合成するプリズム型ビームスプリッタを含む、
画像投写装置。
【請求項２】
前記第１の反射型ライトバルブ群及び前記第２の反射型ライトバルブ群が反射型液晶素子である請求項１に記載の画像投写装置。
【請求項３】
前記第１のプリズム型光合成部材及び前記第２のプリズム型光合成部材は、３原色に対応した３つの偏光ビームスプリッタと、３原色の光を１つの光軸上に合成するクロスダイクロイックプリズムとから、構成されており、かつ、前記プリズム型ビームスプリッタは、分光特性が前記光源で定まる３原色をカバーする偏光ビームスプリッタである、請求項１に記載の画像投写装置。
【請求項４】
前記第１の反射型ライトバルブ群及び前記第２の反射型ライトバルブ群がマイクロミラー駆動型素子である請求項１に記載の画像投写装置。
【請求項５】
前記第１のプリズム型光合成部材及び前記第２のプリズム型光合成部材は、フィリップス型プリズムと全反射プリズムとから構成されている、請求項１に記載の画像投写装置。
【請求項６】
前記第１の反射型ライトバルブ群、前記第２の反射型ライトバルブ群、前記第１のプリズム型光合成部材、前記第２のプリズム型光合成部材、前記プリズム型ビームスプリッタが、一体化するように固定されている、請求項１に記載の画像投写装置。
【請求項７】
前記第１のプリズム型光合成部材、前記第２のプリズム型光合成部材、前記プリズム型ビームスプリッタは、屈折率ｎｄが１．８４以上のガラス材が用いられている請求項１に記載の画像投写装置。
【請求項８】
前記光源がレーザー光源である請求項１に記載の画像投写装置。
【請求項９】
前記第１の反射型ライトバルブ群及び前記第２の反射型ライトバルブ群を構成する各ライトバルブは、画像表示範囲の対角寸法が１８ｍｍ以上４０ｍｍ以下である、請求項１に記載の画像投写装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、画像投写装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
近年シネマ業界はデジタル化が進み、これに伴い映像の高精細化と３Ｄ（３次元；立体）映像作品の普及が進んでいる。高精細化では解像度が約4000×2000のいわゆる４Ｋ映像の普及が進んでいる。
３Ｄ映像では、制作技術が発展し、観客の目への負担が小さく、長時間の映画鑑賞を楽しむことができる作品が次々に発表され始めており、映画界の興行収益の向上に寄与している。【０００３】
３Ｄ映像の投射技術としては、次に述べるように、いくつかの方法が提案・実用化されている。【０００４】
一台のプロジェクタにより、左右の目の映像を時間分割で互いに直交な偏光光に切り替えて映写し、これを左右の目で互いに偏光面が直交する偏光フィルタを備えたメガネをかけて鑑賞する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
なお、「直交する偏光」とは、互いの偏光面が９０度異なる二つの直線偏光の場合と、左右円偏光の場合があり、以下同様とする。【０００５】
また、二台のプロジェクタをそれぞれ右目映像用と左目映像用として備え、それぞれから投射される光を互いに直交な偏光光とし、左右の目で互いに偏光面が直交する偏光フィルタを備えたメガネをかけて映像を鑑賞する方法がある（例えば、特許文献２参照）。【０００６】
また、一つのライトバルブ画像表示部を右目用映像表示範囲と左目用映像表示範囲とに二分割し、これらの範囲で表示された映像を、互いに偏光が直交する偏光光として投射レンズから射出させて、これをスクリーン上で重なるように投射する方法がある。この方法でも、左右の目で互いに偏光面が直交する偏光フィルタを備えたメガネをかけて映像を鑑賞する（例えば、特許文献３参照）。【０００７】
さらに、大画面でも、十分に明るい２Ｄ（２次元；平面）映像及び３Ｄ映像の上映が可能となるように、プロジェクタの高出力化が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−１５１７１３号公報
【特許文献２】特開２０１２−４７８４９号公報
【特許文献３】特開２００９−３００９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の例のように、左右の映像を時分割で切り替えて生成する方法は、左右どちらか片方の目にしか光は入らない。このため３Ｄ映像を投射すると、プロジェクタから射出した全光量を活かすことができず、見た目のスクリーンの明るさは半分以下に暗くなってしまう。【００１０】
特許文献２の例のように二台のプロジェクタを使う方法は、それぞれからの投射像がスクリーン上で正確に重なるように複雑な調整が必要になる。また、プロジェクタが二台必要なため、プロジェクタを設置する場所の必要空間が大きくなり、コストも二台分かかり高価になる。【００１１】
特許文献３の例のように一つのライトバルブ画像表示部を分割して３Ｄ映像を投射する方法は、ライトバルブが本来持っている画像表示部を部分的に使うため、本来の解像度を活かすことができず、かつ、３Ｄ専用の投射レンズが必要になる。また、明るさも画像表示部全面を使う場合と比べて暗くなってしまう。
そこで、ライトバルブ全面の解像度を活かして２Ｄ映像を投射しようとすると、前記３Ｄ専用レンズと２Ｄ用レンズとを交換する作業が必要になる。この場合、３Ｄ専用レンズを使っても左右映像を同じにすれば２Ｄとして鑑賞できるが、２Ｄ用レンズで投射した場合と比べて、解像度も明るさも落ちてしまうという問題点がある。【００１２】
本技術の目的は、明るさや解像度を犠牲にすることなく３Ｄ映像を表示することができ、３Ｄ映像と２Ｄ映像を切り替えて表示することが可能である画像投写装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本技術の画像投写装置は、光の３原色を１色以上含む光を発する１つ以上の光源と、光源からの光を照明する１つ以上の照明光学系とを含む。
そして、第１の映像情報に基づいて照明光学系からの入射光を変調する、光の３原色に対応した３枚１組の第１の反射型ライトバルブ群を含む。
また、第２の映像情報に基づいて照明光学系からの入射光を変調する、光の３原色に対応した３枚１組の第２の反射型ライトバルブ群を含む。
また、第１の反射型ライトバルブ群で反射される、３原色に分かれていた光を１つの光軸上に合成する機能を有する第１のプリズム型光合成部材を含む。
また、第２の反射型ライトバルブ群で反射される、３原色に分かれていた光を１つの光軸上に合成する機能を有する第２のプリズム型光合成部材を含む。
さらに、第１の反射型ライトバルブ群から反射され、第１の映像情報に基づいて変調された光と、かつ、第２の反射型ライトバルブ群から反射され、第２の映像情報に基づいて変調された光を、１つの光軸上に合成するプリズム型ビームスプリッタを含む。【００１４】
上述の本技術の画像投写装置の構成によれば、第１の映像情報及び第２の映像情報が、３枚１組の第１の反射型ライトバルブ群及び第２の反射型ライトバルブ群でそれぞれ反射され、プリズム型ビームスプリッタによって１つの光軸上に合成される。
これにより、第１の映像情報及び第２の映像情報は、反射型ライトバルブ群の表示部全面を用いて表示することが可能であり、解像度を犠牲にすることはなく、明るさの犠牲もない。また、映像を時間分割する必要もないので、それに伴う明るさの犠牲もない。
そして、２つの映像情報を同一にする、又は、片方の映像情報をオフにすることで２Ｄ映像にすることができ、２つの映像情報を左右の目それぞれに対応する別な映像情報にすることで３Ｄ映像にすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
上述の本技術によれば、明るさや解像度を犠牲にすることなく３Ｄ映像を表示する、画像投写装置を実現することが可能になる。
さらに、第１の映像情報及び第２の映像情報が１つの光軸上に合成されるので、２組の反射型ライトバルブ群を、予めスクリーン上で重なり合うように位置出しをしておくことで、映画館等の現場で左右像の重ね合わせ調整を行う手間が生じない。
また、複数の画像投写装置を備える必要がないため、コストも節約でき、装置の設置空間を大きくする必要もない。【００１６】
また、２Ｄ映像と３Ｄ映像との切り替えは、映像情報の切り替えだけ行えばよいので、レンズ交換作業等の手間と時間は必要なく、容易に一瞬で２Ｄ映像と３Ｄ映像との切り替えを行うことができる。【００１７】
本技術により、２Ｄ映像と３Ｄ映像を切り替えてそれぞれ表示することが可能であり、装置の調整や部品の交換等の手間が不要なメンテナンスフリーの画像投写装置を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施の形態の画像投写装置の概略構成図である。
【図２】第１の実施の形態の画像投写装置の概略構成図である。
【図３】第１の実施の形態の画像投写装置の概略構成図である。
【図４】第２の実施の形態の画像投写装置の概略構成図である。
【図５】第２の実施の形態の画像投写装置の概略構成図である。
【図６】第２の実施の形態の画像投写装置の概略構成図である。
【図７】第２の実施の形態における、ビームスプリッタ膜の分光特性の一形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本技術を実施するための最良の形態（以下、実施の形態とする）について説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態
【００２０】
＜１．第１の実施の形態＞
第１の実施の形態の画像投写装置の概略構成図を、図１〜図３に示す。図１及び図２は側面図を示し、図３は上面図を示す。図１及び図２は、それぞれ図３の矢印５１と矢印５２の方向から見た側面図である。なお、図３では、図の見やすさを配慮して、反射型液晶素子９Ａ及び反射型液晶素子９Ｂを含む面に沿って配置された構成だけを図示して、その他の構成の図示を省略している。
また、各図において、光の経路を細い鎖線の矢印で示している。
【００２１】
本実施の形態は、偏光特性の違いを応用して３Ｄ（立体）映像の表示を行うものであり、ライトバルブとして反射型液晶素子を用いた構成である。
【００２２】
本実施の形態の画像投写装置は、反射型液晶素子からなるライトバルブ、プリズム型光合成部材、プリズム型偏光ビームスプリッタ、クロスダイクロイックプリズム（別名：４Ｐプリズム）、投射レンズ、の各部を備えて成る。
これらの各部は、相対的な位置関係が良好な精度を有するように配置されている。
例えば、これらの各部を互いに接合することにより、一体化された光学ブロックを構成することが望ましい。
また、それぞれの反射型液晶素子（ライトバルブ）とプリズム型の偏光ビームスプリッタとは、図示しない金属製部品等により機械的に接合されて固定されていることが望ましい。
【００２３】
さらに、本実施の形態の画像投写装置は、図示しないが、３原色の各色の光、即ち、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂをそれぞれ出射する光源を備えている。
そして、投射レンズから出射した光を、図示しないスクリーン等に照射して、画像の表
示を行う。
【００２４】
本実施の形態の画像投写装置は、特に、第１の映像情報に基づいた画像を投射するための光学系と、第２の映像情報に基づいた画像を投射するための光学系と、両光学系に共通のプリズム型ビームスプリッタ及び投射レンズとを備えた構成となっている。
各光学系にそれぞれ上述した赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂをそれぞれ出射する光源を備えており、合計で６個の光源を有する。これら６個の光源に対応して、反射型液晶素子、光合成部材、偏光ビームスプリッタが、それぞれ設けられている。
以下、各光学部品の構成及び配置について、具体的に説明する。
【００２５】
第１の映像情報に基づいた画像を投射するための光学系（以下、第１光学系と呼ぶ）は、光の３原色である、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂをそれぞれ出射する３つの光源を備えている。３つの光源に対応して、３枚１組の第１の反射型ライトバルブ群として、反射型液晶素子３Ａ，９Ａ，１４Ａを備えている。また、３原色の光を１つの光軸上に合成する機能を有する第１のプリズム型光合成部材として、それぞれガラス材から成る、偏光ビームスプリッタ２Ａ，８Ａ，１３Ａ及びクロスダイクロイックプリズム６Ａを備えている。
そして、赤色光Ｒに対応して、偏光板１Ａ、偏光ビームスプリッタ２Ａ、反射型液晶素子３Ａ、スペーサー４Ａ、１／２波長板５Ａが設けられている。
また、緑色光Ｇに対応して、偏光板７Ａ、偏光ビームスプリッタ８Ａ、反射型液晶素子９Ａ、スペーサー１０Ａ、１／２波長板１１Ａが設けられている。
また、青色光Ｂに対応して、偏光板１２Ａ、偏光ビームスプリッタ１３Ａ、反射型液晶素子１４Ａ、スペーサー１５Ａ、１／２波長板１６Ａが設けられている。
さらに、赤色光Ｒと緑色光Ｇと青色光Ｂを合流させる、クロスダイクロイックプリズム６Ａが設けられている。
なお、各光源と各偏光板１Ａ，７Ａ，１２Ａとの間には、図示しない照明光学系が設けられている。
【００２６】
第２の映像情報に基づいた画像を投射するための光学系（以下、第２光学系と呼ぶ）も、第１光学系と同様に、光の３原色である、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂをそれぞれ出射する３つの光源を備えている。３つの光源に対応して、３枚１組の第２の反射型ライトバルブ群として、反射型液晶素子３Ｂ，９Ｂ，１４Ｂを備えている。また、３原色の光を１つの光軸上に合成する機能を有する第２のプリズム型光合成部材として、それぞれガラス材から成る、偏光ビームスプリッタ２Ｂ，８Ｂ，１３Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム６Ｂを備えている。
そして、赤色光Ｒに対応して、偏光板１Ｂ、偏光ビームスプリッタ２Ｂ、反射型液晶素子３Ｂ、スペーサー４Ｂ、１／２波長板５Ｂが設けられている。
また、緑色光Ｇに対応して、偏光板７Ｂ、偏光ビームスプリッタ８Ｂ、反射型液晶素子９Ｂ、スペーサー１０Ｂ、１／２波長板１１Ｂが設けられている。
また、青色光Ｂに対応して、偏光板１２Ｂ、偏光ビームスプリッタ１３Ｂ、反射型液晶素子１４Ｂ、スペーサー１５Ｂ、１／２波長板１６Ｂが設けられている。
さらに、赤色光Ｒと緑色光Ｇと青色光Ｂを合流させる、クロスダイクロイックプリズム６Ｂが設けられている。
なお、各光源と各偏光板１Ｂ，７Ｂ，１２Ｂとの間には、図示しない照明光学系が設けられている。
【００２７】
第１の光学系のクロスダイクロイックプリズム６Ａと、第２の光学系のクロスダイクロイックプリズム６Ｂは、それぞれプリズム型ビームスプリッタ１８の前段に、配置されている。
第２の光学系のクロスダイクロイックプリズム６Ｂとプリズム型ビームスプリッタ１８との間には、１／２波長板１７が設けられている。
プリズム型ビームスプリッタ１８の後段に、投射レンズ１９が配置されている。
【００２８】
次に、本実施の形態の画像投写装置における画像を投射する機能を、以下、順を追って説明する。
【００２９】
まず、図１及び図３を参照して、第１の映像情報に基づいて画像を投射する機能を説明する。
【００３０】
光の３原色の一つである赤色光Ｒが図示しない光源から発せられ、同じく図示しない照明光学系を経て、偏光板１Ａを通過して、偏光ビームスプリッタ２Ａで反射されて、反射型液晶素子３Ａに入射する。
偏光ビームスプリッタは、一般に、Ｐ偏光を透過しＳ偏光を反射させる特性を持っている。
偏光板１Ａの機能は、光源からの光を偏光度の高い直線偏光として、偏光ビームスプリッタ２ＡにＳ偏光で入射させる役割を果たしている。
【００３１】
反射型液晶素子３Ａにより画像情報に基づいて偏光変調された光は、再び偏光ビームスプリッタ２Ａに戻り、そのうちのＰ偏光成分のみが偏光ビームスプリッタ２Ａを通過して、画像情報が明暗情報として変換される。さらに、スペーサーガラス４Ａを通過して、１／２波長板５Ａに入射する。
【００３２】
スペーサーガラス４Ａは、図示しない照明光学系を含めた光学系全体配置を最適となるように厚さが決められている。後述するスペーサーガラス１０Ａ、スペーサーガラス１５Ａも同様である。
１／２波長板５Ａは、クロスダイクロイックプリズム６Ａに対して光がＳ偏光で入射するように偏光面を回転させる役割を持つ。その理由は、クロスダイクロイックプリズム６Ａで光を反射させる膜は、Ｓ偏光で反射率が高く、Ｐ偏光で反射率が低いという性質があるためである。
【００３３】
こうして反射型液晶素子３Ａにより画像情報に基づいて偏光変調された光は、クロスダイクロイックプリズム６Ａによって反射されて、プリズム型ビームスプリッタ１８に入射する。
【００３４】
プリズム型ビームスプリッタ１８は、使用される光の３原色の全波長帯にわたり、Ｓ偏光では高い反射率を持ち、Ｐ偏光では高い透過率を持つ偏光ビームスプリッタの特性を持っている。即ち、プリズム型ビームスプリッタは、光源で定まる３原色をカバーする分光特性を有している。
クロスダイクロイックプリズム６Ａからの光は、プリズム型ビームスプリッタ１８に対してＰ偏光で入射するので、プリズム型ビームスプリッタ１８を透過して、図３に示した投射レンズ１９に入射、射出され、図示しないスクリーン上に映像を投射する。
【００３５】
次に、光の３原色の一つである緑色光Ｇが図示しない光源から発せられ、同じく図示しない照明光学系を経て、偏光板７Ａを通過して、偏光ビームスプリッタ８Ａで反射されて、反射型液晶素子９Ａに入射する。偏光板７Ａの機能は、偏光板１Ａの機能と同じである。
【００３６】
反射型液晶素子９Ａにより画像情報に基づいて偏光変調された光は、再び偏光ビームスプリッタ８Ａに戻り、そのうちのＰ偏光成分のみが偏光ビームスプリッタ８Ａを通過して、画像情報が明暗情報として変換される。さらに、スペーサーガラス１０Ａを通過して、１／２波長板１１Ａに入射する。
【００３７】
１／２波長板１１Ａは、１／２波長板５Ａと同様に、クロスダイクロイックプリズム６Ａに対して光がＳ偏光で入射し、透過するように、偏光面を回転させる役割を持つ。
こうして、緑色光Ｇの偏光方向を前記赤色光Ｒと後述する青色光Ｂとの偏光方向に合せることにより、緑色光Ｇは、プリズム型ビームスプリッタ１８に対してＰ偏光で入射して、プリズム型ビームスプリッタ１８を透過する。そして、図３に示した投射レンズ１９に入射、射出され、図示しないスクリーン上に映像を投射する。
【００３８】
そして、光の３原色の一つである青色光Ｂが図示しない光源から発せられ、同じく図示しない照明光学系を経て、偏光板１２Ａを通過して、偏光ビームスプリッタ１３Ａで反射されて、反射型液晶素子１４Ａに入射する。偏光板１２Ａの機能は、偏光板１Ａの機能と同じである。
【００３９】
反射型液晶素子１４Ａにより画像情報に基づいて偏光変調された光は、再び偏光ビームスプリッタ１３Ａに戻り、そのうちのＰ偏光成分のみが偏光ビームスプリッタ１３Ａを通過して、画像情報が明暗情報として変換される。さらに、スペーサーガラス１５Ａを通過して、１／２波長板１６Ａに入射して、偏光面を９０度回転させられる。
その後、青色光Ｂは、クロスダイクロイックプリズム６Ａで反射されて、プリズム型ビームスプリッタ１８に入射した後、プリズム型ビームスプリッタ１８を透過する。そして、図３に示した投射レンズ１９に入射、射出され、図示しないスクリーン上に映像を投射する。
【００４０】
こうして、赤、緑、青の各光の偏光方向は同じ方向に揃えられ、プリズム型ビームスプリッタ１８に対して全てＰ偏光状態で入射し、投射レンズ１９から図示しないスクリーン上に、第１の映像情報に基づく映像を投射する。
【００４１】
続いて、図２及び図３を参照して、第２の映像情報に基づいて画像を投射する機能を説明する。
【００４２】
光の３原色の一つである赤色光Ｒが図示しない光源から発せられ、同じく図示しない照明光学系を経て、偏光板１Ｂを通過して、偏光ビームスプリッタ２Ｂで反射されて、反射型液晶素子３Ｂに入射する。
【００４３】
反射型液晶素子３Ｂにより画像情報に基づいて偏光変調された光は、再び偏光ビームスプリッタ２Ｂに戻り、そのうちのＰ偏光成分のみが偏光ビームスプリッタ２Ｂを通過して、画像情報が明暗情報として変換される。さらに、スペーサーガラス４Ｂを通過して、１／２波長板５Ｂに入射する。
１／２波長板５Ｂによって、赤色光Ｒの偏光面が９０度回転されて、クロスダイクロイックプリズム６Ｂに対して光がＳ偏光で入射する。その後、赤色光Ｒは、クロスダイクロイックプリズム６Ｂで反射されて、１／２波長板１７に入射する。
【００４４】
１／２波長板１７は、使用される光の３原色の全波長帯にわたり、偏光方向を９０度回転させる機能を持っている。そのため、１／２波長板１７を透過した光は、偏光方向が９０度回転し、プリズム型ビームスプリッタ１８に対してＳ偏光で入射する。そして、プリズム型ビームスプリッタ１８で反射され、図３に示した投射レンズ１９に入射、射出され、図示しないスクリーン上に映像を投射する。
【００４５】
次に、光の３原色の一つである緑色光Ｇが図示しない光源から発せられ、同じく図示しない照明光学系を経て、偏光板７Ｂを通過して、光ビームスプリッタ８Ｂで反射されて、反射型液晶素子９Ｂに入射する。
【００４６】
反射型液晶素子９Ｂにより画像情報に基づいて偏光変調された光は、再び偏光ビームスプリッタ８Ｂに戻り、そのうちのＰ偏光成分のみが偏光ビームスプリッタ８Ｂを通過して、画像情報が明暗情報として変換される。さらに、スペーサーガラス１０Ｂを通過して、１／２波長板１１Ｂに入射する。
１／２波長板１１Ｂによって、緑色光Ｇの偏光面が９０度回転されて、その後、緑色光Ｇは、クロスダイクロイックプリズム６Ｂを透過して、１／２波長板１７に入射する。
そして、１／２波長板１７によって、再び緑色光Ｇの偏光面が９０度回転されて、プリズム型ビームスプリッタ１８に対してＳ偏光で入射する。さらに、緑色光Ｇは、プリズム型ビームスプリッタ１８で反射され、図３に示した投射レンズ１９に入射、射出され、図示しないスクリーン上に映像を投射する。
【００４７】
そして、光の３原色の一つである青色光Ｂが図示しない光源から発せられ、同じく図示しない照明光学系を経て、偏光板１２Ｂを通過して、偏光ビームスプリッタ１３Ｂで反射されて、反射型液晶素子１４Ｂに入射する。
【００４８】
反射型液晶素子１４Ｂにより画像情報に基づいて偏光変調された光は、再び偏光ビームスプリッタ１３Ｂに戻り、そのうちのＰ偏光成分のみが偏光ビームスプリッタ１３Ｂを通過して、画像情報が明暗情報として変換される。さらに、スペーサーガラス１５Ｂを通過して、１／２波長板１６Ｂに入射する。
１／２波長板１６Ｂによって、青色光Ｂの偏光面が９０度回転されて、その後、青色光Ｂは、クロスダイクロイックプリズム６Ｂで反射されて、１／２波長板１７に入射する。
そして、１／２波長板１７によって、再び青色光Ｂの偏光面が９０度回転されて、プリズム型ビームスプリッタ１８に対してＳ偏光で入射する。さらに、青色光Ｂは、プリズム型ビームスプリッタ１８で反射され、図３に示した投射レンズ１９に入射、射出され、図示しないスクリーン上に映像を投射する。
【００４９】
こうして赤、緑、青の各光の偏光方向は同じ方向に揃えられ、プリズム型ビームスプリッタ１８に対して全てＳ偏光状態で入射し、投射レンズ１９から図示しないスクリーン上に第２の映像情報に基づく映像を投射する。
【００５０】
なお、上述した方法で投射された、第１の映像情報に基づく映像と、第２の映像情報に基づく映像は、互いに偏光状態が異なるので、スクリーンとしては、例えばビーズスクリーンのように、反射光の偏光状態が保持されるスクリーンを使うことが望ましい。
【００５１】
そして、３Ｄ映像を鑑賞する際には、第１の映像情報に基づく映像と、第２の映像情報に基づく映像を、それぞれ、右目用の映像及び左目用の映像の、一方の映像と他方の映像とに割り当てる。
例えば、Ｐ偏光で投射される第１の映像情報を右目用の映像とし、Ｓ偏光で投射される第２の映像情報を左目用の映像とする。この場合には、右目にはＰ偏光を透過する偏光フィルタを備え、左目にはＳ偏光を透過する偏光フィルタを備えた、メガネをかけて鑑賞すればよい。
もちろん、左右の関係を上述した組み合わせとは逆にすることも可能である。
【００５２】
また、プリズム型ビームスプリッタ１８の光射出部に、プリズム型ビームスプリッタ１８によって定まるＰ偏光面に対して方位が４５度となるように、１／４波長板を設けることも可能である。
このように１／４波長板を設けることにより、プリズム型ビームスプリッタ１８からの射出光の偏光状態を、互いに直交した直線偏光から、左右両円偏光に変えることができる。
この構成の場合に、１／４波長板は、使われる光の波長範囲をカバーする広帯域のものが特に望ましい。
また、この構成の場合には、メガネの偏光フィルタを、右円偏光用と左円偏光用とを組み合わせたものにすれば良い。このようにメガネを構成することにより、首を傾けてスクリーンを見た際に反対側の目に入る光が漏れこんでしまうという、いわゆるクロストークの発生を抑えることができる。
【００５３】
さらに、２Ｄ映像を鑑賞する際には、第１の映像情報と第２の映像情報を、同じ映像情報で投射すればよい。この場合には、反射光の偏光状態が保持されるスクリーンである必要はなく、また、メガネも不要である。
なお、第１の映像情報と第２の映像情報のうち、片方の映像情報をオフにして、２Ｄ映像を表示しても構わない。
【００５４】
本実施の形態の画像投写装置は、上述したように多数の光学部品を有して構成されているが、装置全体を小型に構成することが可能である。
例えば、反射型液晶素子として画像表示範囲の対角寸法が４０ｍｍのものを採用し、加えて照明系のＦ値を３．０以上にすることにより、一番大きな部材であるプリズム型ビームスプリッタ１８を、８０ｍｍ角以内とすることができる。これにより、プリズム型ビームスプリッタ１８を、製品として現実的な大きさで製造することが可能である。
【００５５】
本実施の形態の画像投写装置において、ガラス材からなる、第１のプリズム型光合成部材や第２のプリズム型光合成部材やプリズム型偏光ビームスプリッタは、屈折率ｎｄが１．８４以上のガラス材を用いることが好ましい。屈折率ｎｄが１．８４以上のガラス材を用いることにより、反射型液晶素子で反射して、プリズム型偏光ビームスプリッタを経て、投射レンズに入射する光束の大きさを小さくすることができる。これにより、プリズム型偏光ビームスプリッタや投射レンズの大きさを、商品として現実的に製作できる大きさに抑えることができる。
【００５６】
本実施の形態の画像投写装置の光源としては、レーザー光源やランプ光源を使用することが可能である。
このうち、レーザー光源を使用することがより好ましい。
レーザー光源は、集光効率を高くできる点で優れているので、レーザー光源を使用することにより、３Ｄ映画に関するデジタルシネマ標準規格の明るさ４．５ｆｔ（ｆｔ：フットランバート。明るさの単位）に対して、数倍の明るさを得ることが可能になる。そして、集光効率を高くできるので照明光学系のＦ値を大きく取ることができ、Ｆ値が大きな光学系でも、スクリーン上を大光量で投射することが可能になる。
また、レーザー光源を使用することにより、光の直進性が良くなり、光束の広がりが少ないため、各光学部品及び装置全体を小型に構成することができる。
さらに、レーザー光源を使用することにより、従来から画像投写装置に使用されているキセノンランプ等の放電管式光源と比較して、光源の寿命を長くすることができるので、光源の交換に伴う維持管理費を低減できる効果も期待できる。
【００５７】
また、画像表示範囲の対角寸法が１８ｍｍ以上の反射型液晶素子とレーザー光源とを組み合わせて用いれば、２Ｄ映像で総出力１５０００ルーメン以上のシネマ用プロジェクタを実現できる。この明るさがあれば、中規模までのスクリーンを備える劇場でも、十分に映画鑑賞ができる明るさを実現することができる。
【００５８】
上述の本実施の形態の画像投写装置の構成によれば、第１の映像情報及び第２の映像情報が、３枚１組で２組の反射型液晶素子の各組でそれぞれ反射され、プリズム型ビームスプリッタによって１つの光軸上に合成されて、単独の投射レンズで投射される。
これにより、それぞれの映像情報は、反射型液晶素子の画像表示部全面を用いて表示されるから、解像度を犠牲にすることはなく、明るさの犠牲もない。また、映像を時間分割する必要もないので、それに伴う明るさの犠牲もない。
従って、明るさや解像度を犠牲にすることなく、３Ｄ映像を表示する画像投写装置を実現することができる。
【００５９】
さらに、第１の映像情報及び第２の映像情報が１つの光軸上に合成されるので、反射型液晶素子２組を、予めスクリーン上で重なり合うように位置出しをしておくことで、映画館等の現場で左右像の重ね合わせ調整を行う手間が生じない。
また、複数の画像投写装置を備える必要がないため、コストも節約でき、装置の設置空間を大きくする必要もない。
【００６０】
そして、２つの映像情報を同一にする、又は、片方の映像情報をオフにすることで２Ｄ映像にすることができ、２つの映像情報を左右の目それぞれに対応する別な映像情報にすることで３Ｄ映像にすることができる。２Ｄ映像と３Ｄ映像との切り替えは、このように映像情報の切り替えだけ行えばよいので、レンズ交換作業等の手間と時間は必要なく、容易に一瞬で２Ｄ映像と３Ｄ映像との切り替えを行うことができる。
【００６１】
本実施の形態の画像投写装置の構成により、２Ｄ映像と３Ｄ映像を切り替えてそれぞれ表示することが可能であり、装置の調整や部品の交換等の手間が不要なメンテナンスフリーの画像投写装置を実現することが可能になる。
【００６２】
＜２．第２の実施の形態＞
第２の実施の形態の画像投写装置の概略構成図を、図４〜図６に示す。図６は上から見た光学ブロックを示す。図４は、図６の矢印６１の方向から見た平面図を左側に配置し、２１Ａ〜２８Ａの各光学部品を抽出して図６の矢印６１とは異なる２つの方向から見た図をそれぞれ右側に配置しており、左側の図と右側の図で対応する部分を破線で結んでいる。図５は、図６の矢印６２の方向から見た平面図を右側に配置し、２１Ｂ〜２８Ｂの各光学部品を抽出して図６の矢印６２とは異なる２つの方向から見た図をそれぞれ左側に配置しており、右側の図と左側の図で対応する部分を破線で結んでいる。なお、図４〜図６では図の見やすさを配慮し、一部のライトバルブ等の図示を省略している。
また、各図において、細い実線の矢印と細い破線の矢印は、光の経路を示す。
【００６３】
本実施の形態は、波長の違いを応用したものであり、ライトバルブとしてマイクロミラー駆動型素子を用いた構成である。
【００６４】
本実施の形態の画像投写装置は、マイクロミラー駆動型素子からなるライトバルブ、プリズム型の光合成ガラス部材、プリズム型ビームスプリッタ、投射レンズ、の各部を備えて成る。
これらの各部は、相対的な位置関係が良好な精度を有するように配置されている。
例えば、これらの各部を互いに接合することにより、一体化された光学ブロックを構成することが望ましい。
また、それぞれのマイクロミラー駆動型素子（ライトバルブ）とプリズム型の光合成ガラス部材とは、図示しない金属製部品等により機械的に接合されて固定されていることが望ましい。
【００６５】
さらに、本実施の形態の画像投写装置は、図示しないが、３原色の各色の光（赤色光、緑色光、青色光）が混合された混合光ＲＧＢを出射する光源を備えている。この光源としては、白色光源、例えば白色電灯等を使用することができる。
そして、投射レンズから出射した光を、図示しないスクリーン等に照射して、画像の表示を行う。
【００６６】
本実施の形態の画像投写装置は、特に、第１の映像情報に基づいた画像を投射するための光学系と、第２の映像情報に基づいた画像を投射するための光学系と、両光学系に共通のプリズム型ビームスプリッタ及び投射レンズとを備えた構成となっている。
各光学系にそれぞれ上述した混合光ＲＧＢを出射する光源を備えており、合計で２個の光源を有する。これら２個の光源に対応して、光合成ガラス部材がそれぞれ設けられている。さらに、光合成ガラス部材であるプリズムによって、混合光ＲＧＢを３原色の各色の光（赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂ）に分離する構成となっており、分離した３色の光に対応して、マイクロミラー駆動型素子が、それぞれ設けられている。
以下、各光学部品の構成及び配置について、具体的に説明する。
【００６７】
第１の映像情報に基づいた画像を投射するための光学系（以下、第１光学系と呼ぶ）は、光の３原色の光が混合された、混合光ＲＧＢを出射する光源を備えている。
そして、第１光学系には、３枚１組の第１の反射型ライトバルブ群として、マイクロミラー駆動型素子２３Ａ、２５Ａ，２７Ａを備えている。また、第１のプリズム型光合成部材として、それぞれガラス材から成る、プリズム２１Ａ、プリズム２２Ａ、プリズム２４Ａ、プリズム２６Ａ、プリズム２８Ａを備えている。
【００６８】
プリズム２１Ａ及びプリズム２８Ａは、２個１組に組み合わせて配置されている。ただし、プリズム２１Ａとプリズム２８Ａの間は、狭い空気層によって隔てられている。これにより、プリズム２１Ａのプリズム２８Ａと対向する面において、プリズム２１Ａの内部を通った光が全反射するので、これら２個のプリズム２１Ａ，２８Ａにより全反射プリズムを構成している。
プリズム２２Ａとプリズム２４Ａとプリズム２６Ａは、所謂フィリップス型プリズムと呼ばれる３色分解・合成機能を持つプリズムブロックである。プリズム２２Ａとプリズム２４Ａとの間は狭い空気層で隔てられ、プリズム２４Ａとプリズム２６Ａとは接着剤で接合されている。これらのプリズム２２Ａ，２４Ａ，２６Ａの断面形状は、図４の最も右の図に示されている。また、プリズム２２Ａの射出面（プリズム２４Ａ側の面）と、プリズム２４Ａ及びプリズム２６Ａの境界には、それぞれ図示しないダイクロイック膜が形成されている。
なお、光源とプリズム２１Ａとの間には、図示しない照明光学系が設けられている。
【００６９】
マイクロミラー駆動型素子２３Ａ，２５Ａ，２７Ａは、フィリップス型プリズム（２２Ａ，２４Ａ，２６Ａ）で分離される３つの光のそれぞれに対応して配置されている。マイクロミラー駆動型素子２３Ａは青色光に対応して配置され、マイクロミラー駆動型素子２５Ａは赤色光に対応して配置され、マイクロミラー駆動型素子２７Ａは緑色光に対応して配置されている。
マイクロミラー駆動型素子２３Ａ，２５Ａ，２７Ａの画像表示部には、略正方形の形をしたマイクロミラーが画素として配列されており、各マイクロミラーはその対角線を回転軸として、高速で二値的にその向きを変えることができる。例えば、オンの状態としてミラーを傾けて、入射した光をライトバルブ面に対して垂直に反射させ、オフの状態としてミラーは傾けず、光をそのまま入射光とは反対方向に正反射させて破棄することができる。このように、マイクロミラーの回転軸は画素の対角線方向であるため、正反射される光を廃棄しやすいように、各プリズム２１Ａ，２２Ａ，２４Ａ，２６Ａ，２８Ａは、プリズム型ビームスプリッタ２９に対して光軸を中心に４５度捩じったように配置されている。
なお、マイクロミラー駆動型素子２３Ａ及び２５Ａは、図を見やすくするために、図４の最も右の断面形状図以外では割愛してある。
【００７０】
第２の映像情報に基づいた画像を投射するための光学系（以下、第２光学系と呼ぶ）も、第１光学系と同様に、混合光ＲＧＢを出射する光源を備えている。
そして、第２光学系には、３枚１組の第２の反射型ライトバルブ群として、マイクロミラー駆動型素子２３Ｂ、２５Ｂ，２７Ｂを備えている。また、第２のプリズム型光合成部材として、それぞれガラス材から成る、プリズム２１Ｂ、プリズム２２Ｂ、プリズム２４Ｂ、プリズム２６Ｂ、プリズム２８Ｂを備えている。
【００７１】
プリズム２１Ｂ及びプリズム２８Ｂは、２個１組に組み合わせて配置されている。ただし、プリズム２１Ｂとプリズム２８Ｂの間は、狭い空気層によって隔てられている。これにより、プリズム２１Ｂのプリズム２８Ｂと対向する面において、プリズム２１Ｂの内部を通った光が全反射するので、これら２個のプリズム２１Ｂ，２８Ｂにより全反射プリズムを構成している。
プリズム２２Ｂとプリズム２４Ｂとプリズム２６Ｂは、所謂フィリップス型プリズムと呼ばれる３色分解・合成機能を持つプリズムブロックである。プリズム２２Ｂとプリズム２４Ｂとの間は狭い空気層で隔てられ、プリズム２４Ｂとプリズム２６Ｂとは接着剤で接合されている。これらのプリズム２２Ｂ，２４Ｂ，２６Ｂの断面形状は、図５の最も左の図に示されている。
なお、光源とプリズム２１Ｂとの間には、図示しない照明光学系が設けられている。
【００７２】
マイクロミラー駆動型素子２３Ｂ，２５Ｂ，２７Ｂは、フィリップス型プリズム（２２Ｂ，２４Ｂ，２６Ｂ）で分離される３つの光のそれぞれに対応して配置されている。マイクロミラー駆動型素子２３Ｂは青色光に対応して配置され、マイクロミラー駆動型素子２５Ｂは赤色光に対応して配置され、マイクロミラー駆動型素子２７Ｂは緑色光に対応して配置されている。
マイクロミラー駆動型素子２３Ｂ，２５Ｂ，２７Ｂの画像表示部には、マイクロミラー駆動型素子２３Ａ，２５Ａ，２７Ａの画像表示部と同様に、マイクロミラーが画素として配列されている。そして、正反射される光を廃棄しやすいように、各プリズム２１Ｂ，２２Ｂ，２４Ｂ，２６Ｂ，２８Ｂは、プリズム型ビームスプリッタ２９に対して光軸を中心に４５度捩じったように配置されている。
なお、マイクロミラー駆動型素子２３Ｂ及び２５Ｂは、図を見やすくするために、図５の最も左の断面形状図以外では割愛してある。
【００７３】
第１の光学系のプリズム２８Ａと、第２の光学系のプリズム２８Ｂは、それぞれプリズム型ビームスプリッタ２９の前段に、配置されている。
プリズム型ビームスプリッタ２９の後段に、投射レンズ３０が配置されている。
【００７４】
次に、本実施の形態の画像投写装置における画像を投射する機能を、以下、順を追って説明する。
【００７５】
まず、図４及び図６を参照して、第１の映像情報に基づいて画像を投射する機能を説明する。
図示しない光源から発せられた光の３原色を含む混合光ＲＧＢが、図示しない照明光学系を経て、プリズム２１Ａに入射する。プリズム２１Ａとプリズム２８Ａとの間は狭い空気層で隔てられているため、光はプリズム２１Ａ内部で全反射されて、フィリップス型プリズムのうちのプリズム２２Ａに入射する。
【００７６】
プリズム２２Ａに入射した３色混合光ＲＧＢのうち、青い光はプリズム２２Ａの射出面に施されたダイクロイック膜によって反射され、緑と赤の光はそのまま透過する。青の光はプリズム２２Ａ内を内部反射し、マイクロミラー駆動型素子２３Ａに入射する。
【００７７】
プリズム２２Ａを透過した赤と緑の光は、プリズム２４Ａとプリズム２６Ａとの境界に施されたダイクロイック膜によって赤い光が反射され、プリズム２４Ａ内で内部反射してマイクロミラー駆動型素子２５Ａに入射する。また、前記ダイクロイック膜を透過した緑の光はマイクロミラー駆動型素子２７Ａに入射する。
マイクロミラー駆動型素子２３Ａ，２５Ａ，２７Ａに入射した光のうち、オン状態のマイクロミラーによって反射された光は、そのまま元来た光路を逆に進行し、プリズム２１Ａ、プリズム２８Ａを経てプリズム型ビームスプリッタ２９に入射する。そして、プリズム型ビームスプリッタ２９を透過して、投射レンズ３０を経て、図示しないスクリーン上に映像を投射する。
また、オフ状態のマイクロミラーによって反射された光は、プリズム型ビームスプリッタ２９に向かうことはなく、マイクロミラー駆動型素子２７Ａ部に代表して描いた破線の矢印Ｌｘに沿って、プリズム２２Ａ，２４Ａ，２６Ａ外に廃棄される。
マイクロミラー駆動型素子２３Ａ，２５Ａ，２７Ａのマイクロミラーは、第１の映像情報に基づいて単位時間当たりのオン状態とオフ状態とを取る時間比率を変化させる。これにより、マイクロミラーの傾きを、プリズム型ビームスプリッタ２９に向かう光の明暗情報に変換する。
【００７８】
次に、図５及び図６を参照して、第２の映像情報に基づいて画像を投射する機能を説明する。
図示しない光源から発せられた光の３原色を含む混合光ＲＧＢが、図示しない照明光学系を経て、プリズム２１Ｂに入射する。プリズム２１Ｂとプリズム２８Ｂとの間は狭い空気層で隔てられているため、光はプリズム２１Ｂ内部で全反射されて、フィリップス型プリズムの内のプリズム２２Ｂに入射する。
【００７９】
プリズム２２Ｂに入射した３色混合光ＲＧＢのうち、青い光はプリズム２２Ｂの射出面に施されたダイクロイック膜によって反射され、緑と赤の光はそのまま透過する。青の光はプリズム２２Ｂ内を内部反射し、マイクロミラー駆動型素子２３Ｂに入射する。
【００８０】
プリズム２２Ｂを透過した赤と緑の光は、プリズム２４Ｂとプリズム２６Ｂとの境界に施されたダイクロイック膜によって赤い光が反射され、プリズム２４Ｂ内で内部反射してマイクロミラー駆動型素子２５Ｂに入射する。また、前記ダイクロイック膜を透過した緑の光はマイクロミラー駆動型素子２７Ｂに入射する。
マイクロミラー駆動型素子２３Ｂ，２５Ｂ，２７Ｂに入射した光のうち、オン状態のマイクロミラーによって反射された光は、そのまま元来た光路を逆に進行し、プリズム２１Ｂ、プリズム２８Ｂを経てプリズム型ビームスプリッタ２９に入射する。そして、プリズム型ビームスプリッタ２９を反射して、投射レンズ３０を経て、図示しないスクリーン上に映像を投射する。
また、オフ状態のマイクロミラーによって反射された光は、プリズム型ビームスプリッタ２９に向かうことはなく、マイクロミラー駆動型素子２７Ｂ部に代表して描いた破線の矢印Ｌｘに沿って、プリズム２２Ｂ，２４Ｂ，２６Ｂ外に廃棄される。
マイクロミラー駆動型素子２３Ｂ，２５Ｂ，２７Ｂのマイクロミラーは、第２の映像情報に基づいて単位時間当たりのオン状態とオフ状態とを取る時間比率を変化させる。これにより、マイクロミラーの傾きを、プリズム型ビームスプリッタ２９に向かう光の明暗情報に変換する。
【００８１】
ここで、プリズム型ビームスプリッタ２９に用いられるビームスプリッタ膜の特性について詳しく説明する。
第１の映像情報による映像を投射するための光源光は、青、緑、赤の光の３原色を含むが、その波長帯域の中心値は、青はλｂ１、緑はλｇ１、赤はλｒ１となっている。次に第２の映像情報による映像を投射するための光源光も、青、緑、赤の光の３原色を含むが、その波長帯域の中心値は、青はλｂ２、緑はλｇ２、赤はλｒ２となっている。
【００８２】
プリズム型ビームスプリッタ２９に用いられるビームスプリッタ膜の分光特性の一形態を、図７に示す。
図７に示すように、λｂ１，λｇ１，λｒ１の光（波長帯域に斜線を付した範囲で示した）は透過し、λｂ２，λｇ２，λｒ２の光（同じく波長帯域に斜線を付した範囲で示した）は反射するように設計されている。
このように、本実施の形態において、第１の映像情報に基づく映像と、第２の映像情報に基づく映像は、互いに波長が異なっている。
そこで、例えば、右目にはλｂ１，λｇ１，λｒ１の各帯域の光をカットするフィルタを、左目にはλｂ２，λｇ２，λｒ２の各帯域の光をカットするフィルタを、それぞれ付けたメガネでこれらの映像を同時に見る。これにより、第１の映像情報に基づく映像を左目用の映像とし、第２の映像情報に基づく映像を右目用の映像として投射すれば、３Ｄ映像として鑑賞することができる。
もちろん、左右の関係を上述した組み合わせとは逆にすることも可能である。
【００８３】
本実施の形態の画像投写装置では、特に光源にレーザー光を使用すると、左右の像をより効率良く分離することができる。その理由は、レーザー光は一般に波長の広がりが狭い線スペクトルであるため、分離すべき波長帯域が狭くなるので、ビームスプリッタ膜の設計・成膜が比較的容易になるからである。
また、前記各波長帯域の間隔は、１５ｎｍ以上、できれば２０ｎｍ以上あることが好ましい。その理由もまた、ビームスプリッタ膜の設計・成膜が比較的容易になるからである。
【００８４】
このように、光の波長の違いで第１の映像情報と第２の映像情報と分離する場合は、スクリーンで偏光が乱れても問題がないので、ビーズスクリーンを使う必要がない。例えば、普通に用いられるマットスクリーンや壁等に投射しても構わない。また、直線偏光を使った３Ｄ映像では、メガネをかけたまま首を傾げると反対側の目の映像が漏れるクロストークが生じるが、この方式ではその心配はない。
【００８５】
本実施の形態の画像投写装置においても、２Ｄ映像を鑑賞する際には、第１の映像情報と第２の映像情報を、同じ映像情報で投射すればよい。この場合には、反射光の偏光状態が保持されるスクリーンである必要はなく、また、メガネも不要である。
なお、第１の映像情報と第２の映像情報のうち、片方の映像情報をオフにして、２Ｄ映像を表示しても構わない。
【００８６】
本実施の形態の画像投写装置は、上述したように多数の光学部品を有して構成されているが、装置全体を小型に構成することが可能である。
例えば、マイクロミラー駆動型素子として画像表示範囲の対角寸法が４０ｍｍのものを採用し、加えて照明系のＦ値を３．０以上にすることにより、一番大きな部材であるプリズム型ビームスプリッタ２９を、８０ｍｍ角以内とすることができる。これにより、プリズム型ビームスプリッタ２９を、製品として現実的な大きさで製造することが可能である。
また、画像表示範囲の対角寸法が１８ｍｍ以上のマイクロミラー駆動型素子とレーザー光源とを組み合わせて用いれば、２Ｄ映像で総出力１５０００ルーメン以上のシネマ用プロジェクタを実現できる。この明るさがあれば、中規模までのスクリーンを備える劇場でも、十分に映画鑑賞ができる明るさを実現することができる。
【００８７】
本実施の形態の画像投写装置において、ガラス材からなる、第１のプリズム型光合成部材や第２のプリズム型光合成部材やプリズム型偏光ビームスプリッタは、屈折率ｎｄが１．８４以上のガラス材を用いることが好ましい。屈折率ｎｄが１．８４以上のガラス材を用いることにより、マイクロミラー駆動型素子で反射して、プリズム型偏光ビームスプリッタを経て、投射レンズに入射する光束の大きさを小さくすることができる。これにより、プリズム型偏光ビームスプリッタや投射レンズの大きさを、商品として現実的に製作できる大きさに抑えることができる。
【００８８】
上述の本実施の形態の画像投写装置の構成によれば、第１の映像情報及び第２の映像情報が、マイクロミラー駆動型素子の各組でそれぞれ反射され、プリズム型ビームスプリッタによって１つの光軸上に合成されて、単独の投射レンズで投射される。
これにより、それぞれの映像情報は、マイクロミラー駆動型素子の画像表示部全面を用いて表示されるから、解像度を犠牲にすることはなく、明るさの犠牲もない。また、映像を時間分割する必要もないので、それに伴う明るさの犠牲もない。
従って、明るさや解像度を犠牲にすることなく、３Ｄ映像を表示する画像投写装置を実現することができる。
【００８９】
さらに、第１の映像情報及び第２の映像情報が１つの光軸上に合成されるので、マイクロミラー駆動型素子２組を、予めスクリーン上で重なり合うように位置出しをしておくことで、映画館等の現場で左右像の重ね合わせ調整を行う手間が生じない。
また、複数の画像投写装置を備える必要がないため、コストも節約でき、装置の設置空間を大きくする必要もない。
【００９０】
そして、２つの映像情報を同一にする、又は、片方の映像情報をオフにすることで２Ｄ映像にすることができ、２つの映像情報を左右の目それぞれに対応する別な映像情報にすることで３Ｄ映像にすることができる。２Ｄ映像と３Ｄ映像との切り替えは、このように映像情報の切り替えだけ行えばよいので、レンズ交換作業等の手間と時間は必要なく、容易に一瞬で２Ｄ映像と３Ｄ映像との切り替えを行うことができる。
【００９１】
本実施の形態の画像投写装置の構成により、２Ｄ映像と３Ｄ映像を切り替えてそれぞれ表示することが可能であり、装置の調整や部品の交換等の手間が不要なメンテナンスフリーの画像投写装置を実現することが可能になる。
【００９２】
第２の実施の形態の画像投写装置で採用した、光の波長の違いで第１の映像情報と第２の映像情報を分離する方法は、第１の実施の形態の画像投写装置にも適用することが可能である。
第１の実施の形態の画像投写装置に適用する場合には、偏光の違いを用いたプリズム型ビームスプリッタ１８を、波長の違いを用いたプリズム型ビームスプリッタ２９のタイプに置き換えて、かつ、第２の実施の形態と同様に、光源波長をプリズム型ビームスプリッタ２９のビームスプリッタ膜の分光特性に合わせて選べばよい。
そして、２Ｄ映像を表示する場合も、光の波長が異なったままで映像情報を同一にすれば良い。
【００９３】
なお、第１の実施の形態及び第２の実施の形態の画像投写装置において、光源としてレーザーを用いる場合に、レーザーの種類は特に限定されるものではない。固体レーザーや気体レーザー、半導体レーザー、あるいは、非線形光学現象を利用した２次高調波光によるレーザー等のレーザーがあるが、利用する波長、出力、装置の大きさ、価格等を総合して、適切なレーザーを選べばよい。
【００９４】
また、第１の実施の形態及び第２の実施の形態のいずれにも、時間分割方式を利用した３Ｄ映像の投射を行うことができる。
例えば、右目用として第１の映像情報に基づいて高速でオン・オフを繰り返しながら投射し、左目用として第２の映像情報に基づいて、第１の映像情報とは逆相でオン・オフを繰り返して投射すれば良い。そして、右目には第１の映像情報のオン・オフに同期して動作するシャッターを、左目には第２の映像情報のオン・オフに同期して動作するシャッターを備えたメガネを付けてこの映像を見ることで、３Ｄ映像を鑑賞することができる。この場合でも、スクリーンで偏光が乱れても問題がないので、ビーズスクリーンを使う必要がない。普通に用いられるマットスクリーンや、壁等に投射して３Ｄ映像を鑑賞することが可能である。
【００９５】
なお、本開示は以下のような構成も取ることができる。
（１）光の３原色を１色以上含む光を発する１つ以上の光源と、前記光源からの光を照明する１つ以上の照明光学系と、第１の映像情報に基づいて前記照明光学系からの入射光を変調する、光の３原色に対応した３枚１組の第１の反射型ライトバルブ群と、第２の映像情報に基づいて前記照明光学系からの入射光を変調する、光の３原色に対応した３枚１組の第２の反射型ライトバルブ群と、前記第１の反射型ライトバルブ群で反射される、３原色に分かれていた光を１つの光軸上に合成する機能を有する第１のプリズム型光合成部材と、前記第２の反射型ライトバルブ群で反射される、３原色に分かれていた光を１つの光軸上に合成する機能を有する第２のプリズム型光合成部材と、前記第１の反射型ライトバルブ群から反射され、前記第１の映像情報に基づいて変調された光と、かつ、前記第２の反射型ライトバルブ群から反射され、前記第２の映像情報に基づいて変調された光を、１つの光軸上に合成するプリズム型ビームスプリッタを含む、画像投写装置。
（２）前記第１の反射型ライトバルブ群及び前記第２の反射型ライトバルブ群が反射型液晶素子である前記（１）に記載の画像投写装置。
（３）前記第１のプリズム型光合成部材及び前記第２のプリズム型光合成部材は、３原色に対応した３つの偏光ビームスプリッタと、３原色の光を１つの光軸上に合成するクロスダイクロイックプリズムとから、構成されており、かつ、前記プリズム型ビームスプリッタは、分光特性が前記光源で定まる３原色をカバーする偏光ビームスプリッタである、前記（１）又は（２）に記載の画像投写装置。
（４）前記第１の反射型ライトバルブ群及び前記第２の反射型ライトバルブ群がマイクロミラー駆動型素子である前記（１）に記載の画像投写装置。
（５）前記第１のプリズム型光合成部材及び前記第２のプリズム型光合成部材は、フィリップス型プリズムと全反射プリズムとから構成されている、前記（１）又は（４）に記載の画像投写装置。
（６）前記第１の反射型ライトバルブ群、前記第２の反射型ライトバルブ群、前記第１のプリズム型光合成部材、前記第２のプリズム型光合成部材、前記プリズム型ビームスプリッタが、一体化するように固定されている、前記（１）〜（５）のいずれかに記載の画像投写装置。
（７）前記第１のプリズム型光合成部材、前記第２のプリズム型光合成部材、前記プリズム型ビームスプリッタは、屈折率ｎｄが１．８４以上のガラス材が用いられている、前記（１）〜（６）のいずれかに記載の画像投写装置。
（８）前記光源がレーザー光源である前記（１）〜（７）のいずれかに記載の画像投写装置。
（９）前記第１の反射型ライトバルブ群及び前記第２の反射型ライトバルブ群を構成する各ライトバルブは、画像表示範囲の対角寸法が１８ｍｍ以上４０ｍｍ以下である、前記（１）〜（８）のいずれかに記載の画像投写装置。
【００９６】
本技術は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
【符号の説明】
【００９７】
１Ａ，１Ｂ，７Ａ，７Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ  偏光板
２Ａ，２Ｂ，８Ａ，８Ｂ，１３Ａ，１３Ｂ  偏光ビームスプリッタ
３Ａ，３Ｂ，９Ａ，９Ｂ，１４Ａ，１４Ｂ  反射型液晶素子
４Ａ，４Ｂ，１０Ａ，１０Ｂ，１５Ａ，１５Ｂ  スペーサーガラス
５Ａ，５Ｂ，１１Ａ，１１Ｂ，１６Ａ，１６Ｂ，１７  １／２波長板
６Ａ，６Ｂ  クロスダイクロイックプリズム
１８，２９  プリズム型ビームスプリッタ
１９，３０  投射レンズ
２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ，２４Ａ，２４Ｂ，２６Ａ，２６Ｂ，２８Ａ，２８Ｂ  プリズム
２３Ａ，２３Ｂ，２５Ａ，２５Ｂ，２７Ａ，２７Ｂ  マイクロミラー駆動型素子
【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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【国際調査報告】
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