(57)【要約】【課題】表示画像の制御を行うために可視画像と不可視の赤外画像とを一つの投写面上に重畳して表示することを可能にした、簡便かつ携帯性に優れたプロジェクタを提供する。【解決手段】本発明のプロジェクタ１は、可視光と赤外光とを含む光を射出する照明部２と、照明部２からの可視光、赤外光のうちの少なくとも一方の光が入射され、波長域が異なる光を場所によって選択的に透過させる波長選択素子（カラーフィルター）と、波長選択素子を透過した光のうち、波長域が異なる光を独立して変調可能な複数種のサブ画素を有する光変調素子（液晶ライトバルブ５）を含み、照明部２からの可視光および赤外光を変調する光変調手段と、光変調手段によって変調された変調光を被投写面上に投写表示する投写手段（投写レンズ７）と、を備えている。【選択図】図１
2008299179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光と赤外光とを含む光を射出する照明手段と、
前記照明手段から射出される前記可視光、前記赤外光のうちの少なくとも一方の光が入射され、波長域が異なる光を場所によって選択的に透過させる波長選択素子と、
前記波長選択素子を透過した光のうち、前記波長域が異なる光を独立して変調可能な複数種のサブ画素を有する光変調素子を含み、前記照明手段からの前記可視光および前記赤外光を変調する光変調手段と、
前記光変調手段によって変調された変調光を被投写面上に投写表示する投写手段と、を備え、
前記光変調手段によって形成された可視画像と赤外画像とを同一の被投写面上に表示することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記照明手段が、可視域と赤外域とを含む波長域の光を射出可能な光源を備え、
前記波長選択素子は、前記光源からの光のうち、波長域が互いに異なる一つ以上の可視光と一つ以上の赤外光とを場所によって選択的に透過させるものであり、
前記光変調手段は、波長域が互いに異なる一つ以上の可視光と一つ以上の赤外光とを独立して変調可能な複数種のサブ画素を有する光変調素子を備えたことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記照明手段が、可視光を含む光を射出可能な第１光源と、赤外光を含む光を射出可能な第２光源と、前記第１光源からの光と前記第２光源からの光とを合成する光源光合成手段と、を備え、
前記波長選択素子は、前記光源光合成手段からの光のうち、波長域が互いに異なる一つ以上の可視光と一つ以上の赤外光とを場所によって選択的に透過させるものであり、
前記光変調手段は、波長域が互いに異なる一つ以上の可視光と一つ以上の赤外光とを独立して変調可能な複数種のサブ画素を有する光変調素子を備えたことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記第１光源、前記第２光源のうちの少なくとも一方が、互いに発光波長域が異なる複数の光源を備えたことを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記照明手段が、可視域と赤外域とを含む波長域の光を射出可能な光源と、前記光源からの光を少なくとも波長域が異なる二つ以上の赤外光に時間的に分離する時間的光分離手段と、を備え、
前記時間的光分離手段によって時間的に分離された前記波長域が異なる二つ以上の赤外光が、前記光変調素子の同一のサブ画素に入射されることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記照明手段が、可視域と赤外域とを含む波長域の光を射出可能な光源と、前記光源からの光を波長域が互いに異なる一つ以上の可視光を含む光と一つ以上の赤外光を含む光とに空間的に分離する空間的光分離手段と、を備え、
前記波長選択素子が、前記空間的光分離手段によって分離された前記一つ以上の可視光を含む光と前記一つ以上の赤外光を含む光の少なくとも一方の光路に設けられ、
前記光変調手段は、前記空間的光分離手段によって分離された前記一つ以上の可視光を含む光と前記一つ以上の赤外光を含む光の双方の光路に設けられた複数の光変調素子を備え、
前記複数の光変調素子の各々によって変調された変調光を合成する変調光合成手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記波長選択素子が、前記一つ以上の可視光を含む光の光路に設けられ、
前記一つ以上の可視光を含む光が、前記波長選択素子を経て前記複数の光変調素子のうちの一つに入射されるとともに、前記一つ以上の赤外光を含む光が、前記波長選択素子を経ずに前記複数の光変調素子のうちの他の一つに入射されることを特徴とする請求項６に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記波長選択素子が、前記一つ以上の可視光を含む光の光路と前記一つ以上の赤外光を含む光の光路とにそれぞれ設けられ、
前記一つ以上の可視光を含む光と前記一つ以上の赤外光を含む光の双方が、前記波長選択素子を経て前記複数の光変調素子にそれぞれ入射されることを特徴とする請求項６に記載のプロジェクタ。
【請求項９】
前記照明手段が、可視光を含む光を射出可能な第１光源と、赤外光を含む光を射出可能な第２光源と、を備え、
前記波長選択素子が、前記第１光源からの光と前記第２光源からの光の少なくとも一方の光路に設けられ、
前記光変調手段は、前記第１光源からの光と前記第２光源からの光の双方の光路に設けられた複数の光変調素子を備え、
前記複数の光変調素子の各々によって変調された変調光を合成する変調光合成手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項１０】
前記複数の光変調素子が、可視光を変調する第１光変調素子と、赤外光を変調する第２光変調素子と、を含むことを特徴とする請求項９に記載のプロジェクタ。
【請求項１１】
前記複数の光変調素子が、可視光と赤外光とを変調する第１光変調素子と、前記第１光変調素子が変調する赤外光とは波長域が異なる赤外光を変調する第２光変調素子と、を含むことを特徴とする請求項９に記載のプロジェクタ。
【請求項１２】
前記複数の光変調素子において、波長域が互いに隣接する複数種の光を一つの光変調素子に入射させることを特徴とする請求項６ないし１１のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項１３】
前記複数の光変調素子のうち、前記一つ以上の可視光を含む光が入射される光変調素子から前記投写手段までの距離と、前記一つ以上の赤外光を含む光が入射される光変調素子から前記投写手段までの距離とを異ならせたことを特徴とする請求項６ないし１２のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項１４】
前記波長選択素子が、透過させない波長域の光を反射させる反射型波長選択素子で構成されていることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項１５】
前記赤外光を含む光を変調する光変調素子が液晶ライトバルブで構成され、
前記液晶ライトバルブに付帯する偏光子が、光反射型偏光子または金属を含有する光吸収型偏光子で構成されていることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタに関し、可視画像と赤外画像とを一つのスクリーンに表示可能なプロジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光変調素子に形成された画像情報である光学像をスクリーンに拡大表示するプロジェクタは、コンピュータ等のデジタル機器との整合性が良いことから、主にプレゼンテーション用途、インフォメーション用途、映像鑑賞用途等で広く普及してきている。プロジェクタを含む一般的な表示装置の主たる機能は、人に対して何らかの有意な情報を伝えることであるため、表示される画像情報は人が視認できる可視画像として表示されるのが通常である。したがって、一般的なプロジェクタでは光源から放射される光から可視光を選別し、その可視光を照明光として用いて画像表示を行っている。
【０００３】
ところで、プレゼンテーション用途やインフォメーション用途で有意な情報を表示する場合、視認性、可読性、情報の受容性等の観点から表示に適した情報量が存在すると言われている。一度に過度の情報が表示された場合には、看板が多い都会の繁華街では必要な情報を見つけにくいように、人はそれらの情報を的確に把握できなくなるばかりでなく、個々の情報に注意を向けなくなる傾向を有するからである。
また、プレゼンテーション用途や映像鑑賞用途では、表示する情報のセキュリティー性の確保が問題となっている。すなわち、プレゼンテーション情報や映像情報を著作権者に無断で撮影、流用する事態が発生しており、大きな社会問題となりつつある。
【０００４】
そこで、人には視認できない赤外光を用いて表示情報（画像や映像）を制御することが検討されている。赤外光で表示された画像（赤外画像）を人は視認できないが、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサーに代表される撮像素子は赤外域に及ぶ感度を有するため、撮像素子を用いれば表示内容を視認することができる。例えば、非特許文献１（の図１を参照）では、カラーの可視画像を表示する通常の可視光用プロジェクタと赤外光で画像を表示する赤外光用プロジェクタとを組み合わせて用いることによって、表示する情報（画像や映像）を制御する方法が提案されている。具体的には、情報の存在や概略を伝えるような不特定多数の人に見せたい情報は可視画像として表示し、さらに詳しい情報を求める人だけに見て欲しい情報は不可視である赤外画像として表示する。そして、不可視の赤外画像はデジタルカメラ等の撮像素子を用いて見てもらう、という具合である。
【０００５】
また、表示情報のセキュリティー性の確保の観点では、例えば特許文献１では、スクリーンに投写された画像の上に重ねて赤外光用プロジェクタにより赤外画像を投写し、スクリーンに投写された画像をデジタルビデオやデジタルカメラ等の撮像素子によって撮像したときに、撮像した画像中に赤外画像が写し込まれるようにすることで、著作権者に無断での撮影が違法行為であることを知らせて盗撮等を防止しようとする方法が提案されている。
【非特許文献１】白井良成、松下光範、「ＩＲプロジェクタを用いた実環境への情報提示手法の提案」、”情報処理技術レターズ（FIT2003）”，Vol.2,pp.287-289,2003
【特許文献１】米国特許第６０１８３７４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の文献に記載されたように、スクリーンに表示する可視画像に不可視の赤外画像を重ねて表示することで表示情報（画像や映像）を制御できたり、盗撮等の不正行為の抑制に有効であるが、本来の情報を投写表示するプロジェクタに加えて、赤外画像を投写する２台目のプロジェクタが必要である。プロジェクタの小型化に伴って可搬型のプロジェクタが増加していることを考慮すると、２台のプロジェクタを用いることは携帯性を阻害するという課題がある。さらに、使用に際してはそれら２台のプロジェクタが投写表示する表示位置を正確に合わせ込む必要がある。プロジェクタを移動するたびに２台のプロジェクタの投写表示位置を正確に合わせ込む作業が必要となり、特に赤外画像は不可視の画像であるため、目視での作業ができないこともあって、設置性や使い勝手が非常に悪くなるという課題がある。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、特に１台の装置で、表示画像（画像や映像）の制御を行うために可視画像と不可視の赤外画像とを一つの投写面上に重畳して表示することが可能であり、簡便かつ携帯性に優れたプロジェクタ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】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明のプロジェクタは、可視光と赤外光とを含む光を射出する照明手段と、前記照明手段から射出される前記可視光、前記赤外光のうちの少なくとも一方の光が入射され、波長域が異なる光を場所によって選択的に透過させる波長選択素子と、前記波長選択素子を透過した光のうち、前記波長域が異なる光を独立して変調可能な複数種のサブ画素を有する光変調素子を含み、前記照明手段からの前記可視光および前記赤外光を変調する光変調手段と、前記光変調手段によって変調された変調光を被投写面上に投写表示する投写手段と、を備え、前記光変調手段によって形成された可視画像と赤外画像とを同一の被投写面上に表示することを特徴とする。
なお、本明細書で言う「サブ画素」とは、１画素を構成する最小単位であって、隣接配置された複数種のサブ画素で１画素を構成する。
【０００９】
本発明のプロジェクタの構成によれば、可視画像と不可視の赤外画像の表示状態を独立に制御できるとともに、両方の画像を一つの被投写面上に正確に重畳した状態で表示することができ、表示情報（画像や映像）の制御が可能となる。また、可視画像と赤外画像の重畳表示を１台のプロジェクタで行えるため、プロジェクタを移動させた場合であっても可視画像と赤外画像の表示位置を合わせ込む作業が必要なく、使い勝手を大幅に向上できる。また、表示システム全体を小型化することができ、携帯性に優れたものとなる。
【００１０】
上記本発明のプロジェクタにおいて、前記照明手段が、可視域と赤外域とを含む波長域の光を射出可能な光源を備え、前記波長選択素子は、前記光源からの光のうち、波長域が互いに異なる一つ以上の可視光と一つ以上の赤外光とを場所によって選択的に透過させるものであり、前記光変調手段は、波長域が互いに異なる一つ以上の可視光と一つ以上の赤外光とを独立して変調可能な複数種のサブ画素を有する光変調素子を備えた構成とすることができる。
【００１１】
この構成によれば、可視域と赤外域とを含む波長域の光を射出可能な光源（例えば白色光源）と、波長域が互いに異なる一つ以上の可視光と一つ以上の赤外光とを場所によって選択的に透過させる波長選択素子と、波長域が互いに異なる一つ以上の可視光と一つ以上の赤外光とを独立して変調可能な複数種のサブ画素を有する光変調素子を備えているため、これら光源、波長選択素子、光変調素子が一つずつあれば、本発明のプロジェクタを構成できる。これにより、部品点数が削減でき、構造が簡単で小型のプロジェクタを実現できる。
【００１２】
あるいは、上記本発明のプロジェクタにおいて、前記照明手段が、可視光を含む光を射出可能な第１光源と、赤外光を含む光を射出可能な第２光源と、前記第１光源からの光と前記第２光源からの光とを合成する光源光合成手段と、を備え、前記波長選択素子は、前記光源光合成手段からの光のうち、波長域が互いに異なる一つ以上の可視光と一つ以上の赤外光とを場所によって選択的に透過させるものであり、前記光変調手段は、波長域が互いに異なる一つ以上の可視光と一つ以上の赤外光とを独立して変調可能な複数種のサブ画素を有する光変調素子を備えた構成とすることもできる。
【００１３】
赤外域では撮像素子の感度が低下するため、赤外画像の高輝度化が望まれる。その点、上記の構成によれば、可視光を含む光を射出可能な第１光源（例えば白色光源）とは別に、赤外光を含む光を射出可能な第２光源（例えば赤外光源）を備えているので、赤外光の強度を高めやすく、表示輝度の高い赤外画像が得やすくなる。
【００１４】
さらに、前記第１光源、前記第２光源のうちの少なくとも一方が、互いに発光波長域が異なる複数の光源を備えた構成とすることもできる。
この構成によれば、白色光源に比べて波長域が相対的に狭い光源を複数備えることになるため、各光源の波長域に対して波長選択素子の分光特性を最適化しやすく、色表現性に優れた高画質の表示画像が得やすくなる。また、専用の赤外光源を用いた場合には、赤外画像の高輝度化を実現しやすい、といった利点もある。
【００１５】
あるいは、上記本発明のプロジェクタにおいて、前記照明手段が、可視域と赤外域とを含む波長域の光を射出可能な光源と、前記光源からの光を少なくとも波長域が異なる二つ以上の赤外光に時間的に分離する時間的光分離手段と、を備え、前記時間的光分離手段によって時間的に分離された前記波長域が異なる二つ以上の赤外光が、前記光変調素子の同一のサブ画素に入射される構成とすることもできる。
【００１６】
本発明のプロジェクタの場合、光変調素子が異なる波長域の光を独立して変調する複数種のサブ画素を有しているが、赤外光が人には視認できないため、赤外光を変調するサブ画素は暗点となる。したがって、変調する赤外光の種類を増やすと、赤外光を変調するサブ画素に起因する暗点が可視画像に占める面積割合が増えるため、可視画像の画質が劣化する。そこで、上記の構成によれば、時間的光分離手段によって時間的に分離された波長域が異なる二つ以上の赤外光が光変調素子の同一のサブ画素に入射されて変調される。これにより、色情報を持たず、可視画像に比べて相対的に情報量が少ない赤外画像の形成を時分割で行えるため、独立して変調可能な赤外光の種類を増やせるとともに可視画像の画質低下を抑えることができる。
【００１７】
あるいは、上記本発明のプロジェクタにおいて、前記照明手段が、可視域と赤外域とを含む波長域の光を射出可能な光源と、前記光源からの光を波長域が互いに異なる一つ以上の可視光を含む光と一つ以上の赤外光を含む光とに空間的に分離する空間的光分離手段と、を備え、前記波長選択素子が、前記空間的光分離手段によって分離された前記一つ以上の可視光を含む光と前記一つ以上の赤外光を含む光の少なくとも一方の光路に設けられ、前記光変調手段は、前記空間的光分離手段によって分離された前記一つ以上の可視光を含む光と前記一つ以上の赤外光を含む光の双方の光路に設けられた複数の光変調素子を備え、前記複数の光変調素子の各々によって変調された変調光を合成する変調光合成手段をさらに備えた構成とすることができる。
【００１８】
この構成によれば、可視光を含む光と赤外光を含む光の双方の光路に設けられた複数の光変調素子を備えているので、一つの光変調素子が扱う光の種類（数）を減らすことができ、可視画像または赤外画像の解像度を高めたり、表示輝度を高めることができる。
【００１９】
さらに上記の構成において、前記波長選択素子が、前記一つ以上の可視光を含む光の光路に設けられ、前記一つ以上の可視光を含む光が、前記波長選択素子を経て前記複数の光変調素子のうちの一つに入射されるとともに、前記一つ以上の赤外光を含む光が、前記波長選択素子を経ずに前記複数の光変調素子のうちの他の一つに入射される構成としても良い。
【００２０】
この構成によれば、赤外光を含む光は波長選択素子を通らないため、赤外表示の多様化は難しい。その反面、可視光変調用光変調素子のサブ画素と同数の画素を有する赤外光変調用光変調素子を用いた場合には、可視画像に比べて解像度の高い赤外画像を得ることができる。あるいは、可視光変調用光変調素子のサブ画素よりも少ない数の画素を有する赤外光変調用光変調素子を用いた場合には、赤外光変調用光変調素子の画素の寸法を可視光変調用光変調素子の画素よりも大きくできるため、表示輝度の高い赤外画像を得ることができる。これにより、赤外域での撮像素子の感度の低さを補うことができる。
【００２１】
あるいは、前記波長選択素子が、前記一つ以上の可視光を含む光の光路と前記一つ以上の赤外光を含む光の光路とにそれぞれ設けられ、前記一つ以上の可視光を含む光と前記一つ以上の赤外光を含む光の双方が、前記波長選択素子を経て前記複数の光変調素子にそれぞれ入射される構成としても良い。
【００２２】
この構成によれば、複数の光変調素子で複数種の赤外画像を同時に形成できるため、赤外表示情報のより多様な制御が可能となる。
【００２３】
本発明のプロジェクタにおいて、前記照明手段が、可視光を含む光を射出可能な第１光源と、赤外光を含む光を射出可能な第２光源と、を備え、前記波長選択素子が、前記第１光源からの光と前記第２光源からの光の少なくとも一方の光路に設けられ、前記光変調手段は、前記第１光源からの光と前記第２光源からの光の双方の光路に設けられた複数の光変調素子を備え、前記複数の光変調素子の各々によって変調された変調光を合成する変調光合成手段をさらに備えた構成とすることができる。
【００２４】
この構成によれば、光源と波長選択素子および光変調素子との波長域を対応させて用いることになり、光変調素子毎に変調する光の波長域を限定することができる。そのため、複数の光源と複数の光変調素子とを用いているにもかかわらず、同一波長域の光が複数の光変調素子で変調されることがなく、波長域が異なる光毎に表示情報を正確に制御できる。また、赤外光を含む光を射出可能な第２光源を備えているため、赤外光の強度を高めやすく、表示輝度の高い赤外画像が得やすい。また、複数の光変調素子を用いていることによっても、表示輝度の高い赤外画像が得やすい、可視画像を高画質化しやすい、光学素子の屈折率依存性に伴う種々の弊害を緩和できることで表示画像を高画質化しやすい、等の利点が得られる。
【００２５】
さらに上記の構成において、前記複数の光変調素子が、可視光を変調する第１光変調素子と、赤外光を変調する第２光変調素子と、を含む構成としても良い。
【００２６】
この構成によれば、複数の光変調素子を可視光を変調するものと赤外光を変調するものとに分けているため、可視光変調用光変調素子のサブ画素と同数の画素を有する赤外光変調用光変調素子を用いた場合には、可視画像に比べて解像度の高い赤外画像を得ることができる。あるいは、可視光変調用光変調素子のサブ画素よりも少ない数の画素を有する赤外光変調用光変調素子を用いた場合には、赤外光変調用光変調素子の画素の寸法を可視光変調用光変調素子の画素よりも大きくできるため、表示輝度の高い赤外画像を得ることができる。さらに、個々の光変調素子の最適化により、画質や耐熱性の向上、光学素子の屈折率依存性に伴う種々の弊害の緩和による高画質化、等を実現できる。また、可視画像と赤外画像とを空間的に合成して重畳表示する構成としているため、赤外光を変調するサブ画素に起因する暗点が視認されず、その点でも表示画像の画質向上が期待できる。
【００２７】
あるいは上記の構成において、前記複数の光変調素子が、可視光と赤外光とを変調する第１光変調素子と、前記第１光変調素子が変調する赤外光とは波長域が異なる赤外光を変調する第２光変調素子と、を含む構成としても良い。
【００２８】
この構成は、表示する赤外画像の種類が多い場合や、（光源から射出される光の分光特性と対応させて）特定波長域の赤外光に依る赤外画像の表示輝度を高めたい場合に有効である。
【００２９】
また、前記複数の光変調素子を備えるプロジェクタにおいては、波長域が互いに隣接する複数種の光を一つの光変調素子に入射させることが望ましい。
【００３０】
この構成によれば、光変調素子毎に入射する複数の光の波長域を互いに隣接させることによって、光変調素子に付帯する光学素子（例えば、偏光素子やダイクロイック素子）が扱う波長域を狭帯域化でき、光学素子の光学特性を向上させ易くなる。
【００３１】
また、前記複数の光変調素子を備えるプロジェクタにおいては、前記複数の光変調素子のうち、前記一つ以上の可視光を含む光が入射される光変調素子から前記投写手段までの距離（Ｌ）と、前記一つ以上の赤外光を含む光が入射される光変調素子から前記投写手段までの距離（ＬＩＲ）とを異ならせることが望ましい。具体的には、Ｌ＜ＬＩＲとすることが望ましい。
【００３２】
例えば投写手段にレンズを用いた場合、レンズを構成するレンズ硝材は屈折率の波長依存性を持っているため、色収差等の光学収差の発生が避けられない。また、投写手段の焦点距離が波長依存性を持っている場合であっても、可視光用光変調素子から投写手段までの距離と赤外光用光変調素子から投写手段までの距離とを異ならせることにより、可視画像間もしくは可視画像と赤外画像との間での光学収差の発生を抑えやすくなる。そして、各表示画像の焦点位置を合わせて（フォーカスぼけを抑制して）解像度の低下を抑制し、表示画像の高画質化を図ることができる。
【００３３】
なお、光学収差の発生を抑えることで高画質化を図るその他の手法として、プリズムにアッベ数の大きな（屈折率の波長依存性が小さい）媒質を用いてもよい。同様の観点から、屈折率の波長依存性が特異な異常分散媒質（＝ガラス、プラスチック樹脂）や屈折型素子と回折型素子とを組み合わせたハイブリッド化素子の使用も好適である。
【００３４】
また、前記波長選択素子は、透過させない波長域の光を反射させる反射型波長選択素子で構成されることが望ましい。
この構成によれば、波長選択素子に赤外光が入射される場合であっても、波長選択素子の帯熱が抑制され、耐熱性を向上させることができる。
【００３５】
また、前記赤外光用光変調素子が液晶ライトバルブで構成されている場合、前記液晶ライトバルブに付帯する偏光子が、光反射型偏光子または金属を含有する耐熱性の高い光吸収型偏光子で構成されていることが望ましい。
赤外光用光変調素子が液晶ライトバルブである場合、液晶ライトバルブの光入射側、光射出側に偏光子が必要となる。ところが、光変調素子や偏光子に赤外光を照射した場合、可視光を照射した場合に比べて光変調素子や偏光子が帯熱しやすく、光変調素子や偏光子の劣化が生じやすい。そこで、光反射型偏光子を用いれば、光反射型偏光子は光吸収が少ないため、帯熱を抑制することができる。あるいは、金属を含有する耐熱性の高い光吸収型偏光子であれば、耐熱性に優れ、帯熱による劣化が生じにくいため、このような使用形態では好適である。
【００３６】
なお、前記光変調素子は、透過型液晶ライトバルブまたは反射型液晶ライトバルブで構成することができる。
特に赤外光用の光変調素子については、赤外光が照射されると帯熱が生じやすいため、反射型液晶ライトバルブを用いた構成は熱的な影響を低減しやすく、好適である。
【００３７】
さらに本発明のプロジェクタは、前記赤外画像を表示している状態を示すマーカーを被投写面上に表示する機能を備えていてもよい。あるいは、前記赤外画像を表示している状態を示すインジケータを装置本体に備えていてもよい。
この構成によれば、人には視認できない赤外画像を表示しているか否かを、プロジェクタの使用者や視聴者がカメラ等の撮像素子を用いることなく容易に判別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を図１〜図４を参照して説明する。
本実施形態では、１つの光源と１つの透過型液晶ライトバルブを用いた液晶プロジェクタの一構成例について説明する。
図１は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。図２は同プロジェクタで用いる液晶パネルの概略構成を示す分解斜視図である。図３は同プロジェクタで用いるカラーフィルターの分光特性を示す図である。図４は同プロジェクタで用いる液晶ライトバルブのサブ画素の配置例を示す平面図である。
なお、以下の各図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素毎に寸法や位置関係の縮尺を異ならせてある。
【００３９】
本実施形態のプロジェクタ１は、図１に示すように、照明部２（照明手段）、平行化レンズ３、入射側偏光板４、透過型液晶ライトバルブ５（光変調素子、光変調手段）、射出側偏光板６、投写レンズ７（投写手段）から概略構成されている。また、照明部２は、光源８、紫外線カットフィルター９、インテグレータレンズ１０から概略構成されている。光源８は、可視光と赤外光とを含む光を射出可能な光源である。具体的には、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ等の白色光と赤外光とを含む光を射出するランプ１３を用いることができる。ランプ１３から射出された照明光は、リフレクター１４で反射されて略一方向に射出された後、紫外線カットフィルター９に入射し、紫外線カットフィルター９によって不要な紫外光が除去される。その後、不要な紫外光が除去された光は、第１フライアイレンズ１１、第２フライアイレンズ１２からなるインテグレータレンズ１０等の均一照明系を経て透過型液晶ライトバルブ５に入射する。
【００４０】
照明部２から射出された光は平行化レンズ３によって平行化された後、透過型液晶ライトバルブ５に入射する。本実施形態の透過型液晶ライトバルブ５は、波長域が互いに異なる青色光（Ｂ光）、緑色光（Ｇ光）、赤色光（Ｒ光）の３種類の可視光および赤外光（ＩＲ光）の４種類の光を外部からの画像情報に基づいてそれぞれ独立に変調して光学像を形成し、入射側と反対側から変調光束を射出する透過型の液晶パネルである。透過型液晶ライトバルブ５は、後述する隣接配置された４つのサブ画素において４種類の光を独立に変調する。
【００４１】
液晶ライトバルブ５は、図２に示すように、ツイステッドネマチック（ＴＮ）型液晶からなる液晶層（図示略）を挟持するように対向配置されたカラーフィルター基板１６と素子基板（対向基板）１７とから構成されている。素子基板１７は、基板本体１８上にＴＦＴ素子１９、画素電極２０等が形成され、これらの液晶層側に配向膜（図示略）が形成されたものである。より詳細には、素子基板１７において、基板本体１８の表面に、多数のデータ線２１と多数の走査線２２とが互いに交差するように格子状に設けられている。各データ線２１と各走査線２２の交差点の近傍にはＴＦＴ素子１９が形成され、各データ線２１に各ＴＦＴ素子１９を介して画素電極２０が接続されている。ＴＦＴ素子１９を介して画素電極２０に電圧が印加されると、画素電極２０と後述の共通電極との間に挟持された液晶層に電界が発生し、液晶が駆動される。なお、液晶層は、ＴＮ型液晶に限らず、水平配向型液晶や垂直配向型液晶等を用いることもできる。
【００４２】
一方、カラーフィルター基板１６は、基板本体２３上にカラーフィルター２４（波長選択素子）と、遮光層２５と、オーバーコート層（図示略）と、共通電極２６と、配向膜（図示略）とが形成されたものである。本実施形態においては、カラーフィルター２４が、赤色フィルター部２４Ｒ，緑色フィルター部２４Ｇ，青色フィルター部２４Ｂ，赤外フィルター部２４Ｃの４種類のフィルター部を有しており、例えば図４（ａ）に示すように、隣接する４種類のサブ画素が一方向に並置配列されて１つの画素を構成する。
なお、赤外光には色という概念がないが、本明細書では便宜上、赤外光を波長選択する赤外フィルター部も含めて「カラーフィルター」と呼ぶことにする。
【００４３】
カラーフィルター２４を構成する各フィルター部２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂ，２４ＩＲの分光特性を図３（ａ）〜（ｄ）に示す。青色フィルター部２４Ｂは、図３（ａ）に示すように、Ｂ光を透過し、Ｇ光、Ｒ光、ＩＲ光を透過しない（吸収または反射する）分光特性を有している。緑色フィルター部２４Ｇは、図３（ｂ）に示すように、Ｇ光を透過し、Ｂ光、Ｒ光、ＩＲ光を透過しない（吸収または反射する）分光特性を有している。赤色フィルター部２４Ｒは、図３（ｃ）に示すように、Ｒ光を透過し、Ｂ光、Ｇ光、ＩＲ光を透過しない（吸収または反射する）分光特性を有している。赤外フィルター部２４ＩＲは、図３（ｄ）に示すように、ＩＲ光を透過し、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光を透過しない（吸収または反射する）分光特性を有している。
【００４４】
なお、ここでは一例として、青色光：概ね３８０ｎｍ〜４９５ｎｍの波長域の光、緑色光：概ね４９５ｎｍ〜５８５ｎｍの波長域の光、赤色光：概ね５８５ｎｍ〜７２０ｎｍの波長域の光、赤外光：概ね７２０ｎｍ〜１１００ｎｍを想定している。人間の視認波長域は一般的には３８０〜７８０ｎｍと言われているが、実際には７２０ｎｍ以上になるとほとんど視感度を持たない。また、撮像素子の主流であるＳｉ系フォトセンサーの感度限界は概ね１１００ｎｍである。
【００４５】
カラーフィルター２４としては、顔料や色素を高分子ポリマー中に分散させて形成した光吸収型カラーフィルター、顔料や色素の微結晶を高分子ポリマー中に異方性配向させて形成した偏光型カラーフィルター（光吸収型偏光素子の機能を兼ね備えたカラーフィルター）、誘電体多層膜を用いた光反射型のダイクロイックカラーフィルターなどを使用できる。光吸収型カラーフィルターは製造コストが他のカラーフィルターに比べて低い、偏光型カラーフィルターは他のカラーフィルターでは同時使用が必要となる偏光板を不要にできる、ダイクロイックカラーフィルターは反射型であるために帯熱を防止し易い、等の特徴をそれぞれ有する。特に本実施形態のプロジェクタ１では、帯熱の原因となる赤外光を入射させることから、カラーフィルター２４としては光反射型のダイクロイックカラーフィルターの使用が好適である。なお、ダイクロイックカラーフィルターを使用した場合には、反射光は光源側に戻るため、その反射光を再利用できる構成とすることでプロジェクタの光利用効率を高めて高輝度化できる、という副次的なメリットも得られる。
【００４６】
図１に示すように、液晶ライトバルブ５の光入射側、光射出側には入射側偏光板４、射出側偏光板６がそれぞれ配置され、液晶ライトバルブ５を通過する光の偏光状態を制御して変調光の位相情報を強度情報に変換し、表示画像を形成する。液晶ライトバルブ５には赤外光を入射させるため、各偏光板４，６としては、一般的な光吸収型偏光板も使用できるが、光吸収が少ない光反射型偏光板（光射出側で使用する場合には光反射型偏光板からの反射光が液晶ライトバルブ５に入射しないように工夫することが望ましい）、あるいは金属粒子を含有した耐熱性に優れた光吸収型偏光板を使用するのが望ましい。これにより、帯熱による偏光板や液晶ライトバルブの劣化を防ぎ、コントラストの高い画像形成を実現することができる。具体的に、光反射型偏光板としては、金属ワイヤーを微細ピッチで周期的に配列したワイヤーグリッド偏光板、複屈折率の異なる２種類の透明素材を微細ピッチで周期的に積層したＤＢＥＦ板（商品名：住友スリーエム社）を使用でき、光吸収型偏光板としては、形状異方性を有する金属粒子を配向させたポーラコア（商品名：コーニング社）等を使用できる。また、カラーフィルター２４として偏光型カラーフィルターを用いた場合、入射側偏光板４は基本的には不要であるが、液晶ライトバルブ５に入射させる照明光の偏光度を高めて表示画像を高画質化するためには、入射側偏光板４を用いることが望ましい。
【００４７】
透過型液晶ライトバルブ５に入射した光源からの光はカラーフィルター２４を透過することで４種類の光（Ｂ光，Ｇ光，Ｒ光，ＩＲ光）となり、対応するサブ画素に位置選択的に入射する。透過型液晶ライトバルブ５に入射した４種類の光は、外部からの画像情報に基づいてサブ画素毎に独立して変調され、それぞれの画像情報を内包した変調光として射出される。そして、変調光は投写レンズ７によってスクリーン（図示せず、被投写面）上に投写され、スクリーン上に可視光と赤外光とからなる画像を表示する。すなわち、スクリーン上では青色光と緑色光と赤色光によって形成されたカラーの可視画像が表示されるとともに、その可視画像と重畳するように赤外光によって形成された赤外画像が表示される。
【００４８】
なお、ガラス硝材やプラスチック樹脂はその屈折率に波長依存性を有するため、これらの素材を用いる投写レンズ７では焦点距離（焦点位置）が波長によって異なる現象（光学収差）を生じる。その結果、表示画像のフォーカスぼけや解像度の低下、色のにじみ等が発生し、画質低下を招く。本実施形態のプロジェクタ１においても、可視画像のみを表示する通常のプロジェクタと同様に、異なる分散特性を有するガラス硝材を多数用いることで光学収差の発生を低減できる。特に、ガラス硝材としてアッベ数の大きな（屈折率の波長依存性が小さい）媒質を用いたり、屈折率の波長依存性が特異な特性を有する異常分散媒質を用いる等が効果的である。ガラス硝材やプラスチック樹脂からなる屈折素子の表面に回折素子を形成したハイブリッド素子を使用すれば、回折素子の波長依存性はガラスや樹脂などの波長依存性と逆の傾向にあるため、波長依存性を補償しやすい。あるいは、液晶ライトバルブ５と投写レンズ７との間に屈折率の波長依存性を補正する光学素子を配置しても良い。このような素子としては、例えば、特定波長域の光に対してのみ回折作用を生じる回折素子が挙げられる。
【００４９】
本実施形態の場合、図４（ａ）に示すように、透過型液晶ライトバルブ５では、Ｒ，Ｇ，Ｂ，ＩＲの４種類のサブ画素が並置配列されており、また、赤外光によって形成される赤外画像は人には視認できないため、可視画像にはＩＲのサブ画素の位置に規則的に暗点（赤外光を変調するサブ画素の表示像）が表示されることになる。しかしながら、人の視覚特性を考慮すると、スクリーンからある程度離れた場所から見れば、それらの暗点は視認されず、違和感のないカラーの可視画像として視認される。
【００５０】
図示は省略するが、本実施形態のプロジェクタ１は、赤外画像を表示している期間において可視画像の周辺部等の目立たない箇所に、現在赤外画像を表示していることを示す、可視画像によるマーカーを表示する機能を備えている。これにより、人には視認できない赤外画像を表示しているか否かを、カメラ等の撮像素子を用いることなく、プロジェクタの使用者や視聴者が容易に判別できる。なお、可視画像でのマーカーの表示に代えて、赤外画像を表示中であることを示すインジケータ類をプロジェクタ本体に設置する等の構成であってもよい。
【００５１】
赤外画像は人には視認できないが、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサー等の撮像素子を搭載したカメラや赤外線カメラ等を通して見ることができる。そのため、大まかな画像は可視画像として表示し、それらと関連する子細な情報は赤外画像として表示するようにすれば、情報量と見やすさの双方を両立することができる。また、赤外画像内の情報をネットワーク上の情報源にアクセスするための情報（例えば、ＵＲＬやＩＰアドレス）と関連付けておけば、ネットワークに接続可能なカメラ付き携帯端末で赤外画像を撮像するだけで、詳細情報を簡単に得ることができる。
【００５２】
この種の使い方を想定した場合、本実施形態のプロジェクタ１では、カラーの可視画像に不可視の赤外画像を画素単位で重畳させて表示できるため、両画像の細かな関連付け、表示制御が可能となる。また、本実施形態のプロジェクタ１では、可視光の波長域と赤外光の波長域とが重ならないように波長の切り分けを行っているため、両光のカットオフ波長に対応した光フィルターを備えたカメラを用いれば、可視画像と赤外画像との正確な切り分けができ、一方の画像だけを選択的に読み取ることができる。
【００５３】
以上のように、本実施形態のプロジェクタ１によれば、カラーの可視画像と不可視の赤外画像の表示状態を独立に制御できるとともに、両画像を一つのスクリーン上に正確に重畳した状態で表示することができ、表示情報（画像や映像）の制御が可能となる。また、可視画像と赤外画像の重畳表示を１台のプロジェクタで行えるため、プロジェクタを移動させた場合であっても可視画像と赤外画像の表示位置を合わせ込む作業が必要なく、使い勝手に優れたものとなる。また、表示システム全体を小型化することができるため、携帯性に優れたものとなる。
【００５４】
透過型液晶ライトバルブ５におけるサブ画素の配置パターンは、図４（ａ）〜（ｆ）に例示するような種々のパターンを採用できる。図４（ａ）〜（ｄ）は４種類のサブ画素を一方向（図面の横方向）に配列した場合の配置パターン例であり、図４（ｅ）、（ｆ）は４種類のサブ画素を２×２（縦２個、横２個ずつ）で配列した場合の配置パターン例である。図４（ｅ）の例では、４個のサブ画素の配置が縦横ともに揃っている。図４（ｆ）の例では、１行おきにサブ画素の位置が行方向に半ピッチだけずれており、見方を変えると、Ｒ，Ｇ，Ｂをデルタ配置として行方向におけるサブ画素Ｇの隣にサブ画素ＩＲを配置した形である。なお、図４（ａ）〜（ｄ）の配置パターンでは、（表示エリアを形成する４辺に対して）水平垂直成分の多い画像情報を表示する場合に、ジャギーが目立ち難く高画質の画像表示を行えるという特徴がある。また、図４（ｅ）、（ｆ）の配置パターンでは、斜め成分の多い画像情報を表示する場合に、ジャギーが目立ち難く高画質の画像表示を行えるという特徴がある。
【００５５】
サブ画素の配置パターンを工夫することで、赤外光に起因して発生する暗点を目立ち難くできたり、カラーフィルター２４の分光特性の向上による表示画像の高画質化を実現できる。例えば、図４（ｂ）、（ｅ）、（ｆ）の配置パターンでは、サブ画素ＩＲの両側に人の視感度が相対的に高いサブ画素Ｇとサブ画素Ｒが配置されるため、サブ画素ＩＲにより生じる暗点が見え難くなる効果を期待できる。また、図４（ｃ）の配置パターンでは、４種類のサブ画素内におけるサブ画素ＩＲの位置が列方向（図面の縦方向）で変位するため、サブ画素ＩＲにより生じる暗点が見え難くなる効果を期待できる。一方、図４（ｄ）の配置パターンでは、波長域が隣接するサブ画素同士が隣接しないように配置することで、急峻な分光特性を実現し難い顔料や色素を用いた光吸収型カラーフィルターであっても、近接波長域の光で形成されるサブ画素の像が局在することによって生じる画質劣化を防止する効果を期待できる。
【００５６】
なお、図４（ａ）〜（ｆ）では４種類のサブ画素を全て同じ寸法形状に図示したが、必ずしも４種類のサブ画素は全て同じ寸法形状とする必要はなく、入射する波長域毎の光強度、上述の暗点の見え難さ、可視画像の画質等を考慮して、入射する光の波長域毎にサブ画素の寸法形状が異なる構成としても良い。例えば、上述した赤外光による暗点をより目立たなくするためには、赤外光が入射するサブ画素の寸法を小さくし、逆に、高輝度の赤外画像を得るためには、同寸法を大きくする等のバリエーションを採用できる。
【００５７】
また、本実施形態では、１種類の赤外光（ＩＲ光）で画像表示を行う場合を示したが、互いに波長域が異なる２種類以上の赤外光（例えば、第１の赤外光ＩＲ１光と第２の赤外光ＩＲ２光）を用い、２種類以上の赤外画像を独立して表示する構成としても良く、その場合には表示情報の一層多様な制御が可能となる。その場合、勿論、透過型液晶ライトバルブ５を５種類以上の光（Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光、２種類以上の赤外光）を独立に変調できる５種類以上のサブ画素を有する構成とする必要がある。このようにすると、例えば可視画像で表示された文章の翻訳文を２種類の言語で表示するといった使い方ができる。この場合、言語毎に異なる波長域の赤外画像として表示すれば、観賞者が必要な翻訳文のみを取得できるため、情報量の確保と見やすさを両立できる。
【００５８】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図５を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタの基本構成は第１実施形態のプロジェクタと類似しているが、光変調素子として反射型の液晶ライトバルブを備えた点が第１実施形態のプロジェクタと異なっている。
図５は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。なお、図５において、第１実施形態で用いた図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての詳細な説明は省略する。
【００５９】
本実施形態のプロジェクタ３１は、図５に示すように、光変調素子として反射型の液晶ライトバルブ３２（光変調素子、光変調手段）を備え、光源８と液晶ライトバルブ３２との間にＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）プリズム３３を備えている。照明部２から射出された光は平行化レンズ３によって平行化された後、ＰＢＳプリズム３３に入射する。ＰＢＳプリズム３３に入射した光は、偏光状態に応じて分離され、反射型液晶ライトバルブ３２に入射する。液晶ライトバルブ３２では外部からの情報に基づいて光の偏光状態を変換（例えばＰ偏光からＳ偏光、もしくはＳ偏光からＰ偏光）することで画像情報を内包させる。したがって、液晶ライトバルブ３２に入射したＳ偏光は画像情報に応じて部分的にＰ偏光に変換されて射出される。液晶ライトバルブ３２から射出された光は再びＰＢＳプリズム３３に入射し、偏光状態に応じて選択的に分離され、画像情報に応じた偏光状態を有する光のみが射出側偏光板６を経て投写レンズ７へと射出される。なお、射出側偏光板６は投写光の偏光度を向上させる目的で使用するため、ＰＢＳプリズム３３の光学特性によっては不要である。また、ＰＢＳプリズム３３に代えて、上述の光反射型偏光板を採用することも可能である。
【００６０】
本実施形態のプロジェクタ３１においても、カラーの可視画像と不可視の赤外画像を一つのスクリーン上に正確に重畳させることができ、可視画像と赤外画像の表示位置を合わせ込む作業が必要なく使い勝手に優れたものとなる、表示システムを小型化でき、携帯性に優れたものとなる、といった第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態の場合、反射型液晶ライトバルブ３２を用いており、同じカラーフィルターを光が２回（入射時と射出時）通過するため、光吸収型カラーフィルターではカラーフィルターの厚みを薄くしたり、光学濃度を低くすることができる。ただし、本実施形態の場合、偏光カラーフィルターは使うことができない。
【００６１】
［第３の実施の形態］
以下、本発明の第３の実施の形態を図６を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタの基本構成は第１実施形態のプロジェクタと類似しているが、照明部が可視光用の白色光源とは別に赤外光用光源を独立して備えている点が異なっている。
図６は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。なお、図６において、第１実施形態で用いた図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての詳細な説明は省略する。
【００６２】
高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等の放電型の光源の多くは可視光とともに赤外光も放射するが、強度の大きな赤外光を得ることは一般的には難しい（キセノンランプやハロゲンランプでは比較的強度の大きな赤外光が得られるが、白色光を構成する三原色光の強度バランスが悪い）。また、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサーなどの撮像素子は赤外域（概ね１１００ｎｍ）まで感度を有するが、７００ｎｍを超える波長域では一般的に大幅に感度が低下する。さらに、環境光には赤外光が含まれる場合が多く、赤外画像を鮮明に表示したり、撮像素子で容易に撮像可能とするためには、赤外画像の表示輝度を高める必要がある。
【００６３】
そこで、本実施形態のプロジェクタ４１の場合、図６に示すように、照明部４２が、主に可視光を射出する第１光源４３とは別に、赤外光を射出する第２光源４４を独立して備えている。例えば、第１光源４３には、赤外光を含む可視光を放射するランプ４５（例えば高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、白色光を放射する有機ＥＬ、無機ＥＬ、ＦＥＤ等）を用いる。第２光源４４には、主に赤外光を放射する光源ランプ４６（強度の大きな赤外光を得やすいキセノンランプ、ハロゲンランプ等）を用いる。もしくは、キセノンランプやハロゲンランプに代えて、赤外発光ダイオード（Light Emitting Diode, ＬＥＤ）や赤外レーザー等の固体光源、赤外ＦＥＤ等の波長域が狭い光源を使用すると、より好適である。このように、第１光源４３と第２光源４４とを別個に備えることによって赤外光の強度を高めやすくなる。
【００６４】
第１光源４３の光射出側には紫外光カットフィルター９が、第２光源４４の光射出側には紫外光・可視光カットフィルター４７が、各々必要に応じて配置される。勿論、各々の光源４３，４４が除去対象となる波長域の光を射出しない場合には、対応する光カットフィルターは不要である。これにより、第１光源４３から射出された照明光は不要な紫外光が除去されて可視光および赤外光となり、第２光源４４から射出された照明光は不要な紫外光および可視光が除去されて赤外光となり、両光源４３，４４からの光はダイクロイックミラー４８（光源光合成手段）によって合成される。
【００６５】
第１光源４３からの光の波長域は、第２光源４４からの光の波長域と部分的に重なっていても良いし、完全に分離していても良い。前者の場合には、ダイクロイックミラー４８では同一波長の光を合成できないため、第１光源４３から射出される赤外光の一部の波長域の光を、第２光源４４からの光強度が大きな赤外光によって置き換える構成となっている。例えば、図６の構成では、第２光源４４から射出される赤外光の光強度が第１光源４３から射出される赤外光の光強度よりも大きい場合を想定しているため、第２光源４４から射出される赤外光を反射し、それ以外の波長域の光を透過するようにダイクロイックミラー４８の分光特性を設定している（第２光源４４と波長域の重なる第１光源４３からの赤外光はダイクロイックミラー４８で反射され、透過型液晶ライトバルブ５を照明する光としては使用されない）。
【００６６】
一方、後者の場合には、第１光源４３から射出される所定の波長域の赤外光と第２光源４４から射出される他の波長域の赤外光とを合成して使用する構成となる。したがって、第１光源４３から射出される赤外光の波長域と第２光源４４から射出される赤外光の波長域との境界波長がカットオフ波長となるように、ダイクロイックミラー４８の分光特性が設定される（第１光源４３からの光と第２光源４４からの光はほとんど損失なく合成される）。
その他、インテグレータレンズ１０、平行化レンズ３、液晶ライトバルブ５、投写レンズ７等の構成は、第１実施形態と同様である。
【００６７】
本実施形態のプロジェクタ４１においても、カラーの可視画像と不可視の赤外画像を一つのスクリーン上に正確に重畳させることができ、可視画像と赤外画像の表示位置を合わせ込む作業が必要なく使い勝手に優れたものとなる、表示システムを小型化でき、携帯性に優れたものとなる、といった第１、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６８】
特に本実施形態においては、光強度の高い赤外光を放射する第２光源４４を第１光源４３とは別個に備えたことによって赤外光の強度を高めやすくなり、鮮明な赤外画像を得ることができる。赤外光は西日等の通常の使用環境下に普通に存在するため、プロジェクタの使用環境によっては赤外画像の輝度が環境下に存在する赤外光に比べて相対的に低く、所望の赤外表示を実現できない場合が考えられる。このような場合には本実施形態のプロジェクタ４１の構成が好適である。
【００６９】
［第４の実施の形態］
以下、本発明の第４の実施の形態を図７を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタの基本構成は第１実施形態のプロジェクタと略同様であるが、照明部が異なる波長域の光を射出する複数の光源を備えている点が異なっている。
図７は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。なお、図７において、第１実施形態で用いた図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての詳細な説明は省略する。
今までの実施形態では、第１光源として発光波長域が可視の略全域に広がる白色光源を用いることを前提としてきた。これに対して、発光波長域が互いにほとんど重ならない複数の光源を用いても良く、本実施形態はその構成例である。
【００７０】
本実施形態のプロジェクタ５１の場合、図７に示すように、照明部５２が、発光波長域が互いに異なる４つの光源５３Ｂ，５３Ｇ，５３Ｒ，５３ＩＲを備えている。光源としてはＬＥＤ光源を用いることができるが、その他、レーザー、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、ＦＥＤ等の固体光源を用いることができる。なお、必要に応じて、光フィルターを用いて各光源５３Ｂ，５３Ｇ，５３Ｒ，５３ＩＲから射出された光から不要な波長域の光を除去し、発光波長域が互いの光源で全く重ならないようにすることが望ましい。
【００７１】
本実施形態においては、青色ＬＥＤ光源５３Ｂから射出されるＢ光と緑色ＬＥＤ光源５３Ｇから射出されるＧ光の光路上に第１ダイクロイックミラー５４（光源光合成手段）が配置されている。この第１ダイクロイックミラー５４により、青色ＬＥＤ光源５３Ｂから射出されるＢ光と緑色ＬＥＤ光源５３Ｇから射出されるＧ光とが合成される。また、赤色ＬＥＤ光源５３Ｒから射出されるＲ光と赤外ＬＥＤ光源５３ＩＲから射出されるＩＲ光の光路上に第２ダイクロイックミラー５５（光源光合成手段）が配置されている。この第２ダイクロイックミラー５５により、赤色ＬＥＤ光源５３Ｒから射出されるＲ光と赤外ＬＥＤ光源５３ＩＲから射出されるＩＲ光とが合成される。そして、Ｂ光とＧ光の合成光とＲ光とＩＲ光の合成光の光路上に第３ダイクロイックミラー５６（光源光合成手段）が配置されている。この第３ダイクロイックミラー５６により、Ｂ光とＧ光の合成光とＲ光とＩＲ光の合成光とが合成される。
その他、平行化レンズ３、液晶ライトバルブ５、投写レンズ７等の構成は、第１実施形態と同様である。また、第３ダイクロイックミラー５６と平行化レンズ３との間にリレーレンズ５７が設置されている。
【００７２】
本実施形態のプロジェクタ５１においても、カラーの可視画像と不可視の赤外画像を一つのスクリーン上に正確に重畳させることができ、可視画像と赤外画像の表示位置を合わせ込む作業が必要なく使い勝手に優れたものとなる、表示システムを小型化でき、携帯性に優れたものとなる、といった第１〜第３実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
また、本実施形態の構成によれば、白色光源に比べて波長域が相対的に狭い複数のＬＥＤ光源５３Ｂ，５３Ｇ，５３Ｒ，５３ＩＲを使用しているため、各ＬＥＤ光源の波長域に対してカラーフィルター２４の分光特性を最適化しやすく、色再現性に優れた高画質な表示画像を実現しやすい。また、専用の赤外光用光源（赤外ＬＥＤ光源５３ＩＲ）を使用できるため、赤外画像の高輝度化を図りやすい。
【００７４】
［第５の実施の形態］
以下、本発明の第５の実施の形態を図８、図９を参照して説明する。
第１〜第４実施形態のプロジェクタは、光変調素子として液晶ライトバルブを１組用いたが、本実施形態のプロジェクタは２組の液晶ライトバルブを用いている点で第１〜第４実施形態と異なる。
図８は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。図９は同プロジェクタで用いるダイクロイックミラーの分光特性を示す図である。なお、図８において、第１実施形態で用いた図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての詳細な説明は省略する。
【００７５】
本実施形態は、カラーフィルターを備えていない一般的なモノクロ型の液晶ライトバルブで赤外画像を形成し、カラーフィルターを備えた複数種のサブ画素を有する液晶ライトバルブで形成した可視画像と空間的に合成して表示する場合の構成例である。
本実施形態のプロジェクタ６１においては、図８に示すように、光源８が、第１実施形態と同様、可視光と赤外光とを含む光を射出可能な光源であり、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ等を用いることができる。光源８から射出された照明光は、紫外光カットフィルター９によって不要な紫外光が除去され、さらに第１フライアイレンズ１１、第２フライアイレンズ１２からなるインテグレータレンズ１０によって照度が均一化される。
【００７６】
インテグレータレンズ１０から射出された光はダイクロイックミラー６２（空間的光分離手段）に入射する。ダイクロイックミラー６２は、図９に示すように、青色光（Ｂ光）、緑色光（Ｇ光）、赤色光（Ｒ光）を透過し、赤外光（ＩＲ光）を反射する分光特性を有している。よって、青色光、緑色光、赤色光はダイクロイックミラー６２を透過し、赤外光はダイクロイックミラー６２で反射する。ダイクロイックミラー６２を透過した青色光、緑色光、赤色光は、ミラー６３、平行化レンズ３を経て可視光用液晶ライトバルブ６４に入射する。可視光用液晶ライトバルブ６４は、赤色フィルター部、緑色フィルター部、青色フィルター部の３種類のフィルター部を有するカラーフィルターを備えており、Ｒ，Ｇ，Ｂの３種類のサブ画素が１つの画素を構成する。一方、ダイクロイックミラー６２で反射した赤外光は、ミラー６５、平行化レンズ３を経て赤外光用液晶ライトバルブ６６に入射する。赤外光用液晶ライトバルブ６６は、カラーフィルターを備えていない一般的なモノクロ型の液晶ライトバルブである。
【００７７】
可視画像は色を表現するために並置配列された３つのサブ画素を必要とするが、色の概念を持たない赤外画像にはサブ画素は不要であることから、可視画像形成用の液晶ライトバルブ６４における３つのサブ画素に対して、赤外画像形成用の液晶ライトバルブ６６の１つの画素が対応するように構成すればよい。その場合、赤外画像形成用の液晶ライトバルブ６６の画素サイズは可視画像形成用の液晶ライトバルブ６４のサブ画素サイズの約３倍に設定できるため、赤外画像の表示輝度を高め易い。したがって、赤外強度が弱い光源を用いる場合、赤外画像の高輝度化を図る場合や赤外域の感度が低い撮像素子を使って表示画像を撮像する場合には、本実施形態のプロジェクタ６１の構成は好適である。
【００７８】
あるいは、本実施形態のプロジェクタ６１では、１種類の波長域を有する赤外光（ＩＲ１）を変調して赤外画像を形成しているため、可視光用液晶ライトバルブ６４のサブ画素と同数の画素を有する赤外光用液晶ライトバルブ６６を用いてもよい。その場合には、可視画像に比べて解像度が３倍高い赤外画像を表示することができる。
【００７９】
そして、可視光用液晶ライトバルブ６４、赤外光用液晶ライトバルブ６６のそれぞれで変調された光はダイクロイックプリズム６７（変調光合成手段）に入射する。ダイクロイックプリズム６７のダイクロイック膜は、青色光（Ｂ光）、緑色光（Ｇ光）、赤色光（Ｒ光）を透過し、赤外光（ＩＲ光）を反射する分光特性を有している。したがって、ダイクロイックプリズム６７に入射した青色光、緑色光、赤色光と赤外光とが合成され、投写レンズ７によって１つのスクリーン上に投写される。
【００８０】
本実施形態のプロジェクタ６１においても、カラーの可視画像と不可視の赤外画像を一つのスクリーン上に正確に重畳させることができ、可視画像と赤外画像の表示位置を合わせ込む作業が必要なく使い勝手に優れたものとなる、表示システムを小型化でき、携帯性に優れたものとなる、といった第１〜第４実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８１】
変調光として赤外光を入射させる場合には、液晶ライトバルブが帯熱し易く、コントラスト低下などの画質低下を招く課題や、ライトバルブと投写レンズとの間に存在する光学素子（例えば、ダイクロイックプリズム）や投写レンズ等を構成するガラス硝材やプラスチック樹脂の屈折率の波長依存性により投写レンズのフォーカスぼけや解像度の低下、色のにじみ等を発生する課題が生じる。ところが、本実施形態のように、赤外画像を形成する液晶ライトバルブ６６を可視画像を形成する液晶ライトバルブ６４とは独立して配置することにより、これらの課題を解決し易い。
【００８２】
一般的に、人が視認する可視画像には高いコントラストと色表現性が求められるのに対して、撮像素子で撮像される赤外画像には環境光に含まれる赤外光と比較して十分大きな表示輝度が求められる。したがって、赤外画像形成用の液晶ライトバルブ６６には帯熱防止に優れた反射型偏光板を使用し、また、可視画像形成用の液晶ライトバルブ６４には偏光度の高い透過型偏光板を使用する、というように、変調光の特性や表示画像に対する要求事項に合わせて使用する偏光板を最適化できる。その結果、高画質な可視画像と高輝度の赤外画像とを形成することができる。また、赤外画像形成用の液晶ライトバルブ６６を独立して配置することにより、投写レンズ７と赤外画像形成用の液晶ライトバルブ６６との間の光路長を、投写レンズ７と可視画像形成用の液晶ライトバルブ６４との間の光路長に対して調節（具体的には長く設定）できるため、屈折率の波長依存性に起因する投写レンズの課題を解決し易い。さらにまた、第１〜第４実施形態のプロジェクタでは可視画像を形成するサブ画素と赤外画像を形成するサブ画素とが並置配列されるため、赤外画像による暗点を生じるが、本実施形態のプロジェクタ６１においては可視画像と赤外画像とを空間的に完全に重畳して表示できるため、そのような赤外光による暗点を生じることがなく、高画質な可視画像を表示できる。
【００８３】
なお、本実施形態のプロジェクタ６１では、ダイクロイックミラー６２で赤外光を反射することにより光源光から分離し、ダイクロイックプリズム６７でも赤外光を反射により可視光と合成する構成としている。一般に、ダイクロイックミラーやダイクロイックプリズム等のダイクロイック膜においては、透過による分離や合成よりも、反射による分離や合成の方が高い効率を実現できる。白色光を放射する光源ランプの多く（例えば、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ）は赤外光も放射するが、赤外光の強度は一般に弱い。勿論、赤外光の強度が大きい白色光を放射する光源ランプ（例えば、キセノンランプやハロゲンランプ）もあるが、白色光を構成する３原色光の強度バランスが悪い。したがって、赤外光の強度が十分大きくない光源ランプを用いる場合には、本実施形態のプロジェクタ６１のように、ダイクロイック膜では赤外光を反射して分離や合成を行う構成とすることで、赤外光の利用効率を高められ、表示輝度の高い赤外画像を得ることができる。さらには、偏光変換光学系等によってダイクロイックミラー６２やダイクロイックプリズム６７で反射される赤外光をＳ偏光としておけば、ダイクロイックミラー６２やダイクロイックプリズム６７での反射効率を更に高めることができる。
【００８４】
［第６の実施の形態］
以下、本発明の第６の実施の形態を図１０、図１１を参照して説明する。
第５実施形態のプロジェクタは、３種類の可視光を変調する１組の液晶ライトバルブと１種類の赤外光を変調する１組の液晶ライトバルブとを用いていたのに対し、本実施形態のプロジェクタは、３種類の可視光を変調する１組の液晶ライトバルブと３種類の赤外光を変調する１組の液晶ライトバルブとを用いた例である。
図１０は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。図１１は同プロジェクタで用いる赤外フィルターの分光特性を示す図である。なお、図１０において、第５実施形態で用いた図８と共通の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての詳細な説明は省略する。
【００８５】
本実施形態のプロジェクタは、赤外表示情報の一層多様な制御を狙って、互いに波長域が異なる第１の赤外光、第２の赤外光、第３の赤外光を用い、３種類の赤外画像を独立して表示する場合の構成例である。
本実施形態のプロジェクタ７１において、図１０に示すように、光源８からの光を空間的に分離するダイクロイックミラー７２（空間的光分離手段）は、青色光（Ｂ光）、緑色光（Ｇ光）、赤色光（Ｒ光）を透過し、互いに波長域が異なる第１の赤外光（ＩＲ１光）、第２の赤外光（ＩＲ２光）、第３の赤外光（ＩＲ３光）を反射する分光特性を有している。よって、青色光、緑色光、赤色光はダイクロイックミラー７２を透過し、第１の赤外光、第２の赤外光、第３の赤外光はダイクロイックミラー７２で反射する。ダイクロイックミラー７２を透過した青色光、緑色光、赤色光は、ミラー６３、平行化レンズ３を経て可視光用液晶ライトバルブ６４に入射する。一方、ダイクロイックミラー７２で反射した第１の赤外光、第２の赤外光、第３の赤外光は、ミラー６５、平行化レンズ３を経て赤外光用液晶ライトバルブ７３（赤外光用光変調素子）に入射する。
【００８６】
可視光用液晶ライトバルブ６４、赤外光用液晶ライトバルブ７３は、図２を用いて説明した第１実施形態の液晶ライトバルブ５と構成は略同じである。可視光用液晶ライトバルブ６４は、赤色フィルター部、緑色フィルター部、青色フィルター部の３種類のフィルター部を有するカラーフィルター（波長選択素子）を備えている。赤外光用液晶ライトバルブは、第１赤外光フィルター部、第２赤外光フィルター部、第３赤外光フィルター部の３種類のフィルター部を有する赤外フィルター（波長選択素子）を備えている。本実施形態の場合、可視光用液晶ライトバルブ６４はＲ，Ｇ，Ｂの３種類のサブ画素が１つの画素を構成している。赤外光用液晶ライトバルブ７３はＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３の３種類の画素が並置されている。
【００８７】
赤外フィルターを構成する各フィルター部の分光特性を図１１（ａ）〜（ｃ）に示す。第１赤外光フィルター部は、図１１（ａ）に示すように、ＩＲ１光を透過し、可視光（ＶＩＳ）、ＩＲ２光（ＩＲ１光より長波長側）、ＩＲ３光（ＩＲ２光より長波長側）を透過しない（吸収または反射する）分光特性を有している。第２赤外光フィルター部は、図１１（ｂ）に示すように、ＩＲ２光を透過し、可視光（ＶＩＳ）、ＩＲ１光（ＩＲ２光より短波長側）、ＩＲ３光（ＩＲ２光より長波長側）を透過しない（吸収または反射する）分光特性を有している。第３赤外光フィルター部は、図１１（ｃ）に示すように、ＩＲ３光を透過し、可視光（ＶＩＳ）、ＩＲ１光（ＩＲ３光より短波長側）、ＩＲ２光（ＩＲ３光より短波長側）を透過しない（吸収または反射する）分光特性を有している。
【００８８】
可視光用液晶ライトバルブ６４では青色光用のサブ画素Ｂと緑色光用のサブ画素Ｇと赤色光用のサブ画素Ｒとが並置配列されており、この３色光からなる可視画像が形成される。一方、赤外光用液晶ライトバルブ７３では第１の赤外光用のサブ画素ＩＲ１と第２の赤外光用のサブ画素ＩＲ２と第３の赤外光用のサブ画素ＩＲ３とが並置配列されており、この３種類の赤外光からなる赤外画像が形成される。
【００８９】
そして、２組の液晶ライトバルブ６４，７３から射出された画像情報を内包した光はダイクロイックプリズム７４（変調光合成手段）に入射する。ダイクロイックプリズム７４のダイクロイック膜は、青色光（Ｂ光）、緑色光（Ｇ光）、赤色光（Ｒ光）を透過し、第１の赤外光（ＩＲ１光）、第２の赤外光（ＩＲ２光）、第３の赤外光（ＩＲ３光）を反射する分光特性を有している。したがって、ダイクロイックプリズム７４に入射した青色光、緑色光、赤色光と、第１の赤外光、第２の赤外光、第３の赤外光とが合成されて投写レンズ７によって１つのスクリーン上に投写され、カラーの可視画像と赤外画像とが重畳した状態で表示される。
【００９０】
本実施形態のプロジェクタ７１においても、カラーの可視画像と不可視の赤外画像を一つのスクリーン上に正確に重畳させることができ、可視画像と赤外画像の表示位置を合わせ込む作業が必要なく使い勝手に優れたものとなる、表示システムを小型化でき、携帯性に優れたものとなる、といった第１〜第５実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９１】
３種類の赤外光を独立して表示可能なプロジェクタとしては、６種類（可視光３種類、赤外光３種類）の光を独立に変調できる透過型液晶ライトバルブを一つ用いて構成することもできる。しかしながら、第５実施形態のプロジェクタの場合と同様の理由により、２つの空間光分離型の透過型液晶ライトバルブを用い、一方の液晶ライトバルブで赤外画像を形成する構成とした方が、光利用効率の点で有利であり、表示輝度の高い赤外画像を形成し易い。加えて、変調光として赤外光を入射させる場合に生じる幾つかの課題も解決し易い。
【００９２】
また、本実施形態のプロジェクタ７１では、第１の赤外光ＩＲ１、第２の赤外光ＩＲ２、第３の赤外光ＩＲ３の波長域が互いに重ならないようにしているため、各赤外光のカットオフ波長に対応した光フィルターを備えたカメラを用いれば、第１の赤外光ＩＲ１による赤外画像、第２の赤外光ＩＲ２による赤外画像、第３の赤外光ＩＲ３による赤外画像の正確な切り分けができ、一つの赤外画像だけを選択的に読み取ることができる。例えば、可視画像で表示された文章の翻訳文を３種類の言語で表示するような使い方ができる。この場合、言語毎に異なる波長域の赤外画像として表示すれば、観賞者が必要な翻訳文のみを取得できるため、情報量の確保と見やすさを両立できる。勿論、本実施形態のプロジェクタ７１の構成を発展させ、独立して変調可能な赤外光の数を４以上とした構成とすることもできる。
【００９３】
なお、第５、第６実施形態では、赤外光のみを変調する専用の液晶ライトバルブを備えた構成としているが、複数の液晶ライトバルブのそれぞれで可視光や赤外光を変調する構成を採用することもできる。例えば、２つの液晶ライトバルブを備えた系において、一方の液晶ライトバルブでは可視光のうちの青色光と緑色光とを変調し、他方の液晶ライトバルブでは赤色光と赤外光を変調する構成とすることもできる。この場合、波長上で互いに隣接する複数の波長域の光を一つの液晶ライトバルブで変調する構成とすることにより、液晶ライトバルブに入射する光の波長域を狭められるため、液晶ライトバルブや偏光板の光学特性を最適化しやすく、また、上述した光学素子の屈折率依存性に伴う諸弊害を緩和しやすい。
【００９４】
［第７の実施の形態］
以下、本発明の第７の実施の形態を図１２〜図１４を参照して説明する。
本実施形態では、２種類の赤外光のみを時分割表示するプロジェクタの構成例について説明する。
図１２は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。図１３は同プロジェクタで用いる回転ダイクロイックフィルターの分光特性を示す図である。図１４は同プロジェクタで用いるカラーフィルターの分光特性を示す図である。なお、図１２において、第１実施形態で用いた図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての詳細な説明は省略する。
【００９５】
複数のサブ画素で１つの画素を構成する光変調素子で独立して変調可能な赤外光の種類を増やすと、赤外光は人には視認できないため、赤外光を変調するサブ画素に起因する暗点が可視画像に占める面積割合が増え、可視画像の画質を劣化させる。そこで、色情報を持たず、可視画像に比べて相対的に情報量が少ない赤外画像の形成を時分割で行うことによって、独立して変調可能な赤外光の種類を増やしつつ、可視画像の画質低下を抑制することができる。本実施形態はその構成例である。
【００９６】
本実施形態のプロジェクタ８１は、図１２に示すように、光源８、紫外光カットフィルター９、回転ダイクロイックフィルター８２（時間的光分離手段）、ロッドインテグレータ８３、リレーレンズ８４，８５、透過型液晶ライトバルブ８６、投写レンズ７から概略構成されている。光源８は可視光と赤外光とを含む光を射出可能な光源であり、第１実施形態と同様のものである。光源８から射出された光は、紫外光カットフィルター９によって不要な紫外光が除去される。
【００９７】
紫外光カットフィルター９から射出された可視光および赤外光は回転ダイクロイックフィルター８２に入射する。回転ダイクロイックフィルター８２は、図１３（ａ）、（ｂ）に各フィルター部の分光特性を示したように、透過波長域が異なり、面積が略同一の２つのフィルター部を有している。回転ダイクロイックフィルター８２に入射した光は、可視光と第１の赤外光との第１の合成光（Ｂ光＋Ｇ光＋Ｒ光＋ＩＲ１光）と、可視光と第２の赤外光との第２の合成光（Ｂ光＋Ｇ光＋Ｒ光＋ＩＲ２光）とに時間的に連続して分離される（ＩＲ１光とＩＲ２光とは波長域が異なる）。回転ダイクロイックフィルター８２は１／３０秒で１回転している（３０Ｈｚで駆動している）ため、概ね１／６０秒毎に射出される光が第１の合成光、第２の合成光、第１の合成光、…の順で連続的に切り替わる。時間的に分離された各光は、ロッドインテグレータ８３、リレーレンズ８４，８５、平行化レンズ３を経て、時分割駆動の液晶ライトバルブ８６に順次入射する。
【００９８】
本実施形態の液晶ライトバルブ８６は、赤色フィルター部、緑色フィルター部、青色フィルター部、赤外フィルター部の４種類のフィルター部を有するカラーフィルター（波長選択素子）を備えている。よって、液晶ライトバルブ８６は、Ｒ，Ｇ，Ｂ，ＩＲ（ＩＲ１またはＩＲ２）の４種類の画素が並置されている。青色フィルター部は、図１４（ａ）に示すように、Ｂ光を透過し、Ｇ光、Ｒ光、ＩＲ１光、ＩＲ２光を透過しない（吸収または反射する）分光特性を有している。緑色フィルター部は、図１４（ｂ）に示すように、Ｇ光を透過し、Ｂ光、Ｒ光、ＩＲ１光、ＩＲ２光を透過しない（吸収または反射する）分光特性を有している。赤色フィルター部は、図１４（ｃ）に示すように、Ｒ光を透過し、Ｂ光、Ｇ光、ＩＲ１光、ＩＲ２光を透過しない（吸収または反射する）分光特性を有している。赤外フィルター部は、図１４（ｄ）に示すように、ＩＲ１光、ＩＲ２光を透過し、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光を透過しない（吸収または反射する）分光特性を有している。
【００９９】
時間的に分離された各光は時分割駆動の液晶ライトバルブ８６に順次入射し、外部からの情報に基づいて変調された後、画像情報を内包した変調光として時間的に連続して射出される（勿論、液晶ライトバルブ８６も１／６０秒毎に画像データが書き換えられる）。図１２の構成においては、ロッドインテグレータ８３を用いた均一照明系（照度分布の均一化手段）とリレーレンズ系（リレーレンズ８４，８５）とを備えているが、その他、偏光変換照明系などを備えた構成としても良い。液晶ライトバルブ８６から射出された画像情報を内包した変調光は投写レンズ７によってスクリーン上に投写される。
【０１００】
本実施形態のプロジェクタ８１においても、カラーの可視画像と不可視の赤外画像を一つのスクリーン上に正確に重畳させることができ、可視画像と赤外画像の表示位置を合わせ込む作業が必要なく使い勝手に優れたものとなる、表示システムを小型化でき、携帯性に優れたものとなる、といった第１〜第６実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０１】
また本実施形態の場合、可視画像は１／６０秒毎に連続して表示され、赤外画像は１／６０秒毎に表示光の波長域が異なる２種類の赤外光（ＩＲ１光＋ＩＲ２光）からなる赤外画像が交互に表示される。赤外画像は色情報を持たず、可視画像に比べて相対的に情報量が少ないため、単位時間あたりの表示情報量が少ない時分割表示を行うことができる。例えば、１種類当りの赤外画像の表示時間は可視画像に比べて半分となるが、撮像素子での撮像時間（シャッター速度）を適切に設定すれば、表示時間の減少は赤外画像の撮像に際して問題となることはない。したがって、赤外画像を時分割表示することによって、可視画像の画質低下を招くことなく、表示する赤外画像の種類を増やすことができ、表示情報の一層多様な制御が可能となる。
【０１０２】
なお、回転ダイクロイックフィルター８２における時分割数を増やせば（勿論、それと対応させて液晶ライトバルブ８６における画像データの書き換え期間を短縮する）、波長域が異なる赤外光で表示する赤外画像の種類をさらに増やすことが出来る。例えば、液晶ライトバルブ８６における画像データの書き換えタイミングを１／１２０秒毎とすれば、波長域が異なる４種類の赤外画像を順次表示することができる。
【０１０３】
本実施形態では、波長域が異なる複数の赤外光を時分割的に発生させる手段として回転ダイクロイックフィルター８２を用いたが、偏光状態切替光学系を用いることもできる。偏光状態切替光学系とは、偏光板と波長選択位相差素子とから構成される。波長選択位相差素子は、入射光の偏光状態を任意のタイミングで波長選択的に変換（例えば特定の波長域の光においてＰ偏光をＳ偏光に、もしくはＳ偏光をＰ偏光に変換）可能な機能を有している（例えば、カラーリンク社から「カラースイッチ」の商品名で市販されている）。本実施形態の場合であれば、波長選択位相差素子には入射光の偏光状態を１／６０秒毎に変換可能なものを用いればよい。また、波長選択位相差素子には特定の偏光を入射させる必要があるため、波長選択位相差素子の入射側には偏光板が配置される。この種の波長選択位相差素子を複数用いることによって、連続光から特定波長域の光のみを選択的に取り出すことができる。
【０１０４】
［第８の実施の形態］
以下、本発明の第８の実施の形態を図１５を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタは、複数の光源と複数の液晶ライトバルブを用いたものであり、可視光用の白色光源とは別に赤外光用光源を独立して備え、可視光を変調する１組の複数種のサブ画素を有する液晶ライトバルブと、赤外光を変調する１組の一般的なモノクロ型の液晶ライトバルブを備えた例である。
図１５は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。なお、図１５において、第５実施形態で用いた図８と共通の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての詳細な説明は省略する。
【０１０５】
本実施形態のプロジェクタ９１は、図１５に示すように、図８に示す第５実施形態のプロジェクタ６１において、１つの光源８からの光をダイクロイックミラー６２で可視光と赤外光に分離する構成に代えて、主に赤外光を射出する第２光源４４（赤外光用光源）で赤外画像形成用の液晶ライトバルブ６６を照明する構成としたものである。したがって、本実施形態のプロジェクタ９１は、第５実施形態のプロジェクタ６１におけるダイクロイックミラー６２を有しておらず、可視画像形成用の液晶ライトバルブ６４を照明する第１光源４３に加え、赤外画像形成用の液晶ライトバルブ６６を照明する第２光源４４を有している。このように、赤外画像専用の第２光源４４と液晶ライトバルブ６６のセットを用いることで、第５実施形態のプロジェクタ６１と比べて一層表示輝度の高い赤外画像を得やすい、という利点がある。
【０１０６】
可視画像形成用の液晶ライトバルブ６４を照明する第１光源４３（白色光源）としては、発光波長域が広い光源（高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプなど）を使用できる。赤外画像形成用の液晶ライトバルブ６６を照明する第２光源４４としては、大きな強度の赤外光を得やすい光源（キセノンランプ、ハロゲンランプ等）や赤外光のみを放射する赤外ＬＥＤ、赤外レーザー、赤外ＦＥＤ等の光源を使用できる。特に、赤外ＬＥＤ、赤外レーザー、赤外ＦＥＤ等の波長域が狭い光を放射する光源が好適である。
【０１０７】
可視光用の第１光源４３から射出された照明光は、紫外光・赤外光カットフィルター９２によって不要な紫外光と赤外光が除去された後、インテグレータレンズ１０を経て可視画像形成用の液晶ライトバルブ６４に入射し、外部からの情報に基づいて可視画像を形成する。一方、赤外光用の第２光源４４から射出された照明光は、紫外光・可視光カットフィルター４７によって不要な紫外光と可視光が除去された後、インテグレータレンズ１０を経て赤外画像形成用の液晶ライトバルブ６６に入射し、外部からの情報に基づいて赤外画像を形成する。そして、各液晶ライトバルブ６４，６６から画像情報を内包して射出された光は、ダイクロイックプリズム６７で合成され、投写レンズ７を経てスクリーン上に可視画像と赤外画像とが重畳された状態で投写表示される。
【０１０８】
本実施形態のプロジェクタ９１においても、カラーの可視画像と不可視の赤外画像を一つのスクリーン上に正確に重畳させることができ、可視画像と赤外画像の表示位置を合わせ込む作業が必要なく使い勝手に優れたものとなる、表示システムを小型化でき、携帯性に優れたものとなる、といった第１〜第７実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０９】
また、本実施形態のプロジェクタ９１においては、主に赤外光を射出する赤外光用の第２光源４４と赤外画像形成用のモノクロ型の液晶ライトバルブ６６を備えていることから、表示輝度もしくは解像度の高い赤外画像を表示できるとともに、第５実施形態でも説明したように、変調光として赤外光を入射させる場合に生じる幾つかの課題も解決できる。さらに本実施形態の場合、可視光用の第１光源４３と赤外光用の第２光源４４、可視画像形成用の液晶ライトバルブ６４と赤外画像形成用の液晶ライトバルブ６６を備え、これらを対応させて用いることによって、液晶ライトバルブ毎に変調する光の波長域を限定することができる。そのため、複数の光源と複数の液晶ライトバルブとを用いているにもかかわらず、同一波長域の光が複数の液晶ライトバルブに跨って変調されることがなく、波長域が異なる光毎に表示情報を正確に制御することができる。
【０１１０】
［第９の実施の形態］
以下、本発明の第９の実施の形態を図１６を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタは、第８実施形態のプロジェクタと同様に複数の光源と複数の液晶ライトバルブを用いたものであるが、複数の液晶ライトバルブを可視光用と赤外光用とに完全に分けていない点で第８実施形態と異なっている。
図１６は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。なお、図１６において、第８実施形態で用いた図１５と共通の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての詳細な説明は省略する。
【０１１１】
本実施形態のプロジェクタ１０１は、図１６に示すように、構成要素としては図１５に示した第８実施形態のプロジェクタ９１と同様である。ただし、第８実施形態では、２組の液晶ライトバルブ６４，６６を可視光用と赤外光用とに完全に分けているのに対し、本実施形態では、波長域が異なる複数種の赤外光（例えば、第１の赤外光、第２の赤外光、第３の赤外光）の変調を２組の液晶ライトバルブ１０２，１０３のそれぞれに振り分けている。
【０１１２】
具体的には、主に可視光を射出する第１光源４３から射出された光は、紫外光・赤外光カットフィルター１０４によって不要な紫外光と第２の赤外光と第３の赤外光とが除去される。その後、紫外光・赤外光カットフィルター１０４を透過した可視光と第１の赤外光とがインテグレータレンズ１０を経て可視画像・赤外画像形成用の液晶ライトバルブ１０２に入射し、外部からの情報に基づいて可視画像と第１の赤外光による赤外画像を形成する（したがって、液晶ライトバルブ１０２では青色光、緑色光、赤色光、第１の赤外光の波長域が異なる４種類の光を変調する）。一方、主に赤外光を射出する第２光源４４から射出された光は、紫外光・可視光・赤外光カットフィルター１０５によって不要な紫外光と可視光と第１の赤外光とが除去される。その後、紫外光・可視光・赤外光カットフィルター１０５を透過した第２の赤外光と第３の赤外光とがインテグレータレンズ１０を経て赤外画像形成用の液晶ライトバルブ１０３に入射し、外部からの情報に基づいて第１の赤外光および第２の赤外光による赤外画像を形成する（したがって、液晶ライトバルブ１０３では第２の赤外光、第３の赤外光の波長域が異なる２種類の光を変調する）。すなわち、第８実施形態と本実施形態とでは各光源４３，４４の後段のカットフィルターの分光特性や各液晶ライトバルブにおけるサブ画素の配置状態等が異なっている。そして、各液晶ライトバルブ１０２，１０３から画像情報を内包して射出された光は、ダイクロイックプリズム１０６で合成され、投写レンズ７を経てスクリーン上に可視画像と赤外画像とが重畳された状態で投写表示される。なお、液晶ライトバルブ１０２では４種類の光を変調するのに対して液晶ライトバルブ１０３では２種類の光を変調するため、解像度あるいはサブ画素の大きさが２つの液晶ライトバルブ間で異なるように設定される。ただし、液晶ライトバルブ１０２に形成される第１の赤外光による画像と液晶ライトバルブ１０３に形成される第２及び第３の赤外光による画像とは、画素レベルで互いに重畳されないように、２つの液晶ライトバルブ１０２、１０３におけるサブ画素は配置されることが望ましい。これにより、第１〜第３の赤外光による３種類の赤外画像を独立して表示できるため、表示情報の一層多様な制御が可能となる。
【０１１３】
本実施形態のプロジェクタ８１においても、カラーの可視画像と不可視の赤外画像を一つのスクリーン上に正確に重畳させることができ、可視画像と赤外画像の表示位置を合わせ込む作業が必要なく使い勝手に優れたものとなる、表示システムを小型化でき、携帯性に優れたものとなる、といった第１〜第８実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態の構成は、表示する赤外画像の種類が多い場合や、（光源から射出される光の分光特性と対応させて）特定波長域の赤外光による赤外画像の表示輝度を高めたい場合などに有効である。
【０１１４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態では、波長選択素子として液晶パネルに内蔵したカラーフィルターの例を挙げた。しかしながら、液晶ライトバルブの複数種のサブ画素に対して波長選択的に光を入射可能なものであれば、必ずしもカラーフィルターに限ることはなく、その波長選択素子を液晶ライトバルブとは別個に配置しても良い。また、上記実施形態では、可視画像を形成する色光を青色光、緑色光、赤色光と想定したが、必ずしもこれら３色に限るものではなく、アプリケーションによって様々な変更が考えられ、例えば４色以上の色光や、逆に２色あるいは単色の色光を用いる構成としてもよい。また、上記実施形態で例示した各種構成例の詳細部分は上記の例に限るものではなく、適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の第１実施形態のプロジェクタの概略構成図である。
【図２】同プロジェクタの液晶ライトバルブの構成を示す分解斜視図である。
【図３】同プロジェクタのカラーフィルターの分光特性を示す図である。
【図４】同プロジェクタの液晶ライトバルブのサブ画素の配置を示す平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態のプロジェクタの概略構成図である。
【図６】本発明の第３実施形態のプロジェクタの概略構成図である。
【図７】本発明の第４実施形態のプロジェクタの概略構成図である。
【図８】本発明の第５実施形態のプロジェクタの概略構成図である。
【図９】同プロジェクタのダイクロイックミラーの分光特性を示す図である。
【図１０】本発明の第６実施形態のプロジェクタの概略構成図である。
【図１１】同プロジェクタの赤外フィルターの分光特性を示す図である。
【図１２】本発明の第７実施形態のプロジェクタの概略構成図である。
【図１３】同プロジェクタの回転ダイクロイックフィルターの分光特性を示す図である。
【図１４】同プロジェクタのカラーフィルターの分光特性を示す図である。
【図１５】本発明の第８実施形態のプロジェクタの概略構成図である。
【図１６】本発明の第９実施形態のプロジェクタの概略構成図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１，１０１…プロジェクタ、２，４２，５２…照明部、５，３２，６４，６６，７３，８６，１０２，１０３…液晶ライトバルブ（光変調素子、光変調手段）、７…投写レンズ（投写手段）、８…光源、２４…カラーフィルター（波長選択素子）、４３…第１光源、４４…第２光源、４８…ダイクロイックミラー（光源光合成手段）、５３Ｂ…青色ＬＥＤ光源、５３Ｇ…緑色ＬＥＤ光源、５３Ｒ…赤色ＬＥＤ光源、５３ＩＲ…赤外ＬＥＤ光源、５４…第１ダイクロイックミラー（光源光合成手段）、５５…第２ダイクロイックミラー（光源光合成手段）、５６…第３ダイクロイックミラー（光源光合成手段）、６２，７２…ダイクロイックミラー（空間的光分離手段）、６７，７４，１０６…ダイクロイックプリズム（変調光合成手段）、８２…回転ダイクロイックフィルター（時間的光分離手段）。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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