(57)【要約】【課題】３板方式以上の反射型光変調器を用いる場合に、光学系の構成を簡素化する。【解決手段】偏光ローテータ３２は、ｓ方向に揃った偏光状態の光のうち、Ｇに相当する波長域の光をｐ方向に変換し、ＲおよびＢに相当する波長域の光をｓ方向のままとする。偏光ビームスプリッタ４０の反射面４０ｘは、ｓ方向偏光成分の光を反射させ、ｐ方向偏光成分の光を透過させる。ダイクロイックミラー２４は、Ｂに相当する波長域の光を反射させ、他の波長域の光を透過させる。そして、ダイクロイックミラー２４の透過側にＲに対応する光変調器１００Ｒを、ダイクロイックミラー２４の反射側にＢに対応する光変調器１００Ｂを、反射面４０ｘの透過側にＧに相当する光変調器１００Ｇを、それぞれ配置する。【選択図】図１
2008122679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光方向が一方方向に揃った入射光のうち、特定色の波長域における光の偏光方向を一方方向から他方方向に変換し、他の波長域における光の偏光方向を変換しないで出射する第１偏光変換器と、
偏光選択面を有し、前記第１偏光変換器による出射光のうち、偏光状態が一方方向または他方方向のいずれか一方を前記偏光選択面にて反射させ、他方を透過させる偏光選択器と、
前記偏光選択面による反射光または透過光のいずれか一方のうち、予め定められた第１色の光を反射させ、他の色の光を透過する第１半透鏡と、
入射光に対する反射光の偏光状態を制御する第１乃至第３光変調器と、
を有し、
前記第１光変調器は、前記第１半透鏡による透過光を入射し、
前記第２光変調器は、前記第１半透鏡による反射光を入射し、
前記第３光変調器は、前記偏光選択面による反射光または透過光のいずれか他方を入射し、
前記偏光選択器は、前記第１光変調器による反射光のうち、前記偏光選択面を透過した成分と、前記第２光変調器による反射光のうち、前記偏光選択面を透過した成分と、前記第３光変調器による反射光のうち、前記偏光選択面で反射した成分と、を合成する
ことを特徴とするプロジェクタの光学エンジン。
【請求項２】
前記偏光変換器による合成光のうち、前記特定色の波長域における光、または、前記特定色以外の波長域における光の偏光方向を変換する第２偏光変換器を、さらに有する
ことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタの光学エンジン。
【請求項３】
前記第３光変調器と前記偏光選択器との間に介挿され、透明性を有するブロックと、
前記第１および第２光変調器と前記偏光選択器との間に介挿され、前記第１色の光を反射させる反射面を有するダイクロイックプリズムと、
を含み、
前記ダイクロイックプリズムの反射面を、前記第１半透鏡とした
ことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタの光学エンジン。
【請求項４】
前記偏光選択面による反射光または透過光のいずれか他方のうち、予め定められた第２色の光を反射させ、他の色の光を透過する第２半透鏡と、
入射光に対する反射光の偏光状態を制御する第４光変調器と、をさらに備え、
前記第３光変調器は、前記偏光選択面による反射光または透過光のいずれか他方のうち、前記第２半透鏡による透過光を入射し、
前記第４光変調器は、前記偏光選択面による反射光または透過光のいずれか他方のうち、前記第２半透鏡による反射光を入射し、
前記偏光選択器は、さらに、前記第４光変調器による反射光のうち、前記偏光選択面で反射した成分も合成する
ことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタの光学エンジン。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のプロジェクタの光学エンジンと、
前記偏光選択器による合成光を投射する投射手段と、
を有することを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型の液晶パネルのように、光源からの光の偏光方向を原色毎に変調するとともに、当該変調光を合成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶パネルなどの光変調器を用いて縮小画像を形成するとともに、この縮小画像を光学系によって拡大投射するプロジェクタが普及しつつある。このような光変調器には、透過型と反射型とに分けられるが、反射型の方が、各種の半導体素子を造り込むことができる上に、高開口率、高精細・微細化などの点において有利とされる。一方、カラー表示が可能なプロジェクタとしては、カラーホイール等によって例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画像を順次形成する単板方式と、Ｒ、Ｇ、Ｂの原色画像を３つの表示パネルでそれぞれ形成した後に合成する３板方式とが挙げられるが、いわゆる色割れ（カラーブレークアップ）現象が発生しない点において３板方式が有利とされる。
このため、カラーで高品位な映像を表示可能とするプロジェクタを実現するためには、反射型の光変調器を用いた３板方式とする構成が有望となる。ここで、反射型の光変調器を用いた３板方式とする構成としては、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）を用いた技術が挙げられる（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１２６４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記技術では、入射時に偏光ビームスプリッタによって選択（透過または反射）された偏光成分のうち、光変調器によりその偏光状態が変更された成分が偏光ビームスプリッタによって逆に選択（反射または透過）される現象を、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれにおいて用いるので、偏光ビームスプリッタが３つ必要となる上に、さらに、Ｒ、Ｇ、Ｂの光を合成するために、クロスプリズムも必要となるので、光学系が複雑化する、という問題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、反射型の光変調器を用いた３（以上）板方式とする場合に、光学系の複雑化を防止したプロジェクタ、および、その光学エンジンを提供することにある。
【０００４】
上記目的を達成するために、本発明に係るプロジェクタの光学エンジンは、偏光方向が一方方向に揃った入射光のうち、特定色の波長域における光の偏光方向を一方方向から他方方向に変換し、他の波長域における光の偏光方向を変換しないで出射する第１偏光変換器と、偏光選択面を有し、前記第１偏光変換器による出射光のうち、偏光状態が一方方向または他方方向のいずれか一方を前記偏光選択面にて反射させ、他方を透過させる偏光選択器と、  前記偏光選択面による反射光または透過光のいずれか一方のうち、予め定められた第１色の光を反射させ、他の色の光を透過する第１半透鏡と、入射光に対する反射光の偏光状態を制御する第１乃至第３光変調器と、を有し、前記第１光変調器は、前記第１半透鏡による透過光を入射し、前記第２光変調器は、前記第１半透鏡による反射光を入射し、前記第３光変調器は、前記偏光選択面による反射光または透過光のいずれか他方を入射し、前記偏光選択器は、前記第１光変調器による反射光のうち、前記偏光選択面を透過した成分と、前記第２光変調器による反射光のうち、前記偏光選択面を透過した成分と、前記第３光変調器による反射光のうち、前記偏光選択面で反射した成分と、を合成することを特徴とする。この構成によれば、構成要素を少なく済ませることができる。
【０００５】
本発明において、前記偏光変換器による合成光のうち、前記特定色の波長域における光、または、前記特定色以外の波長域における光の偏光方向を変換する第２偏光変換器を、有する構成としても良い。
また、本発明において、前記第３光変調器と前記偏光選択器との間に介挿され、透明性を有するブロックと、前記第１および第２光変調器と前記偏光選択器との間に介挿され、前記第１色の光を反射させる反射面を有するダイクロイックプリズムと、を含み、前記ダイクロイックプリズムの反射面を、前記第１半透鏡とした構成としても良い。
さらに、本発明において、前記偏光選択面による反射光または透過光のいずれか他方のうち、予め定められた第２色の光を反射させ、他の色の光を透過する第２半透鏡と、入射光に対する反射光の偏光状態を制御する第４光変調器と、をさらに備え、前記第３光変調器は、前記偏光選択面による反射光または透過光のいずれか他方のうち、前記第２半透鏡による透過光を入射し、前記第４光変調器は、前記偏光選択面による反射光または透過光のいずれか他方のうち、前記第２半透鏡による反射光を入射し、前記偏光選択器は、さらに、前記第４光変調器による反射光のうち、前記偏光選択面で反射した成分も合成することを特徴とする。
なお、本発明は、光学エンジンのほか、当該光学エンジンを含むプロジェクタとしても概念することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係るプロジェクタの構成を示す平面図である。
この図に示されるように、実施形態に係るプロジェクタ１は、Ｒ、ＧおよびＢの各色に対応する反射型の光変調器１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂを有し、これらの原色画像を合成したカラー画像を拡大投射するものである。
このプロジェクタ１は、まず、光軸１０ａに沿って、光源１２と、レンズアレイ１６、１８と、偏光変換素子２０と、レンズ２２とを有する。このうち、光源１２は、白色光を放射状に出射する光源ランプ１２ａと、光源ランプ１２ａによる出射光を、ほぼ平行な光束として反射させる放物面鏡１２ｂとを有する。ここで、説明の便宜上、光軸１０ａに沿った方向であって光源１２からの光の出射方向をＸ方向とする。
レンズアレイ１６は、光軸１０ａに沿った方向であって光源１２からみたときに矩形形状の小レンズをマトリクス配列させたものであり、光源１２から入射した光束を、マトリクス配列に応じた部分光束に分割する。なお、小レンズを形状は、光変調器１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂによる画像表示領域の縦横比と同じとなるように設定される。レンズアレイ１８は、レンズアレイ１６と同様に、小レンズをマトリクス配列させたものである。
【０００７】
偏光変換素子２０は、入射した光束を、一方向の直線偏光（この例ではｓ方向偏光）に揃えて出射するものである。詳細には、図２に示されるように、断面が平行四辺形となる柱状の複数の部材２０１を貼り合わせた構成となっている。ここで、部材２０１は透光性を有し、その貼り合わせ界面では、偏光分離膜２０３と反射膜２０５とが交互に形成されている。また、この例では、図２において上側を偏光分離膜２０３、下側を反射膜２０５とする部材２０１の出射面（図１および図２において右側）において、λ／２移相差板２０７が選択的に貼り付けられている。
【０００８】
このような偏光変換素子２０において、入射面（図１および図２において左側）から入射した自然光（すなわち、ランダムな偏光状態の光）のうち、最初に偏光分離膜２０３に至る光のｓ方向偏光成分は、当該偏光分離膜２０３の上反射面によってほぼ垂直方向に反射し、反射膜２０５によってさらに反射して出射する一方、ｐ方向偏光成分は、偏光分離膜２０３をそのまま透過し、λ／２移相差板２０７によってｓ方向に変換されて出射する。また、入射面から入射した自然光のうち、最初に反射膜２０５に至る光は、当該反射膜２０５によってほぼ垂直方向に反射する。この反射光のうち、ｐ方向偏光成分の光は、偏光分離膜２０３の下反射面によって反射し、λ／２移相差板２０７によってｓ方向に変換されて出射する一方、ｓ方向偏光成分の光は、偏光分離膜２０３をそのまま透過し、反射膜２０５によって再反射して出射する。したがって、偏光変換素子２０からの出射光は、そのほとんどがｓ方向に直線偏光した状態となる。
【０００９】
なお、この例では、偏光変換素子２０からの出射光をｓ方向偏光としたが、ｐ方向偏光とする場合には、λ／２移相差板２０７を、上側を反射膜２０５、下側を偏光分離膜２０３とする部材２０１の出射面に貼り付ければ良い。
レンズ２２は、偏光変換素子２０からの出射光である複数の部分光束を、光変調器１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの入射面を重畳して、当該入射面を均一に照明するものである。
【００１０】
さて、偏光ビームスプリッタ４０（偏光選択器）は、透明性を有する二等辺直角三角柱状のガラス等のブロックを２つ、斜面同士を貼り合わせたものであり、その斜面には、それぞれｓ方向偏光成分の光を反射させ、ｐ方向偏光成分の光を透過させる反射面４０ｘ（偏光選択面）が形成されている。
詳細には、偏光ビームスプリッタ４０の反射面４０ｘは、光源１２（図１において９時方向）からの光のうち、ｓ方向偏光成分の光を投射側とは反対方向（図１において１２時方向）に反射させるとともに、光源１２とは反対方向（図１において３時方向）からの光のうち、ｓ方向偏光成分の光を投射方向（図１において６時方向）に反射させるように、光軸１０ａに対して４５度の斜度をもって配置する。
ここで、説明の便宜上、反射面４０ｘによる光軸１０ａの反射軸を光軸１０ｂとし、この光軸１０ｂに沿った方向であって、画像の投射方向をｙ方向とする。
【００１１】
偏光ビームスプリッタ４０において、光源１２の方向からの光を入射する面４０ａには、板状の偏光ローテータ３０（第１偏光変換器）が貼り付けられている。
この偏光ローテータ３０は、入射光のうち、ある特定の波長域における光の偏光状態を、ｓ方向偏光またはｐ方向偏光のいずれか一方から他方に相互変換するが、他の波長域における光の偏光状態を入射した状態のまま出射するものである。
詳細には、図３に示されるように、本実施形態では、Ｇ（緑）に相当する波長域の光の偏光方向を、ｓ方向からｐ方向に（ｐ方向からｓ方向に）変換して出射し、他のＲ（赤）およびＢ（青）に相当する波長域の光の偏光方向を変更しないで出射させる。
なお、偏光ビームスプリッタ４０において、光源１２とは反対方向からの光を投射方向に反射させて出射させる面４０ｂにも、同様な偏光ローテータ３２（第２偏光変換器）が貼り付けられている。
【００１２】
偏光ビームスプリッタ４０からみて投射方向とは反対側には、Ｂに相当する波長域の光を反射させ、その他の波長域の光を透過させるダイクロイックミラー２４（第１半透鏡）が配置する。ダイクロイックミラー２４の透過側には、表示領域の垂直中心が光軸１０ｂに一致するように、光変調器１００Ｒが配置する。
ここで、説明の便宜上、ダイクロイックミラー２４による光軸１０ｂの反射軸を光軸１０ｃとすると、ダイクロイックミラー２４の反射側には、表示領域の垂直中心が光軸１０ｃに一致するように、光変調器１００Ｂが配置する。また、偏光ビームスプリッタ４０において、光源１２の反対方向には、表示領域の垂直中心が光軸１０ａに一致するように、光変調器１００Ｇが配置する。
【００１３】
光変調器１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂは、それぞれＲ、ＧおよびＢに対応した反射型の例えば液晶パネルであり、例えば縦１０８０×横１９２０ドットのマトリクス状に配列する画素を有し、各画素において、入射光に対する出射（反射）光の偏光状態を階調に応じて制御する。
詳細には、光変調器１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂは、各画素にわたって設けられた矩形状の画素電極（反射電極）と、この画素電極に対向し、各画素にわたって共通の対向電極との間に、ＴＮ型の液晶が挟持された構成となっている。この構成において、画素電極と対向電極との印加電圧がゼロ（または近傍）であれば、入射光が液晶層によって楕円偏光された後、画素電極によって反射するので、その出射（反射）光は、入射光の偏光成分とほぼ９０度ずれた偏光成分の光がほとんどとなる。一方、液晶層の印加電圧が徐々に高まるにつれて、液晶分子の配列角度が変化し、これにより、出射光は、入射光の偏光成分とほぼ９０度ずれた偏光成分の光が徐々に少なくなる反面、入射光の偏光成分と同じ方向の偏光成分の光が徐々に多く含まれるようになる。
ここで、液晶層の印加電圧と、画素の階調（明るさ）とは、階調を明るくしたいときに、印加電圧を小さくする関係（ノーマリーホワイトモード）である。したがって、光変調器１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂでは、各画素において、階調を明るくするにつれて液晶層の印加電圧が小さくなり、入射光の偏光軸からずれた成分の光が出射されることになる。
なお、光変調器１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂは、表示領域中心と反射面４０ｘの中心（光軸１０ａ、１０ｂの交点）との光路長が互いに等しくなるとともに、縦横を一致させて配置する。
【００１４】
レンズ群５０（投射手段）は、偏光ビームスプリッタ４０の出射面のうち、偏光ローテータ３２がが貼り付られた面４０ｂの側に配置し、偏光ビームスプリッタ４０による出射光（合成画像）を、スクリーン６０に向けて拡大投射するものである。
【００１５】
上述したように本実施形態では、偏光変換素子２０からの出射光は、そのほとんどがｓ方向に直線偏光した状態の光である。そこで以下については、偏光ローテータ３０に入射してから偏光ローテータ３２を出射するまでの経路について図４を参照して説明することにする。
レンズ２２からの出射光は、ｓ方向に直線偏光した状態の光であるが、偏光ローテータ３０によって、Ｇに相当する波長域の光は、その偏光方向がｓ方向からｐ方向に変換されて出射する一方、ＲおよびＢに相当する波長域の光は、その偏光方向がｓ方向そのままで出射する。このため、Ｇに相当する波長域の光は、反射面４０ｘを透過（直進）する一方、ＲおよびＧに相当する波長域の光は、反射面４０ｘで反射する。反射面４０ｘで反射したＲおよびＧに相当する波長域の光のうち、Ｒに相当する波長域の光は、ダイクロイックミラー２４を透過（直進）する一方、Ｂに相当する波長域の光は、ダイクロイックミラー２４で反射する。
したがって、光変調器１００Ｒには、Ｒに相当する波長域の光であってｓ方向に直線偏光した状態の光が、光変調器１００Ｇには、Ｇに相当する波長域の光であってｐ方向に直線偏光した状態の光が、光変調器１００Ｂには、Ｂに相当する波長域の光であってｓ方向に直線偏光した状態の光が、それぞれ入射することになる。
【００１６】
ここで、光変調器１００Ｒでは、画素を明るくさせるほど、当該画素の印加電圧が小さくなるので、当該画素の反射光には、偏光方向がｓ方向からｐ方向に変換された成分が多くなる。光変調器１００Ｒによる反射光は、ダイクロイックミラー２４を直進して、偏光ビームスプリッタ４０に再入射するが、偏光方向がｐ方向である成分は、図４（ａ）に示されるように、反射面４０ｘで反射せずに直進する。
一方、光変調器１００Ｇにおける画素の反射光には、当該画素を明るくさせるほど、ｐ方向からｓ方向に変換された成分が多くなる。光変調器１００Ｇによる反射光は、偏光ビームスプリッタ４０に再入射するが、偏光方向がｓ方向である成分は、同図に示されるように、反射面４０ｘで直進せずに反射する。
なお、光変調器１００Ｂにおいては、光変調器１００Ｒと同様に、画素を明るくさせるほど、当該画素の反射光に、ｓ方向からｐ方向に変換された成分が多くなる。光変調器１００Ｂによる反射光は、ダイクロイックミラー２４で反射して、偏光ビームスプリッタ４０に再入射するが、偏光方向がｐ方向である成分は、同図に示されるように、反射面４０ｘで反射せずに直進する。
【００１７】
したがって、光変調器１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂによる反射光のうち、画素を明るくさせる成分の光は、反射面４０ｘで合成され、偏光ビームスプリッタ４０における投射方向の面４０ｂから出射することになる。
そして、偏光ローテータ３２によって、Ｇに相当する波長域の光がｓ方向からｐ方向に変換されて出射する一方、ＲおよびＢに相当する波長域の光がｐ方向そのままで出射する。このため、Ｒ、ＧおよびＢに相当する波長域の光は、互いに偏光方向が揃えられた後に、投射レンズ群５０によってスクリーン６０に拡大投射されることになる。
【００１８】
ところで、光変調器１００Ｒでは、画素を暗くさせるほど、当該画素の印加電圧が大きくなるので、当該画素の反射光には、偏光方向が入射光と同じｓ方向の成分が多くなる。光変調器１００Ｒによる反射光のうち、偏光方向がｓ方向である成分は、図４（ｂ）に示されるように、偏光ビームスプリッタ４０に再入射したときに、反射面４０ｘで反射して光源１２側に戻る。
光変調器１００Ｇでは、画素を暗くさせるほど、当該画素の反射光に入射光と同じｐ方向の成分が多く含まれることになる。光変調器１００Ｇによる反射光のうち、偏光方向がｐ方向である成分は、同図に示されるように、偏光ビームスプリッタ４０に再入射したときに、反射面４０ｘで直進して光源１２側に戻る。
光変調器１００Ｂでは、光変調器１００Ｒと同様に、画素を暗くさせるほど、当該画素の反射光に入射光と同じｐ方向の成分が多くなるが、同図に示されるように、偏光ビームスプリッタ４０に再入射したときに、反射面４０ｘで反射して光源１２側に戻る。
したがって、光変調器１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂによる反射光のうち、偏光方向が入射光と同じ方向となる成分の光は、偏光ビームスプリッタ４０における投射方向の面４０ｂからは出射しないことになる。
【００１９】
このような実施形態によれば、１つの偏光ローテータ３０と、１個の偏光ビームスプリッタ４０と、１枚のダイクロイックミラー２４とによって、光源１２の入射光が、Ｒ、Ｇ、Ｂの波長域の光に分離されるとともに、それぞれ光変調器１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂに入射する一方、それらの反射光が合成されるので、反射型の光変調器を用いたプロジェクタの光学系が簡素化されて、低コスト化や、小型化を推し進めることが可能となる。
また、この実施形態において、反射面４０ｘにより反射させるｓ方向偏光成分の光は、波長域がＧを挟んで離れたＲおよびＧに相当する色である。このため、波長−反射特性に急峻性が要求されないので、ダイクロイックミラー２４を容易に作成することができる。
なお、ダイクロイックミラー２４については、Ｒに相当する波長域の光を反射させ、その他の波長域の光を透過させる特性とし、反射側に光変調器１００Ｒを、透過側に光変調器１００Ｂをそれぞれ配置させて、反射および透過の関係を入れ替えても良い。
【００２０】
なお、実施形態では、反射面４０ｘによる反射光（すなわち、ＲおよびＢに相当する波長域の光であって、ｓ方向偏光成分の光）を、ダイクロイックミラー２４によりＲおよびＢに分離したが、反射面４０ｘによる透過光を、ダイクロイックミラーにより分離する構成としても良い。この構成としては、反射面４０ｘについて、ｐ方向偏光成分の光を反射させ、ｓ方向偏光成分の光を透過させるように変更するとともに、反射面４０ｘの反射側に光変調器１００Ｇを配置させる一方、反射面４０ｘの透過側にダイクロイックミラー２４、光変調器１００Ｒおよび１００Ｂを配置させる構成が考えられる。この構成では、図３に示した偏光ローテータ３０（３２）の特性が変更されない。
また、反射面４０ｘによる透過光を、ダイクロイックミラーにより分離する別の構成としては、偏光ローテータ３０（３２）について、ＲおよびＢに相当する波長域の光の偏光状態を、ｓ方向からｐ方向に（ｐ方向からｓ方向に）変換して出射し、Ｇに相当する波長域の光の偏光状態を変更しないで出射させる逆特性に変更するとともに、反射面４０ｘの反射側に光変調器１００Ｇを配置させる一方、反射面４０ｘの透過側にダイクロイックミラー２４、光変調器１００Ｒおよび１００Ｂを配置させる構成も考えられる。この構成では、偏光ビームスプリッタ４０（反射面４０ｘ）の特性が変更されない。
【００２１】
また、上述した実施形態では、反射面４０ｘによる反射光を、ダイクロイックミラー２４により、ＲおよびＢに分離したが、図５に示されるように、同様な機能を有するダイクロイックプリズム４２によって分離する構成でも良い。このダイクロイックプリズム４２は、偏光ビームスプリッタ４０と同様に、透明性を有する二等辺直角三角柱状のガラス等のブロックを２つ、斜面同士を貼り合わせたものであり、その斜面には、Ｂに相当する波長域の光を反射させる一方、Ｒに相当する波長域の光を透過させる反射面４２ａが形成されている。
一方、偏光ビームスプリッタ４０における光源１２とは反対方向の面と光変調器１００Ｇとの間には、光変調器１００Ｒ、１００Ｂとの光路長を揃えるために、ダイクロイックプリズム４２と同じ材質のブロック４４が配置する。
【００２２】
図５に示される構成では、ダイクロイックプリズム４２およびブロック４４が配置することにより、レンズ群５０のバックフォーカス（レンズ群５０のうち、最も偏光ビームスプリッタ４０寄りに位置するレンズ面と焦点に相当する光変調器１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂの表示領域との距離）が短くなるので、その分だけ、レンズ群５０の光学構成を簡素化や、輝度効率の向上を図ることができる。
なお、図５では、配置説明のために、偏光ビームスプリッタ４０に対してダイクロイックプリズム４２およびブロック４４を離間させ、さらに、ダイクロイックプリズム４２に対して光変調器１００Ｒ、１００Ｂを、ブロック４４に対して光変調器１００Ｇを、それぞれ離間させたが、これらを互いに密着させて固定化する構成としても良い。このように密着させた構成によれば、光学系の剛性が高まるので、振動等による相対的な位置ずれが抑えられ、光学系を再調整するなどのメンテンナンスが不要となる。
【００２３】
また、上述した実施形態では、３板方式としたが、例えばさらに１つの色を追加した４板方式にも適用可能である。
図６は、４板方式のプロジェクタの構成を示す平面図である。
この図において、偏光ローテータ３４、３６は、それぞれ図１における偏光ローテータ３０、３２と同位置に設けられるが、その光学特性が異なる。詳細には、偏光ローテータ３４、３６は、例えば図７に示されるように、ＹおよびＢに相当する波長域の光の偏光状態を、ｓ方向からｐ方向に（ｐ方向からｓ方向に）変換して出射し、ＲおよびＧbに相当する波長域の光の偏光状態を変更しないで出射させる。
ここで、ＹおよびＧbは、Ｇ（緑）に相当する波長域を、それぞれＲ寄りのＧとＢ寄りのＧとに分けたものである。
さらに、ダイクロイックミラー２６は、図１におけるダイクロイックミラー２４の位置に設けられるが、その光学特性が、Ｇbに相当する波長域の光を反射させ、その他の波長域の光を透過させる特性に変更される。なお、ダイクロイックミラー２６の反射側には、表示領域の垂直中心が光軸１０ｃに一致するように、光変調器１００Ｇbが配置する。
【００２４】
一方、偏光ビームスプリッタ４０からみて光源１２の反対側には、Ｙに相当する波長域の光を反射させ、その他の波長域の光を透過させるダイクロイックミラー２８が配置する。ダイクロイックミラー２８の透過側には、表示領域の垂直中心が光軸１０ａに一致するように、光変調器１００Ｂが配置する。ここで、説明の便宜上、ダイクロイックミラー２８による光軸１０ａの反射軸を光軸１０ｄとすると、ダイクロイックミラー２４の反射側には、表示領域の垂直中心が光軸１０ｄに一致するように、光変調器１００Ｙが配置する。
なお、光変調器１００Ｒ、１００Ｙ、１００Ｇb、１００Ｂは、それぞれＲ、Ｙ、Ｇb、Ｂに対応する反射型液晶パネルであり、上述した実施形態と同様にノーマリーホワイトモードに設定されている。
【００２５】
このような構成において、レンズ２２からの出射した、ｓ方向に直線偏光した状態の光のうち、偏光ローテータ３４によって、ＹおよびＢに相当する波長域の光は、偏光方向がｓ方向からｐ方向に変換されて出射する一方、ＲおよびＧbに相当する波長域の光は、偏光方向がｓ方向そのままで出射する。このため、ＹおよびＢに相当する波長域の光は、反射面４０ｘを直進する一方、ＲおよびＧbに相当する波長域の光は、反射面４０ｘで反射する。
反射面４０ｘで反射したＲおよびＧbに相当する波長域の光のうち、Ｒに相当する波長域の光は、ダイクロイックミラー２６を直進する一方、Ｇbに相当する波長域の光は、ダイクロイックミラー２６で反射する。
反射面４０ｘを直進したＹおよびＢに相当する波長域の光のうち、Ｂに相当する波長域の光は、ダイクロイックミラー２８を直進する一方、Ｙに相当する波長域の光は、ダイクロイックミラー２８で反射する。
したがって、光変調器１００Ｒには、Ｒに相当する波長域の光であってｓ方向に直線偏光した状態の光が、光変調器１００Ｙには、Ｙに相当する波長域の光であってｐ方向に直線偏光した状態の光が、光変調器１００Ｇbには、Ｇbに相当する波長域の光であってｓ方向に直線偏光した状態の光が、光変調器１００Ｂには、Ｂに相当する波長域の光であってｐ方向に直線偏光した状態の光が、それぞれ入射することになる。
【００２６】
光変調器１００Ｒ、１００Ｙ、１００Ｇbおよび１００Ｂでは、画素を明るくさせるほど、当該画素の印加電圧が小さくなるので、当該画素の反射光には、入射光とは異なる方向に変換された成分が多くなる。
ここで、光変調器１００Ｒによる反射光は、ダイクロイックミラー２６を直進して、偏光ビームスプリッタ４０に再入射するが、偏光方向がｐ方向に変換された成分は、反射面４０ｘで反射せずに直進する。同様に、光変調器１００Ｇによる反射光は、ダイクロイックミラー２６で反射して、偏光ビームスプリッタ４０に再入射するが、偏光方向がｐ方向に変換された成分は、反射面４０ｘで反射せずに直進する。
一方、光変調器１００Ｂによる反射光は、ダイクロイックミラー２８を直進して、偏光ビームスプリッタ４０に再入射するが、偏光方向がｓ方向に変換された成分は、反射面４０ｘで反射する。同様に、光変調器１００Ｙによる反射光は、ダイクロイックミラー２８で反射して、偏光ビームスプリッタ４０に再入射するが、偏光方向がｓ方向に変換された成分は、反射面４０ｘで反射する。
したがって、光変調器１００Ｒ、１００Ｙ、１００Ｇbおよび１００Ｂによる反射光のうち、画素を明るくさせる成分の光は、偏光ビームスプリッタ４０における投射側の面４０ｂから出射することになる。
なお、光変調器１００Ｒ、１００Ｙ、１００Ｇbおよび１００Ｂによる反射光のうち、入射光と同じ方向に偏光した成分の光は、偏光ビームスプリッタ４０に再入射したときに、光源１２側に戻るので、面４０ｂには現れない。
【００２７】
この例において、反射面４０ｘで反射するｓ方向偏光成分の光は、波長域がＹを挟んで離れたＲおよびＧbに相当する色である。同様に、反射面４０ｘを透過するｐ方向偏光成分の光は、波長域がＧbを挟んで離れたＹおよびＢに相当する色である。このため、波長−反射特性に急峻性が要求されないので、ダイクロイックミラー２６、２８を容易に作成することができる。
【００２８】
このような４板方式によれば、３板方式と比較して色再現性を高めることができる。この際、構成的に付加されるのは、図１に示した３板方式に対して、光変調器を除けば、１個のダイクロイックミラーで済むので、構成の簡易化を図ることが可能である。
なお、図６に示される構成において、ダイクロイックミラー２６、２８をそれぞれ図５におけるダイクロイックプリズムに置き換えるとともに、これらのダイクロイックプリズム、光変調器１００Ｒ、１００Ｙ、１００Ｇb、１００Ｂおよび偏光ビームスプリッタ４０を互いに密着させて固定しても良い。
【００２９】
なお、上述した図１、図５および図６に示した構成では、偏光変換素子２０からの出射光をｓ方向偏光としたが、上述したようにｐ方向偏光とした場合には、偏光ビームスプリッタ４０における反射面４０ｘを、ｐ方向偏光成分の光を反射させ、ｓ方向偏光成分の光を透過させる構成とすれば良い。
また、光変調器についてはノーマリーホワイトモードに限られず、ノーマリーブラックモードにも適用可能である。ノーマリーブラックモードとする場合には、例えば、液晶分子の長軸が電圧無印加時において基板方向に平行となるＳＨ型液晶とすれば良い。ＳＨ型液晶とした場合、詳細には、光変調器１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂは、各画素にわたって設けられた矩形状の画素電極（反射電極）と、この画素電極に対向し、各画素にわたって共通の対向電極との間に、ＴＮ型の液晶が挟持された構成となっている。電圧が印加されていなければ、入射光は、偏光方向がそのままの状態で反射電極に至るので、その出射（反射）光は、入射光の偏光方向と同方向となる。電圧が印加されると、入射光は、液晶層によって楕円偏光されて、反射電極に至るので、その出射（反射）光は、入射光の偏光成分とほぼ９０度ずれた偏光成分を多く含むことになる。
【００３０】
なお、図１および図５に示した構成における偏光ローテータ３２を、および、図６に示した構成における偏光ローテータ３６については、レンズ群５０への出射光の偏光方向を揃える必要がなければ不要となる。
ただし、レンズ群５０の出射光を、数枚のミラーを経てスクリーンに投影する、いわゆるリアプロジェクション型などの構成では、偏光方向を揃えた構成が望ましい。ここで、偏光ローテータ３２（３６）を設ける場合、その目的は、出射光の偏光方向を揃えることであるから、偏光ローテータ３０（３４）と同特性ではなく逆特性として、Ｒ、Ｂの出射光（反射面４０ｘの透過光）をｐ方向からｓ方向偏光に変換して、Ｇのｓ方向偏光に揃えても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図である。
【図２】同プロジェクタにおける偏光変換素子の構成を示す図である。
【図３】同プロジェクタにおける偏光ローテータによる特性を示す図である。
【図４】同プロジェクタにおける光変調器の入・出射光の経路を示す図である。
【図５】実施形態に係るプロジェクタの応用例（その１）の構成を示す図である。
【図６】実施形態に係るプロジェクタの応用例（その２）の構成を示す図である。
【図７】同応用例における偏光ローテータの特性を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…プロジェクタ、１２…光源、１６、１８…レンズアレイ、２０…偏光変換素子、２４、２６、２８…ダイクロイックミラー、３０、３２…偏光ローテータ、４０…ビームスプリッタ、４０ｘ…反射面、４２…ダイクロイックプリズム、４４…ブロック、１００Ｒ、１００Ｙ、１００Ｇ、１００Ｂ…光変調器
【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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