(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は、可視光と赤外光とを含む光を射出する光源２と、光源からの光を波長域が異なる複数の光に分離する光分離手段（ダイクロイックミラー４，５，６）と、光分離手段によって分離された可視光を変調する可視光用光変調素子（液晶ライトバルブ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ）と、光分離手段によって分離された赤外光を変調する赤外光用光変調素子（液晶ライトバルブ９ＩＲ）と、可視光用光変調素子による変調光と赤外光用光変調素子による変調光とを１つに合成して合成光とする光合成手段（ダイクロイックプリズム１０，１１，１２）と、合成光を被投写面上に投写表示する投写手段（投写レンズ１３）とを備えている。【選択図】図１
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【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光源と、
前記光源からの光を波長域が異なる複数の波長域の光に分離する光分離手段と、
前記光分離手段によって分離された可視光を変調する少なくとも１つの可視光用光変調素子と、
前記光分離手段によって分離された１種類の赤外光または互いに波長域が異なる少なくとも２種類の赤外光を変調する少なくとも１つの赤外光用光変調素子と、
前記可視光用光変調素子によって変調された変調光と前記赤外光用光変調素子によって変調された変調光とを１つに合成して合成光とする光合成手段と、
前記光合成手段によって合成された合成光を被投写面上に投写表示する投写手段と、を備え、
前記可視光用光変調素子によって形成された可視光画像と前記赤外光用光変調素子によって形成された赤外画像とを同一の被投写面上で重畳して表示することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
可視光を含む光を射出する第１光源と、
赤外光を含む光を射出する第２光源と、
前記第１光源、前記第２光源のうち、少なくとも前記第１光源からの光を互いに波長域が異なる複数の波長域の光に分離する光分離手段と、
前記光分離手段によって分離された可視光を変調する少なくとも１つの可視光用光変調素子と、
前記第２光源からの赤外光を変調する少なくとも１つの赤外光用光変調素子と、
前記可視光用光変調素子によって変調された変調光と前記赤外光用光変調素子によって変調された変調光とを１つに合成して合成光とする光合成手段と、
前記光合成手段によって合成された合成光を被投写面上に投写表示する投写手段と、を備え、
前記可視光用光変調素子によって形成された可視光画像と前記赤外光用光変調素子によって形成された赤外画像とを同一の被投写面上で重畳して表示することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項３】
互いに発光波長域が異なる複数の光源と、
前記複数の光源の各々から射出された可視光を変調する少なくとも１つの可視光用光変調素子と、
前記複数の光源の各々から射出された１種類の赤外光または互いに波長域が異なる少なくとも２種類の赤外光を変調する少なくとも１つの赤外光用光変調素子と、
前記可視光用光変調素子によって変調された変調光と前記赤外光用光変調素子によって変調された変調光とを１つに合成して合成光とする光合成手段と、
前記光合成手段によって合成された合成光を被投写面上に投写表示する投写手段と、を備え、
前記可視光用光変調素子によって形成された可視光画像と前記赤外光用光変調素子によって形成された赤外画像とを同一の被投写面上で重畳して表示することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項４】
前記可視光用光変調素子と前記赤外光用光変調素子とが、画像表示領域の寸法および解像度が同一の光変調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３のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記赤外光を互いに波長域が異なる複数の赤外光に分離する赤外光分離手段と、前記赤外光分離手段によって分離された互いに波長域が異なる複数の赤外光をそれぞれ変調する複数の赤外光用光変調素子と、を備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記光合成手段が、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する媒質からなるプリズムで構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記可視光用光変調素子から前記投写手段までの距離と前記赤外光用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１ないし６のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
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、
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７のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項９】
前記可視光用光変調素子および前記赤外光用光変調素子が透過型液晶ライトバルブ、反射型液晶ライトバルブ、微小ミラーアレイ素子のいずれかで構成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項１０】
前記赤外画像を表示している状態を示すマーカーを前記被投写面上に表示する機能を備えたことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項１１】
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たことを特徴とする請求項１ないし１０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、本発明の第１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光源と、前記光源からの光を波長域が異なる複数の波長域の光に分離する光分離手段と、前記光分離手段によって分離された可視光を変調する少なくとも１つの可視光用光変調素子と、前記光分離手段によって分離された１種類の赤外光または互いに波長域が異なる少なくとも２種類の赤外光を変調する少なくとも１つの赤外光用光変調素子と、前記可視光用光変調素子によって変調された変調光と前記赤外光用光変調素子によって変調された変調光とを１つに合成して合成光とする光合成手段と、前記光合成手段によって合成された合成光を被投写面上に投写表示する投写手段と、を備え、前記可視光用光変調素子によって形成された可視光画像と前記赤外光用光変調素子によって形成された赤外画像とを同一の被投写面上で重畳して表示することを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２のプロジェクタは、可視光を含む光を射出する第１光源と、赤外光を含む光を射出する第２光源と、前記第１光源、前記第２光源のうち、少なくとも前記第１光源からの光を互いに波長域が異なる複数の波長域の光に分離する光分離手段と、前記光分離手段によって分離された可視光を変調する少なくとも１つの可視光用光変調素子と、前記第２光源からの赤外光を変調する少なくとも１つの赤外光用光変調素子と、前記可視光用光変調素子によって変調された変調光と前記赤外光用光変調素子によって変調された変調光とを１つに合成して合成光とする光合成手段と、前記光合成手段によって合成された合成光を被投写面上に投写表示する投写手段と、を備え、前記可視光用光変調素子によって形成された可視光画像と前記赤外光用光変調素子によって形成された赤外画像とを同一の被投写面上で重畳して表示することを特徴とする。
【００１０】
本発明の第３のプロジェクタは、互いに発光波長域が異なる複数の光源と、前記複数の光源の各々から射出された可視光を変調する少なくとも１つの可視光用光変調素子と、前記複数の光源の各々から射出された１種類の赤外光または互いに波長域が異なる少なくとも２種類の赤外光を変調する少なくとも１つの赤外光用光変調素子と、前記可視光用光変調素子によって変調された変調光と前記赤外光用光変調素子によって変調された変調光とを１つに合成して合成光とする光合成手段と、前記光合成手段によって合成された合成光を被投写面上に投写表示する投写手段と、を備え、前記可視光用光変調素子によって形成された可視光画像と前記赤外光用光変調素子によって形成された赤外画像とを同一の被投写面上で重畳して表示することを特徴とする。
【００１１】
これら本発明の第１〜第３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。上記第１〜第３のプロジェクタは、光源の構成を中心に分けたものであり、第１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光源（例えば白色光源）を用いたもの、第２のプロジェクタは可視光を含む光を射出する第１光源（例えば白色光源）と、赤外光を含む光を射出する第２光源（例えば赤外光源）を併用したもの、第３のプロジェクタは各色光、赤外光毎に専用の光源を用いたもの、である。
なお、本発明の第１〜第３のプロジェクタの可視光用光変調素子として、互いに波長域が異なる少なくとも３種類の可視光をそれぞれ変調する少なくとも３つの可視光用光変調素子を用いる構成とすれば、カラーの可視光画像と赤外画像とを得ることができる。
【００１２】
また、前記可視光用光変調素子と前記赤外光用光変調素子とを、画像表示領域の寸法および解像度が同一の光変調素子で構成することが望ましい。
この構成によれば、可視画像の１画素と赤外画像の１画素とを対応させた表示を容易に実現することができる。これにより、画像内の局所的なデータのレベル（例えば画素単位）で表示情報の細かな制御が可能となる。さらに、仕様が異なる複数種類の光変調素子を準備する必要がないため、装置のコストが低減しやすい。
【００１３】
また、前記赤外光を互いに波長域が異なる複数の赤外光に分離する赤外光分離手段と、前記赤外光分離手段によって分離された互いに波長域が異なる複数の赤外光をそれぞれ変調する複数の赤外光用光変調素子と、をさらに備えた構成としてもよい。
この構成によれば、２種類以上の赤外画像を独立に表示することができるため、表示情報の多様な制御が可能となる。
【００１４】
また、前記光合成手段は、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する媒質からなるプリズムで構成されていることが望ましい。
この構成によれば、プリズムで光合成手段を構成することで光路長を短くできるため、多くの光変調素子を用いるために光変調素子と投写手段との距離が長くならざるを得ない場合であっても、投写手段の小型化、低コスト化、光利用効率の向上によるプロジェクタの高輝度化を実現できる。また、プリズムを構成する媒質の屈折率が高いほど光路長を短くでき、好適である。
【００１５】
また、前記可視光用光変調素子から前記投写手段までの距離（Ｌ）と前記赤外光用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。
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）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。さらに、可視光用光変調素子が複数の場合には、その各々に対して投写手段までの距離を異ならせてもよい。
【００１６】
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）の使用も好適である。
【００１７】
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。
【００１８】
また、前記可視光用光変調素子および前記赤外光用光変調素子として、透過型液晶ライトバルブ、反射型液晶ライトバルブ、微小ミラーアレイ素子のいずれかで構成することができる。
特に赤外光用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、微小ミラーアレイ素子等の反射型素子を用いた構成は熱的な影響を低減しやすく、好適である。
【００１９】
また、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ることが望ましい。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ることが望ましい。
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】
【００２０】
［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３を参照して説明する。
本実施形態では、４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、図２は同プロジェクタで用いるダイクロイックミラー（ダイクロイックプリズム）の分光特性を示す図、図３は同プロジェクタで用いる液晶ライトバルブ周辺の拡大図、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。
【００２１】
本実施形態のプロジェクタ１は、図１に示すように、光源２、紫外線カットフィルター３、ダイクロイックミラー４，５，６（光分離手段）、反射ミラー７，８、液晶ライトバルブ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ（可視光用光変調素子）、液晶ライトバルブ９ＩＲ（赤外光用光変調素子）、ダイクロイックプリズム１０，１１，１２（光合成手段）、投写レンズ１３（投写手段）から概略構成されている。光源２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を用いることができる。ランプから射出された照明光は、リフレクター１４で集光され、紫外線カットフィルター３に入射し、紫外線カットフィルター３によって不要な紫外光が除去される。
【００２２】
紫外線カットフィルター３から射出された光はダイクロイックミラー４に入射する。ダイクロイックミラー４は、図２（ａ）に示すように、青色光（Ｂ光）、緑色光（Ｇ光）、赤色光（Ｒ光）を透過する一方、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４を透過し、赤外光はダイクロイックミラー４で反射する。ダイクロイックミラー４を透過した青色光、緑色光、赤色光はダイクロイックミラー５に入射する。ダイクロイックミラー５は、図２（ｂ）に示すように、青色光を透過し、緑色光、赤色光、赤外光を反射する分光特性を有している。よって、青色光はダイクロイックミラー５を透過し、緑色光、赤色光はダイクロイックミラー５で反射する。ダイクロイックミラー５を透過した青色光は反射ミラー７を経て青色光用液晶ライトバルブ９Ｂに入射する。
【００２３】
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。
【００２４】
一方、ダイクロイックミラー５で反射した緑色光、赤色光はダイクロイックミラー６に入射する。ダイクロイックミラー６は、図２（ｃ）に示すように、赤色光、赤外光を透過し、青色光、緑色光を反射する分光特性を有している。よって、赤色光はダイクロイックミラー６を透過し、緑色光はダイクロイックミラー６で反射する。ダイクロイックミラー６を透過した赤色光は赤色光用液晶ライトバルブ９Ｒに入射する。ダイクロイックミラー６で反射した緑色光は緑色光用液晶ライトバルブ９Ｇに入射される。このようにしてＲ，Ｇ，Ｂの各色光は各色光用液晶ライトバルブ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂにおいて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色光としてそれぞれダイクロイックプリズム１０，１１に向けて射出される。
【００２５】
また、ダイクロイックミラー４で反射した赤外光は反射ミラー８を経て赤外光用液晶ライトバルブ９ＩＲに入射される。赤外光は赤外光用液晶ライトバルブ９ＩＲにおいて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赤外光としてダイクロイックプリズム１１に向けて射出される。
【００２６】
図示は省略したが、各液晶ライトバルブ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ，９ＩＲの光入射側および光射出側には一対の偏光子が配置され、透過型液晶ライトバルブ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。特に赤外光を変調する液晶ライトバルブ９ＩＲには、光吸収が少ない光反射型偏光子（この場合には光入射側に限定）、あるいは耐熱性に優れた金属粒子を含有した光吸収型偏光子（この場合は光入射側、光射出側の双方に設置可能）が配置されている。これにより、帯熱による偏光子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、光反射型偏光子としては、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子、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、光吸収型偏光子としては、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。
【００２７】
各液晶ライトバルブ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ，９ＩＲから射出された変調光はダイクロイックプリズム１０，１１，１２で順次合成される。すなわち、ダイクロイックプリズム１０（ダイクロイックプリズム１０内のダイクロイックミラー）は、図２（ｄ）に示すように、青色光を透過し、緑色光、赤色光、赤外光を反射する分光特性を有している。よって、ダイクロイックプリズム１０を青色光が透過し緑色光が反射することで、青色光と緑色光とが合成される。また、ダイクロイックプリズム１１（ダイクロイックプリズム１１内のダイクロイックミラー）は、図２（ｅ）に示すように、赤外光を透過し、青色光、緑色光、赤色光を反射する分光特性を有している。よって、ダイクロイックプリズム１１を赤外光が透過し赤色光が反射することで、赤色光と赤外光とが合成される。さらに、ダイクロイックプリズム１２（ダイクロイックプリズム１２内のダイクロイックミラー）は、図２（ｆ）に示すように、青色光、緑色光を透過し、赤色光、赤外光を反射する分光特性を有している。よって、ダイクロイックプリズム１２を青色光、緑色光が透過し赤色光、赤外光が反射することで、全ての変調光が一つに合成される。
【００２８】
このようにして、合成された変調光が一つの投写光となり、投写レンズ１３によって図示しないスクリーン上に投写される。青色光用液晶ライトバルブ９Ｂと緑色光用液晶ライトバルブ９Ｇと赤色光用液晶ライトバルブ９Ｒから射出された各色光は一つに合成されて可視のカラー画像を形成し、赤外光用液晶ライトバルブ９ＩＲから射出された赤外光は単独で不可視の赤外画像を形成する。そのため、可視のカラー画像と不可視の赤外画像とが重畳された（重ね合わされた）一つの画像となってスクリーン上に表示される。
【００２９】
ところで、プリズムタイプのダイクロイック素子は、可視域と赤外域で光学的に透明なガラス硝材やプラスチック樹脂からなるプリズムによってダイクロイック膜を挟持した光学素子である。このような空気よりも屈折率が高い媒質からなる光学素子を光路中に配置すると、光学素子を配置しない場合に比べて光路長を屈折率に応じて短縮できる。すなわち、ミラータイプのダイクロイック素子を用いる場合に比べて、液晶ライトバルブ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ，９ＩＲと投写レンズ１３との間の光路長を短くできるため、投写レンズ１３の小型化と低コスト化、投写レンズ１３のＦ値を小さくすることによる光利用効率向上に伴う高輝度化を実現しやすい。
【００３０】
また、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ダイクロイックプリズムではダイクロイックプリズムと投写レンズとの間の光路長が波長によってわずかに異なる現象を生じる。同様に、これらの素材を用いる投写レンズでは焦点距離（焦点位置）が波長によって異なる現象を生じる。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。
【００３１】
そこで、本実施形態のプロジェクタでは、図３に示すように、投写レンズ１３−可視光用液晶ライトバルブ（赤色光用液晶ライトバルブ９Ｒ、緑色光用液晶ライトバルブ９Ｇ、青色光用液晶ライトバルブ９Ｂ）の（物理的な）距離ＬＲ，ＬＧ，ＬＢと投写レンズ１３−赤外光用液晶ライトバルブ９ＩＲの（物理的な）距離ＬＩＲとを異ならせる（具体的にはＬＲ＝ＬＧ＝ＬＢ＜ＬＩＲ）ことが望ましい。特に赤外光は、上述のように、概ね７２０ｎｍ〜１１００ｎｍの波長を想定しており、青色光、緑色光、赤色光の可視光に比較して、波長の範囲が広い。よって、赤外光による画質低下の影響は、可視光に比較して大きい。したがって、投写レンズ１３−赤外光用液晶ライトバルブ９ＩＲの（物理的な）距離ＬＩＲを異ならせる（具体的にはＬＲ＝ＬＧ＝ＬＢ＜ＬＩＲ）ことで、各色光用液晶ライトバルブ９Ｒ、９Ｇ、９Ｂ間では投射レンズ１３との距離を略同一として組み立ての容易さを保ちつつ、画質低下を低減することができる。あるいは、可視光用液晶ライトバルブ間においても、投写レンズ１３−各色光用液晶ライトバルブ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの（物理的な）距離ＬＢ、ＬＧ、ＬＲを異ならせても良い（具体的にはＬＢ＜ＬＧ＜ＬＲ＜ＬＩＲ）。すなわち、長波長域の光に対応する投写レンズ１３−液晶ライトバルブ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ，９ＩＲ間の距離を短波長域のそれよりも長く設定しても良い。こうすると、全ての液晶ライトバルブ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ，９ＩＲと投射レンズ１３との距離を異ならせる必要があるので、組み立ての困難さは増すが、波長による光路長を同一にし、画質低下をより防止することができる。
【００３２】
なお、投写レンズ１３−各液晶ライトバルブ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ，９ＩＲ間の（物理的な）距離を異ならせる以外にも、ダイクロイックプリズム１０，１１，１２や投写レンズ１３にアッベ数の大きな（屈折率の波長依存性が小さい）媒質を用いる、屈折率の波長依存性が特異な特性を有する異常分散素材を用いる等の方法も効果的である。
【００３３】
赤外光を変調する赤外光用液晶ライトバルブ９ＩＲは、可視光を変調する他の液晶ライトバルブ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂと同一の液晶ライトバルブで構成されており、液晶ライトバルブの各部の寸法、解像度、画素数等が同一に設定されている。これにより、可視のカラー画像と不可視の赤外画像が画素レベルで完全に重畳された（重ね合わされた）一つの画像をスクリーン上に形成することができ、画像内の局所的なデータのレベル（画素単位）で表示情報の細かな制御が可能となる。また、この構成であれば、仕様が異なる複数種類の液晶ライトバルブを準備する必要がなく、装置のコストを低減し易いという利点もある。
【００３４】
なお、液晶ライトバルブ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ，９ＩＲで使用する液晶材料は電気光学効果に波長依存性を有するため、変調する光の波長に応じて液晶材料を変えたり、液晶セルの厚みを変えるなどにより、形成画像の高画質化を図ることが望ましい。また、可視のカラー画像と不可視の赤外画像とで表示情報の制御性を同一にする必要がなく、画素単位での細かな制御性を必要としないならば、カラー画像を形成する液晶ライトバルブ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂに対して寸法、解像度、画素数等が異なる液晶ライトバルブを赤外画像形成用の液晶ライトバルブ９ＩＲとして用いてもよい。
【００３５】
また、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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図４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、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た点が異なっている。
図４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４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。
【００４０】
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、８００ｎｍ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。
【００４１】
そこで、本実施形態のプロジェクタ２１の場合、図４に示すように、可視光用光源２２とは別個に赤外光用光源２３を独立して備えている。例えば、可視光用光源２２に高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等を用い、赤外光用光源２３にキセノンランプ、ハロゲンランプ等を用いることができる。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）や赤外レーザ等の固体光源を使用することができる。このように、可視光用光源２２と赤外光用光源２３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。
【００４２】
可視光用光源２２の光射出側には紫外光・赤外光カットフィルター２４が、赤外光用光源２３の光射出側には紫外光・可視光カットフィルター２５が、各々必要に応じて配置される。勿論、除去対象となる波長域の光を各々の光源２２，２３が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。これは、各々の液晶ライトバルブに対応する波長域の光のみを確実に入射させ、可視画像や赤外画像における表示情報（画像や映像）の制御性を向上させたり、色純度の向上による高画質化を図ったり、液晶ライトバルブ毎の仕様を入射光に合わせて最適化しやすくするためである。
【００４３】
可視光用光源２２から射出された光は紫外光・赤外光カットフィルター２４によって不要な紫外光や赤外光が除去された可視光となり、ダイクロイックミラー５，６で青色光、緑色光、赤色光に分離された後、対応する各色光用液晶ライトバルブ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂに入射する。一方、赤外光用光源２３から射出された光は紫外光・可視光カットフィルター２５によって不要な紫外光や可視光が除去された赤外光となり、対応する赤外光用液晶ライトバルブ９ＩＲに入射する。そして、各々の液晶ライトバルブ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ，９ＩＲで外部からの情報に基づいて光を変調し、画像情報を内包した光として射出する。以降の構成および作用は第１実施形態と同様である。
【００４４】
本実施形態のプロジェクタ２１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。
【００４５】
また、特に本実施形態においては、赤外光用光源２３を独立して備えたことにより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構成が好適である。
【００４６】
［第３の実施の形態］
以下、本発明の第３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は第１、第２実施形態のプロジェクタと異なり、発光波長域が互いに異なる４つの光源を備えたものである。
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、図１、図４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。
【００４７】
本実施形態のプロジェクタ３１は、図５に示すように、青色光を射出する青色光用光源３２Ｂと、緑色光を射出する緑色光用光源３２Ｇと、赤色光を射出する赤色光用光源３２Ｒと、赤外光を射出する赤外光用光源３２ＩＲとを備えている。これらの光源３２Ｂ，３２Ｇ，３２Ｒ，３２ＩＲにはＬＥＤ、レーザー、ＥＬ素子、ＦＥＤ素子等の固体光源を用いることができる。各光源３２Ｂ，３２Ｇ，３２Ｒ，３２ＩＲから射出された光はコリメートレンズ３３で略平行化され、対応する液晶ライトバルブ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ，９ＩＲに入射して変調される。なお、必要に応じて光フィルターを用いて各光源９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ，９ＩＲから射出された光から不要な波長域の光を除去してもよい。
【００４８】
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、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
また、特に本実施形態においては、発光波長域が互いに重ならない４つの光源３２Ｂ，３２Ｇ，３２Ｒ，３２ＩＲを使用しているため、ダイクロイックミラー等からなる光分離手段を用いる必要がなく、光学系を簡素化することができる。また、独立した赤外光用光源３２ＩＲを採用できるため、赤外画像の高輝度化が図りやすくなる。
【００５０】
［第４の実施の形態］
以下、本発明の第４の実施の形態を図６〜図８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同様であるが、波長域が互いに異なる２つの赤外光に対応させて２つの赤外画像を独立して表示する構成とした点が第１実施形態と異なる。
図６は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。図７、図８は同プロジェクタで用いるダイクロイックミラーとダイクロイックプリズムの分光特性を示す図である。なお、図６において、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。
【００５１】
第１実施形態では、光源から射出された光を、青色光、緑色光、赤色光を透過し、赤外光を反射するダイクロイックミラーで分離した。これに対して、本実施形態のプロジェクタ４１では、図６に示すように、光源２から射出された光を、青色光、緑色光、赤色光を透過し、赤外域の中で波長域が互いに異なる２つの赤外光（以下、便宜的にＩＲ１光、ＩＲ２光と称する）を反射するダイクロイックミラー４２（分光特性を図７（ａ）に示す）で分離している。すなわち、ダイクロイックミラー４２によって光源２から射出された光を可視光と赤外光とに分離する。以降、可視光側の構成は第１実施形態と同様である。ダイクロイックミラー４３，４４の分光特性を図７（ｂ）、（ｃ）に示すが、これは図２（ｂ）、（ｃ）に示すダイクロイックミラー５，６の分光特性と基本的に同一である。
【００５２】
一方、ダイクロイックミラー４２で反射された赤外光は、ダイクロイックミラー４５に入射する。ダイクロイックミラー４５は、図７（ｄ）に示すように、ＩＲ１光を反射し、ＩＲ２光を透過する分光特性を有している。よって、ＩＲ１光はダイクロイックミラー４５で反射し、ＩＲ１光用液晶ライトバルブ９ＩＲ１に入射する一方、ＩＲ２光はダイクロイックミラー４５を透過し、ＩＲ２光用液晶ライトバルブ９ＩＲ２に入射する。そして、ＩＲ１、ＩＲ２の各赤外光は各液晶ライトバルブ９ＩＲ１，９ＩＲ２において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赤外光としてそれぞれ両面反射プリズム４６、反射プリズム４７に向けて射出される。
【００５３】
赤色光用液晶ライトバルブ９Ｒによって変調された光は両面反射プリズム４６によって反射され、ダイクロイックプリズム４８に入射する。また、図８（ａ）に分光特性を示すダイクロイックプリズム１０で青色光と緑色光とが合成された合成光もダイクロイックプリズム４８に入射する。ダイクロイックプリズム４８は、図８（ｂ）に示すように、青色光、緑色光を透過し、赤色光を反射する分光特性を有している。よって、ダイクロイックプリズム４８によって青色光と緑色光との合成光と赤色光とが合成され、変調された可視光が生成される。
【００５４】
両面反射プリズム４６で反射された変調後のＩＲ１光と反射プリズム４７で反射された変調後のＩＲ２光は、ダイクロイックプリズム４９に入射される。ダイクロイックプリズム４９は、図８（ｃ）に示すように、ＩＲ１光を反射し、ＩＲ２光を透過する分光特性を有している。よって、ダイクロイックプリズム４９によってＩＲ１光とＩＲ２光とが合成され、変調された赤外光が生成される。
【００５５】
変調後の可視光と変調後の赤外光は、ダイクロイックプリズム５０に入射される。ダイクロイックプリズム５０は、図８（ｄ）に示すように、可視光（青色光、緑色光、赤色光）を透過し、赤外光（ＩＲ１光、ＩＲ２光）を反射する分光特性を有している。よって、ダイクロイックプリズム５０によって可視光と赤外光とが合成され、その合成光が投写レンズ１３に入射され、投写レンズ１３によってスクリーン上に投写される。
【００５６】
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３実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
また、特に本実施形態においては、２種類の赤外画像を独立に表示できるため、表示情報の多様な制御が可能になる。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ような場合、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、同様の観点で、赤外光を波長域が異なる３つ以上の赤外光に分離し、それぞれを独立して変調できる構成としてもよい。
【００５８】
［第５の実施の形態］
以下、本発明の第５の実施の形態を図９、図１０を参照して説明する。
上記実施形態では透過型光変調素子（透過型液晶ライトバルブ）を用いた例を挙げたが、本実施形態では反射型光変調素子（反射型液晶ライトバルブ）を用いたプロジェクタの例を説明する。
図９は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。図１０は同プロジェクタで用いるダイクロイックミラー（ダイクロイックプリズム）、偏光ビームスプリッタ（Polarized Beam Spritter,以下、ＰＢＳと略記する）プリズムの分光特性を示す図である。なお、図９において、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５１は、図９に示すように、光源２、紫外線カットフィルター３、ダイクロイックミラー５２（光分離手段）、波長選択位相差素子５３，５４、反射型の液晶ライトバルブ６０Ｒ，６０Ｇ，６０Ｂ（可視光用空間光変調素子）、反射型の液晶ライトバルブ６０ＩＲ（赤外光用空間光変調素子）、ＰＢＳプリズム５５，５６（光合成手段）、ダイクロイックプリズム５７（光合成手段）、投写レンズ１３（投写手段）から概略構成されている。可視光と赤外光を放射する光源２から射出された照明光は紫外光カットフィルター３によって不要な紫外光が除去された後、図１０（ａ）にその分光特性を示すダイクロイックミラー５２で青色光と緑色光の合成光（反射）と赤色光と赤外光の合成光（透過）とに分離される。
【００６０】
青色光と緑色光の合成光は不図示の偏光板で特定の偏光（例えばＰ偏光）に変換された後、波長選択位相差素子５３に入射し、ここで青色光の偏光方向が９０度回転され、Ｓ偏光となって射出される。このとき、緑色光は偏光回転作用を受けないため、Ｐ偏光のまま射出される。波長選択位相差素子５３によって波長域に応じて偏光状態を変換された２つの色光は、図１０（ｃ）にその分光特性を示すＰＢＳプリズム５５に入射し、偏光状態に応じて分離され、各々対応する反射型液晶ライトバルブ（青色光用液晶ライトバルブ６０Ｂ、緑色光用液晶ライトバルブ６０Ｇ）に入射する。各液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ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、青色光用液晶ライトバルブ６０Ｂ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。一方、緑色光用液晶ライトバルブ６０Ｇに入射したＰ偏光は画像情報に応じて部分的にＳ偏光に変換されて射出される。各液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇから射出された色光は再びＰＢＳプリズム５５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色光のみがダイクロイックプリズム５７へと射出される。
【００６１】
同様に、赤色光と赤外光の合成光も波長選択位相差素子５４、図１０（ｄ）にその分光特性を示すＰＢＳプリズム５６、対応する２つの液晶ライトバルブ６０Ｒ，６０ＩＲ、ＰＢＳプリズム５６を経てダイクロイックプリズム５７へと入射する。なお、ＰＢＳプリズム５５，５６とダイクロイックプリズム５７との間にはそれぞれスペーサー５８，５９が装入されている。これらスペーサー５８，５９の使用目的は、ダイクロイックプリズム５７に対してＰＢＳプリズム５５，５６や波長選択位相差素子５３，５４等を配置し易くすることであるため、その使用は必須ではない。
【００６２】
４つの液晶ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒ，６０ＩＲから射出された画像情報を内包した各変調光は、図１０（ｂ）にその分光特性を示すダイクロイックプリズム５７で合成されて一つの投写光となり、投写レンズ１３によってスクリーン上に投写される。
【００６３】
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４実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態の構成では、波長域の近い光を一つのＰＢＳプリズム５５，５６で分光する構成としているため、ＰＢＳプリズム５５，５６の帯域を狭くすることができ、分光特性を高性能化しやすいという利点もある。
【００６４】
なお、２箇所のスペーサー５８，５９を波長選択位相差素子に置き換えてもよい。例えば、ＰＢＳプリズム５５とダイクロイックプリズム５７との間のスペーサー５８を波長選択位相差素子５３に置き換え、ＰＢＳプリズム５６とダイクロイックプリズム５７との間のスペーサー５９を波長選択位相差素子５４に置き換えてもよい。波長選択位相差素子５３を透過する青色光の偏光状態をＰ偏光からＳ偏光に変換（緑色光の偏光状態はＳ偏光のままで不変）し、同様に波長選択位相差素子５４を透過する赤外光の偏光状態をＳ偏光からＰ偏光に変換（赤色光の偏光状態はＰ偏光のままで不変）すると、ダイクロイックプリズム５７で反射する青色光と緑色光とがＳ偏光となり、ダイクロイックプリズム５７を透過する赤色光と赤外光とがＰ偏光となる。このようにすることで、ダイクロイックプリズム５７における光合成時の光利用効率を向上することができる。また、その場合には、ダイクロイックプリズム５７をＰＢＳプリズムに置き換えることもでき、投写画像の高コントラスト化を実現しやすい点で好ましい。
【００６５】
［第６の実施の形態］
以下、本発明の第６の実施の形態を図１１、図１２を参照して説明する。
第５実施形態では反射型光変調素子として反射型液晶ライトバルブを用いた例を挙げたが、本実施形態では反射型光変調素子としてミラーアレイライトバルブを用いたプロジェクタの例を説明する。
図１１（ａ）、（ｂ）は本実施形態のプロジェクタの概略構成図であり、図１１（ａ）は同プロジェクタの断面図、図１１（ｂ）は同プロジェクタの平面図である。図１２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１１（ａ）、（ｂ）において、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。
【００６６】
本実施形態のプロジェクタ６１では、反射型光変調素子として複数の微小ミラーがアレイ状に配置されたミラーアレイライトバルブ６２Ｂ，６２Ｇ，６２Ｒ，６２ＩＲ（例えばテキサスインスツルメンツ社のＤＭＤ）が用いられている。図１１（ａ）に示すように、可視光と赤外光を放射する光源２から射出された照明光は、紫外光カットフィルター３によって不要な紫外光が除去された後、反射ミラー７とＴＩＲ（全反射）プリズムユニット６３を経て、投写光軸Ｌに対して（ＸＹ平面と交わるように）下方側からダイクロイックプリズムユニット６４に入射する。
【００６７】
ダイクロイックプリズムユニット６４は、図１１（ｂ）に示すように、内部に３つのダイクロイックミラー６５，６６，６７（光分離手段）とエアーギャップを備えた反射面６８とを有する光分離素子である。ダイクロイックプリズムユニット６４に入射した光源２からの光のうち、まず、図１２（ａ）にその分光特性を示すダイクロイックミラー６５によって赤色光が反射分離され、次いで、図１２（ｂ）にその分光特性を示すダイクロイックミラー６６によって青色光が反射分離され、さらに図１２（ｃ）にその分光特性を示すダイクロイックミラー６７によって赤外光が反射分離される。なお、ダイクロイックミラー６５はエアーギャップを備えている。
【００６８】
ダイクロイックミラー６５で反射分離された赤色光は、エアーギャップを備えた反射面６８に対して大きな角度で入射するため反射面６８で全反射され、赤色光用ミラーアレイライトバルブ６２ＲにＸＹ平面と交わるように下方側から入射する。また、ダイクロイックミラー６６で反射分離された青色光は、赤色光の場合と同様に、エアーギャップを備えたダイクロイックミラー６５で全反射され、青色光用ミラーアレイライトバルブ６２Ｂに入射する。さらに、ダイクロイックミラー６７で反射分離された赤外光は赤外光用ミラーアレイライトバルブ６２ＩＲに入射し、ダイクロイックミラー６７を透過分離された緑色光は緑色光用ミラーアレイライトバルブ６２Ｇに入射する。
【００６９】
各ミラーアレイライトバルブ６２Ｂ，６２Ｇ，６２Ｒ，６２ＩＲでは外部からの情報に基づいて光強度が変調され、画像情報を内包した色光および赤外光として射出される。このとき、各光の反射方向はＸＹ平面と略平行な方向に変換される。各ミラーアレイライトバルブ６２Ｂ，６２Ｇ，６２Ｒ，６２ＩＲから射出された各光は、ミラーアレイライトバルブへの入射時と概ね逆の経路を辿りつつ投射光軸Ｌに沿って進み、ダイクロイックプリズムユニット６４で順次合成されて一つの投写光となる。このとき、投射光はエアーギャップを備えたダイクロイックミラー６５や反射面６８に入射するが、ミラー面や反射面に対する入射角度が小さいため反射されずにほとんど透過する。そして、この投写光はＴＩＲプリズムユニット６３をそのまま透過し（ＴＩＲプリズムユニット６３の全反射面では入射角度が小さいため反射されない）、投写レンズ１３によってスクリーン上に投写される。
【００７０】
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５実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７１】
［変形例１］
以下、本発明の変形例１を図１３、図１４を参照して説明する。
本変形例１は、第１実施形態の構成において、ダイクロイックプリズムに代えて、光合成手段としてダイクロイックミラーを用いたものである。
図１３は本実施形態のプロジェクタの概略構成図であり、図１４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１３において、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。
また、図１４（ａ）はダイクロイックミラー７２の分光特性、図１４（ｂ）はダイクロイックミラー７３の分光特性、図１４（ｃ）はダイクロイックミラー７４の分光特性、図１４（ｄ）はダイクロイックミラー７５の分光特性、図１４（ｅ）はダイクロイックミラー７６の分光特性、図１４（ｆ）はダイクロイックミラー７７の分光特性、をそれぞれ示している。
【００７２】
本例のプロジェクタ７１では、ダイクロイックミラー７２，７３，７４を光分離手段として用い、ダイクロイックミラー７５，７６，７７を光合成手段として用いている。それ以外の構成は、第１実施形態と同様である。
【００７３】
本例のプロジェクタ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、といった上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、本構成では、光合成手段として安価なダイクロイックミラーを用いているため、第１実施形態に比べて装置コストを低減しやすい。ただし、光学特性が劣る（投写レンズ−各ライトバルブ間距離が長くなるため高輝度化に不利、光合成手段であるダイクロイックミラーで非点収差が生じる）という不利な面もある。
【００７４】
［変形例２］
以下、本発明の変形例２を図１５〜図１７を参照して説明する。
本変形例２は、第４実施形態の構成において、ダイクロイックプリズムに代えて、光合成手段としてダイクロイックミラーを用いたものである。
図１５は本実施形態のプロジェクタの概略構成図であり、図１６、図１７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１５において、第４実施形態の図６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。
また、図１６（ａ）はダイクロイックミラー８２の分光特性、図１６（ｂ）はダイクロイックミラー８３の分光特性、図１６（ｃ）はダイクロイックミラー８４の分光特性、図１６（ｄ）はダイクロイックミラー８５の分光特性、図１７（ａ）はダイクロイックミラー８６の分光特性、図１７（ｂ）はダイクロイックミラー８７の分光特性、図１７（ｃ）はダイクロイックミラー８８の分光特性、図１７（ｄ）はダイクロイックミラー８９の分光特性、をそれぞれ示している。
【００７５】
本例のプロジェクタ８１では、ダイクロイックミラー８２，８３，８４，８５を光分離手段として用い、ダイクロイックミラー８６，８７，８８，８９を光合成手段として用いている。それ以外の構成は、第４実施形態と同様である。
【００７６】
本構成例の作用効果は上記変形例１と同様である。勿論、第１実施形態、第４実施形態以外の他の光学構成（例えば第５実施形態）においても、ダイクロイックプリズムに代えてダイクロイックミラーを用いることができる。
【００７７】
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、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（勿論、色光の数に対応した可視光用光変調素子を用いた構成とする必要がある）。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。例えば、光源の射出側に光強度均一化手段としてロッドインテグレータやレンズアレイインテグレータを配置しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【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】同プロジェクタで用いるダイクロイックミラー（ダイクロイックプリズム）の分光特性を示す図である。
【図３】同プロジェクタで用いる液晶ライトバルブ周辺の拡大図である。
【図４】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５】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６】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７】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。
【図８】同プロジェクタで用いるダイクロイックプリズムの分光特性を示す図である。
【図９】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１０】同プロジェクタで用いるダイクロイックミラー、ダイクロイックプリズム、ＰＢＳプリズムの分光特性を示す図である。
【図１１】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１２】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。
【図１３】本発明の変形例１のプロジェクタの概略構成図である。
【図１４】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。
【図１５】本発明の変形例２のプロジェクタの概略構成図である。
【図１６】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。
【図１７】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。
【符号の説明】
【００７９】
１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１…プロジェクタ、２…光源、４，５，６，４２，４３，４４，４５，５２…ダイクロイックミラー（光分離手段）、９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ，６０Ｒ，６０Ｇ，６０Ｂ…液晶ライトバルブ（可視光用光変調素子）、９ＩＲ，９ＩＲ１，９ＩＲ２，６０ＩＲ…液晶ライトバルブ（赤外光用光変調素子）、１０，１１，１２，４８，４９，５０，５７…ダイクロイックプリズム（光合成手段）、１３…投写レンズ（投写手段）、２２…可視光用光源、２３…赤外光用光源、３２Ｂ…青色光用光源、３２Ｇ…緑色光用光源、３２Ｒ…赤色光用光源、３２ＩＲ…赤外光用光源、５５，５６…ＰＢＳプリズム（光合成手段）、６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂ…ミラーアレイライトバルブ（可視光用光変調素子）、６２ＩＲ…ミラーアレイライトバルブ（赤外光用光変調素子）、６４…ダイクロイックプリズムユニット、７２，７３，７４…ダイクロイックミラー（光分離手段）、７５，７６，７７…ダイクロイックミラー（光合成手段）、８２，８３，８４，８５…ダイクロイックミラー（光分離手段）、８６，８７，８８，８９…ダイクロイックミラー（光合成手段）。
【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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【図１７】
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