(57)【要約】【課題】  空間画素配列型の利点を保ちつつ、小型で且つ光利用効率に優れたプロジェクタを提供する。【解決手段】  光源１０から射出された光束を色分離光学系２０によって射出方向の異なる複数種類の色光に分離し、分離されたこれらの色光をライトバルブ３１で変調して第１の光学像３１６Ｄ１，３１６Ｄ２を形成する。ライトバルブ３１は、これらの色光に対応して設けられた複数のサブ画素と、各サブ画素に対応する色光を集光するマイクロレンズとを備えており、サブ画素のサイズはマイクロレンズによって当該サブ画素上に集光される色光のサイズと略等しく構成されている。このため、第１の光学像３１６Ｄ１，３１６Ｄ２は実際の投影像とは非相似な形状となる。本発明では、この第１の光学像３１６Ｄ１，３１６Ｄ２をアナモフィック投射光学系６０によって所望のアスペクト比を有する第２の光学像ＳＤ１，ＳＤ２に変換して投射する。【選択図】    図７
2005321502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光を含む光を射出する光源と、該光源から射出された光束を射出方向の異なる複数種類の色光に分離する色分離光学系と、該色分離光学系で分離された前記複数種類の色光を変調して第１の光学像を形成する光変調光学系と、該光変調光学系で形成された前記第１の光学像を所望のアスペクト比を有する第２の光学像に変換して投射するアナモフィック投射光学系とを備え、
前記光変調光学系が、前記色分離光学系で分離された前記複数種類の色光に対応して設けられた複数のサブ画素と、分離された前記複数の色光を集光してそれぞれ対応するサブ画素に射出するマイクロレンズとを備えたライトバルブを含み、前記サブ画素が前記マイクロレンズによって当該サブ画素上に集光される前記色光を包含可能な必要且つ十分な形状に形成されていることを特徴とする、プロジェクタ。
【請求項２】
互いに異なる色光に対応した複数のサブ画素が一方向に配列されており、当該複数のサブ画素の配列方向が長方形形状を有する前記投射画像の短辺方向に設定されていることを特徴とする、請求項１記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記ライトバルブが液晶装置からなり、前記光源と前記光変調光学系との間に、前記光源から射出された非偏光な光を偏光方向が揃った光に変換するための偏光変換光学系を備えていることを特徴とする、請求項１又は２記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記偏光変換光学系が、前記非偏光な光に含まれる２種類の偏光光束を空間的に分離する偏光分離素子と、該偏光分離素子によって分離された一方の偏光光束の偏光方向を他方の偏光光束の偏光方向に揃える偏光変換素子とを備え、
同じ色光に対応した複数のサブ画素が一方向に配列されており、当該複数のサブ画素の配列方向が前記偏光分離素子による偏光分離方向と平行な方向に設定されていることを特徴とする、請求項３記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記サブ画素或いは該サブ画素の開口部形状が、照明光の角度分布が広がった方向に長辺を有する矩形形状であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかの項に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記ライトバルブの表示領域の形状が略正方形状であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかの項に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記色分離光学系が前記光源から射出された光束を３種類の色光に分離可能に構成されており、前記光変調光学系が、前記色分離光学系で分離された３種類の色光を変調するライトバルブを備えていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかの項に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記色分離光学系が前記光源から射出された光束を４種類の色光に分離可能に構成されており、前記光変調光学系が、前記色分離光学系で分離された４種類の色光のうちいずれ２種類の色光を変調する第１のライトバルブと、他の２種類の色光を変調する第２のライトバルブとを備え、前記光変調光学系と前記アナモフィック投射光学系との間に、前記第１のライトバルブ及び第２のライトバルブによって変調された４種類の色光を合成する色合成光学系を備えていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかの項に記載のプロジェクタ。
【請求項９】
前記色分離光学系が前記光源から射出される光束を４種類の色光に分離可能に構成されており、前記光変調光学系が、前記色分離光学系で分離された４種類の色光のうちいずれか３種類の色光を変調する第１のライトバルブと、他の１種類の色光を変調する第２のライトバルブとを備え、前記光変調光学系と前記アナモフィック投射光学系との間に、前記第１のライトバルブ及び第２のライトバルブによって変調された４種類の色光を合成する色合成光学系を備えていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかの項に記載のプロジェクタ。
【請求項１０】
前記第２のライトバルブで変調される色光が、前記光源から射出される色光のうちで最も光強度が小さい色光であることを特徴とする、請求項９記載のプロジェクタ。
【請求項１１】
前記色合成光学系がダイクロイック面を備えており、該ダイクロイック面で反射して合成される色光がＳ偏光となり、該ダイクロイック面を透過して合成される色光がＰ偏光となるように、前記第１又は第２のいずれか一方のライトバルブの入射側又は射出側に、光の偏光方向を略９０°回転させる偏光回転素子が設けられていることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれかの項に記載のプロジェクタ。
【請求項１２】
前記色分離光学系によって分離される前記複数の色光が、青色光と短波長側の緑色光と長波長側の緑色光と赤色光とであることを特徴とする、請求項８〜１１のいずれかの項に記載のプロジェクタ。
【請求項１３】
前記短波長側の緑色光と前記長波長側の緑色光との境界波長が概ね５１５ｎｍから５４０ｎｍに設定されていることを特徴とする、請求項１２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、光源から射出された光を複数の色光に空間分離し、分離された各色光をそれぞれ対応するサブ画素に入射させることによってカラー表示を行なう空間画素配列型のプロジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタにおけるカラー画像の生成方法としては、赤光（Ｒ）、緑光（Ｇ）、青光（Ｂ）の３原色の色光を用いる方法が一般的であるが、この方法では人間が知覚できる色域を十分にカバーすることができない。実物の忠実且つ自然な色の再現を行なうためには色域の拡大が必要不可欠であり、従来の赤光（Ｒ）、緑光（Ｇ）、青光（Ｂ）に加えて、例えば５１０ｎｍ付近の色光を独立して変調可能とすれば、表現可能な色域を大幅に拡大させられ、例えば鮮やかなシアン色や深い緑色を表現可能となる。このような背景から、３原色に他の色光を加えた４種類以上の色光を用いてカラー画像を生成するプロジェクタが検討されている（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】山口、「多原色ディスプレイ」、カラーフォーラムＪＡＰＡＮ’９９論文集、光学四学会、１９９９年１１月、ｐ．７３−７９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のような多種類の色光を用いたプロジェクタとしては、例えば、非特許文献１に紹介されているように、いくつかの形態のものが考案されている。以下では、４つの色光を用いた場合について、代表的な形態例を紹介する。
【０００４】
（１）面分割型プロジェクタ。例えば平行配置されたダイクロイックミラーを色光合成系として用いた３板式プロジェクタと同様に、３対のダイクロイックミラーを平行配置して色光分離及び色光合成系を構成し、それらの光学系の間に４つのライトバルブを配置したプロジェクタ。色光毎に独立したライトバルブを用いて投射画像を形成するため、後述する並置画素配列型及び時分割型プロジェクタと比較すると光利用効率が高く、投射画像の高輝度化を実現し易いが、４つのライトバルブが必要であり、また、４つの色光を３枚のダイクロイックミラーで合成するため、ライトバルブと投射レンズとの間の距離が長くならざるを得ず、プロジェクタ装置の低コスト化と小型化が難しい。
【０００５】
（２）並置画素配列型プロジェクタ。ライトバルブの画素配列に対応させて画素毎に異なる４色のカラーフィルタを同一平面上に配置し、カラーの投射画像を形成するプロジェクタ。構成的には極めて簡素であり、１つのライトバルブでカラーの投射画像を形成できるため、プロジェクタ装置の小型化と低コスト化を図り易いが、カラーフィルタで色光を生成するため光利用効率が非常に低く、投射画像の高輝度化が極めて難しい。また、色光に対応したサブ画素を並置配列させるため、投射画像の高精細化には不向きである。
【０００６】
（３）時分割型プロジェクタ。例えば、回転カラーフィルタを備えた単板式プロジェクタと同様に、４色のカラーフィルタを扇状に配列してなる円盤状のカラーフィルタを回転させて各色光の投射画像を時分割で生成し、それらを時間的に連続して表示することで、人間にはカラー画像として認識させるプロジェクタ。１つのライトバルブでカラーの投射画像を形成でき、また、多色の投射画像を容易に生成できるため、プロジェクタ装置の小型化と低コスト化を図り易いが、色光毎の表示時間が短くなるため光利用効率が低く、投射画像の高輝度化が極めて難しい。また、画像を形成するライトバルブには高速応答性が求められるため、使用可能なライトバルブの種類が限られるという欠点もある。
【０００７】
（４）空間画素配列型プロジェクタ。４つのサブ画素に対して１つのマイクロレンズをアレイ状に具備したライトバルブ（以下、この構造のライトバルブを空間色分離型ライトバルブと呼ぶ）を用い、扇状に配置された４枚のダイクロイックミラー或いはホログラム素子等の色光分離系によって光源光から射出方向の異なる複数の色光を生成し、サブ画素毎に異なる色光を入射させて、カラーの投射画像を形成するプロジェクタ。カラーフィルタを用いずに色光を生成するため、時分割型プロジェクタや並置画素配列型プロジェクタに比べて光利用効率が比較的高く、投射画像の高輝度化を比較的実現し易い。また、１つのライトバルブでカラーの投射画像を形成できるため、プロジェクタ装置の小型化を図り易い。しかし、色光分離系で分離された色光は、マイクロレンズでの集光（最大集光角α０）と色光分離系での方向分離（分離角β０）によって広い角度分布を有する発散光（最大発散角度はα０＋β０）となってライトバルブから射出されるため、発散時の光束径を包含できる大口径の投射レンズが必要となる等の問題がある。
【０００８】
以上のように、従来の方式にはそれぞれ一長一短があり、投射画像の高輝度化、投射画像の高精細化、プロジェクタ装置の小型化、プロジェクタ装置の低コスト化等を同時に実現することは難しい。しかし、（４）に示した空間画素配列型プロジェクタは、（２），（３）に示した並置画素配列型プロジェクタや時分割型プロジェクタに比べて光利用効率が高く、又、（１）に示した面分割型プロジェクタに比べて構成が簡単になるため、これらの中では最も有望な方式といえる。
【０００９】
しかしながら、この空間画素配列型プロジェクタでは、原理的には装置の小型化、高輝度化を実現できるものの、実際には、思った程の効果が得られないことが本発明者の検討によりわかってきた。その理由は、従来の空間画素配列型プロジェクタでは、投射画像とライトバルブの表示領域とは相似関係に設定されているため、マイクロレンズによって集光された光束の断面形状（集光像の形状）に対して、各サブ画素（絵素としての画素を構成する構成単位）の開口部の形状は必ずしも理想的な形状には設定されておらず（ライトバルブの表示領域の形状が最初に決まっているため、開口部の形状を自在に設定することができない）、ライトバルブの寸法を基準に考えた場合の照明効率は必ずしも高くならないことによる。つまり、従来のプロジェクタでは、図１４（ａ）に示すように、投射系の構成のし易さを考慮して、投射画像に対してライトバルブの表示領域は相似形に設定されているため、１つのマイクロレンズに対して配置される複数のサブ画素は、それぞれ図１４（ｂ）に示すような縦横の比率の大きな細長い形状となる。このため、マイクロレンズによってそれぞれのサブ画素に光を集光させた場合に、各サブ画素の長辺方向には光の入射しない無駄な空間が多くできてしまう。また、サブ画素の短辺方向には狭い間隔でサブ画素が配置されるため、色光と対応するサブ画素とは異なる両隣のサブ画素にも色光が入射して混色を生じ、画質低下を生じ易い。
なお、ここでは特に４つの色光を用いた場合を例に挙げて説明したが、上記の課題は、このような構成に限らず、３つ或いは５つ以上の色光を用いた場合においても共通の課題である。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、前述の空間画素配列型の利点を保ちつつ、小型で且つ光利用効率に優れたプロジェクタを提供することにある。特に、本発明では４種類の色光を用いて投射画像を形成することによって、従来のプロジェクタに比べて表示可能な色域を拡大することのできる、光利用効率に優れた小型のプロジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明のプロジェクタは、可視光を含む光を射出する光源と、該光源から射出された光束を射出方向の異なる複数種類の色光に分離する色分離光学系と、該色分離光学系で分離された前記複数種類の色光を変調して第１の光学像を形成する光変調光学系と、該光変調光学系で形成された前記第１の光学像を所望のアスペクト比を有する第２の光学像に変換して投射するアナモフィック投射光学系とを備え、前記光変調光学系が、前記色分離光学系で分離された前記複数種類の色光に対応して設けられた複数のサブ画素と、分離された前記複数の色光を集光してそれぞれ対応するサブ画素に射出するマイクロレンズとを備えたライトバルブを含み、前記サブ画素が前記マイクロレンズによって当該サブ画素上に集光される前記色光を包含可能な必要且つ十分な形状に形成されていることを特徴とする。
本発明のプロジェクタでは、マイクロレンズによって形成される集光像を例えば略円形形状とした場合に、サブ画素の形状をこの集光像を概略包含可能な必要最小限の形状、例えば前記集光像に概ね外接又は内接するような略正方形の形状とすることによって集光像とのマッチングをとる。そして、それによって生じる投射画像とライトバルブの表示領域との非相似な関係については、アナモフィック投射光学系でアスペクト変換することによって調節する。このため、光利用効率の向上とライトバルブの小型化とを両立することができる。なお、サブ画素の寸法形状はマイクロレンズによる集光像を完全に包含できる様に設定することが望ましいが、ライトバルブの小型化を重視した場合には、集光像と対応するサブ画素とは異なる（隣接する）別のサブ画素の開口部に集光像が形成されない程度の寸法形状に設定しても良い。
【００１２】
本発明のプロジェクタでは、互いに異なる色光に対応した複数のサブ画素が一方向に配列されており、当該複数のサブ画素の配列方向が長方形形状を有する前記投射画像の短辺方向に設定されている構成とすることができる。この構成では、ライトバルブの形状が正方形に近くなるため、光源からの照明光束とのマッチングが良くなり、ライトバルブの照明効率も向上させ易くなる。
【００１３】
本発明のプロジェクタでは、前記ライトバルブが液晶装置からなり、前記光源と前記光変調光学系との間に、前記光源から射出された非偏光な光を偏光方向が揃った光に変換するための偏光変換光学系を備えている構成とすることができる。具体的には、前記偏光変換光学系が、前記非偏光な光に含まれる２種類の偏光光束を空間的に分離する偏光分離素子と、該偏光分離素子によって分離された一方の偏光光束の偏光方向を他方の偏光光束の偏光方向に揃える偏光変換素子とを備えているものとすることができる。
こうすることで、光利用効率を大幅に向上でき、投射画像の一層の高輝度化を実現することができる。
【００１４】
本発明のプロジェクタでは、同じ色光に対応した複数のサブ画素が一方向に配列されており、当該複数のサブ画素の配列方向が前記偏光分離素子による偏光分離方向と平行な方向に設定されている構成とすることができる。
ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）等のように空間的な偏光分離を伴う偏光変換光学系では、一般に偏光分離方向に照明光の角度分布が広がってしまい、集光像もこの偏光分離方向に広がった楕円形状となる。このため、偏光分離方向を、前述の同じ色光に対応する複数のサブ画素の配列方向と直交する方向（即ち、互いに異なる色光に対応した複数のサブ画素が配列される方向）に設定すると、隣接するサブ画素の間で混色が発生してしまう。これに対して偏光分離方向を本発明の構成のように設定した場合には、仮に集光像が楕円に広がったとしても、隣接するサブ画素同士は同じ色光に対応しているので、両者の間で混色が生じることはなく、画質低下を生じることは殆ど無い。
【００１５】
本発明のプロジェクタでは、前記偏光変換光学系から射出される偏光方向が揃った光はＳ偏光光である構成とすることができる。
このように偏光変換光学系から射出される光をＳ偏光光とすることによって、色分離光学系の色分離面（例えばダイクロイック面）での反射率を高めることができ、光利用効率を向上させて投射画像の一層の高輝度化を実現することができる。
【００１６】
本発明のプロジェクタでは、サブ画素或いは該サブ画素の開口部形状は照明光の角度分布が広がった方向に長辺を有する矩形形状である構成とすることができる。角度分布が一方向に広がった照明光をマイクロレンズで集光した場合、形成される集光像の形状は楕円形状となるため、この様な形状のサブ画素或いは該サブ画素の開口部とすれば、集光像を効率よくライトバルブに入射させることができ、ライトバルブにおける光利用効率を向上できる。
【００１７】
本発明のプロジェクタでは、ライトバルブの表示領域の形状を略正方形状とすることが望ましい。一般的に軸対称性の高い光束で正方形の様な軸対称性の高い物体を照明する場合には高い照明効率を得やすいことから、この様な形状のライトバルブとすれば、光源からの照明光束とライトバルブの形状とのマッチングが良くなり、ライトバルブに対する照明効率も向上させ易くなる。上述したように照明光の角度分布の広がりに対応させてサブ画素或いは該サブ画素の開口部形状を細長い矩形形状とする場合には、サブ画素或いは該サブ画素の開口部形状を適当に設定することにより、ライトバルブの表示領域の形状が正方形に近づくように設定することができ、効果的である。
【００１８】
本発明のプロジェクタでは、前記色分離光学系が前記光源から射出された光束を３種類の色光に分離可能に構成されており、前記光変調光学系が前記色分離光学系で分離された３種類の色光を変調するライトバルブを備えている構成とすることができる。
本構成では、ライトバルブの表示領域の形状を投射画像の形状ではなく、マイクロレンズによって形成される集光像の寸法形状に基づいて設定するため、３つの色光を変調してカラー画像を表示する従来の空間画素配列型プロジェクタに比べて、光利用効率を高めつつライトバルブの小型化を実現することができる。
【００１９】
本発明のプロジェクタでは、前記色分離光学系が前記光源から射出された光束を４種類の色光に分離可能に構成されており、前記光変調光学系が、前記色分離光学系で分離された４種類の色光のうちいずれ２種類の色光を変調する第１のライトバルブと、他の２種類の色光を変調する第２のライトバルブとを備え、前記光変調光学系と前記アナモフィック投射光学系との間に、前記第１のライトバルブ及び第２のライトバルブによって変調された４種類の色光を合成する色合成光学系を備えている構成とすることができる。
【００２０】
ここで、色分離光学系としては、光源から射出された光束を２種類の色光に分離する第１の色分離光学素子と、該第１の色分離光学素子により分離された色光のうちのいずれか一方の色光を更に２種類の色光に分離する第２の色分離光学素子と、前記第１の色分離光学素子により分離された他方の色光を更に２種類の色光に分離する第３の色分離光学素子とを備えた光学系を採用することができる。そして、第１乃至第３の色分離光学素子及び色合成光学系としては、ダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムを用いることができる。
【００２１】
本構成では、２種類の色光を独立に変調可能なライトバルブを２つ使って４種類の色光を独立に変調しているので、従来の３色の色光を変調するタイプのプロジェクタに比べて色表現域の広い投射画像を形成することができる。また、２種類の色光を１つのライトバルブで変調するため、４種類の色光を独立して変調するにも拘わらず、必要となる液晶装置の数は２つでよい。このため、従来の３板式のプロジェクタに比べて装置の小型化、軽量化、低コスト化を実現し易く、又、２つの液晶装置を用いるので、単板式のものに比べて高精細化を実現し易い。本発明のライトバルブは、２種類の色光を独立して変調する互いに隣接した２種類のサブ画素をマトリクス状に備え、その２種類のサブ画素に集光して光を入射させるためのマイクロレンズを入射側にアレイ状に備えた構成を有しており、いわゆる空間画素配列型と呼称されるライトバルブである。本構成のプロジェクタでは、このライトバルブに対して色分離光学素子で予め進行方向が分離（方向分離）された２種類の色光を入射させ、サブ画素毎に独立して変調するため、色生成に際してカラーフィルタ等を用いる必要がなく、高い光利用効率を実現することができる。したがって、投射画像の高輝度化と色表現域の拡大とを両立することができる。さらに、本構成ではそれぞれ異なる色光に対応した２種類のサブ画素が１つのライトバルブに配置されるため、最終的な投射画像の縦横比が例えば９：１６のように１：２に近い形状である場合には、ライトバルブの表示領域の形状を略正方形とすることができる。つまり、本発明では、前述のようにサブ画素の形状を、マイクロレンズによって形成される集光像を必要且つ十分に包含できるような寸法形状としているため、例えば前記集光像の形状を略円形とした場合には、サブ画素の形状は略正方形に形成されることになる。このため、前述の２種類のサブ画素を投射画像の短辺方向に配列させた場合には、ライトバルブの表示領域自体は正方形に近い形状となり、光源からの照明光束とのマッチングをとり易く、照明効率を向上させやすい。
【００２２】
本発明のプロジェクタでは、前記色分離光学系が前記光源から射出される光束を４種類の色光に分離可能に構成されており、前記光変調光学系が、前記色分離光学系で分離された４種類の色光のうちいずれか３種類の色光を変調する第１のライトバルブと、他の１種類の色光を変調する第２のライトバルブとを備え、前記光変調光学系と前記アナモフィック投射光学系との間に、前記第１のライトバルブ及び第２のライトバルブによって変調された４種類の色光を合成する色合成光学系を備えている構成とすることができる。この構成でも、２つのライトバルブによって４種類の色光を独立に変調しているので、色表現域が広く、小型、軽量、低コストなプロジェクタを実現することができる。なお、この場合には、前記第２のライトバルブで変調される色光が、前記光源から射出される色光のうちで最も光強度が小さい色光である構成とすることが望ましい。このようにモノクロライトバルブに光強度の小さい色光を割り当てる構成とすれば、他の色光との強度バランスがとり易くなり、表示色域の拡大に有効である。
【００２３】
本発明のプロジェクタでは、前記色合成光学系がダイクロイック面を備えており、該ダイクロイック面で反射して合成される色光がＳ偏光となり、該ダイクロイック面を透過して合成される色光がＰ偏光となるように、前記第１又は第２のいずれか一方のライトバルブの入射側又は射出側に、光の偏光方向を略９０°回転させる偏光回転素子が設けられている構成とすることができる。
一般にダイクロイック面では、Ｓ偏光光の方がＰ偏光光よりも反射率が高く、Ｐ偏光光の方がＳ偏光光よりも透過率が高い。このような色合成光学系の色合成面（ダイクロイック面）での光合成効率（透過率と反射率）を考慮すると、反射によって合成される色光をＳ偏光光、透過によって合成される色光をＰ偏光光とすることで、高い光利用効率を実現することができる。偏光回転素子の配置場所は、２つのライトバルブの入射側であっても射出側であってもよい。配置場所は色合成光学系の色合成面の配置形態に関係するため、要するに、色合成光学系の色合成面に反射によって合成される色光がＳ偏光光となるように偏光回転素子を配置すればよい。ただし、プロジェクタが偏光変換光学系を備えず、且つ、ライトバルブの入射側に偏光回転素子を配置する場合には、偏光回転素子は入射側の偏光板の射出側に配置する必要がある。
【００２４】
本発明のプロジェクタでは、前記色分離光学系によって分離される前記複数の色光が、青色光と短波長側の緑色光と長波長側の緑色光と赤色光とであるように構成することが望ましい。ここで、前記短波長側の緑色光と前記長波長側の緑色光との境界波長は概ね５１５ｎｍから５４０ｎｍに設定することができる。
人間が知覚可能な色域に対して３原色光を用いた現在の表示素子で表現可能な色域は特に４９０ｎｍから５７０ｎｍ近傍の波長でかなり狭いこと、及び、緑色光に対する人間の視覚感度が高いことを考慮すると、緑色光を２つの波長域に分離して、それぞれを独立に変調することにより、人間が知覚可能な色域に迫る広い色表現域（色域）と視聴時における高い解像度感を実現することができる。さらに、メタルハライドランプの中には４９０ｎｍから５７０ｎｍ近傍に強い２本の輝線スペクトルを有するものがあり、このようなランプを光源として用いた場合には、２本の輝線スペクトルの間に短波長側の緑色光と長波長側の緑色光の境界波長を設定することにより、青味がかった緑色と黄色味がかった緑色とを独立に変調できるため、表示可能な色域を一層効果的に拡大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について説明する。以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【００２６】
［第１の実施形態］
まず、図１〜図９を用いて本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は本実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す図である。このプロジェクタ１は、可視光を含む光を射出する光源１０、光源１０から射出された非偏光な光を偏光方向が揃った光に変換するための偏光変換光学系７０、光源１０からの光を波長域が異なる４種類の色光に分離する色分離光学系２０、外部からの画像情報に基づいて光変調し、色光毎に光学像（第１の光学像）を形成する光変調光学系３０、形成された第１の光学像を合成して１つのカラーの光学像を形成する色合成光学系５０、形成されたカラーの光学像を投射面（不図示）上に投射表示する投射光学系６０を備えて大略構成されている。
【００２７】
光源１０は、放射状に光線を射出する光源ランプ１１と、光源ランプ１１から放射された光線を一方向に向けて射出するリフレクタ１２とを備えている。なお、光源ランプ１１としては、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ等を、又、リフレクタ１２としては、方物面リフレクタ、楕円面リフレクタ、球面リフレクタ等を使用することができる。
【００２８】
偏光変換光学系７０は、光源１０から射出された光束の照度分布を均一化するためのインテグレータ光学系としての第１のレンズアレイ（光束分割素子）７１及び第２のレンズアレイ（集光光学素子）７２、非偏光な光に含まれる２種類の偏光光束を空間的に分離するための偏光ビームスプリッタアレイ（偏光分離素子）７３、分離された一方の偏光光束（例えばＰ偏光光束）を他方の偏光光束（例えばＳ偏光光束）に変換するための位相差板アレイ（偏光変換素子）７４、重畳レンズ（重畳素子）７５等を備えている。なお、ここで用いている偏光変換光学系７０は、例えば特開平８−３０４７３９号公報にその詳細が開示されている公知の技術であるため、詳細な説明は省略する。
【００２９】
色分離光学系２０は、第１の色分離光学素子であるダイクロイックミラー２１、第２の色分離光学素子であるダイクロイックミラー２２Ｇ１、反射ミラー２２Ｂ、第３の色分離光学素子であるダイクロイックミラー２３Ｒ、反射ミラー２３Ｇ２を備えている。３種類のダイクロイックミラー２１、２２Ｇ１、２３Ｒは、特定の波長域の色光を透過或いは反射させる波長選択性を備えたミラーであり、ガラス等の透明基板上に誘電体多層膜を形成することにより実現される。ダイクロイックミラー２１，２２Ｇ１，２３Ｒの分光特性の一例を図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示す。ここで、図２（Ａ）はダイクロイックミラー２１、図２（Ｂ）はダイクロイックミラー２２Ｇ１、図２（Ｃ）はダイクロイックミラー２３Ｒをそれぞれ示している。ここでは、図中の青色光Ｂとして概ね３８０ｎｍ〜４９５ｎｍの波長域の光を、緑色光Ｇ１として概ね４９５ｎｍ〜５２５ｎｍの波長域の光を、緑色Ｇ２として概ね５２５ｎｍ〜５８５ｎｍの波長域の光を、赤色光Ｒとして概ね５８５ｎｍ〜７８０ｎｍの波長域の光を想定しているが、これに限定されない。ただし、人間が知覚可能な色域に対して３原色光を用いた現在の表示素子で表現可能な色域は特に４９０ｎｍから５７０ｎｍ近傍の波長域でかなり狭いこと、及び、緑色光に対する人間の視覚感度は高く、緑色光は鑑賞時の解像度感に大きな影響を及ぼすことを考慮すると、緑色光を２つの波長域に分離して、それぞれを独立に変調することが望ましい。光源ランプ１１の一例としてメタルハライドランプの発光スペクトル分布を図３に示す。この光源ランプ１１の場合、緑色光に対応する波長域内の５０５ｎｍ付近と５４５ｎｍ付近に強い輝線スペクトルが存在するため、５０５ｎｍの輝線を含む色光を短波長側の緑色光Ｇ１（青味がかった緑色光）、５４５ｎｍの輝線を含む色光を長波長側の緑色光Ｇ２（黄色味がかった緑色）とし、それら２種類の緑色光Ｇ１、Ｇ２を独立に変調することで、色表現域の拡大と視聴時における解像度感の向上を実現している。
【００３０】
ダイクロイックミラー２１は青色光Ｂ及び短波長側の緑色光Ｇ１を透過させて赤色光Ｒ及び長波長側の緑色光Ｇ２を反射させるミラーであり、ダイクロイックミラー２２Ｇ１は短波長側の緑色光Ｇ１を反射させて青色光Ｂを透過させるミラーであり、ダイクロイックミラー２３Ｒは赤色光Ｒを反射させて長波長側の緑色光Ｇ２を透過させるミラーであるが、これに限定されない。各ダイクロイックミラーの分光特性はその配置状態や光変調光学系３０における色光の入射方向の設定状態にも依存する。例えば、ダイクロイックミラー２２Ｇ１は青色光Ｂを反射させて短波長側の緑色光Ｇ１を透過させるミラーであっても良い。ただし、光変調光学系３０における色光の入射方向を図１の場合と同じとするにはダイクロイックミラー２２Ｇ１と反射ミラー２２Ｂとを、図１とは逆の方向に両者の間隔が開いていくように配置する必要がある（図１では＋Ｘ方向及び＋Ｚ方向ほど両者の間隔が狭くなっている）。また、反射ミラー２２Ｂと反射ミラー２３Ｇ２は、それぞれダイクロイックミラー２２Ｇ１とダイクロイックミラー２３Ｒを透過してきた色光を所定の方向に反射させる目的で配置されるため、一般的なミラーでも良いが、反射率を高めやすいこと、特定の波長域の色光だけを選択的に反射することで照明光の色純度を高めやすいこと等の理由から、ダイクロイックミラーとする方が望ましい。
【００３１】
また、本実施形態では、ダイクロイックミラー２１を透過した光の光路上において、光源１０に近い側からダイクロイックミラー２２Ｇ１、反射ミラー２２Ｂを配置し、ダイクロイックミラー２１で反射された光の光路上において、光源１０に近い側からダイクロイックミラー２３Ｒ、反射ミラー２３Ｇ２を配置しているが、これに限定されない。例えば、ダイクロイックミラー２２Ｇ１と反射ミラー２２Ｂの前後関係は本実施形態の逆、即ち、ダイクロイックミラー２１からの色光が最初に反射ミラー２２Ｂに入射する形態としても良い（勿論、この場合には、これに対応させて反射ミラー２２Ｂをダイクロイックミラーとする必要がある）。これらの前後関係は光源１０からの色光の強度比を考慮して決めるべきものである。例えば、光強度が相対的に弱い方の色光が最初に反射されるようにダイクロイックミラーを配置すれば、色光間の強度比をバランスさせることができるため、表示可能な色域の拡大に有効である。そして、同様の理由からダイクロイックミラー２３Ｒと反射ミラー２３Ｇ２の前後関係についても本実施形態の逆としても良い。
【００３２】
ここで、ダイクロイックミラー２３Ｒ及びダイクロイックミラー２１で反射して分離される色光を、光源から射出される色光の内で最も光強度が小さい色光、或いは、その色光を含む複数の色光としている。その理由は、一般的にダイクロイックミラーでは透過率に比べて反射率を高めやすいため、最も光強度が小さい色光を反射させる形態とすれば、その色光の光損失を効果的に低減でき、他の色光の光強度を低下させることなく色バランスを取ることができるためである。これにより、光利用効率の向上と表示色域の拡大とを両立でき、色バランスに優れた明るい投射画像を実現することができる。具体的には、赤色光の損失低減を目的として、２つのダイクロイックミラー２１、２３Ｒでは赤色光Ｒが反射されるように設定している。本実施形態の光源ランプ１１として、メタルハライドランプや高圧水銀ランプの使用を想定しているためである。同様の観点から、ダイクロイックミラー２３Ｒを反射ミラー２３Ｇ２の手前（光源１０に近い側）に配置している。
【００３３】
ダイクロイックミラー２２Ｇ１と反射ミラー２２Ｂとは、光源１０から射出された光束が互いに異なる角度で後述の第１の２色変調空間色分離型ライトバルブ３１に入射するように配置されている。具体的には、ＸＺ平面で入射光束の中心軸に対して４５°をなすような仮想の軸Ｑ１を設定し、この軸Ｑ１を対称軸として２つのミラー２２Ｇ１、２２Ｂが互いに非平行な状態で配置されている（図１では、＋Ｘ方向及び＋Ｚ方向ほど両者の間隔が狭くなっている）。したがって、ダイクロイックミラー２２Ｇ１で反射された緑色光Ｇ１と反射ミラー２２Ｂで反射された青色光Ｂは、ＸＺ平面上で僅かに異なる２つの方向に分離されて射出される。同様に、ダイクロイックミラー２３Ｒと反射ミラー２３Ｇ２も、ＸＺ平面上で入射光束の中心軸に対して４５°をなすような仮想の軸Ｑ２を設定し、この軸Ｑ２を対称軸として互いに非平行な状態で配置されている。したがって、ダイクロイックミラー２３Ｒで反射された赤色光Ｒと反射ミラー２３Ｇ２で反射された緑色光Ｇ２は、ＸＺ平面上で僅かに異なる２つの方向に分離されて射出される。なお、ダイクロイックミラー２２Ｇ１と反射ミラー２２Ｂ、及び、ダイクロイックミラー２３Ｒと反射ミラー２３Ｇ２の配置状態は上記のものに限定されない。図１では、＋Ｘ方向及び＋Ｚ方向ほど両者の間隔が狭くなる配置状態としているが、逆に、＋Ｘ方向及び＋Ｚ方向ほど両者の間隔が広くなるような配置状態としても良い。
【００３４】
ダイクロイックミラー２２Ｇ１及び反射ミラー２２Ｂと、ダイクロイックミラー２３Ｒ及び反射ミラー２３Ｇ２の各入射側には平行化レンズ８０が配置されている。この位置に平行化レンズ８０を配置すると、重畳レンズ７５から射出された各偏光光束はその中心軸に対して集光され、略平行化された状態でダイクロイックミラー２２Ｇ１，２３Ｒに入射される。ダイクロイックミラーは分光特性に入射角度依存性を有するため、本実施形態のように平行化レンズ８０を用いることが望ましい。その場合には、ダイクロイックミラー２２Ｇ１，２３Ｒに入射する光束の角度分布を狭くすることができ、第２及び第３の色分離光学素子において精度の高い色分離を行なうことが可能になる。よって、投射画像の色むらの抑制、高画質化、高輝度化を実現することができる。また、ダイクロイックミラーにおける分光特性の入射角度依存性を低減するためには、ダイクロイックミラーを面内の位置によって分光特性が異なる傾斜型とすることでも可能であり、この様なダイクロイックミラーを用いれば平行化レンズ８０は不要である。勿論、平行化レンズ８０と併用しても良い。なお、Ｆ値の大きい照明系、換言すれば照明角が小さい照明系の場合には平行化レンズ８０を省略しても良い。
【００３５】
光変調光学系３０は、色分離光学系２０で分離された色光を変調する２つの２色変調型の空間色分離型ライトバルブ（ＬＶ）、即ち、第１の２色変調空間色分離型ＬＶ（第１のライトバルブ）３１と第２の２色変調色分離型ＬＶ（第２のライトバルブ）３２とを備えている。これら第１及び第２の２色変調空間色分離型ＬＶ３１、３２は基本的に同一の構造を有しており、両者は変調する色光の違いによって区別される。本実施形態では、第１の２色変調空間色分離型ＬＶ３１で青色光Ｂと短波長側の緑色光Ｇ１を、第２の２色変調空間色分離型ＬＶ３２で赤色光Ｒと長波長側の緑色光Ｇ２をそれぞれ変調する。
【００３６】
２色変調空間色分離型ＬＶ３１，３２は、入射した２種類の色光を図示されない外部からの画像情報に基づいてそれぞれ独立に光変調して光学像（第１の光学像）を形成し、入射側とは反対側から変調光束を射出する透過型の液晶装置である。図４，図５にそれぞれ本実施形態の２色変調空間色分離型ＬＶの断面構造及び平面構造を示す。図４は第１の２色変調空間色分離型ＬＶ３１を例に示している。この２色変調空間色分離型ＬＶ３１，３２の概略構造は、１絵素（後述するように、同一の単位マイクロレンズに対応させて配置されたサブ画素の集合体を意味する）内に複数のサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２（サブ画素とは後述するサブ画素電極によって駆動される画素を意味するため、図ではサブ画素電極と同じ符号を付す）を有する点、及びそれと対応したマイクロレンズアレイを有する点を除けば、一般的なモノクロ用液晶装置と略同じである。すなわち、２色変調空間色分離型ＬＶ３１は、ガラス等で構成された２枚の透明な基板（対向基板３１１、ＴＦＴ基板３１２）の間に電気光学材料であるツイスティッドネマチック（ＴＮ）液晶３１３が封入されてなり、対向基板３１１上には共通電極３１４及び不要光を遮光するためのブラックマトリクス３１５等が、又、ＴＦＴ基板３１２上には２種類のサブ画素電極３１６Ａ１，３１６Ａ２とスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３１７等が形成されている。サブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２はそれぞれ色分離光学系２０で分離された４種類の色光のいずれかに対応しており、パネル内に配置された一組のサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２によって１つの絵素３１６が形成されている。本実施形態では、第１の２色変調空間色分離型ＬＶ３１のサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２はそれぞれ短波長側の緑色光Ｇ１，青色光Ｂに対応しており、第２の２色変調空間色分離型ＬＶ３２のサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２はそれぞれ赤色光Ｒ，長波長側の緑色光Ｇ２に対応している。
【００３７】
対向基板３１１の入射側には複数の単位マイクロレンズ３３１Ａをマトリクス状に備えてなるマイクロレンズアレイ３３１が配置されている。単位マイクロレンズ３３１Ａは、エッチング等によりガラス板上に形成され、マイクロレンズアレイが形成されたガラス板とは異なる屈折率を有する樹脂層（接着剤）３３２を介して対向基板３１１に接着されている。マイクロレンズアレイ３３１は、ダイクロイックミラー２２Ｇ１、反射ミラー２２Ｂ、ダイクロイックミラー２３Ｒ、反射ミラー２３Ｇ２等で射出方向が分離された２種類の色光をそれぞれ集光し、空間的に分離した状態で対向するサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２にそれぞれ入射させる。すなわち、Ｚ方向に並ぶ一組のサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２に対して１つの単位マイクロレンズ３３１Ａが対応するようにマイクロレンズアレイ３３１は構成されている。そのため、一組のサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２が並ぶ方向は、ダイクロイックミラー２２Ｇ１、反射ミラー２２Ｂ、ダイクロイックミラー２３Ｒ、反射ミラー２３Ｇ２等で色光の射出方向が分離される方向（図１のＸＺ平面内の方向）に設定されている。ここで、単位マイクロレンズ３３１ＡのＺ方向の幅寸法は、サブ画素３１６Ａ１のＺ方向の幅寸法とサブ画素３１６Ａ２のＺ方向の幅寸法との和に略等しく、Ｙ方向の長さ寸法は、サブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２のＹ方向の長さ寸法（２つのサブ画素のＹ方向の長さ寸法は互いに等しい）と略等しいように設定されている。
なお、サブ画素３１６Ａ１のＺ方向の幅寸法とサブ画素３１６Ａ２のＺ方向の幅寸法は略等しく設定されるが、これに限定されない。サブ画素に入射する色光の集光特性（例えば集光スポットサイズ）に合うように、両者の幅寸法を異ならせても良い。ＴＦＴ基板３１２の光射出側及びマイクロレンズアレイ３３１の光入射側には、それぞれ偏光板３４２，３４１が配置されている。
【００３８】
ところで、光源１０から射出される照明光は軸対称な角度分布を有するため、２色変調空間色分離型ＬＶ３１，３２のマイクロレンズ３３１Ａによって形成される集光像（集光スポット像の断面形状）群は略円形である。このため、この断面形状を有する光束を効率よくサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２を通過させるために、本実施形態では、図５（ａ）に示すように、サブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２の開口部の形状を略正方形状に設定している。また、本実施形態では、２色変調空間色分離型ＬＶ３１，３２がコンパクトな構成となるように、互いに異なる色光に対応するサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２の配列方向をＹ方向に横長の投射画像に対して縦方向（即ち、長方形形状を有する投射画像の短辺方向（Ｚ方向））に設定している。この構成では、略正方形状の開口部形状に由来してサブ画素自体も略正方形状であるとすると、画素（絵素）数の縦横比が９：１６である２色変調空間色分離型ＬＶ３１，３２の場合には、それらの表示領域の寸法の縦横比は１８：１６と正方形に近くなる。光源１０からの照明光束の断面形状は略円形であるため、正方形に近い表示領域を有する２色変調空間色分離型ＬＶ３１，３２を照明する場合には、高い照明効率を実現できる。
【００３９】
なお、本実施形態では光変調光学系３０と光源１０との間に偏光変換光学系７０を配置しているため、偏光分離方向に照明光の角度分布がやや広がり、厳密にはマイクロレンズ３３１Ａによって形成される集光像群もその方向にやや長い楕円形状となる。そこで、その広がりの方向に対応させて、サブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２の開口部形状をやや横長（図４でＹ方向に幅が広い）とし、開口部への入射効率を高めることが望ましい。上記の画素（絵素）数比の２色変調空間色分離型ＬＶ３１，３２の場合には、それらの表示領域の寸法の縦横比は１８：１８や１８：２０というようにやはり略正方形となるため、光源１０からの照明光束の断面形状との相性が良く高い照明効率を実現しやすい。
また、集光像群が広がる方向（図４でＹ方向）には同じ色光に対応したサブ画素が配列し、集光像群が広がる方向と直交する方向（図４でＺ方向）には異なる色光に対応したサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２が配列する様に構成すれば、対応しない色光（例えば青色光Ｂ）がサブ画素（例えば緑色用のサブ画素３１６Ａ１）に入射して混色を生じ、画質低下を生じる危険性を低減できる。したがって、偏光変換光学系などの様に照明光の角度分布を一方向に広げてしまう特性を有する光学系を照明光路に配置する場合には、角度分布の広がる方向が同じ色光に対応したサブ画素が配列する方向と一致する様に、光学系と２色変調空間色分離型ＬＶ３１，３２との配置関係を設定することが望ましい。
【００４０】
また、本実施形態では、ダイクロイックミラー２２Ｇ１及び反射ミラー２２Ｂと、ダイクロイックミラー２３Ｒ及び反射ミラー２３Ｇ２の各射出側（即ち、２色変調空間色分離型ＬＶ３１，３２の各入射側）には平行化レンズ８１が配置されており、重畳レンズ７５から射出された各偏光光束はその中心軸に対して集光され、略平行化した状態で第１及び第２の２色変調空間色分離型ＬＶ３１，３２に入射されるようになっている。
一般に液晶パネルは表示特性に入射角度依存性を有するが、平行化レンズ８１を配置することで、パネルに入射する光束の角度分布を狭くすることができ、投射画像の高画質化と高輝度化を実現することができる。また、単位マイクロレンズ３３１Ａによる集光性が向上し、より小さな集光スポットを形成できるため、隣接する他のサブ画素に不要な色光（サブ画素に対応しない色光）が入射することによって生じる混色の発生を防止でき、色表現性に優れた滲みのないカラー画像を投射表示することができる。なお、Ｆ値の大きい照明系、換言すれば照明角が小さい照明系の場合には平行化レンズ８１を省略しても良い。
【００４１】
また、本実施形態では偏光変換光学系７０によって第１乃至第３の色分離光学素子に入射する光束をＳ偏光としているため、ダイクロイックミラー２１，２２Ｇ１，２３Ｒでは高い反射率を実現し易い。特に、ダイクロイックミラー２１，２３Ｒでは、Ｓ偏光の赤色光を反射させる形態としており、赤色光Ｒの強度が相対的に小さい光源ランプ（例えば、メタルハライドランプの一部や高圧水銀ランプ）を光源に用いた場合においても、赤色光を無駄なく利用することができる。これにより、他の色光との間で強度のバランスをとり易くなり、光利用効率を低下させることなく色表現域を拡大することができる。
【００４２】
色合成光学系５０は、図１に示すように、ダイクロイックプリズム５１を備え、第１及び第２の２色変調空間色分離型ＬＶ３１，３２から射出された変調後の４種類の色光を合成してカラー画像を形成する。ここで、ダイクロイックプリズム５１の分光特性を図８に示す。このダイクロイックプリズム５１は、略三角柱状の２つの透明な媒質によってダイクロイック面が挟持された立方体形状をなし、青色光Ｂと短波長側の緑色光Ｇ１を透過させ、長波長側の緑色光Ｇ２と赤色光Ｒを反射させる誘電体多層膜５２（ダイクロイック面）が平面視正方形の対角線部分に形成されている。
【００４３】
なお、本実施形態では、色合成光学系５０と第２の２色変調空間色分離型ＬＶ３２との間（即ち、第２の２色変調空間色分離型ＬＶ３２の射出側）には、偏光方向を略９０°回転させる偏光回転素子４０が配置されており、第２の２色変調空間色分離型ＬＶ３２からの変調後のＰ偏光光束はＳ偏光光束に変換された後、色合成光学系５０に入射されるようになっている。
色合成光学系５０では、第１及び第２の２色変調空間色分離型ＬＶ３１，３２から射出された変調後の４種類の色光を合成してカラー画像を形成する。第１の２色変調空間色分離型ＬＶ３１からの色光は透過光として、又、第２の２色変調空間色分離型ＬＶ３２からの色光は反射光として合成されるが、この時、第１の２色変調空間色分離型ＬＶ３１からの色光はＰ偏光光束であり、第２の２色変調空間色分離型ＬＶ３２からの色光はＳ偏光光束となっている。ダイクロイックミラーと同時にダイクロイックプリズム５１でもＳ偏光の反射率を高め易いことを考慮すると、色合成光学系５０においては高い効率で色光の合成を行なえるため、投射画像の高画質化と高輝度化を実現することができる。なお、偏光回転素子４０の配置形態については、本実施形態に限定されない。すなわち、偏光回転素子４０を第２の２色変調空間色分離型ＬＶ３２の入射側に配置し、色分離光学系２０からのＳ偏光光束をＰ偏光光束に変換した後、第２の２色変調空間色分離型ＬＶ３２に入射させる形態としても良い。さらに、色合成光学系５０の配置の仕方によっては、偏光回転素子４０を第１の２色変調空間色分離型ＬＶ３１の入射側或いは射出側に配置しても良い。要するに、色合成光学系５０で反射光として扱われる光束は少なくともＳ偏光光束となるように、偏光回転素子４０を適宜配置すればよい。勿論、偏光回転素子４０を配置せず、２つの２色変調空間色分離型ＬＶ３１，３２から同じ偏光状態の光が射出される構成であっても良く、色合成光学系５０では４種類の色光を合成して所望のカラー画像を形成できる。
【００４４】
投射光学系６０は、アナモフィック投射光学系として構成されている。アナモフィック投射光学系とは、互いに垂直な断面において倍率に差を有する光学系のことであり、シネマスコープ（映画）の撮像及び投射系などで使用されている。この光学系自体は公知の技術であるため、詳細な説明は省略する。投射光学系６０としては、アスペクト変換用の外付けレンズとして製品化されているアナモフィックレンズを通常の投射レンズと共に用いた形態であっても良い。本実施形態では、このアナモフィック投射光学系６０により、色合成光学系５０で合成されたカラーの光学像を所望のアスペクト比（例えば縦横比９：１６）を有する第２の光学像に変換しつつスクリーン上に拡大投射する。
【００４５】
次に、図７を用いて本実施形態のプロジェクタ１の作用について説明する。光学配置をわかり易くするために、図７は、図１において第１の２色変調空間色分離型ＬＶ３１によって変調される青色光Ｂと短波長側の緑色光Ｇ１の光路に着目して示しており、この色光の光路上に配置されるダイクロイックミラー２１（第１の色分離光学素子），色合成光学系５０，偏光回転素子４０の図示は省略している。
【００４６】
図７に示す本実施形態の構成において、光源１０から射出された非偏光な光束は第１及び第２のレンズアレイ７１，７２と偏光ビームスプリッタアレイ７３によって偏光方向が直交する複数のＰ偏光光束群と複数のＳ偏光光束群とに分離され、位相差板アレイ７４（図１参照）によってそれらの偏光光束群の偏光方向が、例えばＳ偏光に揃えられて射出される。これらの偏光光束は重畳レンズ７５によってその射出方向を照明対象である第１及び第２の２色変調空間色分離型ＬＶ３１，３２に向けられ、色分離光学系２０に入射する（最終的に各偏光光束は第１及び第２の２色変調空間色分離型ＬＶ３１，３２上で重畳される）。
【００４７】
色分離光学系２０に入射された光束は、ダイクロイックミラー２１（図１参照）によって青色光Ｂ及び短波長側の緑色光Ｇ１と、赤色光Ｒ及び長波長側の緑色光Ｇ２とに分離される。ダイクロイックミラー２１を透過した青色光Ｂ及び短波長側の緑色光Ｇ１は、ダイクロイックミラー２２Ｇ１で青色光Ｂと緑色光Ｇ１とに分離された後、緑色光Ｇ１は第１の２色変調空間色分離型ＬＶ３１に直接入射し、青色光Ｂは反射ミラー２２Ｂを経て同じ第１の２色変調空間色分離型ＬＶ３１に入射する。
【００４８】
ダイクロイックミラー２２Ｇ１と反射ミラー２２Ｂで射出方向を分離された緑色光Ｇ１及び青色光Ｂは、図４に示すように、第１の２色変調空間色分離型ＬＶ３１上の単位マイクロレンズ３３１Ａに異なる角度で入射する。この各単位マイクロレンズ３３１Ａに入射した緑色光Ｇ１及び青色光Ｂは、それぞれ異なる角度で単位マイクロレンズ３３１Ａから射出され、Ｚ方向に並ぶ一組のサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２の近傍に、色光毎に分かれてそれぞれ集光する。そして、緑色光Ｇ１及び青色光Ｂは、それぞれのサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２によって変調された後、第１の２色変調空間色分離型ＬＶ３１の光束入射端面と直交する方向（図４のＸ方向）に対して互いに略対称な角度で射出される。この際、本実施形態ではサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２の形状を、マイクロレンズ３３１Ａによって形成される集光像を必要且つ十分に包含できるような略正方形の形状としているため、高い照明効率を実現しつつ、隣接するサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２間での混色も抑えることができる。また、サブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２の形状を略正方形状としたことで、２色変調空間色分離型ＬＶ３１，３２の表示領域はその寸法の縦横比が１８：１６のように正方形に近い形状となり、光源１０からの照明光束の断面形状との相性が良く高い照明効率を実現しやすい（図５参照）。
【００４９】
２色変調空間色分離型ＬＶ３１で形成された第１の光学像（光学像の縦横比は例えば１８：１６）はそれぞれアナモフィック投射光学系６０によって所望のアスペクト比を有する第２の光学像（縦横比は例えば９：１６）に変換されつつ拡大され、スクリーンＳ上に投射される。図６にスクリーンＳに投射される光学像の形状を示す。この過程では、図５（ｂ）に示す各サブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２による略正方形状の第１の光学像３１６Ｄ１，３１６Ｄ２は、図６に示すそれぞれ縦横比が１：２である長方形状の第２の光学像ＳＤ１，ＳＤ２に変換され、これに伴って、絵素３１６による長方形状の第１の光学像３１６Ｄは略正方形状の第２の光学像ＳＤに変換される。このため、本実施形態では、長方形状の絵素３１６を有していながら、最終的にアナモフィック投射光学系６０でその第１の光学像３１６Ｄをアスペクト変換することによって、略正方形状の第２の光学像ＳＤによって形成される違和感のない投射画像を表示することができる（図６参照）。
【００５０】
ダイクロイックミラー２１で反射された色光についても同様の経緯で光変調される。すなわち、ダイクロイックミラー２１で反射された赤色光Ｒ及び長波長側の緑色光Ｇ２は、ダイクロイックミラー２３Ｒで赤色光Ｒと緑色光Ｇ２とに分離された後、赤色光Ｒは第２の２色変調空間色分離型ＬＶ３２に直接入射し、緑色光Ｇ２は反射ミラー２３Ｇ２を経て同じ第２の２色変調空間色分離型ＬＶ３２に入射する。ダイクロイックミラー２３Ｒと反射ミラー２３Ｇ２で射出方向を分離された赤色光Ｒ及び緑色光Ｇ２は、第２の２色変調空間色分離型ＬＶ３２のそれぞれのサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２によって変調された後、光束入射端面と直交する方向に対して互いに略対称な角度で射出される。この２色変調空間色分離型ＬＶ３２から射出される光は偏光方向がＰ偏光に揃った光であり、この光は２色変調空間色分離型ＬＶ３２の射出側に配置された偏光回転素子４０（図１参照）によってＳ偏光に変換される。そして、２色変調空間色分離型ＬＶ３２で形成された光学像（光学像の縦横比は例えば１８：１６）はアナモフィック投射光学系６０によって縦横比が９：１６になるように変換されつつ拡大され、スクリーンＳ上に投射される。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態によれば以下のような効果がある。
まず、光変調光学系３０が第１及び第２の２色変調空間色分離型ＬＶ３１，３２を含んで構成されているので、４種類の色光を用いて色表現域の広い投射画像を形成することができる。プロジェクタ１の色表現域を図９に示す。本実施形態のプロジェクタ１では、特に２種類の緑色光Ｇ１，Ｇ２を独立に変調するため、従来の３原色光を用いたプロジェクタに比べて広い色表現域を実現可能であることがわかる。
【００５２】
前述した４種類のプロジェクタと比較した場合、カラーフィルタを用いずに色光を生成できるため、時分割型プロジェクタや並置画素配列型プロジェクタよりも高精細で明るい投射画像を形成でき、又、２色変調空間色分離型ＬＶ３１，３２と投射レンズ６０との間の距離を短くできるため、面分割型プロジェクタよりも装置の小型化と投射画像の高輝度化を図り易い。さらに、投射レンズとして大口径の高価なレンズを用いる必要がないため、従来の４色変調空間画素配列型プロジェクタ（即ち、４つの色光を変調可能な４色変調型の空間色分離型ＬＶを用いて投射画像を形成する単板式の空間画素配列型プロジェクタ）よりも装置の小型化と低コスト化を図り易い。すなわち、に本発明によれば、光利用効率が高く、投射画像の高輝度化、装置の小型化、低コスト化に優れたプロジェクタを実現することができる。
【００５３】
特に、本実施形態と類似の構造を有する液晶装置を用いた４色変調空間画素配列型プロジェクタと詳細に比較すると、サブ画素のＹ方向の寸法が同じであれば、従来の４色変調空間色分離型ＬＶと比較して、第１及び第２の２色変調空間色分離型ＬＶ３１，３２を使用した場合には、サブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２のＺ方向（入射する色光が方向分離される方向）の寸法を２倍に大きくすることができる。そして、サブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２が大きくなれば、前段に配置される単位マイクロレンズ３３１Ａの焦点距離を相対的に長めに設定することができるので、マイクロレンズによる最大集光角α０を小さくでき、第１及び第２の２色変調空間色分離型ＬＶ３１，３２から射出される光束の最大発散角α（図４参照）を従来の４色変調空間色分離型ＬＶでの最大発散角α０よりも小さくすることができる（α＜α０、図４参照）。さらに、従来の４色変調空間色分離型ＬＶに対して、第１及び第２の２色変調空間色分離型ＬＶ３１，３２に入射する光は２種類であるから、色分離光学系２０で方向分離され、第１及び第２の２色変調空間色分離型ＬＶ３１，３２に異なる角度で入射する各色光の分離角β（図４参照）も従来の４色変調空間色分離型ＬＶの場合よりも小さくすることができる（β＜β０）。
【００５４】
したがって、従来の４色変調空間色分離型ＬＶを用いた空間画素配列型プロジェクタに対して、本実施形態の２色変調空間色分離型ＬＶを２つ用いたプロジェクタでは、光変調光学系３０から射出される発散光の最大発散角を小さくできるので、光変調光学系３０（即ち、液晶装置３１，３２）を高精細化していく場合にも、Ｆナンバーの小さな大口径で高価な投射レンズを用いる必要がなく、光利用効率を低下させずに明るく色バランスに優れたカラー画像を投射表示することができる。逆に、第１及び第２の２色変調空間色分離型ＬＶ３１，３２から射出される発散光の最大発散角（α＋β）を４色変調空間色分離型ＬＶの場合と同じに設定すれば、マイクロレンズの焦点距離をより短くしてサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２に入射する光束の径をより小さくすることができるため、サブ画素への色光の入射効率を高められると共に、隣接する他のサブ画素に不要な色光が入射することによって生じる混色の発生を防止でき、色表現性に優れた滲みのないカラー画像を投射表示することができる。
【００５５】
また、４色変調空間色分離型ＬＶに比べて、２色変調空間色分離型ＬＶ３１，３２ではサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２の寸法を大きくできるため、光源１０を含む照明光学系、投射レンズ６０等との間で高い相対位置精度を確保する必要がなく、その分プロジェクタの製造が容易になる。
【００５６】
また、本実施形態では、マイクロレンズの集光像の形状を考慮したサブ画素形状とすることでライトバルブ（空間色分離型ＬＶ）の小型化と照明効率の向上を図る一方、それによって生じる投射画像とライトバルブの表示領域との非相似な関係については、アナモフィック投射光学系でアスペクト変換することによって調節している。このため、照明効率の向上とライトバルブ（液晶装置）の小型化とを両立することができる。特に本実施形態では、異なる色光に対応したサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２の配列される方向を投射画像の短辺方向に設定して、ライトバルブの表示領域の形状が正方形に近くなるようにしている。一般的に軸対称性の高い光束で正方形の様な軸対称性の高い物体を照明する場合には高い照明効率を得やすいことから、本発明の構成に依れば、光源１０からの（軸対称性の高い）照明光束とライトバルブの形状とのマッチングが良くなり、ライトバルブに対する照明効率も向上させ易くなる。また、本実施形態では同じ色に対応するサブ画素の配列方向を偏光変換光学系７０による偏光分離方向と平行な方向に設定しているので、集光スポット像の拡大による混色への影響を低減でき、混色のない表示を実現することができる。したがって、本発明の構成に依れば光利用効率や画質を低下させることなく、相反関係にあるライトバルブの小型化と高精細化を両立させることが可能である。
なお、本実施形態ではサブ画素の形状を略正方形の形状としたが、サブ画素の形状はこれに限定されず、例えば略正六角形の形状としたり略円形の形状としたりすることも可能である。また、サブ画素の配列も本実施形態のようにストライプ配列とせずにデルタ配列等とすることもできる。
【００５７】
［第２の実施の形態］
次に、図１０〜図１３を用いて本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、本実施形態において、前記第１の実施形態と同様の部材又は部位については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５８】
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）はそれぞれ本実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す平面図及び側面図である。このプロジェクタ２は、可視光を含む光を射出する光源１０、光源１０から射出された非偏光な光を偏光方向が揃った光に変換するための偏光変換光学系７０、光源１０からの光を波長域が異なる３種類の色光に分離する色分離光学系２０、外部からの画像情報に基づいて光変調し、色光毎に光学像（第１の光学像）を形成する光変調光学系３０、形成された第１の光学像を投射面（不図示）上に投射表示する投射光学系６０を備えて大略構成されている。
本実施形態のプロジェクタ２は、３色変調型の空間色分離型ライトバルブ（ＬＶ）を用いた単板式の空間画素配列型プロジェクタであり、色分離光学系２０が光源１０からの光を赤色光（Ｒ），緑色光（Ｇ），青色光（Ｂ）の３種類の色光に分離する点、光変調光学系３０がこれら赤色光（Ｒ），緑色光（Ｇ），青色光（Ｂ）の３種類の色光を変調する点、色合成光学系がない点を除いて前記第１の実施形態のプロジェクタ１と基本構造は同じである。このため、ここでは色分離光学系２０及び光変調光学系３０の構成についてのみ説明する。
【００５９】
色分離光学系２０は、ダイクロイックミラー２２Ｒ，２２Ｇ、反射ミラー２２Ｂを備えている。２種類のダイクロイックミラー２２Ｒ，２２Ｇは、特定の波長域の色光を透過或いは反射させる波長選択性を備えたミラーである。ダイクロイックミラー２２Ｒは赤色光Ｒを反射させてその他の色光を透過させるミラーであり、ダイクロイックミラー２２Ｇは緑色光Ｇを反射させてその他の色光を透過させるミラーである。反射ミラー２２Ｂは、ダイクロイックミラー２２Ｒとダイクロイックミラー２２Ｇを透過してきた色光（例えば青色光Ｂ）を所定の方向に反射させる目的で配置されるため、一般的なミラーでも良いが、反射率を高めやすいこと、特定の波長域の色光だけを選択的に反射することで照明光の色純度を高めやすいこと等の理由から、ダイクロイックミラーとする方が望ましい。
【００６０】
ダイクロイックミラー２２Ｒ，ダイクロイックミラー２２Ｇ，反射ミラー２２Ｂは、光源１０から射出された光束が互いに異なる角度で後述の３色変調空間色分離型ＬＶ３３に入射するように配置されている。具体的には、ＸＺ平面で入射光束の中心軸に対して４５°をなすような仮想の軸Ｑ１を設定し、この軸Ｑ１を対称軸として２つのミラー２２Ｒ、２２Ｂが互いに非平行な状態で配置され（図１では、＋Ｘ方向及び＋Ｚ方向ほど両者の間隔が狭くなっている）、ミラー２２Ｒ，２２Ｂの間に軸Ｑ１と平行にダイクロイックミラー２２Ｇが配置される。したがって、ダイクロイックミラー２２Ｒで反射された赤色光Ｒとダイクロイックミラー２２Ｇで反射された緑色光Ｇと反射ミラー２２Ｂで反射された青色光Ｂは、ＸＺ平面上で僅かに異なる３つの方向に分離されて射出される。
【００６１】
光変調光学系３０は、色分離光学系２０で進行方向が分離された色光を変調する３色変調型の空間色分離型ライトバルブ（ＬＶ）を備えている。この３色変調空間色分離型ＬＶ３３は、入射した３種類の色光を図示されない外部からの画像情報に基づいてそれぞれ独立に光変調して光学像（第１の光学像）を形成し、入射側とは反対側から変調光束を射出する透過型の液晶装置である。図１１，図１２にそれぞれ本実施形態の３色変調空間色分離型ＬＶの断面構造及び平面構造を示す。この３色変調空間色分離型ＬＶ３３の概略構造は、１絵素内に３つのサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２，３１６Ａ３（サブ画素とは後述するサブ画素電極によって駆動される画素を意味するため、図ではサブ画素電極と同じ符号を付す）を有する点を除けば、第１の実施形態で説明した２色変調型の空間色分離型ＬＶと略同じであり、したがって、構造についての詳細な説明は省略する。サブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２，３１６Ａ３はそれぞれ色分離光学系２０で分離された３種類の色光のいずれかに対応しており、パネル内に配置された一組のサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２，３１６Ａ３によって１つの絵素３１６が形成されている。本実施形態では、サブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２，３１６Ａ３はそれぞれ赤色光Ｒ，緑色光Ｇ，青色光Ｂに対応している。
【００６２】
マイクロレンズアレイ３３１は、ダイクロイックミラー２２Ｒ、ダイクロイックミラー２２Ｇ、反射ミラー２２Ｂで射出方向が分離された３種類の色光をそれぞれ集光し、空間的に分離した状態で対向するサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２，３１６Ａ３にそれぞれ入射させる。すなわち、Ｚ方向に並ぶ一組のサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２，３１６Ａ３に対して１つの単位マイクロレンズ３３１Ａが対応するようにマイクロレンズアレイ３３１は構成されている。そのため、一組のサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２が並ぶ方向は、ダイクロイックミラー２２Ｒ、ダイクロイックミラー２２Ｇ、反射ミラー２２Ｂで色光の射出方向が分離される方向（図１０のＸＺ平面内の方向）に設定されている。ここで、単位マイクロレンズ３３１ＡのＺ方向の幅寸法は、サブ画素３１６Ａ１のＺ方向の幅寸法とサブ画素３１６Ａ２のＺ方向の幅寸法とサブ画素３１６Ａ３のＺ方向の寸法との和に略等しく、Ｙ方向の長さ寸法は、サブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２，３１６Ａ３のＹ方向の長さ寸法（３つのサブ画素のＹ方向の長さ寸法は互いに等しい）と略等しいように設定されている。なお、３つのサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２，３１６Ａ３のＺ方向の幅寸法は略等しく設定されるが、これに限定されない。サブ画素に入射する色光の集光特性（例えば集光スポットサイズ）に合うように、それぞれの幅寸法を異ならせても良い。
【００６３】
ところで、光源１０から射出される照明光は軸対称な角度分布を有するため、３色変調空間色分離型ＬＶ３３のマイクロレンズ３３１Ａによって形成される集光像（集光スポット像の断面形状）群は略円形である。このため、この断面形状を有する光束を効率よくサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２，３１６Ａ３を通過させるために、本実施形態では、図１２（ａ）に示すように、サブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２，３１６Ａ３の開口部の形状を略正方形状に設定している。また、本実施形態では、３色変調空間色分離型ＬＶ３３がコンパクトな構成となるように、互いに異なる色光に対応するサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２，３１６Ａ３の配列方向をＹ方向に横長の投射画像に対して縦方向（即ち、長方形形状を有する投射画像の短辺方向（Ｚ方向））に設定している。この構成では、略正方形状の開口部形状に由来してサブ画素自体も略正方形状であるとすると、画素（絵素）数の縦横比が９：１６である３色変調空間色分離型ＬＶ３３の場合には、それらの表示領域の寸法の縦横比は２７：１６と長方形状となる。
【００６４】
なお、本実施形態では光変調光学系３０と光源１０との間に偏光変換光学系７０を配置しているため、偏光分離方向に照明光の角度分布がやや広がり、厳密にはマイクロレンズ３３１Ａによって形成される集光像群もその方向にやや長い楕円形状となる。そこで、その広がりの方向に対応させて、サブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２，３１６Ａ３の開口部形状をやや横長（図１１でＹ方向に幅が広い）とし、開口部への入射効率を高めることが望ましい。この様な形状の開口部とすれば、３色変調空間色分離型ＬＶ３３の表示領域の縦横比は上述の２７：１６の長方形状ではなく、略正方形状に近づくため、光源１０からの（軸対称性の高い）照明光束とライトバルブの形状とのマッチングが良くなり、３色変調空間色分離型ＬＶ３３に対する照明効率も向上させ易くなる。また、集光像群が広がる方向（図１１でＹ方向）には同じ色光に対応したサブ画素が配列し、集光像群が広がる方向と直交する方向（図１１でＺ方向）には異なる色光に対応したサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２，３１６Ａ３が配列するように構成すれば、対応しない色光（例えば赤色光Ｒ及び青色光Ｂ）がサブ画素（例えば緑色用のサブ画素３１６Ａ１）に入射して混色を生じ、画質低下を生じる危険性を低減できる。したがって、偏光変換光学系などの様に照明光の角度分布を一方向に広げてしまう特性を有する光学系を照明光路に配置する場合には、角度分布の広がる方向が同じ色光に対応したサブ画素が配列する方向と一致する様に、光学系と３色変調空間色分離型ＬＶ３３との配置関係を設定することが望ましい。
【００６５】
また、本実施形態では、ダイクロイックミラー２２Ｒ，２２Ｇ及び反射ミラー２２Ｂの前後に平行化レンズ８０，８１が配置されており、重畳レンズ７５から射出された各偏光光束はその中心軸に対して集光され、略平行化した状態で色分離光学系２０及び３色変調空間色分離型ＬＶ３３に入射されるようになっている。これらにより、色分離光学系２０での色分離精度や効率を向上させたり、３色変調空間色分離型ＬＶ３３での光利用効率の向上と混色の低減（画質の向上）を図っている。
【００６６】
図１０に示す本実施形態の構成において、光源１０から射出された非偏光な光束は偏光変換光学系７０によって偏光方向を例えばＳ偏光に揃えられ、色分離光学系２０に入射する。色分離光学系２０に入射された光束は、ダイクロイックミラー２２Ｒで赤色光Ｒと、緑色光Ｇ及び青色光Ｂとに分離された後、赤色光Ｒは３色変調空間色分離型ＬＶ３３に直接入射する。ダイクロイックミラー２２Ｒを透過した緑色光Ｇと青色光Ｂは、ダイクロイックミラー２２Ｇで緑色光Ｇと青色光Ｂとに分離された後、緑色光Ｇは３色変調空間色分離型ＬＶ３３に入射し、青色光Ｂは反射ミラー２２Ｂを経て３色変調空間色分離型ＬＶ３３に入射する。
【００６７】
ダイクロイックミラー２２Ｒ，２２Ｇと反射ミラー２２Ｂで射出方向を分離された赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂは、図１１に示すように、３色変調空間色分離型ＬＶ３３上の単位マイクロレンズ３３１Ａに異なる角度で入射する。この各単位マイクロレンズ３３１Ａに入射した赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂは、それぞれ異なる角度で単位マイクロレンズ３３１Ａから射出され、Ｚ方向に並ぶ一組のサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２，３１６Ａ３の近傍に、色光毎に分かれてそれぞれ集光する。そして、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂは、それぞれのサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２，３１６Ａ３によって変調された後、３色変調空間色分離型ＬＶ３３の光束入射端面と直交する方向（図１１のＸ方向）に対して互いに略対称な角度で射出される。この際、本実施形態ではサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２，３１６Ａ３の形状を、マイクロレンズ３３１Ａによって形成される集光像を必要且つ十分に包含できるような略正方形の形状としているため、高い照明効率を実現しつつ、隣接するサブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２，３１６Ａ３間での混色も抑えることができる（図１２参照）。
【００６８】
３色変調空間色分離型ＬＶ３０で形成された光学像（光学像の縦横比は例えば２７：１６）はアナモフィック投射光学系６０によって縦横比が９：１６になるように変換されつつ拡大され、スクリーンＳ上に投射される。図１３にスクリーンＳに投射される光学像の形状を示す。この過程では、図１２（ｂ）に示す各サブ画素３１６Ａ１，３１６Ａ２，３１６Ａ３による略正方形状の第１の光学像３１６Ｄ１，３１６Ｄ２，３１６Ｄ３は、図１３に示すそれぞれ縦横比が１：３である長方形状の第２の光学像ＳＤ１，ＳＤ２，ＳＤ３に変換され、これに伴って、絵素３１６による長方形状の第１の光学像３１６Ｄは略正方形状の第２の光学像ＳＤに変換される。このため、本実施形態では、長方形状の絵素３１６を有していながら、最終的にアナモフィック投射光学系６０でその第１の光学像をアスペクト変換することによって、略正方形状の第２の光学像ＳＤによって形成される違和感のない投射画像を表示することができる（図１３参照）。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態でもサブ画素の開口部の形状を、マイクロレンズ３３１Ａによって形成される集光像を必要且つ十分に包含できるような寸法形状（具体的には略正方形形状）としているので、小型で且つ光利用効率に優れたプロジェクタを実現することができる。
【００７０】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。例えば、第１の実施形態では２色変調空間色分離型ＬＶを２枚用いて光変調を行なったが、この代わりに、第２の実施形態で説明した３色変調空間色分離型ＬＶと一般的なモノクロＬＶ（但し、画素形状等を３色変調空間色分離型ＬＶに対応させておく必要がある）を用いて４種類の色光を独立して変調するようにしてもよい。この場合、３色変調空間色分離型ＬＶとモノクロＬＶにおける複数の色光（波長域）の割り当て方には制約はなく、例えばモノクロＬＶに赤色光Ｒを、３色変調空間色分離型ＬＶに短波長側の緑色光Ｇ１、長波長側の緑色光Ｇ２、青色光Ｂを各々割り当てたり、或いは、モノクロＬＶに短波長側の緑色光Ｇ１を、３色変調空間色分離型ＬＶに赤色光Ｒ、長波長側の緑色光Ｇ２、青色光Ｂを各々割り当てたりすることができる。光強度が小さい色光をモノクロＬＶに割り当てる構成とすれば、他の色光との間で強度バランスをとり易く、表示色域の拡大に有効である。なお、３色変調空間色分離型ＬＶとモノクロＬＶとの組み合わせに対応させて、色分離光学系の構成も適宜変更する必要がある点は言うまでもない。また、前記実施形態ではライトバルブをＴＮ型の液晶装置としたが、この代わりに、強誘電型，反強誘電型，水平配向型，垂直配向型，ＰＤＬＣ型等の他の形態のものを用いることもできる。また、ライトバルブとしては液晶装置以外の他の電気光学装置を使用することもできる。また、用いる色光の数も前記のものに限らず、２色又は５色以上とすることも可能である。さらに、上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【図２】ダイクロイックミラーの分光特性を示す図。
【図３】光源ランプの発光スペクトル分布を示す図。
【図４】ライトバルブの概略構成を示す断面図。
【図５】ライトバルブのサブ画素の形状を示す平面図。
【図６】スクリーンに投射される光学像の形状を示す図。
【図７】プロジェクタの作用を説明するための斜視図。
【図８】ダイクロイックプリズムの分光特性を示す図。
【図９】プロジェクタの色表現域を示す色度図。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【図１１】ライトバルブの概略構成を示す断面図。
【図１２】ライトバルブのサブ画素の形状を示す平面図。
【図１３】スクリーンに投射される光学像の形状を示す図。
【図１４】従来の空間画素配列型プロジェクタのサブ画素の形状を示す図。
【符号の説明】
【００７２】
１，２…プロジェクタ、１０…光源、２０…色分離光学系、２１…ダイクロイックミラー（第１の色分離光学素子）、２２Ｂ…反射ミラー、２２Ｇ１…ダイクロイックミラー（第２の色分離光学素子）、２２Ｒ…ダイクロイックミラー、２３Ｒ…ダイクロイックミラー（第３の色分離光学素子）、２３Ｇ２…反射ミラー、３０…光変調光学系、３１…第１の２色変調空間色分離型ライトバルブ（第１のライトバルブ）、３２…第２の２色変調空間色分離型ライトバルブ（第２のライトバルブ）、３３…３色変調空間色分離型ライトバルブ、４０…偏光回転素子、５０…色合成光学系、５１…ダイクロイックプリズム、６０…アナモフィック投射光学系、７０…偏光変換光学系、７３…偏光分離素子、７４…位相差板アレイ（偏光変換素子）、３１６Ａ１，３１６Ａ２，３１６Ａ３…サブ画素、３１６Ｄ，３１６Ｄ１，３１６Ｄ２…第１の光学像、３３１…マイクロレンズアレイ、３３１Ａ…単位マイクロレンズ、Ｓ…スクリーン（投射面）、Ｒ…赤色光、Ｇ…緑色光、Ｇ１…短波長側の緑色光、Ｇ２…長波長側の緑色光、Ｂ…青色光、ＳＤ，ＳＤ１，ＳＤ２，ＳＤ３…第２の光学像
【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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