(57)【要約】【課題】  投影光の位置関係を精度よく簡単に調整することが可能な優れた画像投影装置を提供する。【解決手段】  入力された映像信号に基づく画像をスクリーンに投影する画像投影装置であって、照明光を出射する光源と、入力された映像信号に基づいて照明光を変調して直線偏光光である投影光を生成する第１及び第２の空間変調手段１０ａ〜１８ａ及び１０ｂ〜１８ｂと、第１及び第２の空間変調手段で生成された投影光を、互いの偏光方向が直交する性質を用いて合成する光路合成手段２２と、光路合成手段で投影光を合成する際に投影光の一部を分離する光路分離手段２２と、光路合成手段で合成された投影光をスクリーンに投影する投影光学手段３６と、光路分離手段で分離された投影光をモニタ像として撮像するモニタ像撮像手段５０とを備える。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された映像信号に基づく画像をスクリーンに投影する画像投影装置であって、
照明光を出射する光源と、
入力された映像信号に基づいて前記照明光を変調して直線偏光光である投影光を生成する第１及び第２の空間変調手段と、
前記第１及び第２の空間変調手段で生成された投影光を、互いの偏光方向が直交する性質を用いて合成する光路合成手段と、
前記光路合成手段で投影光を合成する際に投影光の一部を分離する光路分離手段と、
前記光路合成手段で合成された投影光をスクリーンに投影する投影光学手段と、
前記光路分離手段で分離された投影光をモニタ像として撮像するモニタ像撮像手段と、
を備えたことを特徴とする画像投影装置。
【請求項２】
前記モニタ像撮像手段によって撮像されたモニタ像に基づいて、前記第１及び第２の空間変調手段の少なくとも一方の前記光路合成手段に対する位置を調整する位置調整手段をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項３】
前記モニタ像撮像手段によって撮像されたモニタ像から、前記第１の空間変調手段によって生成された像と前記第２の空間変調手段によって生成された像との差分を検出する差分検出手段をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項４】
映像信号に基づいてモニタ像として結像されるべき所定の像と、前記モニタ像撮像手段によって撮像されたモニタ像との差分を検出する差分検出手段をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項５】
前記差分検出手段によって検出された差分に基づいて、前記第１及び第２の空間変調手段の少なくとも一方の前記光路合成手段に対する位置を調整する位置調整手段をさらに備えた
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の画像投影装置。
【請求項６】
前記位置調整手段が位置調整を行う際に入力される映像信号は、前記差分を検出するためのテストパターンの映像信号である
ことを特徴とする請求項５に記載の画像投影装置。
【請求項７】
前記位置調整手段による位置調整は、前記画像投影装置の起動時に行われる
ことを特徴とする請求項６に記載の画像投影装置。
【請求項８】
前記テストパターンの映像信号は、前記第１の空間変調手段と前記第２の空間変調手段とに時分割で入力される
ことを特徴とする請求項６に記載の画像投影装置。
【請求項９】
前記第１の空間変調手段に入力されるテストパターンの映像信号と、前記第２の空間変調手段に入力されるテストパターンの映像信号とは、互いにテストパターンの形状が異なるように設定されている
ことを特徴とする請求項６に記載の画像投影装置。
【請求項１０】
前記第１の空間変調手段に入力されるテストパターンの映像信号と、前記第２の空間変調手段に入力されるテストパターンの映像信号とは、互いにテストパターンの色が異なるように設定されている
ことを特徴とする請求項６に記載の画像投影装置。
【請求項１１】
前記第１及び第２の空間変調手段に入力されるテストパターンの映像信号は、緑色用のテストパターンの映像信号であり、
前記位置調整手段は、前記緑色用のテストパターンのモニタ像に基づいて、前記第１及び第２の空間変調手段の少なくとも一方の前記光路合成手段に対する位置を調整する
ことを特徴とする請求項６に記載の画像投影装置。
【請求項１２】
前記テストパターンの映像信号は、鑑賞者に提示すべき映像の映像信号が入力されない所定の期間に入力される
ことを特徴とする請求項６に記載の画像投影装置。
【請求項１３】
前記所定の期間は、前記鑑賞者に提示すべき映像の映像信号の水平ブランキング期間又は垂直ブランキング期間である
ことを特徴とする請求項１２に記載の画像投影装置。
【請求項１４】
前記差分検出手段によって検出される差分は、光量差であり、
前記第１及び第２の空間変調手段の少なくとも一方と前記光路分離手段との間に、前記第１及び第２の空間変調手段の少なくとも一方によって生成された投影光の光量を前記光量差に基づいて調整する光量調整手段をさらに備えた
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の画像投影装置。
【請求項１５】
前記光量調整手段は、前記モニタ像撮像手段によって撮像されたモニタ像の時間的な光量変化に基づいて光量調整を行う
ことを特徴とする請求項１４に記載の画像投影装置。
【請求項１６】
前記光量調整手段は、前記光路分離手段の光学的な特性に基づいて補正されたモニタ像の光量に基づいて光量調整を行う
ことを特徴とする請求項１４に記載の画像投影装置。
【請求項１７】
前記光量調整手段は、光量調整用のＮＤフィルタを含む
ことを特徴とする請求項１４に記載の画像投影装置。
【請求項１８】
前記第１及び第２の空間変調手段はそれぞれ、少なくとも一つの空間変調素子を有し、
前記モニタ像撮像手段は、前記空間変調素子の表示面と共役な面に結像されたモニタ像を撮像する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項１９】
前記第１及び第２の空間変調手段はそれぞれ、複数の色に対応した複数の空間変調素子を有し、
前記第１及び第２の空間変調手段の一方は、所定の色に対応した空間変調素子からの投影光の偏光方向を旋回する旋光板を有し、
前記第１及び第２の空間変調手段の他方は、前記所定の色以外の色に対応した空間変調素子からの投影光の偏光方向を旋回する旋光板を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項２０】
前記第１及び第２の空間変調手段はそれぞれ、複数の色に対応した複数の空間変調素子と、所定の色に対応した空間変調素子からの投影光の偏光方向を旋回する旋光板とを有し、
前記第１及び第２の空間変調手段の一方は、前記旋光板からの投影光の偏光方向を旋回するλ／２板をさらに有する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項２１】
前記第１の空間変調手段と前記光路合成手段との間及び前記第２の空間変調手段と前記光路合成手段との間にそれぞれ、前記第１の空間変調手段及び前記第２の空間変調手段からの投影光の偏光方向を旋回可能な偏光変換手段をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項２２】
前記偏光変換手段は、テストパターンの映像信号が入力される際に前記投影光の偏光方向を９０度旋回させる
ことを特徴とする請求項２１に記載の画像投影装置。
【請求項２３】
前記光路合成手段は、偏光ビームスプリッタで構成され、
前記第１及び第２の空間変調手段はそれぞれ、少なくとも一つの空間変調素子と、前記少なくとも一つの空間変調素子によって変調された投影光を前記偏光ビームスプリッタに導くリレー光学系とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項２４】
前記光路合成手段は、偏光ビームスプリッタで構成され、
前記第１及び第２の空間変調手段の一方で生成された投影光はＳ偏光、前記第１及び第２の空間変調手段の他方で生成された投影光はＰ偏光であり、
前記投影光学手段は、前記偏光ビームスプリッタの偏光分離面で反射した前記Ｓ偏光の投影光と、前記偏光ビームスプリッタの偏光分離面を透過した前記Ｐ偏光の投影光とを、前記スクリーンに投影する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項２５】
前記光路分離手段は、前記偏光ビームスプリッタで構成され、
前記モニタ像撮像手段は、前記偏光ビームスプリッタの偏光分離面を透過した前記Ｓ偏光の漏れ光と、前記偏光ビームスプリッタの偏光分離面で反射した前記Ｐ偏光の漏れ光とを、前記モニタ像として撮像する
ことを特徴とする請求項２４に記載の画像投影装置。
【請求項２６】
前記モニタ像撮像手段は、前記モニタ像の４隅を撮像する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項２７】
前記モニタ像撮像手段は、４つの撮像素子を有し、
前記モニタ像の４隅は、前記４つの撮像素子によってそれぞれ撮像される
ことを特徴とする請求項２６に記載の画像投影装置。
【請求項２８】
前記モニタ像撮像手段は、１つの撮像素子を有し、
前記モニタ像の４隅は、前記１つの撮像素子によって同時に撮像される
ことを特徴とする請求項２６に記載の画像投影装置。
【請求項２９】
前記光路合成手段と前記投影光学手段との間に、前記第１及び第２の空間変調手段の変調タイミングに同期して、前記スクリーンに向かう投影光の光線をシフトする又はシフトしないの２つの状態に切り換える光線シフト手段をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項３０】
前記光線シフト手段は、投影光の偏光方向を旋回することが可能な液晶パネルと、入射光が特定の方向に偏光されている場合に入射光の延長線上からずれた透過光を生じる複屈折板とを有し、
前記液晶パネルは、前記第１及び第２の空間変調手段の変調タイミングに同期して前記投影光の偏光方向を旋回する
ことを特徴とする請求項２９に記載の画像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のプロジェクタを用いた画像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のプロジェクタを用いた画像投影装置では、各プロジェクタからの投影光をスクリーン上で合成するため、各プロジェクタからの投影光の位置関係を精度よく調整する必要がある。
【０００３】
従来技術として、特許文献１には、複数の表示画像の画像光を合成反射面で反射させ、各合成反射面で反射した画像光を一つの光学系を介して投影する、という方法が提案されている。しかしながら、この提案では、複数の表示画像の位置関係がずれてしまうと、適正な投影画像を維持することができない。
【０００４】
特許文献２には、複数のプロジェクタをステージに載せ、各プロジェクタからの投影画像をカメラで撮影し、その撮影結果に基づいてプロジェクタの位置関係を調整する、という方法が提案されている。しかしながら、この提案では、別々の投影光学系を介して投影するため、各投影光学系の特性を同一にしなければ、適正な表示及び適正な補正を行うことができない。
【０００５】
特許文献３には、複数のプロジェクタからの投影光を偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）で合成し、合成された投影光をスクリーンに投影する、という方法が提案されている。しかしながら、この提案には、複数のプロジェクタからの投影光の位置関係を調整する方法が記載されておらず、投影光の位置関係がずれてしまうと、正常な投影画像を維持することができない。
【０００６】
特許文献４には、複数の空間変調手段に表示された画像をスクリーンに投影し、投影された画像をカメラで撮影し、その撮影結果に基づいて空間変調手段の位置関係を調整する、という方法が提案されている。しかしながら、この提案では、空間変調手段自体に調整機能を持たせなければならない。
【特許文献１】特開平８−２４０７８６号公報
【特許文献２】特開平８−１６８０３９号公報
【特許文献３】特開平５−２２４３２１号公報
【特許文献４】特許第２９７３２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、複数のプロジェクタを用いた画像投影装置では、各プロジェクタからの投影光の位置関係を調整する必要があるが、従来の画像投影装置では、各投影光の位置関係を精度よく簡単に調整することが困難であり、表示品質に優れた安価な画像投影装置を得ることが困難であった。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題に対してなされたものであり、投影光の位置関係を精度よく簡単に調整することが可能な優れた画像投影装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る画像投影装置は、入力された映像信号に基づく画像をスクリーンに投影する画像投影装置であって、照明光を出射する光源と、入力された映像信号に基づいて前記照明光を変調して直線偏光光である投影光を生成する第１及び第２の空間変調手段と、前記第１及び第２の空間変調手段で生成された投影光を、互いの偏光方向が直交する性質を用いて合成する光路合成手段と、前記光路合成手段で投影光を合成する際に投影光の一部を分離する光路分離手段と、前記光路合成手段で合成された投影光をスクリーンに投影する投影光学手段と、前記光路分離手段で分離された投影光をモニタ像として撮像するモニタ像撮像手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
前記画像投影装置において、前記モニタ像撮像手段によって撮像されたモニタ像に基づいて、前記第１及び第２の空間変調手段の少なくとも一方の前記光路合成手段に対する位置を調整する位置調整手段をさらに備えることが好ましい。
【００１１】
前記画像投影装置において、前記モニタ像撮像手段によって撮像されたモニタ像から、前記第１の空間変調手段によって生成された像と前記第２の空間変調手段によって生成された像との差分を検出する差分検出手段をさらに備えることが好ましい。
【００１２】
前記画像投影装置において、映像信号に基づいてモニタ像として結像されるべき所定の像と、前記モニタ像撮像手段によって撮像されたモニタ像との差分を検出する差分検出手段をさらに備えることが好ましい。
【００１３】
前記画像投影装置において、前記差分検出手段によって検出された差分に基づいて、前記第１及び第２の空間変調手段の少なくとも一方の前記光路合成手段に対する位置を調整する位置調整手段をさらに備えることが好ましい。
【００１４】
前記画像投影装置において、前記位置調整手段が位置調整を行う際に入力される映像信号は、前記差分を検出するためのテストパターンの映像信号であることが好ましい。
【００１５】
前記画像投影装置において、前記位置調整手段による位置調整は、前記画像投影装置の起動時に行われることが好ましい。
【００１６】
前記画像投影装置において、前記テストパターンの映像信号は、前記第１の空間変調手段と前記第２の空間変調手段とに時分割で入力されることが好ましい。
【００１７】
前記画像投影装置において、前記第１の空間変調手段に入力されるテストパターンの映像信号と、前記第２の空間変調手段に入力されるテストパターンの映像信号とは、互いにテストパターンの形状が異なるように設定されていることが好ましい。
【００１８】
前記画像投影装置において、前記第１の空間変調手段に入力されるテストパターンの映像信号と、前記第２の空間変調手段に入力されるテストパターンの映像信号とは、互いにテストパターンの色が異なるように設定されていることが好ましい。
【００１９】
前記画像投影装置において、前記第１及び第２の空間変調手段に入力されるテストパターンの映像信号は、緑色用のテストパターンの映像信号であり、前記位置調整手段は、前記緑色用のテストパターンのモニタ像に基づいて、前記第１及び第２の空間変調手段の少なくとも一方の前記光路合成手段に対する位置を調整することが好ましい。
【００２０】
前記画像投影装置において、前記テストパターンの映像信号は、鑑賞者に提示すべき映像の映像信号が入力されない所定の期間に入力されることが好ましい。
【００２１】
前記画像投影装置において、前記所定の期間は、前記鑑賞者に提示すべき映像の映像信号の水平ブランキング期間又は垂直ブランキング期間であることが好ましい。
【００２２】
前記画像投影装置において、前記差分検出手段によって検出される差分は、光量差であり、前記第１及び第２の空間変調手段の少なくとも一方と前記光路分離手段との間に、前記第１及び第２の空間変調手段の少なくとも一方によって生成された投影光の光量を前記光量差に基づいて調整する光量調整手段をさらに備えることが好ましい。
【００２３】
前記画像投影装置において、前記光量調整手段は、前記モニタ像撮像手段によって撮像されたモニタ像の時間的な光量変化に基づいて光量調整を行うことが好ましい。
【００２４】
前記画像投影装置において、前記光量調整手段は、前記光路分離手段の光学的な特性に基づいて補正されたモニタ像の光量に基づいて光量調整を行うことが好ましい。
【００２５】
前記画像投影装置において、前記光量調整手段は、光量調整用のＮＤフィルタを含むことが好ましい。
【００２６】
前記画像投影装置において、前記第１及び第２の空間変調手段はそれぞれ、少なくとも一つの空間変調素子を有し、前記モニタ像撮像手段は、前記空間変調素子の表示面と共役な面に結像されたモニタ像を撮像することが好ましい。
【００２７】
前記画像投影装置において、前記第１及び第２の空間変調手段はそれぞれ、複数の色に対応した複数の空間変調素子を有し、前記第１及び第２の空間変調手段の一方は、所定の色に対応した空間変調素子からの投影光の偏光方向を旋回する旋光板を有し、前記第１及び第２の空間変調手段の他方は、前記所定の色以外の色に対応した空間変調素子からの投影光の偏光方向を旋回する旋光板を有することが好ましい。
【００２８】
前記画像投影装置において、前記第１及び第２の空間変調手段はそれぞれ、複数の色に対応した複数の空間変調素子と、所定の色に対応した空間変調素子からの投影光の偏光方向を旋回する旋光板とを有し、前記第１及び第２の空間変調手段の一方は、前記旋光板からの投影光の偏光方向を旋回するλ／２板をさらに有することが好ましい。
【００２９】
前記画像投影装置において、前記第１の空間変調手段と前記光路合成手段との間及び前記第２の空間変調手段と前記光路合成手段との間にそれぞれ、前記第１の空間変調手段及び前記第２の空間変調手段からの投影光の偏光方向を旋回可能な偏光変換手段をさらに備えることが好ましい。
【００３０】
前記画像投影装置において、前記偏光変換手段は、テストパターンの映像信号が入力される際に前記投影光の偏光方向を９０度旋回させることが好ましい。
【００３１】
前記画像投影装置において、前記光路合成手段は、偏光ビームスプリッタで構成され、前記第１及び第２の空間変調手段はそれぞれ、少なくとも一つの空間変調素子と、前記少なくとも一つの空間変調素子によって変調された投影光を前記偏光ビームスプリッタに導くリレー光学系とを有することが好ましい。
【００３２】
前記画像投影装置において、前記光路合成手段は、偏光ビームスプリッタで構成され、前記第１及び第２の空間変調手段の一方で生成された投影光はＳ偏光、前記第１及び第２の空間変調手段の他方で生成された投影光はＰ偏光であり、前記投影光学手段は、前記偏光ビームスプリッタの偏光分離面で反射した前記Ｓ偏光の投影光と、前記偏光ビームスプリッタの偏光分離面を透過した前記Ｐ偏光の投影光とを、前記スクリーンに投影することが好ましい。
【００３３】
前記画像投影装置において、前記光路分離手段は、前記偏光ビームスプリッタで構成され、前記モニタ像撮像手段は、前記偏光ビームスプリッタの偏光分離面を透過した前記Ｓ偏光の漏れ光と、前記偏光ビームスプリッタの偏光分離面で反射した前記Ｐ偏光の漏れ光とを、前記モニタ像として撮像することが好ましい。
【００３４】
前記画像投影装置において、前記モニタ像撮像手段は、前記モニタ像の４隅を撮像することが好ましい。
【００３５】
前記画像投影装置において、前記モニタ像撮像手段は、４つの撮像素子を有し、前記モニタ像の４隅は、前記４つの撮像素子によってそれぞれ撮像されることが好ましい。
【００３６】
前記画像投影装置において、前記モニタ像撮像手段は、１つの撮像素子を有し、前記モニタ像の４隅は、前記１つの撮像素子によって同時に撮像されることが好ましい。
【００３７】
前記画像投影装置において、前記光路合成手段と前記投影光学手段との間に、前記第１及び第２の空間変調手段の変調タイミングに同期して、前記スクリーンに向かう投影光の光線をシフトする又はシフトしないの２つの状態に切り換える光線シフト手段をさらに備えることが好ましい。
【００３８】
前記画像投影装置において、前記光線シフト手段は、投影光の偏光方向を旋回することが可能な液晶パネルと、入射光が特定の方向に偏光されている場合に入射光の延長線上からずれた透過光を生じる複屈折板とを有し、前記液晶パネルは、前記第１及び第２の空間変調手段の変調タイミングに同期して前記投影光の偏光方向を旋回することが好ましい。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、第１及び第２の空間変調手段からの投影光を光路合成手段によって合成するとともに光路分離手段によって分離することにより、投影光の位置関係等を精度よく簡単に調整することが可能となり、表示品質に優れた安価な画像投影装置を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００４１】
（実施形態１）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る画像投影装置の使用状態について示した図である。
【００４２】
図１に示すように、複数のプロジェクタを有する画像投影装置１から画像（投影光）をスクリーン２に投影することで、スクリーン２上で所望の画像が得られるようになっている。
【００４３】
図２及び図３は、本発明の第１の実施形態に係る画像投影装置の全体的な構成を模式的に示した図である。
【００４４】
画像投影装置１内には、プロジェクタ１０ａ及びプロジェクタ１０ｂが収容されており、プロジェクタ１０ａ及びプロジェクタ１０ｂでは、入力された映像信号に基づいて照明光を変調し、直線偏光光である投影光を生成する。プロジェクタ１０ｂはリニアステージ１２上に載置されており、後述するような方法によってリニアステージ１２を調整することにより、プロジェクタ１０ａとプロジェクタ１０ｂとの位置関係を調整できるようになっている。なお、図に示した例では、プロジェクタ１０ｂのみがリニアステージ１２上に載置されているが、プロジェクタ１０ａもリニアステージ１２から独立した別のリニアステージ上に配置してもよい。
【００４５】
プロジェクタ１０ａからの投影光は、旋光板（偏光変換手段）１４ａ、偏光板１６ａ、リレー光学系１８ａ及び反射ミラー２０を介して偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２２に供給され、プロジェクタ１０ｂからの投影光は、旋光板（偏光変換手段）１４ｂ、偏光板１６ｂ及びリレー光学系１８ｂを介して偏光ビームスプリッタ２２に供給される。プロジェクタ１０ａ、旋光板１４ａ、偏光板１６ａ及びリレー光学系１８ａによって一方の空間変調手段が構成され、プロジェクタ１０ｂ、旋光板１４ｂ、偏光板１６ｂ及びリレー光学系１８ｂによって他方の空間変調手段が構成される。なお、プロジェクタ１０ａから偏光ビームスプリッタ２２までの光路長と、プロジェクタ１０ｂから偏光ビームスプリッタ２２までの光路長とは、互いに等しくなるように設定されている。
【００４６】
図４は、上述した空間変調手段の構成例を模式的に示した図である。
【００４７】
プロジェクタ１０（図２及び図３に示したプロジェクタ１０ａ或いはプロジェクタ１０ｂ）内には、光源１０２が設けられており、光源１０２からの照明光はフライアイレンズ等からなる照明光学系１０４を介してダイクロイックミラー１０６に供給される。ダイクロイックミラー１０６に到達した照明光は、赤（Ｒ）成分が反射され、緑（Ｇ）成分及び青（Ｂ）成分が透過する。ダイクロイックミラー１０６を透過した光は、ミラー１０８で反射され、ダイクロイックミラー１１０に到達する。ダイクロイックミラー１１０では、緑（Ｇ）成分が反射され、青（Ｂ）成分が透過する。
【００４８】
ダイクロイックミラー１０６からのＲ光は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１２Ｒに供給される。偏光ビームスプリッタ１１２Ｒでは、偏光分離面１１４Ｒにおいて、Ｓ偏光成分を反射し、Ｐ偏光成分を透過する。偏光分離面１１４Ｒを透過したＰ偏光の投影光は、空間変調素子を構成する反射型液晶表示素子（反射型ＬＣＤ）１１６Ｒによって空間変調される。反射型ＬＣＤ１１６Ｒで空間変調されたＳ偏光の投影光は、偏光分離面１１４Ｒで反射され、ダイクロイックプリズム１１８に供給される。
【００４９】
ダイクロイックミラー１１０からのＧ光は、偏光ビームスプリッタ１１２Ｇに供給される。偏光ビームスプリッタ１１２Ｇでは、偏光分離面１１４Ｇにおいて、Ｓ偏光成分を反射し、Ｐ偏光成分を透過する。偏光分離面１１４Ｇで反射したＳ偏光の投影光は、空間変調素子を構成する反射型ＬＣＤ１１６Ｇによって空間変調される。反射型ＬＣＤ１１６Ｇで空間変調されたＰ偏光の投影光は、偏光分離面１１４Ｇを透過し、ダイクロイックプリズム１１８に供給される。
【００５０】
ダイクロイックミラー１１０からのＢ光は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１２Ｂに供給される。偏光ビームスプリッタ１１２Ｂでは、偏光分離面１１４Ｂにおいて、Ｓ偏光成分を反射し、Ｐ偏光成分を透過する。偏光分離面１１４Ｂを透過したＰ偏光の投影光は、空間変調素子を構成する反射型ＬＣＤ１１６Ｂによって空間変調される。反射型ＬＣＤ１１６Ｂで空間変調されたＳ偏光の投影光は、偏光分離面１１４Ｂで反射され、ダイクロイックプリズム１１８に供給される。
【００５１】
このようにして、Ｒ画像の投影光（Ｒ光）及びＢ画像の投影光（Ｂ光）についてはＳ偏光が、Ｇ画像の投影光（Ｇ光）についてはＰ偏光が、ダイクロイックプリズム１１８に供給されることになる。ダイクロイックプリズム１１８では、これらのＲ光、Ｇ光及びＢ光が合成され、合成された画像光が旋光板１４（図２及び図３に示した旋光板１４ａ或いは旋光板１４ｂ）及び偏光板１６（図２及び図３に示した偏光板１６ａ或いは偏光板１６ｂ）を介してリレー光学系１８（図２及び図３に示したリレー光学系１８ａ或いはリレー光学系１８ｂ）に供給される。リレー光学系１８は、コンデンサレンズ等を有しており、偏光板１６からの投影光を略平行光に変換して出射する。
【００５２】
なお、図４に示した空間変調手段は空間変調素子として反射型ＬＣＤを用いたが、空間変調素子として透過型ＬＣＤを用いて空間変調手段を構成してもよい。
【００５３】
図５は、図２及び図３に示した旋光板１４ａ及び１４ｂ、偏光板１６ａ及び１６ｂ、偏光ビームスプリッタ２２等の機能を説明するための図である。なお、説明の都合上、図２及び図３に示したリレー光学系１８ａ及び１８ｂ並びに反射ミラー２０については図示を省略している。
【００５４】
すでに説明したように、プロジェクタ１０ａ及び１０ｂからは、Ｒ画像及びＢ画像についてはＳ偏光の投影光が出射され、Ｇ画像についてはＰ偏光の投影光が出射される。旋光板１４ａでは、Ｐ偏光のＧ光を旋回してＳ偏光に変換し、Ｓ偏光のＲ光及びＢ光は旋回せずにそのまま透過させる。その結果、旋光板１４ａからはＲ光、Ｇ光及びＢ光いずれもＳ偏光の投影光が出射される。旋光板１４ａからのＳ偏光は、偏光板１６ａによって偏光度が高められる。旋光板１４ｂでは、Ｓ偏光のＲ光及びＢ光を旋回してＰ偏光に変換し、Ｐ偏光のＧ光は旋回せずにそのまま透過させる。その結果、旋光板１４ｂからはＲ光、Ｇ光及びＢ光いずれもＰ偏光の投影光が出射される。旋光板１４ｂからのＰ偏光は、偏光板１６ｂによって偏光度が高められる。
【００５５】
このようにして、偏光板１６ａからはＳ偏光の画像光（投影光）が、偏光板１６ｂからはＰ偏光の画像光（投影光）が、リレー光学系（図示せず）を介して偏光ビームスプリッタ２２に供給される。すでに述べたように、リレー光学系１８では偏光板１６からの光を略平行光に変換して出射するので、偏光ビームスプリッタ２２には入射面に対してほぼ垂直な（９０度±５度以下）投影光が入射する。偏光板１６ａからのＳ偏光成分は偏光ビームスプリッタ２２の偏光分離面２４によって反射され、偏光板１６ｂからのＰ偏光成分は偏光ビームスプリッタ２２の偏光分離面２４を透過する。このようにして、偏光ビームスプリッタ２２において、Ｓ偏光の投影光とＰ偏光の投影光とが互いの偏光方向が直交する性質を用いて光路合成され、合成された投影光が偏光ビームスプリッタ２２から出射される。
【００５６】
上述したように、偏光ビームスプリッタ２２は、偏光分離面２４においてＳ偏光を反射しＰ偏光を透過する機能を有するものである。ただし、実際には、偏光分離面２４でＳ偏光成分が全て反射されるわけではなく、偏光分離面２４を透過するＳ偏光成分（漏れ光）も存在する。同様に、偏光分離面２４をＰ偏光成分が全て透過するわけではなく、偏光分離面２４で反射するＰ偏光成分（漏れ光）も存在する。すなわち、偏光ビームスプリッタ２２は、投影光を合成する際に投影光の一部を漏れ光として分離する機能も有している。この分離機能を用いてモニタ像を形成し、このモニタ像を用いて投影画像の位置等を調整することが可能である。この調整方法については後述する。
【００５７】
偏光ビームスプリッタ２２で光路合成された投影光は、図２及び図３に示すように、光線シフト手段３０に供給される。この光線シフト手段３０は、偏光を旋回可能な偏光旋回液晶パネル３２と、複屈折性を有する複屈折板３４とによって構成されている。光線シフト手段３０からの投影光は、投影光学系３６を介してスクリーンに投影される。
【００５８】
図６は、光線シフト手段３０の原理を示した図である。
【００５９】
偏光旋回液晶パネル３２は、印加電圧のオン・オフによって偏光の旋回を制御できるように構成されている。すなわち、液晶パネル３２への印加電圧がオフの場合には、Ｐ偏光は旋回せずにＰ偏光のまま液晶パネル３２を通過し、同様にＳ偏光も旋回せずにＳ偏光のまま液晶パネル３２を通過する。液晶パネル３２への印加電圧がオンの場合には、Ｐ偏光はＳ偏光に旋回され、Ｓ偏光はＰ偏光に旋回される。複屈折板３４は、Ｐ偏光に対しては、入射光をシフトさせ、入射光の延長線上からずれた透過光を生じさせる機能を有している。また、Ｓ偏光に対しては、入射光をシフトせずに透過させる機能を有している。シフト量は後述するように１／２画素ピッチ分であり、複屈折板３４の材質と厚さによってシフト量を決めることができる。
【００６０】
光線シフト手段３０が上述した機能を有しているため、液晶パネル３２への印加電圧がオフの場合には、図６（ａ）に示すように、プロジェクタ１０ａで生成された画像に基づく投影光のＳ偏光は、液晶パネル３２で旋回されることなく液晶パネル３２を通過し、複屈折板３４でシフトすることなく複屈折板３４を通過する。また、プロジェクタ１０ｂで生成された画像に基づく投影光のＰ偏光は、液晶パネル３２で旋回されることなく液晶パネル３２を通過し、複屈折板３４で垂直方向にシフトされる。
【００６１】
一方、液晶パネル３２への印加電圧がオンの場合には、図６（ｂ）に示すように、プロジェクタ１０ａで生成された画像に基づく投影光のＳ偏光は、液晶パネル３２でＰ偏光に旋回され、液晶パネル３２からのＰ偏光は複屈折板３４で垂直方向にシフトされる。また、プロジェクタ１０ｂで生成された画像に基づく投影光のＰ偏光は、液晶パネル３２でＳ偏光に旋回され、液晶パネル３２からのＳ偏光はシフトすることなく複屈折板３４を通過する。
【００６２】
図７は、プロジェクタ１０ａ及びプロジェクタ１０ｂで生成された画像の画素配列を、光線シフト手段３０によるシフト動作前とシフト動作後について示した図である。図７（ａ）は液晶パネル３２の印加電圧がオフの場合、図７（ｂ）は液晶パネル３２の印加電圧がオンの場合を示している。
【００６３】
本実施形態では、プロジェクタ１０ａ（ＰＪＡ）による画像のシフト動作前の画素位置と、プロジェクタ１０ｂ（ＰＪＢ）による画像のシフト動作前の画素位置とが、水平方向で互いに１／２画素ピッチずれるように、プロジェクタ１０ａ及びプロジェクタ１０ｂが配置されている。
【００６４】
液晶パネル３２の印加電圧がオフの場合には、すでに述べたように、プロジェクタ１０ａ（ＰＪＡ）で生成された画像に基づく投影光は、複屈折板３４によってシフトされない。一方、プロジェクタ１０ｂ（ＰＪＢ）で生成された画像に基づく投影光は、複屈折板３４によって１／２画素ピッチ分だけ垂直方向にシフトされる。その結果、図７（ａ）の実線で示すように、プロジェクタ１０ａ（ＰＪＡ）による画像の画素位置と、プロジェクタ１０ｂ（ＰＪＢ）による画像の画素位置とは、スクリーン面上において水平方向及び垂直方向ともに、互いに１／２画素ピッチ分ずれた状態となる。
【００６５】
液晶パネル３２の印加電圧がオンの場合には、すでに述べたように、プロジェクタ１０ｂで生成された画像に基づく投影光（ＰＪＢ）は、複屈折板３４によってシフトされない。一方、プロジェクタ１０ａ（ＰＪＡ）で生成された画像に基づく投影光は、複屈折板３４によって１／２画素ピッチ分だけ垂直方向にシフトされる。その結果、図７（ｂ）の実線で示すように、プロジェクタ１０ａ（ＰＪＡ）による画像の画素位置と、プロジェクタ１０ｂ（ＰＪＢ）による画像の画素位置とは、スクリーン面上において水平方向及び垂直方向ともに、互いに１／２画素ピッチ分ずれた状態となる。
【００６６】
以上の説明からわかるように、液晶パネル３２のオン・オフを切り換えることにより、光線シフト手段３０への入射光の偏光方向に応じて、入射光をシフトするか否かの制御を行うことができる。したがって、プロジェクタ１０ａの空間変調素子（反射型ＬＣＤ）及びプロジェクタ１０ｂの空間変調素子（反射型ＬＣＤ）の変調タイミングに同期して、液晶パネル３２のオン・オフを時間的に切り換えることで、図７（ａ）に示した表示状態と図７（ｂ）に示した表示状態とを時間軸方向で合成することができる。すなわち、１フレーム期間を２フィールド期間に分割し、第１フィールドでは図７（ａ）に示したような表示状態を設定し、第２フィールドでは図７（ｂ）に示したような表示状態を設定する。
【００６７】
図８は、上述した動作を説明するための図である。図８（ａ）は第１フィールドの表示状態を示し、図８（ｂ）は第２フィールドの表示状態を示している。図８（ａ）に示した表示状態と図８（ｂ）に示した表示状態とを時間軸方向で合成することにより、図８（ｃ）に示すような表示状態を実現することができる。すなわち、二つのプロジェクタを用いることで、単一のプロジェクタの画素数の４倍の画素数を実質的に有する画像投影装置を実現することができる。
【００６８】
すでに述べたように、偏光ビームスプリッタ２２では、Ｓ偏光成分の漏れ光及びＰ偏光成分の漏れ光が分離される。本実施形態では、この漏れ光を用いてモニタ像を形成し、このモニタ像を用いて投影画像の位置等を調整している。以下、この調整方法について説明する。
【００６９】
調整に際しては、図２及び図３に示すように、画像再生部５４からの指示に基づき、モニタ像を形成するためのテストパターンがプロジェクタ１０ａ及びプロジェクタ１０ｂから投影される。すでに述べたように、プロジェクタ１０ａからのテストパターンの投影光は、Ｓ偏光成分が偏光ビームスプリッタ２２の偏光分離面２４に到達し、その一部が漏れ光として偏光分離面２４を透過する。プロジェクタ１０ｂからのテストパターンの投影光は、Ｐ偏光成分が偏光ビームスプリッタ２２の偏光分離面２４に到達し、その一部が漏れ光として偏光分離面２４で反射する。
【００７０】
偏光ビームスプリッタ２２からの漏れ光は、光学絞り４２及び反射ミラー４４を介してモニタ用光学系４６に導かれ、モニタ用スクリーン４８に投影される。このモニタ用スクリーン４８は、空間変調素子（図４に示した反射型ＬＣＤ１１６Ｒ、１１６Ｇ、１１６Ｂ）の表示面と共役な位置に配置されている。モニタ用スクリーン４８に投影された漏れ光の画像（モニタ像）は、ＣＣＤ等を含んだモニタ像撮像手段５０で撮像される。モニタ像撮像手段５０で撮像されたモニタ像の画像情報は、画像処理回路５２に送られる。
【００７１】
図９は、モニタ用スクリーン４８に結像されたテストパターンの一例を示したものであり、モニタ用スクリーン４８の４隅にテストパターンが投影されている。本例では、プロジェクタ１０ａ（ＰＪＡ）から投影されるテストパターンの形状と、プロジェクタ１０ｂ（ＰＪＢ）から投影されるテストパターンの形状とが互いに異なるように設定されている。すなわち、プロジェクタ１０ａに入力されるテストパターンの映像信号と、プロジェクタ１０ｂに入力されるテストパターンの映像信号とが互いに異なっている。これにより、プロジェクタ１０ａによるモニタ像とプロジェクタ１０ｂによるモニタ像との識別を容易に行うことができる。
【００７２】
また、プロジェクタ１０ａから投影されるテストパターンの色と、プロジェクタ１０ｂから投影されるテストパターンの色とが互いに異なるように設定されていてもよい。この場合にも、プロジェクタ１０ａによるモニタ像とプロジェクタ１０ｂによるモニタ像との識別を容易に行うことができる。
【００７３】
また、プロジェクタ１０ａ及びプロジェクタ１０ｂから投影されるテストパターンの色を、緑色にしてもよい。すなわち、プロジェクタ１０ａ及びプロジェクタ１０ｂに入力されるテストパターンの映像信号を、緑色用のテストパターンの映像信号としてもよい。一般に、人間の視感度は緑色（Ｇ）が高いため、Ｇ画像をテストパターンに用いることで、人間の視感度に対応した効果的な調整を行うことが可能である。
【００７４】
図１０は、プロジェクタ１０ａ及びプロジェクタ１０ｂからのテストパターンの投影タイミングを示した図である。
【００７５】
図１０に示すように、プロジェクタ１０ａ（ＰＪＡ）及びプロジェクタ１０ｂ（ＰＪＢ）からは、鑑賞者に提示すべき映像を投影する期間以外の所定の期間に、テストパターンの映像が時分割で投影される。すなわち、テストパターンの映像信号は、鑑賞者に提示すべき映像の映像信号が入力されない所定の期間に、プロジェクタ１０ａ及びプロジェクタ１０ｂに時分割で入力される。具体的には、水平ブランキング期間或いは垂直ブランキング期間に、テストパターンの映像信号がプロジェクタ１０ａ及びプロジェクタ１０ｂに入力される。
【００７６】
このように水平或いは垂直ブランキング期間を利用することで、鑑賞者に提示すべき映像にほとんど影響を与えることなく、テストパターンを表示することが可能である。また、プロジェクタ１０ａ及びプロジェクタ１０ｂに時分割でテストパターンの映像信号を入力することにより、プロジェクタ１０ａによるモニタ像とプロジェクタ１０ｂによるモニタ像との識別を容易に行うことができる。
【００７７】
以上のようにしてモニタ用スクリーン４８に投影されたテストパターンのモニタ像は、モニタ像撮像手段５０に設けられたＣＣＤで撮像される。撮像タイミングは、プロジェクタ１０ａ及びプロジェクタ１０ｂからのテストパターンの投影タイミングに同期している。モニタ像撮像手段５０で撮像されたモニタ像の画像情報は、画像処理回路５２に送られる。
【００７８】
画像処理回路５２では、得られたモニタ像の画像情報に基づき、所定のずれ（差分）量を算出する。このずれ（差分）には、プロジェクタ１０ａによって投影されたモニタ像とプロジェクタ１０ｂによって投影されたモニタ像との間のずれや、モニタ像として結像されるべき所定の像とプロジェクタ１０ａ及びプロジェクタ１０ｂによって投影されたモニタ像との間のずれが含まれる。また、このずれには、投影面上での位置的なずれの他、光量ずれ、ピントずれ、倍率ずれ等も含まれる。
【００７９】
さらに、画像処理回路５２において、上述したずれを補正するための補正情報が算出され、算出された補正情報に基づき、リニアステージ１２の位置調整が行われる。リニアステージ１２は、６軸調整が可能である。すなわち、Ｘ軸方向の調整、Ｙ軸方向の調整、Ｚ軸方向の調整、Ｘ軸を回転軸とした調整、Ｙ軸を回転軸とした調整、及びＺ軸を回転軸とした調整を行うことが可能である。
【００８０】
図１１は上述した位置調整の一例を示した図である。例えば、図１１（ａ）に示すように、プロジェクタ１０ａによるモニタ像とプロジェクタ１０ｂによるモニタ像とが、Ｘ軸方向にΔＸ、Ｙ軸方向にΔＹずれているとする。このような場合には、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）に示すように、リニアステージ１２をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させることで、プロジェクタ１０ａとプロジェクタ１０ｂとの位置関係を適切に補正することが可能である。
【００８１】
また、画像処理回路５２からは、必要に応じて、ピントずれや倍率ずれを補正するための情報がリレー光学系１８ａ及びリレー光学系１８ｂに送出され、リレー光学系１８ａ及びリレー光学系１８ｂの調整が行われる。
【００８２】
以上のようにして、プロジェクタ１０ａ、旋光板１４ａ、偏光板１６ａ及びリレー光学系１８ａを含む空間変調手段、及び、プロジェクタ１０ｂ、旋光板１４ｂ、偏光板１６ｂ及びリレー光学系１８ｂを含む空間変調手段の少なくとも一方の、光路合成手段（偏光ビームスプリッタ２２）に対する位置を調整することができる。
【００８３】
なお、上述した位置調整は、所望の時点で行うことができるが、画像投影装置の起動時に行うことで、画像投影装置によって画像を鑑賞する毎に、確実に位置調整を行うことができる。
【００８４】
以上のように、本実施形態によれば、複数のプロジェクタからの投影光を偏光ビームスプリッタによって合成するとともに、偏光ビームスプリッタからの漏れ光をモニタ像として用いるようにしている。このような構成を採用することにより、投影光の位置関係等を精度よく簡単に調整することが可能となり、表示品質に優れた安価な画像投影装置を得ることが可能となる。
【００８５】
（実施形態２）
次に、本発明の第２の実施形態に係る画像投影装置について説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同様であり、以下では主として第１の実施形態と異なる点を説明する。
【００８６】
第１の実施形態では、図５に示すように、プロジェクタ１０ｂの出射側に旋光板１４ｂを設けていたが、本実施形態では、図１２に示すように、旋光板１４ｂの代わりに旋光板６２及びλ／２板６４を設けており、旋光板６２及びλ／２板６４が旋光板１４ｂと同様の機能を果たしている。
【００８７】
旋光板６２は、プロジェクタ１０ａの出射側に設けられた旋光板１４ａと同一のものであり、Ｐ偏光のＧ光を旋回してＳ偏光に変換し、Ｓ偏光のＲ光及びＢ光は旋回せずにそのまま透過させる。その結果、旋光板６２からはＲ光、Ｇ光及びＢ光いずれもＳ偏光の投影光が出射される。これらのＲ光、Ｇ光及びＢ光のＳ偏光は、λ／２板６４によって９０度旋回され、Ｐ偏光に変換される。
【００８８】
したがって、第１の実施形態と同様に、プロジェクタ１０ａ側からはＳ偏光のＲ光、Ｇ光及びＢ光が、プロジェクタ１０ｂ側からはＰ偏光のＲ光、Ｇ光及びＢ光が、偏光ビームスプリッタ２２に供給されることとなる。
【００８９】
このように、本実施形態では、プロジェクタ１０ａ側の旋光板１４ａと、プロジェクタ１０ｂ側の旋光板６２とに、同一の旋光板を用いている。したがって、別々の旋光板を製造する必要がなく、製造コストを抑えることができる。
【００９０】
（実施形態３）
次に、本発明の第３の実施形態に係る画像投影装置について説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同様であり、以下では主として第１の実施形態と異なる点を説明する。
【００９１】
第１の実施形態では、図２に示すように、モニタ像撮像手段５０として１つの撮像素子を用いていたが、本実施形態では、図１３に示すように、モニタ像撮像手段として４つの撮像素子５０ａ〜５０ｄを用いている。これらの４つの撮像素子５０ａ〜５０ｄによって、モニタ用スクリーン４８の４隅に投影されたテストパターンを撮像している。
【００９２】
このように、本実施形態では、４つの撮像素子５０ａ〜５０ｄによってモニタ用スクリーン４８の４隅を撮像するため、位置情報を広い範囲で精度良く取得することが可能である。
【００９３】
（実施形態４）
次に、本発明の第４の実施形態に係る画像投影装置について説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同様であり、以下では主として第１の実施形態と異なる点を説明する。
【００９４】
本実施形態では、図１４に示すように、一方の空間変調手段（プロジェクタ１０ａ、旋光板１４ａ、偏光板１６ａ及びリレー光学系１８ａ）と偏光ビームスプリッタ２２との間に、偏光変換手段として偏光旋回液晶パネル７２ａを設けるとともに、他方の空間変調手段（プロジェクタ１０ｂ、旋光板１４ｂ、偏光板１６ｂ及びリレー光学系１８ｂ）と偏光ビームスプリッタ２２との間に、偏光変換手段として偏光旋回液晶パネル７２ｂを設けている。
【００９５】
偏光旋回液晶パネル７２ａ及び７２ｂの機能は、第１の実施形態で説明した偏光旋回液晶パネル３２の機能と同様である。すなわち、偏光旋回液晶パネル７２ａ及び７２ｂは、印加電圧のオン・オフによって偏光の旋回を制御できるように構成されている。液晶パネルへの印加電圧がオフの場合には、Ｐ偏光は旋回せずにＰ偏光のまま液晶パネルを通過し、同様にＳ偏光も旋回せずにＳ偏光のまま液晶パネルを通過する。液晶パネルへの印加電圧がオンの場合には、Ｐ偏光はＳ偏光に旋回され、Ｓ偏光はＰ偏光に旋回される。
【００９６】
通常の画像を鑑賞者に提示しているときには、液晶パネル７２ａ及び７２ｂへの印加電圧をオフ状態にしておく。これにより、Ｓ偏光の投影光が旋回されずに液晶パネル７２ａを透過し、Ｐ偏光の投影光が旋回されずに液晶パネル７２ｂを透過する。その結果、第１の実施形態と同様に、Ｓ偏光の投影光の大部分が偏光ビームスプリッタ２２の偏光分離面２４で反射して投影光学系３６側に向かうとともに、Ｐ偏光の投影光の大部分が偏光ビームスプリッタ２２の偏光分離面２４を透過して投影光学系３６側に向かう。
【００９７】
テストパターンを投影する際には、液晶パネル７２ａ及び７２ｂへの印加電圧をオン状態にする。これにより、Ｓ偏光の投影光が液晶パネル７２ａでＰ偏光に変換され、Ｐ偏光の投影光が液晶パネル７２ｂでＳ偏光に変換される。その結果、Ｐ偏光の投影光の大部分が偏光ビームスプリッタ２２の偏光分離面２４を透過してモニタ用スクリーン４８側に向かうとともに、Ｓ偏光の投影光の大部分が偏光ビームスプリッタ２２の偏光分離面２４で反射してモニタ用スクリーン４８側に向かう。
【００９８】
このように、本実施形態によれば、テストパターンを投影する際には、プロジェクタ１０ａ及びプロジェクタ１０ｂからの投影光の大部分を、モニタ用スクリーン４８に投影することができる。したがって、モニタ像の光量を増大させることができ、撮像精度を向上させることが可能となる。なお、テストパターンの投影時間は短いため、プロジェクタからの投影光の大部分をモニタ用スクリーン側に投影しても、観察者に違和感を与えることはない。
【００９９】
（実施形態５）
次に、本発明の第５の実施形態に係る画像投影装置について説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同様であり、以下では主として第１の実施形態と異なる点を説明する。
【０１００】
本実施形態では、図１５に示すように、一方の空間変調手段（プロジェクタ１０ａ、旋光板１４ａ、偏光板１６ａ及びリレー光学系１８ａ）と偏光ビームスプリッタ２２との間に、光量調整手段８２ａを設けるとともに、他方の空間変調手段（プロジェクタ１０ｂ、旋光板１４ｂ、偏光板１６ｂ及びリレー光学系１８ｂ）と偏光ビームスプリッタ２２との間に、光量調整手段８２ｂを設けている。
【０１０１】
図１６は、光量調整手段８２（光量調整手段８２ａ及び８２ｂの一方を指す）の構成例を示した図である。図１６（ａ）は平面図、図１６（ｂ）は側面図である。
【０１０２】
光量調整手段８２は、回転板２０２の周方向に複数のＮＤフィルタ２０４を設けて構成され、回転板２０２の回転軸２０６に設けられたステップモータ２０８によって回転板２０２を回転できるようになっている。本例では各ＮＤフィルタ２０４の透過率を７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％としており、回転板２０２を回転させることで所望のＮＤフィルタ２０４を選択できるようになっている。
【０１０３】
すでに述べたように、モニタ用スクリーン４８に投影されたテストパターンをモニタ像撮像手段５０で撮像することで、モニタ像の情報を取得することができる。このモニタ像の情報には、モニタ像の光量に関する情報も含まれている。したがって、モニタ像の情報に基づいて、プロジェクタ１０ａによって投影されたモニタ像とプロジェクタ１０ｂによって投影されたモニタ像との間の光量差、或いはモニタ像として結像されるべき所定の像とプロジェクタ１０ａ及びプロジェクタ１０ｂによって投影されたモニタ像との間の光量差を求めることができる。求められた光量差に関する情報に基づいて、最適なＮＤフィルタ２０４が光量調整手段８２ａ及び光量調整手段８２ｂに設定される。
【０１０４】
このように、本実施形態によれば、光量調整手段を設けることで、各プロジェクタから出射された投影光の光量を調整することができるため、画像投影装置の表示品質を向上させることができる。
【０１０５】
なお、モニタ像撮像手段５０によって所定時間毎にモニタ像を撮像することにより、撮像されたモニタ像の時間的な光量変化に基づいて光量調整を行うができるため、常に最適化な表示を行うことができる。
【０１０６】
また、モニタ像撮像手段５０によって撮像されたモニタ像は、偏光ビームスプリッタ２２からの漏れ光を用いて形成されるため、モニタ像の光量を偏光ビームスプリッタ２２の光学的な特性（偏光分離面２４におけるＰ偏光及びＳ偏光それぞれの透過率及び反射率等）に基づいて補正し、この補正されたモニタ像の光量に基づいて光量調整を行うことが好ましい。
【０１０７】
また、図１７に示すように、複数枚の回転板２０２を重ね合わせることで、透過率の設定数を大幅に増やすことができるため（本例では、６×６＝３６通り）、より厳密な光量調整を行うことが可能となる。
【０１０８】
また、ＮＤフィルタを用いた光量調整手段８２ａ及び８２ｂの代わりに、第４の実施形態の図１４に示した偏光旋回液晶パネル７２ａ及び７２ｂを光量調整手段として用いることも可能である。液晶パネル７２ａ及び７２ｂに印加する電圧をオン電圧とオフ電圧との間の電圧とすることにより、液晶パネル７２ａ及び７２ｂにおける旋回角を０度から９０度の間に設定することができる。したがって、旋回角を調整することで、液晶パネル７２ａ及び７２ｂから出射されるＰ偏光とＳ偏光の割合を調整することができ、光量調整を行うことが可能である。
【０１０９】
（実施形態６）
次に、本発明の第６の実施形態に係る画像投影装置について説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同様であり、以下では主として第１の実施形態と異なる点を説明する。
【０１１０】
第１の実施形態は、図８に示すように、投影画像の画素位置を水平方向及び垂直方向に１／２画素ピッチ分ずらすことで、高解像度化を達成するようにしたものであったが、本実施形態では、投影画像の画素位置をずらさずに、プロジェクタ１０ａ及びプロジェクタ１０ｂからの投影画像の画素位置が互いに一致するようにしている。
【０１１１】
図１８（ａ）はプロジェクタ１０ａの投影光による画素配置、図１８（ｂ）はプロジェクタ１０ｂの投影光による画素配置、図１８（ｃ）はプロジェクタ１０ａ及びプロジェクタ１０ｂの投影光によるスクリーン面上での合成画素配置を示している。図１８（ｃ）に示すように、プロジェクタ１０ａ及びプロジェクタ１０ｂの投影光の画素位置は、スクリーン面上で互いに一致している。なお、図１８（ｃ）では、説明の都合上、プロジェクタ１０ａ及びプロジェクタ１０ｂの投影光の画素位置をわずかにずらして描いているが、実際には一致している。
【０１１２】
このように、プロジェクタ１０ａ及びプロジェクタ１０ｂの投影光の画素位置を一致させることにより、高輝度画像や３次元画像（３Ｄ画像）を得ることが可能である。すなわち、プロジェクタ１０ａ及びプロジェクタ１０ｂから同じ画像を投影することにより、投影光の輝度を増大させることができる。また、プロジェクタ１０ａから右目用の画像を投影し、プロジェクタ１０ｂから左目用の画像を投影することで、３次元画像を得ることができる。
【０１１３】
（実施形態７）
次に、本発明の第７の実施形態に係る画像投影装置について説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同様であり、以下では主として第１の実施形態と異なる点を説明する。
【０１１４】
本実施形態は、多原色表示に関するものである。すなわち、本実施形態では、図２０に示すような特性を有する６原色（Ｒ１、Ｒ２、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ１、Ｂ２）を用いることで、図１９に示すように色再現範囲を広げるようにしている。
【０１１５】
図２１は、本実施形態における空間変調手段の構成例を模式的に示した図である。本実施形態では、図２１に示すように、偏光ビームスプリッタ１１２Ｒとダイクロイックプリズム１１８との間に赤色（Ｒ）のカラーフィルター１２０Ｒを、偏光ビームスプリッタ１１２Ｇとダイクロイックプリズム１１８との間に緑色（Ｇ）のカラーフィルター１２０Ｇを、偏光ビームスプリッタ１１２Ｂとダイクロイックプリズム１１８との間に青色（Ｂ）のカラーフィルター１２０Ｂを配置している。
【０１１６】
プロジェクタ１０ａでは、カラーフィルター１２０Ｒとして図２０に示したＲ１の特性を有するカラーフィルターを、カラーフィルター１２０Ｇとして図２０に示したＧ１の特性を有するカラーフィルターを、カラーフィルター１２０Ｂとして図２０に示したＢ１の特性を有するカラーフィルターを、それぞれ配置している。
【０１１７】
プロジェクタ１０ｂでは、カラーフィルター１２０Ｒとして図２０に示したＲ２の特性を有するカラーフィルターを、カラーフィルター１２０Ｇとして図２０に示したＧ２の特性を有するカラーフィルターを、カラーフィルター１２０Ｂとして図２０に示したＢ２の特性を有するカラーフィルターを、それぞれ配置している。
【０１１８】
プロジェクタ１０ａ及びプロジェクタ１０ｂの投影光の画素位置は、第６の実施形態の図１８で示したのと同様に、画素位置が互いに一致するようにしている。
【０１１９】
以上のような構成を採用することで、図１９に示したような色再現範囲を有する高性能の画像投影装置を得ることが可能である。なお、カラーフィルターの代わりにダイクロイックミラー等を用いて多原色化をはかるようにしてもよい。
【０１２０】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像投影装置の使用状態について示した図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る画像投影装置の全体的な構成を模式的に示した図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る画像投影装置の全体的な構成を模式的に示した図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係り、空間変調手段の構成例を模式的に示した図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係り、旋光板等の機能を説明するための図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係り、光線シフト手段の原理を示した図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係り、光線シフト手段による画素シフトについて示した図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係り、投影光の画素配列状態について示した図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係り、モニタ用スクリーンに結像されたテストパターンの一例を示した図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係り、プロジェクタからのテストパターンの投影タイミングを示した図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係り、位置調整の一例について示した図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係り、旋光板等の機能を説明するための図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る画像投影装置の全体的な構成を模式的に示した図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態に係る画像投影装置の全体的な構成を模式的に示した図である。
【図１５】本発明の第５の実施形態に係る画像投影装置の全体的な構成を模式的に示した図である。
【図１６】本発明の第５の実施形態に係り、光量調整手段の構成の一例を示した図である。
【図１７】本発明の第５の実施形態に係り、光量調整手段の構成の他の例を示した図である。
【図１８】本発明の第６の実施形態に係り、投影光の重ね合わせについて示した図である。
【図１９】本発明の第７の実施形態に係り、色再現範囲について示した図である。
【図２０】本発明の第７の実施形態に係り、カラーフィルターの特性について示した図である。
【図２１】本発明の第７の実施形態に係り、空間変調手段の構成例を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１…画像投影装置      ２…スクリーン
１０、１０ａ、１０ｂ…プロジェクタ
１２…リニアステージ
１４、１４ａ、１４ｂ…旋光板
１６、１６ａ、１６ｂ…偏光板
１８、１８ａ、１８ｂ…リレー光学系
２０…反射ミラー      ２２…偏光ビームスプリッタ
２４…偏光分離面      ３０…光線シフト手段
３２…偏光旋回液晶パネル      ３４…複屈折板
３６…投影光学系      ４２…光学絞り
４４…反射ミラー      ４６…モニタ用光学系
４８…モニタ用スクリーン      ５０…モニタ像撮像手段
５２…画像処理回路      ５４…画像再生部
６２…旋光板      ６４…λ／２板
７２ａ、７２ｂ…偏光旋回液晶パネル
８２、８２ａ、８２ｂ…光量調整手段
１０２…光源      １０４…照明光学系
１０６、１１０…ダイクロイックミラー      １０８…反射ミラー
１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂ…偏光ビームスプリッタ
１１４Ｒ、１１４Ｇ、１１４Ｂ…偏光分離面
１１６Ｒ、１１６Ｇ、１１６Ｂ…反射型ＬＣＤ
１１８…ダイクロイックプリズム
１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂ…カラーフィルタ
２０２…回転板      ２０４…ＮＤフィルタ
２０６…回転軸      ２０８…ステップモータ
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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