(57)【要約】【課題】光利用効率を一層高くすることが可能なプロジェクターを提供する。【解決手段】第１の照明装置と、第１の画像光を形成する第１の光変調装置と、第２の照明装置と、第２の画像光を形成する第２の光変調装置と、前記第１の画像光と前記第２の画像光とを合成する偏光合成手段と、前記偏光合成手段によって合成された光を投写する投写光学系と、を備え、前記第１の光変調装置は、第１の色光を変調するサブ画素と、該第１の色光とは異なる第２の色光を変調するサブ画素と、を含む画素を複数備え、前記第２の光変調装置は、第３の色光を変調するサブ画素と、該第３の色光とは異なる第４の色光を変調するサブ画素と、を含む画素を複数備えることを特徴とするプロジェクター。【選択図】図１
2013190514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の照明装置と、
前記第１の照明装置から射出される光を画像情報に応じて変調することによって第１の画像光を形成する第１の光変調装置と、
第２の照明装置と、
前記第２の照明装置から射出される光を画像情報に応じて変調することによって第２の画像光を形成する第２の光変調装置と、
前記第１の画像光と前記第２の画像光とを合成する偏光合成手段と、
前記偏光合成手段によって合成された光を投写する投写光学系と、を備え、
前記第１の光変調装置は、第１の色光を変調するサブ画素と、該第１の色光とは異なる第２の色光を変調するサブ画素と、を含む画素を複数備え、
前記第２の光変調装置は、前記第１の色光を変調するサブ画素と、前記第２の色光を変調するサブ画素と、を含む画素を複数備えることを特徴とするプロジェクター。
【請求項２】
請求項１に記載のプロジェクターにおいて、
前記偏光合成手段は偏光合成膜を備え、
前記第１の光変調装置および前記第２の光変調装置は透過型の液晶光変調装置であり、
前記第１の画像光は、前記偏光合成膜に対するＰ偏光成分を主としてなり、
前記第２の画像光は、前記偏光合成膜に対するＳ偏光成分を主としてなることを特徴とするプロジェクター。
【請求項３】
請求項２に記載のプロジェクターにおいて、
前記第１の照明装置からは、前記偏光合成膜に対するＰ偏光成分と前記偏光合成膜に対するＳ偏光成分のうちいずれか一方を主としてなる光が射出され、
前記第２の照明装置からは、前記偏光合成膜に対するＰ偏光成分と前記偏光合成膜に対するＳ偏光成分のうち他方を主としてなる光が射出されることを特徴とするプロジェクター。
【請求項４】
請求項１〜３に記載のプロジェクターにおいて、
前記第１の光変調装置および前記第２の光変調装置は、カラーフィルターを有する光変調装置からなることを特徴とするプロジェクター。
【請求項５】
請求項４に記載のプロジェクターにおいて、
前記カラーフィルターは、反射型のダイクロイックフィルターで構成されることを特徴とするプロジェクター。
【請求項６】
請求項４または５に記載のプロジェクターにおいて、
前記第１の光変調装置が備える前記画素は、前記第１の色光、及び前記第２の色光とは異なる第３の色光を変調するサブ画素および第４の色光を変調するサブ画素をさらに含み、
前記第１の色光を変調するサブ画素と前記第２の色光を変調するサブ画素と前記第３の色光を変調するサブ画素と前記第４の色光を変調するサブ画素とは、ベイヤー配列で設けられていることを特徴とすることを特徴とするプロジェクター。
【請求項７】
請求項６に記載のプロジェクターにおいて、
前記第４の色光は白色光であることを特徴とするプロジェクター。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のプロジェクターにおいて、
前記第１の照明装置は、第１の固体光源と、該第１の固体光源から発せられる励起光の照射によって蛍光を発する第１の蛍光層と、を備えることを特徴とするプロジェクター。
【請求項９】
請求項８に記載のプロジェクターにおいて、
前記第１の固体光源と前記第１の蛍光層とは白色発光ダイオードを構成することを特徴とするプロジェクター。
【請求項１０】
請求項１〜９に記載のプロジェクターにおいて、
前記第１の表示装置と第２の表示装置は、前記第１の表示装置と第２の表示装置は、一方に右目用、他方に左目用の画像を表示することを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載されているように、平行光を射出する光源装置を備える照明装置と、照明装置からの光を画像情報に応じて変調する反射型の光変調装置と、光変調装置からの光を投写する投写光学系とを備えるプロジェクターが知られている。従来のプロジェクターによれば、照明装置からの光を用いて画像情報に応じた画像を投写することが可能となる。
【０００３】
また、プロジェクターの光源装置として、特許文献２に記載されているように、励起光を生成する固体光源と励起光から蛍光を生成する蛍光層とを備える光源装置を用いることが広く知られている。このような光源装置は小型軽量とすることが可能であり、また、大きさに比して高い輝度が得られる。そのため、プロジェクターを小型軽量とすることが可能であり、また、大きさに比して高い輝度が得られるプロジェクターを実現できる。このようなプロジェクターは極小型のプロジェクター（いわゆるピコプロジェクター）であり、単独で使用されるだけでなく、他の機器に内蔵して使用されるのに適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−９１９２７号公報
【特許文献２】特開２００９−２７７５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プロジェクターの技術分野においては、光利用効率を一層高くすることが常に求められている。特に極小型のプロジェクターにおいては、極小型であることに起因する問題（スペースの確保等）により輝度を高くすることが難しいため、光利用効率を高くすることは特に重要な意味を持つ。
【０００６】
さらに、極小型のプロジェクターにおいては、投入電力の制限に起因する問題と、固体光源への投入電力の増加によって光源そのものの温度上昇による発光効率の低下という問題がある。さらには、光源の冷却に必要なスペースの確保という課題もある。
【０００７】
例えば、１個の固体光源に過大の電力を投入するより、２個の固体光源に分けて半分の電力を投入した方がトータルの光量が高くなる場合があり、同じ光量ならトータルの投入電力が低くできるため、冷却の観点からもよりいっそう有利となる。従って、ピコプロジェクターのような極小型プロジェクターにおいては、光源の個数が少ないプロジェクターよりも、トータルの投入電力の小さい高輝度のプロジェクターが、すなわち光利用効率の高いプロジェクターが望まれている。
【０００８】
そこで、本発明は上記した事情に鑑みてなされたもので、光利用効率を一層高くすることが可能なプロジェクター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】
【０００９】
［１］本発明のプロジェクターは、第１の照明装置と、前記第１の照明装置から射出される光を画像情報に応じて変調することによって第１の画像光を形成する第１の光変調装置と、第２の照明装置と、前記第２の照明装置から射出される光を画像情報に応じて変調することによって第２の画像光を形成する第２の光変調装置と、前記第１の画像光と前記第２の画像光とを合成する偏光合成手段と、前記偏光合成手段によって合成された光を投写する投写光学系と、を備え、前記第１の光変調装置は、第１の色光を変調するサブ画素と、該第１の色光とは異なる第２の色光を変調するサブ画素と、を含む画素を複数備え、前記第２の光変調装置は、前記第１の色光を変調するサブ画素と、前記第２の色光を変調するサブ画素と、を含む画素を複数備えることを特徴とする。
【００１０】
このため、本発明のプロジェクターによれば、照明装置を２つに分けることによって１つの照明装置への投入電力を減らすことができ、投入電力の増加にともなう発光効率の低下や光源の温度上昇を抑えることができる。その結果、光利用効率一層高くすることが可能となる。
【００１１】
また、本発明のプロジェクターによれば、励起光を生成する固体光源と励起光から蛍光を生成する蛍光層とを備える光源装置を備えるため、上記のような構成とすることにより、小型軽量とすることが可能である。また、大きさに比して高い輝度とすることが可能なプロジェクターとなる。
【００１２】
［２］本発明のプロジェクターにおいては、前記偏光合成手段は偏光合成膜を備え、前記第１の光変調装置および前記第２の光変調装置は透過型の液晶光変調装置であり、前記第１の画像光は、前記偏光合成膜に対するＰ偏光成分を主としてなり、前記第２の画像光は、前記偏光合成膜に対するＳ偏光成分を主としてなることを特徴とする。
【００１３】
このような構成とすることにより、第１の画像光が主として偏光合成膜に対するＰ偏光成分であり、第２の画像光が主として偏光合成膜に対するＳ偏光成分であるため、Ｐ偏光をほぼ透過し、Ｓ偏光をほぼ反射する偏光合成膜を用いることによって、第１の画像光と第２の画像光とを効率よく合成することができる。そのため、簡易な構成で高い輝度とすることが可能なプロジェクターとなる。
【００１４】
また、上記のような透過型の光変調装置を用いることにより、反射型の光変調装置を用いた場合に反射光路に必要なスペースを省略することができる。そのため、より小型のプロジェクターが可能となる。
ここで、「透過型」とは、透過型の液晶光変調装置等のように光変調装置としての光変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、反射型の液晶光変調装置等のように光変調装置としての光変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。
【００１５】
［３］本発明のプロジェクターにおいては、前記第１の照明装置からは、前記偏光合成膜に対するＰ偏光成分と前記偏光合成膜に対するＳ偏光成分のうちいずれか一方を主としてなる光が射出され、前記第２の照明装置からは、前記偏光合成膜に対するＰ偏光成分と前記偏光合成膜に対するＳ偏光成分のうち他方を主としてなる光が射出されることを特徴とする。
【００１６】
本発明のプロジェクターによれば、第１の画像光が主として偏光合成膜に対するＰ偏光成分であり、第２の画像光が主として偏光合成膜に対するＳ偏光成分であるため、Ｐ偏光をほぼ透過し、Ｓ偏光をほぼ反射する偏光合成膜を用いることによって、第１の画像光と第２の画像光とを効率よく合成することができる。
【００１７】
［４］本発明のプロジェクターにおいては、前記第１の光変調装置および前記第２の光変調装置は、カラーフィルターを有する光変調装置からなることを特徴とする。
【００１８】
このような構成とすることにより、１つの光変調装置でカラーの投写画像を投写することが可能となる。
【００１９】
［５］本発明のプロジェクターにおいては、前記カラーフィルターは、反射型のダイクロイックフィルターで構成されることを特徴とする。
【００２０】
このような構成とすることにより、色分離の際に通過させない色光を反射させることが可能となり、色光の吸収による光変調装置の過熱を防ぐことが可能となる。
また、このような構成とすることにより、カラーフィルターまで到達した光線のうち励起光の波長帯域の光の一部を反射することが可能となり、当該反射光を励起光として蛍光層に再入射させることで一層光利用効率を高くすることができる。
【００２１】
［６］本発明のプロジェクターにおいては、前記第１の光変調装置が備える前記画素は、前記第１の色光、及び前記第２の色光とは異なる第３の色光を変調するサブ画素および第４の色光を変調するサブ画素をさらに含み、前記第１の色光を変調するサブ画素と前記第２の色光を変調するサブ画素と前記第３の色光を変調するサブ画素と前記第４の色光を変調するサブ画素とは、ベイヤー配列で設けられていることを特徴とする。
【００２２】
このような構成とすることにより、見た目の解像度の高い投写画像を投写することが可能となる。
【００２３】
［７］本発明のプロジェクターにおいては、前記第４の色光は白色光であることを特徴とする。
【００２４】
このような構成とすることにより、単純なベイヤー配列に比べ、白色光の部分の光量が増加する。さらには、緑色が過剰な為による色温度の劣化を防止することが可能となる。
【００２５】
［８］本発明のプロジェクターにおいては、前記第１の照明装置は、第１の固体光源と、該第１の固体光源から発せられる励起光の照射によって蛍光を発する第１の蛍光層と、を備えることを特徴とする。
【００２６】
このような構成とすることにより、簡単な構成で光利用効率の高い白色光を得ることが可能である。
【００２７】
［９］本発明のプロジェクターにおいては、前記第１の固体光源と前記第１の蛍光層とは白色発光ダイオードを構成することを特徴とする。
【００２８】
このような構成とすることにより、高輝度で信頼性が高く、かつフルカラーの画像を投写することが可能となる。一般に、白色発光ダイオードは高輝度で信頼性が高く、かつ色温度が比較的高い（日光に近い）白色光を生成することが可能であるためである。
【００２９】
［１０］本発明のプロジェクターにおいては、前記第１の表示装置と第２の表示装置は、前記第１の表示装置と第２の表示装置は、一方に右目用、他方に左目用の画像を表示することを特徴とする。
【００３０】
このような構成とすることにより、輝度劣化のない３Ｄ投写が可能となる。一般に、３Ｄ表示の為には、左右の画像を時間的に切り替え、それぞれの画像に同期するように３Ｄめがねの左右の画像を液晶シャッター等でカットしている。そのため、左右の画像は同時に表示されず、結果的に輝度低下という問題が生じている。本発明の構成によれば、左右の画像を同時に投写することが可能なため、上記のような輝度低下という問題は生じない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す平面図。
【図２】実施形態における第１の白色発光ダイオードの拡大断面図。
【図３】実施形態における第１の固体光源の発光強度特性、及び蛍光体の発光強度特性を示すグラフ。
【図４】実施形態における第１の光源装置を説明するために示す図。
【図５】実施形態１におけるカラーフィルターの拡大模式図。
【図６】実施形態１における別の構成のカラーフィルターの拡大模式図。
【図７】実施形態に係るプロジェクターから射出される光の相対光強度（相対光束強度）を示す図。
【図８】実施形態２におけるプロジェクターの光学系を示す平面図。
【図９】白色発光ダイオードの発光特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明のプロジェクターについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００３３】
［実施形態１］
図１は、実施形態１に係るプロジェクター１０００の光学系を示す平面図である。なお、図１に示してある複数の矢印は、光の流れをおおまかに例示するものである。また、黒実線の矢印は、Ｓ偏光とＰ偏光が混在する非偏光光を表し、二点鎖線矢印は、偏光変換素子に対するＰ偏光の光を表し、破線矢印は、偏光変換素子に対するＳ偏光の光を表している。
【００３４】
実際には、後述の光変調装置で偏光方向が回転させられるが、ここでは便宜上、説明を簡略化するために、その原理的な説明、及び回転を示す表示は省略する。
【００３５】
実施形態に係るプロジェクター１０００は、図１に示すように、第１の照明装置１００Ｒと、第２の照明装置１００Ｌと、第１の光変調装置２００Ｒと、第２の光変調装置２００Ｌと、偏光合成手段３００と、投写光学系４００とを備える。プロジェクター１０００は、赤色光、緑色光、及び青色光を用いてフルカラー画像を投写する。第１の光変調装置２００Ｒと第２の光変調装置２００Ｌ各々は、フルカラー画像を形成する透過型の液晶光変調装置である。偏光合成手段３００は偏光合成膜３０１を備えている。
【００３６】
なお、第１の照明装置１００Ｒについて説明する図１、及び図４においては、ｘｙｚ直交座標系を用いる。第１の照明装置１００Ｒの第１の照明光軸１００Ｒａｘ方向は図１において紙面に平行とし、第１の照明光軸１００Ｒａｘ方向をｚ軸方向とする。紙面に平行かつｚ軸に垂直な方向をｘ軸方向とし、紙面に垂直かつｚ軸に垂直な方向をｙ軸方向とする。第２の照明装置１００Ｌについては、ｘ’ｙ’ｚ’直交座標系を用いる。第２の照明装置１００Ｌの第２の照明光軸１００Ｌａｘ方向は図１において紙面に平行とし、ｘ’軸とｙ’軸は第１の照明装置１００Ｒにおいてと同様に定義される。
【００３７】
プロジェクター１０００においては、第１の照明光軸１００Ｒａｘ、及び第２の照明光軸１００Ｌａｘに垂直な方向のうち、少なくともある１つの方向（例えば、図１に図示する方向）から見たとき、後述する第１の固体光源２４Ｒから投写光学系４００までの光学系が配置されている。
プロジェクター１０００においては、第１の照明光軸１００Ｒａｘ、及び第２の照明光軸１００Ｌａｘに垂直な方向から見たとき、後述する第１の固体光源２４Ｒから投写光学系４００までの光学系が図示されている。
【００３８】
第１の照明装置１００Ｒは、第１の光源装置１０Ｒと、第１の偏光変換素子５０Ｒとを備える。第２の照明装置１００Ｌは、第２の光源装置１０Ｌと、第２の偏光変換素子５０Ｌとを備える。第１の照明装置１００Ｒと第２の照明装置１００Ｌ各々は、照明光として赤色光、緑色光、及び青色光を含む光（つまり、白色光として用いることができる光）を射出する。
【００３９】
第１の光源装置１０Ｒは、平行光を射出する光源装置であって、第１の白色発光ダイオード２０Ｒと第１のコリメーター光学系３０Ｒとを備える。
第２の光源装置１０Ｌは、平行光を射出する光源装置であって、第２の白色発光ダイオード２０Ｌと第２のコリメーター光学系３０Ｌとを備える。
第１の光源装置１０Ｒの構成要素は第２の光源装置１０Ｌの構成要素と同じである。便宜上、第１の光源装置１０Ｒの構成要素を示す符号にはＲの添え字を付け、第２の光源装置１０Ｌの構成要素を示す符号にはＬの添え字を付ける。
第２の光源装置１０Ｌは第１の光源装置１０Ｒと全く同じものなので、第２の光源装置１０Ｌの説明を省略する。
【００４０】
図２は、第１の光源装置１０Ｒが備える第１の白色発光ダイオード２０Ｒの拡大断面図である。尚、第２の白色発光ダイオード２０Ｌは第１の白色発光ダイオード２０Ｒと全く同じものなので、第２の白色発光ダイオード２０Ｌの説明を省略する。
【００４１】
第１の白色発光ダイオード２０Ｒは、図２に示すように、基板２２Ｒ、第１の固体光源２４Ｒ、第１の蛍光層２６Ｒ、及び第１の封止部材２８Ｒを有するランバート発光タイプの発光ダイオードである。第１の白色発光ダイオード２０Ｒは、赤色光、緑色光、及び青色光を含む光を射出する。なお、第１の白色発光ダイオード２０Ｒは、上記した構成要素の他にもリード線等を有するが、図示、及び説明を省略する。なお、本発明のプロジェクターにおいては、第１の白色発光ダイオード２０Ｒとして複数の白色発光ダイオードを用いてもよい。
【００４２】
基板２２Ｒには、第１の固体光源２４Ｒ、第１の蛍光層２６Ｒ、及び可視光に対して透明な第１の封止部材２８Ｒが搭載されている。詳細な説明は省略するが、基板２２Ｒは、第１の固体光源２４Ｒへの電力の供給を仲介する機能や、第１の固体光源２４Ｒで発生する熱を放熱する機能等を有する。
【００４３】
図３（ａ）は第１の固体光源２４Ｒの発光強度特性を示すグラフであり、図３（ｂ）は第１の蛍光層２６Ｒが含有する蛍光体の発光強度特性を示すグラフである。グラフの縦軸は相対発光強度を表し、発光強度が最も強い波長における発光強度を１としている。グラフの横軸は波長を表す。
【００４４】
第１の固体光源２４Ｒは、励起光と色光とを兼ねる青色光を生成する発光ダイオードからなる。図３（ａ）に示したように、第１の固体光源２４Ｒの発光強度のピークは約４６０ｎｍである。
【００４５】
第１の蛍光層２６Ｒは、第１の固体光源２４Ｒからの青色光の一部から蛍光を生成する。具体的には、当該青色光のうち一部から赤色光（発光強度のピーク：約６１０ｎｍ）、及び緑色光（発光強度のピーク：約５５０ｎｍ）を含む蛍光を生成する（図３（ｂ）参照。）。
【００４６】
このため、第１の白色発光ダイオード２０Ｒは、蛍光の生成に関わることなく第１の蛍光層２６Ｒを通過する青色光と蛍光（赤色光、及び緑色光）とを含む光（つまり、白色光として用いることが可能な光）を射出することとなる。
【００４７】
第１の蛍光層２６Ｒは、例えば、ＹＡＧ系蛍光体を含有する層からなる。なお、第１の蛍光層２６Ｒとしては、他の蛍光体（シリケート系蛍光体、ＴＡＧ系蛍光体等）を含有する蛍光層を用いることもできる。また、第１の蛍光層２６Ｒとして、励起光を赤色光に変換する蛍光体（例えばＣａＡｌＳｉＮ3赤色蛍光体）と、励起光を緑色に変換する蛍光体（例えばβサイアロン緑色蛍光体）とを含有する蛍光層を用いることもできる。
【００４８】
なお、蛍光の生成に関わることなく第１の蛍光層２６Ｒを通過する青色光は、第１の蛍光層２６Ｒ中で散乱又は反射されるため、蛍光とほぼ同様の分布特性を有する光として第１の白色発光ダイオード２０Ｒから射出される。
【００４９】
図４は、第１の光源装置１０Ｒの詳細を示す図である。図４（ａ）は第１の白色発光ダイオード２０Ｒから射出される光が第１のコリメーター光学系３０Ｒによって平行化される様子を示す図である。なお、図４（ａ）における光線は、光束密度を表すものではない。図４（ｂ）は第１のコリメーター光学系３０Ｒから射出される光の相対光強度（相対光束強度）を示すグラフである。図４（ｂ）の縦軸は第１のコリメーター光学系３０Ｒから射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を１としている。横軸は光軸からの距離を示す。図４（ｂ）における実線のグラフはｙｚ平面における相対光強度を示し、破線のグラフはｘｚ平面における相対光強度を示す。図４（ｃ）は第１のコリメーター光学系３０Ｒから射出される光をｚ軸方向から見たときの、相対光強度分布を示す図である。図４（ｃ）において破線で示す長方形は、後述する第１の偏光変換素子５０Ｒが備える通過部４２Ｒの形状を示すものである。通過部４２Ｒは図１に示されていないが、第１のコリメーター光学系３０Ｒから射出された光は、通過部４２Ｒを通過して第１の偏光変換素子５０Ｒの内部に進行する。
【００５０】
第１のコリメーター光学系３０Ｒは第１の白色発光ダイオード２０Ｒからの光を平行化する光学素子であり、図１、及び図４（ａ）に示すように、第１のＧ１レンズ３２Ｒ、及び第１のＧ２レンズ３５Ｒからなる。第１のコリメーター光学系３０Ｒにおいては、図４（ａ）に示すように、第１のＧ１レンズ３２Ｒは入射面３１Ｒ、及び射出面３３Ｒに球面が形成されたメニスカス凸レンズからなり、第１のＧ２レンズ３５Ｒは入射面３４Ｒ、及び射出面３６Ｒに非球面が形成された非球面両凸レンズからなる。このため、第１のコリメーター光学系３０Ｒは、２枚以上のコリメーターレンズが有する複数の面のうち少なくとも１つの面は非球面からなるという条件を満たす。第１のコリメーター光学系３０Ｒは、図４（ｂ）、及び図４（ｃ）に示すように、略均一な光束密度分布を有する光を射出する。
【００５１】
尚、第２のコリメーター光学系３０Ｌは、第１のコリメーター光学系３０Ｒと全く同じなので第２のコリメーター光学系３０Ｌの説明を省略する。
【００５２】
なお、第１のＧ１レンズ３２Ｒ、及び第１のＧ２レンズの形状は、上記形状に限定されるものではない。また、第１のコリメーター光学系３０Ｒを構成するレンズの枚数は、１枚であってもよく、３枚以上であってもよい。第２のコリメーター光学系３０Ｌについても同様である。
【００５３】
第１の偏光変換素子５０Ｒは、通過部４２Ｒを通過した光を偏光変換する偏光変換素子である。通過部４２Ｒは、長方形形状を有し、当該長方形形状の中心は第１の照明光軸１００Ｒａｘである。また、長方形形状の対角の長さＬは、第１のコリメーター光学系３０Ｒの有効径の７０％〜１１０％の範囲内にあり、例えば、約８５％である。
【００５４】
実施形態においては、長方形形状は、横方向（ｘ軸方向）の長さと縦方向（ｙ軸方向）の長さとの比が８：９となるように構成されている。なお、本発明における通過部の形状はこれに限定されるものではなく、プロジェクターの構成に応じた形状とすることができる。
【００５５】
第２の偏光変換素子５０Ｌが備える通過部４２Ｌ（不図示）関しては、通過部４２Ｒと全く同じなので通過部４２Ｌの説明を省略する。
【００５６】
第１の偏光変換素子５０Ｒは、第１の偏光分離層５１Ｒと第１の反射層５２Ｒと第１の位相差板６０Ｒとを備える公知の偏光変換素子である。第１の偏光分離層５１Ｒは、第１の照明光軸１００Ｒａｘに沿って入射した光に含まれる偏光成分のうち第１の偏光方向に偏光した偏光光（第１の偏光分離層５１Ｒに対するＰ偏光）を透過させ、第２の偏光方向に偏光した偏光光（第１の偏光分離層５１Ｒに対するＳ偏光）を第１の照明光軸１００Ｒａｘに垂直な方向に反射する。第１の偏光方向と第２の偏光方向とは互いに９０°の角をなす。第１の反射層５２Ｒは、第１の偏光分離層５１Ｒで反射されたＳ偏光を第１の照明光軸１００Ｒａｘに平行な方向に反射する。第１の位相差板６０Ｒは、第１の反射層５２Ｒで反射されたＳ偏光が入射する位置に設けられており、Ｓ偏光をＰ偏光に変換する。
【００５７】
なお、通過部４２Ｒの形状と、第１の偏光変換素子５０Ｒが光を変換することが可能な範囲の形状とは、同様の形状からなる。
【００５８】
第１の偏光分離層５１Ｒを通過するＰ偏光は、図１に示すように、その偏光状態を保ったまま第１の光変調装置２００Ｒに入射する。一方、第１の偏光分離層５１Ｒで反射され、さらに第１の位相差板６０Ｒを通過するＳ偏光は、Ｐ偏光に変換された上で第１の光変調装置２００Ｒに入射する。このように、第１の照明装置１００Ｒからは、偏光合成膜３０１に対するＰ偏光成分を主としてなる光が射出される。
【００５９】
第１の偏光変換素子５０Ｒは上記のような構成を有するため、図１に示すように、第１の偏光変換素子５０Ｒを通過した光束のｘ軸方向の幅は、第１の偏光変換素子５０Ｒを通過する前の光束のｘ軸方向の幅の２倍となる。通過部４２Ｒからの光束は、横方向の長さと縦方向の長さとの比が８：９であるので、第１の偏光変換素子５０Ｒを通過した後の光束は、前記比が１６：９となる。
【００６０】
第２の偏光変換素子５０Ｌは、第２の偏光分離層５１Ｌと第２の反射層５２Ｌと第２の位相差板６０Ｌとを備える公知の偏光変換素子である。第２の偏光分離層５１Ｌは、第２の照明光軸１００Ｌａｘに沿って入射した光に含まれる偏光成分のうち第１の偏光方向に偏光した偏光光（第２の偏光分離層５１Ｌに対するＰ偏光）を透過し、第２の偏光方向に偏光した偏光光（第２の偏光分離層５１Ｌに対するＳ偏光）を第２の照明光軸１００Ｌａｘに垂直な方向に反射する。第２の反射層５２Ｌは、第２の偏光分離層５１Ｌで反射されたＳ偏光を第２の照明光軸１００Ｌａｘに平行な方向に反射する。第２の位相差板６０Ｌは、第２の偏光分離層５１Ｌを透過したＰ偏光が入射する位置に設けられており、Ｐ偏光をＳ偏光に変換する。
【００６１】
第２の偏光分離層５１Ｌを通過して、さらに第２の位相差板６０Ｌを通過するＰ偏光は、図１に示すように、Ｓ偏光に変換された上で第２の光変調装置２００Ｌに入射し、一方、第２の偏光分離層５１Ｌで反射されたＳ偏光は、その偏光状態を保ったまま第２の光変調装置２００Ｌに入射する。このように、第２の照明装置１００Ｌからは、偏光合成膜３０１に対するＳ偏光成分を主としてなる光が射出される。
【００６２】
第１の光変調装置２００Ｒは、第１の照明装置１００Ｒからの光を画像情報に応じて変調してフルカラー画像を形成する光変調装置である。第１の光変調装置２００Ｒは、図１に示すように、第１の偏光変換素子５０Ｒの直後に配置されている。このような構成とすることにより、光量のロスや偏光方向の乱れを低減することが可能となり、その結果、光利用効率をより一層高くすることが可能となる。
【００６３】
尚、第２の光変調装置２００Ｌに関しては、第１の光変調装置２００Ｒと全く同じものであるので説明を省略する。
【００６４】
第１の光変調装置２００Ｒ、及び第２の光変調装置２００Ｌ各々は、図１には図示していないが、カラーフィルターＣＦ１を有する。カラーフィルターＣＦ１は、図５に示したように、ベイヤー配列のカラーフィルターである。図５において、Ｒで示された領域には、赤色光を通過させそれ以外の色光を反射する反射型のダイクロイックフィルターが配置され、Ｇで示された領域には、緑色光を通過させそれ以外の色光を反射する反射型のダイクロイックフィルターが配置され、Ｂで示された領域には、青色光を通過させそれ以外の色光を反射する反射型のダイクロイックフィルターが配置されている。カラーフィルターＣＦ１は、１つの画素が、赤色光を通過させる１つの領域Ｒと青色光を通過させる１つの領域Ｂと緑色光を通過させる２つの領域Ｇとからなっている。つまり、第１の光変調装置２００Ｒが備える複数の画素各々は、赤色光を変調する１個の赤色サブ画素と青色光を変調する１個の青色サブ画素と緑色光を変調する２個の緑色サブ画素とからなる。
【００６５】
図５に示したカラーフィルターＣＦ１に代えて、図６に示したカラーフィルターＣＦ２を用いてもよい。カラーフィルターＣＦ２がカラーフィルターＣＦ１と異なる点は、カラーフィルターＣＦ１が備える２つの領域Ｇのうち一方の領域には前述のいずれのダイクロイックフィルターも設けられていない、ということである。図６においてその領域をＷで示した。つまり、カラーフィルターＣＦ２のＷで示した領域Ｗに入射した光は、カラーフィルターＣＦ２を白色光として透過する。第１の光変調装置２００ＲがカラーフィルターＣＦ２を備える場合、画素は赤色光を変調する１個の赤色サブ画素と青色光を変調する１個の青色サブ画素と緑色光を変調する１個の緑色サブ画素と白色光を変調する１個の白色サブ画素とからなる。このため、全体として透過光量を増加させることができ、緑色が過剰なために生じる色温度の劣化を防止することができる。
【００６６】
光変調装置は、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入した透過型の液晶光変調装置である。液晶光変調装置が備える複数の画素各々は、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として備え、与えられた画像信号に応じて、入射側偏光板から入射する光の偏光状態を変調する。
【００６７】
第１の光変調装置２００Ｒは、第１の偏光変換素子５０Ｒ側に配置される第１の入射側偏光板７０Ｒと、投写光学系４００側に配置される第１の射出側偏光板８０Ｒとをさらに有する。これら第１の入射側偏光板７０Ｒ、第１の光変調装置２００Ｒ、及び第１の射出側偏光板８０Ｒによって、第１の照明装置１００Ｒから射出された光の変調が行われる。また、第２の光変調装置２００Ｌは、第２の偏光変換素子５０Ｌ側に配置される第２の入射側偏光板７０Ｌと、投写光学系４００側に配置される第２の射出側偏光板８０Ｌとをさらに有する。これら第２の入射側偏光板７０Ｌ、第２の光変調装置２００Ｌ、及び第２の射出側偏光板８０Ｌによって、第２の照明装置１００Ｌから射出された光の変調が行われる。
【００６８】
第１の射出側偏光板８０Ｒから射出された第１の画像光および第２の射出側偏光板８０Ｌから射出された第２の画像光は、偏光合成手段３００に入射する。偏光合成膜３０１は、偏光合成膜３０１に対してＳ偏光として入射する光を反射し、偏光合成膜３０１に対してＰ偏光として入射する光を透過させる。そこで、第１の画像光が偏光合成膜３０１に対するＰ偏光成分を主としてなるように第１の射出側偏光板８０Ｒを設ける。また、第２の画像光が偏光合成膜３０１に対するＳ偏光成分を主としてなるように第２の射出側偏光板８０Ｌを設ける。このため、図１に示したように、第１の液晶光変調装置から射出されたフルカラーの第１の画像光と第２の液晶光変調装置から射出されたフルカラーの第２の画像光とは、偏光合成膜３０１によって合成され、投写光学系４００に入射する。合成された画像光の照明光軸を１００ａｘで示す。このようにして、スクリーンＳＣＲ上に画像が形成される。
【００６９】
図７は、本実施形態に係るプロジェクター１０００から射出される光の相対光強度（相対光束強度）を示す図である。プロジェクター１０００によれば、図７に示すように、スクリーンＳＣＲ上の被投写領域全体に渡って、ほぼ均一な光強度分布で明るい投写画像を投写することが可能である。
【００７０】
また、プロジェクター１０００は、第１の光変調装置２００Ｒと第２の光変調装置２００Ｌとを備えている為、例えば、第１の光変調装置２００Ｒに右目用の画像を、第２の光変調装置２００Ｌに左目用画像を表示させることで、明るい３Ｄ表示が可能となる。
【００７１】
ここで、白色発光ダイオードの発光特性について説明する。図９は、一般に市販されている白色発光ダイオードの発光特性を示す図である。図９（ａ）は、印加電圧に対する電流値を示す図で、図９（ｂ）は、電流値に対する相対光出力値（定格出力値を１．０とする）を示す図である。
【００７２】
例えば、定格出力の６７％での電流値は８００ｍＡで、その時の電圧値は３．２Ｖである。従ってその時の投入電力は約２．６Ｗとなる。また、定格出力の１３４％での電流値は２２００ｍＡで、その時の電圧値は３．６Ｖである。従ってその時の投入電力は約７．９Ｗとなる。つまり、定格出力の１３４％の光を得るために、定格出力の６７％の白色発光ダイオードを２個使った場合、投入電力は約２．６Ｗの２倍の約５．２Ｗであるが、白色発光ダイオードを１個使う場合では、約７．９Ｗ必要となる。明らかに、白色発光ダイオードを２個使った場合の方が電力利用効率が高いことが分かる。また、照明装置に投入する電力の総和が同じであれば、一対の照明装置と液晶光変調装置を使うよりも二対の照明装置と液晶光変調装置を使って本発明のようなプロジェクターを構成した方が、より明るい投射画像をスクリーンＳＣＲ上に形成することができる。
【００７３】
このため、実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、第１の照明装置１００Ｒと第２の照明装置１００Ｌの２つの照明装置を備えることから、１つの照明装置に入力する電力を従来の半分よりも小さくすることができる。そのため、全体として消費電力を小さくすることができる。また、第１の光源装置１０Ｒおよび第２の光源装置１０Ｌの発熱を従来よりも小さくすることができる。発熱量が小さいため冷却の観点からも有利であり、第１の光源装置１０Ｒおよび第２の光源装置１０Ｌの温度上昇を従来よりも小さくすることができる。
【００７４】
また、実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、第１の光源装置１０Ｒは、励起光を生成する第１の固体光源２４Ｒと、励起光から蛍光を生成する第１の蛍光層２６Ｒと、を備える。また、第２の光源装置１０Ｌは、励起光を生成する第２の固体光源２４Ｌと、励起光から蛍光を生成する第２の蛍光層２６Ｌと、を備える。このため、プロジェクターを小型軽量とすることが可能である。また、実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、大きさに比して高い輝度が得られる。
【００７５】
また、実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、通過部４２Ｒが照明装置の光軸（第１の照明光軸１００Ｒａｘ）を中心とする長方形形状を有し、通過部４２Ｌが照明装置の光軸（第２の照明光軸１００Ｌａｘ）を中心とする長方形形状を有するため、後段の光学要素を無駄なく利用することが可能となる。
【００７６】
また、実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、第１のコリメーター光学系３０Ｒが２枚以上のコリメーターレンズからなり、少なくとも１つの面は非球面からなるため、第１の蛍光層２６Ｒからの光を精度よく平行化することが可能となる。さらに、第１のコリメーター光学系３０Ｒは、非球面を用いて平行光内の光束密度分布を調整することが可能である。また、第２のコリメーター光学系３０Ｌも第１のコリメーター光学系３０Ｒと同様、第１の蛍光層２６Ｒからの光を精度よく平行化することが可能であり、さらに、非球面を用いて平行光内の光束密度分布を調整することも可能である。
【００７７】
また、実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、第１のコリメーター光学系３０Ｒ、及び第２のコリメーター光学系３０Ｌが略均一な光束密度分布を有する光を射出するため、インテグレーター光学系等を用いなくとも十分均一な面内光強度分布を得ることが可能となり、一層小型軽量とすることが可能なプロジェクターとなる。
【００７８】
また、実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、第１の光変調装置２００Ｒと第２の光変調装置２００Ｌ各々は透過型の液晶光変調装置であるため、反射型の光変調装置の場合とは異なり、２種類の偏光を合成することが可能となり、その結果、照明装置に入力する電力を小さくすることができる。また、明るい３Ｄ表示が可能なプロジェクターを実現できる。
【００７９】
また、実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、カラーフィルターが反射型のダイクロイックフィルターを有するため、光変調装置に入射しない色光を反射することが可能となり、色光の吸収による光変調装置の過熱を防ぐことが可能となる。
【００８０】
また、実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、カラーフィルターが反射型のダイクロイックフィルターを有するため、カラーフィルターまで到達した励起光の一部を反射することが可能となり、当該励起光を第１の蛍光層２６Ｒに再入射させることでより一層励起光の利用効率を高くすることが可能となる。
【００８１】
また、実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、カラーフィルターがベイヤー配列のカラーフィルターからなるため、見た目の解像度が高い投写画像を投写することが可能となる。
【００８２】
また、実施形態に係るプロジェクター１０００においてカラーフィルターとしてカラーフィルターＣＦ２を用いた場合、画素は１個の赤色サブ画素と１個の青色サブ画素と１個の緑色サブ画素と１個の白色サブ画素とからなるため、画素が１個の赤色サブ画素と１個の青色サブ画素と２個の緑色サブ画素とからなる場合と比較して、色温度の良い高輝度の投写画像を投写することが可能となる。
【００８３】
また、実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、第１の光源装置１０Ｒは、第１の固体光源２４Ｒ、及び第１の蛍光層２６Ｒを有する第１の白色発光ダイオード２０Ｒを備えるため、高輝度で信頼性が高く、かつ、フルカラー画像を投写することが可能となる。
【００８４】
［実施形態２］
図８は、本実施形態に係るプロジェクター２０００の光学系を示す平面図である。
図８において、プロジェクター１０００との違いは、第２の照明装置１５０Ｌ内に配置された光路偏向手段５００Ｌだけであるため、詳細な説明は省略する。光路偏向手段５００Ｌは、冷却装置との位置関係から配置上の制約がある場合に、第２の光源装置１０Ｌの位置を変える時に用いられる。
【００８５】
以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の様態において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【００８６】
（１）上記実施形態においては、偏光合成手段３００にキューブ型（プリズムの貼り合わせによる構成）を用いたが、プレート型（ガラス板の表面に特定の偏光特性の膜を蒸着した構成）を用いることも可能である。
【００８７】
（２）上記実施形態においては、「白色光として用いることができる光」を射出する第１の光源装置１０Ｒ、及び第２の光源装置１０Ｌを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。「白色光として用いることができる光」以外の光（例えば、特定の色光成分を多く含む光）を射出する光源装置としてもよい。
【００８８】
（３）上記実施形態においては、発光強度のピークが約４６０ｎｍの青色光を生成する第１の固体光源２４Ｒ、及び第２の固体光源２４Ｌを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第１の固体光源２４Ｒ、及び第２の固体光源２４Ｌとして、発光強度のピークが４４０ｎｍ〜４５０ｎｍの青色光を生成する固体光源を用いてもよい。このような構成とすることにより、蛍光体における蛍光生成効率を向上させることが可能となる。
【００８９】
（４）上記実施形態においては、固体光源として発光ダイオードを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、固体光源として半導体レーザーを用いてもよい。
【００９０】
（５）上記実施形態においては、第１の照明装置１００Ｒからは、偏光合成膜３０１に対するＰ偏光成分を主としてなる光が射出され、第２の照明装置１００Ｌからは、偏光合成膜３０１に対するＳ偏光成分を主としてなる光が射出されたが、本発明はこれに限定されるものではない。第１の照明装置１００Ｒからは、偏光合成膜３０１に対するＳ偏光成分を主としてなる光が射出され、第２の照明装置１００Ｌからは、偏光合成膜３０１に対するＰ偏光成分を主としてなる光が射出されてもよい。
【００９１】
（６）本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクターに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクターに適用する場合にも可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１０Ｒ…第１の光源装置、１０Ｌ…第２の光源装置、２０Ｒ…第１の白色発光ダイオード、２０Ｌ…第２の白色発光ダイオード、２４Ｒ…第１の固体光源、２４Ｌ…第２の固体光源、２６Ｒ…第１の蛍光層、２６Ｌ…第２の蛍光層、３０Ｒ…第１のコリメーター光学系、３０Ｌ…第２のコリメーター光学系、５０Ｒ…第１の偏光変換素子、５０Ｌ…第２の偏光変換素子、６０Ｒ…第１の位相差板、６０Ｌ…第２の位相差板、８０Ｒ…第１の射出側偏光板、８０Ｌ…第２の射出側偏光板、１００Ｒ…第１の照明装置、１００Ｌ、１５０Ｌ…第２の照明装置、１００Ｒａｘ…第１の照明光軸、１００Ｌａｘ…第２の照明光軸、１００ａｘ…合成された画像光の照明光軸、２００Ｒ…第１の光変調装置、２００Ｌ…第２の光変調装置、３００…偏光合成手段、３０１…偏光合成膜、４００…投写光学系、１０００，２０００…プロジェクター、ＳＣＲ…スクリーン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図８】
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【図９】
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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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