(57)【要約】【課題】光の利用効率を向上させることができるプロジェクターを提供すること。【解決手段】光源装置３１Ａと、３つの光変調装置３５と、入出射面３４１１を介して内部に入射される光から３つの色光を分離して各光変調装置３５に入射させ、各光変調装置３５から入射される各色光を合成して入出射面３４１１から出射するダイクロイックプリズム３４と、合成された光を投射する投射光学装置３６と、を備え、ダイクロイックプリズム３４は、第１〜第３プリズム３４１〜３４３と、第１及び第２プリズム３４１，３４２間に位置する第１色分離層３４４と、第２及び第３プリズム３４２，３４３間に位置する第２色分離層３４５と、を有し、各色分離層３４４，３４５への光の入射角はそれぞれ異なり、各色分離層３４４，３４５により分離される色光は、各色分離層３４４，３４５への光の入射角と、光源装置３１Ａからの出射光の波長分布と、に基づいて設定される。【選択図】図１
2016170301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源装置と、
前記光源装置から出射された出射光に含まれる３つの色光のそれぞれに応じて設けられ、対応する色光をそれぞれ変調する３つの光変調装置と、
入出射面を介して内部に入射される前記出射光から前記３つの色光をそれぞれ分離して前記３つの光変調装置に入射させ、前記３つの光変調装置により変調されて入射される前記３つの色光を合成して前記入出射面を介して出射するダイクロイックプリズムと、
前記ダイクロイックプリズムにより合成された光を投射する投射光学装置と、を備え、
前記ダイクロイックプリズムは、
前記３つの光変調装置のうち、対応する光変調装置にそれぞれ対向する第１プリズム、第２プリズム及び第３プリズムと、
前記入出射面を有する第１プリズム、及び、前記第１プリズムに対向する前記第２プリズムの間に位置し、前記第１プリズム内に入射された前記出射光に含まれる前記３つの色光のうち、第１色光と、第２色光及び第３色光とを分離する第１色分離層と、
前記第３プリズムの光入射側に位置し、前記第１色分離層により分離された前記第２色光及び前記第３色光のうち、前記第２色光を反射させ、前記第３色光を透過させる第２色分離層と、を有し、
前記第１色分離層に対する前記３つの色光の入射角と、前記第２色分離層に対する前記第２色光及び前記第３色光の入射角とは、それぞれ異なり、
前記第１色分離層及び前記第２色分離層により分離される色光は、前記第１色分離層に入射される前記３つの色光の入射角と、前記第２色分離層に入射される前記第２色光及び前記第３色光の入射角と、前記出射光の波長分布と、に基づいて設定され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、
前記第１色分離層は、前記第１色光を反射し、前記第２色光及び前記第３色光を透過させることを特徴とするプロジェクター。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のプロジェクターにおいて、
前記第１色光、前記第２色光及び前記第３色光は、青色光、緑色光及び赤色光であり、
前記第１色分離層及び前記第２色分離層のうち、前記入射角が小さい色分離層は、青色光及び緑色光と、緑色光及び赤色光とのうち、ピーク波長の間隔が小さい２つの色光のうち一方を分離することを特徴とするプロジェクター。
【請求項４】
請求項３に記載のプロジェクターにおいて、
前記光源装置は、
前記青色光を出射する固体光源と、
前記青色光が入射されて前記緑色光及び前記赤色光を含む蛍光を出射する蛍光体と、を備え、
前記ダイクロイックプリズムには、前記青色光及び前記蛍光が入射され、
前記第１色分離層及び前記第２色分離層のうち、前記入射角が小さい色分離層は、前記緑色光及び前記赤色光のうち、一方を反射させ、他方を透過させることを特徴とするプロジェクター。
【請求項５】
請求項３に記載のプロジェクターにおいて、
前記光源装置は、前記青色光、前記緑色光及び前記赤色光をそれぞれ出射する固体光源を有し、
前記ダイクロイックプリズムには、前記固体光源から出射された前記青色光、前記緑色光及び前記赤色光が入射され、
前記第１色分離層及び前記第２色分離層のうち、前記入射角が小さい色分離層は、前記青色光及び前記緑色光のうち、一方を反射させ、他方を透過させることを特徴とするプロジェクター。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のプロジェクターにおいて、
前記光源装置及び前記ダイクロイックプリズムの間に配置され、入射される光の偏光方向を揃える偏光変換素子と、
前記偏光変換素子及び前記ダイクロイックプリズムの間に配置され、前記偏光変換素子を介して入射される光を透過し、前記３つの光変調装置により変調されて前記ダイクロイックプリズムを介して入射される光を前記投射光学装置に向けて反射させる偏光分離装置と、を有することを特徴とするプロジェクター。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のプロジェクターにおいて、
前記ダイクロイックプリズムは、
前記第１色光が出射されるとともに、前記３つの光変調装置のうち前記第１色光を変調する光変調装置と対向する第１出射面と、
前記第２色光が出射されるとともに、前記３つの光変調装置のうち前記第２色光を変調する光変調装置と対向する第２出射面と、
前記第３色光が出射されるとともに、前記３つの光変調装置のうち前記第３色光を変調する光変調装置と対向する第３出射面と、を有し、
前記３つの光変調装置は、それぞれ、反射型光変調装置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から請求項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色分離層と前記第２プリズムとの間には、隙間が設けられ、
前記第１プリズムと前記第１色分離層との間、前記第２プリズムと前記第２色分離層との間、及び、前記第２色分離層と前記第３プリズムとの間には、それぞれ隙間がなく、
前記第１色分離層への前記３つの色光の入射角は、前記第２色分離層への前記第２色光及び前記第３色光の入射角よりも大きいことを特徴するプロジェクター。
【請求項９】
請求項１から請求項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プリズムと前記第１色分離層との間、前記第１色分離層と前記第２プリズムとの間、前記第２プリズムと前記第２色分離層との間、及び、前記第２色分離層と前記第３プリズムとの間には、それぞれ隙間がなく、
前記第１色分離層への前記３つの色光の入射角は、前記第２色分離層への前記第２色光及び前記第３色光の入射角よりも小さいことを特徴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、光源と、当該光源から出射された光を変調して画像情報に応じた画像を形成する光変調装置と、形成された画像をスクリーン等の被投射面上に拡大投射する投射光学装置と、を備えたプロジェクターが知られている。このようなプロジェクターとして、光源から出射された光から赤、緑及び青の色光を分離するとともに、各色光に応じて設けられた光変調装置による各色光の変調光を合成する１つの３色性プリズム・アセンブリを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に記載のプロジェクター（投射装置）は、光源と、当該光源から出射された光のうち、ｐ偏光を透過し、ｓ偏光を反射させるＰＢＳと、３つのプリズム及び２つの２色性皮膜を有するプリズム・アセンブリと、光変調装置としての３つの反射型ライトバルブと、投射光学装置と、を備える。
このプロジェクターでは、プリズム・アセンブリの各２色性皮膜により、ＰＢＳにて反射されたｓ偏光から赤、緑及び青の色光が分離され、これら色光は、それぞれ対応する反射型ライトバルブに入射されて変調される。そして、当該反射型ライトバルブにより変調されてｐ偏光となった各色光は、プリズム・アセンブリに再度入射され、当該プリズム・アセンブリにて合成されて、ＰＢＳに入射される。これら色光は、ＰＢＳを通過して投射光学装置に入射され、当該投射光学装置によって投射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００３−５２２９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記２色性皮膜である色分離層は、当該色分離層に入射される光の入射角が大きくなると、ｐ偏光での色分離特性とｓ偏光での色分離特性との乖離が大きくなる。具体的に、光の入射角（色分離層の法線に対する光の角度）が小さい場合、透過と反射とが切り替わる波長の閾値は、ｐ偏光とｓ偏光とで略同じとなる。しかしながら、光の入射角が大きい場合には、当該波長の閾値は、ｐ偏光とｓ偏光とで差異が大きくなる。
このため、上記特許文献１に記載のプロジェクターでは、採用される光源の出射光の波長分布によっては、プリズム・アセンブリにＰＢＳを介して入射された光のうち、当該ＰＢＳに戻らない光（ロスされる光）が多くなるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決することを目的としたものであり、光の利用効率を向上させることができるプロジェクターを提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係るプロジェクターは、光源装置と、前記光源装置から出射された出射光に含まれる３つの色光のそれぞれに応じて設けられ、対応する色光をそれぞれ変調する３つの光変調装置と、入出射面を介して内部に入射される前記出射光から前記３つの色光をそれぞれ分離して前記３つの光変調装置に入射させ、前記３つの光変調装置により変調されて入射される前記３つの色光を合成して前記入出射面を介して出射するダイクロイックプリズムと、前記ダイクロイックプリズムにより合成された光を投射する投射光学装置と、を備え、前記ダイクロイックプリズムは、前記３つの光変調装置のうち、対応する光変調装置にそれぞれ対向する第１プリズム、第２プリズム及び第３プリズムと、前記入出射面を有する第１プリズム、及び、前記第１プリズムに対向する前記第２プリズムの間に位置し、前記第１プリズム内に入射された前記出射光に含まれる前記３つの色光のうち、第１色光と、第２色光及び第３色光とを分離する第１色分離層と、前記第３プリズムの光入射側に位置し、前記第１色分離層により分離された前記第２色光及び前記第３色光のうち、前記第２色光を反射させ、前記第３色光を透過させる第２色分離層と、を有し、前記第１色分離層に対する前記３つの色光の入射角と、前記第２色分離層に対する前記第２色光及び前記第３色光の入射角とは、それぞれ異なり、前記第１色分離層及び前記第２色分離層により分離される色光は、前記第１色分離層に入射される前記３つの色光の入射角と、前記第２色分離層に入射される前記第２色光及び前記第３色光の入射角と、前記出射光の波長分布と、に基づいて設定されることを特徴とする。
【０００８】
上記一態様によれば、それぞれ光の入射角が異なる第１色分離層及び第２色分離層により分離される色光は、第１色分離層に対する色光の入射角と、第２色分離層に対する色光の入射角と、光源装置からの出射光の波長分布と、に基づいて設定される。すなわち、それぞれ波長が異なる第１色光、第２色光及び第３色光のうち、第１色分離層にて反射される色光、及び、第２色分離層にて反射される色光は、第１色分離層及び第２色分離層に対する色光の入射角と、光源装置からの出射光の波長分布と、に基づいて設定される。
これによれば、第１色分離層及び第２色分離層に対する色光の入射角に基づいて、当該第１色分離層及び第２色分離層の偏光光毎の色分離特性を把握でき、当該色分離特性と、光源装置からの出射光の波長分布とに基づいて、当該出射光から各色光を分離し、変調された各色光を合成する際の光のロスが低減されるように、第１色分離層及び第２色分離層にて分離される色光を設定できる。従って、光源装置から出射されて画像として投射される光の利用効率を向上させることができ、投射画像の輝度が高めることができる。
【０００９】
上記一態様では、前記第１色分離層は、前記第１色光を反射し、前記第２色光及び前記第３色光を透過させることが好ましい。
上記一態様によれば、第１色分離層が、第２色光及び第３色光を透過させるので、光源装置から出射されて入出射面を介して入射される光の中心軸に沿って、第１色分離層及び第２色分離層を直列に配置でき、これにより、第１プリズム、第２プリズム及び第３プリズムを当該中心軸に沿って直列に配置できる。このため、第１色分離層を透過した第１色光の進行方向側に第２プリズムが配置され、当該第１色分離層にて反射される第２色光及び第３色光の進行方向側に第３プリズムが配置されることによって、これら第２プリズム及び第３プリズムが互いに離れて配置される場合に比べて、ダイクロイックプリズムをコンパクトに構成できる。従って、小型のダイクロイックプリズムを採用でき、ひいては、プロジェクターを小型化できる。
【００１０】
上記一態様では、前記第１色光、前記第２色光及び前記第３色光は、青色光、緑色光及び赤色光であり、前記第１色分離層及び前記第２色分離層のうち、前記入射角が小さい色分離層は、青色光及び緑色光と、緑色光及び赤色光とのうち、ピーク波長の間隔が小さい２つの色光のうち一方を分離することが好ましい。
【００１１】
ここで、上記のように、光の入射角が大きい色分離層では、ｐ偏光での色分離特性とｓ偏光での色分離特性との乖離が大きいことから、当該色分離層によってピーク波長の間隔が小さい２つの色光のうち一方を分離しようとすると、ｐ偏光及びｓ偏光のうち、一方の偏光光（例えばｐ偏光）が上記出射光としてダイクロイックプリズムに入射され、光変調装置による変調光である他方の偏光光（例えばｓ偏光）がダイクロイックプリズムにて合成されて出射される際に、当該２つの色光のうち少なくとも一方の色光がロスされる。このロスされた光は、投射光学装置に入射されず、上記光の利用効率が低下する。
これに対し、上記一態様によれば、第１色分離層及び第２色分離層のうち、色光の入射角が小さく、ｐ偏光とｓ偏光とで色分離特性の差が小さい色分離層により、上記ピーク波長の間隔が小さい２つの色光のうちの一方を分離することにより、上記各色光の分離及び合成の際の光のロスを低減できる。従って、上記光の利用効率を確実に向上させることができ、投射画像の輝度を高めることができる。
なお、光源装置からの出射光は、当該光源装置の劣化状態や点灯状態に応じて、ピーク波長がずれる場合がある。このような場合でも、第１色分離層及び第２色分離層によって分離される色光を、上記のように設定することにより、出射光に含まれる色光のピーク波長がずれた場合でも、上記光のロスを低減でき、上記光の利用効率を確実に向上させることができる。
【００１２】
上記一態様では、前記光源装置は、前記青色光を出射する固体光源と、前記青色光が入射されて前記緑色光及び前記赤色光を含む蛍光を出射する蛍光体と、を備え、前記ダイクロイックプリズムには、前記青色光及び前記蛍光が入射され、前記第１色分離層及び前記第２色分離層のうち、前記入射角が小さい色分離層は、前記緑色光及び前記赤色光のうち、一方を反射させ、他方を透過させることが好ましい。
【００１３】
ここで、固体光源から出射される青色光の波長幅は比較的狭いが、当該青色光が入射されて出射される蛍光に含まれる緑色光及び赤色光の波長幅は比較的広い。このため、上記光の入射角が大きい色分離層（ｐ偏光とｓ偏光とで色分離特性の差が大きい色分離層）により、緑色光及び赤色光のうちの一方を分離（反射）させると、これら緑色光及び赤色光の少なくとも一方の色光のロスが大きくなる。
これに対し、上記一態様では、光の入射角が小さい色分離層（ｐ偏光とｓ偏光とで色分離特性の差が小さい色分離層）によって、緑色光及び赤色光のうちの一方を分離（反射）させることにより、これら緑色光及び赤色光のロスを低減できる。従って、上記光の利用効率を確実に向上させることができ、投射画像の輝度を確実に高めることができる。
【００１４】
上記一態様では、前記光源装置は、前記青色光、前記緑色光及び前記赤色光をそれぞれ出射する固体光源を有し、前記ダイクロイックプリズムには、前記固体光源から出射された前記青色光、前記緑色光及び前記赤色光が入射され、前記第１色分離層及び前記第２色分離層のうち、前記入射角が小さい色分離層は、前記青色光及び前記緑色光のうち、一方を反射させ、他方を透過させることが好ましい。
【００１５】
固体光源から出射される青、緑及び赤の各色光は、波長幅が比較的狭い光である。しかしながら、固体光源から出射される各色光のピーク波長は、当該固体光源の点灯時の温度等によってずれる場合がある。
これに対し、上記一態様では、上記光の入射角が小さい色分離層（ｐ偏光とｓ偏光とで色分離特性の差が小さい色分離層）によって、緑色光及び赤色光よりピーク間隔が小さい青色光及び緑色光のうちの一方を分離（反射）させる。これにより、上記各色光のピーク波長がずれた場合でも、これら青色光及び緑色光のロスを低減できる。従って、上記光の利用効率を確実に向上させることができ、投射画像の輝度を確実に高めることができる。
【００１６】
上記一態様では、前記光源装置及び前記ダイクロイックプリズムの間に配置され、入射される光の偏光方向を揃える偏光変換素子と、前記偏光変換素子及び前記ダイクロイックプリズムの間に配置され、前記偏光変換素子を介して入射される光を透過し、前記３つの光変調装置により変調されて前記ダイクロイックプリズムを介して入射される光を前記投射光学装置に向けて反射させる偏光分離装置と、を有することが好ましい。
【００１７】
上記一態様によれば、偏光変換素子により偏光方向が揃えられた上記出射光をダイクロイックプリズム、ひいては、各光変調装置に入射させることができるので、ランダムな偏光光がそれぞれに入射される場合に比べて、光の利用効率を一層が高めることができる。
また、偏光変換素子によって偏光方向が揃えられた上記出射光は、偏光分離装置を透過してダイクロイックプリズムに入射され、当該ダイクロイックプリズムから出射される各光変調装置の変調光は、当該偏光分離装置によって投射光学装置に向けて反射される。これによれば、偏光分離装置とダイクロイックプリズムとの間で光が往復するので、偏光分離装置と、ダイクロイックプリズム及び光変調装置と、投射光学装置との物理的な距離を短縮できる。従って、プロジェクターを小型化できる。
【００１８】
上記一態様では、前記ダイクロイックプリズムは、前記第１色光が出射されるとともに、前記３つの光変調装置のうち前記第１色光を変調する光変調装置と対向する第１出射面と、前記第２色光が出射されるとともに、前記３つの光変調装置のうち前記第２色光を変調する光変調装置と対向する第２出射面と、前記第３色光が出射されるとともに、前記３つの光変調装置のうち前記第３色光を変調する光変調装置と対向する第３出射面と、を有し、前記３つの光変調装置は、それぞれ、反射型光変調装置であることが好ましい。
【００１９】
なお、反射型光変調装置としては、反射型ライトバルブを例示できる。
上記一態様によれば、上記３つの光変調装置のそれぞれが反射型光変調装置であることから、第１〜第３出射面から出射された光が変調されて入射されるまでの光路を短縮できる。従って、プロジェクターをより小型化できる。
【００２０】
上記一態様では、前記第１色分離層と前記第２プリズムとの間には、隙間が設けられ、前記第１プリズムと前記第１色分離層との間、前記第２プリズムと前記第２色分離層との間、及び、前記第２色分離層と前記第３プリズムとの間には、それぞれ隙間がなく、前記第１色分離層への前記３つの色光の入射角は、前記第２色分離層への前記第２色光及び前記第３色光の入射角よりも大きいことが好ましい。
このようなダイクロイックプリズムでは、第１色分離層にて反射された光は、第１プリズムの上記入出射面にて全反射されて、対応する光変調装置に導かれる。また、第２色分離層にて反射された光は、第１色分離層との間に隙間が形成される第２プリズムの面にて、当該第２プリズムの内側にて全反射されて、対応する光変調装置に導かれ、当該第２色分離層を透過した光は、第３プリズムを透過して、対応する光変調装置に導かれる。このため、制御することが難しい第１色分離層と第２プリズムとの間に形成される隙間が必要となる。
しかしながら、このようなダイクロイックプリズムが採用される場合には、各色分離層及び各プリズムが隙間なく組み合わされたダイクロイックプリズムが採用される場合に比べ、第１色分離層及び第２色分離層の各入射角を小さくすることができる。従って、各色分離層の色分離特性を向上させることができる。
【００２１】
上記一態様では、前記第１プリズムと前記第１色分離層との間、前記第１色分離層と前記第２プリズムとの間、前記第２プリズムと前記第２色分離層との間、及び、前記第２色分離層と前記第３プリズムとの間には、それぞれ隙間がなく、前記第１色分離層への前記３つの色光の入射角は、前記第２色分離層への前記第２色光及び前記第３色光の入射角よりも小さいことが好ましい。
このようなダイクロイックプリズムでは、第１色分離層にて反射された光は、上記と同様に、第１プリズムの上記入出射面にて全反射されて、対応する光変調装置に導かれる。また、第２色分離層にて反射された光は、第２プリズム内を通過して、対応する光変調装置に導かれ、当該第２色分離層を透過した光は、上記と同様に、第３プリズムを透過して、対応する光変調装置に導かれる。このようなダイクロイックプリズムでは、上記隙間を設ける必要がなく容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す模式図。
【図２】上記第１実施形態における偏光光の種別毎の第１色分離層及び第２色分離層の色分離特性を示す図。
【図３】上記第１実施形態における偏光光の種別毎の第１色分離層及び第２色分離層の色分離特性を示す図
【図４】上記第１実施形態における照明装置からの出射光の波長分布を示す図。
【図５】上記第１実施形態における出射光の波長分布と、第１色分離層が青色光を分離し、第２色分離層が赤色光を分離するダイクロイックプリズムを用いた場合の色分離特性とを示す図。
【図６】上記第１実施形態における出射光の波長分布と、第１色分離層が赤色光を分離し、第２色分離層が青色光を分離するダイクロイックプリズムを用いた場合の色分離特性とを示す図。
【図７】本発明の第２実施形態に係るプロジェクターが有する照明装置からの出射光の波長分布を示す図。
【図８】上記第２実施形態における照明装置の出射光の波長分布と、照明装置に応じて採用されるダイクロイックプリズムの色分離特性とを示す図。
【図９】本発明の第３実施形態に係るプロジェクターが有する照明装置からの出射光の波長分布と、照明装置に応じて採用されるダイクロイックプリズムの色分離特性とを示す図。
【図１０】上記各実施形態におけるダイクロイックプリズムの変形を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図面に基づいて説明する。
［プロジェクターの概略構成］
図１は、本実施形態に係るプロジェクター１の概略構成を示す模式図である。
本実施形態に係るプロジェクター１は、内部に設けられた光源装置３１Ａから出射された光束を変調して画像情報に応じた画像を形成し、当該画像をスクリーン等の被投射面上に拡大投射する表示装置である。このプロジェクター１は、図１に示すように、外装を構成する外装筐体２と、当該外装筐体２内に収納される光学ユニット３と、を備える。
この他、図示を省略するが、外装筐体２内には、プロジェクター１の構成部品を冷却する冷却装置、プロジェクター１の構成部材に電力を供給する電源装置、及び、プロジェクター１の動作を制御する制御装置等を備える。
【００２４】
[光学ユニットの構成]
光学ユニット３は、上記制御装置から入力される画像情報に応じた画像を形成及び投射する光学装置である。この光学ユニット３は、照明装置３１、リレー装置３２、ダイクロイックプリズム３４、光変調装置３５及び投射光学装置３６を備える。
【００２５】
［照明装置の構成］
照明装置３１は、光源装置３１Ａ及び均一化装置３１Ｂを備え、リレー装置３２に、偏光方向が揃えられた均一な照明光を出射する。
【００２６】
［光源装置の構成］
光源装置３１Ａは、少なくとも１つの固体光源を有する固体光源装置３１１と、集光光学装置３１２と、回転蛍光板３１３と、モーター３１４と、を有する。
固体光源装置３１１は、励起光として、青色のレーザー光（発光強度のピーク：略４５５ｎｍ）を出射するレーザー光源である。なお、固体光源装置３１１は、１つのレーザー光源（ＬＤ：Laser Diode）を有するものでもよく、複数のレーザー光源を有するものでもよい。また、発光強度のピークが４５５ｎｍ以外の波長の青色光を出射する光源装置を用いることもできる。
集光光学装置３１２は、第１レンズ３１２１及び第２レンズ３１２２を備える。集光光学装置３１２は、固体光源装置３１１から回転蛍光板３１３までの光路に配置され、上記励起光を略集光して、回転蛍光板３１３に入射させる。これら第１レンズ３１２１及び第２レンズ３１２２は、凸レンズである。
【００２７】
回転蛍光板３１３は、モーター３１４によって回転される円板３１３１上に、入射される光の波長を変換する蛍光体層３１３２（蛍光体）が当該円板３１３１の周方向に沿って形成されたものである。この回転蛍光板３１３は、青色光が入射される側とは反対側に向けて赤色光及び緑色光を出射する。
【００２８】
円板３１３１は、青色光を透過する材料からなる。円板３１３１の材料としては、例えば、石英ガラス、水晶、サファイア、光学ガラス及び透明樹脂等を採用できる。固体光源装置３１１から出射された青色光は、円板３１３１側から蛍光体層３１３２に入射される。この円板３１３１と蛍光体層３１３２との間には、青色光を透過し、緑色光及び赤色光を反射させるダイクロイック膜３１３３が設けられている。
蛍光体層３１３２は、上記励起光によって励起されて、緑色光及び赤色光を含む黄色光を出射する。本実施形態では、蛍光体層３１３２は、波長が略４４５ｎｍの青色光によって励起される。この蛍光体層３１３２は、固体光源装置３１１からの励起光の一部を緑色光及び赤色光を含む光に変換し、かつ、残りの一部を変換せずに通過させる。この蛍光体層３１３２は、例えば、ＹＡＧ系蛍光体である（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅを含有する層である。
【００２９】
このような光源装置３１Ａでは、固体光源装置３１１から出射された励起光（青色光）の一部の光が、蛍光体層３１３２を通過し、他の一部が、蛍光体層３１３２によって赤色光及び緑色光に波長変換される。なお、波長変換された赤色光及び緑色光は、蛍光体層３１３２にて散乱される。このことから、一部の光は、円板３１３１側に出射されるが、円板３１３１と蛍光体層３１３２との間に位置するダイクロイック膜３１３３によって、円板３１３１側（すなわち固体光源装置３１１側）に進行することが抑制される。これら赤色光及び緑色光は、上記一部の光である青色光とともに均一化装置３１Ｂに入射される。なお、これら赤色光、緑色光及び青色光は、それぞれ、本発明の第１色光、第２色光及び第３色光に相当する。
【００３０】
［均一化装置の構成］
均一化装置３１Ｂは、光源装置３１Ａから入射される光の中心軸に直交する面内の強度分布（照度分布）を均一化する。この均一化装置３１Ｂは、コリメートレンズ３１５、第１レンズアレイ３１６、第２レンズアレイ３１７、偏光変換素子３１８及び重畳レンズ３１９を有する。
コリメートレンズ３１５は、凸レンズであり、光源装置３１Ａから入射される光を略平行化する。
第１レンズアレイ３１６は、図示を省略するが、コリメートレンズ３１５から入射される光を複数の部分光束に分割する複数の第１小レンズを有する。これら第１小レンズは、照明光軸Ａｘ（設計上の光軸であり、光源装置３１Ａから出射された光の中心軸）に直交する面内にマトリクス状に配列されている。
第２レンズアレイ３１７は、図示を省略するが、上記複数の第１小レンズに対応する複数の第２小レンズを有する。この第２レンズアレイ３１７は、重畳レンズ３１９とともに、第１レンズアレイ３１６から入射される各第１小レンズの像を各光変調装置３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂの画像形成領域の近傍に結像させ、これにより、上記複数の部分光束は、各画像形成領域に重畳される。なお、各第２小レンズも照明光軸Ａｘに直交する面内にマトリクス状に配列されている。
【００３１】
偏光変換素子３１８は、第１レンズアレイ３１６により分割された各部分光束の偏光方向を揃える機能を有する。
具体的に、偏光変換素子３１８は、回転蛍光板３１３からの光に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分（一方の偏光方向を有する直線偏光成分）をそのまま透過させるとともに、他方の直線偏光成分（他方の偏光方向を有する直線偏光成分）を照明光軸Ａｘに垂直な方向に反射させる偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸Ａｘに平行な方向に反射させる反射層と、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する位相差板と、を有する。なお、本実施形態では、偏光変換素子３１８は、ｐ偏光を出射する構成とされているが、ｓ偏光を出射する構成としてもよい。
【００３２】
［リレー装置の構成］
リレー装置３２は、照明装置３１から出射された出射光をダイクロイックプリズム３４に導く機能を有する。このリレー装置３２は、全反射ミラー３２１、平行化レンズ３２２及び偏光分離装置３２３を備える。
全反射ミラー３２１は、照明装置３１から入射される光を、平行化レンズ３２２に向けて反射させる。
平行化レンズ３２２は、全反射ミラー３２１から入射される光を略平行化する。
【００３３】
偏光分離装置３２３は、いわゆるプレート型の偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ：Polarization Beam Splitter）であり、ｐ偏光及びｓ偏光のうち、一方の偏光光を通過させ、他方の偏光光を反射させる。
本実施形態では、偏光分離装置３２３は、ｐ偏光を透過し、ｓ偏光を反射させる。このため、全反射ミラー３２１及び平行化レンズ３２２を介して入射される光、すなわち、偏光変換素子３１８によってｐ偏光に揃えられた光は、偏光分離装置３２３を通過して、ダイクロイックプリズム３４に出射される。一方、後述する光変調装置３５によって変調され、ダイクロイックプリズム３４を介して入射される変調光は、偏光分離装置３２３によって反射されて、投射光学装置３６に入射される。
【００３４】
［ダイクロイックプリズムの構成］
ダイクロイックプリズム３４は、リレー装置３２を介して入射される照明装置３１の出射光（ｐ偏光であり、青色光及び上記蛍光を含む光）から青、緑及び赤の３つの色光を分離して、対応する光変調装置３５（３５Ｂ，３５Ｇ，３５Ｒ）に入射させる機能を有する。また、このダイクロイックプリズム３４は、これら光変調装置３５により変調されて入射される各色光（ｓ偏光）を合成した合成光を出射する機能を有する。
このようなダイクロイックプリズム３４は、いわゆるギャップレスプリズムであり、第１プリズム３４１、第２プリズム３４２及び第３プリズム３４３と、第１プリズム３４１及び第２プリズム３４２の間に位置する第１色分離層３４４と、第２プリズム３４２及び第３プリズム３４３の間に位置する第２色分離層３４５と、を有し、これら各プリズム３４１〜３４３が組み合わされた構成を有する。
【００３５】
第１プリズム３４１は、三角柱状に形成されており、各プリズム３４１〜３４３のうち、偏光分離装置３２３に最も近い位置に配置される。この第１プリズム３４１は、偏光分離装置３２３を通過した光が入射されるとともに、上記合成光が出射される入出射面３４１１を有する。この入出射面３４１１は、リレー装置３２から入射される光の中心軸に対して直交するように配置される。
第１プリズム３４１は、第２プリズム３４２と接合されている。これら第１プリズム３４１及び第２プリズム３４２の間には、入出射面３４１１を介して入射された光のうち、赤色光を反射させ、緑色光及び青色光を透過させる上記第１色分離層３４４が配置されている。この第１色分離層３４４は、入出射面３４１１を介して第１プリズム３４１内に入射された光の中心軸に対して傾斜するように配置されている。
【００３６】
この第１色分離層３４４にて反射された赤色光Ｒは、第１プリズム３４１の内側から入出射面３４１１に臨界角以上の角度で入射されて全反射され、第１プリズム３４１の出射面３４１２（第１出射面）から光変調装置３５Ｒに向けて出射される。
一方、第１色分離層３４４を透過した青色光Ｂ及び緑色光Ｇは、第２プリズム３４２に入射される。
【００３７】
第２プリズム３４２は、断面が略台形の四角柱状に形成されており、上記第１プリズム３４１と第３プリズム３４３とに接合されている。これら第２プリズム３４２と第３プリズム３４３との間には、青色光Ｂを反射させ、緑色光Ｇを透過させる上記第２色分離層３４５が配置されている。
【００３８】
この第２色分離層３４５は、第１色分離層３４４を透過した青色光Ｂ及び緑色光Ｇの中心軸に対して傾斜するように配置されている。すなわち、第２色分離層３４５と第１色分離層３４４とは、入出射面３４１１に偏光分離装置３２３から入射される光の中心軸と略一致する照明光軸Ａｘに対して、それぞれ異なる角度で傾斜している。これら第１色分離層３４４及び第２色分離層３４５の当該色光の中心軸に対する交差角は、第１色分離層３４４の方が、第２色分離層３４５より小さい。換言すると、第１色分離層３４４に対する光の入射角は、第２色分離層３４５に対する光の入射角より小さい。そして、第１色分離層３４４と第２色分離層３４５とは、当該中心軸に対する傾斜が逆となるように配置されている。なお、本実施形態では、第１色分離層３４４に対する光（青、緑及び赤の色光Ｂ，Ｇ，Ｒ）の入射角は＋２５度であるのに対し、第２色分離層３４５に対する光（青及び緑の色光Ｂ，Ｇ）の入射角は−４０度である。
【００３９】
このような第２色分離層３４５に第１色分離層３４４を介して入射される青色光Ｂ及び緑色光Ｇのうち、青色光Ｂは、当該第２色分離層３４５にて反射される。この青色光Ｂは、第２プリズム３４２内を進行して、当該第２プリズム３４２の出射面３４２１（第２出射面）から光変調装置３５Ｂに向けて出射される。
一方、緑色光Ｇは、第２色分離層３４５を透過し、第３プリズム３４３に入射される。
【００４０】
第３プリズム３４３は、上記第２プリズム３４２と同様に断面が略台形の四角柱状に形成されており、上記のように、第２プリズム３４２と接合されている。この第３プリズム３４３に、上記第２色分離層３４５を介して入射された緑色光Ｇは、当該緑色光Ｇの進行方向に位置し、かつ、上記入出射面３４１１と略平行な出射面３４３１、すなわち、照明光軸Ａｘに直交する出射面３４３１（第３出射面）から光変調装置３５Ｇに向けて出射される。
そして、光変調装置３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂにて変調された各色光Ｂ，Ｇ，Ｒは、当該各光変調装置３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂへの各色光Ｂ，Ｇ，Ｒの入射経路を逆に辿って合成され、上記入出射面３４１１から合成光として偏光分離装置３２３に向けて出射される。
【００４１】
［光変調装置の構成］
光変調装置３５（青、緑及び赤の各色光用の光変調装置を、それぞれ３５Ｂ，３５Ｇ，３５Ｒとする）は、それぞれ入射される青、緑及び赤の色光Ｂ，Ｇ，Ｒを変調して、画像情報に応じた色画像を形成するものである。詳述すると、各光変調装置３５は、当該各色光Ｂ，Ｇ，Ｒを反射させる過程で変調する反射型光変調装置である。これら光変調装置３５Ｂ，３５Ｇ，３５Ｒは、本実施形態では、反射型液晶ライトバルブにより構成されている。
各光変調装置３５Ｂ，３５Ｇ，３５Ｒは、それぞれ、対応する出射面３４２１，３４３１，３４１２から入射される青、緑及び赤の色光Ｂ，Ｇ，Ｒの中心軸に直交するように、当該各出射面３４２１，３４３１，３４１２に対向配置される。そして、各光変調装置３５Ｂ，３５Ｇ，３５Ｒは、入射される各色光を変調した変調光を、対応する出射面３４２１，３４３１，３４１２に入射させる。
【００４２】
［投射光学装置の構成］
投射光学装置３６は、上記各光変調装置３５により変調されて上記ダイクロイックプリズム３４により合成された合成光（赤、緑及び青の変調光が合成された光）を、上記被投射面に向けて投射する。この投射光学装置３６は、偏光分離装置３２３により反射された上記合成光が入射される位置に配置されている。このような投射光学装置３６は、詳しい図示を省略するが、鏡筒と、当該鏡筒内にそれぞれ収納配置される複数のレンズとを有する組レンズとして構成されている。
【００４３】
［第１色分離層及び第２色分離層による偏光種別と分離特性との関係］
図２は、第１色分離層３４４が赤色光を分離し、第２色分離層３４５が青色光を分離する場合の偏光光の種別毎の各色分離層３４４，３４５の色分離特性を示す図である。なお、図２においては、第１色分離層３４４のｐ偏光及びｓ偏光の透過率を細かい点線（Ｔｐ）及び二点鎖線（Ｔｓ）によってそれぞれ示し、第２色分離層３４５のｐ偏光及びｓ偏光の透過率を実線（Ｔｐ）及び大きな点線（Ｔｓ）によってそれぞれ示している。以下の図においても同様である。
ここで、上記ダイクロイックプリズム３４における第１色分離層３４４及び第２色分離層３４５の直線偏光の種別毎の色分離特性について説明する。
入射される光から所定閾値以上又は以下の光を反射させ、他の光を透過させる色分離層の色分離特性は、当該入射される光の入射角及び当該光の偏光方向によって変化する。
【００４４】
例えば、上記ダイクロイックプリズム３４において、入射される光の入射角が略２５度となる第１色分離層３４４が赤色光を分離する場合、透過と反射とが切り替わる波長の閾値は、図２に示すように、入射される光がｐ偏光である場合とｓ偏光である場合とで大きな差はない。具体的に、当該閾値は、入射光がｐ偏光である場合には略６１０ｎｍであるのに対し、ｓ偏光である場合には略６０５ｎｍである。
【００４５】
これに対し、入射される光の入射角が略４０度となる第２色分離層３４５が青色光を分離する場合、透過と反射とが切り替わる波長の閾値は、入射される光がｐ偏光であるかｓ偏光であるかによって大きく異なる。具体的に、当該閾値は、入射光がｐ偏光である場合には略４８０ｎｍであるのに対し、ｓ偏光である場合には略５０５ｎｍである。
そして、第１色分離層３４４及び第２色分離層３４５に偏光分離装置３２３から入射される光はｐ偏光であり、各光変調装置３５によって変調されて入射される変調光はｓ偏光である。
【００４６】
このダイクロイックプリズム３４を介して偏光分離装置３２３と光変調装置３５とを光が往復する間に、入射光がｓ偏光である場合の上記閾値（略６０５ｎｍ）からｐ偏光である場合の上記閾値（略６１０ｎｍ）までの波長範囲の赤色光、及び、入射光がｐ偏光である場合の閾値（略４８０ｎｍ）からｓ偏光である場合の上記閾値（略５０５ｎｍ）までの波長範囲の青色光は、偏光分離装置３２３に戻らず、ロスされる。
このようなダイクロイックプリズム３４が採用される場合で、偏光分離装置３２３から当該ダイクロイックプリズム３４に入射される光に、特に上記波長範囲の青色光が多く含まれている場合には、投射画像における色バランスが適正ではなくなる可能性や、当該投射画像の輝度が低下する可能性がある。
【００４７】
図３は、第１色分離層３４４が青色光を分離し、第２色分離層３４５が赤色光を分離する場合の偏光光の種別毎の各色分離層３４４，３４５の色分離特性を示す図である。なお、図３においては、第２色分離層３４５のｐ偏光及びｓ偏光の透過率を細かい点線（Ｔｐ）及び二点鎖線（Ｔｓ）によってそれぞれ示し、第１色分離層３４４のｐ偏光及びｓ偏光の透過率を実線（Ｔｐ）及び大きな点線（Ｔｓ）によってそれぞれ示している。
一方、入射される光の入射角が略２５度となる第１色分離層３４４が青色光を分離する場合、図３に示すように、入射される光がｐ偏光である場合とｓ偏光である場合とで、上記閾値の差は小さくなる。具体的に、当該閾値は、入射光がｐ偏光である場合には略４８０ｎｍであるのに対し、ｓ偏光である場合には略４９５ｎｍである。
【００４８】
これに対し、入射される光の入射角が略４０度となる第２色分離層３４５が赤色光を分離する場合、入射される光がｐ偏光である場合とｓ偏光である場合とで、上記閾値の差は大きくなる。具体的に、当該閾値は、入射光がｐ偏光である場合には略６１０ｎｍであるのに対し、ｓ偏光である場合には略５６５ｎｍである。
そして、上記のように、各色分離層３４４，３４５に偏光分離装置３２３から入射される光はｐ偏光であり、各光変調装置３５から入射される変調光はｓ偏光である。
【００４９】
このダイクロイックプリズム３４を介して偏光分離装置３２３と光変調装置３５とを光が往復する間に、入射光がｓ偏光である場合の上記閾値（略５６５ｎｍ）からｐ偏光である場合の上記閾値（略６１０ｎｍ）までの波長範囲の赤色光、及び、入射光がｐ偏光である場合の閾値（略４８０ｎｍ）からｓ偏光である場合の上記閾値（略４９５ｎｍ）までの波長範囲の青色光は、偏光分離装置３２３に戻らず、ロスされる。
このようなダイクロイックプリズム３４が採用される場合で、偏光分離装置３２３から当該ダイクロイックプリズム３４に入射される光に、特に上記波長範囲の赤色光が多く含まれている場合には、投射画像における色バランスが適正ではなくなる可能性や、当該投射画像の輝度が低下する可能性がある。
【００５０】
［第１色分離層及び第２色分離層によって分離される色光の決定］
図４は、照明装置３１から出射される出射光の波長分布を示す図である。
ここで、照明装置３１から出射される光、すなわち、ダイクロイックプリズム３４に入射される光は、上記のように、青色光Ｂと、緑色光Ｇ及び赤色光Ｒを含む蛍光Ｙとである。これらのうち、青色光Ｂは、図４に太い実線によって示すように、略４５５ｎｍにピークを有し、当該蛍光Ｙは、図４において一点鎖線によって示すように、略４７５ｎｍから７００ｎｍ以上に亘る広い波長範囲の光である。このような蛍光Ｙに含まれる緑色光Ｇ及び赤色光Ｒでは、それぞれのピーク波長の間隔は、青色光Ｂ及び緑色光Ｇのピーク波長の間隔より小さい（狭い）ということができる。
【００５１】
図５は、上記出射光の波長分布と、第１色分離層３４４が青色光を分離し、第２色分離層３４５が赤色光を分離するダイクロイックプリズム３４を用いた場合の色分離特性とを示す図である。
上記図４にて示した波長分布の光を、上記図３に示した色分離特性を有するダイクロイックプリズム３４にて分離及び合成する場合、図５に示すように、略４５５ｎｍにピークを有する青色光Ｂは、第１色分離層３４４にてロスなく分離（反射）される。
しかしながら、広い波長範囲に亘る蛍光では、第２色分離層３４５にて光変調装置３５Ｂにて変調された変調光（ｓ偏光）が反射される際に、略５６５ｎｍから略６１０ｎｍまでの波長範囲の色光（緑色光及び赤色光の一部）が第２色分離層３４５を透過してしまうことから、当該波長範囲の色光は、上記入出射面３４１１に戻らず、偏光分離装置３２３に向けて出射されない。換言すると、投射画像に含まれる緑色光Ｇは、略４９０ｎｍから略５６５ｎｍまでの波長範囲の光に限定され、また、赤色光Ｒは、略６１０ｎｍ以上の波長範囲の光に限定される。
このように、光の入射角が小さい第１色分離層３４４にて青色光Ｂを分離（反射）させ、光の入射角が大きい第２色分離層３４５にて赤色光Ｒを分離（反射）させるダイクロイックプリズム３４では、上記波長分布の光を出射する照明装置３１が採用される場合に、光のロスが大きく、投射画像の輝度が低い他、当該投射画像の色バランスが適正でなくなるおそれがある。
【００５２】
図６は、上記出射光の波長分布と、第１色分離層３４４が赤色光を分離し、第２色分離層３４５が青色光を分離するダイクロイックプリズム３４を用いた場合の色分離特性とを示す図である。
これに対し、上記図４に示した波長分布の光を、上記図２に示した色分離特性を有するダイクロイックプリズム３４にて分離及び合成する場合、図６に示すように、略４５５ｎｍにピークを有する青色光Ｂは、第２色分離層３４５にてロスなく分離（反射）される。
一方、第１色分離層３４４にてロスが生じる上記波長範囲（略６０５ｎｍから略６１０ｎｍの波長範囲）は比較的狭いことから、当該第１色分離層３４４にて赤色光Ｒを分離することにより、上記図５にて示した場合（第２色分離層３４５が赤色光Ｒを分離する場合）に比べて、光のロスは少ない。
このように、照明装置３１から出射される光の波長分布に応じて、光の入射角が小さい第１色分離層３４４と、光の入射角が大きい第２色分離層３４５とにより分離される色光（波長）を設定することにより、光のロスを低減でき、投射画像の輝度の低下を抑制できる他、当該投射画像の色バランスを維持できる。従って、本実施形態においては、上記波長分布の光を出射する照明装置３１が採用される場合に、第１色分離層３４４により赤色光が分離（反射）され、第２色分離層３４５により青色光が分離（反射）されるダイクロイックプリズム３４を採用することにより、当該効果を好適に奏することができる。
【００５３】
［第１実施形態の効果］
以上説明した本実施形態に係るプロジェクター１によれば、以下の効果がある。
それぞれ光の入射角が異なる第１色分離層３４４及び第２色分離層３４５にて分離される色光は、第１色分離層３４４に対する光の入射角と、第２色分離層３４５に対する光の入射角と、光源装置３１Ａからの出射光の波長分布と、に基づいて設定される。これによれば、各色分離層３４４，３４５に対する光の入射角に基づいて、当該各色分離層３４４，３４５の偏光光毎の色分離特性を把握できる。そして、当該色分離特性と、出射光の波長分布とに基づいて、第１色分離層３４４及び第２色分離層３４５にて分離される色光を、光源装置３１Ａの出射光から各色光を分離し、変調された各色光を合成する際の光のロスが低減されるように設定できる。従って、光源装置３１Ａから出射されて画像として投射される光の利用効率を向上させることができ、投射画像の輝度が高めることができる。
【００５４】
第１色分離層３４４は、赤色光Ｒを反射させ、青色光Ｂ及び緑色光Ｇを透過することにより、照明装置３１から出射された光から、これら色光を分離する構成である。これによれば、照明装置３１（光源装置３１Ａ）から出射されて入出射面３４１１を介して入射される光の中心軸（照明光軸Ａｘ）に沿って、第１色分離層３４４及び第２色分離層３４５を直列に配置でき、これにより、第１プリズム３４１、第２プリズム３４２及び第３プリズム３４３を当該中心軸に沿って直列に配置できる。このため、例えば、第１色分離層３４４を透過した第１色光の進行方向側に第２プリズム３４２が配置され、当該第１色分離層３４４にて反射される第２色光及び第３色光の進行方向側に第２色分離層３４５及び第３プリズム３４３が配置されることによって、これら第２プリズム３４２及び第３プリズム３４３が互いに離れて配置される場合に比べて、ダイクロイックプリズム３４をコンパクトに構成できる。従って、小型のダイクロイックプリズム３４を採用でき、ひいては、プロジェクター１を小型化できる。
【００５５】
ピーク波長の間隔が小さい緑色光Ｇ及び赤色光Ｒのうちの赤色光Ｒを、光の入射角が大きい第２色分離層３４５によって分離すると、上記のように、ｐ偏光及びｓ偏光のうち、偏光変換素子３１８によって揃えられたｐ偏光がダイクロイックプリズム３４に入射され、各光変調装置３５によって変調された変調光であるｓ偏光が当該ダイクロイックプリズム３４にて合成されて出射される際に、緑色光Ｇ及び赤色光Ｒのうちの少なくとも一方の色光がロスされる。このロスされた光は、投射光学装置３６に入射されず、上記光の利用効率が低下する。
これに対し、光の入射角が小さい第１色分離層３４４（ｐ偏光とｓ偏光とで色分離特性の差が小さい第１色分離層３４４）により、上記ピーク波長の間隔が小さい緑色光Ｇ及び赤色光Ｒのうちの赤色光Ｒを反射させて分離することにより、各色光Ｂ，Ｇ，Ｒの分離及び合成の際の光のロスを低減できる。従って、上記光の利用効率を確実に向上させることができ、投射画像の輝度を高めることができる。
【００５６】
励起光である青色光Ｂが蛍光体層３１３２に入射されて出射される蛍光Ｙに含まれる緑色光Ｇ及び赤色光Ｒの波長幅は比較的広く、ピーク波長間の輝度も高い。このため、光の入射角が大きい第２色分離層３４５（ｐ偏光とｓ偏光とで色分離特性の差が大きい第２色分離層３４５）によって、赤色光Ｒを分離（反射）させると、これら緑色光Ｇ及び赤色光Ｒの少なくとも一方の色光のロスが大きくなる。
これに対し、光の入射角が小さい第１色分離層３４４（ｐ偏光とｓ偏光とで色分離特性の差が小さい第１色分離層３４４）によって、赤色光Ｒを反射させて分離することにより、緑色光Ｇ及び赤色光Ｒのロスを低減できる。従って、上記光の利用効率を確実に向上させることができ、投射画像の輝度を確実に高めることができる。
【００５７】
偏光変換素子３１８により偏光方向が揃えられた上記出射光をダイクロイックプリズム３４、ひいては、各光変調装置３５（３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂ）に入射させることができるので、光の利用効率を一層が高めることができる。
また、偏光変換素子３１８によって偏光方向が揃えられた上記出射光は、偏光分離装置３２３を透過してダイクロイックプリズム３４に入射され、当該ダイクロイックプリズム３４から出射される各光変調装置３５の変調光は、当該偏光分離装置３２３によって投射光学装置３６に向けて反射される。これによれば、偏光分離装置３２３とダイクロイックプリズム３４との間で、光が往復するので、偏光分離装置３２３と、ダイクロイックプリズム３４及び光変調装置３５と、投射光学装置３６との物理的な距離を短縮できる。従って、プロジェクター１を小型化できる。
【００５８】
各光変調装置３５は、反射型光変調装置であることから、各出射面３４１２，３４２１，３４３１から出射された光が、各光変調装置３５によって変調されて、再度各出射面３４１２，３４２１，３４３１に入射されるまでの光路を短縮できる。従って、プロジェクター１をより小型化できる。
【００５９】
ダイクロイックプリズム３４は、いわゆるギャップレスプリズムにより構成され、第１色分離層３４４にて反射された赤色光Ｒは、第１プリズム３４１の入出射面３４１１にて全反射されて、対応する光変調装置３５Ｒに導かれる。また、第２色分離層３４５にて反射された青色光Ｂは、第２プリズム３４２内を通過して、対応する光変調装置３５Ｂに導かれ、当該第２色分離層３４５を透過した緑色光Ｇは、第３プリズム３４３を透過して、対応する光変調装置３５Ｇに導かれる。このようなダイクロイックプリズム３４では、第１プリズム３４１と第１色分離層３４４との間、第１色分離層３４４と第２プリズム３４２との間、第２プリズム３４２と第２色分離層３４５との間、及び、第２色分離層と第３プリズム３４３との間に、隙間がない。このため、ダイクロイックプリズム３４では、いわゆるフィリップスプリズムにより構成される場合に必要とされる制御することが難しい隙間を要しない。
【００６０】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、上記プロジェクター１と同様の構成を有する、照明装置の構成と、上記第１色分離層３４４及び第２色分離層３４５により分離される色光とが異なる。これらの点で、本実施形態に係るプロジェクターと、上記プロジェクター１とは相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６１】
図７は、本実施形態に係るプロジェクターが有する照明装置３１からの出射光の波長分布を示す図である。
本実施形態に係るプロジェクターは、照明装置３１及びダイクロイックプリズム３４の構成が異なる他は、上記プロジェクター１と同様の構成及び機能を有する。
これらのうち、照明装置３１は、上記固体光源装置３１１から出射された励起光としての青色光を緑色光及び赤色光に波長変換する光源装置３１Ａを備える構成ではなく、赤、緑及び青の各色光を出射する３種のＬＤ（Laser Diode）を有する光源装置を備える。
具体的に、これら３種のＬＤは、図７に示すように、略４４５ｎｍにピークを有する青色光Ｂと、略５２５ｎｍにピークを有する緑色光Ｇと、略６３８ｎｍにピークを有する赤色光Ｒと、を出射する。そして、これら３つの色光Ｂ，Ｇ，Ｒは、均一化装置３１Ｂを介して、リレー装置３２に入射される。
【００６２】
図７に示す波長分布の光を出射する光源装置を有する照明装置３１が採用される場合、図２に示した色分離特性を有するダイクロイックプリズム３４、及び、図３に示した色分離特性を有するダイクロイックプリズム３４のいずれが採用される場合でも、各色光Ｂ，Ｇ，Ｒを分離可能である。しかしながら、ＬＤは、温度によって出射される光の波長が変化することから、各色光のピーク波長が、第１色分離層３４４及び第２色分離層３４５の上記閾値から離れる方が好ましい。
従って、本実施形態における照明装置３１が採用される場合には、青色光Ｂのピーク波長（略４４５ｎｍ）と緑色光Ｇのピーク波長（略５２５ｎｍ）との間の幅の方が、緑色光Ｇのピーク波長と赤色光Ｒのピーク波長（略６３８ｎｍ）との間の幅より狭いことから、図３に示した色分離特性を有するダイクロイックプリズム３４が採用される。すなわち、この場合には、光の入射角が小さい第１色分離層３４４が青色光Ｂを反射させて分離し、光の入射角が大きい第２色分離層３４５が赤色光Ｒを反射させて分離するダイクロイックプリズム３４が採用される。
【００６３】
図８は、本実施形態における照明装置３１の出射光の波長分布と、当該照明装置３１に応じて採用されるダイクロイックプリズム３４の色分離特性とを示す図である。
これによれば、図８に示すように、図２に示した色分離特性を有するダイクロイックプリズム３４が採用される場合に比べて、各色光Ｂ，Ｇ，Ｒのピーク波長を第１色分離層３４４及び第２色分離層３４５の閾値から離すことができる。従って、照明装置３１から出射された光から３つの色光を分離し、各色光の変調光を合成する際に光のロスを低減でき、投射画像の輝度の低下を抑制できる。
【００６４】
［第２実施形態の効果］
以上説明した本実施形態に係るプロジェクターによれば、上記プロジェクター１と同様の効果を奏することができる他、以下の効果を奏することができる。
固体光源であるＬＤから出射される青色光、緑色光及び赤色光は、波長幅が比較的狭い光である。しかしながら、上記のように、ＬＤから出射される各色光のピーク波長は、当該ＬＤの点灯時の温度等によってずれる場合がある。
これに対し、本実施形態に係るプロジェクターでは、光の入射角が小さい第１色分離層３４４（ｐ偏光とｓ偏光とで色分離特性の差が小さい第１色分離層３４４）によって、緑色光Ｇ及び赤色光Ｒよりピーク間隔が小さい青色光Ｂ及び緑色光Ｇのうち青色光Ｂを反射させて分離する。これによれば、上記各色光のピーク波長がずれた場合でも、これら青色光Ｂ及び緑色光Ｇのロスを低減できる。従って、上記光の利用効率を確実に向上させることができ、投射画像の輝度を確実に高めることができる。
【００６５】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、上記プロジェクター１と同様の構成を有する。ここで、上記第２実施形態にて示したプロジェクターでは、出射光のピークの波長幅が比較的狭いＬＤを有する光源装置が採用された。これに対し、本実施形態に係るプロジェクターでは、出射光のピークの波長幅がやや広いＬＥＤ（Light Emitting Diode）を有する光源装置が採用されている。この点で、本実施形態に係るプロジェクターと、上記プロジェクター１とは相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６６】
図９は、本実施形態に係るプロジェクターが有する照明装置３１から出射される光の波長分布と、当該照明装置３１に応じて採用されるダイクロイックプリズム３４の色分離特性とを示す図である。
本実施形態に係るプロジェクターは、照明装置３１及びダイクロイックプリズム３４の構成が異なる他は、上記プロジェクター１と同様の構成及び機能を有する。
これらのうち、照明装置３１は、上記第２実施形態における照明装置３１と同様に、３色の固体光源を有する光源装置を備え、当該３色の固体光源は、赤、緑及び青の各色光をそれぞれ出射するＬＥＤである。
これら３色のＬＥＤは、図９に示すように、略４６０ｎｍにピーク波長を有する青色光Ｂと、略５２５ｎｍにピーク波長を有する緑色光Ｇと、略６１３ｎｍ及び略６２３ｎｍにピーク波長を有する赤色光Ｒ（Ｒ１，Ｒ２）と、を出射する。そして、これら３つの色光Ｂ，Ｇ，Ｒは、均一化装置３１Ｂを介して、リレー装置３２に入射される。なお、これら赤、緑及び青の色光Ｂ，Ｇ，Ｒは、上記ＬＤから出射される赤、緑及び青の色光Ｂ，Ｇ，Ｒに比べて波長幅が広い。
【００６７】
上記３色のＬＥＤを有する照明装置３１が採用される場合、上記３色のＬＤを有する照明装置３１が採用される場合と同様に、図２に示した色分離特性を有するダイクロイックプリズム３４、及び、図３に示した色分離特性を有するダイクロイックプリズム３４のいずれでも、各色光Ｂ，Ｇ，Ｒを分離可能である。しかしながら、各ＬＥＤから出射される色光Ｂ，Ｇ，Ｒの各波長幅は比較的広いことから、各色光Ｂ，Ｇ，Ｒのピーク波長が、上記第１色分離層３４４及び上記第２色分離層３４５の閾値から離れる方が好ましい。
従って、本実施形態における照明装置３１が採用される場合でも、青色光Ｂのピーク波長（略４６０ｎｍ）と緑色光Ｇのピーク波長（略５２５ｎｍ）との間の幅の方が、緑色光Ｇのピークと赤色光Ｒ（Ｒ１，Ｒ２）のピーク波長（略６１３ｎｍ及び略６２３ｎｍ）との間の幅より狭いことから、図３に示した色分離特性を有するダイクロイックプリズム３４が採用される。すなわち、この場合には、光の入射角が小さい第１色分離層３４４が青色光Ｂを反射させて分離し、光の入射角が大きい第２色分離層３４５が赤色光Ｒを反射させて分離するダイクロイックプリズム３４が採用される。
【００６８】
これによれば、図９に示すように、図２に示した色分離特性を有するダイクロイックプリズム３４が採用される場合に比べて、各色光Ｂ，Ｇ，Ｒのピーク波長を第１色分離層３４４及び第２色分離層３４５の閾値から離すことができる。従って、上記と同様に、照明装置３１から出射された光から３つの色光Ｂ，Ｇ，Ｒを分離し、各色光Ｂ，Ｇ，Ｒの変調光を合成する際に光のロスを低減でき、投射画像の輝度の低下を抑制できる。
以上説明した本実施形態に係るプロジェクターによれば、上記第２実施形態にて示したプロジェクターと同様の効果を奏することができる。
なお、上記３色のＬＥＤのうち、赤色光Ｒを出射するＬＥＤとして、ピーク波長が１つである赤色光を出射するＬＥＤを採用してもよい。
【００６９】
［実施形態の変形］
本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上記各実施形態では、色分離／合成装置としてのダイクロイックプリズム３４は、いわゆるギャップレスプリズムであるとした。しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば、ダイクロイックプリズム３４は、他の形状のダイクロイックプリズムでもよく、いわゆるフィリップスプリズムであってもよい。
【００７０】
図１０は、フィリップスプリズムにより構成されるダイクロイックプリズム３７を示す模式図である。
フィリップスプリズムにより構成されるダイクロイックプリズム３７は、ギャップレスプリズムにより構成されたダイクロイックプリズム３４と同様に、図１０に示すように、第１プリズム３７１、第２プリズム３７２及び第３プリズム３７３と、第１色分離層３７４及び第２色分離層３７５と、を有し、これらプリズム３７１〜３７３が組み合わされた構成を有する。
【００７１】
第１プリズム３７１は、上記第１プリズム３４１と同様に、略三角柱状に形成され、第１〜第３プリズム３７１〜３７３のうち最も偏光分離装置３２３に近い位置に配置される。この第１プリズム３７１は、照明光軸Ａｘに直交する入出射面３７１１を有し、当該入出射面３７１１を介して、偏光分離装置３２３を通過した光が第１プリズム３７１内に入射される。
このような第１プリズム３７１と、当該第１プリズム３７１に接合される第２プリズム３７２との間には、第１色分離層３７４が、照明光軸Ａｘに対して傾斜するように配置されている。具体的に、第１色分離層３７４は、第１プリズム３７１において入出射面３７１１とは反対側の面に形成されている。
【００７２】
この第１色分離層３７４は、上記第１色分離層３４４と同様に、所定閾値以上又は以下の光を反射させ、その他の波長の光を透過させる。
例えば、第１色分離層３７４が、入射される光のうち、青色光Ｂを反射させ、緑色光Ｇ及び赤色光Ｒを透過させる構成である場合には、当該第１色分離層３７４によって反射された青色光Ｂは、第１プリズム３７１の内側から上記入出射面３７１１に臨界角以上の角度にて入射される。そして、当該青色光Ｂは、第１プリズム３７１の出射面３７１２（第１出射面）から、当該出射面３７１２に対向する青色光用の光変調装置３５Ｂ（図示省略）に入射される。
一方、第１色分離層３７４に入射された緑色光Ｇ及び赤色光Ｒは、当該第１色分離層３７４を通過し、更に、第１プリズム３７１と第２プリズム３７２との間に形成された隙間ＧＰを通過して、当該第２プリズム３７２に入射される。
【００７３】
第２プリズム３７２は、略三角柱状に形成されており、第１プリズム３７１との間に数μｍ程度の隙間ＧＰを介して配置されている。この第２プリズム３７２と、第３プリズム３７３との間には、第２色分離層３７５が、照明光軸Ａｘに対して上記第１色分離層３７４とは反対側に傾斜するように配置されている。
この第２色分離層３７５は、第２色分離層３４５と同様に、隙間ＧＰを介して第１プリズム３７１から入射される光のうち、第１色分離層３７４とは異なる閾値以上又は以下の光を反射させ、その他の波長の光を透過させる。
例えば、第２色分離層３７５が、入射される緑色光Ｇ及び赤色光Ｒのうち、赤色光Ｒを反射させ、緑色光Ｇを透過させる構成である場合には、当該第２色分離層３７５によって反射された赤色光Ｒは、第２プリズム３７２の内側から第１プリズム３７１に対向する端面３７２１に臨界角以上の角度で入射される。そして、当該赤色光Ｒは、第２プリズム３７２の出射面３７２２（第２出射面）から、当該出射面３７２２に対向する赤色光用の光変調装置３５Ｒ（図示省略）に入射される。
一方、第２色分離層３７５を透過した緑色光Ｇは、第２プリズム３７２と隙間なく接合される第３プリズム３７３に入射される。
【００７４】
第３プリズム３７３は、断面が略台形の四角柱状に形成されている。この第３プリズム３７３は、第２プリズム３７２から光が入射される面とは反対側に、上記入出射面３７１１と平行な出射面３７３１、すなわち、照明光軸Ａｘに直交する出射面３７３１を有する。そして、第３プリズム３７３に入射された緑色光Ｇは、出射面３７３１（第３出射面）から、当該出射面３７３１に対向する緑色光用の光変調装置３５Ｇ（図示省略）に入射される。
そして、光変調装置３５Ｂ，３５Ｇ，３５Ｒにて変調された各色光Ｂ，Ｇ，Ｒは、当該各光変調装置３５Ｂ，３５Ｇ，３５Ｒへの各色光Ｂ，Ｇ，Ｒの入射経路を逆に辿って合成され、上記入出射面３７１１から合成光として偏光分離装置３２３に向けて出射される。
【００７５】
このようなダイクロイックプリズム３７においても、第１色分離層３７４及び第２色分離層３７５は、それぞれ異なる角度で照明光軸Ａｘに対して交差しており、各色分離層３７４、３７５への光の入射角もそれぞれ異なる。
例えば、第１色分離層３７４は、照明光軸Ａｘに沿って入射される光の入射角が−２８度となるように傾斜しているのに対し、第２色分離層３７５は、当該照明光軸Ａｘに沿って入射される光の入射角が＋１１度となるように傾斜している。
このため、フィリップスプリズムにより構成されたダイクロイックプリズム３７が採用される場合でも、上記ギャップレスプリズムにより構成されたダイクロイックプリズム３４が採用される場合と同様に、第１色分離層３７４及び第２色分離層３７５は、入射される直線偏光の種別毎に色分離特性がそれぞれ異なる。
【００７６】
このようなダイクロイックプリズム３７が、上記ダイクロイックプリズム３４に代えてプロジェクターに採用される場合でも、各色分離層３７４，３７５への光の入射角と、当該プロジェクターに用いられる照明装置３１（詳しくは光源装置３１Ａ）による出射光の波長分布とに基づいて、第１色分離層３７４及び第２色分離層３７５にて分離される色光を設定することにより、上記プロジェクター１と同様の効果を奏することができる。
【００７７】
なお、フィリップスプリズムにより構成されたダイクロイックプリズム３７では、上記数μｍ程度の隙間ＧＰを隔てて配置する必要があるが、第２色分離層３７５にて反射された光を、第２プリズム３７２において第１プリズム３７１と対向する面にて内面反射させて、対応する光変調装置３５に導く構成であるため、上記ギャップレスプリズムにより構成されたダイクロイックプリズム３４において、色分離層に対する光の入射角の大きい第２色分離層３４５に対する光の入射角を小さくすることができる。このため、ダイクロイックプリズム３７は、ダイクロイックプリズム３４に比べて、直線偏光の種別毎の色分離特性が良い。
一方、ダイクロイックプリズム３４では、上記のように、ダイクロイックプリズム３７にて必要とされる隙間ＧＰが不要であるため容易に製造できる。
【００７８】
また、ダイクロイックプリズム３４の他の構成としては、図示を省略するが、照明装置３１から出射された光が入射される入出射面を有する第１プリズムと、当該第１プリズムに対向配置される第２プリズムと、同じく第１プリズムに対向する第３プリズムと、を有し、第１プリズムと第２プリズムとの間に第１色分離層が位置し、第１プリズムと第３プリズムとの間に第２色分離層が位置するダイクロイックプリズムが挙げられる。
【００７９】
このようなダイクロイックプリズムでは、例えば、第１プリズムの入出射面から入射された照明光（例えば、照明装置３１からの出射光）のうち、第１色光は、当該照明光の中心軸に対して傾斜する第１色分離層を透過し、第２色光及び第３色光は当該第１色分離層にて反射されるように構成できる。この場合、第１色分離層を透過した第１色光は、第２プリズムに入射され、必要に応じて第２プリズム内で内面反射された後、当該第２プリズムの出射面（第２出射面）から対応する光変調装置に向けて出射させることができる。また、第１色分離層にて反射された第２色光及び第３色光は、必要に応じて第１プリズム内で内面反射された後（例えば入出射面にて内面反射された後）、当該第２色光及び第３色光の中心軸に対して傾斜する第２色分離層（第３プリズムにおいて第２色光及び第３色光の入射側に位置する第２色分離層）に入射させることができる。
【００８０】
第２色分離層に入射された第２色光及び第３色光のうち、一方の光は、第２色分離層にて反射され、更に必要に応じて第１プリズム内にて内面反射された後、当該第１プリズムの出射面（第１出射面）から対応する光変調装置に出射され、他方の光は、第２色分離層を透過して第３プリズムに入射され、必要に応じて第３プリズム内にて内面反射された後、当該第３プリズムの出射面（第３出射面）から対応する光変調装置に出射されるように構成できる。そして、各光変調装置にて反射される過程にて変調された各色光は、当該各光変調装置に入射される光路を逆に辿って合成されて、第１プリズムの入出射面から出射される。このようなダイクロイックプリズムを用いることにより、第１色分離層が第１色光を透過し、第２色光及び第３色光を反射させる構成をプロジェクターに採用できる。
そして、このようなダイクロイックプリズムが採用される場合には、それぞれ入射される光の中心軸に対して傾斜した各色分離層、すなわち、光の入射角がそれぞれ異なる各色分離層によって分離される色光は、第１色分離層に入射される各色光の入射角と、第２色分離層に入射される第２色光及び第３色光の入射角と、照明装置（光源装置）からの出射光の波長分布と、に基づいて設定される。これにより、上記と同様に、画像として投射される光の利用効率を向上させることができ、投射画像の輝度が高めることができる。
【００８１】
上記各実施形態では、光変調装置３５は、反射型光変調装置であった。しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば、光変調装置３５は、透過型ライトバルブ等の透過型光変調装置であってもよい。この場合、青、緑及び赤の各色光が出射されるダイクロイックプリズムの出射面に、各光変調装置による変調光を入射させる構成であればよい。また、反射型光変調装置が採用される場合でも、反射型液晶ライトバルブに限らず、液晶以外の光変調装置を用いてもよい。
【００８２】
上記各実施形態では、光学ユニット３は、図１において示した光学部品を有する構成であった。しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば、光源装置は、ＬＤやＬＥＤ等の固体光源から青色光を出射する第１光源部と、当該第１光源部とは異なる固体光源から出射された励起光を蛍光体に入射させて、上記蛍光を出射する第２光源部と、これら第１光源部及び第２光源部から出射される光を合成して、均一化装置３１Ｂに入射させる構成であってもよい。また、蛍光体層３１３２は、モーター３１４によって回転される円板３１３１に形成される構成に限らず、固定される基板上に形成されていてもよい。
【００８３】
上記各実施形態にて示した光源装置３１Ａが出射する青色光、緑色光及び赤色光の波長は一例であり、他の波長の青色光、緑色光及び赤色光を出射する光源装置を採用してもよい。また、ダイクロイックプリズム３４，３７における第１色分離層３４４，３７４及び第２色分離層３４５，３７５への光の入射角も、上記に限らず他の角度でもよい。
また、偏光変換素子３１８は、入射される光をｐ偏光に揃え、偏光分離装置３２３は、ｐ偏光を透過し、ｓ偏光を反射させる構成であった。しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば、偏光変換素子３１８は、入射される光をｓ偏光に揃え、偏光分離装置３２３は、ｓ偏光を透過し、ｐ偏光を反射させる構成であってもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１…プロジェクター、３１Ａ…光源装置、３１１…固体光源装置（固体光源）、３１３２…蛍光体層（蛍光体）、３１８…偏光変換素子、３２３…偏光分離装置、３４，３７…ダイクロイックプリズム、３４１，３７１…第１プリズム、３４１１，３７１１…入出射面、３４１２，３７１２…出射面（第１出射面）、３４２，３７２…第２プリズム、３４２１，３７２２…出射面（第２出射面）、３４３，３７３…第３プリズム、３４３１，３７３１…出射面（第３出射面）、３４４，３７４…第１色分離層、３４５，３７５…第２色分離層、３５（３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂ）…光変調装置、３６…投射光学装置。
【図１】
2016170301.tif 000003
【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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