(57)【要約】    【課題】  単一のマイクロミラー表示素子を用い独立した２つの画像を投射する。    【解決手段】  光源手段１１ａ、１１ｂの光を複数のカラーフィルタおよび遮光フィルタのセグメントを有するカラーホイールＣＷ１、ＣＷ２からなる第１の光分離手段１２ａ、１２ｂで時分割的に分離し、マイクロミラー表示素子１７に第１の方向およびそれとは逆の第２の方向から入射させる。二次元的に配列された複数のマイクロミラーを備え、各マイクロミラーを画像データに基づいて回転傾斜させ、第１の光分離手段１２ａを透過した第１の光および第２の光分離手段１２ｂを透過した第２の光を反射させて画像データに基づく画像を形成するマイクロミラー表示素子１７で反射された画像光を第１および第２の投射光学系１８ａおよび１８ｂによりスクリーン１９に投射する。【選択図】    図１
2017037104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光を生成する第１の光源手段と、
前記第１の光の少なくとも一部の成分を透過するフィルタ要素および該第１の光を透過させない遮光フィルタ要素を、前記第１の光源手段による前記第１の光の光路上に、時分割的に挿入し、前記第１の光源手段による前記第１の光を時分割的に分離する第１の光分離手段と、
第２の光を生成する第２の光源手段と、
前記第２の光の少なくとも一部の成分を透過するフィルタ要素および該第２の光を透過させない遮光フィルタ要素を、前記第２の光源手段による前記第２の光の光路上に、時分割的に挿入し、前記第２の光源手段による前記第２の光を時分割的に分離する第２の光分離手段と、
二次元的に配列された複数のマイクロミラーを備え、各マイクロミラーを画像データに基づいて時分割駆動して回転傾斜させ、その時分割駆動と同期的に動作する前記第１の光分離手段を透過した前記第１の光および前記時分割駆動と同期的に動作する前記第２の光分離手段を透過した前記第２の光を反射させて前記画像データに基づく画像を形成するマイクロミラー表示素子と、
前記第１の光分離手段を透過し前記マイクロミラー表示素子で反射された前記第１の光をスクリーン上に投射する第１の投射光学系と、
前記第２の光分離手段を透過し前記マイクロミラー表示素子で反射された前記第２の光をスクリーン上に投射する第２の投射光学系と、
を具備し、
前記第１の光分離手段を透過した前記第１の光は、前記マイクロミラー表示素子に対して第１の方向から入射し、
前記第２の光分離手段を透過した前記第２の光は、前記マイクロミラー表示素子に対して、前記複数のマイクロミラーの回転軸に平行で且つ該複数のマイクロミラーの配列面に垂直な平面に対して、前記第１の方向とは反対側の第２の方向から入射する
構成としたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記第１の光分離手段および前記第２の光分離手段を、
前記第１の光が前記第１の光分離手段を透過している期間は、前記第２の光分離手段は前記第２の光を透過させず、且つ
前記第２の光が前記第２の光分離手段を透過している期間は、前記第１の光分離手段は前記第１の光を透過させないように制御してなることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記第１の光が前記第１の光分離手段を透過している期間の長さと前記第２の光が前記第２の光分離手段を透過している期間の長さは等しいことを特徴とする請求項２に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記第１の投射光学系および前記第２の投射光学系は、それぞれ複数の光学要素からなり、
前記第１の投射光学系と前記第２の投射光学系は、それぞれを構成する光学要素の少なくとも一部を共用する構成としたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記第１の光源手段および前記第２の光源手段は、共通の光源部から生成される単一の光を光分割手段により２つの光に分割し、これら２つの光の一方を前記第１の光とし、他方を前記第２の光として、それぞれ生成する構成としたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記第１の光分離手段と前記第２の光分離手段は、前記第１の光および前記第２の光に対して共通使用される単一の光分離手段により構成してなることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記第２の方向は、前記第１の方向をマイクロミラーの配列面に垂直な方向の回転軸周りに１８０°回転した方向であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数のマイクロミラー（微小鏡面）を二次元的に配列し、画像データに基づいて各マイクロミラーを回転傾斜制御することにより、画像データに対応する画像を表示する、いわゆるＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス〜Digital Micromirror Device）等のマイクロミラー表示素子を用いて、画像データに基づく画像をスクリーン上に投射表示するプロジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多数のマイクロミラー（微小鏡面）を二次元的に配列し、画像データに基づいて各マイクロミラーを回転傾斜制御することにより、画像データに対応する画像を表示する、いわゆるＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス〜Digital Micromirror Device）等のマイクロミラー表示素子を用いて、画像データに基づく画像をスクリーン上に投射表示するプロジェクタが知られている。
また、複数の画像を異なる複数のスクリーンに投射することにより、より多くの情報を同時に提供することが可能となる。例えば、プロジェクタを利用したプレゼンテーション（発表・提示等〜「プレゼン」と略称されることもある）において、視聴者が見る主投射面と同等の画像またはその画像に対応する相似画像を説明者が見易い位置にある副投射面に投射することで、説明者は副投射面の画像を見ながら説明することができる。あるいは、複数のスクリーンを視聴者の視野内に配置し、それぞれに異なる画像を並列的に投射して、多くの情報を同時に提示することや、複数のスクリーンを視聴者の視野内に並列的に密接して配置したり、大きな単一のスクリーンを視聴者の視野内に配置し、空間的に隣接する複数の画像を同時に密接して並列的に投射し、実質的に大きな画像として提示したりすることなどもできる。
【０００３】
例えば、いわゆるＤＭＤ等のマイクロミラー表示素子を用いて、複数の画像を異なる複数のスクリーンに投射することにより、より多くの情報を同時に提供する技術は、例えば、特許文献１（特開２００６−５３４６３号）、特許文献２（特開２００７−２０６３９７号）および特許文献３（特開２００２−２４４２００号）等に開示されている。
すなわち、特許文献１には、画像表示素子であるマイクロミラー表示素子（ＤＭＤ）からのオン状態の投射光による画像（ノーマル画像）を主投射レンズにより主投射面に投射するとともに、マイクロミラー表示素子からのオフ状態の投射光による画像（ノーマル画像を色反転したリバース画像）を副投射レンズにより副投射面に投射することにより、２つの画像を同時に表示する技術が示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、画像表示素子であるマイクロミラー表示素子（ＤＭＤ）を２つ備え、第１のマイクロミラー表示素子からのオン状態の像光（オン光などとも称される）を第１投射光学系によりスクリーンに投射するとともに、第１のマイクロミラー表示素子のオフ状態の像光（オフ光などとも称される）を、凹面ミラー等からなるリレー光学系を介して導き第２のマイクロミラー表示素子に入射させ、さらに、第２のマイクロミラー表示素子からのオン状態の像光を第２投射光学系によりスクリーンに投射することなどにより、２つの画像をスクリーンに投射することを可能とする技術が示されている。
特許文献３には、複数のプロジェクタを並置し、大きなスクリーンに各プロジェクタからの画像を並べて投射して合成した大きな画像を表示するにあたり、隣接するプロジェクタの投射レンズの像面湾曲収差を相補的に設定し、隣接する画像間のつなぎ部を滑らかにすることが示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、複数の画面に同時にプロジェクタにて投射して表示することには、次のような利点がある。
（１）  展示会や広告板等において発表・提示する情報量を増加させ、発表・提示の効率を高めることが可能となる。
（２）  大きなホールや会議室等での発表・提示等（プレゼンテーション）において、視聴者の座席のレイアウトおよび説明者の位置とスクリーンとの位置関係によっては、画面が見づらくなる場合がある。このような状況を、複数の画面に同時にプロジェクタにて投射して表示することによって回避することが可能となる。
（３）  学校の教室等の教育現場において、上述した（２）の点に加えて、一つの画面に設問や問題点等を投射表示した状態で、他方の画面にそれに対応する回答例や解説を投射表示して、教師等が説明することによって、理解を容易にすることができる。
なお、これらいずれの場合においても、複数の画面に同時に表示する画像は同一または対応する画像であってもよいし、別途の異なる画像であってもよい。
【０００６】
上述した特許文献１に示された構成においては、画像表示素子であるマイクロミラー表示素子（ＤＭＤ）からのオン状態の投射光による画像（ノーマル画像）を主投射レンズにより主投射面に投射するとともに、マイクロミラー表示素子からのオフ状態の投射光による画像（色反転したリバース画像）を副投射レンズにより副投射面に投射することにより、２つの画像を同時に表示するようにしている。
しかしながら、このような構成の場合、副投射面に投射される画像は、主投射面に投射される画像に対して色反転した相似画像であり、主投射面および副投射面にそれぞれ独立した異なる画像を投射することはできない。
また、特許文献２に示された構成においては、画像表示素子であるマイクロミラー表示素子（ＤＭＤ）を２つ用い、第１のマイクロミラー表示素子からのオン状態の像光を第１投射光学系によりスクリーンに投射するとともに、第１のマイクロミラー表示素子のオフ状態の像光をリレー光学系を介して導き第２のマイクロミラー表示素子に入射させ、さらに、第２のマイクロミラー表示素子からのオン状態の像光を第２投射光学系によりスクリーンに投射するなどして、２つの画像をスクリーンに投射している。
【０００７】
しかしながら、このように第１のマイクロミラー表示素子のオフ状態の像光を第２のマイクロミラー表示素子に入射させて２つの画像を２つのスクリーンに投射する構成では、高コストなマイクロミラー表示素子を２つ備える必要があり、プロジェクタ全体も高コストとなってしまう。また、第１のマイクロミラー表示素子と第２のマイクロミラー表示素子との間の光路上に、凹面ミラー等を含むリレー光学系を配備する必要があり、プロジェクタ全体が大型化し易い。
さらに、特許文献３に示された構成においては、複数のプロジェクタを並置するため、高コスト化および大型化は避けられず、しかも、その用途は、大きなスクリーンに各プロジェクタからの画像を並べて投射して合成した大きな画像を表示することに限られていた。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、単一のマイクロミラー表示素子を用いた構成で各独立した異なる２つの画像を投射することを可能とするプロジェクタ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】
【０００８】
本発明に係るプロジェクタは、上述した目的を達成するために、
第１の光を生成する第１の光源手段と、
前記第１の光の少なくとも一部の成分を透過するフィルタ要素および該第１の光を透過させない遮光フィルタ要素を、前記第１の光源手段による前記第１の光の光路上に、時分割的に挿入し、前記第１の光源手段による前記第１の光を時分割的に分離する第１の光分離手段と、
第２の光を生成する第２の光源手段と、
前記第２の光の少なくとも一部の成分を透過するフィルタ要素および該第２の光を透過させない遮光フィルタ要素を、前記第２の光源手段による前記第２の光の光路上に、時分割的に挿入し、前記第２の光源手段による前記第２の光を時分割的に分離する第２の光分離手段と、
二次元的に配列された複数のマイクロミラーを備え、各マイクロミラーを画像データに基づいて時分割駆動して回転傾斜させ、その時分割駆動と同期的に動作する前記第１の光分離手段を透過した前記第１の光および前記時分割駆動と同期的に動作する前記第２の光分離手段を透過した前記第２の光を反射させて前記画像データに基づく画像を形成するマイクロミラー表示素子と、
前記第１の光分離手段を透過し前記マイクロミラー表示素子で反射された前記第１の光をスクリーン上に投射する第１の投射光学系と、
前記第２の光分離手段を透過し前記マイクロミラー表示素子で反射された前記第２の光をスクリーン上に投射する第２の投射光学系と、
を具備し、
前記第１の光分離手段を透過した前記第１の光は、前記マイクロミラー表示素子に対して第１の方向から入射し、
前記第２の光分離手段を透過した前記第２の光は、前記マイクロミラー表示素子に対して、前記複数のマイクロミラーの回転軸に平行で且つ該複数のマイクロミラーの配列面に垂直な平面に対して、前記第１の方向とは反対側の第２の方向から入射する
構成としたことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るプロジェクタによれば、
第１の光を生成する第１の光源手段と、
前記第１の光の少なくとも一部の成分を透過するフィルタ要素および該第１の光を透過させない遮光フィルタ要素を、前記第１の光源手段による前記第１の光の光路上に、時分割的に挿入し、前記第１の光源手段による前記第１の光を時分割的に分離する第１の光分離手段と、
第２の光を生成する第２の光源手段と、
前記第２の光の少なくとも一部の成分を透過するフィルタ要素および該第２の光を透過させない遮光フィルタ要素を、前記第２の光源手段による前記第２の光の光路上に、時分割的に挿入し、前記第２の光源手段による前記第２の光を時分割的に分離する第２の光分離手段と、
二次元的に配列された複数のマイクロミラーを備え、各マイクロミラーを画像データに基づいて時分割駆動して回転傾斜させ、その時分割駆動と同期的に動作する前記第１の光分離手段を透過した前記第１の光および前記時分割駆動と同期的に動作する前記第２の光分離手段を透過した前記第２の光を反射させて前記画像データに基づく画像を形成するマイクロミラー表示素子と、
前記第１の光分離手段を透過し前記マイクロミラー表示素子で反射された前記第１の光をスクリーン上に投射する第１の投射光学系と、
前記第２の光分離手段を透過し前記マイクロミラー表示素子で反射された前記第２の光をスクリーン上に投射する第２の投射光学系と、
を具備し、
前記第１の光分離手段を透過した前記第１の光は、前記マイクロミラー表示素子に対して第１の方向から入射し、
前記第２の光分離手段を透過した前記第２の光は、前記マイクロミラー表示素子に対して、前記複数のマイクロミラーの回転軸に平行で且つ該複数のマイクロミラーの配列面に垂直な平面に対して、前記第１の方向とは反対側の第２の方向から入射する構成とすることにより、
単一のマイクロミラー表示素子を用いて各独立した異なる２つの画像を投射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタによる投射システムの光学系の全体構成を説明するための模式図である。
【図２】図１のプロジェクタの光学系の要部の構成を示す模式図である。
【図３】図１のプロジェクタに用いるマイクロミラー表示素子の個々のマイクロミラーの原理的な構成を説明するための図であり、（ａ）は分解斜視図、そして（ｂ）は組立状態の斜視図である。
【図４】図１のプロジェクタに用いるマイクロミラー表示素子の個々のマイクロミラーの原理的な構成動作を説明するための図であり、（ａ）は個々のマイクロミラーの動作原理を説明するための図３の矢視方向断面図、そして（ｂ）はマイクロミラー表示素子全体の断面図である。
【図５】図１のプロジェクタに用いるマイクロミラー表示素子における原理的な構成動作を説明するための図であり、（ａ）はマイクロミラー表示素子全体の模式的な斜視図、そして（ｂ）はマイクロミラー表示素子全体の平面図である。
【図６】図１のプロジェクタに用いるマイクロミラー表示素子の個々のマイクロミラーの原理的な構成動作を説明するための図であり、（ａ）はマイクロミラーが第１の状態、即ちＳＷ（＋）の状態にあるときの斜視図、そして（ｂ）はマイクロミラーが第２の状態、即ちＳＷ（−）の状態にあるときの斜視図である。
【図７】図１のプロジェクタに用いるマイクロミラー表示素子における原理的な構成動作を説明するための図であり、（ａ）は全てのマイクロミラーが中間状態にあるときのマイクロミラー表示素子全体の模式的な斜視図、（ｂ）は全てのマイクロミラーが第１の状態にあるときのマイクロミラー表示素子全体の模式的な斜視図、そして（ｃ）は全てのマイクロミラーが第２の状態にあるときのマイクロミラー表示素子全体の模式的な斜視図である。
【図８】図１のプロジェクタに用いる２つのカラーホイールにおける原理的な構成動作を説明するための図であり、（ａ）は第２のカラーホイールの模式的な平面図、（ｂ）は第１のカラーホイールの模式的な平面図、そして（ｃ）は第１および第２のカラーホイールの各フィルタセグメントの中心角を示す図である。
【図９】図１のプロジェクタに用いるマイクロミラー表示素子のマイクロミラーと２つのカラーホイールの関連動作を説明するための図であり、（ａ）はカラーホイールＣＷ２の正面図、（ｂ）は、カラーホイールＣＷ１の正面図、（ｃ）は、マイクロミラーと第１および第２のカラーホイールの動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１０】図１のプロジェクタに用いるマイクロミラー表示素子における原理的な動作を説明するための図であり、（ａ）は一部のマイクロミラーが第１の状態にあり、その他のマイクロミラーが第２の状態にあるときのマイクロミラー表示素子全体の模式的な斜視図、（ｂ）は全てのマイクロミラーが第２の状態にあるときのマイクロミラー表示素子全体の模式的な斜視図、そして（ｃ）はマイクロミラー表示素子が（ａ）の状態にあるときと、（ｂ）の状態にあるときと、第１および第２のカラーホイールの動作タイミングとの関係の例を示すタイミングチャートである。
【図１１】図１のプロジェクタによる投射システムにおけるスクリーン上に表示される画像の位置を説明するための模式図である。
【図１２】図１のプロジェクタにおけるマイクロミラー表示素子の個々のマイクロミラーで反射したオフ状態の像光（いわゆるオフ光）を遮光する処理を説明するための模式図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係るプロジェクタによる投射システムの光学系の全体構成を説明するための模式的な斜視図である。
【図１４】図１３のプロジェクタにおける光学系の構成を説明するための図であり、（ａ）は光学系の模式的な構成を示す平面図、そして（ｂ）は光学系の模式的な構成を示す側面図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態に係るプロジェクタによる投射システムの光学系の全体構成を説明するための模式的な斜視図である。
【図１６】本発明の第４の実施の形態に係るプロジェクタによる投射システムの要部の光学的な構成を説明するための模式的な斜視図である。
【図１７】本発明の第５の実施の形態に係るプロジェクタによる投射システムの光学系の全体構成を説明するための模式的な平面図である。
【図１８】本発明の第６の実施の形態に係るプロジェクタによる投射システムの光学系の全体構成を説明するためのものであり、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、カラーホイールの正面図である。
【図１９】図１、図１３、図１５、図１６または図１７等のプロジェクタに用いる２つのカラーホイールを構成するカラーホイールユニットの概略構成を説明するためのものであり、（ａ）は、カラーホイールＣＷ２の斜視図、（ｂ）は、カラーホイールＣＷ１の斜視図である。
【図２０】本発明の第７の実施の形態に係るプロジェクタによる投射システムの要部の光学的な構成を説明するための図であって、（ａ）は、カラーホイールＣＷ２の正面図、（ｂ）は、投射システムの模式的な平面図、（ｃ）は、カラーホイールＣＷ１の正面図である。
【図２１】本発明の第８の実施の形態に係るプロジェクタにおける一対のカラーホイールの概略構成を説明するための模式図で、（ａ）は、カラーホイールＣＷ２の正面図、（ｂ）は、カラーホイールＣＷ１の正面図である。
【図２２】本発明の第９の実施の形態に係るプロジェクタにおける一対のカラーホイールの概略構成を説明するための模式図で、（ａ）は、カラーホイールＣＷの正面図、（ｂ）は、カラーホイールＣＷ１の正面図である。
【図２３】本発明の第１０の実施の形態に係るプロジェクタにおける一対のカラーホイールの概略構成を説明するための模式図で、（ａ）は、カラーホイールＣＷ２の正面図、（ｂ）は、カラーホイールＣＷ１の正面図である。
【図２４】本発明の第１１の実施の形態に係るプロジェクタによる投射システムの光学系の全体構成を説明するための模式的な平面図である。
【図２５】従来のプロジェクタによる２画面投射のための要部の光学的な構成を説明するための模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明に係るプロジェクタを詳細に説明する。
〔第１の実施の形態〕
図１および図２は、本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示している。図１は、プロジェクタの主要な光学系および画像が投射されるスクリーンを含む投射システムの全体構成を模式的に示す模式図、そして図２は、プロジェクタの光学系の要部の構成を示す模式図である。
図１および図２に示すプロジェクタは、第１の光源手段１１ａ、第２の光源手段１１ｂ、第１の光分離手段１２ａ、第２の光分離手段１２ｂ、第１のライトトンネル１３ａ、第２のライトトンネル１３ｂ、第１の照明レンズ１４ａ、第２の照明レンズ１４ｂ、第１の照明ミラー１５ａ、第２の照明ミラー１５ｂ、マイクロミラー表示素子１７、第１の投射光学系１８ａそして第２の投射光学系１８ｂを具備している。
第１の光源手段１１ａ、第１の光分離手段１２ａ、第１のライトトンネル１３ａ、第１の照明レンズ１４ａおよび第１の照明ミラー１５ａは、第１の照明光学系１６ａを構成している。そして第２の光源手段１１ｂ、第２の光分離手段１２ｂ、第２のライトトンネル１３ｂ、第２の照明レンズ１４ｂおよび第２の照明ミラー１５ｂは、第２の照明光学系１６ｂを構成している。
【００１２】
この場合、第１の投射光学系１８ａは、第１投射レンズ１８ａ−１、第２投射レンズ１８ａ−２、第３投射レンズ１８ａ−３、第４投射レンズ１８ａ−４および第５投射レンズ１８ａ−５の５枚のレンズで構成されている。そして第２の投射光学系１８ｂは、第１投射レンズ１８ｂ−１、第２投射レンズ１８ｂ−２、第３投射レンズ１８ｂ−３、第４投射レンズ１８ｂ−４および第５投射レンズ１８ｂ−５の５枚のレンズで構成されている。
図１には、第１の投射光学系１８ａおよび第２の投射光学系１８ｂにより画像が投射されるスクリーン１９も示されている。
図１および図２には、単一のマイクロミラー表示素子１７を用いて、互いに独立した異なる２つの画像をスクリーン１９に同時または同時的に投射する本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタの光学系の全体構成を示している（請求項１に対応する）。
【００１３】
本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタにおける光学的レイアウトの概要を説明する。
まず、第１の光を生成する第１の光源手段１１ａに基づいてスクリーン１９上に第１の画面２０ａを投射する第１の光路２１ａ側について説明する。
この場合、光源手段としては水銀ランプを用い、光分離手段としてはカラーホイールを用いている。水銀ランプ（この他、キセノンランプ、メタルハライドランプなどでもよい）からなる第１の光源手段１１ａから射出された第１の光は、第１の光分離手段１２ａとしてのカラーホイールにより、各色成分に分離される。なお、図１および図２には明示されていないが、後述する図１４（ａ）に示される場合と同様に光分離手段としてのカラーホイールは、光軸方向（Ｚ軸方向）に対して所定の角度だけ傾斜させて配置され、カラーホイールの反射光が光源手段としての水銀ランプ側に戻ることを回避するようにしている。
【００１４】
カラーホイールからなる第１の光分離手段１２ａを透過し、射出した第１の光は、第１のライトトンネル１３ａにより輝度分布が均一化された後、第１の照明レンズ１４ａおよび第１の照明ミラー１５ａを介して、マイクロミラー表示素子１７に入射する。ライトトンネルは、ホモジナイザー、ライトパイプあるいは、ロッドインテグレータなどが使用可能であり、入射した光を多角柱または多角錐の側面で複数回反射させて、均一な面光源を得る光学素子である。この場合、第１の照明光学系１６ａは、水銀ランプからなる第１の光源手段１１ａ、カラーホイールからなる第１の光分離手段１２ａ、第１のライトトンネル１３ａ、第１の照明レンズ１４ａおよび第１の照明ミラー１５ａにより構成されている。
マイクロミラー表示素子１７は、いわゆるＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を用いて構成されており、多数のマイクロミラー（微小鏡面）を二次元的に配列し、画像データに基づいて各マイクロミラーを回転傾斜制御することにより、画像データに対応する画像を表示する。
【００１５】
尚、マイクロミラー表示素子として、ＴＲＰ（Ｔｉｌｔ  Ｒｏｌｌ  Ｐｉｘｅｌ）を用いることもできる。
因みに、第１の照明レンズ１４ａおよび第１の照明ミラー１５ａ等は、図示のように１枚ずつで構成する必要はなく、後段の光学系の特性に応じて、配備数や光学面の形状等を適宜設定することができる（以後に説明する他の実施の形態においても同様である）。
なお、図３は、マイクロミラー表示素子（ＤＭＤ）の個々のマイクロミラーの原理的な構成を説明するための図であり、（ａ）は分解斜視図、そして（ｂ）は組付状態の斜視図である。図４は、マイクロミラー表示素子の個々のマイクロミラーの原理的な構成動作を説明するための図であり、（ａ）は図３の矢視方向断面図、そして（ｂ）はマイクロミラー表示素子全体の断面図である。図５は、マイクロミラー表示素子における原理的な構成動作を説明するための図であり、（ａ）はマイクロミラー表示素子全体の斜視図、そして（ｂ）はマイクロミラー表示素子全体の平面図である。
【００１６】
図６は、マイクロミラー表示素子の個々のマイクロミラーの原理的な構成動作を説明するための図であり、（ａ）はマイクロミラーが第１の状態（ＳＷ（＋）の状態）にあるときの斜視図、そして（ｂ）はマイクロミラーが第２の状態（ＳＷ（−）の状態）にあるときの斜視図である。
図７は、マイクロミラー表示素子における原理的な動作構成を説明するための図であり、（ａ）は全てのマイクロミラーが中間状態（ＳＷ（±）の状態）にあるときのマイクロミラー表示素子全体の斜視図、（ｂ）は全てのマイクロミラーが第１の状態（ＳＷ（＋）の状態）にあるときのマイクロミラー表示素子全体の斜視図、（ｃ）は全てのマイクロミラーが第２の状態（ＳＷ（−）の状態）にあるときのマイクロミラー表示素子全体の模式的な斜視図である。
図８は、プロジェクタに用いる２つの光分離手段としてのカラーホイールにおける原理的な構成動作を説明するための図であり、（ａ）は第２のカラーホイール（ＣＷ２）の模式的な正面図、（ｂ）は第１のカラーホイール（ＣＷ１）の模式的な正面図、（ｃ）は第１および第２のカラーホイールの各フィルタセグメントの中心角を示す図である。
【００１７】
図９は、プロジェクタに用いるマイクロミラー表示素子のマイクロミラーと２つのカラーホイールの関連動作を説明するための図であり、（ａ）は、第２のカラーホイールの正面図、（ｂ）は、第１のカラーホイールの正面図、（ｃ）は、マイクロミラーと第１および第２のカラーホイールの動作タイミングを示すタイミングチャートである。
図１０は、プロジェクタに用いるマイクロミラー表示素子における原理的な動作を説明するための図であり、（ａ）は一部のマイクロミラーが第１の状態にあり、その他のマイクロミラーが第２の状態にあるときのマイクロミラー表示素子全体の模式的な斜視図、（ｂ）は全てのマイクロミラーが第２の状態にあるときのマイクロミラー表示素子全体の模式的な斜視図、（ｃ）はマイクロミラー表示素子が（ａ）の状態にあるときと、（ｂ）の状態にあるときと、第１および第２のカラーホイールの動作タイミングとの関係の例を示すタイミングチャートである。
図１１は、プロジェクタによる投射システムにおけるスクリーン上に表示される画像の位置を説明するための全体構成図である。
そして、図１２は、プロジェクタにおけるマイクロミラー表示素子の個々のマイクロミラーで反射したオフ状態の像光（いわゆるオフ光、あるいはＯＦＦ光）を遮光する処理を説明するための模式図である。
【００１８】
図５および図７に模式的に示すように、マイクロミラー表示素子（ＤＭＤ）１７は、２次元的に配列した多数のマイクロミラー２２を備える。マイクロミラー２２は、図３および図６に模式的に示すように、基板２６上に回転傾斜軸（Ｖ軸）２４周りに回動傾斜可能に実装されている。なお、ＵＶＷ座標系は、ＸＹＺ座標系をＺ軸周りに＋４５°回転させ
た座標系である。
図６に示すように、マイクロミラー２２が回転傾斜軸２４であるＶ軸周りに負（−）向きに傾いて、図６（ｂ）のような状態（ＳＷ（−）状態とする）になった場合には、マイクロミラー表示素子（ＤＭＤ）１７に入射した光は、第１の光路２１ａ側に関しては、いわゆるオン光となり、第１の投射光学系１８ａを介して、スクリーン１９上に投射され、画面２０ａの画像を形成する。一方、マイクロミラー２２がＶ軸周りに正（＋）向きに傾いて、図６（ａ）のような状態（ＳＷ（＋）状態とする）になった場合には、マイクロミラー表示素子（ＤＭＤ）１７に入射した光は、第１の光路２１ａ側に関しては、いわゆるオフ光となり、図１２に示される遮光手段３１等により遮光される。
【００１９】
次に、第２の光源手段１１ｂに基づいてスクリーン１９上に第２の画面２０ｂを投射する第２の光路２１ｂ側について説明する。
水銀ランプからなる第２の光源手段１１ｂから射出された第２の光は、カラーホイールからなる第２の光分離手段１２ｂにより各色成分に分離される。カラーホイールからなる第２の光分離手段１２ｂを透過し、射出した第２の光は、第２のライトトンネル１３ｂにより輝度分布が均一化された後、第２の照明レンズ１４ｂおよび第２の照明ミラー１５ｂを介して、ＤＭＤからなるマイクロミラー表示素子１７に入射する。この場合、第２の照明光学系１６ｂは、水銀ランプからなる第２の光源手段１１ｂ、カラーホイールからなる第２の光分離手段１２ｂ、第２のライトトンネル１３ｂ、第２の照明レンズ１４ｂおよび第２の照明ミラー１５ｂにより構成されている。
なお、この場合、第１の光路２１ａのうちの水銀ランプからなる第１の光源手段１１ａから第１の照明ミラー１５ａまでの第１の照明光学系１６ａの光軸部分と、第２の光路２１ｂのうちの水銀ランプからなる第２の光源手段１１ｂから第２の照明ミラー１５ｂまでの第２の照明光学系１６ｂの光軸部分とは、水平（Ｘ軸）方向に並置されている訳ではなく、図２に第１の光源手段（水銀ランプ）１１ａおよび第２の光源手段（水銀ランプ）１１ｂの各発光部として示されたように、水平（Ｘ軸）に対して適宜傾斜した位置関係にて対峙して互いに平行に配置されている。
【００２０】
図６に示すように、マイクロミラー２２が回転傾斜軸２４であるＶ軸周りに正（＋）向きに傾いて、図６（ａ）のような状態（ＳＷ（＋）状態とする）になった場合には、マイクロミラー表示素子（ＤＭＤ）１７に入射した光は、第２の光路２１ｂ側に関しては、いわゆるオン光となり、第２の投射光学系１８ｂを介して、スクリーン１９上に投射され、画面２０ｂの画像を形成する。一方、マイクロミラー２２がＶ軸周りに負（−）向きに傾いて、図６（ｂ）のような状態（ＳＷ（−）状態とする）、即ち、第２の状態になった場合には、マイクロミラー表示素子（ＤＭＤ）１７に入射した光は、第２の光路２１ｂ側に関しては、いわゆるオフ光となり、図示していない遮光手段等により遮光される。
第１の投射光学系１８ａおよび第２の投射光学系１８ｂは、この第１の実施の形態を示す図１および図２においては、各々５枚のレンズから構成されているものとして示しているが、達成しようとする光学性能やスクリーン位置等の条件によっては、配備数や光学面の形状等を適宜設定すればよい。また、平面、球面、シリンドリカル面、トロイダル面あるいは自由曲面等の各種形状の反射面を備えたミラーや、必要に応じて防塵性を確保するための平行平板ガラス等を配備しても構わない。また、この第１の実施の形態においては、第１および第２の投射光学系１８ａおよび１８ｂにおける各レンズの光軸がそれぞれ共通としている（各一直線上に配列している）が、各レンズの光軸をかならずしも共通にする必要はない（以後に説明する他の実施の形態においても同様である）。
【００２１】
次に、ＤＭＤからなるマイクロミラー表示素子１７への光の入射について説明する。
図４（ａ）に示すように、第１の方向からの第１の光路２１ａと第２の方向からの第２の光路２１ｂとは、Ｖ−Ｗ平面、すなわちマイクロミラー２２の回転軸（Ｖ軸）２４に平行で、且つ複数のマイクロミラー２２の配列面に垂直な平面、に対して、互いに反対側の方向からマイクロミラー表示素子（ＤＭＤ）１７に入射させる必要がある。このようにすることによって、後述するように、マイクロミラー表示素子（ＤＭＤ）１７のＳＷ（−）状態およびＳＷ（＋）状態に対して、第１の光路２１ａ側と第２の光路２１ｂ側のオン光／オフ光を対応させることが可能となる。
一般には、Ｖ−Ｗ平面２５に対する第１の光路２１ａの傾斜角度θ１および第２の光路２１ｂの傾斜角度θ２は、θ１＝θ２である必要はない。この第１の実施の形態においては、２つの光路２１ａと２１ｂがＷ軸（Ｚ軸２３）周りに回転対称とし、光学設計を共通化可能とするように、第２の光路２１ｂは、第１の光路２１ａをマイクロミラー２２の配列面に垂直な方向の回転軸周り（軸２３周り）に１８０°回転した方向からマイクロミラー表示素子（ＤＭＤ）１７に入射させるようにしている（請求項７に対応する）。したがって、この第１の実施の形態においては、図４に示すように、θ１＝θ２としている。
【００２２】
次に、第１の光分離手段１２ａとしての第１のカラーホイールＣＷ１および第２の光分離手段１２ｂとしての第２のカラーホイールＣＷ２について説明する（請求項２に対応する）。
図８（ｂ）および（ａ）に、第１のカラーホイールＣＷ１（第１の光分離手段１２ａ）および第２のカラーホイールＣＷ２（第２の光分離手段１２ｂ）の構成を示している。
図８（ｂ）および（ａ）に示すように、カラーホイールＣＷ１（１２ａ）およびＣＷ２（１２ｂ）は、６つのセグメントに分割されている。各セグメントは、赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）および青（Ｂｌｕｅ）の３色の光のみをそれぞれ透過する透過フィルタ要素、つまりカラーフィルタと、全ての光（可視光）を透過せずに反射または吸収する不透過フィルタ、つまり遮光フィルタ要素の組み合わせにて構成される（図８（ｃ）参照）。
【００２３】
すなわち、図８（ｂ）および（ａ）のように、カラーホイールＣＷ１（１２ａ）およびＣＷ２（１２ｂ）の外形は円形をなし、各セグメントは扇形を呈しており、その中心を回転軸として所定の（一定の）角速度にて回転駆動される。図８（ｂ）および（ａ）（並びに図１）に示す第１の光分離手段１２ａとしての第１のカラーホイールＣＷ１に「○」で示す第１の光路２１ａとの交点および第２の光分離手段１２ｂとしての第２のカラーホイールＣＷ２に「○」で示す第２の光路２１ｂとの交点の位置をそれぞれ起点とし、図８（ｂ）および（ａ）に矢印で示す図示反時計方向に第１のカラーホイールＣＷ１および第２のカラーホイールＣＷ２が回転するものとすれば、図８（ｃ）に示すように、起点の９０°前から起点までの９０°の範囲では、第１の光路２１ａおよび第２の光路２１ｂに対して、第１のカラーホイールＣＷ１は、赤（Ｒｅｄ）のカラーフィルタのセグメントが対応し、第２のカラーホイールＣＷ２は、不透過の遮光フィルタのセグメントがそれぞれ対応する。
【００２４】
次の９０°の範囲では、第１の光路２１ａおよび第２の光路２１ｂに対して、第１のカラーホイールＣＷ１は、不透過の遮光フィルタのセグメントが対応し、第２のカラーホイールＣＷ２は、赤（Ｒｅｄ）のカラーフィルタのセグメントがそれぞれ対応する。次の５４°の範囲では、第１の光路２１ａおよび第２の光路２１ｂに対して、第１のカラーホイールＣＷ１は、緑（Ｇｒｅｅｎ）のカラーフィルタのセグメントが対応し、第２のカラーホイールＣＷ２は、不透過の遮光フィルタのセグメントがそれぞれ対応する。その次の５４°の範囲では、第１の光路２１ａおよび第２の光路２１ｂに対して、第１のカラーホイールＣＷ１は、不透過の遮光フィルタのセグメントが対応し、第２のカラーホイールＣＷ２は、緑（Ｇｒｅｅｎ）のカラーフィルタのセグメントがそれぞれ対応する。
そして次の３６°の範囲では、第１の光路２１ａおよび第２の光路２１ｂに対して、第１のカラーホイールＣＷ１は、青（Ｂｌｕｅ）のカラーフィルタのセグメントが対応し、第２のカラーホイールＣＷ２は、不透過の遮光フィルタのセグメントがそれぞれ対応する。その次の５４°の範囲では、第１の光路２１ａおよび第２の光路２１ｂに対して、第１のカラーホイールＣＷ１は、不透過の遮光フィルタのセグメントが対応し、第２のカラーホイールＣＷ２は、青（Ｂｌｕｅ）のカラーフィルタのセグメントがそれぞれ対応する。このような動作を繰り返す。
【００２５】
なお、この第１の実施の形態においては、カラーホイールＣＷ１（１２ａ）およびＣＷ２（１２ｂ）として、３色のカラーフィルタを用いる構成としたが、一般的には、画質設計に応じて、例えば、白（Ｗｈｉｔｅ）のカラーフィルタを加えるなど４色以上の多色のカラーフィルタを用いる構成としても構わない。
このように、第１の光分離手段としてのカラーホイール１２ａは、光源手段としての水銀ランプ１１ａが生成する第１の光の少なくとも一部の成分を透過するフィルタ要素および該第１の光を透過させない遮光フィルタ要素を、第１の光源手段による第１の光の光路上に、時分割的に挿入し、第１の光源手段による上記第１の光を時分割的に分離する機能を果たすものである。
また、第２の光分離手段としてのカラーホイール１２ｂは、光源手段としての水銀ランプ１１ｂが生成する第２の光の少なくとも一部の成分を透過するフィルタ要素および該第２の光を透過させない遮光フィルタ要素を、第２の光源手段による第２の光の光路上に、時分割的に挿入し、第２の光源手段による上記第２の光を時分割的に分離する機能を有するものである。
【００２６】
また、マイクロミラー表示素子１７は、二次元的に配列された複数のマイクロミラー２２を備え、該マイクロミラー２２を画像データに基づいて、時分割駆動して回転傾斜させ、その時分割駆動と同期的に動作する前記第１の光分離手段としてのカラーホイール１２ａを透過した上記第１の光、および、上記時分割駆動と同期的に動作する上記第２の光分離手段としてのカラーホイール１２ｂを透過した上記第２の光、を反射させて画像データに基づく画像を形成する機能を有する。
また、マイクロミラー表示素子１７のマイクロミラー２２の動作タイミングと、図９(ａ)および(ｂ)に示すカラーホイールＣＷ１（光分離手段１２ａ）およびカラーホイールＣＷ２（光分離手段１２ｂ）の回転動作との関係について説明する。
図９(ｃ)は、カラーホイールＣＷ１（光分離手段１２ａ）およびカラーホイールＣＷ２（光分離手段１２ｂ）の回転動作との関連における、マイクロミラー表示素子１７のマイクロミラー２２に対する前記第１の光および前記第２の光の入射の状態を示している。
ここでは、カラーホイールＣＷ１（光分離手段１２ａ）およびカラーホイールＣＷ２（光分離手段１２ｂ）が６０００ｒｐｍ（１００Ｈｚ）で回転している場合を例にとって検討する。
マイクロミラー２２は、カラーホイールＣＷ１（１２ａ）およびＣＷ２（１２ｂ）の回転と同期して変調（スイッチング）される。
【００２７】
すなわち、カラーホイールＣＷ１（１２ａ）側の光路２１ａでは、各周期における２．５〜５．０ｍｓ、６．５〜８．０ｍｓおよび９．０〜１０．０ｍｓの期間(図中のＬｏｗの期間)は、光路２１ａの光が不透過フィルタである遮光フィルタ要素のセグメントに対応しているため、マイクロミラー表示素子（ＤＭＤ）１７には光が入射しない。
一方、各周期における、Ｈｉの期間、すなわち、
０．０〜２．５ｍｓの期間では、赤（Ｒｅｄ）フィルタ要素のセグメント、
５．０〜６．５ｍｓの期間では、緑（Ｇｒｅｅｎ）フィルタ要素のセグメント、
８．０〜９．０ｍｓの期間では、青（Ｂｌｕｅ）フィルタ要素のセグメント、
に入射する。そこで、Ｈｉの期間において、画像情報に応じて、図６に示すように各マイクロミラー２２を変調（スイッチング）することにより、画面２０ａに所定の画像を投射することが可能となる。
これに対して、カラーホイールＣＷ２（１２ｂ）側の光路２１ｂでは、各周期における０．０〜２．５ｍｓ、５．０〜６．５ｍｓおよび８．０〜９．０ｍｓの各期間(図中のＬｏｗの期間)は、光路２１ｂの光が不透過フィルタである遮光フィルタ要素のセグメントに対応しているため、マイクロミラー表示素子（ＤＭＤ）１７には光が入射しない。
【００２８】
一方、各周期における、Ｈｉの期間、すなわち、
２．５〜  ５．０ｍｓの期間では、赤（Ｒｅｄ）フィルタ要素のセグメント、
６．５〜  ８．０ｍｓの期間では、緑（Ｇｒｅｅｎ）フィルタ要素のセグメント、
９．０〜１０．０ｍｓの期間では、青（Ｂｌｕｅ）フィルタ要素のセグメント、
にそれぞれ入射する。そこで、Ｈｉの期間において、画像情報に応じて、図６に示すように各マイクロミラー２２を変調（スイッチング）することにより、画面２０ｂに所定の画像を投射することが可能となる。
このようにして、単一のマイクロミラー表示素子（ＤＭＤ）１７に対して、
第１の状態、即ちＳＷ（＋）状態では、光路２１ａ側をオフ光に対応させ、光路２１ｂ側をオン光に対応させ、
ＳＷ（−）状態では、光路２１ａ側をオン光に対応させ、光路２１ｂ側をオフ光に対応させることにより、互いに独立した異なる画像をスクリーン１９の画面２０ａおよび２０ｂ上に投射し形成することができる。
次に、図１０を参照して、マイクロミラー２２の具体的な動作とそのタイミングの一例を説明する。
【００２９】
上述した図９の場合と同様にカラーホイールＣＷ１（１２ａ）およびＣＷ２（１２ｂ）が６０００ｒｐｍ（１０．０ｍｓ周期）で回転する場合において、
２．５〜５．０ｍｓの時間帯でＳＷ（＋）の状態であり、それ以外の時間帯(０．０〜２．５ｍｓ、および、５．０〜１０．０ｍｓ)でＳＷ（−）の状態であるとする。このような場合には、
光路２１ａ側がＨｉの期間〔すなわち、光路２１ａ側の光(第１の光)がマイクロミラー２２へ入射している期間〕においては、常時ＳＷ（−）の状態（すなわち、オン光）であるため、スクリーン１９における画面２０ａには「全面白」の画像を投射することができる。
一方、光路２１ｂ側がＨｉの期間〔すなわち、光路２１ｂ側の光(第２の光)がマイクロミラー２２へ入射している期間〕においては、Ｒｅｄに対応する期間でＳＷ（＋）の状態（すなわち、オン光）であり、ＧｒｅｅｎおよびＢｌｕｅに対応する期間ではＳＷ（−）の状態（すなわち、オフ光）であるため、スクリーン１９における画面２０ｂに赤色で文字「Ｈ」を投射することができる。
ここで、図１１を参照して、スクリーン１９上に投射される第１の画面２０ａと第２の画面２０ｂの位置関係について説明する。
図１１は、図１とほぼ同様にこの第１の実施の形態に係るプロジェクタ全体の光学系の構成および画像が投射されるスクリーン１９を模式的に示している。
【００３０】
図１１に示すように、第１の投射光学系１８ａと第２の投射光学系１８ｂとの光軸間の距離をＧ、両投射光学系１８ａおよび１８ｂの各々の倍率を共にＡとする。マイクロミラー表示素子（ＤＭＤ）１７のＸ軸方向、すなわち投射光学系１８ａおよび１８ｂの配列方向に対応し且つ画面２０ａおよび２０ｂの配列方向に対応する方向、の幅をＤとする。第１の投射光学系１８ａの光軸となる中心軸からマイクロミラー表示素子１７の＋Ｘ側の端部までの距離（−Ｘ向きを正、＋Ｘ向きを負とする）をＥとする。そして第２の投射光学系１８ｂの光軸となる中心軸からマイクロミラー表示素子１７の−Ｘ側の端部までの距離（＋Ｘ向きを正、−Ｘ向きを負とする）もＥとすると、
第１および第２の画面２０ａおよび２０ｂのＸ軸方向の幅Ｗは、
Ｗ＝Ａ×Ｄ
となり、第１の投射光学系１８ａの中心軸（光軸）から第１の画面２０ａの（−Ｘ側）端部までの距離は、
Ｓ＝Ａ×Ｅ
となり、そして同様に第２の投射光学系１８ｂの中心軸（光軸）から第２の画面２０ｂの（＋Ｘ側）端部までの距離も、
Ｓ＝Ａ×Ｅ
となる。
【００３１】
したがって、
Ｇ＝−２×Ａ×Ｅ
に設定することにより、Ｇ＝０とすることができるので、２つの画面２０ａと２０ｂとを連結して連続した１つの画面とすることができる。
また、
Ｇ＜−２×Ａ×Ｅ
に設定すれば、Ｇ＜０とすることができるので、２つの画面２０ａと２０ｂの連結部に互いに重なり合う領域を調整代として確保することができる。
次に、先に図６に関連して述べたオフ光の遮光手段について詳細に説明する。
図１２にマイクロミラー表示素子１７の個々のマイクロミラー２２における入反射光の様子を模式的に示す。
【００３２】
図１２において、回転傾斜によるスイッチング動作によるマイクロミラー２２の偏向角をαとし、基準位置（中間位置）のマイクロミラー２２に対する第１の光路２１ａからの入射角θ１および第２の光路２１ｂからの入射角θ２をθ１＝θ２＝θとする。基準位置（中間位置）のマイクロミラー２２の垂線（法線）に対するオン（ＯＮ）状態の反射光、つまりオン（ＯＮ）光の角度βonは、
βon＝θ−２×α
となり、基準位置（中間位置）のマイクロミラー２２の垂線（法線）に対するオフ（ＯＦＦ）状態の反射光、つまりオフ（ＯＦＦ）光の角度βoffは、
βoff＝θ＋２×α
となる。具体的には、例えば偏向角α＝１２°、そして入射角θ＝θ１＝θ２＝３０°とすると、
βon＝θ−２×α＝６°
βoff＝θ＋２×α＝５４°
である。
【００３３】
図１２に示すように、マイクロミラー２２で反射した光のうち、オン光は、投射光学系１８ａまたは１８ｂを介してスクリーン１９上に投射されるが、オフ光は、不要な光であるため、遮光手段のような遮光手段３１等に入射し、他の部分に反射するなど迷走して画像投射に悪影響を及ぼす迷光を抑制乃至は防止する。
遮光手段３１としては、光を遮る部材であればどのようなものでも良いが、さらには、例えば、表面に黒塗り塗装を施すなど、オフ光を吸収して不要な反射を防止するようにすることが望ましい。さらに望ましくは、梨地加工等のシボ加工を施した黒色つや消しの金属部材とするなどすれば、一層効果的にオフ光を吸収させることができる。
特許文献３に示されたもののように２画面を同時に投射することが可能なプロジェクタの従来の具体的な構成を、図２５に示している。図２５のような従来のプロジェクタにおいては、独立した異なる２つの画像を投射する場合には、実質的に２台の独立したプロジェクタの構成を並設する必要があった。そのため、高コストなマイクロミラー表示素子（ＤＭＤ）を２個使用する必要があるため、高コスト化は避けられなかった。また、実質的に２台の独立したプロジェクタの構成を並設するため、占有面積や容積も２倍になってしまっていた。
これに対して、上述した本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタの構成では、高コストなマイクロミラー表示素子（ＤＭＤ）１７は、１個で済み、投射光学系１８ａおよび１８ｂも近接して効率良く配置することができるため、コスト削減および設置面積の削減（省スペース化）も達成することが可能となる。
【００３４】
〔第２の実施の形態〕
図１３および図１４は、本発明の第２の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示している。図１３は、プロジェクタの主要な光学系および画像が投射されるスクリーンを含む投射システムの構成を示す斜視図である。図１４は、当該投射システムの光学系の構成を模式的に示しており、（ａ）は上方から見た模式的な平面図（平面図）であり、そして（ｂ）は側方から見た模式的な側面図である。
本発明の第２の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図１３および図１４において、本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図１および図２等と実質的にほぼ同様の部分には同符号を付して示しており、その詳細な説明は省略する。
この第２の実施の形態のプロジェクタにおいては、第１の投射光学系１８ａを構成する光学素子である投射レンズ１８ａ−１〜１８ａ−５の光軸は一致しており（全てのレンズの光軸が一致していなくてもよい）、第２の投射光学系１８ｂを構成する光学素子である投射レンズ１８ｂ−１〜１８ｂ−５の光軸も一致している（全てのレンズの光軸が一致していなくてもよい）。
【００３５】
また、第１の投射光学系１８ａおよび第２の投射光学系１８ｂをそれぞれ構成する光学素子である投射レンズ１８ａ−１〜１８ａ−５および１８ｂ−１〜１８ｂ−５、特に第３投射レンズ１８ａ−３〜第５投射レンズ１８ａ−５および第３投射レンズ１８ｂ−３〜第５投射レンズ１８ｂ−５、の外径サイズに比して第１の投射光学系１８ａの光軸と第２の投射光学系１８ｂの光軸との間隔が狭い。
そこで、第２の実施の形態のプロジェクタは、第３投射レンズ１８ａ−３と１８ｂ−３、第４投射レンズ１８ａ−４と１８ｂ−４、そして第５投射レンズ１８ａ−５と１８ｂ−５をそれぞれ一体化し、第３投射レンズ１８−３、第４投射レンズ１８−４、そして第５投射レンズ１８−５とした。
その一方で、第１投射レンズ１８ａ−１と１８ｂ−１、そして第２投射レンズ１８ａ−２と１８ｂ−２は、それぞれ別体とした。
このようにすることにより、第１の投射光学系１８ａの光軸と第２の投射光学系１８ｂの光軸を近接させて構成のコンパクト化を図っても、光学性能に影響を及ぼすマイクロミラー表示素子（ＤＭＤ）１７に近い側の光学素子の（Ｚ軸方向の）位置調整や（Ｚ軸周りの）回転調整を実施することが可能となり、光学性能を犠牲にすることのない望ましい構成である。
【００３６】
ちなみに、上述の図１等に示した本発明の第１の実施の形態の構成の場合には、第１の投射光学系１８ａと第２の投射光学系１８ｂの対応する光学素子である各投射レンズ１８ａ−１〜１８ａ−５と１８ｂ−１〜１８ｂ−５が、一体化しておらず各々独立しているため、全ての光学素子の位置調整や回転調整を実施することが可能である。
【００３７】
〔第３の実施の形態〕
図１５は、本発明の第３の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示している。図１５は、プロジェクタの主要な光学系および画像が投射されるスクリーンを含む投射システムの構成を示す斜視図である。
本発明の第３の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図１５において、本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図１および図２や、本発明の第２の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図１３および図１４等と実質的にほぼ同様の部分には同符号を付して示しており、その詳細な説明は省略する。
この第３の実施の形態のプロジェクタにおいても、第１の投射光学系１８ａを構成する光学素子である投射レンズ１８ａ−１〜５の光軸は、一致しており（全てのレンズの光軸が一致していなくてもよい）、第２の投射光学系１８ｂを構成する光学素子である投射レンズ１８ｂ−１〜５の光軸も一致している（全てのレンズの光軸が一致していなくてもよい）。また、第１の投射光学系１８ａおよび第２の投射光学系１８ｂをそれぞれ構成する光学素子である投射レンズ１８ａ−１〜５および１８ｂ−１〜５、特に第３投射レンズ１８ａ−３〜第５投射レンズ１８ａ−５および第３投射レンズ１８ｂ−３〜第５投射レンズ１８ｂ−５、の外径サイズに比して第１の投射光学系１８ａの光軸と第２の投射光学系１８ｂの光軸との間隔が狭い。
【００３８】
そこで、この第３の実施の形態のプロジェクタは、第３投射レンズ１８ａ−３と１８ｂ−３、第４投射レンズ１８ａ−４と１８ｂ−４そして第５投射レンズ１８ａ−５と１８ｂ−５を、それぞれレンズの外形に対応して隣接するレンズ側の部分を直線でカットした形の「Ｄ形」形状とした。
その一方で、第１投射レンズ１８ａ−１と１８ｂ−１、そして第２投射レンズ１８ａ−２と１８ｂ−２は、それぞれ通常の円形レンズとした。
このようにすることにより、第２の実施の形態の場合と比較して第１の投射光学系１８ａと第２の投射光学系１８ｂの第３投射レンズ１８ａ−３と１８ｂ−３、第４投射レンズ１８ａ−４と１８ｂ−４、そして第５投射レンズ１８ａ−５と１８ｂ−５の加工性が良好となり、これらのレンズの加工製造の低コスト化が可能となる。さらに、個別にＺ軸方向の位置調整やＺ軸周りの回転調整をすることも可能となる。
【００３９】
〔第４の実施の形態〕
図１６は、本発明の第４の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示している。図１６は、プロジェクタの主要な光学系および画像が投射されるスクリーンを含む投射システムの構成を示す斜視図である。
本発明の第４の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図１６において、本発明の第２の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図１３および図１４と実質的にほぼ同様の部分には同符号を付して示しており、その詳細な説明は省略する。
この第４の実施の形態のプロジェクタにおいては、第１の投射光学系１８ａおよび第２の投射光学系１８ｂは、それぞれ複数の光学要素からなり、投射レンズ１８ａ−１〜１８ａ−５および１８ｂ−１〜１８ｂ−５に関し、第２の実施の形態の場合と同様に第３投射レンズ１８ａ−３と１８ｂ−３、第４投射レンズ１８ａ−４と１８ｂ−４、そして第５投射レンズ１８ａ−５と１８ｂ−５をそれぞれ一体化して、第３投射レンズ１８−３、第４投射レンズ１８−４、そして第５投射レンズ１８−５とした。また、第２投射レンズ１８ａ−２と１８ｂ−２は、別体とした。
【００４０】
そして、第１投射レンズ１８ａ−１と１８ｂ−１を共通化して、１枚の第１投射レンズ１８ｃに置き換えた。
このようにして、投射光学系１８ａおよび１８ｂのそれぞれを構成する投射レンズの少なくとも１組を共通化して単一のレンズとすることにより、機械的なレイアウトの自由度や光学設計の自由度を拡大することが可能となる（請求項４に対応する）。もちろん２組またはそれ以上の投射レンズを共通化してもよい。
【００４１】
〔第５の実施の形態〕
図１７は、本発明の第５の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示している。図１７は、プロジェクタの主要な光学系および画像が投射されるスクリーンを含む投射システムの構成を模式的に示す平面図である。
この図１７において、本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図１と実質的にほぼ同様の部分には同符号を付して示しており、その詳細な説明は省略する。
図１７に示す本発明の第５の実施の形態に係るプロジェクタにおいては、本発明の第１の実施の形態のプロジェクタの構成を示す図１における水銀ランプからなる第１の光源手段１１ａと水銀ランプからなる第２の光源手段１１ｂを共通化して、単一の水銀ランプからなる単一の光源手段１１とし、共通の光源部から生成され光源手段１１から射出した光を、ハーフミラーやプリズム等を用いた光分割手段２９により、例えば直進方向と直角方向との２方向に分割する。光分割手段（ハーフミラー）２５により分割された光は、図示していない折り返しミラーによって光路が折曲偏向され、それぞれ＋Ｚ軸向きに進行して光路２１ａおよび２１ｂを形成する（請求項５に対応する）。
なお、光源手段１１として直線偏光を射出する半導体レーザ等を利用した場合には、光路分割手段２５として、偏光ビームスプリッタ等を利用することができる。
このようにすることにより、光源手段（水銀ランプ）の配備数を２個から１個に低減することができるので、発熱量すなわち、温度上昇を低減し、低コスト化を達成することが可能となる。
【００４２】
〔第６の実施の形態〕
図１８は、本発明の第６の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示している。図１８（ａ）は、プロジェクタの主要な光学系および画像が投射されるスクリーンを含む投射システムの構成を模式的に示す平面図、図１８（ｂ）は、カラーホイールの正面図である。
本発明の第６の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図１８において、本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図１と実質的にほぼ同様の部分には同符号を付して示しており、その詳細な説明は省略する。
図１８に示す本発明の第６の実施の形態に係るプロジェクタにおいても、本発明の第１の実施の形態のプロジェクタの構成を示す図１における水銀ランプからなる第１の光源手段１１ａと水銀ランプからなる第２の光源手段１１ｂを共通化して、単一の水銀ランプからなる単一の光源手段１１とし、光源手段１１から射出した光を、光路分割手段２７により、２つの光路に分割し、図示していない折り返しミラーによって、各光路を偏向して＋Ｚ軸向きから所定角度ずれた方向に光路を形成する。光路分割手段２７は、例えば、直交する２枚の平面ミラーや直角プリズムを利用して構成することができる。
【００４３】
この第６の実施の形態におけるカラーホイールは、第１の光分離手段１２ａと第２の光分離手段１２ｂを単一のカラーホイールＣＷからなる光分離手段１２とし、第１の光および第２の光に対して共通使用されるように構成しており、図１８に示すように第１の光路２１ａと第２の光路２１ｂの光が入射するように配設されている。カラーホイール１２は、図１８（ｂ）に示すように、赤（Ｒｅｄ）フィルタのセグメント、緑（Ｇｒｅｅｎ）フィルタのセグメントおよび青（Ｂｌｕｅ）フィルタのセグメントと各対向するセグメントにそれぞれ不透過の遮光セグメントを配置する（請求項６に対応する）。
なお、カラーホイール１２の回転軸は、カラーホイール１２と第１の光路２１ａの交点と、カラーホイール１２と第２の光路２１ｂの交点とを通る直線上に配置される。
【００４４】
〔第７の実施の形態〕
本発明の第７の実施の形態について説明する前に、本発明の各実施の形態で用いられる光分離手段としてのカラーホイールについて説明する。本発明の第６の実施の形態のように、第１および第２の光路２１ａおよび２１ｂで単一のカラーホイール１２を共用する場合を除けば、第１の光路２１ａおよび第２の光路２１ｂの各光路毎に第１の光分離手段１２ａとしての第１のカラーホイールＣＷ１および第２の光分離手段１２ｂとしての第２のカラーホイールＣＷ２が設けられる。カラーホイールＣＷ１およびＣＷ２は、図１９に示すように、それぞれ第１の光分離手段１２ａとしてのカラーホイールＣＷ１および第２の光分離手段１２ｂとしてのカラーホイールＣＷ２と、第１および第２のカラーホイールＣＷ１およびカラーホイールＣＷ２をそれぞれ駆動する第１のアクチュエータ手段としての第１のモータ２８ａおよび第２のアクチュエータ手段としての第２のモータ２８ｂとを有する第１のカラーホイールユニット２９ａおよび第２のカラーホイールユニット２９ｂとして構成される。
【００４５】
なお、第１の光分離手段１２ａとしてのカラーホイールＣＷ１および第２の光分離手段１２ｂとしてのカラーホイールＣＷ２は、この場合別個の部材であるが、回転方向が同一となるようにすれば、アクチュエータ手段としてのモータ２８ａとモータ２８ｂは共通化して単一のモータ２８とすることが可能である。また、先に述べた第６の実施の形態の場合には、単一の光分離手段１２としてのカラーホイールＣＷであり、図１９のカラーホイールユニット２９ａおよび２９ｂのうちの一方にほぼ相当する。
図２０は、本発明の第７の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示している。図２０（ａ）は、カラーホイールＣＷ２の正面図、（ｂ）は、プロジェクタの主要な光学系および画像が投射されるスクリーンを含む投射システムの構成を模式的に示す平面図、（ｃ）は、カラーホイールＣＷ１の正面図である。
【００４６】
本発明の第７の実施の形態に係るプロジェクタの模式的な構成を示す図２０において、本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図１と実質的にほぼ同様の部分には同符号を付して示しており、その詳細な説明は省略する。
この第７の実施の形態のプロジェクタにおいては、光分離手段１２ａとしてのカラーホイールＣＷ１と光分離手段１２ｂとしてのカラーホイールＣＷ２における各セグメントの中心角を同一とした。例えば、図２０（ａ）および図２０（ｂ）のように、赤（Ｒｅｄ）フィルタ、緑（Ｇｒｅｅｎ）フィルタ、青（Ｂｌｕｅ）フィルタおよび白（Ｗｈｉｔｅ）フィルタの４色の場合には、各フィルタのセグメントの中心角を４５°に設定すればよい。
なお、カラーホイールの回転軸を光路２１ａおよび２１ｂにおいて同じ向きにずらす（この実施の形態では、−Ｙ向きにずらす）ことにより、カラーホイールユニットを共通化することが可能となり、望ましい。
【００４７】
〔第８の実施の形態〕
図２１は、本発明の第８の実施の形態に係るプロジェクタに用いるカラーホイールの詳細を示しており、図２１（ａ）は、第２のカラーホイール１２ｂ、（ｂ）は、第１のカラーホイール１２ａの正面図である。
従前では、カラーホイールのセグメントとして、対をなすカラーフィルタと不透過遮光フィルタのセグメント対の中心角は同一とした。これに対して、本発明の第８の実施の形態に係るプロジェクタにおけるカラーホイールの模式的な構成を示す図２１（ａ）、（ｂ）に示すように、各セグメント対の中心角（放射方向角）を異ならせることにより、カラーホイールＣＷ１からなる光分離手段１２ａとカラーホイールＣＷ２からなる光分離手段１２ｂを通過する光の明るさ、つまりエネルギ、を異ならせることが可能となる。
このようにすることにより、光路２１ａと２１ｂとで光源からスクリーンまでの効率が同等の場合には、スクリーン上の画面２０ａと２０ｂのうちの一方の明るさを明るくし、他方を暗くすることが可能となる。また、光路２１ａと２１ｂで光源からスクリーンまでの効率が異なる場合には、スクリーン上の画面２０ａと２０ｂの明るさが同等になるように設定することも可能である。
【００４８】
〔第９の実施の形態〕
図２２は、本発明の第９の実施の形態に係るプロジェクタに用いるカラーホイールの詳細を示しており、（ａ）は、カラーホイール１２ｂを、（ｂ）は、カラーホイール１２ａの構成を示す正面図である。
これまでは、カラーホイールＣＷ１、ＣＷ２の１回転において、カラーフィルタのセグメントが１周期となるような実施の形態を示してきた。これに対して、図２２（ａ）、（ｂ）に示すように、カラーホイールの１回転において、カラーフィルタのセグメントが２周期となるようなセグメント構成とした（必要ならば３周期以上としても構わない）。
このようにすることにより、カラーホイールの回転数によっては、画像のちらつきを有効に低減することが可能となる。
【００４９】
〔第１０の実施の形態〕
図２３は、本発明の第１０の実施の形態に係るプロジェクタに用いるカラーホイールの詳細を示している。
図２２（ａ）、（ｂ）に示す本発明の第９の実施の形態においては、カラーホイールの１回転において、カラーフィルタのセグメントが２周期となるようなセグメント構成とした。これに対して、図２３（ａ）、（ｂ）に示す本発明の第１０の実施の形態においては、カラーホイールの１回転、すなわち１周期において、赤（Ｒｅｄ）フィルタのセグメント対のみが２回、他の緑（Ｇｒｅｅｎ）フィルタおよび青（Ｂｌｕｅ）フィルタのセグメント対は１回だけ現れるようにした。
【００５０】
〔第１１の実施の形態〕
図２４は、本発明の第１１の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示している。図２４は、プロジェクタの主要な光学系および画像が投射されるスクリーンを含む投射システムの構成を模式的に示す平面図である。
本発明の第１１の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図２４において、本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図１と実質的にほぼ同様の部分には同符号を付して示しており、その詳細な説明は省略する。
本発明の第１１の実施の形態のプロジェクタにおいては、少なくとも第１の投射光学系１８ａと第２の投射光学系１８ｂの設計を異ならせ、スクリーンに投射される第１の画面２０ａと第２の画面２０ｂのサイズを異ならせた（画面２０ａのサイズ＞画面２０ｂのサイズ）。また、第１の画面２０ａと第２の画面２０ｂを投射するスクリーンも第１のスクリーン１９ａおよび第２のスクリーン１９ｂの２つに分離し、これら第１のスクリーン１９ａと第２のスクリーン１９ｂの（Ｚ軸方向の）位置も異ならせた。さらに、第１の照明光学系１６ａと第２の照明光学系１６ｂの光学設計も異ならせてもよい。
【００５１】
このような構成とした場合、図４（ａ）に示した角度θ１と角度θ２の関係は、θ１＝θ２である必要はない。
また、カラーホイール１２ａおよび１２ｂは、図２１〜図２３に示したような、各セグメント対の中心角を異ならせる構成としてもよい。このようにすることにより、光路２１ａと２１ｂとで光源からスクリーンまでの効率が同等ではない場合でも、各セグメント対の中心角を適宜設定することにより、スクリーン上の画面２０ａと２０ｂの明るさを同等になるようにすることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１１ａ  第１の光源手段（水銀ランプ）
１１ｂ  第２の光源手段（水銀ランプ）
１２ａ  第１の光分離手段（カラーホイールＣＷ１）
１２ｂ  第２の光分離手段（カラーホイールＣＷ２）
１３ａ  第１のライトトンネル
１３ｂ  第２のライトトンネル
１４ａ  第１の照明レンズ
１４ｂ  第２の照明レンズ
１５ａ  第１の照明ミラー
１５ｂ  第２の照明ミラー
１６ａ  第１の照明光学系
１６ｂ  第２の照明光学系
１７    マイクロミラー表示素子（ＤＭＤ）
１８ａ  第１の投射光学系
１８ｂ  第２の投射光学系
１８ａ−１  第１投射レンズ
１８ａ−２  第２投射レンズ
１８ａ−３  第３投射レンズ
１８ａ−４  第４投射レンズ
１８ａ−５  第５投射レンズ
１８ｂ−１  第１投射レンズ
１８ｂ−２  第２投射レンズ
１８ｂ−３  第３投射レンズ
１８ｂ−４  第４投射レンズ
１８ｂ−５  第５投射レンズ
１９  スクリーン
２０ａ  第１の画面
２０ｂ  第２の画面
２１ａ  第１の光路
２１ｂ  第２の光路
２２  マイクロミラー
２４  回転傾斜軸（Ｖ軸）
２５  光分割手段（ハーフミラー）
２６  基板
２７  光路分割手段
２８ａ  第１のモータ（第１のアクチュエータ手段）
２８ｂ  第２のモータ（第２のアクチュエータ手段）
２９ａ  第１のカラーホイールユニット
２９ｂ  第２のカラーホイールユニット
３１  遮光手段
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５３】
【特許文献１】特開２００６−５３４６３号公報
【特許文献２】特開２００７−２０６３９７号公報
【特許文献３】特開２００２−２４４２００号公報
【図２】
2017037104.tif 000003
【図１１】
2017037104.tif 000004
【図１２】
2017037104.tif 000005
【図１３】
2017037104.tif 000006
【図１４】
2017037104.tif 000007
【図１５】
2017037104.tif 000008
【図１６】
2017037104.tif 000009
【図１７】
2017037104.tif 000010
【図１９】
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【図２４】
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【図２５】
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【図１】
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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】
2017037104.tif 000020
【図９】
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【図１０】
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【図１８】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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