(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明装置からの光を第１〜第３色光のうちのある１つの色光と他の２つの色光に分離する第１ダイクロイックミラー及び前記第１ダイクロイックミラーで分離された前記他の２つの色光を分離する第２ダイクロイックミラーを有する第１色分離光学系と、前記第１色分離光学系で分離された前記第１〜第３色光をそれぞれ変調する第１〜第３光変調素子と、前記第１〜第３光変調素子でそれぞれ変調された前記第１〜第３色光に対応する画像光を合成する第１色合成光学系とを有する第１画像形成手段と、
照明装置からの光を第１〜第３色光のうちのある１つの色光と他の２つの色光に分離する第３ダイクロイックミラー及び前記第３ダイクロイックミラーで分離された前記他の２つの色光を分離する第４ダイクロイックミラーを有する第２色分離光学系と、前記第２色分離光学系で分離された前記第１〜第３色光をそれぞれ変調する第４〜第６光変調素子と、前記第４〜第６光変調素子でそれぞれ変調された前記第１〜第３色光に対応する画像光を合成する第２色合成光学系とを有する第２画像形成手段と、
前記第１画像形成手段から射出された画像光と前記第２画像形成手段から射出された画像光とを合成する偏光合成光学系と、
前記偏光合成光学系で合成された画像光を投射する投射光学系とを備え、
前記第１〜第３色光のうちの２つの色光のそれぞれについて、
前記第１画像形成手段及び第２画像形成手段から射出される同じ色光に対応する画像光が投射面上で左右反対に投射されるように構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
前記第１ダイクロイックミラーにより前記第１色光と前記第２及び第３色光とを分離し、前記第２ダイクロイックミラーにより前記第２色光と前記第３色光とを分離するように構成され、
前記第３ダイクロイックミラーにより前記第３色光と前記第１及び第２色光とを分離し、前記第４ダイクロイックミラーにより前記第１色光と前記第２色光とを分離するように構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項３】
請求項２に記載のプロジェクタにおいて、
前記第１ダイクロイックミラーにより前記第１色光を反射させて前記第２及び第３色光を透過させ、前記第２ダイクロイックミラーにより前記第２色光を反射させて前記第３色光を透過させるように構成され、
前記第３ダイクロイックミラーにより前記第３色光を反射させて前記第１及び第２色光を透過させ、前記第４ダイクロイックミラーにより前記第２色光を反射させて前記第１色光を透過させるように構成され、
かつ、前記第１ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射する前記第１色光と前記第４ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域を透過する前記第１色光とは、投射面上で左右反対に投射されるように構成され、前記第２ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域を透過する前記第３色光と前記第３ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射する前記第３色光とは、投射面上で左右反対に投射されるように構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項４】
請求項３に記載のプロジェクタにおいて、
前記第２ダイクロイックミラーと前記第２ダイクロイックミラーを透過した前記第３色光を変調する前記第３光変調素子との間に前記第３色光を反転させるリレー光学系を有し、
前記第４ダイクロイックミラーと前記第４ダイクロイックミラーを透過した前記第１色光を変調する前記第４光変調素子との間に前記第１色光を反転させるリレー光学系を有し、
前記第１色合成光学系は、前記第１光変調素子によって変調された前記第１色光に対応する画像光及び前記第３光変調素子によって変調された前記第３色光に対応する画像光を反射させ、前記第２光変調素子によって変調された前記第２色光に対応する画像光を透過させることによって前記第１〜第３色光に対応する各画像光を合成し、
前記第２色合成光学系は、前記第４光変調素子によって変調された前記第１色光に対応する画像光及び前記第６光変調素子によって変調された前記第３色光に対応する画像光を反射させ、前記第５光変調素子によって変調された前記第２色光に対応する画像光を透過させることによって前記第１〜第３色光に対応する各画像光を合成することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項５】
請求項２に記載のプロジェクタにおいて、
前記第１ダイクロイックミラーにより前記第１色光を反射させて前記第２及び第３色光を透過させ、前記第２ダイクロイックミラーにより前記第２色光を反射させて前記第３色光を透過させるように構成され、
前記第３ダイクロイックミラーにより前記第３色光を反射させて前記第１及び第２色光を透過させ、前記第４ダイクロイックミラーにより前記第１色光を反射させて前記第２色光を透過させるように構成され、
かつ、前記第２ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域を透過する前記第３色光と前記第３ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射する前記第３色光とは、投射面上で左右反対に投射されるように構成され、前記第２ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射する前記第２色光と前記第４ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域を透過する前記第２色光とは、投射面上で左右反対に投射されるように構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項６】
請求項５に記載のプロジェクタにおいて、
前記第２ダイクロイックミラーと前記第２ダイクロイックミラーを透過した前記第３色光を変調する前記第３光変調素子との間に前記第３色光を反転させるリレー光学系を有し、
前記第４ダイクロイックミラーと前記第４ダイクロイックミラーを透過した前記第２色光を変調する前記第５光変調素子との間に前記第２色光を反転させるリレー光学系を有し、
前記第１色合成光学系は、前記第１光変調素子によって変調された前記第１色光に対応する画像光及び前記第３光変調素子によって変調された前記第３色光に対応する画像光を反射させ、前記第２光変調素子によって変調された前記第２色光に対応する画像光を透過させることによって前記第１〜第３色光に対応する各画像光を合成し、
前記第２色合成光学系は、前記第５光変調素子によって変調された前記第２色光に対応する画像光及び前記第６光変調素子によって変調された前記第３色光に対応する画像光を反射させ、前記第４光変調素子によって変調された前記第１色光に対応する画像光を透過させることによって前記第１〜第３色光に対応する各画像光を合成することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記第１画像形成手段及び第２画像形成手段のそれぞれの光学要素が同一平面上に設けられることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記第１ダイクロイックミラーで反射する色光を前記第１〜第３光変調素子のうちの対応する光変調素子に入射させる際の反射ミラーを両面反射ミラーとし、当該両面反射ミラーを前記第１画像形成手段及び第２画像形成手段で共用することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項９】
請求項８に記載のプロジェクタにおいて、
前記両面反射ミラーによって反射される色光の光軸を調整する光軸調整手段を設けることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２つのプロジェクタを用いて同一画像を１つのスクリーン（投射面）にスタック投射する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようにしてスタック投射された画像光は輝度がほぼ２倍となり、スクリーン上に投射される画像光は非常に明るいものとなる。
【０００３】
しかしながら、上記のようにスタック投射する場合、２つのプロジェクタからの画像光をスクリーン上で正しく重畳させることは容易ではない。２つのプロジェクタからの画像光が正しく重畳されないと、投射画像の画像品質が低下する。
【０００４】
このような問題を解決することが可能な従来のプロジェクタとして、照明装置からの光を第１偏光成分を有する光と第２偏光成分を有する光とに分離して２つの画像形成ユニットに向けて射出する偏光分離光学系と、２つの画像形成ユニットからの画像光を合成する偏光合成光学系とを備えるプロジェクタが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
従来のプロジェクタによれば、照明装置からの光を第１偏光成分を有する光と第２偏光成分を有する光とに分離して、各画像形成ユニットで画像光を形成した後、２つの画像光を偏光合成光学系で合成して当該合成光を１つの投射光学系でスクリーンに投射することとしているため、２つの画像形成ユニットからの画像光をスクリーン上で正しく重畳させることが可能となる。その結果、投射画像の画像品質の低下を抑制することが可能となる。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１０７６３９号公報
【特許文献２】特開平１−１２６６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本発明者による調査によれば、従来のプロジェクタにおいては、レンズインテグレータ等の光均一化光学系を用いることによって照明装置から射出される光の面内光強度分布を均一なものとしたとしても、スクリーン上に投射される画像光の左右方向（水平方向）に色むらが発生することが判明した。スクリーン上に投射される画像光の左右方向（水平方向）に色むらが発生すると、投射画像の画像品質が低下してしまう。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、投射面上に投射される画像光の色むらの発生を抑制し、もって、投射画像の画像品質の低下を抑制することが可能なプロジェクタ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】
本発明者は、上記目的を達成するため、従来のプロジェクタにおいて、スクリーン上に投射される画像光の左右方向（水平方向）に色むらが発生する原因を徹底的に調査した。その結果、光学系の原因としては、「（１）ダイクロイックミラーがシステム光軸に対して４５度傾いた状態で配置されていること」、「（２）ダイクロイックミラーに入射する光が完全な平行光ではないこと」、「（３）光の入射角度によってダイクロイックミラーの分光特性が変化すること」、及び「（４）２つの画像形成ユニットから射出される２つ
の画像光について、同一の色光に着目したとき、第１ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する色光と第３ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する色光とが、投射面上で左右方向における一方側に投射され、第１ダイクロイックミラーの奥側領域で反射又は透過する色光と第３ダイクロイックミラーの奥側領域で反射又は透過する色光とが、投射面上で左右方向における他方側に投射されること」の４つの要因が複合的に重なったものであるという知見を得た。以下、図８〜図１１を用いて詳細に説明する。
【００１０】
図８は従来のプロジェクタ９００の光学系を模式的に示す図である。
図９は従来のプロジェクタ９００の問題点を説明するために示す図である。図９（ａ）は第１ダイクロイックミラー９３２に対して若干集束した光が入射する場合の光の角度を模式的に示す図であり、図９（ｂ）は第１ダイクロイックミラー９３２に対して若干発散した光が入射する場合の光の角度を模式的に示す図である。
【００１１】
図１０は第１ダイクロイックミラー９３２の分光特性を説明するために示す図である。
図１１は従来のプロジェクタ９００内を通る光の光路を模式的に示す図である。図１１において、第１ダイクロイックミラー９３２のシステム光軸に沿って手前側の領域に入射する光の光路は、白丸「○」で示し、第１ダイクロイックミラー９３２のシステム光軸に沿って奥側の領域に入射する光の光路は、黒丸「●」で示し、第３ダイクロイックミラー９６２のシステム光軸に沿って手前側の領域に入射する光の光路は、白三角「△」で示し、第３ダイクロイックミラー９６２のシステム光軸に沿って奥側の領域に入射する光の光路は、黒三角「▲」で示している。
なお、図１１において、図面を簡略化するため、図８で示した照明装置９１０内の一部の光学要素、光変調素子９４０Ｒ〜９４０Ｂ，９７０Ｒ〜９７０Ｂ並びに投射光学系９９２の図示を省略している。
【００１２】
なお、以下に説明する従来のプロジェクタ９００は、特許文献２に記載されたプロジェクタとは、第１〜第４ダイクロイックミラーで反射される色光又は透過する色光が異なる点、及び色合成光学系としてクロスダイクロイックミラーではなくクロスダイクロイックプリズムを用いている点などで異なるが、その他の点においては特許文献２に記載されたプロジェクタと同様の構成を有するものであり、上記した４つの要因を説明する上で問題となることはない。
【００１３】
従来のプロジェクタ９００は、図８に示すように、照明装置９１０と、偏光分離光学系としての偏光分離ミラー９１２と、２つの画像形成ユニット９２０，９５０と、偏光合成光学系としての偏光合成プリズム９９０と、投射光学系９９２とを備える。
画像形成ユニット９２０は、色分離光学系９３０、リレー光学系９３６、光変調素子９４０Ｒ，９４０Ｇ，９４０Ｂ、クロスダイクロイックプリズム９４２を有している。色分離光学系９３０は、第１ダイクロイックミラー９３２及び第２ダイクロイックミラー９３４を有している。
【００１４】
また、画像形成ユニット９５０は、色分離光学系９６０、リレー光学系９６６、光変調素子９７０Ｒ，９７０Ｇ，９７０Ｂ、クロスダイクロイックプリズム９７２を有している。色分離光学系９６０は、第３ダイクロイックミラー９６２及び第４ダイクロイックミラー９６４を有する。
第１ダイクロイックミラー９３２及び第３ダイクロイックミラー９６２は、赤色光を反射して他の色光（青色光及び緑色光）を透過する機能を有するものであり、第２ダイクロイックミラー９３４及び第４ダイクロイックミラー９６４は、緑色光を反射して青色光を透過する機能を有するものである。各ダイクロイックミラー９３２，９３４，９６２，９６４は、システム光軸に対して４５度傾いた状態で配置されている。
【００１５】
従来のプロジェクタ９００においては、光均一化光学系を用いることによって照明装置から射出される光の面内光強度分布を均一なものとしたとしても、照明装置９１０からの光を完全に平行化することはできない。このため、各ダイクロイックミラー９３２，９３４，９６２，９６４には、完全な平行光が入射するわけではなく、若干集束した光又は若干発散した光が入射することとなる。
【００１６】
例えば、第１ダイクロイックミラー９３２に若干集束した光が入射する場合は、図９（ａ）に示すように、第１ダイクロイックミラー９３２におけるシステム光軸に沿って手前側（照明装置９１０に近い側）の領域（以下、単に「手前側領域」ということもある。）には、第１ダイクロイックミラー９３２のミラー面に対して浅い角度で光が入射し、第１ダイクロイックミラー９３２におけるシステム光軸に沿って奥側（照明装置９１０よりも遠い側）の領域（以下、単に「奥側領域」ということもある。）には、第１ダイクロイックミラー９３２のミラー面に対して深い角度で光が入射する。
【００１７】
また、第１ダイクロイックミラー９３２に若干発散した光が入射する場合は、図９（ｂ）に示すように、第１ダイクロイックミラー９３２の手前側領域には、第１ダイクロイックミラー９３２のミラー面に対して深い角度で光が入射し、第１ダイクロイックミラー９３２における奥側領域には、第１ダイクロイックミラー９３２のミラー面に対して浅い角度で光が入射する。
【００１８】
このように、第１ダイクロイックミラー９３２における手前側領域に入射する光の角度と奥側領域に入射する光の角度とが異なるものとなることに加え、図１０に示すように、光の入射角度によって第１ダイクロイックミラー９３２の分光特性が変化することから、第１ダイクロイックミラー９３２の手前側領域で反射される赤色光と奥側領域で反射される赤色光との間に光量差が生じることとなる。
【００１９】
なお、ここでは第１ダイクロイックミラー９３２を例に挙げて説明したが、他のダイクロイックミラー９３４，９６２，９６４についても同様のことが言える。
このとき、プロジェクタ９００を構成する各光学要素が、図８に示すように配置されていることから、偏光合成プリズム９９０から射出される合成光についてみると、図１１に示すように、第１ダイクロイックミラー９３２における手前側領域で反射又は透過する光（「○」の光路参照。）が、第３ダイクロイックミラー９６２における手前側領域で反射又は透過する光（「△」の光路参照。）と重畳され、第１ダイクロイックミラー９３２における奥側領域で反射又は透過する光（「●」の光路参照。）が、第３ダイクロイックミラー９６２における奥側領域で反射又は透過する光（「▲」の光路参照。）と重畳される。
【００２０】
このため、第１ダイクロイックミラー９３２の手前側領域で反射される赤色光と奥側領域で反射される赤色光との間で生じる光量差（光量むら）と、第３ダイクロイックミラー９６２の手前側領域で反射される赤色光と奥側領域で反射される赤色光との間で生じる光量差（光量むら）とは互いに足し合わされることとなるため、スクリーン上に投射される画像光のうち赤色光については、左右方向（水平方向）に光量むらが発生する。
【００２１】
なお、緑色光及び青色光についても同様のことが言えるため、スクリーン上に投射される画像光のうち緑色光及び青色光についても、左右方向（水平方向）に光量むらが発生し、その結果、スクリーン上に投射される画像光の左右方向（水平方向）に光量むらが発生することとなる。
【００２２】
このように、従来のプロジェクタにおいては、上記（１）〜（３）に起因して、各ダイ
クロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する光と奥側領域で反射又は透過する光との間に光量差が生じてしまい、さらに、上記（４）の要因が重なることにより、スクリーン上に投射される画像光の左右方向（水平方向）に光量むらが発生するのである。
【００２３】
なお、従来のプロジェクタにおいては、光変調素子として偏光を変調する液晶パネルを用いているため、照明装置からの完全な平行光ではない偏光が当該液晶パネルに対して入射することに起因して、スクリーン上に投射される画像光の左右方向（水平方向）に発生する光量むらはさらに大きくなる傾向にある。
【００２４】
本発明者は、以上の知見に基づいてさらなる研究を重ねた結果、２つの画像形成ユニット９２０，９５０から射出される同じ色光に対応するそれぞれの画像光が投射面上で左右反対に投射されるようにすれば、投射面上に投射される画像光の左右方向の光量むらの発生を抑制することができることに想到し、また、第１〜第３色光のうち、少なくとも２つの色光について、当該色光に対応するそれぞれの画像光が投射面上で左右反対に投射されるようにすることによっても、投射面上に投射される画像光の左右方向の光量むらの発生を軽減できることに想到した。
【００２５】
すなわち、（１）本発明のプロジェクタは、照明装置からの光を第１〜第３色光のうちのある１つの色光と他の２つの色光に分離する第１ダイクロイックミラー及び前記第１ダイクロイックミラーで分離された前記他の２つの色光を分離する第２ダイクロイックミラーを有する第１色分離光学系と、前記第１色分離光学系で分離された前記第１〜第３色光をそれぞれ変調する第１〜第３光変調素子と、前記第１〜第３光変調素子でそれぞれ変調された前記第１〜第３色光に対応する画像光を合成する第１色合成光学系とを有する第１画像形成手段と、照明装置からの光を第１〜第３色光のうちのある１つの色光と他の２つの色光に分離する第３ダイクロイックミラー及び前記第３ダイクロイックミラーで分離された前記他の２つの色光を分離する第４ダイクロイックミラーを有する第２色分離光学系と、前記第２色分離光学系で分離され前記第１〜第３色光をそれぞれ変調する第４〜第６光変調素子と、前記第４〜第６光変調素子でそれぞれ変調された前記第１〜第３色光に対応する画像光を合成する第２色合成光学系とを有する第２画像形成手段と、前記第１画像形成手段から射出された画像光と前記第２画像形成手段から射出された画像光とを合成する偏光合成光学系と、前記偏光合成光学系で合成された画像光を投射する投射光学系とを備え、前記第１〜第３色光のうちの２つの色光のそれぞれについて、前記第１画像形成手段及び第２画像形成手段から射出される同じ色光に対応する画像光が投射面上で左右反対に投射されるように構成されていることを特徴とする。
【００２６】
本発明のプロジェクタは、第１〜第３色光のうちの２つの色光のそれぞれについて、前記第１画像形成手段及び第２画像形成手段から射出される同じ色光に対応する画像光が投射面上で左右反対に投射されるように構成されている。これは、例えば、第１色光を赤、第２色光を緑、第３色光を青とすれば、赤色光、緑色光及び青色光のうちの２つの色光のそれぞれについては、第１画像形成手段及び第２画像形成手段から射出される同じ色光に対応する画像光が投射面上で左右反対に投射されるように構成されているものであり、これにより、赤色光、緑色光及び青色光のうちの２つの色光については、左右方向（水平方向）の光量むらの発生を抑制することが可能となる。
このように、第１〜第３色光のうちの２つの色光の光量むらの発生を抑制することによって、従来のプロジェクタ（図８参照）に比べれば、スクリーン上での光量むらは改善され、それによって、投射画像の画像品質の低下を抑制することが可能となる。
【００２７】
なお、この明細書において「投射面における左右方向（水平方向）」とは、「投射面に対して平行な方向のうち、プロジェクタにおける各光学要素が配置される平面に対して平行な方向」のことをいう。これは、プロジェクタにおける光学要素のうち、第１〜第４ダ
イクロイックミラーに注目して考えた場合は、「投射面に対して平行な方向のうち、第１〜第４ダイクロイックミラーの各ミラー面に直交する平面に対して平行な方向」というように言い換えることもできる。
【００２８】
（２）前記（１）に記載のプロジェクタにおいては、前記第１ダイクロイックミラーにより前記第１色光と前記第２及び第３色光とを分離し、前記第２ダイクロイックミラーにより前記第２色光と前記第３色光とを分離するように構成され、前記第３ダイクロイックミラーにより前記第３色光と前記第１及び第２色光とを分離し、前記第４ダイクロイックミラーにより前記第１色光と前記第２色光とを分離するように構成されていることが好ましい。
第１〜第４ダイクロイックミラーがこのような機能を有するような構成とすることにより、前記（１）に記載のプロジェクタを実現することができる。
【００２９】
（３）前記（２）に記載のプロジェクタにおいては、前記第１ダイクロイックミラーにより前記第１色光を反射させて前記第２及び第３色光を透過させ、前記第２ダイクロイックミラーにより前記第２色光を反射させて前記第３色光を透過させるように構成され、前記第３ダイクロイックミラーにより前記第３色光を反射させて前記第１及び第２色光を透過させ、前記第４ダイクロイックミラーにより前記第２色光を反射させて前記第１色光を透過させるように構成され、かつ、前記第１ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射する前記第１色光と前記第４ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域を透過する前記第１色光とは、投射面上で左右反対に投射されるように構成され、前記第２ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域を透過する前記第３色光と前記第３ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射する前記第３色光とは、投射面上で左右反対に投射されるように構成されていることが好ましい。
【００３０】
これは、第１〜第３色光のうちの第１色光と第３色光に対応するそれぞれの画像光が投射面上で左右反対に投射されるように構成したものであり、このような構成とすることにより、例えば、第１色光を赤色光、第３色光を青色光とすれば、赤色光及び青色光については、投射面上において、左右方向（水平方向）の光量むらの発生を抑制することが可能となる。このように、赤色光、緑色光、青色光の３つの色光のうち、赤色光及び青色光の２つの色光について、投射面上において左右方向（水平方向）の光量むらの発生を抑制することによっても、従来のプロジェクタ（図８参照）に比べれば、スクリーン上での光量むらは改善され、それによって、投射画像の画像品質の低下を抑制することが可能となる。
【００３１】
なお、この明細書において、「第１ダイクロイックミラー（第２〜第４ダイクロイックミラー）における照明光軸に沿って手前側の領域」とは、第１ダイクロイックミラー（第２〜第４ダイクロイックミラー）における光入射領域のうち照明装置に近い側の領域のことをいい、「第１ダイクロイックミラー（第２〜第４ダイクロイックミラー）における照明光軸に沿って奥側の領域」とは、第１ダイクロイックミラー（第２〜第４ダイクロイックミラー）における光入射領域のうち照明装置よりも遠い側の領域のことをいう。
【００３２】
（４）前記（３）に記載のプロジェクタにおいては、前記第２ダイクロイックミラーと前記第２ダイクロイックミラーを透過した前記第３色光を変調する前記第３光変調素子との間に前記第３色光を反転させるリレー光学系を有し、前記第４ダイクロイックミラーと前記第４ダイクロイックミラーを透過した前記第１色光を変調する前記第４光変調素子との間に前記第１色光を反転させるリレー光学系を有し、前記第１色合成光学系は、前記第１光変調素子によって変調された前記第１色光に対応する画像光及び前記第３光変調素子によって変調された前記第３色光に対応する画像光を反射させ、前記第２光変調素子によ
って変調された前記第２色光に対応する画像光を透過させることによって前記第１〜第３色光に対応する各画像光を合成し、前記第２色合成光学系は、前記第４光変調素子によって変調された前記第１色光に対応する画像光及び前記第６光変調素子によって変調された前記第３色光に対応する画像光を反射させ、前記第５光変調素子によって変調された前記第２色光に対応する画像光を透過させることによって前記第１〜第３色光に対応する各画像光を合成することが好ましい。
【００３３】
このような構成とすることにより、第１画像形成手段からの第３色光に対応する画像光と第２画像形成手段からの第３色光に対応する画像光とが投射面上で左右反対になるように投射させることができ、また、第１画像形成手段からの第１色光に対応する画像光と第２画像形成手段からの第１色光に対応する画像光とが投射面上で左右反対になるように投射させることができる。
【００３４】
（５）前記（２）に記載のプロジェクタにおいては、前記第１ダイクロイックミラーにより前記第１色光を反射させて前記第２及び第３色光を透過させ、前記第２ダイクロイックミラーにより前記第２色光を反射させて前記第３色光を透過させるように構成され、前記第３ダイクロイックミラーにより前記第３色光を反射させて前記第１及び第２色光を透過させ、前記第４ダイクロイックミラーにより前記第１色光を反射させて前記第２色光を透過させるように構成され、かつ、前記第２ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域を透過する前記第３色光と前記第３ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射する前記第３色光とは、投射面上で左右反対に投射されるように構成され、前記第２ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射する前記第２色光と前記第４ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域を透過する前記第２色光とは、投射面上で左右反対に投射されるように構成されていることが好ましい。
【００３５】
これは、第１〜第３色光のうちの第２色光と第３色光に対応するそれぞれの画像光が投射面上で左右反対に投射されるように構成したものであり、このような構成とすることにより、例えば、第２色光を緑色光、第３色光を青色光とすれば、緑色光及び青色光については、投射面上において、左右方向（水平方向）の光量むらの発生を抑制することが可能となる。このように、赤色光、緑色光、青色光の３つの色光のうち、緑色光及び青色光の２つの色光について、投射面上において左右方向（水平方向）の光量むらの発生を抑制することによっても、従来のプロジェクタ（図８参照）に比べれば、スクリーン上での光量むらは改善され、それによって、投射画像の画像品質の低下を抑制することが可能となる。
【００３６】
（６）前記（５）に記載のプロジェクタにおいては、前記第２ダイクロイックミラーと前記第２ダイクロイックミラーを透過した前記第３色光を変調する前記第３光変調素子との間に前記第３色光を反転させるリレー光学系を有し、前記第４ダイクロイックミラーと前記第４ダイクロイックミラーを透過した前記第２色光を変調する前記第５光変調素子との間に前記第２色光を反転させるリレー光学系を有し、前記第１色合成光学系は、前記第１光変調素子によって変調された前記第１色光に対応する画像光及び前記第３光変調素子によって変調された前記第３色光に対応する画像光を反射させ、前記第２光変調素子によって変調された前記第２色光に対応する画像光を透過させることによって前記第１〜第３色光に対応する各画像光を合成し、前記第２色合成光学系は、前記第５光変調素子によって変調された前記第２色光に対応する画像光及び前記第６光変調素子によって変調された前記第３色光に対応する画像光を反射させ、前記第４光変調素子によって変調された前記第１色光に対応する画像光を透過させることによって前記第１〜第３色光に対応する各画像光を合成することが好ましい。
【００３７】
このような構成とすることにより、第１画像形成手段からの第３色光に対応する画像光と第２画像形成手段からの第３色光に対応する画像光とが投射面上で左右反対になるように投射させることができ、また、第１画像形成手段からの第２色光に対応する画像光と第２画像形成手段からの第２色光に対応する画像光とが投射面上で左右反対になるように投射させることができる。
【００３８】
（７）前記（１）〜（６）のいずれかに記載のプロジェクタにおいては、前記第１画像形成手段及び第２画像形成手段のそれぞれの光学要素が同一平面上に設けられることが好ましい。
第１画像形成手段及び第２画像形成手段をこのように配置することによって、プロジェクタの光学要素を効率的に配置することができ、プロジェクタの光学系全体をコンパクトなものとすることができる。
【００３９】
（８）前記（１）〜（７）のいずれかに記載のプロジェクタにおいては、前記第１ダイクロイックミラーで反射する色光を前記第１〜第３光変調素子のうちの対応する光変調素子に入射させる際の反射ミラーを両面反射ミラーとし、当該両面反射ミラーを前記第１画像形成手段及び第２画像形成手段で共用することが好ましい。
このように、両面反射ミラーを第１画像形成手段及び第２画像形成手段で共用する構成とすることにより、光学系の部品点数を増やすことなく、光学系の構成を簡素化することができる。
【００４０】
（９）前記（８）に記載のプロジェクタにおいては、前記両面反射ミラーによって反射される色光の光軸を調整する光軸調整手段を設けることが好ましい。
このような光軸調整手段を設けることにより、両面反射ミラーを第１画像形成手段及び第２画像形成手段で共用する構成とした場合であっても、両面反射ミラーの各反射面で反射された色光の光軸を第１画像形成手段及び第２画像形成手段のそれぞれの光学系において適切な位置に設定することができる。なお、「両面反射ミラーの各反射面で反射された色光の光軸を第１画像形成手段及び第２画像形成手段のそれぞれの光学系において適切な位置に設定する」というのは、例えば、第１画像形成手段の第１色合成光学系及び第２画像形成手段の第２色合成光学において各色光が合成される際にそれぞれの光軸が一致するような状態となるように設定するということである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の実施形態について説明する。
[実施形態１]
図１は実施形態１に係るプロジェクタ１０の光学系を模式的に示す図である。実施形態１に係るプロジェクタ１０は、図１に示すように、赤色光（第１色光）、緑色光（第２色光）及び青色光（第３色光）を含む光を射出する照明装置１００と、偏光分離光学系としての偏光分離ミラー２００と、第１画像光を射出する第１画像形成手段としての第１画像形成ユニット１１００と、第２画像光を射出する第２画像形成手段としての第２画像形成ユニット２１００と、偏光合成光学系としての偏光合成プリズム３００と、偏光合成プリズム３００で合成された画像光を投射する投射光学系４００とを備える。
【００４２】
照明装置１００は、被照明領域側に照明光束を射出する光源装置１１０と、光源装置１１０の被照明領域側に配置される凹レンズ１１８と、凹レンズ１１８から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための第１小レンズを有する第１レンズアレイ１２０と、第１レンズアレイ１２０の複数の第１小レンズに対応する複数の第２小レンズを有する第２レンズアレイ１３０と、第２レンズアレイ１３０から射出される各部分光束を被照明領域で重畳させるための重畳レンズ１５０とを有する。
【００４３】
光源装置１１０は、楕円面リフレクタ１１４と、楕円面リフレクタ１１４の第１焦点近傍に発光中心を有する発光管１１２と、発光管１１２から被照明領域側に向けて射出される光を発光管１１２に向けて反射する副鏡１１６と、楕円面リフレクタ１１４からの集束光を略平行光として射出する凹レンズ１１８とを有する。
【００４４】
偏光分離ミラー２００は、照明装置１００からの光を第１偏光成分を有する光（例えばｐ偏光）と第２偏光成分を有する光（例えばｓ偏光）とに分離する機能を有する。
【００４５】
第１画像形成ユニット１１００は、偏光分離ミラー２００で分離された第１偏光成分を有する光を赤色光、緑色光及び青色光に分離する第１色分離光学系１２００と、第１色分離光学系１２００で分離された各色光をそれぞれ変調する第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂと、第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂでそれぞれ変調された赤色光、緑色光及び青色光を合成する第１色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム１４００とを有する。第１画像形成ユニット１１００からは、第１偏光成分を有する画像光（第１画像光という）が射出される。
【００４６】
第１色分離光学系１２００は、偏光分離ミラー２００で分離された第１偏光成分を有する光を赤色光と他の色光とに分離する第１ダイクロイックミラー１２１０と、第１ダイクロイックミラー１２１０で分離された他の色光を緑色光と青色光とに分離する第２ダイクロイックミラー１２２０と、両面反射ミラー１２３０と、リレー光学系１２４０とを有する。
このような構成を有する第１色分離光学系１２００は、偏光分離ミラー２００で分離された第１偏光成分を有する光を、赤色光、緑色光及び青色光の３つの色光に分離して、第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂに導く機能を有する。
【００４７】
第１ダイクロイックミラー１２１０で反射された赤色光成分の光は、両面反射ミラー１２３０により反射され、第１光変調素子１３００Ｒの液晶パネルの画像形成領域に入射する。第１ダイクロイックミラー１２１０を通過した緑色光成分及び青色光成分の光のうち緑色光成分の光は、第２ダイクロイックミラー１２２０で反射され、第２光変調素子１３００Ｇの液晶パネルの画像形成領域に入射する。一方、青色光成分の光は、第２ダイクロイックミラー１２２０を透過してリレー光学系１２４０に入射する。
【００４８】
リレー光学系１２４０は、入射側レンズ１２７０と、入射側の反射ミラー１２５０と、リレーレンズ１２８０と、射出側の反射ミラー１２６０と、射出側レンズ１２９０とを有し、第２ダイクロイックミラー１２２０を透過した青色光成分の光を第３光変調素子１３００Ｂの液晶パネルまで導く機能を有する。なお、第２ダイクロイックミラー１２２０を透過した青色光は、リレー光学系１２４０で像が左右反転された後、第３光変調素子１３００Ｂの液晶パネルの画像形成領域に入射する。
【００４９】
第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂは、画像情報に応じて照明光束を変調するものであり、照明装置１００の照明対象となる。第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂのそれぞれは、液晶パネルと、液晶パネルの光入射側に配置される入射側偏光板と、液晶パネルの光射出側に配置される射出側偏光板とを有する。
【００５０】
液晶パネルは、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ものであり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像情報に従って、入射側偏光板から射出された１種類の直線偏光の偏光方向を変調する。入射側偏光板、液晶パネル及び射出側偏光板によって入射する各色光の光変調が行われる。
クロスダイクロイックプリズム１４００は、射出側偏光板から射出された各色光ごとに
変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。
【００５１】
第２画像形成ユニット２１００は、偏光分離ミラー２００で分離された第２偏光成分を有する光を赤色光、緑色光及び青色光に分離する第２色分離光学系２２００と、第２色分離光学系２２００で分離された各色光をそれぞれ変調する第４〜第６光変調素子２３００Ｒ〜２３００Ｂと、第４〜第６光変調素子２３００Ｒ〜２３００Ｂでそれぞれ変調された赤色光、緑色光及び青色光を合成する第２色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム２４００とを有する。第２画像形成ユニット２１００からは、第２偏光成分を有する画像光（第２画像光という）が射出される。
【００５２】
第２色分離光学系２２００は、偏光分離ミラー２００で分離された第２偏光成分を有する光を青色光と他の色光とに分離する第３ダイクロイックミラー２２１０と、第３ダイクロイックミラー２２１０で分離された他の色光を緑色光と赤色光とに分離する第４ダイクロイックミラー２２２０と、両面反射ミラー１２３０と、リレー光学系２２４０とを有する。
このような構成を有する第２色分離光学系２２００は、偏光分離ミラー２００で分離された第２偏光成分を有する光を、赤色光、緑色光及び青色光の３つの色光に分離して、第４〜第６光変調素子２３００Ｒ〜２３００Ｂに導く機能を有する。
【００５３】
第３ダイクロイックミラー２２１０で反射した青色光成分の光は、反射ミラー１２３０により反射され、第６光変調素子２３００Ｂの液晶パネルの画像形成領域に入射する。第３ダイクロイックミラー２２１０を透過した緑色光成分及び赤色光成分の光のうち緑色光成分の光は、第４ダイクロイックミラー２２２０で反射され、第５光変調素子２３００Ｇの液晶パネルの画像形成領域に入射する。一方、赤色光成分の光は、第４ダイクロイックミラー２２２０を透過してリレー光学系２２４０に入射する。
【００５４】
リレー光学系２２４０は、入射側レンズ２２７０と、入射側の反射ミラー２２５０と、リレーレンズ２２８０と、射出側の反射ミラー２２６０と、射出側レンズ２２９０とを有し、第４ダイクロイックミラー２２２０を透過した赤色光成分の光を第４光変調素子２３００Ｒの液晶パネルまで導く機能を有する。なお、第４ダイクロイックミラー２２２０を透過した赤色光は、リレー光学系２２４０によって像が左右反転された後、第４光変調素子２３００Ｒの液晶パネルの画像形成領域に入射する。
【００５５】
また、実施形態１に係るプロジェクタ１０においては、両面反射ミラー１２３０を第１画像形成ユニット１１００において赤色光成分を第１光変調素子１３００Ｒに入射させるための反射ミラーと、第２画像形成ユニット２１００において青色光成分を第６光変調素子２３００Ｂに入射させるための反射ミラーとして共用している。
【００５６】
第４〜第６光変調素子２３００Ｒ〜２３００Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム２４００は、第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム１４００と同様の構成を有するため、詳細な説明は省略する。
【００５７】
偏光合成プリズム３００は、第１偏光成分を有する光と第２偏光成分を有する光とを合成する偏光合成面を有し、第１画像形成ユニット１１００から射出された第１画像光と、第２画像形成ユニット２１００から射出された第２画像光とを合成して投射光学系４００に射出する。
偏光合成プリズム３００から射出されたカラー画像は、投射光学系４００によって拡大投射され、スクリーンＳＣＲ上で大画面画像を形成する。
【００５８】
実施形態１に係るプロジェクタ１０は、以上のような構成を有し、かつ、各光学要素が
配置されている。図１に示す実施形態１に係るプロジェクタ１０は、一見、図８に示す従来のプロジェクタと同じような構成に見えるが、第１画像形成ユニット１１００及び第２画像形成ユニット２１００から射出される赤色光に対応する画像光及び青色光に対応する画像光が投射面上でそれぞれ左右反対に投射されるように光学系が構成されている。
【００５９】
すなわち、実施形態１に係るプロジェクタ１０は、第１画像形成ユニット１１００側においては、第１ダイクロイックミラー１２１０により、赤色光を反射させて緑色光及び青色光を透過させ、第２ダイクロイックミラー１２２０により緑色光を反射させて青色光を透過させるような構成となっており、第２画像形成ユニット２１００側においては、第３ダイクロイックミラー２２１０により青色光を反射させて赤色光及び緑色光を透過させ、第４ダイクロイックミラー２２２０により緑色光を反射させて赤色光を透過させるような構成となっている。
【００６０】
実施形態１に係るプロジェクタ１０がこのような構成を有することにより、第１画像形成ユニット１１００及び第２画像形成ユニット２１００から射出される赤色光に対応する画像光及び青色光に対応する画像光が投射面上でそれぞれ左右反対に投射されるようになる。以下、図２を用いて詳細に説明する。
【００６１】
図２は、実施形態１に係るプロジェクタ１０内を通る光の光路を模式的に示す図である。図２において、第１ダイクロイックミラー１２１０のシステム光軸に沿って手前側の領域に入射する光の光路は、白丸「○」で示し、第１ダイクロイックミラー１２１０のシステム光軸に沿って奥側の領域に入射する光の光路は、黒丸「●」で示し、第３ダイクロイックミラー２２１０のシステム光軸に沿って手前側の領域に入射する光の光路は、白三角「△」で示し、第３ダイクロイックミラー２２１０のシステム光軸に沿って奥側の領域に入射する光の光路は、黒三角「▲」で示している。
【００６２】
なお、図２において、図面を簡略化するため、第１〜第６光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂ，２３００Ｒ〜２３００Ｂ並びに投射光学系４００の図示を省略している。
【００６３】
実施形態１に係るプロジェクタ１０においては、図２に示すように、第１ダイクロイックミラー１２１０における手前側領域で反射される赤色光（「○」の光路参照）は、第４ダイクロイックミラー２２２０における奥側領域を透過する赤色光（「▲」の光路参照）と重畳され、第１ダイクロイックミラー１２１０における奥側領域で反射される赤色光（「●」の光路参照）は、第４ダイクロイックミラー２２２０における手前側領域を透過する赤色光（「△」の光路参照）と重畳される。
【００６４】
すなわち、偏光分離ミラー２００で分離された第１偏光成分のうち第１ダイクロイックミラー１２１０の手前側領域で反射された赤色光（「○」の光路参照）は、両面反射ミラー１２３０により反射され、第１光変調素子１３００Ｒ（図２では図示を省略）の液晶パネルの画像形成領域に入射したのち、クロスダイクロイックプリズム１４００により反射されて、偏光合成プリズム３００から射出される（「○」の光路参照）。
【００６５】
また、第１ダイクロイックミラー１２１０の奥側領域で反射された赤色光（「●」の光路参照）は、両面反射ミラー１２３０により反射され、第１光変調素子１３００Ｒ（図２では図示を省略）の液晶パネルの画像形成領域に入射したのち、クロスダイクロイックプリズム１４００により反射されて、偏光合成プリズム３００から射出される（「●」の光路参照）。
【００６６】
一方、偏光分離ミラー２００で分離された第２偏光成分のうち第３ダイクロイックミラー２２１０及び第４ダイクロイックミラー２２２０の手前側領域を透過した赤色光（「△
」の光路参照）は、リレー光学系２２４０によって像が左右反転したのち、第４光変調素子２３００Ｒ（図２では図示を省略）の液晶パネルの画像形成領域に入射する（「△」の光路参照）。そして、クロスダイクロイックプリズム２４００により反射されて、偏光合成プリズム３００から射出される（「△」の光路参照）。
【００６７】
また、第３ダイクロイックミラー２２１０及び第４ダイクロイックミラー２２２０の奥側領域を透過した赤色光（「▲」の光路参照）は、リレー光学系２２４０によって像が左右反転したのち、第４光変調素子２３００Ｒ（図２では図示を省略）の液晶パネルの画像形成領域に入射する（「▲」の光路参照）。そして、クロスダイクロイックプリズム２４００により反射されて、偏光合成プリズム３００から射出される（「▲」の光路参照）。
【００６８】
これにより、第１ダイクロイックミラー１２１０における手前側領域で反射される赤色光（「○」の光路参照）は、第４ダイクロイックミラー２２２０における奥側領域を透過する赤色光（「▲」の光路参照）と重畳され、また、第１ダイクロイックミラー１２１０における奥側領域で反射される赤色光（「●」の光路参照）は、第４ダイクロイックミラー２２２０における手前側領域を透過する赤色光（「△」の光路参照）と重畳されることとなる。
【００６９】
このため、第１ダイクロイックミラー１２１０の手前側領域で反射される赤色光と奥側領域で反射される赤色光との間で生じる光量差（光量むら）と、第４ダイクロイックミラー２２２０の手前側領域を透過する赤色光と奥側領域を透過する赤色光との間で生じる光量差（光量むら）とは互いに打ち消される関係となる。
その結果、スクリーンＳＣＲ上に投射される画像光のうち赤色光について、左右方向（水平方向）の光量むらの発生を抑制することが可能となる。
【００７０】
次に青色光について説明する。偏光分離ミラー２００で分離された第１偏光成分のうち第１ダイクロイックミラー１２１０及び第２ダイクロイックミラー１２２０の手前側領域（「○」の光路参照）を透過した青色光は、リレー光学系１２４０によって像が左右反転したのち、第３光変調素子１３００Ｂ（図２では図示を省略）の液晶パネルの画像形成領域に入射する（「○」の光路参照）。そして、クロスダイクロイックプリズム１４００により反射されて、偏光合成プリズム３００から射出される（「○」の光路参照）。
【００７１】
また、第１ダイクロイックミラー１２１０及び第２ダイクロイックミラー１２２０の奥側領域（「●」の光路参照）を透過した青色光は、リレー光学系１２４０によって像が左右反転したのち、第３光変調素子１３００Ｂ（図２では図示を省略）の液晶パネルの画像形成領域に入射する（「●」の光路参照）。そして、クロスダイクロイックプリズム１４００により反射されて、偏光合成プリズム３００から射出される（「●」の光路参照）。
【００７２】
一方、偏光分離ミラー２００で分離された第２偏光成分のうち第３ダイクロイックミラー２２１０の手前側領域で反射された青色光（「△」の光路参照）は、両面反射ミラー１２３０により反射され、第６光変調素子２３００Ｂ（図２では図示を省略）の液晶パネルの画像形成領域に入射したのち、クロスダイクロイックプリズム２４００により反射されて、偏光合成プリズム３００から射出される（「△」の光路参照）。
【００７３】
また、第３ダイクロイックミラー２２１０の奥側領域で反射された青色光（「▲」の光路参照）は、両面反射ミラー１２３０により反射され、第６光変調素子２３００Ｂ（図２では図示を省略）の液晶パネルの画像形成領域に入射したのち、クロスダイクロイックプリズム２４００により反射されて、偏光合成プリズム３００から射出される（「▲」の光路参照）。
【００７４】
これにより、第２ダイクロイックミラー１２２０における手前側領域を透過する青色光（「○」の光路参照）は、第３ダイクロイックミラー２２１０における奥側領域で反射する青色光（「▲」の光路参照）と重畳されることとなり、また、第２ダイクロイックミラー１２２０における奥側領域を透過する青色光（「●」の光路参照）は、第３ダイクロイックミラー２２１０における手前側領域で反射する青色光（「△」の光路参照）と重畳されることとなる。
【００７５】
このため、第２ダイクロイックミラー１２２０の手前側領域を透過する青色光と奥側領域を透過する青色光との間で生じる光量差（光量むら）と、第３ダイクロイックミラー２２１０の手前側領域で反射する青色光と奥側領域で反射する青色光との間で生じる光量差（光量むら）とは互いに打ち消される関係となる。
その結果、スクリーンＳＣＲ上に投射される画像光のうち青色光について、左右方向（水平方向）の光量むらの発生を抑制することが可能となる。
【００７６】
なお、緑色光は第２ダイクロイックミラー１２２０における手前側領域で反射する光（「○」の光路参照。）が、第４ダイクロイックミラー２２２０における手前側領域で反射する光（「△」の光路参照。）と重畳され、第２ダイクロイックミラー１２２０における奥側領域で反射する光（「●」の光路参照。）が、第４ダイクロイックミラー２２２０における奥側領域で反射する光（「▲」の光路参照。）と重畳され、これは図８に示す従来のプロジェクタと同様である。
【００７７】
実施形態１に係るプロジェクタ１０は、第１画像形成ユニット１１００及び第２画像形成ユニット２１００から射出される赤色光に対応する画像光及び青色光に対応する画像光が投射面上でそれぞれ左右反対に投射される。このため、赤色光、緑色光及び青色光のうち、赤色光及び青色光については、スクリーンＳＣＲ上において左右方向（水平方向）の光量むらの発生を抑制することが可能となる。このように、赤色光、緑色光及び青色光のうち、赤色光及び青色光の光量むらの発生が抑制されることにより、図８に示すような光学系を有する従来のプロジェクタにと比べれば、スクリーンＳＣＲ上での光量むらを改善することができる。
【００７８】
以上説明したように、実施形態１に係るプロジェクタ１０は、従来のプロジェクタのコンパクトな光学系の構成はほぼそのまま維持した状態でスクリーンＳＣＲ上での光量むらを抑制することが可能となり、照明光学系の光路長も従来のプロジェクタと同等に抑えることができることから光の利用効率を高いプロジェクタとすることができる。また、実施形態１に係るプロジェクタ１０は、両面反射ミラー１２３０を第１画像形成ユニット１１００及び第２画像形成ユニット２１００で共用する構成であるため、光学系の部品点数を増やすことなく、光学系の構成を簡素化することができる。
【００７９】
なお、両面反射ミラー１２３０を第１画像形成ユニット１１００及び第２画像形成ユニット２１００で共用する際、両面反射ミラー１２３０の各反射面で反射された色光の光軸を第１画像形成ユニット１１００及び第２画像形成ユニット２１００それぞれの光学系において適切に設定する必要があるが、これは、例えば、第１画像形成ユニット１１００側において両面反射ミラーで反射された色光の光軸が第１画像形成ユニット１１００側の光学系において適切になるように両面反射ミラーを設定した上で、第２画像形成ユニット２１００側の光学系の各要素（第３ダイクロイックミラー、第４ダイクロイックミラー、リレー光学系など）を調整するといった操作を行うことによって実現可能である。
【００８０】
[実施形態２]
実施形態１に係るプロジェクタ１０では、第１画像形成ユニット１１００及び第２画像形成ユニット２１００から射出される赤色光に対応する画像光及び青色光に対応する画像
光が投射面上でそれぞれ左右反対に投射されるように光学系を構成したが、赤色光と青色光ではなく、緑色光及び青色光をそれぞれスクリーンＳＣＲ上で左右反対側に投射することによっても、スクリーンＳＣＲの投射画像の光量むらを抑制する効果が得られる。
【００８１】
図３は実施形態２に係るプロジェクタ２０の光学系を模式的に示す図である。図３に示すように、実施形態２に係るプロジェクタ２０においては、第４ダイクロイックミラー２２２０が赤色光を反射させて緑色光を透過させる機能を有する点が異なるだけで、その他の構成は、図１と同様であるので、図１と同一構成要素には同一符号が付されている。
【００８２】
実施形態２に係るプロジェクタ２０の光学系がこのような構成を有することにより、第１画像形成ユニット１１００及び第２画像形成ユニット２１００から射出される緑色光に対応する画像光及び青色光に対応する画像光が投射面上でそれぞれ左右反対に投射されるようにすることができる。
【００８３】
図４は実施形態２に係るプロジェクタ２０内を通る光の光路を模式的に示す図である。なお、図４においても図２と同様、第１ダイクロイックミラー１２１０のシステム光軸に沿って手前側の領域に入射する光の光路は、白丸「○」で示し、第１ダイクロイックミラー１２１０のシステム光軸に沿って奥側の領域に入射する光の光路は、黒丸「●」で示し、第３ダイクロイックミラー２２１０のシステム光軸に沿って手前側の領域に入射する光の光路は、白三角「△」で示し、第３ダイクロイックミラー２２１０のシステム光軸に沿って奥側の領域に入射する光の光路は、黒三角「▲」で示している。また、図４において、図面を簡略化するため、第１〜第６光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂ，２３００Ｒ〜２３００Ｂ並びに投射光学系４００の図示を省略している。
【００８４】
実施形態２に係るプロジェクタ２０においては、図４に示すように、第２ダイクロイックミラー１２２０における手前側領域で反射される緑色光（「○」の光路参照）は、第４ダイクロイックミラー２２２０における奥側領域を透過する緑色光（「▲」の光路参照）と重畳され、第２ダイクロイックミラー１２２０における奥側領域で反射される緑色光（「●」の光路参照）は、第４ダイクロイックミラー２２２０における手前側領域を透過する緑色光（「△」の光路参照）と重畳される。
【００８５】
すなわち、第２ダイクロイックミラー１２２０の手前側領域で反射された緑色光（「○」の光路参照）は、第２光変調素子１３００Ｇ（図４では図示を省略）の液晶パネルの画像形成領域に入射したのち、クロスダイクロイックプリズム１４００を透過して、偏光合成プリズム３００から射出される（「○」の光路参照）。
【００８６】
また、第２ダイクロイックミラー１２２０の奥側領域で反射された緑色光（「●」の光路参照）は、第２光変調素子１３００Ｇ（図４では図示を省略）の液晶パネルの画像形成領域に入射したのち、クロスダイクロイックプリズム１４００を透過して、偏光合成プリズム３００から射出される（「●」の光路参照）。
【００８７】
一方、第３ダイクロイックミラー２２１０及び第４ダイクロイックミラー２２２０の手前側領域を透過した緑色光（「△」の光路参照）は、リレー光学系２２４０によって像が左右反転したのち、第５光変調素子２３００Ｇ（図４では図示を省略）の液晶パネルの画像形成領域に入射する（「△」の光路参照）。そして、クロスダイクロイックプリズム２４００により反射されて、偏光合成プリズム３００から射出される（「△」の光路参照）。
【００８８】
また、第３ダイクロイックミラー２２１０及び第４ダイクロイックミラー２２２０の奥側領域を透過した緑色光（「▲」の光路参照）は、リレー光学系２２４０によって像が左
右反転したのち、第５光変調素子２３００Ｇ（図４では図示を省略）の液晶パネルの画像形成領域に入射する（「▲」の光路参照）。そして、クロスダイクロイックプリズム２４００により反射されて、偏光合成プリズム３００から射出される（「▲」の光路参照）。
【００８９】
これにより、第２ダイクロイックミラー１２２０における手前側領域で反射される緑色光（「○」の光路参照）は、第４ダイクロイックミラー２２２０における奥側領域を透過する緑色光（「▲」の光路参照）と重畳され、また、第２ダイクロイックミラー１２２０における奥側領域で反射される緑色光（「●」の光路参照）は、第４ダイクロイックミラー２２２０における手前側領域を透過する緑色光（「△」の光路参照）と重畳されることとなる。
【００９０】
このため、第２ダイクロイックミラー１２２０の手前側領域で反射される緑色光と奥側領域で反射される緑色光との間で生じる光量差（光量むら）と、第４ダイクロイックミラー２２２０の手前側領域を透過する緑色光と奥側領域を透過する緑色光との間で生じる光量差（光量むら）とは互いに打ち消される関係となる。
その結果、スクリーンＳＣＲ上に投射される画像光のうち緑色光について、左右方向（水平方向）の光量むらの発生を抑制することが可能となる。
【００９１】
なお、図４における青色光の光路は、図２と同様であり、第２ダイクロイックミラー１２２０における手前側領域を透過する青色光（「○」の光路参照）は、第３ダイクロイックミラー２２１０における奥側領域で反射する青色光（「▲」の光路参照）と重畳されることとなり、また、第２ダイクロイックミラー１２１０における奥側領域を透過する青色光（「●」の光路参照）は、第３ダイクロイックミラー２２１０における手前側領域で反射する青色光（「△」の光路参照）と重畳されることとなる。
【００９２】
実施形態２に係るプロジェクタ２０は、第１画像形成ユニット１１００及び第２画像形成ユニット２１００から射出される緑色光に対応する画像光及び青色光に対応する画像光が投射面上でそれぞれ左右反対に投射される。このため、赤色光、緑色光及び青色光のうち、緑色光及び青色光については、スクリーンＳＣＲ上において左右方向（水平方向）の光量むらの発生を抑制することが可能となる。このように、赤色光、緑色光及び青色光のうち、緑色光及び青色光の光量むらの発生が抑制されることによっても、図８に示すような光学系を有する従来のプロジェクタにと比べれば、スクリーンＳＣＲ上での光量むらを改善することができる。
【００９３】
[実施形態３]
実施形態１に係るプロジェクタ１０及び実施形態２に係るプロジェクタ２０のように、両面反射ミラー１２３０を第１画像形成ユニット１１００及び第２画像形成ユニット２１００で共用する際、両面反射ミラー１２３０の各反射面で反射された色光の光軸を第１画像形成ユニット１１００及び第２画像形成ユニット２１００それぞれの光学系において適切な位置に設定するための光軸調整手段を設けることが好ましい。実施形態３に係るプロジェクタ３０においては、光軸調整手段として、色光の光軸を調整するためのレンズ（光軸調整用レンズという）を用いた場合について説明する。
【００９４】
図５は実施形態３に係るプロジェクタ３０の光学系を模式的に示す図である。なお、実施形態３に係るプロジェクタ３０は、実施形態１に係るプロジェクタ１０と同様の光学系の構成を有するものであるが、実施形態２に係るプロジェクタ２０の光学系であっても同様に実施可能である。
【００９５】
図５に示すように、実施形態３に係るプロジェクタ３０は、両面反射ミラー１２３０と第３ダイクロイックミラー２２１０との間に光軸調整用レンズ５００を設けた点が異なり
、その他の構成は図１と同じであるので、同一構成要素には同一符号が付されている。
【００９６】
実施形態３に係るプロジェクタ３０においては、第１画像形成ユニット１１００側において両面反射ミラー１２３０で反射された色光の光軸が第１画像形成ユニット１１００側の光学系において適切な位置となるように両面反射ミラー１２３０を設定しておき、その状態で、第２画像形成ユニット２１００側において、光軸調整用レンズ５００により、両面反射ミラー１２３０で反射された色光の光軸が第２画像形成ユニット２１００の光学系において適切な位置となるようにする。
【００９７】
このような構成とすることにより、第１ダイクロイックミラー１２１０で反射された赤色光の光軸をクロスダイクロイックプリズム１４００に対して適切な位置とすることができるとともに、第３ダイクロイックミラー２２１０で反射された青色光の光軸をクロスダイクロイックプリズム２４００に対して適切な位置とすることができる。
なお、光軸を調整する光学系要素としてレンズ（光軸調整用レンズ５００）を例示したが、レンズではなく所定の厚みを有するガラス板を用いても実現可能である。
【００９８】
[実施形態４]
実施形態４に係るプロジェクタ４０においては、光軸調整手段として、両面反射ミラー１２３０を各反射面の角度の調整を可能とするような構成とする。なお、実施形態４に係るプロジェクタ４０においてもその光学系は、実施形態１に係るプロジェクタ１０を例示するが、実施形態２に係るプロジェクタ２０の光学系であっても同様に実施可能である。
【００９９】
図６は実施形態４に係るプロジェクタ４０の光学系を模式的に示す図である。実施形態４に係るプロジェクタ４０に用いられる両面反射ミラー１２３０は、板状部材１２３１の両面それぞれに反射ミラーＭ１，Ｍ２が取り付けられ、反射ミラーＭ１，Ｍ２は板状部材１２３１に対して所定範囲で角度を変えられるようになっている。
【０１００】
図７は実施形態４に係るプロジェクタ４０に用いられる両面反射ミラー１２３０の構成例を示す図である。図７（ａ）は反射ミラーＭ１，Ｍ２のそれぞれの端部を支点Ｐ１，Ｐ２としてこれら各反射ミラーＭ１，Ｍ２を矢印ａ−ａ’に回動可能とした例である。また、図７（ｂ）は反射ミラーＭ１，Ｍ２のそれぞれ中央部を支点Ｐ１，Ｐ２としてシーソーの如く矢印ａ−ａ’に回動可能とした例である。反射ミラーＭ１，Ｍ２が板状部材１２３１に対して所定範囲で角度を変化可能とするには、これらの他にも種々の構造が考えられる。
【０１０１】
両面反射ミラー１２３０がこのような構造を有することにより、各反射ミラーＭ１，Ｍ２の角度を所定範囲で微調整することができ、それによって、第１ダイクロイックミラー１２１０で反射された赤色光の光軸をクロスダイクロイックプリズム１４００に対して適切な位置に設定することができるとともに、第３ダイクロイックミラーで反射された青色光の光軸をクロスダイクロイックプリズム２４００に対して適切な位置に設定することができる。また、図７に示すような構成を有する両面反射ミラー１２３０は、各反射ミラーＭ１，Ｍ２の角度を所定範囲で微調整可能とするとともに、両面反射ミラー１２３０そのものを光軸に沿って直交する２方向に移動可能とすることにより、光軸の調整をより高精度にかつ容易に行うことができる。
【０１０２】
なお、上述の例では、反射ミラーＭ１，Ｍ２の両方を板状部材１２３１に対して角度の調整を可能としたが、一方の反射ミラーを固定しておき、他方の反射ミラーの角度を設定可能としてもよい。例えば、反射ミラーＭ１は、第１ダイクロイックミラー１２１０で反射された赤色光の光軸をクロスダイクロイックプリズム１４００に対して適切な位置に設定することができるように板状部材１２３１に固定しておき、その状態で、第３ダイクロ
イックミラーで反射された青色光の光軸をクロスダイクロイックプリズム２４００に対して適切な位置に設定するように反射ミラーＭ２の角度を設定する。このとき、必要に応じて両面反射ミラー１２３０そのものを光軸に沿って移動させるようにしてもよい。
【０１０３】
以上、本発明のプロジェクタを上記各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様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。
【０１０４】
（１）上記各実施形態に係るプロジェクタにおいては、光学系を上記各実施形態に示すような構成とすることによって光量むらを軽減する例について説明したが、光学系を上記各実施形態のような構成とした上で、さらに、ソフトウエア的な画像補正処理による光量むら補正処理を行うようにしてもよい。
【０１０５】
（２）上記各実施形態に係るプロジェクタにおいては、偏光分離光学系として偏光分離ミラーを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、偏光分離プリズム（偏光ビームスプリッタ）を用いることもできる。また、上記各実施形態に係るプロジェクタにおいては、偏光合成光学系として偏光合成プリズムを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、基板上に偏光合成面が形成された偏光合成素子を用いることもできる。
【０１０６】
（３）上記各実施形態に係るプロジェクタにおいては、照明装置として、発光管を有する照明装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、照明装置として、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＤ（半導体レーザ）その他の固体光源を用いることもできる。
【０１０７】
（４）上記各実施形態に係るプロジェクタにおいては、光変調素子として、透過型の液晶パネルを有する光変調素子を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、反射型の液晶パネルを有する光変調素子を用いることもできる。
【０１０８】
（５）上記各実施形態に係るプロジェクタにおいては、光変調素子として、液晶パネルを有する光変調素子を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、マイクロミラー型光変調素子を用いることもできる。
【０１０９】
（６）本発明は、投射画像を観察する側から投射するフロント投射型プロジェクタに適用する場合にも、投射画像を観察する側とは反対の側から投射するリア投射型プロジェクタに適用する場合にも可能である。
【０１１０】
（７）上記各実施形態に係るプロジェクタでは、１つの照明装置で第１画像形成ユニット１１００及び第２画像形成ユニット２１００を照明するようにしたが、それぞれに対応する照明装置（第１照明装置、第２照明装置という）を設ける構成としてもよい。この場合、第１照明装置は、第１偏光成分を有する光を射出する構成とし、第２照明装置は、第２偏光成分を有する光を射出する構成とすることによって前述の実施形態と同様の機能を有するプロジェクタを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】実施形態１に係るプロジェクタ１０の光学系を模式的に示す図。
【図２】実施形態１に係るプロジェクタ１０内を通る光の光路を模式的に示す図。
【図３】実施形態２に係るプロジェクタ２０の光学系を模式的に示す図。
【図４】実施形態２に係るプロジェクタ２０内を通る光の光路を模式的に示す図。
【図５】実施形態３に係るプロジェクタ３０の光学系を模式的に示す図。
【図６】実施形態４に係るプロジェクタ４０の光学系を模式的に示す図。
【図７】実施形態４に係るプロジェクタ４０に用いられる両面反射ミラー１２３０の構成例を示す図。
【図８】従来のプロジェクタ９００の光学系を模式的に示す図。
【図９】従来のプロジェクタ９００の問題点を説明するために示す図。
【図１０】第１ダイクロイックミラー９３２の分光特性を説明するために示す図。
【図１１】従来のプロジェクタ９００内を通る光の光路を模式的に示す図。
【符号の説明】
【０１１２】
１００・・・照明装置、２００・・・偏光分離ミラー、１２３０・・・両面反射ミラー、３００・・・偏光合成プリズム、４００・・・投射光学系、１１００・・・第１画像形成ユニット、１２００，２２００・・・色分離光学系、１２１０・・・第１ダイクロイックミラー，１２２０・・・第２ダイクロイックミラー，１２３０・・・両面反射ミラー、２２１０・・・第３ダイクロイックミラー，２２２０・・・第４ダイクロイックミラー、１２４０，２２４０・・・リレー光学系、１２７０，２２７０・・・入射側レンズ、１２８０，２２８０・・・リレーレンズ、１３００Ｒ，１３００Ｇ，１３００Ｂ・・・第１〜第３光変調素子、２３００Ｒ，２３００Ｇ，２３００Ｂ・・・第４〜第６光変調素子、１４００，２４００・・・クロスダイクロイックプリズム、２１００・・・第２画像形成ユニット、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】
0004353287.tif 000009
【図９】
0004353287.tif 000010
【図１０】
0004353287.tif 000011
【図１１】
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