(57)【要約】【課題】装置全体の小型化を図りつつ、被投射面に表示影が投射されるのを抑え、画質の向上を図ることが可能なプロジェクタ及び照明装置を提供すること。【解決手段】複数種の色光を含むレーザ光を射出する光源１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂと、照明光を生成する複数の回折光学素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂと、反射型光変調素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂと、第１偏光分離膜４１及び第２偏光分離膜４２を有し、複数の反射型光変調素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂにおいて変調された光を合成する色合成部３０と、投射手段５０とを備え、第１偏光分離膜４１と第２偏光分離膜４２とが交差して設けられ、回折光学素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂが、第１偏光分離膜４１及び第２偏光分離膜４２のうち光源１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂから射出された光が偏光分離される偏光分離膜と異なる偏光分離膜に入射しないように、色合成部３０に複数の光束を入射させることを特徴とする。【選択図】図１
2009086025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種の色光を含むレーザ光を射出する光源と、
前記複数種の色光のそれぞれの光路上に設けられ、前記光源から射出された光を回折し、照明光を生成する複数の回折光学素子と、
該複数の回折光学素子により生成された照明光を変調するとともに反射する複数の反射型光変調素子と、
前記回折光学素子及び前記反射型光変調素子から射出された光のうち少なくとも１種類の色光が入射するとともに、入射した光のうち一方向に振動する偏光光を透過させ、他方向に振動する偏光光を反射させる第１偏光分離膜及び第２偏光分離膜を有し、前記複数の反射型光変調素子において変調された光を合成する色合成部と、
該色合成部により合成された光を被投射面に投射する投射手段とを備え、
前記第１偏光分離膜と前記第２偏光分離膜とが交差して設けられ、
前記回折光学素子が、前記第１偏光分離膜及び前記第２偏光分離膜のうち前記光源から射出された光が偏光分離される偏光分離膜と異なる偏光分離膜に入射しないように、前記色合成部に複数の光束を入射させることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
１種類の色光に対して１つの前記回折光学素子が設けられ、
前記回折光学素子により、前記光源から射出された光を複数の光束に分割し、前記色合成部に入射させ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】
１種類の色光に対して複数の前記回折光学素子が設けられ、
前記光源から射出された光が前記複数の回折光学素子のそれぞれに入射し、
前記複数の回折光学素子のそれぞれにおいて回折し生成された複数の光束を前記色合成部に入射させ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４】
前記光源が複数種の色光を含む白色光を射出し、
前記光源から射出された白色光を前記複数種の色光ごとに分離する色分離部を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記回折光学素子は、前記反射型光変調素子を照明する領域が重なるように照明光を生成することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記反射型光変調素子に入射する照明光の照度分布に基づいて、前記反射型光変調素子での変調量を調整することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記回折光学素子がホログラム素子であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
複数種の色光を含むレーザ光を射出する光源と、
前記複数種の色光のそれぞれの光路上に設けられ、前記光源から射出された光を回折し、照明光を生成する複数の回折光学素子と、
前記複数の回折光学素子により生成された照明光のうち少なくとも１種類の色光が入射するとともに、入射した光のうち一方向に振動する偏光光を透過させ、他方向に振動する偏光光を反射させる第１偏光分離膜及び第２偏光分離膜を有する偏光分離部とを備え、
前記回折光学素子により、前記光源から射出された光が前記第１偏光分離膜及び前記第２偏光分離膜のうち偏光分離される偏光分離膜と異なる偏光分離膜に入射しないように、前記偏光分離部に複数の光束を入射させることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタ及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、投射型表示装置としては、小型化を図るために、複数種の色光をクロスダイクロイックプリズムにより合成し、スクリーンに投射する装置が提案されている。このクロスダイクロイックプリズムは、直角三角柱状のプリズムを４個、Ｘ状に接合することにより、例えば、赤色光を選択的に反射可能な第１波長選択膜と青色光を選択的に反射可能な第２波長選択膜がクロスして配置される。
このようなクロスダイクロイックプリズムは、４個の直角三角柱状のプリズムの一辺を一直線に揃えているため、４つの辺が重なり合う境界面がスクリーンに投射され画像の中心に映るという問題が生じる。そこで、第１偏光分離膜と第２偏光分離膜とをＸ状に交差させずに形成し色合成を行う複合プリズムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１に記載の複合プリズムは、図９に示すように、４つのプリズム１０１，１０２，１０３，１０４を接合したプリズムであり、ＸＹ平面に垂直で、かつ、ＸＺ平面及びＹＺ平面に対して４５°をなす第１偏光分離膜１０６が形成され、ＹＺ平面に垂直で、かつ、ＸＹ平面及びＸＺ平面に対して４５°をなす第２偏光分離膜１０７が第１偏光分離膜１０６と交差して形成されている。すなわち、このような複合プリズムは、クロスダイクロイックプリズムを形成するときに生じる４つの辺が重なり合う境界面は存在しない。
【特許文献１】国際公開第２００４/０６８１９７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の複合プリズムを用いた表示装置では、ＺＹ平面の一端面１１１から矩形状の光Ｌを入射し、一端面１１１と反対の他端面１１２から光Ｌを射出する場合、他端面１１２に対向して液晶ライトバルブ１１５を配置されている。このとき、第１偏光分離膜１０６と第２偏光分離膜１０７とが交差して設けられているため、境界面となる第２偏光分離膜１０７を照明光が通過して液晶ライトバルブ１１５に入射することにより、第２偏光分離膜１０７が表示影Ｋとして被投射面に投射されてしまう。これにより、装置全体の小型を図ることは可能であるが、画質の低下を招いてしまう。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、装置全体の小型化を図りつつ、被投射面に表示影が投射されるのを抑え、画質の向上を図ることが可能なプロジェクタ及び照明装置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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のプロジェクタは、複数種の色光を含むレーザ光を射出する光源と、前記複数種の色光のそれぞれの光路上に設けられ、前記光源から射出された光を回折し、照明光を生成する複数の回折光学素子と、該複数の回折光学素子により生成された照明光を変調するとともに反射する複数の反射型光変調素子と、前記回折光学素子及び前記反射型光変調素子から射出された光のうち少なくとも１種類の色光が入射するとともに、入射した光のうち一方向に振動する偏光光を透過させ、他方向に振動する偏光光を反射させる第１偏光分離膜及び第２偏光分離膜を有し、前記複数の反射型光変調素子において変調された光を合成する色合成部と、該色合成部により合成された光を被投射面に投射する投射手段とを備え、前記第１偏光分離膜と前記第２偏光分離膜とが交差して設けられ、前記回折光学素子により、前記光源から射出された光が前記第１偏光分離膜及び前記第２偏光分離膜のうち偏光分離される偏光分離膜と異なる偏光分離膜に入射しないように、前記色合成部に複数の光束を入射させることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るプロジェクタでは、光源から射出された複数種の色光は、それぞれ回折光学素子において回折され、例えば、第１偏光分離膜に入射し偏光分離され、反射型光変調素子に入射する。そして、入射した照明光は、それぞれ反射型光変調素子において変調されて色合成部に入射する。色合成部において合成された光は、投射手段により被投射面に投射される。
このとき、光源から射出された光が、第２偏光分離膜に入射しないように、回折光学素子により複数の光束が生成される。また、第２偏光分離膜に入射し偏光分離される光は、第１偏光分離膜に入射しないように、回折光学素子により複数の光束が生成され、反射型光変調素子で合わさり、反射型光変調素子を照明する。
すなわち、本発明では、第１偏光分離膜と第２偏光分離膜とが交差していても、第１偏光分離膜において偏光分離され反射型光変調素子に入射する光に第２偏光分離膜が影として映し出されるのを抑えることができる。また、第２偏光分離膜において偏光分離され反射型光変調素子に入射する光に第１偏光分離膜が影として映し出されるのを抑えることができる。したがって、被投射面に表示影が投射されるのを抑えることができるため、画質の向上を図ることが可能となる。
また、色合成部により複数種の色光を合成するため、装置全体の小型化を図ることが可能となる。
【０００８】
また、本発明のプロジェクタは、１種類の色光に対して１つの前記回折光学素子が設けられ、前記回折光学素子により、前記光源から射出された光を複数の光束に分割し、前記色合成部に入射させることが好ましい。
【０００９】
本発明に係るプロジェクタでは、１種類の色光に対して設けられた回折光学素子により、光源から射出された光を複数の光束に分割し、反射型光変調素子を照明する。すなわち、複数の回折光学素子を用いて複数の光束を生成する場合に比べて、部品点数が少なくて済むため、装置全体の小型化を図ることが可能となる。
【００１０】
また、本発明のプロジェクタは、１種類の色光に対して複数の前記回折光学素子が設けられ、前記光源から射出された光が前記複数の回折光学素子のそれぞれに入射し、前記複数の回折光学素子のそれぞれにおいて回折し生成された複数の光束を前記色合成部に入射させることが好ましい。
【００１１】
本発明に係るプロジェクタでは、光源から射出された光を複数の回折光学素子にそれぞれ入射させる。そして、複数の回折光学素子のそれぞれにおいて回折し生成された複数の光束が色合成部に入射する。これにより、１つの回折光学素子により複数の光束を生成する場合に比べて、複数の回折光学素子を設けた方が、複数の光束を生成し易くなる。したがって、回折光学素子の回折パターンの設計が容易となる。
【００１２】
また、本発明のプロジェクタは、前記光源が複数種の色光を含む白色光を射出し、前記光源から射出された白色光を前記複数種の色光ごとに分離する色分離部を備えることが好ましい。
【００１３】
本発明に係るプロジェクタでは、光源から射出された白色光は、色分離部により複数種の色光に分離される。分離された各色光はそれぞれ回折光学素子において回折される。すなわち、白色光を射出する光源を用いることにより、各色光を射出する光源を備えなくて良いため、低コスト化を図ることが可能となる。
【００１４】
また、本発明のプロジェクタにおいて、前記回折光学素子は、前記反射型光変調素子を照明する領域が重なるように照明光を生成することが好ましい。
【００１５】
本発明に係るプロジェクタでは、複数の光束が反射型光変調素子を照明する際、回折光学素子は、反射型光変調素子を照明する領域が重なるように照明光を生成する。これにより、複数の光束間に確実に隙間が生じないようにすることが可能となる。
【００１６】
また、本発明のプロジェクタは、前記反射型光変調素子に入射する照明光の照度分布に基づいて、前記反射型光変調素子での変調量を調整することが好ましい。
【００１７】
本発明に係るプロジェクタでは、複数の光束を色合成部に入射させるため、複数の光束が反射型光変調素子を照明する際、複数の光束間に確実に隙間が生じないように重ならせる場合がある。例えば、このような場合、重なる部分が明るくなってしまうため、この部分の明るさを落とす必要が生じる。そこで、反射型光変調素子に入射する照明光の照度分布に基づいて、反射型光変調素子での変調量を調整する。これにより、重なる部分が過度に明るくなることがないため、鮮明な画像を被投射面に投射させることが可能となる。
【００１８】
また、本発明のプロジェクタは、前記回折光学素子がホログラム素子であることが好ましい。
【００１９】
本発明に係るプロジェクタでは、例えば、ガラス基板に計算機で計算して人工的に作成した凹凸構造が形成された計算機合成ホログラム（ＣＧＨ：Computer  Generated  Hologram、以下ＣＧＨと称す。）を用いることができる。このＣＧＨは回折現象を利用して入射光の波面を変換する波面変換素子である。特に位相変調型のＣＧＨは入射光波のエネルギをほとんど失うことなく波面変換が可能である。このように、ＣＧＨは均一な強度分布や単純な形状の強度分布を発生させることができるので、反射型光変調素子を照射するのに好適に用いることができる。さらに、ＣＧＨは、回折格子の分割領域の自由な設定が可能であり、収差の問題が生じないので好適である。
また、ホログラム素子は、１つの光線を複数に分け、反射型光変調素子上で合わせることや、重ね合わせる照明光を生成し易いため、好適に用いることが可能となる。
【００２０】
本発明の照明装置は、複数種の色光を含むレーザ光を射出する光源と、前記複数種の色光のそれぞれの光路上に設けられ、前記光源から射出された光を回折し、照明光を生成する複数の回折光学素子と、前記複数の回折光学素子により生成された照明光のうち少なくとも１種類の色光が入射するとともに、入射した光のうち一方向に振動する偏光光を透過させ、他方向に振動する偏光光を反射させる第１偏光分離膜及び第２偏光分離膜を有する偏光分離部とを備え、前記回折光学素子により、前記光源から射出された光が前記第１偏光分離膜及び前記第２偏光分離膜のうち偏光分離される偏光分離膜と異なる偏光分離膜に入射しないように、前記偏光分離部に複数の光束を入射させることを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る照明装置では、光源から射出された複数種の色光は、それぞれ回折光学素子において回折され、例えば、第１偏光分離膜に入射し偏光分離される。このとき、光源から射出された光が、第２偏光分離膜に入射しないように、回折光学素子により照明光が生成される。また、第２偏光分離膜に入射し偏光分離された光が、第１偏光分離膜に入射しないように、回折光学素子により照明光が生成される。そして、偏光分離部の第１偏光分離膜及び第２偏光分離膜により偏光分離される。したがって、偏光分離部から射出される光に表示影が映し出されるのを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明に係るプロジェクタ及び照明装置の実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
図１は、本実施形態のプロジェクタの全体構成を示す斜視図であり、図２は、色合成プリズムの斜視図であり、図３（ａ）は、第１偏光分離膜を透過、反射する光の光路を示す図であり、図３（ｂ）は、第２偏光分離膜を透過する光の光路を示す図であり、図４は、回折光学素子の一例を示す模式図であって、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線断面矢視図であり、図５は、回折光学素子により生成される照明光を示す斜視図であり、偏光プリズム及び第１偏光分離膜を省略して示している。
【００２３】
［一実施形態］
本発明のプロジェクタの一実施形態について、図１から図５を参照して説明する。
本実施形態においては、プロジェクタとして空間光変調装置で生成された画像情報を含む色光を投射系を介してスクリーン（被投射面）上に投射するフロント型の投射型プロジェクタを例に挙げて説明する。
【００２４】
本実施形態のプロジェクタ１では、図１に示すように、反射型のスクリーン５５を用い、スクリーン５５の正面側からスクリーン５５上に画像情報を含む光を投射する。
プロジェクタ１は、図１に示すように、照明装置１０と、光変調装置２０と、立方体形状の色合成プリズム（色合成部，偏光分離部）３０と、投射レンズ（投射手段）５０とを備えている。
【００２５】
照明装置１０は、光変調装置２０を照明する装置であり、赤色照明装置１０Ｒと、緑色照明装置１０Ｇと、青色照明装置１０Ｂとを備えている。赤色照明装置１０Ｒは、赤色のレーザ光を射出するレーザ発光部（光源）１１Ｒと、レーザ発光部１１Ｒから射出された光を回折する回折光学素子１２Ｒとを備えている。同様に、緑色照明装置１０Ｇは、緑色のレーザ光を射出するレーザ発光部（光源）１１Ｇと、回折光学素子１２Ｇとを備え、青色照明装置１０Ｂは、青色のレーザ光を射出するレーザ発光部（光源）１１Ｂと、回折光学素子１２Ｂとを備えている。なお、本実施形態では、赤色照明装置１０Ｒから射出される光はＰ偏光光であり、緑色照明装置１０Ｇから射出される光はＳ偏光光であり、青色照明装置１０Ｂから射出される光はＰ偏光光である。
【００２６】
また、光変調装置２０は、赤色照明装置１０Ｒから射出された光を画像情報に応じて光変調する２次元の反射型の赤色用液晶ライトバルブ２０Ｒと、緑色照明装置１０Ｇから射出された光を画像情報に応じて光変調する２次元の反射型の緑色用液晶ライトバルブ２０Ｇと、青色照明装置１０Ｂから射出された光を画像情報に応じて光変調する２次元の反射型の青色用液晶ライトバルブ２０Ｂとからなる。
各液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、入射した光を反射させる反射画素電極（図示略）を有している。これにより、各液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、回折光学素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂから射出されたそれぞれの光を変調するとともに、色合成プリズム３０に向かって反射させる。
【００２７】
また、緑色照明装置１０Ｇは、射出された光の光路が赤色照明装置１０Ｒから射出された赤色光の光路に対して垂直になるように配置されている。そして、赤色照明装置１０Ｒから射出された赤色光の光路上に、偏光プリズム１４が配置されており、緑色照明装置１０Ｇから射出された光の光路は、偏光プリズム１４により、赤色光の光路と同一光路を進行する。なお、本実施形態では、偏光プリズム１４は、Ｐ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する。また、偏光プリズム１４と色合成プリズム３０との間には、フィールドレンズ１３ａが配置されている。このフィールドレンズ１３ａにより、赤色照明装置１０Ｒ，緑色照明装置１０Ｇのレーザ発光部１１Ｒ，１１Ｇから射出された光が、赤色用液晶ライトバルブ２０Ｒ，緑色用液晶ライトバルブ２０Ｇに垂直に入射する。
また、青色照明装置１０Ｂの回折光学素子１２Ｂと色合成プリズム３０との間には、フィールドレンズ１３ｂが配置されている。このフィールドレンズ１３ｂにより、青色照明装置１０Ｂのレーザ発光部１１Ｂから射出された光が、青色用液晶ライトバルブ２０Ｂに垂直に入射する。
【００２８】
色合成プリズム（色合成部）３０は、赤色照明装置１０Ｒ，緑色照明装置１０Ｇ，青色照明装置１０Ｂから射出された赤色光，緑色光，青色光を合成するプリズムである。この色合成プリズム３０は、第１偏光分離膜４１と、第１偏光分離膜４１と交差して設けられた第２偏光分離膜４２とを備えている。
第１偏光分離膜４１及び第２偏光分離膜４２は、Ｐ偏光（一方向に振動する偏光光）を透過させ、Ｓ偏光（他方向に振動する偏光光）を反射させる膜である。
また、投射レンズ５０は、色合成プリズム３０で合成された光をスクリーン５５上に投射する装置である。
【００２９】
次に、色合成プリズムの３０の詳細について図２を参照して説明する。
色合成プリズム３０は、図２に示すように、２つの三角錐形状のプリズム３０ａ，３０ｃと、２つの四角錐形状のプリズム３０ｂ，３０ｄとが接合されて形成された立方体形状である。色合成プリズム３０の１つの角部３１を基準にし、ＸＹＺ座標軸を用いて表すと、色合成プリズム３０のそれぞれの角部は、第１角部（ｘ０、ｙ０、ｚ０）３１、第２角部（ｘ１、ｙ０、ｚ０）３２、第３角部（ｘ１、ｙ１、ｚ０）３３、第４角部（ｘ０、ｙ１、ｚ０）３４、第５角部（ｘ０、ｙ０、ｚ１）３５、第６角部（ｘ１、ｙ０、ｚ１）３６、第７角部（ｘ１、ｙ１、ｚ１）３７、第８角部（ｘ０、ｙ１、ｚ１）３８となる。
第１偏光分離膜４１は、ＸＹ平面に垂直で、かつ、ＸＺ平面及びＹＺ平面に対して約４５°をなす面、つまり、第５角部３５、第６角部３７、第３角部３３、第４角部３１によって構成される面に形成されている。また、第２偏光分離膜４２は、ＹＺ平面に垂直で、かつ、ＸＹ平面及びＸＺ平面に対して約４５°をなす面、つまり、第５角部３５、第６角部３６、第３角部３３、第４角部３４によって構成される面に形成されている。
【００３０】
赤色照明装置１０Ｒは、図３（ａ）に示すように、色合成プリズム３０の第５角部３５、第１角部３１、第４角部３４、第８角部３８によって構成される第１面３９ａに対向して配置されている。そして、レーザ発光部１１Ｒ及びレーザ発光部１１Ｇから射出された光は、第１偏光分離膜４１に対して４５°の角度で入射するようになっており、赤色光（Ｐ偏光光）は第１偏光分離膜４１を透過し、緑色光（Ｓ偏光光）は第１偏光分離膜４１を反射する。
青色照明装置１０Ｂは、図３（ｂ）に示すように、色合成プリズム３０の第５角部３５、第６角部３６、第７角部３７、第８角部３８によって構成される第２面３９ｂに対向して配置されている。そして、第２偏光分離膜４２に対して４５°で入射するようになっており、青色光（Ｐ偏光光）は第２偏光分離膜４２を透過する。
【００３１】
赤色用液晶ライトバルブ２０Ｒは、図１に示すように、色合成プリズム３０の第１面３９ａと反対の第３面３９ｃに対向して配置されている。緑色用液晶ライトバルブ２０Ｇは、色合成プリズム３０の第８角部３８、第７角部３７、第３角部３３、第４角部３４によって構成される第４面３９ｄに対向して配置されている。青色用液晶ライトバルブ２０Ｂは、色合成プリズム３０の第１角部３１、第２角部３２、第３角部３３、第４角部３４によって構成される第５面３９ｅに対向して配置されている。
また、投射レンズ５０は、色合成プリズム３０の第４面３９ｄと反対の第６面３９ｆに対向して配置されている。
【００３２】
回折光学素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの詳細について図４を参照して説明する。
回折光学素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂは、例えば石英（ガラス）、透明な合成樹脂等、レーザ光を透過可能な材料で形成されている。本実施形態の回折光学素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂは、計算機合成ホログラム（Computer Generated Hologram；ＣＧＨ）である。
回折光学素子（ホログラム素子）１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂは、照明領域設定機能、拡散光生成機能（照度均一化機能）、及び拡大照明機能を有する。照明領域設定機能を有する回折光学素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂは、入射した光を回折させ、液晶ライトバルブ２０の入射端面を照明する照射光を生成する。また、拡散光生成機能を有する回折光学素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂは、所定の領域の少なくとも一部の照度を均一化する。
【００３３】
図４において、回折光学素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂは、その表面に複数の矩形状の凹部（凹凸構造）１２Ｍを有している。凹部１２Ｍは、互いに異なる深さを有している。また、凹部１２Ｍどうしの間の複数の凸部も互いに異なる高さを有している。
そして、凹部１２Ｍどうしのピッチｄ及び凹部１２Ｍの深さ（凸部の高さ）ｔを含む回折光学素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの表面条件を適宜調整することにより、回折光学素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに所定の機能（照明領域設定機能、拡散光生成機能、及び拡大照明機能）を持たせることができる。その表面条件を最適化する設計手法としては、例えば反復フーリエ法など、所定の演算手法（シミュレーション手法）が挙げられる。
【００３４】
なお、回折光学素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂとしては、矩形の凹部１２Ｍを有するものに限られず、互いに異なる方向を向く平面を組み合わせた表面を有するものであってもよい。例えば、回折光学素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂとしては、斜面を有する三角形状の凹部を有する、いわゆる、ブレーズ型のものであってもよい。また回折光学素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂとしては、図４に示したような矩形状の凹部１２Ｍを有する領域と、三角形状の凹部を有する領域とのそれぞれを有するものであってもよい。そして、その表面条件を最適化することにより、所望の機能を有する回折光学素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを形成することができる。
【００３５】
本実施形態では、レーザ発光部１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂから射出された光を回折光学素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂにより２つの三角形状の照明光に分割する。ここで、赤色照明装置１０Ｒにより照明される赤色用液晶ライトバルブ２０Ｒを例に挙げて説明する。
赤色照明装置１０Ｒの回折光学素子１２Ｒは、図５に示すように、第２偏光分離膜４２に入射しないような照明光を生成する。その結果、回折光学素子１２Ｒにより生成される照明光は、色合成プリズム３０の第１面３９ａの第２偏光分離膜４２により分けられる２つの領域Ｂ１，Ｂ２より小さい。そして、回折光学素子１２Ｒから射出され領域Ｂ１を通過し、第１偏光分離膜４１を透過した光は、赤色用液晶ライトバルブ２０Ｒの入射端面２０ａの対角線によって分けられる領域Ａ１を照明する。また、回折光学素子１２Ｒから射出され領域Ｂ２を通過し、第１偏光分離膜４１を透過した光は、赤色用液晶ライトバルブ２０Ｒの入射端面２０ａの対角線によって分けられる領域Ａ２を照明する。そして、２つに分割された照明光の照明領域は、赤色用液晶ライトバルブ２０Ｒの入射端面２０ａの対角線上で接触するようになっている。なお、図５では、回折光学素子１２Ｒにおいて回折し、領域Ｂ１を通過し、赤色用液晶ライトバルブ２０Ｒの領域Ａ１を照明する照明光のみ示している。
また、緑色照明装置１０Ｇの回折光学素子１２Ｇから射出された２つに分割された照明光についても同様であり、第１偏光分離膜４１を反射した照明光の照明領域は、緑色用液晶ライトバルブ２０Ｇの入射端面２０ａの対角線上で接触するようになっている。さらに、上述したフィールドレンズ１３ａにより、各回折光学素子１２Ｒ，１２Ｇにより生成された光を第２偏光分離膜４２に入射させないように光路を制御することが可能である。
【００３６】
青色照明装置１０Ｂの回折光学素子１２Ｒは、図１に示すように、第１偏光分離膜４２に入射しないような照明光を生成する。その結果、回折光学素子１２Ｂにより生成される照明光は、色合成プリズム３０の第２面３９ｂの第１偏光分離膜４１により分けられる２つの領域Ｃ１，Ｃ２より小さい。これにより、回折光学素子１２Ｂにより生成された照明光は、第１偏光分離膜４１に入射することはない。そして、回折光学素子１２Ｂから射出され第２偏光分離膜４２を透過した２つに分割された照明光の照明領域も赤色用液晶ライトバルブ２０Ｒを照明するときと同様に、青色用液晶ライトバルブ２０Ｂの入射端面２０ａの対角線上で接触するようになっている。さらに、上述したフィールドレンズ１３ｂにより、各回折光学素子１２Ｂにより生成された光を第１偏光分離膜４１に入射させないように光路を制御することが可能である。
このようにして、各回折光学素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂにおいて回折し、分割された２つの照明光は、各液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの入射端面２０ａ上で合わさり矩形状の照明光となる。この照明光は、液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの画像形成領域の全面を照明する光となっている。また、２つに分割された光は重ならないように、回折光学素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの凹部１２Ｍが形成されている。
【００３７】
次に、以上の構成からなる本実施形態のプロジェクタ１を用いて、スクリーン５５に画像を投射する方法について説明する。
赤色照明装置１０Ｒから射出されたＰ偏光の赤色光は、回折光学素子１２Ｒにおいて２つの光に分割され、偏光プリズム１４を透過する。そして、赤色光は、色合成プリズム３０の第２偏光分離膜４２に入射せずに、図３（ａ）に示すように、第１偏光分離膜４１を透過して第３面３９ｃから射出され（図３（ａ）に示す一点鎖線）、赤色用液晶ライトバルブ２０Ｒを照明する。赤色用液晶ライトバルブ２０Ｒに入射した光は、画像情報に応じて変調され、再び、色合成プリズム３０に入射し赤色用液晶ライトバルブ２０Ｒで変調されＳ偏光に変換された成分の光は第１偏光分離膜４１で反射して、色合成プリズム３０の第６面３９ｆから射出される。
【００３８】
緑色照明装置１０Ｇから射出されたＳ偏光の緑色光は、回折光学素子１２Ｇにおいて２つの光に分割され、偏光プリズム１４で反射する。そして、緑色光は、色合成プリズム３０の第２偏光分離膜４２に入射せずに、図３（ａ）に示すように、第１偏光分離膜４１を反射して第４面３９ｄから射出され（図３（ａ）に示す二点鎖線）、緑色用液晶ライトバルブ２０Ｇを照明する。緑色用液晶ライトバルブ２０Ｇに入射した光は、画像情報に応じて変調され、再び、色合成プリズム３０に入射し緑色用液晶ライトバルブ２０Ｇで変調されＰ偏光に変換された成分の光は第１偏光分離膜４１を透過して、色合成プリズム３０の第６面３９ｆから射出される。
青色照明装置１０Ｂから射出されたＰ偏光の青色光は、回折光学素子１２Ｂにおいて２つの光に分割され、色合成プリズム３０に入射する。そして、青色光は、色合成プリズム３０の第１偏光分離膜４１に入射せずに、図３（ｂ）に示すように、第２偏光分離膜４２を透過して第５面３９ｅから射出され、青色用液晶ライトバルブ２０Ｂを照明する。青色用液晶ライトバルブ２０Ｂに入射した光は、画像情報に応じて変調され、再び、色合成プリズム３０に入射し青色用液晶ライトバルブ２０Ｂで変調されＳ偏光に変換された成分の光は第２偏光分離膜４２で反射して、色合成プリズム３０の第６面３９ｆから射出される。
このように、色合成プリズム３０において赤色光，緑色光，青色光は合成され、投射レンズ５０によりスクリーン５５に拡大投射される。
【００３９】
以上より、本実施形態に係るプロジェクタ１では、回折光学素子１２Ｒ，１２Ｇは、赤色照明装置１０Ｒ，緑色照明装置１０Ｇから射出された赤色光，緑色光が第２偏光分離膜４２に入射しないように照明光を生成する。これにより、各液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇに第２偏光分離膜４２が影として映し出されるのを抑えることが可能となる。また、回折光学素子１２Ｂは、青色照明装置１０Ｂから射出された光が第１偏光分離膜４１に入射しないように照明光を生成する。これにより、青色用液晶ライトバルブ２０Ｂに第１偏光分離膜４１が影として映し出されるのを抑えることが可能となる。したがって、色合成プリズム３０において色合成され、スクリーン５５に表示影が投射されるのを抑えることができるので、画質の向上を図ることが可能となる。
【００４０】
さらに、１種類の色光に対して設けられた回折光学素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂにより、レーザ発光部１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂから射出された光を２つの光束に分割し、液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを照明する構成であるため、複数の回折光学素子を用いて２つの光束を生成する場合に比べて、装置全体の小型化を図ることが可能となる。
【００４１】
なお、本実施形態では、回折光学素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂにより、液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの領域Ａ１，Ａ２が重ならないように照明する照明光を生成したが、図６に示すように、重なるように照明光を生成しても良い。すなわち、２つの光により照明される領域Ａ１，Ａ２の間に、確実に隙間が生じないように、２つの照明光を重ならせる。この場合、重なる領域Ａ３の強度が強くなるため、入射光の照度分布に基づいて、領域Ａ３に対応する各液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの画素の変調量を調整すれば良い。これにより、重なる部分が過度に明るくなることがないため、鮮明な画像をスクリーン５５に投射させることが可能となる。また、照明される領域が重なっている場合に限らず、液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂに入射する照明光の照度分布に基づいて、液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂでの変調量を調整しても良い。
また、光源として、赤色照明装置１０Ｒ，緑色照明装置１０Ｇ，青色照明装置１０Ｂを用いた構成としたが、白色のレーザ光を射出する照明装置を用いてダイクロイックミラー（色分離手段）等で色分離させた構成であっても良い。
また、偏光プリズム１４は、ワイヤーグリッド構造を有する偏光分離素子であっても良い。
また、一方向に振動する光を射出するレーザ発光部１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを用いたが、照明装置２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂが偏光変換素子を有し、偏光変換素子により、一方向に振動する光に変換しても良い。
【００４２】
［一実施形態の変形例］
図１に示す一実施形態では、１種類の色光に対して１つの回折光学素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを設けたが、複数の回折光学素子６２ａ，６２ｂを設けても良い。このような変形例について、図７を参照して説明する。なお、本変形例では、赤色照明装置６０Ｒを例に挙げて説明する。
本変形例の赤色照明装置６０Ｒは、図７に示すように、２つのレーザ発光部（光源）６１ａ，６１ｂと、レーザ発光部６１ａ，６１ｂに対応して設けられた回折光学素子６２ａ，６２ｂとを備えている。各回折光学素子６２ａ，６２ｂにおいて回折された光は、三角形状の照明光である。すなわち、各回折光学素子６２ａ，６２ｂにより生成される照明光は、第１面３９ａの第２偏光分離膜４２により分けられる２つの領域Ｂ１，Ｂ２より小さい。これにより、一実施形態と同様に、各回折光学素子６２ａ，６２ｂから射出される光は、第２偏光分離膜４２に入射せずに赤色用液晶ライトバルブ２０Ｒを照明する。
また、回折光学素子６２ａ，６２ｂと色合成プリズム３０との間には、フィールドレンズ６３が配置されている。このフィールドレンズ６３の有効径は、回折光学素子６２ａ，６２ｂのそれぞれにおいて回折した光を取り込める大きさとなっている。
【００４３】
以上より、本変形例では、２つの回折光学素子６２ａ，６２ｂのそれぞれにおいて回折された光が色合成プリズム３０に入射する。これにより、１つの回折光学素子により複数の光束を生成する場合に比べて、２つの回折光学素子６２ａ，６２ｂを設けた方が、複数の光束を生成し易くなる。したがって、回折光学素子６２ａ，６２ｂのパターン形状の設計が容易となる。
【００４４】
なお、２つのレーザ発光部６１ａ，６１ｂを備えたが、図８に示すように、１つのレーザ発光部７１を備えた構成であっても良い。この構成では、レーザ発光部７１から射出された赤色光の光路上に回折光学素子６２ａを備え、レーザ発光部７１から射出された赤色光をビームスプリッタ７２及び反射ミラー７３を用いて分離して、回折光学素子６２ｂに赤色光を入射させる。これにより、レーザ発光部７１の数が上述した変形例に比べて少なくて済むため、装置の小型化及び低コスト化を図ることが可能となる。
【００４５】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述した光源及び色合成プリズムを用いた照明装置をプロジェクタに限らず、レーザ加工機、露光装置のようなレーザ光を用いたすべての光学系に適用が可能である。
また、液晶ライトバルブを備えずに、例えば、画像情報を含むスライド（ポジフィルム）の面を照明装置で照明し、スクリーン上に画像情報を含む光を投射する、所謂スライドプロジェクタに、上述の実施形態の照明装置を適用することも可能である。
また、上記実施形態において、フロント投射型のプロジェクタ（画像表示装置）を例に挙げて説明したが、背面投射型のプロジェクタ（リアプロジェクタ）であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態に係るプロジェクタの概略構成図である。
【図２】図１の色合成プリズムを示す斜視図である。
【図３】図１の色合成プリズムを通過する色ごとの光路を示す斜視図である。
【図４】図１の回折光学素子の構成を示す要部断面図である。
【図５】図１の照明装置から射出される光の照明領域を示す斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るプロジェクタの変形例を示す平面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るプロジェクタの変形例を示す平面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るプロジェクタの他の変形例を示す平面図である。
【図９】従来の照明装置により照明される色合成プリズムを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…プロジェクタ、１０…照明装置、１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ，６１ａ，６１ｂ，７１…レーザ発光部（光源）、１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ，６２ａ，６２ｂ…回折光学素子、２０Ｒ…赤色用光変調装置（反射型光変調素子）、２０Ｇ…緑色用光変調装置（反射型光変調素子）、２０Ｂ…青色用光変調装置（反射型光変調素子）、３０…色合成プリズム（色合成部）、４１…第１偏光分離膜、４２…第２偏光分離膜、５０…投射レンズ（投射手段）、５５…スクリーン（被投射面）、
【図１】
2009086025.tif 000003
【図２】
2009086025.tif 000004
【図３】
2009086025.tif 000005
【図４】
2009086025.tif 000006
【図５】
2009086025.tif 000007
【図６】
2009086025.tif 000008
【図７】
2009086025.tif 000009
【図８】
2009086025.tif 000010
【図９】
2009086025.tif 000011