(57)【要約】【課題】液晶パネル等の光変調装置内にカラーフィルタを組み込む必要がなく、カラー調整バルブといった特殊なデバイスを必要としない、簡易な２板式のプロジェクタを提供すること。【解決手段】偏光切替スイッチ３５が、位相が互いに９０°異なるＲ光とＢ光とを生成するとともに、制御信号に応じてＲ光及びＢ光の偏光状態を逆転させるので、偏光選択素子である反射偏光板３６を介してＲ光とＢ光とを液晶パネル４１ａに交互に供給することができる。つまり、簡易な偏光切替スイッチ３５によって単独の液晶パネル４１ａによる２色の変調が可能になり、液晶パネル４１ｂによる１色の変調と併せて、３色のカラー表示が可能になる。この際、色分離素子３１ａによってＧ光を第２光路ＯＰ２に設けた液晶パネル４１ｂに導くので、比視感度の高いＧ光が常時表示されていることになり、投射像のカラーブレークアップ現象を低減する効果が高まる。【選択図】図１
2009210767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光方向を揃えた照明光を形成する照明光学系と、
前記照明光を波長に応じて第１光路と第２光路とに分岐する色分離素子と、
前記第１光路上に配置されて、前記第１光路に分岐された照明光から第１波長域と第２波長域とにおいて位相が互いに９０°異なる第１光束と第２光束とを生成するとともに、制御信号に応じて前記第１光束及び前記第２光束の偏光状態を逆転させる偏光切替スイッチと、
前記偏光切替スイッチから射出される前記第１光束及び前記第２光束を、偏光状態に対応させた反射及び透過の別によって、前記第１光路上と光路外とに分岐する偏光選択素子と、
前記偏光選択素子を経て前記第１光路上に導かれた前記第１光束及び前記第２光束を画像情報に応じてそれぞれ変調する第１光変調装置と、
前記第２光路に導かれた照明光を画像情報に応じて変調する第２光変調装置と、
前記第１光変調装置から射出された変調光と、前記第２光変調装置から射出された変調光とを合成する合成光学系と、
前記合成光学系を経た像光を投射する投射光学系と
を備えるプロジェクタ。
【請求項２】
前記偏光選択素子は、前記偏光選択素子を透過し前記第１光変調装置で変調された光束を反射することによって前記合成光学系に導く反射型の偏光選択素子である、請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記第２光変調装置から射出された変調光を選択的に前記合成光学系に導く偏光素子をさらに備える、請求項２に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記第１光変調装置と前記第２光変調装置とは、入射した光束を変調した光束を反射によって出力する反射型の光変調装置である、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記色分離素子は、前記第２光路に緑色光を導き、前記第１光路に緑色光以外の光束を導く、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記偏光切替スイッチは、前記第１光束及び前記第２光束の偏光状態を時分割で切り替える、請求項１から請求項５までのいずれか一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、２つの光変調装置によって照明光を変調し、両光変調装置からの変調光を合成して投射するプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の２板式のプロジェクタとして、ランプからの光を偏光ビームスプリッタで分岐し、分岐後のＰ波の光路上に配置される第１の液晶パネルによって緑色光の変調を行い、分岐後のＳ波の光路上にダイクロイックミラーを介して配置される第２の液晶パネルによって赤色光の変調を行い、偏光ビームスプリッタでこれらの変調光の合成を行うものが存在する（特許文献１参照）。
【０００３】
また、別の２板式のプロジェクタとして、偏光ビームスプリッタによる分岐後のＰ波の光路に配置される第１の液晶パネルによってＲＧＢ光の変調を行い、分岐後のＳ波の光路に配置される第２の液晶パネルによってＣＹＭ光の変調を行い、偏光ビームスプリッタでこれらの変調光の合成を行うものが存在する（特許文献２参照）。
【０００４】
別の２板式のプロジェクタとして、ダイクロイックミラーによる分岐後の一方の光路に配置されるＧ成分表示用の液晶パネルによってＧ光の変調を行い、分岐後の他方の光路に配置されるＲＢ成分表示用の液晶パネルによってＲＢ光の変調を行い、ダイクロイックミラーでこれらの変調光の合成を行うものが存在する（特許文献３参照）。
【０００５】
別の２板式のプロジェクタとして、光源からの光束をダイクロイックミラーと偏光角回転部とを重ねて配置したもので反射し、次段の偏光ビームスプリッタでＰ偏光のＧ光とＳ偏光のＲＢ光とに分離するとともに、分離後の２光束を２つの反射型液晶パネルでそれぞれ変調後、偏光ビームスプリッタで合成するものがある（特許文献４参照）。このプロジェクタでは、一方の反射型液晶パネルが、カラー調整バルブによりＲ光及びＢ光を時系列方式で交互に変調している。
【特許文献１】特開平７−６４０７６号公報
【特許文献２】特開平９−２３０３０１号公報
【特許文献３】特開平７−７７６８９号公報
【特許文献４】特開２０００−１４７６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１のプロジェクタは、２色のプロジェクタであり、色彩の表現範囲が極めて狭くなる。また、上記特許文献２、３のプロジェクタは、液晶パネル内に画素単位でカラーフィルタを組み込むものであり、液晶パネルの構造が複雑化し色調整が容易でないという問題がある。また、画素が半分になるため効率を落とすという問題もある。さらに、上記特許文献４のプロジェクタは、カラー調整バルブによって２色を切り替えているが、カラー調整バルブは、カラーフィルタを切り替えて波長透過特性を変化させるデバイスなくてはならず、技術的な難易度が高いものと考えられる。また、カラー調整バルブによって遮断された光が反射光として逆進し、このような反射光がガラス等で再反射されてゴースト等を引き起こすことが考えられる。
【０００７】
そこで、本発明は、液晶パネル等の光変調装置内にカラーフィルタを組み込む必要がなく、カラー調整バルブといった特殊なデバイスを必要としない、簡易な２板式の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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係るプロジェクタは、（ａ）偏光方向を揃えた照明光を形成する照明光学系と、（ｂ）照明光を波長に応じて第１光路と第２光路とに分岐する色分離素子と、（ｃ）第１光路上に配置されて、第１光路に分岐された照明光から第１波長域と第２波長域とにおいて位相が互いに９０°異なる第１光束と第２光束とを生成するとともに、制御信号に応じて第１光束及び第２光束の偏光状態を逆転させる偏光切替スイッチと、（ｄ）偏光切替スイッチから射出される第１光束及び第２光束を、偏光状態に対応させた反射及び透過の別によって、第１光路上と光路外とに分岐する偏光選択素子と、（ｅ）偏光選択素子を経て第１光路上に導かれた第１光束及び第２光束を画像情報に応じてそれぞれ変調する第１光変調装置と、（ｆ）第２光路に導かれた照明光を画像情報に応じて変調する第２光変調装置と、（ｇ）第１光変調装置から射出された変調光と、第２光変調装置から射出された変調光とを合成する合成光学系と、（ｈ）合成光学系を経た像光を投射する投射光学系とを備える。
【０００９】
上記プロジェクタでは、偏光切替スイッチが、第１光路に分岐された照明光から第１波長域と第２波長域とにおいて位相が互いに９０°異なる第１光束と第２光束とを生成するとともに、制御信号に応じて第１光束及び第２光束の偏光状態を逆転させるので、偏光選択素子を介して第１光束と第２光束とを第１光変調装置に交互に供給することができる。つまり、簡易な偏光切替スイッチによって第１光変調装置による２色の変調が可能になり、第２光変調装置による１色の変調と併せて、３色のカラー表示が可能になる。ここで、偏光切替スイッチは、例えば全面で色毎の偏光状態を切り替える液晶パネルとすることができ、構造が比較的簡単になる。なお、偏光選択素子は、第１光束や第２光束のうち使用されていない光束を光路外に導いて、これらが迷光等の原因になることを防止できる。
【００１０】
また、本発明の具体的な態様又は観点によれば、偏光選択素子が、偏光選択素子を透過し第１光変調装置で変調された光束を反射することによって合成光学系に導く反射型の偏光選択素子である。この場合、偏光選択素子は、第１光変調装置に付随する光変調機能を一部兼ねることになり、プロジェクタの構成を簡易にできる。
【００１１】
また、本発明の別の態様によれば、第２光変調装置から射出された変調光を選択的に合成光学系に導く偏光素子をさらに備える。この場合、第２光変調装置を第１光変調装置と同様に偏光で変調するタイプの液晶パネル等で構成することができる。
【００１２】
また、本発明のさらに別の態様によれば、第１光変調装置と第２光変調装置とが、入射した光束を変調した光束を反射によって出力する反射型の光変調装置である。この場合、第１光変調装置や第２光変調装置による透過の損失を低減することができる。なお、第１光変調装置や第２光変調装置が反射型の液晶パネルである場合、その表示の応答性を高めることができる。
【００１３】
また、本発明のさらに別の態様によれば、色分離素子が、第２光路に緑色光を導き、第１光路に緑色光以外の光束を導く。この場合、比視感度の高い緑色光が常時表示されていることになるので、投射像のカラーブレークアップ現象を低減する効果が高まる。
【００１４】
また、本発明のさらに別の態様によれば、偏光切替スイッチが、第１光束及び第２光束の偏光状態を時分割で切り替える。この場合、第１光変調装置による表示が時分割で切り替わり、この切替時間の割合調整等によって、投射像の色合い等に関する表示状態の調整が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明に係る第１実施形態のプロジェクタの光学系の構造を概念的に説明する平面図である。このプロジェクタ１００は、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、この光学像をスクリーン上に拡大投射するための光学機器であり、光源装置１０と、均一化光学系２０と、色分離導光光学系３０と、光変調部４０と、合成光学系５０と、投射レンズ６０とを備える。ここで、光源装置１０と均一化光学系２０とは、色分離導光光学系３０を介して光変調部４０を照明する照明光学系として機能する。また、光変調部４０は、照明光をそれぞれ変調する２つの液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂを含む。
【００１６】
上記プロジェクタ１００において、光源装置１０は、照明用の光源として、放電発光型の発光管１１と、楕円型の主反射鏡であるリフレクタ１２と、球面型の副反射鏡である副鏡１３と、コリメート用の平行化レンズ１４とを備える。発光管１１から周囲に放射された光束は、楕円ミラーのリフレクタ１２で反射され、或いは副鏡１３での反射を経てリフレクタ１２でさらに反射されて収束光束とされた後、平行化レンズ１４によって平行光束とされて、前方側すなわち均一化光学系２０の第１レンズアレイ２３に入射する。なお、上述した楕円面型のリフレクタ１２に代えて、放物面等の各種凹面鏡を用いることができる。放物面の凹面鏡を用いた場合、リフレクタ１２の後段に平行化レンズ１４等を設けなくとも、光源装置１０から平行光束を射出させることが可能となる。
【００１７】
均一化光学系２０は、均一化された照度の照明光を光変調部４０等に供給するためのものであり、光源装置１０から射出された光束を適当な状態に分割する第１及び第２レンズアレイ２３，２４と、両レンズアレイ２３，２４を経た複数の光束を重畳させる重畳レンズ２５と、重畳レンズ２５に入射する光束の偏光方向を揃える偏光変換素子２７とを備える。この均一化光学系２０において、第１及び第２レンズアレイ２３，２４は、それぞれマトリクス状に配置された複数の要素レンズ２３ａ，２４ａからなる。このうち、第１レンズアレイ２３を構成する要素レンズ２３ａによって平行化レンズ１４を経た光束を分割し、第２レンズアレイ２４を構成する要素レンズ２４ａによって第１レンズアレイ２３からの分割光束を適当な発散角にして射出させる。重畳レンズ２５は、第２レンズアレイ２４から射出され偏光変換素子２７を経た照明光を全体として適宜収束させて、後段の光変調部４０に設けた液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂの被照明領域すなわち表示領域に対する重畳照明を可能にする。偏光変換素子２７は、ＰＢＳアレイで形成された偏光変換装置であり、第１レンズアレイ２３により分割され第２レンズアレイ２４を経た各部分光束の偏光方向を、特定方向の直線偏光、例えばＳ偏光に揃える役割を有する。この偏光変換素子２７は、例えば同様の構造をそれぞれ有しＹ方向にそれぞれ延びる４つのプリズム要素２７ａをＸ方向に配列した構造を有するプリズムアレイである。
【００１８】
色分離導光光学系３０は、色分離素子３１ａと、２つのフィールドレンズ３４ａ，３４ｂと、偏光切替スイッチ３５と、反射偏光板３６と、位相差板３８とを備える。色分離導光光学系３０は、均一化光学系２０からの均一化された照明光を３色に分離する。色分離素子３１ａは、システム光軸ＯＡに対して４５°傾斜して配置された誘電体多層膜を備え、特定の波長帯領域の光束のみを透過させその他の波長帯領域の光束を反射するバンドパスフィルタとして機能する。色分離素子３１ａは、具体的には、均一化光学系２０からの均一化された照明光のうち、緑（Ｇ）の光束を反射によって第２光路ＯＰ２に分岐し、その他の光束（具体的には赤（Ｒ）及び青（Ｂ）の光束）を透過によって第１光路ＯＰ１に導く。フィールドレンズ３４ａ，３４ｂは、後段の液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂに対する照明光の入射角度を調整する。偏光切替スイッチ３５は、色分離素子３１ａを透過した照明光から位相が互いに９０°異なる２光束を生成するとともに、制御信号に応じてこれら２光束の偏光状態を逆転させる。具体的には、偏光切替スイッチ３５に第１信号が入力されている場合、偏光切替スイッチ３５から射出されるＲ光は例えばＳ偏光となり、偏光切替スイッチ３５から射出されるＢ光は例えばＰ偏光となり、これらは、互いに位相状態が９０°ずれた状態となる。一方、偏光切替スイッチ３５に第２信号が入力されている場合、偏光切替スイッチ３５から射出されるＲ光は例えばＰ偏光となり、偏光切替スイッチ３５から射出されるＢ光は例えばＳ偏光となり、これらは、互いに位相状態が９０°ずれた状態となる。
【００１９】
図２は、偏光切替スイッチ３５の構造を概念的に説明する断面図である。この場合、偏光切替スイッチ３５は、位相差板３５ａと液晶パネル３５ｂとを組み合わせたものである。
【００２０】
位相差板３５ａは、２つの波長帯領域のうち一方の波長帯領域の第１光束と他の波長帯領域の第２光束との間に、９０°の相対的な位相差を発生させる光学素子である。ここでは、Ｒ光及びＢ光のうち例えばＢ光のみ半波長分の位相差が生じるように設計されているものとする。これにより、Ｒ光及びＢ光の偏光状態について、例えばＲ光はＳ偏光のままに維持されるが、Ｂ光はＳ偏光からＰ偏光に変換される。
【００２１】
液晶パネル３５ｂは、入射側の光透過性基板３９ａと、その内側の入射側機能層３９ｂと、射出側の光透過性基板３９ｄと、その内側の射出側機能層３９ｅと、両光透過性基板３９ａ，３９ｄに挟まれた液晶層３９ｇとを備える。ここで、入射側機能層３９ｂと射出側機能層３９ｅとは、いずれも透明電極、配向膜等を積層したものであり、両透明電極間に配置された液晶層３９ｇに一様な電圧を印可できるようになっている。液晶層３９ｇは、例えばＴＮ型の液晶からなり、電圧を印可しない状態でシステム光軸ＯＡに沿った位置で光学軸が徐々に回転する捻れ配向状態となっており、最大電圧を印可したオン状態でシステム光軸ＯＡに沿って光学軸が延びる垂直配向状態となる。
【００２２】
この液晶パネル３５ｂは、駆動回路３８から制御信号を受けており、透明画素電極に電圧が印可されていないオフ状態の場合、液晶層３９ｇ内の捻れ配向状態の液晶に起因する位相変調によって、入射光の偏光方向が光束断面の各位置で略９０°回転する。一方、液晶パネル３５ｂの透明画素電極に電圧が印可されているオン状態の場合、液晶層３９ｇ内の垂直配向状態の液晶のため入射光は実効的な位相変調作用を受けず、入射光の偏光方向が光束断面の各位置で略そのまま維持される。
【００２３】
以上の偏光切替スイッチ３５において、液晶パネル３５ｂがオン状態の場合（駆動回路３８から第１信号を受けている場合）、偏光切替スイッチ３５に入射した一方のＲ光は、例えばＳ偏光のまま位相差板３５ａを通過し、Ｓ偏光のまま液晶パネル３５ｂを通過して次段に射出される。この際、偏光切替スイッチ３５に入射した他方のＢ光は、位相差板３５ａで例えばＳ偏光からＰ偏光に変化し、Ｐ偏光のまま液晶パネル３５ｂを通過して次段に射出される。以上とは逆に、液晶パネル３５ｂがオフ状態の場合（駆動回路３８から第２信号を受けている場合）、偏光切替スイッチ３５に入射した一方のＲ光は、例えばＳ偏光のまま位相差板３５ａを通過し、液晶パネル３５ｂで例えばＳ偏光からＰ偏光に変更されて次段に射出される。この際、偏光切替スイッチ３５に入射した他方のＢ光は、位相差板３５ａで例えばＳ偏光からＰ偏光に変化し、Ｐ偏光からＳ偏光に戻されて次段に射出される。
【００２４】
図１に戻って、反射偏光板３６は、例えばワイヤグリッド偏光分離素子で形成された偏光選択素子であり、システム光軸ＯＡに対して４５°傾斜して配置される。このワイヤグリッド偏光分離素子は、例えば微細な金属線を光透過性基板上に規則正しく並べたもので構成され、金属線に平行な偏光成分はこれで反射され、垂直な成分はこれを透過する。反射偏光板３６は、偏光切替スイッチ３５から射出され位相が９０°異なる２光束を、第１光路ＯＰ１上と第１光路ＯＰ１外とに分岐する。反射偏光板３６は、具体的には、これに入射する光束がＳ偏光である場合、これを反射して第１光路ＯＰ１外に導き、これに入射する光束がＰ偏光である場合、これを透過させて第１光路ＯＰ１上に導く。例えば、偏光切替スイッチ３５がオン状態の場合、偏光切替スイッチ３５を通過したＲ光は、Ｓ偏光の状態にあり、反射偏光板３６で反射され後段の液晶ライトバルブ４０ａに入射しないが、偏光切替スイッチ３５を通過したＢ光は、Ｐ偏光の状態にあり、反射偏光板３６を通過して後段の液晶ライトバルブ４０ａに入射する。一方、偏光切替スイッチ３５がオフ状態の場合、偏光切替スイッチ３５を通過したＲ光は、Ｐ偏光の状態にあり、反射偏光板３６を通過して後段の液晶ライトバルブ４０ａに入射するが、偏光切替スイッチ３５を通過したＢ光は、Ｓ偏光の状態にあり、反射偏光板３６で反射され後段の液晶ライトバルブ４０ａに入射しない。つまり、偏光切替スイッチ３５と反射偏光板３６との協働によって、Ｒ光とＢ光とを空間的に分岐することができるとともに、Ｒ光及びＢ光のいずれか一方のみを、駆動回路３９ｘからの制御信号に応じて必要なタイミングで第１光路ＯＰ１に導いて照明光として活用することができる。
【００２５】
光変調部４０は、いずれも光変調によって画像光をそれぞれ形成する一対の液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂを備える。
【００２６】
第１光路ＯＰ１側の液晶ライトバルブ４０ａは、液晶パネル４１ａと、光学補償板４３ａと、射出側偏光板４５ａとを有する。なお、色分離導光光学系３０の反射偏光板３６は、液晶ライトバルブ４０ａの一部機能を兼ねており、Ｒ光及びＢ光の光変調によってＲ光及びＢ光の画像光を形成することができる。
【００２７】
液晶ライトバルブ４０ａにおいて、液晶パネル４１ａは、入射光の偏光方向を入力信号に応じて画素単位で変化させる光反射型の第１光変調装置である。液晶パネル４１ａは、例えば垂直配向型の液晶層を反射基板と透明板との間に挟んだ構造を有し、液晶層に対して電圧を印加することにより、透明板側から入射して反射基板で反射される照明光の偏光方向の変調を行なう。液晶パネル４１ａに入射したＲ光及びＢ光は、液晶パネル４１ａで反射される際に、液晶パネル４１ａに電気的信号として入力された駆動信号或いは画像信号（画像情報）に応じて、画素単位で偏光状態を調節される。この際、反射偏光板３６等によって、液晶パネル４１ａに入射するＲ光及びＢ光が選択されるとともに、反射偏光板３６によって、液晶パネル４１ａから射出された光束から所定の偏光方向の変調光が取り出される。また、光学補償板４３ａによって、液晶パネル４１ａのプレチルトに起因する位相ズレ等が補正され、液晶ライトバルブ４０ａのコントラスト等の特性が改善される。また、射出側偏光板４５ａによって、液晶ライトバルブ４０ａから射出させる画像光の偏光方向が調整される。
【００２８】
以上をまとめると、第１光路ＯＰ１の液晶ライトバルブ４０ａは、偏光切替スイッチ３５によって選択されたＲ色又はＢ色の照明光からＲ色又はＢ色の変調光を時分割で形成し、この変調光は、液晶ライトバルブ４０ａから合成光学系５０に向けて射出される。なお、液晶ライトバルブ４０ａから射出される変調光は、液晶パネル４１ａでの変調及び及び反射偏光板３６での反射よって、例えばＳ偏光となっている。つまり、液晶パネル４１ａで反射されたＲ光又はＢ光の偏光成分は、当初のＰ偏光のみを含む状態からＳ偏光とＰ偏光とを含む状態に変化しているが、ここでは、画像形成に必要となる成分がＳ偏光となった状態で液晶パネル４１ａから射出される設計となっている。
【００２９】
第２光路ＯＰ２側の液晶ライトバルブ４０ｂは、液晶パネル４１ｂと、反射偏光板４２ｂと、光学補償板４３ｂと、射出側偏光板４５ｂとを有する。なお、これらのうち、液晶パネル４１ｂと、光学補償板４３ｂと、射出側偏光板４５ｂとは、第１光路ＯＰ１の液晶ライトバルブ４０ａにおける、液晶パネル４１ａと、光学補償板４３ａと、射出側偏光板４５ａとにそれぞれ相当し、同様の機能をそれぞれ有する。反射偏光板４２ｂは、第１光路ＯＰ１の反射偏光板３６と同様の機能を有する偏光素子であり、システム光軸ＯＡに対して４５°傾斜して配置される。
【００３０】
液晶ライトバルブ４０ｂにおいて、液晶パネル４１ｂは、入射光の偏光方向を入力信号に応じて画素単位で変化させる光反射型の第２光変調装置である。液晶パネル４１ｂに入射したＧ光は、液晶パネル４１ｂで反射される際に、液晶パネル４１ｂに電気的信号として入力された駆動信号或いは画像信号（画像情報）に応じて、画素単位で偏光状態を調節される。この際、反射偏光板４２ｂによって、液晶パネル４１ｂに入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、液晶パネル４１ｂから射出された光束から所定の偏光方向の変調光が取り出される。また、光学補償板４３ｂによって、液晶パネル４１ｂのプレチルトに起因する位相ズレ等が補正され、液晶ライトバルブ４０ｂのコントラスト等の特性が改善される。また、射出側偏光板４５ｂによって、液晶ライトバルブ４０ｂから射出させる画像光の偏光方向が調整される。
【００３１】
以上をまとめると、第２光路ＯＰ２の液晶ライトバルブ４０ｂは、Ｇ色の照明光から変調光を形成し、この変調光は、液晶ライトバルブ４０ｂから合成光学系５０に向けて射出される。なお、液晶ライトバルブ４０ｂから射出される変調光は、液晶パネル４１ｂでの変調及び反射偏光板４２ｂでの反射よって、例えばＳ偏光となっている。つまり、液晶パネル４１ａで反射されたＧ光の偏光成分は、当初のＰ偏光のみを含む状態からＳ偏光とＰ偏光とを含む状態に変化しているが、ここでは、画像形成に必要となる成分がＳ偏光となった状態で液晶パネル４１ｂから射出される設計となっている。
【００３２】
合成光学系５０は、両液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂからの像光を合成するためのダイクロイックプリズムである。このため、合成光学系５０は、２つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた面に相当するシステム光軸ＯＡに対して４５°傾斜した界面には、Ｒ光及びＢ光を透過させＧ光を反射する誘電体多層膜５１ａが形成されている。
【００３３】
投射レンズ６０は、投射光学系であり、合成光学系５０を経て形成された合成光による画像光を所望の拡大率で拡大してスクリーン（不図示）上にカラーの画像を投射する。
【００３４】
図３は、本実施形態のプロジェクタ１００の動作タイミングを説明する図である。図３（Ａ）は、液晶ライトバルブ４０ｂに対するＧ光の照明と、液晶パネル４１ｂの表示タイミングとを示す。また、図３（Ｂ）は、液晶ライトバルブ４０ａに対するＲ光の照明と、液晶パネル４１ａによるＲ色の表示タイミングとを示す。また、図３（Ｃ）は、液晶ライトバルブ４０ａに対するＢ光の照明と、液晶パネル４１ａによるＢ色の表示タイミングとを示す。なお、図３（Ｂ）において、液晶パネル４１ａのＲ色の照明期間ＩＲをその表示期間ＤＲよりも長くしているが、Ｒ色の照明期間ＩＲを同色の表示期間ＤＲと略一致させることもできる。同様に、図３（Ｃ）において、液晶パネル４１ａのＢ色の照明期間ＩＢをその表示期間ＤＢよりも長くしているが、Ｂ色の照明期間ＩＢを同色の表示期間ＤＢと略一致させることもできる。さらに、液晶パネル４１ａの照明において、Ｒ色の照明期間ＩＲと、Ｂ色の照明期間ＩＢとを等しくする必要はなく、カラーバランスを考慮して、両者の比ＩＲ／ＩＢや表示期間の比ＤＲ／ＤＢを調整することができる。光源色にもよるが、例えば比ＩＲ／ＩＢ，ＤＲ／ＤＢを相対的に増加させることにより、Ｒ光の相対的強度が増し、色再現性を重視した画像を投射することができ、自然な色調の画像を表示することができる。一方、例えば比ＩＲ／ＩＢ，ＤＲ／ＤＢを相対的に減少させることにより、Ｂ光の相対的強度が増し、色温度を優先した画像を投射することができ、明るい鮮やかな画像を表示することができる。
【００３５】
以上の説明から明らかなように、本実施形態のプロジェクタ１００によれば、偏光切替スイッチ３５が、位相が互いに９０°異なるＲ光とＢ光とを生成するとともに、制御信号に応じてＲ光及びＢ光の偏光状態を逆転させるので、偏光選択素子である反射偏光板３６を介してＲ光とＢ光とを液晶パネル４１ａに交互に供給することができる。つまり、簡易な偏光切替スイッチ３５によって単独の液晶パネル４１ａによる２色の光変調が可能になり、液晶パネル４１ｂによる１色の光変調と併せて、３色のカラー表示が可能になる。この際、色分離素子３１ａによってＧ光を第２光路ＯＰ２に設けた液晶パネル４１ｂに導くので、比視感度の高いＧ光が常時表示されていることになり、投射像のカラーブレークアップ現象を低減する効果が高まる。
【００３６】
なお、以上の説明では、色分離素子３１ａによってＧ光を第２光路ＯＰ２に設けた液晶パネル４１ｂに導くことにしたが、Ｒ光やＢ光を第２光路ＯＰ２に設けた液晶パネル４１ｂに導くこともできる。例えば、Ｒ光を第２光路ＯＰ２に導く場合、偏光切替スイッチ３５によって位相が９０°異なるＧ光とＢ光とを生成する。この場合、Ｒ光の表示期間が相対的に長くなり、色再現性を重視した自然な色調の画像を投射することができる。一方、Ｂ光を第２光路ＯＰ２に導く場合、偏光切替スイッチ３５によって位相が９０°異なるＧ光とＲ光とを生成する。この場合、Ｂ光の表示期間が相対的に長くなり、色温度を優先した明るい鮮やかな画像を投射することができる。
【００３７】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態について説明する。本実施形態において特に説明のない部分については、第１実施形態と同様の構造を有している。図４は本実施形態に係るプロジェクタの構造を説明するための概念図である。
【００３８】
本実施形態のプロジェクタ２００では、Ｒ光やＢ光側の液晶ライトバルブ４０ａにおいて、液晶パネル４１ａの配置を変更しており、具体的には、反射偏光板３６の反射光路上に液晶パネル４１ａ等を配置している。また、Ｇ光側の液晶ライトバルブ４０ｂにおいても、液晶パネル４１ｂの配置を変更しており、具体的には、反射偏光板４２ｂの反射光路上に液晶パネル４１ｂ等を配置している。なお、本実施形態において、反射偏光板３６や反射偏光板４２ｂは、偏光ビームスプリッタＰＢＳに置き換えることができる。
【００３９】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態について説明する。本実施形態において特に説明のない部分については、第１実施形態と同様の構造を有している。図５は本実施形態に係るプロジェクタの構造を説明するための概念図である。
【００４０】
本実施形態のプロジェクタ３００は、光源装置１０と、均一化光学系２０と、色分離導光光学系３０と、光変調部３４０と、合成光学系５０と、投射レンズ６０とを備えて構成される。
【００４１】
ここで、光変調部３４０は、一対の液晶ライトバルブ３４０ａ，３４０ｂを備える。第１光路ＯＰ１側の一方の液晶ライトバルブ３４０ａは、液晶パネル３４１ａと、入射側偏光板３４３ａと、射出側偏光板３４４ａとを有する。第２光路ＯＰ２側の他方の液晶ライトバルブ３４０ｂは、液晶パネル３４１ｂと、入射側偏光板３４３ｂと、射出側偏光板３４４ｂとを有する。
【００４２】
一方の液晶ライトバルブ３４０ａにおいて、液晶パネル３４１ａは、照明光であるＲ光やＢ光の偏光方向を入力信号に応じて画素単位で変化させる光透過型の光変調装置である。色分離導光光学系３０の反射偏光板３６から液晶パネル３４１ａに入射したＲ光及びＢ光は、液晶パネル３４１ａを通過する際に、画素単位で偏光状態を調節される。この際、偏光切替スイッチ３５や反射偏光板３６によって、液晶パネル３４１ａに入射するＲ光及びＢ光が選択される。また、入射側偏光板３４３ａによって液晶パネル３４１ａに入射するＲ光やＢ光の偏光方向が調整され、射出側偏光板３４４ａによって液晶ライトバルブ３４０ａから射出させる画像光の偏光方向が調整される。
【００４３】
他方の液晶ライトバルブ３４０ｂにおいて、液晶パネル３４１ｂは、照明光であるＧ光の偏光方向を入力信号に応じて画素単位で変化させる光透過型の光変調装置である。色分離導光光学系３０のミラー３３９ａから液晶パネル３４１ｂに入射したＧ光は、液晶パネル３４１ｂを通過する際に、画素単位で偏光状態を調節される。この際、入射側偏光板３４３ｂによって液晶パネル３４１ｂに入射するＧ光の偏光方向が調整され、射出側偏光板３４４ｂによって液晶ライトバルブ３４０ｂから射出させる画像光の偏光方向が調整される。
【００４４】
なお、本実施形態の場合、色分離導光光学系３０内ではなく、光変調部３４０を構成する液晶ライトバルブ３４０ａ，３４０ｂの前段に、液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂに対する照明光の入射角度を調整するためのフィールドレンズ２４６ａ，２４６ｂが配置されている。
【００４５】
以上の説明では、色分離素子３１ａによってＧ光を第２光路ＯＰ２に設けた液晶パネル３４１ｂに導くことにしたが、Ｒ光やＢ光を第２光路ＯＰ２に設けた液晶パネル３４１ｂに導くこともできる。
【００４６】
なお、この発明は、上記第１〜第３実施形態に限られるものではなく、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。
【００４７】
例えば、上記実施形態において、光源装置１０に用いるランプとしては、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等種々のものが考えられる。さらに、かかるランプを、ＬＥＤ等の別光源に置き換えることもできる。また、光源装置１０は、副鏡１３を有しないタイプの光源とすることができる。
【００４８】
また、上記実施形態において、レンズアレイ２３，２４と、重畳レンズ２５と、偏光変換素子２７とで均一化光学系２０を構成したが、レンズアレイ２３，２４、偏光変換素子２７等については省略することができ、レンズアレイ２３，２４についてはロッドインテグレータに置き換えることもできる。
【００４９】
また、プロジェクタとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面プロジェクタと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面プロジェクタとがあるが、図１等に示すプロジェクタの構成は、いずれにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクタを説明する概念図である。
【図２】偏光切替スイッチの構造を概念的に説明する断面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施形態のプロジェクタの動作タイミングを説明する図である。
【図４】第２実施形態に係るプロジェクタを説明する概念図である。
【図５】第３実施形態に係るプロジェクタを説明する概念図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０…光源装置、  １１…発光管、  １２…リフレクタ、  ２０…均一化光学系、  ２３，２４…レンズアレイ、  ２５…重畳レンズ、  ２７…偏光変換素子、  ３０…色分離導光光学系、  ３１ａ…色分離素子、  ３５…偏光切替スイッチ、  ３５ａ…位相差板、  ３５ｂ…液晶パネル、  ３６…反射偏光板、  ３８…位相差板、  ３９ｘ…駆動回路、  ４０，３４０…光変調部、  ４０ａ，４０ｂ，３４０ａ，３４０ｂ…液晶ライトバルブ、  ４１ａ，４１ｂ…液晶パネル、  ４２ｂ…反射偏光板、  ４３ａ，４３ｂ…光学補償板、  ４５ａ，４５ｂ…射出側偏光板、  ５０…合成光学系、  ６０…投射レンズ、  １００，２００，３００…プロジェクタ、  ＯＡ…システム光軸、  ＯＰ１…第１光路、  ＯＰ２…第２光路
【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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