(57)【要約】【課題】非偏光の光が入射しても光の利用効率を向上させることが可能なプロジェクタを提供すること。【解決手段】光源１１と、光源１１から射出され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偏光分離素子４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂと、偏光分離素子４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂにより分離された一方向に振動する偏光光を変調する第１光変調素子５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂと、偏光分離素子４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂにより分離された他方向に振動する偏光光を変調する第２光変調素子５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂと、所定の波長の光を反射あるいは透過させる第１波長選択膜６６及び第２波長選択膜６７を有し、第１光変調素子５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂ及び第２光変調素子５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂにおいて変調された一方向に振動する偏光光と他方向に振動する偏光光とを合成する非偏光色合成手段６０と、投射手段７０とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
2009103791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種の色光を射出する光源と、
該光源から射出された各色光に対応して設けられ、前記光源から射出され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偏光分離素子と、
該偏光分離素子により分離された前記一方向に振動する偏光光を変調する第１光変調素子と、
前記偏光分離素子により分離された前記他方向に振動する偏光光を変調する第２光変調素子と、
所定の波長の光を反射あるいは透過させる第１波長選択膜及び第２波長選択膜を有し、前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子において変調された一方向に振動する偏光光と他方向に振動する偏光光とを合成する非偏光色合成手段と、
該非偏光色合成手段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ることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記非偏光色合成手段が、隣接して配置された３つのプリズムで構成され、前記３つのプリズムにより形成される２つの境界面に前記第１波長選択膜及び前記第２波長選択膜が形成されてい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】
前記偏光分離素子が、偏光分離膜が形成された第１プリズムと、前記偏光分離膜に接触して設けられた第２プリズムとにより構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記偏光分離素子が、ガラス基板上に形成されたグリッド状パターンからなるワイヤーグリッド素子であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記光源に設けられ、第一の方向と該第一の方向と交差する第二の方向との曲率が異なり、前記光源から射出された光を反射させる反射部と、
前記第一の方向と前記第二の方向との曲率が異なるレンズ面を有し、前記反射部において反射した光を集光する集光手段と、を有する光源部を複数備え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】
前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子が、反射型の液晶ライトバルブであり、
前記反射型の液晶ライトバルブは当該反射型の液晶ライトバルブにおいて変調された光が再び前記偏光分離素子に入射する位置に配置されてい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】
前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子が、透過型の液晶ライトバルブであり、
前記透過型の液晶ライトバルブにおいて変調され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、前記非偏光色合成手段に射出する他の偏光分離素子を備え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。
【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、光源から射出された光を偏光ビームスプリッタによりＰ偏光光とＳ偏光光とに分離する光学系を有し、Ｓ偏光光は空間光変調素子に入射させ、Ｐ偏光は表示に寄与しない光学系を有する投射型表示装置が提案されている。この投射型表示装置では、Ｐ偏光光が無駄になってしまうため、明るい画像が得られないという問題があった。そこで、この問題を解決するために、各色に対応して、偏光ビームスプリッタにより分離されたＰ偏光光を変調する反射型空間光変調素子と、Ｓ偏光光を変調する他の反射型空間光変調素子とを設けた投射型表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１に記載の投射型表示装置は、光源から射出された白色光をクロスダイクロイックミラーにより、赤色光、緑色光、青色光に分けて、それぞれの光を偏光ビームスプリッタに入射させる。偏光ビームスプリッタによりＰ偏光、Ｓ偏光に分離された光は、それぞれ空間光変調素子に入射し変調される。変調された光は、再び偏光ビームスプリッタに入射し各色光のＳ偏光光とＰ偏光光とが合成された後、赤色光、緑色光、青色光は、クロスダイクロイックプリズムで合成される。
【特許文献１】特開平９−１５９９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の投射型表示装置では、Ｐ偏光光とＳ偏光光とを利用しているため、光利用効率を向上させることが可能であるが、クロスダイクロイックプリズムに入射する光がＰ偏光とＳ偏光とが混ざった光、すなわち、非偏光である。そこで、クロスダイクロイックプリズムでは、非偏光の光に対応したダイクロイック膜を設計及び製作する必要が生じるがかなり困難である。そのため、例え特許文献１のように、非偏光の光を合成するダイクロイック膜を有するクロスダイクロイックプリズムを形成しても、光の利用効率を低下させてしまう。
【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、非偏光の光が入射しても光の利用効率を向上させ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】
【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、複数種の色光を射出する光源と、該光源から射出された各色光に対応して設けられ、前記光源から射出され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偏光分離素子と、該偏光分離素子により分離された前記一方向に振動する偏光光を変調する第１光変調素子と、前記偏光分離素子により分離された前記他方向に振動する偏光光を変調する第２光変調素子と、所定の波長の光を反射あるいは透過させる第１波長選択膜及び第２波長選択膜を有し、前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子において変調された一方向に振動する偏光光と他方向に振動する偏光光とを合成する非偏光色合成手段と、該非偏光色合成手段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、それぞれの色光に対応して設けられた偏光分離素子に入射する。偏光分離素子において分離された一方向に振動する偏光光は第１光変調素子において変調される。また、偏光分離素子において分離された他方向に振動する偏光光は第２光変調素子において変調される。そして、第１，第２光変調素子において変調された一方向及び他方向に振動する各色光（非偏光の光）は、非偏光色合成手段の第１波長選択膜、第２波長選択膜において、反射あるいは透過して合成される。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、非偏光色合成手段の第１波長選択膜、第２波長選択膜により、一方向に振動する偏光光と他方向に振動する偏光光の利用効率を落とすことなく合成することが可能である。したがって、被投射面に明るい画像を投射させることが可能となる。
【０００８】
また、本発明のプロジェクタは、前記非偏光色合成手段が、隣接して配置された３つのプリズムで構成され、前記３つのプリズムにより形成される２つの境界面に前記第１波長選択膜及び前記第２波長選択膜が形成されていることが好ましい。
【０００９】
本発明に係るプロジェクタでは、非偏光色合成手段が３つのプリズムで構成されているため、プリズムの形状や材質（屈折率）を適宜変えることが可能になる。すなわち、プリズムの形状を変えることにより、第１，第２波長選択膜に入射する光の入射角度を変えることができる。また、プリズムの屈折率を変えることにより、プリズムの端面における光の全反射角度を変えることが可能となる。なお、詳細については実施形態で説明する。このように、第１，第２波長選択膜の特性や非偏光色合成手段が配置されるスペースに応じてプリズムの形状や材質を変えることにより、最適な色合成プリズムを配置することが可能となる。
【００１０】
また、本発明のプロジェクタは、前記偏光分離素子が、偏光分離膜が形成された第１プリズムと、前記偏光分離膜に接触して設けられた第２プリズムとにより構成されていることが好ましい。
【００１１】
本発明に係るプロジェクタでは、第１プリズムに薄い膜を成膜することにより、偏光分離素子を形成することができるため、簡易な構成となる。また、非常に薄い膜で偏光分離膜を形成することができるので、入射した光を高い反射率あるいは高い透過率で射出することができる。したがって、光の利用効率を向上させることが可能となる。
【００１２】
また、本発明のプロジェクタは、前記偏光分離素子が、ガラス基板上に形成されたグリッド状パターンからなるワイヤーグリッド素子であることが好ましい。
本発明に係るプロジェクタでは、偏光分離素子が、ガラス基板上に形成されたグリッド状パターンからなるワイヤーグリッド素子であるため、耐熱性に優れた素子となる。また、偏光分離素子の厚みを薄く形成することができるため、装置全体の小型化を図ることが可能となる。
【００１３】
また、本発明のプロジェクタは、前記光源に設けられ、第一の方向と該第一の方向と交差する第二の方向との曲率が異なり、前記光源から射出された光を反射させる反射部と、前記第一の方向と前記第二の方向との曲率が異なるレンズ面を有し、前記反射部において反射した光を集光する集光手段と、を有する光源部を複数備えることが好ましい。
【００１４】
本発明に係るプロジェクタでは、光源から射出された光は、反射部により反射される。このとき、反射部の第一の方向と第二の方向との曲率が異なるため、例えば、第一の方向の光束を太くし、第二の方向の光束を細くすることができる。そして、反射部により反射された光は、第一の方向と第二の方向との曲率が異なるレンズ面を有する集光手段により集光される。
このように、反射部及び集光手段により、光源から射出された光を整形することができる。したがって、被投射面に明るい画像を投射するために、複数の光源部を用いても、エテンデュ（光源と第１，第２光変調素子とを含めた光学系において、有効に扱える光束が存在する空間的な広がりを面積と立体角との積、Geometrical  Extent）を小さくすることが可能となる。すなわち、第１，第２光変調素子の大きさを大きくする必要がないため、装置の小型化、低コスト化を図ることが可能となる。
【００１５】
また、本発明のプロジェクタは前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子が、反射型の液晶ライトバルブであり、前記反射型の液晶ライトバルブは当該反射型の液晶ライトバルブにおいて変調された光が再び前記偏光分離素子に入射する位置に配置されていることが好ましい。
【００１６】
本発明に係るプロジェクタでは、偏光分離素子において偏光分離された光は、反射型の液晶ライトバルブに入射する。そして、反射型の液晶ライトバルブにおいて変調された光は再び偏光分離素子に入射する。すなわち、反射型の液晶ライトバルブを当該反射型の液晶ライトバルブにおいて変調された光が再び偏光分離素子に入射するように近接して配置する。これにより、装置全体の小型化を図ることが可能となる。
【００１７】
また、本発明のプロジェクタは、前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子が、透過型の液晶ライトバルブであり、前記透過型の液晶ライトバルブにおいて変調され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、前記非偏光色合成手段に射出する他の偏光分離素子を備えることが好ましい。
【００１８】
本発明に係るプロジェクタでは、偏光分離素子において偏光分離された光は、透過型の液晶ライトバルブに入射する。そして、透過型の液晶ライトバルブにおいて変調された光は他の偏光分離素子に入射し、非偏光色合成手段に射出される。
特に、透過型の液晶ライトバルブの場合、透過型の液晶ライトバルブの射出端面側に所定の方向に振動する偏光光を透過させる偏光部材を設けることができる。これにより、透過型の液晶ライトバルブで変調された光のうち所定の方向に振動する光のみ他の偏光分離素子に入射させることができる。したがって、非偏光色合成手段に入射する光の消光比を高めることができるため、より鮮明な画像を被投射面に投射することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明に係るプロジェクタ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。
【００２０】
［第１実施形態］
本実施形態のプロジェクタは、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の異なる色光に対して透過型液晶ライトバルブを２つずつ備えた投射型カラー液晶プロジェクタであり、画像をスクリーンに投射させるものである。
本実施形態に係るプロジェクタ１は、図１に示すように、光源部１０と、色分離部２０と、ＰＢＳ（Polarizing Beam Splitter）プリズム（偏光分離素子）４０と、液晶ライトバルブ（光変調素子）５０と、色合成プリズム（非偏光合成手段）６０と、投射レンズ（投射手段）７０とを備えている。
【００２１】
光源部１０は、光源１１と、マルチレンズ１２ａ，１２ｂと、重畳レンズ１３とを備えている。
光源１１は、白色光を射出する高圧水銀ランプ１１ａと、高圧水銀ランプ１１ａから射出された光を反射させるリフレクタ（反射部）１１ｂとを備えている。リフレクタ１１ｂは、高圧水銀ランプ１１ａから射出された光を平行光に変換するものである。
また、マルチレンズ１２ａ，１２ｂは、光源１１から射出された光を均一な照明光にするものである。
【００２２】
色分離部２０は、光源部１０から射出された白色光を赤色光（以下、Ｒ光と称す）、緑色光（以下、Ｇ光と称す）、青色光（以下、Ｂ光と称す）に分離するものである。
色分離部２０は、Ｒ光反射ダイクロイックミラー２１と、Ｇ光反射ダイクロイックミラー２７とを備えている。
図１に示すように、高圧水銀ランプ１１ａから射出された光のうち赤色光は、Ｒ光反射ダイクロイックミラー２１により反射され、Ｇ光及びＢ光が透過される。そして、Ｒ光反射ダイクロイックミラー２１において光路が折り曲げられたＲ光は、コンデンサーレンズ２２を経由して反射ミラー２３に入射する。反射ミラー２３に入射した光は、光路が９０°曲げられ、平面形状が台形状のプリズム２４で全反射してＲ光用ＰＢＳプリズム４０Ｒに入射する。
【００２３】
高圧水銀ランプ１１ａから射出された光のうちＧ光は、図１に示すように、Ｒ光反射ダイクロイックミラー２１を透過し、リレーレンズ２６を介してＧ光反射ダイクロイックミラー２７により反射される。そして、Ｇ光反射ダイクロイックミラー２７において光路が折り曲げられたＧ光は、リレーレンズ２８を介して、反射ミラー２９において反射される。反射ミラー２９で反射した光は、光路が９０°曲げられ、コンデンサーレンズ３０を経由してＧ光用ＰＢＳプリズム４０Ｇに入射する。
【００２４】
高圧水銀ランプ１１ａから射出された光のうちＢ光は、図１に示すように、Ｒ光反射ダイクロイックミラー２１及びＧ光反射ダイクロイックミラー２７を透過して、反射ミラー３２に入射する。反射ミラー３２において光路が折り曲げられたＢ光は、リレーレンズ３３及びコンデンサーレンズ３４を経由して、反射ミラー３５において光路が９０°折り曲げられる。そして、反射ミラー３５において反射された光は、平面形状が台形状のプリズム３６で全反射してＢ光用ＰＢＳプリズム４０Ｂに入射する。
【００２５】
また、光源１１から射出された光は、マルチレンズ１２ａ，１２ｂ、重畳レンズ１３、コンデンサーレンズ２２，３０，３４及びリレーレンズ２６，２８，３３により、均一な照明光として、後述する６つの反射型の液晶ライトバルブ５１Ｒ，５２Ｒ、５１Ｇ，５２Ｇ、５１Ｂ，５２Ｂを有する液晶ライトバルブ５０を照明することが可能となる。
【００２６】
Ｒ光用ＰＢＳプリズム４０Ｒは、偏光分離膜４１Ｒと、第１プリズム４２と、第２プリズム４３とにより構成されている。
偏光分離膜４１Ｒは、Ｐ偏光光（一方向に振動する偏光光）を透過させ、Ｓ偏光光（他方向に振動する偏光光）を反射させる。また、第１プリズム４２には、偏光分離膜４１Ｒが成膜されており、第２プリズム４３は、偏光分離膜４１Ｒに接触して設けられている。
このＲ光用ＰＢＳプリズム４０Ｒは、偏光分離膜４１Ｒにプリズム２４で全反射した光が４５°の入射角度で入射するように配置されている。
【００２７】
Ｇ光用ＰＢＳプリズム４０Ｇは、Ｒ光用ＰＢＳプリズム４０Ｒと同様に、Ｐ偏光光を透過させ、Ｓ偏光光を反射させる偏光分離膜４１Ｇを有している。また、Ｇ光用ＰＢＳプリズム４０Ｇの構成は、Ｒ光用ＰＢＳプリズム４０Ｒと同様である。
【００２８】
Ｂ光用ＰＢＳプリズム４０Ｂも、Ｒ光用ＰＢＳプリズム４０Ｒと同様に、Ｐ偏光光を透過させ、Ｓ偏光光を反射させる偏光分離膜４１Ｂを有している。また、Ｂ光用ＰＢＳプリズム４０Ｂの構成は、Ｒ光用ＰＢＳプリズム４０Ｒと同様である。
【００２９】
また、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光に対応してそれぞれ第１光変調素子及び第２光変調素子の２つの光変調素子（反射型の液晶ライトバルブ）が設けられている。
Ｒ光用第１液晶ライトバルブ（第１光変調素子）５１Ｒは、偏光分離膜４１Ｒを透過したＰ偏光光が射出されるＲ光用ＰＢＳプリズム４０Ｒの端面に対向して設けられている。また、Ｒ光用第２液晶ライトバルブ（第２光変調素子）５２Ｒは、偏光分離膜４１Ｒで反射したＳ偏光光が射出されるＲ光用ＰＢＳプリズム４０Ｒの端面に対向して設けられている。
そして、Ｒ光用ＰＢＳプリズム４０Ｒから射出されたＰ偏光光は、Ｒ光用第１液晶ライトバルブ５１Ｒにおいて、画像情報に応じて変調され、再び、Ｒ光用ＰＢＳプリズム４０Ｒに入射する。このとき、Ｒ光用第１液晶ライトバルブ５１Ｒで変調されＳ偏光に変換された成分の光は偏光分離膜４１Ｒを透過して色合成プリズム６０に入射する。
一方、Ｒ光用ＰＢＳプリズム４０Ｒから射出されたＳ偏光光は、Ｒ光用第１液晶ライトバルブ５１Ｒにおいて、画像情報に応じて変調され、再び、Ｒ光用ＰＢＳプリズム４０Ｒに入射する。このとき、Ｒ光用第１液晶ライトバルブ５１Ｒで変調されＰ偏光に変換された成分の光は偏光分離膜４１Ｒで反射して色合成プリズム６０に入射する。
【００３０】
また、Ｇ光用第１液晶ライトバルブ（第１光変調素子）５１Ｇは、偏光分離膜４１Ｇを透過したＰ偏光光が射出されるＧ光用ＰＢＳプリズム４０Ｇの端面に対向して設けられている。また、Ｇ光用第２液晶ライトバルブ（第２光変調素子）５２Ｇは、偏光分離膜４１Ｇで反射したＳ偏光光が射出されるＧ光用ＰＢＳプリズム４０Ｇの端面に対向して設けられている。
そして、Ｇ光用ＰＢＳプリズム４０Ｇから射出され、Ｇ光用第１液晶ライトバルブ５１Ｇに入射したＧ光もＲ光と同様に、変調された後色合成プリズム６０に入射する。
【００３１】
また、Ｂ光用第１液晶ライトバルブ（第１光変調素子）５１Ｂは、偏光分離膜４１Ｂを透過したＰ偏光光が射出されるＧ光用ＰＢＳプリズム４０Ｂの端面に対向して設けられている。また、Ｂ光用第２液晶ライトバルブ（第２光変調素子）５２Ｂは、偏光分離膜４１Ｂで反射したＳ偏光光が射出されるＢ光用ＰＢＳプリズム４０Ｂの端面に対向して設けられている。
そして、Ｂ光用ＰＢＳプリズム４０Ｂから射出され、Ｂ光用第１液晶ライトバルブ５１Ｂに入射したＢ光もＲ光と同様に、変調された後、色合成プリズム６０に入射する。
【００３２】
色合成プリズム６０は、図２に示すように、隣接して配置された平面形状が台形状の第１プリズム６１と、第２プリズム６２と、第３プリズム６３とを備えている。
第１プリズム６１は、一端面６１ａがＧ光用ＰＢＳプリズム４０Ｇの射出端面に対向して設けられている。また、第１プリズム６１の他端面６１ｂと第２プリズム６２の一端面６２ａとが接着されている。
第２プリズム６２は、他端面６２ｂがＲ光用ＰＢＳプリズム４０Ｒの射出端面に対向して設けられている。第２プリズム６２の斜面６２ｃと第３プリズム６３の一端面６３ａとが接着されている。
第３プリズム６３は、他端面６３ｂがＢ光用ＰＢＳプリズム４０Ｂの射出端面に対向して設けられている。また、第３プリズム６３とＢ光用ＰＢＳプリズム４０Ｂとの間の光路上には四角柱のプリズム４５が設けられている。さらに、第３プリズム６３の斜面６３ｃに対向して投射レンズ７０が設けられており、投射レンズ７０から射出された光はスクリーン（被投射面）７５に投射される。
また、第１プリズムの他端面６１ｂには第１波長選択膜６６が形成され、第２プリズムの斜面６２ｃには第２波長選択膜６７が形成されている。この第１波長選択膜６６はＲ光を反射させ、Ｇ光を透過させる膜であり、第２波長選択膜６７はＢ光を反射させ、Ｒ光及びＧ光を透過させる膜である。
【００３３】
次に、色合成プリズム６０の詳細について説明する。
第２プリズム６２及び第３プリズム６３は、高屈折率のガラス材からなる。本実施形態では、屈折率１．７７のガラス材を使用する。これにより、図２に示すように、第２プリズム６２の斜面６２ｃにおける全反射角θＡを３４．３度と小さくすることができるため、第２プリズム６２の斜面６２ｃにおいて反射したＲ光の第１波長選択膜６６への入射角θＢを１０．５°と小さくすることができる。
また、第３プリズム６３の斜面６３ｃにおける全反射角θＣを３４．３度と小さくすることができるため、第３プリズム６３の斜面６３ｃにおいて反射したＢ光の第２波長選択膜６７への入射角θＤを２１°と小さくすることができる。
【００３４】
次に、第１波長選択膜６６及び第２波長選択膜６７の詳細について説明する。
第１波長選択膜６６及び第２波長選択膜６７を形成する膜の材料は、高屈折率層（Ｈ）の蒸着材料として、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２等の中から１種類を選択する。中間屈折率層（Ｍ）の蒸着材料として、メルク社の蒸着材料Ｍ２、Ｍ３、あるいは、Ａｌ２Ｏ３等を選択、あるいは、低屈折率層と高屈折率層との混合物でも良い。また、低屈折率層（Ｌ）の蒸着材料として、ＳｉＯ２等を選択する。
本実施形態は、第１波長選択膜６６及び第２波長選択膜６７の角度依存性、偏光分離を抑えるために、高屈折率層と中間屈折率層とを交互に積層する。具体的には、第１波長選択膜６６及び第２波長選択膜６７は、高屈折率層としてＴｉＯ２（ｎ＝２．４５）を用い、中間屈折率層としてＭ２（ｎ＝１．７１）を用い、高屈折率層と中間屈折率層とが交互に積層されている。また、空気との界面、すなわち、最上層は安定性を考慮して低屈折率層としてＳｉＯ２（ｎ＝１．４６）を成膜し、第２波長選択膜６７の場合、最下層も低屈折率層としてＳｉＯ２（ｎ＝１．４６）を成膜する。また、それぞれの層の設計波長は５５０ｎｍである。
【００３５】
ここで、高屈折率層をＨとし、中間屈折率層をＭとし、低屈折率層のＬと表記する。
第１波長選択膜６６は、Ｍ：４２９ｎｍ、Ｈ：５５ｎｍ、Ｍ：９３．５ｎｍ、Ｈ：１４８．５ｎｍ、Ｍ：６６ｎｍ、Ｈ：１４８．５ｎｍとＭ：８２．５ｎｍとを順に１５セット、Ｈ：１３２ｎｍ、Ｍ：９３．５ｎｍ、Ｈ：１４３ｎｍ、Ｍ：３３ｎｍ、Ｈ：１９２．５ｎｍ、Ｌ：１８１．５ｎｍの膜厚の層が順に積層されている。また、第１波長選択膜６６は、４１層である。
第２波長選択膜６７は、Ｌ：２１４．５ｎｍ、Ｈ：２０９ｎｍ、Ｍ：１７０．５ｎｍ、Ｈ：１７６ｎｍ、Ｍ：１４８．５ｎｍ、Ｈ：２０３．５ｎｍ、Ｍ：１２６．５ｎｍとＨ：２０３．５ｎｍとを順に１３セット、Ｍ：１４３ｎｍ、Ｈ：１８７ｎｍ、Ｍ：１５４ｎｍ、Ｈ：１８１．５ｎｍ、Ｍ：１６５ｎｍ、Ｈ：２０９ｎｍ、Ｌ：２１４．５ｎｍの膜厚の層が順に積層されている。また、第２波長選択膜６７は、３９層である。
また、第１波長選択膜６６及び第２波長選択膜６７の成膜方法は、真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法、ＲＦ（Radio Frequency）イオンプレーティング法、スパッタリング法等により、誘電体多層膜を形成する。
【００３６】
このようにして形成された第１波長選択膜６６及び第２波長選択膜６７の特性を図３及び図４に示す。
図３に示すように、第１波長選択膜６６にＰ偏光、Ｓ偏光を入射させたとき、波長が４００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲で約９０％以上の透過率となり、波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲で透過率が約０％、すなわち、反射率が約１００％となる。
また、図４に示すように、第２波長選択膜６７にＰ偏光、Ｓ偏光を入射させたとき、波長が４３０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲で透過率が約０％、すなわち、反射率が約１００％となり、波長が５００ｎｍ以上で約９０％以上の透過率となる。
【００３７】
以上より、本実施形態に係るプロジェクタ１では、第１波長選択膜６６は、Ｐ偏光光、Ｓ偏光に関わらずＲ光を略１００％反射させ、Ｇ光を約９０％以上透過させることができる。また、第２波長選択膜６７は、Ｐ偏光光、Ｓ偏光に関わらずＢ光を約１００％反射させ、Ｒ光、Ｇ光を約９０％透過させることができる。
このような第１波長選択膜６６及び第２波長選択膜６７が形成された色合成プリズム６０を備えることにより、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のＰ偏光光、Ｓ偏光光の利用効率を落とすことなく合成することができる。したがって、スクリーン７５に明るい画像を投射させることが可能となる。
つまり、本実施形態のプロジェクタ１は、非偏光の光が入射しても光の利用効率を向上させることが可能である。
【００３８】
さらに、色合成プリズム６０が、第１，第２，第３プリズム６１，６２，６３の３つのプリズムで構成されているため、プリズムの形状や材質（屈折率）を適宜変えることが可能になる。すなわち、第１，第２，第３プリズム６１，６２，６３の形状を変えることにより、第１，第２波長選択膜６６，６７に入射する光の入射角度を第１，第２波長選択膜６６，６７の特性に応じて変えることができる。また、第２，第３プリズム６２，６３の材質を変えて屈折率を変えることにより、第２，第３プリズム６２，６３の斜面６２ｃ，斜面６３ｃにおける光の全反射角度θＡ，θＣを変えることが可能となる。このように、第１，第２波長選択膜６６、６７の特性や色合成プリズム６０が配置されるスペースに応じて第１，第２，第３プリズム６１，６２，６３の形状や材質を変えることにより、非偏光を合成可能な最適な色合成プリズム６０を配置することが可能となる。
【００３９】
また、偏光分離素子として、ＰＢＳプリズムを用いているため、非常に薄い偏光分離膜４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂを成膜することができる。これにより、Ｒ光用，Ｇ光用，Ｂ光用ＰＢＳプリズム４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂに入射した光を高い反射率あるいは高い透過率で射出することができる。したがって、光の利用効率を向上させることが可能となる。
【００４０】
なお、本実施形態では、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の光路長を略同一にするために、プリズム２４、３６，４５として、ガラスブロックからなるプリズムを用いている。これにより、プリズムの材質（屈折率）や、大きさを変えることで、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の光路長を調整することが可能となる。
また、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の光路長を略同一であれば、プリズム２４、３６に代えて反射ミラーでも良く、プリズム４５を設けなくても良い。
また、偏光分離素子として、ＰＢＳプリズムを用いたが、Ｒ光用、Ｇ光用、Ｂ光用ＰＢＳプリズム４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂが、ガラス基板上に形成されたグリッド状パターンからなるワイヤーグリッド素子であっても良い。この構成では、偏光分離素子の厚みを薄く形成することができるため、装置全体の小型化を図ることが可能となる。
【００４１】
また、白色光を射出する高圧水銀ランプ１１ａを用いて色分離部２０によりＲ光、Ｇ光、Ｂ光に分離したが、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光をそれぞれ射出する光源を用いても良い。
また、色合成プリズム６０にＧ光を直進させて入射させたが、Ｒ光を直進させて入射させ、Ｒ光の位置からＧ光を入射させる構成であっても良い。この構成では、第１波長選択膜は、Ｇ光を反射させＲ光を透過する膜を形成し、第２波長選択膜は、Ｂ光を反射させＧ光及びＲ光を透過させる膜を形成すれば良い。
【００４２】
さらに、光変調素子として反射型の液晶ライトバルブを用いたが、図５に示すように、透過型の第１液晶ライトバルブ（第１光変調素子）５６Ｒ，第２液晶ライトバルブ（第２光変調素子）５７Ｒを用いても良い。図５では、Ｒ光に対応した液晶ライトバルブのみ示して説明する。この構成では、第１液晶ライトバルブ５６Ｒは、Ｒ光用ＰＢＳプリズム（偏光分離素子）４６Ｒの偏光分離膜４７Ｒを透過したＰ偏光光の光路上に配置され、第２液晶ライトバルブ５７Ｒは、Ｒ光用ＰＢＳプリズム４６Ｒの偏光分離膜４７Ｒで反射したＳ偏光光の光路上に配置されている。各液晶ライトバルブ５６Ｒ，５７Ｒを通過した光は反射ミラー５８ａ，５８ｂにおいて反射され、９０°光路が変換されて、ＰＢＳプリズム（他の偏光分離素子）５９に入射する。そして、第１液晶ライトバルブ５６Ｒで変調されＳ偏光に変換された成分の光はＰＢＳプリズム５９で反射して色合成プリズム６０に射出される。また、第２液晶ライトバルブ５７Ｒで変調されＰ偏光に変換された成分の光はＰＢＳプリズム５９を透過して色合成プリズム６０に射出される。このようにして、各色光から射出された非偏光の光が色合成プリズム６０に射出され合成される。
【００４３】
また、透過型の第１，第２液晶ライトバルブ５６Ｒ，５７Ｒを用いた場合、反射ミラー５８ａとＰＢＳプリズム５９との間に偏光板５５ａを配置し、反射ミラー５８ｂとＰＢＳプリズム５９との間に偏光板５５ｂを配置することが可能となる。これにより、第１液晶ライトバルブ５６Ｒで変調された光のうちＳ偏光成分のみをＰＢＳプリズムに射出させ、第２液晶ライトバルブ５７Ｒで変調された光のうちＰ偏光成分のみをＰＢＳプリズムに射出させることができる。したがって、ＰＢＳプリズム５９から射出され色合成プリズム６０に入射する光の消光比を高めることができるため、より鮮明な画像をスクリーン７５に投射することが可能となる。
【００４４】
［第２実施形態］
次に、本発明に係る第２実施形態について、図６を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態の図面において、上述した第１実施形態に係るプロジェクタ１と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係るプロジェクタ８０では、光源１１、マルチレンズ１２ａに代えて、２つの光源部８１，８６を備える点において第１実施形態と異なる。その他の構成においては第１実施形態と同様である。
【００４５】
光源部８１は、光源８２と、シリンドリカル凹レンズ（集光手段）８３と、マルチレンズ８４とを備えている。
光源８２は、第１実施形態と同様に、白色光を射出する高圧水銀ランプ８２ａと、リフレクタ（反射部）８２ｂとを備えている。リフレクタ８２ｂは、縦方向（第一の方向、液晶ライトバルブ５０の垂直方向）と、横方向（第二の方向、液晶ライトバルブ５０の水平方向）との形状（曲率）が異なるアナモルフィックリフレクタである。
シリンドリカル凹レンズ８３は、縦方向と横方向との曲率が異なる凹状のレンズであり、横方向の面における焦点距離が長く、縦方向の面における焦点距離が短い。これにより、シリンドリカル凹レンズ８３は、リフレクタ８２ｂから射出された横方向の光束が細く、縦方向の光束が太い光を平行光として射出する。
また、光源部８１は、マルチレンズ１２ｂに対向して設けられるとともに、マルチレンズ１２ｂの一部を照射するように配置されている。
【００４６】
光源部８６は、光源部８１と同様に、高圧水銀ランプ８７ａ及びリフレクタ８７ｂを有する光源８７と、シリンドリカル凹レンズ８８と、マルチレンズ８９とを備えている。また、光源部８６は、射出された光の光路が光源部８１から射出された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、光源８７から射出され、シリンドリカル凹レンズ８８によって集光され、マルチレンズ８９を通過した光は、反射プリズム９１の反射面９１ａで反射され、光路が９０°変換される。そして、反射プリズム９１の反射面９１ａで反射された光は、マルチレンズ１２ｂの一部を照射するように配置されている。
光源部８１，８６から射出された光は、マルチレンズ１２ｂ及び重畳レンズ１３を通過することにより重畳され、液晶ライトバルブ５０を照明する光となる。
【００４７】
本実施形態に係るプロジェクタ８０では、第１実施形態のプロジェクタ１と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態のプロジェクタ８０では、リフレクタ８２ｂ，８７ｂ及びシリンドリカル凹レンズ８３，８８により、高圧水銀ランプ８２ａ，８７ａから射出された光の形状を整形することが可能となる。したがって、２つの光源部８１，８６を用いた２灯構成であっても、エテンデュを小さくすることができる。これにより、液晶ライトバルブ５０の大きさを大きくする必要がないため、装置の小型化及び低コスト化を図ることが可能となる。
【００４８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１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のプロジェクタに用いられる非偏光色合成手段を示す図である。
【図３】図２の非偏光色合成手段の第１波長選択膜の特性を示す図である。
【図４】図２の非偏光色合成手段の第２波長選択膜の特性を示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの変形例を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るプロジェクタの概略構成図である。
【符号の説明】
【００５０】
１，８０…プロジェクタ、１１，８２，８７…光源、８２ｂ，８７ｂ…リフレクタ（反射部）、４０Ｒ，４６Ｒ…Ｒ光用ＰＢＳプリズム（偏光分離素子）、４０Ｇ…Ｇ光用ＰＢＳプリズム（偏光分離素子）、４０Ｂ…Ｂ光用ＰＢＳプリズム（偏光分離素子）、４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂ，４７Ｒ…偏光分離膜、５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂ…反射型の液晶ライトバルブ（第１光変調素子）、５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂ…反射型の液晶ライトバルブ（第２光変調素子）、５６Ｒ…透過型の液晶ライトバルブ（第１光変調素子）、５７Ｒ…透過型の液晶ライトバルブ（第２光変調素子）、５９…ＰＢＳプリズム（他の偏光分離素子）、６０…色合成プリズム（非偏光色合成手段）、６１…第１プリズム、６２…第２プリズム、６３…第３プリズム、６６…第１波長選択膜、６７…第２波長選択膜、７０…投射レンズ（投射手段）、７５…スクリーン（被投射面）、８１，８６…光源部
【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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