JP2007079401A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 焦点深度が深く使い勝手の良いプロジェクタの提供。
【解決手段】 プロジェクタには、ＰＢＳ２の分離面２ａを透過した偏光が入射するＬＣＯＳ３と、分離面２ａで反射されたＳ偏光が入射するＬＣＯＳ４とが設けられている。ＬＣＯＳ３，４は入射した偏光光を映像情報に基づいて偏光変換するライトバルブであり、偏光変換されてＬＣＯＳ３から出射されるＳ偏光は分離面２ａで反射され、投影レンズ５によりスクリーン上に投影される。また、偏光変換されてＬＣＯＳ４から出射されるＰ偏光は分離面２ａを透過し、投影レンズ５によりスクリーン上に投影される。ＬＣＯＳ３，４とＰＢＳ２との距離Ａ，Ｂは互いにΔｚだけ異なっており、投影像の焦点深度はこのΔｚに対応する大きさだけ深くなる。その結果、ピントが合うようにプロジェクタを設置するのが容易となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像を投影表示するプロジェクタに関する。

従来、反射型ライトバルブの一種である反射型液晶素子（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal on Silicon）を用いたプロジェクタが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のプロジェクタでは、輝度向上を図るためにＰＢＳで分岐した照明光の各々に対してＬＣＯＳを配置し、それらからの反射光をＰＢＳで再合成して投影するような構成となっている。また、反射型液晶素子を用いたプロジェクタにおいて、焦点の合ったボケの少ない映像を容易にスクリーン上に投影できるように、自動焦点調節機構を備えたプロジェクタも提案されている（特許文献２参照）。

特開平７−４３６６２号公報 特開２００１−３４３７０３号公報

しかしながら、上述した自動焦点調節機構を備えたプロジェクタでは、特許文献１における一対のＬＣＯＳの一方を自動焦点調節機構用の撮像素子で置き換えているため、光源の半分の光量しか投影に用いられず、充分な輝度が得られないという問題が生じる。また、自動焦点調節機構追加によるコストアップや装置大型化が避けられない。一方、特許文献１に記載のプロジェクタでは輝度向上は図れるが、ピント面が限定され使い勝手が良くないという欠点があった。

請求項１の発明は、入射した偏光を映像情報に基づいてライトバルブで変調し、その変調光を投影光学系によりスクリーン上に投影するプロジェクタに適用され、照明光を出射する照明手段と、照明光を、第１の偏光光と偏光方向が第１の偏光光と異なる第２の偏光光とに分離する偏光分離素子と、投影光学系に対して所定の光学的距離に配置され、第１の偏光光を映像情報に基づいて変調して出射する第１のライトバルブと、投影光学系に対する光学的距離が所定の光学的距離と異なるように配置され、第２の偏光光を第１のライトバルブの映像情報と同一の映像情報に基づいて変調して出射する第２のライトバルブと、第１および第２のライトバルブの少なくとも一方の映像情報に輪郭強調処理を施す輪郭強調手段とを備え、第１および第２のライトバルブのそれぞれにより形成される投影像の光軸方向位置を互いにずらしたことを特徴とする。

本発明によれば、投影像の焦点深度がより深くなるため、スクリーンに対してプロジェクタを設置する際の許容範囲が広くなり、使い勝手の良いプロジェクタを提供できる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明によるプロジェクタの概略構成を示す図である。プロジェクタは、白色光を発生する照明部１、偏光ビームスプリッタ（以下では、ＰＢＳと記す）２、反射型液晶ライトバルブの一種であるＬＣＯＳ３，４、投影レンズ５、表示制御部７および入力操作部８を備えている。

照明部１は光源である高輝度ＬＥＤ１１と、ＬＥＤ１１からの光を略平行光とする集光レンズ１２とを備えている。ＬＥＤ１１はＲ，Ｇ，Ｂの３色のＬＥＤを一つのパッケージ内に備えたものであり、これらのＬＥＤを同時に点灯することにより白色光を得ることができる。また、Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤを切り換え発光することも可能である。照明部１を出射した無偏光状態の白色光はＰＢＳ２に入射する。ＰＢＳ２の照明光入射面、すなわち照明部１と対向する面には、複数の波長範囲の光を透過させる光透過フィルタ膜２ｂが形成されている。なお、光透過フィルタ膜２ｂの詳細については後述する。

ＰＢＳ２に入射した光は、偏光分離膜が形成された分離面２ａで偏光方向がｙ軸方向であるＳ偏光と、偏光方向がｙ軸と直交するＰ偏光とに分離される。Ｐ偏光は分離面２ａを透過してＬＣＯＳ３に入射し、Ｓ偏光は分離面２ａで反射されてＬＣＯＳ４に入射する。ＬＣＯＳ３，４はシリコン基板とガラス基板との間に液晶を介在させた液晶パネル（ライトバルブ）であり、シリコン基板上にはＴＦＴ等のスイッチング素子や電極が画素の各サブピクセルに対応して設けられており、シリコン基板の最表面には光を反射させるアルミ層が形成されている。

ＬＣＯＳ３，４には表示制御部７から映像信号が入力され、映像信号のレベルに応じて各電極に電圧が印加される。電極への電圧の印加状態に応じて液晶層の液晶分子の配列が変化し、液晶層が位相板の役目を果たすようになる。例えば、ＬＣＯＳ３，４のガラス基板側から入射したＰ（Ｓ）偏光はシリコン基板側の反射面（アルミ層）で反射されて再びガラス基板から出射するが、その間に白画素部に入射したＰ（Ｓ）偏光は偏光方向が９０度回転されてＳ（Ｐ）偏光に変換される。

一方、黒画素部に入射したＰ（Ｓ）偏光は偏光状態が変化せず、Ｐ（Ｓ）偏光のまま出射される。このように、ＬＣＯＳ３，４の各電極の印加電圧を映像情報に基づいて制御することにより、入射した偏光光が映像情報に応じて変調される。

図１において、照明光の光束Ｗ１はＰＢＳ２の分離面２ａでＰ偏光Ｐ１とＳ偏光Ｓ１とに分離され、Ｐ偏光Ｐ１はＬＣＯＳ３の画素の一つ（画素３１）に入射し、Ｓ偏光Ｓ１はＬＣＯＳ４の画素の一つ（画素４１）に入射する。図２はＬＣＯＳ３，４の光入射面をＰＢＳ２側から見た図であり、（ａ）はＬＣＯＳ３の光入射面を、（ｂ）はＬＣＯＳ４の光入射面をそれぞれ示したものである。

上述したように、ＬＣＯＳ３，４の電圧印加状態は入力される映像情報に基づいて画素毎に制御され、画素毎の電圧印加状態の違いによる映像パターンがＬＣＯＳ３，４に形成される。以下では、この映像パターンを表示と呼ぶことにし、ＬＣＯＳ３，４に映像パターンが形成されることを「映像が表示される」のように表すことにする。

ＬＣＯＳ４には、ＬＣＯＳ３に表示される映像３２をｙ軸に関して左右反転した映像４２が表示される。これらの映像は、ｙ軸に関して鏡像関係にある。そのため、Ｐ偏光Ｐ１の入射する画素３１がＬＣＯＳ３の表示画面の中心軸Ｊ１の右側にあった場合、Ｓ偏光Ｓ１が入射する画素４１はＬＣＯＳ４の表示画面の中心軸Ｊ２の左側にある。すなわち、各Ｐ偏光Ｐ１，Ｓ偏光Ｓ１は画面中心軸Ｊ１，Ｊ２に関して左右対称な位置にある画素３１，４１に入射し、それらの画素３１，４１には同一映像が表示されている。

図１では、画素３１，４１は白映像が表示されている。そのため、Ｐ偏光Ｐ１はＳ偏光Ｓ２へと変換されてＬＣＯＳ３の白画素３１部から出射され、Ｓ偏光Ｓ１はＰ偏光Ｐ２に変換されてＬＣＯＳ４の白画素４１部から出射される。ＬＣＯＳ３の白画素３１部から出射されたＳ偏光Ｓ２は分離部２ａで反射され、かつ、ＬＣＯＳ４の白画素４１部から出射されたＰ偏光Ｐ２は分離部２ａを透過するので、それらの偏光Ｓ２，Ｐ２は同一画素の投影光として合成され、投影レンズ５により不図示のスクリーン上に投影される。

また、ＬＣＯＳ３の画素３３およびＬＣＯＳ４の画素４３部には黒表示の同一映像が表示され、それらの各表示画面上における位置は、各表示画面の中心軸Ｊ１，Ｊ２に関して全く左右対称な位置にある。図１の光束Ｗ２はＰＢＳ２の分離面２ａでＰ偏光Ｐ３およびＳ偏光Ｓ３に分離され、Ｐ偏光Ｐ３は分離面２ａを透過してＬＣＯＳ３の画素３３に入射し、Ｓ偏光Ｓ３は分離面２ａで反射されてＬＣＯＳ４の画素４３に入射する。

黒画素に入射した偏光光の偏光方向は回転されないため、ＬＣＯＳ３に入射したＰ偏光Ｐ３はＰ偏光のままＬＣＯＳ３の黒画素３３部から出射される。また、ＬＣＯＳ４に入射したＳ偏光Ｓ３の場合も同様に偏光方向は変わらず、Ｓ偏光としてＬＣＯＳ４の黒画素４３部から出射される。ＬＣＯＳ３の黒画素３３部から出射されたＰ偏光Ｐ３はＰＢＳ２の分離面２ａを透過し、照明部１へと戻る。同様に、ＬＣＯＳ４の黒画素４３部から出射されたＳ偏光Ｓ３は分離面２ａで反射されて照明部１へと戻る。照明部１へと戻ったこれらの偏光Ｐ３，Ｓ３は照明部１の内部で反射され、一部は再度照明光成分として利用される。

一般的に、図１のような配置でＬＣＯＳを２枚用いるプロジェクタでは投影レンズとの間の光学的距離は等しく設定されているが、本実施の形態では、一方のＬＣＯＳと投影レンズ５との光学的距離を他方よりもΔｚだけ大きく設定するようにしている。図１に示す例では、ＰＢＳ２とＬＣＯＳ４との距離Ｂは、ＰＢＳ２とＬＣＯＳ３との距離ＡよりもΔｚだけ大きく設定されている。

距離Ａ，Ｂをこのように設定すると、ＬＣＯＳ３に関する投影像のピント位置Z3に対してＬＣＯＳ４に関する投影像のピント位置Z4は、図３に示すように光軸方向にΔＺ’だけずれることになる。ピント位置とは、ピントのあった投影像が得られる位置であり、スクリーンをピント位置を含むその近傍に配置することにより、ピントのあった投影像を観察することができる。

このとき、投影レンズ５の主点を原点とし、投影レンズ５から物体側のＬＣＯＳ３，４の表示面までの物体側距離をａ、投影レンズ５からピントのあった投影像の位置までの像側距離をｂとすると、次式（１）が成り立つ。なお、ｆ’は像側の焦点距離である。式（１）から、像側の距離ｂは式（２）で与えられる。
−（１／ａ）＋１／ｂ＝１／ｆ’ …（１）
ｂ＝ａ・ｆ’／（ａ＋ｆ’） …（２）

ここで、距離ａがａ＋Δａに変化したとき、像側の距離ｂがｂ＋Δｂへと変化したとすると、式（２）からｂ＋Δｂは次式（３）を満たしている。よって、Δｂは式（４）のように表される。このΔｂが、図３で示したΔＺ’に等しい。
ｂ＋Δｂ＝（ａ＋Δａ）・ｆ’／｛（ａ＋Δａ）＋ｆ’｝ …（３）
Δｂ＝（ａ＋Δａ）・ｆ’／｛（ａ＋Δａ）＋ｆ’｝
−ａ・ｆ’／（ａ＋ｆ’） …（４）

観察者には、スクリーン上に投影されたＬＣＯＳ３に関する投影像とＬＣＯＳ４に関する投影像とを合成したものが観察されることになる。そのため、図３に示すようにピント位置がΔＺ’だけずれた２つの像を観察することになり、実質的に焦点深度がΔＺ’だけ増えた状態になる。その結果、スクリーンとプロジェクタとの距離に関して、すなわち、スクリーンに対するプロジェクタの設置位置に関してピントの合う位置の許容範囲がΔＺ’だけ広くなり、多少ラフな位置に設置しても鑑賞に堪える投影像を得ることができる。

図１０は、投影像の深度を概念的に説明する図であり、投影像の結像位置とＭＴＦ（Modulated Transfer Funtion）との関係を示したものである。例えば、投影像の所定解像本数（例えば、１本ｌｐ(linepair)／ｍｍ≒Ａ４サイズの拡大投影画像をＶＧＡ画素数で表示する場合の解像本数に相当）のＭＴＦ特性から、投影像の深度を、ＭＴＦが所定の％以上（例えば５０％以上）の範囲として定義することができる。

図１０では、曲線Ｌ３はＬＣＯＳ３の比較的低空間周波数の画像の投影像に関する光軸方向位置とＭＴＦとの関係を示したものであり、曲線Ｌ４はＬＣＯＳ４の同じく比較的低空間周波数の画像の投影像に関する同様の関係を示したものである。直線Ｌ１は、ほぼピントが有っていると観察される場合のＭＴＦの最低値を示している。すなわち、ＬＣＯＳ３の投影像については、ＭＴＦがＬ１を越える範囲ｗ３にスクリーンがあれば、ピントが合った投影像として観察されることになる。一方、ＬＣＯＳ４の投影像については、範囲ｗ４にスクリーンがあればピントが合った投影像として観察されることになる。

そのため、ＬＣＯＳ３，４のいずれか一方の投影像だけがスクリーン上に投影された場合には、焦点深度はｗ３またはｗ４となる。一方、本実施の形態では、ＬＣＯＳ３，４の投影像がΔＺ’だけずれて投影されるため、このときのＬ２，Ｌ４のいずれかがＬ１以上となる場合を焦点深度ｗと考えることができ、ｗ３，ｗ４に比べて焦点深度が拡がることになる。

図１０では、曲線Ｌ３，Ｌ４として、比較的低空間周波数の画像の投影像に関する光軸方向位置とＭＴＦとの関係を示した。これに対して、比較的高空間周波数の画像を投射像とした場合には、図１０に示される山型のＭＴＦ特性の拡がり幅（図１０のＷ３，Ｗ４の幅）が狭くなる。このような場合や、特にΔＺ’が大きい場合、図１０の示すように焦点深度範囲ｗの左側部分ではＬＣＯＳ４の投影像のぼけが大きくなり、焦点深度範囲ｗの右側部分ではＬＣＯＳ３の投影像のぼけが大きくなる。そのため、このように片方の投影像のぼけが大きくなる領域にスクリーンを設置すると、ぼけた方の画像の影響により解像感が低下したように感じられる。

そこで、図１１（ａ）のようにスクリーンが焦点深度範囲ｗの図上左側領域に設置される場合には、ＬＣＯＳ４の映像情報に対して輪郭強調処理を施すようにしても良い。曲線Ｌ４’は輪郭強調処理を施した場合のＭＴＦを示しており、Ｌ１以上となる範囲が広がり、その左側は曲線Ｌ３がＬ１以上となる範囲とほぼ重なっている。その結果、焦点深度範囲ｗの左側領域における解像感の低下を抑制することができる。逆に、図１１（ｂ）に示すようにスクリーンが焦点深度範囲ｗの右側領域に設置される場合には、曲線Ｌ３’のように変化するようにＬＣＯＳ３の映像情報に対して輪郭強調処理を施す。

図１１に示した例ではスクリーンにより近い方の投影像に関して輪郭強調処理を施すようにしたが、両方の投影像に輪郭強調処理を施すようにしてもかまわない。実際には、図１に示す入力操作部８に輪郭強調状態を選択できる切り換えスイッチを設けておき、オペレータは、スクリーン上の投影像でピント状態を確認しながら切り換えスイッチを操作して、最適な投影状態を選択する。図１の表示制御部７は、選択された輪郭強調状態に応じてＬＣＯＳ３，４の映像情報に輪郭強調処理を施す。輪郭強調状態としては、「ＬＯＣＳ３のデータに輪郭強調処理を施す状態」、「ＬＯＣＳ４のデータに輪郭強調処理を施す状態」、「ＬＯＣＳ３およびＬＯＣＯＳ４のデータの両方に輪郭強調処理を施す状態」、「輪郭強調処理をしない状態」を選べるようにする。また、入力操作部８により、輪郭強調処理の程度をＬＯＣＳ毎に調整できるようにしても良い。

なお、ＬＣＯＳ４を光軸方向にΔｚだけずらしたことにより、ＬＣＯＳ４の投影像の倍率Ｍ’はＬＣＯＳ３の投影像の倍率Ｍと若干異なることになり、近似的にはＭ’≒αＭのように表される。そのため、ＬＣＯＳ４に表示される映像の大きさがＬＣＯＳ３に表示される映像の大きさの１／α倍となるように、表示制御部７において映像情報を電子的に補正し、スクリーンに投影された２つの投影像の大きさが一致するように制御する。

このような構成としたことにより、従来の手動でピント合わせを行うプロジェクタと比較した場合、設置の度にピント合わせをするという煩わしさが低減される。また、自動焦点調節機構付きのプロジェクタと比較した場合には、コスト低減および装置の小型化を図ることができる。さらに、一対のＬＣＯＳ３，４を用いることにより、照明光が分離面２ａで分離されて生じたＰ偏光およびＳ偏光の両方を投影に利用するようにしたので、高輝度な投影も可能となる。

《投影位置のズレ補正について》
ところで、スクリーン上におけるＬＣＯＳ３，４の投影像の投影位置は、ＬＣＯＳ３，４を装置に組み付けた際の位置決め誤差の影響を受ける。例えば、各ＬＣＯＳ３，４の表示画面の中心が光軸からずれている場合、図４に示すように投影像の位置ズレが生じる。図４において、７１はスクリーン上におけるＬＣＯＳ３の投影範囲を示し、７２はＬＣＯＳ４の投影範囲を示している。投影範囲７２は、投影範囲７１に対してスクリーン上でｘ方向にΔＸ、ｙ方向にΔＹだけ位置ずれしている。

そこで、本実施の形態では、図８に示すようにＬＣＯＳ３，４の表示可能範囲８０（ｍ×ｎ画素）に対して、それよりも小さな表示範囲８１（（ｍ−ａ）×（ｎ−ｂ）画素。ここで、ａ，ｂは１以上の整数）を表示に利用する範囲とした。表示範囲８１は表示可能範囲８０内の任意の位置に設定することができ、表示制御部７（図１参照）は入力された映像情報に基づいて、映像を設定された表示範囲８１に表示する。図８における表示範囲８１は、図７におけるスクリーン上の投影範囲７１，７２に対応するＬＣＯＳ３，４上の表示範囲である。なお、初期設定では、表示範囲８１は表示可能範囲８０の中央に設定されている。

図４のようにスクリーン上で投影範囲７１，７２の位置ずれΔＸ、ΔＹが生じた場合には、次のように位置補正を行う。まず、ＬＣＯＳ３，４に基準映像を表示して、それらをスクリーン上に投影する。図６（ａ）はスクリーン上に投影された基準映像の一例を示す図であり、ＬＣＯＳ３，４に表示された基準映像の投影像であるクロスバー７１１，７２１が表示されている。また、図６（ａ）において、投影可能範囲７１０，７２０は、それぞれＬＣＯＳ３，４の表示可能範囲８０に対応するスクリーン上の範囲である。クロスバー７１１はＬＣＯＳ３によって投影されたものであり、クロスバー７２１はＬＣＯＳ４によって投影されたものである。ＬＣＯＳ３，４の組み付け誤差によってクロスバー７１２はクロスバー７２１に対してｙ方向にΔＹ、ｘ方向にΔＸだけ位置ずれしている。

クロスバー７１１，７１２にはＬＣＯＳ３，４上の画素数を表す目盛りが付してあり、この目盛りを読み取ることによりＬＣＯＳ４のｘｙ方向の位置ズレ量を画素数で直読することができる。すなわち、クロスバー７１１，７１２によって読み取られた位置ズレ量ΔＸ，ΔＹは、画素数に換算した位置ズレ量を表している。オペレータは、入力操作部８を操作して位置ズレ量ΔＸ，ΔＹを入力する。図１の表示制御部７では、入力された位置ズレ量ΔＸ，ΔＹに基づいて、ＬＣＯＳ４の表示範囲８１を初期位置に対してｘ方向に−ΔＸ、ｙ方向に−ΔＹだけ移動させ、その補正量（−ΔＸ，−ΔＹ）を表示制御部７の記憶部に記憶する。この補正以後は、装置が起動されると、記憶された補正量（−ΔＸ，−ΔＹ）に基づいて図６（ｂ）に示すような表示範囲に映像を表示する。

ここでは、ＬＣＯＳ３を基準としてＬＣＯＳ４の表示範囲を位置を変更したが、逆に、ＬＣＯＳ４を基準としてＬＣＯＳ３の表示範囲を位置を変更するようにしても良い。また、片方のＬＣＯＳ４のみを補正するのではなく、ＬＣＯＳ３に対して（ΔＸ／２，ΔＹ／２）だけ補正し、ＬＣＯＳ４に対しては（−ΔＸ／２，−ΔＹ／２）だけ補正するようにしても良い。このように、表示範囲８１を表示可能範囲８０よりも小さく設定しておき、表示範囲８１を移動させることで投影像の位置ずれを電気的に容易に補正することが可能となる。

《カラー表示について》
ところで、ＬＣＯＳ３，４としてカラーフィルタが設けられたライトバルブが用いられる場合、ＬＣＯＳ３，４に表示される映像をｙ軸（Ｓ偏光の偏光方向）に関して鏡像関係とするだけでなく、フィルタ配置もｙ軸に関して鏡像関係とする必要がある。図７はフィルタ配置を説明する図である。図７（ａ）に示すカラーフィルタ６ＡはＬＣＯＳ３に設けられたフィルタであり、図７（ｂ）に示すカラーフィルタ６ＢはＬＣＯＳ４に設けられたフィルタである。符号６１ａ，６１ｂはスクリーン投射画面上で同一の画素位置となるＬＣＯＳ３，４の一画素に対応しており、画素６１ａ，６１ｂはＲフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタが設けられた３つのサブピクセルに分割されている。そして、サブピクセル毎に電極が設けられている。

カラーフィルタ６ＢのＲ（赤），Ｇ(緑)，Ｂ(青)の配置は、カラーフィルタ６ＡのＲ，Ｇ，Ｂの配置をｙ軸に関してミラー反転したものになっている。そのため、ｙ軸に関して鏡像関係にある画素６１ａでは左からＲ，Ｂ，Ｇの順に配置されているが、画素６１ｂでは右からＲ，Ｇ，Ｂの順に配置されている。図２に示すようにＬＣＯＳ４に表示される映像はスクリーン上に反転投影されるため、画素６１ａおよび６１ｂのＲの部分の映像はスクリーン上の同一位置に投影される。Ｇ，Ｂに関しても同様である。

また、図７（ａ）に示すように画素６１ａのＲ，Ｇ，Ｂがｙ軸と直交するｚ軸方向に繰り返し並んでいる場合には、カラーフィルタ６Ａが設けられたＬＣＯＳ３を画面中心に関して１８０度回転することにより図７（ｂ）に示すようなミラー反転したフィルタ配置を得ることができる。すなわち、ＬＣＯＳ３，４として同一部品を用いることができる。図７（ｃ）は図７（ａ）のカラーフィルタ６Ａが設けられたＬＣＯＳ３を１８０度回転したものであり、画素６１ａは画面右下の位置することになる。この１８０度回転したＬＣＯＳ３を上記のＬＣＯＳ４の代わりに用いる場合には、図７（ａ）の画素６１ａに表示される映像が図７（ｃ）の画素６１ｃに表示されるように左右反転して表示するようにする。

上述したような色配置のカラーフィルタ付ＬＣＯＳ３，４を使用し、光源として一つの白色ＬＥＤ１１を用いてカラー表示としたことにより、３板式のカラープロジェクタやフィールドシーケンシャル駆動方式のカラープロジェクタに比べて小型化および低コスト化を図ることができる。

《光透過フィルタ膜２ｂの説明》
ところで、白色ＬＥＤ１１の発光スペクトルは、概略では図８（ａ）に示すような分布となっており、カラーフィルタの分光特性上、不要な波長成分（不要光）が含まれている。図８の（ｂ）はカラーフィルタの分光特性の一例を示したものであり、（ｃ）は光透過フィルタ膜２ｂの透過特性を示したものである。図８（ｂ）の曲線の谷となっている部分（波長域Ａ１，Ａ２）の波長を有する光は投射光として利用されない光であり、これらが入射するとコントラストを低下させたり、光学素子（ＬＣＯＳ３，４等）の温度上昇を引き起こす可能性がある。

そこで、本実施の形態では、ＰＢＳ２の照明光が入射する面に光透過フィルタ膜２ｂを形成し、不要光がＰＢＳ２に入射しないようにした。図８（ｃ）に示すように、光透過フィルタ膜２ｂの透過率Ｔは波長域Ａ１，Ａ２において非常に小さくなっており、この波長域Ａ１，Ａ２の光はほとんど反射または吸収される。

［変形例］
図９は上述した実施の形態の変形例を示す図である。図９において、（ａ）は照明光の光束Ｗ１に関する光路を示す図であり、（ｂ）は照明光の光束Ｗ２に関する光路を示す図である。図９に示すプロジェクタでは、図１に示したＰＢＳ２に代えて、互いに直交する二つの分離面９０ａ，９０ｂが形成されたクロスＰＢＳ９０を用いている。各分離面９０ａ，９０ｂには偏光分離膜が形成されており、分離面９０ａに形成された偏光分離膜はＳ偏光を透過し、かつ、Ｐ偏光を反射する。一方、分離面９０ｂに形成された偏光分離膜はＰ偏光を透過し、かつ、Ｓ偏光を反射する。

偏光分離素子としてクロスＰＢＳ９０を用いる図９のプロジェクタでは、一対のＬＣＯＳ３，４は同一軸上に対向するように配設されている。なお、図示は省略したが、図１のＰＢＳ２と同様に、クロスＰＢＳ９０の照明光入射面には光透過フィルタ膜２ｂが形成されている。

図９（ａ）に示すように、クロスＰＢＳ９０に入射した光束Ｗ１は分離面９０ｂでＰ偏光Ｐ１とＳ偏光Ｓ１とに分離される。分離面９０ｂを透過したＰ偏光Ｐ１はＬＣＯＳ３の画素の一つ（画素３３）に入射し、分離面９０ｂで反射されたＳ偏光Ｓ１はＬＣＯＳ４の画素の一つ（画素４４）に入射する。画素３３，４４には同一映像が表示されており、図９（ａ）に示す例では黒表示となっている。図９（ａ）に示すようにＬＣＯＳ３，４が対向するように配置されている場合には、ＬＣＯＳ３，４に表示される映像は上述したような反転関係ではなく、同一映像が表示されることになる。すなわち、ＬＣＯＳ３，４に表示される映像４２の矢印の方向は、いずれの場合も画面の左方向を向いている。そのため、カラー表示の場合に、上述したようなカラーフィルタの配置を鏡像関係とする必要がない。

上述したように画素３３，４４は黒表示となっているので、各画素３３，４４に入射した光の偏光方向は変化することなくＬＣＯＳ３，４から出射される。画素３３から出射されたＰ偏光Ｐ１は、分離面９０ｂで反射された後に分離面９０ａを透過し、照明部１へと戻る。画素４４から出射されたＳ偏光Ｓ１は分離面９０ａを透過した後に分離面９０ｂで反射され、照明部１へと戻る。

一方、図９（ｂ）に示す光束Ｗ２の場合には、分離面９０ａでＰ偏光Ｐ２およびＳ偏光Ｓ２に分離され、Ｓ偏光Ｓ２は分離面９０ａを透過し、Ｐ偏光Ｐ２は分離面９０ａで反射される。分離面９０ａで反射されたＰ偏光Ｐ２は分離面９０ｂを透過し、ＬＣＯＳ３の画素３１に入射する。一方、分離面９０ａを透過したＳ偏光Ｓ２は分離面９０ｂで反射され、ＬＣＯＳ４の画素４５に入射する。

画素３１および画素４５には同一映像が表示されており、ともに白表示となっている。そのため、画素３１に入射したＰ偏光Ｐ２はＳ偏光Ｓ３に変換されて出射され、画素４５に入射したＳ偏光Ｓ２はＰ偏光Ｐ３に変換されて出射される。ＬＣＯＳ３の画素３１から出射されたＳ偏光Ｓ３は、分離面９０ｂで反射された後に分離面９０ａを透過し、クロスＰＢＳ９０から投影レンズ５へと出射される。一方、ＬＣＯＳ４の画素４５から出射されたＰ偏光Ｐ３は、分離面９０ｂを透過した後に分離面９０ａで反射され、クロスＰＢＳ９０から投影レンズ５へと出射される。そして、Ｓ偏光Ｓ３およびＰ偏光Ｐ３は、スクリーン上の同一位置に投影される。

図９に示すようにＬＣＯＳ３，４が対向するように配置されたプロジェクタの場合も、一方のＬＣＯＳ３の距離Ａに対して、他方のＬＣＯＳ４の距離ＢをＢ＝Ａ＋ΔｚとΔｚだけ異ならせることにより、スクリーンに対するプロジェクタの設置位置に関してピントの合う位置の許容範囲がΔＺ’だけ広くなり、多少ラフな位置に設置しても鑑賞に堪える投影像を得ることができる。

なお、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。例えば、上述した実施の形態では反射型のライトバルブを例に説明したが、透過型ライトバルブを用いるプロジェクタにも同様に適用することができる。

本発明によるプロジェクタの一実施の形態を示す概略構成図である。 ＬＣＯＳ３，４の表示を説明する図であり、（ａ）はＬＣＯＳ３を、（ｂ）はＬＣＯＳ４を示す。 各ＬＣＯＳ３，４による投影像のピント位置Z3，Z4を示す図である。 投影像の位置ズレΔｘ、Δｙを説明する図である。 ＬＣＯＳ３，４の表示可能範囲８０と実際の表示範囲８１とを示す図である。 位置ズレ補正を説明する図であり、（ａ）は投影されたクロスバー７１１，７１２を示し、（ｂ）は表示位置が補正された表示範囲８１を示す図である。 フィルタ配置を説明する図であり、（ａ）はＬＣＯＳ３のカラーフィルタ６Ａを、（ｂ）はＬＣＯＳ４のカラーフィルタ６Ｂを、（ｃ）はＬＣＯＳ３を１８０度回転した場合のカラーフィルタ６Ａをそれぞれ示す。 光透過フィルタ膜２ｂを説明する図であり、（ａ）は白色ＬＥＤ１１の発光スペクトルを、（ｂ）はカラーフィルタの分光特性を、（ｃ）は光透過フィルタ膜２ｂの透過特性を示す。 変形例を説明する図であり、（ａ）は光束Ｗ１に関する光路を示し、（ｂ）は光束Ｗ２に関する光路を示す。 投影像の深度を概念的に説明する図である。 輪郭強調処理を説明する図であり、（ａ）はスクリーン位置が焦点深度範囲ｗの左側領域にある場合を、（ｂ）はスクリーン位置が焦点深度範囲ｗの右側領域にある場合を示す。

符号の説明

１：照明部 ２：偏光ビームスプリッタ
３，４：ＬＣＯＳ ５：投影レンズ
６Ａ〜６Ｃ：カラーフィルタ ７：表示制御部
８：入力操作部 １１：ＬＥＤ
８０：表示可能範囲 ８１：表示範囲
９０：クロスＰＢＳ

Claims (4)

1. 入射した偏光を映像情報に基づいてライトバルブで変調し、その変調光を投影光学系によりスクリーン上に投影するプロジェクタにおいて、
   照明光を出射する照明手段と、
   前記照明光を、第１の偏光光と偏光方向が前記第１の偏光光と異なる第２の偏光光とに分離する偏光分離素子と、
   前記投影光学系に対して所定の光学的距離に配置され、前記第１の偏光光を映像情報に基づいて変調して出射する第１のライトバルブと、
   前記投影光学系に対する光学的距離が前記所定の光学的距離と異なるように配置され、前記第２の偏光光を前記第１のライトバルブの映像情報と同一の映像情報に基づいて変調して出射する第２のライトバルブと、
   前記第１および第２のライトバルブの少なくとも一方の映像情報に輪郭強調処理を施す輪郭強調手段とを備え、
   前記第１および第２のライトバルブのそれぞれにより形成される投影像の光軸方向位置を互いにずらしたことを特徴とするプロジェクタ。
2. 請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
   前記輪郭強調手段による輪郭強調処理の度合いを、前記第１および第２のライトバルブの映像情報の各々に対して独立に調整できる調整手段を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
3. 請求項１または２に記載のプロジェクタにおいて、
   前記第１のライトバルブからの偏光光による投影像の大きさと前記第２のライトバルブからの偏光光による投影像の大きさとが一致するように、前記第１のライトバルブに表示される映像に対する前記第２のライトバルブに表示される映像の表示倍率を調整する補正手段を設けたことを特徴とするプロジェクタ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロジェクタにおいて、
   前記第１および第２のライトバルブは、それらの映像表示領域の大きさが表示可能範囲よりも小さく設定され、
   前記第１のライトバルブによる第１の投影像と前記第２のライトバルブによる第２の投影像との間の投影位置ズレ量が入力される入力手段と、
   前記入力手段に入力された前記投影位置ズレ量に基づいて、前記第１および第２の投影像の投影位置が一致するように、前記第１および／または第２のライトバルブの表示可能範囲内における前記映像表示領域の位置を変更する変更手段とを備えたことを特徴とするプロジェクタ。

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