JP2008185673A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】表示画像の制御を行うために可視画像と不可視の赤外画像とを一つの投写面上に重畳して表示することを可能にした、簡便かつ携帯性に優れたプロジェクタを提供する。
【解決手段】本発明のプロジェクタは、可視光と赤外光とを含む光を射出する光源２と、光源からの光を波長域が異なる一つ以上の可視光と波長域が異なる一つ以上の赤外光とに時間的に分離する光時間分離手段（回転カラーフィルター４）と、光時間分離手段によって分離された互いに波長域が異なる複数の光を時間順次に変調する光変調素子（液晶ライトバルブ９）と、光変調素子によって変調された変調光を被投写面上に投写表示する投写手段（投写レンズ１０）と、を備え、可視画像と赤外画像とを含む複数の画像を同一の被投写面上で重畳して表示することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクタに関し、可視画像と赤外画像とを一つのスクリーンに表示可能なプロジェクタに関するものである。

光変調素子に形成された画像情報である光学像をスクリーンに拡大表示するプロジェクタは、コンピュータ等のデジタル機器との整合性が良いことから、主にプレゼンテーション用途、インフォメーション用途、映像鑑賞用途等で広く普及してきている。プロジェクタを含む一般的な表示装置の主たる機能は、人に対して何らかの有意な情報を伝えることである。そのため、表示される画像情報は人が視認できる可視画像として表示されるのが通常である。したがって、一般的なプロジェクタでは光源から放射される光から可視光を選別し、その可視光を照明光として用いて画像表示を行っている。

ところで、プレゼンテーション用途やインフォメーション用途で有意な情報を表示する場合、視認性、可読性、情報の受容性等の観点から表示に適した情報量が存在すると言われている。一度に過度の情報が表示された場合には、看板が多い都会の繁華街では必要な情報を見つけにくいように、人はそれらの情報を的確に把握できなくなるばかりでなく、個々の情報に注意を向けなくなる傾向を有するからである。
また、プレゼンテーション用途や映像鑑賞用途では、表示する情報のセキュリティー性の確保が問題となっている。すなわち、プレゼンテーション情報や映像情報を著作権者に無断で撮影、流用する事態が発生しており、大きな社会問題となりつつある。

そこで、人には視認できない赤外光を用いて表示情報（画像や映像）を制御することが検討されている。赤外光で表示された画像（赤外画像）を人は視認できないが、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサーに代表される撮像素子は赤外域に及ぶ感度を有するため、撮像素子を用いれば表示内容を視認することができる。例えば、非特許文献１（の図１を参照）では、カラーの可視画像を表示する通常の可視光用プロジェクタと赤外光で画像を表示する赤外光用プロジェクタとを組み合わせて用いることによって、表示する情報（画像や映像）を制御する方法が提案されている。具体的には、情報の存在や概略を伝えるような不特定多数の人に見せたい情報は可視画像として表示し、さらに詳しい情報を求める人だけに見て欲しい情報は不可視である赤外画像として表示する。そして、不可視の赤外画像はデジタルカメラ等の撮像素子を用いて見てもらう、という具合である。

また、表示情報のセキュリティー性の確保の観点では、例えば特許文献１では、スクリーンに投写された画像の上に重ねて赤外光用プロジェクタにより赤外画像を投写し、スクリーンに投写された画像をデジタルビデオやデジタルカメラ等の撮像素子によって撮像したときに、撮像した画像中に赤外画像が写し込まれるようにすることで、著作権者に無断での撮影が違法行為であることを知らせて盗撮等を防止しようとする方法が提案されている。
白井良成、松下光範、「ＩＲプロジェクタを用いた実環境への情報提示手法の提案」、"情報処理技術レターズ（FIT2003）"，Vol.2,pp.287-289,2003 米国特許第６０１８３７４号明細書

上記の文献に記載されたように、スクリーンに表示する可視画像に不可視の赤外画像を重ねて表示することで表示情報（画像や映像）を制御できたり、盗撮等の不正行為の抑制に有効であるが、本来の情報を投写表示するプロジェクタに加えて、赤外画像を投写する２台目のプロジェクタが必要である。プロジェクタの小型化に伴って可搬型のプロジェクタが増加していることを考慮すると、２台のプロジェクタを用いることは携帯性を阻害するという課題がある。さらに、使用に際してはそれら２台のプロジェクタが投写表示する表示位置を正確に合わせ込む必要がある。プロジェクタを移動するたびに２台のプロジェクタの投写表示位置を正確に合わせ込む作業が必要となり、特に赤外画像は不可視の画像であるため、目視での作業ができないこともあって、設置性や使い勝手が非常に悪くなるという課題がある。

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り、特に１台の装置で、表示画像（画像や映像）の制御を行うためにカラーの可視画像と不可視の赤外画像とを一つの投写面上に重畳して表示することが可能であり、簡便かつ携帯性に優れたプロジェクタを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第１のプロジェクタは、可視光と赤外光とを含む光を射出する光源と、前記光源からの光を波長域が異なる一つ以上の可視光と波長域が異なる一つ以上の赤外光とに時間的に分離する光時間分離手段と、前記光時間分離手段によって分離された互いに波長域が異なる複数の光を時間順次に変調する光変調素子と、前記光変調素子によって変調された変調光を被投写面上に投写表示する投写手段と、を備え、前記一つ以上の可視光によって形成される可視画像と前記一つ以上の赤外光によって形成される赤外画像とを含む複数の画像を同一の被投写面上に表示することを特徴とする。

本発明の第２のプロジェクタは、可視光を含む光を射出する第１光源と赤外光を含む光を射出する第２光源とを含む複数の光源と、前記第１光源、前記第２光源のうち、少なくともいずれか一方の光源からの光を波長域が異なる複数の光に時間的に分離する光時間分離手段と、前記第１光源から射出された光と前記第２光源から射出された光とを空間的に一つに合成して合成光とする光源光合成手段と、前記光源光合成手段によって合成された合成光を変調する光変調素子と、前記光変調素子によって変調された変調光を被投写面上に投写表示する投写手段と、を備え、前記可視光を含む光によって形成される可視画像と前記赤外光を含む光によって形成される赤外画像とを含む複数の画像を同一の被投写面上に表示することを特徴とする。

本発明の第３のプロジェクタは、可視光を含む光を射出する第１光源と赤外光を含む光を射出する第２光源とを含み、各光源からの光が時間順次に射出される複数の光源と、前記第１光源および前記第２光源から時間順次に射出された複数の光を時間順次に変調する光変調素子と、前記光変調素子によって変調された変調光を被投写面上に投写表示する投写手段と、を備え、前記可視光を含む光によって形成される可視画像と前記赤外光を含む光によって形成される赤外画像とを含む複数の画像を同一の被投写面上に表示することを特徴とする。

本発明の第４のプロジェクタは、可視光と赤外光とを含む光を射出する光源と、前記光源からの光を波長域が異なる一つ以上の可視光と波長域が異なる一つ以上の赤外光とを含む複数の光に時間的に分離する光時間分離手段と、前記光源からの光を波長域が異なる一つ以上の可視光と波長域が異なる一つ以上の赤外光とを含む複数の光に空間的に分離する光空間分離手段と、前記光空間分離手段によって分離された各光の光路毎に設けられ、前記光時間分離手段によって分離された複数の光を時間順次に変調する複数の光変調素子と、前記複数の光変調素子によってそれぞれ変調された複数の変調光を空間的に１つに合成して合成光とする変調光合成手段と、前記変調光合成手段によって合成された合成光を被投写面上に投写表示する投写手段と、を備え、前記一つ以上の可視光によって形成される可視画像と前記一つ以上の赤外光によって形成される赤外画像とを含む複数の画像を同一の被投写面上に表示することを特徴とする。

本発明の第５のプロジェクタは、可視光を含む光を射出する第１光源と赤外光を含む光を射出する第２光源とを含む複数の光源と、前記第１光源、前記第２光源のうち、少なくともいずれか一方の光源からの光を波長域が異なる複数の光に時間的に分離する光時間分離手段と、前記第１光源および前記第２光源からの各光の光路毎に設けられ、前記光時間分離手段によって分離された複数の光を時間順次に変調する複数の光変調素子と、前記複数の光変調素子によって変調された複数の変調光を空間的に１つに合成して合成光とする変調光合成手段と、前記変調光合成手段によって合成された合成光を被投写面上に投写表示する投写手段と、を備え、前記可視光を含む光によって形成される可視画像と前記赤外光を含む光によって形成される赤外画像とを含む複数の画像を同一の被投写面上に表示することを特徴とする。

本発明の第６のプロジェクタは、可視光を含む光を射出する第１光源と赤外光を含む光を射出する第２光源とを含み、各光源からの光が時間順次に射出される複数の光源と、前記第１光源および前記第２光源から時間順次に射出された複数の光のうちの一部の光を時間順次に変調する第１光変調素子と、前記複数の光のうちの残りの光を時間順次に変調する第２光変調素子とを含む複数の光変調素子と、前記複数の光変調素子によって変調された複数の変調光を空間的に１つに合成して合成光とする変調光合成手段と、前記変調光合成手段によって合成された合成光を被投写面上に投写表示する投写手段と、を備え、前記可視光を含む光によって形成される可視画像と前記赤外光を含む光によって形成される赤外画像とを含む複数の画像を同一の被投写面上に表示することを特徴とする。

これら本発明の第１〜第６のプロジェクタの構成によれば、カラーの可視画像と不可視の赤外画像の表示状態を独立に制御できるとともに、両方の画像を一つの被投写面上に正確に位置を合わせた状態で表示することができ、表示情報（画像や映像）の制御が可能となる。また、可視画像と赤外画像の表示を１台のプロジェクタで行えるため、プロジェクタを移動させた場合であっても可視画像と赤外画像の表示位置を合わせ込む作業が必要なく、使い勝手を大幅に向上できる。また、表示システム全体を小型化することができ、携帯性に優れたものとなる。

上記第１〜第６のプロジェクタは、光源の構成、光変調素子の構成、光時間分離手段の有無等によって分けたものであり、第１のプロジェクタは、可視光と赤外光とを含む光を射出する光源（例えば白色光源）と一つの光変調素子とを備えたものである。第２のプロジェクタは、可視光を含む光を射出する第１光源と赤外光を含む光を射出する第２光源とを含む複数の光源と一つの光変調素子とを用い、光時間分離手段を備えたものである。第３のプロジェクタは、可視光を含む光を射出する第１光源と赤外光を含む光を射出する第２光源とを含み時間順次に点灯する複数の光源と一つの光変調素子とを用い、光時間分離手段を持たないものである。第４のプロジェクタは、可視光と赤外光とを含む光を射出する光源（例えば白色光源）と複数の光変調素子とを備えたものである。第５のプロジェクタは、可視光を含む光を射出する第１光源と赤外光を含む光を射出する第２光源とを含む複数の光源と複数の光変調素子とを用い、光時間分離手段を備えたものである。第６のプロジェクタは、可視光を含む光を射出する第１光源と赤外光を含む光を射出する第２光源とを含み時間順次に点灯する複数の光源と複数の光変調素子とを備え、光時間分離手段を持たないものである。

本発明の第１〜第６のプロジェクタは、複数の光を時間順次に変調する光変調素子、いわゆる時分割駆動の光変調素子を用いる点が共通の特徴である。上記６種のプロジェクタのうち、第１〜第３のプロジェクタにおいては、時分割駆動の光変調素子を一つ用いているため、光学的な構成が簡素になり、コストが低減できるという利点がある。一方、第４〜第６のプロジェクタにおいては、時分割駆動の光変調素子を複数用いており、一つの光変調素子のフレーム周波数を低減できるため、応答速度の遅い光変調素子を用いることができる。また、光源からの赤外光の強度が弱い場合でも、各光変調素子毎のフレーム周波数を低減でき、サブフレームの表示時間を長く取れる。これにより、結果的に赤外光の強度を高められ、撮像素子による撮像、画像検出が容易になる。逆に、フレーム周波数を低減しない場合には、変調可能な赤外光の種類を増やせるため、表示情報の多様な制御が可能となる。また、第２，第３，第５，第６のプロジェクタのように複数の光源を用いた場合には、赤外光の強度を高めやすいという利点がある。

また、前記第４〜第６のプロジェクタにおいて、前記複数の光変調素子のうちの一つの光変調素子が前記赤外光を変調する赤外光用光変調素子であり、前記複数の光変調素子のうちの残りの光変調素子が前記可視光を変調する可視光用光変調素子であることが望ましい。
この構成によれば、カラーの可視画像と不可視の赤外画像の表示状態を容易に独立して制御することができる。

さらに、前記赤外光用光変調素子と前記可視光用光変調素子とは、画像表示領域の寸法および解像度が同一の光変調素子で構成されていることが望ましい。
この構成によれば、可視のカラー画像と不可視の赤外画像の解像度を合わせることができ、可視画像の１画素と赤外画像の１画素とを対応させた表示を容易に実現することができる。これにより、画像内の局所的なデータのレベルで表示情報の細かな制御が可能となる。さらに、仕様が異なる複数種類の光変調素子を準備する必要がないため、装置のコストが低減しやすい。

また、前記可視光用光変調素子から前記投写手段までの距離（Ｌ）と前記赤外光用光変調素子から前記投写手段までの距離（ＬＩＲ）とを異ならせることが望ましい。具体的には、Ｌ＜ＬＩＲとすることが望ましい。
例えば投写手段にレンズを用いた場合、レンズを構成するレンズ硝材は屈折率の波長依存性を持っているため、色収差等の光学収差の発生が避けられない。また、投写手段の焦点距離が波長依存性を持っている場合であっても、可視光用光変調素子から投写手段までの距離と赤外光用光変調素子から投写手段までの距離とを異ならせることにより、可視画像間もしくは可視画像と赤外画像との間での光学収差の発生を抑えやすくなる。そして、各表示画像の焦点位置を合わせて（フォーカスぼけを抑制し）解像度の低下を抑制し、表示画像の高画質化を図ることができる。さらに、複数の可視光用光変調素子を備えた構成では、可視光用光変調素子の各々に対して投写手段までの距離を異ならせてもよい。

なお、色収差の発生を抑えることで高画質化を図るその他の手法として、プリズムにアッベ数の大きな（屈折率の波長依存性が小さい）媒質を用いてもよい。同様の観点から、屈折率の波長依存性が特異な異常分散媒質（＝ガラス）の使用も好適である。

また、前記赤外光用光変調素子が液晶ライトバルブで構成されている場合、前記液晶ライトバルブに付帯する偏光子が、光反射型偏光子または金属を含有する光吸収型偏光子で構成されていることが望ましい。
赤外光用光変調素子が液晶ライトバルブである場合、液晶ライトバルブの光入射側、光射出側に偏光子が必要となる。ところが、光変調素子や偏光子に赤外光を照射した場合、可視光を照射した場合に比べて光変調素子や偏光子が帯熱しやすく、光変調素子や偏光子の劣化が生じやすい。そこで、光反射型偏光子を用いれば、光反射型偏光子は光吸収が少ないため、帯熱を抑制することができる。あるいは、金属を含有する光吸収型偏光子であれば、帯熱による劣化が生じにくいため、このような使用形態では好適である。

また、前記可視光用光変調素子および前記赤外光用光変調素子として、透過型液晶ライトバルブ、反射型液晶ライトバルブ、微小ミラーアレイ素子のいずれかで構成することができる。
特に赤外光用光変調素子については、赤外光が照射されると帯熱が生じやすいため、反射型液晶ライトバルブ、微小ミラーアレイ素子等の反射型素子を用いた構成は熱的な影響を低減しやすく、好適である。

また、前記赤外画像を表示している状態を示すマーカーを被投写面上に表示する機能を備えることが望ましい。あるいは、前記赤外画像を表示している状態を示すインジケータを装置本体に備えることが望ましい。
この構成によれば、人には視認できない赤外画像を表示しているか否かを、鑑賞者やプロジェクタの使用者がカメラ等の撮像素子を用いることなく容易に判別することができる。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を図１、図２を参照して説明する。
本実施形態では、一つの光源と、一つの透過型液晶ライトバルブを用いた液晶プロジェクタの一構成例について説明する。
図１は本実施形態のプロジェクタの概略構成図、図２は同プロジェクタで用いる回転カラーフィルターの分光特性を示す図、である。
なお、以下の各図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素毎に寸法や位置関係の縮尺を異ならせてある。

本実施形態のプロジェクタ１は、図１に示すように、光源２、紫外光カットフィルター３、回転カラーフィルター４（光時間分離手段）、ロッドインテグレータ５、リレーレンズ６，７，８、透過型液晶ライトバルブ９（光変調素子、以下、単に液晶ライトバルブということもある）、投写レンズ１０（投写手段）から概略構成されている。光源２は、可視光と赤外光とを含む光を射出可能な光源である。具体的には、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ等の白色光と赤外光とを含む光を射出するランプを用いることができる。さらに、光源には、ランプの他、白色光を放射する有機ＥＬ素子や無機ＥＬ素子、ＦＥＤも使用可能である。ランプ１１から射出された照明光は、リフレクター１２で集光され、紫外光カットフィルター３に入射し、紫外光カットフィルター３によって不要な紫外光が除去される。

紫外光カットフィルター３から射出された光は回転カラーフィルター４に入射する。回転カラーフィルター４は、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、透過波長域が異なり、面積が略同一の４つのカラーフィルターを有しており、入射した光は、波長域が互いに異なる青色光（Ｂ光）、緑色光（Ｇ光）、赤色光（Ｒ光）の可視光と赤外光（ＩＲ光）とに時間的に連続して分離される。回転カラーフィルター４は１／６０秒で１回転している（６０Ｈｚで駆動している）ため、概ね１／２４０秒毎に射出される光がＢ光、Ｇ光、Ｒ光、ＩＲ光、Ｂ光、…の順で連続的に切り替わる。時間的に分離された各光は、ロッドインテグレータ５、リレーレンズ６，７，８を経て、時分割駆動の液晶ライトバルブ９に順次入射する。

なお、ここでは一例として、青色光：概ね３８０ｎｍ〜４９５ｎｍの波長域の光、緑色光：概ね４９５ｎｍ〜５８５ｎｍの波長域の光、赤色光：概ね５８５ｎｍ〜７２０ｎｍの波長域の光、赤外光：概ね７２０ｎｍ〜１１００ｎｍを想定している。人間の視認波長域は一般的には３８０〜７８０ｎｍと言われているが、実際には７２０ｎｍ以上になるとほとんど視感度を持たない。また、撮像素子の主流であるＳｉ系フォトセンサーの感度限界は概ね１１００ｎｍである。

時間的に分離された各光は時分割駆動の液晶ライトバルブ９に順次入射し、外部からの情報に基づいて変調された後、画像情報を内包した変調光として時間的に連続して射出される（勿論、液晶ライトバルブ９も１／２４０秒毎に画像データが書き換えられる）。図１の構成においては、ロッドインテグレータ５を用いた均一照明系（照度分布の均一化手段）とリレーレンズ系とを備えているが、その他、偏光変換照明系などを備えた構成としても良い。

図示は省略したが、液晶ライトバルブ９の光入射側および光射出側には一対の偏光子が配置され、液晶ライトバルブ９を通過する光の偏光状態を制御して変調光の位相情報を強度情報に変換し、表示画像を形成する。液晶ライトバルブ９には変調光として赤外光が入射されるため、光吸収が少ない光反射型偏光子（この場合には光入射側に限定）、あるいは金属粒子を含有した耐熱性に優れた光吸収型偏光子（この場合は光入射側、光射出側の双方に設置可能）を配置することが望ましい。これにより、帯熱による偏光子や液晶ライトバルブ９の劣化を防ぎ、コントラストの高い画像形成を実現することができる。具体的に、光反射型偏光子としては、金属ワイヤーを微細ピッチで周期的に配列したワイヤーグリッド偏光子、複屈折率の異なる２種類の透明素材を微細ピッチで周期的に積層したＤＢＥＦ板（商品名：住友スリーエム社）を使用でき、光吸収型偏光子としては、形状異方性を有する金属粒子を配向させたポーラコア（商品名：コーニング社）等を使用できる。

液晶ライトバルブ９から射出された画像情報を内包した変調光は投写レンズ１０によって図示しないスクリーン上に投写される。人間の視覚特性から、投写された青色光、緑色光、赤色光、赤外光は時間的に分離されずに、赤外画像が重畳されたカラーの可視画像として視認される。

ところで、ガラス硝材やプラスチック樹脂はその屈折率に波長依存性を有するため、これらの素材を用いる投写レンズ１０では焦点距離（焦点位置）が波長によって異なる現象（光学収差）を生じる。その結果、表示画像のフォーカスぼけや解像度の低下、色のにじみ等が発生し、画質低下を招く。本実施形態のプロジェクタ１でも、可視画像のみを表示する通常のプロジェクタと同様、異なる分散特性を有するガラス硝材を多数用いることで光学収差の発生を低減できるが、特に、アッベ数の大きな（屈折率の波長依存性が小さい）媒質を用いたり、屈折率の波長依存性が特異な特性を有する異常分散素材を用いる等の方法が効果的である。あるいは、液晶ライトバルブ９と投写レンズ１０との間に屈折率の波長依存性を補正する光学素子を配置しても良い。

また、本実施形態のプロジェクタ１は、赤外画像を表示している期間において可視画像の周辺部等の目立たない箇所に、現在赤外画像を表示していることを示す、可視画像によるマーカーを表示する機能を備えている。これにより、人には視認できない赤外画像を表示しているか否かをカメラ等の撮像素子を用いることなく、鑑賞者やプロジェクタの使用者が容易に判別できる。なお、可視画像でのマーカーの表示に代えて、赤外画像を表示中であることを示すインジケータ類をプロジェクタ本体に設置する等の構成であってもよい。

赤外画像は人には視認できないが、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサー等の撮像素子を搭載したカメラや赤外線カメラ等を通して見ることができる。そのため、大まかな画像は可視画像として表示し、それらと関連する子細な情報は赤外画像として表示するようにすれば、情報量と見やすさの双方を両立することができる。また、赤外画像内の情報をネットワーク上の情報源にアクセスするための情報（例えば、ＵＲＬやＩＰアドレス）と関連付けておけば、ネットワークに接続可能なカメラ付き携帯端末で赤外画像を撮像するだけで、詳細情報を簡単に得ることができる。

この種の使い方を想定した場合、本実施形態のプロジェクタ１では、カラーの可視画像に不可視の赤外画像を画素単位で重畳させて表示できるため、両画像の細かな関連付け、表示制御が可能となる。また、本実施形態のプロジェクタ１では、可視光の波長域と赤外光の波長域とが重ならないように波長の切り分けを行っているため、両光のカットオフ波長に対応した光フィルターを備えたカメラを用いれば、可視画像と赤外画像との正確な切り分けができ、一方の画像だけを選択的に読み取ることができる。

以上のように、本実施形態のプロジェクタ１によれば、カラーの可視画像と不可視の赤外画像の表示状態を独立に制御できるとともに、両画像を一つのスクリーン上に正確に重畳した状態で表示することができ、表示情報（画像や映像）の制御が可能となる。また、可視画像と赤外画像の重畳表示を１台のプロジェクタで行えるため、プロジェクタを移動させた場合であっても可視画像と赤外画像の表示位置を合わせ込む作業が必要なく、使い勝手に優れたものとなる。また、表示システム全体を小型化することができるため、携帯性に優れたものとなる。

なお、本実施形態のプロジェクタ１では、１種類の赤外光で画像表示を行う場合を示したが、互いに波長域が異なる２種類以上の赤外画像を独立して表示する構成としても良く、その場合には表示情報の一層多様な制御が可能となる。勿論、時分割駆動のデューティー比を上げて液晶ライトバルブ９で５種類以上の光（例えば青色光、緑色光、赤色光、２種類以上の赤外光）を独立に変調できる構成とする必要がある。こうすると、例えば、可視画像で表示された文章の翻訳文を２種類の言語で表示するような使い方ができる。この場合、言語毎に異なる波長域の赤外画像として表示すれば、観賞者が必要な翻訳文のみを取得できるため、情報量の確保と見やすさを両立できる。

あるいは、本実施形態では、回転カラーフィルター３が略同一の面積を有する４つのカラーフィルターを有し、波長域が異なる各光が１／２４０秒毎に射出されるものとしたが、各カラーフィルターの面積を異ならせ、各光の照射時間が異なるようにしても良い。勿論、最少の面積を有するカラーフィルターに対応させて液晶ライトバルブ９の画像データ書き換え時間を高速化する必要がある。特に、光源２からの光に含まれる赤外光の強度が弱い場合には、赤外光を射出するカラーフィルターの面積を他のカラーフィルターの面積よりも広くすれば、赤外光の強度不足を補うことができる。

［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図３を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタの基本構成は第１実施形態のプロジェクタと略同様であるが第１実施形態の透過型液晶ライトバルブに代えて、反射型液晶ライトバルブを用いた点が異なっている。
図３は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。なお、図３において、第１実施形態で用いた図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての詳細な説明は省略する。

本実施形態のプロジェクタ２１の場合、図３に示すように、リレーレンズ８と反射型液晶ライトバルブ２２（光変調素子、以下、単に液晶ライトバルブということもある）との間に偏光ビームスプリッタ（Polarized Beam Spritter,ＰＢＳ）プリズム２３が配置されている。このＰＢＳプリズム２３は、光の偏光状態に応じて選択的に特定の偏光を分離する。すなわち、Ｐ偏光がＰＢＳプリズム２３を透過して液晶ライトバルブ２２に入射すると、液晶ライトバルブ２２では外部からの情報に基づいて光の偏光状態を変換する（例えばＰ偏光からＳ偏光）ことで画像情報を内包させる。したがって、液晶ライトバルブ２２に入射したＰ偏光は画像情報に応じて部分的にＳ偏光に変換されて射出される。液晶ライトバルブ２２から射出された光は再びＰＢＳプリズム２３に入射し、偏光状態に応じて選択的に分離され、画像情報に応じた偏光状態を有する光（Ｓ偏光）のみが投写レンズ１０に入射する。

本実施形態のプロジェクタ２１においても、カラーの可視画像と不可視の赤外画像を一つのスクリーン上に正確に重畳させることができ、可視画像と赤外画像の表示位置を合わせ込む作業が必要なく使い勝手に優れたものとなる、表示システムを小型化でき、携帯性に優れたものとなる、といった第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、一般的に反射型液晶ライトバルブは高速応答性に優れるため、単色の画像を連続的に表示することで赤外画像を重畳した可視画像を表示する時分割表示型の光変調素子を用いたプロジェクタには好適である。

なお、ＰＢＳプリズム２３での偏光分離性を高めるために、ＰＢＳプリズム２３のリレーレンズ８側の入射部と投写レンズ１０側の射出部とに偏光子を配置しても良い。特に、ＰＢＳプリズム２３のリレーレンズ８側の入射部に配置する偏光子としては光吸収が少ない反射型偏光子が好適であり、帯熱による偏光子やＰＢＳプリズム２３、液晶ライトバルブ２２の劣化を防ぎ、コントラストの高い画像形成を実現できる。反射型偏光子として使えるものの具体例は第１実施形態と同様である。

［第３の実施の形態］
以下、本発明の第３の実施の形態を図４を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタの基本構成は第１実施形態のプロジェクタと略同様であるが第１、第２実施形態の液晶ライトバルブに代えて、時分割駆動の反射型微小ミラーアレイデバイスを用いた点が異なっている。
図４は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。なお、図４において、第１実施形態で用いた図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての詳細な説明は省略する。

本実施形態のプロジェクタ３１の場合、図４に示すように、リレーレンズ８と反射型微小ミラーアレイライトバルブ３２（光変調素子、以下、単にミラーアレイライトバルブということもある）との間に、特定角度の入射光を全反射させる全反射面３３ａを内蔵したＴＩＲプリズム３３が配置されている。リレーレンズ８から入射した光は全反射面３３ａで反射され、ミラーアレイライトバルブ３２に入射する。ミラーアレイライトバルブ３２は微小ミラーの傾きを２値的に可変な光変調素子であり、外部からの情報に基づいて微小ミラーの角度を変えて反射光の方向を制御する。すなわち、画像を形成する光は投写レンズ１０の方向に向けて反射させ、画像を形成しない光は投写レンズ１０とは異なる方向に反射させることで表示画像を形成する。これにより、画像を形成する光はＴＩＲプリズム３３に入射し、全反射面３３ａを透過（射出光は全反射面３３ａに対する入射角が小さいため、反射されない）して投写レンズ１０へと至る。一方、画像を形成しない光は、全反射面３３ａで反射するが、投写レンズ１０とは異なる方向に反射され、投写レンズ１０には入射しない。

本実施形態のプロジェクタ３１においても、カラーの可視画像と不可視の赤外画像を一つのスクリーン上に正確に重畳させることができ、可視画像と赤外画像の表示位置を合わせ込む作業が必要なく使い勝手に優れたものとなる、表示システムを小型化でき、携帯性に優れたものとなる、といった第１、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、一般的に反射型微小ミラーアレイライトバルブは高速応答性に優れるため、単色の画像を連続的に表示することで赤外画像を重畳した可視画像を表示する時分割表示型の光変調素子を用いたプロジェクタには好適である。

［第４の実施の形態］
以下、本発明の第４の実施の形態を図５、図６を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタの基本構成は第２実施形態のプロジェクタと略同様であるが本実施形態は複数の光源を用いた例であり、赤外光を射出する赤外光用光源を付加した点が異なっている。
図５は本実施形態のプロジェクタの概略構成図、図６（ａ）は同プロジェクタで用いる第２光源の分光特性（スペクトル分布）を示す図、図６（ｂ）はダイクロイックミラーの分光特性を示す図、である。なお、図５において、第２実施形態で用いた図３と共通の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての詳細な説明は省略する。

高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等の放電型の光源の多くは可視光とともに赤外光も放射するが、強度の大きな赤外光を得ることは一般的には難しい（キセノンランプやハロゲンランプでは比較的強度の大きな赤外光を得られる反面、白色光を構成する３原色光の強度バランスが良くない）。また、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサー等の撮像素子は赤外域（概ね１．１μｍ）まで感度を有するが、８００ｎｍを超える波長域では一般的に大幅に感度が低下する。さらに、環境光には赤外光が含まれる場合が多く、赤外画像を鮮明に表示したり、撮像素子で容易に撮像するためには、赤外画像の表示輝度を高める必要がある。

そこで、本実施形態のプロジェクタ４１では、図５に示すように、第１光源２に加えて赤外光を放射する第２光源４２を付加している。第１光源２は、第１〜第３実施形態で用いたものと同様、白色光と赤外光とを含む光を射出可能なランプを用いることができる。第１光源２の射出側には紫外光カットフィルター３が必要に応じて配置される。第２光源４２は、赤外光を放射する赤外ＬＥＤで構成されている。その他、ハロゲンランプ、キセノンランプ、赤外レーザー等を使用しても良いが、第１光源２からの光と第２光源４２からの光とを同一光路に合成する必要があるため、第２光源４２としては発光波長域の狭い赤外ＬＥＤや赤外レーザー等が特に好適である。第２光源４２から射出される光の分光特性を図６（ａ）に示すが、赤外域にピークを有し、その波長域は第１光源２からの光（赤外光）の波長域と部分的に重なっている。したがって、第１光源２から放射される赤外光の特定波長域の一部が第２光源４２からの赤外光によって置き換わることになる。勿論、第１光源２と第２光源４２において互いの発光波長域が重ならない場合もあり得る。

第１光源２および第２光源４２から射出される光の光路上にダイクロイックミラー４３（光合成手段）が配置されている。ダイクロイックミラー４３の分光特性は、図６（ｂ）に示すように、赤外域の一部の光を反射し、他の光を透過する特性を有しており、反射波長域が図６（ａ）に示す第２光源４２からの光の波長域と概ね一致している。したがって、第１光源２から射出された光は紫外光カットフィルター３によって不要な紫外光が除去された可視光および赤外光となり、この可視光および赤外光の一部と第２光源４２から射出された赤外光とがダイクロイックミラー４３で合成される（第２光源４２と波長域の重なる第１光源２からの赤外光はダイクロイックミラー４３で反射され、表示に寄与しない）。すなわち、赤外光について言えば、第１光源２からの比較的ブロードな波長域を持つ赤外光と第２光源４２からの比較的ピーキーな波長域を持つ赤外光とが合成されることによって、赤外光全体の強度が高くなる。ダイクロイックミラー４３で生成された合成光は、回転カラーフィルター４（分光特性は第１実施形態と同様）、ロッドインテグレータ５、リレーレンズ６，７，８、ＰＢＳプリズム２３を経て、反射型液晶ライトバルブ２２に入射する。ＰＢＳプリズム２３に入射した光の振る舞いは第２実施形態と同様である。

本実施形態のプロジェクタ４１においても、カラーの可視画像と不可視の赤外画像を一つのスクリーン上に正確に重畳させることができ、可視画像と赤外画像の表示位置を合わせ込む作業が必要なく使い勝手に優れたものとなる、表示システムを小型化でき、携帯性に優れたものとなる、といった第１〜第３実施形態と同様の効果を得ることができる。

そして、上述したように、本実施形態の構成によれば、赤外光を放射する第２光源４２を第１光源２とは別個に設けたことで赤外画像の表示輝度を容易に高められるので、赤外光を含む環境光が存在する中でも赤外画像を鮮明に表示したり、撮像素子で容易に撮像することが可能となる。
なお、第２光源に用いた赤外ＬＥＤは間欠点灯が可能な光源であるため、回転カラーフィルター４の回転に同期させて発光する構成とすれば、回転カラーフィルター４の後段側（液晶ライトバルブ２２側）で第１光源２からの光と第２光源４２からの光とを合成する構成としても良い。この構成によれば、第２光源４２からの赤外光が回転カラーフィルター４を通過しないため、光利用効率の向上を図りやすい。間欠点灯が可能な他の光源としてはレーザー光源、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、ＦＥＤ、キセノンランプなどがあり、これらを第２光源として利用できる。

［第５の実施の形態］
以下、本発明の第５の実施の形態を図７、図８を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタの基本構成は第４実施形態のプロジェクタと略同様であるが、第４実施形態が赤外光を射出する光源を１つ付加したのに対し、本実施形態では赤外光を射出する光源を２つ付加した点が異なっている。
図７は本実施形態のプロジェクタの概略構成図、図８（ａ）は同プロジェクタで用いる第１ダイクロイックミラーの分光特性を示す図、図８（ｂ）は第２ダイクロイックミラーの分光特性を示す図、である。なお、図７において、第４実施形態で用いた図５と共通の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての詳細な説明は省略する。

本実施形態のプロジェクタ５１は、図７に示すように、第１の赤外光（ＩＲ１光）を射出する第２光源４２に加えて、第１の赤外光とは波長域が重ならない第２の赤外光（ＩＲ２光）を射出する第３光源５２を備えている。また、第２光源４２および第３光源５２から射出される赤外光の光路上に第２ダイクロイックミラー５３が配置されている。第２ダイクロイックミラー５３の分光特性は、図８（ｂ）に示すように、赤外光のうちのＩＲ２光を反射し、ＩＲ１光を透過する特性を有している。したがって、第２ダイクロイックミラー５３によってＩＲ１光とＩＲ２光とが合成される。さらに、回転カラーフィルター５４の射出側であって、第１光源２から射出される光およびＩＲ１光とＩＲ２光の合成光の光路上には第１ダイクロイックミラー５５（光合成手段）が配置されている。第１ダイクロイックミラー５５の分光特性は、図８（ａ）に示すように、赤外光のうちのＩＲ２光とＩＲ２光とを反射し、他の波長域の光を透過する特性を有している。したがって、第１ダイクロイックミラー５５によって第１光源２から射出された可視光および赤外光の一部とＩＲ１、ＩＲ２の合成光とが合成される。

本実施形態のプロジェクタ５１においても、カラーの可視画像と不可視の赤外画像を一つのスクリーン上に正確に重畳させることができ、可視画像と赤外画像の表示位置を合わせ込む作業が必要なく使い勝手に優れたものとなる、表示システムを小型化でき、携帯性に優れたものとなる、といった第１〜第４実施形態と同様の効果を得ることができる。

そして、本実施形態の構成によれば、赤外光を放射する第２光源４２、第３光源５２を第１光源２とは別個に設けたことで赤外画像の表示輝度を容易に高められるので、赤外光を含む環境光が存在する中でも赤外画像を鮮明に表示したり、撮像素子で容易に撮像することが可能となる。

さらに、第２光源４２や第３光源５２に間欠点灯が可能な光源（例えばＬＥＤ光源、レーザー光源、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、ＦＥＤ、キセノンランプなど）を用いる場合には、本実施形態のように回転カラーフィルター５４の後段側（液晶ライトバルブ２２側）で第１光源２からの光と第２、第３光源４２，５２からの光を合成する構成とすることができる。この場合、回転カラーフィルター５４からＩＲ１光、ＩＲ２光が射出されるタイミングに同期して第２光源４２、第３光源５２を間欠点灯させる必要がある。この構成によれば、第２光源４２、第３光源５２からの赤外光が回転カラーフィルター５４を通過しないため、光利用効率の向上を図りやすい。また、第４実施形態のような回転カラーフィルター５４の入射側にダイクロイックミラーを配置する場合と比べて、ダイクロイックミラーを小径化できる。

なお、第４、第５実施形態では、２つ以上の光源からの光をダイクロイックミラーで合成しているため、波長域が重なる光を合成する場合には光損失が避けられない。ところが、２つの光源からの光の偏光状態が異なるように偏光変換（例えば第４実施形態のプロジェクタ４１で第１光源２からの光をＰ偏光、第２光源からの光をＳ偏光）した後、２つの光を偏光ビームスプリッタ等の偏光素子で合成する構成を採用することもできる。その場合には、波長域が重なる光を合成する場合であっても、光損失を大幅に低減することができる。

また、第４、第５実施形態では、第１光源２から放射される赤外光の強度を高めるために、第１光源２と類似した波長域の赤外光を放射する第２光源４２や第３光源５２を用いる場合を想定しているが、第１光源２からは放射されない波長域の赤外光を放射する第２光源や第３光源を用いても良い。その場合も、上記実施形態と同様の構成を採用することができる。

［第６の実施の形態］
以下、本発明の第６の実施の形態を図９を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタの基本構成は第２、第４、第５実施形態のプロジェクタと略同様であるが、異なる波長域の光を射出する複数の光源を用いる点が異なっている。
図９は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。なお、図９において、第２実施形態で用いた図３と共通の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての詳細な説明は省略する。
今までの実施形態では、第１光源として発光波長域が可視の略全域に広がる白色光源を用いることを前提としてきた。これに対して、間欠点灯が可能で発光波長域が互いに殆ど重ならない複数の光源を用いても良く、本実施形態はその構成例である。

本実施形態のプロジェクタ６１は、図９に示すように、発光波長域が互いに異なる４つの光源６２Ｂ，６２Ｇ，６２Ｒ，６２ＩＲを用いている。光源としてはＬＥＤ光源を用いることができるが、その他、レーザー、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、ＦＥＤ等の固体光源を用いることができる。本実施形態においては、青色ＬＥＤ光源６２Ｂから射出されるＢ光と緑色ＬＥＤ光源６２Ｇから射出されるＧ光の光路上に第１ダイクロイックミラー６３が配置されている。この第１ダイクロイックミラー６３により、青色ＬＥＤ光源６２Ｂから射出されるＢ光と緑色ＬＥＤ光源６２Ｇから射出されるＧ光とが合成される。また、赤色ＬＥＤ光源６２Ｒから射出されるＲ光と赤外ＬＥＤ光源６２ＩＲから射出されるＩＲ光の光路上に第２ダイクロイックミラー６４が配置されている。この第２ダイクロイックミラー６４により、赤色ＬＥＤ光源６２Ｒから射出されるＲ光と赤外ＬＥＤ光源６２ＩＲから射出されるＩＲ光とが合成される。そして、Ｂ光とＧ光の合成光とＲ光とＩＲ光の合成光の光路上に第３ダイクロイックミラー６５が配置されている。この第３ダイクロイックミラー６５により、Ｂ光とＧ光の合成光とＲ光とＩＲ光の合成光とが合成される。

合成された光は、ロッドインテグレータ５、リレーレンズ６，７，８、ＰＢＳプリズム２３を経て、反射型液晶ライトバルブ２２に入射する。ＰＢＳプリズム２３に入射した光の振る舞いは第２実施形態と同様である。ＬＥＤ光源は間欠点灯が可能であるため、例えば青色ＬＥＤ光源６２Ｂ、緑色ＬＥＤ光源６２Ｇ、赤色ＬＥＤ光源６２Ｒ、赤外ＬＥＤ光源６２ＩＲ、青色ＬＥＤ光源６２Ｂ、…というように、各光源を順次連続的に間欠点灯（各光源の点灯時間は概ね１／２４０秒間）させることによって、反射型液晶ライトバルブ２２に時間的に分離された各光が順次照明される。なお、必要に応じて、光フィルターを用いて各光源６２Ｂ，６２Ｇ，６２Ｒ，６２ＩＲから射出された光から不要な波長域の光を除去し、発光波長域が互いの光源で全く重ならないようにすることが望ましい。

本実施形態のプロジェクタ６１においても、カラーの可視画像と不可視の赤外画像を一つのスクリーン上に正確に重畳させることができ、可視画像と赤外画像の表示位置を合わせ込む作業が必要なく使い勝手に優れたものとなる、表示システムを小型化でき、携帯性に優れたものとなる、といった第１〜第５実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態の構成によれば、発光波長域が互いに重ならない４つの光源６２Ｂ，６２Ｇ，６２Ｒ，６２ＩＲを間欠点灯させて使用するため、回転カラーフィルター等の光分離手段を用いる必要がなく、光利用効率の向上や光学系の小型化を実現しやすい。さらに、独立した赤外光用光源（赤外ＬＥＤ光源６２ＩＲ）を使用できるため、赤外画像の高輝度化を図りやすい。

［第７の実施の形態］
以下、本発明の第７の実施の形態を図１０、図１１を参照して説明する。
今までの実施形態では１つの光変調素子のみを用いた例について説明したが、本実施形態では複数の光変調素子を用いる例について説明する。特に本実施形態では、時分割駆動の反射型液晶ライトバルブを２つ用いた構成例を挙げる。
図１０は本実施形態のプロジェクタの概略構成図、図１１（ａ）、（ｂ）は同プロジェクタで用いる回転カラーフィルターの分光特性を示す図、図１１（ｃ）はダイクロイックミラーの分光特性を示す図、図１１（ｄ）はダイクロイックプリズムの分光特性を示す図、である。なお、図１０において、第１実施形態で用いた図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての詳細な説明は省略する。

本実施形態のプロジェクタ７１は、図１０に示すように、第１液晶ライトバルブ２２ａと第２液晶ライトバルブ２２ｂの２つの反射型液晶ライトバルブを備えている。回転カラーフィルター７２は、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、透過波長域が異なり、面積が略同一の２つのカラーフィルターを有している。すなわち、回転カラーフィルター７２は、図１１（ａ）に示すＢ光とＲ光を透過しＧ光とＩＲ光を反射するカラーフィルターと、図１１（ｂ）に示すＧ光とＩＲ光を透過しＢ光とＲ光を反射するカラーフィルターとを有している。入射した光は、波長域が互いに異なる第１の光（Ｂ光とＲ光の合成光）と第２の光（Ｇ光とＩＲ光の合成光）とに時間的に連続して分離される。回転カラーフィルター７２は１／６０秒で１回転しており、概ね１／１２０秒毎に射出される光がＢ光とＲ光の合成光、Ｇ光とＩＲ光の合成光とに連続的に切り替わる。時間的に分離された各光は、ロッドインテグレータ５、リレーレンズ６，７，８を経て、ダイクロイックミラー７３（光空間分離手段）に順次入射する。

ダイクロイックミラー７２は、図１１（ｃ）に示すように、Ｂ光とＧ光を透過し、Ｒ光とＩＲ光を反射する分光特性を有している。したがって、ダイクロイックミラー７２に第１の光が入射している期間において、第１の光は、透過光であるＢ光と反射光であるＲ光とに分離され、各々が第１偏光ビームスプリッタプリズム（ＰＢＳプリズム）２３ａ、第２ＰＢＳプリズム２３ｂを経て、対応する第１液晶ライトバルブ２２ａ、第２液晶ライトバルブ２２ｂに入射する。同様に、第２の光も、透過光であるＧ光と反射光であるＩＲ光とに分離され、第１ＰＢＳプリズム２３ａ、第２ＰＢＳプリズム２３ｂを経て、第１液晶ライトバルブ２２ａ、第２液晶ライトバルブ２２ｂに入射する。各ＰＢＳプリズム２３ａ，２３ｂに入射する光（偏光）の振る舞いは第２実施形態と同様であるため、説明を省略したが、第１液晶ライトバルブ２２ａ、第２液晶ライトバルブ２２ｂから射出される投射光はＳ偏光である。

ここで、２つの液晶ライトバルブ２２ａ，２２ｂは、第１の光と第２の光の照射間隔に対応して１／１２０秒毎に画像データが書き換えられる。つまり、各液晶ライトバルブ２２ａ，２２ｂは２種類の光を時分割で連続して変調するため、第２実施形態と比べて、１種類の光あたりの変調時間（画像表示時間）は２倍となる。このような構成では、液晶ライトバルブ２２ａ，２２ｂの変調時間を第２実施形態のプロジェクタと比べて長く取れるため、応答時間が比較的遅い液晶ライトバルブを用いることができる。また、赤外光の変調時間（画像表示時間）が長くなるため、光源２から射出される赤外光の光強度が弱い場合であっても、撮像素子による撮像、画像検出が容易になる。

各液晶ライトバルブ２２ａ，２２ｂから画像情報を内包して射出された光は、再び対応するＰＢＳプリズム２３ａ，２３ｂに入射し、画像情報に応じた偏光状態を有する光が分離された後、ダイクロイックプリズム７４（光合成手段）に入射する。ダイクロイックプリズム７４は、図１１（ｄ）に示すように、Ｂ光とＧ光を反射し、Ｒ光とＩＲ光を透過する分光特性を有している。したがって、各ＰＢＳプリズム２３ａ，２３ｂからの光は、ダイクロイックプリズム７４によって合成され、投写レンズ１０を経て図示しないスクリーン上に連続的に投写される。スクリーン上には、第１の光（Ｂ光＋Ｒ光）による画像と第２の光（Ｇ光＋ＩＲ光）による画像とが１／１２０秒毎に連続して表示されるが、人間の視覚特性から、投写された画像は時間的に分離されずに、赤外画像が重畳されたカラーの可視画像として視認される。

本実施形態のプロジェクタ７１においても、カラーの可視画像と不可視の赤外画像を一つのスクリーン上に正確に重畳させることができ、可視画像と赤外画像の表示位置を合わせ込む作業が必要なく使い勝手に優れたものとなる、表示システムを小型化でき、携帯性に優れたものとなる、といった第１〜第６実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態の構成によれば、上述したように、応答時間が比較的遅い液晶ライトバルブを用いることができる、赤外光の光強度が弱い場合でも撮像素子による撮像、画像検出が容易になる、等の格別な効果が得られる。

なお、第２実施形態と同様の観点から、ＰＢＳプリズム２３ａ，２３ｂでの偏光分離性を高めるために、ＰＢＳプリズム２３ａ，２３ｂのダイクロイックミラー７３側の入射部とダイクロイックプリズム７４側の射出部とに偏光子を配置しても良い。また、第２ＰＢＳプリズム２３ｂとダイクロイックプリズム７４との間に波長板（位相差板）を配置し、第２液晶ライトバルブ２２ｂからダイクロイックプリズム７４に入射する投写光をＰ偏光としたり、第２液晶ライトバルブ２２ｂの配置場所を第２ＰＢＳプリズム２３ｂの他の面に変えるとともにダイクロイックミラー７３と第２ＰＢＳプリズム２３ｂとの間に波長板（位相差板）を配置し、第２液晶ライトバルブ２２ｂからの投写光をＰ偏光としても良い。この構成とした場合、ダイクロイックプリズム７４に代えてＰＢＳプリズムを使用することができ、光利用効率を高めやすい。

また、本実施形態では、波長域が互いに異なるＢ光、Ｇ光、Ｒ光、ＩＲ光を、第１の光および第２の光を構成する光と想定したが、本構成の光学系では液晶ライトバルブの数の整数倍の種類の光を扱えるため、例えば波長域が互いに異なる３種類の赤外光を用いることもでき、表示情報の制御をより一層多様化することができる。また、回転カラーフィルター７２、ダイクロイックミラー７３、ダイクロイックプリズム７４などの光学特性を変更することによって、第１液晶ライトバルブ２２ａで可視光を変調し、第２液晶ライトバルブ２２ｂで赤外光を変調するといった構成も採用することができる。この場合には、赤外光の変調時間（画像表示時間）を長く取ることができるため、光源２から射出される赤外光の光強度が弱い場合であっても、撮像素子による撮像、画像検出が容易になる。

［第８の実施の形態］
以下、本発明の第８の実施の形態を図１２を参照して説明する。
本実施形態では複数の光源と複数の光変調素子を用いる例について説明する。特に本実施形態では、２つの光源と２つの反射型液晶ライトバルブを複数用いた構成例を挙げる。
図１２は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。なお、図１２において、第７実施形態で用いた図１０と共通の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての詳細な説明は省略する。

本実施形態のプロジェクタ８１は、図１２に示すように、発光波長域が広い可視光用光源２（第１光源、第１実施形態のプロジェクタと同様）と、赤外光用光源８２（第２光源、例えばキセノンランプ、ハロゲンランプ等）とを備えている。可視光用光源２から射出された光は、紫外光・赤外光カットフィルター８３によって不要な紫外光と赤外光とが除去された後、第１回転カラーフィルター８４（光時間分離手段）に入射し、波長域が互いに異なるＢ光、Ｇ光、Ｒ光の可視光に時間的に連続して分離される。第１回転カラーフィルター８４は１／６０秒で１回転しており、概ね１／１８０秒毎に照射される光が、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光、Ｂ光、…というように連続的に切り替わる。時間的に分離された各色光は、両面反射ミラー８５、第１ＰＢＳプリズム２３ａを経て時分割駆動の第１液晶ライトバルブ２２ａに順次入射する。入射した光は、外部からの情報に基づいて変調され、画像情報を内包した変調光として時間的に連続して射出される（勿論、入射する色光毎の照射時間に対応して第１液晶ライトバルブ２２ａ側も１／１８０秒毎に画像データが書き換えられる）。

一方、赤外光用光源８２から射出された光は、紫外光・可視光カットフィルター８６によって不要な紫外光と可視光が除去された後、第２回転カラーフィルター８７（光時間分離手段）に入射し、波長域が互いに異なるＩＲ１光、ＩＲ２光の赤外光に時間的に連続して分離される。第２回転カラーフィルター８７は１／６０秒で１回転しており、概ね１／１２０秒毎に照射される光がＩＲ１光とＩＲ２光とで交互に切り替わる。時間的に分離された各赤外光は、反射ミラー８８、両面反射ミラー８５、第２ＰＢＳプリズム２３ｂを経て時分割駆動の第２液晶ライトバルブ２２ｂに順次入射する。入射した光は、外部からの情報に基づいて変調され、画像情報を内包した変調光として時間的に連続して射出される（勿論、入射する色光毎の照射時間に対応して第２液晶ライトバルブ２２ｂも１／１２０秒毎に画像データが書き換えられる）。

第１ＰＢＳプリズム２３ａ、第２ＰＢＳプリズム２３ｂに入射した光（偏光）の振る舞いは第２実施形態と同様である。各液晶ライトバルブ２２ａ，２２ｂから画像情報を内包して射出された光は、再び対応するＰＢＳプリズム２３ａ，２３ｂに入射し、画像情報に応じた偏光状態を有する光が分離された後、ダイクロイックプリズム７４で合成され、投写レンズ１０を経て図示しないスクリーン上に連続的に投写される。

本実施形態のプロジェクタ８１においても、カラーの可視画像と不可視の赤外画像を一つのスクリーン上に正確に重畳させることができ、可視画像と赤外画像の表示位置を合わせ込む作業が必要なく使い勝手に優れたものとなる、表示システムを小型化でき、携帯性に優れたものとなる、といった第１〜第７実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態の構成によれば、可視光用光源２、赤外光用光源８２と第１、第２液晶ライトバルブ２２ａ，２２ｂとを対応させて用いることによって、液晶ライトバルブ２２ａ，２２ｂ毎に変調する光の波長域を限定できるため、複数の光源と複数の液晶ライトバルブとを用いているにもかかわらず、波長域が異なる光毎に表示情報を制御することができる（同一波長域の光が複数の液晶ライトバルブで変調されることがない）。

なお、本実施形態のプロジェクタ８１では、２つの液晶ライトバルブ２２ａ，２２ｂにおける光毎の画像表示時間（サブフレーム時間）が異なっている。すなわち、第１液晶ライトバルブ２２ａによる１フレーム（３枚のサブフレームで構成される）のカラー画像の表示時間（１／６０秒）の間に、第２液晶ライトバルブ２２ｂによる２枚（２フレーム分）の赤外画像が連続的に表示されるように、表示タイミングが設定されている。カラー画像と赤外画像は表示に際して互いに影響を及ぼさないため、２つの液晶ライトバルブ２２ａ，２２ｂにおける光毎の画像表示時間が異なっていても特に問題ない。さらに、赤外光の変調時間（画像表示時間）が長くなるため、赤外光用光源８２から射出される赤外光の光強度が弱い場合であっても、撮像素子による撮像、画像検出が容易になる。

［第９の実施の形態］
以下、本発明の第９の実施の形態を図１３を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタの基本構成は第８実施形態のプロジェクタと同様であるが、第８実施形態のプロジェクタの赤外光用光源を、間欠点灯が可能な２つの光源に置き換えた点が異なっている。
図１３は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。なお、図１３において、第８実施形態で用いた図１２と共通の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての詳細な説明は省略する。

本実施形態のプロジェクタ９１は、図１３に示すように、発光波長域が互いに異なり、間欠点灯が可能な２つの赤外光用光源９２ａ，９２ｂ（第２光源）を備えている。これらの光源としてはＬＥＤ光源を用いることができるが、その他、レーザー、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、ＦＥＤ等の固体光源を用いることができる。第１赤外光用光源９２ａから射出されるＩＲ１光と第２赤外光用光源９２ｂから射出されるＩＲ２光の光路上にダイクロイックミラー９３が配置されている。このダイクロイックミラー９３により、ＩＲ１光とＩＲ２光とが合成される。第１ＰＢＳプリズム２３ａ、第２ＰＢＳプリズム２３ｂ、ダイクロイックプリズム７４に入射した光（偏光）の振る舞いは第８実施形態と同様である。なお、符号９４はリレーレンズである。

本実施形態のプロジェクタ９１においても、カラーの可視画像と不可視の赤外画像を一つのスクリーン上に正確に重畳させることができ、可視画像と赤外画像の表示位置を合わせ込む作業が必要なく使い勝手に優れたものとなる、表示システムを小型化でき、携帯性に優れたものとなる、といった第１〜第８実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態の構成によれば、狭帯域かつ間欠点灯が可能な赤外光用光源９２ａ，９２ｂを用いることによって、光学系を小型化、簡素化できるとともに、可視光の強度とは独立させて赤外光の強度を高められるため、赤外画像の高輝度化を図りやすい、という格別の効果が得られる。

さらに、第８実施形態や本実施形態のように赤外光のみを変調する液晶ライトバルブ２２ｂが存在する構成では、赤外画像はサブフレーム画像を持たないため、可視光用液晶ライトバルブよりも解像度が低いライトバルブを赤外光用液晶ライトバルブに使用することができ、液晶ライトバルブの低コスト化、高開口率化による高輝度化や耐熱性の向上を実現することができる。

［第１０の実施の形態］
以下、本発明の第１０の実施の形態を図１４を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタの基本構成は第９実施形態のプロジェクタと略同様であり、光源および照明光学系の構成が若干異なっている。
図１４は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。なお、図１４において、第９実施形態で用いた図１３と共通の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての詳細な説明は省略する。

本実施形態のプロジェクタ１０１は、図１４に示すように、発光波長域が広い第１光源２（第１実施形態のプロジェクタと同様）と、赤外光用光源９２ｂ（第２光源）とを備えている。赤外光用光源９２ｂとしてはＬＥＤ光源を用いることができるが、その他、レーザー、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、ＦＥＤ等の固体光源を用いることができる。この構成例では、回転カラーフィルター４（光時間分離手段）によって、第１光源２から射出された光から波長域が互いに異なるＢ光、Ｇ光、Ｒ光の可視光とＩＲ１光の赤外光とを生成している。回転カラーフィルター４は１／６０秒で１回転しており、概ね１／２４０秒毎に照射される光がＢ光、Ｇ光、Ｒ光、ＩＲ１光、Ｂ光、…というように連続的に切り替わり、第１液晶ライトバルブ２２ａに入射する。一方、赤外光用光源９２ｂから射出された赤外光（ＩＲ２光、波長域はＩＲ１光と重ならない）は単独で第２液晶ライトバルブ２２ｂに入射する。第１ＰＢＳプリズム２３ａ、第２ＰＢＳプリズム２３ｂ、ダイクロイックプリズム７４に入射した光（偏光）の振る舞いは第８実施形態と同様である。

本実施形態のプロジェクタ１０１においても、カラーの可視画像と不可視の赤外画像を一つのスクリーン上に正確に重畳させることができ、可視画像と赤外画像の表示位置を合わせ込む作業が必要なく使い勝手に優れたものとなる、表示システムを小型化でき、携帯性に優れたものとなる、といった第１〜第９実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、一般的に、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサー等の撮像素子は８００ｎｍよりも長い赤外波長域では大幅に感度が低下する。そのため、波長の長い赤外光による赤外画像を表示するためには、本実施形態のように、波長の長い赤外光（ＩＲ２光）を放射する光源を単独で用い、その光源からの赤外光を単独で変調する液晶ライトバルブを備えることが望ましい。この構成によれば、波長の長い赤外光の強度を高めやすいため、撮像素子の光感度が大幅に低下する波長域でも確実に赤外画像を撮像することができる。勿論、第１光源からは可視光が、赤外光用光源からはＩＲ１光が射出される構成とすることもできる。

［第１１の実施の形態］
以下、本発明の第１１の実施の形態を図１５を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタの基本構成は第９実施形態のプロジェクタと略同様であり、光源および照明光学系の構成が異なっている。
図１５は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。なお、図１５において、第９実施形態で用いた図１３と共通の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての詳細な説明は省略する。

本実施形態のプロジェクタ１１１は、図１５に示すように、発光波長域が互いに異なる４つの光源６２Ｂ，６２Ｇ，６２Ｒ，６２ＩＲを備えている。これらの光源としてはＬＥＤ光源を用いることができるが、その他、レーザー、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、ＦＥＤ等の固体光源を用いることができる。本実施形態においては、青色ＬＥＤ光源６２Ｂから射出される光と緑色ＬＥＤ光源６２Ｇから射出される光の光路上に第１ダイクロイックミラー６３が配置されている。この第１ダイクロイックミラー６３により、Ｂ光とＧ光とが合成され、合成光が第１液晶ライトバルブ２２ａに入射する。また、赤色ＬＥＤ光源６２Ｒから射出される光と赤外ＬＥＤ光源６２ＩＲから射出される光の光路上に第２ダイクロイックミラー６４が配置されている。この第２ダイクロイックミラー６４により、Ｒ光とＩＲ光とが合成され、合成光が第２液晶ライトバルブ２２ｂに入射する。第１ＰＢＳプリズム２３ａ、第２ＰＢＳプリズム２３ｂ、ダイクロイックプリズム７４に入射した光（偏光）の振る舞いは第８実施形態と同様である。

本実施形態のプロジェクタ１１１においても、カラーの可視画像と不可視の赤外画像を一つのスクリーン上に正確に重畳させることができ、可視画像と赤外画像の表示位置を合わせ込む作業が必要なく使い勝手に優れたものとなる、表示システムを小型化でき、携帯性に優れたものとなる、といった第１〜第１０実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態においては、互いに発光波長域が重ならず、間欠点灯が可能な光源６２Ｂ，６２Ｇ，６２Ｒ，６２ＩＲを用いているため、照明光学系を小型化することができる。また、一つの液晶ライトバルブ２２ａ，２２ｂで２種類の光を変調する構成であるため、各光源の点灯時間は概ね１／１２０秒間、液晶ライトバルブでの変調時間（画像表示時間）もサブフレームあたり概ね１／１２０秒間と長いため、光源６２ＩＲから射出される赤外光の光強度が弱い場合であっても、撮像素子による撮像、画像検出が容易になる。

また、第７〜第１１実施形態のプロジェクタ７１，８１，９１，１０１，１１１では、波長域が隣接する複数の光を一つの液晶ライトバルブで扱う構成であるため、反射型液晶ライトバルブで必要となるＰＢＳプリズムの狭帯域化による高性能化、低コスト化を実現することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の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、上記実施形態では、色光を青色光、緑色光、赤色光と想定したが、必ずしもこれら３色に限るものではなく、アプリケーションによって様々な変更が考えられ、例えば４色の色光を用いてもよい。また、上記実施形態で例示した各種構成例の詳細部分は上記の例に限るものではなく、適宜変更が可能である。例えば、光源の射出側に、照度均一化手段としてロッドインテグレータに代えてレンズアレイインテグレータを配置しても良い。

本発明の第１実施形態のプロジェクタの概略構成図である。 同プロジェクタで用いる回転カラーフィルターの分光特性を示す図である。 本発明の第２実施形態のプロジェクタの概略構成図である。 本発明の第３実施形態のプロジェクタの概略構成図である。 本発明の第４実施形態のプロジェクタの概略構成図である。 同プロジェクタで用いる、（ａ）第２光源の分光特性を示す図、（ｂ）ダイクロイックミラーの分光特性を示す図、である。 本発明の第５実施形態のプロジェクタの概略構成図である。 同プロジェクタで用いる、（ａ）第１ダイクロイックミラーの分光特性を示す図、（ｂ）第２ダイクロイックミラーの分光特性を示す図、である。 本発明の第６実施形態のプロジェクタの概略構成図である。 本発明の第７実施形態のプロジェクタの概略構成図である。 同プロジェクタで用いる、（ａ）、（ｂ）回転カラーフィルターの分光特性を示す図、（ｃ）ダイクロイックミラーの分光特性を示す図、（ｄ）ダイクロイックプリズムの分光特性を示す図、である。 本発明の第８実施形態のプロジェクタの概略構成図である。 本発明の第９実施形態のプロジェクタの概略構成図である。 本発明の第１０実施形態のプロジェクタの概略構成図である。 本発明の第１１実施形態のプロジェクタの概略構成図である。

符号の説明

１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１，１０１，１１１…プロジェクタ、２…光源（第１光源、可視光用光源）、４，５４，７２，８４，８７…回転カラーフィルター（光時間分離手段）、９…透過型液晶ライトバルブ（光変調素子）、１０…投写レンズ（投写手段）、２２，２２ａ，２２ｂ…反射型液晶ライトバルブ（光変調素子）、３２…反射型微小ミラーアレイライトバルブ（光変調素子）、４２…第２光源（赤外光用光源）、４３…ダイクロイックミラー（光合成手段）、５２…第３光源（赤外光用光源）、６２Ｂ，６２Ｇ，６２Ｒ，６２ＩＲ…光源、７３…ダイクロイックミラー（光空間分離手段）、７４…ダイクロイックプリズム（光合成手段）、８２，９２ａ，９２ｂ…赤外光用光源（第２光源）。

Claims (13)

1. 可視光と赤外光とを含む光を射出する光源と、
   前記光源からの光を波長域が異なる一つ以上の可視光と波長域が異なる一つ以上の赤外光とに時間的に分離する光時間分離手段と、
   前記光時間分離手段によって分離された互いに波長域が異なる複数の光を時間順次に変調する光変調素子と、
   前記光変調素子によって変調された変調光を被投写面上に投写表示する投写手段と、を備え、
   前記一つ以上の可視光によって形成される可視画像と前記一つ以上の赤外光によって形成される赤外画像とを含む複数の画像を同一の被投写面上に表示することを特徴とするプロジェクタ。
2. 可視光を含む光を射出する第１光源と赤外光を含む光を射出する第２光源とを含む複数の光源と、
   前記第１光源、前記第２光源のうち、少なくともいずれか一方の光源からの光を波長域が異なる複数の光に時間的に分離する光時間分離手段と、
   前記第１光源から射出された光と前記第２光源から射出された光とを空間的に一つに合成して合成光とする光源光合成手段と、
   前記光源光合成手段によって合成された合成光を変調する光変調素子と、
   前記光変調素子によって変調された変調光を被投写面上に投写表示する投写手段と、を備え、
   前記可視光を含む光によって形成される可視画像と前記赤外光を含む光によって形成される赤外画像とを含む複数の画像を同一の被投写面上に表示することを特徴とするプロジェクタ。
3. 可視光を含む光を射出する第１光源と赤外光を含む光を射出する第２光源とを含み、各光源からの光が時間順次に射出される複数の光源と、
   前記第１光源および前記第２光源から時間順次に射出された複数の光を時間順次に変調する光変調素子と、
   前記光変調素子によって変調された変調光を被投写面上に投写表示する投写手段と、を備え、
   前記可視光を含む光によって形成される可視画像と前記赤外光を含む光によって形成される赤外画像とを含む複数の画像を同一の被投写面上に表示することを特徴とするプロジェクタ。
4. 可視光と赤外光とを含む光を射出する光源と、
   前記光源からの光を波長域が異なる一つ以上の可視光と波長域が異なる一つ以上の赤外光とを含む複数の光に時間的に分離する光時間分離手段と、
   前記光源からの光を波長域が異なる一つ以上の可視光と波長域が異なる一つ以上の赤外光とを含む複数の光に空間的に分離する光空間分離手段と、
   前記光空間分離手段によって分離された各光の光路毎に設けられ、前記光時間分離手段によって分離された複数の光を時間順次に変調する複数の光変調素子と、
   前記複数の光変調素子によってそれぞれ変調された複数の変調光を空間的に１つに合成して合成光とする変調光合成手段と、
   前記変調光合成手段によって合成された合成光を被投写面上に投写表示する投写手段と、を備え、
   前記一つ以上の可視光によって形成される可視画像と前記一つ以上の赤外光によって形成される赤外画像とを含む複数の画像を同一の被投写面上に表示することを特徴とするプロジェクタ。
5. 可視光を含む光を射出する第１光源と赤外光を含む光を射出する第２光源とを含む複数の光源と、
   前記第１光源、前記第２光源のうち、少なくともいずれか一方の光源からの光を波長域が異なる複数の光に時間的に分離する光時間分離手段と、
   前記第１光源および前記第２光源からの各光の光路毎に設けられ、前記光時間分離手段によって分離された複数の光を時間順次に変調する複数の光変調素子と、
   前記複数の光変調素子によって変調された複数の変調光を空間的に１つに合成して合成光とする変調光合成手段と、
   前記変調光合成手段によって合成された合成光を被投写面上に投写表示する投写手段と、を備え、
   前記可視光を含む光によって形成される可視画像と前記赤外光を含む光によって形成される赤外画像とを含む複数の画像を同一の被投写面上に表示することを特徴とするプロジェクタ。
6. 可視光を含む光を射出する第１光源と赤外光を含む光を射出する第２光源とを含み、各光源からの光が時間順次に射出される複数の光源と、
   前記第１光源および前記第２光源から時間順次に射出された複数の光のうちの一部の光を時間順次に変調する第１光変調素子と、前記複数の光のうちの残りの光を時間順次に変調する第２光変調素子とを含む複数の光変調素子と、
   前記複数の光変調素子によって変調された複数の変調光を空間的に１つに合成して合成光とする変調光合成手段と、
   前記変調光合成手段によって合成された合成光を被投写面上に投写表示する投写手段と、を備え、
   前記可視光を含む光によって形成される可視画像と前記赤外光を含む光によって形成される赤外画像とを含む複数の画像を同一の被投写面上に表示することを特徴とするプロジェクタ。
7. 前記複数の光変調素子のうちの一つの光変調素子が前記赤外光を変調する赤外光用光変調素子であり、前記複数の光変調素子のうちの残りの光変調素子が前記可視光を変調する可視光用光変調素子であることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
8. 前記赤外光用光変調素子と前記可視光用光変調素子とは、画像表示領域の寸法および解像度が同一の光変調素子で構成されていることを特徴とする請求項７に記載のプロジェクタ。
9. 前記可視光用光変調素子から前記投写手段までの距離と前記赤外光用光変調素子から前記投写手段までの距離とを異ならせたことを特徴とする請求項７または８に記載のプロジェクタ。
10. 前記赤外光用光変調素子が液晶ライトバルブで構成され、
    前記液晶ライトバルブに付帯する偏光子が、光反射型偏光子または金属を含有する光吸収型偏光子で構成されていることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
11. 前記光変調素子が透過型液晶ライトバルブ、反射型液晶ライトバルブ、微小ミラーアレイ素子のいずれかで構成されていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
12. 前記赤外画像を表示している状態を示すマーカーを前記被投写面上に表示する機能を備えたことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
13. 前記赤外画像を表示している状態を示すインジケータを装置本体に備えたことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか一項に記載のプロジェクタ。

Images