JP2009093046A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】長寿命でコントラストの高い明るい画像の投射ができ、反射型光変調装置と透過
型光変調装置の双方を備えながらも比較的小型化することが可能なプロジェクタを提供す
ること。
【解決手段】誘電体多層膜５２ａを透過したＲ光は、λ／４波長位相差板５３でＰ偏光か
らＳ偏光に変換されるとともに、変調光反射ミラー５４により光路を折り返され誘電体多
層膜５２ａで反射される。また、Ｐ偏光であるＢ光及びＧ光による合成光は、誘電体多層
膜５２ａを介して直進する。以上のようにして、合成光学系５０によりＲ光、Ｇ光及びＢ
光が合成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の光変調装置により変調された光を合成し、合成した光を投射するプロ
ジェクタに関する。

従来の液晶パネルを用いたプロジェクタとして、投射光学系のバックを短くしコントラ
ストの高い明るい画像を表示させるものであって、反射型液晶パネルと透過型液晶パネル
の双方を備えるものが知られている（特許文献１参照）。
特開２０００−１３１６６３号公報

しかしながら、反射型光変調装置と透過型光変調装置とを組み合わせたプロジェクタに
おいて、例えば、１つの反射型光変調装置と１つの透過型光変調装置とでそれぞれ変調さ
れた変調光を合成させる場合、反射型光変調装置と透過型光変調装置に対応する色光の光
路のうち少なくともいずれか一方を迂回させて当該光変調装置に至るように設計する必要
が生じる。また、透過型光変調装置からの変調光を反射型光変調装置の変調光に比較して
迂回させて投射レンズに導く必要が生じる。以上のような場合、プロジェクタ全体の光学
系は、依然として比較的大きなものとなる可能性がある。

そこで、本発明は、比較的耐久性を高めやすい反射型光変調装置と比較的安価な透過型
光変調装置の双方を備えながらも小型化す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。

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）光源からの光を均一
化して照明光を形成する照明光学系と、（ｂ）照明光を反射及び透過の別によって各色光
に分離する色分離光学系と、（ｃ）反射型光変調装置及び透過型光変調装置の双方を少な
くとも一つずつ含み、色分離光学系によって分離された各色光をそれぞれ画像情報に応じ
て変調する光変調部と、（ｄ１）透過型光変調装置から射出された変調光の光路を折り返
す光路折返部材と、（ｄ２）入射する変調光の偏光状態に応じて光の透過及び反射のいず
れか一方を行うことにより光路折返部材で折り返された変調光と反射型光変調装置からの
変調光を含む他の変調光とを合成する変調光合成部材とを有する、（ｄ）合成光学系と、
（ｅ）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。

上記プロジェクタでは、光路折返部材により、透過型光変調装置から射出された変調光
の光路が折り返される。さらに、変調光合成部材により、当該折り返された変調光と反射
型光変調装置からの変調光を含む他の変調光とを合成する。この場合、透過型光変調装置
からの変調光を合成光学系内で光路折返部材によって実質的に迂回させつつ合成すること
が可能になり、光学系を大きくすることなく各光変調装置から投射光学系までの光路長を
合わせた状態で透過型光変調装置からの変調光と反射型光変調装置の変調光とを合成して
投射光学系に導くことができる。これにより、反射型光変調装置と透過型光変調装置の双
方を備えながらもプロジェクタの光学系を小型化にすることができる。

また、本発明の具体的な態様として、光路折返部材が、透過型光変調装置から射出され
変調光合成部材を経た変調光に位相差を与えるλ／４波長位相差板と、λ／４波長位相差
板の後段に配置され当該変調光を変調光合成部材側に反射する変調光反射部材とを有する
。この場合、透過型光変調装置から射出された変調光は、λ／４波長位相差板によって位
相差を与えられ、変調光反射部材により光路を折り返される。これにより、変調光合成部
材において、透過型光変調装置から射出された変調光と反射型光変調装置からの変調光を
含む他の変調光とを合成させることができる。この際、透過型光変調装置からの変調光は
、λ／４波長位相差板の往復によって変調光合成部材での透過と反射の別が切り換えられ
ることにより、合成光学系内における光路を他の変調光の光路に比較して長くすることが
できる。

また、本発明の具体的な態様として、変調光合成部材が、偏光分離膜を含むプリズムで
あり、λ／４波長位相差板及び変調光反射部材が、当該プリズムの側面に固定される。こ
れにより、λ／４波長位相差板及び変調光反射部材を安定して配置することができ、変調
光反射部材に入射する変調光を適切に折り返すことができる。

また、本発明の具体的な態様として、（ａ）光変調部が、反射型光変調装置を複数有し
、（ｂ）色分離光学系が、当該複数の反射型光変調装置にそれぞれ対応する色光を前記照
明光から分離するとともに当該複数の反射型光変調装置によってそれぞれ変調された変調
光を合成する色光分離合成部材を有し、（ｃ）合成光学系が、色光分離合成部材を経た合
成光の偏光方向を揃える偏光調整位相差板を有し、色光分離合成部材から射出され偏光調
整位相差板を経た合成光を他の変調光として合成する。この場合、複数の反射型光変調装
置にそれぞれ入射して変調される色光について、色光分離合成部材により当該反射型光変
調装置にそれぞれ入射する色光に分離するとともに当該反射型光変調装置で変調された各
色光を合成させることが可能となる。さらに、偏光調整位相差板により色光分離合成部材
を経た合成光の偏光方向を揃えることができるので、合成光学系において、当該合成光を
透過型光変調装置からの変調光と合成させる変調光合成部材として、通常の偏光分離膜を
用いることができる。

また、本発明の具体的な態様として、変調光合成部材が、透過型光変調装置から射出さ
れ第１の入射面又はこれに対向する側面に入射した変調光の偏光状態に応じて当該変調光
の反射及び透過のいずれか一方を行い、第１の入射面及び対向する側面とは異なる第２の
入射面に入射した他の変調光を透過させる。これにより、第１の入射面から入射した変調
光の光路と第２の入射面に入射した他の変調光の光路とを一致させて合成光を形成させる
ことができる。

また、本発明の具体的な態様として、合成光学系が、透過型光変調装置から射出された
変調光を反射するとともに反射型光変調装置からの変調光を背面側から透過させる特定波
長反射フィルタにより変調光反射部材を構成し、特定波長反射フィルタの背面側に固定さ
れ特定波長反射フィルタの背面側から入射する反射型光変調装置からの変調光の位相差を
調整する入射光調整位相差板を有する。これにより、反射型光変調装置によって変調され
た変調光を変調光反射部材背面側から変調光合成部材に入射させ、かつ、当該変調光反射
部材において透過型光変調装置から射出され特定波長反射フィルタを経た変調光を反射さ
せることで、当該２つの変調光を合成させることができる。

また、本発明の具体的な態様として、変調光合成部材が、透過型光変調装置から射出さ
れた変調光を入射させる第１の入射面と、特定波長反射フィルタの背面側に設けられた反
射型光変調装置からの変調光を入射させる第２の入射面と、他の変調光のうち第２の入射
面から入射する変調光とは異なる変調光を入射させる第３の入射面とを有する。これによ
り、３つの入射面からそれぞれ入射した変調光を合成光学系において一度に合成させるこ
とができる。

また、本発明の具体的な態様として、反射型光変調装置は、各色光のうちエネルギーが
相対的に大きな色光の光路に配置される。これにより、光変調装置の長寿命化延いてはプ
ロジェクタ全体の長寿命化を図ることができる。

〔第１実施形態〕
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの構造等について説
明する。

図１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。本実施
形態におけるプロジェクタ１００は、光源装置１０と、照明光学系２０と、色分離光学系
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。

上記プロジェクタ１００において、光源装置１０は、発光管１１と、リフレクタ１２と
を備え、照明光学系２０等を介して光変調部４０の各液晶パネル４０ａ、４０ｂ、４０ｃ
を照明するための照明光を発生する。

照明光学系２０は、光を分割して重畳するためのインテグレータ光学系を構成する第１
及び第２フライアイレンズ２３ａ、２３ｂと、光の偏光方向を揃える偏光変換素子２４と
、両フライアイレンズ２３ａ、２３ｂを経た光を重畳させる重畳レンズ２５とを備え、こ
れらにより均一化された略白色の照明光を形成する。照明光学系２０において、第１及び
第２フライアイレンズ２３ａ、２３ｂは、それぞれマトリクス状に配置された複数の要素
レンズからなり、第１フライアイレンズ２３ａを構成する要素レンズによって光を分割し
て個別に集光し、第２フライアイレンズ２３ｂを構成する要素レンズによって第１フライ
アイレンズ２３ａからの分割光束の主光線をシステム光軸に平行となるようにして射出さ
せる。偏光変換素子２４は、ＰＢＳ、ミラー、位相差板等を一組の要素とするアレイで形
成されており、第１フライアイレンズ２３ａにより分割された各部分光束の偏光方向を一
方向の直線偏光（ここではＳ偏光）に揃える役割を有する。重畳レンズ２５は、偏光変換
素子２４を経た照明光を全体として適宜収束させて、後段の各色の光変調装置である液晶
パネル４０ａ、４０ｂ、４０ｃに設けた被照明領域に対する重畳照明を可能にする。

色分離光学系３０は、ダイクロイックミラー３１と、反射ミラー３２と、波長選択性位
相差板３３と、ワイヤグリッド偏光分離素子３４とを備え、照明光学系２０により均一化
された照明光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の３色に分離するとともに、各色光を
後段の液晶パネル４０ａ、４０ｂ、４０ｃへ導く。より詳しく説明すると、まず、ダイク
ロイックミラー３１は、ＲＧＢの３色のうちＲ光を透過させ、エネルギーが相対的に大き
なＧ光及びＢ光を反射する。ダイクロイックミラー３１を透過したＲ光は、反射ミラー３
２を経て光透過型の光変調装置である液晶パネル４０ａに入射する。一方、ダイクロイッ
クミラー３１で反射されたＧ光及びＢ光は、波長選択性位相差板３３に入射する。ここで
、波長選択性位相差板３３は、特定の波長帯領域の光のみについて位相差を発生させるこ
とができる光学素子であり、誘電体多層膜により構成される。ここでは、Ｇ光及びＢ光の
うち例えばＧ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、Ｇ光及びＢ光の偏光状態について、Ｂ光はＳ偏光のままであるが、Ｇ光はＳ偏光か
らＰ偏光に変換される。波長選択性位相差板３３を透過したＧ光及びＢ光は、ワイヤグリ
ッド偏光分離素子３４に入射する。ワイヤグリッド偏光分離素子３４は細い金属線による
ワイヤを規則正しく並べたもので構成され、ワイヤに平行な偏光成分は反射され、垂直な
成分は透過する。ここでは、Ｇ光及びＢ光のうち、Ｓ偏光であるＢ光は、ワイヤグリッド
偏光分離素子３４で反射される一方、Ｐ偏光であるＧ光は、ワイヤグリッド偏光分離素子
３４を透過する。つまり、この場合、ワイヤグリッド偏光分離素子３４はＢ光とＧ光とを
分離する色光分離部材として機能する。ワイヤグリッド偏光分離素子３４で反射されたＢ
光は、反射型光変調装置である一方の液晶パネル４０ｂに入射する。ワイヤグリッド偏光
分離素子３４を透過したＧ光は、反射型光変調装置である他方の液晶パネル４０ｃに入射
する。

光変調部４０は、いずれも非発光の光変調装置である液晶パネル４０ａ、４０ｂ、４０
ｃを有する。このうち、液晶パネル４０ａは、光透過型の液晶パネルであり、液晶パネル
４０ａの入射側には第１偏光板４１ａが配置され、射出側には第２偏光板４２ａが配置さ
れている。色分離光学系３０の反射ミラー３２で反射されたＲ光は、液晶パネル４０ａを
照明する。液晶パネル４０ａは、入射した照明光の偏光方向の空間的強度分布を変調し、
Ｒ光は、液晶パネル４０ａを通過する際に、液晶パネル４０ａ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に応じて、画素単位で偏光状態を調節される。この際、第１
偏光板４１ａによって、液晶パネル４０ａに入射する照明光の偏光方向が調整されるとと
もに、第２偏光板４２ａによって、液晶パネル４０ａから射出される光から所定の偏光方
向の変調光が取り出される。以上により、液晶パネル４０ａは、Ｒ光による変調光を形成
し、形成された変調光は、合成光学系５０に入射する。なお、当該変調光は、液晶パネル
４０ａでの変調によりＰ偏光となっている。

残りの液晶パネル４０ｂ、４０ｃ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液晶パネルである。各液晶パネル４０ｂ、４０ｃは、入射した照明
光の偏光方向の空間的強度分布を変調する。つまり、各液晶パネル４０ｂ、４０ｃにそれ
ぞれ入射したＢ光及びＧ光の２色の光は、各液晶パネル４０ｂ、４０ｃで反射される際に
、各液晶パネル４０ｂ、４０ｃ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。各液晶パネル４０ｂ、４０ｃ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４０ｂで反射されたＢ光の変調光の偏光成分は、Ｓ偏光のみを含む状態から
Ｐ偏光とＳ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
Ｐ偏光となった状態で液晶パネル４０ｂから射出される設計となっている。一方、液晶パ
ネル４０ｃで反射されたＧ光の変調光の偏光成分は、Ｐ偏光のみを含む状態からＰ偏光と
Ｓ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４０ｃから射出される設計となっている。

各液晶パネル４０ｂ、４０ｃからそれぞれ射出されたＢ光及びＧ光のうち、まず、Ｂ光
については、画像形成に必要となるＰ偏光成分のみがワイヤグリッド偏光分離素子３４を
透過し、これによりＢ光の変調光が形成される。また、Ｇ光については、画像形成に必要
となるＳ偏光成分のみが、ワイヤグリッド偏光分離素子３４で反射され、これによりＧ光
の変調光が形成される。このように、ワイヤグリッド偏光分離素子３４においてＢ光によ
る変調光とＧ光による変調光とがそれぞれ選択的に透過するとともに、ワイヤグリッド偏
光分離素子３４によってＢ光とＧ光とが合成される。つまり、この場合、ワイヤグリッド
偏光分離素子３４はＢ光とＧ光とを合成する色光合成部材として機能する。従って、ワイ
ヤグリッド偏光分離素子３４は、色分離光学系３０の一構成要素としてＢ光及びＧ光を分
離し、色光分離合成部材として色光の合成も行う。

合成光学系５０は、偏光調整位相差板５１と、合成プリズム５２と、λ／４波長位相差
板５３と、変調光反射ミラー５４とを備え、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光による各色の変調光を合
成するとともに、投射レンズ６０へ導く。

偏光調整位相差板５１は、例えば、特定の波長帯領域の光のみについて位相差を変換で
きるものであり、Ｂ光及びＧ光のうちＧ光のみ半波長分の位相差変換がなされるように設
計されているものである。ワイヤグリッド偏光分離素子３４によって合成されたＢ光及び
Ｇ光は、偏光調整位相差板５１に入射する。偏光調整位相差板５１を通過したＢ光及びＧ
光の偏光状態は、Ｂ光はＰ偏光のままであるが、Ｇ光はＳ偏光からＰ偏光に変換されるも
のとなる。この結果、当該合成光の偏光状態が全てＰ偏光に揃えられる。以上のようにし
て合成された合成光は、合成プリズム５２に入射する。

合成プリズム５２は、上述した液晶パネル４０ａ、４０ｂ、４０ｃ等によって形成され
た各色の変調光を合成するための変調光合成部材である。より詳しく説明すると、合成プ
リズム５２は、２つの三角柱プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、三角柱プ
リズム同士を貼り合わせた界面には、誘電体多層膜５２ａが形成されている。誘電体多層
膜５２ａは、Ｐ偏光を透過しＳ偏光を反射する性質を有する偏光分離膜として機能する。

λ／４波長位相差板５３は、透過する変調光にλ／４波長分の位相差を与える光学部材
であり、合成プリズム５２の側面のうち、液晶パネル４０ａからのＲ光が入射する第１の
入射面５０ａに対向する側面５０ｄに貼り付けられている。変調光反射ミラー５４は、変
調光を反射により折り返す変調光反射部材であり、λ／４波長位相差板５３の裏面に貼り
付けられている。

合成光学系５０において、まず、Ｐ偏光である液晶パネル４０ａからのＲ光は、合成プ
リズム５２の第１の入射面５０ａから入射し、誘電体多層膜５２ａを透過する。さらに、
誘電体多層膜５２ａを透過したＲ光は、λ／４波長位相差板５３を透過し、変調光反射ミ
ラー５４で反射され、再度λ／４波長位相差板５３を透過して側面５０ｄを介して合成プ
リズム５２に戻される。以上により、Ｒ光は、λ／４波長位相差板５３を２度透過するこ
とで半波長分の位相差が与えられＰ偏光からＳ偏光に変換されるとともに、変調光反射ミ
ラー５４により光路を折り返される。つまり、この場合、λ／４波長位相差板５３と変調
光反射ミラー５４とは、液晶パネル４０ａから射出されたＲ光の光路折返部材として機能
する。λ／４波長位相差板５３と変調光反射ミラー５４とにより光路を折り曲げられＳ偏
光となったＲ光は、誘電体多層膜５２ａで反射される。つまり、合成プリズム５２は、Ｓ
偏光となったＲ光を進行方向左側に射出させる。一方、ワイヤグリッド偏光分離素子３４
において合成されたＰ偏光であるＢ光及びＧ光による合成光は、合成光学系５０の第２の
入射面５０ｂから入射すると、合成プリズム５２において、誘電体多層膜５２ａを介して
直進し射出される。以上のようにして、合成光学系５０は、透過型光変調装置から射出さ
れた変調光であるＲ光と、反射型光変調装置から射出された他の変調光であるＧ光及びＢ
光とを合成する。

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。

このように、合成光学系５０において、透過型光変調装置である液晶パネル４０ａから
射出されたＲ光は、合成プリズム５０内で光路を折り返されることによって反射型光変調
装置である液晶パネル４０ｂ、４０ｃから射出されたＢ光・Ｇ光と合成される。この際、
上述のように、Ｒ光について、λ／４波長位相差板５３の往復によって偏光状態が変えら
れて誘電体多層膜５２ａでの透過と反射の別が切り換えられることで、合成光学系５０内
におけるＲ光の光路をＢ光・Ｇ光の光路に比較して長くしている。これによって、各液晶
パネル４０ａ、４０ｂ、４０ｃから投射光学系６０前段までの光学系を大型化することな
くＢ光・Ｇ光の液晶パネル４０ｂ、４０ｃから投射レンズ６０までの光路長とＲ光の液晶
パネル４０ａからから投射レンズ６０までの光路長とを合わせた状態で各液晶パネル４ａ
、４０ｂ、４０ｃのそれぞれによる変調光を合成させることができる。また、本実施形態
の場合、ＲＧＢの３色の色光の照明光路は互いに等光路となっており、各液晶パネル４０
ａ、４０ｂ、４０ｃは、均一化光学系２０や投射レンズ６０までの光路の長さが互いに等
しい系になっている。つまり、液晶パネル４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、均一化光学系２０
や投射レンズ６０から見て互いに共役な位置に配置されている。以上により、本実施形態
に係るプロジェクタ１００は、反射型光変調装置と透過型光変調装置の双方を備えながら
も比較的小型化することが可能となる。また、反射型光変調装置を用いることで、コント
ラストの高い明るい画像の投射が可能となり、さらに、比較的熱等に対する耐久性のある
反射型光変調装置を比較的エネルギーの高いＢ光やＧ光に用いることで、長寿命にするこ
とができる。

ここで、合成プリズム５２の誘電体多層膜５２ａについて、Ｒ光の波長帯領域の光でＳ
偏光であるもののみを反射し、他の光については、その偏光状態に関わらず透過するもの
とすることで、合成プリズム５２前段に設けられたＢ光とＧ光との合成光の偏光方向を揃
えるための偏光調整位相差板５１を設けない態様とすることも可能である。この場合、偏
光調整位相差板５１がないことで、ワイヤグリッド偏光分離素子３４によって合成された
Ｂ光及びＧ光は、それぞれの偏光状態についてＢ光はＰ偏光、Ｇ光はＳ偏光となったまま
合成プリズム５２に入射するものとなるが、誘電体多層膜５２ａは、入射したＢ光及びＧ
光の双方とも透過し、投射レンズ６０に導くものとなる。これに対して、誘電体多層膜５
２ａにおいて、Ｒ光は、液晶パネル４０ａから第１の入射面５０ａに入射する際の偏光状
態がＰ偏光であるため透過し、変調光反射ミラー５４により光路を折り返された後の偏光
状態がＳ偏光であるため反射される。

〔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２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。

本実施形態のプロジェクタ２００は、光源装置１０と、照明光学系２０と、色分離光学
系１３０と、液晶パネル４０ａ、４０ｂ、４０ｃを有する光変調部４０と、合成光学系１
５０と、投射レンズ６０とを備える。

色分離光学系１３０は、ダイクロイックミラー１３１と、波長選択性位相差板１３２と
、第１及び第２ワイヤグリッド１３３、１３４と、位相差板１３７と、反射ミラー１３５
ａ、１３５ｂと、リレーレンズ１３６ａ、１３６ｂとを備え、照明光学系２０により均一
化された照明光をＲＧＢの３色に分離するとともに、各色光を後段の液晶パネル４０ａ、
４０ｂ、４０ｃへ導く。なお、ここでは、照明光学系２０から射出される照明光はＰ偏光
であるものとする。色分離光学系１３０についてより詳しく説明すると、まず、ダイクロ
イックミラー１３１は、ＲＧＢの３色のうちエネルギーが相対的に大きなＢ光を反射し、
Ｇ光及びＲ光を透過させる。ダイクロイックミラー１３１を透過したＧ光及びＲ光は、波
長選択性位相差板１３２に入射する。ここで、波長選択性位相差板１３２は、Ｇ光及びＲ
光のうちＧ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、Ｇ光はＰ偏光からＳ偏光に変換されるが、Ｒ光はＰ偏光のままとなる。波長選択性位
相差板１３２を透過したＧ光及びＲ光は、第１ワイヤグリッド１３３に入射する。ここで
、第１ワイヤグリッド１３３は、Ｇ光及びＲ光のうち、Ｓ偏光であるＧ光を反射する一方
、Ｐ偏光であるＲ光を透過させる。第１ワイヤグリッド１３３で反射されたＧ光は、反射
型光変調装置である液晶パネル４０ｃに入射する。第１ワイヤグリッド１３３を透過した
Ｒ光は、位相差板１３７で半波長分の位相差が生じＰ偏光からＳ偏光に変換され、その後
反射ミラー１３５ａ、１３５ｂ及びリレーレンズ１３６ａ、１３６ｂを経て光透過型の光
変調装置である液晶パネル４０ａに入射する。一方、ダイクロイックミラー１３１で反射
されたＢ光は、第２ワイヤグリッド１３４を透過して反射型光変調装置である液晶パネル
４０ｂに入射する。

光変調部４０の各液晶パネル４０ａ、４０ｂ、４０ｃのうち、液晶パネル４０ａは、Ｒ
光による変調光を形成し、形成された変調光は、合成光学系１５０に入射する。なお、特
に、ここでは、当該変調光は、液晶パネル４０ａでの変調によりＰ偏光となっているもの
とする。

一方、各液晶パネル４０ｂ、４０ｃは、それぞれ入射したＧ光及びＢ光を変調して、Ｇ
光及びＢ光による変調光を形成する。より詳しく説明すると、まず、第１ワイヤグリッド
１３３で反射されたＳ偏光であるＧ光は、液晶パネル４０ｃにおいて変調され、変調光と
して反射・射出される。この際、Ｇ光の変調光の偏光成分は、Ｐ偏光とＳ偏光とを含む状
態となるが、ここでは、画像形成に必要となる成分の偏光状態がＰ偏光となった状態で液
晶パネル４０ｃから射出される設計となっているものとする。一方、第２ワイヤグリッド
１３４を透過したＰ偏光であるＢ光は、液晶パネル４０ｂにおいて変調され、変調光とし
て反射・射出される。この際、Ｂ光の変調光の偏光成分は、Ｐ偏光とＳ偏光とを含む状態
となるが、ここでは、画像形成に必要となる成分の偏光状態がＳ偏光となった状態で液晶
パネル４０ｂから射出される設計となっているものとする。各液晶パネル４０ｂ、４０ｃ
からそれぞれ射出されたＢ光及びＧ光のうち、Ｇ光については、画像形成に必要なＰ偏光
成分のみが第１ワイヤグリッド１３３を透過する。これによりＧ光の変調光が形成される
。また、Ｂ光については、画像形成に必要なＳ偏光成分のみが第２ワイヤグリッド１３４
で反射される。これによりＢ光の変調光が形成される。形成されたＧ光及びＢ光の変調光
は、いずれも合成光学系１５０に入射する。

合成光学系１５０は、合成プリズム１５２と、λ／４波長位相差板１５３と、Ｒ光反射
フィルタ１５４と、入射光調整位相差板１５５とを備え、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光による各色
の変調光を合成するとともに、投射レンズ６０へ導く。

合成プリズム１５２は、上述した液晶パネル４０ａ、４０ｂ、４０ｃ等によって形成さ
れた各色の変調光を合成する変調光合成部材である。より詳しく説明すると、合成プリズ
ム１５２は、２つの三角柱プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、三角柱プリ
ズム同士を貼り合わせた界面には、誘電体多層膜１５２ａが形成されている。誘電体多層
膜１５２ａは、Ｐ偏光を透過させ、Ｓ偏光を反射する性質を有し、偏光分離膜として機能
する。

λ／４波長位相差板１５３は、透過する変調光にλ／４波長分の位相差を与える光学部
材であり、合成プリズム１５２の側面のうち、液晶パネル４０ａからのＲ光が入射する第
１の入射面１５０ａに対向する第２の入射面１５０ｂに貼り付けられている。Ｒ光反射フ
ィルタ１５４は、Ｒ光の波長帯領域の光を反射する一方、他の領域を含む波長帯領域の光
を透過させる性質を有し、特に、ここでは、Ｂ光を含む波長帯領域の光を透過させる特定
波長反射フィルタである。Ｒ光反射フィルタ１５４は、λ／４波長位相差板５３の裏面に
貼り付けられている。入射光調整位相差板１５５は、透過する偏光に３λ／４波長の位相
差を与える位相差板であり、Ｒ光反射フィルタ１５４の裏面に貼り付けられている。

合成光学系１５０において、まず、Ｐ偏光である液晶パネル４０ａからのＲ光は、合成
光学系１５０の第１の入射面１５０ａから入射し、誘電体多層膜１５２ａを透過する。さ
らに、誘電体多層膜１５２ａを透過したＲ光は、λ／４波長位相差板５３を透過し、Ｒ光
反射フィルタ１５４で反射され、再度λ／４波長位相差板５３を透過して合成プリズム１
５２の第２の入射面１５０ｂに入射する。以上により、Ｒ光は、λ／４波長位相差板５３
を２度透過することでλ／２波長分の位相差が与えられＰ偏光からＳ偏光に変換されると
ともに、Ｒ光反射フィルタ１５４により光路を折り返される。光路を折り曲げられＳ偏光
となったＲ光は、誘電体多層膜１５２ａで反射される。次に、Ｓ偏光である液晶パネル４
０ｂからのＢ光は、合成光学系１５０のＲ光反射フィルタ１５４の背面側から入射し、入
射光調整位相差板１５５、Ｒ光反射フィルタ１５４及びλ／４波長位相差板１５３を透過
して合成プリズム１５２の第２の入射面１５０ｂに入射する。ここで、Ｂ光は、入射光調
整位相差板１５５により３λ／４波長の位相差を与えられ、λ／４波長位相差板１５３に
よりλ／４波長の位相差を与えられるため、与えられる位相差が合わせて１波長分となり
、偏光状態はＳ偏光のままである。従って、合成プリズム１５２に入射したＢ光は、誘電
体多層膜１５２ａで反射される。最後に、Ｐ偏光である液晶パネル４０ｃからのＧ光は、
合成光学系１５０の第３の入射面１５０ｃから入射し、合成プリズム１５２に入射すると
誘電体多層膜１５２ａを透過する。

以上のようにして、合成プリズム１５２は、Ｓ偏光のままであるＢ光とＳ偏光となった
Ｒ光とについては誘電体多層膜１５２ａにおいて反射することで進行方向左側に射出させ
、Ｐ偏光であるＧ光については誘電体多層膜５２ａを介して直進・射出させる。つまり、
合成光学系１５０は、透過型光変調装置から射出された変調光であるＲ光、反射型光変調
装置から射出された他の変調光であるＧ光及びＢ光の３色の色光を一度に合成する。合成
光学系５０を経て形成された合成光は、画像光として投射レンズ６０により所望の拡大率
で拡大してスクリーン（不図示）上に投射される。

上述のように、本実施形態では、１つの透過型光変調装置である液晶パネル４０ａから
の変調光と２つの反射型光変調装置である液晶パネル４０ｂ、４０ｃからの変調光との合
わせて３つの変調光を合成光学系１５０において一度に合成させることができる。また、
色分離光学系１３０において、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光の３色の色光のうち最も高いエネルギ
ーを有するＢ光をダイクロイックミラー１３１での反射によって最初に分離することがで
き、後段の光学系の損傷を抑制することができる。

なお、この発明は、上記第１及び第２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。

まず、上記実施形態では、各液晶パネル４０ａ、４０ｂ、４０ｃにおいて、色光のエネ
ルギーとの関係から、比較的熱等に対する耐久性のある反射型の液晶パネル４０ｂ、４０
ｃにＢ光及びＧ光を対応させているが、各液晶パネル４０ａ、４０ｂ、４０ｃのいずれに
どの色光を照明させるかは適宜変更可能である。例えば、上記実施形態の変形例として、
反射型の液晶パネル４０ｃにＲ光を対応させ、透過型の液晶パネル４０ａにＧ光を対応さ
せるという構成であってもよい。また、用いる色光についてもＲ光、Ｇ光及びＢ光に限ら
ず種々の色光を組み合わせることができる。

また、上記実施形態において、反射型光変調装置として、液晶パネル４０ｂ、４０ｃを
用いているが、反射型光変調装置は液晶パネルに限らず他の光変調装置を用いてもよい。

また、上記実施形態において、光源装置１０では、発光管１１に用いるランプとして高
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。

また、上記実施形態のプロジェクタ１００、２００では、光源装置１０からの光を複数
の部分光束に分割するため、一対のフライアイレンズ２３ａ、２３ｂを用いていたが、こ
の発明は、このようなフライアイレンズすなわちレンズアレイを用いないプロジェクタに
も適用可能である。さらに、フライアイレンズ２３ａ、２３ｂをロッドインテグレータに
置き換えることもできる。

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。

第１実施形態に係るプロジェクタについての概念図である。 第２実施形態に係るプロジェクタについての概念図である。

符号の説明

１０…光源装置、 ２０…照明光学系、 ３０…偏光分離光学系、 ４０ａ、４０ｂ、
４０ｃ…液晶パネル、 ５０、１５０…合成光学系、 ５２…合成プリズム、 ５２ａ…
誘電体多層膜、 ５３…λ／４波長位相差板、 ５４…変調光反射ミラー、 ６０…投射
レンズ、 １００、２００…プロジェクタ

Claims (8)

1. 光源からの光を均一化して照明光を形成する照明光学系と、
   前記照明光を反射及び透過の別によって各色光に分離する色分離光学系と、
   反射型光変調装置及び透過型光変調装置の双方を少なくとも一つずつ含み、前記色分離
   光学系によって分離された前記各色光をそれぞれ画像情報に応じて変調する光変調部と、
   前記透過型光変調装置から射出された変調光の光路を折り返す光路折返部材と、入射す
   る変調光の偏光状態に応じて光の透過及び反射のいずれか一方を行うことにより前記光路
   折返部材で折り返された変調光と前記反射型光変調装置からの変調光を含む他の変調光と
   を合成する変調光合成部材とを有する合成光学系と、
   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。
2. 前記光路折返部材は、前記透過型光変調装置から射出され前記変調光合成部材を経た変
   調光に位相差を与えるλ／４波長位相差板と、前記λ／４波長位相差板の後段に配置され
   当該変調光を前記変調光合成部材側に反射する変調光反射部材とを有する、請求項１記載
   のプロジェクタ。
3. 前記変調光合成部材は、偏光分離膜を含むプリズムであり、前記λ／４波長位相差板及
   び前記変調光反射部材は、当該プリズムの側面に固定される、請求項２記載のプロジェク
   タ。
4. 前記光変調部は、前記反射型光変調装置を複数有し、
   前記色分離光学系は、当該複数の反射型光変調装置にそれぞれ対応する色光を前記照明
   光から分離するとともに当該複数の反射型光変調装置によってそれぞれ変調された変調光
   を合成する色光分離合成部材を有し、
   前記合成光学系は、前記色光分離合成部材を経た合成光の偏光方向を揃える偏光調整位
   相差板を有し、前記色光分離合成部材から射出され前記偏光調整位相差板を経た前記合成
   光を前記他の変調光として合成する、請求項１から請求項３までのいずれか一項記載のプ
   ロジェクタ。
5. 前記変調光合成部材は、前記透過型光変調装置から射出され第１の入射面又はこれに対
   向する側面に入射した変調光の偏光状態に応じて当該変調光の反射及び透過のいずれか一
   方を行い、前記第１の入射面及び前記対向する側面とは異なる第２の入射面に入射した前
   記他の変調光を透過させる、請求項１から請求項４までのいずれか一項記載のプロジェク
   タ。
6. 前記合成光学系は、前記透過型光変調装置から射出された変調光を反射するとともに前
   記反射型光変調装置からの変調光を背面側から透過させる特定波長反射フィルタにより前
   記変調光反射部材を構成し、前記特定波長反射フィルタの背面側に固定され前記特定波長
   反射フィルタの背面側から入射する前記反射型光変調装置からの変調光の位相差を調整す
   る入射光調整位相差板を有する、請求項２及び請求項３のいずれか一項記載のプロジェク
   タ。
7. 前記変調光合成部材は、前記透過型光変調装置から射出された変調光を入射させる第１
   の入射面と、前記特定波長反射フィルタの背面側に設けられた前記反射型光変調装置から
   の変調光を入射させる第２の入射面と、前記他の変調光のうち前記第２の入射面から入射
   する変調光とは異なる変調光を入射させる第３の入射面とを有する、請求項６記載のプロ
   ジェクタ。
8. 前記反射型光変調装置は、前記各色光のうちエネルギーが相対的に大きな色光の光路に
   配置される、請求項１から請求項７までのいずれか一項記載のプロジェクタ。

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