JP2010160444A - 映像投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】４枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができ、４枚の映像表示素子から投射レンズまでの距離を短くすることができる映像投射装置および立体映像投射システムを提供する。
【解決手段】ＰＢＳ６は、異なる方向から入射した第１の緑色映像読み出し光と第２の緑色映像読み出し光を同一方向へ出力する。ダイクロイックプリズム５は、第１の方向から入射した赤色映像読み出し光と、第２の方向から入射した青色映像読み出し光と、第３の方向から入射した、第１の緑色映像読み出し光および第２の緑色映像読み出し光とを同一方向へ出力する。投射レンズ９は、ダイクロイックプリズム５から出力された赤色映像読み出し光と青色映像読み出し光と第１の緑色映像読み出し光と第２の緑色映像読み出し光を合成して投射する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の映像表示素子から出力された映像読み出し光を合成して投射する映像投射装置、およびこれを備えた立体映像投射システムに関する。

近年、臨場感のある高精細映像技術が急速に普及し、ハイビジョンを超える超高精細映像表示が実現されつつある。現在、高精細な映像表示手法としては、人間の視感度の高い緑色映像を２枚投影し、それら２枚の緑色映像を斜め方向に半画素ずらして映像合成する方法が有効である。今後、超高精細な映像技術が、将来の臨場感ある映像技術としてますます普及するとともに、新たな立体映像技術を実現することが期待できる。

従来の画素ずらし方法は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１では、光の偏光方向を揃えた画素ずらし方法が考案されており、２眼立体表示への応用などが可能となっている。また、その他の画素ずらしによる高精細映像表示技術が特許文献２，３に開示されている。

特開２００４−２２６７６７号公報

特開２００３−３２２９０８号公報

特開２００３−３２２８５４号公報

特許文献１，２，３のいずれにおいても、２台の映像投射装置（液晶プロジェクタ装置等）を用いて映像を投射する方法が開示されている。しかし、映像表示素子は微細な画素構造を有するため、２台の映像投射装置を用いて映像を投射する方法では、スクリーンに投射した映像を高精度に半画素ずらして合成したり、複数の映像表示素子間のレジストレーションを調整したりする作業が非常に煩雑であるという問題がある。

また、特許文献２には、緑色映像表示素子２枚、赤色映像表示素子１枚、青色映像表示素子１枚の合計４枚の映像表示素子を１台の映像投射装置内に設け、各映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射する方法も開示されている。光学系を複雑にしてもよいのであれば、４枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射する方法として各種方法が考えられる。しかし、映像投射装置では、映像表示素子から投射レンズまでの距離（光路長）を短くしなければならないという制約条件がある。この距離が長いと、バックフォーカスが長い投射レンズが必要となり、レンズの設計や製作が格段に困難となり、仮に製作できたとしても非常に高価なレンズとなってしまう。

このため、各映像表示素子について、映像表示素子から投射レンズまでの光路上に挿入されるダイクロイックミラーやプリズム等の光学素子の数を概ね２個以下にする必要がある。さらに、各映像表示素子と投射レンズの距離が全て均一になるように各光学部品を配置しなければ、高画質な映像表示を実現することができない。特許文献２に開示されている方法では、各映像表示素子から投射レンズまでの距離が長くかつ不均一であるという問題がある。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、４枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができ、４枚の映像表示素子から投射レンズまでの距離を短くすることができる映像投射装置および立体映像投射システムを提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、第１の色の映像読み出し光を出力する第１の映像表示素子と、第２の色の映像読み出し光を出力する第２の映像表示素子と、第３の色の映像読み出し光を出力する第３の映像表示素子と、第４の色の映像読み出し光を出力する第４の映像表示素子と、異なる方向から入射した前記第３の色の映像読み出し光と前記第４の色の映像読み出し光を同一方向へ出力する第１の光学素子と、第１の方向から入射した前記第１の色の映像読み出し光と、第２の方向から入射した前記第２の色の映像読み出し光と、第３の方向から入射した、前記第１の光学素子からの前記第３の色の映像読み出し光および前記第４の色の映像読み出し光と、を同一方向へ出力する第２の光学素子と、前記第２の光学素子から出力された前記第１の色の映像読み出し光と前記第２の色の映像読み出し光と前記第３の色の映像読み出し光と前記第４の色の映像読み出し光を合成して投射する投射レンズと、を備えたことを特徴とする映像投射装置である。

また、本発明の映像投射装置（図１〜図６）において、前記第３の色と前記第４の色は同一色であり、前記第３の映像表示素子に入射する前記第３の色の光の偏光方向と、前記第４の映像表示素子に入射する前記第４の色の光の偏光方向が９０度異なると共に、前記第３の映像表示素子が出力する前記第３の色の映像読み出し光の偏光方向と、前記第４の映像表示素子が出力する前記第４の色の映像読み出し光の偏光方向が９０度異なり、前記第１の光学素子は、前記第３の色の映像読み出し光および前記第４の色の映像読み出し光のうち一方を透過し他方を反射する偏光ビームスプリッタであり、入射した光の偏光方向を保存して、前記第３の色の光および前記第４の色の光のうち一方を出力する状態と、入射した光の偏光方向を９０度変化させて、前記第３の色の光および前記第４の色の光のうち他方を出力する状態とを切り替え可能な第１の偏光スイッチング素子と、前記第１の光学素子から出力された前記第３の色の映像読み出し光および前記第４の色の映像読み出し光のうち一方の偏光方向を保存して出力する状態と、前記第１の光学素子から出力された前記第３の色の映像読み出し光および前記第４の色の映像読み出し光のうち他方の偏光方向を９０度変化させて出力する状態とを切り替え可能な第２の偏光スイッチング素子と、をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明の映像投射装置（図５、図６）は、前記第１の映像表示素子に入射する前記第１の色の光を発生する第１の光源と、前記第２の映像表示素子に入射する前記第２の色の光を発生する第２の光源と、前記第１の偏光スイッチング素子に入射する前記第３の色および前記第４の色の光を発生する第３の光源と、をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明の映像投射装置（図８〜図１４）において、前記第３の色と前記第４の色は同一色であり、前記第３の色の光を２つに分離し、一方を前記第３の映像表示素子に入射させ、他方を前記第４の映像表示素子に入射させるビームスプリッタをさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明の映像投射装置（図８、図１０、図１２、図１４）は、前記第１の光学素子と前記ビームスプリッタが同一であることを特徴とする。

また、本発明の映像投射装置（図１２、図１３）は、前記第１の映像表示素子に入射する前記第１の色の光を発生する第１の光源と、前記第２の映像表示素子に入射する前記第２の色の光を発生する第２の光源と、前記ビームスプリッタに入射する前記第３の色および前記第４の色の光を発生する第３の光源と、をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明の映像投射装置において、前記第３の映像表示素子および前記第４の映像表示素子は、緑色の映像読み出し光を出力する緑色映像表示素子であり、各々の前記緑色映像表示素子からの前記緑色の映像読み出し光が投射映像上で半画素ずれていることを特徴とする。

本発明によれば、第１の光学素子、第２の光学素子、および投射レンズを備えることによって、４枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができる。

また、本発明によれば、映像表示素子から投射レンズまでの光路上に挿入される光学素子の数は、第１の色および第２の色については最小限の構成で１個（第２の光学素子）となり、第３の色および第４の色については最小限の構成で２個（第１の光学素子、第２の光学素子）となるので、４枚の映像表示素子から投射レンズまでの距離を短くすることができる。

本発明の第１の実施形態による映像投射装置の構成を示す構成図である。 本発明の第２の実施形態による映像投射装置の構成を示す構成図である。 本発明の第３の実施形態による映像投射装置の構成を示す構成図である。 本発明の第４の実施形態による映像投射装置の構成を示す構成図である。 本発明の第５の実施形態による映像投射装置の構成を示す構成図である。 本発明の第６の実施形態による映像投射装置の構成を示す構成図である。 本発明の第７の実施形態による映像投射装置の構成を示す構成図である。 本発明の第８の実施形態による映像投射装置の構成を示す構成図である。 本発明の第９の実施形態による映像投射装置の構成を示す構成図である。 本発明の第１０の実施形態による映像投射装置の構成を示す構成図である。 本発明の第１１の実施形態による映像投射装置の構成を示す構成図である。 本発明の第１２の実施形態による映像投射装置の構成を示す構成図である。 本発明の第１３の実施形態による映像投射装置の構成を示す構成図である。 本発明の第１４の実施形態による映像投射装置の構成を示す構成図である。 本発明の第１５の実施形態による立体映像投射システムの構成を示す構成図である。 本発明の各実施形態による映像投射装置で使用される画素ずらしを説明するための参考図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態を説明する。図１は、本実施形態による映像投射装置の構成を示している。図１に示す映像投射装置は、映像読み出し光を出力する映像表示素子として、反射型の緑色映像表示素子１Ｇａ，緑色映像表示素子２Ｇａ、赤色映像表示素子３Ｒａ、および青色映像表示素子４Ｂａを有している。また、図１に示す映像投射装置は、その他の光学素子として、ダイクロイックプリズム５、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）６，７，８、投射レンズ９、偏光板１０、位相変換フィルタ１１，１２、偏光スイッチング素子１３，１４を有している。

本実施形態およびこれ以降の各実施形態において、２つの緑色映像表示素子は、図１６に示すように、第１の緑色映像読み出し光による投射映像上の画素１６１と、第２の緑色映像読み出し光による投射映像上の画素１６２とが、斜め方向に半画素ずれた（縦・横方向に半画素ずつずれた）状態となるように配置位置が調整されている。これによって、画素ずらしによる高精細な映像表示を実現することが可能となっている。

ここで、緑色映像表示素子には、Liquid Crystal on Silicon（ＬＣＯＳ）やデジタルマイクロミラー等の表示素子が使用できる。また、ＰＢＳは、光の偏光に応じた透過・反射特性を有するものであればよく、例えばプリズム状の偏光ビームスプリッタや、金属のサブ波長光学素子であるワイヤーグリッド等が使用できる。特に、ワイヤーグリッドの場合、受光角度が大きいという利点があり、光源からの光の捕集率が大きく、偏光は完全に分離されるため、Ｐ偏光は高い効率で透過する。従来のマクニール型ガラス偏光子では、ランプの熱や応力による複屈折が現れるが、ワイヤーグリッドの場合、ランプの熱等の耐久性も高く広い波長帯域特性を有する特徴がある。

また、アルミワイヤーグリッド蒸着面からの入射と、裏面である基材ガラスからの入射とでは、Ｓ偏光の反射率に応じた収差が発生するために、直線偏光板により映像読み出し光をフィルタリングした後で入射させることで、ハイコントラストな映像読み出しも可能となる。あるいは、プリズムにワイヤーグリッドを接合して、ワイヤーグリッド界面への入射角度と裏面からの入射角度を同等レベルに整えることも高品質な映像読み出しに有効である。

緑色映像表示素子１Ｇａと緑色映像表示素子２Ｇａは、ＰＢＳ６（第１の光学素子）に面して配置されている。本実施形態およびこれ以降の各実施形態において、反射型の映像表示素子を使用する場合、入射光の偏光方向を９０度変化させる映像表示素子を使用して説明を行うが、入射光の偏光方向を変化させない映像表示素子を使用することも可能である。緑色映像表示素子１Ｇａと緑色映像表示素子２Ｇａから映像を読み出すための光として、それぞれＰ偏光、Ｓ偏光である緑色光が偏光スイッチング素子１３（第１の偏光スイッチング素子）を透過してＰＢＳ６に入射する。

偏光スイッチング素子１３，１４は、入射光の偏光方向を保存して出力する状態と、入射光の偏光方向を９０度変化させる２分の１波長板と等価な状態とを切り替え可能な素子である。偏光スイッチング素子１３，１４の２つの状態の切り替えは、図示せぬ制御部によって制御される。本実施形態およびこれ以降の各実施形態において使用する偏光スイッチング素子には、液晶の複屈折や旋光特性を利用した光学素子が使用できる。電気的に偏光方向を切り替えるスイッチングの速度は、ビデオフレームレートより高速である必要がある。例えば、強誘電性液晶による素子を使った偏光スイッチング素子では、数100μ秒程度の高速な２値の変調が可能であるため、本用途に適している。

偏光スイッチング素子１３には、偏光がＰ偏光、Ｓ偏光のいずれかに固定された緑色光が入射する。偏光スイッチング素子１３を透過した緑色光は所定時間ずつ偏光がＳ偏光、Ｐ偏光となり、ＰＢＳ６に入射する。Ｐ偏光の緑色光はＰＢＳ６を透過し、Ｓ偏光の緑色光はＰＢＳ６で反射される。これによって、２つの緑色光が分離され、Ｐ偏光の緑色光は緑色映像表示素子１Ｇａに入射し、Ｓ偏光の緑色光は緑色映像表示素子２Ｇａに入射する。それぞれの光は各映像表示素子で反射され、偏光方向が９０度変化し、Ｓ偏光の第１の緑色映像読み出し光およびＰ偏光の第２の緑色映像読み出し光として再びＰＢＳ６に入射する。第１の緑色映像読み出し光はＰＢＳ６で反射され、第２の緑色映像読み出し光はＰＢＳ６を透過し、時分割の緑色合成光となって出力される。

ＰＢＳ６から出力される段階では、第１の緑色映像読み出し光はＳ偏光、第２の緑色映像読み出し光はＰ偏光となっている。偏光スイッチング素子１４（第２の偏光スイッチング素子）は偏光スイッチング素子１３と同期して動作し、第１の緑色映像読み出し光の偏光をＰ偏光に変え、第２の緑色映像読み出し光の偏光をＰ偏光のままとする。偏光スイッチング素子１４を透過した第１の緑色映像読み出し光および第２の緑色映像読み出し光は偏光板１０を透過し、ダイクロイックプリズム５（第２の光学素子）に入射する。偏光板１０を透過させることで、ノイズとなっているＰ偏光以外の光を除去できるため、ＰＢＳ６の反射・透過特性の消光比の影響によるコントラストの低下を防ぎ、高コントラストな映像が得られる。

制御部は、偏光スイッチング素子１３に入射する緑色光がＰ偏光の場合には、偏光スイッチング素子１３と偏光スイッチング素子１４を逆位相で動作させ、偏光スイッチング素子１３に入射する緑色光がＳ偏光の場合には、偏光スイッチング素子１３と偏光スイッチング素子１４を同位相で動作させる。具体的には、偏光スイッチング素子１３に入射する緑色光がＰ偏光の場合には、偏光スイッチング素子１３が入射光の偏光方向を保存して出力する状態のとき、偏光スイッチング素子１４は入射光の偏光方向を９０度変化させる状態となり、偏光スイッチング素子１３が入射光の偏光方向を９０度変化させる状態のとき、偏光スイッチング素子１４は入射光の偏光方向を保存して出力する状態となる。

また、偏光スイッチング素子１３に入射する緑色光がＳ偏光の場合には、偏光スイッチング素子１３が入射光の偏光方向を保存して出力する状態のとき、偏光スイッチング素子１４も入射光の偏光方向を保存して出力する状態となり、偏光スイッチング素子１３が入射光の偏光方向を９０度変化させる状態のとき、偏光スイッチング素子１４も入射光の偏光方向を９０度変化させる状態となる。もちろん、２つの映像表示素子の位置や、第１の緑色時映像読み出し光および第２の緑色映像読み出し光の偏光方向は逆でもよい。

緑色映像読み出し光の偏光方向を変化させ、読み出す映像を時間で切り替える本実施形態の方式では、切り替えが完全に映像フレームに同期する必要はなく、ビデオフレームレートより高速な任意のタイミングの切り替えを行えばよい。また、本方式では、緑色映像読み出し光を交互に切り替えているのみであるため、従来のＧ１／Ｇ２とＲ／Ｂの２台方式による画素ずらし表示と比較して、光の利用効率が約２倍に高く、光のロスが少ないという特徴がある。

赤色映像表示素子３Ｒａとダイクロイックプリズム５の間には、ＰＢＳ７と位相変換フィルタ１１が配置されている。赤色映像表示素子３Ｒａから映像を読み出すための光として、Ｓ偏光の赤色光がＰＢＳ７に入射する。赤色光はＰＢＳ７で反射され、赤色映像表示素子３Ｒａに入射する。この赤色光は赤色映像表示素子３Ｒａで反射され、偏光方向が９０度変化し、Ｐ偏光の赤色映像読み出し光として再びＰＢＳ７に入射する。この赤色映像読み出し光はＰＢＳ７を透過し、位相変換フィルタ１１によって再度Ｓ偏光に変換される。

もちろん、赤色光が入射するＰＢＳ７の面と平行なＰＢＳ７のもう一方の面に対向するように赤色映像表示素子３Ｒａを設置し、図１と同じ方向からＰ偏光の赤色光をＰＢＳ７に入射してもよい。この場合、赤色映像表示素子３Ｒａから読み出された赤色映像読み出し光は、偏光方向が９０度変化しＳ偏光になるため、位相変換フィルタ１１は必要ない。

青色映像表示素子４Ｂａとダイクロイックプリズム５の間には、ＰＢＳ８と位相変換フィルタ１２が配置されている。青色映像表示素子４Ｂａから映像を読み出すための光として、Ｓ偏光の青色光がＰＢＳ８に入射する。青色光はＰＢＳ８で反射され、青色映像表示素子４Ｂａに入射する。この青色光は青色映像表示素子４Ｂａで反射され、偏光方向が９０度変化し、Ｐ偏光の青色映像読み出し光として再びＰＢＳ８に入射する。この青色映像読み出し光はＰＢＳ８を透過し、位相変換フィルタ１２によって再度Ｓ偏光に変換される。

もちろん、青色光が入射するＰＢＳ８の面と平行なＰＢＳ８のもう一方の面に対向するように青色映像表示素子４Ｂａを設置し、図１と同じ方向からＰ偏光の青色光をＰＢＳ８に入射してもよい。この場合、青色映像表示素子４Ｂａから読み出された赤色映像読み出し光は、偏光方向が９０度変化しＳ偏光になるため、位相変換フィルタ１２は必要ない。

図１の上方向からダイクロイックプリズム５に入射したＳ偏光の赤色映像読み出し光および図１の下方向からダイクロイックプリズム５に入射したＳ偏光の青色映像読み出し光はダイクロイックプリズム５で反射され、図１の左方向へ出力される。また、図１の右方向からダイクロイックプリズム５に入射したＰ偏光の第１の緑色映像読み出し光および第２の緑色映像読み出し光はダイクロイックプリズム５を透過し、図１の左方向へ出力される。このため、赤色映像読み出し光、青色映像読み出し光、第１の緑色映像読み出し光、第２の緑色映像読み出し光を合成した光が投射レンズ９に入射する。投射レンズ９は、４つの映像読み出し光を合成した光を図示せぬスクリーン等に投射することによって、映像を表示する。

上述したように、本実施形態によれば、光の偏光に応じた透過・反射特性により緑色光の分離および合成を行うＰＢＳ６と、赤色光および青色光を各映像表示素子に導くと共に各映像表示素子からの赤色映像読み出し光および青色映像読み出し光をダイクロイックプリズム５に導くＰＢＳ７，８と、各色の映像読み出し光を合成して投射レンズ９へ出力するダイクロイックプリズム５とを備えることによって、４枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができる。また、映像表示素子から投射レンズまでの光路上に挿入される光学素子の数は、赤色についてはＰＢＳ７およびダイクロイックプリズム５の２個であり、青色についてはＰＢＳ８およびダイクロイックプリズム５の２個であり、緑色についてはＰＢＳ６およびダイクロイックプリズム５の２個であるので、４枚の映像表示素子から投射レンズ９までの距離を短くかつ均一にすることができる。

また、偏光を利用した２種類の緑色光の分離および合成が可能となっているので、多数の光学素子を用いて２種類の緑色光を別々に生成して合成することがなく、映像投射装置を小型化することができる。

前述したように、２台の映像投射装置を用いて映像を投射する従来技術があるが、これに対して、本実施形態のように１台の映像投射装置による映像投射を可能とすることによって、以下で説明する効果が得られる。高輝度なランプを用いる映像投射装置では、熱の影響により、プリズムやレンズ等の光学部品が高温になり、複屈折率特性等の光学特性が変化する。さらに、筐体内の光学ブロックを支える台等が熱で伸縮するため、投射映像は時間とともに変動する。

同一の映像投射装置によって投射される複数の映像間では、筐体や投射レンズ等が共通であるため、相対的変動要素が少なく、時間が経過して、温度変化が生じても、複数の映像間での相対的なレジストレーションズレは大きくない。しかし、異なる映像投射装置によって投影される複数の映像間では、筐体や投射レンズ等が異なるため、時間の経過による温度変化とともに、無視できない大きなレジストレーションズレが生じる。本実施形態では、１台の映像投射装置内で４枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成し、単一の投射レンズで映像読み出し光を投射することが可能であるので、熱の影響による映像間のレジストレーションズレの経時変化を抑えることができ、画素ずらしの精度をより高精度に維持することができる。さらに、特殊な光学素子を用いる必要がないため、製作が容易で、コストを抑えることができ、高品質な映像が得られる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。図２は、本実施形態による映像投射装置の構成を示している。図２において、他図と同一の構成要素には同一の符号が付与されている。以下では、第１の実施形態（図１）との違いを中心に説明する。第１の実施形態（図１）では、反射型の映像表示素子を用いていたが、本実施形態では、入射光を透過させ映像読み出し光として出力する透過型の映像表示素子（緑色映像表示素子１Ｇｂ，２Ｇｂ、赤色映像表示素子３Ｒｂ、青色映像表示素子４Ｂｂ）を用いている。

図２では、ＰＢＳ２１および偏光スイッチング素子２２（第１の偏光スイッチング素子）が設けられている。偏光スイッチング素子２２には、偏光がＰ偏光、Ｓ偏光のいずれかに固定された緑色光が入射する。偏光スイッチング素子２２と偏光スイッチング素子１４の位相関係は、第１の実施形態（図１）における偏光スイッチング素子１３と偏光スイッチング素子１４の位相関係と同一である。偏光スイッチング素子２２を透過した緑色光は所定時間ずつＳ偏光、Ｐ偏光となり、ＰＢＳ２１に入射する。Ｐ偏光の緑色光はＰＢＳ２１を透過し、Ｓ偏光の緑色光はＰＢＳ２１で反射される。これによって、２つの緑色光が分離され、Ｐ偏光の緑色光は、ミラー２３，２４を介して緑色映像表示素子１Ｇｂに入射し、Ｓ偏光の緑色光は緑色映像表示素子２Ｇｂに入射する。

それぞれの光は各映像表示素子を透過し、偏光方向が９０度変化し、Ｓ偏光の第１の緑色映像読み出し光およびＰ偏光の第２の緑色映像読み出し光としてＰＢＳ６に入射する。第１の緑色映像読み出し光および第２の緑色映像読み出し光がＰＢＳ６に入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第１の実施形態（図１）と同様であるので説明を省略する。

赤色映像表示素子３Ｒｂには、Ｓ偏光の赤色光が入射する。赤色映像表示素子３Ｒｂを透過した赤色光は、偏光方向が９０度変化し、Ｐ偏光の赤色映像読み出し光として位相変換フィルタ１１に入射する。また、青色映像表示素子４Ｂｂには、Ｓ偏光の青色光が入射する。青色映像表示素子４Ｂｂを透過した青色光は、偏光方向が９０度変化し、Ｐ偏光の青色映像読み出し光として位相変換フィルタ１２に入射する。赤色映像読み出し光および青色映像読み出し光がそれぞれ位相変換フィルタ１１、位相変換フィルタ１２に入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第１の実施形態（図１）と同様であるので説明を省略する。

もちろん、赤色映像表示素子３ＲｂにＰ偏光の赤色光が入射するようにしてもよい。この場合、赤色映像表示素子３Ｒｂから読み出された赤色映像読み出し光は、偏光方向が９０度変化しＳ偏光になるため、位相変換フィルタ１１は必要ない。また、青色映像表示素子４ＢｂにＰ偏光の青色光が入射するようにしてもよい。この場合、青色映像表示素子４Ｂｂから読み出された青色映像読み出し光は、偏光方向が９０度変化しＳ偏光になるため、位相変換フィルタ１２は必要ない。

本実施形態によれば、光の偏光に応じた透過・反射特性により緑色光の分離および合成を行うＰＢＳ６と、各色の映像読み出し光を合成して投射レンズ９へ出力するダイクロイックプリズム５とを備えることによって、４枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができる。また、映像表示素子から投射レンズまでの光路上に挿入される光学素子の数は、赤色および青色についてはダイクロイックプリズム５の１個であり、緑色についてはＰＢＳ６およびダイクロイックプリズム５の２個であるので、４枚の映像表示素子から投射レンズ９までの距離を短くすることができる。なお、４枚の映像表示素子から投射レンズ９までの光学的距離が均一となるように、赤色映像表示素子３Ｒｂおよび青色映像表示素子４Ｂｂを配置することが望ましい。

また、偏光を利用した２種類の緑色光の分離および合成が可能となっているので、多数の光学素子を用いて２種類の緑色光を別々に生成して合成することがなく、映像投射装置を小型化することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。図３は、本実施形態による映像投射装置の構成を示している。図３において、他図と同一の構成要素には同一の符号が付与されている。以下では、第１の実施形態（図１）との違いを中心に説明する。本実施形態では、反射型の映像表示素子（緑色映像表示素子１Ｇａ，２Ｇａ、赤色映像表示素子３Ｒａ、青色映像表示素子４Ｂａ）を用いている。

図３では、光源３１、照明光学系３２、および偏光変換素子３３が設けられている。光源３１は、一般的に映像投射装置で使用される白色の光源（ハロゲンランプやキセノンランプ等）である。この光源３１からの出力光は、入射光をコリメート・均一化する一般的なプロジェクタ用の照明光学系３２を介し、出力光の偏光方向を揃えるための偏光変換素子３３を透過する。

上記のようにして偏光方向が一方向に揃った白色光（本実施形態ではＳ偏光とする）は、入力光を分離するダイクロイック光学素子３４に入射する。このダイクロイック光学素子３４は、偏光方向が揃った光のうち、赤色帯域の光を全反射し、緑色帯域および青色帯域の光を全透過する特性を持っている。

ダイクロイック光学素子３４で反射された赤色光は、ミラー３５を介してＰＢＳ７に入射する。赤色光がＰＢＳ７に入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第１の実施形態（図１）と同様であるので説明を省略する。ダイクロイック光学素子３４を透過した緑色光および青色光はダイクロイック光学素子３６に入射する。このダイクロイック光学素子３６は、偏光方向が揃った光のうち、緑色帯域の光を全反射し、青色帯域の光を全透過する特性を持っている。

ダイクロイック光学素子３６で反射された緑色光は偏光スイッチング素子１３に入射する。緑色光が偏光スイッチング素子１３に入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第１の実施形態（図１）と同様であるので説明を省略する。ダイクロイック光学素子３６を透過した青色光はＰＢＳ８に入射する。青色光がＰＢＳ８に入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第１の実施形態（図１）と同様であるので説明を省略する。

本実施形態によれば、第１の実施形態（図１）と同様に、４枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができ、４枚の映像表示素子から投射レンズ９までの距離を短くかつ均一にすることができる。また、単一の光源３１を使用したコンパクトな構成で画素ずらしによる高精細な映像表示を実現することができる。もちろん、赤色・緑色・青色の光を分離する順番や、ダイクロイック光学素子における反射と透過の組み合わせは上記に限らず、どのような順番、組み合わせでもよい。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態を説明する。図４は、本実施形態による映像投射装置の構成を示している。図４において、他図と同一の構成要素には同一の符号が付与されている。以下では、第２の実施形態（図２）との違いを中心に説明する。本実施形態では、透過型の映像表示素子（緑色映像表示素子１Ｇｂ，２Ｇｂ、赤色映像表示素子３Ｒｂ、青色映像表示素子４Ｂｂ）を用いている。

図４では、光源３１、照明光学系３２、および偏光変換素子３３が設けられている。偏光変換素子３３を透過し、偏光方向が一方向に揃った白色光（本実施形態ではＳ偏光とする）は、ダイクロイック光学素子３４に入射する。赤色光はダイクロイック光学素子３４で反射され、ミラー３５，４１を介して赤色映像表示素子３Ｒｂに入射する。赤色光が赤色映像表示素子３Ｒｂに入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第２の実施形態（図２）と同様であるので説明を省略する。

緑色光はダイクロイック光学素子３６で反射され、偏光スイッチング素子２２に入射する。緑色光が偏光スイッチング素子２２に入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第２の実施形態（図２）と同様であるので説明を省略する。

ダイクロイック光学素子３６を透過した青色光は、ミラー４２を介して青色映像表示素子４Ｂｂに入射する。青色光が青色映像表示素子４Ｂｂに入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第２の実施形態（図２）と同様であるので説明を省略する。

本実施形態によれば、第２の実施形態（図２）と同様に、４枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができ、４枚の映像表示素子から投射レンズ９までの距離を短くすることができる。また、単一の光源３１を使用したコンパクトな構成で画素ずらしによる高精細な映像表示を実現することができる。

（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態を説明する。図５は、本実施形態による映像投射装置の構成を示している。図５において、他図と同一の構成要素には同一の符号が付与されている。また、図の見易さを考慮して、偏光板１０および偏光スイッチング素子１４については符号が省略されている。以下では、第３の実施形態（図３）との違いを中心に説明する。本実施形態では、反射型の映像表示素子（緑色映像表示素子１Ｇａ，２Ｇａ、赤色映像表示素子３Ｒａ、青色映像表示素子４Ｂａ）を用いている。

図５では、赤色の波長帯域の光を出力する光源５１Ｒと、緑色の波長帯域の光を出力する光源５１Ｇと、青色の波長帯域の光を出力する光源５１Ｂとが設けられている。これらの光源として、単一のレーザーダイオード、ＬＥＤ、またはＥＬ素子によるもの、もしくは複数個のレーザーダイオード、ＬＥＤ、またはＥＬ素子をアレー状に並べたものが使用できる。

光源５１Ｇから出力された緑色光は、図示せぬ光学系によりコリメート・均一化されている。この緑色光は偏光変換素子５４を透過し、偏光方向が一定方向に揃えられた後、偏光スイッチング素子１３に入射する。緑色光が偏光スイッチング素子１３に入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第１の実施形態（図１）と同様であるので説明を省略する。

光源５１Ｒから出力された赤色光は、図示せぬ光学系によりコリメート・均一化されている。この赤色光は偏光変換素子５２を透過し、偏光方向が一定方向に揃えられた後、ＰＢＳ７に入射する。赤色光がＰＢＳ７に入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第１の実施形態（図１）と同様であるので説明を省略する。

光源５１Ｂから出力された青色光は、図示せぬ光学系によりコリメート・均一化されている。この青色光は偏光変換素子５３を透過し、偏光方向が一定方向に揃えられた後、ＰＢＳ８に入射する。青色光がＰＢＳ８に入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第１の実施形態（図１）と同様であるので説明を省略する。

本実施形態によれば、第３の実施形態（図３）と同様に、４枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができ、４枚の映像表示素子から投射レンズ９までの距離を短くかつ均一にすることができる。また、以下で説明する効果も得られる。

映像投射装置の光源として使用されるハロゲンランプやキセノンランプは、ランプハウスや反射鏡等を有するため、比較的大きく、電源も大型となる。また、これらの光源が白色の点光源であるため、光を広げ、均一かつ平行性に優れた照明光を生成する光学系（図３の照明光学系３２）は、長い光路長を必要とし、映像投射装置全体の光学系の大きな部分を占めるのが一般的である。また、白色光を各色の光に分割するため、図３に示したように、ダイクロイック光学素子やミラー等の多数の光学部品が光源と映像表示素子の間に必要である。

これに対して、ＬＥＤ等の単色光源を用いる場合、微小な単色光源を複数個、アレー化して配置した照明が使用できるため、単色光源からの光をインテグレータに通すだけで、映像表示素子全体をカバーする均一な照明光を比較的容易に生成することができる。また、ランプハウス等が必要なく、単色光源をアレー化したものは薄型の面型光源であるため、第３の実施形態（図３）と比較して、光源を小型化することができる。

（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態を説明する。図６は、本実施形態による映像投射装置の構成を示している。図６において、他図と同一の構成要素には同一の符号が付与されている。以下では、第４の実施形態（図４）との違いを中心に説明する。本実施形態では、透過型の映像表示素子（緑色映像表示素子１Ｇｂ，２Ｇｂ、赤色映像表示素子３Ｒｂ、青色映像表示素子４Ｂｂ）を用いている。

図６では、光源５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂが設けられている。光源５１Ｇから出力された緑色光は偏光変換素子５４を透過し、偏光方向が一定方向に揃えられた後、偏光スイッチング素子２２に入射する。緑色光が偏光スイッチング素子２２に入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第２の実施形態（図２）と同様であるので説明を省略する。

光源５１Ｒから出力された赤色光は偏光変換素子５２を透過し、偏光方向が一定方向に揃えられた後、赤色映像表示素子３Ｒｂに入射する。赤色光が赤色映像表示素子３Ｒｂに入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第２の実施形態（図２）と同様であるので説明を省略する。

光源５１Ｂから出力された青色光は偏光変換素子５３を透過し、偏光方向が一定方向に揃えられた後、青色映像表示素子４Ｂｂに入射する。青色光が青色映像表示素子４Ｂｂに入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第２の実施形態（図２）と同様であるので説明を省略する。

本実施形態によれば、第４の実施形態（図４）と同様に、４枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができ、４枚の映像表示素子から投射レンズ９までの距離を短くすることができる。また、第４の実施形態（図４）と比較して、光源を小型化することができる。

（第７の実施形態）
次に、本発明の第７の実施形態を説明する。図７は、本実施形態による映像投射装置の構成を示している。図７において、他図と同一の構成要素には同一の符号が付与されている。本実施形態では、透過型の映像表示素子（緑色映像表示素子１Ｇｂ，２Ｇｂ、赤色映像表示素子３Ｒｂ、青色映像表示素子４Ｂｂ）を用いている。本実施形態は、単色光源を用いる第６の実施形態（図６）の別形態である。

図７では、光源５１Ｇ１，５１Ｇ２が設けられている。光源５１Ｇ１から出力された緑色光は偏光変換素子７１を透過し、偏光方向が一定方向（Ｐ偏光）に揃えられた後、緑色映像表示素子１Ｇｂに入射する。この緑色光は緑色映像表示素子１Ｇｂを透過し、第１の緑色映像読み出し光（Ｓ偏光）として出力される。緑色映像表示素子１Ｇｂから出力された第１の緑色映像読み出し光はＰＢＳ６で反射され、偏光スイッチング素子１４に入射する。

光源５１Ｇ２から出力された緑色光は偏光変換素子７２を透過し、偏光方向が一定方向（Ｓ偏光）に揃えられた後、緑色映像表示素子２Ｇｂに入射する。この緑色光は緑色映像表示素子２Ｇｂを透過し、第２の緑色映像読み出し光（Ｐ偏光）として出力される。緑色映像表示素子２Ｇｂから出力された第２の緑色映像読み出し光はＰＢＳ６を透過し、偏光スイッチング素子１４に入射する。

第１の緑色映像読み出し光および第２の緑色映像読み出し光が偏光スイッチング素子１４に入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第１の実施形態（図１）と同様であるので説明を省略する。また、赤色光が光源５１Ｒから出力されてから投射レンズ９によって投射されるまでの流れ、および青色光が光源５１Ｂから出力されてから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第６の実施形態（図６）と同様であるので説明を省略する。

光源５１Ｇ１，５１Ｇ２は、映像投射装置の動作中、常時点灯する、もしくは交互に点灯する。光源５１Ｇ１，５１Ｇ２が常時点灯する場合、偏光スイッチング素子１４が２つの状態を切り替えることにより、第１の緑色映像読み出し光が偏光板１０を透過しているとき第２の緑色映像読み出し光が偏光板１０で遮蔽され、第２の緑色映像読み出し光が偏光板１０を透過しているとき第１の緑色映像読み出し光が偏光板１０で遮蔽される。このため、偏光板１０からは、第１の緑色映像読み出し光と第２の緑色映像読み出し光が交互に出力される。

一方、光源５１Ｇ１，５１Ｇ２が交互に点灯する場合、光源５１Ｇ１が点灯しているとき光源５１Ｇ２は消灯し、光源５１Ｇ２が点灯しているとき光源５１Ｇ１は消灯し、各光源は点灯と消灯を繰り返す。各光源の点灯と消灯に同期して、偏光スイッチング素子１４は２つの状態を切り替える。すなわち、光源５１Ｇ１が点灯しているとき、偏光スイッチング素子１４は、第１の緑色映像読み出し光（Ｓ偏光）の偏光方向を９０度変化させる状態となる。また、光源５１Ｇ２が点灯しているとき、偏光スイッチング素子１４は、第２の緑色映像読み出し光（Ｐ偏光）の偏光方向を保存する状態となる。

上記のように光源５１Ｇ１，５１Ｇ２が交互に点灯することによって、第１の緑色映像読み出し光および第２の緑色映像読み出し光は偏光板１０で遮蔽されずに偏光板１０を透過する。したがって、光源５１Ｇ１，５１Ｇ２が常時点灯する場合と比較して、光の無駄をなくすことができる。また、クロストークやフレアを低減し、コントラストを上げることができる。さらに、光源５１Ｇ１，５１Ｇ２としてＬＥＤ光源を使用した場合には、２つの光源を容易に交互点灯させることができ、出力パワーを上げることもできる。

本実施形態によれば、第４の実施形態（図４）と同様に、４枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができ、４枚の映像表示素子から投射レンズ９までの距離を短くすることができる。また、第４の実施形態（図４）と比較して、光源を小型化することができる。

（第８の実施形態）
次に、本発明の第８の実施形態を説明する。図８は、本実施形態による映像投射装置の構成を示している。図８において、他図と同一の構成要素には同一の符号が付与されている。以下では、第１の実施形態（図１）との違いを中心に説明する。本実施形態では、反射型の映像表示素子（緑色映像表示素子１Ｇａ，２Ｇａ、赤色映像表示素子３Ｒａ、青色映像表示素子４Ｂａ）を用いている。

緑色映像表示素子１Ｇａと緑色映像表示素子２Ｇａは、ＢＳ（ビームスプリッタ）９１（第１の光学素子）に面して配置されている。緑色映像表示素子１Ｇａと緑色映像表示素子２Ｇａから映像を読み出すための光として、Ｓ偏光の緑色光がＢＳ８１に入射する。

ＢＳ８１に入射した光は２分割され、緑色映像表示素子１Ｇａと緑色映像表示素子２Ｇａに入射する。それぞれの光は各映像表示素子で反射され、偏光方向が９０度変化し、Ｐ偏光の第１の緑色映像読み出し光およびＰ偏光の第２の緑色映像読み出し光として再びＢＳ８１に入射する。ＢＳ８１に入射した各緑色映像読み出し光の半分はＢＳ８１を透過し、残りの半分はＢＳ８１で反射される。このため、各緑色映像読み出し光の半分は投射レンズ９の方向に出力されるが、残りの半分の光は光源方向へ戻る。

第１の緑色映像読み出し光および第２の緑色映像読み出し光がＢＳ８１から出力されてから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第１の実施形態（図１）と同様であるので説明を省略する。また、赤色光がＰＢＳ７に入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れ、および青色光がＰＢＳ８に入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第１の実施形態（図１）と同様であるので説明を省略する。

本実施形態によれば、第１の実施形態（図１）と同様に、４枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができ、４枚の映像表示素子から投射レンズ９までの距離を短くかつ均一にすることができる。また、第１の実施形態（図１）と比較して、緑色光は約半分以上ロスすることになるものの、偏光スイッチング素子を用いてなくても、高精細な映像表示を実現することができる。

（第９の実施形態）
次に、本発明の第９の実施形態を説明する。図９は、本実施形態による映像投射装置の構成を示している。図９において、他図と同一の構成要素には同一の符号が付与されている。以下では、第２の実施形態（図２）との違いを中心に説明する。本実施形態では、透過型の映像表示素子（緑色映像表示素子１Ｇｂ，２Ｇｂ、赤色映像表示素子３Ｒｂ、青色映像表示素子４Ｂｂ）を用いている。

緑色映像表示素子１Ｇｂと緑色映像表示素子２Ｇｂは、ＢＳ８１に面して配置されている。また、図９では、ＢＳ９１が設けられている。ＢＳ９１には、Ｓ偏光の緑色光が入射する。ＢＳ９１に入射した緑色光の半分はＢＳ９１を透過し、残りの半分はＢＳ９１で反射される。これによって、２つの緑色光が分離され、ＢＳ９１を透過した緑色光は、ミラー２３，２４を介して緑色映像表示素子１Ｇｂに入射し、ＢＳ９１で反射された緑色光は緑色映像表示素子２Ｇｂに入射する。

それぞれの光は各映像表示素子で反射され、偏光方向が９０度変化し、Ｐ偏光の第１の緑色映像読み出し光およびＰ偏光の第２の緑色映像読み出し光としてＢＳ８１に入射する。緑色映像表示素子１Ｇｂ，２Ｇｂから出力された緑色光がＢＳ８１に入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第８の実施形態（図８）と同様であるので説明を省略する。また、赤色光が赤色映像表示素子３Ｒｂに入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れ、および青色光が青色映像表示素子４Ｂｂに入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第２の実施形態（図２）と同様であるので説明を省略する。

本実施形態によれば、第２の実施形態（図２）と同様に、４枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができ、４枚の映像表示素子から投射レンズ９までの距離を短くすることができる。また、第２の実施形態（図２）と比較して、緑色光は約半分以上ロスすることになるものの、偏光スイッチング素子を用いてなくても、高精細な映像表示を実現することができる。

（第１０の実施形態）
次に、本発明の第１０の実施形態を説明する。図１０は、本実施形態による映像投射装置の構成を示している。図１０において、他図と同一の構成要素には同一の符号が付与されている。以下では、第３の実施形態（図３）との違いを中心に説明する。本実施形態では、反射型の映像表示素子（緑色映像表示素子１Ｇａ，２Ｇａ、赤色映像表示素子３Ｒａ、青色映像表示素子４Ｂａ）を用いている。

緑色映像表示素子１Ｇａと緑色映像表示素子２Ｇａは、ＢＳ８１に面して配置されている。また、図１０では、ＰＢＳ１０１が設けられている。偏光変換素子３３を透過し、偏光方向が一方向に揃った白色光（本実施形態ではＳ偏光とする）は、ＰＢＳ１０１に入射する。

ＰＢＳ１０１に入射した白色光はＰＢＳ１０１で反射され、ダイクロイック光学素子３４に入射する。赤色光はダイクロイック光学素子３４で反射され、ミラー３５を介してＰＢＳ７に入射する。赤色光がＰＢＳ７に入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第１の実施形態（図１）と同様であるので説明を省略する。緑色光および青色光はダイクロイック光学素子３４を透過し、ダイクロイック光学素子３６に入射する。

緑色光はダイクロイック光学素子３６で反射され、ＢＳ８１に入射する。緑色光がＢＳ８１に入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第８の実施形態（図８）と同様であるので説明を省略する。青色光はダイクロイック光学素子３６を透過し、ＰＢＳ８に入射する。青色光がＰＢＳ８に入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第１の実施形態（図１）と同様であるので説明を省略する。

緑色光のうち半分の光は、ＢＳ８１の作用により光源方向へ戻る。この光が光源に対して悪影響を及ぼすことを防ぐため、本実施形態では、光源方向へ戻る光の偏光がＰ偏光であることを利用し、ＰＢＳ１０１を透過させて光吸収体１０２に吸収させている。光吸収体１０２には、ヒートシンクや緑色帯域の光・電気エネルギー変換素子等が使用できる。もしくは、光が入射するＢＳ８１の面に偏光板または偏光板と位相差板を組み合わせたものを置いて、戻り光を吸収してもよい。

本実施形態によれば、第３の実施形態（図３）と同様に、４枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができ、４枚の映像表示素子から投射レンズ９までの距離を短くかつ均一にすることができる。また、第３の実施形態（図３）と比較して、緑色光は約半分以上ロスすることになるものの、偏光スイッチング素子を用いてなくても、高精細な映像表示を実現することができる。

（第１１の実施形態）
次に、本発明の第１１の実施形態を説明する。図１１は、本実施形態による映像投射装置の構成を示している。図１１において、他図と同一の構成要素には同一の符号が付与されている。以下では、第４の実施形態（図４）との違いを中心に説明する。本実施形態では、透過型の映像表示素子（緑色映像表示素子１Ｇｂ，２Ｇｂ、赤色映像表示素子３Ｒｂ、青色映像表示素子４Ｂｂ）を用いている。

緑色映像表示素子１Ｇｂと緑色映像表示素子２Ｇｂは、ＢＳ８１に面して配置されている。偏光変換素子３３を透過し、偏光方向が一方向に揃った白色光（本実施形態ではＳ偏光とする）は、ダイクロイック光学素子３４に入射する。

赤色光はダイクロイック光学素子３４で反射され、ミラー３５，４１を介して赤色映像表示素子３Ｒｂに入射する。赤色光が赤色映像表示素子３Ｒｂに入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第２の実施形態（図２）と同様であるので説明を省略する。緑色光および青色光はダイクロイック光学素子３４を透過し、ダイクロイック光学素子３６に入射する。

緑色光はダイクロイック光学素子３６で反射され、ＢＳ９１に入射する。緑色光がＢＳ９１に入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第９の実施形態（図９）と同様であるので説明を省略する。青色光はダイクロイック光学素子３６を透過し、ミラー４２を介して青色映像表示素子４Ｂｂに入射する。青色光が青色映像表示素子４Ｂｂに入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第２の実施形態（図２）と同様であるので説明を省略する。

本実施形態によれば、第４の実施形態（図４）と同様に、４枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができ、４枚の映像表示素子から投射レンズ９までの距離を短くすることができる。また、第４の実施形態（図４）と比較して、緑色光は約半分以上ロスすることになるものの、偏光スイッチング素子を用いてなくても、高精細な映像表示を実現することができる。

（第１２の実施形態）
次に、本発明の第１２の実施形態を説明する。図１２は、本実施形態による映像投射装置の構成を示している。図１２において、他図と同一の構成要素には同一の符号が付与されている。また、図の見易さを考慮して、偏光板１０については符号が省略されている。以下では、第５の実施形態（図５）との違いを中心に説明する。本実施形態では、反射型の映像表示素子（緑色映像表示素子１Ｇａ，２Ｇａ、赤色映像表示素子３Ｒａ、青色映像表示素子４Ｂａ）を用いている。

緑色映像表示素子１Ｇｂと緑色映像表示素子２Ｇｂは、ＢＳ８１に面して配置されている。光源５１Ｇから出力された緑色光は偏光変換素子５４を透過し、偏光方向が一定方向に揃えられた後、ＢＳ８１に入射する。緑色光がＢＳ８１に入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第８の実施形態（図８）と同様であるので説明を省略する。また、赤色光が光源５１Ｒから出力されてから投射レンズ９によって投射されるまでの流れ、および青色光が光源５１Ｂから出力されてから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第５の実施形態（図５）と同様であるので説明を省略する。

本実施形態によれば、第５の実施形態（図５）と同様に、４枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができ、４枚の映像表示素子から投射レンズ９までの距離を短くかつ均一にすることができる。また、第５の実施形態（図５）と比較して、緑色光は約半分以上ロスすることになるものの、偏光スイッチング素子を用いてなくても、高精細な映像表示を実現することができる。

（第１３の実施形態）
次に、本発明の第１３の実施形態を説明する。図１３は、本実施形態による映像投射装置の構成を示している。図１３において、他図と同一の構成要素には同一の符号が付与されている。以下では、第６の実施形態（図６）との違いを中心に説明する。本実施形態では、透過型の映像表示素子（緑色映像表示素子１Ｇｂ，２Ｇｂ、赤色映像表示素子３Ｒｂ、青色映像表示素子４Ｂｂ）を用いている。

緑色映像表示素子１Ｇｂと緑色映像表示素子２Ｇｂは、ＢＳ８１に面して配置されている。また、図１３では、ＢＳ９１が設けられている。光源５１Ｇから出力された緑色光は偏光変換素子５４を透過し、偏光方向が一定方向に揃えられた後、ＢＳ９１に入射する。

緑色光がＢＳ９１に入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第９の実施形態（図９）と同様であるので説明を省略する。また、赤色光が光源５１Ｒから出力されてから投射レンズ９によって投射されるまでの流れ、および青色光が光源５１Ｂから出力されてから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第６の実施形態（図６）と同様であるので説明を省略する。

本実施形態によれば、第６の実施形態（図６）と同様に、４枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができ、４枚の映像表示素子から投射レンズ９までの距離を短くすることができる。また、第６の実施形態（図６）と比較して、緑色光は約半分以上ロスすることになるものの、偏光スイッチング素子を用いてなくても、高精細な映像表示を実現することができる。

（第１４の実施形態）
次に、本発明の第１４の実施形態を説明する。図１４は、本実施形態による映像投射装置の構成を示している。図１４において、他図と同一の構成要素には同一の符号が付与されている。以下では、第７の実施形態（図７）との違いを中心に説明する。本実施形態では、透過型の映像表示素子（緑色映像表示素子１Ｇｂ，２Ｇｂ、赤色映像表示素子３Ｒｂ、青色映像表示素子４Ｂｂ）を用いている。

図１４では、緑色の波長帯域の光を出力する２つの光源５１Ｇ１，５１Ｇ２が設けられている。光源５１Ｇ１，５１Ｇ２は、映像投射装置の動作中、常時点灯する、もしくは交互に点灯する。光源５１Ｇ１から出力された緑色光は偏光変換素子７１を透過し、偏光方向が一定方向に揃えられた後、緑色映像表示素子１Ｇｂに入射する。また、光源５１Ｇ２から出力された緑色光は偏光変換素子７２を透過し、偏光方向が一定方向に揃えられた後、緑色映像表示素子２Ｇｂに入射する。

緑色光が緑色映像表示素子１Ｇｂ，２Ｇｂに入射してから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第９の実施形態（図９）と同様であるので説明を省略する。また、赤色光が光源５１Ｒから出力されてから投射レンズ９によって投射されるまでの流れ、および青色光が光源５１Ｂから出力されてから投射レンズ９によって投射されるまでの流れは第６の実施形態（図６）と同様であるので説明を省略する。

本実施形態によれば、第７の実施形態（図７）と同様に、４枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができ、４枚の映像表示素子から投射レンズ９までの距離を短くすることができる。また、第７の実施形態（図７）と比較して、緑色光は約半分以上ロスすることになるものの、偏光スイッチング素子を用いてなくても、高精細な映像表示を実現することができる。

（第１５の実施形態）
次に、本発明の第１５の実施形態を説明する。本実施形態は、上記の各実施形態による映像投射装置を立体映像投射システムに適用したものである。図１５は、本実施形態による立体映像投射システムの概略構成を示している。

図１５に示すように、上記の各実施形態で説明した、４枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して出力する４板合成光学ブロック１５１からの出力光が、投射レンズ等で構成される投射光学系１５２によって投射され、投射映像１５３を形成する。この投影映像１５３は、多数の微小レンズが配置されたレンズアレー１５４に入射する。レンズアレー１５４から出力される映像を観察することで、レンチキュラーやインテグラルフォトグラフィー等の原理に基づいた立体映像の観察が可能となる。ここで、投射映像１５３に関しては、背面投射用の拡散スクリーン上に合成光を投射することによって投射映像１５３を形成してもよいし、もしくは、レンズアレー１５４に合成光を直接投射することによって投射映像１５３を形成してもよい。

本実施形態によれば、映像投射装置にレンズアレーを組み合わせることで、レンチキュラーやインテグラル方式等の原理による立体映像を表示することができる。投射レンズによる幾何学歪みが立体映像に及ぼす影響は非常に大きく、歪曲率を画面の端で約0.05%以下に抑えることが必要である。本発明の映像投射装置では、投射レンズが１つであることから、歪みの少ないレンズ設計により、投射映像の歪みを十分に抑えることが可能となる。このため、絶対的な幾何学歪みを抑えた投射映像が得られ、立体映像表示への応用が可能となる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、いずれかの実施形態で記載した事項は、その実施形態のみに適用されるものに限られるわけではなく、適用可能な範囲で他の実施形態に適用してもよい。

１Ｇａ，１Ｇｂ・・・緑色映像表示素子、２Ｇａ，２Ｇｂ・・・緑色映像表示素子、３Ｒａ，３Ｒｂ・・・赤色映像表示素子、４Ｂａ，４Ｂｂ・・・青色映像表示素子、５・・・ダイクロイックプリズム、６，７，８・・・ＰＢＳ、９・・・投射レンズ、１３，１４・・・偏光スイッチング素子

Claims (7)

1. 第１の色の映像読み出し光を出力する第１の映像表示素子と、
   第２の色の映像読み出し光を出力する第２の映像表示素子と、
   第３の色の映像読み出し光を出力する第３の映像表示素子と、
   第４の色の映像読み出し光を出力する第４の映像表示素子と、
   異なる方向から入射した前記第３の色の映像読み出し光と前記第４の色の映像読み出し光を同一方向へ出力する第１の光学素子と、
   第１の方向から入射した前記第１の色の映像読み出し光と、第２の方向から入射した前記第２の色の映像読み出し光と、第３の方向から入射した、前記第１の光学素子からの前記第３の色の映像読み出し光および前記第４の色の映像読み出し光と、を同一方向へ出力する第２の光学素子と、
   前記第２の光学素子から出力された前記第１の色の映像読み出し光と前記第２の色の映像読み出し光と前記第３の色の映像読み出し光と前記第４の色の映像読み出し光を合成して投射する投射レンズと、
   を備えたことを特徴とする映像投射装置。
2. 前記第３の色と前記第４の色は同一色であり、
   前記第３の映像表示素子に入射する前記第３の色の光の偏光方向と、前記第４の映像表示素子に入射する前記第４の色の光の偏光方向が９０度異なると共に、前記第３の映像表示素子が出力する前記第３の色の映像読み出し光の偏光方向と、前記第４の映像表示素子が出力する前記第４の色の映像読み出し光の偏光方向が９０度異なり、
   前記第１の光学素子は、前記第３の色の映像読み出し光および前記第４の色の映像読み出し光のうち一方を透過し他方を反射する偏光ビームスプリッタであり、
   入射した光の偏光方向を保存して、前記第３の色の光および前記第４の色の光のうち一方を出力する状態と、入射した光の偏光方向を９０度変化させて、前記第３の色の光および前記第４の色の光のうち他方を出力する状態とを切り替え可能な第１の偏光スイッチング素子と、
   前記第１の光学素子から出力された前記第３の色の映像読み出し光および前記第４の色の映像読み出し光のうち一方の偏光方向を保存して出力する状態と、前記第１の光学素子から出力された前記第３の色の映像読み出し光および前記第４の色の映像読み出し光のうち他方の偏光方向を９０度変化させて出力する状態とを切り替え可能な第２の偏光スイッチング素子と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の映像投射装置。
3. 前記第１の映像表示素子に入射する前記第１の色の光を発生する第１の光源と、
   前記第２の映像表示素子に入射する前記第２の色の光を発生する第２の光源と、
   前記第１の偏光スイッチング素子に入射する前記第３の色および前記第４の色の光を発生する第３の光源と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の映像投射装置。
4. 前記第３の色と前記第４の色は同一色であり、
   前記第３の色の光を２つに分離し、一方を前記第３の映像表示素子に入射させ、他方を前記第４の映像表示素子に入射させるビームスプリッタをさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の映像投射装置。
5. 前記第１の光学素子と前記ビームスプリッタが同一であることを特徴とする請求項４に記載の映像投射装置。
6. 前記第１の映像表示素子に入射する前記第１の色の光を発生する第１の光源と、
   前記第２の映像表示素子に入射する前記第２の色の光を発生する第２の光源と、
   前記ビームスプリッタに入射する前記第３の色および前記第４の色の光を発生する第３の光源と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載の映像投射装置。
7. 前記第３の映像表示素子および前記第４の映像表示素子は、緑色の映像読み出し光を出力する緑色映像表示素子であり、各々の前記緑色映像表示素子からの前記緑色の映像読み出し光が投射映像上で半画素ずれていることを特徴とする請求項１に記載の映像投射装置。

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