JP2018054720A - プロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】ロス光を低減する。
【解決手段】プロジェクターは、光源光を射出する光源と、光源光を複数の部分光に分割する複数の要素レンズを有する第１フライアイレンズと、複数の部分光を集光する第２フライアイレンズと、集光された複数の部分光を重畳して照明光を生成するコンデンサーレンズと、照明光を変調して画像光を生成する光変調部と、画像光を投射する投射光学系と、第１フライアイレンズの特定部分からの部分光の射出を抑制する抑制部を含む。光変調部は、照明光が入射され該照明光の入射角度に応じた射出角度で該照明光を射出する複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、マイクロレンズアレイの射出した照明光を変調する複数の画素を有する。特定部分は、複数の要素レンズのうち抑制部が存在しない場合に画素の間に到達する照明光の元になる部分光を出力する要素レンズである。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクターに関する。

光源光から照明光を生成し、その照明光を利用して画像を投射するプロジェクターでは、照明光のうち画像の投射に利用されない光（以下「ロス光」と称する）が存在する。ロス光はプロジェクターまたは画像に悪影響を及ぼすことが知られている。
特許文献１には、光源光から照明光を生成する一対のフライアイレンズを備えたプロジェクターにおいて、ロス光を事前にカットする技術が記載されている。具体的には、フライアイレンズの備える複数の要素レンズの境界領域を透過した光がロス光になることを防ぐために、複数の要素レンズの境界領域への光源光の入射を遮る遮光部材が設けられている。

特開２００７−２６４００９号公報

フライアイレンズが有する複数の要素レンズのうち一部の要素レンズを透過した光が、当該一部の要素レンズと光変調部の関係によりロス光になるということが発明者によって見出された。一例を挙げると、一部の要素レンズを透過した光は、光変調部の遮光領域（例えば、画素と画素の間の領域）に照射される。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、光変調部の遮光領域に照射されるロス光を低減することを解決課題とする。

本発明のプロジェクターの一態様は、光源光を射出する光源と、前記光源光を複数の部分光に分割する複数の要素レンズを有する第１フライアイレンズと、前記複数の部分光を集光する第２フライアイレンズと、前記第２フライアイレンズが集光した複数の部分光を重畳して照明光を生成するコンデンサーレンズと、前記照明光を変調して画像光を生成する光変調部と、前記画像光を投射する投射光学系と、前記第１フライアイレンズの特定部分からの前記部分光の射出を抑制する抑制部と、を含み、前記光変調部は、前記照明光が入射され、当該照明光の入射角度に応じた射出角度で当該照明光を射出する複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイの射出した照明光を変調する複数の画素と、を有し、前記特定部分は、前記複数の要素レンズのうち、前記抑制部が存在しない場合に前記画素の間に到達する照明光の元になる部分光を出力する要素レンズであることを特徴とする。
この態様によれば、ロス光を低減することが可能になる。

上述したプロジェクターの一態様において、前記抑制部は、前記特定部分の前記光源側または前記第２フライアイレンズ側に位置する遮光部であることが望ましい。
この態様によれば、遮光部を用いることでロス光を低減することが可能になる。

上述したプロジェクターの一態様において、前記抑制部は、前記光源光を、前記第１フライアイレンズの前記特定部分とは異なる部分に導く導光部であることが望ましい。
この態様によれば、導光部を用いることでロス光を低減することが可能になる。

上述したプロジェクターの一態様において、前記導光部は、前記光源側に第１開口部を有し前記第１フライアイレンズの前記特定部分とは異なる部分と対向する部分に第２開口部を有するライトトンネルであることが望ましい。
この態様によれば、ライトトンネルを用いることでロス光を低減でき、遮光部を用いる場合に比べて、光源光のロスを抑制することができる。

上述したプロジェクターの一態様において、前記抑制部は、前記特定部分に向かう光源光を反射する第１ミラーと、前記第１ミラーが反射した光源光を前記第１フライアイレンズの前記特定部分とは異なる部分に向けて反射する第２ミラーと、を含むことが望ましい。
この態様によれば、第１ミラーと第２ミラーを用いることでロス光を低減することが可能になる。

第１実施形態に係るプロジェクター１００を示した模式図である。 液晶パネル４１ｃのうち主に画素を示す模式断面図である。 第１フライアイレンズ２３ａと第２フライアイレンズ２３ｂとコンデンサーレンズ２５と液晶パネル４１ｃとを示した図である。 第１要素レンズ２３ａ１と液晶ライトバルブ４１ｃへの入射角度範囲との関係の一例を示した図である。 マイクロレンズＭＬへの入射光と射出光との関係の一例を示した図である。 マイクロレンズＭＬへの入射光と射出光との関係の一例を示した図である。 マイクロレンズＭＬへの入射光と射出光との関係の一例を示した図である。 マイクロレンズＭＬへの入射光と射出光との関係の一例を示した図である。 マイクロレンズＭＬへの入射光と射出光との関係の一例を示した図である。 マイクロレンズＭＬへの入射光と射出光との関係の一例を示した図である。 第２実施形態の一例を示した図である。 第２実施形態の他の例を示した図である。

以下、図面を参照しながら本発明に係る実施の形態を説明する。なお、図面において各部の寸法や縮尺は実際のものと適宜異なる。また、以下に記載する実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

なお、以下の説明において、例えば「基板上に」と記載された場合、基板の上に接するように配置される場合、または基板の上に他の構成物を介して配置される場合、または基板の上に一部が接するように配置され、他の一部が他の構成物を介して配置される場合を表すものとする。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係るプロジェクター１００を示した模式図である。
プロジェクター１００は、光源１０と、照明光学系２０と、色分離光学系３０と、液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂおよび４０ｃと、クロスダイクロイックプリズム５０と、投射レンズ６０とを含む。液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂおよび４０ｃの各々は、光変調部の一例である。クロスダイクロイックプリズム５０は、合成光学系の一例である。投射レンズ６０は、投射光学系の一例である。

＜光源１０＞
光源１０は、光源光を射出する。光源１０は、光源光を発生する発光管１０ａと、光源光の光路を揃える凹面鏡を有するリフレクター１０ｂとを含む。

＜照明光学系２０＞
照明光学系２０は、光源光から照明光を生成する。照明光学系２０は、平行化レンズ２１と、遮光部２２と、第１フライアイレンズ２３ａと、第２フライアイレンズ２３ｂと、偏光変換素子２４と、コンデンサーレンズ（重畳レンズ）２５と、ミラー２６と、を含む。

平行化レンズ２１は、光源光の光束方向を平行化する。
遮光部２２は、遮光部材で形成されている。遮光部２２は、第１フライアイレンズ２３ａの特定部分への光源光の入射を遮る。遮光部２２は、第１フライアイレンズ２３ａの特定部分への光源光の入射を抑制する抑制部の一例である。第１フライアイレンズ２３ａの特定部分については後述する。

第１フライアイレンズ２３ａは、ｘ−ｙ方向にマトリクス状に配置された複数の第１要素レンズ２３ａ１を有する。図１では、明示可能なように６個の第１要素レンズ２３ａ１がｘ方向に並んでいるが、ｘ方向に並ぶ第１要素レンズ２３ａ１の数は６に限らない。複数の第１要素レンズ２３ａ１は、平行化レンズ２１を通った光源光を複数の部分光（部分光束）に分割する。複数の第１要素レンズ２３ａ１が形成されている面は、システム光軸ＯＡと直交している。第１要素レンズ２３ａ１の輪郭形状は、液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂおよび４０ｃの各々の被照明領域（画像が形成される有効画素領域）の形状に対応している。

第２フライアイレンズ２３ｂは、ｘ−ｙ方向にマトリクス状に配置された複数の第２要素レンズ２３ｂ１を有する。図１では、明示可能なように６個の第２要素レンズ２３ｂ１がｘ方向に並んでいるが、ｘ方向に並ぶ第２要素レンズ２３ａ１の数は６に限らない。複数の第２要素レンズ２３ｂ１は、複数の部分光を集光する。複数の第２要素レンズ２３ｂ１が形成されている面は、システム光軸ＯＡと直交している。複数の第２要素レンズ２３ｂ１は集光を目的としているため、第２要素レンズ２３ｂ１の輪郭形状は液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂおよび４０ｃの被照明領域と対応している必要はない。

偏光変換素子２４は、第２フライアイレンズ２３ｂが射出した複数の部分光の偏光方向を揃える。偏光変換素子２４は、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッター）アレイを有する。偏光変換素子２４は、各部分光の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える。偏光変換素子２４は、システム光軸ＯＡに対して傾斜配置される偏光分離膜（不図示）および反射ミラー（不図示）が交互に配列された構成を有する。
偏光分離膜は、各部分光に含まれるＰ偏光光束およびＳ偏光光束のうち、一方の偏光光束を透過し、他方の偏光光束を反射する。偏光分離膜によって反射された他方の偏光光束は、反射ミラーによって光路を折り曲げられ、一方の偏光光束の射出方向、すなわちシステム光軸ＯＡに沿った方向に射出される。
偏光分離膜から射出された偏光光束と、反射ミラーによって反射された偏光光束と、のいずれかは、偏光変換素子２４の光束射出面にストライプ状に設けられた位相差板によって偏光変換され、すべての偏光光束の偏光方向が揃えられる。

コンデンサーレンズ２５は、偏光変換素子２４を通った複数の部分光（第２フライアイレンズが集光した複数の部分光）を重畳して、液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂおよび４０ｃの各々を照明する照明光を生成する。

このように、第１フライアイレンズ２３ａと第２フライアイレンズ２３ｂと偏光変換素子２４とコンデンサーレンズ２５とを通ってきた部分光は、照明光となって、液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂおよび４０ｃを照明する。コンデンサーレンズ２５から射出される照明光は、ミラー２６で反射され、色分離光学系３０に入射する。

＜色分離光学系３０＞
色分離光学系３０は、照明光学系２０によって生成された照明光をＲＧＢの３色に分離する。色分離光学系３０は、Ｒ光を液晶ライトバルブ４０ａに導き、Ｇ光を液晶ライトバルブ４０ｂに導き、Ｂ光を液晶ライトバルブ４０ｃに導く。
色分離光学系３０は、第１ダイクロイックミラー３１ａと、第２ダイクロイックミラー３１ｂと、反射ミラー３２ａ、３２ｂおよび３２ｃと、フィールドレンズ３３ａ、３３ｂおよび３３ｃとを含む。

第１ダイクロイックミラー３１ａは、ＲＧＢの３色の光のうちＲ光を透過させＧ光およびＢ光を反射する。また、第２ダイクロイックミラー３１ｂは、ＧＢの２色の光のうちＧ光を反射しＢ光を透過させる。

第１ダイクロイックミラー３１ａを透過したＲ光は、反射ミラー３２ａおよびフィールドレンズ３３ａを経て、液晶ライトバルブ４０ａに入射する。
第１ダイクロイックミラー３１ａで反射され、さらに、第２ダイクロイックミラー３１ｂでも反射されたＧ光は、フィールドレンズ３３ｂを経て、液晶ライトバルブ４０ｂに入射する。
第２ダイクロイックミラー３１ｂを通過したＢ光は、リレーレンズＬＬ１、反射ミラー３２ｂ、リレーレンズＬＬ２、反射ミラー３２ｃおよびフィールドレンズ３３ｃを経て、液晶ライトバルブ４０ｃに入射する。

＜液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ＞
液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂおよび４０ｃの各々は、入射した照明光の空間的強度分布を変調する非発光型の光変調装置（光変調部）である。

液晶ライトバルブ４０ａは、Ｒ光に対応する。液晶ライトバルブ４０ａは、Ｒ光が入射される液晶パネル４１ａと、液晶パネル４１ａの入射側に配置される第１偏光フィルター４２ａと、液晶パネル４１ａの射出側に配置される第２偏光フィルター４３ａとを含む。

液晶ライトバルブ４０ｂは、Ｇ光に対応する。液晶ライトバルブ４０ｂは、Ｇ光が入射される液晶パネル４１ｂと、液晶パネル４１ｂの入射側に配置される第１偏光フィルター４２ｂと、液晶パネル４１ｂの射出側に配置される第２偏光フィルター４３ｂとを含む。

液晶ライトバルブ４０ｃは、Ｂ光に対応する。液晶ライトバルブ４０ｃは、Ｂ光が入射される液晶パネル４１ｃと、液晶パネル４１ｃの入射側に配置される第１偏光フィルター４２ｃと、液晶パネル４１ｃの射出側に配置される第２偏光フィルター４３ｃとを含む。

液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃに、それぞれ入射したＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、第１偏光フィルター４２ａ、４２ｂ、４２ｃによって偏光方向が揃えられた後、液晶パネル４１ａ、４１ｂ、４１ｃを照明する。液晶パネル４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、駆動信号あるいは画像信号に応じて、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の空間的強度分布を変調して変調光を生成する。第２偏光フィルター４３ａ、４３ｂ、４３ｃは、液晶パネル４１ａ、４１ｂ、４１ｃから射出された変調光から所定の偏光方向の変調光（Ｒ、Ｇ、Ｂの画像光）を取り出す。

＜クロスダイクロイックプリズム５０＞
クロスダイクロイックプリズム５０は、液晶ライトバルブ４０ａが射出したＲの画像光と、液晶ライトバルブ４０ｂが射出したＧの画像光と、液晶ライトバルブ４０ｃが射出したＢの画像光と、を合成して、カラー画像の合成光を生成する。
クロスダイクロイックプリズム５０は、Ｒ光反射用の誘電体多層膜５１ａとＢ光反射用の誘電体多層膜５１ｂとを内蔵している。Ｒ光反射用の誘電体多層膜５１ａとＢ光反射用の誘電体多層膜５１ｂは直交している。
液晶ライトバルブ４０ａからのＲ光は、誘電体多層膜５１ａによって投射レンズ６０側に反射される。液晶ライトバルブ４０ｂからのＧ光は、誘電体多層膜５１ａおよび５１ｂを透過して投射レンズ６０側に向かう。液晶ライトバルブ４０ｃからのＢ光は、誘電体多層膜５１ｂによって投射レンズ６０側に反射される。

＜投射レンズ６０＞
投射レンズ６０は、クロスダイクロイックプリズム５０が生成したカラー画像の合成光（カラー画像光）を拡大してスクリーン（不図示）上に投射する。

＜液晶パネル＞
次に、液晶パネル４１ａ、４１ｂ、４１ｃについて説明する。
液晶パネル４１ａ、４１ｂ、４１ｃは同一構成である。よって、説明の簡略化のため、液晶パネル４１ａ、４１ｂ、４１ｃのうち液晶パネル４１ｃについて説明する。

図２は、液晶パネル４１ｃの模式断面図である。なお、図２は、液晶パネル４１ｃの各要素の断面的な位置関係を示し、各要素は明示可能な尺度で表されている。

液晶パネル４１ｃは、互いに対向するように配置された素子基板１１０および対向基板１２０と、これら一対の基板１１０および１２０によって挟持された液晶層１１５とを有する。液晶層１１５は、電気光学層の一例である。
素子基板１１０を構成する第１基材１１１と、対向基板１２０を構成する第２基材１４１は、それぞれ、例えば、ガラス基板または石英基板などの透明基板である。

対向基板１２０は、マイクロレンズアレイ基板１３０と、保護層１３３と、対向電極１３１と、配向膜１３２とを備えている。

マイクロレンズアレイ基板１３０は、第２基材１４１とレンズ層１４３とを備えている。第２基材１４１は、例えば、ガラスまたは石英などの光透過性を有する無機材料で構成されている。第２基材１４１は、液晶層１１５側の面１４１ｂと、液晶層１１５とは反対側の面１４１ａとを有する。第２基材１４１は、面１４１ｂ側に形成された複数の凹部１４２を有している。各凹部１４２は、画素Ｐに対応して設けられている。

レンズ層１４３は、第２基材１４１の面１４１ｂ側を覆うように設けられている。レンズ層１４３は、凹部１４２の深さよりも厚く形成されており、複数の凹部１４２に埋め込まれるように形成されている。レンズ層１４３は、光透過性を有し、第２基材１４１とは異なる屈折率を有する材料で構成されている。より具体的には、レンズ層１４３は、第２基材１４１よりも光屈折率の高い無機材料で構成される。このような無機材料としては、例えばＳｉＯＮ、Ａｌ₂Ｏ₃などが挙げられる。

レンズ層１４３を形成する材料が凹部１４２に埋め込まれた構成により、凸状のマイクロレンズＭＬが構成される。したがって、各マイクロレンズＭＬは、画素Ｐに対応する。また、複数のマイクロレンズＭＬによりマイクロレンズアレイＭＬＡが構成される。マイクロレンズアレイ基板１３０の素子基板１１０側の表面、すなわちレンズ層１４３の素子基板１１０側の表面は、平坦となっている。

保護層１３３は、レンズ層１４３を覆うように設けられている。対向電極１３１は、保護層１３３を覆うように設けられている。対向電極１３１は、複数の画素Ｐに跨って形成されている。対向電極１３１は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）またはＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの透明導電膜からなる。配向膜１３２は、対向電極１３１を覆うように設けられている。

保護層１３３は、対向電極１３１が形成される液晶層１１５側の表面を平坦化する。なお、保護層１３３は省略されてもよい。

素子基板１１０は、第１基材１１１と、遮光層１１２と、絶縁層１１３と、スイッチング素子である薄膜トランジスター（ＴＦＴ：Thin Film Transistor、以下「ＴＦＴ」と称する）１４０、絶縁層１１６と、遮光層１１７と、絶縁層１１９と、画素電極１２７と、配向膜１２８とを備えている。第１基材１１１は、例えばガラスまたは石英などの光透過性を有する材料で構成されている。

遮光層１１２は、第１基材１１１上に設けられている。遮光層１１２は、遮光層１１７とともに、ｚ方向からの平面視で格子状に形成されている。また、遮光層１１２は、遮光層１１７とともに、各マイクロレンズＭＬの間または境界にｚ方向からの平面視で重なるように形成されている。素子基板１１０の厚さ方向（ｚ方向）においてＴＦＴ１４０が遮光層１１２と遮光層１１７との間に挟まれるように、遮光層１１２と遮光層１１７は配置されている。遮光層１１２は、ＴＦＴ１４０の少なくともチャネル領域とｚ方向からの平面視で重なっている。また、遮光層１１２と遮光層１１７の主要部は、それぞれ、ｘ方向とｙ方向とに延びている。

遮光層１１２および遮光層１１７が設けられているため、ＴＦＴ１４０への光の入射が抑制される。遮光層１１２に囲まれた領域（開口部１１２ａ内）、および、遮光層１１７に囲まれた領域（開口部１１７ａ内）は、ｚ方向からの平面視で互いに重なっており、光が透過する領域となる。つまり、遮光層１１２および遮光層１１７は、画素Ｐと画素Ｐの間に設けられている。

絶縁層１１３は、第１基材１１１と遮光層１１２とを覆うように設けられている。絶縁層１１３は、例えば、ＳｉＯ₂などの無機材料から構成されている。

ＴＦＴ１４０は、絶縁層１１３上に設けられている。ＴＦＴ１４０は、画素電極１２７を駆動するスイッチング素子である。ＴＦＴ１４０は、半導体層、ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極で構成されている。半導体層には、ソース領域、チャネル領域およびドレイン領域が形成されている。チャネル領域とソース領域との界面、または、チャネル領域とドレイン領域との界面には、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）領域が形成されていてもよい。

ゲート電極は、素子基板１１０においてｚ方向からの平面視で半導体層のチャネル領域と重なる領域に絶縁層１１６の一部（ゲート絶縁膜）を介して形成されている。図示を省略するが、ゲート電極は、下層側に配置された走査線にコンタクトホールを介して電気的に接続されている。ゲート電極は、走査信号が印加されることによってＴＦＴ１４０をオン／オフ制御する。

絶縁層１１６は、絶縁層１１３とＴＦＴ１４０とを覆うように設けられている。絶縁層１１６は、例えば、ＳｉＯ₂などの無機材料から構成されている。絶縁層１１６は、ＴＦＴ１４０の半導体層とゲート電極との間を絶縁するゲート絶縁膜を含む。絶縁層１１６により、ＴＦＴ１４０によって生じる表面の凹凸が緩和される。絶縁層１１６上には、遮光層１１７が設けられている。そして、絶縁層１１６と遮光層１１７とを覆うように、無機材料からなる絶縁層１１９が設けられている。

画素電極１２７は、絶縁層１１９上に、画素Ｐに対応して設けられている。画素電極１２７は、遮光層１１２の開口部１１２ａおよび遮光層１１７の開口部１１７ａにｚ方向からの平面視で重なる領域に配置されている。画素電極１２７は、例えば、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明導電膜からなる。配向膜１２８は、画素電極１２７を覆うように設けられている。液晶層１１５は、素子基板１１０側の配向膜１２８と対向基板１２０側の配向膜１３２との間に挟持されている。

なお、ＴＦＴ１４０と、ＴＦＴ１４０に電気信号を供給する電極および配線など（不図示）とは、ｚ方向からの平面視で遮光層１１２および遮光層１１７に重なる領域に設けられている。これらの電極および配線などが遮光層１１２または遮光層１１７を兼ねもよい。

第２基材１４１側から面１４１ａの法線方向に沿ってマイクロレンズＭＬに入射する光のうち、画素Ｐの領域の平面的な中心を通過する入射光Ｌ１は、マイクロレンズＭＬの中心部をそのまま直進し、液晶層１１５を通過して素子基板１１０側に射出される。

ｚ方向からの平面視で遮光膜１１２（または遮光層１１７）と重なる領域からマイクロレンズＭＬの周縁部に入射した入射光Ｌ２は、第２基材１４１とレンズ層１４３との間の光屈折率の差により屈折し、画素Ｐの領域へ集光される。また、入射光Ｌ１、Ｌ２の入射角度によっては、遮光層１１２または遮光層１１７に進み、ロス光になる光も存在する。

＜第１フライアイレンズの特定位置＞
次に、図１に示した遮光部２２によって光源光の入射が遮られる第１フライアイレンズ２３ａの特定位置について説明する。

図３は、遮光部２２と、第１フライアイレンズ２３ａから射出される各部分光の代表的な方向と、第２フライアイレンズ２３ｂから射出される各部分光の代表的な方向と、コンデンサーレンズ２５から射出される各部分光の代表的な方向と、液晶パネル４１ｃと、を模式的に示した図である。

図３に示したように、第１フライアイレンズ２３ａの各第１要素レンズ２３ａ１から射出された部分光の光束は、コンデンサーレンズ２５の互いに異なる領域を通り、互いに異なる入射角度で液晶パネル４１ｃに入射する。この入射角度の差異は、ｘ方向およびｙ方向で生じる。本実施形態では、第１要素レンズ２３ａ１の光源１０側に遮光部２２が配置される。図３では、液晶パネル４１ｃへ入射される部分光の光束のうち、第１要素レンズ２３ａ１のうち不透明部になった部分に対応する入射角度の部分光の光束が存在しないことを模式的に示してある。なお、図３では、第１要素レンズ２３ａ１の数が、ｘ方向に６の場合を示してある。
図４は、第１フライアイレンズ２３ａの各第１要素レンズ２３ａ１と、各第１要素レンズ２３ａから射出した光束に基づく照明光の液晶パネル４１ｃへの入射角度範囲と、の関係の一例を示した図である。第１要素レンズ２３ａ１と液晶パネル４１ｃへの入射角度範囲との関係は、図４に示した関係に限らない。なお、図４は、第１フライアイレンズ２３ａをｚ方向（光入射方向）から見た図であり、第１要素レンズ２３ａ１の数が、ｘ方向に１０、ｙ方向に１６、配列された１６０である場合を示したが、第１要素レンズ２３ａ１の数は１６０に限らず複数であればよい。

図４では、ｘ方向、ｙ方向ともに、第１要素レンズ２３ａ１にうち、入射角度が８度から１６度の間の値に対応する第１要素レンズ２３ａ１の光源１０側に遮光部２２が配置されている。このため、入射角度が９度から１５度の間の値に対応する第１要素レンズ２３ａ１に光源光が入射することを遮ることができる。
なお、図４において斜線で示した第１要素レンズ２３ａ１の第２フライアイレンズ２３ｂ側に遮光部２２が配置されてもよい。この場合も、入射角度が９度から１５度の間の値に対応する第１要素レンズ２３ａ１がロス光の元になる部分光を射出することを抑制できる。

液晶パネル４１ｃに入射した照明光は、各マイクロレンズＭＬに入射する。各マイクロレンズＭＬは、照明光の入射角度に応じた射出角度で照明光を射出する。
図５〜図１０は、マイクロレンズＭＬに入射する照明光の入射角度と、マイクロレンズＭＬから射出された照明光との関係の一例を示した図である。
図５〜図１０では、説明の簡略化のため、液晶パネル４１の構成については、マイクロレンズＭＬと液晶層１１５と遮光層１１７のみが示されている。
マイクロレンズＭＬに入射する照明光の入射角度と、マイクロレンズＭＬから射出された照明光との関係は、図５〜図１０に示した例に限らず、画素Ｐ、遮光層１２、遮光層１１７のサイズと形状、マクロレンズＭＬの形状、サイズ、屈折率等により適宜変更可能である。本実施形態としては、画素Ｐのピッチが１０μｍの正方形画素で、単純な球面のマイクロレンズＭＬとした。

図５は、空気中において照明光が入射角度０度でマイクロレンズＭＬに入射した例を示した図である。図６は、空気中において照明光が入射角度８度でマイクロレンズＭＬに入射した例を示した図である。図７は、空気中において照明光が入射角度９度でマイクロレンズＭＬに入射した例を示した図である。図８は、空気中において照明光が入射角度１２度でマイクロレンズＭＬに入射した例を示した図である。図９は、空気中において照明光が入射角度１５度でマイクロレンズＭＬに入射した例を示した図である。図１０は、空気中において照明光が入射角度２０度でマイクロレンズＭＬに入射した例を示した図である。

図５に示した例（入射角度が０度）では、マイクロレンズＭＬから射出された照明光は、液晶層１５０を通った後、遮光層１１７に遮られずに、遮光層１１７と遮光層１１７との間を通過する。

その後、図６に示した入射角度を８度まで大きくしても、マイクロレンズＭＬから射出された照明光は、液晶層１５０を通った後、遮光層１１７に遮られずに、遮光層１１７と遮光層１１７との間を通過する。

しかしながら、図７および図８に示すように、入射角度が９度から１５度の間である場合、マイクロレンズＭＬから射出された照明光の少なくとも一部は、液晶層１５０を通った後、遮光層１１７によって遮られる。
そして、図９および図１０に示すように、入射角度が１５度を超えると、マイクロレンズＭＬから射出された照明光は、液晶層１５０を通った後、遮光層１１７に遮られずに、遮光層１１７と遮光層１１７との間を通過する。入射角度が１５度を超える角度領域では、マイクロレンズＭＬから射出された光は、そのマイクロレンズＭＬに対応する画素Ｐの隣の画素Ｐを通る。
本実施形態は、液晶パネル４１ｃへの入射角度が９度から１５度に対応する第１要素レンズ２３ａ１は、不透過部とされている。従って、入射角度が９度から１５度の光束は。液晶パネル４１ｃへは入射されない。

図５〜図１０に示した例では、液晶パネル４１ｃに入射する照明光のうち、入射角度が９度から１５度の間の値となる照明光は、いわゆるロス光となる。
このため、液晶パネル４１ｃへの入射角度が９度から１５度の間の値となる照明光が存在しないようにすれば、ロス光を低減することが可能になる。

本実施形態は、図４に示すように、第１要素レンズ２３ａ１ごとに、液晶パネル４１ｃへの入射角度範囲が規定される。このため、入射角度が９度から１５度の間の値に対応する第１要素レンズ２３ａ１が部分光を射出することを抑制し、遮光層１１７を照明する照明光（ロス光）を低減している。

図４において斜線で示した第１要素レンズ２３ａ１の光源１０側に遮光部２２が配置されている。このため、入射角度が９度から１５度の間の値に対応する第１要素レンズ２３ａ１に光源光が入射することを遮ることができる。よって、入射角度が９度から１５度の間の値に対応する第１要素レンズ２３ａ１がロス光の元になる部分光を射出することを抑制できる。
なお、図４において斜線で示した第１要素レンズ２３ａ１の第２フライアイレンズ２３ｂ側に遮光部２２が配置されてもよい。この場合も、入射角度が９度から１５度の間の値に対応する第１要素レンズ２３ａ１がロス光の元になる部分光を射出することを抑制できる。

本実施形態によれば、遮光部２２は、複数の第１要素レンズ２３ａ１のうち、遮光部２２が存在しない場合に遮光層１１７に到達する照明光の元になる部分光を出力する第１要素レンズ２３ａ１（以下「特定第１要素レンズ」とも称する）から、部分光が射出されることを抑制する。
このため、遮光層１１７に到達する光（ロス光）を低減することが可能になる。
よって、遮光層１１７にロス光を照射することによって生じる散乱等に起因して画像のコントラストが低下すること抑制できる。
また、遮光層１１７にロス光を照射することによって生じる遮光層１１７の温度上昇を抑制することも可能となる。

第１フライアイレンズ２３ａのうち、光源光を透過する領域は、照明エリアと共役となる必要があるため、形状およびサイズに制約がある。これに対して、光源光を透過しない領域（特定第１要素レンズの領域）は、このような制約を受けないため、遮光部２２の形状およびサイズについての自由度が、光源光を透過する領域に比べて高くなる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、特定第１要素レンズからの部分光の射出を抑制する抑制部として、遮光部２２が用いられた。
第２実施形態では、抑制部として、光源光を第１フライアイレンズ２３ａの特定第１要素レンズとは異なる部分に導く導光部が用いられる。以下、第２実施形態について、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

図１１は、導光部として、ライトトンネル２７が用いられた例を示した図である。ライトトンネル２７は、光源１０側に第１開口部２７ａを有し、第１フライアイレンズ２３ａの特定第１要素レンズとは異なる部分と対向する部分に第２開口部２７ｂを有する。
この構成によれば、光源光は、第１開口部２７ａからライトトンネル２７の中に入り、第２開口部２７ｂから射出される。よって、光源光は、第１フライアイレンズ２３ａの特定第１要素レンズに入射することなく、第１フライアイレンズ２３ａの特定第１要素レンズとは異なる部分側に入射する。よって、ロス光を低減することができる。
なお、第１実施形態では、特定第１要素レンズに向かう光源光は、遮光部２２によって熱に変換されロスしてしまう。
これに対して、この構成では、特定第１要素レンズに向かう光源光も照明光として利用できるため、第１実施形態に比べて、光源光のロスを抑制することができ、画像の高輝度化を図ることができる。

図１２は、導光部として、第１ミラー２８ａと第２ミラー２８ｂとが用いられた例を示した図である。第１ミラー２８ａは、特定第１要素レンズに向かう光源光を反射する。第２ミラー２８ｂは、第１ミラー２８ａが反射した光源光を、第１フライアイレンズ２３ａの特定第１要素レンズとは異なる部分に向けて反射する。
この構成でも、光源光は、第１フライアイレンズ２３ａの特定第１要素レンズとは異なる部分側に入射する。よって、ロス光を低減することができる。

＜変形例＞
以上の各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は相矛盾しない限り適宜に併合され得る。

＜変形例１＞
光源１０として、ＬＥＤ（light emitting diode）またはレーザーのような固体光源と、固体光源が射出した光源光をコリメート（平行化）するコリメートレンズと、を含む構成が用いられてもよい。

＜変形例２＞
液晶パネル４１ａ、４１ｂおよび４１ｃに含まれる各マイクロレンズＭＬは、２つのレンズによって構成されてもよい。

＜変形例３＞
液晶パネル４１ａ、４１ｂおよび４１ｃの各々の素子基板１１０が、各画素Ｐに対応するマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイを有してもよい。

１００…プロジェクター、１０…光源、２２…遮光部、２３ａ…第１フライアイレンズ、２３ｂ…第２フライアイレンズ、２５…コンデンサーレンズ、３０…色分離光学系、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ…液晶ライトバルブ、５０…クロスダイクロイックプリズム、６０…投射レンズ。

Claims (5)

1. 光源光を射出する光源と、
   前記光源光を複数の部分光に分割する複数の要素レンズを有する第１フライアイレンズと、
   前記複数の部分光を集光する第２フライアイレンズと、
   前記第２フライアイレンズが集光した複数の部分光を重畳して照明光を生成するコンデンサーレンズと、
   前記照明光を変調して画像光を生成する光変調部と、
   前記画像光を投射する投射光学系と、
   前記第１フライアイレンズの特定部分からの前記部分光の射出を抑制する抑制部と、を含み、
   前記光変調部は、
   前記照明光が入射され、当該照明光の入射角度に応じた射出角度で当該照明光を射出する複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、
   前記マイクロレンズアレイの射出した照明光を変調する複数の画素と、を有し、
   前記特定部分は、前記複数の要素レンズのうち、前記抑制部が存在しない場合に前記画素の間に到達する照明光の元になる部分光を出力する要素レンズである、
   ことを特徴とするプロジェクター。
2. 前記抑制部は、前記特定部分の前記光源側または前記第２フライアイレンズ側に位置する遮光部であることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
3. 前記抑制部は、前記光源光を、前記第１フライアイレンズの前記特定部分とは異なる部分に導く導光部であることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
4. 前記導光部は、前記光源側に第１開口部を有し前記第１フライアイレンズの前記特定部分とは異なる部分と対向する部分に第２開口部を有するライトトンネルであることを特徴とする請求項３に記載のプロジェクター。
5. 前記抑制部は、
   前記特定部分に向かう光源光を反射する第１ミラーと、
   前記第１ミラーが反射した光源光を前記第１フライアイレンズの前記特定部分とは異なる部分に向けて反射する第２ミラーと、
   を含むことを特徴する請求項３に記載のプロジェクター。