JP2020134748A - プロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】光利用効率に優れたプロジェクターを提供する。【解決手段】本発明のプロジェクターは、第１の色光、第２の色光および第３の色光を含む光を射出する光源装置と、第１の色光を画像信号に基づいて変調する第１光変調装置と、第２の色光を画像信号に基づいて変調する第２光変調装置と、第３の色光を画像信号に基づいて変調する第３光変調装置と、各光変調装置によって変調された各色光を合成するダイクロイック膜を有する色合成光学装置と、色合成素子によって合成された光を投射する投射光学装置と、を備える。第１光変調装置、第２光変調装置、および第３光変調装置のそれぞれは、透過型の光変調素子を有する。第１光変調装置は、ダイクロイック膜に対するＳ偏光とＰ偏光とを含む光を射出する。色合成光学装置は、フィリップス型プリズムを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクターに関する。

近年、様々な用途において、従来よりも高輝度のプロジェクターが提供されている。ところが、この種のプロジェクターでは、液晶パネル等を含む光変調装置に高輝度の光が照射されることによって光変調装置の信頼性が低下する、という問題がある。信頼性の低下は、高いエネルギーを有する短波長の光が照射される光変調装置において、特に顕著である。この問題を解決するために、短波長の同色の光を入射させる複数の光変調装置を備え、一つの光変調装置あたりの入射光量を減少させることにより光変調装置の信頼性低下を抑えることができるプロジェクターが提案されている。

下記の特許文献１には、赤色光用液晶パネルと、緑色光用液晶パネルと、第１青色光用液晶パネルと、第２青色光用液晶パネルと、偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）プリズムと、クロスダイクロイックプリズムと、投射レンズと、を備えたプロジェクターが開示されている。このプロジェクターでは、第１青色光用液晶パネルによって変調された第１の青色光と、第２青色光用液晶パネルによって変調された第２の青色光とを偏光ビームスプリッタープリズムにより合成し、合成された青色光と、赤色光用液晶パネルにより変調された赤色光と、緑色光用液晶パネルにより変調された緑色光と、をクロスダイクロイックプリズムにより合成している。

国際公開第２０１７／１０４０００号

特許文献１のプロジェクターにおいては、３色の色光の合成にクロスダイクロイックプリズムが用いられたことに起因して、光利用効率が低下する、投射画像の色ムラが生じる、等の問題があった。

上記の課題を解決するために、本発明の一つの態様のプロジェクターは、第１の色光、第２の色光および第３の色光を含む光を射出する光源装置と、前記光源装置から射出された第１の色光を画像信号に基づいて変調する第１光変調装置と、前記光源装置から射出された第２の色光を画像信号に基づいて変調する第２光変調装置と、前記光源装置から射出された第３の色光を画像信号に基づいて変調する第３光変調装置と、前記第１光変調装置によって変調された前記第１の色光と、前記第２光変調装置によって変調された前記第２の色光と、前記第３光変調装置によって変調された前記第３の色光と、を合成するダイクロイック膜を有する色合成光学装置と、前記色合成素子によって合成された光を被投射面上に投射する投射光学装置と、を備える。前記第１光変調装置、前記第２光変調装置、および前記第３光変調装置のそれぞれは、透過型の光変調素子を有し、前記第１光変調装置は、前記ダイクロイック膜に対するＳ偏光とＰ偏光とを含む光を射出し、前記色合成光学装置は、フィリップス型プリズムを有する。

本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記第１光変調装置は、前記Ｓ偏光を射出する第１光変調素子と、前記Ｐ偏光を射出する第２光変調素子と、前記Ｓ偏光と前記Ｐ偏光とを合成する偏光合成素子と、を有していてもよい。

本発明の一つの態様のプロジェクターは、前記光源装置と前記第１光変調装置との間の前記第１の色光の光路上に設けられ、前記光源装置から射出された前記第１の色光を前記Ｓ偏光と前記Ｐ偏光とに分離する偏光分離素子をさらに備えていてもよい。

本発明の一つの態様のプロジェクターは、前記光源装置と前記第１光変調装置との間の前記第１の色光の光路上に設けられ、前記光源装置から射出された前記第１の色光のうちの一部の光を反射し、他の一部の光を透過する部分反射ミラーと、前記部分反射ミラーと前記第１光変調素子との間、もしくは前記部分反射ミラーと前記第２光変調素子との間の光路上に設けられた１／２波長板と、をさらに備えていてもよい。

本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記光変調素子は液晶パネルであってもよい。

本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記第１の色光は青色光であってもよい。

第１実施形態のプロジェクターの概略構成図である。 第２実施形態のプロジェクターの概略構成図である。 比較例のプロジェクターの要部を示す概略構成図である。 第１ダイクロイック膜および第２ダイクロイック膜に対するＰ偏光の反射率の入射角依存性を示す図である。 第１ダイクロイック膜に対するＳ偏光の反射率の入射角依存性を示す図である。 第２ダイクロイック膜に対するＳ偏光の反射率の入射角依存性を示す図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターは、青色光、緑色光、および赤色光の異なる色光毎に透過型の液晶パネルを備えた３板式のカラー液晶プロジェクターである。
図１は、本実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
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、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。

図１に示すように、本実施形態のプロジェクター１０は、照明装置１１と、色分離光学系１２と、青色光（第１の色光）を変調する青色光用光変調装置１３Ｂ（第１光変調装置）と、緑色光（第２の色光）を変調する緑色光用光変調装置１３Ｇ（第２光変調装置）と、赤色光（第３の色光）を変調する赤色光用光変調装置１３Ｒ（第３光変調装置）と、色合成光学装置１４と、投射光学装置１５と、を備えている。

照明装置１１は、光源装置１７と、第１レンズアレイ１８と、第２レンズアレイ１９と、偏光変換素子２０と、重畳レンズ２１と、を備えている。

光源装置１７は、リフレクター１７１と、発光管１７２と、平行化レンズ１７３と、を備えている。リフレクター１７１は、例えば楕円面を有しており、リフレクター１７１の第１焦点に配置された発光中心から射出された光を第２焦点に向けて反射させる。発光管１７２には、種々の発光管を用いることができ、例えばメタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等を用いることができる。平行化レンズ１７３は、凹レンズから構成されており、リフレクター１７１で反射した集束光を略平行光に変えて射出する。

第１レンズアレイ１８は、平行化レンズ１７３から射出された光を複数の部分光束に分割する。第１レンズアレイ１８は、複数の第１レンズ１８１が照明光軸ＡＸと直交する面内に複数行、複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。第１レンズ１８１の外形形状は、液晶パネルの画像形成領域の外形形状に関して相似形である。

第２レンズアレイ１９は、重畳レンズ２１とともに、第１レンズアレイ１８の各第１レンズ１８１の像を液晶パネルの画像形成領域近傍に結像させる。第２レンズアレイ１９は、第１レンズアレイ１８と同様、複数の第２レンズ１９１が照明光軸ＡＸに直交する面内に複数行、複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。

偏光変換素子２０は、第１レンズアレイ１８により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略１種類の直線偏光として射出する。偏光変換素子２０は、光源装置１７から射出された光のうち、一方の直線偏光として例えばＰ偏光を透過し、他方の直線偏光として例えばＳ偏光を照明光軸ＡＸに垂直な方向に向けて反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の偏光方向の光を照明光軸ＡＸに平行な方向に反射する反射層と、偏光分離層を透過した一方の偏光成分を有する光を他方の偏光成分を有する光に変換する位相差層と、を有する。本実施形態におけるＰ偏光およびＳ偏光は、後述する偏光合成素子の偏光分離膜および色合成素子のダイクロイック膜に対するＰ偏光およびＳ偏光を意味する。

重畳レンズ２１は、第１レンズアレイ１８、第２レンズアレイ１９および偏光変換素子２０を通過した複数の部分光束を集光して液晶パネルの画像形成領域近傍に重畳させる。重畳レンズ２１は、重畳レンズ２１の光軸と照明装置１１の照明光軸ＡＸとが略一致するように配置されている。なお、重畳レンズ２１は、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。

色分離光学系１２は、第１ダイクロイックミラー２３と、第２ダイクロイックミラー２４と、第１反射ミラー２５と、第２反射ミラー２６と、第３反射ミラー２７と、第４反射ミラー２８と、第５反射ミラー２９と、第６反射ミラー３０と、ハーフミラー３１（部分反射ミラー）と、１／２波長板３２と、第１リレーレンズ３３と、第２リレーレンズ３４と、第３リレーレンズ３５と、を備えている。色分離光学系１２は、白色の照明光ＬＷを青色光ＬＢと緑色光ＬＧと赤色光ＬＲとに分離する。

第１ダイクロイックミラー２３は、照明装置１１からの照明光ＬＷの光路上に設けられている。第１ダイクロイックミラー２３は、照明装置１１からの照明光ＬＷを、赤色光ＬＲと、緑色光ＬＧと青色光ＬＢとを含む光と、に分離する。第１ダイクロイックミラー２３は、赤色光ＬＲを透過するとともに、緑色光ＬＧと青色光ＬＢとを含む光を反射する。

第２ダイクロイックミラー２４は、第１ダイクロイックミラー２３で反射した緑色光ＬＧと青色光ＬＢとを含む光の光路上に設けられている。第２ダイクロイックミラー２４は、緑色光ＬＧと青色光ＬＢとを含む光を、緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。第２ダイクロイックミラー２４は、緑色光ＬＧを反射し、青色光ＬＢを透過する。

第１反射ミラー２５は、赤色光ＬＲの光路上に配置されている。第１反射ミラー２５は、第１ダイクロイックミラー２３を透過した赤色光ＬＲを赤色光用光変調装置１３Ｒに向けて反射する。

第２反射ミラー２６および第３反射ミラー２７は、緑色光ＬＧの光路上に配置されている。第２反射ミラー２６および第３反射ミラー２７は、第２ダイクロイックミラー２４で反射した緑色光ＬＧを緑色光用光変調装置１３Ｇに向けて反射する。

第４反射ミラー２８は、青色光ＬＢの光路上に配置されている。第４反射ミラー２８は、第２ダイクロイックミラー２４を透過した青色光ＬＢをハーフミラー３１に導く。

ハーフミラー３１は、光源装置１７と青色光用光変調装置１３Ｂとの間の青色光ＬＢの光路上に設けられている。ハーフミラー３１は、光源装置１７から射出された照明光ＬＷに含まれる青色光ＬＢのうちの一部の光を反射し、他の一部の光を透過する。ハーフミラー３１の反射率は、略５０％に設定されている。ただし、ハーフミラー３１の反射率は、５０％以外の値に設定されていてもよい。以下、説明の都合上、ハーフミラー３１で反射した青色光ＬＢを第１青色光ＬＢ１と称し、ハーフミラー３１を透過した青色光ＬＢを第２青色光ＬＢ２と称する。

第５反射ミラー２９は、第１青色光ＬＢ１の光路上に配置されている。第５反射ミラー２９は、ハーフミラー３１で反射した第１青色光ＬＢ１を青色光用光変調装置１３Ｂの後述する第１青色光用光変調素子３７Ｂ１に向けて反射する。

第６反射ミラー３０は、第２青色光ＬＢ２の光路上に配置されている。第６反射ミラー３０は、ハーフミラー３１を透過した第２青色光ＬＢ２を青色光用光変調装置１３Ｂの後述する第２青色光用光変調素子３７Ｂ２に向けて反射する。

１／２波長板３２は、ハーフミラー３１と第５反射ミラー２９との間の第１青色光ＬＢ１の光路上に設けられている。１／２波長板３２は、１／２波長板３２を透過する第１青色光ＬＢ１に、第１青色光ＬＢ１の波長の１／２の位相差を付与する。これにより、偏光変換素子２０を射出した時点でＰ偏光であった第１青色光ＬＢ１は、１／２波長板３２を透過することによってＳ偏光に変換される。

第１リレーレンズ３３、第２リレーレンズ３４、および第３リレーレンズ３５のそれぞれは、凸レンズで構成されている。第１リレーレンズ３３は、第１ダイクロイックミラー２３と第１反射ミラー２５との間の赤色光ＬＲの光路上に設けられている。第２リレーレンズ３４は、第１ダイクロイックミラー２３と第２ダイクロイックミラー２４との間の緑色光ＬＧと青色光ＬＢとを含む光の光路上に設けられている。第３リレーレンズ３５は、第４反射ミラー２８とハーフミラー３１との間の青色光ＬＢの光路上に設けられている。第１リレーレンズ３３、第２リレーレンズ３４、および第３リレーレンズ３５は、各色光の光路長の違いによる照明分布の違いを補正する。

青色光用光変調装置１３Ｂは、第１青色光用光変調素子３７Ｂ１と、第２青色光用光変調素子３７Ｂ２と、偏光合成素子３８と、第１フィールドレンズ１３１と、第２フィールドレンズ１３２と、を備えている。

第１青色光用光変調素子３７Ｂ１および第２青色光用光変調素子３７Ｂ２のそれぞれは、透過型の液晶パネルで構成されている。また、液晶パネルの入射側および射出側には、偏光板（図示せず）がそれぞれ配置され、特定の方向の直線偏光のみを通過させる。第１青色光用光変調素子３７Ｂ１は、光源装置１７から射出された光に含まれる第１青色光ＬＢ１を画像信号に基づいて変調し、Ｓ偏光として射出する。第２青色光用光変調素子３７Ｂ２は、光源装置１７から射出された光に含まれる第２青色光ＬＢ２を画像信号に基づいて変調し、Ｐ偏光として射出する。

偏光合成素子３８は、第１青色光用光変調素子３７Ｂ１から射出されたＳ偏光と、第２青色光用光変調素子３７Ｂ２から射出されたＰ偏光と、を合成する。偏光合成素子３８は、２つの三角柱状プリズムと、２つの三角柱状プリズム同士の対向面に設けられた偏光合成膜と、を有する。偏光合成膜は、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する。これにより、偏光合成素子３８の互いに異なる面から入射したＳ偏光とＰ偏光が合成され、Ｓ偏光とＰ偏光とを含む光が他の面から射出される。

第１フィールドレンズ１３１および第２フィールドレンズ１３２のそれぞれは、凸レンズで構成されている。第１フィールドレンズ１３１は、第１青色光用光変調素子３７Ｂ１に入射する第１青色光ＬＢ１を略平行化する。第２フィールドレンズ１３２は、第２青色光用光変調素子３７Ｂ２に入射する第２青色光ＬＢ２を略平行化する。

緑色光用光変調装置１３Ｇは、緑色光用光変調素子３７Ｇと、第１光路長調整素子４１と、第４フィールドレンズ１３４と、を備えている。

緑色光用光変調素子３７Ｇは、透過型の液晶パネルで構成されている。また、液晶パネルの入射側および射出側には、偏光板（図示せず）がそれぞれ配置されている。緑色光用光変調素子３７Ｇは、光源装置１７から射出された光に含まれる緑色光ＬＧを画像信号に基づいて変調し、Ｐ偏光として射出する。

第１光路長調整素子４１は、緑色光用光変調素子３７Ｇと色合成光学装置１４との間の緑色光ＬＧの光路上に設けられている。第１光路長調整素子４１は、ガラス等の透光性材料からなる直方体状のブロックで構成されている。第１光路長調整素子４１の屈折率は、青色光用光変調装置１３Ｂの偏光合成素子３８の屈折率と等しいことが望ましい。また、第１光路長調整素子４１の形状および寸法は、青色光用光変調装置１３Ｂの偏光合成素子３８の形状および寸法と等しいことが望ましい。

第４フィールドレンズ１３４は、凸レンズで構成されている。第４フィールドレンズ１３４は、緑色光用光変調素子３７Ｇに入射する緑色光ＬＧを略平行化する。

赤色光用光変調装置１３Ｒは、赤色光用光変調素子３７Ｒと、第２光路長調整素子４２と、第３フィールドレンズ１３３と、を有する。

赤色光用光変調素子３７Ｒは、透過型の液晶パネルで構成されている。また、液晶パネルの入射側および射出側には、偏光板（図示せず）がそれぞれ配置されている。赤色光用光変調素子３７Ｒは、光源装置１７から射出された光に含まれる赤色光ＬＲを画像信号に基づいて変調し、Ｓ偏光として射出する。

第２光路長調整素子４２は、赤色光用光変調素子３７Ｒと色合成光学装置１４との間の赤色光ＬＲの光路上に設けられている。第２光路長調整素子４２は、ガラス等の透光性材料からなる直方体状のブロックで構成されている。第２光路長調整素子４２の屈折率は、青色光用光変調装置１３Ｂの偏光合成素子３８の屈折率と等しいことが望ましい。また、第２光路長調整素子４２の形状および寸法は、青色光用光変調装置１３Ｂの偏光合成素子３８の形状および寸法と等しいことが望ましい。

第３フィールドレンズ１３３は、凸レンズで構成されている。第３フィールドレンズ１３３は、赤色光用光変調素子３７Ｒに入射する赤色光ＬＲを略平行化する。

色合成光学装置１４は、フィリップス型プリズムを有する。具体的には、色合成光学装置１４は、第１プリズム１４１と、第２プリズム１４２と、第３プリズム１４３と、第１ダイクロイック膜１４５と、第２ダイクロイック膜１４６と、を有する。

第１プリズム１４１は、平面形状が台形の四角柱状プリズムで構成されている。第１プリズム１４１は、第１端面が緑色光用光変調装置１３Ｇの第１光路長調整素子４１の光射出端面に対向して設けられている。また、第１プリズム１４１の第２端面と第２プリズム１４２の第２端面とは、第１ダイクロイック膜１４５を介して接合されている。

第２プリズム１４２は、平面形状が三角形の三角柱状プリズムで構成されている。第２プリズム１４２は、第１端面が赤色光用光変調装置１３Ｒの第２光路長調整素子４２の光射出端面に対向して設けられている。また、第２プリズム１４２は、第３端面が空気層を介して第３プリズム１４３の第２端面と対向して設けられている。

第３プリズム１４３は、平面形状が三角形の三角柱状プリズムで構成されている。第３プリズム１４３は、第１端面が青色光用光変調装置１３Ｂの偏光合成素子３８の光射出端面に対向して設けられている。第３プリズム１４３は、第３端面が空気層を介して投射光学装置１５と対向して設けられている。また、第３プリズム１４３の第２端面には、第２ダイクロイック膜１４６が設けられている。

第１ダイクロイック膜１４５および第２ダイクロイック膜１４６のそれぞれは、波長選択性を有する誘電体多層膜で構成されている。第１ダイクロイック膜１４５は、赤色光ＬＲを反射し、緑色光ＬＧを透過する。第２ダイクロイック膜１４６は、青色光ＬＢを反射し、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲを透過する。

投射光学装置１５は、複数の投射レンズから構成されている。投射光学装置１５は、色合成光学装置１４により合成された画像光をスクリーン等の被投射面に向けて拡大投射する。これにより、画像は、被投射面上に表示される。

ここで、２つの青色光用光変調素子、緑色光用光変調素子および赤色光用光変調素子を備えた比較例のプロジェクターを想定する。
図３は、比較例のプロジェクターの要部を示す概略構成図である。

図３に示すように、比較例のプロジェクター２００は、第１青色光用光変調素子２０１Ｂ１と、第２青色光用光変調素子２０１Ｂ２と、偏光合成素子２０３と、リレーレンズ２０４と、緑色光用光変調素子２０１Ｇと、赤色光用光変調素子２０１Ｒと、色合成素子２０５と、投射光学装置２０６と、を備えている。

比較例のプロジェクター２００において、第１青色光用光変調素子２０１Ｂ１から射出されたＰ偏光と、第２青色光用光変調素子２０１Ｂ２から射出されたＳ偏光とは、偏光合成素子２０３によって合成された後、リレーレンズ２０４によって結像され、青色画像を表す合成像ＧＢが形成される。

比較例のプロジェクター２００において、色合成素子２０５は、互いに交差する第１ダイクロイック膜２０５Ａと第２ダイクロイック膜２０５Ｂとを有するクロスダイクロイックプリズムで構成されている。第１ダイクロイック膜２０５Ａは、青色光ＬＢを反射し、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲを透過する。第２ダイクロイック膜２０５Ｂは、赤色光ＬＲを反射し、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを透過する。この場合、合成像ＧＢからの青色光ＬＢと、緑色光用光変調素子２０１Ｇから射出された緑色光ＬＧと、赤色光用光変調素子２０１Ｒから射出された赤色光ＬＲとは、色合成素子２０５によって合成され、投射光学装置２０６によって被投射面上に投射される。

図４は、第１ダイクロイック膜２０５Ａおよび第２ダイクロイック膜２０５Ｂに対するＰ偏光の反射率の入射角依存性を示す図である。図４において、曲線Ｒ１は、第１ダイクロイック膜２０５Ａに対するＰ偏光の反射率を示し、曲線Ｒ２は、第２ダイクロイック膜２０５Ｂに対するＰ偏光の反射率を示す。図５は、第１ダイクロイック膜２０５Ａに対するＳ偏光の反射率の入射角依存性を示す図である。図６は、第２ダイクロイック膜２０５Ｂに対するＳ偏光の反射率の入射角依存性を示す図である。

図４〜図６において、横軸は波長［ｎｍ］を示し、縦軸は反射率［％］を示す。また、各ダイクロイック膜２０５Ａ，２０５Ｂに対する光の入射角については、入射角４５°を基準（０deg）とし、±３deg、±６deg、±９deg、±１２deg、±１５degの範囲で変化させた。

図４〜図６に示すように、第１ダイクロイック膜２０５Ａおよび第２ダイクロイック膜２０５Ｂに対する反射率の入射角依存性は、Ｐ偏光とＳ偏光とで大きく異なっている。すなわち、Ｐ偏光の反射率の入射角依存性は、Ｓ偏光の反射率の入射角依存性に比べて十分に大きい。Ｐ偏光の反射率は、入射角がわずかに変化しただけで大きく変動する。そのため、各色の光変調素子を１つずつ用いたプロジェクターの場合には、第１ダイクロイック膜および第２ダイクロイック膜で反射させる青色光と赤色光とをＳ偏光にし、第１ダイクロイック膜および第２ダイクロイック膜を透過させる緑色光をＰ偏光にして、クロスダイクロイックプリズムに入射させている。

ところが、比較例のプロジェクター２００の場合、２つの青色光用光変調素子２０１Ｂ１，２０１Ｂ２を用い、これらの光変調素子からの光を偏光合成素子２０３によって合成している関係から、Ｓ偏光とＰ偏光とが混在した青色光ＬＢがクロスダイクロイックプリズムからなる色合成素子２０５に入射する。その結果、青色光ＬＢ中のＰ偏光の反射率が低いことから、青色光全体の光利用効率が低くなる、という問題があった。また、Ｐ偏光の入射角依存性が大きいため、被投射面上の投射画像の明るさムラや色ムラが生じるという問題があった。

この問題に対し、本実施形態のプロジェクター１０においては、色合成光学装置１４として、クロスダイクロイックプリズムに代えて、フィリップス型プリズムが用いられているため、比較例のプロジェクター２００に比べてＰ偏光の入射角依存性を小さくすることができる。その理由は、クロスダイクロイックプリズムの場合、各ダイクロイック膜２０５Ａ，２０５Ｂに対する光の入射角が４５°であるのに対し、フィリップス型プリズムの場合、各ダイクロイック膜１４５，１４６に対する光の入射角を４５°よりも小さくできるからである。

このように、本実施形態の色合成光学装置１４によれば、比較例の色合成素子２０５に比べて、Ｐ偏光の反射率を大きく低下させることなく、青色光を反射させることができる。換言すると、本実施形態の色合成光学装置１４によれば、比較例の色合成素子２０５に比べて、偏光依存性を小さくすることができる。

その結果、本実施形態のプロジェクター１０によれば、２つの青色光用光変調素子３７Ｂ１，３７Ｂ２を用いることで１つあたりの青色光用光変調素子の光密度を下げることができ、青色光用光変調素子３７Ｂ１，３７Ｂ２の長寿命化を図ることができる。さらに、Ｐ偏光の反射率が大きく低下しないため、青色光全体の光利用効率を確保することができる。また、Ｐ偏光の入射角依存性が大きいことに起因する投射画像の明るさムラや色ムラを抑制することができる。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図２を用いて説明する。
第２実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と同様であり、緑色光用光変調装置の構成が第１実施形態と異なる。そのため、プロジェクターの共通部分の説明は省略する。
図２は、第２実施形態のプロジェクター５０の概略構成図である。
図２において、第１実施形態の図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

図２に示すように、本実施形態のプロジェクター５０は、照明装置１１と、色分離光学系５２と、青色光用光変調装置１３Ｂ（第１光変調装置）と、緑色光用光変調装置５３Ｇ（第２光変調装置）と、赤色光用光変調装置１３Ｒ（第３光変調装置）と、色合成光学装置１４と、投射光学装置１５と、を備えている。

色分離光学系５２は、第１ダイクロイックミラー２３と、第２ダイクロイックミラー２４と、第１反射ミラー２５と、第２反射ミラー５４と、第３反射ミラー５５と、第４反射ミラー２８と、第５反射ミラー２９と、第６反射ミラー３０と、第１ハーフミラー５７（部分反射ミラー）と、第１の１／２波長板５８と、第２ハーフミラー５９（部分反射ミラー）と、第２の１／２波長板６０と、第１リレーレンズ３３と、第２リレーレンズ３４と、第３リレーレンズ３５と、を備えている。

第１ハーフミラー５７は、第１実施形態のハーフミラー３１と同じ位置に設けられ、第１実施形態のハーフミラー３１と同じ機能を有する。ただし、本実施形態の色分離光学系５２は２つのハーフミラーを有しているため、これらを区別するため、第１実施形態のハーフミラー３１と同じハーフミラーを第１ハーフミラー５７と称する。また、第１の１／２波長板５８は、第１実施形態の１／２波長板３２と同じ位置に設けられ、第１実施形態の１／２波長板３２と同じ機能を有する。ただし、本実施形態の色分離光学系５２は２つの１／２波長板を有しているため、これらを区別するため、第１実施形態の１／２波長板３２と同じ１／２波長板を第１の１／２波長板５８と称する。

第２ハーフミラー５９は、第２ダイクロイックミラー２４で反射した緑色光ＬＧの光路上に設けられている。第２ハーフミラー５９は、第２ダイクロイックミラー２４で反射した緑色光ＬＧのうちの一部を反射し、他の一部を透過する。第２ハーフミラー５９の反射率は、略５０％に設定されている。ただし、第２ハーフミラー５９の反射率は、５０％以外の値に設定されていてもよい。以下、説明の都合上、第２ハーフミラー５９を透過した緑色光ＬＧを第１緑色光ＬＧ１と称し、第２ハーフミラーで反射した緑色光ＬＧを第２緑色光ＬＧ２と称する。

第２反射ミラー５４は、第１緑色光ＬＧ１の光路上に配置されている。第２反射ミラー５４は、第２ハーフミラー５９を透過した第１緑色光ＬＧ１を緑色光用光変調装置５３Ｇの後述する第１緑色光用光変調素子６２Ｇ１に向けて反射する。

第３反射ミラー５５は、第２緑色光ＬＧ２の光路上に配置されている。第３反射ミラー５５は、第２ハーフミラー５９で反射した第２緑色光ＬＧ２を緑色光用光変調装置５３Ｇの後述する第２緑色光用光変調素子６２Ｇ２に向けて反射する。

第２の１／２波長板６０は、第２ハーフミラー５９と第２反射ミラー５４との間の第１緑色光ＬＧ１の光路上に設けられている。第２の１／２波長板６０は、第２の１／２波長板６０を透過する第１緑色光ＬＧ１に、第１緑色光ＬＧ１の波長の１／２の位相差を付与する。これにより、偏光変換素子２０を射出した時点でＰ偏光であった第１緑色光ＬＧ１は、第２の１／２波長板６０を透過することによってＳ偏光に変換される。

緑色光用光変調装置５３Ｇは、第１緑色光用光変調素子６２Ｇ１と、第２緑色光用光変調素子６２Ｇ２と、偏光合成素子６３と、第４フィールドレンズ５３４と、第５フィールドレンズ５３５と、を備えている。

第１緑色光用光変調素子６２Ｇ１および第２緑色光用光変調素子６２Ｇ２のそれぞれは、透過型の液晶パネルで構成されている。また、液晶パネルの入射側および射出側には、偏光板（図示せず）がそれぞれ配置され、特定の方向の直線偏光のみを通過させる。第１緑色光用光変調素子６２Ｇ１は、光源装置１７から射出された光に含まれる第１緑色光ＬＧ１を画像信号に基づいて変調し、Ｓ偏光として射出する。第２緑色光用光変調素子６２Ｇ２は、光源装置１７から射出された光に含まれる第２緑色光ＬＧ２を画像信号に基づいて変調し、Ｐ偏光として射出する。

偏光合成素子６３は、第１緑色光用光変調素子６２Ｇ１から射出されたＳ偏光と、第２緑色光用光変調素子６２Ｇ２から射出されたＰ偏光と、を合成する。偏光合成素子６３は、２つの三角柱状プリズムと、２つの三角柱状プリズム同士の対向面に設けられた偏光合成膜と、を有する。偏光合成膜は、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する。これにより、偏光合成素子６３の互いに異なる面から入射したＳ偏光とＰ偏光とが合成され、Ｓ偏光とＰ偏光とを含む光が他の面から射出される。したがって、フィリップス型プリズムを有する色合成光学装置１４には、Ｓ偏光とＰ偏光とを含む緑色光ＬＧが入射する。

第４フィールドレンズ５３４および第５フィールドレンズ５３５のそれぞれは、凸レンズで構成されている。第４フィールドレンズ５３４は、第１緑色光用光変調素子６２Ｇ１に入射する第１緑色光ＬＧ１を略平行化する。第５フィールドレンズ５３５は、第２緑色光用光変調素子６２Ｇ２に入射する第２緑色光ＬＧ２を略平行化する。
プロジェクター５０のその他の構成は、第１実施形態と同様である。

本実施形態のプロジェクター５０においては、青色光用光変調装置１３Ｂに加えて、緑色光用光変調装置５３Ｇが２つの緑色光用光変調素子６２Ｇ１，６２Ｇ２を有しているため、１つあたりの緑色光用光変調素子６２Ｇ１，６２Ｇ２における光密度を下げることができ、緑色光用光変調素子６２Ｇ１，６２Ｇ２の長寿命化を図ることができる。さらに、色合成光学装置１４がフィリップス型プリズムを有しているため、青色光ＬＢに加えて、緑色光ＬＧの光利用効率も確保することができる。また、投射画像の明るさムラや色ムラを抑制することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施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、同色の２つの光変調素子のそれぞれにＳ偏光とＰ偏光を入射させる手段として、ハーフミラーと１／２波長板とが用いられた。ハーフミラーと１／２波長板に代えて、本発明のプロジェクターは、光源装置と第１光変調装置との間の第１の色光の光路上に設けられ、光源装置から射出された第１の色光をＳ偏光とＰ偏光とに分離する偏光分離素子を備えてもよい。この場合、偏光分離素子に入射する第１の色光がＳ偏光とＰ偏光とを含んでいる必要があるため、例えば偏光変換素子と偏光分離素子との間の第１の色光の光路上に位相差板が設けられていればよい。

また、上記実施形態では、ランプを備えた光源装置の例を挙げたが、その他、レーザー、発光ダイオード等の固定光源を備えた光源装置が用いられてもよいし、蛍光体等の波長変換素子と励起光源とを備えた光源装置が用いられてもよい。

また、プロジェクターを構成する各構成要素の形状、数、配置、材料等の具体的な構成については、上記実施形態に限定されることなく、適宜変更が可能である。

１０，５０…プロジェクター、１３Ｂ…青色光用光変調装置（第１光変調装置）、１３Ｇ…緑色光用光変調装置（第２光変調装置）、１３Ｒ…赤色光用光変調装置（第３光変調装置）、１４…色合成光学装置、１５…投射光学装置、１７…光源装置、３１…ハーフミラー（部分反射ミラー）、３２…１／２波長板、３７Ｂ１…第１青色光用光変調素子（第１光変調素子）、３７Ｂ２…第２青色光用光変調素子（第２光変調素子）、３８…偏光合成素子、５７…第１ハーフミラー、５８…第１の１／２波長板、５９…第２ハーフミラー、６０…第２の１／２波長板、１４５…第１ダイクロイック膜、１４６…第２ダイクロイック膜、ＬＢ…青色光（第１の色光）、ＬＧ…緑色光（第２の色光）、ＬＲ…赤色光（第３の色光）。

Claims (6)

1. 第１の色光、第２の色光および第３の色光を含む光を射出する光源装置と、
   前記光源装置から射出された前記第１の色光を画像信号に基づいて変調する第１光変調装置と、
   前記光源装置から射出された前記第２の色光を画像信号に基づいて変調する第２光変調装置と、
   前記光源装置から射出された前記第３の色光を画像信号に基づいて変調する第３光変調装置と、
   前記第１光変調装置によって変調された前記第１の色光と、前記第２光変調装置によって変調された前記第２の色光と、前記第３光変調装置によって変調された前記第３の色光と、を合成するダイクロイック膜を有する色合成光学装置と、
   前記色合成光学装置によって合成された光を被投射面上に投射する投射光学装置と、
   を備え、
   前記第１光変調装置、前記第２光変調装置、および前記第３光変調装置のそれぞれは、透過型の光変調素子を有し、
   前記第１光変調装置は、前記ダイクロイック膜に対するＳ偏光とＰ偏光とを含む光を射出し、
   前記色合成光学装置は、フィリップス型プリズムを有する、プロジェクター。
2. 前記第１光変調装置は、前記Ｓ偏光を射出する第１光変調素子と、前記Ｐ偏光を射出する第２光変調素子と、前記Ｓ偏光と前記Ｐ偏光とを合成する偏光合成素子と、を有する、請求項１に記載のプロジェクター。
3. 前記光源装置と前記第１光変調装置との間の前記第１の色光の光路上に設けられ、前記光源装置から射出された前記第１の色光を前記Ｓ偏光と前記Ｐ偏光とに分離する偏光分離素子をさらに備えた、請求項２に記載のプロジェクター。
4. 前記光源装置と前記第１光変調装置との間の前記第１の色光の光路上に設けられ、前記光源装置から射出された前記第１の色光のうちの一部の光を反射し、他の一部の光を透過する部分反射ミラーと、
   前記部分反射ミラーと前記第１光変調素子との間、もしくは前記部分反射ミラーと前記第２光変調素子との間の光路上に設けられた１／２波長板と、をさらに備えた、請求項２に記載のプロジェクター。
5. 前記光変調素子は液晶パネルである、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
6. 前記第１の色光は青色光である、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のプロジェクター。

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