JP2021051171A - プロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】明るい画像が得られる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、光を射出する照明装置と、照明装置からの光を画像情報に応じて変調する液晶パネルを含む光変調装置と、光変調装置によって変調された画像光を投射する投射光学装置と、を備え、液晶パネルは、照明装置からの光が入射する表示単位と、表示単位に対応して設けられた光透過領域を有する遮光膜と、光透過領域に光を集光するレンズと、を有し、表示単位は、光透過領域内に、第１領域と、第１領域よりも光透過率が高い第２領域と、を有し、照明装置は、レンズによって光が第２領域に集光されるように光を射出する。【選択図】図５

Description

本発明は、プロジェクターに関する。

従来から、光変調素子として１枚の液晶パネルを備えたプロジェクター、いわゆる単板式のプロジェクターが知られている。例えば下記の特許文献１に、マイクロレンズアレイを用いて液晶パネルの互いに異なる色のサブ画素に対して異なる色の色光を振り分け、各サブ画素で変調を行うことによりカラー画像を生成する投射型カラー液晶表示装置が開示されている。

特開平４−６０５３８号公報

特許文献１に記載されたように、カラーフィルターを備えていない、空間分離方式のカラー液晶パネルをプロジェクターに適用することが検討されている。ところが、液晶パネルを用いた光変調装置においては、ディスクリネーションに起因して各サブ画素の一部の領域で光透過率が低下し、画像の明るさが低下するという課題がある。ディスクリネーションは、液晶パネルにおいて隣り合うサブ画素間の電位差によって電界の乱れが生じ、電界の乱れに伴って液晶分子の配向状態も乱れ、本来意図した配向状態からのずれが生じることである。

ここでは、空間分離方式の液晶パネルを備えた単板式のプロジェクターを例に挙げて説明したが、上記の課題は、青色光、緑色光、赤色光のそれぞれを変調する３枚の液晶パネルを備えたプロジェクターにも共通する。

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、光を射出する照明装置と、前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調する液晶パネルを含む光変調装置と、前記光変調装置によって変調された画像光を投射する投射光学装置と、を備え、前記液晶パネルは、前記照明装置からの光が入射する表示単位と、前記表示単位に対応して設けられた光透過領域を有する遮光膜と、前記光透過領域に前記光を集光するレンズと、を有し、前記表示単位は、前記光透過領域内に、第１領域と、前記第１領域よりも光透過率が高い第２領域と、を有し、前記照明装置は、前記レンズによって前記光が前記第２領域に集光されるように前記光を射出する。

本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記液晶パネルは、前記表示単位として、第１波長帯の第１の光が入射する第１表示単位と、前記第１表示単位に隣り合って配置され、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯の第２の光が入射する第２表示単位と、を少なくとも有し、前記遮光膜は、前記光透過領域として、前記第１表示単位に対応して設けられた第１光透過領域と、前記第２表示単位に対応して設けられた第２光透過領域と、を少なくとも有し、前記レンズは、所定の方向から入射する前記第１の光を前記第１光透過領域の前記第２領域に集光し、前記第１の光とは異なる方向から入射する前記第２の光を前記第２光透過領域の前記第２領域に集光してもよい。

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光透過領域における前記第２領域と、前記第２光透過領域における前記第２領域とは、前記第２領域が対応する各光透過領域内において同じ位置にあってもよい。

本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記液晶パネルの法線方向から見て、前記液晶パネルにおける液晶分子のプレチルト方向は、矩形状の前記表示単位の対角線の方向に略一致しており、前記光透過領域における前記第２領域の位置は、前記対角線の一端側であってもよい。

本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記照明装置は、光源装置と、前記光源装置からの光が入射する第１レンズアレイと、前記第１レンズアレイからの光が入射する第２レンズアレイと、前記第２レンズアレイからの光が入射する重畳レンズと、を有し、前記重畳レンズに入射する照明光束の中心は、前記重畳レンズの光軸からずれていてもよい。

本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記光源装置の光軸は、前記重畳レンズの光軸からずれていてもよい。

本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記光源装置と重畳レンズとの間に、前記重畳レンズにおける前記光の入射位置または入射角度を偏向させる光学素子が設けられていてもよい。

第１実施形態のプロジェクターの概略構成図である。 照明装置の斜視図である。 重畳レンズにおける光の入射位置を示す斜視図である。 液晶パネルのサブ画素の配置を示す模式図である。 図４のＶ−Ｖ線に沿う液晶パネルの断面図である。 比較例の液晶パネルの断面図である。 第１電圧印加パターンにおける透過率シミュレーション結果を示す図である。 第２電圧印加パターンにおける透過率シミュレーション結果を示す図である。 第３電圧印加パターンにおける透過率シミュレーション結果を示す図である。 第４電圧印加パターンにおける透過率シミュレーション結果を示す図である。 第２実施形態の液晶パネルの断面図である。 第３実施形態の光源装置の概略構成図である。 光源装置を一方側から見た側面図である。 光源装置を他方側から見た側面図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図１０を用いて説明する。
図１は、第１実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
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、プロジェクター１は、照明装置１００と、光変調装置２００と、投射光学装置３００と、を備えている。プロジェクター１において、照明装置１００から射出される照明光Ｌ０の主光線が通る軸を光軸ＡＸと定義する。なお、以下の説明において、必要に応じてＸＹＺ直交座標系を用いて説明する。Ｚ軸は、プロジェクターの上下方向に沿う軸である。Ｘ軸は、光軸ＡＸと平行な軸である。Ｙ軸は、プロジェクターの水平方向に沿う軸であってＸ軸およびＺ軸に直交する。

光変調装置２００は、１枚のカラー液晶表示パネルを用いた単板式の液晶光変調装置である。すなわち、光変調装置２００は、照明装置１００からの光を画像情報に応じて変調する液晶パネル２０１と、入射側偏光板２０２と、射出側偏光板２０３と、を有している。このように、単板式の液晶光変調装置を採用することによって、プロジェクター１の小型化が図れる。光変調装置２００は、照明装置１００からの照明光Ｌ０を画像情報に応じて変調して画像光Ｌ１を形成する。

照明装置１００と液晶パネル２０１との間の照明光Ｌ０の光路上に、入射側偏光板２０２が設けられている。液晶パネル２０１と投射光学装置３００との間の画像光Ｌ１の光路上に、射出側偏光板２０３が設けられている。入射側偏光板２０２と射出側偏光板２０３とは、入射側偏光板２０２の偏光軸と射出側偏光板２０３の偏光軸とが直交して配置されている。

投射光学装置３００は、投射レンズから構成されている。投射光学装置３００は、光変調装置２００によって変調された画像光Ｌ１をスクリーンＳＣＲに向かって拡大投射する。なお、投射光学装置３００を構成する投射レンズの枚数については、特に限定されず、１枚であってもよいし、複数枚であってもよい。

以下、照明装置１００の構成について説明する。
図２は、照明装置１００の概略構成を示す斜視図である。
図２に示すように、照明装置１００は、光源装置１１０と、レンズインテグレーターユニット７０と、偏光変換素子７３と、重畳レンズ７４と、を備えている。

光源装置１１０は、第１光源ユニット１１１と、第２光源ユニット１１２と、第３光源ユニット１１３と、第４光源ユニット１１４と、を有している。第１光源ユニット１１１と第２光源ユニット１１２とは、Ｚ軸に沿う方向において同じ位置に配置されている。第３光源ユニット１１３と第４光源ユニット１１４とは、Ｚ軸に沿う方向において同じ位置に配置されている。第１光源ユニット１１１は、Ｚ軸に沿う方向において第３光源ユニット１１３の上方に位置する。第２光源ユニット１１２は、Ｚ軸に沿う方向において第４光源ユニット１１４の上方に位置する。すなわち、光源装置１１０は、光軸ＡＸの方向から見て、２行２列に配置された４個の光源ユニット１１１，１１２，１１３，１１４から構成されている。４個の光源ユニット１１１，１１２，１１３，１１４は、例えば共通の基板（図示略）上に実装されていてもよい。

第１光源ユニット１１１は、赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）光源（図示略）と、コリメーターレンズ（図示略）と、を有している。赤色ＬＥＤ光源は、例えば６１０〜７８０ｎｍの波長帯（第１波長帯）を有する赤色光ＲＬ（第１の光）を射出する。コリメーターレンズは、赤色ＬＥＤ光源から射出された赤色光ＲＬを平行化する。なお、第１光源ユニット１１１は、ＬＥＤ光源に代えて、レーザー光源を有していてもよい。

第２光源ユニット１１２および第３光源ユニット１１３のそれぞれは、緑色ＬＥＤ光源（図示略）と、コリメーターレンズ（図示略）と、を有している。緑色ＬＥＤ光源は、例えば５００〜５７０ｎｍの波長帯（第２波長帯）を有する緑色光ＧＬ１，ＧＬ２（第２の光）を射出する。コリメーターレンズは、緑色ＬＥＤ光源から射出された緑色光ＧＬ１，ＧＬ２を平行化する。なお、第２光源ユニット１１２および第３光源ユニット１１３のそれぞれは、ＬＥＤ光源に代えて、レーザー光源を有していてもよい。

第４光源ユニット１１４は、青色ＬＥＤ光源（図示略）と、コリメーターレンズ（図示略）と、を有している。青色ＬＥＤ光源は、例えば４６０〜５００ｎｍの波長帯（第３波長帯）を有する青色光ＢＬ（第３の光）を射出する。コリメーターレンズは、青色ＬＥＤ光源から射出された青色光ＢＬを平行化する。なお、第４光源ユニット１１４は、ＬＥＤ光源に代えて、レーザー光源を有していてもよい。

レンズインテグレーターユニット７０は、第１レンズアレイ７１と、第２レンズアレイ７２と、を有している。第２レンズアレイ７２には、第１レンズアレイ７１から射出された光が入射する。第１レンズアレイ７１は、複数の第１レンズ７１ａがマトリクス状に配列された構成を有する。第１レンズアレイ７１は、各光源ユニット１１１，１１２，１１３，１１４から射出された光線束ＷＡを各第１レンズ７１ａによって複数の光束に分割し、分割した各光束を第２レンズアレイ７２に入射させる。なお、光線束ＷＡは、赤色光ＲＬ、緑色光ＧＬ１，ＧＬ２、および青色光ＢＬをまとめた光線束である。

第２レンズアレイ７２は、第１レンズアレイ７１の各第１レンズ７１ａに対応してマトリクス状に配列された複数の第２レンズ７２ａを有する。本実施形態において、第２レンズアレイ７２は、後述する重畳レンズ７４とともに、第１レンズアレイ７１の各第１レンズ７１ａの像を重畳して光変調装置２００に入射させる。

偏光変換素子７３は、偏光分離膜と、位相差板としての１／２波長板と、がアレイ状に並んだ構成を有する。偏光変換素子７３は、レンズインテグレーターユニット７０から射出された光を例えばＺ軸に平行な偏光方向を有する光に変換する。これにより、光変調装置２００に入射する光の偏光方向を、光変調装置２００の光入射側に配置された入射側偏光板２０２の透過軸方向に一致させることができる。偏光変換素子７３が設けられたことによって、入射側偏光板２０２では、入射光がほとんど吸収されないため、光利用効率が向上する。

重畳レンズ７４は、例えば凸レンズから構成されている。重畳レンズ７４は、レンズインテグレーターユニット７０および偏光変換素子７３を通過した光を光変調装置２００に対して重畳して入射させる。

本実施形態において、光線束ＷＡにおける各色光ＲＬ，ＧＬ１，ＧＬ２，ＢＬは互いにオーバーラップしない状態となっている。そのため、各色光ＲＬ，ＧＬ１，ＧＬ２，ＢＬはレンズインテグレーターユニット７０の異なる領域にそれぞれ入射する。各色光ＲＬ，ＧＬ１，ＧＬ２，ＢＬは、レンズインテグレーターユニット７０および偏光変換素子７３を透過した後も、互いが重ならない状態のままで重畳レンズ７４に入射する。

以下、レンズインテグレーターユニット７０および偏光変換素子７３を通過した後の光線束ＷＡを照明光束Ｗと称する。照明光束Ｗは、赤色照明光ＷＲ、第１緑色照明光ＷＧ１、第２緑色照明光ＷＧ２、および青色照明光ＷＢの４つの照明光を含んでいる。したがって、赤色照明光ＷＲは、レンズインテグレーターユニット７０および偏光変換素子７３を通過した赤色光ＲＬに相当する。第１緑色照明光ＷＧ１は、レンズインテグレーターユニット７０および偏光変換素子７３を通過した第１緑色光ＧＬ１に相当する。第２緑色照明光ＷＧ２は、レンズインテグレーターユニット７０および偏光変換素子７３を通過した第２緑色光ＧＬ２に相当する。青色照明光ＷＢは、レンズインテグレーターユニット７０および偏光変換素子７３を通過した青色光ＢＬに相当する。

図３は、重畳レンズ７４における光入射面７４ｆの状態を示す斜視図である。
図３において、赤色照明光ＷＲ、第１緑色照明光ＷＧ１、第２緑色照明光ＷＧ２および青色照明光ＷＢの入射領域を模式的に２点鎖線の円で示している。
照明光束Ｗにおいても、赤色照明光ＷＲ、第１緑色照明光ＷＧ１、第２緑色照明光ＷＧ２および青色照明光ＷＢは互いにオーバーラップしない状態となっている。そのため、図３に示すように、赤色照明光ＷＲ、第１緑色照明光ＷＧ１、第２緑色照明光ＷＧ２および青色照明光ＷＢは、重畳レンズ７４の光入射面７４ｆの異なる場所に入射する。

図３において、赤色照明光ＷＲ、第１緑色照明光ＷＧ１、第２緑色照明光ＷＧ２および青色照明光ＷＢの入射領域を示す４つの円に外接する仮想円ＷＦを想定し、重畳レンズ７４の光入射面７４ｆにおける仮想円ＷＦの中心ＦＣを照明光束Ｗの中心と定義する。本実施形態において、重畳レンズ７４に入射する照明光束Ｗの中心ＦＣは、重畳レンズ７４の光軸７４ａから矢印Ｄで示す所定の方向に所定の距離だけずれている。ここで言う「所定の方向」および「所定の距離」については、後で説明する。

本実施形態において、重畳レンズ７４は、重畳レンズ７４の光入射面７４ｆに対する各照明光ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２，ＷＢの入射位置に応じて、光変調装置２００に対する各照明光ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２，ＷＢの入射方向、換言すると、各照明光ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２，ＷＢの入射角度を異ならせる。すなわち、重畳レンズ７４は、各照明光ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２，ＷＢを光変調装置２００に対して互いに異なる４つの方向から入射させる。

以下、液晶パネル２０１の画素構造について説明する。
図４は、液晶パネル２０１の画素構造を示す平面図である。
図４に示すように、液晶パネル２０１は、複数の画素２０１Ｐを有している。複数の画素２０１Ｐは、表示画面の水平方向、すなわち左右方向にあたるＹ方向と、表示画面の垂直方向、すなわち上下方向にあたるＺ方向と、にマトリクス状に配列されている。

一つの画素２０１Ｐは、第１サブ画素２０１Ｒ（第１表示単位）と、第２サブ画素２０１Ｇ１（第２表示単位）と、第３サブ画素２０１Ｇ２と、第４サブ画素２０１Ｂと、から構成されている。第１サブ画素２０１Ｒには、赤色照明光ＷＲが入射する。第２サブ画素２０１Ｇ１には、第１緑色照明光ＷＧ１が入射する。第３サブ画素２０１Ｇ２には、第２緑色照明光ＷＧ２が入射する。第４サブ画素２０１Ｂには、青色照明光ＷＢが入射する。

以下、第１サブ画素２０１Ｒ、第２サブ画素２０１Ｇ１、第３サブ画素２０１Ｇ２、および第４サブ画素２０１Ｂを、単にサブ画素２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２、２０１Ｂと略記することもある。また、本実施形態におけるサブ画素２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２、２０１Ｂは、表示画像を構成する最小の構成単位であり、特許請求の範囲における表示単位に対応する。

本実施形態の画素２０１Ｐにおいては、第１サブ画素２０１Ｒおよび第２サブ画素２０１Ｇ１が＋Ｙ方向に向かってこの順に配置され、第１サブ画素２０１Ｒに対する＋Ｚ方向に第３サブ画素２０１Ｇ２が配置され、第２サブ画素２０１Ｇ１に対する＋Ｚ方向に第４サブ画素２０１Ｂが配置されている。すなわち、液晶パネル２０１は、表示単位として、赤色照明光ＷＲが入射する第１サブ画素２０１Ｒと、第１サブ画素２０１Ｒに隣り合って配置され、第１緑色照明光ＷＧ１が入射する第２サブ画素２０１Ｇ１と、を少なくとも有している。

液晶パネル２０１は、後述するブラックマトリクスＢＭ（遮光膜）を有する。ブラックマトリクスＢＭは、サブ画素２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２、２０１Ｂのそれぞれに対応して設けられた光透過領域２０５ｒ，２０５ｇ１，２０５ｇ２，２０５ｂを有する。すなわち、各サブ画素２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２、２０１Ｂは、ブラックマトリクスＢＭにより区画されている。本実施形態において、重畳レンズ７４の光入射面７４ｆと液晶パネル２０１のブラックマトリクスＢＭとは、光学的に共役の関係となっている。

図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿う液晶パネル２０１の断面図である。なお、４個のサブ画素２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２、２０１Ｂは同一の構成を有しているため、図５では、サブ画素２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２、２０１Ｂをサブ画素２０１ＳＰと記し、光透過領域２０５ｒ，２０５ｇ１，２０５ｇ２，２０５ｂを光透過領域２０５と記す。

図５に示すように、液晶パネル２０１は、素子基板５１と、対向基板５２と、液晶層５３と、マイクロレンズアレイ５４と、を備えている。素子基板５１は、透光性基板５６と、ブラックマトリクスＢＭと、第１電極５７と、を有する。ブラックマトリクスＢＭは、各サブ画素２０１ＳＰに対応して光透過領域２０５を有している。すなわち、液晶パネル２０１は、照明装置１００からの光が入射するサブ画素２０１ＳＰを有している。第１電極５７は、一つのサブ画素２０１ＳＰ毎に設けられている。また、図示を省略するが、素子基板５１は、第１電極５７に電圧を供給するための薄膜トランジスター、データ線および走査線等を含む回路層を有している。

対向基板５２は、透光性基板５９と、第２電極６０と、を有している。第２電極６０は、全てのサブ画素２０１ＳＰにわたって設けられている。

対向基板５２の光入射側には、マイクロレンズアレイ５４が設けられている。マイクロレンズアレイ５４は、４個のサブ画素２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２、２０１Ｂに対応して設けられ、光透過領域２０５に光を集光するレンズ５４１から構成されている。マイクロレンズアレイ５４は、対向基板５２と一体化されていてもよい。

液晶層５３は、素子基板５１と対向基板５２との間に挟持されている。液晶層５３は、所定のプレチルト角をもって垂直配向された液晶分子で構成されている。

ここで、本発明者は、種々の駆動電圧の印加パターンにおける各サブ画素の透過率のシミュレーションを行った。図７〜図１０にシミュレーション結果を示す。
図７は、第１電圧印加パターンにおける透過率シミュレーション結果を示す図である。図８は、第２電圧印加パターンにおける透過率シミュレーション結果を示す図である。図９は、第３電圧印加パターンにおける透過率シミュレーション結果を示す図である。図１０は、第４電圧印加パターンにおける透過率シミュレーション結果を示す図である。図７〜図１０において、サブ画素２０１ＳＰの光透過領域２０５内で白く表示された領域は、透過率が相対的に高い高透過率領域Ｔ２（第２領域）である。サブ画素２０１ＳＰ内で黒く表示された領域は、透過率が相対的に低い低透過率領域Ｔ１（第１領域）である。

図７に示す第１電圧印加パターンとは、１個のサブ画素２０１ＳＰを中心として３行３列に配列された９個のサブ画素２０１ＳＰのうち、中心の１個のサブ画素２０１ＳＰをオン状態とし、周囲の８個のサブ画素２０１ＳＰをオフ状態とした場合である。

図８に示す第２電圧印加パターンとは、４行４列に配列された１６個のサブ画素２０１ＳＰにおいて、上から奇数番目の行では左から偶数番目のサブ画素２０１ＳＰをオン状態とし、左から奇数番目のサブ画素２０１ＳＰをオフ状態とし、上から偶数番目の行では左から奇数番目のサブ画素２０１ＳＰをオン状態とし、左から偶数番目のサブ画素２０１ＳＰをオフ状態とした場合である。

図９に示す第３電圧印加パターンとは、４行４列に配列された１６個のサブ画素２０１ＳＰにおいて、偶数列のサブ画素２０１ＳＰをオン状態とし、奇数列のサブ画素２０１ＳＰをオフ状態とした場合である。

図１０に示す第４電圧印加パターンとは、４行４列に配列された１６個のサブ画素２０１ＳＰにおいて、２行２列の４個のサブ画素２０１ＳＰに着目したとき、右下のサブ画素２０１ＳＰをオフ状態とし、残りの３個のサブ画素２０１ＳＰをオン状態とした場合である。

図７〜図１０に示すシミュレーションに共通の条件として、光変調装置は、オフ電位が供給されたサブ画素２０１ＳＰが黒表示、オン電位が供給されたサブ画素２０１ＳＰが白表示を示すノーマリーブラックモードを有し、垂直配向型の液晶パネルを備える。また、サブ画素２０１ＳＰの形状は正方形であり、図７の左側に示したように、液晶パネルの正面視における液晶分子５３Ｂのプレチルト方向は、サブ画素２０１ＳＰの輪郭をなす正方形の右上から左下に延びる対角線に沿う方向とした。オフ電位は０Ｖとし、オン電位は５Ｖとした。

図７に示すように、第１電圧印加パターンの場合、オン状態の中央のサブ画素２０１ＳＰは、理想的には、領域全体が白い高透過率領域となるはずであるが、サブ画素２０１ＳＰの中心から少し右上にずれた位置を中心としてねじれた筋状の黒い低透過率領域が生じている。

図８に示すように、第２電圧印加パターンの場合、オン状態のサブ画素２０１ＳＰにおいて、サブ画素２０１ＳＰの右上の角部から筋状の黒い低透過率領域が延びている。

図９に示すように、第３電圧印加パターンの場合、オン状態のサブ画素２０１ＳＰにおいて、筋状の黒い低透過率領域が縦方向に延びている。

図１０に示すように、第４電圧印加パターンの場合、オフ状態のサブ画素２０１ＳＰに縦横に隣り合うサブ画素２０１ＳＰにおいて、湾曲した筋状の黒い低透過率領域が延びている。

このように、いずれの電圧印加パターンにおいても、理想的には領域全体が白い高透過率領域となるはずのオン状態のサブ画素２０１ＳＰにディスクリネーションが発生し、透過率が低下していることが判った。さらに、ディスクリネーションは、当該サブ画素２０１ＳＰに隣り合うサブ画素２０１ＳＰの電位に強く影響を受け、隣り合うサブ画素２０１ＳＰの電位に応じて、サブ画素内の高透過率領域および低透過率領域の形状および位置が著しく変化することが判った。なお、サブ画素内のどの領域が高透過率領域となるかについては、垂直配向型液晶パネルの場合、液晶分子のプレチルト方向と光の入射方向とによって決まる。なお、本明細書における「透過率」は、液晶パネル単体としての透過率ではなく、入射側偏光板、液晶パネルおよび射出側偏光板を含む光変調装置全体としての透過率を意味する。

ところが、図７〜図１０のシミュレーション結果を合わせて見ると、矩形の領域Ｔ２として示したように、サブ画素２０１ＳＰの左下の１／４の領域は、ディスクリネーション発生による透過率の低下が抑えられ、他の領域に比べて透過率が高くなっている点で、全てのシミュレーション結果は共通していることが判った。

そこで、本発明者は、マイクロレンズアレイによって、種々の電圧印加パターンに共通の各サブ画素内の高透過率領域を狙って光を集め、高透過率領域に光を透過させれば、電圧印加パターンに依らずに光透過率を高められ、明るい画像が得られることに想到した。

本実施形態のプロジェクター１においては、図３に示したように、重畳レンズ７４の光入射面７４ｆにおいて照明光束Ｗの中心ＦＣは、重畳レンズ７４の光軸７４ａ上に位置しておらず、重畳レンズ７４の光軸７４ａからずれた位置にある。また、重畳レンズ７４の光入射面７４ｆと液晶パネル２０１のブラックマトリクスＢＭとは、マイクロレンズアレイ５４によって光学的に共役となっている。これにより、重畳レンズ７４の光入射面７４ｆにおける照明光束Ｗの中心ＦＣの位置ずれ、すなわち、各照明光ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２，ＷＢの位置ずれは、液晶パネル２０１の各サブ画素２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２、２０１Ｂ内での位置ずれとして反映される。

このとき、照明光束Ｗの中心ＦＣの位置ずれの方向および距離は、図７〜図１０のシミュレーションの例で言えば、各サブ画素２０１ＳＰの左下の１／４の領域Ｔ２に各照明光ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２，ＷＢが集光されるように設定されていればよい。

なお、本実施形態のプロジェクター１は、仮に照明光束Ｗの中心ＦＣが重畳レンズ７４の光軸７４ａ上に位置していたとすると、各照明光ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２，ＷＢが各サブ画素２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２、２０１Ｂの中央に集光されるように設定されていることが前提である。

図４に示すように、ブラックマトリクスＢＭは、光透過領域２０５として、第１サブ画素２０１Ｒに対応して設けられた第１光透過領域２０５ｒと、第２サブ画素２０１Ｇ１に対応して設けられた第２光透過領域２０５ｇ１と、第３サブ画素２０１Ｇ２に対応して設けられた第３光透過領域２０５ｇ２と、第４サブ画素２０１Ｂに対応して設けられた第４光透過領域２０５ｂと、を有している。

マイクロレンズアレイ５４を構成するレンズ５４１は、所定の方向から入射する赤色照明光ＷＲを第１光透過領域２０５ｒの高透過率領域Ｔ２に集光し、赤色照明光ＷＲとは異なる方向から入射する第１緑色照明光ＷＧ１を第２光透過領域２０５ｇ１の高透過率領域Ｔ２に集光し、赤色照明光ＷＲおよび第１緑色照明光ＷＧ１とは異なる方向から入射する第２緑色照明光ＷＧ２を第３光透過領域２０５ｇ２の高透過率領域Ｔ２に集光し、赤色照明光ＷＲ、第１緑色照明光ＷＧ１および第２緑色照明光ＷＧ２とは異なる方向から入射する青色照明光ＷＢを第４光透過領域２０５ｂの高透過率領域Ｔ２に集光する。なお、本明細書で言う「集光」とは、光が必ずしも高透過率領域内の１点に集まらなくてもよく、デフォーカス状態であっても、高透過率領域内にある程度集まることによって高透過率領域を少なくとも通過すればよいことを意味する。

また、第１光透過領域２０５ｒにおける高透過率領域Ｔ２の位置と、第２光透過領域２０５ｇ１における高透過率領域Ｔ２の位置と、第３光透過領域２０５ｇ２における高透過率領域Ｔ２の位置と、第４光透過領域２０５ｂにおける高透過率領域Ｔ２の位置と、は同じである。すなわち、液晶パネル２０１の法線方向から見て、図７に示したように、液晶分子５３Ｂのプレチルト方向を正方形状のサブ画素２０１ＳＰの対角線の方向に一致させた場合、各光透過領域２０５ｒ，２０５ｇ１，２０５ｇ２，２０５ｂにおける高透過率領域Ｔ２は、対角線の一端側に位置するサブ画素の角部の領域である。

本実施形態の場合、重畳レンズ７４の光入射面７４ｆにおいて照明光束Ｗの中心ＦＣを重畳レンズ７４の光軸７４ａからずらすための具体的手段として、図２に示す４個の光源ユニット１１１，１１２，１１３，１１４を含む光源装置１１０の全体の光軸を、重畳レンズ７４の光軸７４ａからずらす構成を採用している。そのためには、４個の光源ユニット１１１，１１２，１１３，１１４が例えば共通の基板上に実装されていたとすると、光源ユニット１１１，１１２，１１３，１１４を基板ごと、重畳レンズ７４の光軸７４ａに交差する方向に所定の距離だけ移動させればよい。この構成によれば、照明装置１００は、各照明光ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２，ＷＢが液晶パネル２０１の各サブ画素２０１Ｒ，２０１Ｇ１，２０１Ｇ２，２０１Ｂ内の高透過率領域Ｔ２に集光されるように、各照明光ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２，ＷＢを射出する。

図６は、比較例のプロジェクターにおける液晶パネル２０７の断面図である。
なお、図６において図５と共通の構成要素には、同一の符号を付す。図６では、図面を見やすくするため、照明光ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２，ＷＢのうち、照明光ＷＢのみを図示する。

比較例のプロジェクターにおいては、光源装置から射出された照明光束の中心が重畳レンズの光軸上に位置している。比較例のプロジェクターの場合、各照明光ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２，ＷＢは、各サブ画素２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２、２０１Ｂの中央に集光される。この場合、図６に示すように、照明光ＷＢの一部は、低透過率領域Ｔ１を通りつつ、ブラックマトリクスＢＭの光透過領域２０５を通過する。その結果、画像の明るさが低下する。

これに対して、本実施形態のプロジェクター１においては、照明装置１００から射出された各照明光ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２，ＷＢは、光変調装置２００に備えられたマイクロレンズアレイ５４によって、各サブ画素２０１Ｒ，２０１Ｇ１，２０１Ｇ２，２０１Ｂの中央に集光されるのではなく、例えば図７〜図１０に示す各サブ画素２０１ＳＰの左下の１／４の領域のような高透過率領域Ｔ２に集光される。これにより、本実施形態では、図６に示した比較例と異なり、図５に示すように、照明光ＷＢは、低透過率領域Ｔ１をほとんど通ることなく、高透過率領域Ｔ２を通って ブラックマトリクスＢＭの光透過領域２０５を通過する。その結果、本実施形態のプロジェクター１によれば、液晶パネル２０１に対する電圧印加パターン、すなわち表示パターンに依らずに、ディスクリネーションに起因する光透過率の低下を抑制でき、明るい画像を得ることができる。

特に本実施形態の場合、空間分離方式の液晶パネル２０１を備えた単板式のプロジェクター１であるため、液晶パネル２０１の互いに隣り合うサブ画素に異なる電圧が印加される確率が高く、ディスクリネーションが発生しやすい。したがって、本実施形態の構成を採用することが有効である。

また、全てのサブ画素２０１Ｒ，２０１Ｇ１，２０１Ｇ２，２０１Ｂにわたって、各光透過領域２０５内における高透過率領域Ｔ２が同じ位置にあるため、光源装置１１０を全体的に同じ方向に移動すれば、各照明光ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２，ＷＢの集光位置を各サブ画素２０１Ｒ，２０１Ｇ１，２０１Ｇ２，２０１Ｂ内の高透過率領域Ｔ２に移動させることができる。したがって、簡易な構成で本実施形態の効果を得ることができる。なお、各部のレンズの色収差を考慮して色光毎に最適化を図る場合には、射出光の色が互いに異なる光源ユニット１１１，１１２，１１３，１１４毎に移動量を異ならせてもよい。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図１１を用いて説明する。
第２実施形態のプロジェクターおよび照明装置の構成は第１実施形態と同様であり、液晶パネルにおける照明光の集光状態が第１実施形態と異なる。そのため、プロジェクターおよび照明装置の全体の説明は省略する。
図１１は、第２実施形態の液晶パネル２０９の断面図である。
図１１において、第１実施形態で用いた図面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。

第１実施形態においては、図５に示すように、レンズ５４１を通過した照明光ＷＢは、ブラックマトリクスＢＭの光透過領域２０５を通過した後、透光性基板５６の内部で焦点を結び、略１点に集光される。これに対し、本実施形態においては、図１１に示すように、マイクロレンズアレイ５５を構成するレンズ５５１を通過した照明光ＷＢは、ブラックマトリクスＢＭの位置で焦点を結び、略１点に集光される。そのため、本実施形態のレンズ５５１のパワーは、第１実施形態のレンズ５４１のパワーとは異なっている。
プロジェクターのその他の構成は、第１実施形態と同様である。

本実施形態においても、液晶パネル２０９に対する電圧印加パターンに依らずに、ディスクリネーションに起因する光透過率の低下を抑制でき、明るい画像を表示することができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。

特に本実施形態の場合、照明光ＷＢがブラックマトリクスＢＭの位置で最も細く集光されるため、照明光ＷＢがディスクリネーションによる低透過率領域Ｔ１を避けつつ、かつ、ブラックマトリクスＢＭに遮光されることなく、光透過領域２０５を通過する構成を実現しやすい。したがって、本実施形態の構成によれば、第１実施形態に比べてさらにディスクリネーションによる光透過率の低下をより効果的に抑制でき、明るい画像を得ることができる。

［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図１２〜図１４を用いて説明する。
第３実施形態のプロジェクターの構成は第１実施形態と同様であり、光源装置の構成が第１実施形態と異なる。そのため、プロジェクターの説明は省略する。
図１２は、第３実施形態の光源装置２の概略構成図であり、光源装置２を＋Ｙ方向から見た平面図である。図１３は、光源装置２を一方側から見た側面図である。図１４は、光源装置２を他方側から見た側面図である。

本実施形態の光源装置２は、空間的に分離された複数の色光を射出する。本実施形態では、光源装置２が射出する照明光は、それぞれＳ偏光であり、空間的に分離された青色光ＢＬｓ、黄色光ＹＬｓ、緑色光ＧＬｓおよび赤色光ＲＬｓである。
図１２〜図１４に示すように、光源装置２は、光源部２１と、第１偏光分離素子２２と、第２偏光分離素子２３と、第１位相差素子２４と、第１集光素子２５と、第１反射素子２６と、第２集光素子２７と、波長変換素子２８と、第１色分離素子２９と、第２位相差素子３０と、第２反射素子３１と、第３位相差素子３２と、第２色分離素子３３と、を備えている。

（光源部の構成）
光源部２１は、第１偏光分離素子２２に＋Ｘ方向に沿って入射する光を射出する。光源部２１は、光源２１１と、コリメーターレンズ２１２と、回転位相差装置２１３と、を有している。光源２１１は、青色光を射出する固体光源である。詳述すると、光源２１１は、Ｓ偏光の青色光ＢＬｓを射出する半導体レーザーである。青色光ＢＬｓは、例えばピーク波長が４５０〜４６０ｎｍのレーザー光である。コリメーターレンズ２１２は、光源２１１から射出された青色光ＢＬｓを平行化する。

回転位相差装置２１３は、位相差素子２１３１と、位相差素子２１３１を＋Ｘ方向と平行な回転軸を中心として回転させる回転装置２１３２と、を有する。位相差素子２１３１は、１／２波長板または１／４波長板で構成される。位相差素子２１３１に入射されたＳ偏光の青色光ＢＬｓの一部は、位相差素子２１３１によってＰ偏光の青色光ＢＬｐに変換される。このため、位相差素子２１３１を透過した青色光は、Ｓ偏光の青色光ＢＬｓとＰ偏光の青色光ＢＬｐとが所定の割合で混在した光となる。回転装置２１３２によって位相差素子２１３１の回転角が調整されることにより、位相差素子２１３１を透過した青色光に含まれる青色光ＢＬｓと青色光ＢＬｐとの割合が調整される。なお、位相差素子２１３１を回転させる回転装置２１３２は無くてもよい。

このように、光源部２１は、Ｓ偏光の青色光ＢＬｓおよびＰ偏光の青色光ＢＬｐを射出する。なお、上記のように、光源２１１は、Ｓ偏光の青色光ＢＬｓを射出する構成であるが、Ｓ偏光の青色光ＢＬｓとＰ偏光の青色光ＢＬｐとを射出する構成としてもよい。この場合、回転位相差装置２１３を省略することができる。また、光源２１１は、半導体レーザーに代えて、ＬＥＤ等の他の固体光源を備えていてもよい。

（第１偏光分離素子の構成）
第１偏光分離素子２２には、青色光ＢＬｓ，ＢＬｐが、＋Ｘ方向に沿って入射される。第１偏光分離素子２２は、略直角二等辺三角柱状の２つのプリズム片を組み合わせて略直方体形状に形成されたプリズム型の偏光分離素子であり、２つのプリズム片の界面に偏光分離層２２１が設けられている。偏光分離層２２１は、＋Ｘ方向および＋Ｚ方向に対して４５°傾斜している。

偏光分離層２２１は、入射される光のうち、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する偏光分離特性を有する。または、偏光分離層２２１は、入射される光が青色光である場合、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する。偏光分離層２２１は、入射される光が青色光の波長より長波長の光である場合、光の偏光状態に関わらず反射する波長選択性の偏光分離特性を有する。このため、第１偏光分離素子２２は、入射される青色光のうち、Ｐ偏光の青色光ＢＬｐを＋Ｘ方向に沿って透過させ、Ｓ偏光の青色光ＢＬｓを−Ｚ方向に反射する。なお、第１偏光分離素子２２は、プリズム型の偏光分離素子に限らず、偏光分離層２２１を有するプレート型の偏光分離素子であってもよい。

（第２偏光分離素子の構成）
第２偏光分離素子２３は、第１偏光分離素子２２に対して＋Ｘ方向に位置し、第２偏光分離素子２３には、第１偏光分離素子２２を透過した青色光ＢＬｐが入射される。第２偏光分離素子２３は、第１偏光分離素子２２と同様、プリズム型の偏光分離素子であり、２つのプリズム片の界面に設けられた偏光分離層２３１を有する。偏光分離層２３１は、＋Ｘ方向および＋Ｚ方向に対して４５°傾斜している。偏光分離層２３１と偏光分離層２２１とは平行である。

偏光分離層２３１は、青色光を反射する一方、青色光の波長より長波長の光に対しては、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する波長選択性の偏光分離特性を有する。このため、第２偏光分離素子２３は、第１偏光分離素子２２から入射される青色光ＢＬｐを−Ｚ方向に反射する。なお、第２偏光分離素子２３は、プリズム型の偏光分離素子に限らず、偏光分離層２３１を有するプレート型の偏光分離素子であってもよい。

（第１位相差素子の構成）
第１位相差素子２４は、第１偏光分離素子２２に対して−Ｚ方向に位置する。すなわち、第１位相差素子２４は、−Ｚ方向において第１偏光分離素子２２と第１反射素子２６との間に位置する。第１位相差素子２４は、１／４波長板であり、第１偏光分離素子２２にて反射された青色光ＢＬｓは、第１位相差素子２４によって円偏光の青色光ＢＬｃ１に変換された後、第１集光素子２５に入射される。すなわち、第１位相差素子２４は、入射される青色光の偏光成分を変換する。

（第１集光素子の構成）
第１集光素子２５は、第１位相差素子２４に対して−Ｚ方向に位置する。すなわち、第１集光素子２５は、−Ｚ方向において第１位相差素子２４と第１反射素子２６との間に位置する。第１集光素子２５は、第１位相差素子２４から入射される青色光ＢＬｃ１を第１反射素子２６に集光する。また、第１集光素子２５は、第１反射素子２６から入射される青色光ＢＬｃ２を平行化する。なお、図１２の例では、第１集光素子２５は、２つのレンズ２５１，２５２を有する構成であるが、第１集光素子２５を構成するレンズの数は限定されない。

（第１反射素子の構成）
第１反射素子２６は、第１集光素子２５に対して−Ｚ方向に位置する。第１反射素子２６は、後述する波長変換素子２８から射出される黄色光ＹＬと同様の拡散角で、第１集光素子２５から−Ｚ方向に入射される青色光ＢＬｃ１を、＋Ｚ方向に拡散反射する。第１反射素子２６は、ランバート反射に近い反射特性を有し、入射された青色光ＢＬｃ１を反射する反射板２６１と、反射板２６１を＋Ｚ方向と平行な回転軸Ｒｘを中心として回転させる回転部２６２と、を備える。

反射板２６１に入射された青色光ＢＬｃ１は、反射板２６１にて反射される際に回転方向が逆回りの円偏光である青色光ＢＬｃ２に変換される。第１反射素子２６から射出された青色光ＢＬｃ２は、第１集光素子２５を＋Ｚ方向に通過した後、再び第１位相差素子２４に入射される。このため、第１集光素子２５から第１位相差素子２４に入射される青色光ＢＬｃ２は、第１位相差素子２４によってＰ偏光の青色光ＢＬｐに変換される。変換された青色光ＢＬｐは、第１偏光分離素子２２を＋Ｚ方向に透過して、第１色分離素子２９に入射される。

（第２集光素子の構成）
第２集光素子２７は、第２偏光分離素子２３に対して−Ｚ方向に位置する。すなわち、第２集光素子２７は、−Ｚ方向において第２偏光分離素子２３と波長変換素子２８との間に位置する。第２集光素子２７は、第２偏光分離素子２３にて反射された青色光ＢＬｐを波長変換素子２８に集光する。また、第２集光素子２７は、波長変換素子２８から第２偏光分離素子２３に入射される黄色光ＹＬを平行化する。なお、図１２の例では、第２集光素子２７は、２つのレンズ２７１，２７２を有する構成であるが、第２集光素子２７を構成するレンズの数は限定されない。

（波長変換素子の構成）
波長変換素子２８は、第２集光素子２７に対して−Ｚ方向に位置する。波長変換素子２８は、光の入射によって励起され、入射光の波長とは異なる波長を有する光を、光の入射方向とは反対方向に射出する反射型の波長変換素子である。換言すると、波長変換素子２８は、入射された光の波長を変換し、変換した光を光の入射方向とは反対方向に射出する反射型の波長変換素子である。

本実施形態では、波長変換素子２８は、青色光によって励起されて黄色光を射出する黄色蛍光体を含有しており、波長変換素子２８は、−Ｚ方向に沿って入射される励起光である青色光ＢＬｐの波長よりも長い波長を有する蛍光である非偏光の黄色光ＹＬを＋Ｚ方向に射出する。黄色光ＹＬは、例えばピーク波長が５００〜７００ｎｍの光である。すなわち、黄色光ＹＬは、緑色光成分と赤色光成分とを含み、それぞれの成分においてＳ偏光およびＰ偏光が混在した光である。波長変換素子２８から射出された黄色光ＹＬは、＋Ｚ方向に沿って第２集光素子２７によって平行化された後、第２偏光分離素子２３に入射される。なお、光源装置２は、＋Ｚ方向と平行な回転軸を中心として波長変換素子２８を回転させる回転装置を備えていてもよい。この場合、波長変換素子２８の放熱効率を高めることができる。

第２偏光分離素子２３の偏光分離層２３１は、上記のように、波長選択性の偏光分離特性を有する。このため、偏光分離層２３１に入射された非偏光の黄色光ＹＬのうち、Ｓ偏光の黄色光ＹＬｓは、偏光分離層２３１によって−Ｘ方向に反射されて、第１偏光分離素子２２に入射される。第１偏光分離素子２２の偏光分離層２２１は、上記のように、Ｓ偏光の黄色光ＹＬｓを反射する偏光分離特性を有する。このため、−Ｘ方向に偏光分離層２２１に入射された黄色光ＹＬｓは、第１偏光分離素子２２にて＋Ｚ方向に反射され、第１色分離素子２９に入射される。一方、偏光分離層２３１に入射された非偏光の黄色光ＹＬのうち、Ｐ偏光の黄色光ＹＬｐは、偏光分離層２３１を＋Ｚ方向に透過して、第３位相差素子３２に入射する。

（第１色分離素子の構成）
図１３は、光源装置２を−Ｘ方向から見た側面図である。換言すると、図１３は、第１色分離素子２９、第２位相差素子３０および第２反射素子３１を−Ｘ方向から見た模式図である。なお、図１３においては、回転位相差装置２１３、第１位相差素子２４、第１集光素子２５および第１反射素子２６の図示を省略している。

第１色分離素子２９は、第１偏光分離素子２２に対して＋Ｚ方向に位置し、第１偏光分離素子２２から＋Ｚ方向に射出された光から、青色光と黄色光とを分離する。第１色分離素子２９は、図１３に示すように、ダイクロイックプリズム２９１および反射プリズム２９２を有する。

ダイクロイックプリズム２９１は、第１偏光分離素子２２から射出された光が入射する。ダイクロイックプリズム２９１は、略直角二等辺三角柱状の２つのプリズム片を組み合わせて略直方体形状に形成されたプリズム型の色分離素子であり、２つのプリズム片の界面には、色分離層２９１１が設けられている。

色分離層２９１１は、＋Ｙ方向および＋Ｚ方向に対して４５°傾斜している。色分離層２９１１は、入射される光のうち、青色光を＋Ｚ方向に透過させ、青色光の波長よりも長波長の色光を−Ｙ方向に反射する。このため、第１偏光分離素子２２からダイクロイックプリズム２９１に入射した光のうち、青色光ＢＬｐは、色分離層２９１１を＋Ｚ方向に透過して、ダイクロイックプリズム２９１から射出される。一方、第１偏光分離素子２２からダイクロイックプリズム２９１に入射した光のうち、黄色光ＹＬｓは、色分離層２９１１によって−Ｙ方向に反射される。なお、ダイクロイックプリズム２９１に代えて、色分離層２９１１を有するダイクロイックミラーを採用してもよい。また、第１色分離素子２９は、偏光分離層を有する偏光分離素子と、反射プリズム２９２と、を有していてもよい。

反射プリズム２９２は、ダイクロイックプリズム２９１に対して−Ｙ方向に位置する。反射プリズム２９２には、色分離層２９１１によって反射された黄色光ＹＬｓが入射する。反射プリズム２９２は、略直角二等辺三角柱状の２つのプリズム片を組み合わせて略直方体形状に形成されたプリズム型の反射素子であり、２つのプリズム片の界面には、反射層２９２１が設けられている。

反射層２９２１は、＋Ｙ方向および＋Ｚ方向に対して４５°傾斜している。反射層２９２１と色分離層２９１１とは、平行である。反射層２９２１は、ダイクロイックプリズム２９１から−Ｙ方向に入射される黄色光ＹＬｓを＋Ｚ方向に反射する。反射層２９２１によって反射された黄色光ＹＬｓは、反射プリズム２９２から＋Ｚ方向に射出される。なお、反射プリズム２９２に代えて、反射層２９２１を有する反射ミラーを採用してもよい。

（第２位相差素子の構成）
第２位相差素子３０は、ダイクロイックプリズム２９１に対する＋Ｚ方向に配置され、ダイクロイックプリズム２９１から射出される青色光ＢＬｐの光路に位置する。第２位相差素子３０は、入射される光の偏光方向を変換する１／２波長板であり、ダイクロイックプリズム２９１から入射される青色光ＢＬｐをＳ偏光の青色光ＢＬｓに変換する。第２位相差素子３０によってＳ偏光に変換された青色光ＢＬｓは、光源装置２から＋Ｚ方向に射出される。なお、第２位相差素子３０は、ダイクロイックプリズム２９１において青色光ＢＬｐが射出される面に設けられていてもよい。

（第２反射素子の構成）
第２反射素子３１は、反射プリズム２９２に対する＋Ｚ方向に配置され、反射プリズム２９２から射出される黄色光ＹＬｓの光路に位置する。第２反射素子３１は、入射される光のうち、一部の光を透過させ、他の光を反射する。このため、第２反射素子３１に入射された黄色光ＹＬｓのうち、一部の黄色光ＹＬｓは、第２反射素子３１を透過して、光源装置２から＋Ｚ方向に射出される。すなわち、黄色光ＹＬｓは、青色光ＢＬｓとは空間的に分離され、光源装置２における青色光ＢＬｓの射出位置とは異なる射出位置から射出される。

一方、第２反射素子３１に入射された黄色光ＹＬｓのうち、他の黄色光ＹＬｓは、第２反射素子３１によって反射されて、再び反射プリズム２９２に入射される。反射プリズム２９２に入射された他の黄色光ＹＬｓは、反射層２９２１によって＋Ｙ方向に反射され、ダイクロイックプリズム２９１、第１偏光分離素子２２、第２偏光分離素子２３、第２集光素子２７を介して、波長変換素子２８に入射される。

ここで、波長変換素子２８に含有される黄色蛍光体は、外部から入射した黄色光をほとんど吸収しない。このため、波長変換素子２８に入射された黄色光ＹＬｓは、波長変換素子２８内にて繰り返し反射されることによって非偏光の黄色光ＹＬとなり、黄色蛍光体にて生じた黄色光ＹＬとともに波長変換素子２８の外部に射出される。波長変換素子２８から射出された黄色光ＹＬは、上記のように、第２集光素子２７を介して、第２偏光分離素子２３に入射される。なお、第２反射素子３１を透過する黄色光ＹＬｓの光量と、第２反射素子３１にて反射される黄色光ＹＬｓの光量との割合は、予め設定できる。また、第２反射素子３１は、反射プリズム２９２において黄色光ＹＬｓが射出される面に設けられていてもよい。

（第３位相差素子の構成）
図１４は、光源装置２を＋Ｘ方向から見た側面図である。換言すると、図１４は、＋Ｘ方向から見た第３位相差素子３２および第２色分離素子３３を示す模式図である。なお、図１４においては、第２集光素子２７および波長変換素子２８の図示を省略している。
第３位相差素子３２は、図１２および図１４に示すように、第２偏光分離素子２３に対して＋Ｚ方向に位置する。第３位相差素子３２には、第２偏光分離素子２３を透過した黄色光ＹＬｐが入射する。第３位相差素子３２は、１／２波長板であり、黄色光ＹＬｐをＳ偏光の黄色光ＹＬｓに変換する。Ｓ偏光に変換された黄色光ＹＬｓは、第２色分離素子３３に入射する。

（第２色分離素子の構成）
第２色分離素子３３は、第３位相差素子３２に対して＋Ｚ方向に位置する。第２色分離素子３３は、第２偏光分離素子２３から＋Ｚ方向に射出され、第３位相差素子３２にてＳ偏光に変換された黄色光ＹＬｓを緑色光成分と赤色光成分とに分離する。第２色分離素子３３は、図１４に示すように、ダイクロイックプリズム３３１および反射プリズム３３２を有する。

ダイクロイックプリズム３３１は、ダイクロイックプリズム２９１と同様のプリズム型の色分離素子であり、２つのプリズム片の界面には、色分離層３３１１が設けられている。色分離層３３１１は、＋Ｙ方向および＋Ｚ方向に対して４５°傾斜している。色分離層３３１１は、色分離層２９１１および反射層２９２１と平行である。色分離層３３１１は、入射される光のうち、緑色光成分を＋Ｚ方向に透過させ、赤色光成分を−Ｙ方向に反射する。このため、ダイクロイックプリズム３３１に入射した黄色光ＹＬｓのうち、Ｓ偏光の緑色光成分である緑色光ＧＬｓは、色分離層３３１１を＋Ｚ方向に透過して、ダイクロイックプリズム３３１から射出される。緑色光ＧＬｓは、光源装置２から＋Ｚ方向に射出される。すなわち、緑色光ＧＬｓは、青色光ＢＬｓおよび黄色光ＹＬｓとは空間的に分離され、青色光ＢＬｓおよび黄色光ＹＬｓとは異なる位置から射出される。

一方、ダイクロイックプリズム３３１に入射した黄色光ＹＬｓのうち、Ｓ偏光の赤色光成分である赤色光ＲＬｓは、色分離層３３１１によって−Ｙ方向に反射される。なお、ダイクロイックプリズム３３１に代えて、色分離層３３１１を有するダイクロイックミラーを採用してもよい。

反射プリズム３３２は、反射プリズム２９２と同様の構成を有する。すなわち、反射プリズム３３２は、色分離層２９１１，３３１１および反射層２９２１と平行な反射層３３２１を有する。反射層３３２１は、色分離層３３１１によって反射されて入射される赤色光ＲＬｓを＋Ｚ方向に反射する。反射層３３２１によって反射された赤色光ＲＬｓは、反射プリズム３３２から射出される。赤色光ＲＬｓは、光源装置２から＋Ｚ方向に射出される。すなわち、赤色光ＲＬｓは、青色光ＢＬｓ、黄色光ＹＬｓおよび緑色光ＧＬｓとは空間的に分離され、青色光ＢＬｓ、黄色光ＹＬｓおよび緑色光ＧＬｓとは異なる位置から射出される。

このように、本実施形態の光源装置２においては、光源装置２の光軸の方向から見て、赤色光ＲＬｓ、青色光ＢＬｓ、黄色光ＹＬｓおよび緑色光ＧＬｓが２行２列に並んだ４本の光束として射出される。また、本実施形態においても、図２に示した第１実施形態と同様、光源装置２の後段には、レンズインテグレーターユニット７０と、偏光変換素子７３と、重畳レンズ７４が設けられている。したがって、光源装置２の光軸を重畳レンズ７４の光軸からずらして配置することによって、赤色光ＲＬｓ、青色光ＢＬｓ、黄色光ＹＬｓおよび緑色光ＧＬｓのそれぞれを、液晶パネルの各サブ画素の高透過率領域に集光させることができる。

本実施形態においても、液晶パネルに対する電圧印加パターンに依らずに、ディスクリネーションに起因する光透過率の低下を抑制でき、明るい画像を表示することができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。

また、本実施形態においては、第１偏光分離素子２２から青色光ＢＬｐおよび黄色光ＹＬｓを射出でき、第２偏光分離素子２３から黄色光ＹＬｐを射出できる。このため、偏光方向が揃えられ、空間的に分離された複数の色光を射出可能な光源装置２を簡易な構成で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、重畳レンズに入射する光束の中心を重畳レンズの光軸からずらす手段として、光源装置の光軸を重畳レンズの光軸からずらす構成を採用したが、この構成に代えて、光源装置と重畳レンズとの間に、重畳レンズにおける光の入射位置または入射角度を偏向させる光学素子が設けられてもよい。

上記実施形態では、本発明によるプロジェクターを、空間分離方式の液晶パネルを備えた単板式のプロジェクターに適用した例を挙げて説明したが、青色光、緑色光、赤色光のそれぞれを変調する３枚の液晶パネルを備えたプロジェクターに適用してもよい。この場合には、１枚の液晶パネルにおける最小の表示単位は、サブ画素ではなく、画素となる。したがって、本発明をこの種のプロジェクターに適用する場合には、画素が特許請求の範囲における表示単位に相当する。

その他、プロジェクターの各構成要素の形状、数、配置、材料等の具体的な記載については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。

１…プロジェクター、２，１１０…光源装置、５３Ｂ…液晶分子、７１…第１レンズアレイ、７２…第２レンズアレイ、７４…重畳レンズ、７４ａ…光軸、１００…照明装置、２００…光変調装置、２０１，２０９…液晶パネル、２０１Ｒ…第１サブ画素（表示単位、第１表示単位）、２０１Ｇ１…第２サブ画素（表示単位、第２表示単位）、２０１Ｇ２…第３サブ画素（表示単位）、２０１Ｂ…第４サブ画素（表示単位）、２０１ＳＰ…サブ画素（表示単位）、２０５…光透過領域、２０５ｒ…第１光透過領域、２０５ｇ１…第２光透過領域、２０５ｇ２…第３光透過領域、２０５ｂ…第４光透過領域、５４１，５５１…レンズ、ＢＭ…ブラックマトリクス（遮光膜）、Ｗ…照明光束、ＦＣ…（照明光束の）中心、Ｔ１…低透過率領域（第１領域）、Ｔ２…高透過率領域（第２領域）。

Claims (7)

1. 光を射出する照明装置と、
   前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調する液晶パネルを含む光変調装置と、
   前記光変調装置によって変調された画像光を投射する投射光学装置と、
   を備え、
   前記液晶パネルは、前記照明装置からの光が入射する表示単位と、前記表示単位に対応して設けられた光透過領域を有する遮光膜と、前記光透過領域に前記光を集光するレンズと、を有し、
   前記表示単位は、前記光透過領域内に、第１領域と、前記第１領域よりも光透過率が高い第２領域と、を有し、
   前記照明装置は、前記レンズによって前記光が前記第２領域に集光されるように前記光を射出する、プロジェクター。
2. 前記液晶パネルは、前記表示単位として、第１波長帯の第１の光が入射する第１表示単位と、前記第１表示単位に隣り合って配置され、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯の第２の光が入射する第２表示単位と、を少なくとも有し、
   前記遮光膜は、前記光透過領域として、前記第１表示単位に対応して設けられた第１光透過領域と、前記第２表示単位に対応して設けられた第２光透過領域と、を少なくとも有し、
   前記レンズは、所定の方向から入射する前記第１の光を前記第１光透過領域の前記第２領域に集光し、前記第１の光とは異なる方向から入射する前記第２の光を前記第２光透過領域の前記第２領域に集光する、請求項１に記載のプロジェクター。
3. 前記第１光透過領域における前記第２領域と、前記第２光透過領域における前記第２領域とは、前記第２領域が対応する各光透過領域内において同じ位置にある、請求項２に記載のプロジェクター。
4. 前記液晶パネルの法線方向から見て、前記液晶パネルにおける液晶分子のプレチルト方向は、矩形状の前記表示単位の対角線の方向に略一致しており、
   前記光透過領域における前記第２領域の位置は、前記対角線の一端側である、請求項３に記載のプロジェクター。
5. 前記照明装置は、光源装置と、前記光源装置からの光が入射する第１レンズアレイと、前記第１レンズアレイからの光が入射する第２レンズアレイと、前記第２レンズアレイからの光が入射する重畳レンズと、を有し、
   前記重畳レンズに入射する照明光束の中心は、前記重畳レンズの光軸からずれている、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. 前記光源装置の光軸は、前記重畳レンズの光軸からずれている、請求項５に記載のプロジェクター。
7. 前記光源装置と重畳レンズとの間に、前記重畳レンズにおける前記光の入射位置または入射角度を偏向させる光学素子が設けられた、請求項５に記載のプロジェクター。

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