JP7119986B2 - プロジェクター - Google Patents

Description

本発明はプロジェクターに関するものである。

従来、光源からの白色光を異なる角度で配置した３枚のダイクロイックミラーを用いてＲＧＢ各色の光に分離し、分離したＲＧＢ各色の光を１枚の光変調装置に入射させることで画像光を生成するプロジェクターがある（例えば、下記特許文献１参照）。

特開平０４－６０５３８号公報

しかしながら、上記プロジェクターでは、ダイクロイックミラーで分離されたＲＧＢ各光の光路長がそれぞれ異なるため、色毎に照明領域の大きさが異なることで光利用効率の低下を招くという問題があった。

本発明の第一態様に従えば、第１の光を射出する光源部と、励起光を射出する励起光源と、前記励起光源から射出された前記励起光を蛍光に変換する波長変換素子と、前記波長変換素子から射出された前記蛍光を平行化するコリメーター光学系と、前記蛍光を互いに色の異なる第２の光及び第３の光に分離する光分離素子と、前記第２の光又は前記第３の光の光路上に設けられる補正レンズと、前記補正レンズの後段に設けられる重畳レンズと、第１のサブ画素、第２のサブ画素及び第３のサブ画素を含む画素を複数有する光変調装置と、前記複数の画素各々に１対１で対応する複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイと、前記光変調装置から射出される光を投射する投射光学装置と、を備え、前記第１の光、前記第２の光及び前記第３の光は、それぞれ前記重畳レンズの異なる位置に入射することで前記マイクロレンズに対して異なる方向から入射し、前記第１の光は、前記マイクロレンズを透過して前記第１のサブ画素に入射し、前記第２の光は、前記マイクロレンズを透過して前記第２のサブ画素に入射し、前記第３の光は、前記マイクロレンズを透過して前記第３のサブ画素に入射するプロジェクターが提供される。

上記第一態様において、前記補正レンズは、前記第２の光の光路上に配置された凸レンズであるのが好ましい。

上記第一態様において、前記補正レンズは、前記第３の光の光路上に配置された凹レンズであるのが好ましい。

上記第一態様において、前記第１の光は青色光であり、前記第２の光は赤色光であり、前記第３の光は緑色光であり、前記第３の光を第１の緑色光と第２の緑色光とに分離する光分離ミラー群をさらに備えるのが好ましい。

上記第一態様において、前記画素は第４のサブ画素をさらに含み、前記第１の緑色光は、前記マイクロレンズを透過して前記第３のサブ画素に入射し、前記第２の緑色光は、前記マイクロレンズを透過して前記第４のサブ画素に入射するのが好ましい。

第一実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す平面図である。 照明装置の上面図である。 照明装置の側面図である。 補正レンズの作用を説明するための図である。 重畳レンズにおける光入射面の状態を示す斜視図である。 光変調装置の画素構造を示す平面図である。 第１のサブ画素および第２のサブ画素における断面を示す図である。 第３のサブ画素および第４のサブ画素における断面を示す図である。 第二実施形態に係る照明装置の上面図である。 補正レンズの作用を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

（第一実施形態）
本実施形態に係るプロジェクターは、スクリーン上にカラー画像を表示する投射型画像表示装置である。本実施形態に係るプロジェクターは、照明装置の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザーなどのレーザー光源を用いている。

図１は本実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す平面図である。
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の照明光軸を光軸ＡＸとする。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方向はプロジェクターの上下方向に対応し、Ｘ方向とは光軸ＡＸと平行な方向に対応し、Ｙ方向はＸ方向およびＺ方向に直交する方向に対応する。

光変調装置２００は、例えば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。このような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の小型化が図られる。そして、光変調装置２００は、照明装置１００からの照明光を画像情報に応じて変調して画像光を形成する。

光変調装置２００の照明装置１００と対向する面側に、光入射側偏光板２０１ａが設けられている。また、光変調装置２００の投射光学装置３００と対向する面側に、光出射側偏光板２０１ｂが設けられている。光入射側偏光板２０１ａ及び光出射側偏光板２０１ｂは、互いの偏光軸が直交している。

投射光学装置３００は、投射レンズからなり、光変調装置２００により変調された画像光をスクリーンＳＣＲに向かって拡大投射する。なお、この投射光学系を構成するレンズの枚数については、１枚であっても複数枚であってもよい。

（照明装置）
続いて、照明装置１００の具体的な構成について説明する。
図２は、＋Ｚ方向から－Ｚ方向に向かって照明装置を視た上面図である。図３は、－Ｙ方向から＋Ｙ方向に向かって照明装置を視た側面図である。

照明装置１００は、図２および図３に示すように、光源ユニット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。
光源ユニット１１０は、光源部１０と、第１集光レンズ１１と、拡散板１２と、ミラー１３と、励起光源３０と、第２集光レンズ３１と、蛍光体素子（波長変換素子）３２と、コリメーター光学系４０と、光分離素子２０と、補正レンズ５０と、光分離ミラー群６０とを含む。

光源ユニット１１０において、光源部１０の光軸ａｘ１に沿って、光源部１０と、第１集光レンズ１１と、拡散板１２と、コリメーターレンズ１４と、ミラー１３とが、この順に並んで配置されている。また、光源ユニット１１０において、励起光源３０の光軸ａｘ２に沿って、励起光源３０と、第２集光レンズ３１と、蛍光体素子３２と、コリメーター光学系４０と、光分離素子２０と、補正レンズ５０と、光分離ミラー群６０とが、この順に並んで配置されている。なお、光軸ａｘ１および光軸ａｘ２はＺ方向において離間しており、Ｚ方向から平面視した場合に光軸ａｘ１および光軸ａｘ２は互いに直交する。また、光軸ａｘ２は光軸ＡＸと平行である。

本実施形態において、光源部１０には、例えば青色光束（第１の光）ＬＢを射出する発光ダイオードが用いられている。なお、光源部１０には、発光ダイオードの他にもレーザーダイオードなどの固体発光素子を用いることができる。また、光源部１０には、このような固体発光素子を単独若しくは複数組み合わせたものを用いることができる。

第１集光レンズ１１は、光源部１０から射出された青色光束ＬＢを集光するものであり、例えば１枚の凸レンズで構成されている。なお、第１集光レンズ１１を構成するレンズの枚数については１枚であっても複数枚であってもよい。

拡散板１２は、青色光束ＬＢを拡散させることで照度分布を均一化する。拡散板１２としては、公知の拡散板、例えば、磨りガラスや、ホログラフィックディフューザー、透明基板の表面にブラスト処理を施したもの、透明基板の内部にビーズのような散乱材を分散させ、散乱材によって光を散乱させるものなどを用いることができる。

コリメーターレンズ１４は、拡散板１２で拡散された青色光束ＬＢを平行化してミラー１３に入射させる。なお、コリメーターレンズ１４は複数のレンズで構成されていてもよい。

ミラー１３は拡散板１２により拡散された青色光束ＬＢは光軸ａｘ２に沿う＋Ｘ方向に向けて反射する。ミラー１３は光軸ａｘ１に対して４５度の角度をなすように配置されている。ミラー１３は後述する光分離素子２０におけるダイクロイックミラー２１と平面視で重なるように配置されている。

励起光源３０は蛍光体素子３２を励起して蛍光を生成するためのものである。励起光源３０は、例えば、波長帯が４４０ｎｍ～４７０ｎｍの青色レーザー光を励起光Ｂとして射出する青色レーザー発光素子で構成される。なお、励起光源３０は、要求される励起光Ｂの出力に応じて、複数の青色レーザー発光素子で構成されてもよい。

第２集光レンズ３１は、励起光源３０から射出された励起光Ｂを集光するものであり、例えば１枚の凸レンズで構成されている。なお、第２集光レンズ３１を構成するレンズの枚数については１枚であっても複数枚であってもよい。

蛍光体素子３２は励起光Ｂを吸収して励起される蛍光体を含む。励起光Ｂにより励起された蛍光体は、例えば波長帯が５００～７００ｎｍの蛍光（黄色蛍光）ＹＬを射出する。蛍光体素子３２は、励起光Ｂの入射側と反対側から蛍光ＹＬを射出する。蛍光体素子３２から射出された蛍光ＹＬは、コリメーター光学系４０に入射する。本実施形態の照明装置１００は、蛍光体素子３２を励起して生成した蛍光ＹＬを用いて白色光を生成するため、高い発光効率を得ることができる。

コリメーター光学系４０は、蛍光体素子３２から射出された蛍光ＹＬをピックアップするとともに平行化する。そのため、コリメーター光学系４０は高い開口数（ＮＡ）が要求される。本実施形態のコリメーター光学系４０は、例えば第１凸レンズ４０ａおよび第２凸レンズ４０ｂで構成される。コリメーター光学系４０により平行化された蛍光ＹＬは、光分離素子２０に入射する。

光分離素子２０は、蛍光ＹＬを互いに色の異なる２つの光に分離する。具体的に、光分離素子２０は、ダイクロイックミラー２１とミラー２２とで構成される。ダイクロイックミラー２１は、蛍光体素子３２からの黄色の蛍光ＹＬを赤色光束（第２の光）ＬＲと緑色光束（第３の光）ＬＧとに分離する。ダイクロイックミラー２１は、赤色光束ＬＲを透過させるとともに緑色光束ＬＧを反射させることで蛍光ＹＬを２つに分離する。

ミラー２２は、緑色光束ＬＧの光路中に配置され、ダイクロイックミラー２１で反射された緑色光束ＬＧを＋Ｘ方向に向けて反射する。光分離素子２０で分離された赤色光束ＬＲおよび緑色光束ＬＧは、互いに＋Ｘ方向に進む。

本実施形態の照明装置１００は、蛍光体素子３２を励起して生成した蛍光ＹＬを用いて白色光を生成するため、高い発光効率を得ることができる。しかしながら、本実施形態の照明装置１００では、上述のようにコリメーター光学系４０を凸レンズのみで構成するため、色収差が生じる。つまり、コリメーター光学系４０における焦点は、該コリメーター光学系４０に入射する光の色毎に異なる。

具体的に、本実施形態のコリメーター光学系４０では、緑色光束ＬＧの焦点に蛍光体素子３２の表面を位置させている。すなわち、蛍光ＹＬのうちの緑色光束ＬＧはコリメーター光学系４０の焦点位置から射出されるため、コリメーター光学系４０は緑色光束ＬＧを良好に平行化することができる。

一方、蛍光ＹＬのうちの赤色光束ＬＲはコリメーター光学系４０の焦点からずれた位置から射出されることになるので、コリメーター光学系４０は赤色光束ＬＲを良好に平行化できない。具体的に、赤色光束ＬＲの焦点は緑色光束ＬＧの焦点よりも奥側、すなわち蛍光体素子３２の表面よりも内側にある。そのため、コリメーター光学系４０を透過した赤色光束ＬＲは発散光となる。

これに対し、本実施形態の照明装置１００では、光分離素子２０で分離した赤色光束ＬＲの光路上に補正レンズ５０を設けている。図４は補正レンズの作用を説明するための図である。図４に示すように、本実施形態の補正レンズ５０は凸レンズで構成され、発散光である赤色光束ＬＲを集光して収束させることで赤色光束ＬＲを平行化する。これにより、赤色光束ＬＲおよび緑色光束ＬＧは互いに平行化された状態で＋Ｘ方向に進む。

図３に戻り、光分離ミラー群６０は光分離素子２０のミラー２２で反射された緑色光束ＬＧの光路上に配置され、緑色光束ＬＧを２つに分離する。具体的に、光分離ミラー群６０は、ハーフミラー６１とミラー６２とで構成される。ハーフミラー６１は、緑色光束ＬＧの一部を第１の緑色光束ＬＧ１として透過させるとともに、緑色光束ＬＧの残り一部を第２の緑色光束ＬＧ２として－Ｚ方向に向けて反射させる。第１の緑色光束ＬＧ１は光軸ａｘ２に沿って進んでレンズインテグレーターユニット７０に入射する。

第２の緑色光束ＬＧ２はミラー６２に入射する。ミラー６２は、第２の緑色光束ＬＧ２を＋Ｘ方向に向けて反射する。ミラー６２で反射された第２の緑色光束ＬＧ２は光軸ａｘ２に沿って進んでレンズインテグレーターユニット７０に入射する。
以上のようにして、光分離ミラー群６０は、緑色光束ＬＧを２つに分離して第１の緑色光束ＬＧ１と第２の緑色光束ＬＧ２とを生成する。

本実施形態の光源ユニット１１０は、青色光束ＬＢ、赤色光束ＬＲ、第１の緑色光束ＬＧ１および第２の緑色光束ＬＧ２を含む光束ＬＡをレンズインテグレーターユニット７０に向けて射出する。光源ユニット１１０から射出される光束ＬＡの中心軸は光軸ＡＸに一致する。また、各光束ＬＢ、ＬＲ、ＬＧ１、ＬＧ２の主光線は、それぞれ光束ＬＡの中心軸（光軸ＡＸ）から同じ距離に位置している。

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とを含む。第１レンズアレイ７１は、例えば、複数の第１小レンズ７１ａを平面的に配列して構成される。第１レンズアレイ７１は、光源ユニット１１０から射出された光束ＬＡを各第１小レンズ７１ａによって複数の小光束に分割してそれぞれを集光させる。

第２レンズアレイ７２は、例えば、第１レンズアレイ７１の各第１小レンズ７１ａに対応して平面的に配列された複数の第２小レンズ７２ａを有している。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小レンズ７１ａの像を光変調装置２００に対して重畳して入射させる。

偏光変換素子７３は、偏光分離膜と位相差板（１／２位相差板）とをアレイ状に並べて構成される。偏光変換素子７３は、レンズインテグレーターユニット７０からの光の偏光方向を所定方向に変換する。これにより、光変調装置２００に入射する光の偏光方向が、光変調装置２００の光入射側に配置された光入射側偏光板２０１ａの透過軸方向に対応する。よって、光入射側偏光板２０１ａは光変調装置２００に入射する光を遮光しないため、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るものであり、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、光束ＬＡにおける各光束ＬＢ、ＬＲ、ＬＧ１、ＬＧ２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、各光束ＬＢ、ＬＲ、ＬＧ１、ＬＧ２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。各光束ＬＢ、ＬＲ、ＬＧ１、ＬＧ２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、互いが交わ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を経由した後の光束ＬＡを照明光Ｗと称すことにする。照明光Ｗは、青色光ＷＢ、赤色光ＷＲ、第１緑色光ＷＧ１および第２緑色光ＷＧ２を含む。ここで、青色光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を経由した上記青色光束ＬＢに相当し、赤色光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を経由した上記赤色光束ＬＲに相当し、第１緑色光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を経由した上記第１の緑色光束ＬＧ１に相当し、第２緑色光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を経由した上記第２の緑色光束ＬＧ２に相当する。

図５は重畳レンズ７４における光入射面の状態を示す斜視図である。図５では、青色光ＷＢ、赤色光ＷＲ、第１緑色光ＷＧ１および第２緑色光ＷＧ２を模式的に示している。
照明光Ｗにおいても、青色光ＷＢ、赤色光ＷＲ、第１緑色光ＷＧ１および第２緑色光ＷＧ２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、青色光ＷＢ、赤色光ＷＲ、第１緑色光ＷＧ１および第２緑色光ＷＧ２は、図５に示すように重畳レンズ７４の異なる場所に入射する。なお、青色光ＷＢ、赤色光ＷＲ、第１緑色光ＷＧ１および第２緑色光ＷＧ２の主光線と重畳レンズ７４のレンズ光軸７４ａとの距離はいずれも等しい。以下、青色光ＷＢ、赤色光ＷＲ、第１緑色光ＷＧ１および第２緑色光ＷＧ２を特に区別しない場合、総称して各光ＷＢ，ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２と称すこともある。

本実施形態において、重畳レンズ７４は、該重畳レンズ７４に対する各光ＷＢ，ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２の入射位置に応じて、光変調装置２００に対する各光ＷＢ，ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２の入射方向を異ならせる。すなわち、重畳レンズ７４は、各光ＷＢ，ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２を光変調装置２００に対して４方向から入射可能である。

続いて、光変調装置２００の画素構造について説明する。図６は、光変調装置２００の画素構造を示す平面図であり、図７および図８は光変調装置２００における画素構造の要部を示す断面図である。
図６、図７および図８に示すように、光変調装置２００は、複数の画素２０１を有している。各画素２０１は、第１のサブ画素２０１Ｂ、第２のサブ画素２０１Ｒ、第３のサブ画素２０１Ｇ１および第４のサブ画素２０１Ｇ２から構成される。以下、第１のサブ画素２０１Ｂ、第２のサブ画素２０１Ｒ、第３のサブ画素２０１Ｇ１および第４のサブ画素２０１Ｇ２を、単にサブ画素２０１Ｂ、２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２と簡略して示すこともある。

図６に示すように、本実施形態の光変調装置２００において、複数の画素２０１は、Ｙ方向およびＺ方向に沿ってマトリクス状に配置されている。各画素２０１は、－Ｚ方向に向かって、第１のサブ画素２０１Ｂおよび第２のサブ画素２０１Ｒがこの順に並び、第１のサブ画素２０１Ｂに対する＋Ｙ方向に第４のサブ画素２０１Ｇ２が並び、第２のサブ画素２０１Ｒに対する＋Ｙ方向に第３のサブ画素２０１Ｇ１が並んで配置されている。各サブ画素２０１Ｂ、２０１Ｒ、２０１Ｇ１、２０１Ｇ２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、各画素２０１と、第２レンズアレイ７２における光射出面とは、光学的に共役の関係となっている。

本実施形態において、各サブ画素２０１Ｂ，２０１Ｒ，２０１Ｇ１，２０１Ｇ２は略正方形状となっており、画素２０１は全体として略正方形状となっている。そのため、各画素２０１はそれぞれが均一な輝度を有することとなるので、光変調装置２００はムラがなく品質の良い画像光を生成することができる。

以上述べたように本実施形態のプロジェクター１によれば、各光ＷＢ，ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２の重畳レンズ７４における入射位置を異ならせることで、光変調装置２００の光入射側に設けられたマイクロレンズアレイ８０に対して各光ＷＢ，ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２を所定方向からそれぞれ入射可能である。

図７および図８に示すように、本実施形態の光変調装置２００は、光入射側の表面にマイクロレンズアレイ８０が一体に設けられている。なお、マイクロレンズアレイ８０は光変調装置２００と別体でも良い。図７は第１のサブ画素２０１Ｂおよび第２のサブ画素２０１Ｒにおける断面を示す図である。図８は第３のサブ画素２０１Ｇ１および第４のサブ画素２０１Ｇ２における断面を示す図である。

マイクロレンズアレイ８０は、複数のマイクロレンズ８０ａを有し、マイクロレンズアレイ８０に入射した光から複数の微小光束を形成する。
具体的には、図７に示すようにマイクロレンズアレイ８０に入射した青色光ＷＢは、複数のマイクロレンズ８０ａによって複数の微小光束ＷＢｂに分割される。また、マイクロレンズアレイ８０に入射した赤色光ＷＲは、複数のマイクロレンズ８０ａによって複数の微小光束ＷＲｒに分割される。

図８に示すように、マイクロレンズアレイ８０に入射した第１緑色光ＷＧ１は、複数のマイクロレンズ８０ａによって、複数の微小光束ＷＧｇ１に分割される。また、マイクロレンズアレイ８０に入射した第２緑色光ＷＧ２は、複数のマイクロレンズ８０ａによって、複数の微小光束ＷＧｇ２に分割される。

各マイクロレンズ８０ａは光変調装置２００の各画素２０１と１対１で対応するように配置されている。第１のサブ画素２０１Ｂには光変調装置２００に入射する照明光Ｗのうちの青色光ＷＢが対応する。すなわち、マイクロレンズアレイ８０に対して斜め下方から入射した青色光ＷＢは微小光束ＷＢｂに分割されて、第１のサブ画素２０１Ｂに入射する。

また、第２のサブ画素２０１Ｒには赤色光ＷＲが対応する。すなわち、マイクロレンズアレイ８０に対して斜め上方から入射した赤色光ＷＲは微小光束ＷＲｒに分割されて、第２のサブ画素２０１Ｒに入射する。

また、第３のサブ画素２０１Ｇ１には第１緑色光ＷＧ１が対応する。すなわち、マイクロレンズアレイ８０に対して斜め上方から入射した第１緑色光ＷＧ１は微小光束ＷＧｇ１に分割されて、第３のサブ画素２０１Ｇ１に入射する。

また、第４のサブ画素２０１Ｇ２には第２緑色光ＷＧ２が対応する。すなわち、マイクロレンズアレイ８０に対して斜め下方から入射した第２緑色光ＷＧ２は微小光束ＷＧｇ２に分割されて、第４のサブ画素２０１Ｇ２に入射する。

本実施形態のプロジェクター１によれば、従来のように複数のダイクロイックミラーを用いて光変調装置２００のサブ画素への各色光の入射方向を調整する場合のように、各色光の光路長に差が生じることで色毎に照明領域の大きさが異なることがない。したがって、本実施形態のプロジェクター１によれば、重畳レンズ７４への入射位置を異ならせることで分離した各光ＷＢ，ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２の光路長に差が生じることがないので、各光ＷＢ，ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２の照明領域の大きさに差が生じない。したがって、各光ＷＢ，ＷＲ，ＷＧ１，ＷＧ２が光変調装置２００に効率良く入射するので、照明装置１００の光利用効率の低下を防止できる。

また、本実施形態のプロジェクター１では、蛍光ＹＬを用いて白色光を生成することで高い発光効率を得ることができる。一方、本実施形態のプロジェクター１では、コリメーター光学系４０で生じる色収差によって蛍光ＹＬのうちの赤色光束ＬＲが発散光となってしまう。
仮に、赤色光束ＬＲが発散光のまま光変調装置２００に入射した場合、赤色光束ＬＲの集光位置がずれることで隣接するサブ画素内に入射することで画像光ににじみが生じてしまい、スクリーンＳＣＲに投射される画像光の品質が低下してしまう。
これに対し、本実施形態のプロジェクター１では、補正レンズ５０によって赤色光束ＬＲの発散角を調整することで赤色光束ＬＲを平行化するので、赤色光束ＬＲを所望のサブ画素に入射させることができる。よって、画像光におけるにじみの発生を抑制し、スクリーンＳＣＲに投射する画像光の品質を向上することができる。

また、本実施形態のプロジェクター１は、光分離ミラー群６０を備えるので、蛍光ＹＬから生成した緑色光束ＬＧを２つに分離することで、第３のサブ画素２０１Ｇ１に対応した第１の緑色光束ＬＧ１と、第４のサブ画素２０１Ｇ２に対応した第２の緑色光束ＬＧ２とを生成できる。これにより、本実施形態の画素２０１において、赤色および青色に対応するサブ画素に比べて緑色に対応するサブ画素の数が多くなる。したがって、本実施形態のプロジェクター１によれば、光変調装置２００が生成した画像光を人間の眼に高い解像度の画像として視認させることができる。

（第二実施形態）
続いて、第二実施形態に係るプロジェクターの構成について説明する。本実施形態と第一実施形態との違いは照明装置内における補正レンズの位置であり、それ以外の構成は共通である。以下では補正レンズの配置およびその効果を主体に説明する。なお、第一実施形態と共通の部材および構成については同じ符号を付し、詳細な説明については説明を省略する。

図９は本実施形態の照明装置を視た上面図である。図９は＋Ｚ方向から－Ｚ方向に向かって照明装置１０１を視た図である。図９に示すように、本実施形態の照明装置１０１は、光源ユニット１１１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。
本実施形態の光源ユニット１１１は、光源部１０と、第１集光レンズ１１と、拡散板１２と、ミラー１３と、コリメーターレンズ１４と、励起光源３０と、第２集光レンズ３１と、蛍光体素子３２と、コリメーター光学系４０と、光分離素子２０と、補正レンズ５１と、光分離ミラー群６０とを含む。

本実施形態のコリメーター光学系４０では、赤色光束ＬＲの焦点に蛍光体素子３２の表面を位置させている。すなわち、蛍光ＹＬのうちの赤色光束ＬＲはコリメーター光学系４０の焦点位置から射出されるため、コリメーター光学系４０は赤色光束ＬＲを良好に平行化することができる。

一方、蛍光ＹＬのうちの緑色光束ＬＧはコリメーター光学系４０の焦点からずれた位置から射出されることになるので、コリメーター光学系４０は緑色光束ＬＧを良好に平行化できない。具体的に、緑色光束ＬＧの焦点は赤色光束ＬＲの焦点よりも手前、すなわち蛍光体素子３２の表面よりも外側にある。そのため、コリメーター光学系４０を透過した緑色光束ＬＧは収束光となる。

これに対し、本実施形態の照明装置１０１では、光分離素子２０で分離した緑色光束ＬＧの光路上に補正レンズ５１を設けている。より具体的に、補正レンズ５１は、緑色光束ＬＧの光路上のうち光分離ミラー群６０の前段に設けられている。このように光分離ミラー群６０の前段、すなわち緑色光束ＬＧを２つに分離する前に補正レンズ５１を設けることで、１つの補正レンズ５１で緑色光束ＬＧの発散角を調整できるので、装置の大型化およびコストアップを低減できる。

図１０は補正レンズの作用を説明するための図である。
図１０に示すように、本実施形態の補正レンズ５１は凹レンズで構成され、収束光である緑色光束ＬＧを発散して拡張させることで緑色光束ＬＧを平行化する。これにより、色収差により平行化されていなかった緑色光束ＬＧを良好に平行化することができる。

本実施形態のプロジェクター１Ａによれば、補正レンズ５１によって緑色光束ＬＧの発散角を調整することで緑色光束ＬＧを平行化できるので、緑色光束ＬＧを所望のサブ画素に入射させることができる。よって、画像光におけるにじみの発生を抑制し、スクリーンＳＣＲに投射する画像光の品質を向上することができる。

また、本実施形態のプロジェクター１Ａでは、あらかじめ収束している緑色光束ＬＧを補正レンズ５１で発散させることで平行化するため、あらかじめ発散している赤色光束ＬＲを補正レンズ５０で収束させることで平行化する第一実施形態の構成に比べて、補正後の光束幅を小さくできる。ここで、光変調装置２００に入射する光の光束幅が小さくなると、隣接するサブ画素に入射し難くなる。よって、本実施形態のプロジェクター１Ａによれば、第一実施形態の構成に比べ、画像光のにじみをより生じ難くすることができる。

なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されることはなく、発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

１，１Ａ…プロジェクター、１０…光源部、１３，２２，６２…ミラー、２０…光分離素子、３０…励起光源、３２…蛍光体素子（波長変換素子）、４０…コリメーター光学系、５０，５１…補正レンズ、６０…光分離ミラー群、７４…重畳レンズ、８０…マイクロレンズアレイ、８０ａ…マイクロレンズ、２００…光変調装置、２０１…画素、２０１Ｂ…サブ画素、２０１Ｂ…第１のサブ画素、２０１Ｒ…第２のサブ画素、３００…投射光学装置、２０１Ｇ１…第３のサブ画素、２０１Ｇ２…第４のサブ画素、Ｂ…励起光、ＬＢ…青色光束（第１の光）、ＬＧ…緑色光束（第３の光）、ＬＲ…赤色光束（第２の光）、ＷＢ…光、ＷＢ…青色光、ＷＲ…赤色光、ＹＬ…蛍光。

Claims (8)

1. 第１の光を射出する光源部と、
   励起光を射出する励起光源と、
   前記励起光源から射出された前記励起光を蛍光に変換する波長変換素子と、
   前記波長変換素子から射出された前記蛍光を平行化するコリメーター光学系と、
   前記蛍光を互いに色の異なる第２の光及び第３の光に分離する光分離素子と、
   前記第２の光又は前記第３の光の光路上に設けられる補正レンズと、
   前記補正レンズの後段に設けられる重畳レンズと、
   第１のサブ画素、第２のサブ画素及び第３のサブ画素を少なくとも含む画素を複数有する光変調装置と、
   前記光変調装置の光入射側に設けられ、前記複数の画素に１対１で対応する複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイと、
   前記光変調装置から射出される光を投射する投射光学装置と、を備え、
   前記第１の光、前記第２の光及び前記第３の光は、それぞれ前記重畳レンズの異なる位置に入射し、
   前記第１の光は、前記マイクロレンズを透過して前記第１のサブ画素に入射し、
   前記第２の光は、前記マイクロレンズを透過して前記第２のサブ画素に入射し、
   前記第３の光は、前記マイクロレンズを透過して前記第３のサブ画素に入射する
   プロジェクター。
2. 前記補正レンズは、前記第２の光の光路上に配置された凸レンズである
   請求項１に記載のプロジェクター。
3. 前記補正レンズは、前記第３の光の光路上に配置された凹レンズである
   請求項１に記載のプロジェクター。
4. 前記第１の光は青色光であり、
   前記第２の光は赤色光であり、
   前記第３の光は緑色光であり、
   前記第３の光を第１の緑色光と第２の緑色光とに分離する光分離ミラー群をさらに備える
   請求項１から３のいずれか一項に記載のプロジェクター。
5. 前記画素は第４のサブ画素をさらに含み、
   前記第１の緑色光は、前記マイクロレンズを透過して前記第３のサブ画素に入射し、
   前記第２の緑色光は、前記マイクロレンズを透過して前記第４のサブ画素に入射する
   請求項４に記載のプロジェクター。
6. 前記コリメータ光学系は、色収差を生じる
   請求項１に記載のプロジェクター。
7. 前記第２の光と前記第３の光の一方は、前記コリメータ光学系の焦点からずれた位置から射出する
   請求項１に記載のプロジェクター。
8. 前記補正レンズは、前記コリメータ光学系の焦点からずれた位置から射出された光を、平行化する
   請求項７に記載のプロジェクター。

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