WO2014132675A1 - 画像投写装置 - Google Patents

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WO2014132675A1
WO2014132675A1 PCT/JP2014/050070 JP2014050070W WO2014132675A1 WO 2014132675 A1 WO2014132675 A1 WO 2014132675A1 JP 2014050070 W JP2014050070 W JP 2014050070W WO 2014132675 A1 WO2014132675 A1 WO 2014132675A1
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light
prism
beam splitter
valve group
reflective
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PCT/JP2014/050070
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晃二 喜田
純平 中嶋
間辺　雄二
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ソニー株式会社
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Priority to JP2015502793A priority patent/JP6319290B2/ja
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Definitions

  • This technology relates to an image projection apparatus.
  • the left and right eye images are switched to polarized light that is orthogonal to each other in a time-sharing manner, and this is viewed with glasses equipped with polarizing filters whose polarization planes are orthogonal to each other.
  • polarizing filters whose polarization planes are orthogonal to each other.
  • orthogonal polarized light includes two linearly polarized light whose polarization planes are different from each other by 90 degrees and right and left circularly polarized light, and so on.
  • two projectors are provided for the right eye image and the left eye image, respectively, and the light projected from each of them is polarized light orthogonal to each other, and glasses equipped with polarizing filters whose polarization planes are orthogonal to each other are applied to the left and right eyes.
  • There is a method for viewing video see, for example, Patent Document 2).
  • one light valve image display unit is divided into a right-eye image display range and a left-eye image display range, and the image displayed in these ranges is emitted from the projection lens as polarized light whose polarizations are orthogonal to each other. Then, there is a method of projecting this so as to overlap on the screen. Even in this method, the left and right eyes wear a pair of glasses equipped with polarizing filters whose polarization planes are orthogonal to each other (see, for example, Patent Document 3).
  • the method of dividing a single light valve image display unit and projecting a 3D image as in the example of Patent Document 3 partially uses the image display unit that the light valve originally has, so that the original resolution is utilized. And a 3D dedicated projection lens is required. Also, the brightness becomes darker than when the entire image display unit is used. Therefore, when trying to project a 2D image by taking advantage of the resolution of the entire light valve, it is necessary to replace the 3D dedicated lens with the 2D lens. In this case, even if a 3D lens is used, if the left and right images are made the same, it can be viewed as 2D.
  • An object of the present technology is to provide an image projection apparatus that can display 3D video without sacrificing brightness and resolution, and can switch between 3D video and 2D video.
  • the image projection apparatus includes one or more light sources that emit light including one or more of the three primary colors of light, and one or more illumination optical systems that illuminate light from the light sources. Then, a set of three first reflection light valves corresponding to the three primary colors of light, which modulates the incident light from the illumination optical system based on the first video information, is included. Further, a second reflective light valve group of a set of three pieces corresponding to the three primary colors of light, which modulates the incident light from the illumination optical system based on the second video information, is included. In addition, a first prism-type light combining member having a function of combining the light separated into the three primary colors reflected by the first reflective light valve group onto one optical axis is included.
  • a second prism type light combining member having a function of combining the light divided into the three primary colors reflected by the second reflection type light valve group onto one optical axis is included. Further, the light reflected from the first reflection type light valve group and modulated based on the first video information, and the light reflected from the second reflection type light valve group and based on the second video information. It includes a prism type beam splitter that synthesizes the modulated light onto one optical axis.
  • the first video information and the second video information are transmitted in a set of the first reflective light valve group and the second reflective light valve group of three sheets. Each is reflected and synthesized on one optical axis by a prism type beam splitter.
  • the first video information and the second video information can be displayed using the entire display unit of the reflective light valve group, without sacrificing resolution and sacrificing brightness. Absent.
  • Two video information can be made the same, or one video information can be turned off to make a 2D video, and the two video information can be made different video information corresponding to the left and right eyes respectively. Can make 3D images.
  • the above-described present technology it is possible to realize an image projection apparatus that displays a 3D image without sacrificing brightness or resolution. Further, since the first video information and the second video information are combined on one optical axis, positioning the two sets of reflective light valve groups in advance so as to overlap each other on the screen. This eliminates the trouble of adjusting the alignment of the left and right images in a movie theater or the like. In addition, since it is not necessary to provide a plurality of image projection apparatuses, costs can be saved and the installation space of the apparatus need not be increased.
  • This technology makes it possible to switch between 2D video and 3D video and display them, and to realize a maintenance-free image projection device that does not require time and effort such as device adjustment and component replacement.
  • 1 is a schematic configuration diagram of an image projection apparatus according to a first embodiment.
  • 1 is a schematic configuration diagram of an image projection apparatus according to a first embodiment.
  • 1 is a schematic configuration diagram of an image projection apparatus according to a first embodiment.
  • It is a schematic block diagram of the image projection apparatus of 2nd Embodiment.
  • It is a schematic block diagram of the image projection apparatus of 2nd Embodiment.
  • It is a schematic block diagram of the image projection apparatus of 2nd Embodiment.
  • First Embodiment> 1 to 3 are schematic configuration diagrams of the image projection apparatus according to the first embodiment. 1 and 2 show side views, and FIG. 3 shows a top view. 1 and 2 are side views seen from the directions of arrows 51 and 52 in FIG. 3, respectively.
  • FIG. 3 only the configuration arranged along the plane including the reflective liquid crystal element 9A and the reflective liquid crystal element 9B is shown in consideration of the visibility of the figure, and the other configurations are not shown. ing. In each figure, the light path is indicated by a thin chain line arrow.
  • a 3D (stereoscopic) image is displayed by applying a difference in polarization characteristics, and a reflective liquid crystal element is used as a light valve.
  • the image projection apparatus includes each part of a light valve composed of a reflective liquid crystal element, a prism-type light combining member, a prism-type polarization beam splitter, a cross dichroic prism (also called 4P prism), and a projection lens. These parts are arranged so that the relative positional relationship has good accuracy. For example, it is desirable to form an integrated optical block by bonding these parts to each other. Further, it is desirable that each reflective liquid crystal element (light valve) and the prism type polarization beam splitter are mechanically joined and fixed by a metal part or the like (not shown).
  • the image projection apparatus includes light sources that emit light of each of the three primary colors, that is, red light R, green light G, and blue light B, respectively. Then, the light emitted from the projection lens is irradiated onto a screen (not shown) to display the image. Make an indication.
  • the image projection apparatus includes an optical system for projecting an image based on first video information, an optical system for projecting an image based on second video information, and both optical systems.
  • the system includes a prism type beam splitter and a projection lens common to the system.
  • Each optical system includes a light source that emits the red light R, green light G, and blue light B described above, respectively, and has a total of six light sources.
  • a reflective liquid crystal element, a light combining member, and a polarizing beam splitter are provided.
  • the configuration and arrangement of each optical component will be specifically described.
  • An optical system for projecting an image based on the first video information (hereinafter referred to as a first optical system) emits red light R, green light G, and blue light B, which are the three primary colors of light.
  • Three light sources are provided.
  • reflective liquid crystal elements 3A, 9A, and 14A are provided as a set of three first reflective light valve groups.
  • polarization beam splitters 2A, 8A, 13A and a cross dichroic prism 6A each made of a glass material. .
  • a polarizing plate 1A, a polarizing beam splitter 2A, a reflective liquid crystal element 3A, a spacer 4A, and a half-wave plate 5A are provided.
  • a polarizing plate 7A, a polarizing beam splitter 8A, a reflective liquid crystal element 9A, a spacer 10A, and a half-wave plate 11A are provided.
  • a polarizing plate 12A, a polarizing beam splitter 13A, a reflective liquid crystal element 14A, a spacer 15A, and a half-wave plate 16A are provided.
  • a cross dichroic prism 6A that combines the red light R, the green light G, and the blue light B is provided.
  • An illumination optical system (not shown) is provided between each light source and each polarizing plate 1A, 7A, 12A.
  • an optical system for projecting an image based on the second video information also has red light R and green light G, which are the three primary colors of light. And three light sources for emitting blue light B, respectively.
  • reflective liquid crystal elements 3B, 9B, and 14B are provided as a second reflective light valve group of a set of three.
  • polarization beam splitters 2B, 8B, 13B and a cross dichroic prism 6B each made of a glass material are provided. .
  • a polarizing plate 1B, a polarizing beam splitter 2B, a reflective liquid crystal element 3B, a spacer 4B, and a half-wave plate 5B are provided.
  • a polarizing plate 7B, a polarizing beam splitter 8B, a reflective liquid crystal element 9B, a spacer 10B, and a half-wave plate 11B are provided.
  • a polarizing plate 12B, a polarizing beam splitter 13B, a reflective liquid crystal element 14B, a spacer 15B, and a half-wave plate 16B are provided.
  • a cross dichroic prism 6B that combines the red light R, the green light G, and the blue light B is provided.
  • An illumination optical system (not shown) is provided between each light source and each polarizing plate 1B, 7B, 12B.
  • the cross dichroic prism 6A of the first optical system and the cross dichroic prism 6B of the second optical system are respectively arranged in front of the prism type beam splitter 18.
  • a half-wave plate 17 is provided between the cross dichroic prism 6 ⁇ / b> B of the second optical system and the prism type beam splitter 18.
  • a projection lens 19 is disposed downstream of the prism type beam splitter 18.
  • Red light R which is one of the three primary colors of light, is emitted from a light source (not shown), passes through an illumination optical system (not shown), passes through the polarizing plate 1A, and is reflected by the polarizing beam splitter 2A. Incident on 3A.
  • the polarization beam splitter generally has a characteristic of transmitting P-polarized light and reflecting S-polarized light.
  • the function of the polarizing plate 1A plays the role of making the light from the light source enter the polarizing beam splitter 2A as S-polarized light as linearly polarized light having a high degree of polarization.
  • the light that has been polarization-modulated based on the image information by the reflective liquid crystal element 3A returns to the polarization beam splitter 2A again, and only the P-polarized component of the light passes through the polarization beam splitter 2A, and the image information is converted as light / dark information.
  • the light passes through the spacer glass 4A and enters the half-wave plate 5A.
  • the thickness of the spacer glass 4A is determined so as to optimize the overall arrangement of the optical system including an illumination optical system (not shown). The same applies to spacer glass 10A and spacer glass 15A described later.
  • the half-wave plate 5A has a role of rotating the polarization plane so that light enters the cross dichroic prism 6A as S-polarized light. The reason is that the film that reflects light by the cross dichroic prism 6A has a property that the reflectance is high for S-polarized light and the reflectance is low for P-polarized light.
  • the light thus polarization-modulated based on the image information by the reflective liquid crystal element 3A is reflected by the cross dichroic prism 6A and enters the prism type beam splitter 18.
  • the prism type beam splitter 18 has characteristics of a polarizing beam splitter having high reflectance for S-polarized light and high transmittance for P-polarized light over the entire wavelength band of the three primary colors of light used. That is, the prism type beam splitter has spectral characteristics that cover the three primary colors determined by the light source.
  • the light from the cross dichroic prism 6A is incident on the prism type beam splitter 18 with P-polarized light. Therefore, the light passes through the prism type beam splitter 18 and enters and exits the projection lens 19 shown in FIG. Project an image on the screen.
  • green light G which is one of the three primary colors of light, is emitted from a light source (not shown), passes through an illumination optical system (not shown), passes through the polarizing plate 7A, is reflected by the polarizing beam splitter 8A, and is reflected. Is incident on the liquid crystal element 9A.
  • the function of the polarizing plate 7A is the same as that of the polarizing plate 1A.
  • the light that has been polarization-modulated based on the image information by the reflective liquid crystal element 9A returns to the polarization beam splitter 8A again, and only the P-polarized component of the light passes through the polarization beam splitter 8A, and the image information is converted as light / dark information.
  • the light passes through the spacer glass 10A and enters the half-wave plate 11A.
  • the half-wave plate 11A has a role to rotate the polarization plane so that light is incident on and transmitted through the cross dichroic prism 6A.
  • the green light G is incident on the prism beam splitter 18 as P-polarized light. It passes through the beam splitter 18. Then, it enters and exits the projection lens 19 shown in FIG. 3, and projects an image on a screen (not shown).
  • blue light B which is one of the three primary colors of light, is emitted from a light source (not shown), passes through an illumination optical system (not shown), passes through the polarizing plate 12A, is reflected by the polarizing beam splitter 13A, and is reflected. Incident on the liquid crystal element 14A.
  • the function of the polarizing plate 12A is the same as the function of the polarizing plate 1A.
  • the light that has been polarization-modulated based on the image information by the reflective liquid crystal element 14A returns to the polarization beam splitter 13A again, and only the P-polarized component of the light passes through the polarization beam splitter 13A, and the image information is converted as light / dark information.
  • the light passes through the spacer glass 15A, enters the half-wave plate 16A, and the polarization plane is rotated by 90 degrees.
  • the blue light B is reflected by the cross dichroic prism 6 ⁇ / b> A, enters the prism type beam splitter 18, and then passes through the prism type beam splitter 18. Then, it enters and exits the projection lens 19 shown in FIG. 3, and projects an image on a screen (not shown).
  • the polarization directions of the red, green, and blue lights are aligned in the same direction, and are all incident on the prism beam splitter 18 in the P-polarized state.
  • the first image is projected from the projection lens 19 onto a screen (not shown). Project information-based video.
  • Red light R which is one of the three primary colors of light, is emitted from a light source (not shown), passes through an illumination optical system (not shown), passes through the polarizing plate 1B, and is reflected by the polarizing beam splitter 2B. Incident on 3B.
  • the light that has been polarization-modulated based on the image information by the reflective liquid crystal element 3B returns to the polarization beam splitter 2B again, and only the P-polarized light component of the light passes through the polarization beam splitter 2B, and the image information is converted as light / dark information.
  • the light passes through the spacer glass 4B and enters the half-wave plate 5B.
  • the polarization plane of the red light R is rotated by 90 degrees by the half-wave plate 5B, and the light enters the cross dichroic prism 6B as S-polarized light. Thereafter, the red light R is reflected by the cross dichroic prism 6 ⁇ / b> B and enters the half-wave plate 17.
  • the half-wave plate 17 has a function of rotating the polarization direction by 90 degrees over the entire wavelength band of the three primary colors of light used. Therefore, the light transmitted through the half-wave plate 17 is rotated by 90 degrees in the polarization direction, and is incident on the prism type beam splitter 18 as S-polarized light. Then, the light is reflected by the prism type beam splitter 18 and incident on and projected from the projection lens 19 shown in FIG. 3 to project an image on a screen (not shown).
  • green light G which is one of the three primary colors of light, is emitted from a light source (not shown), passes through an illumination optical system (not shown), passes through a polarizing plate 7B, is reflected by a light beam splitter 8B, and is reflected. Is incident on the liquid crystal element 9B.
  • the light polarized and modulated based on the image information by the reflective liquid crystal element 9B returns to the polarization beam splitter 8B again, and only the P-polarized component of the light passes through the polarization beam splitter 8B, and the image information is converted as light and dark information.
  • the light passes through the spacer glass 10B and enters the half-wave plate 11B.
  • the polarization plane of the green light G is rotated by 90 degrees by the half-wave plate 11B, and then the green light G passes through the cross dichroic prism 6B and enters the half-wave plate 17.
  • the polarization plane of the green light G is again rotated by 90 degrees by the half-wave plate 17 and is incident on the prism type beam splitter 18 as S-polarized light.
  • the green light G is reflected by the prism type beam splitter 18 and is incident on and emitted from the projection lens 19 shown in FIG. 3 to project an image on a screen (not shown).
  • blue light B which is one of the three primary colors of light, is emitted from a light source (not shown), passes through an illumination optical system (not shown), passes through the polarizing plate 12B, is reflected by the polarizing beam splitter 13B, and is reflected. The light enters the liquid crystal element 14B.
  • the light that has been polarization-modulated based on the image information by the reflective liquid crystal element 14B returns to the polarization beam splitter 13B again, and only the P-polarized component of the light passes through the polarization beam splitter 13B, and the image information is converted as light / dark information.
  • the light passes through the spacer glass 15B and enters the half-wave plate 16B.
  • the polarization plane of the blue light B is rotated by 90 degrees by the half-wave plate 16B, and then the blue light B is reflected by the cross dichroic prism 6B and enters the half-wave plate 17.
  • the polarization plane of the blue light B is again rotated by 90 degrees by the half-wave plate 17 and is incident on the prism beam splitter 18 as S-polarized light. Further, the blue light B is reflected by the prism type beam splitter 18 and is incident on and emitted from the projection lens 19 shown in FIG. 3 to project an image on a screen (not shown).
  • the polarization directions of the red, green, and blue lights are aligned in the same direction, and are incident on the prism type beam splitter 18 in the S-polarized state, and the second image information is displayed on the screen (not shown) from the projection lens 19. Project a picture based on.
  • the screen is reflected light, such as a bead screen. It is desirable to use a screen in which the polarization state is maintained.
  • the video based on the first video information and the video based on the second video information are respectively divided into one video and another video of the right-eye video and the left-eye video.
  • the first video information projected with P-polarized light is a right-eye video
  • the second video information projected with S-polarized light is a left-eye video.
  • the right eye is provided with a polarizing filter that transmits P-polarized light
  • the left eye is provided with a polarizing filter that transmits S-polarized light.
  • the left-right relationship can be reversed from the combination described above.
  • a quarter wavelength plate can be provided at the light exit portion of the prism type beam splitter 18 so that the azimuth is 45 degrees with respect to the P polarization plane determined by the prism type beam splitter 18.
  • the quarter wavelength plate in this way, the polarization state of the light emitted from the prism type beam splitter 18 can be changed from linearly polarized light orthogonal to each other to left and right circularly polarized light.
  • the quarter wave plate has a wide band covering the wavelength range of the light used.
  • the polarizing filter of the glasses may be a combination of right circularly polarized light and left circularly polarized light.
  • the first video information and the second video information may be projected with the same video information.
  • one of the first video information and the second video information may be turned off to display the 2D video.
  • the image projection apparatus is configured to include a large number of optical components as described above, but the entire apparatus can be configured to be small.
  • a reflective liquid crystal element having a diagonal dimension of the image display range of 40 mm is adopted, and in addition, the F-number of the illumination system is set to 3.0 or more, so that the prism type beam splitter 18 which is the largest member is used. Can be within 80 mm square. Thereby, it is possible to manufacture the prism type beam splitter 18 with a realistic size as a product.
  • the first prism-type light combining member, the second prism-type light combining member, and the prism-type polarizing beam splitter made of a glass material are made of a glass material having a refractive index nd of 1.84 or more. It is preferable to use it.
  • a glass material having a refractive index nd of 1.84 or more it is possible to reduce the size of the light beam that is reflected by the reflective liquid crystal element and enters the projection lens through the prism type polarization beam splitter. Thereby, the size of the prism type polarization beam splitter and the projection lens can be suppressed to a size that can be practically manufactured as a product.
  • a laser light source or a lamp light source can be used as the light source of the image projection apparatus of the present embodiment.
  • a laser light source it is more preferable to use a laser light source. Since the laser light source is excellent in that the light collection efficiency can be increased, by using the laser light source, the brightness of the digital cinema standard for 3D movies is 4.5 ft (ft: foot lambert). On the other hand, it is possible to obtain several times the brightness. Since the light collection efficiency can be increased, the F value of the illumination optical system can be increased, and even an optical system having a large F value can be projected on the screen with a large amount of light.
  • the straightness of light is improved and the spread of the light beam is small, so that each optical component and the entire apparatus can be made compact.
  • a laser light source it is possible to extend the life of the light source compared to a discharge tube type light source such as a xenon lamp conventionally used in an image projection apparatus, so that it is maintained along with the replacement of the light source. The effect of reducing management costs can also be expected.
  • a cinema projector having a total output of 15000 lumens or more can be realized with 2D video. With this brightness, it is possible to achieve a brightness that allows a movie to be fully appreciated even in a theater with a medium-sized screen.
  • the first video information and the second video information are reflected by each set of two reflective liquid crystal elements in one set of three sheets, and the prism.
  • the beam is synthesized on one optical axis by a type beam splitter and projected by a single projection lens.
  • each piece of video information is displayed using the entire surface of the image display unit of the reflective liquid crystal element, so that resolution is not sacrificed and brightness is not sacrificed.
  • it is not necessary to divide the video time there is no sacrifice in brightness. Therefore, it is possible to realize an image projection apparatus that displays 3D video without sacrificing brightness or resolution.
  • the film is obtained by positioning the two sets of reflective liquid crystal elements so as to overlap each other in advance on the screen. There is no need to adjust the alignment of the left and right images at the site such as a hall.
  • costs can be saved and the installation space of the apparatus need not be increased.
  • Two video information can be made the same, or one video information can be turned off to make a 2D video, and the two video information can be made different video information corresponding to the left and right eyes respectively.
  • the configuration of the image projection apparatus of the present embodiment realizes a maintenance-free image projection apparatus that can switch between 2D video and 3D video and display them without having to adjust the apparatus or replace parts. It becomes possible to do.
  • FIG. 6 shows the optical block viewed from above.
  • FIG. 4 is a plan view viewed from the direction of arrow 61 in FIG. 6 on the left side, and each of the optical components 21A to 28A is extracted and viewed from two different directions from arrow 61 in FIG. They are arranged on the right side, and the corresponding parts in the left figure and the right figure are connected by a broken line.
  • FIG. 5 is a plan view viewed from the direction of the arrow 62 in FIG. 6 arranged on the right side, and shows optical components 21B to 28B extracted from two directions different from the arrow 62 in FIG.
  • FIGS. 4 to 6 some light valves and the like are not shown for the sake of easy viewing.
  • a thin solid arrow and a thin broken arrow indicate the light path.
  • This embodiment applies a difference in wavelength and has a configuration using a micromirror driving element as a light valve.
  • the image projection apparatus includes each part of a light valve composed of a micromirror driving element, a prism-type photosynthetic glass member, a prism-type beam splitter, and a projection lens. These parts are arranged so that the relative positional relationship has good accuracy. For example, it is desirable to form an integrated optical block by bonding these parts to each other. Further, it is desirable that each micromirror driving element (light valve) and the prism-type photosynthetic glass member are mechanically joined and fixed by a metal part (not shown) or the like.
  • the image projection apparatus of the present embodiment includes a light source that emits mixed light RGB in which light of each of the three primary colors (red light, green light, and blue light) is mixed.
  • a white light source such as a white electric light can be used.
  • the light emitted from the projection lens is irradiated onto a screen or the like (not shown) to display an image.
  • the image projection apparatus includes an optical system for projecting an image based on first video information, an optical system for projecting an image based on second video information, and both optical systems.
  • the system includes a prism type beam splitter and a projection lens common to the system.
  • Each optical system includes a light source that emits the mixed light RGB described above, and has a total of two light sources.
  • a photosynthetic glass member is provided for each of these two light sources.
  • the mixed light RGB is separated into the light of each of the three primary colors (red light R, green light G, and blue light B) by a prism that is a photosynthetic glass member, corresponding to the separated three colors of light.
  • a micromirror driving element is provided.
  • An optical system for projecting an image based on first video information includes a light source that emits mixed light RGB in which light of three primary colors is mixed. .
  • the first optical system includes micromirror driving elements 23A, 25A, and 27A as a set of three first reflection light valves.
  • the first prism type light combining member includes a prism 21A, a prism 22A, a prism 24A, a prism 26A, and a prism 28A, each of which is made of a glass material.
  • the prism 21A and the prism 28A are arranged in combination of two. However, the prism 21A and the prism 28A are separated by a narrow air layer. As a result, the light passing through the prism 21A is totally reflected on the surface of the prism 21A facing the prism 28A, and the two prisms 21A and 28A constitute a total reflection prism.
  • the prism 22A, the prism 24A, and the prism 26A are prism blocks having a three-color separation / combination function called a so-called Philips type prism.
  • the prism 22A and the prism 24A are separated by a narrow air layer, and the prism 24A and the prism 26A are joined by an adhesive.
  • a dichroic film (not shown) is formed on the exit surface of the prism 22A (the surface on the prism 24A side) and the boundary between the prism 24A and the prism 26A.
  • An illumination optical system (not shown) is provided between the light source and the prism 21A.
  • the micromirror driving elements 23A, 25A, and 27A are arranged corresponding to the three lights separated by the Philips prisms (22A, 24A, and 26A).
  • the micromirror driving element 23A is arranged corresponding to blue light
  • the micromirror driving element 25A is arranged corresponding to red light
  • the micromirror driving element 27A is arranged corresponding to green light.
  • micromirrors having a substantially square shape are arranged as pixels, and each micromirror is binary at high speed with the diagonal line as a rotation axis. You can change the direction.
  • each prism 21A, 22A, 24A, 26A, 28A is arranged with respect to the prism type beam splitter 29 so as to easily discard the regularly reflected light.
  • they are arranged to be twisted 45 degrees around the optical axis.
  • the micromirror drive elements 23A and 25A are omitted except for the rightmost cross-sectional shape diagram of FIG.
  • the optical system for projecting an image based on the second video information also includes a light source that emits mixed light RGB.
  • the second optical system is provided with micromirror drive elements 23B, 25B, and 27B as a set of three second reflection light valves.
  • the second prism-type light combining member includes a prism 21B, a prism 22B, a prism 24B, a prism 26B, and a prism 28B, each of which is made of a glass material.
  • the prism 21B and the prism 28B are arranged in combination of two. However, the prism 21B and the prism 28B are separated by a narrow air layer. Thereby, the light passing through the prism 21B is totally reflected on the surface of the prism 21B facing the prism 28B, so that the two prisms 21B and 28B constitute a total reflection prism.
  • the prism 22B, the prism 24B, and the prism 26B are prism blocks having a three-color separation / combination function called a so-called Philips type prism.
  • the prism 22B and the prism 24B are separated by a narrow air layer, and the prism 24B and the prism 26B are joined by an adhesive.
  • the cross-sectional shapes of these prisms 22B, 24B, and 26B are shown in the leftmost diagram of FIG.
  • An illumination optical system (not shown) is provided between the light source and the prism 21B.
  • the micromirror driving elements 23B, 25B, and 27B are arranged corresponding to the three lights separated by the Philips prisms (22B, 24B, and 26B).
  • the micromirror driving element 23B is arranged corresponding to blue light
  • the micromirror driving element 25B is arranged corresponding to red light
  • the micromirror driving element 27B is arranged corresponding to green light.
  • micromirrors are arranged as pixels in the image display portions of the micromirror drive elements 23B, 25B, and 27B.
  • the prisms 21B, 22B, 24B, 26B, and 28B are arranged so as to be twisted 45 degrees around the optical axis with respect to the prism-type beam splitter 29 so as to easily discard the regularly reflected light. ing. Note that the micromirror driving elements 23B and 25B are omitted except for the leftmost cross-sectional shape diagram of FIG.
  • the first optical system prism 28 ⁇ / b> A and the second optical system prism 28 ⁇ / b> B are respectively arranged in front of the prism type beam splitter 29.
  • a projection lens 30 is disposed after the prism type beam splitter 29.
  • blue light is reflected by the dichroic film applied to the exit surface of the prism 22A, and green and red light are transmitted as they are.
  • the blue light is internally reflected inside the prism 22A and enters the micromirror driving element 23A.
  • the red and green light transmitted through the prism 22A is reflected by the dichroic film applied to the boundary between the prism 24A and the prism 26A, is internally reflected in the prism 24A, and enters the micromirror driving element 25A. .
  • the green light transmitted through the dichroic film is incident on the micromirror driving element 27A.
  • the light reflected by the on-state micromirror travels in the reverse direction through the original optical path, and passes through the prism 21A and the prism 28A.
  • the light enters the splitter 29. Then, the light passes through the prism type beam splitter 29, passes through the projection lens 30, and projects an image on a screen (not shown).
  • the light reflected by the micromirror in the off state does not go to the prism type beam splitter 29, and the prisms 22 ⁇ / b> A and 24 ⁇ / b> A are along the broken arrow Lx drawn on behalf of the micromirror driving element 27 ⁇ / b> A. , 26A.
  • the micromirrors of the micromirror drive elements 23A, 25A, and 27A change the time ratio for taking the on state and the off state per unit time based on the first video information. Thereby, the inclination of the micromirror is converted into light / dark information of light traveling toward the prism type beam splitter 29.
  • blue light is reflected by the dichroic film applied to the exit surface of the prism 22B, and green and red light are transmitted as they are.
  • the blue light is internally reflected inside the prism 22B and enters the micromirror driving element 23B.
  • the red and green light transmitted through the prism 22B is reflected by the dichroic film applied to the boundary between the prism 24B and the prism 26B, is internally reflected in the prism 24B, and enters the micromirror driving element 25B. .
  • the green light transmitted through the dichroic film is incident on the micromirror drive type element 27B.
  • the light reflected by the on-state micromirrors travels in the reverse direction through the original optical path, and passes through the prism 21B and the prism 28B. The light enters the splitter 29.
  • the light is reflected from the prism type beam splitter 29 and projected through a projection lens 30 onto a screen (not shown).
  • the light reflected by the off-state micromirror does not go to the prism type beam splitter 29, and the prisms 22B and 24B follow the broken line arrow Lx drawn on behalf of the micromirror driving element 27B. , 26B.
  • the micromirrors of the micromirror drive elements 23B, 25B, and 27B change the time ratio for taking the on state and the off state per unit time based on the second video information. Thereby, the inclination of the micromirror is converted into light / dark information of light traveling toward the prism type beam splitter 29.
  • the light source light for projecting the image based on the first image information includes three primary colors of blue, green, and red, and the center values of the wavelength bands are ⁇ b1 for blue, ⁇ g1 for green, and ⁇ r1 for red. It has become.
  • the light source light for projecting the image based on the second image information also includes the three primary colors of blue, green, and red.
  • the center values of the wavelength bands are ⁇ b2 for blue, ⁇ g2 for green, and red for red. ⁇ r2.
  • FIG. 7 One form of the spectral characteristics of the beam splitter film used for the prism type beam splitter 29 is shown in FIG. As shown in FIG. 7, light of ⁇ b1, ⁇ g1, and ⁇ r1 (shown in the range where the wavelength band is hatched) is transmitted, and light of ⁇ b2, ⁇ g2, and ⁇ r2 (also shown in the range where the wavelength band is hatched) Is designed to reflect.
  • the video based on the first video information and the video based on the second video information have different wavelengths.
  • the right eye has a filter that cuts light in each band of ⁇ b1, ⁇ g1, and ⁇ r1
  • the left eye has a filter that cuts light in each band of ⁇ b2, ⁇ g2, and ⁇ r2.
  • Watch at the same time if a video based on the first video information is used as a left-eye video and a video based on the second video information is projected as a right-eye video, the video can be viewed as a 3D video.
  • the left-right relationship can be reversed from the combination described above.
  • the left and right images can be more efficiently separated, particularly when laser light is used as the light source.
  • the reason for this is that, since the laser beam is generally a line spectrum with a narrow wavelength spread, the wavelength band to be separated becomes narrow, so that the design and film formation of the beam splitter film becomes relatively easy.
  • the interval between the wavelength bands is preferably 15 nm or more, preferably 20 nm or more. This is also because the beam splitter film can be designed and formed relatively easily.
  • the first video information and the second video information are separated by the difference in the wavelength of light, there is no problem even if the polarization is disturbed on the screen, so there is no need to use a bead screen. For example, it may be projected onto a commonly used mat screen or wall.
  • a bead screen For example, it may be projected onto a commonly used mat screen or wall.
  • crosstalk occurs in which the image of the other eye leaks.
  • the first video information and the second video information when viewing 2D video, may be projected with the same video information. In this case, there is no need for a screen that maintains the polarization state of the reflected light, and no glasses are required. Note that one of the first video information and the second video information may be turned off to display the 2D video.
  • the image projection apparatus is configured to include a large number of optical components as described above, but the entire apparatus can be configured to be small.
  • a prism-type beam splitter which is the largest member is adopted by adopting a micromirror driving type element having a diagonal size of 40 mm in the image display range and additionally setting the F value of the illumination system to 3.0 or more. 29 can be within 80 mm square. Thereby, it is possible to manufacture the prism type beam splitter 29 with a realistic size as a product.
  • a micromirror driving element having a diagonal dimension of an image display range of 18 mm or more and a laser light source are used in combination, a cinema projector having a total output of 15000 lumens or more can be realized with 2D video. With this brightness, it is possible to achieve a brightness that allows a movie to be fully appreciated even in a theater with a medium-sized screen.
  • the first prism-type light combining member, the second prism-type light combining member, and the prism-type polarizing beam splitter made of a glass material are made of a glass material having a refractive index nd of 1.84 or more. It is preferable to use it.
  • a glass material having a refractive index nd of 1.84 or more it is possible to reduce the size of the light beam that is reflected by the micromirror driving element and incident on the projection lens through the prism type polarization beam splitter. Thereby, the size of the prism type polarization beam splitter and the projection lens can be suppressed to a size that can be practically manufactured as a product.
  • the first video information and the second video information are respectively reflected by each set of micromirror driving elements, and one light is output by the prism beam splitter. It is synthesized on the axis and projected by a single projection lens.
  • each video information is displayed using the entire surface of the image display unit of the micromirror driving element, so that resolution is not sacrificed and brightness is not sacrificed.
  • there is no sacrifice in brightness since it is not necessary to divide the video time, there is no sacrifice in brightness. Therefore, it is possible to realize an image projection apparatus that displays 3D video without sacrificing brightness or resolution.
  • first video information and the second video information are combined on one optical axis, by positioning the two sets of micromirror driving elements in advance so as to overlap on the screen, There is no need to adjust the alignment of the left and right images at a movie theater.
  • costs can be saved and the installation space of the apparatus need not be increased.
  • Two video information can be made the same, or one video information can be turned off to make a 2D video, and the two video information can be made different video information corresponding to the left and right eyes respectively.
  • the configuration of the image projection apparatus of the present embodiment realizes a maintenance-free image projection apparatus that can switch between 2D video and 3D video and display them without having to adjust the apparatus or replace parts. It becomes possible to do.
  • the method of separating the first video information and the second video information based on the difference in the light wavelength employed in the image projection apparatus of the second embodiment is also applied to the image projection apparatus of the first embodiment.
  • the prism type beam splitter 18 using the difference in polarization is replaced with the type of the prism type beam splitter 29 using the difference in wavelength, and
  • the light source wavelength may be selected in accordance with the spectral characteristics of the beam splitter film of the prism type beam splitter 29.
  • the video information may be the same while the wavelength of light remains different.
  • the type of laser is not particularly limited.
  • lasers such as solid-state lasers, gas lasers, semiconductor lasers, or lasers based on second harmonic light using nonlinear optical phenomena, but the appropriate wavelength, output, device size, price, etc. choose a laser.
  • 3D video projection using a time division method can be performed.
  • projection is performed while repeatedly turning on and off at high speed based on the first video information, and for the left eye based on the second video information, on / off is reversed in phase with the first video information. What is necessary is just to project repeatedly.
  • the right eye has a shutter that operates in synchronization with the on / off of the first video information
  • the left eye has glasses equipped with a shutter that operates in synchronization with the on / off of the second video information.
  • the 3D video Even in this case, there is no problem even if the polarization is disturbed on the screen, so there is no need to use a bead screen. It is possible to appreciate 3D images by projecting on a commonly used mat screen or wall.
  • this indication can also take the following structures.
  • One or more light sources that emit light including one or more of the three primary colors of light, one or more illumination optical systems that illuminate light from the light sources, and the illumination optics based on first video information Modulating incident light from the system and modulating the incident light from the illumination optical system based on the second image information and a set of three first reflective light valve groups corresponding to the three primary colors of light
  • a first prism-type light combining member having a function of combining the light into the three primary colors reflected by the second reflective light valve group and a second function having a function of combining the light divided into three primary colors onto one optical axis.
  • An image projection apparatus including a prism type beam splitter.
  • the first prism type light combining member and the second prism type light combining member include three polarization beam splitters corresponding to the three primary colors and a cross dichroic prism for combining the light of the three primary colors on one optical axis.
  • the prism-type beam splitter is a polarization beam splitter that covers three primary colors whose spectral characteristics are determined by the light source, according to (1) or (2).
  • the first reflective light valve group and the second reflective light valve group are micromirror drive elements.
  • each of the first prism-type light combining member and the second prism-type light combining member includes a Philips-type prism and a total reflection prism. .
  • the first reflective light valve group, the second reflective light valve group, the first prism type light combining member, the second prism type light combining member, and the prism type beam splitter are integrated.
  • the image projection device according to any one of (1) to (5), wherein the image projection device is fixed so as to perform.
  • the glass material having a refractive index nd of 1.84 or more is used for the first prism type light combining member, the second prism type light combining member, and the prism type beam splitter.
  • the image projector according to any one of (6).
  • the image projection apparatus according to any one of (1) to (7), wherein the light source is a laser light source.
  • Each light valve constituting the first reflection type light valve group and the second reflection type light valve group has a diagonal dimension of 18 mm or more and 40 mm or less in the image display range.
  • the image projector according to any one of (8).

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Abstract

【課題】明るさや解像度を犠牲にすることなく３Ｄ映像を表示することができ、３Ｄ映像と２Ｄ映像を切り替えて表示することが可能である画像投写装置を提供する。 【解決手段】光源と、照明光学系と、第１の映像情報に基づいて入射光を変調する３枚１組の第１の反射型ライトバルブ群（９Ａ）と、第２の映像情報に基づいて入射光を変調する３枚１組の第２の反射型ライトバルブ群（９Ｂ）と、第１の反射型ライトバルブ群（９Ａ）で反射される光を１つの光軸上に合成する第１のプリズム型光合成部材（６Ａ）と、第２の反射型ライトバルブ群（９Ｂ）で反射される光を１つの光軸上に合成する第２のプリズム型光合成部材（６Ｂ）と、第１の反射型ライトバルブ群（９Ａ）から反射された光と第２の反射型ライトバルブ群（９Ｂ）から反射された光を１つの光軸上に合成するプリズム型ビームスプリッタ（１８）を含む画像投写装置を構成する。

Description

画像投写装置
　本技術は、画像投写装置に係わる。
　近年シネマ業界はデジタル化が進み、これに伴い映像の高精細化と３Ｄ（３次元；立体）映像作品の普及が進んでいる。高精細化では解像度が約4000×2000のいわゆる４Ｋ映像の普及が進んでいる。
　３Ｄ映像では、制作技術が発展し、観客の目への負担が小さく、長時間の映画鑑賞を楽しむことができる作品が次々に発表され始めており、映画界の興行収益の向上に寄与している。
　３Ｄ映像の投射技術としては、次に述べるように、いくつかの方法が提案・実用化されている。
　一台のプロジェクタにより、左右の目の映像を時間分割で互いに直交な偏光光に切り替えて映写し、これを左右の目で互いに偏光面が直交する偏光フィルタを備えたメガネをかけて鑑賞する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
　なお、「直交する偏光」とは、互いの偏光面が９０度異なる二つの直線偏光の場合と、左右円偏光の場合があり、以下同様とする。
　また、二台のプロジェクタをそれぞれ右目映像用と左目映像用として備え、それぞれから投射される光を互いに直交な偏光光とし、左右の目で互いに偏光面が直交する偏光フィルタを備えたメガネをかけて映像を鑑賞する方法がある（例えば、特許文献２参照）。
　また、一つのライトバルブ画像表示部を右目用映像表示範囲と左目用映像表示範囲とに二分割し、これらの範囲で表示された映像を、互いに偏光が直交する偏光光として投射レンズから射出させて、これをスクリーン上で重なるように投射する方法がある。この方法でも、左右の目で互いに偏光面が直交する偏光フィルタを備えたメガネをかけて映像を鑑賞する（例えば、特許文献３参照）。
　さらに、大画面でも、十分に明るい２Ｄ（２次元；平面）映像及び３Ｄ映像の上映が可能となるように、プロジェクタの高出力化が求められている。
特開２０１２－１５１７１３号公報 特開２０１２－４７８４９号公報 特開２００９－３００９１４号公報
　しかしながら、特許文献１の例のように、左右の映像を時分割で切り替えて生成する方法は、左右どちらか片方の目にしか光は入らない。このため３Ｄ映像を投射すると、プロジェクタから射出した全光量を活かすことができず、見た目のスクリーンの明るさは半分以下に暗くなってしまう。
　特許文献２の例のように二台のプロジェクタを使う方法は、それぞれからの投射像がスクリーン上で正確に重なるように複雑な調整が必要になる。また、プロジェクタが二台必要なため、プロジェクタを設置する場所の必要空間が大きくなり、コストも二台分かかり高価になる。
　特許文献３の例のように一つのライトバルブ画像表示部を分割して３Ｄ映像を投射する方法は、ライトバルブが本来持っている画像表示部を部分的に使うため、本来の解像度を活かすことができず、かつ、３Ｄ専用の投射レンズが必要になる。また、明るさも画像表示部全面を使う場合と比べて暗くなってしまう。
　そこで、ライトバルブ全面の解像度を活かして２Ｄ映像を投射しようとすると、前記３Ｄ専用レンズと２Ｄ用レンズとを交換する作業が必要になる。この場合、３Ｄ専用レンズを使っても左右映像を同じにすれば２Ｄとして鑑賞できるが、２Ｄ用レンズで投射した場合と比べて、解像度も明るさも落ちてしまうという問題点がある。
　本技術の目的は、明るさや解像度を犠牲にすることなく３Ｄ映像を表示することができ、３Ｄ映像と２Ｄ映像を切り替えて表示することが可能である画像投写装置を提供するものである。
　本技術の画像投写装置は、光の３原色を１色以上含む光を発する１つ以上の光源と、光源からの光を照明する１つ以上の照明光学系とを含む。
　そして、第１の映像情報に基づいて照明光学系からの入射光を変調する、光の３原色に対応した３枚１組の第１の反射型ライトバルブ群を含む。
　また、第２の映像情報に基づいて照明光学系からの入射光を変調する、光の３原色に対応した３枚１組の第２の反射型ライトバルブ群を含む。
　また、第１の反射型ライトバルブ群で反射される、３原色に分かれていた光を１つの光軸上に合成する機能を有する第１のプリズム型光合成部材を含む。
　また、第２の反射型ライトバルブ群で反射される、３原色に分かれていた光を１つの光軸上に合成する機能を有する第２のプリズム型光合成部材を含む。
　さらに、第１の反射型ライトバルブ群から反射され、第１の映像情報に基づいて変調された光と、かつ、第２の反射型ライトバルブ群から反射され、第２の映像情報に基づいて変調された光を、１つの光軸上に合成するプリズム型ビームスプリッタを含む。
　上述の本技術の画像投写装置の構成によれば、第１の映像情報及び第２の映像情報が、３枚１組の第１の反射型ライトバルブ群及び第２の反射型ライトバルブ群でそれぞれ反射され、プリズム型ビームスプリッタによって１つの光軸上に合成される。
　これにより、第１の映像情報及び第２の映像情報は、反射型ライトバルブ群の表示部全面を用いて表示することが可能であり、解像度を犠牲にすることはなく、明るさの犠牲もない。また、映像を時間分割する必要もないので、それに伴う明るさの犠牲もない。
　そして、２つの映像情報を同一にする、又は、片方の映像情報をオフにすることで２Ｄ映像にすることができ、２つの映像情報を左右の目それぞれに対応する別な映像情報にすることで３Ｄ映像にすることができる。
　上述の本技術によれば、明るさや解像度を犠牲にすることなく３Ｄ映像を表示する、画像投写装置を実現することが可能になる。
　さらに、第１の映像情報及び第２の映像情報が１つの光軸上に合成されるので、２組の反射型ライトバルブ群を、予めスクリーン上で重なり合うように位置出しをしておくことで、映画館等の現場で左右像の重ね合わせ調整を行う手間が生じない。
　また、複数の画像投写装置を備える必要がないため、コストも節約でき、装置の設置空間を大きくする必要もない。
　また、２Ｄ映像と３Ｄ映像との切り替えは、映像情報の切り替えだけ行えばよいので、レンズ交換作業等の手間と時間は必要なく、容易に一瞬で２Ｄ映像と３Ｄ映像との切り替えを行うことができる。
　本技術により、２Ｄ映像と３Ｄ映像を切り替えてそれぞれ表示することが可能であり、装置の調整や部品の交換等の手間が不要なメンテナンスフリーの画像投写装置を実現することが可能になる。
第１の実施の形態の画像投写装置の概略構成図である。 第１の実施の形態の画像投写装置の概略構成図である。 第１の実施の形態の画像投写装置の概略構成図である。 第２の実施の形態の画像投写装置の概略構成図である。 第２の実施の形態の画像投写装置の概略構成図である。 第２の実施の形態の画像投写装置の概略構成図である。 第２の実施の形態における、ビームスプリッタ膜の分光特性の一形態を示す図である。
　以下、本技術を実施するための最良の形態（以下、実施の形態とする）について説明する。
　なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態
＜１．第１の実施の形態＞
　第１の実施の形態の画像投写装置の概略構成図を、図１～図３に示す。図１及び図２は側面図を示し、図３は上面図を示す。図１及び図２は、それぞれ図３の矢印５１と矢印５２の方向から見た側面図である。なお、図３では、図の見やすさを配慮して、反射型液晶素子９Ａ及び反射型液晶素子９Ｂを含む面に沿って配置された構成だけを図示して、その他の構成の図示を省略している。
　また、各図において、光の経路を細い鎖線の矢印で示している。
　本実施の形態は、偏光特性の違いを応用して３Ｄ（立体）映像の表示を行うものであり、ライトバルブとして反射型液晶素子を用いた構成である。
　本実施の形態の画像投写装置は、反射型液晶素子からなるライトバルブ、プリズム型光合成部材、プリズム型偏光ビームスプリッタ、クロスダイクロイックプリズム（別名：４Ｐプリズム）、投射レンズ、の各部を備えて成る。
　これらの各部は、相対的な位置関係が良好な精度を有するように配置されている。
　例えば、これらの各部を互いに接合することにより、一体化された光学ブロックを構成することが望ましい。
　また、それぞれの反射型液晶素子（ライトバルブ）とプリズム型の偏光ビームスプリッタとは、図示しない金属製部品等により機械的に接合されて固定されていることが望ましい。
　さらに、本実施の形態の画像投写装置は、図示しないが、３原色の各色の光、即ち、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂをそれぞれ出射する光源を備えている。
　そして、投射レンズから出射した光を、図示しないスクリーン等に照射して、画像の表

示を行う。
　本実施の形態の画像投写装置は、特に、第１の映像情報に基づいた画像を投射するための光学系と、第２の映像情報に基づいた画像を投射するための光学系と、両光学系に共通のプリズム型ビームスプリッタ及び投射レンズとを備えた構成となっている。
　各光学系にそれぞれ上述した赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂをそれぞれ出射する光源を備えており、合計で６個の光源を有する。これら６個の光源に対応して、反射型液晶素子、光合成部材、偏光ビームスプリッタが、それぞれ設けられている。
　以下、各光学部品の構成及び配置について、具体的に説明する。
　第１の映像情報に基づいた画像を投射するための光学系（以下、第１光学系と呼ぶ）は、光の３原色である、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂをそれぞれ出射する３つの光源を備えている。３つの光源に対応して、３枚１組の第１の反射型ライトバルブ群として、反射型液晶素子３Ａ，９Ａ，１４Ａを備えている。また、３原色の光を１つの光軸上に合成する機能を有する第１のプリズム型光合成部材として、それぞれガラス材から成る、偏光ビームスプリッタ２Ａ，８Ａ，１３Ａ及びクロスダイクロイックプリズム６Ａを備えている。
　そして、赤色光Ｒに対応して、偏光板１Ａ、偏光ビームスプリッタ２Ａ、反射型液晶素子３Ａ、スペーサー４Ａ、１／２波長板５Ａが設けられている。
　また、緑色光Ｇに対応して、偏光板７Ａ、偏光ビームスプリッタ８Ａ、反射型液晶素子９Ａ、スペーサー１０Ａ、１／２波長板１１Ａが設けられている。
　また、青色光Ｂに対応して、偏光板１２Ａ、偏光ビームスプリッタ１３Ａ、反射型液晶素子１４Ａ、スペーサー１５Ａ、１／２波長板１６Ａが設けられている。
　さらに、赤色光Ｒと緑色光Ｇと青色光Ｂを合流させる、クロスダイクロイックプリズム６Ａが設けられている。
　なお、各光源と各偏光板１Ａ，７Ａ，１２Ａとの間には、図示しない照明光学系が設けられている。
　第２の映像情報に基づいた画像を投射するための光学系（以下、第２光学系と呼ぶ）も、第１光学系と同様に、光の３原色である、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂをそれぞれ出射する３つの光源を備えている。３つの光源に対応して、３枚１組の第２の反射型ライトバルブ群として、反射型液晶素子３Ｂ，９Ｂ，１４Ｂを備えている。また、３原色の光を１つの光軸上に合成する機能を有する第２のプリズム型光合成部材として、それぞれガラス材から成る、偏光ビームスプリッタ２Ｂ，８Ｂ，１３Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム６Ｂを備えている。
　そして、赤色光Ｒに対応して、偏光板１Ｂ、偏光ビームスプリッタ２Ｂ、反射型液晶素子３Ｂ、スペーサー４Ｂ、１／２波長板５Ｂが設けられている。
　また、緑色光Ｇに対応して、偏光板７Ｂ、偏光ビームスプリッタ８Ｂ、反射型液晶素子９Ｂ、スペーサー１０Ｂ、１／２波長板１１Ｂが設けられている。
　また、青色光Ｂに対応して、偏光板１２Ｂ、偏光ビームスプリッタ１３Ｂ、反射型液晶素子１４Ｂ、スペーサー１５Ｂ、１／２波長板１６Ｂが設けられている。
　さらに、赤色光Ｒと緑色光Ｇと青色光Ｂを合流させる、クロスダイクロイックプリズム６Ｂが設けられている。
　なお、各光源と各偏光板１Ｂ，７Ｂ，１２Ｂとの間には、図示しない照明光学系が設けられている。
　第１の光学系のクロスダイクロイックプリズム６Ａと、第２の光学系のクロスダイクロイックプリズム６Ｂは、それぞれプリズム型ビームスプリッタ１８の前段に、配置されている。
　第２の光学系のクロスダイクロイックプリズム６Ｂとプリズム型ビームスプリッタ１８との間には、１／２波長板１７が設けられている。
　プリズム型ビームスプリッタ１８の後段に、投射レンズ１９が配置されている。
　次に、本実施の形態の画像投写装置における画像を投射する機能を、以下、順を追って説明する。
　まず、図１及び図３を参照して、第１の映像情報に基づいて画像を投射する機能を説明する。
　光の３原色の一つである赤色光Ｒが図示しない光源から発せられ、同じく図示しない照明光学系を経て、偏光板１Ａを通過して、偏光ビームスプリッタ２Ａで反射されて、反射型液晶素子３Ａに入射する。
　偏光ビームスプリッタは、一般に、Ｐ偏光を透過しＳ偏光を反射させる特性を持っている。
　偏光板１Ａの機能は、光源からの光を偏光度の高い直線偏光として、偏光ビームスプリッタ２ＡにＳ偏光で入射させる役割を果たしている。
　反射型液晶素子３Ａにより画像情報に基づいて偏光変調された光は、再び偏光ビームスプリッタ２Ａに戻り、そのうちのＰ偏光成分のみが偏光ビームスプリッタ２Ａを通過して、画像情報が明暗情報として変換される。さらに、スペーサーガラス４Ａを通過して、１／２波長板５Ａに入射する。
　スペーサーガラス４Ａは、図示しない照明光学系を含めた光学系全体配置を最適となるように厚さが決められている。後述するスペーサーガラス１０Ａ、スペーサーガラス１５Ａも同様である。
　１／２波長板５Ａは、クロスダイクロイックプリズム６Ａに対して光がＳ偏光で入射するように偏光面を回転させる役割を持つ。その理由は、クロスダイクロイックプリズム６Ａで光を反射させる膜は、Ｓ偏光で反射率が高く、Ｐ偏光で反射率が低いという性質があるためである。
　こうして反射型液晶素子３Ａにより画像情報に基づいて偏光変調された光は、クロスダイクロイックプリズム６Ａによって反射されて、プリズム型ビームスプリッタ１８に入射する。
　プリズム型ビームスプリッタ１８は、使用される光の３原色の全波長帯にわたり、Ｓ偏光では高い反射率を持ち、Ｐ偏光では高い透過率を持つ偏光ビームスプリッタの特性を持っている。即ち、プリズム型ビームスプリッタは、光源で定まる３原色をカバーする分光特性を有している。
　クロスダイクロイックプリズム６Ａからの光は、プリズム型ビームスプリッタ１８に対してＰ偏光で入射するので、プリズム型ビームスプリッタ１８を透過して、図３に示した投射レンズ１９に入射、射出され、図示しないスクリーン上に映像を投射する。
　次に、光の３原色の一つである緑色光Ｇが図示しない光源から発せられ、同じく図示しない照明光学系を経て、偏光板７Ａを通過して、偏光ビームスプリッタ８Ａで反射されて、反射型液晶素子９Ａに入射する。偏光板７Ａの機能は、偏光板１Ａの機能と同じである。
　反射型液晶素子９Ａにより画像情報に基づいて偏光変調された光は、再び偏光ビームスプリッタ８Ａに戻り、そのうちのＰ偏光成分のみが偏光ビームスプリッタ８Ａを通過して、画像情報が明暗情報として変換される。さらに、スペーサーガラス１０Ａを通過して、１／２波長板１１Ａに入射する。
　１／２波長板１１Ａは、１／２波長板５Ａと同様に、クロスダイクロイックプリズム６Ａに対して光がＳ偏光で入射し、透過するように、偏光面を回転させる役割を持つ。
　こうして、緑色光Ｇの偏光方向を前記赤色光Ｒと後述する青色光Ｂとの偏光方向に合せることにより、緑色光Ｇは、プリズム型ビームスプリッタ１８に対してＰ偏光で入射して、プリズム型ビームスプリッタ１８を透過する。そして、図３に示した投射レンズ１９に入射、射出され、図示しないスクリーン上に映像を投射する。
　そして、光の３原色の一つである青色光Ｂが図示しない光源から発せられ、同じく図示しない照明光学系を経て、偏光板１２Ａを通過して、偏光ビームスプリッタ１３Ａで反射されて、反射型液晶素子１４Ａに入射する。偏光板１２Ａの機能は、偏光板１Ａの機能と同じである。
　反射型液晶素子１４Ａにより画像情報に基づいて偏光変調された光は、再び偏光ビームスプリッタ１３Ａに戻り、そのうちのＰ偏光成分のみが偏光ビームスプリッタ１３Ａを通過して、画像情報が明暗情報として変換される。さらに、スペーサーガラス１５Ａを通過して、１／２波長板１６Ａに入射して、偏光面を９０度回転させられる。
　その後、青色光Ｂは、クロスダイクロイックプリズム６Ａで反射されて、プリズム型ビームスプリッタ１８に入射した後、プリズム型ビームスプリッタ１８を透過する。そして、図３に示した投射レンズ１９に入射、射出され、図示しないスクリーン上に映像を投射する。
　こうして、赤、緑、青の各光の偏光方向は同じ方向に揃えられ、プリズム型ビームスプリッタ１８に対して全てＰ偏光状態で入射し、投射レンズ１９から図示しないスクリーン上に、第１の映像情報に基づく映像を投射する。
　続いて、図２及び図３を参照して、第２の映像情報に基づいて画像を投射する機能を説明する。
　光の３原色の一つである赤色光Ｒが図示しない光源から発せられ、同じく図示しない照明光学系を経て、偏光板１Ｂを通過して、偏光ビームスプリッタ２Ｂで反射されて、反射型液晶素子３Ｂに入射する。
　反射型液晶素子３Ｂにより画像情報に基づいて偏光変調された光は、再び偏光ビームスプリッタ２Ｂに戻り、そのうちのＰ偏光成分のみが偏光ビームスプリッタ２Ｂを通過して、画像情報が明暗情報として変換される。さらに、スペーサーガラス４Ｂを通過して、１／２波長板５Ｂに入射する。
　１／２波長板５Ｂによって、赤色光Ｒの偏光面が９０度回転されて、クロスダイクロイックプリズム６Ｂに対して光がＳ偏光で入射する。その後、赤色光Ｒは、クロスダイクロイックプリズム６Ｂで反射されて、１／２波長板１７に入射する。
　１／２波長板１７は、使用される光の３原色の全波長帯にわたり、偏光方向を９０度回転させる機能を持っている。そのため、１／２波長板１７を透過した光は、偏光方向が９０度回転し、プリズム型ビームスプリッタ１８に対してＳ偏光で入射する。そして、プリズム型ビームスプリッタ１８で反射され、図３に示した投射レンズ１９に入射、射出され、図示しないスクリーン上に映像を投射する。
　次に、光の３原色の一つである緑色光Ｇが図示しない光源から発せられ、同じく図示しない照明光学系を経て、偏光板７Ｂを通過して、光ビームスプリッタ８Ｂで反射されて、反射型液晶素子９Ｂに入射する。
　反射型液晶素子９Ｂにより画像情報に基づいて偏光変調された光は、再び偏光ビームスプリッタ８Ｂに戻り、そのうちのＰ偏光成分のみが偏光ビームスプリッタ８Ｂを通過して、画像情報が明暗情報として変換される。さらに、スペーサーガラス１０Ｂを通過して、１／２波長板１１Ｂに入射する。
　１／２波長板１１Ｂによって、緑色光Ｇの偏光面が９０度回転されて、その後、緑色光Ｇは、クロスダイクロイックプリズム６Ｂを透過して、１／２波長板１７に入射する。
　そして、１／２波長板１７によって、再び緑色光Ｇの偏光面が９０度回転されて、プリズム型ビームスプリッタ１８に対してＳ偏光で入射する。さらに、緑色光Ｇは、プリズム型ビームスプリッタ１８で反射され、図３に示した投射レンズ１９に入射、射出され、図示しないスクリーン上に映像を投射する。
　そして、光の３原色の一つである青色光Ｂが図示しない光源から発せられ、同じく図示しない照明光学系を経て、偏光板１２Ｂを通過して、偏光ビームスプリッタ１３Ｂで反射されて、反射型液晶素子１４Ｂに入射する。
　反射型液晶素子１４Ｂにより画像情報に基づいて偏光変調された光は、再び偏光ビームスプリッタ１３Ｂに戻り、そのうちのＰ偏光成分のみが偏光ビームスプリッタ１３Ｂを通過して、画像情報が明暗情報として変換される。さらに、スペーサーガラス１５Ｂを通過して、１／２波長板１６Ｂに入射する。
　１／２波長板１６Ｂによって、青色光Ｂの偏光面が９０度回転されて、その後、青色光Ｂは、クロスダイクロイックプリズム６Ｂで反射されて、１／２波長板１７に入射する。
　そして、１／２波長板１７によって、再び青色光Ｂの偏光面が９０度回転されて、プリズム型ビームスプリッタ１８に対してＳ偏光で入射する。さらに、青色光Ｂは、プリズム型ビームスプリッタ１８で反射され、図３に示した投射レンズ１９に入射、射出され、図示しないスクリーン上に映像を投射する。
　こうして赤、緑、青の各光の偏光方向は同じ方向に揃えられ、プリズム型ビームスプリッタ１８に対して全てＳ偏光状態で入射し、投射レンズ１９から図示しないスクリーン上に第２の映像情報に基づく映像を投射する。
　なお、上述した方法で投射された、第１の映像情報に基づく映像と、第２の映像情報に基づく映像は、互いに偏光状態が異なるので、スクリーンとしては、例えばビーズスクリーンのように、反射光の偏光状態が保持されるスクリーンを使うことが望ましい。
　そして、３Ｄ映像を鑑賞する際には、第１の映像情報に基づく映像と、第２の映像情報に基づく映像を、それぞれ、右目用の映像及び左目用の映像の、一方の映像と他方の映像とに割り当てる。
　例えば、Ｐ偏光で投射される第１の映像情報を右目用の映像とし、Ｓ偏光で投射される第２の映像情報を左目用の映像とする。この場合には、右目にはＰ偏光を透過する偏光フィルタを備え、左目にはＳ偏光を透過する偏光フィルタを備えた、メガネをかけて鑑賞すればよい。
　もちろん、左右の関係を上述した組み合わせとは逆にすることも可能である。
　また、プリズム型ビームスプリッタ１８の光射出部に、プリズム型ビームスプリッタ１８によって定まるＰ偏光面に対して方位が４５度となるように、１／４波長板を設けることも可能である。
　このように１／４波長板を設けることにより、プリズム型ビームスプリッタ１８からの射出光の偏光状態を、互いに直交した直線偏光から、左右両円偏光に変えることができる。
　この構成の場合に、１／４波長板は、使われる光の波長範囲をカバーする広帯域のものが特に望ましい。
　また、この構成の場合には、メガネの偏光フィルタを、右円偏光用と左円偏光用とを組み合わせたものにすれば良い。このようにメガネを構成することにより、首を傾けてスクリーンを見た際に反対側の目に入る光が漏れこんでしまうという、いわゆるクロストークの発生を抑えることができる。
　さらに、２Ｄ映像を鑑賞する際には、第１の映像情報と第２の映像情報を、同じ映像情報で投射すればよい。この場合には、反射光の偏光状態が保持されるスクリーンである必要はなく、また、メガネも不要である。
　なお、第１の映像情報と第２の映像情報のうち、片方の映像情報をオフにして、２Ｄ映像を表示しても構わない。
　本実施の形態の画像投写装置は、上述したように多数の光学部品を有して構成されているが、装置全体を小型に構成することが可能である。
　例えば、反射型液晶素子として画像表示範囲の対角寸法が４０ｍｍのものを採用し、加えて照明系のＦ値を３．０以上にすることにより、一番大きな部材であるプリズム型ビームスプリッタ１８を、８０ｍｍ角以内とすることができる。これにより、プリズム型ビームスプリッタ１８を、製品として現実的な大きさで製造することが可能である。
　本実施の形態の画像投写装置において、ガラス材からなる、第１のプリズム型光合成部材や第２のプリズム型光合成部材やプリズム型偏光ビームスプリッタは、屈折率ｎｄが１．８４以上のガラス材を用いることが好ましい。屈折率ｎｄが１．８４以上のガラス材を用いることにより、反射型液晶素子で反射して、プリズム型偏光ビームスプリッタを経て、投射レンズに入射する光束の大きさを小さくすることができる。これにより、プリズム型偏光ビームスプリッタや投射レンズの大きさを、商品として現実的に製作できる大きさに抑えることができる。
　本実施の形態の画像投写装置の光源としては、レーザー光源やランプ光源を使用することが可能である。
　このうち、レーザー光源を使用することがより好ましい。
　レーザー光源は、集光効率を高くできる点で優れているので、レーザー光源を使用することにより、３Ｄ映画に関するデジタルシネマ標準規格の明るさ４．５ｆｔ（ｆｔ：フットランバート。明るさの単位）に対して、数倍の明るさを得ることが可能になる。そして、集光効率を高くできるので照明光学系のＦ値を大きく取ることができ、Ｆ値が大きな光学系でも、スクリーン上を大光量で投射することが可能になる。
　また、レーザー光源を使用することにより、光の直進性が良くなり、光束の広がりが少ないため、各光学部品及び装置全体を小型に構成することができる。
　さらに、レーザー光源を使用することにより、従来から画像投写装置に使用されているキセノンランプ等の放電管式光源と比較して、光源の寿命を長くすることができるので、光源の交換に伴う維持管理費を低減できる効果も期待できる。
　また、画像表示範囲の対角寸法が１８ｍｍ以上の反射型液晶素子とレーザー光源とを組み合わせて用いれば、２Ｄ映像で総出力１５０００ルーメン以上のシネマ用プロジェクタを実現できる。この明るさがあれば、中規模までのスクリーンを備える劇場でも、十分に映画鑑賞ができる明るさを実現することができる。
　上述の本実施の形態の画像投写装置の構成によれば、第１の映像情報及び第２の映像情報が、３枚１組で２組の反射型液晶素子の各組でそれぞれ反射され、プリズム型ビームスプリッタによって１つの光軸上に合成されて、単独の投射レンズで投射される。
　これにより、それぞれの映像情報は、反射型液晶素子の画像表示部全面を用いて表示されるから、解像度を犠牲にすることはなく、明るさの犠牲もない。また、映像を時間分割する必要もないので、それに伴う明るさの犠牲もない。
　従って、明るさや解像度を犠牲にすることなく、３Ｄ映像を表示する画像投写装置を実現することができる。
　さらに、第１の映像情報及び第２の映像情報が１つの光軸上に合成されるので、反射型液晶素子２組を、予めスクリーン上で重なり合うように位置出しをしておくことで、映画館等の現場で左右像の重ね合わせ調整を行う手間が生じない。
　また、複数の画像投写装置を備える必要がないため、コストも節約でき、装置の設置空間を大きくする必要もない。
　そして、２つの映像情報を同一にする、又は、片方の映像情報をオフにすることで２Ｄ映像にすることができ、２つの映像情報を左右の目それぞれに対応する別な映像情報にすることで３Ｄ映像にすることができる。２Ｄ映像と３Ｄ映像との切り替えは、このように映像情報の切り替えだけ行えばよいので、レンズ交換作業等の手間と時間は必要なく、容易に一瞬で２Ｄ映像と３Ｄ映像との切り替えを行うことができる。
　本実施の形態の画像投写装置の構成により、２Ｄ映像と３Ｄ映像を切り替えてそれぞれ表示することが可能であり、装置の調整や部品の交換等の手間が不要なメンテナンスフリーの画像投写装置を実現することが可能になる。
＜２．第２の実施の形態＞
　第２の実施の形態の画像投写装置の概略構成図を、図４～図６に示す。図６は上から見た光学ブロックを示す。図４は、図６の矢印６１の方向から見た平面図を左側に配置し、２１Ａ～２８Ａの各光学部品を抽出して図６の矢印６１とは異なる２つの方向から見た図をそれぞれ右側に配置しており、左側の図と右側の図で対応する部分を破線で結んでいる。図５は、図６の矢印６２の方向から見た平面図を右側に配置し、２１Ｂ～２８Ｂの各光学部品を抽出して図６の矢印６２とは異なる２つの方向から見た図をそれぞれ左側に配置しており、右側の図と左側の図で対応する部分を破線で結んでいる。なお、図４～図６では図の見やすさを配慮し、一部のライトバルブ等の図示を省略している。
　また、各図において、細い実線の矢印と細い破線の矢印は、光の経路を示す。
　本実施の形態は、波長の違いを応用したものであり、ライトバルブとしてマイクロミラー駆動型素子を用いた構成である。
　本実施の形態の画像投写装置は、マイクロミラー駆動型素子からなるライトバルブ、プリズム型の光合成ガラス部材、プリズム型ビームスプリッタ、投射レンズ、の各部を備えて成る。
　これらの各部は、相対的な位置関係が良好な精度を有するように配置されている。
　例えば、これらの各部を互いに接合することにより、一体化された光学ブロックを構成することが望ましい。
　また、それぞれのマイクロミラー駆動型素子（ライトバルブ）とプリズム型の光合成ガラス部材とは、図示しない金属製部品等により機械的に接合されて固定されていることが望ましい。
　さらに、本実施の形態の画像投写装置は、図示しないが、３原色の各色の光（赤色光、緑色光、青色光）が混合された混合光ＲＧＢを出射する光源を備えている。この光源としては、白色光源、例えば白色電灯等を使用することができる。
　そして、投射レンズから出射した光を、図示しないスクリーン等に照射して、画像の表示を行う。
　本実施の形態の画像投写装置は、特に、第１の映像情報に基づいた画像を投射するための光学系と、第２の映像情報に基づいた画像を投射するための光学系と、両光学系に共通のプリズム型ビームスプリッタ及び投射レンズとを備えた構成となっている。
　各光学系にそれぞれ上述した混合光ＲＧＢを出射する光源を備えており、合計で２個の光源を有する。これら２個の光源に対応して、光合成ガラス部材がそれぞれ設けられている。さらに、光合成ガラス部材であるプリズムによって、混合光ＲＧＢを３原色の各色の光（赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂ）に分離する構成となっており、分離した３色の光に対応して、マイクロミラー駆動型素子が、それぞれ設けられている。
　以下、各光学部品の構成及び配置について、具体的に説明する。
　第１の映像情報に基づいた画像を投射するための光学系（以下、第１光学系と呼ぶ）は、光の３原色の光が混合された、混合光ＲＧＢを出射する光源を備えている。
　そして、第１光学系には、３枚１組の第１の反射型ライトバルブ群として、マイクロミラー駆動型素子２３Ａ、２５Ａ，２７Ａを備えている。また、第１のプリズム型光合成部材として、それぞれガラス材から成る、プリズム２１Ａ、プリズム２２Ａ、プリズム２４Ａ、プリズム２６Ａ、プリズム２８Ａを備えている。
　プリズム２１Ａ及びプリズム２８Ａは、２個１組に組み合わせて配置されている。ただし、プリズム２１Ａとプリズム２８Ａの間は、狭い空気層によって隔てられている。これにより、プリズム２１Ａのプリズム２８Ａと対向する面において、プリズム２１Ａの内部を通った光が全反射するので、これら２個のプリズム２１Ａ，２８Ａにより全反射プリズムを構成している。
　プリズム２２Ａとプリズム２４Ａとプリズム２６Ａは、所謂フィリップス型プリズムと呼ばれる３色分解・合成機能を持つプリズムブロックである。プリズム２２Ａとプリズム２４Ａとの間は狭い空気層で隔てられ、プリズム２４Ａとプリズム２６Ａとは接着剤で接合されている。これらのプリズム２２Ａ，２４Ａ，２６Ａの断面形状は、図４の最も右の図に示されている。また、プリズム２２Ａの射出面（プリズム２４Ａ側の面）と、プリズム２４Ａ及びプリズム２６Ａの境界には、それぞれ図示しないダイクロイック膜が形成されている。
　なお、光源とプリズム２１Ａとの間には、図示しない照明光学系が設けられている。
　マイクロミラー駆動型素子２３Ａ，２５Ａ，２７Ａは、フィリップス型プリズム（２２Ａ，２４Ａ，２６Ａ）で分離される３つの光のそれぞれに対応して配置されている。マイクロミラー駆動型素子２３Ａは青色光に対応して配置され、マイクロミラー駆動型素子２５Ａは赤色光に対応して配置され、マイクロミラー駆動型素子２７Ａは緑色光に対応して配置されている。
　マイクロミラー駆動型素子２３Ａ，２５Ａ，２７Ａの画像表示部には、略正方形の形をしたマイクロミラーが画素として配列されており、各マイクロミラーはその対角線を回転軸として、高速で二値的にその向きを変えることができる。例えば、オンの状態としてミラーを傾けて、入射した光をライトバルブ面に対して垂直に反射させ、オフの状態としてミラーは傾けず、光をそのまま入射光とは反対方向に正反射させて破棄することができる。このように、マイクロミラーの回転軸は画素の対角線方向であるため、正反射される光を廃棄しやすいように、各プリズム２１Ａ，２２Ａ，２４Ａ，２６Ａ，２８Ａは、プリズム型ビームスプリッタ２９に対して光軸を中心に４５度捩じったように配置されている。
　なお、マイクロミラー駆動型素子２３Ａ及び２５Ａは、図を見やすくするために、図４の最も右の断面形状図以外では割愛してある。
　第２の映像情報に基づいた画像を投射するための光学系（以下、第２光学系と呼ぶ）も、第１光学系と同様に、混合光ＲＧＢを出射する光源を備えている。
　そして、第２光学系には、３枚１組の第２の反射型ライトバルブ群として、マイクロミラー駆動型素子２３Ｂ、２５Ｂ，２７Ｂを備えている。また、第２のプリズム型光合成部材として、それぞれガラス材から成る、プリズム２１Ｂ、プリズム２２Ｂ、プリズム２４Ｂ、プリズム２６Ｂ、プリズム２８Ｂを備えている。
　プリズム２１Ｂ及びプリズム２８Ｂは、２個１組に組み合わせて配置されている。ただし、プリズム２１Ｂとプリズム２８Ｂの間は、狭い空気層によって隔てられている。これにより、プリズム２１Ｂのプリズム２８Ｂと対向する面において、プリズム２１Ｂの内部を通った光が全反射するので、これら２個のプリズム２１Ｂ，２８Ｂにより全反射プリズムを構成している。
　プリズム２２Ｂとプリズム２４Ｂとプリズム２６Ｂは、所謂フィリップス型プリズムと呼ばれる３色分解・合成機能を持つプリズムブロックである。プリズム２２Ｂとプリズム２４Ｂとの間は狭い空気層で隔てられ、プリズム２４Ｂとプリズム２６Ｂとは接着剤で接合されている。これらのプリズム２２Ｂ，２４Ｂ，２６Ｂの断面形状は、図５の最も左の図に示されている。
　なお、光源とプリズム２１Ｂとの間には、図示しない照明光学系が設けられている。
　マイクロミラー駆動型素子２３Ｂ，２５Ｂ，２７Ｂは、フィリップス型プリズム（２２Ｂ，２４Ｂ，２６Ｂ）で分離される３つの光のそれぞれに対応して配置されている。マイクロミラー駆動型素子２３Ｂは青色光に対応して配置され、マイクロミラー駆動型素子２５Ｂは赤色光に対応して配置され、マイクロミラー駆動型素子２７Ｂは緑色光に対応して配置されている。
　マイクロミラー駆動型素子２３Ｂ，２５Ｂ，２７Ｂの画像表示部には、マイクロミラー駆動型素子２３Ａ，２５Ａ，２７Ａの画像表示部と同様に、マイクロミラーが画素として配列されている。そして、正反射される光を廃棄しやすいように、各プリズム２１Ｂ，２２Ｂ，２４Ｂ，２６Ｂ，２８Ｂは、プリズム型ビームスプリッタ２９に対して光軸を中心に４５度捩じったように配置されている。
　なお、マイクロミラー駆動型素子２３Ｂ及び２５Ｂは、図を見やすくするために、図５の最も左の断面形状図以外では割愛してある。
　第１の光学系のプリズム２８Ａと、第２の光学系のプリズム２８Ｂは、それぞれプリズム型ビームスプリッタ２９の前段に、配置されている。
　プリズム型ビームスプリッタ２９の後段に、投射レンズ３０が配置されている。
　次に、本実施の形態の画像投写装置における画像を投射する機能を、以下、順を追って説明する。
　まず、図４及び図６を参照して、第１の映像情報に基づいて画像を投射する機能を説明する。
　図示しない光源から発せられた光の３原色を含む混合光ＲＧＢが、図示しない照明光学系を経て、プリズム２１Ａに入射する。プリズム２１Ａとプリズム２８Ａとの間は狭い空気層で隔てられているため、光はプリズム２１Ａ内部で全反射されて、フィリップス型プリズムのうちのプリズム２２Ａに入射する。
　プリズム２２Ａに入射した３色混合光ＲＧＢのうち、青い光はプリズム２２Ａの射出面に施されたダイクロイック膜によって反射され、緑と赤の光はそのまま透過する。青の光はプリズム２２Ａ内を内部反射し、マイクロミラー駆動型素子２３Ａに入射する。
　プリズム２２Ａを透過した赤と緑の光は、プリズム２４Ａとプリズム２６Ａとの境界に施されたダイクロイック膜によって赤い光が反射され、プリズム２４Ａ内で内部反射してマイクロミラー駆動型素子２５Ａに入射する。また、前記ダイクロイック膜を透過した緑の光はマイクロミラー駆動型素子２７Ａに入射する。
　マイクロミラー駆動型素子２３Ａ，２５Ａ，２７Ａに入射した光のうち、オン状態のマイクロミラーによって反射された光は、そのまま元来た光路を逆に進行し、プリズム２１Ａ、プリズム２８Ａを経てプリズム型ビームスプリッタ２９に入射する。そして、プリズム型ビームスプリッタ２９を透過して、投射レンズ３０を経て、図示しないスクリーン上に映像を投射する。
　また、オフ状態のマイクロミラーによって反射された光は、プリズム型ビームスプリッタ２９に向かうことはなく、マイクロミラー駆動型素子２７Ａ部に代表して描いた破線の矢印Ｌｘに沿って、プリズム２２Ａ，２４Ａ，２６Ａ外に廃棄される。
　マイクロミラー駆動型素子２３Ａ，２５Ａ，２７Ａのマイクロミラーは、第１の映像情報に基づいて単位時間当たりのオン状態とオフ状態とを取る時間比率を変化させる。これにより、マイクロミラーの傾きを、プリズム型ビームスプリッタ２９に向かう光の明暗情報に変換する。
　次に、図５及び図６を参照して、第２の映像情報に基づいて画像を投射する機能を説明する。
　図示しない光源から発せられた光の３原色を含む混合光ＲＧＢが、図示しない照明光学系を経て、プリズム２１Ｂに入射する。プリズム２１Ｂとプリズム２８Ｂとの間は狭い空気層で隔てられているため、光はプリズム２１Ｂ内部で全反射されて、フィリップス型プリズムの内のプリズム２２Ｂに入射する。
　プリズム２２Ｂに入射した３色混合光ＲＧＢのうち、青い光はプリズム２２Ｂの射出面に施されたダイクロイック膜によって反射され、緑と赤の光はそのまま透過する。青の光はプリズム２２Ｂ内を内部反射し、マイクロミラー駆動型素子２３Ｂに入射する。
　プリズム２２Ｂを透過した赤と緑の光は、プリズム２４Ｂとプリズム２６Ｂとの境界に施されたダイクロイック膜によって赤い光が反射され、プリズム２４Ｂ内で内部反射してマイクロミラー駆動型素子２５Ｂに入射する。また、前記ダイクロイック膜を透過した緑の光はマイクロミラー駆動型素子２７Ｂに入射する。
　マイクロミラー駆動型素子２３Ｂ，２５Ｂ，２７Ｂに入射した光のうち、オン状態のマイクロミラーによって反射された光は、そのまま元来た光路を逆に進行し、プリズム２１Ｂ、プリズム２８Ｂを経てプリズム型ビームスプリッタ２９に入射する。そして、プリズム型ビームスプリッタ２９を反射して、投射レンズ３０を経て、図示しないスクリーン上に映像を投射する。
　また、オフ状態のマイクロミラーによって反射された光は、プリズム型ビームスプリッタ２９に向かうことはなく、マイクロミラー駆動型素子２７Ｂ部に代表して描いた破線の矢印Ｌｘに沿って、プリズム２２Ｂ，２４Ｂ，２６Ｂ外に廃棄される。
　マイクロミラー駆動型素子２３Ｂ，２５Ｂ，２７Ｂのマイクロミラーは、第２の映像情報に基づいて単位時間当たりのオン状態とオフ状態とを取る時間比率を変化させる。これにより、マイクロミラーの傾きを、プリズム型ビームスプリッタ２９に向かう光の明暗情報に変換する。
　ここで、プリズム型ビームスプリッタ２９に用いられるビームスプリッタ膜の特性について詳しく説明する。
　第１の映像情報による映像を投射するための光源光は、青、緑、赤の光の３原色を含むが、その波長帯域の中心値は、青はλｂ１、緑はλｇ１、赤はλｒ１となっている。次に第２の映像情報による映像を投射するための光源光も、青、緑、赤の光の３原色を含むが、その波長帯域の中心値は、青はλｂ２、緑はλｇ２、赤はλｒ２となっている。
　プリズム型ビームスプリッタ２９に用いられるビームスプリッタ膜の分光特性の一形態を、図７に示す。
　図７に示すように、λｂ１，λｇ１，λｒ１の光（波長帯域に斜線を付した範囲で示した）は透過し、λｂ２，λｇ２，λｒ２の光（同じく波長帯域に斜線を付した範囲で示した）は反射するように設計されている。
　このように、本実施の形態において、第１の映像情報に基づく映像と、第２の映像情報に基づく映像は、互いに波長が異なっている。
　そこで、例えば、右目にはλｂ１，λｇ１，λｒ１の各帯域の光をカットするフィルタを、左目にはλｂ２，λｇ２，λｒ２の各帯域の光をカットするフィルタを、それぞれ付けたメガネでこれらの映像を同時に見る。これにより、第１の映像情報に基づく映像を左目用の映像とし、第２の映像情報に基づく映像を右目用の映像として投射すれば、３Ｄ映像として鑑賞することができる。
　もちろん、左右の関係を上述した組み合わせとは逆にすることも可能である。
　本実施の形態の画像投写装置では、特に光源にレーザー光を使用すると、左右の像をより効率良く分離することができる。その理由は、レーザー光は一般に波長の広がりが狭い線スペクトルであるため、分離すべき波長帯域が狭くなるので、ビームスプリッタ膜の設計・成膜が比較的容易になるからである。
　また、前記各波長帯域の間隔は、１５ｎｍ以上、できれば２０ｎｍ以上あることが好ましい。その理由もまた、ビームスプリッタ膜の設計・成膜が比較的容易になるからである。
　このように、光の波長の違いで第１の映像情報と第２の映像情報と分離する場合は、スクリーンで偏光が乱れても問題がないので、ビーズスクリーンを使う必要がない。例えば、普通に用いられるマットスクリーンや壁等に投射しても構わない。また、直線偏光を使った３Ｄ映像では、メガネをかけたまま首を傾げると反対側の目の映像が漏れるクロストークが生じるが、この方式ではその心配はない。
　本実施の形態の画像投写装置においても、２Ｄ映像を鑑賞する際には、第１の映像情報と第２の映像情報を、同じ映像情報で投射すればよい。この場合には、反射光の偏光状態が保持されるスクリーンである必要はなく、また、メガネも不要である。
　なお、第１の映像情報と第２の映像情報のうち、片方の映像情報をオフにして、２Ｄ映像を表示しても構わない。
　本実施の形態の画像投写装置は、上述したように多数の光学部品を有して構成されているが、装置全体を小型に構成することが可能である。
　例えば、マイクロミラー駆動型素子として画像表示範囲の対角寸法が４０ｍｍのものを採用し、加えて照明系のＦ値を３．０以上にすることにより、一番大きな部材であるプリズム型ビームスプリッタ２９を、８０ｍｍ角以内とすることができる。これにより、プリズム型ビームスプリッタ２９を、製品として現実的な大きさで製造することが可能である。
　また、画像表示範囲の対角寸法が１８ｍｍ以上のマイクロミラー駆動型素子とレーザー光源とを組み合わせて用いれば、２Ｄ映像で総出力１５０００ルーメン以上のシネマ用プロジェクタを実現できる。この明るさがあれば、中規模までのスクリーンを備える劇場でも、十分に映画鑑賞ができる明るさを実現することができる。
　本実施の形態の画像投写装置において、ガラス材からなる、第１のプリズム型光合成部材や第２のプリズム型光合成部材やプリズム型偏光ビームスプリッタは、屈折率ｎｄが１．８４以上のガラス材を用いることが好ましい。屈折率ｎｄが１．８４以上のガラス材を用いることにより、マイクロミラー駆動型素子で反射して、プリズム型偏光ビームスプリッタを経て、投射レンズに入射する光束の大きさを小さくすることができる。これにより、プリズム型偏光ビームスプリッタや投射レンズの大きさを、商品として現実的に製作できる大きさに抑えることができる。
　上述の本実施の形態の画像投写装置の構成によれば、第１の映像情報及び第２の映像情報が、マイクロミラー駆動型素子の各組でそれぞれ反射され、プリズム型ビームスプリッタによって１つの光軸上に合成されて、単独の投射レンズで投射される。
　これにより、それぞれの映像情報は、マイクロミラー駆動型素子の画像表示部全面を用いて表示されるから、解像度を犠牲にすることはなく、明るさの犠牲もない。また、映像を時間分割する必要もないので、それに伴う明るさの犠牲もない。
　従って、明るさや解像度を犠牲にすることなく、３Ｄ映像を表示する画像投写装置を実現することができる。
　さらに、第１の映像情報及び第２の映像情報が１つの光軸上に合成されるので、マイクロミラー駆動型素子２組を、予めスクリーン上で重なり合うように位置出しをしておくことで、映画館等の現場で左右像の重ね合わせ調整を行う手間が生じない。
　また、複数の画像投写装置を備える必要がないため、コストも節約でき、装置の設置空間を大きくする必要もない。
　そして、２つの映像情報を同一にする、又は、片方の映像情報をオフにすることで２Ｄ映像にすることができ、２つの映像情報を左右の目それぞれに対応する別な映像情報にすることで３Ｄ映像にすることができる。２Ｄ映像と３Ｄ映像との切り替えは、このように映像情報の切り替えだけ行えばよいので、レンズ交換作業等の手間と時間は必要なく、容易に一瞬で２Ｄ映像と３Ｄ映像との切り替えを行うことができる。
　本実施の形態の画像投写装置の構成により、２Ｄ映像と３Ｄ映像を切り替えてそれぞれ表示することが可能であり、装置の調整や部品の交換等の手間が不要なメンテナンスフリーの画像投写装置を実現することが可能になる。
　第２の実施の形態の画像投写装置で採用した、光の波長の違いで第１の映像情報と第２の映像情報を分離する方法は、第１の実施の形態の画像投写装置にも適用することが可能である。
　第１の実施の形態の画像投写装置に適用する場合には、偏光の違いを用いたプリズム型ビームスプリッタ１８を、波長の違いを用いたプリズム型ビームスプリッタ２９のタイプに置き換えて、かつ、第２の実施の形態と同様に、光源波長をプリズム型ビームスプリッタ２９のビームスプリッタ膜の分光特性に合わせて選べばよい。
　そして、２Ｄ映像を表示する場合も、光の波長が異なったままで映像情報を同一にすれば良い。
　なお、第１の実施の形態及び第２の実施の形態の画像投写装置において、光源としてレーザーを用いる場合に、レーザーの種類は特に限定されるものではない。固体レーザーや気体レーザー、半導体レーザー、あるいは、非線形光学現象を利用した２次高調波光によるレーザー等のレーザーがあるが、利用する波長、出力、装置の大きさ、価格等を総合して、適切なレーザーを選べばよい。
　また、第１の実施の形態及び第２の実施の形態のいずれにも、時間分割方式を利用した３Ｄ映像の投射を行うことができる。
　例えば、右目用として第１の映像情報に基づいて高速でオン・オフを繰り返しながら投射し、左目用として第２の映像情報に基づいて、第１の映像情報とは逆相でオン・オフを繰り返して投射すれば良い。そして、右目には第１の映像情報のオン・オフに同期して動作するシャッターを、左目には第２の映像情報のオン・オフに同期して動作するシャッターを備えたメガネを付けてこの映像を見ることで、３Ｄ映像を鑑賞することができる。この場合でも、スクリーンで偏光が乱れても問題がないので、ビーズスクリーンを使う必要がない。普通に用いられるマットスクリーンや、壁等に投射して３Ｄ映像を鑑賞することが可能である。
　なお、本開示は以下のような構成も取ることができる。
（１）光の３原色を１色以上含む光を発する１つ以上の光源と、前記光源からの光を照明する１つ以上の照明光学系と、第１の映像情報に基づいて前記照明光学系からの入射光を変調する、光の３原色に対応した３枚１組の第１の反射型ライトバルブ群と、第２の映像情報に基づいて前記照明光学系からの入射光を変調する、光の３原色に対応した３枚１組の第２の反射型ライトバルブ群と、前記第１の反射型ライトバルブ群で反射される、３原色に分かれていた光を１つの光軸上に合成する機能を有する第１のプリズム型光合成部材と、前記第２の反射型ライトバルブ群で反射される、３原色に分かれていた光を１つの光軸上に合成する機能を有する第２のプリズム型光合成部材と、前記第１の反射型ライトバルブ群から反射され、前記第１の映像情報に基づいて変調された光と、かつ、前記第２の反射型ライトバルブ群から反射され、前記第２の映像情報に基づいて変調された光を、１つの光軸上に合成するプリズム型ビームスプリッタを含む、画像投写装置。
（２）前記第１の反射型ライトバルブ群及び前記第２の反射型ライトバルブ群が反射型液晶素子である前記（１）に記載の画像投写装置。
（３）前記第１のプリズム型光合成部材及び前記第２のプリズム型光合成部材は、３原色に対応した３つの偏光ビームスプリッタと、３原色の光を１つの光軸上に合成するクロスダイクロイックプリズムとから、構成されており、かつ、前記プリズム型ビームスプリッタは、分光特性が前記光源で定まる３原色をカバーする偏光ビームスプリッタである、前記（１）又は（２）に記載の画像投写装置。
（４）前記第１の反射型ライトバルブ群及び前記第２の反射型ライトバルブ群がマイクロミラー駆動型素子である前記（１）に記載の画像投写装置。
（５）前記第１のプリズム型光合成部材及び前記第２のプリズム型光合成部材は、フィリップス型プリズムと全反射プリズムとから構成されている、前記（１）又は（４）に記載の画像投写装置。
（６）前記第１の反射型ライトバルブ群、前記第２の反射型ライトバルブ群、前記第１のプリズム型光合成部材、前記第２のプリズム型光合成部材、前記プリズム型ビームスプリッタが、一体化するように固定されている、前記（１）～（５）のいずれかに記載の画像投写装置。
（７）前記第１のプリズム型光合成部材、前記第２のプリズム型光合成部材、前記プリズム型ビームスプリッタは、屈折率ｎｄが１．８４以上のガラス材が用いられている、前記（１）～（６）のいずれかに記載の画像投写装置。
（８）前記光源がレーザー光源である前記（１）～（７）のいずれかに記載の画像投写装置。
（９）前記第１の反射型ライトバルブ群及び前記第２の反射型ライトバルブ群を構成する各ライトバルブは、画像表示範囲の対角寸法が１８ｍｍ以上４０ｍｍ以下である、前記（１）～（８）のいずれかに記載の画像投写装置。
　本技術は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
１Ａ，１Ｂ，７Ａ，７Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ　偏光板
２Ａ，２Ｂ，８Ａ，８Ｂ，１３Ａ，１３Ｂ　偏光ビームスプリッタ
３Ａ，３Ｂ，９Ａ，９Ｂ，１４Ａ，１４Ｂ　反射型液晶素子
４Ａ，４Ｂ，１０Ａ，１０Ｂ，１５Ａ，１５Ｂ　スペーサーガラス
５Ａ，５Ｂ，１１Ａ，１１Ｂ，１６Ａ，１６Ｂ，１７　１／２波長板
６Ａ，６Ｂ　クロスダイクロイックプリズム
１８，２９　プリズム型ビームスプリッタ
１９，３０　投射レンズ
２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ，２４Ａ，２４Ｂ，２６Ａ，２６Ｂ，２８Ａ，２８Ｂ　プリズム
２３Ａ，２３Ｂ，２５Ａ，２５Ｂ，２７Ａ，２７Ｂ　マイクロミラー駆動型素子
 

Claims (9)

  1. 　光の３原色を１色以上含む光を発する１つ以上の光源と、
    　前記光源からの光を照明する１つ以上の照明光学系と、
    　第１の映像情報に基づいて前記照明光学系からの入射光を変調する、光の３原色に対応した３枚１組の第１の反射型ライトバルブ群と、
    　第２の映像情報に基づいて前記照明光学系からの入射光を変調する、光の３原色に対応した３枚１組の第２の反射型ライトバルブ群と、
    　前記第１の反射型ライトバルブ群で反射される、３原色に分かれていた光を１つの光軸上に合成する機能を有する第１のプリズム型光合成部材と、
    　前記第２の反射型ライトバルブ群で反射される、３原色に分かれていた光を１つの光軸上に合成する機能を有する第２のプリズム型光合成部材と、
    　前記第１の反射型ライトバルブ群から反射され、前記第１の映像情報に基づいて変調された光と、かつ、前記第２の反射型ライトバルブ群から反射され、前記第２の映像情報に基づいて変調された光を、１つの光軸上に合成するプリズム型ビームスプリッタを含む、
    　画像投写装置。
  2. 　前記第１の反射型ライトバルブ群及び前記第２の反射型ライトバルブ群が反射型液晶素子である請求項１に記載の画像投写装置。
  3. 　前記第１のプリズム型光合成部材及び前記第２のプリズム型光合成部材は、３原色に対応した３つの偏光ビームスプリッタと、３原色の光を１つの光軸上に合成するクロスダイクロイックプリズムとから、構成されており、かつ、前記プリズム型ビームスプリッタは、分光特性が前記光源で定まる３原色をカバーする偏光ビームスプリッタである、請求項１に記載の画像投写装置。
  4. 　前記第１の反射型ライトバルブ群及び前記第２の反射型ライトバルブ群がマイクロミラー駆動型素子である請求項１に記載の画像投写装置。
  5. 　前記第１のプリズム型光合成部材及び前記第２のプリズム型光合成部材は、フィリップス型プリズムと全反射プリズムとから構成されている、請求項１に記載の画像投写装置。
  6. 　前記第１の反射型ライトバルブ群、前記第２の反射型ライトバルブ群、前記第１のプリズム型光合成部材、前記第２のプリズム型光合成部材、前記プリズム型ビームスプリッタが、一体化するように固定されている、請求項１に記載の画像投写装置。
  7. 　前記第１のプリズム型光合成部材、前記第２のプリズム型光合成部材、前記プリズム型ビームスプリッタは、屈折率ｎｄが１．８４以上のガラス材が用いられている請求項１に記載の画像投写装置。
  8. 　前記光源がレーザー光源である請求項１に記載の画像投写装置。
  9. 　前記第１の反射型ライトバルブ群及び前記第２の反射型ライトバルブ群を構成する各ライトバルブは、画像表示範囲の対角寸法が１８ｍｍ以上４０ｍｍ以下である、請求項１に記載の画像投写装置。
     
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