プロジェクター
【課題】照明むらを低減することが可能なプロジェクターを提供する。
【解決手段】光源１０と、光源１０から射出された光を集光する集光光学系２０と、集光光学系２０で集光された光を変調する光変調パネル６０と、を含み、集光光学系２０には、光源１０から射出された光を複数種類の色光に分離する色分離光学系４０が含まれており、複数種類の色光のうち、少なくとも光源１０と光変調パネル６０との間の光路長が最も長い色光の光路中には反射曲面が設けられている。
【解決手段】光源１０と、光源１０から射出された光を集光する集光光学系２０と、集光光学系２０で集光された光を変調する光変調パネル６０と、を含み、集光光学系２０には、光源１０から射出された光を複数種類の色光に分離する色分離光学系４０が含まれており、複数種類の色光のうち、少なくとも光源１０と光変調パネル６０との間の光路長が最も長い色光の光路中には反射曲面が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターとして、１つの光変調装置を備えた単板式のプロジェクターが知られている。単板式のプロジェクターによれば、３つの光変調装置を備えた三板式のプロジェクターよりも装置の小型化や低コスト化を図ることができる。
【０００３】
単板式のプロジェクターとしては、例えば特許文献１に開示されているものが挙げられる。特許文献１のプロジェクターは、白色光を異なる複数の波長の光に分離して射出する照明系を有している。分離された複数の波長の光（例えば、赤色光、緑色光、青色光）は、互いの光軸が非平行になった状態で光変調装置に入射する。光変調装置に入射した複数の波長の光の各々は、マイクロレンズアレイによって各波長の光に対応した画素に分配されて変調される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−６０５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、分離された複数の波長の光における光源と光変調装置との間の光路長に差が生じる。そのため、分離された複数の波長の光において、光変調装置に集光される領域がそれぞれ異なったり、光変調素子の表示領域における輝度分布が異なったりする。したがって、照明むらが生じてしまう。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、照明むらを低減することが可能なプロジェクターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明のプロジェクターは、光源と、前記光源から射出された光を集光する集光光学系と、前記集光光学系で集光された光を変調する光変調パネルと、を含み、前記集光光学系には、前記光源から射出された光を複数種類の色光に分離する色分離光学系が含まれており、前記複数種類の色光のうち、少なくとも前記光源と前記光変調パネルとの間の光路長が最も長い色光の光路中には反射曲面が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
このプロジェクターによれば、所定の曲率を有する反射曲面により、光源と光変調パネルとの間の光路長が最長の色光についての集光光学系の焦点位置が調整される。反射曲面の曲率は、光変調パネルに照射される光路長が最も長い色光の輝度分布が概ね均一となる領域の面積と光変調パネルの表示領域の面積との差が小さくなるように設定される。このため、分離された複数種類の色光の間で、光変調パネルに集光される領域の面積を互いに等しくしたり、光変調パネルの表示領域における輝度分布を互いに等しくしたりすることが可能となる。よって、照明むらを低減することが可能なプロジェクターを提供することができる。
なお、「光の輝度分布の概ね均一となる部分」とは、例えば、光変調パネルにおける光の輝度分布がトップハット形状の場合には、当該トップハット形状の頂部の平坦部分が光の輝度分布の概ね均一となる部分である。また、「概ね均一」とは、観察者が認識できない程度の輝度差を含む。
【０００９】
前記プロジェクターにおいて、前記色分離光学系は、前記光源から射出された光を第１の色光および第２の色光を含む第１の光線束と第３の色光および第４の色光を含む第２の光線束とに分離する第１の光線束分離光学系と、前記第１の光線束を前記第１の色光と前記第２の色光とに分離するとともに、前記第１の色光と前記第２の色光とを、前記光源から射出された光の光軸と前記第１の光線束の光軸とを含む平面と交差する方向に射出する第２の光線束分離光学系と、前記第２の光線束を前記第３の色光と前記第４の色光とに分離するとともに、前記第３の色光と前記第４の色光とを、前記平面と交差する方向に射出する第３の光線束分離光学系と、を含み、前記第１の色光ないし前記第４の色光のうち前記光源と前記光変調パネルとの間の光路長が最も長い色光の光路中には前記反射曲面が設けられていてもよい。
【００１０】
光源からの光を二次元的に４つの光に分離して射出する構成においては、光源からの光を一次元的に３つの光に分離して射出する構成に比べて、光路長が最短となる色光と光路長が最長となる色光との光路差が大きくなる。当該光路差の顕著な違いに起因して、例えば、光路長が最短となる色光についての集光光学系の焦点位置を基準にした場合、光路長が最長となる色光についての集光光学系の焦点位置が基準から大きくずれてしまう。そのため、反射曲面を含まない構成であると、光路長が最短となる色光の輝度分布の概ね均一となる部分が光変調パネルの表示領域とほぼ一致するように、光路長が最短となる色光についての集光光学系の焦点位置を調整しても、光路長が最長となる色光については輝度分布が不均一な部分が光変調パネルの表示領域に含まれてしまう。
これに対し、本発明のプロジェクターによれば、光源からの光を二次元的に４つの光に分離して射出する構成において、照明むらの低減を実現することができる。例えば、第１の色光を光路長が最短となる色光とし、第４の色光を光路長が最長となる色光とした場合、光路長が最長となる第４の色光が反射曲面で反射される。当該第４の色光についての集光光学系の焦点位置の調整は、第１の色光についての集光光学系の焦点位置と異なるように調整される。これにより、光変調パネルに照射される光路長が最も長い色光の輝度分布が概ね均一となる領域の面積と光変調パネルの表示領域の面積との差が小さくなる。よって、照明むらを低減することができる。
【００１１】
前記プロジェクターにおいて、前記第１の光線束分離光学系は、前記第１の光線束を反射させるとともに前記第２の光線束を透過させる第１のダイクロイックミラーと、前記第２の光線束を反射させる第１の反射ミラーと、を含み、前記第２の光線束分離光学系は、前記第１の色光を反射させるとともに前記第２の色光を透過させる第２のダイクロイックミラーと、前記第２の色光を反射させる第２の反射ミラーと、を含み、前記第３の光線束分離光学系は、前記第３の色光を反射させるとともに前記第４の色光を透過させる第３のダイクロイックミラーと、前記第４の色光を反射させる第３の反射ミラーと、を含み、前記第１の反射ミラーないし前記第３の反射ミラーのうち少なくとも１つが前記反射曲面であってもよい。
【００１２】
このプロジェクターによれば、第１〜第３の光線束分離光学系がダイクロイックミラーと反射ミラーの２種類のミラーを含む構成で、照明むらの低減を実現することができる。
【００１３】
前記プロジェクターにおいて、前記色分離光学系は、前記光源から射出された光を第１の色光および第２の色光を含む第１の光線束と第３の色光および第４の色光を含む第２の光線束とに分離する第１の光線束分離光学系と、前記第１の光線束を前記第１の色光と前記第２の色光とに分離し、前記第２の光線束を前記第３の色光と前記第４の色光とに分離するとともに、前記第１の色光と前記第２の色光と前記第３の色光と前記第４の色光とを、前記光源から射出された光の光軸と前記第１の光線束の光軸とを含む平面と交差する方向に射出する第２の光線束分離光学系と、を含み、前記第１の色光ないし前記第４の色光のうち前記光源と前記光変調パネルとの間の光路長が最も長い色光の光路中には前記反射曲面が設けられていてもよい。
【００１４】
このプロジェクターによれば、光源からの光を二次元的に４つの光に分離して射出する構成において、照明むらの低減を実現することができる。また、プロジェクターが２つの光線束分離光学系を含んで構成されるので、第１〜第３の光線束分離光学系を含む構成に比べて、光学系の構成が簡素となる。よって、プロジェクターの小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００１５】
前記プロジェクターにおいて、前記第１の光線束分離光学系は、前記第１の光線束を反射させるとともに前記第２の光線束を透過させる第１のダイクロイックミラーと、前記第２の光線束を反射させる第１の反射ミラーと、を含み、前記第２の光線束分離光学系は、前記第１の色光および前記第３の色光を反射させるとともに前記第２の色光および前記第４の色光を透過させる第２のダイクロイックミラーと、前記第２の色光および前記第４の色光を反射させる第２の反射ミラーと、を含み、前記第１の反射ミラーと前記第２の反射ミラーのうち少なくとも１つが前記反射曲面であってもよい。
【００１６】
このプロジェクターによれば、第１の光線束分離光学系及び第２の光線束分離光学系各々がダイクロイックミラーと反射ミラーの２種類のミラーを含む構成で、照明むらの低減を実現することができる。また、３つの光線束分離光学系がダイクロイックミラーと反射ミラーの２種類のミラーを含む構成に比べて、光学系の構成が簡素となる。よって、プロジェクターの小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００１７】
前記プロジェクターにおいて、前記第１の光線束分離光学系は、第１主面と当該第１主面に対向する第２主面とを有する光線束分離素子を含み、前記第１主面が前記第１の光線束を反射させるとともに前記第２の光線束を透過させ、前記第２主面が前記第２の光線束を反射させ、前記第２主面が前記反射曲面であってもよい。
【００１８】
このプロジェクターによれば、第１の光線束分離光学系が1つの光線束分離素子で構成される。そのため、光学系の省スペース化を図り、これにより、プロジェクターの小型化を図ることができる。
これに対して、第１の光線束分離光学系がダイクロイックミラーと反射ミラーの２種類のミラーで構成された場合には、部品点数が増える。また、ダイクロイックミラーの厚みと反射ミラーの厚みに加え、ダイクロイックミラーと反射ミラーとが所定の距離だけ離間して配置される。そのため、広いスペースが必要となる。
【００１９】
前記プロジェクターにおいて、前記反射曲面は、凸面の反射曲面であることが望ましい。
【００２０】
このプロジェクターによれば、光源からの光を二次元的に４つの光に分離して射出する構成において、例えば、第１の色光を光路長が最短となる色光とし、第４の色光を光路長が最長となる色光とした場合、光路長が最長となる第４の色光が凸面で反射される。第４の色光は、凸面で反射された後、凸面に入射する前に比べて光線束が拡がる。そのため、第４の色光が光変調パネルに集光される領域が大きくなる。よって、反射曲面を凸面とすることで、光変調パネルに照射される光路長が最も長い色光の輝度分布が概ね均一となる領域の面積と光変調パネルの表示領域の面積との差を小さくしやすくなる。
【００２１】
前記プロジェクターにおいて、前記光変調パネルは複数のサブ画素からなる画素を有し、前記光変調パネルの前記複数種類の色光が入射する側にはマイクロレンズアレイが配置されており、前記マイクロレンズアレイは、２行２列の４つの前記サブ画素につき１つのマイクロレンズを備えて構成されていてもよい。
【００２２】
このプロジェクターによれば、マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズと画素を構成する４つのサブ画素とが１対１で対応する。二次元的に４つの光に分離して射出された光は、二次元的に４つの光から所定のマイクロレンズに入射され、当該マイクロレンズで収束された後、光変調パネルの画素を通過し、画像信号に応じて変調される。よって、光の利用効率を向上させることができる。
また、サブ画素が２行２列であるため、マイクロレンズの光軸と当該マイクロレンズに入射する各色光とのなす角が小さくなる。よって、マイクロレンズの収差が低減される。
【００２３】
前記プロジェクターにおいて、前記色分離光学系は、前記光源から射出された光のうち第１の色光を反射させるとともに第２の色光と第３の色光とを透過させる第１のダイクロイックミラーと、前記第２の色光を反射させるとともに前記第３の色光を透過させる第２のダイクロイックミラーと、前記第３の色光を反射させる反射面と、を含み、前記反射面が前記反射曲面であってもよい。
【００２４】
光源からの光を一次元的に３つの光に分離して射出する構成においては、光路長が最短となる第１の色光についての集光光学系の焦点位置を基準にした場合、光路長が最長となる第３の色光についての集光光学系の焦点位置が基準からずれてしまう。そのため、反射曲面を含まない構成の場合には、第１の色光と第３の色光とで光変調パネルに集光される領域が互いに異なってしまう。これにより、第１の色光と第３の色光とで光変調パネルの表示領域における輝度分布が異なってしまう。
これに対し、本発明のプロジェクターによれば、光源からの光を一次元的に３つの光に分離して射出する構成において、照明むらの低減を実現することができる。例えば、第１の色光を赤色光、第２の色光を緑色光、第３の色光を青色光とした場合、光路長が最長となる青色光が反射曲面で反射される。当該青色光についての集光光学系の焦点位置の調整は、光路長が最短となる赤色光についての集光光学系の焦点位置と概ね等しくなるように調整する。これにより、光変調パネルに照射される光路長が最も長い色光の輝度分布が概ね均一となる領域の面積と光変調パネルの表示領域の面積との差が小さくなる。このように、青色光と赤色光との間の光路長の差に起因する照明むらを低減することができる。
【００２５】
前記プロジェクターにおいて、前記反射曲面は、凹面の反射曲面であることが望ましい。
【００２６】
このプロジェクターによれば、光源からの光を一次元的に３つの光に分離して射出する構成において、光路長が最長となる第３の色光が凹面で反射される。第３の色光は、凹面で反射された後、凹面に入射する前に比べて光線束が絞られる。そのため、第３の色光が光変調パネルに集光される領域が小さくなる。光路長が最短となる第１の色光についての集光光学系の焦点位置を基準にした場合、当該第１の色光が光変調パネルに集光される領域は小さく設定されるところ、第３の色光が光変調パネルに集光される領域も小さくされるので、第１の色光の集光領域と第３の色光の集光領域とは概ね等しくなる。よって、反射曲面を凹面とすることで、第３の色光についての集光光学系の焦点位置を、第１の色光についての集光光学系の焦点位置と概ね等しくなるよう調整しやすくなる。これにより、光変調パネルに照射される光路長が最も長い色光の輝度分布が概ね均一となる領域の面積と光変調パネルの表示領域の面積との差を小さくしやすくなる。
【００２７】
前記プロジェクターにおいて、前記光変調パネルは複数のサブ画素からなる画素を有し、前記光変調パネルの前記複数種類の色光が入射する側にはマイクロレンズアレイが配置されており、前記マイクロレンズアレイは、３つの前記サブ画素につき１つのマイクロレンズを備えて構成されていることが望ましい。
【００２８】
このプロジェクターによれば、マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズと画素を構成する３つのサブ画素とが１対１で対応する。一次元的に３つの光に分離して射出された光は、３方向から所定のマイクロレンズに入射され、当該マイクロレンズで収束された後、光変調パネルの画素を通過し、画像信号に応じて変調される。よって、光の利用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクターを示す模式図である。
【図２】同、色分離光学系を示す斜視図である。
【図３】同、色分離の様子を示す模式図である。
【図４】同、マイクロレンズとサブ画素との対応関係を説明するための図である。
【図５】同、色分離光学系を用いたときの光変調パネルへの照明領域を示す図である。
【図６】同、色分離光学系から射出される光の光強度分布を示す図である。
【図７】比較例の色分離光学系を示す斜視図である。
【図８】同、色分離光学系を用いたときの光変調パネルへの照明領域を示す図である。
【図９】同、色分離光学系から射出される光の光強度分布を示す図である。
【図１０】同、第１の光線束分離光学系の第１変形例を示す模式図である。
【図１１】本発明の第１実施形態に係る第１の光線束分離光学系を示す模式図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係るプロジェクターを示す模式図である。
【図１３】同、色分離光学系を示す模式図である。
【図１４】同、マイクロレンズとサブ画素との対応関係を説明するための図である。
【図１５】同、色分離光学系を用いたときの光変調パネルへの照明領域を示す図である。
【図１６】同、色分離光学系から射出される光の光強度分布を示す図である。
【図１７】比較例の色分離光学系を示す模式図である。
【図１８】同、色分離光学系を用いたときの光変調パネルへの照明領域を示す図である。
【図１９】同、色分離光学系から射出される光の光強度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。
【００３１】
［第１実施形態］
本発明のプロジェクターの一実施形態について、図１から図１１を参照して説明する。
本実施形態においては、プロジェクター１として光変調パネルで生成された画像情報を含む色光を投写光学系を介してスクリーン（被投写面）上に投写する投写型のプロジェクターを例に挙げて説明する。
【００３２】
なお、以下の説明においては、必要に応じてＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。本実施形態においては、光源１０から射出される光の光軸に平行な方向をＸ方向としており、Ｘ方向に直交する２方向をＹ方向、Ｚ方向としている。
【００３３】
図１は本実施形態に係るプロジェクター１の概略構成を示す図である。図１（ａ）はプロジェクター１の側面図であり、図１（ｂ）はプロジェクター１の平面図である。図１に示すように、プロジェクター１は、可視光を含む光Ｗを射出する光源１０と、光源１０から射出された光Ｗを集光する集光光学系２０と、集光光学系２０で集光された光を変調する光変調パネル６０と、光変調パネル６０で生成された画像情報を含む色光をスクリーン（図示略）に投写する投写光学系（投写レンズ）７０と、を備えている。なお、光変調パネル６０は、例えば液晶パネルである。
【００３４】
光源１０は、放射状に光線を射出する光源ランプ１１と、光源ランプ１１から放射された光線を一方向（＋Ｘ方向）に向けて射出するリフレクター１２とを備えている。なお、光源ランプ１１としては、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ等を、又、リフレクター１２としては、方物面リフレクター、楕円面リフレクター、球面リフレクター等を使用することができる。
【００３５】
集光光学系２０は、光源１０から射出された非偏光をひとつの偏光状態の光に変換するための偏光変換光学系３０と、偏光変換光学系３０から射出された光を複数種類の色光に分離する色分離光学系４０と、色分離光学系４０からの色光を略平行化して射出するフィールドレンズ５０と、を備えている。
【００３６】
偏光変換光学系３０は、光源１０から射出された光Ｗを略平行化して射出する凹レンズ３１と、凹レンズ３１から射出された光を複数の部分光線束に分割するための複数の第１小レンズを有する第１レンズアレイ３２と、第１レンズアレイ３２の複数の第１小レンズに対応する複数の第２小レンズを有する第２レンズアレイ３３と、第２レンズアレイ３３からの各部分光線束を第１偏光成分を有する光（例えばｐ偏光）に偏光変換して射出する偏光ビームスプリッタアレイ（偏光分離素子）３４と、偏光ビームスプリッタアレイ３４からの各部分光線束を光変調パネル６０で重畳する重畳レンズ３５と、を備えている。
【００３７】
図２は、本実施形態の色分離光学系４０を示す斜視図である。
図２に示すように、色分離光学系４０は、第１の光線束分離光学系４１と、第２の光線束分離光学系４４とを備えている。第１の光線束分離光学系４１は、光源１０から射出された光Ｗ（白色光）を第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）と第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）とに分離する。第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）は、第１の色光（緑色光Ｇ）と第２の色光（青色光Ｂ）とを含み、第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）は、第３の色光（赤色光Ｒ）と第４の色光（黄色光Ｙ）とを含む。ここで、光源１０から射出された光Ｗの光軸方向をＸ軸方向とし、光源１０から射出された光Ｗの光軸と第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）の光軸とを含む面がＸＺ面となるように、ＸＹＺ座標系を設定する。
第２の光線束分離光学系４４は、第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）を第１の色光（緑色光Ｇ）と第２の色光（青色光Ｂ）とに分離し、第１の色光（緑色光Ｇ）と第２の色光（青色光Ｂ）とをＸＺ平面と交差する方向に射出する。さらに、第２の光線束分離光学系４４は、第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）を第３の色光（赤色光Ｒ）と第４の色光（黄色光Ｙ）とに分離し、第３の色光（赤色光Ｒ）と第４の色光（黄色光Ｙ）とをＸＺ平面と交差する方向に射出する。
【００３８】
ここで、図２及び図３中の青色光Ｂとして概ね３８０ｎｍ〜５２０ｎｍの波長域の光を、緑色光Ｇとして概ね５２０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長域の光を、黄色光Ｙとして概ね５６０ｎｍ〜６００ｎｍの波長域の光を、赤色光Ｒとして概ね６００ｎｍ〜７８０ｎｍの波長域の光を想定しているが、これに限定されない。
【００３９】
一般に、緑色光に対する人間の視覚感度は高い。緑色光が鑑賞時の解像度感に大きな影響を及ぼすことを考慮すると、緑色光を２つの波長域に分離して、それぞれを独立に変調することが望ましい。本実施形態では、５２０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長域の光である短波長側の緑色光（青味がかった緑色光）を緑色光Ｇとし、５６０ｎｍ〜６００ｎｍの波長域の光である長波長側の緑色光（黄色味がかった緑色光）を黄色光Ｙとしている。緑色光Ｇ、黄色光Ｙを独立に変調することで、色表現域の拡大と視聴時における解像度感の向上を実現している。
【００４０】
第１の光線束分離光学系４１は、第１のダイクロイックミラー４２と、第１の反射ミラー４３とを備えている。第１のダイクロイックミラー４２は、第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）を反射させるとともに第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）を透過させるミラーである。第１の反射ミラー４３は、第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）を反射させるミラーである。
第２の光線束分離光学系４４は、第２のダイクロイックミラー４５と、第２の反射ミラー４６とを備えている。第２のダイクロイックミラー４５は、緑色光Ｇおよび赤色光Ｒを反射させるとともに青色光Ｂおよび黄色光Ｙを透過させるミラーである。第２の反射ミラー４６は、青色光Ｂおよび黄色光Ｙを反射させるミラーである。
【００４１】
第１のダイクロイックミラー４２と第１の反射ミラー４３とは、光源１０から射出された光Ｗの第１のダイクロイックミラー４２への入射角度が、光源１０から射出された光Ｗの第１の反射ミラー４３への入射角度と異なるように配置されている。例えば、図１（ａ）に示したようにＸＺ平面でＸ軸に対して４５°をなすような仮想の軸Ｑ１を設定したとき、軸Ｑ１を対称軸として、第１のダイクロイックミラー４２は第１の反射ミラー４３に対して傾いている。図１（ａ）では、＋Ｘ方向へいくほど、また−Ｚ方向へいくほど第１のダイクロイックミラー４２と第１の反射ミラー４３との間隔が狭くなるように、ダイクロイックミラー４２と第１の反射ミラー４３が配置されている。
【００４２】
したがって、第１のダイクロイックミラー４２で反射された第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）と第１の反射ミラー４３で反射された第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）は、ＸＺ平面上で互いに僅かに異なる２つの方向に射出される。例えば、第１のダイクロイックミラー４２は、当該第１のダイクロイックミラー４２で反射された第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）がＺ軸に対して７°をなすように配置されている（図１（ａ）に示すθ１＝７°）。第１の反射ミラー４３は、当該第１の反射ミラー４３で反射された第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）がＺ軸に対して７°をなすように配置されている（図１（ａ）に示すθ２＝７°）。
【００４３】
第２のダイクロイックミラー４５と第２の反射ミラー４６とは、第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）の第２のダイクロイックミラー４５への入射角度が、第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）の第２の反射ミラー４６への入射角度と異なるように配置されている。また、第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）の第２のダイクロイックミラー４５への入射角度は、第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）の第２の反射ミラー４６への入射角度と異なる。例えば、図示しない仮想軸Ｑ２を設定したとき、軸Ｑ２を対称軸として、第２のダイクロイックミラー４５は第２の反射ミラー４６に対して傾いている。
【００４４】
したがって、緑色光Ｇと赤色光Ｒと青色光Ｂと黄色光Ｙとは、互いに僅かに異なる方向に射出される。例えば、第２のダイクロイックミラー４５は、当該第２のダイクロイックミラー４５で反射された緑色光Ｇおよび赤色光ＲがＹ軸に対して７°をなすように配置されている（図１（ｂ）に示すθ３＝７°）。第２の反射ミラー４６は、当該第２の反射ミラー４６で反射された青色光Ｂおよび黄色光ＹがＹ軸に対して７°をなすように配置されている（図１（ｂ）に示すθ４＝７°）。これにより、緑色光Ｇと赤色光Ｒと青色光Ｂと黄色光Ｙとは、互いに異なる角度で光変調パネル６０に入射する。
【００４５】
図３は、本実施形態の色分離光学系４０における色分離の様子を示す模式図である。
図３においては、便宜上、マイクロレンズアレイを構成する複数のマイクロレンズのうち１つのマイクロレンズ６１Ａに対応した色分離の様子を示している。
【００４６】
図３に示すように、光源１０から射出された光Ｗ（白色光）は、第１の光線束分離光学系４１により、第１の光線束Ｇ＋Ｂと第２の光線束Ｒ＋Ｙとに分離される。そして、当該第１の光線束Ｇ＋Ｂと第２の光線束Ｒ＋Ｙとは、第２の光線束分離光学系４４により、緑色光Ｇ、青色光Ｂ、赤色光Ｒ、及び黄色光Ｙに分離される。
【００４７】
ところで、光源からの光を、上記のような第１の光線束分離光学系４１と第２の光線束分離光学系４４とによって、二次元的に４つの光に分離して射出する構成においては、例えば特許文献１に示すように光源からの光を一次元的に３つの光に分離して射出する構成に比べて、光路長が最短となる色光と光路長が最長となる色光との間で光路差が大きくなる。当該光路差の顕著な違いに起因して、例えば、光路長が最短となる色光についての集光光学系の焦点位置を基準位置にした場合、光路長が最長となる色光についての集光光学系の焦点位置が基準位置から大きくずれてしまう。
【００４８】
図７は、図２に対応した、比較例の色分離光学系１４０を示す斜視図である。図７において、符号１４１は第１の光線束分離光学系、符号１４２は第１のダイクロイックミラー、符号１４３は第１の反射ミラー、符号１４４は第２の光線束分離光学系、符号１４５は第２のダイクロイックミラー、符号１４６は第２の反射ミラーである。
第１のダイクロイックミラー１４２は、第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）を反射させるとともに第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）を透過させるミラーである。第１の反射ミラー１４３は、第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）を反射させるミラーである。
第２のダイクロイックミラー１４５は、緑色光Ｇおよび赤色光Ｒを反射させるとともに青色光Ｂおよび黄色光Ｙを透過させるミラーである。第２の反射ミラー１４６は、青色光Ｂおよび黄色光Ｙを反射させるミラーである。
【００４９】
光源（図示略）から射出された光Ｗは第１の光線束分離光学系１４１及び第２の光線束分離光学系１４４により４種類の色光（緑色光Ｇ、青色光Ｂ、赤色光Ｒ、黄色光Ｙ）に分離されて光変調パネル（図示略）に向けて射出される。
【００５０】
これら４種類の色光のうち、光源と光変調パネルとの間の光路長が最も短い色光は第１のダイクロイックミラー１４２及び第２のダイクロイックミラー１４５で反射された色光（第１のダイクロイックミラー１４２及び第２のダイクロイックミラー１４５を透過しない色光）である。一方、光源と光変調パネルとの間の光路長が最も長い色光は第１の反射ミラー１４３及び第２の反射ミラー１４６で反射された色光（第１のダイクロイックミラー１４２及び第２のダイクロイックミラー１４５を透過した色光）である。
【００５１】
図７に示した例では、光路長が最短となる色光は緑色光Ｇであり、光路長が最長となる色光は黄色光Ｙである。
【００５２】
図８は、比較例の色分離光学系１４０を用いたときの光変調パネルへの照明領域を示す図である。図８は光路長の違いによる照明マージンの差を示しており、図８（ａ）は光路長が最短となる色光（例えば緑色光Ｇ）の照明領域、図８（ｂ）は光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）の照明領域を示している。図８（ａ）及び（ｂ）において、符号ＳＡは光変調パネルの表示領域である。
図９は、比較例の色分離光学系１４０から射出される光の光強度分布を示す図である。図９（ａ）は光路長が最短となる色光（例えば緑色光Ｇ）の光強度分布であり、図９（ｂ）は光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）の光強度分布である。
【００５３】
図８（ａ）に示すように、光変調パネルの表示領域ＳＡが、光路長が最短の色光（緑色光Ｇ）の輝度分布にむらが生じていない部分に含まれるように、緑色光Ｇに対する集光光学系２０の焦点位置を調整したとする。光の輝度分布にむらが生じていない部分とは、光の輝度分布が概ね均一な部分を意味する。例えば、光変調パネルにおける光の輝度分布がトップハット形状（フラットトップ形状ともいう）の場合には、当該トップハット形状の頂部の平坦部分が光の輝度分布の概ね均一となる部分である。また、「概ね均一」とは、観察者が認識できない程度の輝度差を含む。
【００５４】
なお、当該トップハット形状の輝度分布を持つ光のうち所定の割合の光が表示領域ＳＡ内を照明する。例えば、光路長が最短となる色光（例えば緑色光Ｇ）のうち４８．６６％の光が表示領域ＳＡ内を照明する。
【００５５】
図９（ａ）に示すように、光路長が最短となる色光（例えば緑色光Ｇ）の輝度分布はトップハット形状となっている。当該トップハット形状の頂部の平坦部分は強度分布（輝度分布）が概ね均一となっている。光路長が最短となる色光（例えば緑色光Ｇ）については、表示領域ＳＡが輝度分布の概ね均一となる部分に含まれており、輝度分布の不均一な部分は表示領域ＳＡに含まれない。
【００５６】
一方、図８（ｂ）に示すように、光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）については、輝度分布が不均一な部分が光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれてしまう。
【００５７】
ここで、本実施例のように光源からの光を二次元的に４つの光に分離して射出する構成においては、色分離光学系が複数（２つ）の光線束分離光学系を含む。このため、光源からの光は、当該色分離光学系で導光される過程で、少なくとも２回反射される。
一方、特許文献１のように光源からの光を一次元的に３つの光に分離して射出する構成においては、色分離光学系が２つのダイクロイックミラーと１つの反射ミラーとからなる。このため、光源からの光は、当該色分離光学系で導光される過程での反射回数は１回となる。
したがって、光源からの光を二次元的に４つの光に分離して射出する構成の場合は、光源からの光を一次元的に３つの光に分離して射出する構成に比べて、光路長が最短となる色光と光路長が最長となる色光との間での光路差が顕著となる。
【００５８】
このように、光源からの光を二次元的に４つの光に分離して射出する構成において、光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）の輝度分布が不均一な部分が光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれてしまうのは、光源からの光を一次元的に３つの光に分離して射出する構成に比べて、光路長が最短となる色光と光路長が最長となる色光との間での光路差が顕著となることに起因する。
【００５９】
なお、当該光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）のうち所定の割合の光が表示領域ＳＡ内を照明する。例えば、光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）のうち４０．３１％の光が表示領域ＳＡ内を照明する。
【００６０】
図９（ｂ）に示すように、光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）の輝度分布は図９（ａ）に示したトップハット形状に比べて頂部の平坦部分が小さく、エッジがよりなだらかな形状となっている。光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）については、輝度分布の概ね均一となる部分だけでなく輝度分布の不均一な部分も表示領域ＳＡに含まれている。
【００６１】
このように、比較例の色分離光学系１４０を用いた場合、光路長が最短となる色光（例えば緑色光Ｇ）の輝度分布の概ね均一となる部分が光変調パネルの表示領域ＳＡとほぼ一致するように、緑色光Ｇに対する集光光学系２０の焦点位置を調整しても、光路長の違いによる照明マージンの差に起因して、光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）については輝度分布が不均一な部分が光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれてしまう。そのため、光変調パネルの表示領域ＳＡの中央部分は明るく、周辺部分は暗いといった輝度分布の差（照明むら）が生じてしまう。
【００６２】
そこで、本実施形態では、複数種類の色光のうち、少なくとも光源と光変調パネルの間の光路長が最も長い色光の光路中に、反射曲面を設けている。反射曲面は、自身の曲率により当該色光についての集光光学系の焦点位置を調整する。
【００６３】
具体的には、図２に示すように、色分離光学系４０において、緑色光Ｇと赤色光Ｒと青色光Ｂと黄色光Ｙのうち光源１０と光変調パネル６０との間の光路長が最も長い色光（黄色光Ｙ）の光路中には反射曲面４３ｆと反射曲面４６ｆとが設けられている。
反射曲面４３ｆと反射曲面４６ｆとは、光路長の違いによる集光光学系２０の焦点位置の違いを緩和する機能を有する。
【００６４】
本実施形態においては、第１の反射ミラー４３に反射曲面４３ｆが設けられており、第２の反射ミラー４６にも反射曲面４６ｆが設けられている。第１の反射ミラー４３の反射曲面４３ｆ及び第２の反射ミラー４６の反射曲面４６ｆの双方の反射曲面は、光を反射する側の面が凸面の反射曲面となっている。
【００６５】
図５は、本実施形態の色分離光学系４０を用いたときの光変調パネルへの照明領域を示す図である。図５は、図８（ｂ）に対応した、光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）の照明領域を示している。図５において、符号ＳＡは光変調パネルの表示領域である。
図６は、本実施形態の色分離光学系４０から射出される光の光強度分布を示す図である。図６は、図９（ｂ）に対応した、光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）の光強度分布である。
【００６６】
本実施形態の色分離光学系４０を用いた場合には、図５に示すように、光路長が最長となる色光（黄色光Ｙ）についても、光変調パネルの表示領域ＳＡが輝度分布の概ね均一となる部分に含まれるようにすることができる。本実施形態では、光路長が最長となる第４の色光Ｙが反射曲面４３ｆと反射曲面４６ｆとで反射される。反射曲面４３ｆの曲率と反射曲面４６ｆの曲率を調整することによって、当該黄色光Ｙについての集光光学系の焦点位置を緑色光Ｇについての集光光学系の焦点位置と異ならせることができる。具体的には、光線束は、凸面からなる反射曲面によって反射されることによって広げられる。従って、黄色光Ｙの光線束は、黄色光Ｙが反射曲面４３ｆによって反射され、さらに反射曲面４６ｆによって反射されることによって広げられる。そのため、黄色光Ｙが光変調パネルに集光される領域が大きくなる。これにより、光路長が最長となる色光（黄色光Ｙ）についても、光変調パネルの表示領域ＳＡが輝度分布の概ね均一となる部分に含まれるようにすることができる。
【００６７】
なお、本実施形態においては、光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）のうち３７．３１％が表示領域ＳＡ内を照明する。
【００６８】
図６に示すように、光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）の輝度分布は図９（ｂ）に示した形状と同様にエッジがなだらかな形状となっているものの、頂部の平坦部分の面積は大きくなっている。光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）については、表示領域ＳＡが輝度分布の概ね均一となる部分に含まれており、輝度分布の不均一な部分は表示領域ＳＡに含まれない。
【００６９】
このように、本実施形態の色分離光学系４０を用いた場合、光路長が最短となる色光（例えば緑色光Ｇ）の輝度分布の概ね均一となる部分が光変調パネルの表示領域ＳＡとほぼ一致するように、光路長が最短となる色光（例えば緑色光Ｇ）についての集光光学系２０の焦点位置を調整しても、光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）については輝度分布が不均一な部分が光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれないようにすることが可能である。あるいは、輝度分布が不均一な部分のうち光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれる割合を低減することが可能である。このように、光変調パネルに照射される光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）の輝度分布が概ね均一となる領域の面積と光変調パネルの表示領域ＳＡの面積との差を小さくすることができる。そのため、光変調パネルの表示領域ＳＡ全体で明るい、輝度分布な均一な画像が得られる。
【００７０】
図１（ｂ）に戻り、色分離光学系４０で色分離された色光はフィールドレンズ５０により略平行化された状態で光変調パネル６０に向けて射出される。
【００７１】
図４は、本実施形態の光変調パネル６０が備えるマイクロレンズとサブ画素との対応関係を説明するための図である。図４においては、便宜上、４種類の色光のうち緑色光Ｇ及び青色光Ｂが導光される様子を図４（ａ）で示し、赤色光Ｒ及び黄色光Ｙが導光される様子を図４（ｂ）で示している。また、便宜上、光変調パネル６０を構成する画素およびマイクロレンズアレイ６１のみを図示し、その他の構成部品の図示を省略している。また、光変調パネル６０を構成する複数の画素のうち１個の画素Ｐを図示してある。サブ画素Ｐｒとサブ画素Ｐｇとサブ画素Ｐｂとサブ画素Ｐｙとが１個の画素Ｐを構成する。サブ画素Ｐｒとサブ画素Ｐｇとサブ画素Ｐｂとサブ画素Ｐｙとは、２行２列に二次元的に配置されている。図４（ａ）において、符号Ｌｇは緑色のサブ画素Ｐｇへの緑色光Ｇの入射光軸、符号Ｌｂは青色のサブ画素Ｐｂへの青色光Ｂの入射光軸である。図４（ｂ）において、符号Ｌｒは赤色のサブ画素Ｐｒへの赤色光Ｒの入射光軸、符号Ｌｙは黄色のサブ画素Ｐｙへの黄色光Ｙの入射光軸である。
【００７２】
図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、色光Ｌｇ、色光Ｌｂ、色光Ｌｒ、色光Ｌｙの各々は、フィールドレンズ５０により平行化されて光変調パネル６０に入射する。光変調パネル６０に入射する色光Ｌｇ、色光Ｌｂ、色光Ｌｒ、色光Ｌｙは、光軸が互いに非平行になっている。
【００７３】
サブ画素Ｐｇは第１の色光Ｌｇに対応しており、サブ画素Ｐｂは第２の色光Ｌｂに、サブ画素Ｐｒは第３の色光Ｌｒに、サブ画素Ｐｙは第４の色光Ｌｙにそれぞれ対応している。光変調パネル６０に入射した色光Ｌｇ、色光Ｌｂ、色光Ｌｒ、色光Ｌｙの各々は、マイクロレンズアレイ６１により集光され、対応するサブ画素に入射する。
【００７４】
図３の右図に示すように、マイクロレンズアレイ６１は、２行２列の４つのサブ画素につき１つのマイクロレンズ６１Ａを備えて構成されている。色光Ｌｇ、色光Ｌｂ、色光Ｌｒ、色光Ｌｙは、独立して変調されて光変調パネル６０から射出される。光変調パネル６０から射出された光は、図１（ｂ）に示す投射レンズ７０によりスクリーン（図示略）に拡大投射される。
【００７５】
本実施形態のプロジェクター１によれば、所定の曲率を有する反射曲面４３ｆと所定の曲率を有する反射曲面４６ｆにより、光源１０と光変調パネル６０との間の光路長が最長の色光についての集光光学系２０の焦点位置が調整される。例えば、当該色光についての集光光学系２０の焦点位置を、当該色光の輝度分布が不均一な部分が光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれないように、あるいは、当該色光の輝度分布が不均一な部分のうち光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれる割合を小さくするように調整する。このため、分離された複数の色光の間で、光変調パネル６０における光束の太さの差を小さくしたり、光変調パネル６０の表示領域ＳＡにおける輝度分布の差を小さくしたりすることが可能である。よって、照明むらを低減することが可能なプロジェクター１を提供することができる。
【００７６】
また、この構成によれば、光源１０からの光を二次元的に４つの光に分離して射出する構成において、照明むらの低減を実現することができる。例えば、第１の色光Ｇを光路長が最短となる色光とし、第４の色光Ｙを光路長が最長となる色光とした場合、光路長が最長となる第４の色光Ｙが反射曲面４３ｆと反射曲面４６ｆで反射される。当該第４の色光Ｙについての集光光学系２０の焦点位置の調整は、第１の色光Ｇについての集光光学系２０の焦点位置と異なるように調整される。これにより、光路長が最短となる色光（例えば緑色光Ｇ）の輝度分布の概ね均一となる部分が光変調パネルの表示領域ＳＡとほぼ一致するように、光路長が最短となる色光（例えば緑色光Ｇ）についての集光光学系２０の焦点位置を調整しても、光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）については輝度分布が不均一な部分が光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれないようにすることが可能である。あるいは、輝度分布が不均一な部分のうち光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれる割合を低減することが可能である。このように、光変調パネルに照射される光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）の輝度分布が概ね均一となる領域の面積と光変調パネルの表示領域ＳＡの面積との差を小さくすることができる。よって、照明むらを低減することができる。
【００７７】
また、この構成によれば、プロジェクター１が２つの光線束分離光学系４１，４４を含んで構成されるので、第１〜第３の光線束分離光学系を含む構成に比べて、光学系の構成が簡素となる。よって、プロジェクター１の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００７８】
また、この構成によれば、第１の光線束分離光学系４１及び第２の光線束分離光学系４４がダイクロイックミラーと反射ミラーの２種類のミラーを含む構成で、照明むらの低減を実現することができる。また、３つの光線束分離光学系がダイクロイックミラーと反射ミラーの２種類のミラーを含む構成に比べて、光学系の構成が簡素となる。よって、プロジェクター１の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００７９】
また、この構成によれば、光源１０からの光を二次元的に４つの光に分離して射出する構成において、例えば、第１の色光Ｇを光路長が最短となる色光とし、第４の色光Ｙを光路長が最長となる色光とした場合、光路長が最長となる第４の色光Ｙが凸面で反射される。第４の色光Ｙは、凸面で反射された後、凸面に入射する前に比べて光線束が拡がる。そのため、第４の色光Ｙが光変調パネル６０に集光される領域が大きくなる。よって、光路長が最短となる色光（例えば緑色光Ｇ）の輝度分布の概ね均一となる部分が光変調パネルの表示領域ＳＡとほぼ一致するように、光路長が最短となる色光（例えば緑色光Ｇ）についての集光光学系２０の焦点位置を調整しても、凸面を有する反射曲面４３ｆと反射曲面４６ｆを用いることによって、光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）については輝度分布が不均一な部分が光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれないようにすることが可能である。あるいは、輝度分布が不均一な部分のうち光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれる割合を低減することが可能である。このように、光変調パネルに照射される光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）の輝度分布が概ね均一となる領域の面積と光変調パネルの表示領域ＳＡの面積との差を小さくすることができる。
【００８０】
また、この構成によれば、マイクロレンズアレイ６１を構成する一のマイクロレンズ６１Ａと４つのサブ画素Ｐｇ，Ｐｂ，Ｐｒ，Ｐｙからなる一の画素Ｐとが１対１で対応する。色光Ｌｇ、色光Ｌｂ、色光Ｌｒ、色光Ｌｙは、４方向から所定のマイクロレンズ６１Ａに入射され、当該マイクロレンズ６１Ａで収束された後、光変調パネル６０の画素を通過し、画像信号に応じて変調される。よって、光の利用効率を向上させることができる。
また、サブ画素Ｐｇ，Ｐｂ，Ｐｒ，Ｐｙが２行２列で配置されているため、マイクロレンズ６１Ａの光軸と当該マイクロレンズ６１Ａに入射する各色光とのなす角が小さくなる。よって、マイクロレンズ６１Ａの収差が低減される。
【００８１】
なお、本実施形態に係るプロジェクター１では、プロジェクター１が２つの光線束分離光学系（第１の光線束分離光学系４１及び第２の光線束分離光学系４４）を含んで構成されているが、これに限らない。例えば、プロジェクターが第１〜第３の光線束分離光学系を含んで構成されていてもよい。
【００８２】
この場合、第１の光線束分離光学系は、第１の光線束を反射させるとともに第２の光線束を透過させる第１のダイクロイックミラーと、第２の光線束を反射させる第１の反射ミラーと、を含む構成を採用することができる。第２の光線束分離光学系は、第１の色光を反射させるとともに第２の色光を透過させる第２のダイクロイックミラーと、第２の色光を反射させる第２の反射ミラーと、を含む構成を採用することができる。第３の光線束分離光学系は、第３の色光を反射させるとともに第４の色光を透過させる第３のダイクロイックミラーと、第４の色光を反射させる第３の反射ミラーと、を含む構成を採用することができる。そして、第１の反射ミラーないし第３の反射ミラーのうち少なくとも１つに反射曲面が設けられる構成とされる。
このプロジェクターによれば、第１〜第３の光線束分離光学系がダイクロイックミラーと反射ミラーの２種類のミラーを含む構成で、照明むらの低減を実現することができる。
【００８３】
また、本実施形態に係るプロジェクター１では、第１のダイクロイックミラー４２が第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）を反射させるとともに第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）を透過させるミラーであり、第２のダイクロイックミラー４５が緑色光Ｇおよび赤色光Ｒを反射させるとともに青色光Ｂおよび黄色光Ｙを透過させるミラーであるが、これに限らない。各ダイクロイックミラーの分光特性はその配置状態や光変調パネルにおける色光の入射方向の設定状態に応じて適宜設定すればよい。例えば、第１のダイクロイックミラー４２は第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）を反射させるとともに第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）を透過させるミラーであっても良い。また、第２のダイクロイックミラー４５は、青色光Ｂおよび黄色光Ｙを反射させるとともに緑色光Ｇおよび赤色光Ｒを透過させるミラーであっても良い。
【００８４】
また、本実施形態に係るプロジェクター１では、第１の反射ミラー４３及び第２の反射ミラー４６の双方の反射ミラーに反射曲面が設けられているが、これに限らない。例えば、第１の反射ミラーのみに反射曲面が設けられていてもよいし、第２の反射ミラーのみに反射曲面が設けられていてもよい。すなわち、第１の反射ミラーと第２の反射ミラーのうち少なくとも一方に反射曲面が設けられていればよい。
【００８５】
（第１実施形態に係る第１の光線束分離光学系の変形例１）
図１０は、第１実施形態に係る第１の光線束分離光学系の第１変形例を示す模式図である。
図１０に示すように、本変形例の第１の光線束分離光学系は、第１主面４１Ａｆ１と当該第１主面４１Ａｆ１に対向する第２主面４１Ａｆ２とを有する光線束分離素子４１Ａからなる。第１の光線束分離光学系以外の構成については、図１で示した構成と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００８６】
本変形例の光線束分離素子４１Ａは、光源１０から射出された光Ｗ（白色光）を第１の色光（緑色光Ｇ）および第２の色光（青色光Ｂ）を含む第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）と第３の色光（赤色光Ｒ）および第４の色光（黄色光Ｙ）を含む第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）とに分離する。
【００８７】
具体的には、光線束分離素子４１Ａの第１主面４１Ａｆ１が、第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）を反射させるとともに第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）を透過させる面となっている。第２主面４１Ａｆ２が、第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）を反射させる面となっている。本変形例の光線束分離素子４１Ａにおいては、第２主面４１Ａｆ２が、自身の曲率により光源１０と光変調パネル６０との間の光路長が最も長い色光についての集光光学系の焦点位置を調整する反射曲面として機能する。第２主面４１Ａｆ２は、第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）が入射する側の面が凸面の反射曲面となっている。
【００８８】
本変形例の構成によれば、第１の光線束分離光学系が1つの光線束分離素子４１Ａで構成される。そのため、光学系の省スペース化を図り、これにより、プロジェクターの小型化を図ることができる。
【００８９】
これに対して、図１１に示すように、第１の光線束分離光学系がダイクロイックミラーと反射ミラーの２種類のミラーで構成された場合には、部品点数が増える。また、ダイクロイックミラーの厚みと反射ミラーの厚みに加え、ダイクロイックミラーと反射ミラーとが所定の距離だけ離間して配置される。そのため、広いスペースが必要となる。
【００９０】
［第２実施形態］
図１２は、図１（ｂ）に対応した、本発明の第２実施形態に係るプロジェクター２を示す模式図である。
図１２に示すように、本実施形態に係るプロジェクター２は、光源１０からの光を二次元的に４つの光に分離して射出する色分離光学系４０に替えて光源１０からの光を一次元的に３つの光に分離して射出する色分離光学系８０が設けられている点、４分離に対応した光変調パネル６０に替えて３分離に対応した光変調パネル９０が設けられている点、で上述の第１実施形態に係るプロジェクター１と異なっている。その他の点は、上述の構成と同様であるので、図１（ｂ）と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００９１】
図１２に示すように、プロジェクター２は、可視光を含む光を射出する光源１０と、光源１０から射出された光を集光する集光光学系２１と、集光光学系２１で集光された光を変調する光変調パネル９０と、光変調パネル９０で生成された画像情報を含む色光をスクリーン（図示略）に投写する投写光学系（投写レンズ）７０と、を備えている。
【００９２】
集光光学系２１は、偏光変換光学系３０と、偏光変換光学系３０から射出された光を複数種類の色光に分離する色分離光学系８０と、色分離光学系８０からの色光を略平行化して射出するフィールドレンズ５０と、を備えている。
【００９３】
色分離光学系８０は、第１のダイクロイックミラー８１と、第２のダイクロイックミラー８２と、反射ミラー８３と、を備えている。第１のダイクロイックミラー８１は、光源１０から射出された光Ｗ（白色光）のうち第１の色光（赤色光Ｒ）を反射させるとともに第２の色光（緑色光Ｇ）及び第３の色光（青色光Ｂ）を透過させるミラーである。第２のダイクロイックミラー８２は、第２の色光（緑色光Ｇ）を反射させるとともに第３の色光（青色光Ｂ）を透過させるミラーである。反射ミラー８３は、第３の色光（青色光Ｂ）を反射させるミラーである。
【００９４】
ここで、青色光Ｂとして概ね３８０ｎｍ〜５２０ｎｍの波長域の光を、緑色光Ｇとして概ね５２０ｎｍ〜６００ｎｍの波長域の光を、赤色光Ｒとして概ね６００ｎｍ〜７８０ｎｍの波長域の光を想定しているが、これに限定されない。
【００９５】
本変形例においては、色分離光学系８０により、光源１０からの光が一次元的に３つの光に分離される。光源１０から射出された光（白色光）は、色分離光学系８０により、第１の色光Ｒと第２の色光Ｇと第３の色光Ｂとに分離される。
【００９６】
ところで、光源からの光を一次元的に３つの光に分離して射出する構成においては、光路長が最短となる色光についての集光光学系の焦点位置を基準位置にした場合、光路長が最長となる色光についての集光光学系の焦点位置が基準位置からずれてしまう。
【００９７】
図１７は、比較例の色分離光学系１８０を示す模式図である。図１７（ａ）は光路長が最短となる色光が導光される様子、図１７（ｃ）は光路長が最長となる色光が導光される様子、図１７（ｂ）は光路長が最短と最長の間となる色光が導光される様子、を示している。図１７（ａ）〜（ｃ）において、符号１３５は重畳レンズ、符号１８１は第１のダイクロイックミラー、符号１８２は第２のダイクロイックミラー、符号１８３は反射ミラー、符号１９０は光変調パネルである。
【００９８】
図１７（ａ）に示すように、第１のダイクロイックミラー１８１は、第１の色光（赤色光Ｒ）を反射させるとともに第２の色光（緑色光Ｇ）及び第３の色光（青色光Ｂ）を透過させるミラーである。図１７（ｂ）に示すように、第２のダイクロイックミラー１８２は、第２の色光（緑色光Ｇ）を反射させるとともに第３の色光（青色光Ｂ）を透過させるミラーである。図１７（ｃ）に示すように、反射ミラー１８３は、第２の色光（青色光Ｂ）を反射させるミラーである。
【００９９】
図１７（ａ）〜（ｃ）に示すように、光源（図示略）から射出された光は色分離光学系１８０により３種類の色光（赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、及び青色光Ｂ）に分離されて光変調パネル１９０に向けて射出される。
【０１００】
これら３種類の色光のうち、光源と光変調パネルとの間の光路差が最も短い色光は第１のダイクロイックミラー１８１で反射された第１の色光Ｒ（第１のダイクロイックミラー１８１を透過しない色光）である。一方、光源と光変調パネルとの間の光路差が最も長い色光は反射ミラー１８３で反射された第３の色光Ｂ（第１のダイクロイックミラー１８１及び第２のダイクロイックミラー１８２を透過した色光）である。
【０１０１】
図１８は、比較例の色分離光学系１８０を用いたときの光変調パネルへの照明領域を示す図である。図１８は光路長の違いによる照明マージンの差を示しており、図１８（ａ）は光路長が最短となる色光（例えば第１の色光Ｒ）の照明領域、図１８（ｂ）は光路長が中となる色光（例えば第２の色光Ｇ）の照明領域、図１８（ｃ）は光路長が最長となる色光（例えば第３の色光Ｂ）の照明領域を示している。図１８（ａ）〜（ｃ）において、符号ＳＡは光変調パネルの表示領域である。
図１９は、比較例の色分離光学系１８０から射出される光の光強度分布を示す図である。図１９（ａ）は光路長が最短となる色光（例えば第１の色光Ｒ）の光強度分布であり、図１９（ｂ）は光路長が中となる色光（例えば第２の色光Ｇ）の光強度分布であり、図１９（ｃ）は光路長が最長となる色光（例えば第３の色光Ｂ）の光強度分布である。
【０１０２】
図１８（ａ）に示すように、光変調パネルの表示領域ＳＡが、光路長が最短の色光例えば第１の色光Ｒ）の輝度分布にむらが生じていない部分とほぼ一致するように、第１の色光Ｒに対する集光光学系２１の焦点位置を調整したとする。光の輝度分布にむらが生じていない部分とは、光の輝度分布が概ね均一な部分を意味する。
【０１０３】
図１９（ａ）に示すように、光路長が最短となる色光（例えば第１の色光Ｒ）の輝度分布はトップハット形状となっている。当該トップハット形状の頂部の平坦部分は強度分布（輝度分布）が概ね均一となっている。光路長が最短となる色光（例えば第１の色光Ｒ）については、光変調パネルの表示領域ＳＡが、光路長が最短の色光例えば第１の色光Ｒ）の輝度分布にむらが生じていない部分とほぼ一致しており、輝度分布の不均一な部分は表示領域ＳＡに含まれない。
【０１０４】
図１８（ｂ）に示すように、光路長が中となる色光（例えば第２の色光Ｇ）については、輝度分布の概ね均一となる部分が光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれるところ、輝度分布の概ね均一となる部分の一部が表示領域ＳＡからはみ出ている。
【０１０５】
図１９（ｂ）に示すように、光路長が中となる色光（例えば第２の色光Ｇ）の輝度分布は、図１９（ａ）に示したトップハット形状に比べて頂部の平坦部分が大きい形状となっている。しかし、当該平坦部分の強度は、図１９（ａ）に示したトップハット形状における平坦部分の強度に比べて小さくなっている。
また、光路長が中となる色光（例えば第２の色光Ｇ）については、輝度分布の概ね均一となる部分が表示領域ＳＡに含まれているものの、輝度分布の概ね均一となる部分の一部が表示領域ＳＡからはみ出ている。これにより、図１９（ａ）に示したトップハット形状に比べて表示領域ＳＡに含まれる輝度分布の概ね均一な部分の割合が小さくなっている。
【０１０６】
図１８（ｃ）に示すように、光路長が最長となる色光（例えば第３の色光Ｂ）については、輝度分布の概ね均一となる部分が光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれるところ、輝度分布の概ね均一となる部分の一部が表示領域ＳＡからはみ出している。なお、当該はみ出し部分の割合は、３種類の色光の中で最も大きい。
【０１０７】
図１９（ｃ）に示すように、光路長が最長となる色光（例えば第３の色光Ｂ）の輝度分布は図１９（ｂ）に示したトップハット形状に比べて頂部の平坦部分が大きい形状となっている。しかし、当該平坦部分の強度は、図１９（ｂ）に示したトップハット形状における平坦部分の強度に比べて小さくなっている。
また、光路長が最長となる色光（例えば第３の色光Ｂ）については、輝度分布の概ね均一となる部分が表示領域ＳＡに含まれているものの、輝度分布の概ね均一となる部分の一部が表示領域ＳＡからはみ出ている。これにより、図１９（ｂ）に示したトップハット形状に比べて表示領域ＳＡに含まれる輝度分布の概ね均一な部分の割合が小さくなっている。なお、当該はみ出し部分の割合は、３種類の色光の中で最も大きい。
【０１０８】
このように、比較例の色分離光学系１８０を用いた場合、光路長が最短となる色光（例えば第１の色光Ｒ）の輝度分布の概ね均一となる部分が光変調パネルの表示領域ＳＡとほぼ一致するように光路長が最短となる色光（例えば第１の色光Ｒ）についての集光光学系２１の焦点位置を調整した場合、光路長の違いによる照明マージンの差に起因して、特に光路長が最長となる色光（例えば第３の色光Ｂ）については輝度分布が均一な部分が光変調パネルの表示領域ＳＡから大きくはみ出てしまう。そのため、当該はみ出し部分が光取り出しのロスとなるばかりでなく、光変調パネルの表示領域ＳＡの明るさが、第１の色光Ｒにおいては明るく、第３の色光Ｂについては暗いといった明暗の差（照明むら）が生じてしまう。
【０１０９】
そこで、本実施形態では、複数種類の色光のうち、少なくとも光源と光変調パネルの間の光路長が最も長い色光の光路中に、反射曲面を設けている。反射曲面は、自身の曲率により当該色光についての集光光学系の焦点位置を調整する。
【０１１０】
具体的には、図１３に示すように、色分離光学系８０において、第１の色光Ｒと第２の色光Ｇと第３の色光Ｂのうち光源１０と光変調パネル９０との間の光路長が最も長い色光（例えば第３の色光Ｂ）の光路中には反射曲面８３ｆが設けられている。
反射曲面８３ｆは、照明領域の面積を調整する機能を有する。つまり、反射曲面８３ｆは、光変調パネルに照射される光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）の輝度分布が概ね均一となる領域の面積と光変調パネルの表示領域ＳＡの面積との差を小さくする機能を有する。これにより、色による明暗の差を緩和することができる。
【０１１１】
本実施形態においては、反射ミラー８３に反射曲面８３ｆが設けられている。反射ミラー８３の反射曲面８３ｆは、光を反射する側の面が凹面の反射曲面となっている。
【０１１２】
図１５は、本実施形態の色分離光学系８０を用いたときの光変調パネルへの照明領域を示す図である。図１５は、図１８（ｃ）に対応した、光路長が最長となる色光（例えば第３の色光Ｂ）の照明領域を示している。図１５において、符号ＳＡは光変調パネルの表示領域である。
図１６は、本実施形態の色分離光学系８０から射出される光の光強度分布を示す図である。図１６は、図１９（ｃ）に対応した、光路長が最長となる色光（例えば第３の色光Ｂ）の光強度分布である。
【０１１３】
本実施形態の色分離光学系８０を用いた場合には、図１５に示すように、光路長が最長となる色光（例えば第３の色光Ｂ）の輝度分布の概ね均一となる部分を光変調パネルの表示領域ＳＡとほぼ一致させることが可能である。本実施形態では、光路長が最長となる第３の色光Ｂが反射曲面８３ｆで反射される。当該第３の色光Ｂについての集光光学系の焦点位置の調整は、光路長が最短の第１の色光Ｒについての集光光学系の焦点位置と概ね一致するように調整される。具体的には、光線束は、凹面からなる反射曲面によって反射されることによって絞られる。従って、第３の色光Ｂの光線束は、第３の色光Ｂが反射曲面８３ｆによって反射されることによって絞られる。そのため、第３の色光Ｂが光変調パネルに集光される領域が小さくなる。反射曲面８３ｆの曲率を適宜調整すれば、光路長が最長となる色光（例えば第３の色光Ｂ）の輝度分布の概ね均一となる部分がすべて光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれるよう調整することができる。あるいは、光路長が最長となる色光（第３の色光Ｂ）の輝度分布の概ね均一となる部分のうち表示領域ＳＡからはみ出す部分の割合を小さくすることができる。このように、光変調パネルに照射される光路長が最長となる色光（第３の色光Ｂ）の輝度分布が概ね均一となる領域の面積と光変調パネルの表示領域ＳＡの面積との差を小さくすることができる。
【０１１４】
図１６に示すように、光路長が最長となる色光（例えば第３の色光Ｂ）の輝度分布は図１９（ａ）に示した形状と同様のトップハット形状となっている。つまり、頂部の平坦部分については、図１９（ｃ）に示した形状に比べて小さくなっている。光路長が最長となる色光（例えば第３の色光Ｂ）については、輝度分布の概ね均一となる部分が表示領域ＳＡとほぼ一致しており、輝度分布の不均一な部分は表示領域ＳＡに含まれない。
【０１１５】
このように、本実施形態の色分離光学系８０を用いた場合、光路長が最短となる色光（例えば第１の色光Ｒ）の輝度分布の概ね均一となる部分が光変調パネルの表示領域ＳＡとほぼ一致するように、光路長が最短となる色光（例えば第１の色光Ｒ）についての集光光学系２１の焦点位置を設定した場合でも、光路長が最長となる色光（例えば第３の色光Ｂ）については輝度分布の概ね均一となる部分が表示領域ＳＡからはみ出さない。あるいは、光路長が最長となる色光（第３の色光Ｂ）の輝度分布の概ね均一となる部分のうち表示領域ＳＡからはみ出す部分の割合を小さくすることができる。このように、光変調パネルに照射される光路長が最長となる色光（第３の色光Ｂ）の輝度分布が概ね均一となる領域の面積と光変調パネルの表示領域ＳＡの面積との差を小さくすることができる。そのため、光取り出しのロスを回避するとともに、光変調パネルの表示領域ＳＡにおける第１の色光Ｒの明るさと第２の色光Ｇの明るさと第３の色光Ｂの明るさの差を小さくすることができる。
【０１１６】
図１４は、本実施形態のマイクロレンズとサブ画素との対応関係を説明するための図である。図１４においては、便宜上、３種類の色光のうち第１の色光Ｒが導光される様子を図１４（ａ）で示し、第２の色光Ｇが導光される様子を図１４（ｂ）で示し、第３の色光Ｂが導光される様子を図１４（ｃ）で示している。図１４（ａ）において、符号Ｌｒは赤色のサブ画素Ｐｒへの第１の色光Ｒの入射光軸である。図１４（ｂ）において、符号Ｌｇは緑色のサブ画素Ｐｇへの第２の色光Ｇの入射光軸である。図１４（ｃ）において、符号Ｌｂは青色のサブ画素Ｐｂへの第３の色光Ｂの入射光軸である。なお、光変調パネル９０は多数の画素を備えているが、図１４（ａ）〜（ｃ）には多数の画素のうちの１つを拡大して示している。光変調パネル９０は、例えば液晶パネルである。
【０１１７】
図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように、光変調パネル９０の画素Ｐは、赤色光を射出するサブ画素Ｐｒ、緑色光を射出するサブ画素Ｐｇ、及び青色光を射出するサブ画素Ｐｂからなっている。サブ画素Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂの各々と重なる領域には、画素電極９７が設けられている。複数の画素Ｐと重なる領域に共通電極９３が設けられている。
【０１１８】
画素電極９７は島状のものであり、複数の画素電極９７の間には遮光部ＢＭが設けられている。複数の画素電極９７の各々にスイッチング素子（図示略）が電気的に接続されており、スイッチング素子は信号源（図示略）と電気的に接続されている。スイッチング素子は、遮光部ＢＭと重なる領域に配置されている。信号源は、スイッチング素子に映像信号及び制御信号を供給し、スイッチング素子は制御信号に基づいて映像信号をスイッチングして、画素電極９７に映像信号を伝達するようになっている。
【０１１９】
画素電極９７と共通電極９３との間に液晶層９５が設けられている。液晶層９５と画素電極９７との間には液晶層の配向状態を制御する配向膜９６が設けられている。液晶層９５と共通電極９３との間には液晶層の配向状態を制御する配向膜９４が設けられている。本実施形態の光変調パネル９０は、液晶層９５に対して共通電極９３側から光が入射するようになっている。
【０１２０】
共通電極９３の液晶層９５と反対側には透明基板９２が設けられている。透明基板９２の液晶層９５と反対側には、マイクロレンズアレイ９１が設けられている。マイクロレンズアレイ９１の液晶層９５と反対側には、入射側の偏光素子（図示略）が設けられている。画素電極９７の液晶層９５と反対側には、射出側の偏光素子（図示略）が設けられている。入射側の偏光素子や射出側の偏光素子は、ワイヤーグリッド偏光素子や偏光板等により構成されている。
【０１２１】
光変調パネル９０に入射した光は、所定方向の偏光成分が入射側の偏光素子を通ることにより直線偏光になって、マイクロレンズアレイ９１に入射する。マイクロレンズアレイ９１は、複数のマイクロレンズを有している。マイクロレンズアレイ９１は、３つのサブ画素につき１つのマイクロレンズを備えて構成されている。つまり、複数のマイクロレンズの各々は、複数の画素Ｐの各々と重なり合うように配置されている。マイクロレンズに入射した波長光Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂは、波長ごとに光軸が非平行になっていることにより、波長ごとに異なる焦点に集光される。
【０１２２】
図１４（ａ）に示すように、赤色光Ｌｒは、サブ画素Ｐｒと重なる部分の液晶層９５を通るように、マイクロレンズにより集光される。赤色光Ｌｒは、マイクロレンズの中央部を通る成分、端部を通る成分のいずれにおいても拡散角が±３°程度になっている。同様に、緑色光Ｌｇは、サブ画素Ｐｇと重なる部分の液晶層９５を通るように集光され（図１４（ｂ）参照）、青色光Ｌｂは、サブ画素Ｐｂと重なる部分の液晶層９５を通るように集光される（図１４（ｃ）参照）。
【０１２３】
一方、複数の画素電極９７の各々に映像信号が伝達されると、画素電極９７と共通電極９３との間にサブ画素ごとに電界が印加される。この電界により、液晶層９５の液晶分子の方位角がサブ画素ごとに制御され、液晶層９５を通る光の偏光状態がサブ画素ごとに変化する。サブ画素Ｐｒと重なる部分の液晶層９５を通った赤色光Ｌｒは偏光状態が変化した後に、赤色光Ｌｒのうちの所定方向の偏光成分が射出側の偏光素子を通ることにより、映像信号に応じた階調の光になる。
【０１２４】
同様にして、サブ画素Ｐｇと重なる部分の液晶層９５を通った緑色光Ｌｇ、及びサブ画素Ｐｂと重なる部分の液晶層９５を通った青色光Ｌｂも映像信号に応じた諧調の光になる。このように、変調された赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇ及び青色光Ｌｂが、光変調パネル９０から射出される。光変調パネル９０から射出された光は、図１２に示す投射レンズ７０によりスクリーン（図示略）に拡大投射される。
【０１２５】
本実施形態のプロジェクター２によれば、光源１０からの光を一次元的に３つの光に分離して射出する構成において、照明むらの低減を実現することができる。例えば、第１の色光を赤色光Ｒ、第２の色光を緑色光Ｇ、第３の色光を青色光Ｂとした場合、光路長が最長となる青色光Ｂが反射曲面８３ｆで反射される。当該青色光Ｂについての集光光学系２１の焦点位置の調整は、光路長が最短となる赤色光Ｒについての集光光学系２１の焦点位置と概ね等しくなるように調整する。これにより、青色光Ｂと赤色光Ｒとの間の光路長の差に起因して起こる、青色光Ｂによる照明強度と赤色光Ｒによる照明強度との差を低減することができる。よって、色による照明むらを低減することができる。
【０１２６】
また、この構成によれば、光源１０からの光を一次元的に３つの光に分離して射出する構成において、光路長が最長となる第３の色光が凹面を有する反射曲面８３ｆで反射される。第３の色光は、凹面を有する反射曲面８３ｆで反射された後、凹面を有する反射曲面８３ｆに入射する前に比べて光線束が絞られる。そのため、第３の色光が光変調パネル９０に集光される領域が小さくなる。光路長が最短の第１の色光の輝度分布の概ね均一となる部分が表示領域ＳＡとほぼ一致するように、第１の色光についての集光光学系２１の焦点位置を調整した場合であっても、反射曲面８３ｆの曲率を適宜設定することにより、光路長が最長の第３の色光の輝度分布の概ね均一となる部分を表示領域ＳＡとほぼ一致させることが可能である。このように、光変調パネルに照射される光路長が最長となる色光（第３の色光Ｂ）の輝度分布が概ね均一となる領域の面積と光変調パネルの表示領域ＳＡの面積との差を小さくすることができる。このようにして、色による照明むらを低減することができる。
【０１２７】
また、この構成によれば、マイクロレンズアレイ９１を構成するマイクロレンズと画素Ｐを構成する３つのサブ画素Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂとが１対１で対応する。一次元的に３つの光に分離して射出された光は、３方向から所定のマイクロレンズに入射され、当該マイクロレンズで収束された後、光変調パネル９０の画素Ｐを通過し、画像信号に応じて変調される。よって、光の利用効率を向上させることができる。
【０１２８】
なお、上述の各実施形態においては、光変調パネルとして透過型の液晶パネル（ライトバルブ）を用いているが、反射型の液晶パネルを用いることもできる。また、例えばＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等の反射型光変調装置（ミラー変調器）を用いてもよい。
【０１２９】
本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクターに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクターに適用する場合にも、適用することができる。
【符号の説明】
【０１３０】
１，２…プロジェクター、１０…光源、２０，２１…集光光学系、４０，８０…色分離光学系、４１…第１の光線束分離光学系、４２…第１のダイクロイックミラー、４３…第１の反射ミラー、４３ｆ，４６ｆ…凸面（反射曲面）、４４…第２の光線束分離光学系、４５…第２のダイクロイックミラー、４６…第２の反射ミラー、６０，９０…液晶パネル（光変調パネル）、６１，９１…マイクロレンズアレイ、６１Ａ…マイクロレンズ、８１…第１のダイクロイックミラー、８２…第２のダイクロイックミラー、８３…反射ミラー、８３ｆ…凹面（反射曲面）、Ｌｇ，Ｌｂ，Ｌｒ，Ｌｙ…色光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターとして、１つの光変調装置を備えた単板式のプロジェクターが知られている。単板式のプロジェクターによれば、３つの光変調装置を備えた三板式のプロジェクターよりも装置の小型化や低コスト化を図ることができる。
【０００３】
単板式のプロジェクターとしては、例えば特許文献１に開示されているものが挙げられる。特許文献１のプロジェクターは、白色光を異なる複数の波長の光に分離して射出する照明系を有している。分離された複数の波長の光（例えば、赤色光、緑色光、青色光）は、互いの光軸が非平行になった状態で光変調装置に入射する。光変調装置に入射した複数の波長の光の各々は、マイクロレンズアレイによって各波長の光に対応した画素に分配されて変調される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−６０５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、分離された複数の波長の光における光源と光変調装置との間の光路長に差が生じる。そのため、分離された複数の波長の光において、光変調装置に集光される領域がそれぞれ異なったり、光変調素子の表示領域における輝度分布が異なったりする。したがって、照明むらが生じてしまう。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、照明むらを低減することが可能なプロジェクターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明のプロジェクターは、光源と、前記光源から射出された光を集光する集光光学系と、前記集光光学系で集光された光を変調する光変調パネルと、を含み、前記集光光学系には、前記光源から射出された光を複数種類の色光に分離する色分離光学系が含まれており、前記複数種類の色光のうち、少なくとも前記光源と前記光変調パネルとの間の光路長が最も長い色光の光路中には反射曲面が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
このプロジェクターによれば、所定の曲率を有する反射曲面により、光源と光変調パネルとの間の光路長が最長の色光についての集光光学系の焦点位置が調整される。反射曲面の曲率は、光変調パネルに照射される光路長が最も長い色光の輝度分布が概ね均一となる領域の面積と光変調パネルの表示領域の面積との差が小さくなるように設定される。このため、分離された複数種類の色光の間で、光変調パネルに集光される領域の面積を互いに等しくしたり、光変調パネルの表示領域における輝度分布を互いに等しくしたりすることが可能となる。よって、照明むらを低減することが可能なプロジェクターを提供することができる。
なお、「光の輝度分布の概ね均一となる部分」とは、例えば、光変調パネルにおける光の輝度分布がトップハット形状の場合には、当該トップハット形状の頂部の平坦部分が光の輝度分布の概ね均一となる部分である。また、「概ね均一」とは、観察者が認識できない程度の輝度差を含む。
【０００９】
前記プロジェクターにおいて、前記色分離光学系は、前記光源から射出された光を第１の色光および第２の色光を含む第１の光線束と第３の色光および第４の色光を含む第２の光線束とに分離する第１の光線束分離光学系と、前記第１の光線束を前記第１の色光と前記第２の色光とに分離するとともに、前記第１の色光と前記第２の色光とを、前記光源から射出された光の光軸と前記第１の光線束の光軸とを含む平面と交差する方向に射出する第２の光線束分離光学系と、前記第２の光線束を前記第３の色光と前記第４の色光とに分離するとともに、前記第３の色光と前記第４の色光とを、前記平面と交差する方向に射出する第３の光線束分離光学系と、を含み、前記第１の色光ないし前記第４の色光のうち前記光源と前記光変調パネルとの間の光路長が最も長い色光の光路中には前記反射曲面が設けられていてもよい。
【００１０】
光源からの光を二次元的に４つの光に分離して射出する構成においては、光源からの光を一次元的に３つの光に分離して射出する構成に比べて、光路長が最短となる色光と光路長が最長となる色光との光路差が大きくなる。当該光路差の顕著な違いに起因して、例えば、光路長が最短となる色光についての集光光学系の焦点位置を基準にした場合、光路長が最長となる色光についての集光光学系の焦点位置が基準から大きくずれてしまう。そのため、反射曲面を含まない構成であると、光路長が最短となる色光の輝度分布の概ね均一となる部分が光変調パネルの表示領域とほぼ一致するように、光路長が最短となる色光についての集光光学系の焦点位置を調整しても、光路長が最長となる色光については輝度分布が不均一な部分が光変調パネルの表示領域に含まれてしまう。
これに対し、本発明のプロジェクターによれば、光源からの光を二次元的に４つの光に分離して射出する構成において、照明むらの低減を実現することができる。例えば、第１の色光を光路長が最短となる色光とし、第４の色光を光路長が最長となる色光とした場合、光路長が最長となる第４の色光が反射曲面で反射される。当該第４の色光についての集光光学系の焦点位置の調整は、第１の色光についての集光光学系の焦点位置と異なるように調整される。これにより、光変調パネルに照射される光路長が最も長い色光の輝度分布が概ね均一となる領域の面積と光変調パネルの表示領域の面積との差が小さくなる。よって、照明むらを低減することができる。
【００１１】
前記プロジェクターにおいて、前記第１の光線束分離光学系は、前記第１の光線束を反射させるとともに前記第２の光線束を透過させる第１のダイクロイックミラーと、前記第２の光線束を反射させる第１の反射ミラーと、を含み、前記第２の光線束分離光学系は、前記第１の色光を反射させるとともに前記第２の色光を透過させる第２のダイクロイックミラーと、前記第２の色光を反射させる第２の反射ミラーと、を含み、前記第３の光線束分離光学系は、前記第３の色光を反射させるとともに前記第４の色光を透過させる第３のダイクロイックミラーと、前記第４の色光を反射させる第３の反射ミラーと、を含み、前記第１の反射ミラーないし前記第３の反射ミラーのうち少なくとも１つが前記反射曲面であってもよい。
【００１２】
このプロジェクターによれば、第１〜第３の光線束分離光学系がダイクロイックミラーと反射ミラーの２種類のミラーを含む構成で、照明むらの低減を実現することができる。
【００１３】
前記プロジェクターにおいて、前記色分離光学系は、前記光源から射出された光を第１の色光および第２の色光を含む第１の光線束と第３の色光および第４の色光を含む第２の光線束とに分離する第１の光線束分離光学系と、前記第１の光線束を前記第１の色光と前記第２の色光とに分離し、前記第２の光線束を前記第３の色光と前記第４の色光とに分離するとともに、前記第１の色光と前記第２の色光と前記第３の色光と前記第４の色光とを、前記光源から射出された光の光軸と前記第１の光線束の光軸とを含む平面と交差する方向に射出する第２の光線束分離光学系と、を含み、前記第１の色光ないし前記第４の色光のうち前記光源と前記光変調パネルとの間の光路長が最も長い色光の光路中には前記反射曲面が設けられていてもよい。
【００１４】
このプロジェクターによれば、光源からの光を二次元的に４つの光に分離して射出する構成において、照明むらの低減を実現することができる。また、プロジェクターが２つの光線束分離光学系を含んで構成されるので、第１〜第３の光線束分離光学系を含む構成に比べて、光学系の構成が簡素となる。よって、プロジェクターの小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００１５】
前記プロジェクターにおいて、前記第１の光線束分離光学系は、前記第１の光線束を反射させるとともに前記第２の光線束を透過させる第１のダイクロイックミラーと、前記第２の光線束を反射させる第１の反射ミラーと、を含み、前記第２の光線束分離光学系は、前記第１の色光および前記第３の色光を反射させるとともに前記第２の色光および前記第４の色光を透過させる第２のダイクロイックミラーと、前記第２の色光および前記第４の色光を反射させる第２の反射ミラーと、を含み、前記第１の反射ミラーと前記第２の反射ミラーのうち少なくとも１つが前記反射曲面であってもよい。
【００１６】
このプロジェクターによれば、第１の光線束分離光学系及び第２の光線束分離光学系各々がダイクロイックミラーと反射ミラーの２種類のミラーを含む構成で、照明むらの低減を実現することができる。また、３つの光線束分離光学系がダイクロイックミラーと反射ミラーの２種類のミラーを含む構成に比べて、光学系の構成が簡素となる。よって、プロジェクターの小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００１７】
前記プロジェクターにおいて、前記第１の光線束分離光学系は、第１主面と当該第１主面に対向する第２主面とを有する光線束分離素子を含み、前記第１主面が前記第１の光線束を反射させるとともに前記第２の光線束を透過させ、前記第２主面が前記第２の光線束を反射させ、前記第２主面が前記反射曲面であってもよい。
【００１８】
このプロジェクターによれば、第１の光線束分離光学系が1つの光線束分離素子で構成される。そのため、光学系の省スペース化を図り、これにより、プロジェクターの小型化を図ることができる。
これに対して、第１の光線束分離光学系がダイクロイックミラーと反射ミラーの２種類のミラーで構成された場合には、部品点数が増える。また、ダイクロイックミラーの厚みと反射ミラーの厚みに加え、ダイクロイックミラーと反射ミラーとが所定の距離だけ離間して配置される。そのため、広いスペースが必要となる。
【００１９】
前記プロジェクターにおいて、前記反射曲面は、凸面の反射曲面であることが望ましい。
【００２０】
このプロジェクターによれば、光源からの光を二次元的に４つの光に分離して射出する構成において、例えば、第１の色光を光路長が最短となる色光とし、第４の色光を光路長が最長となる色光とした場合、光路長が最長となる第４の色光が凸面で反射される。第４の色光は、凸面で反射された後、凸面に入射する前に比べて光線束が拡がる。そのため、第４の色光が光変調パネルに集光される領域が大きくなる。よって、反射曲面を凸面とすることで、光変調パネルに照射される光路長が最も長い色光の輝度分布が概ね均一となる領域の面積と光変調パネルの表示領域の面積との差を小さくしやすくなる。
【００２１】
前記プロジェクターにおいて、前記光変調パネルは複数のサブ画素からなる画素を有し、前記光変調パネルの前記複数種類の色光が入射する側にはマイクロレンズアレイが配置されており、前記マイクロレンズアレイは、２行２列の４つの前記サブ画素につき１つのマイクロレンズを備えて構成されていてもよい。
【００２２】
このプロジェクターによれば、マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズと画素を構成する４つのサブ画素とが１対１で対応する。二次元的に４つの光に分離して射出された光は、二次元的に４つの光から所定のマイクロレンズに入射され、当該マイクロレンズで収束された後、光変調パネルの画素を通過し、画像信号に応じて変調される。よって、光の利用効率を向上させることができる。
また、サブ画素が２行２列であるため、マイクロレンズの光軸と当該マイクロレンズに入射する各色光とのなす角が小さくなる。よって、マイクロレンズの収差が低減される。
【００２３】
前記プロジェクターにおいて、前記色分離光学系は、前記光源から射出された光のうち第１の色光を反射させるとともに第２の色光と第３の色光とを透過させる第１のダイクロイックミラーと、前記第２の色光を反射させるとともに前記第３の色光を透過させる第２のダイクロイックミラーと、前記第３の色光を反射させる反射面と、を含み、前記反射面が前記反射曲面であってもよい。
【００２４】
光源からの光を一次元的に３つの光に分離して射出する構成においては、光路長が最短となる第１の色光についての集光光学系の焦点位置を基準にした場合、光路長が最長となる第３の色光についての集光光学系の焦点位置が基準からずれてしまう。そのため、反射曲面を含まない構成の場合には、第１の色光と第３の色光とで光変調パネルに集光される領域が互いに異なってしまう。これにより、第１の色光と第３の色光とで光変調パネルの表示領域における輝度分布が異なってしまう。
これに対し、本発明のプロジェクターによれば、光源からの光を一次元的に３つの光に分離して射出する構成において、照明むらの低減を実現することができる。例えば、第１の色光を赤色光、第２の色光を緑色光、第３の色光を青色光とした場合、光路長が最長となる青色光が反射曲面で反射される。当該青色光についての集光光学系の焦点位置の調整は、光路長が最短となる赤色光についての集光光学系の焦点位置と概ね等しくなるように調整する。これにより、光変調パネルに照射される光路長が最も長い色光の輝度分布が概ね均一となる領域の面積と光変調パネルの表示領域の面積との差が小さくなる。このように、青色光と赤色光との間の光路長の差に起因する照明むらを低減することができる。
【００２５】
前記プロジェクターにおいて、前記反射曲面は、凹面の反射曲面であることが望ましい。
【００２６】
このプロジェクターによれば、光源からの光を一次元的に３つの光に分離して射出する構成において、光路長が最長となる第３の色光が凹面で反射される。第３の色光は、凹面で反射された後、凹面に入射する前に比べて光線束が絞られる。そのため、第３の色光が光変調パネルに集光される領域が小さくなる。光路長が最短となる第１の色光についての集光光学系の焦点位置を基準にした場合、当該第１の色光が光変調パネルに集光される領域は小さく設定されるところ、第３の色光が光変調パネルに集光される領域も小さくされるので、第１の色光の集光領域と第３の色光の集光領域とは概ね等しくなる。よって、反射曲面を凹面とすることで、第３の色光についての集光光学系の焦点位置を、第１の色光についての集光光学系の焦点位置と概ね等しくなるよう調整しやすくなる。これにより、光変調パネルに照射される光路長が最も長い色光の輝度分布が概ね均一となる領域の面積と光変調パネルの表示領域の面積との差を小さくしやすくなる。
【００２７】
前記プロジェクターにおいて、前記光変調パネルは複数のサブ画素からなる画素を有し、前記光変調パネルの前記複数種類の色光が入射する側にはマイクロレンズアレイが配置されており、前記マイクロレンズアレイは、３つの前記サブ画素につき１つのマイクロレンズを備えて構成されていることが望ましい。
【００２８】
このプロジェクターによれば、マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズと画素を構成する３つのサブ画素とが１対１で対応する。一次元的に３つの光に分離して射出された光は、３方向から所定のマイクロレンズに入射され、当該マイクロレンズで収束された後、光変調パネルの画素を通過し、画像信号に応じて変調される。よって、光の利用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクターを示す模式図である。
【図２】同、色分離光学系を示す斜視図である。
【図３】同、色分離の様子を示す模式図である。
【図４】同、マイクロレンズとサブ画素との対応関係を説明するための図である。
【図５】同、色分離光学系を用いたときの光変調パネルへの照明領域を示す図である。
【図６】同、色分離光学系から射出される光の光強度分布を示す図である。
【図７】比較例の色分離光学系を示す斜視図である。
【図８】同、色分離光学系を用いたときの光変調パネルへの照明領域を示す図である。
【図９】同、色分離光学系から射出される光の光強度分布を示す図である。
【図１０】同、第１の光線束分離光学系の第１変形例を示す模式図である。
【図１１】本発明の第１実施形態に係る第１の光線束分離光学系を示す模式図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係るプロジェクターを示す模式図である。
【図１３】同、色分離光学系を示す模式図である。
【図１４】同、マイクロレンズとサブ画素との対応関係を説明するための図である。
【図１５】同、色分離光学系を用いたときの光変調パネルへの照明領域を示す図である。
【図１６】同、色分離光学系から射出される光の光強度分布を示す図である。
【図１７】比較例の色分離光学系を示す模式図である。
【図１８】同、色分離光学系を用いたときの光変調パネルへの照明領域を示す図である。
【図１９】同、色分離光学系から射出される光の光強度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。
【００３１】
［第１実施形態］
本発明のプロジェクターの一実施形態について、図１から図１１を参照して説明する。
本実施形態においては、プロジェクター１として光変調パネルで生成された画像情報を含む色光を投写光学系を介してスクリーン（被投写面）上に投写する投写型のプロジェクターを例に挙げて説明する。
【００３２】
なお、以下の説明においては、必要に応じてＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。本実施形態においては、光源１０から射出される光の光軸に平行な方向をＸ方向としており、Ｘ方向に直交する２方向をＹ方向、Ｚ方向としている。
【００３３】
図１は本実施形態に係るプロジェクター１の概略構成を示す図である。図１（ａ）はプロジェクター１の側面図であり、図１（ｂ）はプロジェクター１の平面図である。図１に示すように、プロジェクター１は、可視光を含む光Ｗを射出する光源１０と、光源１０から射出された光Ｗを集光する集光光学系２０と、集光光学系２０で集光された光を変調する光変調パネル６０と、光変調パネル６０で生成された画像情報を含む色光をスクリーン（図示略）に投写する投写光学系（投写レンズ）７０と、を備えている。なお、光変調パネル６０は、例えば液晶パネルである。
【００３４】
光源１０は、放射状に光線を射出する光源ランプ１１と、光源ランプ１１から放射された光線を一方向（＋Ｘ方向）に向けて射出するリフレクター１２とを備えている。なお、光源ランプ１１としては、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ等を、又、リフレクター１２としては、方物面リフレクター、楕円面リフレクター、球面リフレクター等を使用することができる。
【００３５】
集光光学系２０は、光源１０から射出された非偏光をひとつの偏光状態の光に変換するための偏光変換光学系３０と、偏光変換光学系３０から射出された光を複数種類の色光に分離する色分離光学系４０と、色分離光学系４０からの色光を略平行化して射出するフィールドレンズ５０と、を備えている。
【００３６】
偏光変換光学系３０は、光源１０から射出された光Ｗを略平行化して射出する凹レンズ３１と、凹レンズ３１から射出された光を複数の部分光線束に分割するための複数の第１小レンズを有する第１レンズアレイ３２と、第１レンズアレイ３２の複数の第１小レンズに対応する複数の第２小レンズを有する第２レンズアレイ３３と、第２レンズアレイ３３からの各部分光線束を第１偏光成分を有する光（例えばｐ偏光）に偏光変換して射出する偏光ビームスプリッタアレイ（偏光分離素子）３４と、偏光ビームスプリッタアレイ３４からの各部分光線束を光変調パネル６０で重畳する重畳レンズ３５と、を備えている。
【００３７】
図２は、本実施形態の色分離光学系４０を示す斜視図である。
図２に示すように、色分離光学系４０は、第１の光線束分離光学系４１と、第２の光線束分離光学系４４とを備えている。第１の光線束分離光学系４１は、光源１０から射出された光Ｗ（白色光）を第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）と第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）とに分離する。第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）は、第１の色光（緑色光Ｇ）と第２の色光（青色光Ｂ）とを含み、第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）は、第３の色光（赤色光Ｒ）と第４の色光（黄色光Ｙ）とを含む。ここで、光源１０から射出された光Ｗの光軸方向をＸ軸方向とし、光源１０から射出された光Ｗの光軸と第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）の光軸とを含む面がＸＺ面となるように、ＸＹＺ座標系を設定する。
第２の光線束分離光学系４４は、第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）を第１の色光（緑色光Ｇ）と第２の色光（青色光Ｂ）とに分離し、第１の色光（緑色光Ｇ）と第２の色光（青色光Ｂ）とをＸＺ平面と交差する方向に射出する。さらに、第２の光線束分離光学系４４は、第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）を第３の色光（赤色光Ｒ）と第４の色光（黄色光Ｙ）とに分離し、第３の色光（赤色光Ｒ）と第４の色光（黄色光Ｙ）とをＸＺ平面と交差する方向に射出する。
【００３８】
ここで、図２及び図３中の青色光Ｂとして概ね３８０ｎｍ〜５２０ｎｍの波長域の光を、緑色光Ｇとして概ね５２０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長域の光を、黄色光Ｙとして概ね５６０ｎｍ〜６００ｎｍの波長域の光を、赤色光Ｒとして概ね６００ｎｍ〜７８０ｎｍの波長域の光を想定しているが、これに限定されない。
【００３９】
一般に、緑色光に対する人間の視覚感度は高い。緑色光が鑑賞時の解像度感に大きな影響を及ぼすことを考慮すると、緑色光を２つの波長域に分離して、それぞれを独立に変調することが望ましい。本実施形態では、５２０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長域の光である短波長側の緑色光（青味がかった緑色光）を緑色光Ｇとし、５６０ｎｍ〜６００ｎｍの波長域の光である長波長側の緑色光（黄色味がかった緑色光）を黄色光Ｙとしている。緑色光Ｇ、黄色光Ｙを独立に変調することで、色表現域の拡大と視聴時における解像度感の向上を実現している。
【００４０】
第１の光線束分離光学系４１は、第１のダイクロイックミラー４２と、第１の反射ミラー４３とを備えている。第１のダイクロイックミラー４２は、第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）を反射させるとともに第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）を透過させるミラーである。第１の反射ミラー４３は、第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）を反射させるミラーである。
第２の光線束分離光学系４４は、第２のダイクロイックミラー４５と、第２の反射ミラー４６とを備えている。第２のダイクロイックミラー４５は、緑色光Ｇおよび赤色光Ｒを反射させるとともに青色光Ｂおよび黄色光Ｙを透過させるミラーである。第２の反射ミラー４６は、青色光Ｂおよび黄色光Ｙを反射させるミラーである。
【００４１】
第１のダイクロイックミラー４２と第１の反射ミラー４３とは、光源１０から射出された光Ｗの第１のダイクロイックミラー４２への入射角度が、光源１０から射出された光Ｗの第１の反射ミラー４３への入射角度と異なるように配置されている。例えば、図１（ａ）に示したようにＸＺ平面でＸ軸に対して４５°をなすような仮想の軸Ｑ１を設定したとき、軸Ｑ１を対称軸として、第１のダイクロイックミラー４２は第１の反射ミラー４３に対して傾いている。図１（ａ）では、＋Ｘ方向へいくほど、また−Ｚ方向へいくほど第１のダイクロイックミラー４２と第１の反射ミラー４３との間隔が狭くなるように、ダイクロイックミラー４２と第１の反射ミラー４３が配置されている。
【００４２】
したがって、第１のダイクロイックミラー４２で反射された第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）と第１の反射ミラー４３で反射された第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）は、ＸＺ平面上で互いに僅かに異なる２つの方向に射出される。例えば、第１のダイクロイックミラー４２は、当該第１のダイクロイックミラー４２で反射された第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）がＺ軸に対して７°をなすように配置されている（図１（ａ）に示すθ１＝７°）。第１の反射ミラー４３は、当該第１の反射ミラー４３で反射された第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）がＺ軸に対して７°をなすように配置されている（図１（ａ）に示すθ２＝７°）。
【００４３】
第２のダイクロイックミラー４５と第２の反射ミラー４６とは、第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）の第２のダイクロイックミラー４５への入射角度が、第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）の第２の反射ミラー４６への入射角度と異なるように配置されている。また、第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）の第２のダイクロイックミラー４５への入射角度は、第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）の第２の反射ミラー４６への入射角度と異なる。例えば、図示しない仮想軸Ｑ２を設定したとき、軸Ｑ２を対称軸として、第２のダイクロイックミラー４５は第２の反射ミラー４６に対して傾いている。
【００４４】
したがって、緑色光Ｇと赤色光Ｒと青色光Ｂと黄色光Ｙとは、互いに僅かに異なる方向に射出される。例えば、第２のダイクロイックミラー４５は、当該第２のダイクロイックミラー４５で反射された緑色光Ｇおよび赤色光ＲがＹ軸に対して７°をなすように配置されている（図１（ｂ）に示すθ３＝７°）。第２の反射ミラー４６は、当該第２の反射ミラー４６で反射された青色光Ｂおよび黄色光ＹがＹ軸に対して７°をなすように配置されている（図１（ｂ）に示すθ４＝７°）。これにより、緑色光Ｇと赤色光Ｒと青色光Ｂと黄色光Ｙとは、互いに異なる角度で光変調パネル６０に入射する。
【００４５】
図３は、本実施形態の色分離光学系４０における色分離の様子を示す模式図である。
図３においては、便宜上、マイクロレンズアレイを構成する複数のマイクロレンズのうち１つのマイクロレンズ６１Ａに対応した色分離の様子を示している。
【００４６】
図３に示すように、光源１０から射出された光Ｗ（白色光）は、第１の光線束分離光学系４１により、第１の光線束Ｇ＋Ｂと第２の光線束Ｒ＋Ｙとに分離される。そして、当該第１の光線束Ｇ＋Ｂと第２の光線束Ｒ＋Ｙとは、第２の光線束分離光学系４４により、緑色光Ｇ、青色光Ｂ、赤色光Ｒ、及び黄色光Ｙに分離される。
【００４７】
ところで、光源からの光を、上記のような第１の光線束分離光学系４１と第２の光線束分離光学系４４とによって、二次元的に４つの光に分離して射出する構成においては、例えば特許文献１に示すように光源からの光を一次元的に３つの光に分離して射出する構成に比べて、光路長が最短となる色光と光路長が最長となる色光との間で光路差が大きくなる。当該光路差の顕著な違いに起因して、例えば、光路長が最短となる色光についての集光光学系の焦点位置を基準位置にした場合、光路長が最長となる色光についての集光光学系の焦点位置が基準位置から大きくずれてしまう。
【００４８】
図７は、図２に対応した、比較例の色分離光学系１４０を示す斜視図である。図７において、符号１４１は第１の光線束分離光学系、符号１４２は第１のダイクロイックミラー、符号１４３は第１の反射ミラー、符号１４４は第２の光線束分離光学系、符号１４５は第２のダイクロイックミラー、符号１４６は第２の反射ミラーである。
第１のダイクロイックミラー１４２は、第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）を反射させるとともに第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）を透過させるミラーである。第１の反射ミラー１４３は、第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）を反射させるミラーである。
第２のダイクロイックミラー１４５は、緑色光Ｇおよび赤色光Ｒを反射させるとともに青色光Ｂおよび黄色光Ｙを透過させるミラーである。第２の反射ミラー１４６は、青色光Ｂおよび黄色光Ｙを反射させるミラーである。
【００４９】
光源（図示略）から射出された光Ｗは第１の光線束分離光学系１４１及び第２の光線束分離光学系１４４により４種類の色光（緑色光Ｇ、青色光Ｂ、赤色光Ｒ、黄色光Ｙ）に分離されて光変調パネル（図示略）に向けて射出される。
【００５０】
これら４種類の色光のうち、光源と光変調パネルとの間の光路長が最も短い色光は第１のダイクロイックミラー１４２及び第２のダイクロイックミラー１４５で反射された色光（第１のダイクロイックミラー１４２及び第２のダイクロイックミラー１４５を透過しない色光）である。一方、光源と光変調パネルとの間の光路長が最も長い色光は第１の反射ミラー１４３及び第２の反射ミラー１４６で反射された色光（第１のダイクロイックミラー１４２及び第２のダイクロイックミラー１４５を透過した色光）である。
【００５１】
図７に示した例では、光路長が最短となる色光は緑色光Ｇであり、光路長が最長となる色光は黄色光Ｙである。
【００５２】
図８は、比較例の色分離光学系１４０を用いたときの光変調パネルへの照明領域を示す図である。図８は光路長の違いによる照明マージンの差を示しており、図８（ａ）は光路長が最短となる色光（例えば緑色光Ｇ）の照明領域、図８（ｂ）は光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）の照明領域を示している。図８（ａ）及び（ｂ）において、符号ＳＡは光変調パネルの表示領域である。
図９は、比較例の色分離光学系１４０から射出される光の光強度分布を示す図である。図９（ａ）は光路長が最短となる色光（例えば緑色光Ｇ）の光強度分布であり、図９（ｂ）は光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）の光強度分布である。
【００５３】
図８（ａ）に示すように、光変調パネルの表示領域ＳＡが、光路長が最短の色光（緑色光Ｇ）の輝度分布にむらが生じていない部分に含まれるように、緑色光Ｇに対する集光光学系２０の焦点位置を調整したとする。光の輝度分布にむらが生じていない部分とは、光の輝度分布が概ね均一な部分を意味する。例えば、光変調パネルにおける光の輝度分布がトップハット形状（フラットトップ形状ともいう）の場合には、当該トップハット形状の頂部の平坦部分が光の輝度分布の概ね均一となる部分である。また、「概ね均一」とは、観察者が認識できない程度の輝度差を含む。
【００５４】
なお、当該トップハット形状の輝度分布を持つ光のうち所定の割合の光が表示領域ＳＡ内を照明する。例えば、光路長が最短となる色光（例えば緑色光Ｇ）のうち４８．６６％の光が表示領域ＳＡ内を照明する。
【００５５】
図９（ａ）に示すように、光路長が最短となる色光（例えば緑色光Ｇ）の輝度分布はトップハット形状となっている。当該トップハット形状の頂部の平坦部分は強度分布（輝度分布）が概ね均一となっている。光路長が最短となる色光（例えば緑色光Ｇ）については、表示領域ＳＡが輝度分布の概ね均一となる部分に含まれており、輝度分布の不均一な部分は表示領域ＳＡに含まれない。
【００５６】
一方、図８（ｂ）に示すように、光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）については、輝度分布が不均一な部分が光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれてしまう。
【００５７】
ここで、本実施例のように光源からの光を二次元的に４つの光に分離して射出する構成においては、色分離光学系が複数（２つ）の光線束分離光学系を含む。このため、光源からの光は、当該色分離光学系で導光される過程で、少なくとも２回反射される。
一方、特許文献１のように光源からの光を一次元的に３つの光に分離して射出する構成においては、色分離光学系が２つのダイクロイックミラーと１つの反射ミラーとからなる。このため、光源からの光は、当該色分離光学系で導光される過程での反射回数は１回となる。
したがって、光源からの光を二次元的に４つの光に分離して射出する構成の場合は、光源からの光を一次元的に３つの光に分離して射出する構成に比べて、光路長が最短となる色光と光路長が最長となる色光との間での光路差が顕著となる。
【００５８】
このように、光源からの光を二次元的に４つの光に分離して射出する構成において、光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）の輝度分布が不均一な部分が光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれてしまうのは、光源からの光を一次元的に３つの光に分離して射出する構成に比べて、光路長が最短となる色光と光路長が最長となる色光との間での光路差が顕著となることに起因する。
【００５９】
なお、当該光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）のうち所定の割合の光が表示領域ＳＡ内を照明する。例えば、光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）のうち４０．３１％の光が表示領域ＳＡ内を照明する。
【００６０】
図９（ｂ）に示すように、光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）の輝度分布は図９（ａ）に示したトップハット形状に比べて頂部の平坦部分が小さく、エッジがよりなだらかな形状となっている。光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）については、輝度分布の概ね均一となる部分だけでなく輝度分布の不均一な部分も表示領域ＳＡに含まれている。
【００６１】
このように、比較例の色分離光学系１４０を用いた場合、光路長が最短となる色光（例えば緑色光Ｇ）の輝度分布の概ね均一となる部分が光変調パネルの表示領域ＳＡとほぼ一致するように、緑色光Ｇに対する集光光学系２０の焦点位置を調整しても、光路長の違いによる照明マージンの差に起因して、光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）については輝度分布が不均一な部分が光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれてしまう。そのため、光変調パネルの表示領域ＳＡの中央部分は明るく、周辺部分は暗いといった輝度分布の差（照明むら）が生じてしまう。
【００６２】
そこで、本実施形態では、複数種類の色光のうち、少なくとも光源と光変調パネルの間の光路長が最も長い色光の光路中に、反射曲面を設けている。反射曲面は、自身の曲率により当該色光についての集光光学系の焦点位置を調整する。
【００６３】
具体的には、図２に示すように、色分離光学系４０において、緑色光Ｇと赤色光Ｒと青色光Ｂと黄色光Ｙのうち光源１０と光変調パネル６０との間の光路長が最も長い色光（黄色光Ｙ）の光路中には反射曲面４３ｆと反射曲面４６ｆとが設けられている。
反射曲面４３ｆと反射曲面４６ｆとは、光路長の違いによる集光光学系２０の焦点位置の違いを緩和する機能を有する。
【００６４】
本実施形態においては、第１の反射ミラー４３に反射曲面４３ｆが設けられており、第２の反射ミラー４６にも反射曲面４６ｆが設けられている。第１の反射ミラー４３の反射曲面４３ｆ及び第２の反射ミラー４６の反射曲面４６ｆの双方の反射曲面は、光を反射する側の面が凸面の反射曲面となっている。
【００６５】
図５は、本実施形態の色分離光学系４０を用いたときの光変調パネルへの照明領域を示す図である。図５は、図８（ｂ）に対応した、光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）の照明領域を示している。図５において、符号ＳＡは光変調パネルの表示領域である。
図６は、本実施形態の色分離光学系４０から射出される光の光強度分布を示す図である。図６は、図９（ｂ）に対応した、光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）の光強度分布である。
【００６６】
本実施形態の色分離光学系４０を用いた場合には、図５に示すように、光路長が最長となる色光（黄色光Ｙ）についても、光変調パネルの表示領域ＳＡが輝度分布の概ね均一となる部分に含まれるようにすることができる。本実施形態では、光路長が最長となる第４の色光Ｙが反射曲面４３ｆと反射曲面４６ｆとで反射される。反射曲面４３ｆの曲率と反射曲面４６ｆの曲率を調整することによって、当該黄色光Ｙについての集光光学系の焦点位置を緑色光Ｇについての集光光学系の焦点位置と異ならせることができる。具体的には、光線束は、凸面からなる反射曲面によって反射されることによって広げられる。従って、黄色光Ｙの光線束は、黄色光Ｙが反射曲面４３ｆによって反射され、さらに反射曲面４６ｆによって反射されることによって広げられる。そのため、黄色光Ｙが光変調パネルに集光される領域が大きくなる。これにより、光路長が最長となる色光（黄色光Ｙ）についても、光変調パネルの表示領域ＳＡが輝度分布の概ね均一となる部分に含まれるようにすることができる。
【００６７】
なお、本実施形態においては、光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）のうち３７．３１％が表示領域ＳＡ内を照明する。
【００６８】
図６に示すように、光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）の輝度分布は図９（ｂ）に示した形状と同様にエッジがなだらかな形状となっているものの、頂部の平坦部分の面積は大きくなっている。光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）については、表示領域ＳＡが輝度分布の概ね均一となる部分に含まれており、輝度分布の不均一な部分は表示領域ＳＡに含まれない。
【００６９】
このように、本実施形態の色分離光学系４０を用いた場合、光路長が最短となる色光（例えば緑色光Ｇ）の輝度分布の概ね均一となる部分が光変調パネルの表示領域ＳＡとほぼ一致するように、光路長が最短となる色光（例えば緑色光Ｇ）についての集光光学系２０の焦点位置を調整しても、光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）については輝度分布が不均一な部分が光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれないようにすることが可能である。あるいは、輝度分布が不均一な部分のうち光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれる割合を低減することが可能である。このように、光変調パネルに照射される光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）の輝度分布が概ね均一となる領域の面積と光変調パネルの表示領域ＳＡの面積との差を小さくすることができる。そのため、光変調パネルの表示領域ＳＡ全体で明るい、輝度分布な均一な画像が得られる。
【００７０】
図１（ｂ）に戻り、色分離光学系４０で色分離された色光はフィールドレンズ５０により略平行化された状態で光変調パネル６０に向けて射出される。
【００７１】
図４は、本実施形態の光変調パネル６０が備えるマイクロレンズとサブ画素との対応関係を説明するための図である。図４においては、便宜上、４種類の色光のうち緑色光Ｇ及び青色光Ｂが導光される様子を図４（ａ）で示し、赤色光Ｒ及び黄色光Ｙが導光される様子を図４（ｂ）で示している。また、便宜上、光変調パネル６０を構成する画素およびマイクロレンズアレイ６１のみを図示し、その他の構成部品の図示を省略している。また、光変調パネル６０を構成する複数の画素のうち１個の画素Ｐを図示してある。サブ画素Ｐｒとサブ画素Ｐｇとサブ画素Ｐｂとサブ画素Ｐｙとが１個の画素Ｐを構成する。サブ画素Ｐｒとサブ画素Ｐｇとサブ画素Ｐｂとサブ画素Ｐｙとは、２行２列に二次元的に配置されている。図４（ａ）において、符号Ｌｇは緑色のサブ画素Ｐｇへの緑色光Ｇの入射光軸、符号Ｌｂは青色のサブ画素Ｐｂへの青色光Ｂの入射光軸である。図４（ｂ）において、符号Ｌｒは赤色のサブ画素Ｐｒへの赤色光Ｒの入射光軸、符号Ｌｙは黄色のサブ画素Ｐｙへの黄色光Ｙの入射光軸である。
【００７２】
図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、色光Ｌｇ、色光Ｌｂ、色光Ｌｒ、色光Ｌｙの各々は、フィールドレンズ５０により平行化されて光変調パネル６０に入射する。光変調パネル６０に入射する色光Ｌｇ、色光Ｌｂ、色光Ｌｒ、色光Ｌｙは、光軸が互いに非平行になっている。
【００７３】
サブ画素Ｐｇは第１の色光Ｌｇに対応しており、サブ画素Ｐｂは第２の色光Ｌｂに、サブ画素Ｐｒは第３の色光Ｌｒに、サブ画素Ｐｙは第４の色光Ｌｙにそれぞれ対応している。光変調パネル６０に入射した色光Ｌｇ、色光Ｌｂ、色光Ｌｒ、色光Ｌｙの各々は、マイクロレンズアレイ６１により集光され、対応するサブ画素に入射する。
【００７４】
図３の右図に示すように、マイクロレンズアレイ６１は、２行２列の４つのサブ画素につき１つのマイクロレンズ６１Ａを備えて構成されている。色光Ｌｇ、色光Ｌｂ、色光Ｌｒ、色光Ｌｙは、独立して変調されて光変調パネル６０から射出される。光変調パネル６０から射出された光は、図１（ｂ）に示す投射レンズ７０によりスクリーン（図示略）に拡大投射される。
【００７５】
本実施形態のプロジェクター１によれば、所定の曲率を有する反射曲面４３ｆと所定の曲率を有する反射曲面４６ｆにより、光源１０と光変調パネル６０との間の光路長が最長の色光についての集光光学系２０の焦点位置が調整される。例えば、当該色光についての集光光学系２０の焦点位置を、当該色光の輝度分布が不均一な部分が光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれないように、あるいは、当該色光の輝度分布が不均一な部分のうち光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれる割合を小さくするように調整する。このため、分離された複数の色光の間で、光変調パネル６０における光束の太さの差を小さくしたり、光変調パネル６０の表示領域ＳＡにおける輝度分布の差を小さくしたりすることが可能である。よって、照明むらを低減することが可能なプロジェクター１を提供することができる。
【００７６】
また、この構成によれば、光源１０からの光を二次元的に４つの光に分離して射出する構成において、照明むらの低減を実現することができる。例えば、第１の色光Ｇを光路長が最短となる色光とし、第４の色光Ｙを光路長が最長となる色光とした場合、光路長が最長となる第４の色光Ｙが反射曲面４３ｆと反射曲面４６ｆで反射される。当該第４の色光Ｙについての集光光学系２０の焦点位置の調整は、第１の色光Ｇについての集光光学系２０の焦点位置と異なるように調整される。これにより、光路長が最短となる色光（例えば緑色光Ｇ）の輝度分布の概ね均一となる部分が光変調パネルの表示領域ＳＡとほぼ一致するように、光路長が最短となる色光（例えば緑色光Ｇ）についての集光光学系２０の焦点位置を調整しても、光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）については輝度分布が不均一な部分が光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれないようにすることが可能である。あるいは、輝度分布が不均一な部分のうち光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれる割合を低減することが可能である。このように、光変調パネルに照射される光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）の輝度分布が概ね均一となる領域の面積と光変調パネルの表示領域ＳＡの面積との差を小さくすることができる。よって、照明むらを低減することができる。
【００７７】
また、この構成によれば、プロジェクター１が２つの光線束分離光学系４１，４４を含んで構成されるので、第１〜第３の光線束分離光学系を含む構成に比べて、光学系の構成が簡素となる。よって、プロジェクター１の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００７８】
また、この構成によれば、第１の光線束分離光学系４１及び第２の光線束分離光学系４４がダイクロイックミラーと反射ミラーの２種類のミラーを含む構成で、照明むらの低減を実現することができる。また、３つの光線束分離光学系がダイクロイックミラーと反射ミラーの２種類のミラーを含む構成に比べて、光学系の構成が簡素となる。よって、プロジェクター１の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００７９】
また、この構成によれば、光源１０からの光を二次元的に４つの光に分離して射出する構成において、例えば、第１の色光Ｇを光路長が最短となる色光とし、第４の色光Ｙを光路長が最長となる色光とした場合、光路長が最長となる第４の色光Ｙが凸面で反射される。第４の色光Ｙは、凸面で反射された後、凸面に入射する前に比べて光線束が拡がる。そのため、第４の色光Ｙが光変調パネル６０に集光される領域が大きくなる。よって、光路長が最短となる色光（例えば緑色光Ｇ）の輝度分布の概ね均一となる部分が光変調パネルの表示領域ＳＡとほぼ一致するように、光路長が最短となる色光（例えば緑色光Ｇ）についての集光光学系２０の焦点位置を調整しても、凸面を有する反射曲面４３ｆと反射曲面４６ｆを用いることによって、光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）については輝度分布が不均一な部分が光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれないようにすることが可能である。あるいは、輝度分布が不均一な部分のうち光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれる割合を低減することが可能である。このように、光変調パネルに照射される光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）の輝度分布が概ね均一となる領域の面積と光変調パネルの表示領域ＳＡの面積との差を小さくすることができる。
【００８０】
また、この構成によれば、マイクロレンズアレイ６１を構成する一のマイクロレンズ６１Ａと４つのサブ画素Ｐｇ，Ｐｂ，Ｐｒ，Ｐｙからなる一の画素Ｐとが１対１で対応する。色光Ｌｇ、色光Ｌｂ、色光Ｌｒ、色光Ｌｙは、４方向から所定のマイクロレンズ６１Ａに入射され、当該マイクロレンズ６１Ａで収束された後、光変調パネル６０の画素を通過し、画像信号に応じて変調される。よって、光の利用効率を向上させることができる。
また、サブ画素Ｐｇ，Ｐｂ，Ｐｒ，Ｐｙが２行２列で配置されているため、マイクロレンズ６１Ａの光軸と当該マイクロレンズ６１Ａに入射する各色光とのなす角が小さくなる。よって、マイクロレンズ６１Ａの収差が低減される。
【００８１】
なお、本実施形態に係るプロジェクター１では、プロジェクター１が２つの光線束分離光学系（第１の光線束分離光学系４１及び第２の光線束分離光学系４４）を含んで構成されているが、これに限らない。例えば、プロジェクターが第１〜第３の光線束分離光学系を含んで構成されていてもよい。
【００８２】
この場合、第１の光線束分離光学系は、第１の光線束を反射させるとともに第２の光線束を透過させる第１のダイクロイックミラーと、第２の光線束を反射させる第１の反射ミラーと、を含む構成を採用することができる。第２の光線束分離光学系は、第１の色光を反射させるとともに第２の色光を透過させる第２のダイクロイックミラーと、第２の色光を反射させる第２の反射ミラーと、を含む構成を採用することができる。第３の光線束分離光学系は、第３の色光を反射させるとともに第４の色光を透過させる第３のダイクロイックミラーと、第４の色光を反射させる第３の反射ミラーと、を含む構成を採用することができる。そして、第１の反射ミラーないし第３の反射ミラーのうち少なくとも１つに反射曲面が設けられる構成とされる。
このプロジェクターによれば、第１〜第３の光線束分離光学系がダイクロイックミラーと反射ミラーの２種類のミラーを含む構成で、照明むらの低減を実現することができる。
【００８３】
また、本実施形態に係るプロジェクター１では、第１のダイクロイックミラー４２が第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）を反射させるとともに第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）を透過させるミラーであり、第２のダイクロイックミラー４５が緑色光Ｇおよび赤色光Ｒを反射させるとともに青色光Ｂおよび黄色光Ｙを透過させるミラーであるが、これに限らない。各ダイクロイックミラーの分光特性はその配置状態や光変調パネルにおける色光の入射方向の設定状態に応じて適宜設定すればよい。例えば、第１のダイクロイックミラー４２は第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）を反射させるとともに第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）を透過させるミラーであっても良い。また、第２のダイクロイックミラー４５は、青色光Ｂおよび黄色光Ｙを反射させるとともに緑色光Ｇおよび赤色光Ｒを透過させるミラーであっても良い。
【００８４】
また、本実施形態に係るプロジェクター１では、第１の反射ミラー４３及び第２の反射ミラー４６の双方の反射ミラーに反射曲面が設けられているが、これに限らない。例えば、第１の反射ミラーのみに反射曲面が設けられていてもよいし、第２の反射ミラーのみに反射曲面が設けられていてもよい。すなわち、第１の反射ミラーと第２の反射ミラーのうち少なくとも一方に反射曲面が設けられていればよい。
【００８５】
（第１実施形態に係る第１の光線束分離光学系の変形例１）
図１０は、第１実施形態に係る第１の光線束分離光学系の第１変形例を示す模式図である。
図１０に示すように、本変形例の第１の光線束分離光学系は、第１主面４１Ａｆ１と当該第１主面４１Ａｆ１に対向する第２主面４１Ａｆ２とを有する光線束分離素子４１Ａからなる。第１の光線束分離光学系以外の構成については、図１で示した構成と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００８６】
本変形例の光線束分離素子４１Ａは、光源１０から射出された光Ｗ（白色光）を第１の色光（緑色光Ｇ）および第２の色光（青色光Ｂ）を含む第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）と第３の色光（赤色光Ｒ）および第４の色光（黄色光Ｙ）を含む第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）とに分離する。
【００８７】
具体的には、光線束分離素子４１Ａの第１主面４１Ａｆ１が、第１の光線束（Ｇ＋Ｂ）を反射させるとともに第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）を透過させる面となっている。第２主面４１Ａｆ２が、第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）を反射させる面となっている。本変形例の光線束分離素子４１Ａにおいては、第２主面４１Ａｆ２が、自身の曲率により光源１０と光変調パネル６０との間の光路長が最も長い色光についての集光光学系の焦点位置を調整する反射曲面として機能する。第２主面４１Ａｆ２は、第２の光線束（Ｒ＋Ｙ）が入射する側の面が凸面の反射曲面となっている。
【００８８】
本変形例の構成によれば、第１の光線束分離光学系が1つの光線束分離素子４１Ａで構成される。そのため、光学系の省スペース化を図り、これにより、プロジェクターの小型化を図ることができる。
【００８９】
これに対して、図１１に示すように、第１の光線束分離光学系がダイクロイックミラーと反射ミラーの２種類のミラーで構成された場合には、部品点数が増える。また、ダイクロイックミラーの厚みと反射ミラーの厚みに加え、ダイクロイックミラーと反射ミラーとが所定の距離だけ離間して配置される。そのため、広いスペースが必要となる。
【００９０】
［第２実施形態］
図１２は、図１（ｂ）に対応した、本発明の第２実施形態に係るプロジェクター２を示す模式図である。
図１２に示すように、本実施形態に係るプロジェクター２は、光源１０からの光を二次元的に４つの光に分離して射出する色分離光学系４０に替えて光源１０からの光を一次元的に３つの光に分離して射出する色分離光学系８０が設けられている点、４分離に対応した光変調パネル６０に替えて３分離に対応した光変調パネル９０が設けられている点、で上述の第１実施形態に係るプロジェクター１と異なっている。その他の点は、上述の構成と同様であるので、図１（ｂ）と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００９１】
図１２に示すように、プロジェクター２は、可視光を含む光を射出する光源１０と、光源１０から射出された光を集光する集光光学系２１と、集光光学系２１で集光された光を変調する光変調パネル９０と、光変調パネル９０で生成された画像情報を含む色光をスクリーン（図示略）に投写する投写光学系（投写レンズ）７０と、を備えている。
【００９２】
集光光学系２１は、偏光変換光学系３０と、偏光変換光学系３０から射出された光を複数種類の色光に分離する色分離光学系８０と、色分離光学系８０からの色光を略平行化して射出するフィールドレンズ５０と、を備えている。
【００９３】
色分離光学系８０は、第１のダイクロイックミラー８１と、第２のダイクロイックミラー８２と、反射ミラー８３と、を備えている。第１のダイクロイックミラー８１は、光源１０から射出された光Ｗ（白色光）のうち第１の色光（赤色光Ｒ）を反射させるとともに第２の色光（緑色光Ｇ）及び第３の色光（青色光Ｂ）を透過させるミラーである。第２のダイクロイックミラー８２は、第２の色光（緑色光Ｇ）を反射させるとともに第３の色光（青色光Ｂ）を透過させるミラーである。反射ミラー８３は、第３の色光（青色光Ｂ）を反射させるミラーである。
【００９４】
ここで、青色光Ｂとして概ね３８０ｎｍ〜５２０ｎｍの波長域の光を、緑色光Ｇとして概ね５２０ｎｍ〜６００ｎｍの波長域の光を、赤色光Ｒとして概ね６００ｎｍ〜７８０ｎｍの波長域の光を想定しているが、これに限定されない。
【００９５】
本変形例においては、色分離光学系８０により、光源１０からの光が一次元的に３つの光に分離される。光源１０から射出された光（白色光）は、色分離光学系８０により、第１の色光Ｒと第２の色光Ｇと第３の色光Ｂとに分離される。
【００９６】
ところで、光源からの光を一次元的に３つの光に分離して射出する構成においては、光路長が最短となる色光についての集光光学系の焦点位置を基準位置にした場合、光路長が最長となる色光についての集光光学系の焦点位置が基準位置からずれてしまう。
【００９７】
図１７は、比較例の色分離光学系１８０を示す模式図である。図１７（ａ）は光路長が最短となる色光が導光される様子、図１７（ｃ）は光路長が最長となる色光が導光される様子、図１７（ｂ）は光路長が最短と最長の間となる色光が導光される様子、を示している。図１７（ａ）〜（ｃ）において、符号１３５は重畳レンズ、符号１８１は第１のダイクロイックミラー、符号１８２は第２のダイクロイックミラー、符号１８３は反射ミラー、符号１９０は光変調パネルである。
【００９８】
図１７（ａ）に示すように、第１のダイクロイックミラー１８１は、第１の色光（赤色光Ｒ）を反射させるとともに第２の色光（緑色光Ｇ）及び第３の色光（青色光Ｂ）を透過させるミラーである。図１７（ｂ）に示すように、第２のダイクロイックミラー１８２は、第２の色光（緑色光Ｇ）を反射させるとともに第３の色光（青色光Ｂ）を透過させるミラーである。図１７（ｃ）に示すように、反射ミラー１８３は、第２の色光（青色光Ｂ）を反射させるミラーである。
【００９９】
図１７（ａ）〜（ｃ）に示すように、光源（図示略）から射出された光は色分離光学系１８０により３種類の色光（赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、及び青色光Ｂ）に分離されて光変調パネル１９０に向けて射出される。
【０１００】
これら３種類の色光のうち、光源と光変調パネルとの間の光路差が最も短い色光は第１のダイクロイックミラー１８１で反射された第１の色光Ｒ（第１のダイクロイックミラー１８１を透過しない色光）である。一方、光源と光変調パネルとの間の光路差が最も長い色光は反射ミラー１８３で反射された第３の色光Ｂ（第１のダイクロイックミラー１８１及び第２のダイクロイックミラー１８２を透過した色光）である。
【０１０１】
図１８は、比較例の色分離光学系１８０を用いたときの光変調パネルへの照明領域を示す図である。図１８は光路長の違いによる照明マージンの差を示しており、図１８（ａ）は光路長が最短となる色光（例えば第１の色光Ｒ）の照明領域、図１８（ｂ）は光路長が中となる色光（例えば第２の色光Ｇ）の照明領域、図１８（ｃ）は光路長が最長となる色光（例えば第３の色光Ｂ）の照明領域を示している。図１８（ａ）〜（ｃ）において、符号ＳＡは光変調パネルの表示領域である。
図１９は、比較例の色分離光学系１８０から射出される光の光強度分布を示す図である。図１９（ａ）は光路長が最短となる色光（例えば第１の色光Ｒ）の光強度分布であり、図１９（ｂ）は光路長が中となる色光（例えば第２の色光Ｇ）の光強度分布であり、図１９（ｃ）は光路長が最長となる色光（例えば第３の色光Ｂ）の光強度分布である。
【０１０２】
図１８（ａ）に示すように、光変調パネルの表示領域ＳＡが、光路長が最短の色光例えば第１の色光Ｒ）の輝度分布にむらが生じていない部分とほぼ一致するように、第１の色光Ｒに対する集光光学系２１の焦点位置を調整したとする。光の輝度分布にむらが生じていない部分とは、光の輝度分布が概ね均一な部分を意味する。
【０１０３】
図１９（ａ）に示すように、光路長が最短となる色光（例えば第１の色光Ｒ）の輝度分布はトップハット形状となっている。当該トップハット形状の頂部の平坦部分は強度分布（輝度分布）が概ね均一となっている。光路長が最短となる色光（例えば第１の色光Ｒ）については、光変調パネルの表示領域ＳＡが、光路長が最短の色光例えば第１の色光Ｒ）の輝度分布にむらが生じていない部分とほぼ一致しており、輝度分布の不均一な部分は表示領域ＳＡに含まれない。
【０１０４】
図１８（ｂ）に示すように、光路長が中となる色光（例えば第２の色光Ｇ）については、輝度分布の概ね均一となる部分が光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれるところ、輝度分布の概ね均一となる部分の一部が表示領域ＳＡからはみ出ている。
【０１０５】
図１９（ｂ）に示すように、光路長が中となる色光（例えば第２の色光Ｇ）の輝度分布は、図１９（ａ）に示したトップハット形状に比べて頂部の平坦部分が大きい形状となっている。しかし、当該平坦部分の強度は、図１９（ａ）に示したトップハット形状における平坦部分の強度に比べて小さくなっている。
また、光路長が中となる色光（例えば第２の色光Ｇ）については、輝度分布の概ね均一となる部分が表示領域ＳＡに含まれているものの、輝度分布の概ね均一となる部分の一部が表示領域ＳＡからはみ出ている。これにより、図１９（ａ）に示したトップハット形状に比べて表示領域ＳＡに含まれる輝度分布の概ね均一な部分の割合が小さくなっている。
【０１０６】
図１８（ｃ）に示すように、光路長が最長となる色光（例えば第３の色光Ｂ）については、輝度分布の概ね均一となる部分が光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれるところ、輝度分布の概ね均一となる部分の一部が表示領域ＳＡからはみ出している。なお、当該はみ出し部分の割合は、３種類の色光の中で最も大きい。
【０１０７】
図１９（ｃ）に示すように、光路長が最長となる色光（例えば第３の色光Ｂ）の輝度分布は図１９（ｂ）に示したトップハット形状に比べて頂部の平坦部分が大きい形状となっている。しかし、当該平坦部分の強度は、図１９（ｂ）に示したトップハット形状における平坦部分の強度に比べて小さくなっている。
また、光路長が最長となる色光（例えば第３の色光Ｂ）については、輝度分布の概ね均一となる部分が表示領域ＳＡに含まれているものの、輝度分布の概ね均一となる部分の一部が表示領域ＳＡからはみ出ている。これにより、図１９（ｂ）に示したトップハット形状に比べて表示領域ＳＡに含まれる輝度分布の概ね均一な部分の割合が小さくなっている。なお、当該はみ出し部分の割合は、３種類の色光の中で最も大きい。
【０１０８】
このように、比較例の色分離光学系１８０を用いた場合、光路長が最短となる色光（例えば第１の色光Ｒ）の輝度分布の概ね均一となる部分が光変調パネルの表示領域ＳＡとほぼ一致するように光路長が最短となる色光（例えば第１の色光Ｒ）についての集光光学系２１の焦点位置を調整した場合、光路長の違いによる照明マージンの差に起因して、特に光路長が最長となる色光（例えば第３の色光Ｂ）については輝度分布が均一な部分が光変調パネルの表示領域ＳＡから大きくはみ出てしまう。そのため、当該はみ出し部分が光取り出しのロスとなるばかりでなく、光変調パネルの表示領域ＳＡの明るさが、第１の色光Ｒにおいては明るく、第３の色光Ｂについては暗いといった明暗の差（照明むら）が生じてしまう。
【０１０９】
そこで、本実施形態では、複数種類の色光のうち、少なくとも光源と光変調パネルの間の光路長が最も長い色光の光路中に、反射曲面を設けている。反射曲面は、自身の曲率により当該色光についての集光光学系の焦点位置を調整する。
【０１１０】
具体的には、図１３に示すように、色分離光学系８０において、第１の色光Ｒと第２の色光Ｇと第３の色光Ｂのうち光源１０と光変調パネル９０との間の光路長が最も長い色光（例えば第３の色光Ｂ）の光路中には反射曲面８３ｆが設けられている。
反射曲面８３ｆは、照明領域の面積を調整する機能を有する。つまり、反射曲面８３ｆは、光変調パネルに照射される光路長が最長となる色光（例えば黄色光Ｙ）の輝度分布が概ね均一となる領域の面積と光変調パネルの表示領域ＳＡの面積との差を小さくする機能を有する。これにより、色による明暗の差を緩和することができる。
【０１１１】
本実施形態においては、反射ミラー８３に反射曲面８３ｆが設けられている。反射ミラー８３の反射曲面８３ｆは、光を反射する側の面が凹面の反射曲面となっている。
【０１１２】
図１５は、本実施形態の色分離光学系８０を用いたときの光変調パネルへの照明領域を示す図である。図１５は、図１８（ｃ）に対応した、光路長が最長となる色光（例えば第３の色光Ｂ）の照明領域を示している。図１５において、符号ＳＡは光変調パネルの表示領域である。
図１６は、本実施形態の色分離光学系８０から射出される光の光強度分布を示す図である。図１６は、図１９（ｃ）に対応した、光路長が最長となる色光（例えば第３の色光Ｂ）の光強度分布である。
【０１１３】
本実施形態の色分離光学系８０を用いた場合には、図１５に示すように、光路長が最長となる色光（例えば第３の色光Ｂ）の輝度分布の概ね均一となる部分を光変調パネルの表示領域ＳＡとほぼ一致させることが可能である。本実施形態では、光路長が最長となる第３の色光Ｂが反射曲面８３ｆで反射される。当該第３の色光Ｂについての集光光学系の焦点位置の調整は、光路長が最短の第１の色光Ｒについての集光光学系の焦点位置と概ね一致するように調整される。具体的には、光線束は、凹面からなる反射曲面によって反射されることによって絞られる。従って、第３の色光Ｂの光線束は、第３の色光Ｂが反射曲面８３ｆによって反射されることによって絞られる。そのため、第３の色光Ｂが光変調パネルに集光される領域が小さくなる。反射曲面８３ｆの曲率を適宜調整すれば、光路長が最長となる色光（例えば第３の色光Ｂ）の輝度分布の概ね均一となる部分がすべて光変調パネルの表示領域ＳＡに含まれるよう調整することができる。あるいは、光路長が最長となる色光（第３の色光Ｂ）の輝度分布の概ね均一となる部分のうち表示領域ＳＡからはみ出す部分の割合を小さくすることができる。このように、光変調パネルに照射される光路長が最長となる色光（第３の色光Ｂ）の輝度分布が概ね均一となる領域の面積と光変調パネルの表示領域ＳＡの面積との差を小さくすることができる。
【０１１４】
図１６に示すように、光路長が最長となる色光（例えば第３の色光Ｂ）の輝度分布は図１９（ａ）に示した形状と同様のトップハット形状となっている。つまり、頂部の平坦部分については、図１９（ｃ）に示した形状に比べて小さくなっている。光路長が最長となる色光（例えば第３の色光Ｂ）については、輝度分布の概ね均一となる部分が表示領域ＳＡとほぼ一致しており、輝度分布の不均一な部分は表示領域ＳＡに含まれない。
【０１１５】
このように、本実施形態の色分離光学系８０を用いた場合、光路長が最短となる色光（例えば第１の色光Ｒ）の輝度分布の概ね均一となる部分が光変調パネルの表示領域ＳＡとほぼ一致するように、光路長が最短となる色光（例えば第１の色光Ｒ）についての集光光学系２１の焦点位置を設定した場合でも、光路長が最長となる色光（例えば第３の色光Ｂ）については輝度分布の概ね均一となる部分が表示領域ＳＡからはみ出さない。あるいは、光路長が最長となる色光（第３の色光Ｂ）の輝度分布の概ね均一となる部分のうち表示領域ＳＡからはみ出す部分の割合を小さくすることができる。このように、光変調パネルに照射される光路長が最長となる色光（第３の色光Ｂ）の輝度分布が概ね均一となる領域の面積と光変調パネルの表示領域ＳＡの面積との差を小さくすることができる。そのため、光取り出しのロスを回避するとともに、光変調パネルの表示領域ＳＡにおける第１の色光Ｒの明るさと第２の色光Ｇの明るさと第３の色光Ｂの明るさの差を小さくすることができる。
【０１１６】
図１４は、本実施形態のマイクロレンズとサブ画素との対応関係を説明するための図である。図１４においては、便宜上、３種類の色光のうち第１の色光Ｒが導光される様子を図１４（ａ）で示し、第２の色光Ｇが導光される様子を図１４（ｂ）で示し、第３の色光Ｂが導光される様子を図１４（ｃ）で示している。図１４（ａ）において、符号Ｌｒは赤色のサブ画素Ｐｒへの第１の色光Ｒの入射光軸である。図１４（ｂ）において、符号Ｌｇは緑色のサブ画素Ｐｇへの第２の色光Ｇの入射光軸である。図１４（ｃ）において、符号Ｌｂは青色のサブ画素Ｐｂへの第３の色光Ｂの入射光軸である。なお、光変調パネル９０は多数の画素を備えているが、図１４（ａ）〜（ｃ）には多数の画素のうちの１つを拡大して示している。光変調パネル９０は、例えば液晶パネルである。
【０１１７】
図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように、光変調パネル９０の画素Ｐは、赤色光を射出するサブ画素Ｐｒ、緑色光を射出するサブ画素Ｐｇ、及び青色光を射出するサブ画素Ｐｂからなっている。サブ画素Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂの各々と重なる領域には、画素電極９７が設けられている。複数の画素Ｐと重なる領域に共通電極９３が設けられている。
【０１１８】
画素電極９７は島状のものであり、複数の画素電極９７の間には遮光部ＢＭが設けられている。複数の画素電極９７の各々にスイッチング素子（図示略）が電気的に接続されており、スイッチング素子は信号源（図示略）と電気的に接続されている。スイッチング素子は、遮光部ＢＭと重なる領域に配置されている。信号源は、スイッチング素子に映像信号及び制御信号を供給し、スイッチング素子は制御信号に基づいて映像信号をスイッチングして、画素電極９７に映像信号を伝達するようになっている。
【０１１９】
画素電極９７と共通電極９３との間に液晶層９５が設けられている。液晶層９５と画素電極９７との間には液晶層の配向状態を制御する配向膜９６が設けられている。液晶層９５と共通電極９３との間には液晶層の配向状態を制御する配向膜９４が設けられている。本実施形態の光変調パネル９０は、液晶層９５に対して共通電極９３側から光が入射するようになっている。
【０１２０】
共通電極９３の液晶層９５と反対側には透明基板９２が設けられている。透明基板９２の液晶層９５と反対側には、マイクロレンズアレイ９１が設けられている。マイクロレンズアレイ９１の液晶層９５と反対側には、入射側の偏光素子（図示略）が設けられている。画素電極９７の液晶層９５と反対側には、射出側の偏光素子（図示略）が設けられている。入射側の偏光素子や射出側の偏光素子は、ワイヤーグリッド偏光素子や偏光板等により構成されている。
【０１２１】
光変調パネル９０に入射した光は、所定方向の偏光成分が入射側の偏光素子を通ることにより直線偏光になって、マイクロレンズアレイ９１に入射する。マイクロレンズアレイ９１は、複数のマイクロレンズを有している。マイクロレンズアレイ９１は、３つのサブ画素につき１つのマイクロレンズを備えて構成されている。つまり、複数のマイクロレンズの各々は、複数の画素Ｐの各々と重なり合うように配置されている。マイクロレンズに入射した波長光Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂは、波長ごとに光軸が非平行になっていることにより、波長ごとに異なる焦点に集光される。
【０１２２】
図１４（ａ）に示すように、赤色光Ｌｒは、サブ画素Ｐｒと重なる部分の液晶層９５を通るように、マイクロレンズにより集光される。赤色光Ｌｒは、マイクロレンズの中央部を通る成分、端部を通る成分のいずれにおいても拡散角が±３°程度になっている。同様に、緑色光Ｌｇは、サブ画素Ｐｇと重なる部分の液晶層９５を通るように集光され（図１４（ｂ）参照）、青色光Ｌｂは、サブ画素Ｐｂと重なる部分の液晶層９５を通るように集光される（図１４（ｃ）参照）。
【０１２３】
一方、複数の画素電極９７の各々に映像信号が伝達されると、画素電極９７と共通電極９３との間にサブ画素ごとに電界が印加される。この電界により、液晶層９５の液晶分子の方位角がサブ画素ごとに制御され、液晶層９５を通る光の偏光状態がサブ画素ごとに変化する。サブ画素Ｐｒと重なる部分の液晶層９５を通った赤色光Ｌｒは偏光状態が変化した後に、赤色光Ｌｒのうちの所定方向の偏光成分が射出側の偏光素子を通ることにより、映像信号に応じた階調の光になる。
【０１２４】
同様にして、サブ画素Ｐｇと重なる部分の液晶層９５を通った緑色光Ｌｇ、及びサブ画素Ｐｂと重なる部分の液晶層９５を通った青色光Ｌｂも映像信号に応じた諧調の光になる。このように、変調された赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇ及び青色光Ｌｂが、光変調パネル９０から射出される。光変調パネル９０から射出された光は、図１２に示す投射レンズ７０によりスクリーン（図示略）に拡大投射される。
【０１２５】
本実施形態のプロジェクター２によれば、光源１０からの光を一次元的に３つの光に分離して射出する構成において、照明むらの低減を実現することができる。例えば、第１の色光を赤色光Ｒ、第２の色光を緑色光Ｇ、第３の色光を青色光Ｂとした場合、光路長が最長となる青色光Ｂが反射曲面８３ｆで反射される。当該青色光Ｂについての集光光学系２１の焦点位置の調整は、光路長が最短となる赤色光Ｒについての集光光学系２１の焦点位置と概ね等しくなるように調整する。これにより、青色光Ｂと赤色光Ｒとの間の光路長の差に起因して起こる、青色光Ｂによる照明強度と赤色光Ｒによる照明強度との差を低減することができる。よって、色による照明むらを低減することができる。
【０１２６】
また、この構成によれば、光源１０からの光を一次元的に３つの光に分離して射出する構成において、光路長が最長となる第３の色光が凹面を有する反射曲面８３ｆで反射される。第３の色光は、凹面を有する反射曲面８３ｆで反射された後、凹面を有する反射曲面８３ｆに入射する前に比べて光線束が絞られる。そのため、第３の色光が光変調パネル９０に集光される領域が小さくなる。光路長が最短の第１の色光の輝度分布の概ね均一となる部分が表示領域ＳＡとほぼ一致するように、第１の色光についての集光光学系２１の焦点位置を調整した場合であっても、反射曲面８３ｆの曲率を適宜設定することにより、光路長が最長の第３の色光の輝度分布の概ね均一となる部分を表示領域ＳＡとほぼ一致させることが可能である。このように、光変調パネルに照射される光路長が最長となる色光（第３の色光Ｂ）の輝度分布が概ね均一となる領域の面積と光変調パネルの表示領域ＳＡの面積との差を小さくすることができる。このようにして、色による照明むらを低減することができる。
【０１２７】
また、この構成によれば、マイクロレンズアレイ９１を構成するマイクロレンズと画素Ｐを構成する３つのサブ画素Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂとが１対１で対応する。一次元的に３つの光に分離して射出された光は、３方向から所定のマイクロレンズに入射され、当該マイクロレンズで収束された後、光変調パネル９０の画素Ｐを通過し、画像信号に応じて変調される。よって、光の利用効率を向上させることができる。
【０１２８】
なお、上述の各実施形態においては、光変調パネルとして透過型の液晶パネル（ライトバルブ）を用いているが、反射型の液晶パネルを用いることもできる。また、例えばＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等の反射型光変調装置（ミラー変調器）を用いてもよい。
【０１２９】
本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクターに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクターに適用する場合にも、適用することができる。
【符号の説明】
【０１３０】
１，２…プロジェクター、１０…光源、２０，２１…集光光学系、４０，８０…色分離光学系、４１…第１の光線束分離光学系、４２…第１のダイクロイックミラー、４３…第１の反射ミラー、４３ｆ，４６ｆ…凸面（反射曲面）、４４…第２の光線束分離光学系、４５…第２のダイクロイックミラー、４６…第２の反射ミラー、６０，９０…液晶パネル（光変調パネル）、６１，９１…マイクロレンズアレイ、６１Ａ…マイクロレンズ、８１…第１のダイクロイックミラー、８２…第２のダイクロイックミラー、８３…反射ミラー、８３ｆ…凹面（反射曲面）、Ｌｇ，Ｌｂ，Ｌｒ，Ｌｙ…色光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から射出された光を集光する集光光学系と、
前記集光光学系で集光された光を変調する光変調パネルと、
を含み、
前記集光光学系には、前記光源から射出された光を複数種類の色光に分離する色分離光学系が含まれており、
前記複数種類の色光のうち、少なくとも前記光源と前記光変調パネルとの間の光路長が最も長い色光の光路中には反射曲面が設けられていることを特徴とするプロジェクター。
【請求項２】
前記色分離光学系は、
前記光源から射出された光を第１の色光および第２の色光を含む第１の光線束と第３の色光および第４の色光を含む第２の光線束とに分離する第１の光線束分離光学系と、
前記第１の光線束を前記第１の色光と前記第２の色光とに分離するとともに、前記第１の色光と前記第２の色光とを、前記光源から射出された光の光軸と前記第１の光線束の光軸とを含む平面と交差する方向に射出する第２の光線束分離光学系と、
前記第２の光線束を前記第３の色光と前記第４の色光とに分離するとともに、前記第３の色光と前記第４の色光とを、前記平面と交差する方向に射出する第３の光線束分離光学系と、を含み、
前記第１の色光ないし前記第４の色光のうち前記光源と前記光変調パネルとの間の光路長が最も長い色光の光路中には前記反射曲面が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
【請求項３】
前記第１の光線束分離光学系は、前記第１の光線束を反射させるとともに前記第２の光線束を透過させる第１のダイクロイックミラーと、前記第２の光線束を反射させる第１の反射ミラーと、を含み、
前記第２の光線束分離光学系は、前記第１の色光を反射させるとともに前記第２の色光を透過させる第２のダイクロイックミラーと、前記第２の色光を反射させる第２の反射ミラーと、を含み、
前記第３の光線束分離光学系は、前記第３の色光を反射させるとともに前記第４の色光を透過させる第３のダイクロイックミラーと、前記第４の色光を反射させる第３の反射ミラーと、を含み、
前記第１の反射ミラーないし前記第３の反射ミラーのうち少なくとも１つが前記反射曲面であることを特徴とする請求項２に記載のプロジェクター。
【請求項４】
前記色分離光学系は、
前記光源から射出された光を第１の色光および第２の色光を含む第１の光線束と第３の色光および第４の色光を含む第２の光線束とに分離する第１の光線束分離光学系と、
前記第１の光線束を前記第１の色光と前記第２の色光とに分離し、前記第２の光線束を前記第３の色光と前記第４の色光とに分離するとともに、前記第１の色光と前記第２の色光と前記第３の色光と前記第４の色光とを、前記光源から射出された光の光軸と前記第１の光線束の光軸とを含む平面と交差する方向に射出する第２の光線束分離光学系と、を含み、
前記第１の色光ないし前記第４の色光のうち前記光源と前記光変調パネルとの間の光路長が最も長い色光の光路中には前記反射曲面が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
【請求項５】
前記第１の光線束分離光学系は、前記第１の光線束を反射させるとともに前記第２の光線束を透過させる第１のダイクロイックミラーと、前記第２の光線束を反射させる第１の反射ミラーと、を含み、
前記第２の光線束分離光学系は、前記第１の色光および前記第３の色光を反射させるとともに前記第２の色光および前記第４の色光を透過させる第２のダイクロイックミラーと、前記第２の色光および前記第４の色光を反射させる第２の反射ミラーと、を含み、
前記第１の反射ミラーと前記第２の反射ミラーのうち少なくとも１つが前記反射曲面であることを特徴とする請求項４に記載のプロジェクター。
【請求項６】
前記第１の光線束分離光学系は、第１主面と当該第１主面に対向する第２主面とを有する光線束分離素子を含み、
前記第１主面が前記第１の光線束を反射させるとともに前記第２の光線束を透過させ、前記第２主面が前記第２の光線束を反射させ、
前記第２主面が前記反射曲面であることを特徴とする請求項２または４に記載のプロジェクター。
【請求項７】
前記反射曲面は、凸面の反射曲面であることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項８】
前記光変調パネルは複数のサブ画素からなる画素を有し、
前記光変調パネルの前記複数種類の色光が入射する側にはマイクロレンズアレイが配置されており、
前記マイクロレンズアレイは、２行２列の４つの前記サブ画素につき１つのマイクロレンズを備えて構成されていることを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項９】
前記色分離光学系は、
前記光源から射出された光のうち第１の色光を反射させるとともに第２の色光と第３の色光とを透過させる第１のダイクロイックミラーと、
前記第２の色光を反射させるとともに前記第３の色光を透過させる第２のダイクロイックミラーと、
前記第３の色光を反射させる反射面と、を含み、
前記反射面が前記反射曲面であることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
【請求項１０】
前記反射曲面は、凹面の反射曲面であることを特徴とする請求項９に記載のプロジェクター。
【請求項１１】
前記光変調パネルは複数のサブ画素からなる画素を有し、
前記光変調パネルの前記複数種類の色光が入射する側にはマイクロレンズアレイが配置されており、
前記マイクロレンズアレイは、３つの前記サブ画素につき１つのマイクロレンズを備えて構成されていることを特徴とする請求項９または１０に記載のプロジェクター。
【請求項１】
光源と、
前記光源から射出された光を集光する集光光学系と、
前記集光光学系で集光された光を変調する光変調パネルと、
を含み、
前記集光光学系には、前記光源から射出された光を複数種類の色光に分離する色分離光学系が含まれており、
前記複数種類の色光のうち、少なくとも前記光源と前記光変調パネルとの間の光路長が最も長い色光の光路中には反射曲面が設けられていることを特徴とするプロジェクター。
【請求項２】
前記色分離光学系は、
前記光源から射出された光を第１の色光および第２の色光を含む第１の光線束と第３の色光および第４の色光を含む第２の光線束とに分離する第１の光線束分離光学系と、
前記第１の光線束を前記第１の色光と前記第２の色光とに分離するとともに、前記第１の色光と前記第２の色光とを、前記光源から射出された光の光軸と前記第１の光線束の光軸とを含む平面と交差する方向に射出する第２の光線束分離光学系と、
前記第２の光線束を前記第３の色光と前記第４の色光とに分離するとともに、前記第３の色光と前記第４の色光とを、前記平面と交差する方向に射出する第３の光線束分離光学系と、を含み、
前記第１の色光ないし前記第４の色光のうち前記光源と前記光変調パネルとの間の光路長が最も長い色光の光路中には前記反射曲面が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
【請求項３】
前記第１の光線束分離光学系は、前記第１の光線束を反射させるとともに前記第２の光線束を透過させる第１のダイクロイックミラーと、前記第２の光線束を反射させる第１の反射ミラーと、を含み、
前記第２の光線束分離光学系は、前記第１の色光を反射させるとともに前記第２の色光を透過させる第２のダイクロイックミラーと、前記第２の色光を反射させる第２の反射ミラーと、を含み、
前記第３の光線束分離光学系は、前記第３の色光を反射させるとともに前記第４の色光を透過させる第３のダイクロイックミラーと、前記第４の色光を反射させる第３の反射ミラーと、を含み、
前記第１の反射ミラーないし前記第３の反射ミラーのうち少なくとも１つが前記反射曲面であることを特徴とする請求項２に記載のプロジェクター。
【請求項４】
前記色分離光学系は、
前記光源から射出された光を第１の色光および第２の色光を含む第１の光線束と第３の色光および第４の色光を含む第２の光線束とに分離する第１の光線束分離光学系と、
前記第１の光線束を前記第１の色光と前記第２の色光とに分離し、前記第２の光線束を前記第３の色光と前記第４の色光とに分離するとともに、前記第１の色光と前記第２の色光と前記第３の色光と前記第４の色光とを、前記光源から射出された光の光軸と前記第１の光線束の光軸とを含む平面と交差する方向に射出する第２の光線束分離光学系と、を含み、
前記第１の色光ないし前記第４の色光のうち前記光源と前記光変調パネルとの間の光路長が最も長い色光の光路中には前記反射曲面が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
【請求項５】
前記第１の光線束分離光学系は、前記第１の光線束を反射させるとともに前記第２の光線束を透過させる第１のダイクロイックミラーと、前記第２の光線束を反射させる第１の反射ミラーと、を含み、
前記第２の光線束分離光学系は、前記第１の色光および前記第３の色光を反射させるとともに前記第２の色光および前記第４の色光を透過させる第２のダイクロイックミラーと、前記第２の色光および前記第４の色光を反射させる第２の反射ミラーと、を含み、
前記第１の反射ミラーと前記第２の反射ミラーのうち少なくとも１つが前記反射曲面であることを特徴とする請求項４に記載のプロジェクター。
【請求項６】
前記第１の光線束分離光学系は、第１主面と当該第１主面に対向する第２主面とを有する光線束分離素子を含み、
前記第１主面が前記第１の光線束を反射させるとともに前記第２の光線束を透過させ、前記第２主面が前記第２の光線束を反射させ、
前記第２主面が前記反射曲面であることを特徴とする請求項２または４に記載のプロジェクター。
【請求項７】
前記反射曲面は、凸面の反射曲面であることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項８】
前記光変調パネルは複数のサブ画素からなる画素を有し、
前記光変調パネルの前記複数種類の色光が入射する側にはマイクロレンズアレイが配置されており、
前記マイクロレンズアレイは、２行２列の４つの前記サブ画素につき１つのマイクロレンズを備えて構成されていることを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項９】
前記色分離光学系は、
前記光源から射出された光のうち第１の色光を反射させるとともに第２の色光と第３の色光とを透過させる第１のダイクロイックミラーと、
前記第２の色光を反射させるとともに前記第３の色光を透過させる第２のダイクロイックミラーと、
前記第３の色光を反射させる反射面と、を含み、
前記反射面が前記反射曲面であることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
【請求項１０】
前記反射曲面は、凹面の反射曲面であることを特徴とする請求項９に記載のプロジェクター。
【請求項１１】
前記光変調パネルは複数のサブ画素からなる画素を有し、
前記光変調パネルの前記複数種類の色光が入射する側にはマイクロレンズアレイが配置されており、
前記マイクロレンズアレイは、３つの前記サブ画素につき１つのマイクロレンズを備えて構成されていることを特徴とする請求項９または１０に記載のプロジェクター。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図１９】
【図５】
【図８】
【図１５】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図１９】
【図５】
【図８】
【図１５】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−３３１３５（Ｐ２０１３−３３１３５Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６９２６５（Ｐ２０１１−１６９２６５）
【出願日】平成２３年８月２日（２０１１．８．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２日（２０１１．８．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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