プロジェクタ
【課題】投写面上に投写される画像光の左右方向の色むらの発生を抑制し、もって、投写画像の画像品質の低下を抑制することが可能なプロジェクタを提供する。
【解決手段】照明装置１００と、第１画像形成ユニット１１００と、第２画像形成ユニット２１００と、偏光合成プリズム３００と、投写光学系４００とを備えるプロジェクタ１０。赤色光、緑色光及び青色光のそれぞれについて、第１ダイクロイックミラー１２１０における手前側領域で反射又は透過する色光と、第３ダイクロイックミラー２２１０における手前側領域で反射又は透過する色光とは、スクリーンＳＣＲ上で左右反対に投写されるように構成され、第２ダイクロイックミラー１２２０における手前側領域で反射又は透過する色光と、第４ダイクロイックミラー２２２０における手前側領域で反射又は透過する色光とは、スクリーンＳＣＲ上で左右反対に投写されるように構成されている。
【解決手段】照明装置１００と、第１画像形成ユニット１１００と、第２画像形成ユニット２１００と、偏光合成プリズム３００と、投写光学系４００とを備えるプロジェクタ１０。赤色光、緑色光及び青色光のそれぞれについて、第１ダイクロイックミラー１２１０における手前側領域で反射又は透過する色光と、第３ダイクロイックミラー２２１０における手前側領域で反射又は透過する色光とは、スクリーンＳＣＲ上で左右反対に投写されるように構成され、第２ダイクロイックミラー１２２０における手前側領域で反射又は透過する色光と、第４ダイクロイックミラー２２２０における手前側領域で反射又は透過する色光とは、スクリーンＳＣＲ上で左右反対に投写されるように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２つのプロジェクタを用いて同一画像を１つのスクリーン（投写面）にスタック投写する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このようにしてスタック投写された画像光は輝度がほぼ２倍となり、スクリーン上に投写される画像光は非常に明るいものとなる。
【０００３】
しかしながら、上記のようにスタック投写する場合、２つのプロジェクタからの画像光をスクリーン上で正しく重畳させることは容易ではない。２つのプロジェクタからの画像光が正しく重畳されないと、投写画像の画像品質が低下する。
【０００４】
このような問題を解決することが可能な従来のプロジェクタとして、照明装置からの光を第１偏光成分を有する光と第２偏光成分を有する光とに分離して２つの画像形成ユニットに向けて射出する偏光分離光学系と、２つの画像形成ユニットからの画像光を合成する偏光合成光学系とを備えるプロジェクタが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
従来のプロジェクタによれば、照明装置からの光を第１偏光成分を有する光と第２偏光成分を有する光とに分離して、各画像形成ユニットで画像光を形成した後、２つの画像光を偏光合成光学系で合成して当該合成光を１つの投写光学系でスクリーンに投写することとしているため、２つの画像形成ユニットからの画像光をスクリーン上で正しく重畳させることが可能となる。その結果、投写画像の画像品質の低下を抑制することが可能となる。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１０７６３９号公報
【特許文献２】特開平１−１２６６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本発明者による調査によれば、従来のプロジェクタにおいては、レンズインテグレータ等の光均一化光学系を用いることによって照明装置から射出される光の面内光強度分布を均一なものとしたとしても、スクリーン上に投写される画像光の左右方向（水平方向）に色むらが発生することが判明した。スクリーン上に投写される画像光の左右方向（水平方向）に色むらが発生すると、投写画像の画像品質が低下してしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、投写面上に投写される画像光の左右方向の色むらの発生を抑制し、もって、投写画像の画像品質の低下を抑制することが可能なプロジェクタ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】
【０００９】
本発明者は、上記目的を達成するため、従来のプロジェクタにおいて、スクリーン上に投写される画像光の左右方向（水平方向）に色むらが発生する原因を徹底的に調査した。その結果、その原因は、「（１）ダイクロイックミラーがシステム光軸に対して４５度傾いた状態で配置されていること」、「（２）ダイクロイックミラーに入射する光が完全な平行光ではないこと」、「（３）光の入射角度によってダイクロイックミラーの分光特性が変化すること」、及び「（４）２つの画像形成ユニットから射出される２つの画像光について、同一の色光に着目したとき、第１ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する色光と第３ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する色光とが、投写面上で左右方向における一方側に投写され、第１ダイクロイックミラーの奥側領域で反射又は透過する色光と第３ダイクロイックミラーの奥側領域で反射又は透過する色光とが、投写面上で左右方向における他方側に投写されること」の４つの要因が複合的に重なったものであるという知見を得た。以下、図１０〜図１３を用いて詳細に説明する。
【００１０】
図１０は、従来のプロジェクタ９００の光学系を模式的に示す図である。
図１１は、従来のプロジェクタ９００の問題点を説明するために示す図である。図１１（ａ）は第１ダイクロイックミラー９３２に対して若干集束した光が入射する場合の光の角度を模式的に示す図であり、図１１（ｂ）は第１ダイクロイックミラー９３２に対して若干発散した光が入射する場合の光の角度を模式的に示す図である。
図１２は、第１ダイクロイックミラー９３２の分光特性を説明するために示す図である。
【００１１】
図１３は、従来のプロジェクタ９００内を通る光の光路を模式的に示す図である。図１３において、第１ダイクロイックミラー９３２のシステム光軸に沿って手前側の領域に入射する光の光路は、白丸「○」で示し、第１ダイクロイックミラー９３２のシステム光軸に沿って奥側の領域に入射する光の光路は、黒丸「●」で示し、第３ダイクロイックミラー９６２のシステム光軸に沿って手前側の領域に入射する光の光路は、白三角「△」で示し、第３ダイクロイックミラー９６２のシステム光軸に沿って奥側の領域に入射する光の光路は、黒三角「▲」で示している。なお、図１３において、図面を簡略化するため、図１２で示した照明装置９１０内の一部の光学要素、リレー光学系９３６，９６６における入射側レンズ及びリレーレンズ、光変調素子９４０Ｒ〜９４０Ｂ，９７０Ｒ〜９７０Ｂ並びに投写光学系９９２の図示を省略している。
【００１２】
なお、以下に説明する従来のプロジェクタ９００は、特許文献２に記載されたプロジェクタとは、第１〜第４ダイクロイックミラーで反射される色光又は透過する色光が異なる点、及び色合成光学系としてクロスダイクロイックミラーではなくクロスダイクロイックプリズムを用いている点などで異なるが、その他の点においては特許文献２に記載されたプロジェクタと同様の構成を有するものであり、上記した４つの要因を説明する上で問題となることはない。
【００１３】
従来のプロジェクタ９００は、図１０に示すように、照明装置９１０と、偏光分離光学系としての偏光分離ミラー９１２と、２つの画像形成ユニット９２０，９５０と、偏光合成光学系としての偏光合成プリズム９９０と、投写光学系９９２とを備える。画像形成ユニット９２０における色分離光学系９３０は、第１ダイクロイックミラー９３２及び第２ダイクロイックミラー９３４を有し、画像形成ユニット９５０における色分離光学系９６０は、第３ダイクロイックミラー９６２及び第４ダイクロイックミラー９６４を有する。第１ダイクロイックミラー９３２及び第３ダイクロイックミラー９６２は、赤色光を反射して他の色光（青色光及び緑色光）を透過する機能を有するものであり、第２ダイクロイックミラー９３４及び第４ダイクロイックミラー９６４は、緑色光を反射して青色光を透過する機能を有するものである。各ダイクロイックミラー９３２，９３４，９６２，９６４は、システム光軸に対して４５度傾いた状態で配置されている。
【００１４】
従来のプロジェクタ９００においては、光均一化光学系を用いることによって照明装置から射出される光の面内光強度分布を均一なものとしたとしても、照明装置９１０からの光を完全に平行化することはできない。このため、各ダイクロイックミラー９３２，９３４，９６２，９６４には、完全な平行光が入射するわけではなく、若干集束した光又は若干発散した光が入射することとなる。
【００１５】
例えば、第１ダイクロイックミラー９３２に若干集束した光が入射する場合は、図１１（ａ）に示すように、第１ダイクロイックミラー９３２におけるシステム光軸に沿って手前側（照明装置９１０に近い側）の領域（以下、単に「手前側領域」ということもある。）には、第１ダイクロイックミラー９３２のミラー面に対して浅い角度で光が入射し、第１ダイクロイックミラー９３２におけるシステム光軸に沿って奥側（照明装置９１０よりも遠い側）の領域（以下、単に「奥側領域」ということもある。）には、第１ダイクロイックミラー９３２のミラー面に対して深い角度で光が入射する。また、第１ダイクロイックミラー９３２に若干発散した光が入射する場合は、図１１（ｂ）に示すように、第１ダイクロイックミラー９３２の手前側領域には、第１ダイクロイックミラー９３２のミラー面に対して深い角度で光が入射し、第１ダイクロイックミラー９３２における奥側領域には、第１ダイクロイックミラー９３２のミラー面に対して浅い角度で光が入射する。
【００１６】
このように、第１ダイクロイックミラー９３２における手前側領域に入射する光の角度と奥側領域に入射する光の角度とが異なるものとなることに加え、図１２に示すように、光の入射角度によって第１ダイクロイックミラー９３２の分光特性が変化することから、第１ダイクロイックミラー９３２の手前側領域で反射される赤色光と奥側領域で反射される赤色光との間に光量差が生じることとなる。
【００１７】
なお、ここでは第１ダイクロイックミラー９３２を例に挙げて説明したが、他のダイクロイックミラー９３４，９６２，９６４についても同様のことが言える。
【００１８】
このとき、プロジェクタ９００を構成する各光学要素が、図１０に示すように配置されていることから、偏光合成プリズム９９０から射出される合成光についてみると、図１３に示すように、第１ダイクロイックミラー９３２における手前側領域で反射又は透過する光（「○」の光路参照。）が、第３ダイクロイックミラー９６２における手前側領域で反射又は透過する光（「△」の光路参照。）と重畳され、第１ダイクロイックミラー９３２における奥側領域で反射又は透過する光（「●」の光路参照。）が、第３ダイクロイックミラー９６２における奥側領域で反射又は透過する光（「▲」の光路参照。）と重畳される。
【００１９】
このため、第１ダイクロイックミラー９３２の手前側領域で反射される赤色光と奥側領域で反射される赤色光との間で生じる光量差（光量むら）と、第３ダイクロイックミラー９６２の手前側領域で反射される赤色光と奥側領域で反射される赤色光との間で生じる光量差（光量むら）とは互いに足し合わされることとなるため、スクリーン上に投写される画像光のうち赤色光については、左右方向（水平方向）に光量むらが発生する。
【００２０】
なお、緑色光及び青色光についても同様のことが言えるため、スクリーン上に投写される画像光のうち緑色光及び青色光についても、左右方向（水平方向）に光量むらが発生し、その結果、スクリーン上に投写される画像光の左右方向（水平方向）に光量むらが発生することとなる。
【００２１】
このように、従来のプロジェクタにおいては、上記（１）〜（３）に起因して、各ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する光と奥側領域で反射又は透過する光との間に光量差が生じてしまい、さらに、上記（４）の要因が重なることにより、スクリーン上に投写される画像光の左右方向（水平方向）に色むらが発生するのである。なお、従来のプロジェクタにおいては、光変調素子として偏光を変調する液晶パネルを用いているため、照明装置からの完全な平行光ではない偏光が当該液晶パネルに対して入射することに起因して、スクリーン上に投射される画像光の左右方向（水平方向）に発生する色むらはさらに大きくなる傾向にある。
【００２２】
本発明者は、以上の知見に基づいてさらなる研究を重ねた結果、第１ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する色光と第３ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する色光とが投写面上で左右反対に投写され、かつ、第２ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する色光と第４ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する色光とが投写面上で左右反対に投写されるようにすれば、投写面上に投写される画像光の左右方向の色むらの発生を抑制することができ、もって、投写画像の画像品質の低下を抑制することが可能となることに想到し、本発明を完成させるに至った。
【００２３】
すなわち、本発明のプロジェクタは、第１色光、第２色光及び第３色光を含む光を射出する照明装置と、前記照明装置からの光のうち一部の波長域の光を反射し他の波長域の光を透過することにより前記照明装置からの光を前記第１色光と他の色光とに分離する第１ダイクロイックミラー及び前記第１ダイクロイックミラーで分離された前記他の色光のうち一部の波長域の光を反射し他の波長域の光を透過することにより前記他の色光を前記第２色光と前記第３色光とに分離する第２ダイクロイックミラーを有し、前記照明装置からの光を前記第１〜第３色光に分離する第１色分離光学系と、前記第１色分離光学系で分離された前記第１〜第３色光をそれぞれ変調する第１〜第３光変調素子と、前記第１〜第３光変調素子でそれぞれ変調された前記第１〜第３色光を合成して第１画像光を射出する第１色合成光学系と、前記照明装置からの光のうち一部の波長域の光を反射し他の波長域の光を透過することにより前記照明装置からの光を前記第１色光と他の色光とに分離する第３ダイクロイックミラー及び前記第３ダイクロイックミラーで分離された前記他の色光のうち一部の波長域の光を反射し他の波長域の光を透過することにより前記他の色光を前記第２色光と前記第３色光とに分離する第４ダイクロイックミラーを有し、前記照明装置からの光を前記第１〜第３色光に分離する第２色分離光学系と、前記第２色分離光学系で分離された前記第１〜第３色光をそれぞれ変調する第４〜第６光変調素子と、前記第４〜第６光変調素子でそれぞれ変調された前記第１〜第３色光を合成して第２画像光を射出する第２色合成光学系と、前記第１色合成光学系から射出された前記第１画像光と、前記第２色合成光学系から射出された前記第２画像光とを合成する偏光合成光学系と、前記偏光合成光学系で合成された画像光を投写する投写光学系とを備え、前記第１〜第３色光のそれぞれについて、前記第１ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射又は透過する色光と、前記第３ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射又は透過する色光とは、投写面上で左右反対に投写されるように構成され、前記第２ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射又は透過する色光と、前記第４ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射又は透過する色光とは、投写面上で左右反対に投写されるように構成されていることを特徴とする。
【００２４】
このため、本発明のプロジェクタによれば、第１ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する光と第３ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する光とが投写面上で左右反対に投写されるように構成され、かつ、第２ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する光と第４ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する光とが投写面上で左右反対に投写されるように構成されているため、各ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する色光と奥側領域で反射又は透過する色光との間で生じる光量差（光量むら）とは互いに打ち消される関係となる。その結果、本発明のプロジェクタによれば、投写面上に投写される画像光の左右方向の色むらの発生を抑制することができ、もって、投写画像の画像品質の低下を抑制することが可能となる。
【００２５】
なお、この明細書において「投写面における左右方向（水平方向）」とは、投写面に対して平行な方向のうち、プロジェクタにおける各光学要素が配置される平面に対して平行な方向のことをいう。これは、プロジェクタにおける光学要素のうち、第１〜第４ダイクロイックミラーに注目して考えた場合は、「投写面に対して平行な方向のうち、第１〜第４ダイクロイックミラーの各ミラー面に直交する平面であって照明装置の照明光軸を含む平面に対して平行な方向」というように言い換えることもできる。
【００２６】
また、「第１ダイクロイックミラー（第２〜第４ダイクロイックミラー）における照明光軸に沿って手前側」とは、第１ダイクロイックミラー（第２〜第４ダイクロイックミラー）における光入射領域のうち照明装置に近い側の領域のことをいい、「第１ダイクロイックミラー（第２〜第４ダイクロイックミラー）における照明光軸に沿って奥側」とは、第１ダイクロイックミラー（第２〜第４ダイクロイックミラー）における光入射領域のうち照明装置よりも遠い側の領域のことをいう。
【００２７】
本発明のプロジェクタにおいては、前記照明装置からの光を第１偏光成分を有する光と第２偏光成分を有する光とに分離する偏光分離光学系と、前記偏光分離光学系で分離された前記第１偏光成分を有する光を前記第１色分離光学系に導光する第１導光光学系と、前記偏光分離光学系で分離された前記第２偏光成分を有する光を前記第２色分離光学系に導光する第２導光光学系とをさらに備えることが好ましい。
【００２８】
このように構成することにより、投写面上に投写される画像光の左右方向の色むらの発生を抑制することができ、もって、投写画像の画像品質の低下を抑制することが可能となる。
【００２９】
また、本発明のプロジェクタにおいては、前記照明装置として、前記第１色分離光学系に向けて第１偏光成分を有する光を射出する第１照明装置と、前記第２色分離光学系に向けて第２偏光成分を有する光を射出する第２照明装置とを備えることも好ましい。
【００３０】
このように構成することにより、投写面上に投写される画像光の左右方向の色むらの発生を抑制することができ、もって、投写画像の画像品質の低下を抑制することが可能となる。
【００３１】
本発明のプロジェクタにおいては、前記第１色分離光学系、前記第１〜第３光変調素子及び前記第１色合成光学系と、前記第２色分離光学系、前記第４〜第６光変調素子及び前記第２色合成光学系と、前記偏光合成光学系とは、略同一平面上に配置されていることが好ましい。
【００３２】
このように構成することにより、比較的薄型のプロジェクタを実現することが可能となる。
【００３３】
本発明のプロジェクタにおいては、前記第１色分離光学系は、前記第１ダイクロイックミラーにより前記第１色光を反射させて前記他の色光を透過させ、前記第２ダイクロイックミラーにより前記第２色光を反射させて前記第３色光を透過させるように構成され、前記第２色分離光学系は、前記第３ダイクロイックミラーにより前記第１色光を透過させて前記他の色光を反射させ、前記第４ダイクロイックミラーにより前記第２色光を反射させて前記第３色光を透過させるように構成されていることが好ましい。
【００３４】
このように構成することにより、上述の薄型のプロジェクタを実現することが比較的容易となる。
【００３５】
本発明のプロジェクタにおいては、前記第１ダイクロイックミラーと前記第１光変調素子との間であって、前記第４ダイクロイックミラーと前記第６光変調素子との間に配置され、前記第１ダイクロイックミラーで反射された前記第１色光を反射する面と前記第４ダイクロイックミラーを透過した前記第３色光を反射する面とを有する両面反射ミラーをさらに備えることが好ましい。
【００３６】
このように構成することにより、上述の薄型のプロジェクタを実現することが比較的容易となる。
【００３７】
本発明のプロジェクタにおいては、前記第１色分離光学系、前記第１〜第３光変調素子及び前記第１色合成光学系と、前記第２色分離光学系、前記第４〜第６光変調素子及び前記第２色合成光学系とは、異なる水平面上に配置されていることが好ましい。
【００３８】
このように構成することにより、光学要素が２層構造となるように配置され、比較的設置面積の小さいプロジェクタとなる。
【００３９】
本発明のプロジェクタにおいては、前記第１色合成光学系と前記偏光合成光学系との間又は前記第２色合成光学系と前記偏光合成光学系との間に配置され、前記第１色合成光学系から射出された前記第１画像光又は前記第２色合成光学系から射出された前記第２画像光を前記偏光合成光学系に向けて反射する反射ミラーをさらに備えることが好ましい。
【００４０】
このように構成することにより、上述の設置面積の小さなプロジェクタ（２層構造のプロジェクタ）を実現することが比較的容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明のプロジェクタについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００４２】
［実施形態１］
まず、実施形態１に係るプロジェクタ１０の構成について、図１を用いて説明する。
図１は、実施形態１に係るプロジェクタ１０の光学系を模式的に示す図である。
【００４３】
実施形態１に係るプロジェクタ１０は、図１に示すように、赤色光（第１色光）、緑色光（第２色光）及び青色光（第３色光）を含む光を射出する照明装置１００と、偏光分離光学系としての偏光分離ミラー２００と、第１導光光学系としての両面反射ミラー２１０及び反射ミラー２２０と、第１画像光を射出する第１画像形成ユニット１１００と、第２導光光学系としての反射ミラー２３０と、第２画像光を射出する第２画像形成ユニット２１００と、両面反射ミラー１２３０と、偏光合成光学系としての偏光合成プリズム３００と、偏光合成プリズム３００で合成された画像光を投写する投写光学系４００とを備える。
【００４４】
照明装置１００は、被照明領域側に照明光束を射出する光源装置１１０と、光源装置１１０から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための第１小レンズを有する第１レンズアレイ１２０と、第１レンズアレイ１２０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１３０と、第２レンズアレイ１３０から射出される各部分光束を被照明領域で重畳させるための重畳レンズ１５０とを有する。
【００４５】
光源装置１１０は、楕円面リフレクタ１１４と、楕円面リフレクタ１１４の第１焦点近傍に発光中心を有する発光管１１２と、発光管１１２から被照明領域側に向けて射出される光を発光管１１２に向けて反射する副鏡１１６と、楕円面リフレクタ１１４からの集束光を略平行光として射出する凹レンズ１１８とを有する。
【００４６】
偏光分離ミラー２００は、照明装置１００からの光を第１偏光成分を有する光（例えばｐ偏光）と第２偏光成分を有する光（例えばｓ偏光）とに分離する機能を有する。
【００４７】
第１導光光学系としての両面反射ミラー２１０及び反射ミラー２２０は、偏光分離ミラー２００で分離された第１偏光成分を有する光を第１画像形成ユニット１１００に導光する機能を有する。
【００４８】
第１画像形成ユニット１１００は、反射ミラー２２０で反射された光を赤色光、緑色光及び青色光に分離する第１色分離光学系１２００と、第１色分離光学系１２００で分離された各色光をそれぞれ変調する第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂと、第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂでそれぞれ変調された赤色光、緑色光及び青色光を合成する第１色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム１４００とを有する。第１画像形成ユニット１１００からは、第１偏光成分を有する第１画像光が射出される。
【００４９】
第１色分離光学系１２００は、反射ミラー２２０で反射された光を赤色光と他の色光とに分離する第１ダイクロイックミラー１２１０と、第１ダイクロイックミラー１２１０で分離された他の色光を緑色光と青色光とに分離する第２ダイクロイックミラー１２２０と、リレー光学系１２４０とを有する。第１色分離光学系１２００は、照明装置１００から射出され反射ミラー２２０で反射された光を、赤色光、緑色光及び青色光の３つの色光に分離して、第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂに導く機能を有する。
【００５０】
第１及び第２ダイクロイックミラー１２１０，１２２０は、所定の波長領域の光束を反射し他の波長領域の光束を透過する波長選択膜が基板上に形成された光学素子である。第１ダイクロイックミラー１２１０は、反射ミラー２２０で反射された光のうち赤色光を反射し他の色光を透過するミラーである。第２ダイクロイックミラー１２２０は、第１ダイクロイックミラー１２１０を透過した他の色光のうち緑色光を反射し青色光を透過するミラーである。
【００５１】
第１ダイクロイックミラー１２１０で反射された赤色光成分の光は、後述する両面反射ミラー１２３０により曲折され、第１光変調素子１３００Ｒの液晶パネルの画像形成領域に入射する。第１ダイクロイックミラー１２１０を通過した緑色光成分及び青色光成分の光のうち緑色光成分の光は、第２ダイクロイックミラー１２２０で反射され、第２光変調素子１３００Ｇの液晶パネルの画像形成領域に入射する。一方、青色光成分の光は、第２ダイクロイックミラー１２２０を透過してリレー光学系１２４０に入射する。
【００５２】
リレー光学系１２４０は、入射側レンズ１２７０と、入射側の反射ミラー１２５０と、リレーレンズ１２８０と、射出側の反射ミラー１２６０とを有し、第２ダイクロイックミラー１２２０を透過した青色光成分の光を第３光変調素子１３００Ｂの液晶パネルまで導く機能を有する。リレー光学系１２４０に入射した青色光成分の光は、入射側レンズ１２７０を通過して反射ミラー１２５０で曲折され、リレーレンズ１２８０によりリレーされた後、反射ミラー１２６０で曲折されて、第３光変調素子１３００Ｂの液晶パネルの画像形成領域に入射する。
【００５３】
第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂは、画像情報に応じて照明光束を変調するものであり、照明装置１００の照明対象となる。第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂのそれぞれは、液晶パネルと、液晶パネルの光入射側に配置される入射側偏光板と、液晶パネルの光射出側に配置される射出側偏光板とを有する。
【００５４】
液晶パネルは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像情報に従って、入射側偏光板から射出された１種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
入射側偏光板、液晶パネル及び射出側偏光板によって入射する各色光の光変調が行われる。
【００５５】
クロスダイクロイックプリズム１４００は、射出側偏光板から射出された各色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。クロスダイクロイックプリズム１４００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。
【００５６】
第２導光光学系としての反射ミラー２３０は、偏光分離ミラー２００で分離された第２偏光成分を有する光を第２画像形成ユニット２１００に導光する機能を有する。
【００５７】
第２画像形成ユニット２１００は、反射ミラー２３０で反射された光を赤色光、緑色光及び青色光に分離する第２色分離光学系２２００と、第２色分離光学系２２００で分離された各色光をそれぞれ変調する第４〜第６光変調素子２３００Ｒ〜２３００Ｂと、第４〜第６光変調素子２３００Ｒ〜２３００Ｂでそれぞれ変調された赤色光、緑色光及び青色光を合成する第２色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム２４００とを有する。第２画像形成ユニット２１００からは、第２偏光成分を有する第２画像光が射出される。
【００５８】
第２色分離光学系２２００は、反射ミラー２３０で反射された光を赤色光と他の色光とに分離する第３ダイクロイックミラー２２１０と、第３ダイクロイックミラー２２１０で分離された他の色光を緑色光と青色光とに分離する第４ダイクロイックミラー２２２０と、リレー光学系２２４０とを有する。第２色分離光学系２２００は、照明装置１００から射出され反射ミラー２３０で反射された光を、赤色光、緑色光及び青色光の３つの色光に分離して、第４〜第６光変調素子２３００Ｒ〜２３００Ｂに導く機能を有する。
【００５９】
第３及び第４ダイクロイックミラー２２１０，２２２０は、所定の波長領域の光束を反射し他の波長領域の光束を透過する波長選択膜が基板上に形成された光学素子である。第３ダイクロイックミラー２２１０は、反射ミラー２３０で反射された光のうち赤色光を透過し他の色光を反射するミラーである。第４ダイクロイックミラー２２２０は、第３ダイクロイックミラー２２１０で反射された他の色光のうち緑色光を反射し青色光を透過するミラーである。
【００６０】
第３ダイクロイックミラー２２１０を透過した赤色光成分の光は、反射ミラー２２３０により曲折され、第４光変調素子２３００Ｒの液晶パネルの画像形成領域に入射する。第３ダイクロイックミラー２２１０で反射された緑色光成分及び青色光成分の光のうち緑色光成分の光は、第４ダイクロイックミラー２２２０で反射され、第５光変調素子２３００Ｇの液晶パネルの画像形成領域に入射する。一方、青色光成分の光は、第４ダイクロイックミラー２２２０を透過してリレー光学系２２４０に入射する。
【００６１】
リレー光学系２２４０は、入射側レンズ２２７０と、リレーレンズ２２８０と、射出側の反射ミラー２２６０とを有し、第４ダイクロイックミラー２２２０を透過した青色光成分の光を第６光変調素子２３００Ｂの液晶パネルまで導く機能を有する。リレー光学系２２４０に入射した青色光成分の光は、入射側レンズ２２７０を通過して両面反射ミラー２１０で曲折され、リレーレンズ２２８０によりリレーされた後、後述する両面反射ミラー１２３０で曲折されて、第６光変調素子２３００Ｂの液晶パネルの画像形成領域に入射する。なお、実施形態１に係るプロジェクタ１０においては、第１導光光学系の両面反射ミラー２１０と両面反射ミラー１２３０とを、リレー光学系２２４０の反射ミラーとして兼用している。
【００６２】
第４〜第６光変調素子２３００Ｒ〜２３００Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム２４００は、第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム１４００と同様の構成を有するため、詳細な説明は省略する。
【００６３】
両面反射ミラー１２３０は、第１ダイクロイックミラー１２１０と第１光変調素子１３００Ｒとの間であって、第４ダイクロイックミラー２２２０（両面反射ミラー２１０）と第６光変調素子２３００Ｂとの間に配置され、第１ダイクロイックミラー１２１０で反射された赤色光を反射する面と第４ダイクロイックミラー２２２０を透過した青色光を反射する面とを有する両面反射ミラーである。
【００６４】
偏光合成プリズム３００は、第１偏光成分を有する光と第２偏光成分を有する光とを合成する偏光合成面を有し、第１画像形成ユニット１１００から射出された第１画像光と、第２画像形成ユニット２１００から射出された第２画像光とを合成して投写光学系４００に射出する。
【００６５】
偏光合成プリズム３００から射出されたカラー画像は、投写光学系４００によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で大画面画像を形成する。
【００６６】
第１画像形成ユニット１１００（第１色分離光学系１２００、第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム１４００）と、第２画像形成ユニット２１００（第２色分離光学系２２００、第４〜第６光変調素子２３００Ｒ〜２３００Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム２４００）と、偏光合成プリズム３００とは、略同一平面上に配置されている。言い換えると、第１画像形成ユニット１１００におけるクロスダイクロイックプリズム１４００から射出される光の中心軸と、第２画像形成ユニット２１００におけるクロスダイクロイックプリズム２４００から射出される光の中心軸と、偏光合成プリズム３００から射出される光の中心軸とが、略同一平面上に配置されるように、これら各光学要素が配置されている。
【００６７】
実施形態１に係るプロジェクタ１０は、以上のような構成を有し、かつ、各光学要素が配置されている。これにより、第１ダイクロイックミラー１２１０の手前側領域で反射又は透過する光と第３ダイクロイックミラー２２１０の手前側領域で反射又は透過する光とがスクリーンＳＣＲ上で左右反対に投写されるように構成され、かつ、第２ダイクロイックミラー１２２０の手前側領域で反射又は透過する光と第４ダイクロイックミラー２２２０の手前側領域で反射又は透過する光とがスクリーンＳＣＲ上で左右反対に投写されるように構成されている。以下、図２を用いて詳細に説明する。
【００６８】
図２は、実施形態１に係るプロジェクタ１０内を通る光の光路を模式的に示す図である。図２において、第１ダイクロイックミラー１２１０のシステム光軸に沿って手前側の領域に入射する光の光路は、白丸「○」で示し、第１ダイクロイックミラー１２１０のシステム光軸に沿って奥側の領域に入射する光の光路は、黒丸「●」で示し、第３ダイクロイックミラー２２１０のシステム光軸に沿って手前側の領域に入射する光の光路は、白三角「△」で示し、第３ダイクロイックミラー２２１０のシステム光軸に沿って奥側の領域に入射する光の光路は、黒三角「▲」で示している。なお、図２において、図面を簡略化するため、図１で示した照明装置１００内の一部の光学要素、リレー光学系１２４０，２２４０における入射側レンズ１２７０，２２７０及びリレーレンズ１２８０，２２８０、第１〜第６光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂ，２３００Ｒ〜２３００Ｂ並びに投写光学系４００の図示を省略している。
【００６９】
実施形態１に係るプロジェクタ１０においては、図２に示すように、第１ダイクロイックミラー１２１０における手前側領域で反射される赤色光（「○」の光路参照。）は、第３ダイクロイックミラー２２１０における奥側領域を透過する赤色光（「▲」の光路参照。）と重畳され、第１ダイクロイックミラー１２１０における奥側領域で反射される赤色光（「●」の光路参照。）は、第３ダイクロイックミラー２２１０における手前側領域を透過する赤色光（「△」の光路参照。）と重畳される。
【００７０】
このため、上述の（１）〜（３）の要因によって各ダイクロイックミラー１２１０，１２２０，２２１０，２２２０の手前側領域で反射又は透過する光と奥側領域で反射又は透過する光との間に光量差が生じた場合であっても、第１ダイクロイックミラー１２１０の手前側領域で反射される赤色光と奥側領域で反射される赤色光との間で生じる光量差（光量むら）と、第３ダイクロイックミラー２２１０の手前側領域を透過する赤色光と奥側領域を透過する赤色光との間で生じる光量差（光量むら）とは互いに打ち消される関係となる。
その結果、スクリーンＳＣＲ上に投写される画像光のうち赤色光について、左右方向（水平方向）の光量むらの発生を抑制することが可能となる。
【００７１】
緑色光についても同様に、第２ダイクロイックミラー１２２０における手前側領域で反射される緑色光（「○」の光路参照。）は、第４ダイクロイックミラー２２２０における奥側領域で反射される緑色光（「▲」の光路参照。）と重畳され、第２ダイクロイックミラー１２２０における奥側領域で反射される緑色光（「●」の光路参照。）は、第４ダイクロイックミラー２２２０における手前側領域で反射される緑色光（「△」の光路参照。）と重畳される。
このため、第２ダイクロイックミラー１２２０の手前側領域で反射される緑色光と奥側領域で反射される緑色光との間で生じる光量差（光量むら）と、第４ダイクロイックミラー２２２０の手前側領域で反射される緑色光と奥側領域で反射される緑色光との間で生じる光量差（光量むら）とは互いに打ち消される。その結果、スクリーンＳＣＲ上に投写される画像光のうち緑色光について、左右方向（水平方向）の光量むらの発生を抑制することが可能となる。
【００７２】
青色光についても同様に、第２ダイクロイックミラー１２２０における手前側領域を透過する青色光（「○」の光路参照。）は、第４ダイクロイックミラー２２２０における奥側領域を透過する青色光（「▲」の光路参照。）と重畳され、第２ダイクロイックミラー１２２０における奥側領域を透過する青色光（「●」の光路参照。）は、第４ダイクロイックミラー２２２０における手前側領域を透過する青色光（「△」の光路参照。）と重畳される。
このため、第２ダイクロイックミラー１２２０の手前側領域を透過する青色光と奥側領域を透過する青色光との間で生じる光量差（光量むら）と、第４ダイクロイックミラー２２２０の手前側領域を透過する青色光と奥側領域を透過する青色光との間で生じる光量差（光量むら）とは互いに打ち消される。その結果、スクリーンＳＣＲ上に投写される画像光のうち青色光について、左右方向（水平方向）の光量むらの発生を抑制することが可能となる。
【００７３】
したがって、実施形態１に係るプロジェクタ１０によれば、スクリーンＳＣＲ上に投写される画像光の左右方向の色むらの発生を抑制することができ、もって、投写画像の画像品質の低下を抑制することが可能となる。
【００７４】
実施形態１に係るプロジェクタ１０においては、第１画像形成ユニット１１００（第１色分離光学系１２００、第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム１４００）と、第２画像形成ユニット２１００（第２色分離光学系２２００、第４〜第６光変調素子２３００Ｒ〜２３００Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム２４００）と、偏光合成プリズム３００とは、略同一平面上に配置されているため、比較的薄型のプロジェクタを実現することが可能となる。
【００７５】
実施形態１に係るプロジェクタ１０においては、第１色分離光学系１２００は、第１ダイクロイックミラー１２１０により赤色光を反射させて他の色光を透過させ、第２ダイクロイックミラー１２２０により緑色光を反射させて青色光を透過させるように構成され、第２色分離光学系２２００は、第３ダイクロイックミラー２２１０により赤色光を透過させて他の色光を反射させ、第４ダイクロイックミラー２２２０により緑色光を反射させて青色光を透過させるように構成されているため、上述の薄型のプロジェクタを実現することが比較的容易となる。
【００７６】
実施形態１に係るプロジェクタ１０においては、上記した両面反射ミラー１２３０をさらに備えるため、上述の薄型のプロジェクタを実現することが比較的容易となる。
【００７７】
［実施形態２］
図３は、実施形態２に係るプロジェクタ１２の光学系を模式的に示す図である。図４は、実施形態２に係るプロジェクタ１２内を通る光の光路を模式的に示す図である。なお、図３及び図４において、図１及び図２と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７８】
実施形態２に係るプロジェクタ１２は、基本的には実施形態１に係るプロジェクタ１０とよく似た構成を有するが、２つの照明装置を備える点並びに偏光分離光学系、第１導光光学系及び第２導光光学系を備えていない点で、実施形態１に係るプロジェクタ１０の場合とは異なる。
【００７９】
すなわち、実施形態２に係るプロジェクタ１２は、図３に示すように、照明装置として、第１画像形成ユニット１１００に向けて第１偏光成分を有する光（例えばｐ偏光）を射出する第１照明装置１０２と、第２画像形成ユニット２１００に向けて第２偏光成分を有する光（例えばｓ偏光）を射出する第２照明装置１０４とを備える。
【００８０】
第１照明装置１０２及び第２照明装置１０４は、実施形態１で説明した照明装置１００とよく似た構成を有するが、偏光変換素子をさらに備える点で、実施形態１で説明した照明装置１００とは異なる。
【００８１】
すなわち、第１照明装置１０２は、被照明領域側に照明光束を射出する光源装置１１０と、光源装置１１０から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズ１２２を有する第１レンズアレイ１２０と、第１レンズアレイ１２０の複数の第１小レンズ１２２に対応する複数の第２小レンズ１３２を有する第２レンズアレイ１３０と、第２レンズアレイ１３０からの各部分光束を第１偏光成分を有する光に偏光変換して射出する偏光変換素子１４０と、偏光変換素子１４０からの各部分光束を被照明領域で重畳する重畳レンズ１５０とを有する。これにより、第１照明装置１０２からは、第１偏光成分を有する光が射出される。
【００８２】
第２照明装置１０４は、被照明領域側に照明光束を射出する光源装置１１０と、光源装置１１０から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズ１２２を有する第１レンズアレイ１２０と、第１レンズアレイ１２０の複数の第１小レンズ１２２に対応する複数の第２小レンズ１３２を有する第２レンズアレイ１３０と、第２レンズアレイ１３０からの各部分光束を第２偏光成分を有する光に偏光変換して射出する偏光変換素子１４２と、偏光変換素子１４２からの各部分光束を被照明領域で重畳する重畳レンズ１５０とを有する。これにより、第２照明装置１０４からは、第２偏光成分を有する光が射出される。
【００８３】
このように構成された実施形態２に係るプロジェクタ１２においても、実施形態１に係るプロジェクタ１０の場合と同様に、第１ダイクロイックミラー１２１０の手前側領域で反射又は透過する光と第３ダイクロイックミラー２２１０の手前側領域で反射又は透過する光とがスクリーンＳＣＲ上で左右反対に投写されるように構成され、かつ、第２ダイクロイックミラー１２２０の手前側領域で反射又は透過する光と第４ダイクロイックミラー２２２０の手前側領域で反射又は透過する光とがスクリーンＳＣＲ上で左右反対に投写されるように構成されている。
【００８４】
具体的に説明すると、図４に示すように、第１ダイクロイックミラー１２１０における手前側領域で反射される赤色光（「○」の光路参照。）は、第３ダイクロイックミラー２２１０における奥側領域を透過する赤色光（「▲」の光路参照。）と重畳され、第１ダイクロイックミラー１２１０における奥側領域で反射される赤色光（「●」の光路参照。）は、第３ダイクロイックミラー２２１０における手前側領域を透過する赤色光（「△」の光路参照。）と重畳される。
【００８５】
このため、上述の（１）〜（３）の要因によって各ダイクロイックミラー１２１０，１２２０，２２１０，２２２０の手前側領域で反射又は透過する光と奥側領域で反射又は透過する光との間に光量差が生じた場合であっても、第１ダイクロイックミラー１２１０の手前側領域で反射される赤色光と奥側領域で反射される赤色光との間で生じる光量差（光量むら）と、第３ダイクロイックミラー２２１０の手前側領域を透過する赤色光と奥側領域を透過する赤色光との間で生じる光量差（光量むら）とは互いに打ち消される関係となる。
その結果、スクリーンＳＣＲ上に投写される画像光のうち赤色光について、左右方向（水平方向）の光量むらの発生を抑制することが可能となる。
【００８６】
なお、説明を省略するが、緑色光、青色光についても同様のことが言える。
【００８７】
したがって、実施形態２に係るプロジェクタ１２においても、実施形態１に係るプロジェクタ１０の場合と同様に、スクリーンＳＣＲ上に投写される画像光の左右方向の色むらの発生を抑制することができ、もって、投写画像の画像品質の低下を抑制することが可能となる。
【００８８】
［実施形態３］
図５〜図８は、実施形態３に係るプロジェクタ１４の光学系を模式的に示す図である。図５はプロジェクタ１４の斜視図であり、図６は下層に配置されるプロジェクタ１４の光学要素の上面図であり、図７は上層に配置されるプロジェクタ１４の光学要素の上面図であり、図８はプロジェクタ１４の側面図である。なお、図５において、図面を簡略化するため、第１照明装置１０２及び第２照明装置１０４の一部の光学要素、リレー光学系１２４０，２２４２における入射側レンズ１２７０，２２７０及びリレーレンズ１２８０，２２８０並びに第１〜第６光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂ，２３００Ｒ〜２３００Ｂの図示を省略している。また、図８において、発明の理解を容易にするため、各画像形成ユニット１１００，２１００における反射ミラー等の図示を省略している。
図９は、実施形態３に係るプロジェクタ１４内を通る光の光路を模式的に示す図である。図９（ａ）は下層に配置されるプロジェクタ１４の光学要素を通る光の光路を模式的に示す図であり、図９（ｂ）は上層に配置されるプロジェクタ１４の光学要素を通る光の光路を模式的に示す図である。
なお、図５〜図９において、図１〜図４と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８９】
実施形態３に係るプロジェクタ１４は、基本的には実施形態２に係るプロジェクタ１２とよく似た構成を有するが、プロジェクタ内に配置される光学要素が２層構造である点で、実施形態２に係るプロジェクタ１２の場合とは異なる。
【００９０】
すなわち、実施形態３に係るプロジェクタ１４においては、図５〜図８に示すように、第１画像光を射出する第１画像形成ユニット１１００（第１色分離光学系１２００、第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム１４００）と、第２画像光を射出する第２画像形成ユニット２１００（第２色分離光学系２２００、第４〜第６光変調素子２３００Ｒ〜２３００Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム２４００）とは、同一平面上に配置されておらず、第１画像形成ユニット１１００を構成する各光学要素が下層に配置され、第２画像形成ユニット２１００を構成する各光学要素が上層に配置された、いわゆる２層構造からなる。第２画像形成ユニット２１００の光射出側には、第２画像形成ユニット２１００から射出される第２偏光成分を有する第２画像光を下方（偏光合成プリズム３００）に向けて反射する反射ミラー２４０が配置されている。偏光合成プリズム３００は、第１画像形成ユニット１１００と同じく下層に配置されており、第１画像形成ユニット１１００から射出される第１偏光成分を有する第１画像光と反射ミラー２４０で反射された第２偏光成分を有する第２画像光とを合成し、投写光学系４００に射出する。
【００９１】
このように構成された実施形態３に係るプロジェクタ１４においても、実施形態２に係るプロジェクタ１２の場合と同様に、第１ダイクロイックミラー１２１０の手前側領域で反射又は透過する光と第３ダイクロイックミラー２２１０の手前側領域で反射又は透過する光とがスクリーンＳＣＲ上で左右反対に投写されるように構成され、かつ、第２ダイクロイックミラー１２２０の手前側領域で反射又は透過する光と第４ダイクロイックミラー２２２０の手前側領域で反射又は透過する光とがスクリーンＳＣＲ上で左右反対に投写されるように構成されている。
【００９２】
具体的に説明すると、図９に示すように、第１ダイクロイックミラー１２１０における手前側領域で反射される赤色光（「○」の光路参照。）は、第３ダイクロイックミラー２２１０における奥側領域を透過する赤色光（「▲」の光路参照。）と重畳され、第１ダイクロイックミラー１２１０における奥側領域で反射される赤色光（「●」の光路参照。）は、第３ダイクロイックミラー２２１０における手前側領域を透過する赤色光（「△」の光路参照。）と重畳される。
【００９３】
このため、上述の（１）〜（３）の要因によって各ダイクロイックミラー１２１０，１２２０，２２１０，２２２０の手前側領域で反射又は透過する光と奥側領域で反射又は透過する光との間に光量差が生じた場合であっても、第１ダイクロイックミラー１２１０の手前側領域で反射される赤色光と奥側領域で反射される赤色光との間で生じる光量差（光量むら）と、第３ダイクロイックミラー２２１０の手前側領域を透過する赤色光と奥側領域を透過する赤色光との間で生じる光量差（光量むら）とは互いに打ち消される関係となる。
その結果、スクリーンＳＣＲ上に投写される画像光のうち赤色光について、左右方向（水平方向）の光量むらの発生を抑制することが可能となる。
【００９４】
なお、説明を省略するが、緑色光、青色光についても同様のことが言える。
【００９５】
したがって、実施形態３に係るプロジェクタ１４においても、実施形態１及び２に係るプロジェクタ１０，１２の場合と同様に、スクリーンＳＣＲ上に投写される画像光の左右方向の色むらの発生を抑制することができ、もって、投写画像の画像品質の低下を抑制することが可能となる。
【００９６】
実施形態３に係るプロジェクタ１４においては、第１画像形成ユニット１１００（第１色分離光学系１２００、第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム１４００）と、第２画像形成ユニット２１００（第２色分離光学系２２００、第４〜第６光変調素子２３００Ｒ〜２３００Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム２４００）とは、異なる水平面上に配置されている。言い換えると、第１照明装置１０２の照明光軸及び第１画像形成ユニット１１００におけるクロスダイクロイックプリズム１４００から射出される光の中心軸の両方の軸を含む仮想平面と、第２照明装置１０４の照明光軸及び第２画像形成ユニット２１００におけるクロスダイクロイックプリズム２４００から射出される光の中心軸を含む仮想平面とが、異なる位置となるように、これら各光学要素が配置されている。これにより、光学要素が２層構造となるように配置され、比較的設置面積の小さいプロジェクタとなる。
【００９７】
実施形態３に係るプロジェクタ１４においては、上記した反射ミラー２４０をさらに備えるため、上述の設置面積の小さなプロジェクタ（２層構造のプロジェクタ）を実現することが比較的容易となる。
【００９８】
以上、本発明のプロジェクタを上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００９９】
上記各実施形態においては、偏光分離光学系として偏光分離ミラーを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、偏光分離プリズム（偏光ビームスプリッタ）を用いることもできる。また、上記各実施形態においては、偏光合成光学系として偏光合成プリズムを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、基板上に偏光合成面が形成された偏光合成素子を用いることもできる。
【０１００】
上記実施形態３においては、第１画像形成ユニット１１００と偏光合成プリズム３００とが下層に配置され、第２画像形成ユニット２１００が上層に配置され、第２画像形成ユニット２１００の光射出側に配置された反射ミラー２４０によって第２画像形成ユニット２１００からの光を下方に反射する構成を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、第１画像形成ユニット１１００が下層に配置され、第２画像形成ユニット２１００と偏光合成プリズム３００とが上層に配置され、第１画像形成ユニット１１００の光射出側に配置された反射ミラーによって第１画像形成ユニットからの光を上方に反射する構成としてもよい。
【０１０１】
上記各実施形態においては、照明装置として、発光管を有する照明装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、照明装置として、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＤ（半導体レーザ）その他の固体光源を用いることもできる。
【０１０２】
上記各実施形態においては、光変調素子として、透過型の液晶パネルを有する光変調素子を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。反射型の液晶パネルを有する光変調素子を用いることもできる。
【０１０３】
上記各実施形態においては、光変調素子として、液晶パネルを有する光変調素子を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。マイクロミラー型光変調素子を用いることもできる。
【０１０４】
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に適用する場合にも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】実施形態１に係るプロジェクタ１０の光学系を模式的に示す図。
【図２】実施形態１に係るプロジェクタ１０内を通る光の光路を模式的に示す図。
【図３】実施形態２に係るプロジェクタ１２の光学系を模式的に示す図。
【図４】実施形態２に係るプロジェクタ１２内を通る光の光路を模式的に示す図。
【図５】実施形態３に係るプロジェクタ１４の光学系を模式的に示す図。
【図６】実施形態３に係るプロジェクタ１４の光学系を模式的に示す図。
【図７】実施形態３に係るプロジェクタ１４の光学系を模式的に示す図。
【図８】実施形態３に係るプロジェクタ１４の光学系を模式的に示す図。
【図９】実施形態３に係るプロジェクタ１４内を通る光の光路を模式的に示す図。
【図１０】従来のプロジェクタ９００の光学系を模式的に示す図。
【図１１】従来のプロジェクタ９００の問題点を説明するために示す図。
【図１２】第１ダイクロイックミラー９３２の分光特性を説明するために示す図。
【図１３】従来のプロジェクタ９００内を通る光の光路を模式的に示す図。
【符号の説明】
【０１０６】
１０，１２，１４，９００…プロジェクタ、１００，１０２，１０４，９１０…照明装置、１１０…光源装置、１１２…発光管、１１４…楕円面リフレクタ、１１６…副鏡、１１８…凹レンズ、１２０…第１レンズアレイ、１３０…第２レンズアレイ、１４０，１４２…偏光変換素子、１５０…重畳レンズ、２００，９１２…偏光分離ミラー、２１０，９３８，１２３０…両面反射ミラー、２２０，２３０，１２５０，１２６０，２２５０，２２６０…反射ミラー、３００，９９０…偏光合成プリズム、４００，９９２…投写光学系、９２０，９５０，１１００，２１００…画像形成ユニット、９３０，９６０，１２００，２２００…色分離光学系、９３２，９３４，９６２，９６４，１２１０，１２２０，２２１０，２２２０…ダイクロイックミラー、９３６，９６６，１２４０，２２４０，２２４２…リレー光学系、１２７０，２２７０…入射側レンズ、１２８０，２２８０…リレーレンズ、９４０Ｒ，９４０Ｇ，９４０Ｂ，９７０Ｒ，９７０Ｇ，９７０Ｂ，１３００Ｒ，１３００Ｇ，１３００Ｂ，２３００Ｒ，２３００Ｇ，２３００Ｂ…光変調素子、９４２，９７２，１４００，２４００…クロスダイクロイックプリズム、ＳＣＲ…スクリーン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２つのプロジェクタを用いて同一画像を１つのスクリーン（投写面）にスタック投写する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このようにしてスタック投写された画像光は輝度がほぼ２倍となり、スクリーン上に投写される画像光は非常に明るいものとなる。
【０００３】
しかしながら、上記のようにスタック投写する場合、２つのプロジェクタからの画像光をスクリーン上で正しく重畳させることは容易ではない。２つのプロジェクタからの画像光が正しく重畳されないと、投写画像の画像品質が低下する。
【０００４】
このような問題を解決することが可能な従来のプロジェクタとして、照明装置からの光を第１偏光成分を有する光と第２偏光成分を有する光とに分離して２つの画像形成ユニットに向けて射出する偏光分離光学系と、２つの画像形成ユニットからの画像光を合成する偏光合成光学系とを備えるプロジェクタが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
従来のプロジェクタによれば、照明装置からの光を第１偏光成分を有する光と第２偏光成分を有する光とに分離して、各画像形成ユニットで画像光を形成した後、２つの画像光を偏光合成光学系で合成して当該合成光を１つの投写光学系でスクリーンに投写することとしているため、２つの画像形成ユニットからの画像光をスクリーン上で正しく重畳させることが可能となる。その結果、投写画像の画像品質の低下を抑制することが可能となる。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１０７６３９号公報
【特許文献２】特開平１−１２６６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本発明者による調査によれば、従来のプロジェクタにおいては、レンズインテグレータ等の光均一化光学系を用いることによって照明装置から射出される光の面内光強度分布を均一なものとしたとしても、スクリーン上に投写される画像光の左右方向（水平方向）に色むらが発生することが判明した。スクリーン上に投写される画像光の左右方向（水平方向）に色むらが発生すると、投写画像の画像品質が低下してしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、投写面上に投写される画像光の左右方向の色むらの発生を抑制し、もって、投写画像の画像品質の低下を抑制することが可能なプロジェクタ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】
【０００９】
本発明者は、上記目的を達成するため、従来のプロジェクタにおいて、スクリーン上に投写される画像光の左右方向（水平方向）に色むらが発生する原因を徹底的に調査した。その結果、その原因は、「（１）ダイクロイックミラーがシステム光軸に対して４５度傾いた状態で配置されていること」、「（２）ダイクロイックミラーに入射する光が完全な平行光ではないこと」、「（３）光の入射角度によってダイクロイックミラーの分光特性が変化すること」、及び「（４）２つの画像形成ユニットから射出される２つの画像光について、同一の色光に着目したとき、第１ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する色光と第３ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する色光とが、投写面上で左右方向における一方側に投写され、第１ダイクロイックミラーの奥側領域で反射又は透過する色光と第３ダイクロイックミラーの奥側領域で反射又は透過する色光とが、投写面上で左右方向における他方側に投写されること」の４つの要因が複合的に重なったものであるという知見を得た。以下、図１０〜図１３を用いて詳細に説明する。
【００１０】
図１０は、従来のプロジェクタ９００の光学系を模式的に示す図である。
図１１は、従来のプロジェクタ９００の問題点を説明するために示す図である。図１１（ａ）は第１ダイクロイックミラー９３２に対して若干集束した光が入射する場合の光の角度を模式的に示す図であり、図１１（ｂ）は第１ダイクロイックミラー９３２に対して若干発散した光が入射する場合の光の角度を模式的に示す図である。
図１２は、第１ダイクロイックミラー９３２の分光特性を説明するために示す図である。
【００１１】
図１３は、従来のプロジェクタ９００内を通る光の光路を模式的に示す図である。図１３において、第１ダイクロイックミラー９３２のシステム光軸に沿って手前側の領域に入射する光の光路は、白丸「○」で示し、第１ダイクロイックミラー９３２のシステム光軸に沿って奥側の領域に入射する光の光路は、黒丸「●」で示し、第３ダイクロイックミラー９６２のシステム光軸に沿って手前側の領域に入射する光の光路は、白三角「△」で示し、第３ダイクロイックミラー９６２のシステム光軸に沿って奥側の領域に入射する光の光路は、黒三角「▲」で示している。なお、図１３において、図面を簡略化するため、図１２で示した照明装置９１０内の一部の光学要素、リレー光学系９３６，９６６における入射側レンズ及びリレーレンズ、光変調素子９４０Ｒ〜９４０Ｂ，９７０Ｒ〜９７０Ｂ並びに投写光学系９９２の図示を省略している。
【００１２】
なお、以下に説明する従来のプロジェクタ９００は、特許文献２に記載されたプロジェクタとは、第１〜第４ダイクロイックミラーで反射される色光又は透過する色光が異なる点、及び色合成光学系としてクロスダイクロイックミラーではなくクロスダイクロイックプリズムを用いている点などで異なるが、その他の点においては特許文献２に記載されたプロジェクタと同様の構成を有するものであり、上記した４つの要因を説明する上で問題となることはない。
【００１３】
従来のプロジェクタ９００は、図１０に示すように、照明装置９１０と、偏光分離光学系としての偏光分離ミラー９１２と、２つの画像形成ユニット９２０，９５０と、偏光合成光学系としての偏光合成プリズム９９０と、投写光学系９９２とを備える。画像形成ユニット９２０における色分離光学系９３０は、第１ダイクロイックミラー９３２及び第２ダイクロイックミラー９３４を有し、画像形成ユニット９５０における色分離光学系９６０は、第３ダイクロイックミラー９６２及び第４ダイクロイックミラー９６４を有する。第１ダイクロイックミラー９３２及び第３ダイクロイックミラー９６２は、赤色光を反射して他の色光（青色光及び緑色光）を透過する機能を有するものであり、第２ダイクロイックミラー９３４及び第４ダイクロイックミラー９６４は、緑色光を反射して青色光を透過する機能を有するものである。各ダイクロイックミラー９３２，９３４，９６２，９６４は、システム光軸に対して４５度傾いた状態で配置されている。
【００１４】
従来のプロジェクタ９００においては、光均一化光学系を用いることによって照明装置から射出される光の面内光強度分布を均一なものとしたとしても、照明装置９１０からの光を完全に平行化することはできない。このため、各ダイクロイックミラー９３２，９３４，９６２，９６４には、完全な平行光が入射するわけではなく、若干集束した光又は若干発散した光が入射することとなる。
【００１５】
例えば、第１ダイクロイックミラー９３２に若干集束した光が入射する場合は、図１１（ａ）に示すように、第１ダイクロイックミラー９３２におけるシステム光軸に沿って手前側（照明装置９１０に近い側）の領域（以下、単に「手前側領域」ということもある。）には、第１ダイクロイックミラー９３２のミラー面に対して浅い角度で光が入射し、第１ダイクロイックミラー９３２におけるシステム光軸に沿って奥側（照明装置９１０よりも遠い側）の領域（以下、単に「奥側領域」ということもある。）には、第１ダイクロイックミラー９３２のミラー面に対して深い角度で光が入射する。また、第１ダイクロイックミラー９３２に若干発散した光が入射する場合は、図１１（ｂ）に示すように、第１ダイクロイックミラー９３２の手前側領域には、第１ダイクロイックミラー９３２のミラー面に対して深い角度で光が入射し、第１ダイクロイックミラー９３２における奥側領域には、第１ダイクロイックミラー９３２のミラー面に対して浅い角度で光が入射する。
【００１６】
このように、第１ダイクロイックミラー９３２における手前側領域に入射する光の角度と奥側領域に入射する光の角度とが異なるものとなることに加え、図１２に示すように、光の入射角度によって第１ダイクロイックミラー９３２の分光特性が変化することから、第１ダイクロイックミラー９３２の手前側領域で反射される赤色光と奥側領域で反射される赤色光との間に光量差が生じることとなる。
【００１７】
なお、ここでは第１ダイクロイックミラー９３２を例に挙げて説明したが、他のダイクロイックミラー９３４，９６２，９６４についても同様のことが言える。
【００１８】
このとき、プロジェクタ９００を構成する各光学要素が、図１０に示すように配置されていることから、偏光合成プリズム９９０から射出される合成光についてみると、図１３に示すように、第１ダイクロイックミラー９３２における手前側領域で反射又は透過する光（「○」の光路参照。）が、第３ダイクロイックミラー９６２における手前側領域で反射又は透過する光（「△」の光路参照。）と重畳され、第１ダイクロイックミラー９３２における奥側領域で反射又は透過する光（「●」の光路参照。）が、第３ダイクロイックミラー９６２における奥側領域で反射又は透過する光（「▲」の光路参照。）と重畳される。
【００１９】
このため、第１ダイクロイックミラー９３２の手前側領域で反射される赤色光と奥側領域で反射される赤色光との間で生じる光量差（光量むら）と、第３ダイクロイックミラー９６２の手前側領域で反射される赤色光と奥側領域で反射される赤色光との間で生じる光量差（光量むら）とは互いに足し合わされることとなるため、スクリーン上に投写される画像光のうち赤色光については、左右方向（水平方向）に光量むらが発生する。
【００２０】
なお、緑色光及び青色光についても同様のことが言えるため、スクリーン上に投写される画像光のうち緑色光及び青色光についても、左右方向（水平方向）に光量むらが発生し、その結果、スクリーン上に投写される画像光の左右方向（水平方向）に光量むらが発生することとなる。
【００２１】
このように、従来のプロジェクタにおいては、上記（１）〜（３）に起因して、各ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する光と奥側領域で反射又は透過する光との間に光量差が生じてしまい、さらに、上記（４）の要因が重なることにより、スクリーン上に投写される画像光の左右方向（水平方向）に色むらが発生するのである。なお、従来のプロジェクタにおいては、光変調素子として偏光を変調する液晶パネルを用いているため、照明装置からの完全な平行光ではない偏光が当該液晶パネルに対して入射することに起因して、スクリーン上に投射される画像光の左右方向（水平方向）に発生する色むらはさらに大きくなる傾向にある。
【００２２】
本発明者は、以上の知見に基づいてさらなる研究を重ねた結果、第１ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する色光と第３ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する色光とが投写面上で左右反対に投写され、かつ、第２ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する色光と第４ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する色光とが投写面上で左右反対に投写されるようにすれば、投写面上に投写される画像光の左右方向の色むらの発生を抑制することができ、もって、投写画像の画像品質の低下を抑制することが可能となることに想到し、本発明を完成させるに至った。
【００２３】
すなわち、本発明のプロジェクタは、第１色光、第２色光及び第３色光を含む光を射出する照明装置と、前記照明装置からの光のうち一部の波長域の光を反射し他の波長域の光を透過することにより前記照明装置からの光を前記第１色光と他の色光とに分離する第１ダイクロイックミラー及び前記第１ダイクロイックミラーで分離された前記他の色光のうち一部の波長域の光を反射し他の波長域の光を透過することにより前記他の色光を前記第２色光と前記第３色光とに分離する第２ダイクロイックミラーを有し、前記照明装置からの光を前記第１〜第３色光に分離する第１色分離光学系と、前記第１色分離光学系で分離された前記第１〜第３色光をそれぞれ変調する第１〜第３光変調素子と、前記第１〜第３光変調素子でそれぞれ変調された前記第１〜第３色光を合成して第１画像光を射出する第１色合成光学系と、前記照明装置からの光のうち一部の波長域の光を反射し他の波長域の光を透過することにより前記照明装置からの光を前記第１色光と他の色光とに分離する第３ダイクロイックミラー及び前記第３ダイクロイックミラーで分離された前記他の色光のうち一部の波長域の光を反射し他の波長域の光を透過することにより前記他の色光を前記第２色光と前記第３色光とに分離する第４ダイクロイックミラーを有し、前記照明装置からの光を前記第１〜第３色光に分離する第２色分離光学系と、前記第２色分離光学系で分離された前記第１〜第３色光をそれぞれ変調する第４〜第６光変調素子と、前記第４〜第６光変調素子でそれぞれ変調された前記第１〜第３色光を合成して第２画像光を射出する第２色合成光学系と、前記第１色合成光学系から射出された前記第１画像光と、前記第２色合成光学系から射出された前記第２画像光とを合成する偏光合成光学系と、前記偏光合成光学系で合成された画像光を投写する投写光学系とを備え、前記第１〜第３色光のそれぞれについて、前記第１ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射又は透過する色光と、前記第３ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射又は透過する色光とは、投写面上で左右反対に投写されるように構成され、前記第２ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射又は透過する色光と、前記第４ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射又は透過する色光とは、投写面上で左右反対に投写されるように構成されていることを特徴とする。
【００２４】
このため、本発明のプロジェクタによれば、第１ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する光と第３ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する光とが投写面上で左右反対に投写されるように構成され、かつ、第２ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する光と第４ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する光とが投写面上で左右反対に投写されるように構成されているため、各ダイクロイックミラーの手前側領域で反射又は透過する色光と奥側領域で反射又は透過する色光との間で生じる光量差（光量むら）とは互いに打ち消される関係となる。その結果、本発明のプロジェクタによれば、投写面上に投写される画像光の左右方向の色むらの発生を抑制することができ、もって、投写画像の画像品質の低下を抑制することが可能となる。
【００２５】
なお、この明細書において「投写面における左右方向（水平方向）」とは、投写面に対して平行な方向のうち、プロジェクタにおける各光学要素が配置される平面に対して平行な方向のことをいう。これは、プロジェクタにおける光学要素のうち、第１〜第４ダイクロイックミラーに注目して考えた場合は、「投写面に対して平行な方向のうち、第１〜第４ダイクロイックミラーの各ミラー面に直交する平面であって照明装置の照明光軸を含む平面に対して平行な方向」というように言い換えることもできる。
【００２６】
また、「第１ダイクロイックミラー（第２〜第４ダイクロイックミラー）における照明光軸に沿って手前側」とは、第１ダイクロイックミラー（第２〜第４ダイクロイックミラー）における光入射領域のうち照明装置に近い側の領域のことをいい、「第１ダイクロイックミラー（第２〜第４ダイクロイックミラー）における照明光軸に沿って奥側」とは、第１ダイクロイックミラー（第２〜第４ダイクロイックミラー）における光入射領域のうち照明装置よりも遠い側の領域のことをいう。
【００２７】
本発明のプロジェクタにおいては、前記照明装置からの光を第１偏光成分を有する光と第２偏光成分を有する光とに分離する偏光分離光学系と、前記偏光分離光学系で分離された前記第１偏光成分を有する光を前記第１色分離光学系に導光する第１導光光学系と、前記偏光分離光学系で分離された前記第２偏光成分を有する光を前記第２色分離光学系に導光する第２導光光学系とをさらに備えることが好ましい。
【００２８】
このように構成することにより、投写面上に投写される画像光の左右方向の色むらの発生を抑制することができ、もって、投写画像の画像品質の低下を抑制することが可能となる。
【００２９】
また、本発明のプロジェクタにおいては、前記照明装置として、前記第１色分離光学系に向けて第１偏光成分を有する光を射出する第１照明装置と、前記第２色分離光学系に向けて第２偏光成分を有する光を射出する第２照明装置とを備えることも好ましい。
【００３０】
このように構成することにより、投写面上に投写される画像光の左右方向の色むらの発生を抑制することができ、もって、投写画像の画像品質の低下を抑制することが可能となる。
【００３１】
本発明のプロジェクタにおいては、前記第１色分離光学系、前記第１〜第３光変調素子及び前記第１色合成光学系と、前記第２色分離光学系、前記第４〜第６光変調素子及び前記第２色合成光学系と、前記偏光合成光学系とは、略同一平面上に配置されていることが好ましい。
【００３２】
このように構成することにより、比較的薄型のプロジェクタを実現することが可能となる。
【００３３】
本発明のプロジェクタにおいては、前記第１色分離光学系は、前記第１ダイクロイックミラーにより前記第１色光を反射させて前記他の色光を透過させ、前記第２ダイクロイックミラーにより前記第２色光を反射させて前記第３色光を透過させるように構成され、前記第２色分離光学系は、前記第３ダイクロイックミラーにより前記第１色光を透過させて前記他の色光を反射させ、前記第４ダイクロイックミラーにより前記第２色光を反射させて前記第３色光を透過させるように構成されていることが好ましい。
【００３４】
このように構成することにより、上述の薄型のプロジェクタを実現することが比較的容易となる。
【００３５】
本発明のプロジェクタにおいては、前記第１ダイクロイックミラーと前記第１光変調素子との間であって、前記第４ダイクロイックミラーと前記第６光変調素子との間に配置され、前記第１ダイクロイックミラーで反射された前記第１色光を反射する面と前記第４ダイクロイックミラーを透過した前記第３色光を反射する面とを有する両面反射ミラーをさらに備えることが好ましい。
【００３６】
このように構成することにより、上述の薄型のプロジェクタを実現することが比較的容易となる。
【００３７】
本発明のプロジェクタにおいては、前記第１色分離光学系、前記第１〜第３光変調素子及び前記第１色合成光学系と、前記第２色分離光学系、前記第４〜第６光変調素子及び前記第２色合成光学系とは、異なる水平面上に配置されていることが好ましい。
【００３８】
このように構成することにより、光学要素が２層構造となるように配置され、比較的設置面積の小さいプロジェクタとなる。
【００３９】
本発明のプロジェクタにおいては、前記第１色合成光学系と前記偏光合成光学系との間又は前記第２色合成光学系と前記偏光合成光学系との間に配置され、前記第１色合成光学系から射出された前記第１画像光又は前記第２色合成光学系から射出された前記第２画像光を前記偏光合成光学系に向けて反射する反射ミラーをさらに備えることが好ましい。
【００４０】
このように構成することにより、上述の設置面積の小さなプロジェクタ（２層構造のプロジェクタ）を実現することが比較的容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明のプロジェクタについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００４２】
［実施形態１］
まず、実施形態１に係るプロジェクタ１０の構成について、図１を用いて説明する。
図１は、実施形態１に係るプロジェクタ１０の光学系を模式的に示す図である。
【００４３】
実施形態１に係るプロジェクタ１０は、図１に示すように、赤色光（第１色光）、緑色光（第２色光）及び青色光（第３色光）を含む光を射出する照明装置１００と、偏光分離光学系としての偏光分離ミラー２００と、第１導光光学系としての両面反射ミラー２１０及び反射ミラー２２０と、第１画像光を射出する第１画像形成ユニット１１００と、第２導光光学系としての反射ミラー２３０と、第２画像光を射出する第２画像形成ユニット２１００と、両面反射ミラー１２３０と、偏光合成光学系としての偏光合成プリズム３００と、偏光合成プリズム３００で合成された画像光を投写する投写光学系４００とを備える。
【００４４】
照明装置１００は、被照明領域側に照明光束を射出する光源装置１１０と、光源装置１１０から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための第１小レンズを有する第１レンズアレイ１２０と、第１レンズアレイ１２０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１３０と、第２レンズアレイ１３０から射出される各部分光束を被照明領域で重畳させるための重畳レンズ１５０とを有する。
【００４５】
光源装置１１０は、楕円面リフレクタ１１４と、楕円面リフレクタ１１４の第１焦点近傍に発光中心を有する発光管１１２と、発光管１１２から被照明領域側に向けて射出される光を発光管１１２に向けて反射する副鏡１１６と、楕円面リフレクタ１１４からの集束光を略平行光として射出する凹レンズ１１８とを有する。
【００４６】
偏光分離ミラー２００は、照明装置１００からの光を第１偏光成分を有する光（例えばｐ偏光）と第２偏光成分を有する光（例えばｓ偏光）とに分離する機能を有する。
【００４７】
第１導光光学系としての両面反射ミラー２１０及び反射ミラー２２０は、偏光分離ミラー２００で分離された第１偏光成分を有する光を第１画像形成ユニット１１００に導光する機能を有する。
【００４８】
第１画像形成ユニット１１００は、反射ミラー２２０で反射された光を赤色光、緑色光及び青色光に分離する第１色分離光学系１２００と、第１色分離光学系１２００で分離された各色光をそれぞれ変調する第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂと、第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂでそれぞれ変調された赤色光、緑色光及び青色光を合成する第１色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム１４００とを有する。第１画像形成ユニット１１００からは、第１偏光成分を有する第１画像光が射出される。
【００４９】
第１色分離光学系１２００は、反射ミラー２２０で反射された光を赤色光と他の色光とに分離する第１ダイクロイックミラー１２１０と、第１ダイクロイックミラー１２１０で分離された他の色光を緑色光と青色光とに分離する第２ダイクロイックミラー１２２０と、リレー光学系１２４０とを有する。第１色分離光学系１２００は、照明装置１００から射出され反射ミラー２２０で反射された光を、赤色光、緑色光及び青色光の３つの色光に分離して、第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂに導く機能を有する。
【００５０】
第１及び第２ダイクロイックミラー１２１０，１２２０は、所定の波長領域の光束を反射し他の波長領域の光束を透過する波長選択膜が基板上に形成された光学素子である。第１ダイクロイックミラー１２１０は、反射ミラー２２０で反射された光のうち赤色光を反射し他の色光を透過するミラーである。第２ダイクロイックミラー１２２０は、第１ダイクロイックミラー１２１０を透過した他の色光のうち緑色光を反射し青色光を透過するミラーである。
【００５１】
第１ダイクロイックミラー１２１０で反射された赤色光成分の光は、後述する両面反射ミラー１２３０により曲折され、第１光変調素子１３００Ｒの液晶パネルの画像形成領域に入射する。第１ダイクロイックミラー１２１０を通過した緑色光成分及び青色光成分の光のうち緑色光成分の光は、第２ダイクロイックミラー１２２０で反射され、第２光変調素子１３００Ｇの液晶パネルの画像形成領域に入射する。一方、青色光成分の光は、第２ダイクロイックミラー１２２０を透過してリレー光学系１２４０に入射する。
【００５２】
リレー光学系１２４０は、入射側レンズ１２７０と、入射側の反射ミラー１２５０と、リレーレンズ１２８０と、射出側の反射ミラー１２６０とを有し、第２ダイクロイックミラー１２２０を透過した青色光成分の光を第３光変調素子１３００Ｂの液晶パネルまで導く機能を有する。リレー光学系１２４０に入射した青色光成分の光は、入射側レンズ１２７０を通過して反射ミラー１２５０で曲折され、リレーレンズ１２８０によりリレーされた後、反射ミラー１２６０で曲折されて、第３光変調素子１３００Ｂの液晶パネルの画像形成領域に入射する。
【００５３】
第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂは、画像情報に応じて照明光束を変調するものであり、照明装置１００の照明対象となる。第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂのそれぞれは、液晶パネルと、液晶パネルの光入射側に配置される入射側偏光板と、液晶パネルの光射出側に配置される射出側偏光板とを有する。
【００５４】
液晶パネルは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像情報に従って、入射側偏光板から射出された１種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
入射側偏光板、液晶パネル及び射出側偏光板によって入射する各色光の光変調が行われる。
【００５５】
クロスダイクロイックプリズム１４００は、射出側偏光板から射出された各色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。クロスダイクロイックプリズム１４００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。
【００５６】
第２導光光学系としての反射ミラー２３０は、偏光分離ミラー２００で分離された第２偏光成分を有する光を第２画像形成ユニット２１００に導光する機能を有する。
【００５７】
第２画像形成ユニット２１００は、反射ミラー２３０で反射された光を赤色光、緑色光及び青色光に分離する第２色分離光学系２２００と、第２色分離光学系２２００で分離された各色光をそれぞれ変調する第４〜第６光変調素子２３００Ｒ〜２３００Ｂと、第４〜第６光変調素子２３００Ｒ〜２３００Ｂでそれぞれ変調された赤色光、緑色光及び青色光を合成する第２色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム２４００とを有する。第２画像形成ユニット２１００からは、第２偏光成分を有する第２画像光が射出される。
【００５８】
第２色分離光学系２２００は、反射ミラー２３０で反射された光を赤色光と他の色光とに分離する第３ダイクロイックミラー２２１０と、第３ダイクロイックミラー２２１０で分離された他の色光を緑色光と青色光とに分離する第４ダイクロイックミラー２２２０と、リレー光学系２２４０とを有する。第２色分離光学系２２００は、照明装置１００から射出され反射ミラー２３０で反射された光を、赤色光、緑色光及び青色光の３つの色光に分離して、第４〜第６光変調素子２３００Ｒ〜２３００Ｂに導く機能を有する。
【００５９】
第３及び第４ダイクロイックミラー２２１０，２２２０は、所定の波長領域の光束を反射し他の波長領域の光束を透過する波長選択膜が基板上に形成された光学素子である。第３ダイクロイックミラー２２１０は、反射ミラー２３０で反射された光のうち赤色光を透過し他の色光を反射するミラーである。第４ダイクロイックミラー２２２０は、第３ダイクロイックミラー２２１０で反射された他の色光のうち緑色光を反射し青色光を透過するミラーである。
【００６０】
第３ダイクロイックミラー２２１０を透過した赤色光成分の光は、反射ミラー２２３０により曲折され、第４光変調素子２３００Ｒの液晶パネルの画像形成領域に入射する。第３ダイクロイックミラー２２１０で反射された緑色光成分及び青色光成分の光のうち緑色光成分の光は、第４ダイクロイックミラー２２２０で反射され、第５光変調素子２３００Ｇの液晶パネルの画像形成領域に入射する。一方、青色光成分の光は、第４ダイクロイックミラー２２２０を透過してリレー光学系２２４０に入射する。
【００６１】
リレー光学系２２４０は、入射側レンズ２２７０と、リレーレンズ２２８０と、射出側の反射ミラー２２６０とを有し、第４ダイクロイックミラー２２２０を透過した青色光成分の光を第６光変調素子２３００Ｂの液晶パネルまで導く機能を有する。リレー光学系２２４０に入射した青色光成分の光は、入射側レンズ２２７０を通過して両面反射ミラー２１０で曲折され、リレーレンズ２２８０によりリレーされた後、後述する両面反射ミラー１２３０で曲折されて、第６光変調素子２３００Ｂの液晶パネルの画像形成領域に入射する。なお、実施形態１に係るプロジェクタ１０においては、第１導光光学系の両面反射ミラー２１０と両面反射ミラー１２３０とを、リレー光学系２２４０の反射ミラーとして兼用している。
【００６２】
第４〜第６光変調素子２３００Ｒ〜２３００Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム２４００は、第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム１４００と同様の構成を有するため、詳細な説明は省略する。
【００６３】
両面反射ミラー１２３０は、第１ダイクロイックミラー１２１０と第１光変調素子１３００Ｒとの間であって、第４ダイクロイックミラー２２２０（両面反射ミラー２１０）と第６光変調素子２３００Ｂとの間に配置され、第１ダイクロイックミラー１２１０で反射された赤色光を反射する面と第４ダイクロイックミラー２２２０を透過した青色光を反射する面とを有する両面反射ミラーである。
【００６４】
偏光合成プリズム３００は、第１偏光成分を有する光と第２偏光成分を有する光とを合成する偏光合成面を有し、第１画像形成ユニット１１００から射出された第１画像光と、第２画像形成ユニット２１００から射出された第２画像光とを合成して投写光学系４００に射出する。
【００６５】
偏光合成プリズム３００から射出されたカラー画像は、投写光学系４００によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で大画面画像を形成する。
【００６６】
第１画像形成ユニット１１００（第１色分離光学系１２００、第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム１４００）と、第２画像形成ユニット２１００（第２色分離光学系２２００、第４〜第６光変調素子２３００Ｒ〜２３００Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム２４００）と、偏光合成プリズム３００とは、略同一平面上に配置されている。言い換えると、第１画像形成ユニット１１００におけるクロスダイクロイックプリズム１４００から射出される光の中心軸と、第２画像形成ユニット２１００におけるクロスダイクロイックプリズム２４００から射出される光の中心軸と、偏光合成プリズム３００から射出される光の中心軸とが、略同一平面上に配置されるように、これら各光学要素が配置されている。
【００６７】
実施形態１に係るプロジェクタ１０は、以上のような構成を有し、かつ、各光学要素が配置されている。これにより、第１ダイクロイックミラー１２１０の手前側領域で反射又は透過する光と第３ダイクロイックミラー２２１０の手前側領域で反射又は透過する光とがスクリーンＳＣＲ上で左右反対に投写されるように構成され、かつ、第２ダイクロイックミラー１２２０の手前側領域で反射又は透過する光と第４ダイクロイックミラー２２２０の手前側領域で反射又は透過する光とがスクリーンＳＣＲ上で左右反対に投写されるように構成されている。以下、図２を用いて詳細に説明する。
【００６８】
図２は、実施形態１に係るプロジェクタ１０内を通る光の光路を模式的に示す図である。図２において、第１ダイクロイックミラー１２１０のシステム光軸に沿って手前側の領域に入射する光の光路は、白丸「○」で示し、第１ダイクロイックミラー１２１０のシステム光軸に沿って奥側の領域に入射する光の光路は、黒丸「●」で示し、第３ダイクロイックミラー２２１０のシステム光軸に沿って手前側の領域に入射する光の光路は、白三角「△」で示し、第３ダイクロイックミラー２２１０のシステム光軸に沿って奥側の領域に入射する光の光路は、黒三角「▲」で示している。なお、図２において、図面を簡略化するため、図１で示した照明装置１００内の一部の光学要素、リレー光学系１２４０，２２４０における入射側レンズ１２７０，２２７０及びリレーレンズ１２８０，２２８０、第１〜第６光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂ，２３００Ｒ〜２３００Ｂ並びに投写光学系４００の図示を省略している。
【００６９】
実施形態１に係るプロジェクタ１０においては、図２に示すように、第１ダイクロイックミラー１２１０における手前側領域で反射される赤色光（「○」の光路参照。）は、第３ダイクロイックミラー２２１０における奥側領域を透過する赤色光（「▲」の光路参照。）と重畳され、第１ダイクロイックミラー１２１０における奥側領域で反射される赤色光（「●」の光路参照。）は、第３ダイクロイックミラー２２１０における手前側領域を透過する赤色光（「△」の光路参照。）と重畳される。
【００７０】
このため、上述の（１）〜（３）の要因によって各ダイクロイックミラー１２１０，１２２０，２２１０，２２２０の手前側領域で反射又は透過する光と奥側領域で反射又は透過する光との間に光量差が生じた場合であっても、第１ダイクロイックミラー１２１０の手前側領域で反射される赤色光と奥側領域で反射される赤色光との間で生じる光量差（光量むら）と、第３ダイクロイックミラー２２１０の手前側領域を透過する赤色光と奥側領域を透過する赤色光との間で生じる光量差（光量むら）とは互いに打ち消される関係となる。
その結果、スクリーンＳＣＲ上に投写される画像光のうち赤色光について、左右方向（水平方向）の光量むらの発生を抑制することが可能となる。
【００７１】
緑色光についても同様に、第２ダイクロイックミラー１２２０における手前側領域で反射される緑色光（「○」の光路参照。）は、第４ダイクロイックミラー２２２０における奥側領域で反射される緑色光（「▲」の光路参照。）と重畳され、第２ダイクロイックミラー１２２０における奥側領域で反射される緑色光（「●」の光路参照。）は、第４ダイクロイックミラー２２２０における手前側領域で反射される緑色光（「△」の光路参照。）と重畳される。
このため、第２ダイクロイックミラー１２２０の手前側領域で反射される緑色光と奥側領域で反射される緑色光との間で生じる光量差（光量むら）と、第４ダイクロイックミラー２２２０の手前側領域で反射される緑色光と奥側領域で反射される緑色光との間で生じる光量差（光量むら）とは互いに打ち消される。その結果、スクリーンＳＣＲ上に投写される画像光のうち緑色光について、左右方向（水平方向）の光量むらの発生を抑制することが可能となる。
【００７２】
青色光についても同様に、第２ダイクロイックミラー１２２０における手前側領域を透過する青色光（「○」の光路参照。）は、第４ダイクロイックミラー２２２０における奥側領域を透過する青色光（「▲」の光路参照。）と重畳され、第２ダイクロイックミラー１２２０における奥側領域を透過する青色光（「●」の光路参照。）は、第４ダイクロイックミラー２２２０における手前側領域を透過する青色光（「△」の光路参照。）と重畳される。
このため、第２ダイクロイックミラー１２２０の手前側領域を透過する青色光と奥側領域を透過する青色光との間で生じる光量差（光量むら）と、第４ダイクロイックミラー２２２０の手前側領域を透過する青色光と奥側領域を透過する青色光との間で生じる光量差（光量むら）とは互いに打ち消される。その結果、スクリーンＳＣＲ上に投写される画像光のうち青色光について、左右方向（水平方向）の光量むらの発生を抑制することが可能となる。
【００７３】
したがって、実施形態１に係るプロジェクタ１０によれば、スクリーンＳＣＲ上に投写される画像光の左右方向の色むらの発生を抑制することができ、もって、投写画像の画像品質の低下を抑制することが可能となる。
【００７４】
実施形態１に係るプロジェクタ１０においては、第１画像形成ユニット１１００（第１色分離光学系１２００、第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム１４００）と、第２画像形成ユニット２１００（第２色分離光学系２２００、第４〜第６光変調素子２３００Ｒ〜２３００Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム２４００）と、偏光合成プリズム３００とは、略同一平面上に配置されているため、比較的薄型のプロジェクタを実現することが可能となる。
【００７５】
実施形態１に係るプロジェクタ１０においては、第１色分離光学系１２００は、第１ダイクロイックミラー１２１０により赤色光を反射させて他の色光を透過させ、第２ダイクロイックミラー１２２０により緑色光を反射させて青色光を透過させるように構成され、第２色分離光学系２２００は、第３ダイクロイックミラー２２１０により赤色光を透過させて他の色光を反射させ、第４ダイクロイックミラー２２２０により緑色光を反射させて青色光を透過させるように構成されているため、上述の薄型のプロジェクタを実現することが比較的容易となる。
【００７６】
実施形態１に係るプロジェクタ１０においては、上記した両面反射ミラー１２３０をさらに備えるため、上述の薄型のプロジェクタを実現することが比較的容易となる。
【００７７】
［実施形態２］
図３は、実施形態２に係るプロジェクタ１２の光学系を模式的に示す図である。図４は、実施形態２に係るプロジェクタ１２内を通る光の光路を模式的に示す図である。なお、図３及び図４において、図１及び図２と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７８】
実施形態２に係るプロジェクタ１２は、基本的には実施形態１に係るプロジェクタ１０とよく似た構成を有するが、２つの照明装置を備える点並びに偏光分離光学系、第１導光光学系及び第２導光光学系を備えていない点で、実施形態１に係るプロジェクタ１０の場合とは異なる。
【００７９】
すなわち、実施形態２に係るプロジェクタ１２は、図３に示すように、照明装置として、第１画像形成ユニット１１００に向けて第１偏光成分を有する光（例えばｐ偏光）を射出する第１照明装置１０２と、第２画像形成ユニット２１００に向けて第２偏光成分を有する光（例えばｓ偏光）を射出する第２照明装置１０４とを備える。
【００８０】
第１照明装置１０２及び第２照明装置１０４は、実施形態１で説明した照明装置１００とよく似た構成を有するが、偏光変換素子をさらに備える点で、実施形態１で説明した照明装置１００とは異なる。
【００８１】
すなわち、第１照明装置１０２は、被照明領域側に照明光束を射出する光源装置１１０と、光源装置１１０から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズ１２２を有する第１レンズアレイ１２０と、第１レンズアレイ１２０の複数の第１小レンズ１２２に対応する複数の第２小レンズ１３２を有する第２レンズアレイ１３０と、第２レンズアレイ１３０からの各部分光束を第１偏光成分を有する光に偏光変換して射出する偏光変換素子１４０と、偏光変換素子１４０からの各部分光束を被照明領域で重畳する重畳レンズ１５０とを有する。これにより、第１照明装置１０２からは、第１偏光成分を有する光が射出される。
【００８２】
第２照明装置１０４は、被照明領域側に照明光束を射出する光源装置１１０と、光源装置１１０から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズ１２２を有する第１レンズアレイ１２０と、第１レンズアレイ１２０の複数の第１小レンズ１２２に対応する複数の第２小レンズ１３２を有する第２レンズアレイ１３０と、第２レンズアレイ１３０からの各部分光束を第２偏光成分を有する光に偏光変換して射出する偏光変換素子１４２と、偏光変換素子１４２からの各部分光束を被照明領域で重畳する重畳レンズ１５０とを有する。これにより、第２照明装置１０４からは、第２偏光成分を有する光が射出される。
【００８３】
このように構成された実施形態２に係るプロジェクタ１２においても、実施形態１に係るプロジェクタ１０の場合と同様に、第１ダイクロイックミラー１２１０の手前側領域で反射又は透過する光と第３ダイクロイックミラー２２１０の手前側領域で反射又は透過する光とがスクリーンＳＣＲ上で左右反対に投写されるように構成され、かつ、第２ダイクロイックミラー１２２０の手前側領域で反射又は透過する光と第４ダイクロイックミラー２２２０の手前側領域で反射又は透過する光とがスクリーンＳＣＲ上で左右反対に投写されるように構成されている。
【００８４】
具体的に説明すると、図４に示すように、第１ダイクロイックミラー１２１０における手前側領域で反射される赤色光（「○」の光路参照。）は、第３ダイクロイックミラー２２１０における奥側領域を透過する赤色光（「▲」の光路参照。）と重畳され、第１ダイクロイックミラー１２１０における奥側領域で反射される赤色光（「●」の光路参照。）は、第３ダイクロイックミラー２２１０における手前側領域を透過する赤色光（「△」の光路参照。）と重畳される。
【００８５】
このため、上述の（１）〜（３）の要因によって各ダイクロイックミラー１２１０，１２２０，２２１０，２２２０の手前側領域で反射又は透過する光と奥側領域で反射又は透過する光との間に光量差が生じた場合であっても、第１ダイクロイックミラー１２１０の手前側領域で反射される赤色光と奥側領域で反射される赤色光との間で生じる光量差（光量むら）と、第３ダイクロイックミラー２２１０の手前側領域を透過する赤色光と奥側領域を透過する赤色光との間で生じる光量差（光量むら）とは互いに打ち消される関係となる。
その結果、スクリーンＳＣＲ上に投写される画像光のうち赤色光について、左右方向（水平方向）の光量むらの発生を抑制することが可能となる。
【００８６】
なお、説明を省略するが、緑色光、青色光についても同様のことが言える。
【００８７】
したがって、実施形態２に係るプロジェクタ１２においても、実施形態１に係るプロジェクタ１０の場合と同様に、スクリーンＳＣＲ上に投写される画像光の左右方向の色むらの発生を抑制することができ、もって、投写画像の画像品質の低下を抑制することが可能となる。
【００８８】
［実施形態３］
図５〜図８は、実施形態３に係るプロジェクタ１４の光学系を模式的に示す図である。図５はプロジェクタ１４の斜視図であり、図６は下層に配置されるプロジェクタ１４の光学要素の上面図であり、図７は上層に配置されるプロジェクタ１４の光学要素の上面図であり、図８はプロジェクタ１４の側面図である。なお、図５において、図面を簡略化するため、第１照明装置１０２及び第２照明装置１０４の一部の光学要素、リレー光学系１２４０，２２４２における入射側レンズ１２７０，２２７０及びリレーレンズ１２８０，２２８０並びに第１〜第６光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂ，２３００Ｒ〜２３００Ｂの図示を省略している。また、図８において、発明の理解を容易にするため、各画像形成ユニット１１００，２１００における反射ミラー等の図示を省略している。
図９は、実施形態３に係るプロジェクタ１４内を通る光の光路を模式的に示す図である。図９（ａ）は下層に配置されるプロジェクタ１４の光学要素を通る光の光路を模式的に示す図であり、図９（ｂ）は上層に配置されるプロジェクタ１４の光学要素を通る光の光路を模式的に示す図である。
なお、図５〜図９において、図１〜図４と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８９】
実施形態３に係るプロジェクタ１４は、基本的には実施形態２に係るプロジェクタ１２とよく似た構成を有するが、プロジェクタ内に配置される光学要素が２層構造である点で、実施形態２に係るプロジェクタ１２の場合とは異なる。
【００９０】
すなわち、実施形態３に係るプロジェクタ１４においては、図５〜図８に示すように、第１画像光を射出する第１画像形成ユニット１１００（第１色分離光学系１２００、第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム１４００）と、第２画像光を射出する第２画像形成ユニット２１００（第２色分離光学系２２００、第４〜第６光変調素子２３００Ｒ〜２３００Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム２４００）とは、同一平面上に配置されておらず、第１画像形成ユニット１１００を構成する各光学要素が下層に配置され、第２画像形成ユニット２１００を構成する各光学要素が上層に配置された、いわゆる２層構造からなる。第２画像形成ユニット２１００の光射出側には、第２画像形成ユニット２１００から射出される第２偏光成分を有する第２画像光を下方（偏光合成プリズム３００）に向けて反射する反射ミラー２４０が配置されている。偏光合成プリズム３００は、第１画像形成ユニット１１００と同じく下層に配置されており、第１画像形成ユニット１１００から射出される第１偏光成分を有する第１画像光と反射ミラー２４０で反射された第２偏光成分を有する第２画像光とを合成し、投写光学系４００に射出する。
【００９１】
このように構成された実施形態３に係るプロジェクタ１４においても、実施形態２に係るプロジェクタ１２の場合と同様に、第１ダイクロイックミラー１２１０の手前側領域で反射又は透過する光と第３ダイクロイックミラー２２１０の手前側領域で反射又は透過する光とがスクリーンＳＣＲ上で左右反対に投写されるように構成され、かつ、第２ダイクロイックミラー１２２０の手前側領域で反射又は透過する光と第４ダイクロイックミラー２２２０の手前側領域で反射又は透過する光とがスクリーンＳＣＲ上で左右反対に投写されるように構成されている。
【００９２】
具体的に説明すると、図９に示すように、第１ダイクロイックミラー１２１０における手前側領域で反射される赤色光（「○」の光路参照。）は、第３ダイクロイックミラー２２１０における奥側領域を透過する赤色光（「▲」の光路参照。）と重畳され、第１ダイクロイックミラー１２１０における奥側領域で反射される赤色光（「●」の光路参照。）は、第３ダイクロイックミラー２２１０における手前側領域を透過する赤色光（「△」の光路参照。）と重畳される。
【００９３】
このため、上述の（１）〜（３）の要因によって各ダイクロイックミラー１２１０，１２２０，２２１０，２２２０の手前側領域で反射又は透過する光と奥側領域で反射又は透過する光との間に光量差が生じた場合であっても、第１ダイクロイックミラー１２１０の手前側領域で反射される赤色光と奥側領域で反射される赤色光との間で生じる光量差（光量むら）と、第３ダイクロイックミラー２２１０の手前側領域を透過する赤色光と奥側領域を透過する赤色光との間で生じる光量差（光量むら）とは互いに打ち消される関係となる。
その結果、スクリーンＳＣＲ上に投写される画像光のうち赤色光について、左右方向（水平方向）の光量むらの発生を抑制することが可能となる。
【００９４】
なお、説明を省略するが、緑色光、青色光についても同様のことが言える。
【００９５】
したがって、実施形態３に係るプロジェクタ１４においても、実施形態１及び２に係るプロジェクタ１０，１２の場合と同様に、スクリーンＳＣＲ上に投写される画像光の左右方向の色むらの発生を抑制することができ、もって、投写画像の画像品質の低下を抑制することが可能となる。
【００９６】
実施形態３に係るプロジェクタ１４においては、第１画像形成ユニット１１００（第１色分離光学系１２００、第１〜第３光変調素子１３００Ｒ〜１３００Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム１４００）と、第２画像形成ユニット２１００（第２色分離光学系２２００、第４〜第６光変調素子２３００Ｒ〜２３００Ｂ及びクロスダイクロイックプリズム２４００）とは、異なる水平面上に配置されている。言い換えると、第１照明装置１０２の照明光軸及び第１画像形成ユニット１１００におけるクロスダイクロイックプリズム１４００から射出される光の中心軸の両方の軸を含む仮想平面と、第２照明装置１０４の照明光軸及び第２画像形成ユニット２１００におけるクロスダイクロイックプリズム２４００から射出される光の中心軸を含む仮想平面とが、異なる位置となるように、これら各光学要素が配置されている。これにより、光学要素が２層構造となるように配置され、比較的設置面積の小さいプロジェクタとなる。
【００９７】
実施形態３に係るプロジェクタ１４においては、上記した反射ミラー２４０をさらに備えるため、上述の設置面積の小さなプロジェクタ（２層構造のプロジェクタ）を実現することが比較的容易となる。
【００９８】
以上、本発明のプロジェクタを上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００９９】
上記各実施形態においては、偏光分離光学系として偏光分離ミラーを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、偏光分離プリズム（偏光ビームスプリッタ）を用いることもできる。また、上記各実施形態においては、偏光合成光学系として偏光合成プリズムを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、基板上に偏光合成面が形成された偏光合成素子を用いることもできる。
【０１００】
上記実施形態３においては、第１画像形成ユニット１１００と偏光合成プリズム３００とが下層に配置され、第２画像形成ユニット２１００が上層に配置され、第２画像形成ユニット２１００の光射出側に配置された反射ミラー２４０によって第２画像形成ユニット２１００からの光を下方に反射する構成を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、第１画像形成ユニット１１００が下層に配置され、第２画像形成ユニット２１００と偏光合成プリズム３００とが上層に配置され、第１画像形成ユニット１１００の光射出側に配置された反射ミラーによって第１画像形成ユニットからの光を上方に反射する構成としてもよい。
【０１０１】
上記各実施形態においては、照明装置として、発光管を有する照明装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、照明装置として、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＤ（半導体レーザ）その他の固体光源を用いることもできる。
【０１０２】
上記各実施形態においては、光変調素子として、透過型の液晶パネルを有する光変調素子を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。反射型の液晶パネルを有する光変調素子を用いることもできる。
【０１０３】
上記各実施形態においては、光変調素子として、液晶パネルを有する光変調素子を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。マイクロミラー型光変調素子を用いることもできる。
【０１０４】
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に適用する場合にも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】実施形態１に係るプロジェクタ１０の光学系を模式的に示す図。
【図２】実施形態１に係るプロジェクタ１０内を通る光の光路を模式的に示す図。
【図３】実施形態２に係るプロジェクタ１２の光学系を模式的に示す図。
【図４】実施形態２に係るプロジェクタ１２内を通る光の光路を模式的に示す図。
【図５】実施形態３に係るプロジェクタ１４の光学系を模式的に示す図。
【図６】実施形態３に係るプロジェクタ１４の光学系を模式的に示す図。
【図７】実施形態３に係るプロジェクタ１４の光学系を模式的に示す図。
【図８】実施形態３に係るプロジェクタ１４の光学系を模式的に示す図。
【図９】実施形態３に係るプロジェクタ１４内を通る光の光路を模式的に示す図。
【図１０】従来のプロジェクタ９００の光学系を模式的に示す図。
【図１１】従来のプロジェクタ９００の問題点を説明するために示す図。
【図１２】第１ダイクロイックミラー９３２の分光特性を説明するために示す図。
【図１３】従来のプロジェクタ９００内を通る光の光路を模式的に示す図。
【符号の説明】
【０１０６】
１０，１２，１４，９００…プロジェクタ、１００，１０２，１０４，９１０…照明装置、１１０…光源装置、１１２…発光管、１１４…楕円面リフレクタ、１１６…副鏡、１１８…凹レンズ、１２０…第１レンズアレイ、１３０…第２レンズアレイ、１４０，１４２…偏光変換素子、１５０…重畳レンズ、２００，９１２…偏光分離ミラー、２１０，９３８，１２３０…両面反射ミラー、２２０，２３０，１２５０，１２６０，２２５０，２２６０…反射ミラー、３００，９９０…偏光合成プリズム、４００，９９２…投写光学系、９２０，９５０，１１００，２１００…画像形成ユニット、９３０，９６０，１２００，２２００…色分離光学系、９３２，９３４，９６２，９６４，１２１０，１２２０，２２１０，２２２０…ダイクロイックミラー、９３６，９６６，１２４０，２２４０，２２４２…リレー光学系、１２７０，２２７０…入射側レンズ、１２８０，２２８０…リレーレンズ、９４０Ｒ，９４０Ｇ，９４０Ｂ，９７０Ｒ，９７０Ｇ，９７０Ｂ，１３００Ｒ，１３００Ｇ，１３００Ｂ，２３００Ｒ，２３００Ｇ，２３００Ｂ…光変調素子、９４２，９７２，１４００，２４００…クロスダイクロイックプリズム、ＳＣＲ…スクリーン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１色光、第２色光及び第３色光を含む光を射出する照明装置と、
前記照明装置からの光のうち一部の波長域の光を反射し他の波長域の光を透過することにより前記照明装置からの光を前記第１色光と他の色光とに分離する第１ダイクロイックミラー及び前記第１ダイクロイックミラーで分離された前記他の色光のうち一部の波長域の光を反射し他の波長域の光を透過することにより前記他の色光を前記第２色光と前記第３色光とに分離する第２ダイクロイックミラーを有し、前記照明装置からの光を前記第１〜第３色光に分離する第１色分離光学系と、前記第１色分離光学系で分離された前記第１〜第３色光をそれぞれ変調する第１〜第３光変調素子と、前記第１〜第３光変調素子でそれぞれ変調された前記第１〜第３色光を合成して第１画像光を射出する第１色合成光学系と、
前記照明装置からの光のうち一部の波長域の光を反射し他の波長域の光を透過することにより前記照明装置からの光を前記第１色光と他の色光とに分離する第３ダイクロイックミラー及び前記第３ダイクロイックミラーで分離された前記他の色光のうち一部の波長域の光を反射し他の波長域の光を透過することにより前記他の色光を前記第２色光と前記第３色光とに分離する第４ダイクロイックミラーを有し、前記照明装置からの光を前記第１〜第３色光に分離する第２色分離光学系と、前記第２色分離光学系で分離された前記第１〜第３色光をそれぞれ変調する第４〜第６光変調素子と、前記第４〜第６光変調素子でそれぞれ変調された前記第１〜第３色光を合成して第２画像光を射出する第２色合成光学系と、
前記第１色合成光学系から射出された前記第１画像光と、前記第２色合成光学系から射出された前記第２画像光とを合成する偏光合成光学系と、
前記偏光合成光学系で合成された画像光を投写する投写光学系とを備え、
前記第１〜第３色光のそれぞれについて、
前記第１ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射又は透過する色光と、前記第３ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射又は透過する色光とは、投写面上で左右反対に投写されるように構成され、
前記第２ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射又は透過する色光と、前記第４ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射又は透過する色光とは、投写面上で左右反対に投写されるように構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
前記照明装置からの光を第１偏光成分を有する光と第２偏光成分を有する光とに分離する偏光分離光学系と、
前記偏光分離光学系で分離された前記第１偏光成分を有する光を前記第１色分離光学系に導光する第１導光光学系と、
前記偏光分離光学系で分離された前記第２偏光成分を有する光を前記第２色分離光学系に導光する第２導光光学系とをさらに備えることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項３】
請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
前記照明装置として、前記第１色分離光学系に向けて第１偏光成分を有する光を射出する第１照明装置と、前記第２色分離光学系に向けて第２偏光成分を有する光を射出する第２照明装置とを備えることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記第１色分離光学系、前記第１〜第３光変調素子及び前記第１色合成光学系と、前記第２色分離光学系、前記第４〜第６光変調素子及び前記第２色合成光学系と、前記偏光合成光学系とは、略同一平面上に配置されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項５】
請求項４に記載のプロジェクタにおいて、
前記第１色分離光学系は、前記第１ダイクロイックミラーにより前記第１色光を反射させて前記他の色光を透過させ、前記第２ダイクロイックミラーにより前記第２色光を反射させて前記第３色光を透過させるように構成され、
前記第２色分離光学系は、前記第３ダイクロイックミラーにより前記第１色光を透過させて前記他の色光を反射させ、前記第４ダイクロイックミラーにより前記第２色光を反射させて前記第３色光を透過させるように構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項６】
請求項５に記載のプロジェクタにおいて、
前記第１ダイクロイックミラーと前記第１光変調素子との間であって、前記第４ダイクロイックミラーと前記第６光変調素子との間に配置され、前記第１ダイクロイックミラーで反射された前記第１色光を反射する面と前記第４ダイクロイックミラーを透過した前記第３色光を反射する面とを有する両面反射ミラーをさらに備えることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記第１色分離光学系、前記第１〜第３光変調素子及び前記第１色合成光学系と、前記第２色分離光学系、前記第４〜第６光変調素子及び前記第２色合成光学系とは、異なる水平面上に配置されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項８】
請求項７に記載のプロジェクタにおいて、
前記第１色合成光学系と前記偏光合成光学系との間又は前記第２色合成光学系と前記偏光合成光学系との間に配置され、前記第１色合成光学系から射出された前記第１画像光又は前記第２色合成光学系から射出された前記第２画像光を前記偏光合成光学系に向けて反射する反射ミラーをさらに備えることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１】
第１色光、第２色光及び第３色光を含む光を射出する照明装置と、
前記照明装置からの光のうち一部の波長域の光を反射し他の波長域の光を透過することにより前記照明装置からの光を前記第１色光と他の色光とに分離する第１ダイクロイックミラー及び前記第１ダイクロイックミラーで分離された前記他の色光のうち一部の波長域の光を反射し他の波長域の光を透過することにより前記他の色光を前記第２色光と前記第３色光とに分離する第２ダイクロイックミラーを有し、前記照明装置からの光を前記第１〜第３色光に分離する第１色分離光学系と、前記第１色分離光学系で分離された前記第１〜第３色光をそれぞれ変調する第１〜第３光変調素子と、前記第１〜第３光変調素子でそれぞれ変調された前記第１〜第３色光を合成して第１画像光を射出する第１色合成光学系と、
前記照明装置からの光のうち一部の波長域の光を反射し他の波長域の光を透過することにより前記照明装置からの光を前記第１色光と他の色光とに分離する第３ダイクロイックミラー及び前記第３ダイクロイックミラーで分離された前記他の色光のうち一部の波長域の光を反射し他の波長域の光を透過することにより前記他の色光を前記第２色光と前記第３色光とに分離する第４ダイクロイックミラーを有し、前記照明装置からの光を前記第１〜第３色光に分離する第２色分離光学系と、前記第２色分離光学系で分離された前記第１〜第３色光をそれぞれ変調する第４〜第６光変調素子と、前記第４〜第６光変調素子でそれぞれ変調された前記第１〜第３色光を合成して第２画像光を射出する第２色合成光学系と、
前記第１色合成光学系から射出された前記第１画像光と、前記第２色合成光学系から射出された前記第２画像光とを合成する偏光合成光学系と、
前記偏光合成光学系で合成された画像光を投写する投写光学系とを備え、
前記第１〜第３色光のそれぞれについて、
前記第１ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射又は透過する色光と、前記第３ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射又は透過する色光とは、投写面上で左右反対に投写されるように構成され、
前記第２ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射又は透過する色光と、前記第４ダイクロイックミラーにおける照明光軸に沿って手前側の領域で反射又は透過する色光とは、投写面上で左右反対に投写されるように構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
前記照明装置からの光を第１偏光成分を有する光と第２偏光成分を有する光とに分離する偏光分離光学系と、
前記偏光分離光学系で分離された前記第１偏光成分を有する光を前記第１色分離光学系に導光する第１導光光学系と、
前記偏光分離光学系で分離された前記第２偏光成分を有する光を前記第２色分離光学系に導光する第２導光光学系とをさらに備えることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項３】
請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
前記照明装置として、前記第１色分離光学系に向けて第１偏光成分を有する光を射出する第１照明装置と、前記第２色分離光学系に向けて第２偏光成分を有する光を射出する第２照明装置とを備えることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記第１色分離光学系、前記第１〜第３光変調素子及び前記第１色合成光学系と、前記第２色分離光学系、前記第４〜第６光変調素子及び前記第２色合成光学系と、前記偏光合成光学系とは、略同一平面上に配置されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項５】
請求項４に記載のプロジェクタにおいて、
前記第１色分離光学系は、前記第１ダイクロイックミラーにより前記第１色光を反射させて前記他の色光を透過させ、前記第２ダイクロイックミラーにより前記第２色光を反射させて前記第３色光を透過させるように構成され、
前記第２色分離光学系は、前記第３ダイクロイックミラーにより前記第１色光を透過させて前記他の色光を反射させ、前記第４ダイクロイックミラーにより前記第２色光を反射させて前記第３色光を透過させるように構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項６】
請求項５に記載のプロジェクタにおいて、
前記第１ダイクロイックミラーと前記第１光変調素子との間であって、前記第４ダイクロイックミラーと前記第６光変調素子との間に配置され、前記第１ダイクロイックミラーで反射された前記第１色光を反射する面と前記第４ダイクロイックミラーを透過した前記第３色光を反射する面とを有する両面反射ミラーをさらに備えることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記第１色分離光学系、前記第１〜第３光変調素子及び前記第１色合成光学系と、前記第２色分離光学系、前記第４〜第６光変調素子及び前記第２色合成光学系とは、異なる水平面上に配置されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項８】
請求項７に記載のプロジェクタにおいて、
前記第１色合成光学系と前記偏光合成光学系との間又は前記第２色合成光学系と前記偏光合成光学系との間に配置され、前記第１色合成光学系から射出された前記第１画像光又は前記第２色合成光学系から射出された前記第２画像光を前記偏光合成光学系に向けて反射する反射ミラーをさらに備えることを特徴とするプロジェクタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−２６８８５７（Ｐ２００８−２６８８５７Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１３１４４（Ｐ２００７−３１３１４４）
【出願日】平成１９年１２月４日（２００７．１２．４）
【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２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月４日（２００７．１２．４）
【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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