JP3620509B2 - リアプロジェクタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、リアプロジェクタに関し、さらに詳しくは、光源から射出された光を偏光方向の異なる複数の光に分離して変調し、クロスダイクロイックプリズムによって合成した後、投写レンズ系を介してスクリーンの背面側から入射して表面側に透過させることによって投写画像を写し出すリアプロジェクタに関し、特に、スクリーンに写し出した投写画像の色ムラを無くすのに有用な技術である。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プロジェクタには、画像が投写される側から投写面を観察するフロント投写型のプロジェクタと、透過型スクリーンを用いてその背面から画像を投写して反対側から投写面を観察するリアプロジェクタの２種類が存在する。
【０００３】
特に、リアプロジェクタは、キャビネットの前面に透過型スクリーンを設け、その内部に投写すべき画像を形成する投写光学系と、投写光学系から射出された光を投写する透過型スクリーンとを配置した構成となっている。
【０００４】
その透過型スクリーンとしては、一方向に沿って溝を形成したレンチキュラーレンズを用いたものが主流である。そのレンチキュラーレンズは、前記溝に直交する方向に偏光した光の透過率が、前記溝に平行な方向に偏光した光の透過率よりも高くなる性質がある。そのため、透過型スクリーンには、背面側から入射して表面側へ透過する投写光に偏光方向に応じた特性差があることが知られている。
【０００５】
また、一般に、プロジェクタは、光源から射出された光を緑色（Ｇ）と青色（Ｂ）と赤色（Ｒ）の三色の光に分離し、それらの色の光を画像情報に応じて変調した後にクロスダイクロイックプリズムによって合成してスクリーンへ投写するようになっている。
【０００６】
前記クロスダイクロイックプリズムは、４つのプリズムの界面に沿って波長選択特性の異なる２種類の波長選択膜をＸ字状に配置した構造をしている。このクロスダイクロイックプリズムは、三色の光のうち二色の光を波長選択膜で反射し、残りの一色の光を２つの波長選択膜に透過させて、前記二色の光と前記残りの一色の光とを同一方向に射出して色合成するようになっている。
【０００７】
このクロスダイクロイックプリズムの波長選択膜には、偏光方向に応じて反射率または透過率に特性に違いがある。そのため、一般に、プロジェクタでは、波長選択膜によって反射される色の光を波長選択膜に対してＳ偏光とし、波長選択膜を透過する色の光をＰ偏光としてクロスダイクロイックプリズムに入射させて、波長選択膜によって反射されたり、波長選択膜を透過したりする際の各色の損失を防いで光に利用効率を高める構造が知られている。
【０００８】
一方、リアプロジェクタには、前記投写光学系から射出された光を投写する透過型スクリーンに導く反射ミラーを配置した構成も知られている。その反射ミラーは、入射面に直交する方向に振動する光と平行な方向に振動する光とでは原理的に異なるため、入射面に直交する方向に振動する光の反射率が入射面に平行な方向に振動する光の反射率よりも高くなるという反射特性を持っている。
【０００９】
また、たとえば、反射ミラーとしては、光透過性の延伸樹脂フィルムの一面に反射膜をコーティングしたフィルム状ミラーが知られている。このフィルム状ミラーは、軽量化やハンドリングの容易性などの観点から優れている反面、その延伸方向が反射特性に対して大きな影響を及ぼしてしまう性質がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のリアプロジェクタでは、第１の色のＰ偏光の光と第２の色のＳ偏光の光とをダイクロイックプリズムに入射して合成して射出しても、第１の色のＰ偏光の光と第２の色のＳ偏光の光のそれぞれの偏光方向は保存されるため、９０°異なる２つの偏光方向を持つ合成光が反射ミラーおよびスクリーンに入射するようになっている。
【００１１】
しかしながら、上記従来のリアプロジェクタでは、色合成光学系または投写レンズ系とスクリーンとの間の距離（投写距離）を短くしていくと、反射ミラーやスクリーンへの入射角が広角化し、反射ミラーの反射率やスクリーンの透過率の波長依存性および入射角依存性が顕著となって、画面上に色ムラや輝度ムラを生じさせる問題点があるため、薄型化に向かない。
【００１２】
また、第１の色のＰ偏光の光と第２の色のＳ偏光の光との間では、反射ミラーやフィルム状ミラーの反射特性およびスクリーンの透過特性に差が生じるため、スクリーンへの投写画像が色によって異なる特性の影響を受けた場合には、光利用効率が低下し、しかも、色バランスが崩れてしまう問題点がある。特に、フィルム状ミラーの延伸方向との関係により部分的に影響を受けた場合には、色バランスの崩れは虹模様として現れ、投写画像の均一性が著しく損なわれる問題点がある。
【００１３】
そこで、この発明は、上記事情に鑑みなされたもので、投写距離を短くして広角化しても、波長依存性や入射角依存性による画面上に色ムラや輝度ムラを生じさせず、また、スクリーンや反射ミラーにおける偏光依存性の影響を極力減らして、高効率でかつ高品位な画像が得られるリアプロジェクタを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の第１のリアプロジェクタは、光源と、前記光源から射出された光を複数色の光に分離する色分離光学系と、前記色分離光学系により分離された前記複数色の光をそれぞれ変調する複数の光変調装置と、前記複数の光変調装置によりそれぞれ変調された前記複数色の光を合成する色合成光学系と、前記色合成光学系により合成された光を投写する投写レンズ系と、を備えた投写光学系と、前記投写レンズ系から射出された光を背面側から入射して表面側に透過させることによって投写画像として写し出すためのスクリーンと、を備えたリアプロジェクタにおいて、前記色合成光学系で合成される複数色の光が少なくとも２種類の偏光状態からなる光である場合に、前記色合成光学系と前記スクリーンとの間の光路中に配置されて各色の光の偏光状態を揃えて前記スクリーンに投写する偏光状態調整手段を有することを特徴とする。
【００１５】
これによって、前記偏光状態調整手段が、前記色合成光学系で合成される複数色の光が少なくとも２種類の偏光状態からなる光である場合に、前記色合成光学系と前記スクリーンとの間の光路中で各色の光の偏光状態を揃えて、前記スクリーンに写し出される各色の光の輝度分布を同一にするため、スクリーンの透過率の波長依存性と入射角依存性およびスクリーンにおける偏光依存性に基づくスクリーン画面上の色ムラや輝度ムラを抑止する。
【００１６】
また、前記スクリーンを、前記色合成光学系から投写された光をそのまま前記スクリーンに入射したときに、偏光状態に応じて各色の光の輝度分布が異なる投写距離に配置することが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、前記色合成光学系から投写された光をそのまま前記スクリーンに入射したときに、偏光状態に応じて各色の光の輝度分布が異なる投写距離に前記スクリーンを配置しているにもかかわらず、前記色合成光学系と前記スクリーンとの間の光路中で各色の光の偏光状態を揃えて、前記スクリーンに写し出される各色の光の輝度分布を同一にするため、スクリーンの透過率の波長依存性と入射角依存性およびスクリーンにおける偏光依存性に基づくスクリーン画面上の色ムラや輝度ムラを抑止する。
【００１８】
なお、前記スクリーンを配置する投写距離は、上述したように、前記色合成光学系で合成される複数色の光が少なくとも２種類の偏光状態からなる光である場合に、前記色合成光学系から投写された光をそのまま前記スクリーンに入射したときに、偏光状態に応じて各色の光の輝度分布が異なる距離である。
【００１９】
この投写距離は、スクリーンの入射角依存性に伴う色ムラの関係から設定するのが好ましい。図１６に、その関係を示すグラフを示す。このグラフは、縦軸に色ムラの度合いを表す色差ΔＥ、横軸にスクリーンに入射する光の入射角差［ｄｅｇ］を取って、入射角差に応じた色差ΔＥをプロットしてある。
【００２０】
前記色差ΔＥは、ＣＩＥＬＡＢ色空間において、２つの測色値（Ｌ１，ａ１，ｂ１）と（Ｌ２，ａ２，ｂ２）を用いて表すと、次式によって与えられる。
ΔＥ＝｛（ΔＬ）２＋（Δａ）２＋（Δｂ）２｝０．５
但し、ΔＬ＝Ｌ１−Ｌ２，Δａ＝ａ１−ａ２，Δｂ＝ｂ１−ｂ２である。
【００２１】
図１６に戻って、色差ΔＥは、入射角差が大きくなるにつれて急激に大きくなってきている。特に、色差ΔＥは、入射角差３３ｄｅｇ程から約３．２を越えるように大きくなってきている。その色差ΔＥの値３．２は、日本色彩研究所などがＢ級許容差と規定している範囲３．２〜６．５に入る値である。このＢ級許容差は、「印象レベルでは同じ色として扱える範囲であって、色違いとされる可能性の高い色差」として規定されている範囲であり、スクリーン画面上に色ムラとして認識されてくる範囲である。
【００２２】
ところで、上記従来のリアプロジェクタは、薄型化の要請はあったものの光学部品等の大きさなどから必然的に長い投写距離となって入射角差２２°の近辺となるように製造されていた。その入射角差２２°では、色差ΔＥが約１．１という小さな値を示している。この値１．１は、日本色彩研究所などがＡＡ級許容差と規定している範囲０．８〜１．６に入る値である。このＡＡ級許容差は、「隣接比較で色差が感じられるレベルであって、一般の測色機の器差を含む誤差範囲」として規定されている範囲であり、スクリーン画面上では色ムラとして認識できない範囲である。
【００２３】
つまり、従来のリアプロジェクタでは、上述したように必然的に入射角差が決まってしまうため、入射角差に応じた色差ΔＥの関係によって製造する必要がなく、その関係から色ムラがスクリーンに現れることを問題点として認識することもなかったのである。
【００２４】
したがって、この発明の第１のリアプロジェクタによれば、薄型化に伴って投写距離を短くしてスクリーンへの入射角を広角化しても、波長依存性や入射角依存性や偏光依存性の影響を小さく抑えることができるため、スクリーン画面上に色ムラや輝度ムラを生じさせず、高効率でかつ高品位な画像を表示することができるようになる。そのため、この発明によれば、輝度ムラなどの無い薄型のリアプロジェクタを提供することができるようになる。
【００２５】
また、前記偏光状態調整手段は、前記複数色の光が進行方向に垂直な面内で少なくとも２方向に振動する直線偏光のいずれかの偏光方向をもつ場合に、少なくとも２方向の直線偏光のうちのいずれか一つの直線偏光に偏光方向を揃える波長選択型位相差板とするのが好ましい。これによって、波長選択型位相差板が、少なくとも２方向の直線偏光のうちのいずれか一つの直線偏光に偏光方向を揃えるため、波長依存性や入射角依存性や偏光依存性の影響を小さく抑えることができる。
【００２６】
また、この発明の第１のリアプロジェクタは、さらに、前記投写光学系と前記スクリーンとの間の光路中に配置され、前記投写光学系からの投写画像の光を反射し前記スクリーンへ至らせる反射ミラーを有し、前記偏光状態調整手段によって偏光方向を揃えられた光が前記反射ミラーに対してＳ偏光となるように、前記投写光学系を配置してもよい。これによって、反射ミラーに入射する光の反射効率が向上するため、反射ミラーの偏光依存性の影響も極力低減される。
【００２７】
この場合、前記複数色の光は、進行方向に垂直な面内で互いに直交する２方向に振動する直線偏光のいずれかの偏光状態からなり、一方の直線偏光を持つ光は、前記色合成光学系の反射面に対してＳ偏光の青色および赤色の光であり、他方の直線偏光を持つ光は、前記色合成光学系の反射面に対してＰ偏光の緑色の光であり、前記波長選択型位相差板は、前記青色および赤色の光の偏光方向あるいは緑色の光の偏光方向のいずれを変換しても構わない。すなわち、変換して揃える偏光に応じて投写光学系の配置を変更し、揃えられた偏光が反射ミラーに対してＳ偏光となるように構成すればよい。
【００２８】
これによって、反射ミラーに入射する偏光は全てＳ偏光となり、反射ミラーによる反射特性を３色とも向上させることができる。また、一般的にリアプロジェクタの画面が横長であることを考慮すると、反射ミラーは、反射ミラーに対して下方または上方から投写される画像光をスクリーンに向けて前方に反射するのが好ましい。このように配置すれば、リアプロジェクタを薄型化する上で有利となる。従って、反射ミラーに対してＳ偏光となる光はスクリーンに対しては水平方向に振動する偏光方向の光となるため、スクリーンによる透過特性を３色とも向上させることができる。
【００２９】
また、前記偏光状態調整手段は、前記複数色の光が進行方向に垂直な面内で少なくとも２方向に振動する直線偏光のいずれかの偏光方向をもつ場合に、いずれの偏光方向も円偏光に変換する４分の１波長板としてもよい。これによって、４分の１波長板が、いずれの偏光方向も円偏光に変換するため、波長依存性や入射角依存性や偏光依存性の影響を小さく抑えることができる。
【００３０】
なお、前記偏光状態調整手段は、前記色合成光学系と前記投写レンズ系との間に配置してもよい。これによって、投写レンズ系の設計の際に偏光状態調整手段の影響を考慮して設計をおこなうことができる。前記偏光状態調整手段は、前記投写レンズ系の絞り部に配置してもよい。これによって、投写レンズ系の絞り部（絞り部の付近を含む）において光束の径が最も小さくなるため、偏光状態調整手段を小さくすることができる。また、前記偏光状態調整手段は、前記投写レンズ系と前記スクリーンとの間の光路中に配置してもよい。これによって、光源から投写レンズ系までの投写光学系の構成を変更せずに済むため、汎用性の高い光学系を設計することができる。
【００３１】
本発明の第２のリアプロジェクタは、光源と、前記光源から射出された光を複数色の光に分離する色分離光学系と、前記色分離光学系により分離された前記複数色の光をそれぞれ変調する複数の光変調装置と、前記複数の光変調装置によりそれぞれ変調された前記複数色の光を合成する色合成光学系と、前記色合成光学系により合成された光を投写する投写レンズ系と、を備えた投写光学系と、前記投写レンズ系から射出された光を背面側から入射して表面側に透過させることによって投写画像として写し出すためのスクリーンと、を備えたリアプロジェクタにおいて、前記色合成光学系で合成される複数色の光が少なくとも２種類の偏光状態からなる光である場合に、前記色合成光学系と前記スクリーンとの間の光路中に配置されて各色の光の偏光状態を無偏光状態に変換する消偏光素子を有することを特徴とする。
【００３２】
この第２のリアプロジェクタによれば、消偏光素子が、色合成光学系とスクリーンとの間の光路中で、複数色の光の偏光状態をともに無偏光状態に変換するため、波長依存性や入射角依存性や偏光依存性の影響を小さく抑えることができる。また、反射ミラーがある場合には、反射ミラーの偏光依存性の影響も極力低減される。
【００３３】
本発明の第３のリアプロジェクタは、光源と、前記光源から射出された光を複数色の光に分離する色分離光学系と、前記色分離光学系により分離された前記複数色の光をそれぞれ変調する複数の光変調装置と、前記複数の光変調装置によりそれぞれ変調された前記複数色の光を合成する色合成光学系と、前記色合成光学系により合成された光を投写する投写レンズ系と、を備えた投写光学系と、前記投写レンズ系から射出された光を背面側から入射して表面側に透過させることによって投写画像として写し出すためのスクリーンと、を備えたリアプロジェクタにおいて、前記色合成光学系で合成される複数色の光が少なくとも２種類の偏光方向からなる光である場合に、前記色合成光学系と前記スクリーンとの間の光路中に配置されて各色の光の偏光方向を回転させる偏光回転素子を有することを特徴とする。
【００３４】
この第３のリアプロジェクタによれば、前記複数色の光が進行方向に垂直な面内で少なくとも２方向に振動する直線偏光のいずれかの偏光方向をもつ場合に、偏光回転素子が、いずれの偏光方向も回転させため、スクリーンの波長依存性や入射角依存性や偏光依存性の影響を小さく抑えることができる。また、反射ミラーがある場合には、反射ミラーの偏光依存性の影響も極力低減される。
【００３５】
また、本発明の第２あるいは第３のリアプロジェクタにおいて、前記スクリーンを、前記色合成光学系から投写された光をそのまま前記スクリーンに入射したときに、偏光状態に応じて各色の光の輝度分布が異なる投写距離に配置することが好ましい。
【００３６】
この構成によれば、前記色合成光学系から投写された光をそのまま前記スクリーンに入射したときに、偏光状態に応じて各色の光の輝度分布が異なる投写距離に前記スクリーンを配置しているにもかかわらず、前記色合成光学系と前記スクリーンとの間の光路中で各色の光の偏光状態を揃えて、前記スクリーンに写し出される各色の光の輝度分布を同一にするため、スクリーンの透過率の波長依存性と入射角依存性およびスクリーンにおける偏光依存性に基づくスクリーン画面上の色ムラや輝度ムラを抑止する。
【００３７】
さらにまた、本発明の第２または第３のプロジェクタにおいて、前記消偏光素子あるいは前記偏光回転素子は、前記色合成光学系と前記投写レンズ系との間に配置してもよい。これによって、投写レンズ系の設計の際に消偏光素子あるいは偏光回転素子の影響を考慮して設計をおこなうことができる。また、前記消偏光素子あるいは前記偏光回転素子は、前記投写レンズ系の絞り部に配置してもよい。これによって、投写レンズ系の絞り部（絞り部の付近を含む）において光束の径が最も小さくなるため、消偏光素子あるいは偏光回転素子を小さくすることができる。さらにまた、前記消偏光素子あるいは前記偏光回転素子は、前記投写レンズ系と前記スクリーンとの間の光路中に配置してもよい。これによって、光源から投写レンズ系までの投写光学系の構成を変更せずに済むため、汎用性の高い光学系を設計することができる。
【００３８】
また、さらに、本発明の第１及び第２並びに第３のリアプロジェクタにおいて、前記投写光学系と前記スクリーンとの間の光路中に、光透過性の延伸樹脂よりなるフィルムと、前記フィルムの一方の面に設けられた反射膜と、を備えたフィルムミラーを具備し、該フィルムミラーは、前記フィルムの延伸方向が同フィルムミラーの入射面と直交するように配置してもよい。
【００３９】
これによって、前記投写レンズ系から射出された光の光軸を曲げてその光を前記スクリーンに導くため、フィルムミラーの偏光依存性の影響を極力低減することができるようになる。また、フィルムミラーにおける色光の減衰が低減されるので、光の利用効率が向上する。
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明にかかるリアプロジェクタの実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、図４〜図６、図８〜図１１、図１３および図１４において、両矢印付きの線は図面に平行な偏光方向を示し、白丸の中心に点を付した記号は図面と直交する偏光方向を示すものとする。ただし、図６と図１０において、フィルムミラー３とスクリーン４の近傍に付された記号は、偏光方向ではなく、フィルムミラー３におけるフィルム３１の延伸方向並びに透過スクリーン４におけるレンチキュラーレンズ（図示省略）の溝の方向を示すものとする。
【００４１】
（実施の形態１）
リアプロジェクタは、図５、図６に示された如く、投写光学系１、反射ミラー３を筐体５の内部に収納し、筐体５の前面に透過スクリーン４を配置したものである。図５は、リアプロジェクタ全体の内部の概略構成を模式的に示す正面図であり、図６はその右側面図である。本実施形態のリアプロジェクタは、投写光学系１から射出された光を反射ミラー３で反射して透過スクリーン４にその背面から投写する構成となっている。
【００４２】
図１は、本発明の実施の形態１にかかるリアプロジェクタの投写光学系１の要部を示す概略平面図である。この投写光学系１は、偏光照明装置１１、色分離光学系１２、リレー光学系１３、光変調装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ、色合成光学系１５および投写レンズ系１６を備えている。また、色合成光学系１５とスクリーンとの間の光路中に波長選択型位相差板２Ｇを備えている。
【００４３】
なお、前記色合成光学系１５と前記スクリーンとの間の投写距離は、上述したように、前記色合成光学系１５で合成される複数色の光が少なくとも２種類の偏光状態からなる光である場合に、前記色合成光学系１５から投写された光をそのまま前記スクリーンに入射したときに、偏光状態に応じて各色の光の輝度分布が異なる距離にしてある。
【００４４】
前記偏光照明装置１１は、主に光源１１１と均一照明光学系１１２とからなる。均一照明光学系１１２は、第１レンズアレイ１１３、第２レンズアレイ１１４、偏光変換素子アレイ１１５および重畳レンズ１１６を備えている。光源１１１から射出された光は、第１レンズアレイ１１３により複数の部分光束に分割される。各部分光束は第２レンズアレイ１１４により平行化され、さらに偏光変換素子アレイ１１５により方向が揃った一種類の偏光方向の光に変換される。
【００４５】
本実施形態では、後述するクロスダイクロイックプリズム１５１の波長選択膜１５２，１５３に対してＳ偏光となる光に変換される。ここで、Ｓ偏光とは、特定の反射面における入射面（反射面の法線と入射光線の中心軸を含む面）に対して垂直に振動する偏光であり、Ｐ偏光とは入射面に対して平行に振動する偏光である。なお、偏光変換素子アレイ１１５により、波長選択膜１５２，１５３に対してＰ偏光となる光に変換することも可能である。偏光変換素子アレイ１１５によって一種類の偏光方向に変換された光は、重畳レンズ１１６により被照明領域に重畳される。
【００４６】
前記色分離光学系１２は、光源１１１から射出された光（自然光）を複数色の光、すなわち赤色、緑色および青色の三色の光に分離する。色分離光学系１２は、ダイクロイックミラー１２１，１２２、ミラー１２３および平行化レンズ１２４，１２５を備えている。偏光照明装置１１から射出された光は、第１のダイクロイックミラー１２１により赤色光と、緑色および青色の光とに分離される。分離された赤色光は、ミラー１２３および第１の平行化レンズ１２４を介して赤色用の光変調装置１４Ｒに入射する。一方、緑色および青色の光は、第２のダイクロイックミラー１２２により緑色光と青色光とに分離される。分離された緑色光は、第２の平行化レンズ１２５を介して緑色用の光変調装置１４Ｇに入射する。分離された青色光は、リレー光学系１３へ至る。
【００４７】
前記リレー光学系１３は、入射側レンズ１３１、入射側ミラー１３２、中間レンズ１３３、射出側ミラー１３４および射出側レンズ１３５を備えている。色分離光学系１２により分離された青色光は、入射側レンズ１３１、入射側ミラー１３２、中間レンズ１３３、射出側ミラー１３４および射出側レンズ１３５の順に経由して青色用の光変調装置１４Ｂに入射する。
【００４８】
前記光変調装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂは、たとえば透過型の液晶装置により構成されている。図３は光変調装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ、クロスダイクロイックプリズム１５１付近を詳細に示す平面図である。
【００４９】
各光変調装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂには、図３に示されるように、偏光変換素子アレイ１１５によって、後述するクロスダイクロイックプリズム１５１の波長選択反射膜１５２，１５３に対してＳ偏光に揃えられた光が入射する。レンズ１２４，１２５，１３５と各光変調装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの間には、偏光変換素子アレイ１１５によって偏光方向を揃えられた光の偏光度をより高めるために、入射側偏光板１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂが配置されている。入射側偏光板１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂを介して各光変調装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂに入射した光は、各色の画像情報にしたがって偏光方向の変調を受ける。
【００５０】
各光変調装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの射出側には、それぞれ射出側偏光板１４３Ｒ，１４３Ｇ，１４３Ｂが設けられており、変調された光のうち、波長選択反射膜１５２，１５３に対してＰ偏光となる光のみが射出される。光変調装置１４Ｒ，１４Ｂの射出側に配置された射出側偏光板１４３Ｒ，１４３Ｇとクロスダイクロイックプリズム１５１との間には、Ｐ偏光の光をＳ偏光の光に変換するための位相差板１４１Ｒ，１４１Ｂがそれぞれ配置されている。
【００５１】
従って、Ｒ（赤）画像光とＢ（青）画像光は波長選択膜１５２，１５３に対してＳ偏光となり、Ｇ（緑）画像光は波長選択膜１５２，１５３に対してＰ偏光となる状態で、クロスダイクロイックプリズム１５１に入射する。なお、位相差板１４１Ｒ，１４１Ｂを配置する位置は、本実施形態のものに限られず、各光変調装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂに入射する光の偏光方向や、各光変調装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ自体の特性に応じて適宜変更することが可能である。
【００５２】
前記色合成光学系１５は、クロスダイクロイックプリズム１５１により構成されている。クロスダイクロイックプリズム１５１は、４つのプリズムの界面に沿って波長選択特性が異なる２種類の波長選択膜１５２，１５３がＸ字状に配置されたものである。Ｇ画像光がこれら二つの波長選択膜１５２，１５３を透過し、Ｒ画像光およびＢ画像光が波長選択膜１５２，１５３によって反射されることで３色の画像光が合成される。
【００５３】
本実施形態では、波長選択膜１５２，１５３を反射膜として使用するＲ，Ｂ画像光をＳ偏光として入射し、透過膜として使用するＧ画像光をＰ偏光として入射している。従って、波長選択膜１５２，１５３によって選択される波長域が広がるため、光の利用効率を向上させることができる。
【００５４】
前記波長選択型位相差板２Ｇ（偏光状態調整手段）は、図２に示すように、波長λｏ（本実施形態では５５０ｎｍ）付近においてリタデーションが２分のλ（λ／２）となるプロファイルを具えた波長選択型１／２波長板により構成される。本実施形態では、波長選択型位相差板２Ｇによって波長５５０ｎｍ付近の光、すなわちＧ画像光の偏光方向のみを９０度変えるようにしている。したがって、図３に示したように、クロスダイクロイックプリズム１５１からＰ偏光の光として射出されたＧ画像光は、波長選択型位相差板２Ｇにより、Ｒ画像光、Ｂ画像光と同じＳ偏光の光に変換される。
【００５５】
前記投写レンズ系１６は、１または複数のレンズより構成されている。図４は、この投写レンズ系１６付近の部分を側方から見た様子を模式的に示す側面図である。実施の形態１では、投写レンズ系１６は反射面１６１を有しており、投写レンズ系１６に入射された光をその反射面１６１で反射させて入射方向と異なる方向、ここでは直交する方向へ射出する構成となっている。この反射面１６１は、図４に示すように、光の進行方向を変更すると同時に、Ｒ画像光，Ｇ画像光，Ｂ画像光の偏光方向を変換する機能も担っている。
【００５６】
以上で説明した投写光学系１から射出された光は、図５、図６に示すように、フィルムミラー３により反射されて、スクリーン４にその背面側から入射し、スクリーン４を透過して画像を形成する。
【００５７】
フィルムミラー３は、光透過性の延伸樹脂、たとえばポリエステルよりなるフィルム３１と、その一方の面に蒸着された反射膜３２とを備えている。フィルムミラー３は、図６に示すように、フィルム３１の延伸方向（白丸の中心に点を付した記号で示すように、図面に直交する方向）がフィルムミラー３の入射面と直交するような位置関係となるように、筐体５に取り付けられている。
【００５８】
また、スクリーン４はレンチキュラーレンズ（図示省略）を備えており、レンチキュラーレンズの溝が上下方向（両矢印記号で示すように、図面に平行な方向）となるように、筐体５の前面に取り付けられている。さらに、投写光学系１は、投写光学系１から射出された光がフィルムミラー３に対してＳ偏光の光、スクリーン４の面に対して平行かつレンチキュラーレンズの溝に対して垂直な方向に振動する偏光の光となるような位置関係で、筐体５の下部に設置されている。
【００５９】
従って、本実施形態においては、投写光学系１から射出されるＲ画像光、Ｇ画像光およびＢ画像光の偏光方向が、フィルム３１の延伸方向と一致している。また、スクリーン４に入射する画像光の偏光方向は、スクリーン４の面に対して平行かつレンチキュラーレンズの溝に対して垂直となっている。
【００６０】
すなわち、上述した実施の形態１によれば、波長選択型位相差板２ＧによりＧ画像光の偏光方向が、Ｒ画像光やＢ画像光の偏光方向と同じ方向に変換され、色合成光学系１５により合成されたＲ画像光、Ｇ画像光およびＢ画像光は、すべて偏光方向が揃った状態でフィルムミラー３やスクリーン４に入射する。
【００６１】
したがって、実施の形態１のリアプロジェクタによれば、すべての色光をフィルムミラー３やスクリーン４に対して同じ偏光状態で入射させるため、フィルムミラー３やスクリーン４の偏光依存性の影響を極力低減させ、入射角依存性の影響も低減することができる。
【００６２】
さらに、本実施形態においては、投写光学系１から射出されるＲ画像光、Ｇ画像光およびＢ画像光の偏光方向が、フィルムミラー３に対してＳ偏光となり、また、フィルム３の延伸方向と一致し、しかも、スクリーン４に対して平行かつレンチキュラーレンズの溝に対して垂直な方向に振動する偏光となるように構成されているため、フィルムミラー３における反射効率やスクリーン４における透過効率も高い。したがって、高効率でかつ色バランスの崩れのない高品位な画像を得ることができる。
【００６３】
さらにまた、波長選択型位相差板２Ｇが、色合成光学系１５と投写レンズ系１６との間の光路中に配置されているため、波長選択型位相差板２Ｇの影響を考慮して投写レンズ系１６の設計をおこなうことができ、高品位な画像を得ることができる。
【００６４】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２にかかるリアプロジェクタの投写光学系の要部を示す概略平面図である。この投写光学系１００１は、偏光照明装置１１、色分離光学系１２、リレー光学系１３、光変調装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ、色合成光学系１５および投写レンズ系１０１６を備えている。実施の形態２では、波長選択型位相差板２Ｇに代えて色合成光学系１５と投写レンズ系１０１６との間の光路中に波長選択型位相差板２Ｒ，２Ｂが設けられている。偏光照明装置１１、色分離光学系１２、リレー光学系１３、光変調装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂおよび色合成光学系１５の構成および機能は実施の形態１と同じであるため、説明を省略する。また、投写レンズ系１０１６はリアプロジェクタで一般的に用いられるものであるため、これについても説明を省略する。なお、実施の形態１と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６５】
前記波長選択型位相差板２Ｒ，２Ｂは、図２に示すプロファイルと同様のプロファイルを具えている。ただし、波長選択型位相差板２Ｒではλｏは、例えば６１０ｎｍであり、波長選択型位相差板２Ｂではλｏは例えば４６０ｎｍである。波長選択型位相差板２Ｒは、Ｒ画像光の偏光方向のみを９０度変える。同様に、波長選択型位相差板２Ｂは、Ｂ画像光の偏光方向のみを９０度変える。
【００６６】
したがって、Ｒ画像光およびＢ画像光は、色合成光学系１５のクロスダイクロイックプリズム１５１にＳ偏光の光として入射し、波長選択型位相差板２Ｒ，２ＢによりＰ偏光の光に変換される。Ｇ画像光はクロスダイクロイックプリズム１５１にＰ偏光光として入射し、波長選択型位相差板２Ｒ，２ＢをＰ偏光の光のまま通過する。
【００６７】
図８は、この様子を模式的に示す図であり、光変調装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ、色合成光学系１５および波長選択型位相差板２Ｒ，２Ｂを示す平面図である。図９は、上述した構成の投写光学系１００１を有するリアプロジェクタ全体の内部の概略構成を模式的に示す正面図であり、図１０はその右側面図である。
【００６８】
投写光学系１００１から射出された光は、フィルムミラー３により反射されてスクリーン４にその背面側から入射し、スクリーン４を透過して画像を形成する。本実施形態のリアプロジェクタにおいても、投写光学系１００１は、投写光学系１００１から射出された光（クロスダイクロイックプリズムの波長選択膜１５２，１５３に対してＰ偏光光）がフィルムミラー３に対してＳ偏光の光となり、また、フィルム３１の延伸方向と一致し、しかも、スクリーン４に対して平行かつレンチキュラーレンズの溝に対して垂直な方向に振動する偏光となるような位置関係で、筐体５の下部に設置されている。
【００６９】
波長選択型位相差板２Ｒ，２ＢによりＲ画像光およびＢ画像光の偏光方向がＧ画像光の偏光方向と同じ方向に変換され、色合成光学系１５により合成されたＲ画像光、Ｇ画像光およびＢ画像光の偏光方向が揃った状態でフィルムミラー３やスクリーン４に入射する。
【００７０】
したがって、上述した実施の形態２によれば、すべての色光をフィルムミラー３やスクリーン４に対して同じ偏光状態で入射させるため、フィルムミラー３やスクリーン４の偏光依存性の影響を極力低減させ、入射角依存性の影響も低減することができる。
【００７１】
また、特に、本実施形態においては、投写光学系１００１から射出される画像光の偏光方向が、フィルムミラー３に対してＳ偏光となり、また、フィルム３１の延伸方向と一致し、しかも、スクリーン４に対しては平行かつレンチキュラーレンズの溝に対して垂直な方向に振動する偏光となるように構成されているため、フィルムミラー３における反射効率やスクリーン４における透過効率も高い。したがって、高効率でかつ色バランスの崩れのない高品位な画像を得ることができる。
【００７２】
さらにまた、波長選択型位相差板２Ｒ，２Ｂが、色合成光学系１５と投写レンズ系１０１６との間の光路中に配置されているため、波長選択型位相差板２Ｒ，２Ｂの影響を考慮して投写レンズ系１０１６の設計をおこなうことができ、高品位な画像を得ることができる。
【００７３】
なお、投写光学系１００１からの投写方向は図１０に示すように鉛直上方に限らず斜め上方でも構わない。また、図１０の紙面と平行な方向に入射面を有する反射面を追加してさらに光路を折り曲げても構わない。
【００７４】
（実施の形態３）
先に説明した実施の形態１や実施の形態２では、波長選択位相差板２Ｇあるいは２Ｒ，２Ｂが色合成光学系１５と投写レンズ系１６あるいは１０１６との間の光路中に配置されていたが、これを、投写レンズ系の内部に配置することも可能である。図１１は、波長選択位相差板を投写レンズ系の内部に配置したリアプロジェクタの要部を模式的に示す概略平面図である。
【００７５】
このリアプロジェクタでは、実施の形態１や実施の形態２における波長選択型位相差板２Ｇまたは波長選択型位相差板２Ｒ，２Ｂを、投写レンズ系２０１６の絞り部に配置している。その他の構成は実施の形態１や実施の形態２と同じであるので、実施の形態１や実施の形態２と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。なお、実施の形態３の説明、図１１および図１２において、波長選択型位相差板２Ｇ，２Ｒ，２Ｂを代表して波長選択型位相差板２と表記する。また、図１１において、投写レンズ系２０１６とスクリーン４との間の光路中にはフィルムミラー３（図６、図１０参照）があるが、フィルムミラー３については図示省略している。
【００７６】
図１２は、投写レンズ系２０１６がレトロフォーカスタイプのレンズ系である場合の波長選択型位相差板２の配置例を示す図である。レトロフォーカスタイプの投写レンズ系２０１６は、光の入射側から第１のレンズ６１、第２のレンズ６２、第３のレンズ６３、第４のレンズ６４および第５のレンズ６５よりなる５枚のレンズ構成となっている。この場合、投写レンズ系２０１６の絞り部は第４のレンズ６４と第５のレンズ６５との間に位置するため、波長選択型位相差板２はその絞り部またはその近傍に配置される。なお、投写レンズ系２０１６はレトロフォーカスタイプのものに限らない。
【００７７】
本実施の形態の如く、波長選択位相差板２を投写レンズ系２０１６の内部に配置した場合であっても、実施の形態１や実施の形態２と同様の効果を得ることができる。さらに、これらの効果に加え、波長選択型位相差板２が投写レンズ系２０１６の絞り部に配置されることで、波長選択型位相差板２を極力小さくすることができるという効果も得られる。
【００７８】
なお、偏光を統一する方向については特に制限されないが、すでに実施の形態１および２において説明したように、フィルムミラー３に対してはＳ偏光の光かつフィルム３１の延伸方向と一致する方向となり、スクリーン４に対しては平行かつレンチキュラーレンズの溝に対して垂直に振動する偏光となるように統一するのがよい。
【００７９】
（実施の形態４）
先に説明した実施の形態１や実施の形態２では、波長選択位相差板２Ｇあるいは２Ｒ，２Ｂが色合成光学系１５と投写レンズ系１６あるいは１０１６との間の光路中に配置されていたが、これを、投写光学系とフィルムミラー３との間の光路中に配置することも可能である。
【００８０】
図１３は、本発明の実施の形態４にかかるリアプロジェクタ全体の内部の概略構成を模式的に示す正面図であり、図１４はその右側面図である。このリアプロジェクタは、先に説明した実施形態２における波長選択型位相差板２Ｒ，２Ｇを投写光学系３００１とフィルムミラー３との間の光路中に配置したものである。すなわち、投写光学系３００１は、先に説明した実施形態２における投写光学系１００１から波長選択位相差板２Ｒ，２Ｂを除いたものである。波長選択型位相差板２は、第２実施形態における波長選択位相差板２Ｒ，２Ｂと同じものである。波長選択型位相差板２Ｒ，２Ｂは、代表して波長選択型位相差板２と表記されている。その他の構成は実施の形態２と同じであるので、実施の形態２と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００８１】
本実施形態において、色合成光学系１５のクロスダイクロイックプリズムによりＳ偏光のＲ画像光およびＢ画像光とＰ偏光のＧ画像光とが合成されるまでは実施の形態２と同じである。合成された光は、投写レンズ系３０１６を介して投写光学系３００１から出射される。この段階では、Ｒ画像光およびＢ画像光と、Ｇ画像光とでは、偏光方向は異なっている。投写光学系３００１から出射された光は波長選択型位相差板２に入射し、それを透過する際に、Ｒ画像光およびＢ画像光の偏光方向とＧ画像光の偏光方向とが揃えられる。したがって、投写光学系３００１から射出された光は一方向の偏光光となってフィルムミラー３へ到達することになる。
【００８２】
上述した実施の形態４によっても、実施の形態１や実施の形態２と同様の効果を得ることができる。さらに、これらの効果に加え、波長選択型位相差板２が投写光学系３００１とフィルムミラー３との間の光路中に配置されることで、投写光学系３００１の構成を変更せずに済むため、光学系の汎用性が増すという効果も得られる。
【００８３】
なお、本実施形態では、先に説明した第２実施形態における波長選択型位相差板２Ｒ，２Ｂを投写光学系３００１とフィルムミラー３との間の光路中に配置した例について説明したが、第１実施形態における波長選択型位相差板２Ｇを投写光学系とフィルムミラー３との間の光路中に配置するようにしても良い。
【００８４】
また、偏光を統一する方向については制限されないが、すでに実施の形態１および２において説明したように、フィルムミラー３に対してはＳ偏光光かつフィルム３１の延伸方向と一致する方向となり、スクリーン４に対しては平行かつレンチキュラーレンズの溝に対して垂直に振動する偏光となるように統一するのがよい。
【００８５】
（実施の形態５）
先に説明した実施の形態１〜４では、各色の偏光状態を揃える偏光状態調整手段として波長選択位相差板２，２Ｇ，２Ｒ，２Ｂを用いていたが、このような偏光状態調整手段の代わりに消偏光素子を用いることも可能である。実施の形態５にかかるリアプロジェクタでは、実施の形態１〜実施の形態４における波長選択型位相差板２，２Ｒ，２Ｇ，２Ｂの代わりに消偏光素子を用いている。消偏光素子は、Ｒ画像光、Ｂ画像光およびＧ画像光の偏光を無偏光状態に変換する。消偏光素子の配置位置は上述した各実施の形態において波長選択位相差板２，２Ｇ，２Ｒ，２Ｂが配置されていた位置と同じような位置に配置することが可能である。その他の箇所については、上記実施の形態１〜４と同様に構成することが可能であるため、その詳細な説明を省略する。
【００８６】
消偏光素子７の一例として、公知のコルニュー・シュード・デポラライザーを図１５に示す。この消偏光素子７は、４５°の斜面を有する左水晶部７１と右水晶部７２とからなり、それらの互いに斜面同士が接着された構成となっている。左水晶部７１と右水晶部７２は、光学的に相対する性質を具えている。消偏光素子７は、入射した直線偏光の光を、複雑でしかも空間的に連続的に変化する直線偏光状態に変換する機能を有する。したがって、消偏光素子７に入射したＲ画像光、Ｂ画像光およびＧ画像光は、いずれも無偏光状態に変換されて射出される。
【００８７】
実施の形態５によれば、消偏光素子７により、Ｒ画像光、Ｂ画像光およびＧ画像光がいずれも無偏光状態に変換されるため、実施の形態１〜実施の形態４と同様に、フィルムミラーやスクリーンの偏光依存性の影響を極力低減させることができる。したがって、高効率でかつ高品位な画像を得ることができる。また、実施の形態１または実施の形態２と同様に、消偏光素子７を色合成光学系と投写レンズ系との間の光路中に配置すれば、消偏光素子７の影響を考慮して投写レンズ系の設計をおこなうことができるので、高品位な画像を得ることができる。また、実施の形態３と同様に、消偏光素子７を投写レンズ系の絞り部に配置すれば、消偏光素子７を極力小さくすることができる。また、実施の形態４と同様に、消偏光素子７を投写光学系とフィルムミラーとの間の光路中に配置すれば、投写光学系の構成を変更せずに済むため、光学系の汎用性が増すという効果が得られる。
【００８８】
さらに、本実施の形態によれば、変換後の偏光状態に方向性がないため、投写光学系と反射ミラーまたはスクリーンとの配置関係には制約がない。
【００８９】
なお、この発明は、上述した実施の形態に限られるものではなく、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、たとえばつぎのような変形も可能である。
【００９０】
（１）上述した実施の形態では、光源１１１の光を複数の部分光束に分割する二つのレンズアレイ１１３，１１４を用いていたが、この発明は、このようなレンズアレイを用いないプロジェクタにも適用可能である。
【００９１】
（２）上述した実施の形態では、三つの光変調装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを用いたプロジェクタの例について説明したが、本発明は、光変調装置を１つ、２つ、あるいは４つ以上用いたプロジェクタにも適用することができる。
【００９２】
（３）上述した実施の形態では、透過型の投写光学系を用いたリアプロジェクタに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は反射型の投写光学系を用いたリアプロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液晶装置等の光変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、光変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型投写光学系の場合、クロスダイクロイックプリズムは、光を赤、緑、青の３色の光に分離する色光分離手段として利用されるとともに、変調された３色の光を再度合成して同一の方向に出射する色光合成手段としても利用される場合がある。反射型の投写光学系を用いたリアプロジェクタにこの発明を適用した場合にも、先に述べた各実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００９３】
（４）反射ミラーとしては、フィルムミラーを中心に説明をしたが、ガラスミラーや金属ミラーを使用することも可能である。
【００９４】
（５）スクリーンとしては、レンチキュラータイプのスクリーンを中心に説明をしたが、ガラスビーズを用いて画像光を屈折拡散させるビーズスクリーン等の他のスクリーンを用いることも可能である。
【００９５】
（６）上述した実施の形態１〜４では、各色の光の偏光状態を揃える偏光状態調整手段として波長選択型位相差板を用いた例を説明したが、偏光状態調整手段として、この波長選択型位相差板に代えて、４分の１波長板を用いることも可能である。４分の１波長板は、Ｒ画像光、Ｂ画像光およびＧ画像光の偏光光を円偏光に変換する。４分の１波長板の配置位置は上述した各実施の形態において波長選択位相差板２，２Ｇ，２Ｒ，２Ｂが配置されていた位置と同じような位置に配置することが可能である。その他の箇所については、上記実施の形態１〜４と同様に構成することが可能であるため、その詳細な説明を省略する。
【００９６】
この構成によれば、４分の１波長板により、Ｒ画像光、Ｂ画像光およびＧ画像光がいずれも円偏光に変換されるため、実施の形態１〜実施の形態４と同様に、フィルムミラーやスクリーンの偏光依存性の影響を極力低減させることができる。したがって、高効率でかつ高品位な画像を得ることができる。また、実施の形態１または実施の形態２と同様に、４分の１波長板を色合成光学系と投写レンズ系との間の光路中に配置すれば、４分の１波長板の影響を考慮して投写レンズ系の設計をおこなうことができるので、高品位な画像を得ることができる。また、実施の形態３と同様に、４分の１波長板を投写レンズ系の絞り部に配置すれば、４分の１波長板を極力小さくすることができる。また、実施の形態４と同様に、４分の１波長板を投写光学系とフィルムミラーとの間の光路中に配置すれば、投写光学系の構成を変更せずに済むため、光学系の汎用性が増すという効果が得られる。
【００９７】
（７）さらに、上述した実施の形態１〜４における偏光状態調整手段（波長選択型位相差板）に代えて、偏光回転素子を用いることも可能である。偏光回転素子は、Ｒ画像光、Ｂ画像光およびＧ画像光の偏光光の偏光方向を各画像光の光軸周りに回転させる機能を有する。偏光回転素子の配置位置は上述した各実施の形態において波長選択位相差板２，２Ｇ，２Ｒ，２Ｂが配置されていた位置と同じような位置に配置することが可能である。その他の箇所については、上記実施の形態１〜４と同様に構成することが可能であるため、その詳細な説明を省略する。
【００９８】
この構成によれば、偏光回転素子により、Ｒ画像光、Ｂ画像光およびＧ画像光の偏光方向をフィルムミラーの反射特性やスクリーンの透過特性に差が生じ難い方向に回転させ、その後各画像光をフィルムミラーやスクリーンに入射させるため、実施の形態１〜実施の形態４と同様に、フィルムミラーやスクリーンの偏光依存性の影響を極力低減させることができる。したがって、高効率でかつ高品位な画像を得ることができる。また、実施の形態１または実施の形態２と同様に、偏光回転素子を色合成光学系と投写レンズ系との間の光路中に配置すれば、偏光回転素子の影響を考慮して投写レンズ系の設計をおこなうことができるので、高品位な画像を得ることができる。また、実施の形態３と同様に、偏光回転素子を投写レンズ系の絞り部に配置すれば、偏光回転素子を極力小さくすることができる。また、実施の形態４と同様に、偏光回転素子を投写光学系とフィルムミラーとの間の光路中に配置すれば、投写光学系の構成を変更せずに済むため、光学系の汎用性が増すという効果が得られる。
【００９９】
また、この発明のリアプロジェクタは、次のような高さ方向の薄型化を図ることも可能である。図１７に、この発明のリアプロジェクタの配置を説明する概略図を示す。（ａ）は、入射角差３３ｄｅｇの場合、（ｂ）は、入射角差２０ｄｅｇの場合である。いずれの場合も、リアプロジェクタ１７１が、反射ミラー１７２に光を射出し、スクリーンに１７３に投写する構造である。
【０１００】
（ａ）に示すように、入射角差３３ｄｅｇの場合には、リアプロジェクタ１７１の射出口が、投写距離が短いためスクリーン１７３の下端Ｘよりも上側に配置することが可能である。これに対して、（ｂ）に示すように、入射角差２０ｄｅｇの場合には、リアプロジェクタ１７１の射出口が、投写距離が長いためスクリーン１７３の下端Ｘよりも下側に配置する必要がある。そのため、この発明によって、リアプロジェクタが、入射角差３３ｄｅｇのように投写距離を短くして、高さ方向の薄型化を図っても、色ムラや輝度ムラの無い鮮明な画像を投写することができるようになる。
【０１０１】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明のリアプロジェクタによれば、薄型化に伴って投写距離を短くしてスクリーンへの入射角を広角化しても、波長依存性や入射角依存性や偏光依存性の影響を小さく抑えることができるため、スクリーン画面上に色ムラや輝度ムラを生じさせず、高効率でかつ高品位な画像を表示することができる効果が得られる。そのため、この発明によれば、輝度ムラなどの無い薄型のリアプロジェクタを提供することができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるリアプロジェクタの投写光学系の要部を示す概略平面図である。
【図２】実施の形態１にかかるリアプロジェクタに設けられた波長選択型位相差板のプロファイルを示す特性図である。
【図３】実施の形態１にかかるリアプロジェクタの投写光学系におけるＲＧＢの各色光の偏光方向を模式的に示す平面図である。
【図４】実施の形態１にかかるリアプロジェクタの投写光学系におけるＲＧＢの各色光の偏光方向を模式的に示す側面図である。
【図５】実施の形態１にかかるリアプロジェクタの内部の概略構成を模式的に示す正面図である。
【図６】図５に示すリアプロジェクタの内部の概略構成を模式的に示す右側面図である。
【図７】本発明の実施の形態２にかかるリアプロジェクタの投写光学系の要部を示す概略平面図である。
【図８】実施の形態２にかかるリアプロジェクタの投写光学系におけるＲＧＢの各色光の偏光方向を模式的に示す平面図である。
【図９】実施の形態２にかかるリアプロジェクタの内部の概略構成を模式的に示す正面図である。
【図１０】図９に示すリアプロジェクタの内部の概略構成を模式的に示す右側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３にかかるリアプロジェクタの要部を示す概略平面図である。
【図１２】実施の形態３にかかるリアプロジェクタにおいてレトロフォーカスタイプの投写レンズ系での波長選択型位相差板の配置例を示す概略図である。
【図１３】実施の形態４にかかるリアプロジェクタの内部の概略構成を模式的に示す正面図である。
【図１４】図１３に示すリアプロジェクタの内部の概略構成を模式的に示す右側面図である。
【図１５】実施の形態５にかかるリアプロジェクタにおいて用いられる消偏光素子の一例を示す斜視図である。
【図１６】スクリーンの入射角依存性に伴う色ムラの関係を示すグラフである。
【図１７】この発明のリアプロジェクタの配置を説明する概略図である。
【符号の説明】
１，１００１，２００１，３００１ 投写光学系
１１ 偏光照明装置
１１１ 光源
１１２ 均一照明光学系
１１３ 第１レンズアレイ
１１４ 第２レンズアレイ
１１５ 偏光変換素子アレイ
１１６ 重畳レンズ
１２ 色分離光学系
１２１，１２２ ダイクロイックミラー
１２３ ミラー
１２４，１２５ 平行化レンズ
１３ リレー光学系
１３１ 入射側レンズ
１３２ 入射側ミラー
１３３ 中間レンズ
１３４ 射出側ミラー
１３５ 射出側レンズ
１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ 光変調装置
１５ 色合成光学系
１５１ プリズム
１５２，１５３ 波長選択膜
１６，１０１６，２０１６ 投写レンズ系
１６１ 反射面
２，２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ 波長選択型位相差板（偏光状態調整手段）
３ フィルムミラー
４ スクリーン
５ 筐体
６１，６２，６３，６４，６５ レンズ
７ 消偏光素子
７１ 左水晶部
７２ 右水晶部
【発明の属する技術分野】
この発明は、リアプロジェクタに関し、さらに詳しくは、光源から射出された光を偏光方向の異なる複数の光に分離して変調し、クロスダイクロイックプリズムによって合成した後、投写レンズ系を介してスクリーンの背面側から入射して表面側に透過させることによって投写画像を写し出すリアプロジェクタに関し、特に、スクリーンに写し出した投写画像の色ムラを無くすのに有用な技術である。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プロジェクタには、画像が投写される側から投写面を観察するフロント投写型のプロジェクタと、透過型スクリーンを用いてその背面から画像を投写して反対側から投写面を観察するリアプロジェクタの２種類が存在する。
【０００３】
特に、リアプロジェクタは、キャビネットの前面に透過型スクリーンを設け、その内部に投写すべき画像を形成する投写光学系と、投写光学系から射出された光を投写する透過型スクリーンとを配置した構成となっている。
【０００４】
その透過型スクリーンとしては、一方向に沿って溝を形成したレンチキュラーレンズを用いたものが主流である。そのレンチキュラーレンズは、前記溝に直交する方向に偏光した光の透過率が、前記溝に平行な方向に偏光した光の透過率よりも高くなる性質がある。そのため、透過型スクリーンには、背面側から入射して表面側へ透過する投写光に偏光方向に応じた特性差があることが知られている。
【０００５】
また、一般に、プロジェクタは、光源から射出された光を緑色（Ｇ）と青色（Ｂ）と赤色（Ｒ）の三色の光に分離し、それらの色の光を画像情報に応じて変調した後にクロスダイクロイックプリズムによって合成してスクリーンへ投写するようになっている。
【０００６】
前記クロスダイクロイックプリズムは、４つのプリズムの界面に沿って波長選択特性の異なる２種類の波長選択膜をＸ字状に配置した構造をしている。このクロスダイクロイックプリズムは、三色の光のうち二色の光を波長選択膜で反射し、残りの一色の光を２つの波長選択膜に透過させて、前記二色の光と前記残りの一色の光とを同一方向に射出して色合成するようになっている。
【０００７】
このクロスダイクロイックプリズムの波長選択膜には、偏光方向に応じて反射率または透過率に特性に違いがある。そのため、一般に、プロジェクタでは、波長選択膜によって反射される色の光を波長選択膜に対してＳ偏光とし、波長選択膜を透過する色の光をＰ偏光としてクロスダイクロイックプリズムに入射させて、波長選択膜によって反射されたり、波長選択膜を透過したりする際の各色の損失を防いで光に利用効率を高める構造が知られている。
【０００８】
一方、リアプロジェクタには、前記投写光学系から射出された光を投写する透過型スクリーンに導く反射ミラーを配置した構成も知られている。その反射ミラーは、入射面に直交する方向に振動する光と平行な方向に振動する光とでは原理的に異なるため、入射面に直交する方向に振動する光の反射率が入射面に平行な方向に振動する光の反射率よりも高くなるという反射特性を持っている。
【０００９】
また、たとえば、反射ミラーとしては、光透過性の延伸樹脂フィルムの一面に反射膜をコーティングしたフィルム状ミラーが知られている。このフィルム状ミラーは、軽量化やハンドリングの容易性などの観点から優れている反面、その延伸方向が反射特性に対して大きな影響を及ぼしてしまう性質がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のリアプロジェクタでは、第１の色のＰ偏光の光と第２の色のＳ偏光の光とをダイクロイックプリズムに入射して合成して射出しても、第１の色のＰ偏光の光と第２の色のＳ偏光の光のそれぞれの偏光方向は保存されるため、９０°異なる２つの偏光方向を持つ合成光が反射ミラーおよびスクリーンに入射するようになっている。
【００１１】
しかしながら、上記従来のリアプロジェクタでは、色合成光学系または投写レンズ系とスクリーンとの間の距離（投写距離）を短くしていくと、反射ミラーやスクリーンへの入射角が広角化し、反射ミラーの反射率やスクリーンの透過率の波長依存性および入射角依存性が顕著となって、画面上に色ムラや輝度ムラを生じさせる問題点があるため、薄型化に向かない。
【００１２】
また、第１の色のＰ偏光の光と第２の色のＳ偏光の光との間では、反射ミラーやフィルム状ミラーの反射特性およびスクリーンの透過特性に差が生じるため、スクリーンへの投写画像が色によって異なる特性の影響を受けた場合には、光利用効率が低下し、しかも、色バランスが崩れてしまう問題点がある。特に、フィルム状ミラーの延伸方向との関係により部分的に影響を受けた場合には、色バランスの崩れは虹模様として現れ、投写画像の均一性が著しく損なわれる問題点がある。
【００１３】
そこで、この発明は、上記事情に鑑みなされたもので、投写距離を短くして広角化しても、波長依存性や入射角依存性による画面上に色ムラや輝度ムラを生じさせず、また、スクリーンや反射ミラーにおける偏光依存性の影響を極力減らして、高効率でかつ高品位な画像が得られるリアプロジェクタを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の第１のリアプロジェクタは、光源と、前記光源から射出された光を複数色の光に分離する色分離光学系と、前記色分離光学系により分離された前記複数色の光をそれぞれ変調する複数の光変調装置と、前記複数の光変調装置によりそれぞれ変調された前記複数色の光を合成する色合成光学系と、前記色合成光学系により合成された光を投写する投写レンズ系と、を備えた投写光学系と、前記投写レンズ系から射出された光を背面側から入射して表面側に透過させることによって投写画像として写し出すためのスクリーンと、を備えたリアプロジェクタにおいて、前記色合成光学系で合成される複数色の光が少なくとも２種類の偏光状態からなる光である場合に、前記色合成光学系と前記スクリーンとの間の光路中に配置されて各色の光の偏光状態を揃えて前記スクリーンに投写する偏光状態調整手段を有することを特徴とする。
【００１５】
これによって、前記偏光状態調整手段が、前記色合成光学系で合成される複数色の光が少なくとも２種類の偏光状態からなる光である場合に、前記色合成光学系と前記スクリーンとの間の光路中で各色の光の偏光状態を揃えて、前記スクリーンに写し出される各色の光の輝度分布を同一にするため、スクリーンの透過率の波長依存性と入射角依存性およびスクリーンにおける偏光依存性に基づくスクリーン画面上の色ムラや輝度ムラを抑止する。
【００１６】
また、前記スクリーンを、前記色合成光学系から投写された光をそのまま前記スクリーンに入射したときに、偏光状態に応じて各色の光の輝度分布が異なる投写距離に配置することが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、前記色合成光学系から投写された光をそのまま前記スクリーンに入射したときに、偏光状態に応じて各色の光の輝度分布が異なる投写距離に前記スクリーンを配置しているにもかかわらず、前記色合成光学系と前記スクリーンとの間の光路中で各色の光の偏光状態を揃えて、前記スクリーンに写し出される各色の光の輝度分布を同一にするため、スクリーンの透過率の波長依存性と入射角依存性およびスクリーンにおける偏光依存性に基づくスクリーン画面上の色ムラや輝度ムラを抑止する。
【００１８】
なお、前記スクリーンを配置する投写距離は、上述したように、前記色合成光学系で合成される複数色の光が少なくとも２種類の偏光状態からなる光である場合に、前記色合成光学系から投写された光をそのまま前記スクリーンに入射したときに、偏光状態に応じて各色の光の輝度分布が異なる距離である。
【００１９】
この投写距離は、スクリーンの入射角依存性に伴う色ムラの関係から設定するのが好ましい。図１６に、その関係を示すグラフを示す。このグラフは、縦軸に色ムラの度合いを表す色差ΔＥ、横軸にスクリーンに入射する光の入射角差［ｄｅｇ］を取って、入射角差に応じた色差ΔＥをプロットしてある。
【００２０】
前記色差ΔＥは、ＣＩＥＬＡＢ色空間において、２つの測色値（Ｌ１，ａ１，ｂ１）と（Ｌ２，ａ２，ｂ２）を用いて表すと、次式によって与えられる。
ΔＥ＝｛（ΔＬ）２＋（Δａ）２＋（Δｂ）２｝０．５
但し、ΔＬ＝Ｌ１−Ｌ２，Δａ＝ａ１−ａ２，Δｂ＝ｂ１−ｂ２である。
【００２１】
図１６に戻って、色差ΔＥは、入射角差が大きくなるにつれて急激に大きくなってきている。特に、色差ΔＥは、入射角差３３ｄｅｇ程から約３．２を越えるように大きくなってきている。その色差ΔＥの値３．２は、日本色彩研究所などがＢ級許容差と規定している範囲３．２〜６．５に入る値である。このＢ級許容差は、「印象レベルでは同じ色として扱える範囲であって、色違いとされる可能性の高い色差」として規定されている範囲であり、スクリーン画面上に色ムラとして認識されてくる範囲である。
【００２２】
ところで、上記従来のリアプロジェクタは、薄型化の要請はあったものの光学部品等の大きさなどから必然的に長い投写距離となって入射角差２２°の近辺となるように製造されていた。その入射角差２２°では、色差ΔＥが約１．１という小さな値を示している。この値１．１は、日本色彩研究所などがＡＡ級許容差と規定している範囲０．８〜１．６に入る値である。このＡＡ級許容差は、「隣接比較で色差が感じられるレベルであって、一般の測色機の器差を含む誤差範囲」として規定されている範囲であり、スクリーン画面上では色ムラとして認識できない範囲である。
【００２３】
つまり、従来のリアプロジェクタでは、上述したように必然的に入射角差が決まってしまうため、入射角差に応じた色差ΔＥの関係によって製造する必要がなく、その関係から色ムラがスクリーンに現れることを問題点として認識することもなかったのである。
【００２４】
したがって、この発明の第１のリアプロジェクタによれば、薄型化に伴って投写距離を短くしてスクリーンへの入射角を広角化しても、波長依存性や入射角依存性や偏光依存性の影響を小さく抑えることができるため、スクリーン画面上に色ムラや輝度ムラを生じさせず、高効率でかつ高品位な画像を表示することができるようになる。そのため、この発明によれば、輝度ムラなどの無い薄型のリアプロジェクタを提供することができるようになる。
【００２５】
また、前記偏光状態調整手段は、前記複数色の光が進行方向に垂直な面内で少なくとも２方向に振動する直線偏光のいずれかの偏光方向をもつ場合に、少なくとも２方向の直線偏光のうちのいずれか一つの直線偏光に偏光方向を揃える波長選択型位相差板とするのが好ましい。これによって、波長選択型位相差板が、少なくとも２方向の直線偏光のうちのいずれか一つの直線偏光に偏光方向を揃えるため、波長依存性や入射角依存性や偏光依存性の影響を小さく抑えることができる。
【００２６】
また、この発明の第１のリアプロジェクタは、さらに、前記投写光学系と前記スクリーンとの間の光路中に配置され、前記投写光学系からの投写画像の光を反射し前記スクリーンへ至らせる反射ミラーを有し、前記偏光状態調整手段によって偏光方向を揃えられた光が前記反射ミラーに対してＳ偏光となるように、前記投写光学系を配置してもよい。これによって、反射ミラーに入射する光の反射効率が向上するため、反射ミラーの偏光依存性の影響も極力低減される。
【００２７】
この場合、前記複数色の光は、進行方向に垂直な面内で互いに直交する２方向に振動する直線偏光のいずれかの偏光状態からなり、一方の直線偏光を持つ光は、前記色合成光学系の反射面に対してＳ偏光の青色および赤色の光であり、他方の直線偏光を持つ光は、前記色合成光学系の反射面に対してＰ偏光の緑色の光であり、前記波長選択型位相差板は、前記青色および赤色の光の偏光方向あるいは緑色の光の偏光方向のいずれを変換しても構わない。すなわち、変換して揃える偏光に応じて投写光学系の配置を変更し、揃えられた偏光が反射ミラーに対してＳ偏光となるように構成すればよい。
【００２８】
これによって、反射ミラーに入射する偏光は全てＳ偏光となり、反射ミラーによる反射特性を３色とも向上させることができる。また、一般的にリアプロジェクタの画面が横長であることを考慮すると、反射ミラーは、反射ミラーに対して下方または上方から投写される画像光をスクリーンに向けて前方に反射するのが好ましい。このように配置すれば、リアプロジェクタを薄型化する上で有利となる。従って、反射ミラーに対してＳ偏光となる光はスクリーンに対しては水平方向に振動する偏光方向の光となるため、スクリーンによる透過特性を３色とも向上させることができる。
【００２９】
また、前記偏光状態調整手段は、前記複数色の光が進行方向に垂直な面内で少なくとも２方向に振動する直線偏光のいずれかの偏光方向をもつ場合に、いずれの偏光方向も円偏光に変換する４分の１波長板としてもよい。これによって、４分の１波長板が、いずれの偏光方向も円偏光に変換するため、波長依存性や入射角依存性や偏光依存性の影響を小さく抑えることができる。
【００３０】
なお、前記偏光状態調整手段は、前記色合成光学系と前記投写レンズ系との間に配置してもよい。これによって、投写レンズ系の設計の際に偏光状態調整手段の影響を考慮して設計をおこなうことができる。前記偏光状態調整手段は、前記投写レンズ系の絞り部に配置してもよい。これによって、投写レンズ系の絞り部（絞り部の付近を含む）において光束の径が最も小さくなるため、偏光状態調整手段を小さくすることができる。また、前記偏光状態調整手段は、前記投写レンズ系と前記スクリーンとの間の光路中に配置してもよい。これによって、光源から投写レンズ系までの投写光学系の構成を変更せずに済むため、汎用性の高い光学系を設計することができる。
【００３１】
本発明の第２のリアプロジェクタは、光源と、前記光源から射出された光を複数色の光に分離する色分離光学系と、前記色分離光学系により分離された前記複数色の光をそれぞれ変調する複数の光変調装置と、前記複数の光変調装置によりそれぞれ変調された前記複数色の光を合成する色合成光学系と、前記色合成光学系により合成された光を投写する投写レンズ系と、を備えた投写光学系と、前記投写レンズ系から射出された光を背面側から入射して表面側に透過させることによって投写画像として写し出すためのスクリーンと、を備えたリアプロジェクタにおいて、前記色合成光学系で合成される複数色の光が少なくとも２種類の偏光状態からなる光である場合に、前記色合成光学系と前記スクリーンとの間の光路中に配置されて各色の光の偏光状態を無偏光状態に変換する消偏光素子を有することを特徴とする。
【００３２】
この第２のリアプロジェクタによれば、消偏光素子が、色合成光学系とスクリーンとの間の光路中で、複数色の光の偏光状態をともに無偏光状態に変換するため、波長依存性や入射角依存性や偏光依存性の影響を小さく抑えることができる。また、反射ミラーがある場合には、反射ミラーの偏光依存性の影響も極力低減される。
【００３３】
本発明の第３のリアプロジェクタは、光源と、前記光源から射出された光を複数色の光に分離する色分離光学系と、前記色分離光学系により分離された前記複数色の光をそれぞれ変調する複数の光変調装置と、前記複数の光変調装置によりそれぞれ変調された前記複数色の光を合成する色合成光学系と、前記色合成光学系により合成された光を投写する投写レンズ系と、を備えた投写光学系と、前記投写レンズ系から射出された光を背面側から入射して表面側に透過させることによって投写画像として写し出すためのスクリーンと、を備えたリアプロジェクタにおいて、前記色合成光学系で合成される複数色の光が少なくとも２種類の偏光方向からなる光である場合に、前記色合成光学系と前記スクリーンとの間の光路中に配置されて各色の光の偏光方向を回転させる偏光回転素子を有することを特徴とする。
【００３４】
この第３のリアプロジェクタによれば、前記複数色の光が進行方向に垂直な面内で少なくとも２方向に振動する直線偏光のいずれかの偏光方向をもつ場合に、偏光回転素子が、いずれの偏光方向も回転させため、スクリーンの波長依存性や入射角依存性や偏光依存性の影響を小さく抑えることができる。また、反射ミラーがある場合には、反射ミラーの偏光依存性の影響も極力低減される。
【００３５】
また、本発明の第２あるいは第３のリアプロジェクタにおいて、前記スクリーンを、前記色合成光学系から投写された光をそのまま前記スクリーンに入射したときに、偏光状態に応じて各色の光の輝度分布が異なる投写距離に配置することが好ましい。
【００３６】
この構成によれば、前記色合成光学系から投写された光をそのまま前記スクリーンに入射したときに、偏光状態に応じて各色の光の輝度分布が異なる投写距離に前記スクリーンを配置しているにもかかわらず、前記色合成光学系と前記スクリーンとの間の光路中で各色の光の偏光状態を揃えて、前記スクリーンに写し出される各色の光の輝度分布を同一にするため、スクリーンの透過率の波長依存性と入射角依存性およびスクリーンにおける偏光依存性に基づくスクリーン画面上の色ムラや輝度ムラを抑止する。
【００３７】
さらにまた、本発明の第２または第３のプロジェクタにおいて、前記消偏光素子あるいは前記偏光回転素子は、前記色合成光学系と前記投写レンズ系との間に配置してもよい。これによって、投写レンズ系の設計の際に消偏光素子あるいは偏光回転素子の影響を考慮して設計をおこなうことができる。また、前記消偏光素子あるいは前記偏光回転素子は、前記投写レンズ系の絞り部に配置してもよい。これによって、投写レンズ系の絞り部（絞り部の付近を含む）において光束の径が最も小さくなるため、消偏光素子あるいは偏光回転素子を小さくすることができる。さらにまた、前記消偏光素子あるいは前記偏光回転素子は、前記投写レンズ系と前記スクリーンとの間の光路中に配置してもよい。これによって、光源から投写レンズ系までの投写光学系の構成を変更せずに済むため、汎用性の高い光学系を設計することができる。
【００３８】
また、さらに、本発明の第１及び第２並びに第３のリアプロジェクタにおいて、前記投写光学系と前記スクリーンとの間の光路中に、光透過性の延伸樹脂よりなるフィルムと、前記フィルムの一方の面に設けられた反射膜と、を備えたフィルムミラーを具備し、該フィルムミラーは、前記フィルムの延伸方向が同フィルムミラーの入射面と直交するように配置してもよい。
【００３９】
これによって、前記投写レンズ系から射出された光の光軸を曲げてその光を前記スクリーンに導くため、フィルムミラーの偏光依存性の影響を極力低減することができるようになる。また、フィルムミラーにおける色光の減衰が低減されるので、光の利用効率が向上する。
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明にかかるリアプロジェクタの実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、図４〜図６、図８〜図１１、図１３および図１４において、両矢印付きの線は図面に平行な偏光方向を示し、白丸の中心に点を付した記号は図面と直交する偏光方向を示すものとする。ただし、図６と図１０において、フィルムミラー３とスクリーン４の近傍に付された記号は、偏光方向ではなく、フィルムミラー３におけるフィルム３１の延伸方向並びに透過スクリーン４におけるレンチキュラーレンズ（図示省略）の溝の方向を示すものとする。
【００４１】
（実施の形態１）
リアプロジェクタは、図５、図６に示された如く、投写光学系１、反射ミラー３を筐体５の内部に収納し、筐体５の前面に透過スクリーン４を配置したものである。図５は、リアプロジェクタ全体の内部の概略構成を模式的に示す正面図であり、図６はその右側面図である。本実施形態のリアプロジェクタは、投写光学系１から射出された光を反射ミラー３で反射して透過スクリーン４にその背面から投写する構成となっている。
【００４２】
図１は、本発明の実施の形態１にかかるリアプロジェクタの投写光学系１の要部を示す概略平面図である。この投写光学系１は、偏光照明装置１１、色分離光学系１２、リレー光学系１３、光変調装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ、色合成光学系１５および投写レンズ系１６を備えている。また、色合成光学系１５とスクリーンとの間の光路中に波長選択型位相差板２Ｇを備えている。
【００４３】
なお、前記色合成光学系１５と前記スクリーンとの間の投写距離は、上述したように、前記色合成光学系１５で合成される複数色の光が少なくとも２種類の偏光状態からなる光である場合に、前記色合成光学系１５から投写された光をそのまま前記スクリーンに入射したときに、偏光状態に応じて各色の光の輝度分布が異なる距離にしてある。
【００４４】
前記偏光照明装置１１は、主に光源１１１と均一照明光学系１１２とからなる。均一照明光学系１１２は、第１レンズアレイ１１３、第２レンズアレイ１１４、偏光変換素子アレイ１１５および重畳レンズ１１６を備えている。光源１１１から射出された光は、第１レンズアレイ１１３により複数の部分光束に分割される。各部分光束は第２レンズアレイ１１４により平行化され、さらに偏光変換素子アレイ１１５により方向が揃った一種類の偏光方向の光に変換される。
【００４５】
本実施形態では、後述するクロスダイクロイックプリズム１５１の波長選択膜１５２，１５３に対してＳ偏光となる光に変換される。ここで、Ｓ偏光とは、特定の反射面における入射面（反射面の法線と入射光線の中心軸を含む面）に対して垂直に振動する偏光であり、Ｐ偏光とは入射面に対して平行に振動する偏光である。なお、偏光変換素子アレイ１１５により、波長選択膜１５２，１５３に対してＰ偏光となる光に変換することも可能である。偏光変換素子アレイ１１５によって一種類の偏光方向に変換された光は、重畳レンズ１１６により被照明領域に重畳される。
【００４６】
前記色分離光学系１２は、光源１１１から射出された光（自然光）を複数色の光、すなわち赤色、緑色および青色の三色の光に分離する。色分離光学系１２は、ダイクロイックミラー１２１，１２２、ミラー１２３および平行化レンズ１２４，１２５を備えている。偏光照明装置１１から射出された光は、第１のダイクロイックミラー１２１により赤色光と、緑色および青色の光とに分離される。分離された赤色光は、ミラー１２３および第１の平行化レンズ１２４を介して赤色用の光変調装置１４Ｒに入射する。一方、緑色および青色の光は、第２のダイクロイックミラー１２２により緑色光と青色光とに分離される。分離された緑色光は、第２の平行化レンズ１２５を介して緑色用の光変調装置１４Ｇに入射する。分離された青色光は、リレー光学系１３へ至る。
【００４７】
前記リレー光学系１３は、入射側レンズ１３１、入射側ミラー１３２、中間レンズ１３３、射出側ミラー１３４および射出側レンズ１３５を備えている。色分離光学系１２により分離された青色光は、入射側レンズ１３１、入射側ミラー１３２、中間レンズ１３３、射出側ミラー１３４および射出側レンズ１３５の順に経由して青色用の光変調装置１４Ｂに入射する。
【００４８】
前記光変調装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂは、たとえば透過型の液晶装置により構成されている。図３は光変調装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ、クロスダイクロイックプリズム１５１付近を詳細に示す平面図である。
【００４９】
各光変調装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂには、図３に示されるように、偏光変換素子アレイ１１５によって、後述するクロスダイクロイックプリズム１５１の波長選択反射膜１５２，１５３に対してＳ偏光に揃えられた光が入射する。レンズ１２４，１２５，１３５と各光変調装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの間には、偏光変換素子アレイ１１５によって偏光方向を揃えられた光の偏光度をより高めるために、入射側偏光板１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂが配置されている。入射側偏光板１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂを介して各光変調装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂに入射した光は、各色の画像情報にしたがって偏光方向の変調を受ける。
【００５０】
各光変調装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの射出側には、それぞれ射出側偏光板１４３Ｒ，１４３Ｇ，１４３Ｂが設けられており、変調された光のうち、波長選択反射膜１５２，１５３に対してＰ偏光となる光のみが射出される。光変調装置１４Ｒ，１４Ｂの射出側に配置された射出側偏光板１４３Ｒ，１４３Ｇとクロスダイクロイックプリズム１５１との間には、Ｐ偏光の光をＳ偏光の光に変換するための位相差板１４１Ｒ，１４１Ｂがそれぞれ配置されている。
【００５１】
従って、Ｒ（赤）画像光とＢ（青）画像光は波長選択膜１５２，１５３に対してＳ偏光となり、Ｇ（緑）画像光は波長選択膜１５２，１５３に対してＰ偏光となる状態で、クロスダイクロイックプリズム１５１に入射する。なお、位相差板１４１Ｒ，１４１Ｂを配置する位置は、本実施形態のものに限られず、各光変調装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂに入射する光の偏光方向や、各光変調装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ自体の特性に応じて適宜変更することが可能である。
【００５２】
前記色合成光学系１５は、クロスダイクロイックプリズム１５１により構成されている。クロスダイクロイックプリズム１５１は、４つのプリズムの界面に沿って波長選択特性が異なる２種類の波長選択膜１５２，１５３がＸ字状に配置されたものである。Ｇ画像光がこれら二つの波長選択膜１５２，１５３を透過し、Ｒ画像光およびＢ画像光が波長選択膜１５２，１５３によって反射されることで３色の画像光が合成される。
【００５３】
本実施形態では、波長選択膜１５２，１５３を反射膜として使用するＲ，Ｂ画像光をＳ偏光として入射し、透過膜として使用するＧ画像光をＰ偏光として入射している。従って、波長選択膜１５２，１５３によって選択される波長域が広がるため、光の利用効率を向上させることができる。
【００５４】
前記波長選択型位相差板２Ｇ（偏光状態調整手段）は、図２に示すように、波長λｏ（本実施形態では５５０ｎｍ）付近においてリタデーションが２分のλ（λ／２）となるプロファイルを具えた波長選択型１／２波長板により構成される。本実施形態では、波長選択型位相差板２Ｇによって波長５５０ｎｍ付近の光、すなわちＧ画像光の偏光方向のみを９０度変えるようにしている。したがって、図３に示したように、クロスダイクロイックプリズム１５１からＰ偏光の光として射出されたＧ画像光は、波長選択型位相差板２Ｇにより、Ｒ画像光、Ｂ画像光と同じＳ偏光の光に変換される。
【００５５】
前記投写レンズ系１６は、１または複数のレンズより構成されている。図４は、この投写レンズ系１６付近の部分を側方から見た様子を模式的に示す側面図である。実施の形態１では、投写レンズ系１６は反射面１６１を有しており、投写レンズ系１６に入射された光をその反射面１６１で反射させて入射方向と異なる方向、ここでは直交する方向へ射出する構成となっている。この反射面１６１は、図４に示すように、光の進行方向を変更すると同時に、Ｒ画像光，Ｇ画像光，Ｂ画像光の偏光方向を変換する機能も担っている。
【００５６】
以上で説明した投写光学系１から射出された光は、図５、図６に示すように、フィルムミラー３により反射されて、スクリーン４にその背面側から入射し、スクリーン４を透過して画像を形成する。
【００５７】
フィルムミラー３は、光透過性の延伸樹脂、たとえばポリエステルよりなるフィルム３１と、その一方の面に蒸着された反射膜３２とを備えている。フィルムミラー３は、図６に示すように、フィルム３１の延伸方向（白丸の中心に点を付した記号で示すように、図面に直交する方向）がフィルムミラー３の入射面と直交するような位置関係となるように、筐体５に取り付けられている。
【００５８】
また、スクリーン４はレンチキュラーレンズ（図示省略）を備えており、レンチキュラーレンズの溝が上下方向（両矢印記号で示すように、図面に平行な方向）となるように、筐体５の前面に取り付けられている。さらに、投写光学系１は、投写光学系１から射出された光がフィルムミラー３に対してＳ偏光の光、スクリーン４の面に対して平行かつレンチキュラーレンズの溝に対して垂直な方向に振動する偏光の光となるような位置関係で、筐体５の下部に設置されている。
【００５９】
従って、本実施形態においては、投写光学系１から射出されるＲ画像光、Ｇ画像光およびＢ画像光の偏光方向が、フィルム３１の延伸方向と一致している。また、スクリーン４に入射する画像光の偏光方向は、スクリーン４の面に対して平行かつレンチキュラーレンズの溝に対して垂直となっている。
【００６０】
すなわち、上述した実施の形態１によれば、波長選択型位相差板２ＧによりＧ画像光の偏光方向が、Ｒ画像光やＢ画像光の偏光方向と同じ方向に変換され、色合成光学系１５により合成されたＲ画像光、Ｇ画像光およびＢ画像光は、すべて偏光方向が揃った状態でフィルムミラー３やスクリーン４に入射する。
【００６１】
したがって、実施の形態１のリアプロジェクタによれば、すべての色光をフィルムミラー３やスクリーン４に対して同じ偏光状態で入射させるため、フィルムミラー３やスクリーン４の偏光依存性の影響を極力低減させ、入射角依存性の影響も低減することができる。
【００６２】
さらに、本実施形態においては、投写光学系１から射出されるＲ画像光、Ｇ画像光およびＢ画像光の偏光方向が、フィルムミラー３に対してＳ偏光となり、また、フィルム３の延伸方向と一致し、しかも、スクリーン４に対して平行かつレンチキュラーレンズの溝に対して垂直な方向に振動する偏光となるように構成されているため、フィルムミラー３における反射効率やスクリーン４における透過効率も高い。したがって、高効率でかつ色バランスの崩れのない高品位な画像を得ることができる。
【００６３】
さらにまた、波長選択型位相差板２Ｇが、色合成光学系１５と投写レンズ系１６との間の光路中に配置されているため、波長選択型位相差板２Ｇの影響を考慮して投写レンズ系１６の設計をおこなうことができ、高品位な画像を得ることができる。
【００６４】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２にかかるリアプロジェクタの投写光学系の要部を示す概略平面図である。この投写光学系１００１は、偏光照明装置１１、色分離光学系１２、リレー光学系１３、光変調装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ、色合成光学系１５および投写レンズ系１０１６を備えている。実施の形態２では、波長選択型位相差板２Ｇに代えて色合成光学系１５と投写レンズ系１０１６との間の光路中に波長選択型位相差板２Ｒ，２Ｂが設けられている。偏光照明装置１１、色分離光学系１２、リレー光学系１３、光変調装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂおよび色合成光学系１５の構成および機能は実施の形態１と同じであるため、説明を省略する。また、投写レンズ系１０１６はリアプロジェクタで一般的に用いられるものであるため、これについても説明を省略する。なお、実施の形態１と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６５】
前記波長選択型位相差板２Ｒ，２Ｂは、図２に示すプロファイルと同様のプロファイルを具えている。ただし、波長選択型位相差板２Ｒではλｏは、例えば６１０ｎｍであり、波長選択型位相差板２Ｂではλｏは例えば４６０ｎｍである。波長選択型位相差板２Ｒは、Ｒ画像光の偏光方向のみを９０度変える。同様に、波長選択型位相差板２Ｂは、Ｂ画像光の偏光方向のみを９０度変える。
【００６６】
したがって、Ｒ画像光およびＢ画像光は、色合成光学系１５のクロスダイクロイックプリズム１５１にＳ偏光の光として入射し、波長選択型位相差板２Ｒ，２ＢによりＰ偏光の光に変換される。Ｇ画像光はクロスダイクロイックプリズム１５１にＰ偏光光として入射し、波長選択型位相差板２Ｒ，２ＢをＰ偏光の光のまま通過する。
【００６７】
図８は、この様子を模式的に示す図であり、光変調装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ、色合成光学系１５および波長選択型位相差板２Ｒ，２Ｂを示す平面図である。図９は、上述した構成の投写光学系１００１を有するリアプロジェクタ全体の内部の概略構成を模式的に示す正面図であり、図１０はその右側面図である。
【００６８】
投写光学系１００１から射出された光は、フィルムミラー３により反射されてスクリーン４にその背面側から入射し、スクリーン４を透過して画像を形成する。本実施形態のリアプロジェクタにおいても、投写光学系１００１は、投写光学系１００１から射出された光（クロスダイクロイックプリズムの波長選択膜１５２，１５３に対してＰ偏光光）がフィルムミラー３に対してＳ偏光の光となり、また、フィルム３１の延伸方向と一致し、しかも、スクリーン４に対して平行かつレンチキュラーレンズの溝に対して垂直な方向に振動する偏光となるような位置関係で、筐体５の下部に設置されている。
【００６９】
波長選択型位相差板２Ｒ，２ＢによりＲ画像光およびＢ画像光の偏光方向がＧ画像光の偏光方向と同じ方向に変換され、色合成光学系１５により合成されたＲ画像光、Ｇ画像光およびＢ画像光の偏光方向が揃った状態でフィルムミラー３やスクリーン４に入射する。
【００７０】
したがって、上述した実施の形態２によれば、すべての色光をフィルムミラー３やスクリーン４に対して同じ偏光状態で入射させるため、フィルムミラー３やスクリーン４の偏光依存性の影響を極力低減させ、入射角依存性の影響も低減することができる。
【００７１】
また、特に、本実施形態においては、投写光学系１００１から射出される画像光の偏光方向が、フィルムミラー３に対してＳ偏光となり、また、フィルム３１の延伸方向と一致し、しかも、スクリーン４に対しては平行かつレンチキュラーレンズの溝に対して垂直な方向に振動する偏光となるように構成されているため、フィルムミラー３における反射効率やスクリーン４における透過効率も高い。したがって、高効率でかつ色バランスの崩れのない高品位な画像を得ることができる。
【００７２】
さらにまた、波長選択型位相差板２Ｒ，２Ｂが、色合成光学系１５と投写レンズ系１０１６との間の光路中に配置されているため、波長選択型位相差板２Ｒ，２Ｂの影響を考慮して投写レンズ系１０１６の設計をおこなうことができ、高品位な画像を得ることができる。
【００７３】
なお、投写光学系１００１からの投写方向は図１０に示すように鉛直上方に限らず斜め上方でも構わない。また、図１０の紙面と平行な方向に入射面を有する反射面を追加してさらに光路を折り曲げても構わない。
【００７４】
（実施の形態３）
先に説明した実施の形態１や実施の形態２では、波長選択位相差板２Ｇあるいは２Ｒ，２Ｂが色合成光学系１５と投写レンズ系１６あるいは１０１６との間の光路中に配置されていたが、これを、投写レンズ系の内部に配置することも可能である。図１１は、波長選択位相差板を投写レンズ系の内部に配置したリアプロジェクタの要部を模式的に示す概略平面図である。
【００７５】
このリアプロジェクタでは、実施の形態１や実施の形態２における波長選択型位相差板２Ｇまたは波長選択型位相差板２Ｒ，２Ｂを、投写レンズ系２０１６の絞り部に配置している。その他の構成は実施の形態１や実施の形態２と同じであるので、実施の形態１や実施の形態２と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。なお、実施の形態３の説明、図１１および図１２において、波長選択型位相差板２Ｇ，２Ｒ，２Ｂを代表して波長選択型位相差板２と表記する。また、図１１において、投写レンズ系２０１６とスクリーン４との間の光路中にはフィルムミラー３（図６、図１０参照）があるが、フィルムミラー３については図示省略している。
【００７６】
図１２は、投写レンズ系２０１６がレトロフォーカスタイプのレンズ系である場合の波長選択型位相差板２の配置例を示す図である。レトロフォーカスタイプの投写レンズ系２０１６は、光の入射側から第１のレンズ６１、第２のレンズ６２、第３のレンズ６３、第４のレンズ６４および第５のレンズ６５よりなる５枚のレンズ構成となっている。この場合、投写レンズ系２０１６の絞り部は第４のレンズ６４と第５のレンズ６５との間に位置するため、波長選択型位相差板２はその絞り部またはその近傍に配置される。なお、投写レンズ系２０１６はレトロフォーカスタイプのものに限らない。
【００７７】
本実施の形態の如く、波長選択位相差板２を投写レンズ系２０１６の内部に配置した場合であっても、実施の形態１や実施の形態２と同様の効果を得ることができる。さらに、これらの効果に加え、波長選択型位相差板２が投写レンズ系２０１６の絞り部に配置されることで、波長選択型位相差板２を極力小さくすることができるという効果も得られる。
【００７８】
なお、偏光を統一する方向については特に制限されないが、すでに実施の形態１および２において説明したように、フィルムミラー３に対してはＳ偏光の光かつフィルム３１の延伸方向と一致する方向となり、スクリーン４に対しては平行かつレンチキュラーレンズの溝に対して垂直に振動する偏光となるように統一するのがよい。
【００７９】
（実施の形態４）
先に説明した実施の形態１や実施の形態２では、波長選択位相差板２Ｇあるいは２Ｒ，２Ｂが色合成光学系１５と投写レンズ系１６あるいは１０１６との間の光路中に配置されていたが、これを、投写光学系とフィルムミラー３との間の光路中に配置することも可能である。
【００８０】
図１３は、本発明の実施の形態４にかかるリアプロジェクタ全体の内部の概略構成を模式的に示す正面図であり、図１４はその右側面図である。このリアプロジェクタは、先に説明した実施形態２における波長選択型位相差板２Ｒ，２Ｇを投写光学系３００１とフィルムミラー３との間の光路中に配置したものである。すなわち、投写光学系３００１は、先に説明した実施形態２における投写光学系１００１から波長選択位相差板２Ｒ，２Ｂを除いたものである。波長選択型位相差板２は、第２実施形態における波長選択位相差板２Ｒ，２Ｂと同じものである。波長選択型位相差板２Ｒ，２Ｂは、代表して波長選択型位相差板２と表記されている。その他の構成は実施の形態２と同じであるので、実施の形態２と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００８１】
本実施形態において、色合成光学系１５のクロスダイクロイックプリズムによりＳ偏光のＲ画像光およびＢ画像光とＰ偏光のＧ画像光とが合成されるまでは実施の形態２と同じである。合成された光は、投写レンズ系３０１６を介して投写光学系３００１から出射される。この段階では、Ｒ画像光およびＢ画像光と、Ｇ画像光とでは、偏光方向は異なっている。投写光学系３００１から出射された光は波長選択型位相差板２に入射し、それを透過する際に、Ｒ画像光およびＢ画像光の偏光方向とＧ画像光の偏光方向とが揃えられる。したがって、投写光学系３００１から射出された光は一方向の偏光光となってフィルムミラー３へ到達することになる。
【００８２】
上述した実施の形態４によっても、実施の形態１や実施の形態２と同様の効果を得ることができる。さらに、これらの効果に加え、波長選択型位相差板２が投写光学系３００１とフィルムミラー３との間の光路中に配置されることで、投写光学系３００１の構成を変更せずに済むため、光学系の汎用性が増すという効果も得られる。
【００８３】
なお、本実施形態では、先に説明した第２実施形態における波長選択型位相差板２Ｒ，２Ｂを投写光学系３００１とフィルムミラー３との間の光路中に配置した例について説明したが、第１実施形態における波長選択型位相差板２Ｇを投写光学系とフィルムミラー３との間の光路中に配置するようにしても良い。
【００８４】
また、偏光を統一する方向については制限されないが、すでに実施の形態１および２において説明したように、フィルムミラー３に対してはＳ偏光光かつフィルム３１の延伸方向と一致する方向となり、スクリーン４に対しては平行かつレンチキュラーレンズの溝に対して垂直に振動する偏光となるように統一するのがよい。
【００８５】
（実施の形態５）
先に説明した実施の形態１〜４では、各色の偏光状態を揃える偏光状態調整手段として波長選択位相差板２，２Ｇ，２Ｒ，２Ｂを用いていたが、このような偏光状態調整手段の代わりに消偏光素子を用いることも可能である。実施の形態５にかかるリアプロジェクタでは、実施の形態１〜実施の形態４における波長選択型位相差板２，２Ｒ，２Ｇ，２Ｂの代わりに消偏光素子を用いている。消偏光素子は、Ｒ画像光、Ｂ画像光およびＧ画像光の偏光を無偏光状態に変換する。消偏光素子の配置位置は上述した各実施の形態において波長選択位相差板２，２Ｇ，２Ｒ，２Ｂが配置されていた位置と同じような位置に配置することが可能である。その他の箇所については、上記実施の形態１〜４と同様に構成することが可能であるため、その詳細な説明を省略する。
【００８６】
消偏光素子７の一例として、公知のコルニュー・シュード・デポラライザーを図１５に示す。この消偏光素子７は、４５°の斜面を有する左水晶部７１と右水晶部７２とからなり、それらの互いに斜面同士が接着された構成となっている。左水晶部７１と右水晶部７２は、光学的に相対する性質を具えている。消偏光素子７は、入射した直線偏光の光を、複雑でしかも空間的に連続的に変化する直線偏光状態に変換する機能を有する。したがって、消偏光素子７に入射したＲ画像光、Ｂ画像光およびＧ画像光は、いずれも無偏光状態に変換されて射出される。
【００８７】
実施の形態５によれば、消偏光素子７により、Ｒ画像光、Ｂ画像光およびＧ画像光がいずれも無偏光状態に変換されるため、実施の形態１〜実施の形態４と同様に、フィルムミラーやスクリーンの偏光依存性の影響を極力低減させることができる。したがって、高効率でかつ高品位な画像を得ることができる。また、実施の形態１または実施の形態２と同様に、消偏光素子７を色合成光学系と投写レンズ系との間の光路中に配置すれば、消偏光素子７の影響を考慮して投写レンズ系の設計をおこなうことができるので、高品位な画像を得ることができる。また、実施の形態３と同様に、消偏光素子７を投写レンズ系の絞り部に配置すれば、消偏光素子７を極力小さくすることができる。また、実施の形態４と同様に、消偏光素子７を投写光学系とフィルムミラーとの間の光路中に配置すれば、投写光学系の構成を変更せずに済むため、光学系の汎用性が増すという効果が得られる。
【００８８】
さらに、本実施の形態によれば、変換後の偏光状態に方向性がないため、投写光学系と反射ミラーまたはスクリーンとの配置関係には制約がない。
【００８９】
なお、この発明は、上述した実施の形態に限られるものではなく、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、たとえばつぎのような変形も可能である。
【００９０】
（１）上述した実施の形態では、光源１１１の光を複数の部分光束に分割する二つのレンズアレイ１１３，１１４を用いていたが、この発明は、このようなレンズアレイを用いないプロジェクタにも適用可能である。
【００９１】
（２）上述した実施の形態では、三つの光変調装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを用いたプロジェクタの例について説明したが、本発明は、光変調装置を１つ、２つ、あるいは４つ以上用いたプロジェクタにも適用することができる。
【００９２】
（３）上述した実施の形態では、透過型の投写光学系を用いたリアプロジェクタに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は反射型の投写光学系を用いたリアプロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液晶装置等の光変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、光変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型投写光学系の場合、クロスダイクロイックプリズムは、光を赤、緑、青の３色の光に分離する色光分離手段として利用されるとともに、変調された３色の光を再度合成して同一の方向に出射する色光合成手段としても利用される場合がある。反射型の投写光学系を用いたリアプロジェクタにこの発明を適用した場合にも、先に述べた各実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００９３】
（４）反射ミラーとしては、フィルムミラーを中心に説明をしたが、ガラスミラーや金属ミラーを使用することも可能である。
【００９４】
（５）スクリーンとしては、レンチキュラータイプのスクリーンを中心に説明をしたが、ガラスビーズを用いて画像光を屈折拡散させるビーズスクリーン等の他のスクリーンを用いることも可能である。
【００９５】
（６）上述した実施の形態１〜４では、各色の光の偏光状態を揃える偏光状態調整手段として波長選択型位相差板を用いた例を説明したが、偏光状態調整手段として、この波長選択型位相差板に代えて、４分の１波長板を用いることも可能である。４分の１波長板は、Ｒ画像光、Ｂ画像光およびＧ画像光の偏光光を円偏光に変換する。４分の１波長板の配置位置は上述した各実施の形態において波長選択位相差板２，２Ｇ，２Ｒ，２Ｂが配置されていた位置と同じような位置に配置することが可能である。その他の箇所については、上記実施の形態１〜４と同様に構成することが可能であるため、その詳細な説明を省略する。
【００９６】
この構成によれば、４分の１波長板により、Ｒ画像光、Ｂ画像光およびＧ画像光がいずれも円偏光に変換されるため、実施の形態１〜実施の形態４と同様に、フィルムミラーやスクリーンの偏光依存性の影響を極力低減させることができる。したがって、高効率でかつ高品位な画像を得ることができる。また、実施の形態１または実施の形態２と同様に、４分の１波長板を色合成光学系と投写レンズ系との間の光路中に配置すれば、４分の１波長板の影響を考慮して投写レンズ系の設計をおこなうことができるので、高品位な画像を得ることができる。また、実施の形態３と同様に、４分の１波長板を投写レンズ系の絞り部に配置すれば、４分の１波長板を極力小さくすることができる。また、実施の形態４と同様に、４分の１波長板を投写光学系とフィルムミラーとの間の光路中に配置すれば、投写光学系の構成を変更せずに済むため、光学系の汎用性が増すという効果が得られる。
【００９７】
（７）さらに、上述した実施の形態１〜４における偏光状態調整手段（波長選択型位相差板）に代えて、偏光回転素子を用いることも可能である。偏光回転素子は、Ｒ画像光、Ｂ画像光およびＧ画像光の偏光光の偏光方向を各画像光の光軸周りに回転させる機能を有する。偏光回転素子の配置位置は上述した各実施の形態において波長選択位相差板２，２Ｇ，２Ｒ，２Ｂが配置されていた位置と同じような位置に配置することが可能である。その他の箇所については、上記実施の形態１〜４と同様に構成することが可能であるため、その詳細な説明を省略する。
【００９８】
この構成によれば、偏光回転素子により、Ｒ画像光、Ｂ画像光およびＧ画像光の偏光方向をフィルムミラーの反射特性やスクリーンの透過特性に差が生じ難い方向に回転させ、その後各画像光をフィルムミラーやスクリーンに入射させるため、実施の形態１〜実施の形態４と同様に、フィルムミラーやスクリーンの偏光依存性の影響を極力低減させることができる。したがって、高効率でかつ高品位な画像を得ることができる。また、実施の形態１または実施の形態２と同様に、偏光回転素子を色合成光学系と投写レンズ系との間の光路中に配置すれば、偏光回転素子の影響を考慮して投写レンズ系の設計をおこなうことができるので、高品位な画像を得ることができる。また、実施の形態３と同様に、偏光回転素子を投写レンズ系の絞り部に配置すれば、偏光回転素子を極力小さくすることができる。また、実施の形態４と同様に、偏光回転素子を投写光学系とフィルムミラーとの間の光路中に配置すれば、投写光学系の構成を変更せずに済むため、光学系の汎用性が増すという効果が得られる。
【００９９】
また、この発明のリアプロジェクタは、次のような高さ方向の薄型化を図ることも可能である。図１７に、この発明のリアプロジェクタの配置を説明する概略図を示す。（ａ）は、入射角差３３ｄｅｇの場合、（ｂ）は、入射角差２０ｄｅｇの場合である。いずれの場合も、リアプロジェクタ１７１が、反射ミラー１７２に光を射出し、スクリーンに１７３に投写する構造である。
【０１００】
（ａ）に示すように、入射角差３３ｄｅｇの場合には、リアプロジェクタ１７１の射出口が、投写距離が短いためスクリーン１７３の下端Ｘよりも上側に配置することが可能である。これに対して、（ｂ）に示すように、入射角差２０ｄｅｇの場合には、リアプロジェクタ１７１の射出口が、投写距離が長いためスクリーン１７３の下端Ｘよりも下側に配置する必要がある。そのため、この発明によって、リアプロジェクタが、入射角差３３ｄｅｇのように投写距離を短くして、高さ方向の薄型化を図っても、色ムラや輝度ムラの無い鮮明な画像を投写することができるようになる。
【０１０１】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明のリアプロジェクタによれば、薄型化に伴って投写距離を短くしてスクリーンへの入射角を広角化しても、波長依存性や入射角依存性や偏光依存性の影響を小さく抑えることができるため、スクリーン画面上に色ムラや輝度ムラを生じさせず、高効率でかつ高品位な画像を表示することができる効果が得られる。そのため、この発明によれば、輝度ムラなどの無い薄型のリアプロジェクタを提供することができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるリアプロジェクタの投写光学系の要部を示す概略平面図である。
【図２】実施の形態１にかかるリアプロジェクタに設けられた波長選択型位相差板のプロファイルを示す特性図である。
【図３】実施の形態１にかかるリアプロジェクタの投写光学系におけるＲＧＢの各色光の偏光方向を模式的に示す平面図である。
【図４】実施の形態１にかかるリアプロジェクタの投写光学系におけるＲＧＢの各色光の偏光方向を模式的に示す側面図である。
【図５】実施の形態１にかかるリアプロジェクタの内部の概略構成を模式的に示す正面図である。
【図６】図５に示すリアプロジェクタの内部の概略構成を模式的に示す右側面図である。
【図７】本発明の実施の形態２にかかるリアプロジェクタの投写光学系の要部を示す概略平面図である。
【図８】実施の形態２にかかるリアプロジェクタの投写光学系におけるＲＧＢの各色光の偏光方向を模式的に示す平面図である。
【図９】実施の形態２にかかるリアプロジェクタの内部の概略構成を模式的に示す正面図である。
【図１０】図９に示すリアプロジェクタの内部の概略構成を模式的に示す右側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３にかかるリアプロジェクタの要部を示す概略平面図である。
【図１２】実施の形態３にかかるリアプロジェクタにおいてレトロフォーカスタイプの投写レンズ系での波長選択型位相差板の配置例を示す概略図である。
【図１３】実施の形態４にかかるリアプロジェクタの内部の概略構成を模式的に示す正面図である。
【図１４】図１３に示すリアプロジェクタの内部の概略構成を模式的に示す右側面図である。
【図１５】実施の形態５にかかるリアプロジェクタにおいて用いられる消偏光素子の一例を示す斜視図である。
【図１６】スクリーンの入射角依存性に伴う色ムラの関係を示すグラフである。
【図１７】この発明のリアプロジェクタの配置を説明する概略図である。
【符号の説明】
１，１００１，２００１，３００１ 投写光学系
１１ 偏光照明装置
１１１ 光源
１１２ 均一照明光学系
１１３ 第１レンズアレイ
１１４ 第２レンズアレイ
１１５ 偏光変換素子アレイ
１１６ 重畳レンズ
１２ 色分離光学系
１２１，１２２ ダイクロイックミラー
１２３ ミラー
１２４，１２５ 平行化レンズ
１３ リレー光学系
１３１ 入射側レンズ
１３２ 入射側ミラー
１３３ 中間レンズ
１３４ 射出側ミラー
１３５ 射出側レンズ
１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ 光変調装置
１５ 色合成光学系
１５１ プリズム
１５２，１５３ 波長選択膜
１６，１０１６，２０１６ 投写レンズ系
１６１ 反射面
２，２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ 波長選択型位相差板（偏光状態調整手段）
３ フィルムミラー
４ スクリーン
５ 筐体
６１，６２，６３，６４，６５ レンズ
７ 消偏光素子
７１ 左水晶部
７２ 右水晶部
Claims (12)
- 光源と、
前記光源から射出された光を複数色の光に分離する色分離光学系と、
前記色分離光学系により分離された前記複数色の光をそれぞれ変調する複数の光変調装置と、
前記複数の光変調装置によりそれぞれ変調された前記複数色の光を合成する色合成光学系と、
前記色合成光学系により合成された光を投写する投写レンズ系と、
を備えた投写光学系と、
前記投写レンズ系から射出された光を背面側から入射して表面側に透過させることによって投写画像として写し出すためのスクリーンと、
を備えたリアプロジェクタにおいて、
前記色合成光学系で合成される複数色の光が少なくとも２種類の偏光状態からなる光である場合に、前記色合成光学系と前記スクリーンとの間の光路中に配置されて各色の光の偏光状態を揃える偏光状態調整手段を有し、
前記偏光状態調整手段が、前記投写レンズ系の絞り部において光束の径が最も小さくなる位置に配置されていることを特徴とするリアプロジェクタ。 - 前記色合成光学系から投写された光をそのまま前記スクリーンに入射したときに、偏光状態に応じて各色の光の輝度分布が異なる投写距離に前記スクリーンを配置したことを特徴とする請求項１に記載のリアプロジェクタ。
- 前記偏光状態調整手段は、前記複数色の光が進行方向に垂直な面内で少なくとも２方向に振動する直線偏光のいずれかの偏光方向をもつ場合に、少なくとも２方向の直線偏光のうちのいずれか一つの直線偏光に偏光方向を揃える波長選択型位相差板としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリアプロジェクタ。
- さらに、前記投写光学系と前記スクリーンとの間の光路中に配置され、前記投写光学系からの投写画像の光を反射し前記スクリーンへ至らせる反射ミラーを有し、
前記偏光状態調整手段によって偏光方向を揃えられた光が前記反射ミラーに対してＳ偏光となるように、前記投写光学系を配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のリアプロジェクタ。 - 前記複数色の光は、進行方向に垂直な面内で互いに直交する２方向に振動する直線偏光のいずれかの偏光状態からなり、
一方の直線偏光を持つ光は、前記色合成光学系の反射面に対してＳ偏光の青色および赤色の光であり、
他方の直線偏光を持つ光は、前記色合成光学系の反射面に対してＰ偏光の緑色の光であり、
前記波長選択型位相差板は、前記青色および赤色の光の偏光方向のみを変換することを特徴とする請求項４に記載のリアプロジェクタ。 - 前記複数色の光は、進行方向に垂直な面内で互いに直交する２方向に振動する直線偏光のいずれかの偏光状態からなり、
一方の直線偏光を持つ光は、前記色合成光学系の反射面に対してＳ偏光の青色および赤色の光であり、
他方の直線偏光を持つ光は、前記色合成光学系の反射面に対してＰ偏光の緑色の光であり、
前記波長選択型位相差板は、前記緑色の光の偏光方向のみを変換することを特徴とする請求項４に記載のリアプロジェクタ。 - 前記偏光状態調整手段は、前記複数色の光が進行方向に垂直な面内で少なくとも２方向に振動する直線偏光のいずれかの偏光方向をもつ場合に、いずれの偏光方向も円偏光に変換する４分の１波長板としたことを特徴とする請求項１または２に記載のリアプロジェクタ。
- 光源と、
前記光源から射出された光を複数色の光に分離する色分離光学系と、
前記色分離光学系により分離された前記複数色の光をそれぞれ変調する複数の光変調装置と、
前記複数の光変調装置によりそれぞれ変調された前記複数色の光を合成する色合成光学系と、
前記色合成光学系により合成された光を投写する投写レンズ系と、
を備えた投写光学系と、
前記投写レンズ系から射出された光を背面側から入射して表面側に透過させることによって投写画像として写し出すためのスクリーンと、
を備えたリアプロジェクタにおいて、
前記色合成光学系で合成される複数色の光が少なくとも２種類の偏光状態からなる光である場合に、前記色合成光学系と前記スクリーンとの間の光路中に配置されて各色の光の偏光状態を無偏光状態に変換する消偏光素子を有し、
前記消偏光素子が、前記投写レンズ系の絞り部において光束の径が最も小さくなる位置に配置されていることを特徴とするリアプロジェクタ。 - 前記色合成光学系から投写された光をそのまま前記スクリーンに入射したときに、偏光状態に応じて各色の光の輝度分布が異なる投写距離に前記スクリーンを配置したことを特徴とする請求項８に記載のリアプロジェクタ。
- 光源と、
前記光源から射出された光を複数色の光に分離する色分離光学系と、
前記色分離光学系により分離された前記複数色の光をそれぞれ変調する複数の光変調装置と、
前記複数の光変調装置によりそれぞれ変調された前記複数色の光を合成する色合成光学系と、
前記色合成光学系により合成された光を投写する投写レンズ系と、
を備えた投写光学系と、
前記投写レンズ系から射出された光を背面側から入射して表面側に透過させることによって投写画像として写し出すためのスクリーンと、
を備えたリアプロジェクタにおいて、
前記色合成光学系で合成される複数色の光が少なくとも２種類の偏光方向からなる光である場合に、前記色合成光学系と前記スクリーンとの間の光路中に配置されて各色の光の偏光方向を回転させる偏光回転素子を有し、
前記偏光回転素子が、前記投写レンズ系の絞り部において光束の径が最も小さくなる位置に配置されていることを特徴とするリアプロジェクタ。 - 前記色合成光学系から投写された光をそのまま前記スクリーンに入射したときに、偏光状態に応じて各色の光の輝度分布が異なる投写距離に前記スクリーンを配置したことを特徴とする請求項１０に記載のリアプロジェクタ。
- さらに、前記投写光学系と前記スクリーンとの間の光路中に、光透過性の延伸樹脂よりなるフィルムと、前記フィルムの一方の面に設けられた反射膜と、を備えたフィルムミラーを具備し、
該フィルムミラーは、前記フィルムの延伸方向が同フィルムミラーの入射面と直交するように配置されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載のリアプロジェクタ。
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