特開 2024-97456 プロジェクター

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024097456

(43)【公開日】2024-07-19

(54)【発明の名称】プロジェクター

(51)【国際特許分類】

   G03B 21/14 20060101AFI20240711BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20240711BHJP

   H04N 5/74 20060101ALI20240711BHJP

【ＦＩ】

G03B21/14

G03B21/00 D

H04N5/74 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023000914

(22)【出願日】2023-01-06

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】柏木 章宏

【テーマコード（参考）】

2K203

5C058

【Ｆターム（参考）】

2K203FA03

2K203FA23

2K203FA33

2K203GA23

2K203GB02

2K203GB23

2K203HA35

2K203HA62

2K203HA63

2K203HA73

2K203MA04

5C058BA35

5C058EA02

5C058EA12

(57)【要約】

【課題】光利用効率に優れるプロジェクターを提供する。
【解決手段】本発明のプロジェクターは、非偏光の光を射出する光源と、光源から射出される光を偏光状態が互いに異なる第１偏光と第２偏光とに分離する偏光分離素子と、カラーフィルターを有し、画像情報に基づいて第１偏光を変調し、第１カラー画像光を生成する第１光変調素子と、カラーフィルターを有し、画像情報に基づいて第２偏光を変調し、第２カラー画像光を生成する第２光変調素子と、第１カラー画像光と第２カラー画像光とを合成し、カラー合成画像光を生成する画像合成部と、画像合成部から射出されるカラー合成画像光を投射する投射光学装置と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

非偏光の光を射出する光源と、
前記光源から射出される前記光を偏光状態が互いに異なる第１偏光と第２偏光とに分離する偏光分離素子と、
カラーフィルターを有し、画像情報に基づいて前記第１偏光を変調し、第１カラー画像光を生成する第１光変調素子と、
カラーフィルターを有し、画像情報に基づいて前記第２偏光を変調し、第２カラー画像光を生成する第２光変調素子と、
前記第１カラー画像光と前記第２カラー画像光とを合成し、カラー合成画像光を生成する画像合成部と、
前記画像合成部から射出される前記カラー合成画像光を投射する投射光学装置と、
を備える、プロジェクター。

【請求項2】

前記偏光分離素子と前記第１光変調素子との間に設けられ、前記第１偏光を透過する第１偏光子と、
前記偏光分離素子と前記第２光変調素子との間に設けられ、前記第２偏光を透過する第２偏光子と、
をさらに備える、請求項１に記載のプロジェクター。

【請求項3】

前記第１光変調素子は、前記投射光学装置の投射光軸に対して一方の側に配置され、
前記第２光変調素子は、前記投射光軸に対して他方の側に配置され、
前記画像合成部は、
前記第１光変調素子から射出される前記第１カラー画像光を前記投射光軸の側に向けて屈折させる第１偏心レンズと、
前記第２光変調素子から射出される前記第２カラー画像光を前記投射光軸の側に向けて屈折させる第２偏心レンズと、
を備え、
前記第１偏心レンズと前記第２偏心レンズとは、前記第１カラー画像光と前記第２カラー画像光とを互いに重畳させ、前記投射光軸上の前記投射光学装置よりも光入射側の位置に像を形成する、請求項１または請求項２に記載のプロジェクター。

【請求項4】

前記第１偏心レンズおよび前記第２偏心レンズの少なくとも一方はフレネルレンズで構成される、請求項３に記載のプロジェクター。

【請求項5】

前記第１光変調素子は、前記投射光学装置の投射光軸に対して一方の側に配置され、
前記第２光変調素子は、前記投射光軸に対して他方の側に配置され、
前記画像合成部は、
前記第１光変調素子から射出される前記第１カラー画像光を透過させる第１レンズと、
前記第２光変調素子から射出される前記第２カラー画像光を透過させる第２レンズと、
前記投射光軸上に配置され、前記第１レンズから射出される前記第１カラー画像光と、前記第２レンズから射出される前記第２カラー画像光と、を透過させる第３レンズと、
を備え、
前記第３レンズは、前記第１カラー画像光と前記第２カラー画像光とを互いに重畳させ、前記投射光軸上の前記投射光学装置よりも光入射側の位置に像を形成する、請求項１または請求項２に記載のプロジェクター。

【請求項6】

前記第１レンズ、前記第２レンズおよび前記第３レンズの少なくとも１つはフレネルレンズで構成される、請求項５に記載のプロジェクター。

【請求項7】

前記第１カラー画像光は、第１偏光方向の直線偏光であり、
前記第２カラー画像光は、前記第１偏光方向とは異なる第２偏光方向の直線偏光であり、
前記画像合成部は、前記第１偏光方向の直線偏光を透過し、前記第２偏光方向の直線偏光を反射する偏光合成素子、または、前記第１偏光方向の直線偏光を反射し、前記第２偏光方向の直線偏光を透過する偏光合成素子を備える、請求項１または請求項２に記載のプロジェクター。

【請求項8】

前記画像情報に対応する画像信号を前記第１光変調素子および前記第２光変調素子のそれぞれに供給する画像信号制御部をさらに備える、請求項１または請求項２に記載のプロジェクター。

【請求項9】

前記第１光変調素子は、複数の画素が第１方向と前記第１方向に交差する第２方向とにマトリクス状に配列される第１表示領域を有し、
前記第１表示領域は、前記第１方向に沿って配列される複数の前記画素を含む第１画素ラインと、前記第２方向において前記第１画素ラインと隣り合い、前記第１方向に沿って配列される複数の前記画素を含む第２画素ラインと、前記第１画素ラインと前記第２画素ラインとの間に設けられ、前記第１方向に延在する第１非表示領域と、を有し、
前記第２光変調素子は、複数の画素が前記第１方向と前記第２方向とにマトリクス状に配列される第２表示領域を有し、
前記第２表示領域は、前記第１方向に沿って配列される複数の前記画素を含む第３画素ラインと、前記第２方向において前記第３画素ラインと隣り合い、前記第１方向に沿って配列される複数の前記画素を含む第４画素ラインと、前記第３画素ラインと前記第４画素ラインとの間に設けられ、前記第１方向に延在する第２非表示領域と、を有し、
前記画像合成部は、前記第１画素ラインと前記第３画素ラインとが互いに重畳し、前記第２画素ラインと前記第４画素ラインとが互いに重畳するように、前記第１カラー画像光と前記第２カラー画像光とを合成する、請求項８に記載のプロジェクター。

【請求項10】

前記画像信号制御部は、互いに同一であり、かつ、互いに同期する前記画像信号を前記第１光変調素子および前記第２光変調素子のそれぞれに供給する、請求項９に記載のプロジェクター。

【請求項11】

前記第１光変調素子は、複数の画素が第１方向と前記第１方向に交差する第２方向とにマトリクス状に配列される第１表示領域を有し、
前記第１表示領域は、前記第１方向に沿って配列される複数の前記画素を含む第１画素ラインと、前記第２方向において前記第１画素ラインと隣り合い、前記第１方向に沿って配列される複数の前記画素を含む第２画素ラインと、前記第１画素ラインと前記第２画素ラインとの間に設けられ、前記第１方向に延在する第１非表示領域と、を有し、
前記第２光変調素子は、複数の画素が前記第１方向と前記第２方向とにマトリクス状に配列される第２表示領域を有し、
前記第２表示領域は、前記第１方向に沿って配列される複数の前記画素を含む第３画素ラインと、前記第２方向において前記第３画素ラインと隣り合い、前記第１方向に沿って配列される複数の前記画素を含む第４画素ラインと、前記第３画素ラインと前記第４画素ラインとの間に設けられ、前記第１方向に延在する第２非表示領域と、を有し、
前記画像合成部は、前記第３画素ラインと前記第１非表示領域とが互いに重畳し、前記第２画素ラインと前記第２非表示領域とが互いに重畳するように、前記第１カラー画像光と前記第２カラー画像光とを合成する、請求項８に記載のプロジェクター。

【請求項12】

前記画像合成部は、前記第１光変調素子から射出される前記第１カラー画像光、および前記第２光変調素子から射出される前記第２カラー画像光のいずれか一方を前記第２方向にシフトさせる画像シフト素子を備える、請求項１１に記載のプロジェクター。

【請求項13】

前記第１光変調素子が有する画素ラインの数と、前記第２光変調素子が有する画素ラインの数とは、互いに等しく、
前記画像信号は、前記第１光変調素子および前記第２光変調素子の前記画素ラインの数の２倍の画素ライン数に対応する画像信号であり、
前記画像信号制御部は、前記画像信号のうちの奇数ラインに対応する第１分割画像信号を前記第１光変調素子に供給し、前記画像信号のうちの偶数ラインに対応する第２分割画像信号を前記第１分割画像信号と同期させて前記第２光変調素子に供給する、請求項１１に記載のプロジェクター。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プロジェクターに関する。

【背景技術】

【0002】

光変調素子として１枚の液晶パネルを用いたプロジェクター、いわゆる単板式のプロジェクターが従来から知られている。下記の特許文献１に、光源と、カラーフィルターを有する液晶パネルと、投射レンズと、を備え、１枚の液晶パネルによってカラー表示を実現するプロジェクターが開示されている。また、下記の特許文献２には、液晶パネルの光入射側および光射出側のそれぞれに偏光子が設けられたプロジェクターが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３－１２１９３０号公報

【特許文献2】特開平７－１９１３１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のプロジェクターにおいて、光源は、ランプから構成され、非偏光の光を射出する。この種のプロジェクターに特許文献２の偏光子を採用した場合、非偏光の光が入射側偏光子に入射する際に、入射側偏光子の透過軸方向と一致する偏光方向の光は、液晶パネルに入射して表示に寄与する。ところが、入射側偏光子の透過軸とは異なる偏光方向の光は、入射側偏光子で吸収または反射され、表示には寄与しない。すなわち、光源から射出される光の利用効率は概ね５０％に過ぎない。このように、単板式のプロジェクターは、非偏光の光を射出する光源を用いた場合に光利用効率が低いという課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記の課題を解決するために、本発明の一つの態様のプロジェクターは、非偏光の光を射出する光源と、前記光源から射出される前記光を偏光状態が互いに異なる第１偏光と第２偏光とに分離する偏光分離素子と、カラーフィルターを有し、画像情報に基づいて前記第１偏光を変調し、第１カラー画像光を生成する第１光変調素子と、カラーフィルターを有し、画像情報に基づいて前記第２偏光を変調し、第２カラー画像光を生成する第２光変調素子と、前記第１カラー画像光と前記第２カラー画像光とを合成し、カラー合成画像光を生成する画像合成部と、前記画像合成部から射出される前記カラー合成画像光を投射する投射光学装置と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１実施形態のプロジェクターの概略構成図である。

【図2】第１光変調素子の拡大図である。

【図3】第２実施形態のプロジェクターの概略構成図である。

【図4】画像シフト素子の作用を説明するための図である。

【図5】第１、第２カラー画像光とが重畳されたイメージを示す模式図である。

【図6】第３実施形態のプロジェクターの概略構成図である。

【図7】第４実施形態のプロジェクターの概略構成図である。

【図8】カラーフィルターの配置の他の例を示す図である。

【図9】カラーフィルターの配置のさらに他の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、特徴となる部分を拡大して示す場合があり、各構成要素の寸法の比率などが実際と同じであるとは限らない。

【0008】

本実施形態に係るプロジェクターの一例について説明する。
本実施形態のプロジェクター１は、スクリーン等の被投射面上にカラー画像を表示する投射型画像表示装置である。

【0009】

図１は、本実施形態のプロジェクター１の概略構成図である。
図１に示すように、本実施形態のプロジェクター１は、光源２と、ピックアップ光学系３と、偏光分離素子４と、反射素子５と、第１平行化光学系１０と、第１光変調装置１１と、第２平行化光学系２０と、第２光変調装置２１と、画像合成部６と、投射光学装置７と、画像信号制御部８と、を備える。

【0010】

以下の説明では、必要に応じてＸＹＺ直交座標系を用いる。Ｘ軸は、プロジェクター１の左右方向に沿う軸である。Ｙ軸は、プロジェクター１の上下方向に沿う軸である。Ｚ軸は、プロジェクター１の画像投射方向に沿う軸であって、Ｘ軸およびＹ軸に直交する。プロジェクター１における各部材の配置や形状を説明する際に、画像投射側からプロジェクター１を正面視した際の高さに相当するＹ軸方向と平行な方向を上下方向と称し、画像投射側からプロジェクター１を正面視した際の横方向に相当するＸ軸方向と平行な方向を左右方向と称し、画像投射側からプロジェクター１を正面視した際の奥行に相当するＺ軸方向と平行な方向を前後方向と称する場合がある。これらの表記は、プロジェクター１の各構成部材の配置関係を説明するための定義であり、プロジェクター１の設置姿勢や方向を限定するものではない。

【0011】

本実施形態のプロジェクター１において、投射光学装置７から射出されるカラー合成画像光Ｌ３の主光線に沿い、Ｚ軸に平行な軸を投射光軸ＡＸ０と定義する。第１光変調装置１１の中心を通り、Ｚ軸に平行な軸を第１光軸ＡＸ１と定義する。第２光変調装置２１の中心を通り、Ｚ軸に平行な軸を第２光軸ＡＸ２と定義する。偏光分離素子４の中心と反射素子５の中心とを通り、Ｙ軸に平行な軸を第３光軸ＡＸ３と定義する。

【0012】

光源２は、第１光軸ＡＸ１上に設けられている。光源２は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）から構成されている。光源２は、非偏光の光Ｌを射出する。本明細書において、非偏光の光Ｌは、直線偏光、円偏光などの特定の偏光状態を持たない光として定義する。非偏光の光Ｌは、例えばランダム偏光である。光源２がＬＥＤから構成されていることにより、プロジェクター１の小型化および軽量化が可能となる。

【0013】

ピックアップ光学系３は、光源２と偏光分離素子４との間に設けられている。ピックアップ光学系３は、１個の凸レンズから構成されている。ピックアップ光学系３は、光源２から射出される光Ｌを平行化して偏光分離素子４に向けて射出する。本実施形態では、ピックアップ光学系３は、１個のレンズから構成されているが、複数のレンズから構成されていてもよい。

【0014】

偏光分離素子４は、ピックアップ光学系３と第１光変調装置１１との間に設けられている。偏光分離素子４は、透光性材料からなる直方体状のブロックの内部に偏光分離膜４１が形成された構成を有する。偏光分離膜４１は、誘電体多層膜等で構成されている。偏光分離素子４は、偏光分離膜４１が第１光軸ＡＸ１および第３光軸ＡＸ３のそれぞれと４５度の角度をなすように配置されている。偏光分離素子４は、光源２から射出される光Ｌのうち、偏光分離膜４１に対するＰ偏光を透過し、偏光分離膜４１に対するＳ偏光を反射する。そのため、光源２から射出される光Ｌは、偏光分離膜４１を透過して第１光軸ＡＸ１に沿って進むＰ偏光Ｌｐと、偏光分離膜４１で反射して第３光軸ＡＸ３に沿って進むＳ偏光Ｌｓと、に分離される。なお、偏光分離素子４として、ブロック型の偏光分離素子に代えて、プレート型の偏光分離素子が用いられてもよい。

【0015】

Ｐ偏光、Ｓ偏光等の偏光に関する表記は、例えば反射等で光の進行方向が変化することで変わる場合があり、また、偏光方向を表す基準面をどの面とするかによっても変わる場合がある。したがって、説明を判りやすくするため、以下の説明では、偏光分離素子４の偏光分離膜４１を基準面とし、偏光分離素子４で分離される時点でのＰ偏光Ｌｐを後段の光学系でもＰ偏光Ｌｐと称し、偏光分離素子４で分離される時点でのＳ偏光Ｌｓを後段の光学系でもＳ偏光Ｌｓと称する。本実施形態のＰ偏光Ｌｐは、特許請求の範囲の第１偏光に対応する。本実施形態のＳ偏光Ｌｓは、特許請求の範囲の第２偏光に対応する。

【0016】

反射素子５は、第２光軸ＡＸ２と第３光軸ＡＸ３とが交差する位置に設けられている。反射素子５は、透光性材料からなる直方体状のブロックの内部に反射膜５１が形成された構成を有する。反射膜５１は、誘電体多層膜、金属膜等で構成されている。反射素子５は、反射膜５１が第２光軸ＡＸ２および第３光軸ＡＸ３のそれぞれと４５度の角度をなすように配置されている。反射素子５は、偏光分離素子４から射出されるＳ偏光Ｌｓを反射する。偏光分離素子４で反射するＳ偏光Ｌｓは、反射素子５によって反射され、第２光軸ＡＸ２に沿って進む。なお、反射素子５として、ブロック型の反射素子に代えて、プレート型の反射素子が用いられてもよい。

【0017】

第１平行化光学系１０は、偏光分離素子４と第１光変調装置１１との間に設けられている。第１平行化光学系１０は、偏光分離素子４から射出されるＰ偏光Ｌｐを平行化して第１光変調装置１１に入射させる。本実施形態の場合、第１平行化光学系１０は、正のパワーを有する凸レンズとして機能するフレネルレンズから構成されている。これにより、第１平行化光学系１０の第１光軸ＡＸ１に沿う方向の厚さが抑えられ、プロジェクター１の小型化に寄与することができる。なお、第１平行化光学系１０を構成するレンズの数および種類は、特に限定されない。

【0018】

第１光変調装置１１は、第１入射側偏光板１２と、第１光変調素子１３と、第１射出側偏光板１４と、を備える。第１光変調装置１１は、投射光軸ＡＸ０に対して一方の側（＋Ｙ側）に配置されている。本実施形態の第１入射側偏光板１２は、特許請求の範囲の第１偏光子に対応する。

【0019】

第１入射側偏光板１２は、第１平行化光学系１０と第１光変調素子１３との間、すなわち第１光変調素子１３の光入射側に設けられている。第１入射側偏光板１２の偏光軸は、第１入射側偏光板１２に入射するＰ偏光Ｌｐが第１入射側偏光板１２を透過できる向きに配置されている。本実施形態の場合、偏光分離素子４によって分離されたＰ偏光Ｌｐが第１光変調素子１３に入射し、偏光分離素子４と第１光変調素子１３との間に偏光を乱す光学要素が多く存在しないため、第１入射側偏光板１２は必ずしも設けられていなくてもよい。ただし、第１入射側偏光板１２が設けられている場合、第１光変調素子１３に入射するＰ偏光Ｌｐの偏光度をより高めることができる。

【0020】

第１光変調素子１３は、カラー表示が可能な１枚の透過型の液晶パネルから構成されている。すなわち、第１光変調素子１３は、カラーフィルターを有し、画像情報に基づいてＰ偏光Ｌｐを変調し、カラー画像の元となる第１カラー画像光Ｌ１を生成する。液晶パネルの駆動方式としては、ツイステッド・ネマティック（ＴＮ）方式、垂直配向（ＶＡ）方式、横電界（ＩＰＳ）方式等が用いられ、特に限定されない。なお、第１光変調素子は、反射型の液晶パネルから構成されていてもよい。

【0021】

図２は、第１光変調素子１３の拡大図である。
図２に示すように、第１光変調素子１３は、複数の画素ＰＸがＸ軸方向とＹ軸方向とにマトリクス状に配列される第１表示領域１３Ｒを有する。一例として、第１光変調素子１３は、Ｘ軸方向に１９２０個、Ｙ軸方向に１０８０個並んだ画素ＰＸを有する。すなわち、第１光変調素子１３は、１９２０×１０８０の解像度、いわゆるフルハイビジョンに対応する解像度を有する。１つの画素ＰＸは、Ｘ軸方向に沿って配列される赤色ドットＳＰ１、緑色ドットＳＰ２、および青色ドットＳＰ３の３つのドットから構成される。Ｘ軸方向は、第１光変調素子１３が形成する画像の左右方向に相当し、特許請求の範囲の第１方向に対応する。Ｙ軸方向は、第１光変調素子１３が形成する画像の上下方向に相当し、特許請求の範囲の第２方向に対応する。

【0022】

第１表示領域１３Ｒは、複数の画素ラインＧＬと、隣り合う２つの画素ラインＧＬの間に設けられる複数の非表示領域ＳＲと、を有する。本実施形態において、画素ラインＧＬは、Ｘ軸方向（左右方向）に沿う１つの行に配列される複数の画素ＰＸからなる画素群と定義する。すなわち、第１表示領域１３Ｒは、第１画素ラインＧＬ１と、第２画素ラインＧＬ２と、第１非表示領域ＳＲ１と、を有する。ここで、第１表示領域１３Ｒの最上行の画素ラインＧＬを第１画素ラインＧＬ１とし、上から２行目の画素ラインＧＬを第２画素ラインＧＬ２とする。第１画素ラインＧＬ１は、Ｘ軸方向に沿って配列される複数の画素ＰＸを含む。第２画素ラインＧＬ２は、Ｙ軸方向において第１画素ラインＧＬ１と隣り合い、Ｘ軸方向に沿って配列される複数の画素ＰＸを含む。第１非表示領域ＳＲ１は、第１画素ラインＧＬ１と第２画素ラインＧＬ２との間に設けられ、Ｘ軸方向に延在する。

【0023】

赤色ドットＳＰ１、緑色ドットＳＰ２、および青色ドットＳＰ３のそれぞれは、互いに同じ形状と互いに同じ寸法とを有する。各ドットＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３の形状は矩形状であり、Ｙ軸方向の長さはＸ軸方向の長さよりも大きい。また、Ｙ軸方向において隣り合う２つのドット間のピッチＰｙは、Ｘ軸方向において隣り合う２つのドット間のピッチＰｘよりも大きい。

【0024】

第１光変調素子１３が有するカラーフィルターは、上記の画素ＰＸの配置に対応して設けられている。すなわち、カラーフィルターにおいて、赤色ドットＳＰ１に赤色フィルターが配置され、緑色ドットＳＰ２に緑色フィルターが配置され、青色ドットＳＰ３に青色フィルターが配置されている。また、非表示領域ＳＲには、遮光層としてブラックマトリクスが配置されている。

【0025】

図示を省略するが、複数の画素ＰＸのそれぞれに、画素電極、薄膜トランジスター（ＴＦＴ）、各種の配線等からなる液晶駆動手段が設けられている。これらの液晶駆動手段は、電界の作用によって各画素ＰＸの液晶分子を駆動し、各画素ＰＸのオン・オフ、すなわち明暗を切り替える。画素電極は、各ドットＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３に配置されている。ＴＦＴおよび各種配線は、非表示領域ＳＲに配置されている。

【0026】

図１に示すように、第１射出側偏光板１４は、第１光変調素子１３と第１偏心フレネルレンズ１５との間、すなわち第１光変調素子１３の光射出側に設けられている。第１射出側偏光板１４の偏光軸は、第１光軸ＡＸ１に垂直な仮想面内において第１入射側偏光板１２の偏光軸と直交する向きに配置されている。したがって、第１光変調素子１３によって変調される光が第１射出側偏光板１４を透過する際には、Ｐ偏光がＳ偏光の第１カラー画像光Ｌ１となって第１射出側偏光板１４から射出される。

【0027】

第２平行化光学系２０は、反射素子５と第２光変調装置２１との間に設けられている。第２平行化光学系２０は、反射素子５から射出されるＳ偏光Ｌｓを平行化して第２光変調装置２１に入射させる。第２平行化光学系２０は、フレネルレンズから構成されている。

【0028】

第２光変調装置２１は、第２入射側偏光板２２と、第２光変調素子２３と、第２射出側偏光板２４と、を備える。第２光変調装置２１は、投射光軸ＡＸ０に対して他方の側（－Ｙ側）に配置されている。本実施形態の第２入射側偏光板２２は、特許請求の範囲の第２偏光子に対応する。第２光変調装置２１は、第１光変調装置１１と略同じ構成を有するため、共通する光学要素については簡単に説明する。

【0029】

第２入射側偏光板２２は、第２平行化光学系２０と第２光変調素子２３との間、すなわち第２光変調素子２３の光入射側に設けられている。第２入射側偏光板２２の偏光軸は、第２入射側偏光板２２に入射するＳ偏光Ｌｓが第２入射側偏光板２２を透過できる向きに配置されている。第２入射側偏光板２２は必ずしも設けられていなくてもよいが、第２入射側偏光板２２が設けられた場合、第２光変調素子２３に入射するＳ偏光Ｌｓの偏光度をより高めることができる。

【0030】

第２光変調素子２３は、カラー表示が可能な１枚の透過型の液晶パネルから構成されている。すなわち、第２光変調素子２３は、カラーフィルターを有し、画像情報に基づいてＳ偏光Ｌｓを変調し、カラー画像の元となる第２カラー画像光Ｌ２を生成する。なお、第２光変調素子は、反射型の液晶パネルから構成されていてもよい。

【0031】

液晶パネルの構成は、第１光変調素子１３と同一であるため、図２を用いて説明する。図２において、カッコ内に示す符号が第２光変調素子２３としての符号である。第２光変調素子２３は、複数の画素ＰＸがＸ軸方向とＹ軸方向とにマトリクス状に配列される第２表示領域２３Ｒを有する。第２光変調素子２３が有する画素ＰＸの構成は、第１光変調素子１３が有する画素ＰＸの構成と同一である。

【0032】

第２表示領域２３Ｒは、複数の画素ラインＧＬと、隣り合う２つの画素ラインＧＬの間に設けられる複数の非表示領域ＳＲと、を有する。すなわち、第２表示領域２３Ｒは、第３画素ラインＧＬ３と、第４画素ラインＧＬ４と、第２非表示領域ＳＲ２と、を有する。第３画素ラインＧＬ３は、Ｘ軸方向に沿って配列される複数の画素ＰＸを含む。第４画素ラインＧＬ４は、Ｙ軸方向において第３画素ラインＧＬ３と隣り合い、Ｘ軸方向に沿って配列される複数の画素ＰＸを含む。第２非表示領域ＳＲ２は、第３画素ラインＧＬ３と第４画素ラインＧＬ４との間に設けられ、Ｘ軸方向に延在する。なお、第３画素ラインＧＬ３、第４画素ラインＧＬ４、および第２非表示領域ＳＲ２等の表記は、説明を判りやすくするため、第１光変調素子１３とは異ならせている。第２光変調素子２３については、第２表示領域２３Ｒの最上行の画素ラインＧＬを第３画素ラインＧＬ３とし、上から２行目の画素ラインＧＬを第４画素ラインＧＬ４とする。

【0033】

図１に示すように、第２射出側偏光板２４は、第２光変調素子２３と第２偏心フレネルレンズ２５との間、すなわち第２光変調素子２３の光射出側に設けられている。第２射出側偏光板２４の偏光軸は、第２光軸ＡＸ２に垂直な仮想面内において第２入射側偏光板２２の偏光軸と直交する向きに配置されている。したがって、第２光変調素子２３によって変調される光が第２射出側偏光板２４を透過する際には、Ｓ偏光がＰ偏光の第２カラー画像光Ｌ２となって第２射出側偏光板２４から射出される。

【0034】

画像合成部６は、第１偏心フレネルレンズ１５と、第２偏心フレネルレンズ２５と、を備える。画像合成部６は、第１カラー画像光Ｌ１と第２カラー画像光Ｌ２とを合成し、カラー合成画像光Ｌ３を生成する。この構成によれば、画像合成部６を薄型化することができ、プロジェクター１の前後方向の寸法を小さくすることができる。

【0035】

第１偏心フレネルレンズ１５は、第１光変調素子１３の中心を通る第１光軸ＡＸ１に対して偏心したフレネルレンズで構成されている。具体的には、第１偏心フレネルレンズ１５の中心は、第１光軸ＡＸ１に対して投射光軸ＡＸ０の側にずれた位置にある。これにより、第１偏心フレネルレンズ１５は、第１光変調素子１３から射出される第１カラー画像光Ｌ１を投射光軸ＡＸ０の側に向けて屈折させる。また、第１偏心フレネルレンズ１５を用いることでレンズの薄型化を実現できる。本実施形態の第１偏心フレネルレンズ１５は、特許請求の範囲の第１偏心レンズに対応する。

【0036】

第２偏心フレネルレンズ２５は、第２光変調素子２３の中心を通る第２光軸ＡＸ２に対して偏心したフレネルレンズで構成されている。具体的には、第２偏心フレネルレンズ２５の中心は、第２光軸ＡＸ２に対して投射光軸ＡＸ０の側にずれた位置にある。これにより、第２偏心フレネルレンズ２５は、第２光変調素子２３から射出される第２カラー画像光Ｌ２を投射光軸ＡＸ０の側に向けて屈折させる。また、第２偏心フレネルレンズ２５を用いることでレンズの薄型化を実現できる。本実施形態の第２偏心フレネルレンズ２５は、特許請求の範囲の第２偏心レンズに対応する。

【0037】

第１偏心フレネルレンズ１５と第２偏心フレネルレンズ２５とは、投射光軸ＡＸ０に対して対称な形状を有する。これにより、第１偏心フレネルレンズ１５と第２偏心フレネルレンズ２５とは、第１カラー画像光Ｌ１と第２カラー画像光Ｌ２とを互いに重畳させ、投射光軸ＡＸ０上の投射光学装置７よりも光入射側の位置に第１光変調素子１３および第２光変調素子２３の像Ｍを形成する。

【0038】

投射光学装置７は、複数のレンズから構成されている。投射光学装置７を構成するレンズの数は、特に限定されない。投射光学装置７は、画像合成部６から射出されるカラー合成画像光Ｌ３をスクリーン等の被投射面に投射する。これにより、カラー画像が被投射面上に表示される。

【0039】

画像信号制御部８は、任意の画像情報に対応する画像信号を第１光変調素子１３および第２光変調素子２３のそれぞれに供給する。本実施形態の場合、画像信号は、１９２０×１０８０の解像度を有する液晶パネルに対応するフルハイビジョン用画像信号である。画像信号制御部８は、例えばＣＰＵによって構成されている。

【0040】

本実施形態の場合、画像合成部６は、第１光変調素子１３の第１画素ラインＧＬ１と第２光変調素子２３の第３画素ラインＧＬ３とが互いに重畳し、第１光変調素子１３の第２画素ラインＧＬ２と第２光変調素子２３の第４画素ラインＧＬ４とが互いに重畳するように、第１カラー画像光Ｌ１と第２カラー画像光Ｌ２とを合成する。以下、各表示領域の上から３番目以降の画素ラインＧＬについても同様である。このとき、第１画素ラインＧＬ１に含まれる複数のドットと第３画素ラインＧＬ３に含まれる複数のドットとは、全て互いに重畳される。他の画素ラインについても同様である。また、第１非表示領域ＳＲ１と第２非表示領域ＳＲ２とは、互いに重畳する。他の非表示領域ＳＲについても同様である。画像信号制御部８は、互いに同一であり、かつ、互いに同期する画像信号を第１光変調素子１３および第２光変調素子２３のそれぞれに供給する。

【0041】

［第１実施形態の効果］
本実施形態のプロジェクター１は、非偏光の光を射出する光源２と、光源２から射出される光Ｌを偏光状態が互いに異なるＰ偏光ＬｐとＳ偏光Ｌｓとに分離する偏光分離素子４と、カラーフィルターを有し、画像情報に基づいてＰ偏光Ｌｐを変調し、第１カラー画像光Ｌ１を生成する第１光変調素子１３と、カラーフィルターを有し、画像情報に基づいてＳ偏光Ｌｓを変調し、第２カラー画像光Ｌ２を生成する第２光変調素子２３と、第１カラー画像光Ｌ１と第２カラー画像光Ｌ２とを合成し、カラー合成画像光Ｌ３を生成する画像合成部６と、画像合成部６から射出されるカラー合成画像光Ｌ３を投射する投射光学装置７と、を備える。

【0042】

本実施形態の構成によれば、偏光分離素子４によって分離されるＰ偏光Ｌｐが第１光変調素子１３で変調され、Ｓ偏光Ｌｓが第２光変調素子２３で変調された後、画像合成部６によって合成され、カラー合成画像光Ｌ３が投射されて、被投射面上にカラー画像が表示される。したがって、従来の単板式プロジェクターのように、偏光子によって分離された一方の偏光が表示に寄与できないという不具合がなく、偏光分離素子４によって分離される２つの偏光をともに表示に利用でき、光源２から射出される光Ｌの利用効率を従来よりも高めることができる。

【0043】

特に本実施形態の場合、画像合成部６が第１光変調素子１３の各画素ラインＧＬと第２光変調素子２３の各画素ラインＧＬとを互いに重畳させ、画像信号制御部８は、互いに同一で同期する画像信号を第１光変調素子１３および第２光変調素子２３のそれぞれに供給する。この構成によれば、同一の画素ラインＧＬに第１カラー画像光Ｌ１と第２カラー画像光Ｌ２とが重畳されるため、被投射面上に表示される画像の明るさを従来よりも向上させることができる。

【0044】

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図面を用いて説明する。
第２実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と略同様である。
図３は、第２実施形態のプロジェクター３１の概略構成図である。
図３において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

【0045】

図３に示すように、本実施形態のプロジェクター３１は、光源２と、ピックアップ光学系３と、偏光分離素子４と、反射素子５と、第１平行化光学系１０と、第１光変調装置３３と、第２平行化光学系２０と、第２光変調装置３４と、画像シフト素子３７と、画像合成部６と、投射光学装置７と、画像信号制御部８と、を備える。

【0046】

本実施形態の第１光変調素子３５の基本構成は、図２に示した第１実施形態の第１光変調素子１３と同様である。ただし、第１光変調素子３５を構成する液晶パネルのＹ軸方向の画素数は、第１実施形態の液晶パネルのＹ軸方向の画素数の１／２である。例えば、第１実施形態の第１光変調素子１３では１０８０個の画素がＹ軸方向に配列されているのに対し、本実施形態の第１光変調素子３５では、５４０個の画素がＹ軸方向に配列されている。すなわち、本実施形態の場合、第１光変調素子３５は、１９２０×５４０個の画素を有する。第２光変調素子３６の構成は、第１光変調素子３５と同一である。すなわち、第１光変調素子３５が有する画素ラインの数と、第２光変調素子３６が有する画素ラインの数とは、互いに等しい。

【0047】

画像シフト素子３７は、第２光軸ＡＸ２上において、第２射出側偏光板２４と第２偏心フレネルレンズ２５との間に設けられている。画像シフト素子３７は、透光性を有し、第２光軸ＡＸ２に垂直な面（ＸＹ平面）に対して傾斜して配置された平行平板から構成されている。画像シフト素子３７は、＋Ｙ側の端部が第２射出側偏光板２４から遠く、－Ｙ側の端部が第２射出側偏光板２４に近くなる向きに傾斜している。

【0048】

図４は、画像シフト素子３７の作用を説明するための模式図である。
図４に示すように、画像シフト素子３７は、画像シフト素子３７に入射する第２カラー画像光Ｌ２を光入射面３７ａおよび光射出面３７ｂのそれぞれで屈折させ、第２カラー画像光Ｌ２の光路を－Ｙ側にシフトさせる。第２カラー画像光Ｌ２のシフト量Ｓは、第１光変調素子３５および第２光変調素子３６のＹ軸方向のドット間ピッチＰｙと略一致している。シフト量Ｓは、平行平板の傾斜角度または厚さで調整することができる。シフト量Ｓをドット間ピッチＰｙと一致させやすくするため、平行平板の傾斜角度を調整する機構が設けられていてもよいし、異なる厚さを有する平行平板と交換可能な構成となっていてもよい。

【0049】

図５は、第１カラー画像光Ｌ１と第２カラー画像光Ｌ２とが重畳されてできる像Ｍのイメージを示す模式図である。
画像合成部６は、第１カラー画像光Ｌ１と第２カラー画像光Ｌ２とを互いに重畳させ、投射光軸ＡＸ０上に像Ｍを形成する点においては、第１実施形態と同様である。ところが、本実施形態の場合は、２つのカラー画像光Ｌ１，Ｌ２が重畳された結果が第１実施形態とは異なる。本実施形態の場合、図５に示すように、画像合成部６は、第３画素ラインＧＬ３と第１非表示領域ＳＲ１とが互いに重畳し、第２画素ラインＧＬ２と第２非表示領域ＳＲ２とが互いに重畳するように、第１カラー画像光Ｌ１と第２カラー画像光Ｌ２とを合成する。つまり、本実施形態の場合、一方の光変調素子の各画素ラインＧＬと他方の光変調素子の各画素ラインＧＬとが互いにずれており、一方の光変調素子の各画素ラインＧＬと他方の光変調素子の各非表示領域ＳＲとが互いに重畳され、一方の光変調素子の各非表示領域ＳＲと他方の光変調素子の各画素ラインＧＬとが互いに重畳されている。

【0050】

プロジェクター３１には、第１実施形態と同様、１９２０×１０８０の解像度を有する液晶パネルに対応するフルハイビジョン用画像信号が入力される。ところが、本実施形態の場合、第１光変調素子３５および第２光変調素子３６のそれぞれは、１９２０×５４０個の画素しか有していない。すなわち、画像信号は、第１光変調素子３５および第２光変調素子３６の画素ラインの数の２倍の画素ライン数に対応する画像信号である。そこで、画像信号制御部８は、入力される画像信号を２つの画像信号に分割し、分割された各画像信号を第１光変調素子３５および第２光変調素子３６のそれぞれに供給する。具体的に、画像信号制御部８は、画像信号のうちの奇数ラインに対応する第１分割画像信号を第１光変調素子３５に供給し、画像信号のうちの偶数ラインに対応する第２分割画像信号を第１分割画像信号と同期させて第２光変調素子３６に供給する。
プロジェクター３１のその他の構成は、第１実施形態と同様である。

【0051】

［第２実施形態の効果］
本実施形態においても、偏光分離素子４によって分離される２つの偏光Ｌｐ，Ｌｓがともに表示に寄与できるため、光源２から射出される光Ｌの利用効率を高めることができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。

【0052】

特に本実施形態の場合、一方の光変調素子の各画素ラインＧＬと他方の光変調素子の各非表示領域ＳＲとが互いに重畳され、一方の光変調素子の各非表示領域ＳＲと他方の光変調素子の各画素ラインＧＬとが互いに重畳され、画像信号のうちの奇数ラインに対応する第１分割画像信号が第１光変調素子３５に供給され、偶数ラインに対応する第２分割画像信号が第１分割画像信号と同期して第２光変調素子３６に供給される。その結果、第１光変調素子３５および第２光変調素子３６のそれぞれが１９２０×５４０個の画素しか有していなくても、第１実施形態と同様の１９２０×１０８０の解像度を有するフルハイビジョン画像を表示できる。このように、各光変調素子３５，３６を構成する液晶パネルの小型化を図ることができる。

【0053】

本実施形態の構成に代えて、第１光変調素子３５および第２光変調素子３６として、第１実施形態と同様の１９２０×１０８０個の画素を有する液晶パネルを用い、１９２０×２１６０の解像度に対応する画像信号を入力させる構成とした上で、図５に示すように、一方の光変調素子の各画素ラインＧＬと他方の光変調素子の各非表示領域ＳＲとを互いに重畳させ、一方の光変調素子の各非表示領域ＳＲと他方の光変調素子の各画素ラインＧＬとを互いに重畳させる構成としてもよい。この構成によれば、液晶パネルの大きさは第１実施形態と同様であるが、１９２０×２１６０の解像度を有する画像が得られ、投射画像の解像度、特に投射画像の上下方向の解像度を本実施形態よりも高めることができる。

【0054】

本実施形態では、画像シフト素子３７を第２光軸ＡＸ２上の第２射出側偏光板２４と第２偏心フレネルレンズ２５との間に設け、第２カラー画像光Ｌ２の光路をＹ軸方向にシフトさせたが、この構成に代えて、画像シフト素子３７を第１光軸ＡＸ１上の第１射出側偏光板１４と第１偏心フレネルレンズ１５との間に設け、第１カラー画像光Ｌ１の光路をＹ軸方向に沿って上記実施形態とは逆向きにシフトさせてもよい。さらに、上記の構成を組み合わせ、画像シフト素子３７を第１光軸ＡＸ１上、第２光軸ＡＸ２上の双方に設け、第１カラー画像光Ｌ１、第２カラー画像光Ｌ２の双方の光路をＹ軸方向に沿って互いに逆向きにシフトさせてもよい。

【0055】

また、一方の光変調素子の画素ラインＧＬと他方の光変調素子の非表示領域ＳＲとを互いに重畳させる手段として、必ずしも画像シフト素子３７を用いなくてもよく、第１光変調素子３５および第２光変調素子３６の少なくとも一方の設置位置を各光軸ＡＸ１，ＡＸ２からずらしてもよい。いずれの方法であっても、一方の光変調素子の画素ラインＧＬと他方の光変調素子の非表示領域ＳＲとの位置合わせを行う際には、例えば画像全体を明表示とし、照度計を用いて最も明るくなるように調整すればよい。または、任意の画像を表示しながら調整してもよい。

【0056】

［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図面を用いて説明する。
第３実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と略同様である。
図６は、第３実施形態のプロジェクター６１の概略構成図である。
図６において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

【0057】

図６に示すように、本実施形態のプロジェクター６１は、光源２と、ピックアップ光学系３と、偏光分離素子４と、反射素子５と、第１平行化光学系１０と、第１光変調装置１１と、第２平行化光学系２０と、第２光変調装置２１と、画像合成部６３と、投射光学装置７と、画像信号制御部８と、を備える。

【0058】

画像合成部６３は、第１フレネルレンズ６５と、第２フレネルレンズ６６と、第３フレネルレンズ６７と、を備える。画像合成部６３が３枚のフレネルレンズ６５，６６，６７で構成されることにより、画像合成部６３を薄型化することができ、プロジェクター６１の前後方向の寸法を小さくすることができる。

【0059】

第１フレネルレンズ６５は、第１光軸ＡＸ１上において、第１光変調装置１１と第３フレネルレンズ６７との間に配置されている。第１フレネルレンズ６５は、第１光軸ＡＸ１上にレンズ中心を有する。第１フレネルレンズ６５は、第１光変調素子１３から射出される第１カラー画像光Ｌ１を透過する。第１フレネルレンズ６５を用いることでレンズの薄型化を実現できる。本実施形態の第１フレネルレンズ６５は、特許請求の範囲の第１レンズに対応する。

【0060】

第２フレネルレンズ６６は、第２光軸ＡＸ２上において、第２光変調装置２１と第３フレネルレンズ６７との間に配置されている。第２フレネルレンズ６６は、第２光軸ＡＸ２上にレンズ中心を有する。第２フレネルレンズ６６は、第２光変調素子２３から射出される第２カラー画像光Ｌ２を透過する。第２偏心フレネルレンズ６６を用いることでレンズの薄型化を実現できる。本実施形態の第２フレネルレンズ６６は、特許請求の範囲の第２レンズに対応する。

【0061】

第３フレネルレンズ６７は、投射光軸ＡＸ０上において、投射光学装置７の光入射側に配置されている。第３フレネルレンズ６７は、投射光軸ＡＸ０上にレンズ中心を有する。第３フレネルレンズ６７は、第１フレネルレンズ６５から射出される第１カラー画像光Ｌ１と、第２フレネルレンズ６６から射出される第２カラー画像光Ｌ２と、を透過する。第３フレネルレンズ６７を用いることでレンズの薄型化を実現できる。本実施形態の第３フレネルレンズ６７は、特許請求の範囲の第３フレネルレンズに対応する。
第３フレネルレンズ６７は、第１カラー画像光Ｌ１と第２カラー画像光Ｌ２とを互いに重畳させ、投射光軸ＡＸ０上の投射光学装置７よりも光入射側の位置に像Ｍを形成する。
プロジェクター６１のその他の構成は、第１実施形態と同様である。

【0062】

［第３実施形態の効果］
本実施形態においても、偏光分離素子４によって分離される２つの偏光Ｌｐ，Ｌｓがともに表示に寄与できるため、光源２から射出される光Ｌの利用効率を高めることができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。

【0063】

［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図面を用いて説明する。
第４実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と略同様である。
図７は、第４実施形態のプロジェクター７１の概略構成図である。
図７において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

【0064】

図７に示すように、本実施形態のプロジェクター７１は、光源２と、ピックアップ光学系３と、偏光分離素子４と、第１平行化光学系１０と、第１光変調装置１１と、第２平行化光学系２０と、第２光変調装置２１と、第１反射素子７３と、第２反射素子７４と、画像合成部７５と、投射光学装置７と、画像信号制御部８と、を備える。画像合成部７５は、第１フレネルレンズ７７と、第２フレネルレンズ７８と、偏光合成素子７９と、を備える。

【0065】

本実施形態においては、投射光学装置７から射出されるカラー合成画像光Ｌ３の主光線に沿い、Ｚ軸に平行な軸を投射光軸ＡＸ０と定義する。第１光変調装置１１の中心を通り、Ｚ軸に平行な軸を第１光軸ＡＸ１と定義する。第２光変調装置２１の中心を通り、Ｙ軸に平行な軸を第２光軸ＡＸ２と定義する。第１反射素子７３の中心と偏光合成素子７９の中心とを通り、Ｙ軸に平行な軸を第３光軸ＡＸ３と定義する。

【0066】

第１反射素子７３は、第１光軸と第３光軸とが交差する位置に設けられている。第１反射素子７３の構成は、第１実施形態の反射素子５と同様であり、反射膜８３を有する。第１反射素子７３は、第１光変調装置１１から射出されるＳ偏光の第１カラー画像光Ｌ１を反射する。第１反射素子７３によって反射される第１カラー画像光Ｌ１は、第３光軸ＡＸ３に沿って進む。第１反射素子７３として、ブロック型の反射素子に代えて、プレート型の反射素子が用いられてもよい。

【0067】

第２平行化光学系２０、第２光変調装置２１、および第２フレネルレンズ７８は、第２光軸ＡＸ２に沿って偏光分離素子４と第２反射素子７４との間に配置されている。

【0068】

第２反射素子７４は、第２光軸ＡＸ２と投射光軸ＡＸ０とが交差する位置に設けられている。第２反射素子７４の構成は、第１反射素子７３と同様であり、反射膜８４を有する。第２反射素子７４は、第２光変調装置２１から射出されるＰ偏光の第２カラー画像光Ｌ２を反射する。第２反射素子７４によって反射される第２カラー画像光Ｌ２は、投射光軸ＡＸ０に沿って進む。第２反射素子７４として、ブロック型の反射素子に代えて、プレート型の反射素子が用いられてもよい。

【0069】

第１フレネルレンズ７７は、第１光軸ＡＸ１上に配置され、第１光軸ＡＸ１上にレンズ中心を有する。第１フレネルレンズ７７は、第１光変調素子１３から射出される第１カラー画像光Ｌ１を透過する。第２フレネルレンズ７８は、第２光軸ＡＸ２上に配置され、第２光軸ＡＸ２上にレンズ中心を有する。第２フレネルレンズ７８は、第２光変調素子２３から射出される第２カラー画像光Ｌ２を透過する。第１フレネルレンズ７７および第２フレネルレンズ７８のそれぞれは、第１カラー画像光Ｌ１と第２カラー画像光Ｌ２とを互いに重畳させ、投射光学装置７の光入射側の位置に像Ｍを形成する。

【0070】

偏光合成素子７９は、投射光軸ＡＸ０と第３光軸ＡＸ３とが交差する位置に設けられている。偏光合成素子７９は、透光性材料からなる直方体状のブロックの内部に偏光合成膜８９が形成された構成を有する。偏光合成膜８９は、誘電体多層膜等で構成されている。偏光合成素子７９は、偏光合成膜８９が投射光軸ＡＸ０および第３光軸ＡＸ３のそれぞれと４５度の角度をなすように配置されている。

【0071】

偏光合成素子７９は、偏光合成膜８９に対するＰ偏光を透過し、偏光合成膜８９に対するＳ偏光を反射する。そのため、第１光変調素子１３から射出され、第１反射素子７３で反射したＳ偏光の第１カラー画像光Ｌ１は、偏光合成膜８９で反射し、投射光学装置７に向かって進む。第２光変調素子２３から射出され、第２反射素子７４で反射したＰ偏光の第２カラー画像光Ｌ２は、偏光合成膜８９を透過し、投射光学装置７に向かって進む。このように、偏光合成素子７９は、第１カラー画像光Ｌ１と第２カラー画像光Ｌ２とを合成し、カラー合成画像光Ｌ３を生成する。なお、偏光合成素子７９として、ブロック型の偏光合成素子に代えて、プレート型の偏光合成素子を用いてもよい。

【0072】

［第４実施形態の効果］
本実施形態においても、偏光分離素子４によって分離される２つの偏光Ｌｐ，Ｌｓがともに表示に寄与できるため、光源２から射出される光の利用効率を高めることができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。

【0073】

特に本実施形態の場合、第１カラー画像光Ｌ１の偏光方向と第２カラー画像光Ｌ２の偏光方向とが互いに異なることを利用して、画像合成部７５に偏光合成素子７９を用いて２つの画像光Ｌ１，Ｌ２を効率良く合成することができる。

【0074】

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。また、本発明の一つの態様は、上記実施形態および変形例の特徴部分を適宜組み合わせた構成とすることができる。

【0075】

上記実施形態では、カラーフィルターの配置として、図５に示すように、２つのカラー画像光が重畳されたときに、同色のドットが光変調素子（画像）の上下方向に配列されるパターン、いわゆる縦ストライプパターンの例を挙げた。この構成に代えて、図８に示すように、光変調素子（画像）の上下方向に隣り合う２つの画素ラインＧＬにおいて、同色のドットが左右方向に１ピッチずれて配置されるパターン、いわゆるモザイクパターンであってもよい。または、図９に示すように、光変調素子（画像）の上下方向に隣り合う２つの画素ラインＧＬにおいて、同色のドットが左右方向に１／２ピッチずれて配置されるパターンであってもよい。これらのパターンを採用する場合、画素シフト素子が画像光を光変調素子（画像）の斜め方向にずらす構成であってもよい。

【0076】

また、上記実施形態では、第１偏心フレネルレンズ１５および第２偏心フレネルレンズ２５を例に挙げたが偏心フレネルレンズに代えて、偏芯した連続曲面を有する凸レンズを用いてもよい。また、上記実施形態では、第１フレネルレンズ６５および第２フレネルレンズ６６を例に挙げたがフレネルレンズに代えて、連続曲面を有する凸レンズを用いてもよい。

【0077】

また、画素シフト素子は、上記実施形態とは９０度直交する方向、すなわち、画像光を光変調素子（画像）の左右方向にずらす構成であってもよい。この場合、Ｘ軸方向のドット間ピッチＰｘがＹ軸方向のドット間ピッチＰｙよりも大きいことが望ましい。この構成によれば、投射画像の左右方向の解像度を高めることができる。

【0078】

また、プロジェクターの各構成要素の形状、数、配置、材料などの具体的な記載については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。例えば上記実施形態において、プロジェクターは、２つの光変調素子を備えているが、３つ以上、例えば４つの光変調素子を備えていてもよい。

【0079】

［本開示のまとめ］
以下、本開示のまとめを付記する。

【0080】

（付記１）
非偏光の光を射出する光源と、
前記光源から射出される前記光を偏光状態が互いに異なる第１偏光と第２偏光とに分離する偏光分離素子と、
カラーフィルターを有し、画像情報に基づいて前記第１偏光を変調し、第１カラー画像光を生成する第１光変調素子と、
カラーフィルターを有し、画像情報に基づいて前記第２偏光を変調し、第２カラー画像光を生成する第２光変調素子と、
前記第１カラー画像光と前記第２カラー画像光とを合成し、カラー合成画像光を生成する画像合成部と、
前記画像合成部から射出される前記カラー合成画像光を投射する投射光学装置と、
を備える、プロジェクター。

【0081】

付記１の構成によれば、偏光分離素子によって分離される第１偏光および第２偏光のそれぞれをともに表示に利用できるため、光源から射出される光の利用効率を高めることができる。

【0082】

（付記２）
前記偏光分離素子と前記第１光変調素子との間に設けられ、前記第１偏光を透過する第１偏光子と、
前記偏光分離素子と前記第２光変調素子との間に設けられ、前記第２偏光を透過する第２偏光子と、
をさらに備える、付記１に記載のプロジェクター。

【0083】

付記２の構成によれば、第１光変調素子および第２光変調素子のそれぞれに入射する偏光の偏光度を高めることができる。

【0084】

（付記３）
前記第１光変調素子は、前記投射光学装置の投射光軸に対して一方の側に配置され、
前記第２光変調素子は、前記投射光軸に対して他方の側に配置され、
前記画像合成部は、
前記第１光変調素子から射出される前記第１カラー画像光を前記投射光軸の側に向けて屈折させる第１偏心レンズと、
前記第２光変調素子から射出される前記第２カラー画像光を前記投射光軸の側に向けて屈折させる第２偏心レンズと、
を備え、
前記第１偏心レンズと前記第２偏心レンズとは、前記第１カラー画像光と前記第２カラー画像光とを互いに重畳させ、前記投射光軸上の前記投射光学装置よりも光入射側の位置に像を形成する、付記１または付記２に記載のプロジェクター。

【0085】

付記３の構成によれば、画像合成部を薄型化することができ、プロジェクターの前後方向の寸法を小さくすることができる。

【0086】

（付記４）
前記第１偏心レンズおよび前記第２偏心レンズの少なくとも一方はフレネルレンズで構成される、付記３に記載のプロジェクター。

【0087】

付記４の構成によれば、レンズをさらに薄型化することができ、プロジェクターの前後方向の寸法をより小さくできる。

【0088】

（付記５）
前記第１光変調素子は、前記投射光学装置の投射光軸に対して一方の側に配置され、
前記第２光変調素子は、前記投射光軸に対して他方の側に配置され、
前記画像合成部は、
前記第１光変調素子から射出される前記第１カラー画像光を透過させる第１レンズと、
前記第２光変調素子から射出される前記第２カラー画像光を透過させる第２レンズと、
前記投射光軸上に配置され、前記第１レンズから射出される前記第１カラー画像光と、前記第２レンズから射出される前記第２カラー画像光と、を透過させる第３レンズと、
を備え、
前記第３レンズは、前記第１カラー画像光と前記第２カラー画像光とを互いに重畳させ、前記投射光軸上の前記投射光学装置よりも光入射側の位置に像を形成する、付記１または付記２に記載のプロジェクター。

【0089】

付記５の構成によれば、画像合成部を薄型化することができ、プロジェクターの前後方向の寸法を小さくすることができる。

【0090】

（付記６）
前記第１レンズ、前記第２レンズおよび前記第３レンズの少なくとも１つはフレネルレンズで構成される、付記５に記載のプロジェクター。

【0091】

付記６の構成によれば、レンズをさらに薄型化することができ、プロジェクターの前後方向の寸法をより小さくできる。

【0092】

（付記７）
前記第１カラー画像光は、第１偏光方向の直線偏光であり、
前記第２カラー画像光は、前記第１偏光方向とは異なる第２偏光方向の直線偏光であり、
前記画像合成部は、前記第１偏光方向の直線偏光を透過し、前記第２偏光方向の直線偏光を反射する偏光合成素子、または、前記第１偏光方向の直線偏光を反射し、前記第２偏光方向の直線偏光を透過する偏光合成素子を備える、付記１または付記２に記載のプロジェクター。

【0093】

付記７の構成によれば、第１カラー画像光の偏光方向と第２カラー画像光の偏光方向とが互いに異なることを利用して、画像合成部として偏光合成素子を用いて２つの画像光を効率良く合成することができる。

【0094】

（付記８）
前記画像情報に対応する画像信号を前記第１光変調素子および前記第２光変調素子のそれぞれに供給する画像信号制御部をさらに備える、付記１から付記７までのいずれか一項に記載のプロジェクター。

【0095】

付記８の構成によれば、表示品質に優れる画像を投射することができる。

【0096】

（付記９）
前記第１光変調素子は、複数の画素が第１方向と前記第１方向に交差する第２方向とにマトリクス状に配列される第１表示領域を有し、
前記第１表示領域は、前記第１方向に沿って配列される複数の前記画素を含む第１画素ラインと、前記第２方向において前記第１画素ラインと隣り合い、前記第１方向に沿って配列される複数の前記画素を含む第２画素ラインと、前記第１画素ラインと前記第２画素ラインとの間に設けられ、前記第１方向に延在する第１非表示領域と、を有し、
前記第２光変調素子は、複数の画素が前記第１方向と前記第２方向とにマトリクス状に配列される第２表示領域を有し、
前記第２表示領域は、前記第１方向に沿って配列される複数の前記画素を含む第３画素ラインと、前記第２方向において前記第３画素ラインと隣り合い、前記第１方向に沿って配列される複数の前記画素を含む第４画素ラインと、前記第３画素ラインと前記第４画素ラインとの間に設けられ、前記第１方向に延在する第２非表示領域と、を有し、
前記画像合成部は、前記第１画素ラインと前記第３画素ラインとが互いに重畳し、前記第２画素ラインと前記第４画素ラインとが互いに重畳するように、前記第１カラー画像光と前記第２カラー画像光とを合成する、付記８に記載のプロジェクター。

【0097】

付記９の構成によれば、同一の画素ラインに第１カラー画像光と第２カラー画像光とが重畳されるため、被投射面上に表示される画像の明るさを向上させることができる。

【0098】

（付記１０）
前記画像信号制御部は、互いに同一であり、かつ、互いに同期する前記画像信号を前記第１光変調素子および前記第２光変調素子のそれぞれに供給する、付記９に記載のプロジェクター。

【0099】

付記１０の構成によれば、鮮明で明るい画像を投射することができる。

【0100】

（付記１１）
前記第１光変調素子は、複数の画素が第１方向と前記第１方向に交差する第２方向とにマトリクス状に配列される第１表示領域を有し、
前記第１表示領域は、前記第１方向に沿って配列される複数の前記画素を含む第１画素ラインと、前記第２方向において前記第１画素ラインと隣り合い、前記第１方向に沿って配列される複数の前記画素を含む第２画素ラインと、前記第１画素ラインと前記第２画素ラインとの間に設けられ、前記第１方向に延在する第１非表示領域と、を有し、
前記第２光変調素子は、複数の画素が前記第１方向と前記第２方向とにマトリクス状に配列される第２表示領域を有し、
前記第２表示領域は、前記第１方向に沿って配列される複数の前記画素を含む第３画素ラインと、前記第２方向において前記第３画素ラインと隣り合い、前記第１方向に沿って配列される複数の前記画素を含む第４画素ラインと、前記第３画素ラインと前記第４画素ラインとの間に設けられ、前記第１方向に延在する第２非表示領域と、を有し、
前記画像合成部は、前記第３画素ラインと前記第１非表示領域とが互いに重畳し、前記第２画素ラインと前記第２非表示領域とが互いに重畳するように、前記第１カラー画像光と前記第２カラー画像光とを合成する、付記８に記載のプロジェクター。

【0101】

付記１１の構成によれば、所定の解像度を有する画像を得るために各光変調素子に必要とされる画素ラインの数が少なくて済むため、各光変調素子の小型化を図ることができる。一方、光変調素子を小型化する必要がない場合は、各光変調素子が有する画素ラインの数よりも大きい画像信号に対応する画像を表示できるため、投射画像の解像度を高めることができる。

【0102】

（付記１２）
前記画像合成部は、前記第１光変調素子から射出される前記第１カラー画像光、および前記第２光変調素子から射出される前記第２カラー画像光のいずれか一方を前記第２方向にシフトさせる画像シフト素子を備える、付記１１に記載のプロジェクター。

【0103】

付記１２の構成によれば、第１カラー画像光および第２カラー画像光のいずれか一方の光路を画像シフト素子によってシフトすることができるため、付記９の構成を実現しやすくなる。

【0104】

（付記１３）
前記第１光変調素子が有する画素ラインの数と、前記第２光変調素子が有する画素ラインの数とは、互いに等しく、
前記画像信号は、前記第１光変調素子および前記第２光変調素子の前記画素ラインの数の２倍の画素ライン数に対応する画像信号であり、
前記画像信号制御部は、前記画像信号のうちの奇数ラインに対応する第１分割画像信号を前記第１光変調素子に供給し、前記画像信号のうちの偶数ラインに対応する第２分割画像信号を前記第１分割画像信号と同期させて前記第２光変調素子に供給する、付記９または付記１１に記載のプロジェクター。

【0105】

付記１３の構成によれば、解像度が高く、鮮明な画像を投射することができる。

【符号の説明】

【0106】

１，３１，６１，７１…プロジェクター、２…光源、４…偏光分離素子、６，６３，７５…画像合成部、７…投射光学装置、８…画像信号制御部、１２…第１入射側偏光板（第１偏光子）、１３，３５…第１光変調素子、１５…第１偏心フレネルレンズ（第１偏心レンズ）、２２…第２入射側偏光板（第２偏光子）、２３，３６…第１光変調素子、２５…第２偏心フレネルレンズ（第２偏心レンズ）、３７…画像シフト素子、６５…第１フレネルレンズ（第１レンズ）、６６…第２フレネルレンズ（第２レンズ）、６７…第３フレネルレンズ（第３レンズ）、７９…偏光合成素子、Ｌｐ…Ｐ偏光（第１偏光）、Ｌｓ…Ｓ偏光（第２偏光）、ＧＬ１…第１画素ライン、ＧＬ２…第２画素ライン、ＧＬ３…第３画素ライン、ＧＬ４…第４画素ライン、ＳＲ１…第１非表示領域、ＳＲ２…第２非表示領域、Ｍ…像。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】