JP2010217360A

JP2010217360A - Projector

Info

Publication number: JP2010217360A
Application number: JP2009062409A
Authority: JP
Inventors: Takashi Endo; 隆史遠藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-03-16
Filing date: 2009-03-16
Publication date: 2010-09-30

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projector for preventing a polarizing state from being disturbed due to microlens array and improving contrast while enhancing efficiency of use of luminous flux by the microlens array. <P>SOLUTION: In this projector, since an optical compensation part 82 for lens arranged between a first polarizing plate 61 as an incoming side polarizing plate and a second polarizing plate 62 as an emission side polarizing plate compensates change of polarizing state due to the microlens array 72a, it is possible to prevent the polarizing state from being disturbed due to the microlens array 72a and improve contrast of projection image to be formed by a liquid crystal light bulb 25a. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、画像形成用の液晶デバイスを組み込んだプロジェクターに関する。 The present invention relates to a projector incorporating a liquid crystal device for image formation.

プロジェクターとして、光源と、光変調装置と、投射レンズとを備え、光変調装置を構成する液晶デバイスにおいて、入射光の利用効率を高めるために、光入射側の部分にマイクロレンズアレイを配置したものがある（例えば、特許文献１参照）。 A liquid crystal device comprising a light source, a light modulation device, and a projection lens as a projector, and a microlens array disposed on the light incident side in order to increase the use efficiency of incident light. (For example, refer to Patent Document 1).

また、別のプロジェクターとして、光源と、第１光変調装置と、リレーレンズと、第２光変調装置と、投射レンズとを備え、両光変調装置の間にリレーレンズに隣接して、偏光状態を補償するための偏光補償光学系を組み込んだものが存在する（特許文献２参照）。この偏光補償光学系を構成するレクチファイアは、１／２波長板と、屈折力のないレンズとを有する。 Further, as another projector, a light source, a first light modulation device, a relay lens, a second light modulation device, and a projection lens are provided, and the polarization state is adjacent to the relay lens between both light modulation devices. There is one incorporating a polarization compensation optical system for compensating for (see Patent Document 2). The rectifier constituting this polarization compensation optical system has a half-wave plate and a lens having no refractive power.

特開２０００−１９３０７号公報JP 2000-19307 A 特開２００５−３４５８６４号公報JP 2005-345864 A

しかしながら、マイクロレンズアレイを配置した液晶デバイスでは、屈折面でＰ波とＳ波の反射率が異なることに起因して、液晶層に入射する光束の偏光状態がレンズ面で乱れてしまう。このような偏光状態の乱れは、高精度の液晶ライトバルブの場合、コントラスト向上の妨げとなる。 However, in the liquid crystal device in which the microlens array is arranged, the polarization state of the light beam incident on the liquid crystal layer is disturbed on the lens surface due to the difference in reflectance between the P wave and the S wave on the refracting surface. Such disturbance of the polarization state hinders the improvement of contrast in the case of a high-precision liquid crystal light valve.

なお、２段の光変調装置間にレクチファイアを配置する方法でも、個々の光変調装置を構成する液晶デバイスにマイクロレンズアレイを組み込んだ場合、マイクロレンズアレイでの偏光状態の乱れによってコントラストが低下する。 Even if the rectifier is arranged between the two-stage light modulators, when the microlens array is incorporated in the liquid crystal device that constitutes each light modulator, the contrast decreases due to disturbance of the polarization state in the microlens array. To do.

そこで、本発明は、マイクロレンズアレイによって光束の利用効率を高めつつ、マイクロレンズアレイによる偏光状態の乱れを抑えてコントラストを向上させたプロジェクターを提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to provide a projector that improves the contrast by suppressing the disturbance of the polarization state by the microlens array while improving the utilization efficiency of the light beam by the microlens array.

上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクターは、光入射側の部分にマイクロレンズアレイを有する液晶デバイスと、液晶デバイスの光入射側に配置される入射側偏光板と、液晶デバイスの光射出側に配置される射出側偏光板と、入射側偏光板と射出側偏光板との間に配置され、マイクロレンズアレイによる偏光状態の変化を補償するレンズ用光学補償部とを備える。なお、プロジェクターは、一般に、液晶デバイスを照明するための光源装置と、液晶デバイス等によって形成された画像を拡大投射するための投射レンズとをさらに備える。 In order to solve the above problems, a projector according to the present invention includes a liquid crystal device having a microlens array in a light incident side portion, an incident side polarizing plate disposed on the light incident side of the liquid crystal device, and light emission of the liquid crystal device. An exit-side polarizing plate disposed on the side, and an optical compensation unit for a lens that is disposed between the incident-side polarizing plate and the exit-side polarizing plate and compensates for changes in the polarization state caused by the microlens array. Note that the projector generally further includes a light source device for illuminating the liquid crystal device and a projection lens for enlarging and projecting an image formed by the liquid crystal device or the like.

上記プロジェクターでは、入射側偏光板と射出側偏光板との間に配置されたレンズ用光学補償部が、マイクロレンズアレイによる偏光状態の変化を補償するので、マイクロレンズアレイによる偏光状態の乱れを抑えることができ、液晶デバイス、入射側偏光板、射出側偏光板等で構成される液晶ライトバルブによる投射画像のコントラストを向上させることができる。 In the projector described above, the lens optical compensator disposed between the incident-side polarizing plate and the exit-side polarizing plate compensates for the change in the polarization state caused by the microlens array, thereby suppressing the polarization state disturbance caused by the microlens array. The contrast of the projected image by the liquid crystal light valve composed of a liquid crystal device, an incident side polarizing plate, an emission side polarizing plate, and the like can be improved.

また、本発明の具体的な態様又は側面によれば、上記プロジェクターにおいて、レンズ用光学補償部が、１／２波長板と、ゼロの屈折力を有するレンズ群とを有する。この場合、レンズ群によってマイクロレンズアレイと同様に偏光状態を変化させ、１／２波長板によってマイクロレンズアレイ又はレンズ群を通過する際の偏光状態の変化を反転させれば、双方を通過した光束については、マイクロレンズアレイによる偏光状態の乱れと、レンズ群による偏光状態の乱れとが相殺され、マイクロレンズアレイに起因する偏光状態の変化の補償が達成される。 According to a specific aspect or aspect of the invention, in the projector, the lens optical compensation unit includes a half-wave plate and a lens group having zero refractive power. In this case, if the polarization state is changed by the lens group in the same manner as the microlens array, and the change in the polarization state when passing through the microlens array or the lens group is reversed by the half-wave plate, the light beam that has passed through both of them With respect to, the disturbance of the polarization state caused by the microlens array and the disturbance of the polarization state caused by the lens group are canceled out, and the compensation of the change in the polarization state caused by the microlens array is achieved.

本発明の別の態様では、液晶デバイスの光路下流側に、１／２波長板とレンズ群とを光路下流に向けて順に配置している。この場合、１／２波長板で液晶デバイス中のマイクロレンズアレイによる偏光状態の変化を反転させ、レンズ群によってマイクロレンズアレイと同様の偏光状態の変化を生じさせれば、マイクロレンズアレイによる偏光状態の乱れを相殺することができる。 In another aspect of the present invention, the half-wave plate and the lens group are sequentially arranged on the downstream side of the optical path of the liquid crystal device toward the downstream side of the optical path. In this case, if the change in the polarization state by the microlens array in the liquid crystal device is reversed by the half-wave plate and the change in the polarization state similar to the microlens array is caused by the lens group, the polarization state by the microlens array Can be compensated for.

本発明のさらに別の態様では、マイクロレンズアレイの光路上流側に、レンズ群と１／２波長板とを光路下流に向けて順に配置している。この場合、１／２波長板でレンズ群による偏光状態の変化を反転させれば、液晶デバイス中のマイクロレンズアレイによってレンズ群による偏光状態の乱れを相殺することになる。結果的に、レンズ群及び１／２波長板によって、マイクロレンズアレイによる偏光状態の乱れを相殺することができる。 In still another aspect of the present invention, the lens group and the half-wave plate are sequentially arranged on the upstream side of the optical path of the microlens array toward the downstream side of the optical path. In this case, if the change of the polarization state due to the lens group is reversed by the ½ wavelength plate, the disturbance of the polarization state due to the lens group is canceled by the microlens array in the liquid crystal device. As a result, it is possible to cancel the polarization state disturbance caused by the microlens array by the lens group and the half-wave plate.

本発明のさらに別の態様では、液晶デバイスの位相特性を補償する液晶用光学補償部をさらに備える。この場合、液晶用光学補償部によって液晶デバイスを構成する液晶のプレチルト等に起因するリタデーションを補償することができ、投射画像のコントラストをさらに向上させることができる。 In yet another aspect of the present invention, a liquid crystal optical compensator for compensating for the phase characteristics of the liquid crystal device is further provided. In this case, the retardation due to the pretilt or the like of the liquid crystal constituting the liquid crystal device can be compensated for by the liquid crystal optical compensation unit, and the contrast of the projected image can be further improved.

本発明のさらに別の態様では、レンズ用光学補償部が、液晶デバイスと液晶用光学補償部とを一組とするユニットの外側に配置される。この場合、液晶デバイスに対して液晶用光学補償部を優先的に機能させて液晶のリタデーションを確実に補償して視野角特性の向上等を図るとともにマイクロレンズアレイによる偏光状態の乱れを併せて補償することができる。 In yet another aspect of the present invention, the lens optical compensator is disposed outside a unit including the liquid crystal device and the liquid crystal optical compensator as a set. In this case, the liquid crystal optical compensation unit functions preferentially with respect to the liquid crystal device to reliably compensate for the retardation of the liquid crystal to improve the viewing angle characteristics and to compensate for the polarization state disturbance due to the microlens array. can do.

第１実施形態のプロジェクターの光学系を説明する図である。It is a figure explaining the optical system of the projector of 1st Embodiment. 図１のプロジェクターを構成する液晶ライトバルブの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the liquid crystal light valve which comprises the projector of FIG. 図２の液晶ライトバルブのうち液晶デバイスの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of a liquid crystal device among the liquid crystal light valves of FIG. （Ａ）〜（Ｅ）は、図２中のレンズ用光学補償部の機能を説明する図であり、（Ｆ）は、比較例を説明する図である。(A)-(E) is a figure explaining the function of the optical compensation part for lenses in FIG. 2, (F) is a figure explaining a comparative example. 第２実施形態のプロジェクターを構成する液晶ライトバルブの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the liquid crystal light valve which comprises the projector of 2nd Embodiment. 第３実施形態のプロジェクターを構成する液晶ライトバルブの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the liquid crystal light valve which comprises the projector of 3rd Embodiment.

〔第１実施形態〕
図１は、本発明に係る第１実施形態のプロジェクターの光学系の構成を説明する概念図である。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating the configuration of the optical system of the projector according to the first embodiment of the invention.

本プロジェクター１０は、光源光を発生する光源装置２１と、光源装置２１からの光源光を青緑赤の３色に分離する色分離光学系２３と、色分離光学系２３から射出された各色の照明光によって照明される光変調部２５と、光変調部２５から射出された各色の像光を合成するクロスダイクロイックプリズム２７と、クロスダイクロイックプリズム２７を経た像光をスクリーン（不図示）に投射する投射レンズ２９とを備える。 The projector 10 includes a light source device 21 that generates light source light, a color separation optical system 23 that separates the light source light from the light source device 21 into three colors of blue, green, and red, and each color emitted from the color separation optical system 23. The light modulator 25 illuminated by the illumination light, the cross dichroic prism 27 that combines the image light of each color emitted from the light modulator 25, and the image light that has passed through the cross dichroic prism 27 are projected onto a screen (not shown). A projection lens 29.

以上のプロジェクター１０において、光源装置２１は、光源ランプ２１ａと、凹レンズ２１ｂと、一対のレンズアレイ２１ｄ，２１ｅと、偏光変換部材２１ｇと、重畳レンズ２１ｉとを備える。このうち、光源ランプ２１ａは、例えば高圧水銀ランプ等であるランプ本体２２ａと、光源光を回収して前方に射出させる凹面鏡２２ｂとを備える。凹レンズ２１ｂは、光源ランプ２１ａからの光源光を平行化する役割を有するが、例えば凹面鏡２２ｂが放物面鏡である場合には、省略することもできる。一対のレンズアレイ２１ｄ，２１ｅは、マトリクス状に配置された複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって凹レンズ２１ｂを経た光源ランプ２１ａからの光源光を分割して個別に集光・発散させる。偏光変換部材２１ｇは、詳細は省略するが、ＰＢＳ及びミラーを組み込んだプリズムアレイと、当該プリズムアレイに設けた射出面上にストライプ状に貼り付けられる波長板アレイとを備える。この偏光変換部材２１ｇは、レンズアレイ２１ｅから射出した光源光を例えば図１の紙面に平行な第１偏光方向の直線偏光のみに変換して次段光学系に供給する。重畳レンズ２１ｉは、偏光変換部材２１ｇを経た照明光を全体として適宜収束させることにより、光変調部２５に設けた各色の液晶ライトバルブ２５ａ，２５ｂ，２５ｃに対する重畳照明を可能にする。つまり、両レンズアレイ２１ｄ，２１ｅと重畳レンズ２１ｉとを経た照明光は、以下に詳述する色分離光学系２３を通って、各色の液晶ライトバルブ２５ａ，２５ｂ，２５ｃを構成する各色の液晶パネル６３（図２参照）を均一に重畳照明する。 In the projector 10 described above, the light source device 21 includes a light source lamp 21a, a concave lens 21b, a pair of lens arrays 21d and 21e, a polarization conversion member 21g, and a superimposing lens 21i. Among these, the light source lamp 21a includes a lamp body 22a such as a high-pressure mercury lamp, and a concave mirror 22b that collects the light source light and emits it forward. The concave lens 21b has a role of collimating the light source light from the light source lamp 21a. However, for example, when the concave mirror 22b is a parabolic mirror, it can be omitted. The pair of lens arrays 21d and 21e is composed of a plurality of element lenses arranged in a matrix, and the light source light from the light source lamp 21a passing through the concave lens 21b is divided by these element lenses and individually condensed and diverges. Although not described in detail, the polarization conversion member 21g includes a prism array in which a PBS and a mirror are incorporated, and a wave plate array that is attached in a stripe shape on an exit surface provided in the prism array. The polarization conversion member 21g converts the light source light emitted from the lens array 21e into, for example, only linearly polarized light in the first polarization direction parallel to the paper surface of FIG. The superimposing lens 21i appropriately superimposes the illumination light that has passed through the polarization conversion member 21g as a whole, thereby enabling superimposing illumination on the liquid crystal light valves 25a, 25b, and 25c of each color provided in the light modulation unit 25. That is, the illumination light that has passed through both the lens arrays 21d and 21e and the superimposing lens 21i passes through a color separation optical system 23 described in detail below, and each color liquid crystal panel that constitutes each color liquid crystal light valve 25a, 25b, and 25c. 63 (see FIG. 2) is uniformly superimposed.

色分離光学系２３は、第１及び第２ダイクロイックミラー２３ａ，２３ｂと、フィールドレンズ２３ｆ，２３ｇ，２３ｈと、反射ミラー２３ｊ，２３ｍ，２３ｎ，２３ｏとを備え、光源装置２１とともに照明装置を構成する。ここで、第１ダイクロイックミラー２３ａは、青緑赤の３色のうち例えば青（Ｂ）色を透過させ、緑（Ｇ）色及び赤（Ｒ）色を反射する。また、第２ダイクロイックミラー２３ｂは、入射した緑赤の２色のうち例えば緑（Ｇ）色を反射し、赤（Ｒ）色を透過させる。これにより、光源光を構成するＢ光、Ｇ光、及びＲ光は、第１、第２、及び第３光路ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３にそれぞれ導かれ、異なる照明対象にそれぞれ入射する。具体的に説明すると、光源装置２１からの光源光は、反射ミラー２３ｊで光路を折り曲げられて第１ダイクロイックミラー２３ａに入射する。この第１ダイクロイックミラー２３ａを通過したＢ光は、反射ミラー２３ｍを経て、液晶ライトバルブ２５ａに対向するフィールドレンズ２３ｆに入射する。また、第１ダイクロイックミラー２３ａで反射されて第２ダイクロイックミラー２３ｂでさらに反射されたＧ光は、液晶ライトバルブ２５ｂに対向するフィールドレンズ２３ｇに入射する。さらに、第２ダイクロイックミラー２３ｂを通過したＲ光は、レンズＬＬ１，ＬＬ２及び反射ミラー２３ｎ，２３ｏを経て、液晶ライトバルブ２５ｃに対向するフィールドレンズ２３ｈに入射する。なお、各フィールドレンズ２３ｆ，２３ｇ，２３ｈは、各液晶ライトバルブ２５ａ，２５ｂ，２５ｃに入射する照明光の入射角度を調節する機能を有する。レンズＬＬ１，ＬＬ２及びフィールドレンズ２３ｈは、リレー光学系を構成している。このリレー光学系は、第１レンズＬＬ１の近傍に形成された像を、第２レンズＬＬ２を介してほぼそのままフィールドレンズ２３ｈに伝達する機能を有する。 The color separation optical system 23 includes first and second dichroic mirrors 23a and 23b, field lenses 23f, 23g, and 23h, and reflection mirrors 23j, 23m, 23n, and 23o, and constitutes an illumination device together with the light source device 21. . Here, the first dichroic mirror 23a transmits, for example, blue (B) color among the three colors of blue green red, and reflects green (G) color and red (R) color. The second dichroic mirror 23b reflects, for example, the green (G) color and transmits the red (R) color among the two incident green and red colors. As a result, the B light, G light, and R light constituting the light source light are respectively guided to the first, second, and third optical paths OP1, OP2, and OP3, and are incident on different illumination targets. More specifically, the light source light from the light source device 21 is incident on the first dichroic mirror 23a after the optical path is bent by the reflection mirror 23j. The B light that has passed through the first dichroic mirror 23a passes through the reflecting mirror 23m and enters the field lens 23f that faces the liquid crystal light valve 25a. Further, the G light reflected by the first dichroic mirror 23a and further reflected by the second dichroic mirror 23b enters the field lens 23g facing the liquid crystal light valve 25b. Further, the R light that has passed through the second dichroic mirror 23b passes through the lenses LL1 and LL2 and the reflection mirrors 23n and 23o and enters the field lens 23h that faces the liquid crystal light valve 25c. Each field lens 23f, 23g, 23h has a function of adjusting the incident angle of the illumination light incident on each liquid crystal light valve 25a, 25b, 25c. The lenses LL1 and LL2 and the field lens 23h constitute a relay optical system. This relay optical system has a function of transmitting an image formed in the vicinity of the first lens LL1 to the field lens 23h almost as it is through the second lens LL2.

光変調部２５は、上記した各色用の３つの光路ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３に対応して、３つの液晶ライトバルブ２５ａ，２５ｂ，２５ｃを備える。各液晶ライトバルブ２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、入射した照明光の強度の空間分布を変調する非発光型の光変調装置である。ここで、第１光路ＯＰ１に配置されたＢ色用の液晶ライトバルブ２５ａは、色分離光学系２３に設けたフィールドレンズ２３ｆの後段に配置されており、第１ダイクロイックミラー２３ａを透過したＢ光によって均一に照明される。Ｂ色用の液晶ライトバルブ２５ａは、紙面に平行な第１偏光方向の直線偏光を画像信号に応じて部分的に紙面に垂直な第２偏光方向の直線偏光に変換し、このような第２偏光方向の変調光を選択的に出射する。第２光路ＯＰ２に配置されたＧ色用の液晶ライトバルブ２５ｂは、色分離光学系２３に設けたフィールドレンズ２３ｇの後段に配置されており、第２ダイクロイックミラー２３ｂで反射されたＧ光によって均一に照明される。Ｇ色用の液晶ライトバルブ２５ｂは、紙面に平行な第１偏光方向の直線偏光を画像信号に応じて部分的に紙面に垂直な第２偏光方向の直線偏光に変換し、このような第２偏光方向の変調光を選択的に出射する。第３光路ＯＰ３に配置されたＲ色用の液晶ライトバルブ２５ｃは、色分離光学系２３に設けたフィールドレンズ２３ｈの後段に配置されており、第２ダイクロイックミラー２３ｂを透過したＲ光によって均一に照明される。Ｒ色用の液晶ライトバルブ２５ｃは、紙面に平行な第１偏光方向の直線偏光を画像信号に応じて部分的に紙面に垂直な第２偏光方向の直線偏光に変換し、このような第２偏光方向の変調光を選択的に出射する。なお、第２光路ＯＰ２において、液晶ライトバルブ２５ｂの次段に近接して配置されている１／２波長板２５ｐは、液晶ライトバルブ２５ｂを通過した紙面に垂直な第２偏光方向の直線偏光の偏光方向を９０°回転させて紙面に平行な第１偏光方向の直線偏光に切り換える。 The light modulation unit 25 includes three liquid crystal light valves 25a, 25b, and 25c corresponding to the three optical paths OP1, OP2, and OP3 for each color described above. Each of the liquid crystal light valves 25a, 25b, and 25c is a non-light-emitting light modulator that modulates the spatial distribution of the intensity of incident illumination light. Here, the liquid crystal light valve 25a for B color arranged in the first optical path OP1 is arranged at the rear stage of the field lens 23f provided in the color separation optical system 23, and the B light transmitted through the first dichroic mirror 23a. Is illuminated uniformly. The B color liquid crystal light valve 25a converts linearly polarized light in the first polarization direction parallel to the paper surface into linearly polarized light in the second polarization direction that is partially perpendicular to the paper surface in accordance with the image signal. Modulated light in the polarization direction is selectively emitted. The liquid crystal light valve 25b for G color disposed in the second optical path OP2 is disposed at the subsequent stage of the field lens 23g provided in the color separation optical system 23, and is uniform by the G light reflected by the second dichroic mirror 23b. Illuminated. The G color liquid crystal light valve 25b converts linearly polarized light in the first polarization direction parallel to the paper surface into linearly polarized light in the second polarization direction that is partially perpendicular to the paper surface in accordance with the image signal. Modulated light in the polarization direction is selectively emitted. The liquid crystal light valve 25c for R color arranged in the third optical path OP3 is arranged at the rear stage of the field lens 23h provided in the color separation optical system 23, and is uniformly formed by the R light transmitted through the second dichroic mirror 23b. Illuminated. The R color liquid crystal light valve 25c converts linearly polarized light in the first polarization direction parallel to the paper surface into linearly polarized light in the second polarization direction that is partially perpendicular to the paper surface in accordance with the image signal. Modulated light in the polarization direction is selectively emitted. In the second optical path OP2, the half-wave plate 25p disposed in the vicinity of the next stage of the liquid crystal light valve 25b is linearly polarized light in the second polarization direction perpendicular to the paper surface that has passed through the liquid crystal light valve 25b. The polarization direction is rotated by 90 ° to switch to linear polarization of the first polarization direction parallel to the paper surface.

クロスダイクロイックプリズム２７は、光合成光学系に相当するものであり、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界面には、Ｘ字状に交差する一対のダイクロミラー２７ａ，２７ｂが形成されている。両ダイクロミラー２７ａ，２７ｂは、特性が異なる誘電体多層膜で形成されている。すなわち、一方の第１ダイクロミラー２７ａはＢ光を反射し、他方の第２ダイクロミラー２７ｂはＲ光を反射する。このクロスダイクロイックプリズム２７は、液晶ライトバルブ２５ａからの変調後のＢ光を第１ダイクロミラー２７ａで反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ２５ｂからの変調後のＧ光を第１及び第２ダイクロミラー２７ａ，２７ｂを介して直進・射出させ、液晶ライトバルブ２５ｃからの変調後のＲ光を第２ダイクロミラー２７ｂで反射して進行方向左側に射出させる。なお、既に説明したように、第１及び第２ダイクロミラー２７ａ，２７ｂは、紙面に垂直な第２偏光方向に偏光したＢ及びＲ光を反射し、両ダイクロミラー２７ａ，２７ｂは、紙面に平行な第１偏光方向に偏光したＧ光を透過させる。これにより、クロスダイクロイックプリズム２７におけるＢＧＲ光の合成効率を高めることができ、色ムラの発生を抑えることができる。 The cross dichroic prism 27 corresponds to a light combining optical system. The cross dichroic prism 27 has a substantially square shape in plan view in which four right-angle prisms are bonded together, and a pair of X-shaped crosses at the interface where the right-angle prisms are bonded together. Dichroic mirrors 27a and 27b are formed. Both dichroic mirrors 27a and 27b are formed of dielectric multilayer films having different characteristics. That is, one first dichroic mirror 27a reflects B light, and the other second dichroic mirror 27b reflects R light. The cross dichroic prism 27 reflects the modulated B light from the liquid crystal light valve 25a by the first dichroic mirror 27a and emits the modulated G light from the liquid crystal light valve 25b to the first and the right. The light travels straight through the second dichroic mirrors 27a and 27b, and the modulated R light from the liquid crystal light valve 25c is reflected by the second dichroic mirror 27b and emitted to the left in the traveling direction. As described above, the first and second dichroic mirrors 27a and 27b reflect the B and R lights polarized in the second polarization direction perpendicular to the paper surface, and both the dichroic mirrors 27a and 27b are parallel to the paper surface. G light polarized in the first polarization direction is transmitted. Thereby, the synthesis efficiency of BGR light in the cross dichroic prism 27 can be increased, and the occurrence of color unevenness can be suppressed.

投射レンズ２９は、投射光学系として、クロスダイクロイックプリズム２７で合成されたカラーの像光を、所望の倍率でスクリーン（不図示）上に投射する。つまり、各液晶ライトバルブ２５ａ，２５ｂ，２５ｃに入力された駆動信号或いは画像信号に対応する所望の倍率のカラー動画やカラー静止画がスクリーン上に投射される。 As a projection optical system, the projection lens 29 projects the color image light combined by the cross dichroic prism 27 on a screen (not shown) at a desired magnification. That is, a color moving image or a color still image with a desired magnification corresponding to the drive signal or image signal input to each of the liquid crystal light valves 25a, 25b, and 25c is projected on the screen.

図２は、Ｂ色用の液晶ライトバルブ２５ａ等の構造を説明する側方断面図である。この液晶ライトバルブ２５ａは、入射側に第１偏光板６１を備え、出射側に第２偏光板６２を備え、両偏光板６１，６２の間に、システム光軸ＳＡに沿って順に、液晶パネル６３と、液晶用光学補償板６４と、位相差板６６と、複合光学素子６７とを備える。ここで、位相差板６６と、複合光学素子６７とは、後述するマイクロレンズアレイ７２ａによる偏光状態の変化を補償するためのレンズ用光学補償部８２を構成する。なお、これらの光学要素６１，６２，６３，６４，６６，６７の光入射面や光出射面には、例えば反射防止コートが施されており迷光の発生等が防止されている。 FIG. 2 is a side sectional view for explaining the structure of the liquid crystal light valve 25a for B color. The liquid crystal light valve 25a includes a first polarizing plate 61 on the incident side, a second polarizing plate 62 on the output side, and a liquid crystal panel between the polarizing plates 61 and 62 in order along the system optical axis SA. 63, a liquid crystal optical compensation plate 64, a retardation plate 66, and a composite optical element 67. Here, the phase difference plate 66 and the composite optical element 67 constitute a lens optical compensator 82 for compensating for a change in polarization state caused by a microlens array 72a described later. Note that, for example, an antireflection coat is applied to the light incident surface and the light emitting surface of these optical elements 61, 62, 63, 64, 66, and 67 to prevent generation of stray light.

第１偏光板６１は、液晶パネル６３の入射側に配置される入射側偏光板であり、入出射面の法線がそれぞれシステム光軸ＳＡ、すなわちＺ軸に略平行になっている。第１偏光板６１は、これに組み込んだ樹脂製その他の偏光素子によって、Ｘ方向に沿った第１偏光方向の偏光のみを通過させる。 The first polarizing plate 61 is an incident-side polarizing plate disposed on the incident side of the liquid crystal panel 63, and the normal line of the incident / exit surface is substantially parallel to the system optical axis SA, that is, the Z-axis. The first polarizing plate 61 allows only polarized light in the first polarizing direction along the X direction to pass through by the other polarizing element made of resin incorporated in the first polarizing plate 61.

第２偏光板６２は、液晶パネル６３の出射側に配置される出射側偏光板であり、入出射面の法線がそれぞれシステム光軸ＳＡ、すなわちＺ軸に略平行になっている。第２偏光板６２は、これに組み込んだ樹脂製その他の偏光素子によって、Ｙ方向に沿った第２偏光方向の偏光のみを通過させる。 The second polarizing plate 62 is an output-side polarizing plate disposed on the output side of the liquid crystal panel 63, and the normal line of the incident / exit surface is substantially parallel to the system optical axis SA, that is, the Z-axis. The second polarizing plate 62 allows only polarized light in the second polarization direction along the Y direction to pass through by the other polarizing element made of resin incorporated therein.

以上説明した第１偏光板６１と第２偏光板６２とは、クロスニコルを構成するように配置されている。これら第１及び第２偏光板６１，６２の間に挟まれた液晶パネル６３は、第１偏光板６１側から入射した入射光ＬＩを、入力信号に応じて画素単位で部分的に第１偏光方向の偏光から第２偏光方向の偏光に変化させ、変化後の変調光を、射出光ＬＯとして第２偏光板６２側に射出する。 The 1st polarizing plate 61 and the 2nd polarizing plate 62 which were demonstrated above are arrange | positioned so that cross Nicole may be comprised. The liquid crystal panel 63 sandwiched between the first and second polarizing plates 61 and 62 partially converts the incident light LI incident from the first polarizing plate 61 side into the first polarized light in units of pixels according to the input signal. The polarized light in the direction is changed from the polarized light in the direction to the polarized light in the second polarization direction, and the modulated light after the change is emitted to the second polarizing plate 62 side as the emitted light LO.

液晶パネル６３は、図３に示すように、例えば垂直配向モードで動作する液晶（すなわち垂直配向型の液晶）で構成される液晶層７１を挟んで、入射側に第１基板７２と、射出側に第２基板７３とを備える。これらの基板７２，７３は、ともに平板状であり、図２の第１偏光板６１等と同様に、入出射面の法線がシステム光軸ＳＡ、すなわちＺ軸に平行になるように配置されている。光入射側の第１基板７２は、ＸＹ面に平行な面に沿って延びるマイクロレンズアレイ７２ａと、マイクロレンズアレイ７２ａの内側に配置される本体部分７２ｂとを備える。このマイクロレンズアレイ７２ａは、後述する画素部分ＰＰに対応する所定パターンで２次元的に配列された多数の要素レンズＥＬを有する。光入射側の第１基板７２の外側には、光透過性の入射側防塵板７４ａが貼り付けられており、光射出側の第２基板７３の外側には、光透過性の射出側防塵板７４ｂが貼り付けられている。これらの防塵板７４ａ，７４ｂは、ともに平板状であり、入出射面の法線がシステム光軸ＳＡ、すなわちＺ軸に平行になるように配置されている。 As shown in FIG. 3, the liquid crystal panel 63 includes a first substrate 72 on the incident side and an emission side with a liquid crystal layer 71 composed of liquid crystal operating in a vertical alignment mode (that is, vertical alignment type liquid crystal) interposed therebetween. And a second substrate 73. These substrates 72 and 73 are both flat, and are arranged so that the normal of the incident / exit surface is parallel to the system optical axis SA, that is, the Z axis, like the first polarizing plate 61 of FIG. ing. The first substrate 72 on the light incident side includes a microlens array 72a extending along a plane parallel to the XY plane, and a main body portion 72b disposed inside the microlens array 72a. The microlens array 72a includes a number of element lenses EL that are two-dimensionally arranged in a predetermined pattern corresponding to a pixel portion PP, which will be described later. A light-transmitting incident-side dustproof plate 74a is attached to the outside of the light-incident-side first substrate 72, and a light-transmitting exit-side dust-proof plate is disposed outside the light-emitting-side second substrate 73. 74b is pasted. These dustproof plates 74a and 74b are both plate-shaped, and are arranged such that the normal line of the incident / exit surface is parallel to the system optical axis SA, that is, the Z axis.

第１基板７２の液晶層７１側の面上には、透明な共通電極７５が設けられており、その上には、例えば配向膜７６が形成されている。一方、第２基板７３の液晶層７１側の面上には、マトリクス状に配置された表示用電極としての複数の透明画素電極７７と、各透明画素電極７７に電気的に接続可能な配線（不図示）と、透明画素電極７７及び配線の間に介在する薄膜トランジスタ（不図示）とが設けられており、その上には、例えば配向膜７８が形成されている。ここで、第１及び第２基板７２，７３と、これらに挟まれた液晶層７１と、電極７５，７７とは、光能動素子、すなわち入射した光束Ｌの偏光状態を入力信号に応じて変調するための液晶デバイス８１として機能する部分である。この液晶デバイス８１を構成する各画素部分ＰＰは、１つの透明画素電極７７と、共通電極７５の一部と、両配向膜７６，７８の一部と、液晶層７１の一部とを含む。第１基板７２と共通電極７５との間には、各画素部分ＰＰを区分するように格子状のブラックマトリクス７９が設けられている。なお、第１基板７２の光入射側の部分にマイクロレンズアレイ７２ａを設けることにより、入射した光束Ｌを各画素部分ＰＰに対応する要素レンズＥＬによって分割するとともに各画素部分ＰＰに集めることができる。つまり、入射した光束Ｌをブラックマトリクス７９を避けて画素部分ＰＰに入射させることができ、液晶デバイス８１での光束Ｌの利用効率を高めることができる。 A transparent common electrode 75 is provided on the surface of the first substrate 72 on the liquid crystal layer 71 side, and an alignment film 76 is formed thereon, for example. On the other hand, on the surface of the second substrate 73 on the liquid crystal layer 71 side, a plurality of transparent pixel electrodes 77 serving as display electrodes arranged in a matrix and wiring that can be electrically connected to each transparent pixel electrode 77 ( (Not shown) and a thin film transistor (not shown) interposed between the transparent pixel electrode 77 and the wiring are provided, and an alignment film 78 is formed thereon, for example. Here, the first and second substrates 72 and 73, the liquid crystal layer 71 sandwiched between them, and the electrodes 75 and 77 modulate the polarization state of the optical active element, that is, the incident light beam L in accordance with the input signal. This is a part that functions as the liquid crystal device 81 for the purpose. Each pixel portion PP constituting the liquid crystal device 81 includes one transparent pixel electrode 77, a part of the common electrode 75, parts of the alignment films 76 and 78, and part of the liquid crystal layer 71. A grid-like black matrix 79 is provided between the first substrate 72 and the common electrode 75 so as to partition each pixel portion PP. In addition, by providing the microlens array 72a in the light incident side portion of the first substrate 72, the incident light beam L can be divided by the element lens EL corresponding to each pixel portion PP and collected in each pixel portion PP. . That is, the incident light beam L can be made incident on the pixel portion PP while avoiding the black matrix 79, and the utilization efficiency of the light beam L in the liquid crystal device 81 can be increased.

以上の液晶デバイス８１において、配向膜７６，７８は、電界の存在しない状態で、液晶層７１を構成する液晶性化合物をシステム光軸ＳＡ、すなわちＺ軸に略平行な状態に配列させる役割を有する。ただし、Ｚ軸に沿った方向に適度な電界を形成した場合、液晶層７１を構成する液晶性化合物は、システム光軸ＳＡ、すなわちＺ軸に略平行な状態から例えばＸＹ面内の所定方位に向けて傾けられる。これにより、一対の偏光板６１，６２の間に挟まれた液晶層７１をノーマリブラックモードで動作させることになり、電圧非印加のオフ状態で最大遮光状態（光オフ状態）を確保することができる。つまり、液晶パネル６３は、光オフ状態の黒表示時に、Ｘ方向に沿った第１偏光方向の偏光をそのまま変化させないで通過させる。また、液晶パネル６３は、光オン状態の白表示時に、Ｘ方向に沿った第１偏光方向の偏光をＹ方向に沿った第２偏光方向の偏光に切替えて通過させる。 In the liquid crystal device 81 described above, the alignment films 76 and 78 serve to align the liquid crystalline compounds constituting the liquid crystal layer 71 in a state substantially parallel to the system optical axis SA, that is, the Z axis, in the absence of an electric field. . However, when an appropriate electric field is formed in the direction along the Z axis, the liquid crystalline compound constituting the liquid crystal layer 71 changes from the state substantially parallel to the system optical axis SA, that is, the Z axis, for example, to a predetermined orientation in the XY plane. Tilted towards. As a result, the liquid crystal layer 71 sandwiched between the pair of polarizing plates 61 and 62 is operated in the normally black mode, and the maximum light-shielding state (light-off state) is ensured in the off state where no voltage is applied. Can do. That is, the liquid crystal panel 63 allows the polarized light in the first polarization direction along the X direction to pass through without changing as it is during black display in the light-off state. In addition, the liquid crystal panel 63 switches the polarized light in the first polarization direction along the X direction to the polarized light in the second polarization direction along the Y direction when white light is displayed in the light-on state.

液晶デバイス８１の光入射側に配置される入射側防塵板７４ａは、複屈折材料製の基板、具体的にはＸ方向やＹ方向に光学軸を有する水晶その他の一軸結晶材料の平板であり、光射出側に配置される射出側防塵板７４ｂは、等方的な屈折率の無機材料製の基板、具体的には石英ガラス製の平板である。 The incident-side dustproof plate 74a disposed on the light incident side of the liquid crystal device 81 is a substrate made of a birefringent material, specifically, a flat plate of crystal or other uniaxial crystal material having an optical axis in the X direction or the Y direction, The exit side dustproof plate 74b disposed on the light exit side is a substrate made of an inorganic material having an isotropic refractive index, specifically, a flat plate made of quartz glass.

図２に戻って、液晶用光学補償板６４は、液晶用光学補償部を具体化したものであり、例えば負の一軸性の屈折率を有する光学材料である平板状のサファイア板で形成されている。この液晶用光学補償板６４の光学軸は、例えばＺ軸を含んでＸ方向からＹ方向にかけての特定方向に延びる縦断面に対して平行で、Ｚ軸に対して所定の光学軸極角をなす。つまり、液晶用光学補償板６４の光学軸は、システム光軸ＳＡに対してわずかながら一様に傾斜しており、例えばＸ方向からＹ方向にかけての特定方向に配向する。この液晶用光学補償板６４は、液晶層７１のプレチルトに起因する視野角依存性やコントラスト低下を抑制する役割を有する。つまり、液晶用光学補償板６４を構成するサファイア板が、液晶層７１のプレチルトに起因する液晶リタデーションを、入射光ＬＩ及び射出光ＬＯの角度的な状態を見込んで実効的にキャンセルする。このため、液晶用光学補償板６４の製造時において、これを構成するサファイア板の光学軸の方位角や光学軸極角が調整され、この厚みが調整される。 Returning to FIG. 2, the liquid crystal optical compensation plate 64 embodies a liquid crystal optical compensation unit, and is formed of, for example, a flat sapphire plate that is an optical material having a negative uniaxial refractive index. Yes. The optical axis of the liquid crystal optical compensation plate 64 is, for example, parallel to a longitudinal section extending in a specific direction from the X direction to the Y direction including the Z axis, and forms a predetermined optical axis polar angle with respect to the Z axis. . In other words, the optical axis of the optical compensator for liquid crystal 64 is slightly and uniformly inclined with respect to the system optical axis SA, and is oriented in a specific direction from the X direction to the Y direction, for example. The optical compensator 64 for liquid crystal has a role of suppressing viewing angle dependency and contrast deterioration due to the pretilt of the liquid crystal layer 71. That is, the sapphire plate constituting the liquid crystal optical compensation plate 64 effectively cancels the liquid crystal retardation caused by the pretilt of the liquid crystal layer 71 in view of the angular state of the incident light LI and the emitted light LO. For this reason, at the time of manufacturing the optical compensation plate 64 for liquid crystal, the azimuth angle and optical axis polar angle of the optical axis of the sapphire plate constituting it are adjusted, and the thickness is adjusted.

以下、液晶用光学補償板６４の機能について詳細に説明する。液晶パネル６３が光オフ状態の場合、電界が印加されていない液晶層７１において、液晶性化合物の光学軸は、Ｚ軸、すなわちシステム光軸ＳＡに対して精密に平行になっておらず、システム光軸ＳＡに対して一定のプレチルト角だけわずかに傾いた状態に維持されている。このようなプレチルト角に起因して、電圧非印加状態の液晶パネル６３にシステム光軸ＳＡに対して平行に入射した偏光が位相作用（液晶リタデーション）を受け、液晶パネル６３を通過する偏光面が精密には保持されずわずかに回転する現象が生じる。このような現象は、液晶パネル６３にシステム光軸ＳＡに対して傾いた状態で入射する偏光についても同様に生じる。このままであれば、液晶ライトバルブ２５ａが光オフ状態となっても第２偏光板６２を光がわずかに通過することになるので、液晶用光学補償板６４を一対の偏光板６１，６２間であって液晶パネル６３に隣接して配置し、液晶用光学補償板６４にプレチルトに起因する液晶リタデーションの光学的な補償を行わせる。このため、液晶用光学補償板６４を構成するサファイア板の光学軸は、システム光軸ＳＡに対してプレチルトの配向方向に傾斜するだけでなく、例えば液晶層７１のプレチルトの軸方向と屈折率で規格化した同一方向に設定され、液晶用光学補償板６４を構成するサファイア板の厚みは、液晶層７１のプレチルトによる液晶リタデーションを相殺するような値とする。つまり、液晶層７１のプレチルトに対応する正の一軸結晶の屈折率楕円体について光学厚みを考慮した作用と、液晶用光学補償板６４のサファイア板に対応する負の一軸結晶の屈折率楕円体について光学厚みを考慮した作用とを加算することで、液晶パネル６３及び液晶用光学補償板６４を通過する偏光があたかも等方的な屈折材料を通過するような状態を近似的に実現することができ、液晶リタデーションの光学的な補償が達成される。 Hereinafter, the function of the liquid crystal optical compensation plate 64 will be described in detail. When the liquid crystal panel 63 is in the light-off state, in the liquid crystal layer 71 to which no electric field is applied, the optical axis of the liquid crystalline compound is not precisely parallel to the Z axis, that is, the system optical axis SA. It is maintained in a state slightly tilted by a certain pretilt angle with respect to the optical axis SA. Due to such a pretilt angle, polarized light incident on the liquid crystal panel 63 in a state where no voltage is applied in parallel to the system optical axis SA is subjected to a phase action (liquid crystal retardation), and a polarization plane passing through the liquid crystal panel 63 is changed. A phenomenon of slight rotation occurs without being held precisely. Such a phenomenon also occurs for polarized light incident on the liquid crystal panel 63 while being inclined with respect to the system optical axis SA. If this state is maintained, light passes slightly through the second polarizing plate 62 even when the liquid crystal light valve 25a is in the light-off state, so that the liquid crystal optical compensation plate 64 is interposed between the pair of polarizing plates 61 and 62. The liquid crystal panel 63 is disposed adjacent to the liquid crystal optical compensation plate 64 so that the optical compensation of the liquid crystal retardation caused by the pretilt is performed. Therefore, the optical axis of the sapphire plate constituting the liquid crystal optical compensation plate 64 is not only inclined in the pretilt alignment direction with respect to the system optical axis SA, but also, for example, by the pretilt axial direction and the refractive index of the liquid crystal layer 71. The thickness of the sapphire plate that is set in the same standardized direction and that constitutes the liquid crystal optical compensation plate 64 is set to a value that cancels the liquid crystal retardation caused by the pretilt of the liquid crystal layer 71. That is, with respect to the refractive index ellipsoid of the positive uniaxial crystal corresponding to the pretilt of the liquid crystal layer 71 in consideration of the optical thickness and the refractive ellipsoid of the negative uniaxial crystal corresponding to the sapphire plate of the optical compensation plate 64 for liquid crystal. By adding the action in consideration of the optical thickness, it is possible to approximately realize a state in which the polarized light passing through the liquid crystal panel 63 and the liquid crystal optical compensation plate 64 passes through an isotropic refractive material. Optical compensation of liquid crystal retardation is achieved.

位相差板６６は、１／２波長板であり、例えば一軸性の屈折率を有するサファイア板等の結晶材料等で形成されている。この位相差板６６の光学軸は、Ｘ軸又はＹ軸の方向に延びている。このため、位相差板６６は、例えばＸ方向に沿った第１偏光方向の偏光をそのまま通過させるが、Ｙ方向に沿った第２偏光方向の偏光の位相を１８０°シフトさせる。結果的に、位相差板６６を通過する任意の偏光は、その通過の際に、偏光方向がＸ軸を挟んで反転するような作用を受ける。具体的には、例えばＸ方向に沿った第１偏光方向やＹ方向に沿った第２偏光方向は、偏光方向を見かけ上変化させないが、Ｘ軸に対して反時計方向に４５°回転した方向の偏光は、Ｘ軸に対して反時計方向に１３５°回転した方向の偏光に変換される。 The retardation plate 66 is a half-wave plate, and is formed of a crystal material such as a sapphire plate having a uniaxial refractive index, for example. The optical axis of the retardation plate 66 extends in the X-axis or Y-axis direction. For this reason, for example, the phase difference plate 66 passes the polarized light in the first polarization direction along the X direction as it is, but shifts the phase of the polarized light in the second polarization direction along the Y direction by 180 °. As a result, any polarized light that passes through the phase difference plate 66 is subjected to an action such that the polarization direction is reversed across the X axis. Specifically, for example, the first polarization direction along the X direction and the second polarization direction along the Y direction do not seem to change the polarization direction, but are rotated by 45 ° counterclockwise with respect to the X axis. Is converted into polarized light rotated by 135 ° counterclockwise with respect to the X axis.

複合光学素子６７は、第１レンズ８３と第２レンズ８４とを備えるレンズ群である。第１レンズ８３において、入射面８３ａは平坦面であり、出射面８３ｂは凸面となっており、第２レンズ８４において、入射面８４ａは凹面であり、出射面８４ｂは凹面となっている。そして、出射面８３ｂの曲率と、入射面８４ａの曲率とは、互いに等しくなっており、出射面８３ｂと入射面８４ａとの間の空間ＧＰは、例えば樹脂剤で充填されている。結果的に、複合光学素子６７は、ゼロの屈折力を有するレンズ群として機能し、光線を集束したり発散する機能を有しないため、結像状態に対してほとんど影響しない。ただし、出射面８３ｂや入射面８４ａを通過する光線は、それが曲面であることに起因してＰ偏光及びＳ偏光の透過率差が生じ、偏光状態が乱れる。しかしながら、このような偏光状態の乱れは、マイクロレンズアレイ７２ａによって生じる偏光状態の乱れに対応しており、後述するように、位相差板６６での偏光方向の反転と組み合わせることによって、マイクロレンズアレイ７２ａによって生じる偏光状態の乱れを複合光学素子６７によって相殺させることができる。なお、出射面８３ｂと入射面８４ａとの間の空間ＧＰには、空気を充填することもできる。この場合、第１レンズ８３と第２レンズ８４とをアライメントして固定する枠体が必要となる。 The composite optical element 67 is a lens group including a first lens 83 and a second lens 84. In the first lens 83, the entrance surface 83a is a flat surface and the exit surface 83b is a convex surface. In the second lens 84, the entrance surface 84a is a concave surface, and the exit surface 84b is a concave surface. The curvature of the exit surface 83b and the curvature of the entrance surface 84a are equal to each other, and the space GP between the exit surface 83b and the entrance surface 84a is filled with, for example, a resin agent. As a result, the composite optical element 67 functions as a lens group having zero refractive power and does not have a function of converging or diverging light rays, and thus hardly affects the imaging state. However, the light passing through the exit surface 83b and the entrance surface 84a is a curved surface, resulting in a difference in transmittance between P-polarized light and S-polarized light, and the polarization state is disturbed. However, such a disturbance in the polarization state corresponds to the disturbance in the polarization state caused by the microlens array 72a. As will be described later, by combining with the reversal of the polarization direction in the phase difference plate 66, the microlens array The disorder of the polarization state caused by 72 a can be canceled by the composite optical element 67. The space GP between the exit surface 83b and the entrance surface 84a can be filled with air. In this case, a frame that aligns and fixes the first lens 83 and the second lens 84 is required.

図４を参照して、位相差板６６及び複合光学素子６７の機能について説明する。図４（Ａ）に示すように、第１偏光板６１を通過した直後の光束Ｌは、極角φが同じで＋Ｙ軸方向を基準とする方位角θが異なる各偏光Ｐ１〜Ｐ８は、Ｘ軸方向（第１偏光方向）に平行な偏光状態となる。次に、図４（Ｂ）に示すように、液晶パネル６３及び液晶用光学補償板６４を通過した後の光束Ｌは、液晶パネル６３で変調されなかった場合、基本的にＸ軸方向（第１偏光方向）に平行な偏光状態となるが、方位角θが４５°、１３５°、２２５°、３１５°の光束Ｌすなわち偏光Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６，Ｐ８については、マイクロレンズアレイを通過する際にＰ波とＳ波の透過率にわずかな差が生じることに起因して、偏光状態が乱れ、Ｙ軸方向（第２偏光方向）の偏光成分を持つようになる。次に、図４（Ｃ）に示すように、位相差板６６を通過した後の光束Ｌは、偏光方向がＸ軸を挟んで反転するような作用を受ける。つまり、偏光Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６，Ｐ８については、Ｙ軸方向（第２偏光方向）の偏光成分の正負が入れ替わって傾きが逆転する。次に、図４（Ｄ）に示すように、複合光学素子６７を通過した後の光束Ｌすなわち各偏光Ｐ１〜Ｐ８は、マイクロレンズアレイ７２ａに起因する偏光状態の乱れを補償したものとなっており、Ｘ軸方向に平行な偏光状態となる。つまり、複合光学素子６７によって生じる偏光状態の乱れは、マイクロレンズアレイ７２ａによって生じる偏光状態の乱れに対応するものとなっており、マイクロレンズアレイ７２ａと複合光学素子６７との間に位相差板６６を介在させることにより、マイクロレンズアレイ７２ａによる偏光状態の乱れと、複合光学素子６７による偏光状態の乱れとが相殺され光学的補償が達成される。図４（Ｅ）に示すように、複合光学素子６７を通過した光束Ｌは、第２偏光板６２ですべて遮断され、すべての方位角θにおいて漏れ光が生じることを回避できる。図４（Ｆ）は、液晶ライトバルブ２５ａに位相差板６６及び複合光学素子６７を組み込まなかった比較例を概念的に説明する図である。この場合、図４（Ｂ）に示す偏光Ｐ１〜Ｐ８が第２偏光板６２に入射するので、４５°等の斜め方向からの光束Ｌについて漏れ光が生じ、わずかであるが偏光Ｐ２'，Ｐ４'，Ｐ６'，Ｐ８'が通過してコントラストを低下させる。 With reference to FIG. 4, the function of the phase difference plate 66 and the composite optical element 67 will be described. As shown in FIG. 4A, the light beams L immediately after passing through the first polarizing plate 61 have the same polar angle φ and different polarization angles P1 to P8 with reference to the + Y-axis direction as X The polarization state is parallel to the axial direction (first polarization direction). Next, as shown in FIG. 4B, when the light beam L after passing through the liquid crystal panel 63 and the liquid crystal optical compensation plate 64 is not modulated by the liquid crystal panel 63, basically the X axis direction (first The light beams L having azimuth angles of 45 °, 135 °, 225 °, and 315 °, that is, the polarizations P2, P4, P6, and P8, pass through the microlens array. In this case, the polarization state is disturbed due to a slight difference in the transmittance between the P wave and the S wave, and a polarization component in the Y-axis direction (second polarization direction) is obtained. Next, as shown in FIG. 4C, the light beam L after passing through the phase difference plate 66 is subjected to an action such that the polarization direction is reversed across the X axis. That is, for the polarizations P2, P4, P6, and P8, the polarity of the polarization component in the Y-axis direction (second polarization direction) is switched and the inclination is reversed. Next, as shown in FIG. 4D, the light beam L after passing through the composite optical element 67, that is, each of the polarized lights P1 to P8 is compensated for the polarization state disturbance caused by the microlens array 72a. Thus, the polarization state is parallel to the X-axis direction. That is, the polarization state disturbance generated by the composite optical element 67 corresponds to the polarization state disturbance generated by the microlens array 72 a, and the retardation plate 66 is interposed between the microlens array 72 a and the composite optical element 67. By interposing, the disturbance of the polarization state by the microlens array 72a and the disturbance of the polarization state by the composite optical element 67 are canceled, and optical compensation is achieved. As shown in FIG. 4E, the light beam L that has passed through the composite optical element 67 is completely blocked by the second polarizing plate 62, and it is possible to avoid the occurrence of leakage light at all azimuth angles θ. FIG. 4F conceptually illustrates a comparative example in which the retardation plate 66 and the composite optical element 67 are not incorporated in the liquid crystal light valve 25a. In this case, since the polarizations P1 to P8 shown in FIG. 4B are incident on the second polarizing plate 62, leakage light is generated with respect to the light beam L from an oblique direction such as 45 °, and the polarizations P2 ′ and P4 are slight. ', P6', P8 'pass and lowers the contrast.

以上では、図２等に基づいてＢ光用の液晶ライトバルブ２５ａの構造及び機能を説明したが、Ｇ光用の液晶ライトバルブ２５ｂ及びＲ光用の液晶ライトバルブ２５ｃも、Ｂ光用の液晶ライトバルブ２５ａと同様の構造及び機能を有する。つまり、図２等に示すように、第１偏光板６１によって、Ｇ光又はＲ光のうちＸ方向の偏光のみを選択的に透過させ、液晶パネル６３の変調によってＸ方向からＹ方向の偏光に変化させ、第２偏光板６２によってＹ方向の偏光のみを選択的に透過させることで、Ｇ色又はＲ色の射出光ＬＯを得る。この際、液晶用光学補償板６４によって液晶デバイス８１を構成する液晶層７１のプレチルトに起因する液晶リタデーションを補償することができ、レンズ用光学補償部８２によってマイクロレンズアレイ７２ａによる偏光状態の乱れを補償することができる。 The structure and function of the liquid crystal light valve 25a for B light have been described above based on FIG. 2 and the like. However, the liquid crystal light valve 25b for G light and the liquid crystal light valve 25c for R light also have liquid crystal for B light. It has the same structure and function as the light valve 25a. That is, as shown in FIG. 2 and the like, the first polarizing plate 61 selectively transmits only the polarized light in the X direction out of the G light or the R light, and changes from the X direction to the polarized light in the Y direction by modulation of the liquid crystal panel 63. The light is changed, and only the polarized light in the Y direction is selectively transmitted by the second polarizing plate 62, thereby obtaining the emission light LO of G color or R color. At this time, the liquid crystal retardation due to the pretilt of the liquid crystal layer 71 constituting the liquid crystal device 81 can be compensated by the liquid crystal optical compensation plate 64, and the polarization state disturbance by the microlens array 72 a can be compensated by the lens optical compensation unit 82. Can be compensated.

以上のように、本実施形態のプロジェクターによれば、入射側偏光板としての第１偏光板６１と射出側偏光板としての第２偏光板６２との間に配置されたレンズ用光学補償部８２が、マイクロレンズアレイ７２ａによる偏光状態の変化を補償するので、マイクロレンズアレイ７２ａによる偏光状態の乱れを抑えることができ、液晶ライトバルブ２５ａによって形成される投射画像のコントラストを向上させることができる。 As described above, according to the projector of the present embodiment, the lens optical compensator 82 disposed between the first polarizing plate 61 as the incident side polarizing plate and the second polarizing plate 62 as the output side polarizing plate. However, since the change in the polarization state by the microlens array 72a is compensated, the disturbance of the polarization state by the microlens array 72a can be suppressed, and the contrast of the projection image formed by the liquid crystal light valve 25a can be improved.

〔第２実施形態〕
以下、本発明に係る第２実施形態のプロジェクターについて説明する。第２実施形態のプロジェクターは、第１実施形態のプロジェクターを変形したものであり、特に説明しない部分は、第１実施形態と同様である。 [Second Embodiment]
Hereinafter, a projector according to a second embodiment of the invention will be described. The projector according to the second embodiment is a modification of the projector according to the first embodiment, and parts not specifically described are the same as those in the first embodiment.

図５は、第２実施形態のプロジェクターに組み込まれるＢ光用の液晶ライトバルブ２５ａ等の構造を説明する拡大断面図である。この液晶ライトバルブ２５ａの場合、入射側偏光板である第１偏光板６１と出射側偏光板である第２偏光板６２との間に、システム光軸ＳＡに沿って順に、複合光学素子６７と、位相差板６６と、液晶パネル６３と、液晶用光学補償板６４とを備える。 FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view illustrating the structure of a liquid crystal light valve 25a for B light incorporated in the projector according to the second embodiment. In the case of the liquid crystal light valve 25a, the composite optical element 67 and the first polarizing plate 61, which is the incident side polarizing plate, and the second polarizing plate 62, which is the output side polarizing plate, are sequentially arranged along the system optical axis SA. A phase difference plate 66, a liquid crystal panel 63, and a liquid crystal optical compensation plate 64.

第２実施形態によれば、マイクロレンズアレイ７２ａを備える液晶デバイス８１の光路上流側に、レンズ群である複合光学素子６７と、１／２波長板である位相差板６６とを光路下流に向けて順に配置している。この場合、位相差板６６で複合光学素子６７による偏光状態の乱れを反転させており、液晶デバイス８１中のマイクロレンズアレイ７２ａによって複合光学素子６７による偏光状態の乱れを相殺することになる。結果的に、複合光学素子６７及び位相差板６６によって、マイクロレンズアレイ７２ａによる偏光状態の乱れを相殺することができる。 According to the second embodiment, on the upstream side of the optical path of the liquid crystal device 81 including the microlens array 72a, the compound optical element 67 that is a lens group and the retardation plate 66 that is a half-wave plate are directed downstream of the optical path. Are arranged in order. In this case, the polarization state disturbance caused by the composite optical element 67 is reversed by the phase difference plate 66, and the polarization state disturbance caused by the composite optical element 67 is canceled by the microlens array 72 a in the liquid crystal device 81. As a result, the composite optical element 67 and the retardation plate 66 can cancel the polarization state disturbance caused by the microlens array 72a.

〔第３実施形態〕
以下、本発明に係る第３実施形態のプロジェクターについて説明する。第３実施形態のプロジェクターは、第１実施形態のプロジェクターを変形したものであり、特に説明しない部分は、第１実施形態と同様である。 [Third Embodiment]
Hereinafter, a projector according to a third embodiment of the invention will be described. The projector according to the third embodiment is a modification of the projector according to the first embodiment, and portions not specifically described are the same as those in the first embodiment.

図６は、第２実施形態のプロジェクターに組み込まれる液晶パネル３６３の構造を説明する図である。この液晶パネル３６３は、図３に示す液晶パネル６３の入射側防塵板７４ａに代えてレンズ用光学補償部３８２を設けている。このレンズ用光学補償部３８２は、複合光学素子層３６７と、位相差板層３６６とを積層したものである。複合光学素子層３６７は、一対のマイクロレンズアレイ層８４ａ，８４ｂ間に屈折率の異なる中間層８４ｃを設けたものであり、全体としては屈折力を有しない。位相差板層３６６は、１／２波長板であり、その光学軸は、Ｘ軸又はＹ軸の方向に延びている。複合光学素子層３６７によって生じる偏光状態の乱れは、液晶デバイス８１中のマイクロレンズアレイ７２ａによって生じる偏光状態の乱れに対応するものとなっており、マイクロレンズアレイ７２ａと複合光学素子層３６７との間に位相差板層３６６を介在させることにより、マイクロレンズアレイ７２ａによる偏光状態の乱れと、複合光学素子層３６７による偏光状態の乱れとが相殺され光学的補償が達成される。 FIG. 6 is a diagram illustrating the structure of the liquid crystal panel 363 incorporated in the projector according to the second embodiment. The liquid crystal panel 363 is provided with a lens optical compensator 382 instead of the incident side dustproof plate 74a of the liquid crystal panel 63 shown in FIG. The lens optical compensation unit 382 is formed by laminating a composite optical element layer 367 and a retardation plate layer 366. The composite optical element layer 367 is obtained by providing an intermediate layer 84c having a different refractive index between the pair of microlens array layers 84a and 84b, and has no refractive power as a whole. The retardation film layer 366 is a half-wave plate, and its optical axis extends in the X-axis or Y-axis direction. The disturbance of the polarization state caused by the composite optical element layer 367 corresponds to the disturbance of the polarization state caused by the microlens array 72a in the liquid crystal device 81, and between the microlens array 72a and the composite optical element layer 367. By interposing the retardation film layer 366, the disturbance of the polarization state due to the microlens array 72a and the disturbance of the polarization state due to the composite optical element layer 367 are offset, and optical compensation is achieved.

以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施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、例えば次のような変形も可能である。 Although the present invention has been described based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. Such modifications are also possible.

すなわち、上記実施形態では、液晶パネル６３が垂直配向型の液晶層７１を備えるものとしたが、液晶層７１は、垂直配向型に限らず、ツイストネマチック型その他のものに置き換えることができる。 That is, in the above-described embodiment, the liquid crystal panel 63 includes the vertical alignment type liquid crystal layer 71. However, the liquid crystal layer 71 is not limited to the vertical alignment type, and may be replaced with a twisted nematic type or the like.

また、上記実施形態では、液晶ライトバルブ２５ａ，２５ｂ，２５ｃに液晶用光学補償板６４を組み込んでいるが、液晶用光学補償板６４を省略することもできる。なお、液晶用光学補償板６４の配置や構成も、液晶パネル６３の特性に応じて適宜変更することができる。 In the above embodiment, the liquid crystal optical compensation plate 64 is incorporated in the liquid crystal light valves 25a, 25b, and 25c, but the liquid crystal optical compensation plate 64 may be omitted. The arrangement and configuration of the optical compensator 64 for liquid crystal can be changed as appropriate according to the characteristics of the liquid crystal panel 63.

上記実施形態では、液晶ライトバルブ２５ａ，２５ｂ，２５ｃで第１偏光方向の直線偏光を第２偏光方向の直線偏光に変換しているが、液晶ライトバルブ２５ａ，２５ｂ，２５ｃのいずれかで、第２偏光方向の直線偏光を第１偏光方向の直線偏光に変換する構成とすることもできる。 In the above embodiment, the linearly polarized light in the first polarization direction is converted into the linearly polarized light in the second polarization direction by the liquid crystal light valves 25a, 25b, and 25c. A configuration in which linearly polarized light in two polarization directions is converted into linearly polarized light in the first polarization direction can also be adopted.

上記実施形態のプロジェクター１０では、光源装置２１を、光源ランプ２１ａ、一対のレンズアレイ２１ｄ，２１ｅ、偏光変換部材２１ｇ、及び重畳レンズ２１ｉで構成したが、レンズアレイ２１ｄ，２１ｅ等については省略することができ、光源ランプ２１ａも、ＬＥＤ等の別光源に置き換えることができる。 In the projector 10 of the above-described embodiment, the light source device 21 includes the light source lamp 21a, the pair of lens arrays 21d and 21e, the polarization conversion member 21g, and the superimposing lens 21i, but the lens arrays 21d and 21e are omitted. The light source lamp 21a can be replaced with another light source such as an LED.

上記実施形態では、３つの液晶ライトバルブ２５ａ，２５ｂ，２５ｃを用いたプロジェクター１０の例のみを挙げたが、本発明は、１つ又は２つの液晶ライトバルブを用いたプロジェクター、或いは、４つ以上の液晶ライトバルブを用いたプロジェクターにも適用可能である。 In the above embodiment, only the example of the projector 10 using the three liquid crystal light valves 25a, 25b, and 25c has been described. However, the present invention may be a projector using one or two liquid crystal light valves, or four or more. It can also be applied to projectors using liquid crystal light valves.

上記実施形態のプロジェクター１０は、スクリーンを観察する方向から投射を行なうフロントタイプのプロジェクターに限らず、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射を行なうリアタイプのプロジェクターに適用可能である。 The projector 10 according to the above embodiment is not limited to a front type projector that performs projection from the direction in which the screen is observed, but can be applied to a rear type projector that performs projection from the side opposite to the direction in which the screen is observed.

１０…プロジェクター、２１…光源装置、２１ａ…光源ランプ、２１ｄ，２１ｅ…レンズアレイ、２１ｇ…偏光変換部材、２１ｉ…重畳レンズ、２３…色分離光学系、２３ａ，２３ｂ…ダイクロイックミラー、２５…光変調部、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…液晶ライトバルブ、２７…クロスダイクロイックプリズム、２９…投射レンズ、６１…第１偏光板、６２…第２偏光板、６３…液晶パネル、６４…液晶用光学補償板、６６…位相差板、６７…複合光学素子、７１…液晶層、７２，７３…基板、７２ａ…マイクロレンズアレイ、７５，７７…電極、７６，７８…配向膜、７７…透明画素電極、８１…液晶デバイス、８２…レンズ用光学補償部、８３…第１レンズ、８４…第２レンズ、８４ａ…入射面、Ｌ…光束、ＬＩ…入射光、ＬＯ…射出光、ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３…光路、Ｐ１-Ｐ８…偏光、ＳＡ…システム光軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Projector, 21 ... Light source device, 21a ... Light source lamp, 21d, 21e ... Lens array, 21g ... Polarization conversion member, 21i ... Superimposing lens, 23 ... Color separation optical system, 23a, 23b ... Dichroic mirror, 25 ... Light modulation 25a, 25b, 25c ... liquid crystal light valve, 27 ... cross dichroic prism, 29 ... projection lens, 61 ... first polarizing plate, 62 ... second polarizing plate, 63 ... liquid crystal panel, 64 ... optical compensator for liquid crystal, 66 ... retardation plate, 67 ... compound optical element, 71 ... liquid crystal layer, 72, 73 ... substrate, 72a ... microlens array, 75, 77 ... electrode, 76, 78 ... alignment film, 77 ... transparent pixel electrode, 81 ... Liquid crystal device, 82: Optical compensation section for lens, 83: First lens, 84: Second lens, 84a: Incident , L ... light beam, LI ... incident light, LO ... emitted light, OP1, OP2, OP3 ... optical path, P1-P8 ... polarization, SA ... system optical axis

Claims

A liquid crystal device having a microlens array on the light incident side; and
An incident-side polarizing plate disposed on the light incident side of the liquid crystal device;
An exit-side polarizing plate disposed on the light exit side of the liquid crystal device;
A projector comprising: a lens optical compensation unit that is disposed between the incident-side polarizing plate and the emission-side polarizing plate and compensates for a change in a polarization state by the microlens array.

The projector according to claim 1, wherein the lens optical compensation unit includes a half-wave plate and a lens group having zero refractive power.

The projector according to claim 2, wherein the half-wave plate and the lens group are sequentially arranged downstream of the optical path of the liquid crystal device toward the downstream side of the optical path.

The projector according to claim 2, wherein the lens group and the half-wave plate are sequentially arranged on the upstream side of the optical path of the micro lens array toward the downstream side of the optical path.

The projector according to any one of claims 1 to 4, further comprising an optical compensation unit for liquid crystal that compensates for phase characteristics of the liquid crystal device.

The projector according to claim 5, wherein the lens optical compensation unit is disposed outside a unit including the liquid crystal device and the liquid crystal optical compensation unit as a set.