JP3491150B2 - プロジェクタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液晶パネルを用
いて画像を投写表示するプロジェクタに関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶パネルを用いたプロジェクタでは、
照明光学系から射出された光を、液晶パネルを含む液晶
ライトバルブを用いて画像情報（画像信号）に応じて変
調し、変調された画像光（画像を表す光）を投写レンズ
を用いてスクリーン上に投写することにより画像表示を
実現している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ここで、液晶ライトバ
ルブは、光の入射角度によってコントラストが変化する
性質がある。したがって、従来のプロジェクタでは、入
射光の角度によっては、スクリーン上に投写表示される
画像のコントラストが全体的に低下してしまうというこ
とがあった（以下、この現象を、「コントラストの入射
角依存性」という）。この現象は、光の入射角度が一方
向である場合は、光の入射角度をコントラストが最も高
くなる方向に合わせることによって解決することも可能
である。しかしながら、光源装置から一方向の光を得る
ことは不可能に近く、また、プロジェクタでは光源装置
と液晶ライトバルブとの間にレンズやミラーなど様々な
光学要素が配置される。したがって、液晶ライトバルブ
への光の入射角度を一方向にすることは、極めて困難で
ある。また、近年のプロジェクタでは、液晶ライトバル
ブへ照度分布が均一な光を照射するために、いわゆるイ
ンテグレータ光学系を用いている。このインテグレータ
光学系は、光源装置から射出された光線束を複数の部分
光線束に分割して、空間的に分離された複数の疑似光源
を形成し、これを液晶ライトバルブの光入射面に重畳さ
せることによってライトバルブを照明する光学系である
ため、液晶ライトバルブに様々な方向から光が照射され
ることになる。一般的に、疑似光源像の数を増やすほど
照明光の照度分布は均一となるが、疑似光源像の数を増
やすほど、液晶ライトバルブに入射する光の方向が増え
ることになる。したがって、インテグレータ光学系を用
いたプロジェクタでは、特に、投写画面全体のコントラ
ストの向上を図ることが困難となる。

【０００４】この発明は、従来技術における上述の課題
を解決するためになされたものであり、プロジェクタに
おいて、投写表示される画像のコントラストを向上させ
ることのできる技術を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第
１のプロジェクタは、照明光を射出する照明光学系と、
前記照明光学系からの光を画像情報に応じて変調する液
晶ライトバルブと、前記液晶ライトバルブの光射出面に
形成される画像光を投写する投写光学系と、を備え、前
記液晶ライトバルブは、液晶パネルと、前記液晶パネル
の光入射面側に配置された第１の偏光板と、前記液晶パ
ネルの光射出面側に配置された第２の偏光板と、前記液
晶パネルと前記第１の偏光板との間に配置された第１の
光学補償板と、前記液晶パネルと前記第２の偏光板との
間に配置された第２の光学補償板と、を備えることを特
徴とする。

【０００６】本発明の第１のプロジェクタにおいては、
液晶ライトバルブは、液晶パネルの光入射面側および光
射出面側に光学補償板を備えている。これにより、先に
述べたコントラストの入射角依存性が低減され、投写光
学系によって投写表示される画像のコントラストを向上
させることが可能となる。

【０００７】本発明の第２のプロジェクタは、照明光を
射出する照明光学系と、前記照明光学系からの光を画像
情報に応じて変調する液晶ライトバルブと、前記液晶ラ
イトバルブの光射出面に形成される画像光を投写する投
写光学系と、を備え、前記液晶ライトバルブは、液晶パ
ネルと、前記液晶パネルの光入射面側に配置された第１
の偏光板と、前記液晶パネルの光射出面側に配置された
第２の偏光板と、前記液晶パネルと前記第１の偏光板と
の間と、前記液晶パネルと前記第２の偏光板との間と、
のいずれか一方に配置された一対の光学補償板と、を備
えることを特徴とする。

【０００８】第２のプロジェクタにおいては、液晶ライ
トバルブは、液晶パネルの光入射面側あるいは光射出面
側のいずれかに一対の光学補償板を備えている。この場
合にも、コントラストの入射角依存性が低減され、投写
光学系によって投写表示される画像のコントラストを向
上させることが可能となる。

【０００９】本発明の第３のプロジェクタは、カラー画
像を投写表示するためのプロジェクタであって、照明光
を射出する照明光学系と、前記照明光学系から射出され
た前記照明光を、３つの色成分をそれぞれ有する第１な
いし第３の色光に分離する色光分離光学系と、前記色光
分離光学系により分離された第１ないし第３の色光を、
画像情報に応じて変調する第１ないし第３の液晶ライト
バルブと、前記第１ないし第３の液晶ライトバルブの光
射出面に形成される画像光を合成する色合成部と、前記
色合成部から射出される合成光を投写する投写光学系
と、を備え、前記第１ないし第３の液晶ライトバルブの
それぞれは、液晶パネルと、前記液晶パネルの光入射面
側に配置された第１の偏光板と、前記液晶パネルの光射
出面側に配置された第２の偏光板と、前記液晶パネルと
前記第１の偏光板との間に配置された第１の光学補償板
と、前記液晶パネルと前記第２の偏光板との間に配置さ
れた第２の光学補償板と、を備えることを特徴とする。

【００１０】第３のプロジェクタにおいても、第１のプ
ロジェクタと同様に、コントラストの入射角依存性を低
減させることができるので、投写光学系によって投写表
示されるカラー画像のコントラストを向上させることが
できる。

【００１１】本発明の第４のプロジェクタは、カラー画
像を投写表示するためのプロジェクタであって、照明光
を射出する照明光学系と、前記照明光学系から射出され
た前記照明光を、３つの色成分をそれぞれ有する第１な
いし第３の色光に分離する色光分離光学系と、前記色光
分離光学系により分離された第１ないし第３の色光を、
画像情報に応じて変調する第１ないし第３の液晶ライト
バルブと、前記第１ないし第３の液晶ライトバルブの光
射出面に形成される画像光を合成する色合成部と、前記
色合成部から射出される合成光を投写する投写光学系
と、を備え、前記第１ないし第３の液晶ライトバルブの
それぞれは、液晶パネルと、前記液晶パネルの光入射面
側に配置された第１の偏光板と、前記液晶パネルの光射
出面側に配置された第２の偏光板と、前記液晶パネルと
前記第１の偏光板との間と、前記液晶パネルと前記第２
の偏光板との間と、のいずれか一方に配置された一対の
光学補償板と、を備えることを特徴とする。

【００１２】第４のプロジェクタにおいても、第２のプ
ロジェクタと同様に、コントラストの入射角依存性を低
減させることができるので、投写光学系によって投写表
示されるカラー画像のコントラストを向上させることが
できる。

【００１３】上記の第１ないし第４のプロジェクタにお
いて、前記照明光学系は、略平行な光線束を射出する光
源装置と、前記光源装置から射出された光線束を複数の
部分光線束に分割するための光束分割光学素子と、前記
光束分割光学素子から射出された前記複数の部分光線束
を、前記液晶ライトバルブの前記光入射面に重畳して照
射するための重畳レンズと、を備えている。

【００１４】光源装置から射出された光線束を複数の部
分光線束に分割して、これを液晶ライトバルブの光入射
面に重畳させるいわゆるインテグレータ光学系は、複数
の疑似光源からの光をライトバルブに照射する光学系で
あるため、液晶ライトバルブに光が複数の方向から照射
されることになる。本発明のプロジェクタにおいては、
第１および第２の光学補償板が用いられているので、こ
のように液晶ライトバルブに複数の方向から入射する光
がある場合にも、コントラストの入射角依存性を低減さ
せることができる。この結果、投写光学系によって投写
表示される画像のコントラストを向上させることが可能
である。インテグレータ光学系を用いる場合には、様々
な方向から入射する光があり、光の入射角度をコントラ
ストが最も高くなる方向に合わせるという従来の方法に
よってコントラストの向上を図ることができないため、
本発明を用いる効果は、特に大きい。

【００１５】また、上記のプロジェクタにおいて、前記
液晶パネルは、ＴＮモードであるようにしてもよい。

【００１６】液晶ライトバルブとして、ＴＮモードの液
晶パネルを利用する場合には、コントラストに入射角依
存性が生じやすい。したがって、ＴＮモードの液晶パネ
ルを用いる場合に、本発明の効果は、特に大きい。

【００１７】上記のプロジェクタにおいて、前記光学補
償板は、厚み方向で光軸の傾斜角度が異なる高分子層を
備えることが好ましい。

【００１８】液晶ライトバルブの液晶層は、オン駆動電
圧を印加した場合、厚み方向で液晶分子の傾斜が変化す
る複雑な構造をとる。液晶分子の傾斜が一定でないと各
々の液晶分子に異なる方向から光が入射してしまう。こ
のことは、オン駆動電圧を印加した状態で黒を表現する
ノーマリーホワイトモードの液晶ライトバルブを用いた
場合、黒表示で光漏れが生じてしまうことを意味する。
光軸が一様に傾斜した高分子層を備えた光学補償板で
は、液晶分子の複雑な傾斜を完全に補償することはでき
ず、コントラストの向上効果が低くなる可能性がある。
一方、厚み方向で光軸の傾斜角度が異なる高分子層を備
えた光学補償板を用いれば、液晶分子の複雑な傾斜を補
償することが可能となり、良好なコントラストを得るこ
とが可能となる。

【００１９】上記のプロジェクタは、さらに、前記液晶
パネルに信号を供給する回路基板を備えることができ
る。

【００２０】また、上記のプロジェクタは、さらに、前
記液晶パネルに電力を供給する電源を備えることができ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】Ａ．第１実施例：次に、本発明の
実施の形態を実施例に基づき説明する。図１は、本発明
を適用したプロジェクタを示す説明図である。プロジェ
クタ１０００は、光源装置１２０を含む照明光学系１０
０と、色光分離光学系２００と、リレー光学系２２０
と、３つの液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３０
０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５２０と、投写
レンズ５４０とを備えている。

【００２２】照明光学系１００から射出された光は、色
光分離光学系２００において赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の３色の色光に分離される。分離された各色光
は、液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂに
おいて画像情報に応じて変調される。変調された各色光
は、クロスダイクロイックプリズム５２０で合成され、
投写レンズ５４０によってスクリーンＳＣ上にカラー画
像が投写表示されることとなる。

【００２３】図２は、図１の照明光学系１００を拡大し
て示す説明図である。この照明光学系１００は、光源装
置１２０と、第１および第２のレンズアレイ１４０，１
５０と、偏光発生光学系１６０と、重畳レンズ１７０と
を備えている。光源装置１２０と第１および第２のレン
ズアレイ１４０，１５０とは、光源光軸１２０ａｘを基
準として配置されており、偏光発生光学系１６０と重畳
レンズ１７０とは、システム光軸１００ａｘを基準とし
て配置されている。光源光軸１２０ａｘは、光源装置１
２０から射出される光線束の中心軸であり、システム光
軸１００ａｘは、偏光発生光学系１６０より後段の光学
素子から射出される光線束の中心軸である。図示するよ
うに、システム光軸１００ａｘと光源光軸１２０ａｘと
は、ｘ方向に所定のずれ量Ｄｐだけほぼ平行にずれてい
る。このずれ量Ｄｐについては後述する。なお、図２に
おいて照明光学系１００が照明する照明領域ＬＡは、図
１の液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂに
対応する。

【００２４】光源装置１２０は、略平行な光線束を射出
する機能を有している。光源装置１２０は、光源ランプ
１２２と、回転楕円面形状の凹面を有するリフレクタ１
２４、と平行化レンズ１２６とを備えている。光源ラン
プ１２２から射出された光は、リフレクタ１２４によっ
て反射され、反射光は、平行化レンズ１２６によって光
源光軸１２０ａｘにほぼ平行な光に変換される。なお、
光源装置としては、回転放物面形状の凹面を有するリフ
レクタを用いてもよい。

【００２５】第１のレンズアレイ１４０は、マトリクス
状に配列された複数の小レンズ１４２を有している。各
小レンズ１４２は平凸レンズであり、ｚ方向から見たと
きの外形形状は、照明領域ＬＡ（液晶ライトバルブ）と
相似形となるように設定されている。第１のレンズアレ
イ１４０は、光源装置１２０から射出された略平行な光
線束を複数の部分光線束に分割して射出する。なお、第
１のレンズアレイ１４０は、本発明の光束分割光学素子
に相当する。

【００２６】第２のレンズアレイ１５０は、マトリクス
状に配列された複数の小レンズ１５２を有しており、第
１のレンズアレイ１４０と同様のものが用いられてい
る。第２のレンズアレイ１５０は、第１のレンズアレイ
１４０から射出された部分光線束のそれぞれの中心軸が
システム光軸１００ａｘにほぼ平行となるように揃える
機能を有しているとともに、第１のレンズアレイ１４０
の各小レンズ１４２の像を照明領域ＬＡ上に結像させる
機能を有している。なお、第２のレンズアレイ１５０
は、省略可能である。

【００２７】第１のレンズアレイ１４０の各小レンズ１
４２から射出された部分光線束は、図示するように、第
２のレンズアレイ１５０を介して、その近傍位置、すな
わち、偏光発生光学系１６０内において集光される。

【００２８】図３は、偏光発生光学系１６０を示す説明
図である。図３（Ａ）は、偏光発生光学系１６０の斜視
図を示しており、図３（Ｂ）は、＋ｙ方向から見たとき
の平面図の一部を示している。偏光発生光学系１６０
は、遮光板６２と、偏光ビームスプリッタアレイ６４
と、選択位相差板６６とを備えている。

【００２９】偏光ビームスプリッタアレイ６４は、図３
（Ａ）に示すように、略平行四辺形の断面を有する柱状
の透光性板材６４ｃが複数貼り合わされて構成されてい
る。各透光性板材６４ｃの界面には、偏光分離膜６４ａ
と反射膜６４ｂとが交互に形成されている。なお、偏光
分離膜６４ａとしては誘電体多層膜が用いられ、反射膜
６４ｂとしては誘電体多層膜や金属膜が用いられる。

【００３０】遮光板６２は、遮光面６２ｂと開口面６２
ａとがストライプ状に配列されて構成されている。遮光
板６２は、遮光面６２ｂに入射する光線束を遮り、開口
面６２ａに入射する光線束を通過させる機能を有してい
る。遮光面６２ｂと開口面６２ａとは、第１のレンズア
レイ１４０（図２）から射出された部分光線束が偏光ビ
ームスプリッタアレイ６４の偏光分離膜６４ａのみに入
射し、反射膜６４ｂには入射しないように配列されてい
る。具体的には、図３（Ｂ）に示すように、遮光板６２
の開口面６２ａの中心は、偏光ビームスプリッタアレイ
６４の偏光分離膜６４ａの中心とほぼ一致するように配
置されている。また、開口面６２ａのｘ方向の開口幅Ｗ
ｐは、偏光分離膜６４ａのｘ方向の大きさとほぼ等しく
設定されている。このとき、遮光板６２の開口面６２ａ
を通過した光線束は、そのほとんど全てが偏光分離膜６
４ａのみに入射し、反射膜６４ｂには入射しないことと
なる。なお、遮光板６２としては、平板状の透明体（例
えばガラス板）に遮光性の膜（例えばクロム膜や、アル
ミニウム膜、誘電体多層膜など）を部分的に形成したも
のを用いることができる。また、アルミニウム板のよう
な遮光性の平板に開口部を設けたものを用いてもよい。

【００３１】第１のレンズアレイ１４０（図２）から射
出された各部分光線束は、図３（Ｂ）に実線で示すよう
に、その主光線（中心軸）がシステム光軸１００ａｘに
ほぼ平行に遮光板６２の開口面６２ａに入射する。開口
面６２ａを通過した部分光線束は、偏光分離膜６４ａに
入射する。偏光分離膜６４ａは、入射した部分光線束を
ｓ偏光の部分光線束とｐ偏光の部分光線束とに分離す
る。このとき、ｐ偏光の部分光線束は偏光分離膜６４ａ
を透過し、ｓ偏光の部分光線束は偏光分離膜６４ａで反
射される。偏光分離膜６４ａで反射されたｓ偏光の部分
光線束は、反射膜６４ｂに向かい、反射膜６４ｂにおい
てさらに反射される。このとき、偏光分離膜６４ａを透
過したｐ偏光の部分光線束と、反射膜６４ｂで反射され
たｓ偏光の部分光線束とは、互いにほぼ平行となってい
る。

【００３２】選択位相差板６６は、開口層６６ａとλ／
２位相差層６６ｂとによって構成されている。なお、開
口層６６ａは、λ／２位相差層６６ｂが形成されていな
い部分である。開口層６６ａは、入射する直線偏光光を
そのまま透過する機能を有している。一方、λ／２位相
差層６６ｂは、入射する直線偏光光を、偏光方向が直交
する直線偏光光に変換する偏光変換素子としての機能を
有している。本実施例においては、図３（Ｂ）に示すよ
うに、偏光分離膜６４ａを透過したｐ偏光の部分光線束
は、λ／２位相差層６６ｂに入射する。したがって、ｐ
偏光の部分光線束は、λ／２位相差層６６ｂにおいて、
ｓ偏光の部分光線束に変換されて射出される。一方、反
射膜６４ｂで反射されたｓ偏光の部分光線束は、開口層
６６ａに入射するので、ｓ偏光の部分光線束のまま射出
される。すなわち、偏光発生光学系１６０に入射した非
偏光の部分光線束は、ｓ偏光の部分光線束に変換されて
射出されることとなる。なお、反射膜６４ｂで反射され
るｓ偏光の部分光線束の射出面だけにλ／２位相差層６
６ｂを配置することにより、偏光発生光学系１６０に入
射する部分光線束をｐ偏光の部分光線束に変換して射出
することもできる。選択位相差板６６としては、開口層
６６ａの部分に何も設けず、単に、λ／２位相差層６６
ｂをｐ偏光の部分光線束またはｓ偏光の部分光線束の射
出面に貼りつけるようなものであってもよい。

【００３３】図３（Ｂ）から分かるように、偏光発生光
学系１６０から射出される２つのｓ偏光光の中心は、入
射する非偏光の光（ｓ偏光光＋ｐ偏光光）の中心よりも
＋ｘ方向にずれている。このずれ量は、λ／２位相差層
６６ｂの幅Ｗｐ（すなわち、偏光分離膜６４ａのｘ方向
の大きさ）の半分に等しい。このため、図２に示すよう
に、光源光軸１２０ａｘとシステム光軸１００ａｘと
は、Ｗｐ／２に等しい距離Ｄｐだけずれている。

【００３４】第１のレンズアレイ１４０から射出された
複数の部分光線束は、上記のように、偏光発生光学系１
６０によって各部分光線束ごとに２つの部分光線束に分
離されるとともに、それぞれ偏光方向の揃ったほぼ１種
類の直線偏光光に変換される。偏光方向の揃った複数の
部分光線束は、図２に示す重畳レンズ１７０によって照
明領域ＬＡ上で重畳されることとなる。このとき、照明
領域ＬＡを照射する光の強度分布は、ほぼ均一となって
いる。

【００３５】照明光学系１００（図１）は、偏光方向の
揃った照明光（ｓ偏光光）を射出し、色光分離光学系２
００やリレー光学系２２０を介して、液晶ライトバルブ
３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂを照明する。

【００３６】色光分離光学系２００は、２枚のダイクロ
イックミラー２０２，２０４と、反射ミラー２０８とを
備えており、照明光学系１００から射出される光線束
を、赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有する。
第１のダイクロイックミラー２０２は、照明光学系１０
０から射出された光の赤色光成分を透過させるととも
に、青色光成分と緑色光成分とを反射する。第１のダイ
クロイックミラー２０２を透過した赤色光Ｒは、反射ミ
ラー２０８で反射されて、クロスダイクロイックプリズ
ム５２０へ向けて射出される。色光分離光学系２００か
ら射出された赤色光Ｒは、フィールドレンズ２３２を通
って赤色光用の液晶ライトバルブ３００Ｒに達する。こ
のフィールドレンズ２３２は、照明光学系１００から射
出された各部分光線束をその中心軸に対して平行となる
ように変換する機能を有している。なお、他の液晶ライ
トバルブ３００Ｇ，３００Ｂの光入射面側に設けられた
フィールドレンズ２３４，２３０についても同様であ
る。

【００３７】第１のダイクロイックミラー２０２で反射
された青色光Ｂと緑色光Ｇのうち、緑色光Ｇは第２のダ
イクロイックミラー２０４によって反射されて、色光分
離光学系２００からクロスダイクロイックプリズム５２
０へ向けて射出される。色光分離光学系２００から射出
された緑色光Ｇは、フィールドレンズ２３４を通って緑
色光用の液晶ライトバルブ３００Ｇに達する。一方、第
２のダイクロイックミラー２０４を透過した青色光Ｂ
は、色光分離光学系２００から射出されて、リレー光学
系２２０に入射する。

【００３８】リレー光学系２２０に入射した青色光Ｂ
は、リレー光学系２２０に備えられる入射側レンズ２２
２、リレーレンズ２２６および反射ミラー２２４，２２
８および射出側レンズ（フィールドレンズ）２３０を通
って青色光用の液晶ライトバルブ３００Ｂに達する。な
お、青色光Ｂにリレー光学系２２０が用いられているの
は、青色光Ｂの光路の長さが他の色光Ｒ，Ｇの光路の長
さよりも大きいためであり、リレー光学系２２０を用い
ることにより入射側レンズ２２２に入射した青色光Ｂを
そのまま、射出側レンズ２３０に伝えることができる。

【００３９】３つの液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００
Ｇ，３００Ｂは、与えられた画像情報（画像信号）に従
って、入射した３色の色光をそれぞれ変調して変調光線
束を生成する。

【００４０】クロスダイクロイックプリズム５２０は、
液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂを通っ
て変調された３色の色光（変調光線束）を合成してカラ
ー画像を表す合成光を生成する。クロスダイクロイック
プリズム５２０には、赤色光反射膜５２１と、青色光反
射膜５２２とが、４つの直角プリズムの界面に略Ｘ字状
に形成されている。赤色光反射膜５２１は、赤色光を反
射する誘電体多層膜によって形成されており、青色光反
射膜５２２は、青色光を反射する誘電体多層膜によって
形成されている。これらの赤色光反射膜５２１と青色光
反射膜５２２によって３つの色光が合成されて、カラー
画像を表す合成光が生成される。

【００４１】クロスダイクロイックプリズム５２０で生
成された合成光は、投写レンズ５４０の方向に射出され
る。投写レンズ５４０は、クロスダイクロイックプリズ
ム５２０から射出された合成光を投写して、スクリーン
ＳＣ上にカラー画像を表示する。なお、投写レンズ５４
０としてはテレセントリックレンズを用いることができ
る。

【００４２】図４は、図１の３つの液晶ライトバルブ３
００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂを拡大して示す説明図であ
る。前述したように、第１ないし第３の液晶ライトバル
ブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂには、それぞれ色光
Ｒ，Ｇ，Ｂが入射する。第１の液晶ライトバルブ３００
Ｒから射出された色光Ｒの変調光線束はクロスダイクロ
イックプリズム５２０の赤色光反射膜５２１で反射さ
れ、第３の液晶ライトバルブ３００Ｂから射出された色
光Ｂの変調光線束は青色光反射膜５２２で反射される。
一方、第２の液晶ライトバルブ３００Ｇから射出された
色光Ｇの変調光線束は、クロスダイクロイックプリズム
５２０の２つの反射膜５２１，５２２を透過する。この
ようにして、３つの変調光線束が合成され、投写レンズ
５４０によってスクリーンＳＣ上にカラー画像が表示さ
れる。なお、図４では、図示の便宜上、赤色光と青色光
が反射される位置を、２つの反射膜５２１，５２２から
ずれた位置に描いている。

【００４３】第１の液晶ライトバルブ３００Ｒは、液晶
パネル３０１Ｒと、液晶パネルの光入射面側および光射
出面側に配置された第１および第２の偏光板３０２Ｒ
ｉ，３０２Ｒｏと、液晶パネルと第１および第２の偏光
板との間にそれぞれ配置された第１および第２の光学補
償フィルム３０５Ｒ，３０６Ｒと、を備えている。な
お、図４では、第１および第２の光学補償フィルム３０
５Ｒ，３０６Ｒは、液晶パネル３０１Ｒに貼り付けられ
ているが、第１および第２の偏光板３０２Ｒｉ，３０２
Ｒｏにそれぞれ貼り付けるようにしてもよい。しかしな
がら、光学補償フィルム３０５Ｒ，３０６Ｒの冷却効率
を考えると、第１および第２の光学補償フィルム３０５
Ｒ，３０６Ｒは、液晶パネル３０１Ｒ、偏光板３０２Ｒ
ｉ，３０２Ｒｏの双方から離して設けるようにすること
が好ましい。この場合、光学補償フィルム３０５Ｒ，３
０６Ｒは、それぞれ、薄い板ガラスのような光透過性板
材に貼り付けるようにすれば良い。

【００４４】液晶ライトバルブ３００Ｒの光入射面側に
設けられた第１の偏光板３０２Ｒｉは、偏光発生光学系
１６０から射出された直線偏光光の偏光度を高める機能
を有している。液晶パネル３０１Ｒは、入射した光を画
像信号に応じて変調する変調装置であり、図示しない電
源からの電源供給を受けている。駆動用の電源や外部か
らの信号は、図示しない回路基板を介して供給される。
本実施例では、液晶パネルとして、ＴＮ（Twisted Nema
tic ）モードの液晶装置が用いられている。液晶ライト
バルブ３００Ｒの光射出面側の第２の偏光板３０２Ｒｏ
は、その偏光軸が第１の偏光板３０２Ｒｉの偏光軸と直
交するように設けられており、液晶パネル３０１Ｒで変
調された光のうち、第２の偏光板の偏光軸方向と一致す
る光成分のみを透過する。これにより、液晶ライトバル
ブ３００Ｒの光射出面には、赤色の画像光が形成され
る。

【００４５】ところで、本実施例の液晶ライトバルブ３
００Ｒでは、液晶パネル３０１Ｒの光入射面側および光
射出面側に第１および第２の光学補償フィルム３０５
Ｒ，３０６Ｒが設けられている。これは、コントラスト
の入射角依存性を低減するためである。光学補償フィル
ム３０５Ｒ，３０６Ｒについては、さらに後述する。

【００４６】なお、第２および第３の液晶ライトバルブ
３００Ｇ，３００Ｂについても第１の液晶ライトバルブ
３００Ｒと同様に構成されている。

【００４７】図５は、第１の液晶ライトバルブ３００Ｒ
に入射する光の様子を示す説明図である。図示するよう
に、本実施例のプロジェクタでは、液晶ライトバルブ３
００Ｒ上の１点についてみても、様々な方向から光が入
射している。本実施例では、液晶ライトバルブ３００Ｒ
には、法線方向に対し最大約１２°の傾きを有する光が
入射している。これは、本実施例のプロジェクタ（図
１）では、照明光学系１００として、いわゆるインテグ
レータ光学系が用いられているからである。図２で説明
したように、本実施例の照明光学系１００は、略平行な
光線束を射出する光源装置１２０と、光源装置１２０か
ら射出された光線束を複数の部分光線束に分割するため
のレンズアレイ１４０と、レンズアレイ１４０から射出
された複数の部分光線束を液晶ライトバブル３００Ｒの
光入射面に重畳して照射するための重畳レンズ１７０と
を備えている。照明光学系として、このようなインテグ
レータ光学系を用いる場合には、図２に示すように、一
旦分割された複数の部分光線束によって複数の疑似光源
を形成し、各々の疑似光源から照射される光が液晶ライ
トバルブ３００Ｒ上で重畳されることになる。したがっ
て、液晶ライトバルブ３００Ｒには、その１点について
みても、様々な方向から光が入射することになるのであ
る。

【００４８】液晶ライトバルブでは、液晶分子の配向状
態によって、斜め方向に入射する光の偏光状態が変化し
てしまう。具体的には、液晶パネル内に斜めに入射する
直線偏光光は、液晶の屈折率異方性（複屈折性）によ
り、楕円偏光光となって射出される。なお、この楕円偏
光光は、その楕円の主軸（長軸および短軸）が光の入射
する方向によって異なる楕円偏光、すなわち、入射角度
により異方性を持つ楕円偏光である。このとき、光学補
償フィルムを備えない従来の液晶ライトバルブにおいて
は、光射出面側に配置された第２の偏光板から、本来、
射出されるべき光がうまく射出されないことになる。こ
れは、第２の偏光板は、液晶パネルから射出される楕円
偏光光のうち、第２の偏光板の偏光軸方向と一致する光
成分のみを射出するからである。具体的には、第２の偏
光板からは、光の入射方向（進行方向）と同じ方向に、
本来射出されるべきでない光が射出されてしまったり、
本来射出されるべき光の一部しか射出されなかったりす
る。仮に、モノクロ画像を表す画像光を、光の進行方向
から観察するとすれば、本来射出されるべきでない光が
射出される場合には、黒表示が白表示に近づき明るい黒
画像として観察され、本来射出されるべき光の一部しか
射出されない場合には、白表示が黒表示に近づき暗い白
画像として観察されることになる。このようにして、光
の入射角に応じて画像光のコントラストが変化する、コ
ントラストの入射角依存性が生じる。

【００４９】第１および第２の光学補償フィルム３０５
Ｒ，３０６Ｒは、このような液晶パネルの特性と逆の光
学特性、すなわち、液晶パネルの屈折率異方性（複屈折
性）による影響を打ち消すような光学特性を有する補償
フィルムである。なお、本実施例では、光学補償フィル
ム３０５Ｒ，３０６Ｒとして、厚み方向で光軸の傾斜角
度が異なる高分子層を備えた液晶フィルムが用いられて
いる。このようなフィルムとしては、例えば、富士写真
フィルム社が販売する「Fuji WV FilmワイドビューＡ」
を用いることができる。

【００５０】図６は、液晶ライトバルブ３００Ｒの光射
出面に形成される画像光のコントラストの入射角依存性
を示す概念図である。図６において、実線で示す領域Ａ
１は、本実施例の液晶ライトバルブ３００Ｒを用いたと
きの画像光のコントラストが良好な角度範囲の一例を示
している。また、破線で示す領域Ａ２は、光学補償フィ
ルムを備えない従来の液晶ライトバルブを用いたときの
画像光のコントラストが良好な角度範囲の一例を示して
いる。なお、図中、原点ｃは、液晶ライトバルブ３００
Ｒに対して法線方向から入射した光（入射角度０度）を
観察する場合に相当する。また、図中、上下左右方向の
各点は、液晶ライトバルブ３００Ｒに対して法線方向か
ら所定の角度だけ傾いた方向から入射した光を観察する
場合に相当し、一点鎖線で示す円Ｗ上の点は、液晶ライ
トバルブに対して法線方向から１２°ずつ傾いた方向か
ら入射した光（入射角度１２度）を観察する場合に相当
する。

【００５１】領域Ａ２に示すように、光学補償フィルム
を備えない従来の液晶ライトバルブでは、画像光のコン
トラストに入射角依存性がある。具体的には、液晶ライ
トバルブの右下方向に入射する光に関しては画像光のコ
ントラストは比較的良好であり、左上方向に入射する光
に関しては画像光のコントラストはあまり良くない。

【００５２】一方、領域Ａ１に示すように、光学補償フ
ィルム３０５Ｒ，３０６Ｒを備える本実施例の液晶ライ
トバルブ３００Ｒでは、コントラストが良好な角度範囲
が上下、左右に対称となっており、かつ、広い範囲で良
好なコントラストが得られる。これは、例えば、第１の
光学補償フィルム３０５Ｒが主に左右方向のコントラス
トを改善する機能を有し、第２の光学補償フィルム３０
６Ｒが主に上下方向のコントラストを改善する機能を有
しているからである。したがって、液晶ライトバルブ３
００Ｒにどのような方向から光が入射した場合でも画像
光のコントラストが良好となる。すなわち、コントラス
トの入射角依存性を低減できるので、投写表示される画
像のコントラストを向上させることが可能となる。

【００５３】なお、カラー画像を表示するプロジェクタ
では、液晶ライトバルブに入射する光の入射角度が面内
で相違する場合には、投写表示される画像に色むらが生
じ得る。このような場合に、本発明のプロジェクタを用
いれば、投写表示される画像のコントラストを向上させ
ることができるとともに、色むらを低減できる可能性が
ある。

【００５４】以上説明したように、本実施例のプロジェ
クタにおいては、液晶ライトバルブが、液晶パネルと第
１の偏光板との間に配置された第１の光学補償フィル
ム、および、液晶パネルと第２の偏光板との間に配置さ
れた第２の光学補償フィルムを備えている。このような
液晶ライトバルブを用いれば、液晶ライトバルブの光射
出面において形成される画像光のコントラストの入射角
依存性を低減することが可能となる。この結果、投写レ
ンズによって投写表示される画像のコントラストを向上
させることが可能となる。

【００５５】上記実施例においては、カラー画像を表示
するプロジェクタ１０００を例に説明したが、モノクロ
画像を表示するプロジェクタにおいても同様である。

【００５６】Ｂ．第２実施例：図７は、第２実施例にお
ける３つの液晶ライトバルブ３００Ｒａ，３００Ｇａ，
３００Ｂａを拡大して示す説明図である。

【００５７】第１の液晶ライトバルブ３００Ｒａは、第
１実施例（図４）と同様に、液晶パネル３０１Ｒと、２
つの偏光板３０２Ｒｉ，３０２Ｒｏと、２つの光学補償
フィルム３０５Ｒ，３０６Ｒとを備えている。ただし、
第１実施例と異なり、２つの光学補償フィルム３０５
Ｒ，３０６Ｒは、液晶パネル３０１Ｒと第１の偏光板３
０２Ｒｉとの間に双方とも備えられている。そして、２
つの光学補償フィルム３０５Ｒ，３０６Ｒは、ガラス板
３０８Ｒに貼り付けられている。なお、ガラス板３０８
Ｒとしては、入射する光の偏光状態に影響を与えない等
方性の部材を用いることが好ましい。

【００５８】なお、第１の光学補償フィルム３０５Ｒを
第１の偏光板３０２Ｒｉに貼り付け、第２の光学補償フ
ィルム３０６Ｒを液晶パネル３０１Ｒに貼り付けるよう
にしてもよい。こうすれば、ガラス板３０８Ｒを省略で
きるという利点がある。一方、図７に示すように、２つ
の光学補償フィルム３０５Ｒ，３０６Ｒを偏光板３０２
Ｒｉや液晶パネル３０１Ｒから離れた位置に配置すれ
ば、各光学補償フィルムの温度上昇を低減させることが
できるという利点がある。

【００５９】第２および第３の液晶ライトバルブ３００
Ｇａ，３００Ｂａについても第１の液晶ライトバルブ３
００Ｒａと同様に構成されている。

【００６０】このように、本実施例の液晶ライトバルブ
では、一対の光学補償フィルムは、液晶パネルとその光
入射面側に配置された第１の偏光板との間に配置されて
いる。このような液晶ライトバルブを用いても、第１実
施例と同様に、液晶ライトバルブの光射出面において形
成される画像光のコントラストの入射角依存性を低減す
ることができ、この結果、投写レンズによって投写表示
される画像のコントラストを向上させることができる。

【００６１】また、第２実施例の液晶ライトバルブで
は、一対の光学補償フィルムは、液晶パネルとその光入
射面側に配置された第１の偏光板との間に配置されてい
るが、これに代えて、一対の光学補償フィルムを、液晶
パネルとその光射出面側に配置された第２の偏光板との
間に配置するようにしてもよい。このようにしても、同
様の効果を得ることが可能である。換言すれば、液晶ラ
イトバルブは、液晶パネルと第１の偏光板との間と、液
晶パネルと第２の偏光板との間と、のいずれか一方に一
対の光学補償板を備えていればよい。

【００６２】なお、この発明は上記の実施例や実施形態
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。

【００６３】（１）上記実施例では、図２に示すよう
に、照明光学系１００として、いわゆるインテグレータ
光学系が用いられているが、これに限られない。例え
ば、ほぼ平行な光線束を射出する光源装置１２０のみで
照明光学系を構成するようにしてもよい。この場合に
は、インテグレータ光学系を用いた場合のように、ライ
トバルブ上の１点に様々な方向から光が入射することは
ない。しかしながら、光源装置から一方向の光を得るこ
とは不可能に近く、また、プロジェクタでは光源装置と
液晶ライトバルブとの間にレンズやミラーなど様々な光
学要素が配置される。したがって、液晶ライトバルブへ
の光の入射角度を一方向にすることは、極めて困難であ
る。したがって、インテグレータ光学系を用いないプロ
ジェクタにおいても、コントラストの入射角依存性を低
減することにより、投写画像のコントラストを向上させ
ることができる。

【００６４】（２）上記実施例では、厚み方向で光軸の
傾斜角度が異なる高分子層を備えた光学補償板を用いて
いるが、厚み方向で光軸の傾斜角度が変化しない高分子
層を備えた光学補償板を用いても、コントラストの入射
角依存性を改善できる可能性がある。しかしながら、液
晶パネルの液晶層は、オン駆動電圧を印加した場合、厚
み方向で液晶分子の傾斜が変化する複雑な構造をとる。
液晶分子の傾斜が一定でないと各々の液晶分子に異なる
方向から光が入射してしまう。このことは、オン駆動電
圧を印加した状態で黒を表現するノーマリーホワイトモ
ードの液晶ライトバルブを用いた場合、黒表示で光漏れ
が生じてしまうことを意味する。したがって、光軸の傾
斜角度が変化しない高分子層を備えた光学補償板では、
液晶分子の複雑な傾斜を完全に打ち消すことはできず、
コントラストの向上効果が低くなる可能性がある。一
方、厚み方向で光軸の傾斜角度が異なる高分子層を備え
た光学補償板を用いれば、液晶分子の複雑な傾斜による
影響を打ち消すことが可能となり、左右対称で良好なコ
ントラストを得ることが可能となる。

【００６５】（３）上記実施例では、光源装置から射出
された光線束を複数の部分光線束に分割するための光束
分割光学素子として、レンズアレイ１４０を用いている
が、レンズアレイ１４０の代わりに、棒状の導光体を用
いることも可能である。棒状の導光体としては、例え
ば、断面が四角形のガラスロッドや４枚のミラーを組み
合わせて作った中空状のロッド等を利用することができ
る。このような棒状の導光体を用いる場合にも、レンズ
アレイ１４０を用いる場合と同様に、複数の疑似光源が
生じることになるので、本発明を用いる効果は大きい。

【００６６】（４）第１および第２実施例では、図２に
示すように、照明光学系１００は、偏光発生光学系１６
０を備えているが、省略してもよい。この場合にも、図
４，図７に示すように、液晶ライトバルブの光入射面側
には第１の偏光板３０２Ｒｉ，３０２Ｇｉ，３０２Ｂｉ
が設けられているので、偏光方向の揃った光を第１の光
学補償フィルム３０５Ｒ，３０５Ｇ，３０５Ｂに入射さ
せることが可能である。したがって、この場合にも、コ
ントラストの入射角依存性を低減させ、投写表示される
画像のコントラストを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したプロジェクタを示す説明図で
ある。

【図２】図１の照明光学系１００を拡大して示す説明図
である。

【図３】偏光発生光学系１６０を示す説明図である。

【図４】図１の３つの液晶ライトバルブ３００Ｒ，３０
０Ｇ，３００Ｂを拡大して示す説明図である。

【図５】第１の液晶ライトバルブ３００Ｒに入射する光
の様子を示す説明図である。

【図６】液晶ライトバルブ３００Ｒの光射出面に形成さ
れる画像光のコントラストの入射角依存性を示す概念図
である。

【図７】第２実施例における３つの液晶ライトバルブ３
００Ｒａ，３００Ｇａ，３００Ｂａを拡大して示す説明
図である。

【符号の説明】

６２…遮光板 ６２ａ…開口面 ６２ｂ…遮光面 ６４…偏光ビームスプリッタアレイ ６４ａ…偏光分離膜 ６４ｂ…反射膜 ６４ｃ…透光性板材 ６６…選択位相差板 ６６ａ…開口層 ６６ｂ…λ／２位相差層 １００…照明光学系 １００ａｘ…システム光軸 １０００…プロジェクタ １２０…光源装置 １２０ａｘ…光源光軸 １２２…光源ランプ １２４…リフレクタ １２６…平行化レンズ １４０，１５０…レンズアレイ １４２，１５２…小レンズ １６０…偏光発生光学系 １７０…重畳レンズ ２００…色光分離光学系 ２２０…リレー光学系 ２０２，２０４…ダイクロイックミラー ２０８，２２４，２２８…反射ミラー ２２０…リレー光学系 ２２２…入射側レンズ ２２６…リレーレンズ ２３２，２３４，２３０…フィールドレンズ ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ…液晶ライトバルブ ３００Ｒａ，３００Ｇａ，３００Ｂａ…液晶ライトバル
ブ ３０１Ｒ，３０１Ｇ，３０１Ｂ…液晶パネル ３０２Ｒｉ，３０２Ｇｉ，３０２Ｂｉ…第１の偏光板 ３０２Ｒｏ，３０２Ｇｏ，３０２Ｂｏ…第２の偏光板 ３０５Ｒ，３０５Ｇ，３０５Ｂ…第１の光学補償フィル
ム ３０６Ｒ，３０６Ｇ，３０６Ｂ…第２の光学補償フィル
ム ３０８Ｒ，３０８Ｇ，３０８Ｂ…ガラス板 ５２０…クロスダイクロイックプリズム ５２１…赤色光反射膜 ５２２…青色光反射膜 ５４０…投写レンズ ＳＣ…スクリーン ＬＡ…照明領域

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プロジェクタであって、 照明光を射出する照明光学系と、 前記照明光学系からの光を画像情報に応じて変調する液
   晶ライトバルブと、 前記液晶ライトバルブの光射出面に形成される画像光を
   投写する投写光学系と、 を備え、 前記照明光学系は、 略平行な光線束を射出する光源装置と、 前記光源装置から射出された光線束を複数の部分光線束
   に分割するための光束分割光学素子と、 前記光束分割光学素子から射出された前記複数の部分光
   線束を、前記液晶ライトバルブの前記光入射面に重畳し
   て照射するための重畳レンズと、を備え、 前記液晶ライトバルブは、 液晶パネルと、 前記液晶パネルの光入射面側に配置された第１の偏光板
   と、 前記液晶パネルの光射出面側に配置された第２の偏光板
   と、 前記液晶パネルと前記第１の偏光板との間に配置された
   第１の光学補償板と、 前記液晶パネルと前記第２の偏光板との間に配置された
   第２の光学補償板と、を備え、 前記各光学補償板は、厚み方向で光軸の傾斜角度が異な
   る高分子層を備える ことを特徴とするプロジェクタ。
2. 【請求項２】 プロジェクタであって、 照明光を射出する照明光学系と、 前記照明光学系からの光を画像情報に応じて変調する液
   晶ライトバルブと、 前記液晶ライトバルブの光射出面に形成される画像光を
   投写する投写光学系と、 を備え、 前記照明光学系は、 略平行な光線束を射出する光源装置と、 前記光源装置から射出された光線束を複数の部分光線束
   に分割するための光束分割光学素子と、 前記光束分割光学素子から射出された前記複数の部分光
   線束を、前記液晶ライトバルブの前記光入射面に重畳し
   て照射するための重畳レンズと、を備え、 前記液晶ライトバルブは、 液晶パネルと、 前記液晶パネルの光入射面側に配置された第１の偏光板
   と、 前記液晶パネルの光射出面側に配置された第２の偏光板
   と、 前記液晶パネルと前記第１の偏光板との間と、前記液晶
   パネルと前記第２の偏光板との間と、のいずれか一方に
   配置された一対の光学補償板と、を備え、 前記各光学補償板は、厚み方向で光軸の傾斜角度が異な
   る高分子層を備える ことを特徴とするプロジェクタ。
3. 【請求項３】 カラー画像を投写表示するためのプロジ
   ェクタであって、 照明光を射出する照明光学系と、 前記照明光学系から射出された前記照明光を、３つの色
   成分をそれぞれ有する第１ないし第３の色光に分離する
   色光分離光学系と、 前記色光分離光学系により分離された第１ないし第３の
   色光を、画像情報に応じて変調する第１ないし第３の液
   晶ライトバルブと、 前記第１ないし第３の液晶ライトバルブの光射出面に形
   成される画像光を合成する色合成部と、 前記色合成部から射出される合成光を投写する投写光学
   系と、 を備え、 前記照明光学系は、 略平行な光線束を射出する光源装置と、 前記光源装置から射出された光線束を複数の部分光線束
   に分割するための光束分割光学素子と、 前記光束分割光学素子から射出された前記複数の部分光
   線束を、前記液晶ライトバルブの前記光入射面に重畳し
   て照射するための重畳レンズと、を備え、 前記第１ないし第３の液晶ライトバルブのそれぞれは、 液晶パネルと、 前記液晶パネルの光入射面側に配置された第１の偏光板
   と、 前記液晶パネルの光射出面側に配置された第２の偏光板
   と、 前記液晶パネルと前記第１の偏光板との間に配置された
   第１の光学補償板と、 前記液晶パネルと前記第２の偏光板との間に配置された
   第２の光学補償板と、を備え、 前記各光学補償板は、厚み方向で光軸の傾斜角度が異な
   る高分子層を備える ことを特徴とするプロジェクタ。
4. 【請求項４】 カラー画像を投写表示するためのプロジ
   ェクタであって、 照明光を射出する照明光学系と、 前記照明光学系から射出された前記照明光を、３つの色
   成分をそれぞれ有する第１ないし第３の色光に分離する
   色光分離光学系と、 前記色光分離光学系により分離された第１ないし第３の
   色光を、画像情報に応じて変調する第１ないし第３の液
   晶ライトバルブと、 前記第１ないし第３の液晶ライトバルブの光射出面に形
   成される画像光を合成する色合成部と、 前記色合成部から射出される合成光を投写する投写光学
   系と、を備え、 前記照明光学系は、 略平行な光線束を射出する光源装置と、 前記光源装置から射出された光線束を複数の部分光線束
   に分割するための光束分割光学素子と、 前記光束分割光学素子から射出された前記複数の部分光
   線束を、前記液晶ライトバルブの前記光入射面に重畳し
   て照射するための重畳レンズと、を備え、 前記第１ないし第３の液晶ライトバルブのそれぞれは、 液晶パネルと、 前記液晶パネルの光入射面側に配置された第１の偏光板
   と、 前記液晶パネルの光射出面側に配置された第２の偏光板
   と、 前記液晶パネルと前記第１の偏光板との間と、前記液晶
   パネルと前記第２の偏光板との間と、のいずれか一方に
   配置された一対の光学補償板と、を備え、 前記各光学補償板は、厚み方向で光軸の傾斜角度が異な
   る高分子層を備える ことを特徴とするプロジェクタ。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載のプロジ
   ェクタであって、 前記液晶パネルは、ＴＮモードである、プロジェクタ。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載のプロジ
   ェクタであって、さらに、 前記液晶パネルに信号を供給する回路基板を備える、プ
   ロジェクタ。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載のプロジ
   ェクタであって、さらに、 前記液晶パネルに電力を供給する電源を備える、プロジ
   ェクタ。