JP2011197517A - projector - Google Patents
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Abstract
【課題】明るさを犠牲にすることなく高コントラストを達成できるプロジェクターを提供すること。
【解決手段】偏光ビームスプリッター52g,52r,52bと出射偏光板55g,55r,55bの偏光層55iとの間に配置される位相差層としての第2補償部材54g,54r,54bが、偏光ビームスプリッター52g,52r,52bの視野角特性を補正するので、偏光ビームスプリッター52g,52r,52bに起因する上下等の特定の傾斜した方向からの光に偏った光漏れを抑制できる。これにより、投射像の明るさを確保しつつ高コントラストを達成することができる。
【選択図】図1A projector capable of achieving high contrast without sacrificing brightness.
Second compensating members 54g, 54r, and 54b as retardation layers arranged between polarizing beam splitters 52g, 52r, and 52b and polarizing layers 55i of outgoing polarizing plates 55g, 55r, and 55b are polarized beams. Since the viewing angle characteristics of the splitters 52g, 52r, and 52b are corrected, it is possible to suppress light leakage biased to light from a specific inclined direction such as up and down due to the polarization beam splitters 52g, 52r, and 52b. Thereby, high contrast can be achieved while ensuring the brightness of the projected image.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、反射型液晶素子と構造性複屈折型の偏光板とを有する光変調装置によって変調された光束を画像として投射するプロジェクターに関する。 The present invention relates to a projector that projects, as an image, a light beam modulated by a light modulation device having a reflective liquid crystal element and a structural birefringent polarizing plate.
プロジェクターとして、反射型液晶パネルに対向する位置にワイヤーグリッド型PBSを光軸に対して45°傾けて配置し、ワイヤーグリッド型PBSを透過させた偏光を反射型液晶パネルに入射させるとともに、反射型液晶パネルで反射された変調光をワイヤーグリッド型PBSで反射して分岐するものがある(特許文献1参照)。 As a projector, a wire grid type PBS is disposed at a position facing the reflective liquid crystal panel at an angle of 45 ° with respect to the optical axis, and the polarized light transmitted through the wire grid type PBS is made incident on the reflective liquid crystal panel. Some of the modulated light reflected by the liquid crystal panel is reflected by a wire grid type PBS and branched (see Patent Document 1).
プロジェクターで用いられるワイヤーグリッド型PBSは、プリズムタイプのPBSに比較して視野角特性が優れるが、光軸に対して上下に傾斜した方向からの光に対して僅かに光漏れしやすい視野角特性を有している。そのため、高コントラストを追求するプロジェクターでは、照明系等において光をなるべく平行光束に近づける必要があり、結果的にFナンバーを大きくして明るさを落とすことにつながっていた。 Wire grid type PBS used in projectors has better viewing angle characteristics compared to prism type PBS, but it is slightly easier to leak light from a direction that is tilted up and down with respect to the optical axis. have. For this reason, in projectors that pursue high contrast, it is necessary to make light as close as possible to a parallel light beam in an illumination system or the like, and as a result, the F number is increased to reduce brightness.
そこで、本発明は、明るさを犠牲にすることなく高コントラストを達成できる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 that it provides a projector that can achieve high contrast without sacrificing brightness.
上記課題を解決するため、本発明に係る第1のプロジェクターは、反射型液晶素子と、反射型液晶素子の光入出射側に配置される、構造性複屈折型の平板状の偏光ビームスプリッターと、偏光ビームスプリッターの光出射側に配置される出射偏光板と、偏光ビームスプリッターと出射偏光板の偏光層との間に配置され、偏光ビームスプリッターの視野角特性を補正する位相差層とを備える。 In order to solve the above-described problems, a first projector according to the present invention includes a reflective liquid crystal element, a structural birefringent flat polarizing beam splitter disposed on a light incident / exit side of the reflective liquid crystal element, and An exit polarizing plate disposed on the light exit side of the polarizing beam splitter, and a retardation layer disposed between the polarizing beam splitter and the polarizing layer of the exit polarizing plate to correct the viewing angle characteristics of the polarizing beam splitter. .
上記プロジェクターによれば、偏光ビームスプリッターと出射偏光板の偏光層との間に配置される位相差層が、偏光ビームスプリッターの視野角特性を補正するので、偏光ビームスプリッターに起因する上下等の特定の傾斜した方向からの光に偏った光漏れを抑制できる。これにより、投射像の明るさを確保しつつ高コントラストを達成することができる。 According to the projector described above, the phase difference layer disposed between the polarizing beam splitter and the polarizing layer of the output polarizing plate corrects the viewing angle characteristics of the polarizing beam splitter. The light leakage biased to the light from the inclined direction can be suppressed. Thereby, high contrast can be achieved while ensuring the brightness of the projected image.
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、位相差層の少なくとも1つの主屈折率に対応する基準方向は、出射偏光板の面内方向及び法線方向から傾斜しており、基準方向を出射偏光板の面上に投影した軸投射方向と、出射偏光板の吸収軸方向とは、略平行である。この場合、偏光ビームスプリッターが反射型液晶素子からの反射光を反射する際に示す複屈折性を見掛け上低減するような複屈折性を位相差層に持たせることが容易になる。なお、偏光ビームスプリッターが反射型液晶素子からの反射光を反射する際に示す複屈折性は、負の一軸性の屈折率楕円体に近似されるものであり、その主軸は、一般に偏光ビームスプリッターに起因する反射光の光軸(主光線)に対して、偏光ビームスプリッターの傾斜方向を含む面(すなわち入射面)内で傾斜したものとなる傾向がある。 According to a specific aspect or aspect of the invention, in the projector, the reference direction corresponding to at least one main refractive index of the retardation layer is inclined from the in-plane direction and the normal direction of the output polarizing plate. The axial projection direction in which the reference direction is projected onto the surface of the output polarizing plate is substantially parallel to the absorption axis direction of the output polarizing plate. In this case, it is easy to give the retardation layer birefringence that apparently reduces the birefringence exhibited when the polarizing beam splitter reflects the reflected light from the reflective liquid crystal element. The birefringence exhibited when the polarizing beam splitter reflects the reflected light from the reflective liquid crystal element is approximated by a negative uniaxial refractive index ellipsoid, and its main axis is generally the polarizing beam splitter. With respect to the optical axis (principal ray) of the reflected light resulting from the above, there is a tendency to be inclined in a plane including the tilt direction of the polarization beam splitter (that is, the incident plane).
本発明の別の側面によれば、基準方向は、位相差層の主屈折率のうち相対的に最も大きな主屈折率の方向に対応する。この場合、偏光ビームスプリッターが反射に際して示す複屈折性が当該反射光に対して与える位相差を位相差層によって相殺することができる。 According to another aspect of the present invention, the reference direction corresponds to the direction of the main refractive index that is relatively largest among the main refractive indexes of the retardation layer. In this case, the phase difference that the birefringence exhibited by the polarization beam splitter upon reflection gives to the reflected light can be canceled by the phase difference layer.
本発明のさらに別の側面によれば、基準方向は、位相差層の主屈折率のうち相対的に最も小さな主屈折率に垂直な方向に対応する。この場合、偏光ビームスプリッターが反射に際して示す複屈折性が当該反射光に対して与える位相差を位相差層によって相殺する効果を持たせることができる。 According to still another aspect of the invention, the reference direction corresponds to a direction perpendicular to the relatively smallest main refractive index of the main refractive indexes of the retardation layer. In this case, the phase difference layer can cancel the phase difference that the birefringence exhibited by the polarization beam splitter upon reflection gives to the reflected light.
本発明のさらに別の側面によれば、位相差層は、出射偏光板の光入射面側に存在し、偏光層は、出射偏光板の光出射面側に存在する。この場合、位相差層は、偏光ビームスプリッターが反射に際して示す複屈折性のみを独立して補償することができ、出射偏光板の機能を有効に発揮させることができる。 According to still another aspect of the present invention, the retardation layer exists on the light incident surface side of the output polarizing plate, and the polarizing layer exists on the light output surface side of the output polarizing plate. In this case, the retardation layer can independently compensate only the birefringence exhibited by the polarizing beam splitter upon reflection, and can effectively exhibit the function of the output polarizing plate.
本発明のさらに別の側面によれば、偏光ビームスプリッターは、反射型液晶素子からの反射光を反射する際に複屈折性を示す。この場合、偏光ビームスプリッターでの反射によって偏光を分離する際に位相の乱れが生じるが、このような位相の乱れが位相差層によって補償される。 According to still another aspect of the present invention, the polarizing beam splitter exhibits birefringence when reflecting the reflected light from the reflective liquid crystal element. In this case, a phase disturbance occurs when the polarized light is separated by reflection by the polarization beam splitter. Such a phase disturbance is compensated by the phase difference layer.
本発明のさらに別の側面によれば、出射偏光板は、当該出射偏光板の透過軸方向を回転軸として傾斜配置されている。この場合、出射偏光板の透過軸方向に傾斜した方向からの光に関しては、出射偏光板の吸収軸方向が出射偏光板の傾斜角度に応じて見かけ上回転する効果を持たせることができるので、出射偏光板の透過軸方向に傾斜した方向からの光に偏って生じる光漏れを抑制できる。これにより、コントラストの更なる向上を図ることができる。 According to still another aspect of the present invention, the output polarizing plate is inclined with the transmission axis direction of the output polarizing plate as the rotation axis. In this case, for light from the direction inclined in the transmission axis direction of the output polarizing plate, the absorption axis direction of the output polarizing plate can have an effect of apparently rotating according to the inclination angle of the output polarizing plate, Light leakage that is biased to light from a direction inclined in the transmission axis direction of the output polarizing plate can be suppressed. Thereby, the contrast can be further improved.
本発明に係る第2のプロジェクターは、反射型液晶素子と、反射型液晶素子の光入出射側に配置される、平板状の構造性複屈折型偏光ビームスプリッターと、偏光ビームスプリッターの光出射側に配置される出射偏光板とを備え、出射偏光板は、当該出射偏光板の透過軸方向を回転軸として傾斜配置されている。 A second projector according to the present invention includes a reflective liquid crystal element, a plate-like structural birefringent polarization beam splitter disposed on the light incident / exit side of the reflective liquid crystal element, and the light exit side of the polarization beam splitter. The output polarizing plate is inclined with respect to the transmission axis direction of the output polarizing plate as the rotation axis.
上記プロジェクターによれば、出射偏光板が、当該出射偏光板の透過軸方向を回転軸として傾斜配置されているので、出射偏光板の透過軸方向に傾斜した方向からの光に関しては、出射偏光板の吸収軸方向が出射偏光板の傾斜角度に応じて見かけ上回転する効果を持たせることができるので、出射偏光板の透過軸方向に傾斜した方向からの光に偏って生じる光漏れを抑制できる。これにより、投射像の明るさを確保しつつ高コントラストを達成することができる。 According to the projector, since the output polarizing plate is inclined with the transmission axis direction of the output polarizing plate as the rotation axis, the light from the direction inclined in the transmission axis direction of the output polarizing plate is used as the output polarizing plate. The absorption axis direction of the output polarizing plate can be apparently rotated according to the inclination angle of the output polarizing plate, so that it is possible to suppress light leakage that is biased to light from the direction inclined in the transmission axis direction of the output polarizing plate. . Thereby, high contrast can be achieved while ensuring the brightness of the projected image.
〔第1実施形態〕
以下、図1等を参照して、本発明の第1実施形態に係るプロジェクターについて説明する。なお、図1において、X、Y、及びZは、3次元直交座標系を構成する3つの座標軸を意味する。
[First Embodiment]
The projector according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In FIG. 1, X, Y, and Z mean three coordinate axes that constitute a three-dimensional orthogonal coordinate system.
図1に示すプロジェクター100は、照明光を射出する照明装置20と、照明装置20からの照明光を緑赤青の3つの色光に分離する色分離導光部40と、色分離導光部40から射出された3つの色光をそれぞれ変調する光変調部60と、光変調部60から射出された各色の画像光を合成する光合成部70と、光合成部70によって合成された画像光を投射する投射光学系80とを備える。これらのうち、照明装置20から光合成部70までの部分は、光学部品用筐体(不図示)の内部に収納されている。なお、本プロジェクター100の場合、照明装置20から投射光学系80までにおける光束の中心軸に相当するシステム光軸SAは、XY平面(基準面)に平行に2次元的に配置されている。
A
以上のプロジェクター100において、照明装置20は、光源装置10と、凹レンズ14と、第1及び第2のレンズアレイ15,16と、偏光変換装置17と、重畳レンズ18とを備える。このうち、光源装置10は、照明用の光束を射出する光源であり、例えば高圧水銀ランプ等である発光管11と、発光管11から重畳レンズ18等のある前方に射出された光束を発光管11に戻す副鏡11aと、発光管11から後方に射出された光束を前方に反射させる凹面鏡12とを備える。凹レンズ14は、光源装置10からの光束を平行化する役割を有するが、例えば凹面鏡12が放物面鏡である場合には、省略することもできる。第1のレンズアレイ15は、マトリクス状に配置された複数の要素レンズ15aからなり、レンズ14から射出された光束を要素レンズ15aの区画に対応して分割する。第2のレンズアレイ16は、複数の要素レンズ15aにそれぞれ対応して配置された複数の要素レンズ16aからなり、各要素レンズ15aからの分割光束の発散状態を調整する。偏光変換装置17は、レンズアレイ16から射出された分割光束を第2方向(本実施形態ではY方向)に平行な偏光面を有する直線偏光のみに変換して次段光学系に供給する偏光変換部である。重畳レンズ18は、偏光変換装置17を経た直線偏光の照明光束ILを全体として適宜収束させることにより、被照明領域すなわち光変調部60に設けた各色の液晶ライトバルブ60g,60r,60bに対する重畳照明を可能にする。つまり、両レンズアレイ15,16と重畳レンズ18とを経た照明光束ILは、以下に詳述する色分離導光部40を通って、光変調部60に設けられた各色の液晶パネル61g,61r,61bの照明領域を均一な照度で照明する。
In the
偏光変換装置17は、PBS及びミラーを組み込んだ構造をそれぞれ有する複数のプリズム素子17aと、これらプリズム素子17aの一方の光射出面上にそれぞれ貼り付けられる複数の波長板17bとを備える。各プリズム素子17aは、Z方向に延びる棒状の部材であり、これら複数のプリズム素子17aは、Y方向に配列され、全体としてYZ平面に平行に延びる板状に配置される。偏光変換装置17からは、上述のようにY方向に相当する第2方向の直線偏光の照明光束IL(Gp,Rp,Bp)が射出される。
The
色分離導光部40は、クロスダイクロイックミラー21と、ダイクロイックミラー22と、折曲ミラー23a,23bと、第1レンズ31a,31bと、第2レンズ32g,32b,32rとを備える。ここで、クロスダイクロイックミラー21は、第1ダイクロイックミラー21aと、第2ダイクロイックミラー21bとを備える。第1及び第2ダイクロイックミラー21a,21bは互いに直交しており、それらの交差軸21cはZ方向に延びている。第1ダイクロイックミラー21aは、照明光束ILに含まれる例えば緑(G)色光及び赤(R)色光を反射し、残りの青(B)色光を透過させる。第2ダイクロイックミラー21bは、青(B)色光を反射し、緑(G)色光及び赤(R)色光を透過させる。ダイクロイックミラー22は、入射した緑赤(GR)色光を含む光のうちの例えば緑(G)色光を反射し、残りの赤(R)色光を透過させる。これにより、照明装置20から射出された照明光束ILに含まれる緑光Gp、赤光Rp、及び青光Bp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。詳細に説明すると、照明装置20からの照明光束ILは、クロスダイクロイックミラー21に入射する。クロスダイクロイックミラー21の第1ダイクロイックミラー21aで反射・分岐され、折曲ミラー23a等を経て、ダイクロイックミラー22でさらに反射・分岐された緑光Gpは、液晶ライトバルブ60gの偏光ビームスプリッター52gに入射する。さらに、クロスダイクロイックミラー21の第1ダイクロイックミラー21aで反射・分岐され、ダイクロイックミラー22の通過によって分岐された赤光Rpは、液晶ライトバルブ60rの偏光ビームスプリッター52rに入射する。クロスダイクロイックミラー21の第2ダイクロイックミラー21bで反射・分岐された青光Bpは、折曲ミラー23b等を経て、液晶ライトバルブ60bの偏光ビームスプリッター52bに入射する。
The color
なお、第1光路OP1上に配された第1レンズ31aと第2レンズ32gとは、液晶パネル61gに入射する緑光Gpの角度状態を調整するために設けられている。また、第2光路OP2上に配された第1レンズ31aと第2レンズ32rとは、液晶パネル61rに入射する赤光Rpの角度状態を調整するために設けられている。第3光路OP3上に配された第1レンズ31bと第2レンズ32bとは、液晶パネル61bに入射する青光Bpの角度状態を調整するために設けられている。
The
光変調部60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60g,60r,60bを備える。各液晶ライトバルブ60g,60r,60b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。
The
ここで、第1光路OP1に配置されたG色用の液晶ライトバルブ60gは、図2にも示すように、緑光Gpによって照明される液晶パネル61gと、液晶ライトバルブ60gでの緑光の入出射を管理する偏光ビームスプリッター52gと、液晶パネル61gに対向配置される第1補償部材62gと、液晶ライトバルブ60gの光入射側に配置される入射偏光板51gと、液晶ライトバルブ60gの光射出側に配置される出射偏光板55gと、出射偏光板55gに対向して光路上流側に配置される第2補償部材54gとを備える。このうち、液晶パネル61gは、背面側に反射板を備え、照明光が入射した面から変調された光が射出される反射型液晶素子であり、第1ダイクロイックミラー21a及びダイクロイックミラー22で反射された緑光Gpによって照明領域を均一な照度で照明される。液晶パネル61gは、図示による説明を省略するが、透明電極等を有する光透過性基板と、反射画素電極等を有する駆動基板と、光透過性基板及び駆動基板間に密閉封入される液晶層とを備える。偏光ビームスプリッター52gは、偏光分離面として射出側パターン層53gを有する。偏光ビームスプリッター52gは、構造性複屈折型の偏光分離素子、具体的には光透過性の本体平板上に出射側パターン層53gとしての導電材料のグリッドをストライプ状に形成したワイヤーグリッド偏光板である。射出側パターン層53gは、システム光軸SAに対して垂直な状態からZ軸のまわりに略45°回転して傾斜した状態となっている。射出側パターン層53gは、入射した緑光Gpについて、上述の第2方向(この場合、X方向)の直線偏光を選択的に透過させて液晶パネル61gに導く。液晶パネル61gは、これに入射した緑光Gpの偏光状態を画像信号に応じて変換し、これを偏光ビームスプリッター52gに向けて反射する。偏光ビームスプリッター52gの射出側パターン層53gは、液晶パネル61gを経て変調された光のうち、第2方向に対して垂直な第1方向(この場合Z方向)の直線偏光成分のみを選択的に反射する。この際、第1補償部材62gを設けることによって、液晶パネル61gの液晶層のプレチルト等に起因する位相ズレを補償して、偏光ビームスプリッター52gの射出側における偏光度又は消光比を高めることができ、液晶ライトバルブ60gのコントラストをより向上させることができる。
Here, the G-color liquid crystal
液晶ライトバルブ60gにおいて、偏光ビームスプリッター52gに入射する照明光としての緑光Gpは、入射偏光板51gによって偏光度を高めてあり、その偏光面に対応する第2方向(X方向)が射出側パターン層53gへの入射面(XY面に平行な面)に対して全体として略平行になっている。つまり、緑光Gpは、略P偏光状態で射出側パターン層53gに入射して効率よく通過する。また、液晶パネル61gから射出され、偏光ビームスプリッター52gによって反射される画像光としての緑光Gsは、その偏光面に対応する第1方向(Z方向)が射出側パターン層53gへの入射面(XY面に平行な面)に対して全体として略垂直になっている。つまり、緑光Gsは、略S偏光状態で射出側パターン層53gに入射して効率よく反射される。また、画像光として利用しないP偏光状態の光は、そのほとんどが偏光ビームスプリッター52gを透過するが、偏光ビームスプリッター52gのP偏光の透過特性が、例えば透過:反射の比が70:1と全てのP偏光を透過することができないものであるため、P偏光成分の光であっても偏光ビームスプリッター52gで反射される光が存在する。
In the liquid crystal
そこで、偏光ビームスプリッター52gから画像光(緑光Gs)が射出される側(光出射側)には、出射偏光板55gが配置されている。この出射偏光板55gが、偏光ビームスプリッター52gで反射されたP偏光成分の光を吸収するとともにS偏光成分の光を透過するので、液晶ライトバルブ60gから射出される緑光の偏光度又は消光比をさらに高めることができ、液晶ライトバルブ60gのコントラストを極めて高くすることができる。このため、出射偏光板55gは、上記P偏光成分に対応する吸収軸方向AAに平行な偏光成分の光を吸収し、上記S偏光成分に対応する透過軸方向TAに平行な偏光成分の光を透過する。
Therefore, an
以上の偏光ビームスプリッター52gについては、図2に示すように、射出側パターン層53gの主面に沿って、導電材料のグリッドが周期的に形成された周期方向D1と、この周期方向D1に垂直な非周期方向D2とが規定される。ここで、液晶ライトバルブ60gに入射する光のうち、中心軸であるシステム光軸SAを基準として周期方向D1又はX方向に傾いて偏光ビームスプリッター52gに入射する光束LHは、左右に傾いた方向からの偏光として偏光ビームスプリッター52gに入射する。そして、液晶パネル61gで反射されて偏光ビームスプリッター52gに入射する光束LHに対応する緑光は、偏光ビームスプリッター52gで反射・射出される際にその傾きに応じた偏光特性の劣化が比較的ない。一方、液晶ライトバルブ60gに入射する光のうち、中心軸のシステム光軸SAを基準として非周期方向D2又はZ方向に傾いて偏光ビームスプリッター52gに入射する光束LVは、上下に傾いた方向からの偏光として偏光ビームスプリッター52gに入射する。そして、液晶パネル61gで反射されて偏光ビームスプリッター52gに入射する光束LVに対応する緑光は、偏光ビームスプリッター52gで反射・射出される際に傾きの程度に応じて偏光特性が多少劣化する。このような、偏光ビームスプリッター52gでの反射に際しての偏光特性の劣化を抑制するため、偏光ビームスプリッター52gの光射出側であって出射偏光板55gの光入射側に、位相差層としての第2補償部材54gを設けている。
As for the
図3(A)は、第2補償部材54gの具体的な設置状態等を説明する図であり、図3(B)及び3(C)は、第2補償部材54gの位相差層としての機能を模式的に説明する図である。
3A is a diagram for explaining a specific installation state and the like of the
図3(A)に示すように、第2補償部材54gは、出射偏光板55gの光入射側に設けた光透過性の基板54h上に貼り付けられている。なお、基板54hの光出射面側には、偏光層54iが貼り付けられている。つまり、第2補償部材54gは、出射偏光板55gと一体化されて光学素子58を構成している。
As shown in FIG. 3A, the
図3(B)に示すように、第2補償部材54gは、正の一軸性の複屈折材料で形成されており、その屈折率楕円体RE1の相対的に最も大きな主屈折率の方向に対応する主軸、すなわち光学軸が延びる基準方向DS1は、システム光軸SAを含むxy面上にあって、出射偏光板55gの面内方向(x,z方向等)や法線方向(y方向)から傾斜している。さらに、屈折率楕円体RE1の基準方向DS1を出射偏光板55gの面上に投影した場合の軸投射方向D3は、出射偏光板55gの吸収軸方向AAに平行で透過軸方向TAに垂直になっている。
As shown in FIG. 3B, the
一方、本発明者は、図3(C)に示すように、偏光ビームスプリッター52gが液晶パネル61gからの入射光を反射する際に、偏光ビームスプリッター52gが負の一軸性の複屈折材料であるかのように振る舞うことを実験的に確認した。詳述すると、液晶パネル61gでS偏光成分に変調され偏光ビームスプリッター52gで反射された光はその一部がP偏光成分となり出射偏光板55gで吸収され、本来の画像信号に応じた明るさより暗めの画像になる。また、液晶パネル61gでP偏光成分に変調され偏光ビームスプリッター52gで反射された光はその一部がS偏光成分となり出射偏光板55gを透過し、本来の画像信号に応じた暗さより明るい画像になる。つまり、偏光ビームスプリッター52gのこの反射光の偏光状態を変化させる作用により液晶ライトバルブ60gのコントラストは低下する。そこでこの偏光ビームスプリッター52gで反射された光に生じた偏光状態の変化を補償するために本実施形態では第2補償部材54gを設けている。具体的には、偏光ビームスプリッター52gでの反射に際して生じる位相作用と等価な屈折率楕円体RE2の相対的に最も小さな主屈折率の方向に対応する主軸、すなわち光学軸が延びる基準方向DS2は、第2補償部材54gの屈折率楕円体RE1の光学軸が延びる基準方向DS1と略一致している。つまり、偏光ビームスプリッター52gの屈折率楕円体RE2の基準方向DS2は、システム光軸SAを含むxy面(すなわち偏光ビームスプリッター52gで反射される光の入射面)上にあって、出射偏光板55gの面内方向(x,z方向等)や法線方向(y方向)から傾斜している。さらに、屈折率楕円体RE2の基準方向DS2を出射偏光板55gの面上に投影したものに相当する軸投射方向D4は、出射偏光板55gの吸収軸方向AAと平行になっている。
On the other hand, as shown in FIG. 3C, the inventor of the present invention uses a negative uniaxial birefringent material when the
以上のように、第2補償部材54gにおける正の一軸性の屈折率楕円体RE1の基準方向DS1と、偏光ビームスプリッター52gに等価的に存在すると認められる負の一軸性の屈折率楕円体RE2の基準方向DS2とが略平行である場合、偏光ビームスプリッター52gで反射される光に生じた位相差を、その反射光が第2補償部材54gを通過する際に生じる位相差によって相殺する効果を持たせることができる。つまり、偏光ビームスプリッター52gが液晶パネル61gからの光(変調光)を反射する際に示す複屈折性による当該光の偏光特性への影響を低減するような複屈折性を第2補償部材54gに持たせることで、偏光ビームスプリッター52gの視野角特性を補正することができる。従って、偏光ビームスプリッター52gの光学的特性に起因してz方向又は上下方向に関して傾斜した方向から入射し反射されたP偏光成分の光を出射偏光板55gで吸収することができるから、緑光の光漏れを抑制できる。また、偏光ビームスプリッター52gの光学的特性に起因してz方向又は上下方向に関して傾斜した方向から入射し反射されたS偏光成分の光を出射偏光板55gで透過させることができるから、緑光の明るさを維持できる。つまり、図2に示すような非周期方向D2に関してシステム光軸SAに対して傾いて入射する光束LVは、偏光ビームスプリッター52gで反射され第2補償部材54gを通過することにより、恰も略等方的な材料を通過するような作用を受け、偏光の位相ズレの発生を抑えることができる。同様に、周期方向D1に関してシステム光軸SAに対して傾いて入射する光束LVは、偏光ビームスプリッター52gで反射され第2補償部材54gを通過することにより、恰も略等方的な材料を通過するような作用を受けるので、位相ズレの発生が抑えられたままとなる。
As described above, the reference direction DS1 of the positive uniaxial refractive index ellipsoid RE1 in the
図4(A)は、液晶ライトバルブ60gにおいて第2補償部材54gを挿入した効果を説明する図である。図4(A)中において、P1〜P8として示す8つのグラフは、図5を用いて後述される光束の傾斜方向別の第2補償部材54gを経て出射偏光板55gに入射する緑光Gsの偏光状態を示している。各グラフにおいて横軸は光の進行方向に垂直な方向で、x−y平面に存在する方向を示し、縦軸は光の進行方向に垂直な方向で、前記横軸に垂直な方向を示している。
FIG. 4A is a diagram for explaining the effect of inserting the
なお、図4(B)は、図4(A)に対応するもので、液晶ライトバルブ60gにおいて第2補償部材54gを除去した効果を説明する図である。
FIG. 4B corresponds to FIG. 4A, and is a diagram illustrating the effect of removing the
図5に、図4(A)に示すP1〜P8のグラフと光束の傾斜方向等との対応関係を示す。ここで、方位角φ=0°−180°方向は、偏光ビームスプリッター52gへの入射に際してX軸方向(図3(B)のy軸方向に相当)を意味し、方位角φ=90°−270°方向は、偏光ビームスプリッター52gへの入射に際してZ軸方向(z軸方向に相当)を意味する。また、極角θ=0°は、システム光軸SAに平行な入射角であることを意味し、極角θ=10°は、システム光軸SAを基準として10°の入射角であることを意味し、極角θ=20°は、システム光軸SAを基準として20°の入射角であることを意味する。
FIG. 5 shows a correspondence relationship between the graphs P1 to P8 shown in FIG. Here, the azimuth angle φ = 0 ° -180 ° direction means the X-axis direction (corresponding to the y-axis direction in FIG. 3B) upon incidence on the
偏光ビームスプリッター52gでの偏光に与える影響は黒画像表示の際の光漏れとして顕著に現れるので、図4(A)及び図4(B)では偏光ビームスプリッター52gに液晶パネル62gからP偏光が入射しその一部が偏光ビームスプリッター52gの特性上反射された場合について説明する。図4(A)に示すように、第2補償部材54gを設けることで、方位角φ=90°−270°である上下方向から傾いて偏光ビームスプリッター52gに入射したP偏光が偏光ビームスプリッター52gで反射された後に楕円偏光となっても第2補償部材54gを透過する際に位相差を与えられることにより偏光の直線性が確保されており、出射偏光板55gを透過する光を減少させることが出来るから、液晶ライトバルブ60gのコントラストが向上することが分かる。なお、図4(B)に示すように、第2補償部材54gを設けない場合、方位角φ=90°−270°である上下方向から傾いて偏光ビームスプリッター52gに入射したP偏光は偏光ビームスプリッター52gで反射された後に楕円偏光となり、その楕円率により出射偏光板55gを透過する光が上述の第2補償部材54gを設けた場合よりも増加するから、液晶ライトバルブ60gのコントラストが劣化することが分かる。
Since the influence of the
図6(A)は、図4(A)のグラフP8を拡大したものであり、図6(B)は、図4(B)のグラフP8を拡大したものである。グラフの横軸が出射偏光板55gの吸収軸であり、縦軸方向の偏光成分が出射偏光板55gを透過する。また、図7は、図4(A)及び4(B)に示す入射角に対応する光漏れを数値化したヒストグラムである。図6(A)及び6(B)を比較することや、図7における補償部材の有無の差を比較することによって明らかなように、第2補償部材54gを設けた液晶ライトバルブ60gの方が、第2補償部材54gを設けない液晶ライトバルブ60gに比較して漏れ光が少なくなるといえる。
6A is an enlarged view of the graph P8 in FIG. 4A, and FIG. 6B is an enlarged view of the graph P8 in FIG. 4B. The horizontal axis of the graph is the absorption axis of the
図1に戻って、第2光路OP2に配置された赤色用の液晶ライトバルブ60rは、緑色用の液晶ライトバルブ60gと同様の構造を有している。すなわち、液晶ライトバルブ60rは、赤光Rpによって照明される液晶パネル61rと、液晶ライトバルブ60rでの赤光の入出射を管理する偏光ビームスプリッター52rと、液晶パネル61rに対向配置される第1補償部材62rと、液晶ライトバルブ60rの光入射側に配置される入射偏光板51rと、液晶ライトバルブ60rの光射出側に配置される出射偏光板55rと、出射偏光板55rに対向して光路上流側に配置される第2補償部材54rとを備える。この液晶パネル61rは背面側に反射板を備え、照明光が入射した面から変調された光が射出される反射型液晶素子であり、第1ダイクロイックミラー21aで反射されダイクロイックミラー22を透過した赤光Rpによって照明領域を均一な照度で照明される。偏光ビームスプリッター52rは、システム光軸SAに対して傾斜して配置されるとともに偏光分離面として射出側パターン層53rを有する。偏光ビームスプリッター52rは、ワイヤーグリッド偏光板その他の構造性複屈折型の偏光分離素子であり、入射した赤光Rpについて、上述の第2方向(この場合、Y方向)の直線偏光を選択的に透過させて液晶パネル61rに導く。液晶パネル61rは、これに入射した赤光Rpの偏光状態を画像信号に応じて変換し、これを偏光ビームスプリッター52rに向けて反射する。偏光ビームスプリッター52rの射出側パターン層53rは、液晶パネル61rを経て変調された光のうち、第1方向(この場合Z方向)の直線偏光成分のみを選択的に反射する。この際、補償部材62rを設けることによって、液晶パネル61rの液晶層のプレチルト等に起因する位相ズレを補償して、偏光ビームスプリッター52rの射出側における偏光度又は消光比を高めることができ、液晶ライトバルブ60rのコントラストを向上させることができる。
Returning to FIG. 1, the red liquid
液晶ライトバルブ60rにおいて、偏光ビームスプリッター52rに入射する照明光としての赤光Rpは、その偏光面に対応する第2方向(Y方向)が射出側パターン層53rへの入射面(XY面に平行な面)に対して全体として略平行になっている。つまり、赤光Rpは、略P偏光状態で射出側パターン層53rに入射して効率よく通過する。また、液晶パネル61rから射出され、偏光ビームスプリッター52rによって反射される画像光としての赤光Rsは、その偏光面に対応する第1方向(Z方向)が射出側パターン層53rへの入射面(XY面に平行な面)に対して全体として略垂直になっている。つまり、赤光Rsは、略S偏光状態で射出側パターン層53rに入射して効率よく反射される。また、画像光として利用しないP偏光状態の光は、そのほとんどが偏光ビームスプリッター52rを透過するが、偏光ビームスプリッター52rのP偏光の透過特性が、例えば透過:反射の比が70:1と全てのP偏光を透過することができないものであるため、P偏光成分の光であっても偏光ビームスプリッター52gで反射される光が存在する。
In the liquid
以上の液晶ライトバルブ60rにおいては、偏光ビームスプリッター52rで反射される光に与えられる位相ズレに起因する光漏れを防止するべく、偏光ビームスプリッター52rと出射偏光板55rとの間に第2補償部材54rを設けている。つまり、赤色用の液晶ライトバルブ60rでは、図2に示す緑色用の液晶ライトバルブ60gの場合と同様に、第2補償部材54rにおける正の一軸性の屈折率楕円体の相対的に最も大きな主屈折率の方向に対応する主軸、すなわち光学軸が延びる方向である基準方向と、偏光ビームスプリッター52rに等価的に存在すると認められる負の一軸性の屈折率楕円体の相対的に最も小さな主屈折率の方向に対応する主軸、すなわち光学軸が延びる方向である基準方向とを略平行にしている。これにより、偏光ビームスプリッター52rで反射される光に生じた位相差を、その反射光が第2補償部材54rを通過する際に生じる位相差によって相殺する効果を持たせることができる。つまり、偏光ビームスプリッター52rが液晶パネル61rからの光(変調光)を反射する際に示す複屈折性による当該光の偏光特性への影響を低減するような複屈折性を第2補償部材54rに持たせることで、偏光ビームスプリッター52rの視野角特性を補正することができ、偏光ビームスプリッター52rの光学的特性に起因してZ方向又は上下方向に関して傾斜した方向から入射し反射されたP偏光成分の光を出射偏光板55rで吸収することができるから、赤光の光漏れを抑制できる。
In the liquid
第3光路OP3に配置された青色用の液晶ライトバルブ60bは、緑色用の液晶ライトバルブ60gと同様の構造を有している。すなわち、液晶ライトバルブ60bは、青光Bpによって照明される液晶パネル61bと、液晶ライトバルブ60bでの青光の入出射を管理する偏光ビームスプリッター52bと、液晶パネル61bに対向配置される第1補償部材62bと、液晶ライトバルブ60bの光入射側に配置される入射偏光板51bと、液晶ライトバルブ60bの光射出側に配置される出射偏光板55bと、出射偏光板55bに対向して光路上流側に配置される第2補償部材54bとを備える。この液晶パネル61bは背面側に反射板を備え、照明光が入射した面から変調された光が射出される反射型液晶素子であり、第2ダイクロイックミラー21bで反射された青光Bpによって照明領域を均一な照度で照明される。偏光ビームスプリッター52bは、システム光軸SAに対して傾斜して配置されるとともに偏光分離面として射出側パターン層53bを有する。偏光ビームスプリッター52bは、ワイヤーグリッド偏光板その他の構造性複屈折型の偏光分離素子であり、入射した青光Bpについて、上述の第2方向(この場合、Y方向)の直線偏光を選択的に透過させて液晶パネル61bに導く。液晶パネル61bは、これに入射した青光Bpの偏光状態を画像信号に応じて変換し、これを偏光ビームスプリッター52bに向けて反射する。偏光ビームスプリッター52bの射出側パターン層53rは、液晶パネル61bを経て変調された光のうち、第1方向(この場合Z方向)の直線偏光成分のみを選択的に反射する。この際、補償部材62bを設けることによって、液晶パネル61bの液晶層のプレチルト等に起因する位相ズレを補償して、偏光ビームスプリッター52bの射出側における偏光度又は消光比を高めることができ、液晶ライトバルブ60bのコントラストを向上させることができる。
The blue liquid crystal
液晶ライトバルブ60bにおいて、偏光ビームスプリッター52bに入射する照明光としての青光Bpは、その偏光面に対応する第2方向(Y方向)が射出側パターン層53bへの入射面(XY面に平行な面)に対して全体として略平行になっている。つまり、青光Bpは、略P偏光状態で射出側パターン層53bに入射して効率よく通過する。また、液晶パネル61bから射出され、偏光ビームスプリッター52bによって反射される画像光としての青光Bsは、その偏光面に対応する第1方向(Z方向)が射出側パターン層53bへの入射面(XY面に平行な面)に対して全体として略垂直になっている。つまり、青光Bsは、略S偏光状態で射出側パターン層53bに入射して効率よく反射される。また、画像光として利用しないP偏光状態の光は、そのほとんどが偏光ビームスプリッター52rを透過するが、偏光ビームスプリッター52rのP偏光の透過特性が、例えば透過:反射の比が70:1と全てのP偏光を透過することができないものであるため、P偏光成分の光であっても偏光ビームスプリッター52gで反射される光が存在する。
In the liquid crystal
以上の液晶ライトバルブ60bにおいては、偏光ビームスプリッター52bで反射される光に与えられる位相ズレに起因する光漏れを防止するべく、偏光ビームスプリッター52bと出射偏光板55bとの間に第2補償部材54bを設けている。つまり、青色用の液晶ライトバルブ60bでは、図2に示す緑色用の液晶ライトバルブ60gの場合と同様に、第2補償部材54bにおける正の一軸性の屈折率楕円体の相対的に最も大きな主屈折率の方向に対応する主軸、すなわち光学軸が延びる方向である基準方向と、偏光ビームスプリッター52bに等価的に存在すると認められる負の一軸性の屈折率楕円体の相対的に最も小さな主屈折率の方向に対応する主軸、すなわち光学軸が伸びる方向である基準方向とを略平行にしている。これにより、偏光ビームスプリッター52bで反射される光に生じた位相差を、その反射光が第2補償部材54bを通過する際に生じる位相差によって相殺する効果を持たせることができる。つまり、偏光ビームスプリッター52bが液晶パネル61bからの光(変調光)を反射する際に示す複屈折性による当該光の偏光特性への影響を低減するような複屈折性を第2補償部材54bに持たせることで、偏光ビームスプリッター52bの視野角特性を補正することができ、偏光ビームスプリッター52bの光学的特性に起因してZ方向又は上下方向に関して傾斜した方向から入射し反射されたP偏光成分の光を出射偏光板55bで吸収することができるから、青光の光漏れを抑制できる。
In the liquid crystal
光合成部70は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、合成面として、X字状に交差するとともに交差軸71cがY方向に延びる一対のダイクロイックミラー71a,71bが形成されている。両ダイクロイックミラー71a,71b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ダイクロイックミラー71aは赤光LRを反射し、他方の第1ダイクロイックミラー71bは青光LBを反射する。この光合成部70は、液晶ライトバルブ60gからの変調後の緑光LGを第1及び第2ダイクロイックミラー71a,71bを透過させることによりX方向に直進させ、液晶ライトバルブ60rからの変調後の赤光LRを第1ダイクロイックミラー71aで反射して光路を折り曲げることによりX方向に射出させ、液晶ライトバルブ60bからの変調後の青光LBを第2ダイクロイックミラー71bで反射して光路を折り曲げることによりX方向に射出させる。光合成部70の光射出側では、各色光LG,LB,LRが重ね合わされて色合成が行われる。なお、光合成部70とG色用の液晶パネル61gとの間には、1/2波長板56が配置されている。この場合、緑光LGをP偏光状態でダイクロイックミラー71a,71bに入射させることができ、光合成部70における各色光LG,LR,LB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
投射光学系80は、光合成部70で合成されたカラーの画像光を、所望の倍率でスクリーン(不図示)上に投射する。つまり、各液晶パネル61g,61r,61b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。
The projection
以上説明した第1実施形態のプロジェクター100によれば、偏光ビームスプリッター52g,52r,52bと出射偏光板55g,55r,55bの偏光層55iとの間に配置される位相差層としての第2補償部材54g,54r,54bが、偏光ビームスプリッター52g,52r,52bの視野角特性を補正するので、偏光ビームスプリッター52g,52r,52bに起因する上下等の特定の傾斜した方向からの光に偏った光漏れを抑制できる。これにより、投射像の明るさを確保しつつ高コントラストを達成することができる。
According to the
なお、第2補償部材54g,54r,54bは、図3(B)、3(C)等に示すような正の一軸性の複屈折材料で形成するものに限らず、負の一軸性の複屈折材料で形成することもできる。図8に示すように、変形例の第2補償部材154gは、負の一軸性の複屈折材料で形成されており、その屈折率楕円体RE1'の相対的に最も小さな主屈折率に対応する主軸、つまり光学軸が延びる基準方向DS1'は、システム光軸SAを含むxy面上にあって、出射偏光板55gの面内方向(x,z方向等)や法線方向(y方向)から傾斜している。さらに、屈折率楕円体RE1'の基準方向DS1'を出射偏光板55gの面上に投影した場合の軸投射方向D3は、出射偏光板55gの吸収軸方向AAに平行になっている。そして、屈折率楕円体RE1'の基準方向DS1'は、偏光ビームスプリッター52gに等価的に存在すると認められる負の一軸性の屈折率楕円体RE2の相対的に最も小さな主屈折率に対応する主軸、つまり光学軸が延びる方向である基準方向DS2と垂直になっている。この場合も、偏光ビームスプリッター52gでの反射光に生じた位相差を、当該光が第2補償部材54gを通過する際に生じる位相差によって相殺する効果を持たせることができる。なお、図1に示す他の第2補償部材54r,54bも、図8と同様に切り出された負の一軸性の複屈折材料で形成可能である。
The
また、第2補償部材54g,54r,54bは、2軸の複屈折材料で形成することができる。この場合、例えば図3(B)において、第2補償部材54gの屈折率楕円体RE1の主軸が延びる基準方向DS1を、2軸の複屈折材料において相対的に最も大きな主屈折率の方向に設定することで、近似的な位相差補償が可能になる。また、例えば図8において、第2補償部材154gの屈折率楕円体RE1'の主軸が延びる基準方向DS1'を、2軸の複屈折材料において相対的に最も小さな主屈折率の方向に設定することで、近似的な位相差補償が可能になる。
The
〔第2実施形態〕
以下、第2実施形態に係るプロジェクターの光学系の構成について説明する。なお、第2実施形態のプロジェクター200は、第1実施形態のプロジェクター100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, the configuration of the optical system of the projector according to the second embodiment will be described. Note that the
※図10の図番を60gから260gに修正してください※
図9及び10に示すように、光変調部260のうち緑色用の液晶ライトバルブ260gは、第2補償部材54gを有しておらず、その代わりに、出射偏光板255gをZ軸のまわりに回転させてYZ面に対して傾斜させている。
* Please correct the figure number in Figure 10 from 60g to 260g *
As shown in FIGS. 9 and 10, the green liquid crystal
図11を参照して、出射偏光板255gの機能について説明すると、出射偏光板255gをZ軸すなわち透過軸方向TAのまわりに例えば反時計回りにα度回転させているものとする。
The function of the
この場合、システム光軸SAに対して+Z方向に傾いて出射偏光板255gに入射する光束LV1は、その偏光方向がY方向に平行でも、出射偏光板255gの吸収軸方向AAに対して角度βだけ時計方向に回転したかのような状態で出射偏光板255gに入射してしまう。したがって、光束LV1の偏光方向D6がY方向に対して元々角度βだけ反時計方向に回転している場合、光束LV1は、その偏光方向D6が出射偏光板255gの吸収軸方向AAに一致した状態で、出射偏光板255gに入射する。つまり、システム光軸SAに対して+Z方向に傾いた状態で出射偏光板255gに入射する光束LV1に対応する光が偏光ビームスプリッター52gで反射される際に、その主たる偏光方向D6が反時計方向に角度βだけ回転するならば、出射偏光板255gを+Z方向から見て反時計回りにα度回転させることで、偏光ビームスプリッター52gで反射された光束LV1の主たる偏光方向D6を出射偏光板255gの吸収軸方向AAに結果的に一致させることができる。
In this case, the light beam LV1 that is inclined in the + Z direction with respect to the system optical axis SA and enters the
一方、システム光軸SAに対して−Z方向に傾いて出射偏光板255gに入射する光束LV2は、その偏光方向がY方向に平行でも、出射偏光板255gの吸収軸方向AAに対して角度βだけ反時計方向に回転したかのような状態で出射偏光板255gに入射してしまう。したがって、光束LV2の偏光方向D7がY方向に対して元々角度βだけ時計方向に回転している場合、光束LV2は、その偏光方向D7が出射偏光板255gの吸収軸方向AAに一致した状態で、出射偏光板255gに入射する。つまり、システム光軸SAに対して−Z方向に傾いた状態で出射偏光板255gに入射する光束LV2が偏光ビームスプリッター52gで反射される際に、その主たる偏光方向D6が時計方向に角度βだけ回転するならば、出射偏光板255gを+Z方向から見て反時計回りにα度回転させることで、偏光ビームスプリッター52gで反射された光束LV2の主たる偏光方向D7を出射偏光板255gの吸収軸方向AAに結果的に一致させることができる。
On the other hand, the light beam LV2 that is inclined in the −Z direction with respect to the system optical axis SA and enters the
以上から明らかなように、本実施形態の場合、液晶ライトバルブ260gにおいて、偏光ビームスプリッター52gで反射される光に生じた位相ズレに起因する光漏れを、出射偏光板255gの透過軸方向TAのまわりの回転又は傾斜によって減少させることができる。
As is clear from the above, in the case of this embodiment, in the liquid crystal
図12(A)は、液晶ライトバルブ260gにおいて出射偏光板255gをシステム光軸SAに垂直な状態から傾斜させる効果を説明する図である。図12(A)中において、P1〜P8として示す8つのグラフは、偏光ビームスプリッター52gに入射したP偏光が偏光ビームスプリッター52gで反射された後、出射偏光板255gに入射する際の偏光状態を示している。なお、図12(B)は、図12(A)に対応するもので、液晶ライトバルブ260gにおいて出射偏光板255gをシステム光軸SAに垂直な状態に保った場合を説明する図である。なお、図12(A)及び12(B)において、P1〜P8のグラフは、図5に示す傾斜方向又は入射方向に対応するものとなっている。
FIG. 12A is a diagram for explaining the effect of inclining the
図12(A)に示すように、出射偏光板255gを適宜傾斜させることで、方位角φ=90°−270°の上下方向から傾いて偏光ビームスプリッター52gに入射したP偏光が偏光ビームスプリッター52gで反射され楕円偏光になっても、その主たる偏光方向が出射偏光板255gの吸収軸方向AAに一致しており、出射偏光板255gを透過する光を減少させることが出来るから、液晶ライトバルブ260gのコントラストが向上することが分かる。なお、図12(B)に示すように、出射偏光板255gを傾斜させない場合、方位角φ=90°−270°の上下方向から傾いて偏光ビームスプリッター52gに入射したP偏光が偏光ビームスプリッター52gで反射され楕円偏光になると、その主たる偏光方向が出射偏光板255gの吸収軸方向AAに一致しないので、液晶ライトバルブ260gのコントラストが劣化することが分かる。
As shown in FIG. 12 (A), by appropriately tilting the
図13は、図12(A)及び12(B)に示す入射角に対応する光漏れを数値化したヒストグラムである。図13における出射偏光板255gの傾斜の有無の差を比較することによって明らかなように、出射偏光板255gを適宜傾斜させた液晶ライトバルブ260gの方が、出射偏光板255gを傾斜させない液晶ライトバルブ260gに比較して漏れ光が少なくなるといえる。
FIG. 13 is a histogram in which light leakage corresponding to the incident angles shown in FIGS. 12 (A) and 12 (B) is quantified. As is clear by comparing the difference in presence / absence of the inclination of the
以上は、緑色用の液晶ライトバルブ260gについての説明であったが、赤色用の液晶ライトバルブ260rや青色用の液晶ライトバルブ260bも同様であり、出射偏光板255r,255bをZ軸のまわりに回転させてXZ面に対して傾斜させており、上下方向からの傾いた光束について光漏れを低減してコントラストを向上させている。
The above is a description of the liquid crystal
以上説明した第2実施形態のプロジェクター200によれば、出射偏光板255g,255r,255bが、その透過軸方向TAを回転軸として傾斜配置されているので、出射偏光板255g,255r,255bの透過軸方向TAに傾斜した方向からの光に関しては、出射偏光板255g,255r,255bの吸収軸方向AAが出射偏光板255g,255r,255bの傾斜角度に応じて見かけ上回転する効果を持たせることができるので、出射偏光板255g,255r,255bの透過軸方向TAに傾斜した方向からの光に偏った光漏れを抑制できる。これにより、投射像の明るさを確保しつつ高コントラストを達成することができる。
According to the
〔第3実施形態〕
以下、第3実施形態に係るプロジェクターの光学系の構成について説明する。なお、第3実施形態のプロジェクター300は、第1実施形態のプロジェクター100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, the configuration of the optical system of the projector according to the third embodiment will be described. Note that the
図14に示すように、光変調部360のうち緑色用の液晶ライトバルブ360gは、第2補償部材54gと出射偏光板255gとをZ軸のまわりに回転させてシステム光軸SAに垂直なYZ面に対して傾斜させている。つまり、第3実施形態に係るプロジェクター300は、第2補償部材54gを設ける第1実施形態のプロジェクター100と、出射偏光板255gを傾斜させる第2実施形態のプロジェクター200とを組み合わせたものである。第2補償部材54gの機能や挿入の効果は第1実施形態のものと同様であり、出射偏光板255gの機能や傾斜の効果は第2実施形態のものと同様である。
As shown in FIG. 14, the liquid crystal
図15(A)は、液晶ライトバルブ360gにおいて第2補償部材54gを光路上に挿入し出射偏光板255gをシステム光軸SAに垂直な状態から傾斜させる効果を説明する図である。図15(A)中において、P1〜P8として示す8つのグラフは、出射偏光板255gに入射する緑光の偏光状態を示している。なお、図15(B)は、図15(A)に対応するもので、液晶ライトバルブ360gにおいて第2補償部材54gを除去し出射偏光板255gをシステム光軸SAに垂直な状態に保った場合を説明する図である。なお、図15(A)及び15(B)において、P1〜P8のグラフは、図5に示す傾斜方向又は入射方向に対応するものとなっている。
FIG. 15A is a diagram for explaining the effect of inclining the
図15(A)に示すように、第2補償部材54gを挿入し出射偏光板255gを適宜傾斜させることで、方位角φ=90°−270°の上下方向から傾いて偏光ビームスプリッター52gに入射したP偏光が偏光ビームスプリッター52gで反射され楕円偏光になっても上述の第2補償部材54gと出射偏光板255gとの作用により、偏光の直線性が確保されるとともに、その主たる偏光方向が出射偏光板255gの吸収軸方向AAに一致するので、液晶ライトバルブ360gのコントラストが向上することが分かる。なお、図15(B)に示すように、第2補償部材54gを除去し出射偏光板255gを傾斜させない場合、方位角φ=90°−270°の上下方向からの傾いて偏光ビームスプリッター52gに入射するP偏光が偏光ビームスプリッター52gで反射され楕円偏光になると、楕円偏光のまま維持されるとともに、その主たる偏光方向が出射偏光板255gの吸収軸方向AAに一致しないので、液晶ライトバルブ360gのコントラストが劣化することが分かる。
As shown in FIG. 15 (A), the
図16は、図15(A)及び15(B)に示す入射角に対応する光漏れを数値化したヒストグラムである。図16における第2補償部材54gを設けて第2補償部材54g及び出射偏光板255gを傾けた場合と第2補償部材54gを除去して出射偏光板255gを傾けない場合との差を比較することによって明らかなように、第2補償部材54gを設けて第2補償部材54g及び出射偏光板255gを適宜傾斜させた液晶ライトバルブ360gの方が、第2補償部材54gを除去して出射偏光板255gを傾けない液晶ライトバルブ360gに比較して漏れ光が少なくなるといえる。
FIG. 16 is a histogram in which light leakage corresponding to the incident angles shown in FIGS. 15A and 15B is quantified. Compare the difference between the case where the
以上は、緑色用の液晶ライトバルブ360gについての説明であったが、赤色用の液晶ライトバルブ360rや青色用の液晶ライトバルブ360bも同様であり、第2補償部材54r,54bを偏光ビームスプリッター52r,52bと出射偏光板255r,255bとの間に挿入するとともに、第2補償部材54r,54b及び出射偏光板255r,255bをZ軸のまわりに回転させてXZ面に対して傾斜させており、上下方向からの傾いた光束について光漏れを低減してコントラストを向上させている。
The above is the description of the liquid crystal
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 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、第1光路OP1に緑光Gpを導き、第2光路OP2に赤光Rpを導き、第3光路OP3に青光Bpを導いているが、光路と色の組み合わせは変更可能であり、例えば第1光路OP1に緑光Gpを導き、第2光路OP2に青光Bpを導き、第3光路OP3に赤光Rpを導くことができる。 That is, in the above embodiment, the green light Gp is guided to the first optical path OP1, the red light Rp is guided to the second optical path OP2, and the blue light Bp is guided to the third optical path OP3. However, the combination of the optical path and the color can be changed. For example, the green light Gp can be guided to the first optical path OP1, the blue light Bp can be guided to the second optical path OP2, and the red light Rp can be guided to the third optical path OP3.
また、色分離導光部40における光路OP1,OP2,OP3の分岐方法は、実施形態に例示するものに限らず、様々なものとすることができる。
Further, the method of branching the optical paths OP1, OP2, and OP3 in the color
上記実施形態のプロジェクター100,200,300では、液晶ライトバルブ60g,60r,60bの偏光ビームススプリッター52g,52r,52bをワイヤーグリッド偏光板で構成するとしたが、これらのビームススプリッター52g,52r,52bを立体的な誘電体層を多層積層することによって得られるフォトニック結晶その他の構造性複屈折型の光学素子で構成することもできる。
In the
上記実施形態のプロジェクター100,200,300では、照明装置20を、光源装置10、一対のレンズアレイ15,16、偏光変換装置17、重畳レンズ18等で構成したが、レンズアレイ15,16等については省略することができ、光源装置10も、LED等の別光源に置き換えることができる。
In the
上記実施形態では、3つの液晶ライトバルブ60g,60r,60bを用いたプロジェクター100,200,300の例のみを挙げたが、本発明は、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 examples of the
上記実施形態では、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の例のみを挙げたが、本発明は、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も適用可能である。 In the above embodiment, only an example of a front type projector that projects from the direction of observing the screen is given, but the present invention is also applicable to a rear type projector that projects from the side opposite to the direction of observing the screen. Is possible.
10…光源装置、 15,16…レンズアレイ、 17…偏光変換装置、 18…重畳レンズ、 20…照明装置、 21…クロスダイクロイックミラー、 22…ダイクロイックミラー、 40…色分離導光部、 51b,51g,51r…入射偏光板、 52g,52r,52b…偏光ビームスプリッター、 53b,53g,53r…射出側パターン層、 54g,54r,54b…第2補償部材、 55g,55r,55b…出射偏光板、 60…光変調部、 60g,60r,60b…液晶ライトバルブ、 61g,61r,61b…液晶パネル、 62b,62g,62r…第1補償部材、 70…光合成部、 71a,71b…ダイクロイックミラー、 80…投射光学系、 100,200,300…プロジェクター、 AA…吸収軸方向、 TA…透過軸方向、 D1…周期方向、 D2…非周期方向、 D3,D4…軸投射方向、 DS1,DS2…基準方向、 IL…照明光束、 LG,LB,LR…色光、 OP1,OP2,OP3…光路、 SA…システム光軸
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記反射型液晶素子の光入出射側に配置される、構造性複屈折型の平板状の偏光ビームスプリッターと、
前記偏光ビームスプリッターで反射した光が出射する側に配置される出射偏光板と、
前記偏光ビームスプリッターと前記出射偏光板の偏光層との間に配置され、前記偏光ビームスプリッターの視野角特性を補正する位相差層とを
備えるプロジェクター。 A reflective liquid crystal element;
A structural birefringent flat polarizing beam splitter disposed on the light incident / exit side of the reflective liquid crystal element;
An exit polarizing plate disposed on the side from which the light reflected by the polarizing beam splitter exits;
A projector comprising: a retardation layer that is disposed between the polarizing beam splitter and a polarizing layer of the output polarizing plate and corrects a viewing angle characteristic of the polarizing beam splitter.
前記基準方向を前記出射偏光板の面上に投影した軸投射方向と、前記出射偏光板の吸収軸方向とは、略平行である、請求項1に記載のプロジェクター。 A reference direction corresponding to at least one main refractive index of the retardation layer is inclined from an in-plane direction and a normal direction of the output polarizing plate,
2. The projector according to claim 1, wherein an axial projection direction in which the reference direction is projected onto a surface of the output polarizing plate and an absorption axis direction of the output polarizing plate are substantially parallel.
前記偏光層は、前記出射偏光板の光出射面側に存在する、請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載のプロジェクター。 The retardation layer is present on the light incident surface side of the output polarizing plate,
The projector according to any one of claims 1 to 4, wherein the polarizing layer is present on a light exit surface side of the exit polarizing plate.
前記反射型液晶素子の光入出射側に配置される、構造性複屈折型の平板状の偏光ビームスプリッターと、
前記偏光ビームスプリッターの光出射側に配置される出射偏光板とを備え、
前記出射偏光板は、当該出射偏光板の透過軸方向を回転軸として傾斜配置されている、プロジェクター。 A reflective liquid crystal element;
A structural birefringent flat polarizing beam splitter disposed on the light incident / exit side of the reflective liquid crystal element;
An exit polarizing plate disposed on the light exit side of the polarizing beam splitter;
The projector, wherein the output polarizing plate is inclined with respect to the transmission axis direction of the output polarizing plate as a rotation axis.
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JP2012155261A (en) * | 2011-01-28 | 2012-08-16 | Jvc Kenwood Corp | Projection type liquid crystal display device |
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