(57)【要約】【課題】迷光の発生を低減しつつ投射画像のコントラスト劣化を低減することができるプロジェクタを提供すること。【解決手段】偏光素子として吸収型のフォトニック素子４４ａ、４４ｂ、４４ｃを用いることにより、耐光性及び耐熱性を比較的高くすることができるだけでなく、反射による迷光の発生を低減することができる。また、フォトニック素子４４ａ、４４ｂ、４４ｃを吸収軸ＡＸまわりに所定角度θ（具体的には、０°＜θ＜４５°）だけ傾けることにより、フォトニック素子４４ａの偏光分離特性を向上させることができ、フォトニック素子４４ａ、４４ｂ、４４ｃを挿入することによる投射画像のコントラストの劣化を低減することができる。これにより、プロジェクタ１００の投射画像に関して高画質、高信頼性を実現することができる。【選択図】図２
2010014926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を変調する光変調装置を備えるプロジェクタであって、
前記光変調装置は、液晶パネルと、前記液晶パネルの後段に配置され前記液晶パネルか
ら射出された変調光から所定の偏光成分を取り出す吸収型のフォトニック素子とを有し、
前記フォトニック素子は、連続する山谷状の周期積層構造を有し、前記周期積層構造の
周期方向に垂直な方向に延びる軸まわりに、システム光軸に垂直な基準面に対して所定角
度だけ傾いている、プロジェクタ。
【請求項２】
前記フォトニック素子は、前記液晶パネルから射出された変調光から所定方向の直線偏
光成分を取り出す、請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記フォトニック素子は、前記基準面に対して、前記周期方向に垂直な方向に延びる軸
のうち前記システム光軸を通る吸収軸まわりに０°＜θ＜４５°の範囲で傾いている、請
求項１及び請求項２のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記液晶パネルは、変調光が透過する透過型の画像表示素子である、請求項１から請求
項３までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記光変調装置は、前記液晶パネルの前段に配置され前記照明光のうち直線偏光成分を
選択的に取り出す第１偏光素子と、前記液晶パネルの後段に配置され前記液晶パネルから
射出された変調光から直線偏光成分を選択的に取り出す第２偏光素子とをさらに有し、前
記フォトニック素子は、前記液晶パネルと前記第２偏光素子との間に配置されるプリ偏光
素子である、請求項４に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
光源光を射出する光源と、
前記光源光を均一化して照明光を形成する照明光学系と、
前記照明光学系から射出された照明光を各色光に分離する色分離光学系と、
前記色分離光学系によって分離された各色光の光束によってそれぞれ照明される各色用
の前記光変調装置を、各色光の光路上に有する光変調部と、
前記各色の光変調装置から射出された前記各色の像光を合成する合成光学系と、
前記合成光学系を経た像光を投射する投射光学系と、
をさらに備える請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調装置を備えるプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
光変調装置として液晶ライトバルブを組み込んだタイプのプロジェクタにおいて、通常
、液晶パネルの入射面側及び射出面側には偏光素子が配置される。例えば、入射側及び射
出側のいずれかの偏光板の熱負荷を低減するために、当該偏光板の前段にプレ偏光板を用
いる構成がある。なお、プレ偏光板は、熱配分の観点から直交状態での透過率約３０〜５
０％のものが一般的である。
【０００３】
プレ偏光板として、吸収型の有機偏光素子が従来多く用いられているが、吸収型の有機
偏光素子は、耐光性及び耐熱性に劣り寿命が短いという問題がある。
【０００４】
このような問題を解消すべく、液晶パネルの入射面側のプレ偏光板として反射型の無機
偏光素子を用いることにより偏光素子の耐光性や耐熱性を向上させるものが知られている
。例えば、無機材料からなる偏光分離部を含むことにより偏光分離素子の耐熱性を改善し
、さらに偏光分離素子において複数の偏光分離部を設けることにより偏光分離素子のコン
トラストを改善するものがある（特許文献１参照）。
【０００５】
また、反射光が他の光学素子に悪影響を及ぼすことを防ぐために、液晶素子の前段にあ
る反射型偏光板を傾けて配置するものがある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００６−３３７８６０号公報
【特許文献２】ＷＯ０１／０５５７７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のようなプレ偏光板を液晶パネルの射出側に設けると、反射
型の無機偏光素子で反射した光が、液晶パネルに影響を及ぼすという問題が生じる。
【０００７】
また、特許文献２のように反射型の偏光板を傾ける方法を液晶パネルの射出側に適用す
ることも考えられるが、反射型の偏光板での反射による迷光の問題が発生すると考えられ
る。
【０００８】
そこで、本発明は、迷光の発生を低減しつつ投射画像のコントラスト劣化を低減するこ
とができるプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係るプロジェクタは、照明光を変調する光変調装
置を備えるプロジェクタであって、光変調装置は、液晶パネルと、液晶パネルの後段に配
置され液晶パネルから射出された変調光から所定の偏光成分を取り出す吸収型のフォトニ
ック素子とを有し、フォトニック素子は、連続する山谷状の周期積層構造を有し、周期積
層構造の周期方向に垂直な方向に延びる軸まわりに、システム光軸に垂直な基準面に対し
て所定角度だけ傾いている。ここで、フォトニック素子は、液晶パネルから射出された変
調光から例えば所定方向の直線偏光成分を取り出すものとできる。
【００１０】
上記プロジェクタでは、偏光素子として吸収型のフォトニック素子を用いることにより
、耐光性及び耐熱性を比較的高くすることができるだけでなく、反射による迷光の発生を
低減することができる。また、フォトニック素子を周期方向に垂直な方向に延びる軸まわ
りに所定角度だけ傾けることにより、フォトニック素子を単純に挿入することによる投射
画像のコントラストの劣化を低減することができる。これにより、プロジェクタの投射画
像に関して高画質、高信頼性を実現することができる。
【００１１】
例えば、フォトニック素子が、基準面に対して、周期方向に垂直な方向に延びる軸のう
ちシステム光軸を通る吸収軸まわりに０°＜θ＜４５°の範囲で傾いている場合、投射画
像のコントラストの劣化を比較的効率よく低減することができる。
【００１２】
また、本発明の具体的な態様又は観点では、液晶パネルは、変調光が透過する透過型の
画像表示素子である。また、光変調装置は、液晶パネルの前段に配置され照明光のうち直
線偏光成分を選択的に取り出す第１偏光素子と、液晶パネルの後段に配置され液晶パネル
から射出された変調光から直線偏光成分を選択的に取り出す第２偏光素子とをさらに有し
、フォトニック素子は、液晶パネルと第２偏光素子との間に配置されるプリ偏光素子であ
る。この場合、各偏光素子により照明光の偏光成分のうち所定方向の偏光成分を透過させ
るとともに、他の成分を反射又は吸収することにより排除することができる。また、第２
偏光素子に比較的大きな熱的負荷がかかる傾向があるが、フォトニック素子を第２偏光素
子の前段に設けることにより、この第２偏光素子にかかる熱的負荷を低減することができ
る。
【００１３】
また、本発明の別の態様によれば、周期方向に垂直な方向は、フォトニック素子の吸収
軸と平行な方向であり、吸収軸は、射出側の偏光方向に垂直な方向に対応する。この場合
、フォトニック素子は吸収軸まわりに所定角度だけ傾いており、偏光状態を劣化させるこ
となく偏光を分離することができる。そのため、後段に配置された第２偏光素子で所定方
向の直線偏光成分の取り出しと所定方向以外の直線偏光成分の処理を効率よくすることが
できる。
【００１４】
また、本発明のさらに別の態様によれば、光源光を射出する光源と、光源光を均一化し
て照明光を形成する照明光学系と、照明光学系から射出された照明光を各色光に分離する
色分離光学系と、色分離光学系によって分離された各色光の光束によってそれぞれ照明さ
れる各色用の光変調装置を、各色光の光路上に有する光変調部と、各色の光変調装置から
射出された各色の像光を合成する合成光学系と、合成光学系を経た像光を投射する投射光
学系と、をさらに備える。この場合、各色の光変調装置を対応する色光で照明することが
でき、合成光学系により各色の像光を合成して合成光を形成することで、高コントラスト
のカラー映像の投射が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
〔第１実施形態〕
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの構造等について説
明する。
図１は、第１実施形態のプロジェクタの構造を説明するための概念図である。このプロ
ジェクタ１００は、光源１０と、照明光学系２０と、色分離光学系３０と、光変調部４０
と、クロスダイクロイックプリズム５０と、投射レンズ６０とを備える。ここで、クロス
ダイクロイックプリズム５０、投射レンズ６０は、それぞれ合成光学系、投射光学系を具
体化したものである。
【００１６】
上記プロジェクタ１００において、光源１０は、例えば、高圧水銀ランプ等の像光形成
の必要に足る光量を有する略白色光を発生する光源装置であり、光源光を発生する発光管
１０ａと、発光管１０ａからの光源光を前方に反射する凹面鏡を有するリフレクタ１０ｂ
とを備える。
【００１７】
照明光学系２０は、光源光を平行化する光平行化手段である平行化レンズ２２と、光を
分割及び重畳によって均一化するためのインテグレータ光学系を構成する第１及び第２フ
ライアイレンズ２３ａ、２３ｂと、光の偏光方向を揃える偏光変換素子２４と、両フライ
アイレンズ２３ａ、２３ｂを経た光を重畳させる重畳レンズ２５とを備え、照明光を形成
する。照明光学系２０において、平行化レンズ２２は、光源１０から射出された照明光の
光束方向を略平行に変換する。第１及び第２フライアイレンズ２３ａ、２３ｂは、それぞ
れマトリクス状に配置された複数の要素レンズからなり、第１フライアイレンズ２３ａを
構成する要素レンズによって平行化レンズ２２を経た光を分割して個別に集光し、第２フ
ライアイレンズ２３ｂを構成する要素レンズによって第１フライアイレンズ２３ａからの
分割光束を適当な発散角にして射出させる。偏光変換素子２４は、ＰＢＳ、ミラー、位相
差板等を一組の要素とするアレイで形成されており、第１フライアイレンズ２３ａにより
分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える役割を有する。重畳レンズ
２５は、偏光変換素子２４を経た照明光を全体として適宜収束させて、後段の各色の光変
調装置である液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃの被照明領域に対する重畳照明を
可能にする。
【００１８】
色分離光学系３０は、第１及び第２ダイクロイックミラー３１ａ、３１ｂと、反射ミラ
ー３２ａ、３２ｂ、３２ｃと、３つのフィールドレンズ３３ａ、３３ｂ、３３ｃとを備え
る。ここで、第１及び第２ダイクロイックミラー３１ａ、３１ｂは、図１に示すように、
照明光学系２０から延びるシステム光軸ＯＡに対して略４５度傾斜して配置されている。
色分離光学系３０は、照明光学系２０により均一化された照明光を青（Ｂ）、緑（Ｇ）、
及び赤（Ｒ）の３色に分離するとともに、各色光を後段の液晶ライトバルブ４０ａ、４０
ｂ、４０ｃへ導く。より詳しく説明すると、まず、第１ダイクロイックミラー３１ａは、
ＢＧＲの３色のうちＧ光及びＲ光を透過させＢ光を反射する。また、第２ダイクロイック
ミラー３１ｂは、ＧＲの２色のうちＧ光を反射しＲ光を透過させる。次に、この色分離光
学系３０において、第１ダイクロイックミラー３１ａで反射されたＢ光は、反射ミラー３
２ａを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ３３ａに入射する。また、第１ダ
イクロイックミラー３１ａで透過し、第２ダイクロイックミラー３１ｂで反射されたＧ光
は、入射角度を調節するためのフィールドレンズ３３ｂに入射する。さらに、第２ダイク
ロイックミラー３１ｂを透過したＲ光は、リレーレンズＬＬ１、ＬＬ２及び反射ミラー３
２ｂ、３２ｃを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ３３ｃに入射する。
【００１９】
光変調部４０は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各色についての光変調装置である
液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃにより構成される。液晶ライトバルブ４０ａ、
４０ｂ、４０ｃは、入射した照明光の空間的分布を変調する非発光型の光変調装置である
。このうち、液晶ライトバルブ４０ａは、色分離光学系３０から射出された各色光のうち
Ｂ光によって照明される液晶パネル４１ａと、液晶パネル４１ａの入射側に配置される第
１偏光素子４２ａと、液晶パネル４１ａの射出側に配置される第２偏光素子４３ａと、液
晶パネル４１ａと第２偏光素子４３ａとの間に配置されるフォトニック素子４４ａとを備
える。なお、液晶パネル４１ａは、例えば垂直配向モードで動作する光透過型液晶パネル
（画像表示素子）である。
【００２０】
液晶ライトバルブ４０ａにおいて、第１偏光素子４２ａは、例えば液晶パネル４１ａに
入射すべき光のうち所定の第１方向の直線偏光成分を透過し、第１方向の直線偏光以外の
成分を反射する光反射型の偏光素子である。この第１偏光素子４２ａは、通常、無機材料
で形成される。第２偏光素子４３ａは、例えば液晶パネル４１ａから射出された変調光か
ら所定の第２方向の直線偏光成分を透過し、第２方向の直線偏光以外の成分を吸収する光
吸収型の偏光素子である。この第２偏光素子４３ａは、通常、有機材料で形成される。一
方、フォトニック素子４４ａは、液晶パネル４１ａから射出された変調光から第２方向の
直線偏光成分を取り出す光吸収型の偏光素子である。フォトニック素子４４ａは、無機材
料で形成される。
【００２１】
なお、フォトニック素子４４ａは、後に詳述するが、システム光軸ＯＡに垂直な基準面
に対して、周期積層構造の周期方向に垂直な方向に延びる吸収軸ＡＸまわりに傾斜した状
態となっている。
【００２２】
他の液晶ライトバルブ４０ｂ、４０ｃについても同様の構成となっており、液晶ライト
バルブ４０ｂは、色分離光学系３０から射出された各色光のうちＧ光によって照明される
液晶パネル４１ｂと、液晶パネル４１ｂの入射側に配置される第１偏光素子４２ｂと、液
晶パネル４１ｂの射出側に配置される第２偏光素子４３ｂと、液晶パネル４１ｂと第２偏
光素子４３ｂとの間に配置されるフォトニック素子４４ｂとを備える。また、液晶ライト
バルブ４０ｃは、色分離光学系３０から射出された各色光のうちＲ光によって照明される
液晶パネル４１ｃと、液晶パネル４１ｃの入射側に配置される第１偏光素子４２ｃと、液
晶パネル４１ｃの射出側に配置される第２偏光素子４３ｃと、液晶パネル４１ｃと第２偏
光素子４３ｃとの間に配置されるフォトニック素子４４ｃとを備える。なお、以上の液晶
ライトバルブ４０ｂ、４０ｃにおいてもフォトニック素子４４ｂ、４４ｃは、システム光
軸ＯＡに垂直な基準面に対して、吸収軸ＡＸまわりに傾斜した状態となっている。
【００２３】
第１ダイクロイックミラー３１ａで反射されたＢ光は、フィールドレンズ３３ａ等を介
して液晶ライトバルブ４０ａに入射し、液晶ライトバルブ４０ａの液晶パネル４１ａを照
明する。第１ダイクロイックミラー３１ａを透過し、第２ダイクロイックミラー３１ｂで
反射されたＧ光は、フィールドレンズ３３ｂ等を介して液晶ライトバルブ４０ｂに入射し
、液晶ライトバルブ４０ｂの液晶パネル４１ｂを照明する。第１、第２ダイクロイックミ
ラー３１ａ、３１ｂの双方を透過したＲ光は、フィールドレンズ３３ｃ等を介して液晶ラ
イトバルブ４０ｃに入射し、液晶ライトバルブ４０ｃの液晶パネル４１ｃを照明する。
【００２４】
各液晶パネル４１ａ〜４１ｃは、入射した照明光の偏光状態の空間的分布を変調する。
すなわち、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃにそれぞれ入射した３色の偏光成分は、各液晶パ
ネル４１ａ〜４１ｃに電気的信号として入力された駆動信号あるいは画像信号に応じて変
調される。この際、第１偏光素子４２ａ〜４２ｃは、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃに入射
する照明光の偏光方向を調整する。つまり、既述のように、第１偏光素子４２ａ〜４２ｃ
は、それぞれ偏光成分のうち必要とされる第１方向の直線偏光成分（例えば、紙面に垂直
な偏光成分）を透過させ、それ以外の成分を反射することで排除する。また、第２偏光素
子４３ａ〜４３ｃ及びフォトニック素子４４ａ〜４４ｃは、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃ
から射出される変調光のうち第２方向の直線偏光成分（例えば、紙面に平行な偏光成分）
を変調光として取り出す。以上により、各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、
それぞれに対応する各色の像光を形成する。なお、第１方向の直線偏光成分は、液晶ライ
トバルブ４０ａ〜４０ｃごとに入射する各色光の偏光方向が異なる場合もあるが、本実施
形態では、全て一致させている。また、第１方向の直線偏光成分と第２方向の直線偏光成
分の偏光方向との角度関係は、液晶パネル４１ａ〜４１ｃの構成等によって定まり、両者
の偏光方向が互いに垂直な関係になっているとは限らない。
【００２５】
クロスダイクロイックプリズム５０は、各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃか
らの各色の像光を合成する。より詳しく説明すると、クロスダイクロイックプリズム５０
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、Ｘ字状に交差する一対の誘電体多層膜５１ａ、５１ｂが形成されて
いる。一方の第１誘電体多層膜５１ａは、Ｂ光を反射し、他方の第２誘電体多層膜５１ｂ
は、Ｒ光を反射する。クロスダイクロイックプリズム５０は、液晶ライトバルブ４０ａか
らのＢ光を誘電体多層膜５１ａで反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ４
０ｂからのＧ光を誘電体多層膜５１ａ、５１ｂを介して直進・射出させ、液晶ライトバル
ブ４０ｃからのＲ光を誘電体多層膜５１ｂで反射して進行方向左側に射出させる。このよ
うにして、クロスダイクロイックプリズム５０によりＢ光、Ｇ光及びＲ光が合成され、カ
ラーの画像光である合成光が形成される。
【００２６】
投射レンズ６０は、クロスダイクロイックプリズム５０を経て形成された合成光による
画像光を所望の拡大率で拡大してスクリーン（不図示）上にカラーの画像を投射する。つ
まり、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃに入力された駆動信号ある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。
【００２７】
図２（Ａ）、２（Ｂ）は、図１の光変調部４０を構成する液晶ライトバルブ４０ａ、４
０ｂ、４０ｃのうち、第１光路ＯＰ１上に配置される液晶ライトバルブ４０ａの一例を概
念的に説明する側面図及び平面図である。つまり、側面図である図２（Ａ）は、図１の液
晶ライトバルブ４０ａを光路の進行方向（ｚ軸方向）左側面から見たものである。平面図
である図２（Ｂ）は、図１に対応する。
【００２８】
上述のように、液晶ライトバルブ４０ａは、液晶パネル４１ａと、第１偏光素子４２ａ
と、第２偏光素子４３ａと、フォトニック素子４４ａとを備える。なお、図２（Ｂ）から
わかるように、フォトニック素子４４ａは、図１のシステム光軸ＯＡのうち第１光路ＯＰ
１上のシステム光軸ＯＡに垂直なｘｙ平面を基準としてｙ軸に平行な吸収軸ＡＸまわりに
傾いた配置となっている。以下、フォトニック素子４４ａの構造や配置についてより具体
的に説明する。
【００２９】
図２（Ａ）、２（Ｂ）からわかるように、フォトニック素子４４ａの構成は、周期的に
一方向に設けられた溝を有する石英基板Ｐ１上に、互いに屈折率の異なる例えばＳｉＯ２
層ＬＹ１とＮｂ２Ｏ５層ＬＹ２とが深さ方向に交互に積層された周期的な組成構造をもつ
周期構造部分Ｐ２（図２（Ａ）、２（Ｂ）において中間の層を省略）を設けたものである
。このような構造を有することにより、フォトニック素子４４ａは、石英基板Ｐ１にフォ
トニック素子４４ａの周期方向の軸、すなわち透過軸ＴＸに沿った方向に関して一次元的
に周期的凹凸構造を有し、周期構造部分Ｐ２に所望の膜厚及び角度を有する微細な山谷状
の多層構造が形成される。なお、透過軸ＴＸに沿った周期方向に垂直でありｙ軸方向に平
行な軸は、吸収軸ＡＸとなる。つまり、透過軸ＴＸと吸収軸ＡＸは垂直な関係となる。フ
ォトニック素子４４ａの周期構造部分Ｐ２の周期は、入射する光の波長よりも小さく設定
されている。周期構造部分Ｐ２の材質や周期等を調整することにより、所望の屈折率分布
や光学異方性を実現することができ、この結果、所望の偏光特性を実現することができる
。ここで、フォトニック素子４４ａは、周期構造部分Ｐ２の傾斜部分にフォトニック素子
４４ａ全体の法線方向Ｉに沿って入射した光に対しては設計通りの特性を示す。しかし、
フォトニック素子４４ａは、法線方向Ｉ以外の斜めからの入射光に対して光の分解方向が
ずれるため、一般に斜入射の特性が著しく劣化すると考えられている。しかしながら、本
願発明者は、詳細は後述するが、フォトニック素子４４ａを適切な方向に傾けた場合、そ
の特性劣化を効果的に抑え得ることを見出した。
【００３０】
なお、本実施形態では、特に、石英基板Ｐ１がＢ光の入射側に位置し、周期構造部分Ｐ
２がＢ光の射出側に位置する構成となっている。これにより、周期構造部分Ｐ２の表面側
の特性を利用して、良好な吸収・透過特性を保つことができる。
【００３１】
ここで、上述のように、フォトニック素子４４ａは、システム光軸ＯＡのうち第１光路
ＯＰ１の光路上のシステム光軸ＯＡに垂直な基準面に対して傾いた配置となっており、特
に、図２（Ｂ）等からわかるように、当該システム光軸ＯＡに垂直なｘｙ平面に対してフ
ォトニック素子４４ａのｙ軸方向に平行な吸収軸ＡＸまわりに所定角度θ（０°＜θ＜４
５°）回転した位置に配置されている。これに対して、液晶パネル４１ａの入射面は第１
光路ＯＰ１のシステム光軸ＯＡに対して垂直なｘｙ平面に面している。したがって、フォ
トニック素子４４ａの入射面と液晶パネル４１ａの射出面とは平行ではない状態で対面し
ている。言い換えると、液晶パネル４１ａの射出面についての法線は、第１光路ＯＰ１の
システム光軸ＯＡの方向に等しくｚ方向に等しいのに対し、フォトニック素子４４ａの入
射面についての法線は、ｚ方向とｘ方向とを成分にもつ斜め方向であり、これら２つの面
は互いに傾斜して対面している。
【００３２】
図３は、液晶パネル４１ａの角度特性評価について説明する図であり、図３（Ａ）は、
フォトニック素子４４ａを挿入しない場合の投射画像であり、図３（Ｂ）は、フォトニッ
ク素子４４ａを挿入した場合の投射画像である。なお、投射画像は投射レンズをはずした
状態のものである。図３（Ａ）の投射画像では、入射光の抜け光がどの方向からのもので
も略均一となっている。一方、図３（Ｂ）の投射画像では、斜めからの入射光の抜け光が
多くなっている。
以上のことから、フォトニック素子４４ａは、入射角依存性や波長依存性が比較的大き
い性質を有し、投射画像のコントラストに影響を及ぼすことがわかる。
【００３３】
図４、図５は、フォトニック素子４４ａを液晶パネル４１ａと第２偏光素子４３ａとの
間に配置した場合の投射画像のコントラストへの影響を説明する図である。図４（Ａ）は
、フォトニック素子４４ａを傾けない状態（以下、「ＰＰ０°」と呼ぶ。）を示し、図４
（Ｂ）は、フォトニック素子４４ａを吸収軸ＡＸまわりに２０度傾けた状態（以下、「Ｐ
Ａ２０°」と呼ぶ。）を示し、図４（Ｃ）は、フォトニック素子４４ａを透過軸ＴＸまわ
りに２０度傾けた状態（以下、「ＰＴ２０°」と呼ぶ。）を示す。図５（Ａ）は、フォト
ニック素子４４ａが挿入されていない状態（以下、「ＰＰなし」と呼ぶ。）及び図４（Ａ
）〜（Ｃ）の状態における投射画像の黒照度を示す。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）を拡大し
たものであり、図５（Ｃ）は、測定点の位置を示したものである。図５（Ａ）、５（Ｂ）
において、横軸は測定点、縦軸は照度となっており、測定点は画面を３×３の領域に分割
した場合の各領域の各中心部分である。図５（Ａ）、５（Ｂ）中の×印は、ＰＰなしの状
態に対応し、菱形（◆）印は、ＰＡ２０°の状態に対応し、三角形（▲）印は、ＰＰ０°
の状態に対応し、四角形（■）印は、ＰＴ２０°の状態に対応する。
【００３４】
図５（Ａ）、５（Ｂ）からわかるように、ＰＴ２０°の状態では、他の状態よりも照度
が高くなり、コントラストが著しく低下する。一方、ＰＡ２０°の状態では、ＰＰ０°の
状態よりも照度が低くなり、フォトニック素子４４ａを挿入することによるコントラスト
への影響が少なくなる。すなわち、フォトニック素子４４ａが追加されたとこで、フォト
ニック素子４４ａがない状態よりも劣化すると考えられていたコントラストが、フォトニ
ック素子４４ａを吸収軸ＡＸまわりに回転させることによってその劣化量が低減されたこ
とがわかる。
【００３５】
以上は、傾斜角度θが２０°の場合について説明したが、フォトニック素子４４ａは、
傾斜角度θが０°＜θ＜４５°でも設置可能である。ただし、４５°を超えるとコントラ
ストの劣化が大きくなり、実用的でなくなる。
【００３６】
図１に戻って、照明光の一つであるＢ光の光路の順に沿って、液晶ライトバルブ４０ａ
の動作を具体的に説明する。
【００３７】
まず、図１の色分離光学系３０により分離されたＢ光は、図２において、照明光として
第１光路ＯＰ１に沿って液晶ライトバルブ４０ａの第１偏光素子４２ａに入射する。第１
偏光素子４２ａは、上述のように第１方向の直線偏光成分を透過し第１方向の直線偏光以
外の成分を反射する。より具体的に説明すると、第１偏光素子４２ａは、Ｂ光の偏光成分
のうち、図１の紙面に垂直な方向のＳ偏光を透過させる一方、紙面に平行なＰ偏光を反射
する。次に、第１偏光素子４２ａを透過したＢ光は、図１で説明したように液晶パネル４
１ａによって変調され、さらに、フォトニック素子４４ａによって第２方向の直線偏光成
分が取り出される。より具体的に説明すると、フォトニック素子４４ａは、変調されたＢ
光のうち、図１の紙面に平行なＰ偏光を透過させる一方、紙面に垂直なＳ偏光を吸収する
。また、第２偏光素子４３ａも同様に変調されたＢ光のうち、図１の紙面に平行なＰ偏光
を透過させる一方、紙面に垂直なＳ偏光を吸収する。
【００３８】
なお、本実施形態での説明においては、いずれも、紫外光又は青光の領域波長を含む色
光であるＢ光に対応する液晶ライトバルブ４０ａの構造、機能等について説明したが、他
色光に対応する液晶ライトバルブ４０ｂ、４０ｃの構造、機能等においても同様である。
【００３９】
以上説明したプロジェクタ１００では、偏光素子として吸収型のフォトニック素子４４
ａ、４４ｂ、４４ｃを用いることにより、耐光性及び耐熱性を比較的高くすることができ
るだけでなく、反射による迷光の発生を低減することができる。また、フォトニック素子
４４ａ、４４ｂ、４４ｃを吸収軸ＡＸまわりに所定角度θ（具体的には、０°＜θ＜４５
°）だけ傾けることにより、フォトニック素子４４ａの偏光分離特性を向上させることが
でき、フォトニック素子４４ａ、４４ｂ、４４ｃを挿入することによる投射画像のコント
ラストの劣化を低減することができる。これにより、プロジェクタ１００の投射画像に関
して高画質、高信頼性を実現することができる。
【００４０】
また、第２偏光素子４３ａ、４３ｂ、４３ｃとフォトニック素子４４ａ、４４ｂ、４４
ｃとにより液晶パネル４１ａ、４１ｂ、４１ｃから射出された変調光の偏光成分のうち第
２方向の直線偏光成分を透過させるとともに、他の成分を吸収することにより排除するこ
とができる。また、第２偏光素子に比較的大きな熱的負荷がかかる傾向があるが、フォト
ニック素子４４ａ、４４ｂ、４４ｃを第２偏光素子４３ａ、４３ｂ、４３ｃの前段に設け
ることにより、この第２偏光素子４３ａ、４３ｂ、４３ｃにかかる熱的負荷を低減するこ
とができる。
【００４１】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態に係るプロジェクタについて説明する。第２実施形態のプ
ロジェクタは、第１実施形態のプロジェクタ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り重複説明を省略する。
【００４２】
図６は、第２実施形態に係るプロジェクタの光学系の構成を説明する図である。
プロジェクタ２００は、光源２１０と、照明光学系２２０と、色分離光学系２３０と、
光変調部２４０と、クロスダイクロイックプリズム２５０と、投射レンズ２６０とを備え
る。
【００４３】
光変調部２４０は、液晶パネル２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃと、偏光ビームスプリッ
タ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃと、フォトニック素子２４４ａ、２４４ｂ、２４４ｃと
を備える。ここで、液晶パネル２４１ａと偏光ビームスプリッタ２４３ａとフォトニック
素子２４４ａとは、像光のうちＢ光を画像情報に基づいて２次元的に輝度変調するための
Ｂ色用の液晶ライトバルブ２４０ａを構成する。同様に、液晶パネル２４１ｂと偏光ビー
ムスプリッタ２４３ｂとフォトニック素子２４４ｂも、Ｇ色用の液晶ライトバルブ２４０
ｂを構成し、液晶パネル２４１ｃと偏光ビームスプリッタ２４３ｃとフォトニック素子２
４４ｃも、Ｒ色用の液晶ライトバルブ２４０ｃを構成する。なお、液晶パネル２４１ａ、
２４１ｂ、２４１ｃは、入射光の偏光方向を入力信号に応じて画素単位で変化させる光反
射型の液晶パネル（画像表示素子）である。
【００４４】
具体的に説明すると、液晶ライトバルブ２４０ａにおいて、偏光ビームスプリッタ２４
３ａは、図１の第１及び第２偏光素子４２ａ、４３ａに代えて設けられたものであり、液
晶パネル２４１ａに入射させる光の偏光方向と、液晶パネル２４１ａから射出された光の
偏光方向とについての調整を行っている。この偏光ビームスプリッタ２４３ａ中には、偏
光を分離するための偏光分離膜３ａが内蔵されている。
【００４５】
偏光ビームスプリッタ２４３ａは、入射光のうち図６の紙面に垂直な方向のＳ偏光を偏
光分離膜３ａによって反射して液晶パネル２４１ａへと入射させ、液晶パネル２４１ａか
ら射出された変調光のうち偏光分離膜３ａを透過する紙面に平行な方向のＰ偏光を射出す
る。
【００４６】
フォトニック素子２４４ａは、偏光ビームスプリッタ２４３ａの後段に設けられ、射出
側のシステム光軸ＯＡに垂直なｘｙ平面に対してフォトニック素子２４４ａのｙ軸方向に
平行な吸収軸ＡＸまわりに所定角度θ（具体的には、０°＜θ＜４５°）回転した位置に
配置されている。
【００４７】
フォトニック素子２４４ａは、偏光ビームスプリッタ２４３ａを透過したＰ偏光を透過
する。
以上のことは、液晶ライトバルブ２４０ｂ、２４０ｃにおいても同様である。
【００４８】
なお、液晶ライトバルブ２４０ａは、図７に示すように、入射光を偏光ビームスプリッ
タ３４３ａで透過させ、液晶パネル３４１ａへと入射させ、液晶パネル３４１ａから射出
された変調光を偏光分離膜４ａによって反射してフォトニック素子３４４ａに入射させて
もよい。この場合、偏光ビームスプリッタ３４３ａは、入射光のうちＰ偏光を透過させ、
偏光分離膜４ａによって液晶パネル３４１ａから射出された変調光のうちＳ偏光を反射し
て射出する。
【００４９】
フォトニック素子３４４ａは、偏光ビームスプリッタ３４３ａの後段に設けられ、射出
側のシステム光軸ＯＡに垂直なｘｙ平面に対してフォトニック素子３４４ａのｘ軸方向に
平行な吸収軸ＡＸまわりに所定角度θ（具体的には、０°＜θ＜４５°）回転した位置に
配置されている。フォトニック素子３４４ａは、偏光ビームスプリッタ３４３ａを透過し
たＳ偏光を透過する。
以上のことは、他の液晶ライトバルブにおいても同様である。
【００５０】
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。
【００５１】
上記実施形態において、液晶ライトバルブ４０ａ〜４０ｃ、２４０ａ〜２４０ｃにフォ
トニック素子４４ａ〜４４ｃ、２４４ａ〜２４４ｃを設けているが、液晶ライトバルブ４
０ａ〜４０ｃ、２４０ａ〜２４０ｃのうちの一部のみにフォトニック素子を設けてもよい
。例えば、光学機器の劣化要因たる紫外光領域波長を最も多く含むと考えられるＢ光に対
応するフォトニック素子４４ａのみとする態様が考えられる。
【００５２】
なお、図１及び図６では、フォトニック素子４４ａ〜４４ｃ、２４４ａ〜２４４ｃは、
紙面に対して垂直な位置から反時計まわりに傾けているとしたが、フォトニック素子４４
ａ〜４４ｃ、２４４ａ〜２４４ｃに入射する各色光の偏光状態等に応じて時計まわりに傾
けることも可能である。
【００５３】
上記実施形態において、フォトニック素子４４ａ〜４４ｃ、２４４ａ〜２４４ｃは、石
英基板Ｐ１が光入射側に位置し、周期構造部分Ｐ２が光射出側に位置する構成となってい
るが、周期構造部分Ｐ２が光入射側に位置し、石英基板Ｐ１が光射出側に位置するフォト
ニック素子４４ａ〜４４ｃ、２４４ａ〜２４４ｃの構成であっても適用可能である。この
位置関係については、素子の設計段階で入射方向を選択するのが一般的であり、どちらを
選択することもできる。
【００５４】
上記実施形態において、３つの液晶ライトバルブ４０ａ〜４０ｃを用いたプロジェクタ
１００等の例を挙げたが、本発明は、１つの液晶ライトバルブのみを用いたプロジェクタ
、２つの液晶ライトバルブを用いたプロジェクタ、あるいは、４つ以上の液晶ライトバル
ブを用いたプロジェクタにも適用可能である。
【００５５】
上記実施形態において、光源１０、２１０には高圧水銀ランプを用いているが、高圧水
銀ランプの代わりにメタルハライドランプ等の他のランプを用いることもできる。
【００５６】
上記実施形態において、光変調装置は液晶パネル等に限られず、例えばマイクロミラー
を用いた光変調装置であってもよい。
【００５７】
上記実施形態において、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にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクタを説明するための概念図である。
【図２】（Ａ）は、図１の液晶ライトバルブの一例を説明するための側面図であり、（Ｂ）は、その平面図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は、図１の液晶パネルの角度特性評価について説明する図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、フォトニック素子の配置について説明する図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、投射画像の黒照度を説明する図である。
【図６】第２実施形態に係るプロジェクタを説明するための概念図である。
【図７】図６の液晶ライトバルブの変形例を説明する図である。
【符号の説明】
【００５９】
１００、２００…プロジェクタ、  １０、２１０…光源、  ２０、２２０…照明光学系
、  ３０、２３０…色分離光学系、  ４０、２４０…光変調部、  ４０ａ、４０ｂ、４０
ｃ、２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、３４０ａ…液晶ライトバルブ、  ４１ａ、４１ｂ、
４１ｃ、２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ、３４１ａ…液晶パネル、  ４２ａ、４２ｂ、４
２ｃ…第１偏光素子、  ４３ａ、４３ｂ、４３ｃ…第２偏光素子、  ２４３ａ、２４３ｂ
、２４３ｃ、３４３ａ…偏光ビームスプリッタ、  ４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、２４４ａ、
２４４ｂ、２４４ｃ、３４４ａ…フォトニック素子、  ５０、２５０…クロスダイクロイ
ックプリズム、  ６０、２６０…投射レンズ
【図１】
2010014926.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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