(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から出射された光を変調する反射型液晶パネルと、
前記反射型液晶パネルにより変調された光が入射する位置に配置され、該光のうちの第１の偏光を反射させるとともに偏光方向が前記第１の偏光と略直交する第２の偏光を透過させる反射分離面を有するワイヤーグリッド型偏光分離素子と、
前記ワイヤーグリッド型偏光分離素子で反射した前記第１の偏光を投射する投射光学系と、
前記光源から出射された光の光路に設けられ、前記反射型液晶パネルから前記偏光分離面に向かって前記第１の偏光の偏光方向に広がりを持つ第１の光を前記第２の偏光の偏光方向に広がりを持つ第２の光よりも広がり角度を絞る開口絞りと、
を備えていることを特徴とする反射型液晶プロジェクター。
【請求項２】
前記開口絞りは、光を通す開口が設けられた遮光部を有し、
前記開口を通る前記第１の偏光の偏光方向における該開口の最大内寸が、該偏光方向の直交方向における該開口の最大内寸よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の反射型液晶プロジェクター。
【請求項３】
前記ワイヤーグリッド型偏光分離素子の前記偏光分離面が、前記反射型液晶パネルに含まれる液晶層の光出射面に対して非平行になっており、
前記開口絞りは、前記偏光分離面において前記液晶層の光出射面との間隔が広くなる側に向かって広がりを持つ第３の光を、前記偏光分離面において前記液晶層の光出射面との間隔が狭くなる側に向かって広がりを持つ第４の光よりも絞ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の反射型液晶プロジェクター。
【請求項４】
前記開口絞りは、光を通す開口が設けられた遮光部を有し、
前記開口を通る前記第１の偏光の偏光方向における該開口の内寸は、該偏光方向の直交方向における前記第３の光の入射側の方が前記第４の光の入射側よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の反射型液晶プロジェクター。
【請求項５】
前記開口絞りが前記投射光学系の瞳面に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の反射型液晶プロジェクター。
【請求項６】
前記光源と前記反射型液晶パネルとの間の光路に設けられ、前記光源の光軸と略直交する面に配列された複数のレンズ要素を有するレンズアレイと、
前記レンズアレイと前記反射型液晶パネルとの間の光路に設けられた重畳レンズと、
を備え、
前記複数のレンズ要素の各々が前記光源から出射された光を集光し、前記複数のレンズ要素の各々により集光された光を前記重畳レンズが前記反射型液晶パネルに重畳するようになっており、
前記開口絞りが、前記レンズアレイと前記重畳レンズとの間の光路に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の反射型液晶プロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型液晶プロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶プロジェクターの１つとして反射型液晶プロジェクターが知られている。反射型液晶プロジェクターは、例えば光源、偏光ビームスプリッター（以下、ＰＢＳという）、反射型液晶パネル、および投射光学系により構成される。光源から出射された光は、ＰＢＳを透過して反射型液晶パネルに入射する。ＰＢＳは、通常は反射型液晶パネルの法線方向と４５°の角度をなして配置される。反射型液晶パネルに入射した光は、変調されるとともに反射型液晶パネルで反射する。反射型液晶パネルで反射した光は、ＰＢＳに再度入射して、画像を示す偏光と反転画像を示す偏光とに分離される。画像を示す偏光が投射光学系によりスクリーン等に投射されることにより、画像が表示される。
【０００３】
反射型液晶プロジェクターによれば、透過型液晶プロジェクターと比較して、高コントラスト比や高輝度を実現可能である。反射型液晶プロジェクターは、この特長を活かしたホームシアターやデジタルシネマ、デジタルサイネージ等の市場に普及が始まっている。しかしながら、コントラスト比をさらに向上させる上で、ＰＢＳの偏光分離機能が入射角に依存することが大きな障害になっている。
【０００４】
詳しくは、反射型液晶パネルから出射された光は、通常は平行光ではなく収束光であり、例えば２０°コーン程度の広がりを有している。入射角が４５°±１０°の範囲の入射光に対してＰＢＳの偏光を分離する精度が不足すると、反転画像を示す偏光の一部が画像を示す偏光から分離されずに画像が表示され、コントラスト比を向上させることが難しくなる。
【０００５】
従来のＰＢＳは、直角プリズムの斜面に誘電体多層膜をコーティングした２つのプリズムを、互いの斜面で接着したものである。近年、従来のＰＢＳよりも偏光分離機能の入射角依存性が小さいワイヤーグリッド型ＰＢＳが採用されるようになり、反射型プロジェクターのコントラスト比が大幅に向上してきている。
【０００６】
しかしながら、ワイヤーグリッド型ＰＢＳも入射角依存性を有してはいるので、超高コントラスト比（例えば１：５００００）を実現することは容易でない。コントラスト比を向上させる技術として、開口絞りにより反射型液晶パネルから出射される光の広がりを制限する技術が、特許文献１〜３に開示されている。
【０００７】
特許文献１では、ＰＢＳに入射する光の角度を制限している。光線束を絞ったときにはＰＢＳにおける角度特性が向上し、コントラストを強調した投射状態を実現でき、光線束を広げたときには多くの光量を投影する明るさを強調した投射状態を実現できるようになる、とされている。
特許文献２では、液晶の視角特性に着目して開口の４隅を対角方向へ絞る十字形状の開口絞りを採用しており、コントラスト比が低い視角方向の光をカットすることができる、とされている。
特許文献３では、楕円状や十字型状の開口絞りを用いており、明るさの低下を最小限に抑えつつコントラスト比を向上させることができる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１１３２８２号公報
【特許文献２】特開２００７−２１２９９７号公報
【特許文献３】特表２００５−５１６２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１から特許文献３の技術によれば、コントラスト比を向上させる効果を期待できる。しかしながら、明るさの低下を最低限に抑えつつ、コントラスト比をさらに向上させるには、次に説明するように、改善すべき点がある。
【００１０】
特許文献１の技術では、開口絞りによりＰＢＳへの入射角を制限すると、通常同様に表示画像が暗くなり、高コントラスト化と高輝度化を両立することが難しい。
特許文献２の技術では、液晶の視角特性の観点で遮光すべき角度成分の光が、ＰＢＳの入射角依存性の観点で遮光すべき角度成分の光と必ずしも一致しないので、反転画像を示す光を十分に分離することができずに高コントラスト化に対応できないおそれがある。また、画像を示す光が遮光される割合が増加して、明るさ低下を招くおそれがある。
特許文献３の技術では、ワイヤーグリッド型ＰＢＳの偏光分離機能が入射角の影響を受けないとされており（特許文献３、００３９参照）。したがって、ワイヤーグリッド型ＰＢＳの入射角依存性によるコントラスト比の低下を改善する効果が期待できず、高コントラスト化に対応できないおそれがある。特許文献３には、００３９の記載とは一致しないものの、光線束の両隅において様々な度合いで光を優先的に遮断することについても記載されている（特許文献３、００２６参照）。しかしながら、いかなる開口絞りにすれば、ワイヤーグリッド型ＰＢＳの偏光分解機能を補償できるのかについて記載されていないので、特許文献２と同様の理由により、高コントラスト化に対応できないおそれや明るさ低下を招くおそれがある。
本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、高コントラスト化および高輝度化を両立した反射型液晶プロジェクターを提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では、前記目的を達成するために以下の手段を採用している。
本発明の反射型液晶プロジェクターは、光源と、前記光源から出射された光を変調する反射型液晶パネルと、前記反射型液晶パネルにより変調された光が入射する位置に配置され、該光のうちの第１の偏光を反射させるとともに偏光方向が前記第１の偏光と略直交する第２の偏光を透過させる反射分離面を有するワイヤーグリッド型偏光分離素子と、前記ワイヤーグリッド型偏光分離素子で反射した前記第１の偏光を投射する投射光学系と、前記光源から出射された光の光路に設けられ、前記反射型液晶パネルから前記偏光分離面に向かって前記第１の偏光の偏光方向に広がりを持つ第１の光を前記第２の偏光の偏光方向に広がりを持つ第２の光よりも広がり角度を絞る開口絞りと、を備えていることを特徴とする。
【００１２】
光源から出射された光は、反射型液晶パネルにより変調された後、ワイヤーグリッド型偏光分離素子（以下、ＷＧ素子と略記する。）により第１の偏光と第２の偏光とに分離され、第１の偏光が投射されることにより、画像が表示される。
【００１３】
本願発明者は、ＷＧの偏光分離機能の入射角依存性について調査した。その結果については［発明を実施するための形態］にて説明するが、ＷＧ素子で反射する第１の偏光の偏光方向（以下、反射軸方向という）に広がりを持つ光について偏光を分離する精度が、ＷＧ素子を透過する第２の偏光の偏光方向（以下、透過軸方向という）に広がりを持つ光について偏光を分離する精度よりも低いという知見を得た。このことは、ＷＧ素子で反射した光において、第１の光に含まれる第２の偏光の方が、第２の光に含まれる第２の偏光よりも多くなりやすいことを意味する。
【００１４】
本発明の反射型液晶プロジェクターでは、開口絞りにより第１の光が第２の光よりも絞られるので、表示すべき画像を示す第１の偏光のうちで開口絞りに絞られる光の光量を減らしつつ、投射される光から反転画像を示す第２の偏光を除くことができ、高コントラスト化および高輝度化を両立することができる。
【００１５】
本発明に係る反射型液晶プロジェクターは、代表的な態様として以下のような態様をとりえる。
【００１６】
前記開口絞りは、光を通す開口が設けられた遮光部を有し、前記開口を通る前記第１の偏光の偏光方向における該開口の最大内寸が、該偏光方向の直交方向における該開口の最大内寸よりも小さいとよい。
【００１７】
このようにすれば、開口絞りでの第１の光の透過率が、開口絞りでの第２の光の透過率よりも低くなり、第１の光が第２の光よりも絞られるので、高コントラスト化および高輝度化を両立することができる。
【００１８】
前記ワイヤーグリッド型偏光分離素子の前記偏光分離面が、前記反射型液晶パネルに含まれる液晶層の光出射面に対して非平行になっており、前記開口絞りは、前記偏光分離面において前記液晶層の光出射面との間隔が広くなる側に向かって広がりを持つ第３の光を、前記偏光分離面において前記液晶層の光出射面との間隔が狭くなる側に向かって広がりを持つ第４の光よりも絞るとよい。
【００１９】
一般に、界面に対する光の入射角が大きくなるほど、界面での光の反射率が高くなる。上記の構成では、偏光分離面において液晶層の光出射面との間隔が広くなる側に向かって広がりを持つ第３の光の入射角の方が、偏光分離面において液晶層の光出射面との間隔が狭くなる側に向かって広がりを持つ第４の光の入射角よりも大きくなる。反転画像を示す第１の偏光のうちの第３の光は、第４の光よりも偏光分離面に対する入射角が大きいので偏光分離面で反射しやすくなり、偏光分離面で反射した第１の偏光と混ざりやすくなる。上記の構成によれば、開口絞りが第３の光を第４の光よりも絞るので、明るさの低下を最低限に抑えつつ、コントラスト比を向上させる効果が高められる。
【００２０】
前記開口絞りは、光を通す開口が設けられた遮光部を有し、前記開口を通る前記第１の偏光の偏光方向における該開口の内寸は、該偏光方向の直交方向における前記第３の光の入射側の方が前記第４の光の入射側よりも小さいとよい。
【００２１】
このようにすれば、第３の光の開口絞りでの透過率が、第４の光の開口絞りでの透過率よりも低くなり。第３の光が第４の光よりも絞られるので、明るさの低下を最低限に抑えつつ、コントラスト比を向上させる効果が高められる。
【００２２】
前記開口絞りが前記投射光学系の瞳面に配置されているとよい。
このようにすれば、開口絞りが投射光学系の瞳面に配置されているので、表示される画像を狭めることなく、第１の光を第２の光よりも絞ることができる。反射型液晶パネルから出射された光は、投射光学系の瞳面において、角度成分の光が角度に応じて空間的にマッピングされたスポット（フーリエ変換像）を形成するので、瞳面に入射する光のうちで所望の角度成分の光を選択的に絞ることが容易になる。投射される直前の光を絞るので、反転画像を示す光を正確に除去することができる。
【００２３】
前記光源と前記反射型液晶パネルとの間の光路に設けられ、前記光源の光軸と略直交する面に配列された複数のレンズ要素を有するレンズアレイと、
前記レンズアレイと前記反射型液晶パネルとの間の光路に設けられた重畳レンズと、
を備え、
前記複数のレンズ要素の各々が前記光源から出射された光を集光し、前記複数のレンズ要素の各々により集光された光を前記重畳レンズが前記反射型液晶パネルに重畳するようになっており、
前記開口絞りが、前記レンズアレイと前記重畳レンズとの間の光路に設けられているとよい。
【００２４】
このようにすれば、光源光が複数のレンズ要素に空間的に分かれて入射し、複数のレンズ要素の各々に集光された光が重畳レンズにより反射型液晶パネルに重畳されるので、光源光の照度が均一化される。したがって、反射型液晶パネルに入射する光の照度が均一化され、表示される画像の明るさムラを減らすことができる。反射型液晶パネルから出射されるとＷＧ素子で分離しにくくなる角度成分の光を、反射型液晶パネルに入射する前の段階で絞るので、高コントラスト化および高輝度化を両立することができ、しかも反射型液晶パネルの耐光性を高めることができる。特に、投射光学系の瞳面にも開口絞りが設けられている場合には、明るさの低下を最低限に抑えつつ、コントラスト比を向上させる効果が高められる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るプロジェクターの概略構成を示す模式図である。
【図２】１系統の画像形成系における光路を示す模式図である。
【図３】反射型液晶パネルの構成を模式的に示す分解斜視図である。
【図４】ＷＧ素子で反射した光の偏光状態を示す概念図である。
【図５】（ａ）は第１の光の光路図、（ｂ）は第２の光の光路図である。
【図６】ＷＧ素子の偏光分離機能の入射角依存性を示すグラフである。
【図７】出射側開口絞りの配置を示す図である。
【図８】入射側開口絞りの一例を示す図である。
【図９】入射側開口絞りの図８と異なる例を示す図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、実施例１〜４の開口絞りの開口形状を示す平面図、（ｅ）、（ｆ）は比較例１、２の開口絞りの開口形状を示す平面図、である。
【図１１】実施例１〜４、比較例１、２の開口絞りで透過率に対するコントラスト比の比較を示すグラフである。
【図１２】変形例の開口絞りを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。説明に用いる図面において、特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造の寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせている場合がある。また、実施形態において同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を省略する場合がある。
【００２７】
図１は、本発明に係る一実施形態のプロジェクター１の概略構成を示す模式図、図２は、第２の画像形成系５ｂにおける光路を示す模式図、図３は、反射型液晶パネルの構成を模式的に示す分解斜視図である。
【００２８】
図１に示すようにプロジェクター１は、光源２、インテグレーター光学系３、色分離光学系４、３系統の画像形成系５、色合成素子６、投射光学系７、および開口絞りを有している。３系統の画像形成系５として、第１の画像形成系５ａ、第２の画像形成系５ｂ、および第３の画像形成系５ｃが設けられている。開口絞りとして、入射側開口絞り３３および出射側開口絞り７３が設けられている。入射側開口絞り３３は、インテグレーター光学系３に組込まれており、出射側開口絞り７３は、投射光学系７に組込まれている。プロジェクター１は、概略すると以下のように動作する。
【００２９】
光源２から出射された光源光は、インテグレーター光学系３に入射する。インテグレーター光学系３に入射した光源光は、照度が均一化されるとともに偏光状態が揃えられ、また入射側開口絞り３３により広角成分がカットされて出射される。インテグレーター光学系３から出射された光源光は、色分離光学系４により複数の色光に分離され、色光ごとに異なる系統の画像形成系５に入射する。３系統の画像形成系５の各々に入射した色光は、表示すべき画像の画像データに基づいて変調されて変調光となる。３系統の画像形成系５から出射された３色の変調光は、色合成素子６により合成されて多色光となり、投射光学系７に入射する。投射光学系７に入射した多色光は、反転画像を示す光が出射側開口絞り７３によりカットされ、スクリーン等の被投射面（図示略）に投射される。これにより、被投射面にフルカラーの画像が表示される。
【００３０】
次に、プロジェクター１の構成要素について詳しく説明する。
光源２は、光源ランプ２１および放物面リフレクター２２を有している。光源ランプ２１から放射された光は、放物面リフレクター２２によって一方向に反射されて略平行な光線束となり、光源光としてインテグレーター光学系３に入射する。光源ランプ２１は、例えばメタルハライドランプ、キセノンランプ、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ等により構成される。また、放物面リフレクター２２の代わりに楕円リフレクター、球面リフレクター等によりリフレクターを構成してもよい。リフレクターの形状に応じて、リフレクターから出射された光を平行化する平行化レンズが用いられることがある。
【００３１】
インテグレーター光学系３は、第１のレンズアレイ３１、第２のレンズアレイ３２、入射側開口絞り３３、偏光変換素子３４、および重畳レンズ３５を有している。インテグレーター光学系３の光軸３０は、光源２の光軸２０と略一致しており、上記のインテグレーター光学系３の構成要素の各々は、中心位置がインテグレーター光学系３の光軸３０上に並ぶように配置されている。本実施形態では、第１のレンズアレイ３１と重畳レンズ３５との間の光路のうちで、第１のレンズアレイ３１と第２のレンズアレイ３２との間の光路に、入射側開口絞り３３が配置されている。入射側開口絞り３３の説明は、出射側開口絞り７３の説明とあわせて後に行う。
【００３２】
第１のレンズアレイ３１は、光源２の光軸２０に略直交する面に配列された複数のレンズ要素３１１を有している。第２のレンズアレイ３２は、レンズ要素３１１と同様に複数のレンズ要素３２１を有している。レンズ要素３１１、３２１は、例えばマトリックス状に配列されており、光軸３０に直交する平面での平面形状が、図２に示す反射型液晶パネル８の被照明領域８０と相似形状（ここでは、略矩形）になっている。被照明領域８０は、反射型液晶パネル８において複数の画素が配列された領域の全体を含む領域である。
【００３３】
偏光変換素子３４は、複数の偏光変換ユニット３４１を有している。偏光変換ユニット３４１は、その詳細な構造を図示しないが、偏光ビームスプリッター膜（以下、ＰＢＳ膜という）、１／２位相板および反射ミラーを有している。
【００３４】
第１のレンズアレイ３１のレンズ要素３１１は、第２のレンズアレイ３２のレンズ要素３２１と１対１で対応している。第２のレンズアレイ３２のレンズ要素３２１は、偏光変換素子３４の偏光変換ユニット３４１と１対１で対応している。互いに対応関係にあるレンズ要素３１１、３２１および偏光変換ユニット３４１は、光軸３０と略平行な軸に沿って並んでいる。
【００３５】
インテグレーター光学系３に入射した光源光は、第１のレンズアレイ３１の複数のレンズ要素３１１に空間的に分かれて入射し、レンズ要素３１１に入射した光源光ごとに集光される。レンズ要素３１１により集光された光源光は、入射側開口絞り３３を通り、このレンズ要素３１１と対応するレンズ要素３２１に結像する。すなわち、第２のレンズアレイ３２の複数のレンズ要素３２１の各々に二次光源像が形成される。レンズ要素３２１に形成された二次光源像からの光は、このレンズ要素３２１に対応する偏光変換ユニット３４１に入射する。
【００３６】
偏光変換ユニット３４１に入射した光は、ＰＢＳ膜に対するＰ偏光とＳ偏光とに分離される。分離された一方の偏光は、反射ミラーで反射した後に１／２位相板を通り、他方の偏光と偏光状態が揃えられる。ここでは、偏光変換ユニット３４１を通った光の偏光状態が、後述するＷＧ素子５４の偏光分離面に対するＰ偏光に揃えられるようになっている。複数の偏光変換ユニット３４１の各々から出射された光は、重畳レンズ３５に入射して屈折し、反射型液晶パネル８の被照明領域８０に重畳される。第１のレンズアレイ３１により空間的に分割された複数の光線束の各々が、被照明領域８０の略全域を照明することにより、複数の光線束で照度分布が平均化され、被照明領域８０での照度が均一化される。
【００３７】
色分離光学系４は、波長選択面を有する第１〜第３のダイクロイックミラー４１〜４３、および第１、第２の反射ミラー４４、４５を有している。第１のダイクロイックミラー４１は、赤色光を反射させるとともに、緑色光および青色光を透過させる特性を有している。第２のダイクロイックミラー４２は、赤色光を透過させるとともに、緑色光および青色光を反射させる特性を有している。第３のダイクロイックミラー４３は、緑色光を反射させるとともに、青色光を透過させる特性を有している。第１、第２のダイクロイックミラー４１、４２は、各々の波長選択面を互いに略直交するように、かつ各々の波長選択面がインテグレーター光学系３の光軸３０と略４５°の角度をなすように配置されている。
【００３８】
色分離光学系４に入射した光源光に含まれる赤色の光Ｌ１０、緑色の光Ｌ２０および青色の光Ｌ３０は、以下のようにして分離され、分離された色光ごとに対応する画像形成系５に入射する。
光Ｌ１０は、第２のダイクロイックミラー４２を透過するとともに第１のダイクロイックミラー４１で反射した後に、第１の反射ミラー４４で反射して、第１の画像形成系５ａに入射する。
光Ｌ２０は、第１のダイクロイックミラー４１を透過するとともに第２のダイクロイックミラー４２で反射した後に、第２の反射ミラー４５で反射し、次いで第３のダイクロイックミラー４３で反射して、第２の画像形成系５ｂに入射する。
光Ｌ３０は、第１のダイクロイックミラー４１を透過するとともに第２のダイクロイックミラー４２で反射した後に、第２の反射ミラー４５で反射し、次いで第３のダイクロイックミラー４３を透過して、第３の画像形成系５ｃに入射する。
【００３９】
第１〜第３の画像形成系５ａ〜５ｃは、いずれも同様の構成になっている。ここでは、第１〜第３の画像形成系５ａ〜５ｃを代表して、第２の画像形成系５ｂの構成について説明する。
【００４０】
図２に示すように第２の画像形成系５ｂは、入射側偏光板５１、ＷＧ素子５４、反射型液晶パネル８、および出射側偏光板５５を有している。なお、図２中の破線は、ＷＧ素子５４の位置関係を明確にするために描いた補助線であって実体は無い。ワイヤーグリッド型偏光分離素子は、従来の誘電体多層膜タイプのＰＢＳとは異なり、三角プリズムで挟む必要がない。図２には、構成要素の位置関係を分かりやすくするために、入射側偏光板５１、反射型液晶パネル８、出射側偏光板５５を離間して描いているが、実際には図２中の破線にほぼ接するように配置されている。
【００４１】
色分離光学系４から出射される光源光の一部である緑色の光Ｌ２０は、入射側偏光板５１に入射する。入射側偏光板５１は、直線偏光を通すものであり、次に説明するＷＧ素子５４の偏光分離面に対するＰ偏光を通すように、透過軸が設定されている。以下、ＷＧ素子５４の偏光分離面に対するＰ偏光を単にＰ偏光と称し、ＷＧ素子５４の偏光分離面に対するＳ偏光を単にＳ偏光と称する。上述のように、インテグレーター光学系３を通った光源光は、偏光状態がＰ偏光に揃えられており、光Ｌ２０のほとんどが入射側偏光板５１を通り、ＷＧ素子５４に入射する。
【００４２】
ＷＧ素子５４は、誘電体層５４１、および複数の金属線５４２を含んでいる。誘電体層５４１は、ガラス基板などにより構成される。複数の金属線５４２は、誘電体層５４１の表面に設けられている。複数の金属線５４２は、いずれも一方向（Ｚ方向）に延在しており、互いに略平行に並んでいる。複数の金属線５４２の延在方向が反射軸方向Ｄ１であり、複数の金属線５４２が並ぶ方向が透過軸方向Ｄ２である。偏光分離面は、反射軸方向Ｄ１に平行かつ透過軸方向Ｄ２に平行なＷＧ素子５４の主面である。偏光分離面の法線方向は、偏光分離面に入射する光Ｌ２０の中心軸に対して略４５°の角度をなしている。
【００４３】
偏光分離面に入射した光Ｌ２０のうちで、偏光方向が反射軸方向Ｄ１であるＳ偏光（第１の偏光）は偏光分離面で反射し、偏光方向が透過軸方向Ｄ２であるＰ偏光（第２の偏光）は偏光分離面を透過する。インテグレーター光学系３から出射された緑色の光Ｌ２０は、概ねＰ偏光になっており、偏光分離面を通って反射型液晶パネル８に入射する。
【００４４】
図３に示すように反射型液晶パネル８は、素子基板８１、対向基板８２、液晶層８３、および補償板８４を有している。素子基板８１は、対向基板８２と対向して設けられている。液晶層８３は、素子基板８１と対向基板８２との間に設けられている。補償板８４は、対向基板８２に対して液晶層８３と反対に設けられている。ＷＧ素子５４を通った緑色の光Ｌ２０は、補償板８４に入射して対向基板８２を通り、液晶層８３に入射した後に素子基板８１で反射して折り返される。緑色の光Ｌ２０は、液晶層８３を通る間に変調されて光Ｌ２１となり、対向基板８２および補償板８４を通って、反射型液晶パネル８から出射される。
【００４５】
素子基板８１は、シリコン基板やガラス基板を基体として構成される。シリコン基板を用いる場合には、いわゆるＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ）になる。素子基板８１は、複数のゲート線８５、複数のソース線８６、複数の薄膜トランジスター（以下、ＴＦＴという）８７、および画素電極８８を含んでいる。
【００４６】
複数のゲート線８５は、互いに平行に延在している。複数のソース線８６は、互いに平行に延在している。ゲート線８５の延在方向（Ｘ方向）は、ソース線８６の延在方向（Ｚ方向）と交差（ここでは直交）している。ゲート線８５が、ソース線８６と交差する部分ごとに、ＴＦＴ８７が設けられている。ゲート線８５は、ＴＦＴ８７のゲート電極と電気的に接続されている。ソース線８６は、ＴＦＴ８７のソース領域と電気的に接続されている。
【００４７】
ゲート線８５とソース線８６とに囲まれる部分は、１つの変調要素になっている。本実施形態では、１つの変調要素が１つの画素Ｐになっている。複数の画素Ｐは、１方向（Ｘ方向）に等ピッチで配列されており、また他の１方向（Ｚ方向）に等ピッチで配列されている。複数の画素Ｐには、画素Ｐごとに独立した島状の画素電極８８が設けられている。本実施形態の画素電極８８は、金属材料からなり、鏡面反射板を兼ねている。図３では、画素電極８８を切欠いて、画素電極８８の下地側を模式的に図示している。実際には、画素電極８８は、平坦化層や絶縁層を介してゲート線８５、ソース線８６、ＴＦＴ８７を被覆しており、画素Ｐの開口率が高められている。画素電極８８は、ＴＦＴ８７のドレイン領域と電気的に接続されている。画素電極８８を覆って、図示略の配向膜が設けられている。
【００４８】
対向基板８２は、その詳細な構造を図示しないが、ガラス基板等の透明基板を基体として構成されている。対向基板８２の液晶層８３側に透明導電材料からなる共通電極が設けられている。共通電極の液晶層８３側に配向膜が設けられている。素子基板８１や対向基板８２に設けられる配向膜は、例えば斜方蒸着法等により形成された無機配向膜である。
【００４９】
液晶層８３は、例えばＶＡモードの液晶層により構成される。素子基板８１と対向基板８２とのセルギャップは、例えば２．０μｍ程度であり、このセルギャップに液晶材料が封入されて液晶層８３が構成されている。液晶材料は、誘電率異方性が負であり、複屈折性Δｎが例えば０．１２のものである。液晶層８３に含まれる液晶分子８３１は、素子基板８１の基板面に沿う方向を基準（０°）としたプレチルト角θＰが例えば８７°程度である。補償板８４は、例えばネガのＣプレートにより構成される。補償板８４は、液晶分子８３１のプレチルトにより生じる位相差を補償するように、素子基板８１の基板面に沿う方向に対して略４．５°程度傾けて設けられている。
【００５０】
以上のような構成の反射型液晶パネルにおいて、ゲート線８５に選択パルスが供給されると、このゲート線８５に接続されたＴＦＴ８７がオンになる。ＴＦＴ８７がオンになった状態で、画素ごとの階調値に応じたソース信号がソース線８６に供給され、ソース信号がＴＦＴ８７を経て画素電極８８に供給される。画素電極８８にソース信号が供給されると、この画素電極８８と共通電極との間に電界が印加され、この電界に応じて液晶層８３の配向状態が画素Ｐごとに変化する。画素Ｐに入射した光Ｌ２０は、この画素Ｐにおける液晶層８３の配向状態に応じて偏光状態が変化する。液晶層８３を通った光Ｌ２０は、変調された光Ｌ２１として液晶層８３の光出射面から出射される。
【００５１】
本実施形態では、画素Ｐにおける液晶層８３に電界が印加されていない状態で、この画素Ｐに入射した光Ｌ２０は、ほぼ偏光状態が変化せずにＰ偏光のまま出射される。画素Ｐにおける液晶層８３に電界が印加されている状態で、この画素Ｐに入射した光Ｌ２０は、画像データに規定された階調値に応じた比率でＰ偏光がＳ偏光へと変化する。すなわち、光Ｌ２１に含まれるＳ偏光は、表示すべき画像を示す光であり、光Ｌ２１に含まれるＰ偏光は、表示すべき画像の反転画像を示す光である。複数の画素Ｐの各々から出射された光Ｌ２１の中心軸は、互いに略平行になっており、液晶層８３の光出射面と略垂直になっている。
【００５２】
図４に示すように、複数の画素Ｐの各々から出射される光Ｌ２１は、光源光の広がり角等に応じた広がり角θ（例えば２０°コーン程度）を有している。反射型液晶パネル８から出射された光Ｌ２１は、ＷＧ素子５４の偏光分離面に入射する。光Ｌ２１に含まれるＰ偏光が偏光分離面を透過し、光Ｌ２１に含まれるＳ偏光が偏光分離面で反射する。光Ｌ２１のうちで偏光分離面を透過した光Ｌ２２（主としてＰ偏光）は、入射側偏光板５１に向かって進行し、投射光学系７に向かう光路から除かれる。光Ｌ２１のうちで、偏光分離面で反射した光Ｌ２３（主としてＳ偏光）は、出射側偏光板５５に向かって進行する（図２参照）。出射側偏光板５５は、直線偏光を通すものであり、Ｓ偏光を通すように透過軸が設定されている。光Ｌ２３のうちで出射側偏光板５５を通った光Ｌ２４は、色合成素子６に入射する。
【００５３】
図１に示した第１の画像形成系５ａに入射した赤色の光Ｌ１０は、緑色の光Ｌ２０と同様にして変調され、表示すべき画像を示すＳ偏光の赤色の光Ｌ１４として、第１の画像形成系５ａから出射される。同様に、表示すべき画像を示すＳ偏光の青色の光Ｌ３４が、第３の画像形成系５ｃから出射される。図３に示すように光Ｌ１４、Ｌ２４、Ｌ３４は、色合成素子６に入射する。
【００５４】
色合成素子６は、ダイクロイックプリズム等により構成される。ダイクロイックプリズムは、４つの三角柱プリズムが互いに貼り合わされた構造になっている。三角柱プリズムにおいて貼り合わされる面は、ダイクロイックプリズムの内面になる。ダイクロイックプリズムの内面に、赤色光を反射させるとともに緑色光および青色光を透過させる特性の波長選択面と、青色光を反射させるとともに赤色光および緑色光を透過させる特性の波長選択面とが互いに直交して形成されている。
【００５５】
ダイクロイックプリズムに入射した緑色光のＳ偏光であるＬ２４は、波長選択面を通ってそのまま出射される。ダイクロイックプリズムに入射したＳ偏光の赤色の光Ｌ１４、Ｓ偏光の青色の光Ｌ３４は、波長選択面で選択的に反射あるいは透過して、Ｓ偏光の緑色の光Ｌ２４の出射方向と同じ方向に出射される。緑色の光Ｌ２４は、必要に応じて２分の１波長板でＰ偏光に変換しても良い。これにより、緑色の光Ｌ２４が、ダイクロイックプリズムを効率良く透過するようになる。このように、３つの色光は、重ね合わされて合成され、多色光Ｌとなり投射光学系７に入射する。
【００５６】
図１に示したように投射光学系７は、第１のレンズ部７１、第２のレンズ部７２、および出射側開口絞り７３を有している。出射側開口絞り７３は、投射光学系７の瞳面に配置されている。
【００５７】
ところで、光Ｌ２３は投射されて画像を表示する光であり、表示される画像のコントラスト比を向上させる観点では、光Ｌ２３に反転画像を示すＰ偏光が含まれていないことが望ましい。第１、第３の画像形成系５ａ、５ｃから出射される光についても同様である。しかしながら、Ｐ偏光とＳ偏光とを完全に分離することは難しく、実際にはＰ偏光のごく一部が偏光分離面で反射して光Ｌ２３に含まれてしまう。図４では、光Ｌ２３のスポットＳ内での偏光状態について、偏光方向を矢印で模式的に図示している。
【００５８】
スポットＳ内の偏光状態は、概ね偏光方向が反射軸方向Ｄ１である直線偏光になっているが、Ｐ偏光が混ざり合っている部分では直線偏光に近い楕円偏光になっている。この楕円偏光の長軸は、反射軸方向Ｄ１に対して傾斜している。光Ｌ２３に含まれるＰ偏光の割合が高くなるほど、楕円偏光の長軸が出射側偏光板５５の透過軸となす角度が増加する。このような楕円偏光が出射側偏光板５５に入射すると、楕円偏光の長軸方向の振幅を出射側偏光板５５の透過軸に正射影した振幅の２乗に相当する光量の光が、出射側偏光板５５を透過する。すなわち、光Ｌ２３にＰ偏光が含まれていない場合に出射側偏光板５５を透過する光の光量を所望の光量としたときに、光Ｌ２３に含まれるＰ偏光の割合が増加するほど、出射側偏光板５５を透過する光の光量が所望の光量からずれてしまう。
【００５９】
本発明では、光Ｌ１４、Ｌ２４、Ｌ３４の各々の角度成分の光のうちで、Ｐ偏光の占める割合が相対的に高くなる角度成分の光を選択的に遮光しており、表示される画像の明るさの確保およびコントラスト比の向上を両立可能になっている。以下、光Ｌ１４、Ｌ２４、Ｌ３４を代表して光Ｌ２４について、Ｐ偏光を多く含む角度成分の光が選択的に遮光される仕組みについて説明する。
【００６０】
図５（ａ）は、反射型液晶パネル８の液晶層８３の光出射面の法線方向（Ｙ方向）、およびＷＧ素子５４の反射軸方向Ｄ１に平行な面における、第１の光の光路図である。符号Ｌθ１は、反射型液晶パネル８の任意の画素Ｐから出射されて反射軸方向Ｄ１に広がりを持つ第１の光Ｌ２１ａのうちで、液晶層８３の光出射面の法線方向と第１の角度θ１（°）をなす角度成分の光を示している。偏光分離面５４０に対する光Ｌθ１の入射角αθ（°）は、第１の角度θ１と同じである。
【００６１】
図５（ｂ）は、反射型液晶パネル８の液晶層８３の光出射面の法線方向（Ｙ方向）、およびＷＧ素子５４の透過軸方向Ｄ２に平行な面における、第２の光の光路図である。符号Ｌθ２は、反射型液晶パネル８の任意の画素Ｐから出射されて透過軸方向Ｄ２に広がりを持つ第２の光Ｌ２１ｂのうちで、液晶層８３の光出射面の法線方向と第２の角度θ２（°）をなす角度成分の光を示している。偏光分離面５４０に対する光Ｌθ２の入射角βθ（°）は、第２の角度θ２との間に（βθ＝４５−θ２）という関係がある。
【００６２】
図６はＷＧ素子５４の偏光分離機能の入射角依存性の一例を示すグラフである。
図６に示すようにＷＧ素子５４は、偏光分離機能の入射角依存性を有しており、偏光分離面でのＰ偏光の反射率（理想的には０％）が、入射角αθ、βθの違いにより変化している。入射角αθが０°から正方向または負方向に離れるにつれて、Ｐ偏光の反射率は増加している。上述のように入射角αθは、反射型液晶パネル８から偏光分離面５４０に向かって反射軸方向Ｄ１（第１の偏光の偏光方向）に広がる方向の第１の角度θ１と同じになる。したがって、第１の角度θ１の絶対値が０°よりも大きくなる角度成分の光であるほど、この角度成分に含まれるＰ偏光が偏光分離面５４０で反射しやすくなり、偏光分離面５４０で反射した後にＰ偏光の割合が高くなることになる。
【００６３】
Ｐ偏光の反射率の等高線は、概ね横軸に沿っており、入射角αθの違いによる入射角依存性の方が、入射角βθの違いによる入射角依存性よりも顕著であることを示している。上述のように入射角βθは、反射型液晶パネル８から偏光分離面５４０に向かって透過軸方向Ｄ２（第２の偏光の偏光方向）に広がる方向の第２の角度θ２に対応している。すなわち、光源２から出射されたときと比較して投射されたときの光の角度成分が、反射軸方向Ｄ１に広がる方向で、透過軸方向Ｄ２に広がる方向よりも広い角度範囲で絞られていれば、明るさの低下を最低限に抑えつつ、コントラスト比を向上させることができる。
【００６４】
また、界面に対する光の入射角が大きくなるほど、界面での光の反射率が高くなるので、入射角βθが増加するほど、入射角αθの違いによる入射角依存性が顕著になっている。例えば、βθ＝３０°においてαθ＝０°からαθ＝１５°までの反射率の変化が０．３％程度であるのに対して、βθ＝６０°においてαθ＝０°からαθ＝１５°までの反射率の変化は０．９％程度になっている。偏光分離面５４０において液晶層８３の光出射面との間隔が広くなる側に向かって広がりを持つ第３の光Ｌ２１ｃ（図５（ｂ）参照）の方が、液晶層８３の光出射面との間隔が狭くなる側に向かって広がりを持つ第４の光Ｌ２１ｄよりも、偏光分離面５４０に対する入射角βθが大きくなる。すなわち、光源２から出射されたときと比較して投射されたときの光の角度成分が、第３の光Ｌ２１ｃが広がる方向で第４の光Ｌ２１ｄが広がる方向よりも広い角度範囲で絞られていれば、明るさの低下を最低限に抑えつつ、コントラスト比を向上させる効果が高められる。
【００６５】
図２の説明に戻り、入射側開口絞り３３は、光を通す開口３３２が設けられた遮光部３３１を有している。出射側開口絞り７３は、光を通す開口７３２が設けられた遮光部７３１を有している。本実施形態の開口３３２、７３２の形状は、略台形になっている。
【００６６】
入射側開口絞り３３の開口３３２は、台形の互いに平行な対辺に沿う方向（Ｚ方向、短手方向という）の最大内寸が、対辺に直交する方向（Ｘ方向、長手方向という）の最大内寸よりも小さくなっている。開口３３２の長手方向は、Ｐ偏光の偏光方向と略一致しており、開口３３２の短手方向はＳ偏光の偏光方向と略一致している。開口３３２の短手方向の寸法は、長手方向の一方側の方が他方側よりも短くなっている。開口３３２の一方側を通った光Ｌ２０は、反射型液晶パネル８に入射した後に、第３の光Ｌ２１ｃとして出射される。開口３３２の他方側を通った光Ｌ２０は、反射型液晶パネル８に入射した後に、第４の光Ｌ２１ｄとして出射される。
【００６７】
入射側開口絞り３３を通った光Ｌ２０は、光源２から出射されたときと比較すると、Ｓ偏光の偏光方向（反射軸方向Ｄ１）に広がる角度成分の光（第１の光）が、Ｐ偏光の偏光方向（透過軸方向Ｄ２）に広がる角度成分の光（第２の光）よりも絞られた状態で、ＷＧ素子５４を通り反射型液晶パネル８に入射する。そして、変調された光Ｌ２１は、第１の光が第２の光よりも絞られた状態で、ＷＧ素子５４に再度入射する。偏光分離面でＰ偏光の漏れ反射を生じやすい第１の光の広角成分が優先的にカットされているので、偏光分離面で反射した光Ｌ２３に含まれるＰ偏光を減らすことができる。
【００６８】
また、第２の光が第１の光と同程度に絞られている場合と比較して、偏光分離面でＰ偏光の漏れ反射を生じにくい第２の光を増すことができる。特に、入射側開口絞り３３において、第３の光Ｌ２１ｃとなる角度成分の光が、第４の光Ｌ２１ｄとなる角度成分の光よりも絞られているので、光Ｌ２３に含まれるＰ偏光を減らすとともに第２の光を効果的に増すことができる。
【００６９】
また、反射型液晶パネル８に入射する前の光Ｌ２０に対して表示に不要な光を絞るので、この不要な光による反射型液晶パネル８の劣化を防止することができ、反射型液晶パネル８の耐光性を高めることができる。
【００７０】
出射側開口絞り７３の開口７３２は、台形の互いに平行な対辺に沿う方向（Ｚ方向、短手方向という）の最大内寸が、対辺に直交する方向（Ｙ方向、長手方向という）の最大内寸よりも小さくなっている。開口７３２の長手方向は、Ｐ偏光の偏光方向と略一致しており、開口７３２の短手方向はＳ偏光の偏光方向と略一致している。開口７３２の短手方向の寸法は、長手方向の一方側の方が他方側よりも短くなっている。反射型液晶パネル８から出射された第３の光Ｌ２１ｃは、開口７３２の一方側に入射する。反射型液晶パネル８から出射された第４の光Ｌ２１ｄは、開口７３２の他方側に入射する。
【００７１】
出射側開口絞り７３を通った光Ｌ２４は、出射側開口絞り７３に入射する前の光Ｌ２４と比較して、偏光分離面に入射するときに反射軸方向Ｄ１に広がった第１の光が、偏光分離面に入射するときに透過軸方向Ｄ２に広がった第２の光よりも絞られる。出射側開口絞り７３を通った光Ｌ２４は、偏光分離面で漏れ反射したＰ偏光を第２の光よりも相対的に多く含んでいる第１の光の広角成分が優先的にカットされて、投射光学系７により投射される。
【００７２】
また、第２の光が第１の光と同程度に絞られている場合と比較して、偏光分離面でＰ偏光の漏れ反射を生じにくい第２の光を増すことができる。特に、出射側開口絞り７３において、第３の光Ｌ２１ｃに由来する角度成分の光が、第４の光Ｌ２１ｄに由来する角度成分の光よりも絞られているので、光Ｌ２４に含まれるＰ偏光を減らすとともに第２の光を効果的に増すことができる。
【００７３】
以上のように、入射側開口絞り３３および出射側開口絞り７３で絞られる光量が抑えられ、しかも反転画像を示すＰ偏光が効果的に減らされた状態で、光Ｌ２４が投射光学系７により投射されるので、明るさの低下を最低限に抑えつつ、コントラスト比を向上させることができる。
【００７４】
次に、図７〜図９を参照しつつ、開口絞りの配置について説明する。図７は、投射光学系７に対応する物体側テレセントリック光学系における光路図、図８は、入射側開口絞り３３の配置例を示す図、図９は、入射側開口絞りの図８と異なる配置例を示す図である。
【００７５】
図７に示すように投射光学系７は、反射型液晶パネル８を物体側とした物体側テレセントリック光学系として扱うことができる。反射型液晶パネル８の各画素から出射された光の主光線は、第１のレンズ部７１を経て焦点で交わる。この焦点を含み第１のレンズ部７１の光軸に直交する面が瞳面であり、この瞳面に出射側開口絞り７３が配置されている。第１のレンズ部７１から出射側開口絞り７３までの距離は、第１のレンズ部７１の焦点距離Ｆになる。
【００７６】
反射型液晶パネル８の複数の画素Ｐの各々から出射された光は、いずれの画素Ｐから出射された光であっても瞳面における略同一の領域にスポットを形成する。このスポットの光強度分布は、画素Ｐの各々から出射された光の角度成分が、角度に応じて空間的にマッピングされた分布になっている。例えば、反射型液晶パネル８の法線方向となす角度が大きい角度成分の光であるほど、投射光学系７の光軸から離れた位置に入射し、この角度が小さい角度成分の光であるほど、投射光学系７の光軸に接近した位置に入射する。
【００７７】
出射側開口絞り７３が投射光学系の瞳面に配置されていると、いずれの画素から出射された光についても広がり角を均一に制御することができ、表示される画像を狭めることなく、第１の光を第２の光よりも絞ることができる。また、瞳面では角度成分の光が広がりを持つ角度に応じた位置に空間的に分布するので、所望の角度成分の光を選択的かつ高精度に絞ることが容易になる。また、被投写面ＳＣに投射される直前の光を絞るので、反転画像を示す光を正確に除去することができる。
【００７８】
図８に示す配置例では、第１、第２のレンズアレイ３１、３２の間の光路に入射側開口絞り３３Ａが配置されている。入射側開口絞り３３Ａは、第１、第２のレンズアレイ３１、３２の間の光路を遮ることが可能になっており、この光路を遮る面積を可変に制御できるようになっている。
【００７９】
第１のレンズアレイ３１と重畳レンズ３５との間の光路に入射側開口絞り３３Ａを配置することにより、重畳される前の光が絞られるので、反射型液晶パネル８での照度ムラが生じにくくなる。また、第１、第２のレンズアレイ３１、３２は、第１のレンズアレイを構成するレンズ要素３１１の焦点距離だけ互いに離れているので、入射側開口絞り３３Ａの開口径を可変にする機構を配置するスペースを確保することが容易である。
【００８０】
図９に示す配置例では、第２のレンズアレイ３２と重畳レンズ３５との間の光路に入射側開口絞り３３Ｂが配置されている。入射側開口絞り３３Ｂは、重畳レンズ３５の光軸と略直交する面内に配列された複数の開口３３２Ｂを有している。開口３３２Ｂは、第２のレンズアレイ３２を構成する複数のレンズ要素３２１の各々と、１対１の対応で設けられている。レンズ要素３２１から出射された光は、このレンズ要素３２１に対応する開口３３２Ｂを通り、重畳レンズ３５により反射型液晶パネル８に重畳される。複数の開口３３２Ｂは、いずれも同様の形状、例えば上述した開口３３２と同様の平面視略台形になっている。このようにすれば、例えば上記の例と比較して、レンズ要素３２１から出射された光について広がり角を高精度に制御することができる。また、複数のレンズ要素３２１の各々から出射された光を同様に絞るので、入射側開口絞り３３Ｂに起因する反射型液晶パネル８での照度ムラをほとんど生じなくなる。
【００８１】
次に、図１０（ａ）〜図１０（ｆ）、図１１を参照しつつ、開口絞りの開口形状の例、および開口絞りの透過率に対するコントラスト比について説明する。図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は、実施例１〜４の開口絞りの開口形状を示す平面図、図１０（ｅ）、図１０（ｆ）は比較例１、２の開口絞りの開口形状を示す平面図である。図１０（ａ）〜図１０（ｆ）中の符号Ｄ３は、偏光分離面に対するＳ偏光の、開口絞りを通るときの偏光方向を示し、符号Ｄ４は、偏光分離面に対するＰ偏光の、開口絞りを通るときの偏光方向を示す。
【００８２】
図１０（ｅ）に示す比較例１の開口絞りＣ１は、平面視略円形の開口Ｃ１１が設けられた遮光部Ｃ１０を有している。
図１０（ｆ）に示す比較例２の開口絞りＣ２は、可変絞りになっており、平面視略正六角形の開口Ｃ２１が設けられた遮光部Ｃ２０を有している。
【００８３】
実施例１〜実施例４は、本発明を適用した開口絞りの例である。
図１０（ａ）に示す実施例１の開口絞り９Ａは、平面視略台形の開口９１が設けられた遮光部９０を有している。
図１０（ｂ）に示す実施例２の開口絞り９Ｂは、平面視略三角形の開口９２が設けられた遮光部９０を有している。
図１０（ａ）に示す実施例１の開口絞り９Ｃは、平面視略矩形の開口９３が設けられた遮光部９０を有している。
図１０（ａ）に示す実施例１の開口絞り９Ｄは、平面視略楕円の開口９４が設けられた遮光部９０を有している。
開口９１〜９４は、いずれも、Ｓ偏光の偏光方向Ｄ３の最大内寸がＰ偏光の偏光方向Ｄ４の最大内寸よりも小さくなっている。開口９１、９２は、Ｓ偏光の偏光方向Ｄ３の内寸がＰ偏光の偏光方向Ｄ４の一方側と他方側とで異なっている。開口９１、９２は、Ｓ偏光の偏光方向Ｄ３の内寸が小さい側が第３の光の入射側となるように設けられる。
【００８４】
図１１は、実施例１〜４、比較例１、２の開口絞りで透過率に対するコントラスト比の比較を示すグラフである。実施例１〜４の開口絞り９Ａ〜９Ｄについては、開口９１〜９４のアスペクト比をいずれも１：３に設定した。ここではアスペクト比が、Ｓ偏光の偏光方向Ｄ３の最大内寸とＰ偏光の偏光方向Ｄ４の最大内寸との比に相当する。実施例１〜４、および比較例１の開口絞りは、開口形状の重心位置が投射光学系の光軸と重なるように配置した。図１１のグラフの横軸は、Ｆナンバーが３の円形絞り（例えば比較例１）の透過率を１００％として規格化した開口率を示す。
【００８５】
図１１のグラフから分かるように、従来同様の比較例１でも、Ｆナンバーを大きく（すなわち開口径を小さく）するにつれて、高いコントラスト比が得られるようになる。同じ開口絞り透過率で比較すると、実施例１〜４のコントラスト比は、比較例１のコントラストよりも高くなっている。また、同じコントラスト比で比較すると、実施例１〜４の開口絞り透過率は、比較例１の開口絞り透過率よりも高くなっている。このように、本発明を適用した実施例１〜４の開口絞りを用いることにより、明るさの低下を最低限に抑えつつ、コントラスト比を向上させる効果が得られる。
【００８６】
実施例１、３を比較すると、実施例１の方が高いコントラスト比および高い開口絞り透過率が得られている。すなわち、Ｓ偏光の偏光方向Ｄ３の開口の内寸を、第３の光の入射側で第４の光の入射側よりも小さく設定することにより、明るさの低下を最低限に抑えつつ、コントラスト比を向上させる効果が高められることが分かる。
【００８７】
実施例２は開口絞り透過率が高い領域ではコントラスト比を向上させる効果が小さいが、開口絞り透過率を小さく設定すると最も高いコントラスト比が得られる。これは、実施例１〜４で開口のアスペクト比を１：３に固定したことにより、第３の光の入射側（三角形の底辺）の内寸が比較例１、３、４よりも相対的に大きくなったためと考えられる。すなわち、第３の光の入射側に入射する角度成分を制限するように、アスペクト比を最適化することにより、開口絞り透過率が高い領域ではコントラスト比を向上させる効果を高めることが可能であると考えられる。また、開口絞り透過率を小さく設定すると最も高いコントラスト比が得られることから、下記の変形例のように、開口形状が可変の開口絞りに適用することも考えられる。
【００８８】
実施例４については、Ｓ偏光の偏光方向Ｄ３、Ｐ偏光の偏光方向Ｄ４に長辺、短辺を有する矩形の開口（例えば実施例３）よりも、矩形の対角方向が絞られるので、液晶の視角が狭い条件ではコントラスト比を向上させる効果が高められると考えられる。
【００８９】
図１２は、変形例の開口絞り９Ｅを示す平面図である。開口絞り９Ｅは、遮光部材９１Ｅ〜９４Ｅからなる遮光部を有している。遮光部材９１Ｅ〜９４Ｅに囲まれる部分が、平面視略台形の開口９５Ｅになっている。遮光部材９１Ｅ、９２Ｅは、開口９５Ｅの開口形状のうちで互いに平行な対辺をなしている。遮光部材９３Ｅ、９４Ｅは、開口９５Ｅの開口形状のうちで互いに非平行な対辺をなしている。
【００９０】
開口絞り９Ｅにおいて、開口絞り開口率を低下させるときには、例えば遮光部材９１Ｅ、９２Ｅを互いに離れる方向に移動させ、遮光部材９３Ｅ、９４Ｅを互いに近づく方向に移動させる。これにより、平面視略三角形の開口９６Ｅになる。上記の実施例で説明したように、平面視略台形の開口９１を有する実施例１では、特に開口絞り透過率が高い領域でコントラスト比が高くなり、平面視略三角形の開口９２を有する実施例２では、特に開口絞り透過率が低い領域でコントラスト比が高くなる。したがって、変形例の開口絞り９Ｅによれば、開口絞り透過率の幅広い領域で、コントラスト比を格段に向上させることができる。
【００９１】
以上のように、本発明を適用したプロジェクター１にあっては、入射側開口絞り３３および出射側開口絞り７３により、Ｐ偏光の漏れ反射を相対的に生じやすい第１の光が第２の光よりも絞られるようになっている。したがって、表示すべき画像を示すＳ偏光のうちで開口絞りに絞られる光の光量を減らしつつ、投射される光から反転画像を示すＰ偏光を除くことができ、高コントラスト化および高輝度化を両立することができる。
【００９２】
なお、本発明の技術範囲は前記実施形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能である。例えば、光源としては、ランプ光源の代わりに、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）等の固体光源を用いてもよい。インテグレーター光学系や色分離光学系の構成は、光源の種類等に応じて、省略あるいは変更される。
入射側開口絞り３３と出射側開口絞り７３の少なくとも一方が設けられていれば、明るさの低下を最低限に抑えつつ、コントラスト比を向上させる効果が得られる。
上記の実施形態では、開口絞りの開口形状を工夫することにより、第１の光を第２の光よりも絞るようにしているが、開口内での透過率を空間的に変化させることにより、方向異方性を有する開口絞りを構成することもできる。例えば、開口形状を平面視略正方形とし、開口を通るＳ偏光の偏光方向における開口の中央部から周縁部に向かって光の透過率が段階的にあるいは連続的に低くなる半透過部を設ける。これにより、上記の開口を通る光の透過率が、開口の中央部よりも周縁部で低くなり、第１の光を第２の光よりも絞ることができる。
【符号の説明】
【００９３】
１・・・プロジェクター、２・・・光源、３・・・インテグレーター光学系、
４・・・色分離光学系、５・・・画像形成系、５ａ・・・第１の画像形成系、
５ａ・・・第３の画像形成系、５ｂ・・・第２の画像形成系、
５ｃ・・・第３の画像形成系、６・・・色合成素子、７・・・投射光学系、
８・・・反射型液晶パネル、２０・・・光軸、２１・・・光源ランプ、
２２・・・放物面リフレクター、３０・・・光軸、
３１・・・第１のレンズアレイ（レンズアレイ）、
３２・・・第２のレンズアレイ（レンズアレイ）、
３３・・・入射側開口絞り（開口絞り）、３４・・・偏光変換素子、
３５・・・重畳レンズ、４１・・・第１のダイクロイックミラー、
４２・・・第２のダイクロイックミラー、４３・・・第３のダイクロイックミラー、
４４、４５・・・反射ミラー、５１・・・入射側偏光板、
５４・・・ＷＧ素子（ワイヤーグリッド型偏光分離素子）、
５５・・・出射側偏光板、７１・・・第１のレンズ部、７２・・・第２のレンズ部、
７３・・・出射側開口絞り（開口絞り）、８０・・・被照明領域、８１・・・素子基板、
８２・・・対向基板、８３・・・液晶層、８４・・・補償板、８５・・・ゲート線、
８６・・・ソース線、８７・・・ＴＦＴ、８８・・・画素電極、９０・・・遮光部、
９１〜９４、９５Ｅ、９６Ｅ・・・開口、９１Ｅ〜９４Ｅ・・・遮光部材、
３１１、３２１・・・レンズ要素、３３１・・・遮光部、
３３２、３３２Ｂ・・・開口、３４１・・・偏光変換ユニット、
５４０・・・偏光分離面、５４１・・・誘電体層、５４２・・・金属線、
７３１・・・遮光部、７３２・・・開口、８３１・・・液晶分子、Ｃ１０・・・遮光部、Ｃ１１・・・開口、Ｃ２０・・・遮光部、Ｃ２１・・・開口、
Ｄ１・・・反射軸方向（第１の偏光の偏光方向）、
Ｄ２・・・透過軸方向（第２の偏光の偏光方向）、Ｐ・・・画素、Ｓ・・・スポット
【図１】
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【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図６】
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