(57)【要約】【課題】コントラスト比を向上できる、プロジェクターを提供する。【解決手段】照明装置と、均一照明光学系と、均一照明光学系を透過した照明光の光路上に設けられ、回折機能を有し、画像情報に応じて照明光を変調して複数の回折光からなる画像光を生成する液晶光変調装置と、画像光が入射する位相差板と、位相差板を透過した画像光が入射する偏光板と、偏光板を透過した画像光の光路上に設けられた投写光学系と、を備えるプロジェクターである。投写光学系は、複数のレンズと、画像光が入射する遮光素子と、を有する。遮光素子は、少なくとも一つの遮光部と、複数の光透過部と、を有する。複数の光透過部のうちひとつの光透過部は、画像光のうち少なくとも一つの０次回折光が通過する領域に設けられており、少なくとも一つの遮光部は、光透過部を通過する少なくとも一つの０次回折光に対応した１次以上の回折光の光路上に設けられている。【選択図】図９
2019045530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を射出する照明装置と、
前記照明光の光路上に設けられた均一照明光学系と、
前記均一照明光学系を透過した前記照明光の光路上に設けられ、回折機能を有し、画像情報に応じて前記照明光を変調して複数の回折光からなる画像光を生成する液晶光変調装置と、
前記液晶光変調装置から射出された前記画像光が入射する位相差板と、
前記位相差板を透過した前記画像光が入射する偏光板と、
前記偏光板を透過した前記画像光の光路上に設けられた投写光学系と、を備え、
前記投写光学系は、複数のレンズと、前記画像光が入射する遮光素子と、を有し、
前記遮光素子は、少なくとも一つの遮光部と、複数の光透過部と、を有し、
前記複数の光透過部のうちひとつの光透過部は、前記画像光のうち少なくとも一つの０次回折光が通過する領域に設けられており、
前記少なくとも一つの遮光部は、前記光透過部を通過する前記少なくとも一つの０次回折光に対応した１次以上の回折光の光路上に設けられている
プロジェクター。
【請求項２】
前記少なくとも一つの遮光部は格子状の遮光部材からなる
請求項１に記載のプロジェクター。
【請求項３】
前記均一照明光学系は、前記照明光を複数の部分光線束に分割する第１のレンズアレイと、該第１のレンズアレイの後段に設けられた第２のレンズアレイと、該第２のレンズアレイの後段に設けられた集光レンズと、を含み、
前記遮光素子は、前記投写光学系内の前記第２のレンズアレイと光学的に共役な位置の近傍に設けられている
請求項１又は２に記載のプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターのコントラスト比を高める手段として、下記の特許文献１には、液晶パネルと射出側偏光板との間に位相差板を設けることが開示されている。液晶パネルは回折格子として機能するため、液晶パネルを透過した光は０次回折光と１次以上の回折光とを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４７４４６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、１次以上の回折光の位相差板に対する入射角は、０次回折光の位相差板に対する入射角と異なる。一般的に、位相差板は０次回折光に対して所定の位相差を付与するように設計されるため、１次以上の回折光に対して所定の位相差を与えることはできない。そのため、位相差板を透過した際、１次以上の回折光の偏光状態は最適化されず、０次回折光の偏光状態と異なった状態となる。したがって、例えば、黒表示を行う場合、０次回折光は射出側偏光板でカットされるが、１次以上の回折光の一部は射出側偏光板を透過するため、表示画像のコントラスト比を低下させてしまう。
【０００５】
本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであって、コントラスト比を向上できる、プロジェクターを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１態様に従えば、照明光を射出する照明装置と、前記照明光の光路上に設けられた均一照明光学系と、前記均一照明光学系を透過した前記照明光の光路上に設けられ、回折機能を有し、画像情報に応じて前記照明光を変調して複数の回折光からなる画像光を生成する液晶光変調装置と、前記液晶光変調装置から射出された前記画像光が入射する位相差板と、前記位相差板を透過した前記画像光が入射する偏光板と、前記偏光板を透過した前記画像光の光路上に設けられた投写光学系と、を備え、前記投写光学系は、複数のレンズと、前記画像光が入射する遮光素子と、を有し、前記遮光素子は、少なくとも一つの遮光部と、複数の光透過部と、を有し、前記複数の光透過部のうちひとつの光透過部は、前記画像光のうち少なくとも一つの０次回折光が通過する領域に設けられており、前記少なくとも一つの遮光部は、前記光透過部を通過する前記少なくとも一つの０次回折光に対応した１次以上の回折光の光路上に設けられているプロジェクターが提供される。
【０００７】
液晶光変調装置から射出された画像光に含まれる０次回折光は、位相差板を透過することで所定の偏光状態となる。一方、該０次回折光に対応する１次以上の回折光は位相差板を透過することで該０次回折光とは異なる偏光状態となる。
本実施形態のプロジェクターでは、遮光素子によって該１次以上の回折光を遮光することができる。これにより、黒表示の場合の１次以上の回折光による光漏れが低減でき、その結果、コントラスト比の低下を低減できる。
【０００８】
上記第１態様において、前記少なくとも一つの遮光部は格子状の遮光部材からなるのが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、格子状の遮光部材によって１次以上の回折光を効果的に遮光することができる。これにより、画像のコントラスト比の低下をさらに低減できる。
【００１０】
上記第１態様において、前記均一照明光学系は、前記照明光を複数の部分光線束に分割する第１のレンズアレイと、該第１のレンズアレイの後段に設けられた第２のレンズアレイと、該第２のレンズアレイの後段に設けられた集光レンズと、を含み、前記遮光素子は、前記投写光学系内の前記第２のレンズアレイと光学的に共役な位置の近傍に設けられているのが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、遮光素子は、０次回折光と１次以上の回折光とが互いに分離された位置に配置されるので、０次回折光は高い効率で光透過部に入射し、１次以上の回折光は高い効率で遮光部に入射する。よって、画像のコントラスト比の低下をさらに低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第一実施形態に係るプロジェクター１の概略構成を示す図。
【図２】第１のレンズアレイの光入射面を光軸と平行な方向に見た図。
【図３】第２のレンズアレイの第２小レンズに形成される２次光源像を示す図。
【図４】液晶光変調装置の部分拡大図。
【図５】液晶光変調装置による回折を模式的に説明するための図。
【図６】投写光学系の絞り位置に形成される複数の光源像の一部を模式的に示す図。
【図７】投写光学系の構成を示す図である。
【図８Ａ】遮光素子の構成を示す平面図。
【図８Ｂ】遮光素子の一つの光透過部の周辺構成を示す拡大図。
【図９】プロジェクターの作用を説明するための図。
【図１０】第二実施形態のプロジェクターの概略構成を示す図。
【図１１】ロッドに入射した光の光路を示す図。
【図１２】投写光学系の絞り位置に形成される光源像を模式的に示した図。
【図１３】変形例に係る遮光素子の構成を示す図。
【図１４】変形例に係る遮光素子の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１４】
（第一実施形態）
まず、本実施形態に係るプロジェクターの一例について説明する。
図１は、本実施形態に係るプロジェクター１の概略構成を示す図である。
図１に示すように、本実施形態のプロジェクター１は、スクリーンＳＣＲ上にカラー映像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクター１は、照明装置２と、均一照明光学系２３と、色分離光学系３と、液晶光変調装置４Ｒ，液晶光変調装置４Ｇ，液晶光変調装置４Ｂと、合成光学系５と、投写光学系６とを備えている。
【００１５】
本実施形態において、照明装置２は、青色光ＬＢ、緑色光ＬＧ、及び赤色光ＬＲを含んだ白色光ＷＬを射出する。白色光ＷＬは特許請求の範囲の「照明光」に相当する。
【００１６】
本実施形態の照明装置２は、白色光を放射する光源ランプ２１、及び回転放物面状の反射面を有するリフレクター２２を備える。光源ランプ２１から放射された白色光ＷＬは、リフレクター２２によって一方向に向って反射され、略平行な光線束となる。
【００１７】
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、超高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ等により構成される。リフレクター２２は、反射面が回転楕円面状であってもよく、この場合には、リフレクター２２から射出された白色光ＷＬを平行化する平行化レンズを別途組み合わせて用いる。
【００１８】
均一照明光学系２３は、照明装置２から射出された白色光ＷＬの光路上に設けられ、被照明領域における白色光ＷＬの照度を均一化させる。均一照明光学系２３は、第１のレンズアレイ２４、第２のレンズアレイ２５、偏光変換素子２６及び重畳レンズ２７を備える。
【００１９】
図２は、第１のレンズアレイ２４の光入射面を光軸ａｘと平行な方向に見た図である。
図２に示すように、第１のレンズアレイ２４は、白色光ＷＬを複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズ２４ａを有する。複数の第１小レンズ２４ａは、光源ランプ２１の光軸ａｘと直交する面内において、縦Ｍ個・横Ｎ個のマトリクス状に配列されている。例えばＭ＝７，Ｎ＝６である。
なお、各第１小レンズ２４ａの外形形状は、後述する液晶光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの画像形成領域の形状とほぼ相似形の略矩形状である。
【００２０】
第２のレンズアレイ２５は、複数の第１小レンズ２４ａに対応する複数の第２小レンズ２５ａを有する。すなわち、第２のレンズアレイ２５は、第１のレンズアレイ２４と同様、第２小レンズ２５ａが光軸ａｘに直交する面内において縦Ｍ個・横Ｎ個のマトリクス状に配列された構成を有している（図３参照）。
【００２１】
第２のレンズアレイ２５は、重畳レンズ２７とともに、第１のレンズアレイ２４の各第１小レンズ２４ａの像を液晶光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの画像形成領域の近傍にそれぞれ結像させる。
【００２２】
第２小レンズ２５ａの外形形状は必ずしも液晶光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの画像形成領域の形状とほぼ相似形でなくてもよいが、本実施形態ではほぼ相似形である。
【００２３】
第１のレンズアレイ２４の各第１小レンズ２４ａから射出された部分光束は、この第１小レンズ２４ａに対応する第２小レンズ２５ａに結像する。
【００２４】
図３は第２のレンズアレイ２５の第２小レンズ２５ａに形成される２次光源像を示す図である。図３に示すように、各第２小レンズ２５ａには光源２０の２次光源像３０がそれぞれ形成される。
【００２５】
偏光変換素子２６は、光源２０の光軸ａｘと直交する面内において一次元的に配列された複数のセルを有する。各セルは、偏光分離膜、１／２波長板、及び反射ミラーを有する。第２小レンズ２５ａから射出された部分光束は偏光変換素子２６のセルのひとつに入射する。
【００２６】
偏光変換素子２６のセルへ入射した部分光束は、偏光分離膜に対するＰ偏光とＳ偏光とに分離される。分離されたＳ偏光は、反射ミラーで反射した後に１／２波長板を通り、Ｐ偏光に変換される。
【００２７】
偏光変換素子２６から射出された複数の部分光束は、重畳レンズ２７によって各液晶光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの画像形成領域に重畳される。重畳レンズ２７は特許請求の範囲に記載の「集光レンズ」に相当する。
【００２８】
色分離光学系３は、複数の部分光束からなる白色光ＷＬを赤色光ＬＲと、緑色光ＬＧと、青色光ＬＢとに分離する。色分離光学系３は、第１のダイクロイックミラー７ａ及び第２のダイクロイックミラー７ｂと、第１の全反射ミラー８ａ、第２の全反射ミラー８ｂ及び第３の全反射ミラー８ｃと、第１のリレーレンズ９ａ及び第２のリレーレンズ９ｂとを備えている。
【００２９】
第１のダイクロイックミラー７ａは、照明装置２からの白色光ＷＬを赤色光ＬＲと、その他の光（緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢ）とに分離する。第１のダイクロイックミラー７ａは、赤色光ＬＲを透過すると共に、その他の光を反射する。第２のダイクロイックミラー７ｂは、緑色光ＬＧを反射すると共に青色光ＬＢを透過させる。
【００３０】
第１の全反射ミラー８ａは、赤色光ＬＲを液晶光変調装置４Ｒに向けて反射する。第２の全反射ミラー８ｂ及び第３の全反射ミラー８ｃは、青色光ＬＢを液晶光変調装置４Ｂに導く。緑色光ＬＧは、第２のダイクロイックミラー７ｂから液晶光変調装置４Ｇに向けて反射される。
【００３１】
第１のリレーレンズ９ａ及び第２のリレーレンズ９ｂは、青色光ＬＢの光路中における第２のダイクロイックミラー７ｂの後段に配置されている。
【００３２】
液晶光変調装置４Ｒは、赤色光ＬＲを画像情報に応じて変調し、赤色の画像光ＩＲを形成する。液晶光変調装置４Ｇは、緑色光ＬＧを画像情報に応じて変調し、緑色の画像光ＩＧを形成する。液晶光変調装置４Ｂは、青色光ＬＢを画像情報に応じて変調し、青色の画像光ＩＢを形成する。
【００３３】
液晶光変調装置４Ｒ、液晶光変調装置４Ｇおよび液晶光変調装置４Ｂには、例えば透過型の液晶パネルが用いられる。液晶パネルは、例えば、ＴＦＴ基板と該ＴＦＴ基板と対向する対向基板との間に設けられた液晶層を備えている。液晶パネルはその構造上、回折格子としての機能を有する。
【００３４】
液晶光変調装置４Ｒ、液晶光変調装置４Ｇおよび液晶光変調装置４Ｂの光入射側には、それぞれフィールドレンズ１０Ｒ，フィールドレンズ１０Ｇ，フィールドレンズ１０Ｂが配置されている。各部分光束の主光線は、互いに略平行な状態で、液晶光変調装置４Ｒ、液晶光変調装置４Ｇおよび液晶光変調装置４Ｂ各々に対して概ね垂直に入射する。
【００３５】
本実施形態において、液晶光変調装置４Ｒ、液晶光変調装置４Ｇおよび液晶光変調装置４Ｂとフィールドレンズ１０Ｒ，フィールドレンズ１０Ｇおよびフィールドレンズ１０Ｂとの間には、光入射側偏光板６０Ｒ、光入射側偏光板６０Ｇおよび光入射側偏光板６０Ｂがそれぞれ配置されている。
【００３６】
光入射側偏光板６０Ｒ、光入射側偏光板６０Ｇおよび光入射側偏光板６０Ｂは、液晶光変調装置４Ｒ、液晶光変調装置４Ｇおよび液晶光変調装置４Ｂにそれぞれ対応して配置される。光入射側偏光板６０Ｒ、光入射側偏光板６０Ｇおよび光入射側偏光板６０Ｂはそれぞれ、所定の偏光状態の光を透過させる。
【００３７】
本実施形態において、液晶光変調装置４Ｒと合成光学系５との間には、光射出側偏光板６１Ｒが配置されている。液晶光変調装置４Ｇと合成光学系５との間には、光射出側偏光板６１Ｇが配置されている。液晶光変調装置４Ｂと合成光学系５との間には、光射出側偏光板６１Ｂが配置されている。光射出側偏光板６１Ｒ、光射出側偏光板６１Ｇおよび光射出側偏光板６１Ｂはそれぞれ、所定の偏光状態の光を透過させる。
【００３８】
ところで、たとえば液晶光変調装置４Ｒに入射する部分光束は、該部分光束の主光線に非平行な非平行成分と、主光線に平行な平行成分とを含んでいる。液晶光変調装置４Ｒの液晶層に対する平行成分の入射角度は、非平行成分の液晶層に対する入射角度と異なっているため、液晶層を透過した後、非平行成分の偏光状態は平行成分の偏光状態とは異なっている。
【００３９】
そこで、液晶光変調装置４Ｒと光射出側偏光板６１Ｒとの間に配置した位相差補償板５５Ｒによって、非平行成分の偏光状態と平行成分の偏光状態とを、つまり画像光ＩＲの偏光状態を調整する。なお、位相差補償板５５Ｒは、所定の入射角の光に対して所定の位相差を付与することができるが、所定の入射角ではない入射角の光に対しては所定の位相差を付与することができない。本実施形態において位相差補償板５５Ｒは、０次回折光と同じ方向に沿って進行する光に対して所定の位相差を付与する。言い換えれば、位相差補償板５５Ｒは、１次以上の回折光の偏光状態は、所望の偏光状態に調整することができない。すなわち、液晶光変調装置４Ｒから互いに異なる角度で射出した０次光と1次以上の回折光の両方に対して、偏光状態を所望の状態に調整することはできない。
【００４０】
液晶光変調装置４Ｇと光射出側偏光板６１Ｇとの間には位相差補償板５５Ｇを配置している。液晶光変調装置４Ｂと光射出側偏光板６１Ｂとの間には位相差補償板５５Ｂを配置している。位相差補償板５５Ｒと同様に、位相差補償板５５Ｇおよび位相差補償板５５Ｂはそれぞれ、画像光ＩＧおよび画像光ＩＢの偏光状態を調整する。本実施形態において、位相差補償板５５Ｒ，位相差補償板５５Ｇおよび位相差補償板５５Ｂは特許請求の範囲に記載の「位相差板」に相当する。
【００４１】
位相差補償板５５Ｒによって偏光状態が調整された画像光ＩＲは光射出側偏光板６１Ｒを透過して、射出側偏光板６１Ｇを透過した画像光ＩＧおよび射出側偏光板６１Ｂを透過した画像光ＩＢとともに合成光学系５に入射する。合成光学系５には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられている。合成光学系５には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられている。
【００４２】
合成光学系５は、各画像光を合成し、この合成された画像光を投写光学系６に向けて射出する。投写光学系６は、投射レンズ群からなり、合成光学系５により合成された画像光をスクリーンＳＣＲに向けて拡大投射する。これにより、スクリーンＳＣＲ上には、拡大されたカラー映像が表示される。
【００４３】
以下、液晶光変調装置４Ｒ、液晶光変調装置４Ｇおよび液晶光変調装置４Ｂを特に区別しない場合は、単に液晶光変調装置４と称する。また、各画像光ＩＲ，ＩＧ，ＩＢを特に区別しない場合は、単に画像光ＩＬと称する。また、位相差補償板５５Ｒ，位相差補償板５５Ｇおよび位相差補償板５５Ｂを特に区別しない場合は、単に位相差補償板５５と称する。また、光射出側偏光板６１Ｒ、光射出側偏光板６１Ｇおよび光射出側偏光板６１Ｂを特に区別しない場合は、単に光射出側偏光板６１と称する。
【００４４】
図４は液晶光変調装置４の部分拡大図である。図５は液晶光変調装置４による回折を模式的に説明するための図である。
【００４５】
図４に示すように、液晶光変調装置４は、画像を形成する複数の画素５１と、該画素５１間に形成された光遮光性を有するブラックマトリックス５２とを備える。
【００４６】
液晶光変調装置４には複数の部分光束が互いに異なる方向から入射するため、液晶光変調装置４からは複数の０次回折光が互いに異なる方向に射出する。しかし、図５では、液晶光変調装置４に垂直に入射した部分光束の回折現象を図示している。
【００４７】
図５に示すように、液晶光変調装置４から射出された光は、０次回折光、１次以上の回折光（例えば、±１次回折光）からなっている。すなわち、液晶光変調装置４は、複数の回折光からなる画像光ＩＬを生成する。
図５に示した画像光ＩＬ（１つの回折光）は、液晶光変調装置４の画素５１の数に比例した本数の光線を含む光線束から構成されるが、本明細書では単に「回折光」と呼ぶことにする。
【００４８】
なお、１次以上の回折光としては、２次回折光や３次以上の回折光も存在するが、一般的に、２次回折光や３次以上の回折光の強度は、１次回折光の強度よりも弱い。そのため、本実施形態では１次回折光に着目する。２次以上の回折光の影響については無視することができる。ただし、２次以上の回折光の中に１次回折光よりも強度が強い回折光がある場合は、その回折光に着目するとよい。
【００４９】
本実施形態において、位相差補償板５５は、上述したように液晶光変調装置４から０次回折光と同じ方向に沿って射出される光に対して所定の位相差を付与するように設計されている。つまり、位相差補償板５５は、画像光ＩＬに含まれる０次回折光の偏光状態を所望の偏光状態に調整するが、１次回折光の偏光状態を所望の偏光状態に調整することはできない。そのため、位相差補償板５５の後段において、１次回折光の偏光状態は０次回折光の偏光状態とは異なっている。
【００５０】
ここで、プロジェクター１において黒表示を行う場合について考える。
黒表示を行う場合、液晶光変調装置４は、０次回折光が位相差補償板５５を透過した後、光射出側偏光板６１によって遮光されるように、０次回折光の偏光状態を調整する。
【００５１】
しかしながら、１次回折光の偏光状態は位相差補償板５５によって所望の偏光状態に調整されない。そのため、上述したように位相差補償板５５の後段において、１次回折光の偏光状態は０次回折光の偏光状態とは異なっている。したがって、０次回折光の少なくとも一部の成分は光射出側偏光板６１を透過してしまい、スクリーンＳＣＲ上に表示する画像のコントラスト比が低下する。
【００５２】
ところで、本実施形態において、投写光学系６の絞り位置は第２のレンズアレイ２５の光射出面（第２小レンズ２５ａ）と光学的に共役となっている。
そのため、各第２小レンズ２５ａを通過した部分光束はそれぞれ、液晶光変調装置４を介して投写光学系６の絞り位置６ａ（図１参照）に結像する。したがって、第２のレンズアレイ２５に複数の２次光源像３０が形成されるのと同様に、投写光学系６の絞り位置６ａには複数の光源像が形成される。
【００５３】
図６は投写光学系６の絞り位置６ａに形成される複数の光源像の一部を模式的に示した図である。図６に示した光源像３１は、図３に示した第２のレンズアレイ２５のうち最も上側かつ最も右側に位置する第２小レンズ２５ａ１を透過した部分光束による光源像である。
【００５４】
図６に示すように、該部分光束は、液晶光変調装置４によって回折されることにより、０次回折光による光源像３１を形成すると共に、その周囲に１次回折光による複数の光源像３２（例えば、光源像３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ）を形成する。
なお、図６では、０次回折光による光源像３１の周囲に形成される１次回折光による光源像３２の一部を図示しており、光源像３２の数は４つに限定されない。
【００５５】
光源像３２ａ〜３２ｄを形成する複数の１次回折光は、上述したように画像のコントラスト比を低下させる。なお、図３に示したように、第２のレンズアレイ２５の第２小レンズ２５ａはＭ×Ｎ個ある。そのため、ここでは図示を省略しているが、他の第２小レンズ２５ａを通過した各部分光束も液晶パネル５０で回折されることにより、０次回折光の周囲に１次回折光による複数の光源像を形成している。すなわち、０次回折光による光源像はＭ×Ｎ個形成され、各０次回折光による光源像のそれぞれの周囲に、±１次回折光による光源像が複数形成される。
【００５６】
これに対し、本実施形態のプロジェクター１では、第２のレンズアレイ２５と光学的に共役な位置である投写光学系６の絞り位置６ａの近傍に後述の遮光素子を配置して、画像のコントラスト比を向上させている。
【００５７】
図７は本実施形態の投写光学系６の構成を示す図である。
図７に示すように、本実施形態の投写光学系６は、複数のレンズ４０、４１と、遮光素子４５と、レンズ４０，４１、遮光素子４５を保持する本体部４９とを有している。
【００５８】
遮光素子４５は、投写光学系６内（本体部４９の内部）における第２のレンズアレイ２５と光学的に共役な位置である絞り位置６ａの近傍に配置されている。なお、投写光学系６において投写レンズを構成する複数のレンズ４０、４１の数は２つに限定されない。
【００５９】
図８Ａは遮光素子４５の構成を示す平面図である。図８Ａは、遮光素子４５の光入射面の面法線方向に沿って、該遮光素子４５を画像光ＩＬの入射側から見た平面図である。
【００６０】
図８Ａに示すように、遮光素子４５は、遮光部４６と、複数の光透過部４７と、を有する。遮光部４６の構成材料は、入射光に対して遮光性を示すものであれば特に限定されない。光透過部４７の構成材料は、入射光に対して複屈折性を示さないものであれば特に限定されない。たとえば透明基板や空気層を用いることができる。
【００６１】
本実施形態において、複数の光透過部４７は、複数の０次回折光がそれぞれ通過する位置、具体的には複数の光源像３１の形成位置に設けられている。光透過部４７は例えば矩形状からなる。
【００６２】
光源像３１の数は、第２小レンズ２５ａの数と同じである。そのため、本実施形態において、光透過部４７の数は第２小レンズ２５ａの数と同じである。
【００６３】
本実施形態では、上述したように投写光学系６内の第２のレンズアレイ２５と光学的に共役な位置の近傍、すなわち、光源像３１，３２が形成される位置の近傍に遮光素子４５を配置している。つまり、遮光素子４５は、０次回折光と１次回折光とが互いに分離された位置に配置されている。そのため、０次回折光は、高い効率で光透過部４７に入射して光透過部４７を透過し、１次回折光は、高い効率で遮光部４６に入射して遮光部４６によって遮光される。よって、液晶光変調装置４の回折効果による画像のコントラスト比の低下を低減することができる。
【００６４】
図８Ａに示すように、遮光部４６は格子状の遮光部材からなる。遮光部４６は各光透過部４７の周囲を囲んでいる。複数の光透過部４７は格子状の遮光部４６によって区画される領域にそれぞれ設けられている。
【００６５】
図８Ｂは一つの光透過部４７およびその周辺の構造を示す拡大図である。なお、図８Ｂに示す光透過部４７は、図６に示した光源像に対応している。
【００６６】
図８Ｂに示すように、光透過部４７には０次回折光の光源像３１が形成される。光透過部４７は、０次回折光の偏光状態を変化させることなく透過させる。
【００６７】
遮光部４６は、光透過部４７に入射する０次回折光に対応した１次回折光の光路上に設けられている。つまり、該０次回折光に対応した４つの１次回折光による光源像３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの形成位置に設けられる。これにより、各１次回折光は遮光部４６によって遮光される。
【００６８】
１次回折光は０次回折光に対して上下左右に加えて斜め方向にも形成される。そのため、光透過部４７の角部における対角方向外側の領域（以下、対角領域と称する）には、複数の０次回折光のうち第１の０次回折光に対応した１次以上の第１の回折光の光源像と、複数の０次回折光のうち第２の０次回折光に対応した１次以上の第２の回折光の光源像とが形成される場合もある。
【００６９】
本実施形態の遮光素子４５では、光透過部４７の周囲を囲む遮光部４６を備えるので、対角領域に入射する１次以上の回折光は遮光部４６により確実に遮光される。よって、画像のコントラスト比をより向上することができる。
【００７０】
図９はプロジェクター１の作用を説明するための模式図である。遮光素子４５は実際には複数の光透過部４７を備えているが、図の煩雑さを避けるために、画像光ＩＬに含まれるひとつの０次回折光ＩＬ０と、該０次回折光ＩＬ０が入射する光透過部４７のみを図示してある。
【００７１】
本実施形態のプロジェクター１において黒表示を行う場合、図９に示すように、０次回折光ＩＬ０は、位相差補償板５５を透過することで所定の偏光状態の０次回折光ＩＬ０ｐとなる。
【００７２】
該０次回折光ＩＬ０ｐは光射出側偏光板６１に入射する。０次回折光ＩＬ０ｐの偏光状態は適切に調整されているため、０次回折光ＩＬ０ｐは光射出側偏光板６１で遮光される。
【００７３】
一方、０次回折光ＩＬ０に対応する−１次回折光である１次回折光ＩＬ１の偏光状態は、位相差補償板５５によって適切に調整されていないため、その偏光状態は０次回折光ＩＬ０ｐの偏光状態と異なっている。そのため、１次回折光ＩＬ１の少なくとも一部の成分は光射出側偏光板６１を透過する。しかし、光射出側偏光板６１を透過した成分は遮光部４６で遮光される。
【００７４】
これにより、黒表示を行う場合において、スクリーンＳＣＲ上に１次回折光ＩＬ１が投写されてしまうのを防止できる。以上の効果は、画像光ＩＬに含まれる他の０次回折光ＩＬ０とそれに付随した１次回折光ＩＬ１に対しても得ることができる。よって、液晶光変調装置４の回折効果によるコントラスト比の低下を低減することができる。
【００７５】
（第二実施形態）
続いて、第二実施形態に係るプロジェクターについて説明する。なお、上記実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７６】
図１０は本実施形態のプロジェクター１０１の概略構成を示す図である。図１０に示すように、本実施形態のプロジェクター１０１は、照明装置２と、均一照明光学系１２３と、色分離光学系３と、液晶光変調装置４Ｒ，液晶光変調装置４Ｇ，液晶光変調装置４Ｂと、合成光学系５と、投写光学系６とを備えている。
【００７７】
本実施形態において、均一照明光学系１２３は、集光レンズ７０と、集光レンズ７０の後段に設けられたロッド７１と、ロッド７１の後段に設けられたピックアップ光学系７２とを有している。
【００７８】
図１１は、ロッド７１に入射した光の光路を示す図である。ロッド７１は、照明装置２の光軸ａｘに平行な方向に長手方向を持つ四角柱状の光学部材である。ロッド７１は、入射端面７１ａ、内面７１ｂおよび射出端面７１ｃを有する。入射端面７１ａと射出端面７１ｃとは、互いにほぼ平行であり、それぞれ光軸ａｘとほぼ直交する。内面７１ｂは、入射端面７１ａと射出端面７１ｃとを結ぶ側面の内面であり、照明装置２の光軸ａｘとほぼ平行である。
【００７９】
入射端面７１ａは、例えば、集光レンズ７０により光源像が形成される位置又はその近傍に配置される。入射端面７１ａには、照明装置２から射出された白色光ＷＬが集光レンズ７０を介して入射する。
【００８０】
ロッド７１の入射端面７１ａに入射した光は、内面７１ｂでの多重反射により射出端面７１ｃに導かれる。内面７１ｂでの光の反射回数は、角度成分ごとに異なっており、広角成分の反射回数は望遠成分の反射回数よりも多い。
【００８１】
ロッド７１の射出端面７１ｃには、内面７１ｂでの反射回数が０回の光束（すなわち、ロッド７１を直進した光束）と、図１１に示すような反射回数が１回の光束Ｌｂ、反射回数が２回の光束Ｌｃなどの反射回数が互いに異なる複数の光束が重畳され、これにより射出端面７１ｃでの照度分布が均一化される。
【００８２】
本実施形態において、液晶光変調装置４の画像形成領域は、ロッド７１の射出端面７１ｃと光学的に共役に設定されている。そのため、液晶光変調装置４の画像形成領域においても照度分布が均一化される。
【００８３】
図１１に示したように、ロッド７１の射出端面７１ｃの各点には、内面７１ｂでの反射回数が異なる複数の光束が入射する。そのため、ロッド７１の射出端面７１ｃ側から観察すると、入射端面７１ａを含む面上に、光源像の実像Ｉｍ１と複数の虚像Ｉｍ２とが配列されているように見える。
【００８４】
本実施形態において、投写光学系６の絞り位置６ａはロッド７１の入射端面７１ａと光学的に共役に設定されている。そのため、ロッド７１の入射端面７１ａからの光は絞り位置６ａに光源像を形成する。
【００８５】
仮に、液晶光変調装置４が回折機能を持たない場合、絞り位置６ａには、１つの実像Ｉｍ１とその周囲に配置された複数の虚像Ｉｍ２とからなる２次光源像が形成される。
【００８６】
図１２は、液晶光変調装置４が回折機能を持つ場合に絞り位置６ａに形成される光源像を模式的に示した図である。
図１２に示すように、上記実像Ｉｍ１は０次回折光による光源像１３１を形成する。また、各虚像Ｉｍ２は、０次回折光による光源像２３１を形成する。
なお、図１２では、実像Ｉｍ１の周囲に２４個の虚像Ｉｍ２が形成されている場合を例に挙げたが、虚像Ｉｍ２の数はこれに限定されない。
【００８７】
０次回折光による光源像１３１の周囲には、実像Ｉｍ１に付随する１次回折光による複数の光源像１３２（例えば、光源像１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄ）が形成される。０次回折光による光源像２３１の周囲には、虚像Ｉｍ２に付随する１次回折光による複数の光源像２３２（例えば、光源像２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄ）が形成される。なお、図１２では、複数の１次回折光による光源像の一部を図示している。光源像１３２，２３２それぞれの数は４つに限定されない。
【００８８】
光源像１３２ａ〜１３２ｄおよび光源像２３２ａ〜２３２ｄを形成する複数の１次回折光は、画像のコントラスト比を低下させる。
【００８９】
これに対し、本実施形態のプロジェクター１０１では、ロッド７１の入射端面７１ａと光学的に共役な絞り位置６ａの近傍に遮光素子４５を配置して、画像のコントラスト比を向上させる。遮光素子４５の構成は図８Ａに示したものと同様であり、詳しい説明は省略する。
【００９０】
本実施形態において、複数の光透過部４７は、実像Ｉｍ１に対応する０次回折光が通過する位置（光源像１３１の形成位置）と、虚像Ｉｍ２に対応する０次回折光が通過する位置（光源像２３１の形成位置）とにそれぞれ設けられている。
【００９１】
遮光部４６は、光透過部４７に入射する０次回折光に対応した１次回折光が通過する領域に設けられる。つまり、０次回折光に対応した４つの１次回折光による光源像１３２または光源像２３２の形成位置に設けられる。
【００９２】
本実施形態においても、光源像１３２または光源像２３２を形成する１次回折光を遮光部４６によって遮光することができる。
【００９３】
本実施形態のプロジェクター１０１によれば、ロッド７１を有する均一照明光学系１２３を用いた構造においても、ロッド７１の入射端面７１ａと光学的に共役な位置に遮光素子４５を設けることで、第一実施形態と同様、コントラスト比の高い画像を表示することができる。
【００９４】
なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されることはなく、発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００９５】
例えば、第一実施形態において、ひとつの光透過部４７に対して０次回折光の光源像が一つ形成される場合を例に挙げた。しかし、例えば、ある一方向における液晶光変調装置４の画素ピッチが小さい場合、０次回折光と該０次回折光の隣の０次回折光に対応する１次回折光とが該一方向において互いに重なる場合がある。この場合、遮光部４６を１次回折光による光源像の位置に配置することが困難である。
【００９６】
この場合、例えば、図１３に示すように、該一方向に長手方向を持つ複数の光透過部１４７を有する遮光素子１４５を採用することが好ましい。この遮光素子１４５の遮光部４６は１次回折光の遮光に寄与しない無駄な領域を備えていないので、上述の遮光素子４５よりも低コストである。また、図１４に示すように、複数の遮光部２４６を配置し、隣り合っている２つの遮光部２４６の間の領域を光透過部４７としてもよい。この場合、遮光素子２４５は複数の遮光部２４６と複数の光透過部２４７とを備えた構造となる。
【００９７】
また、上記実施形態において、一つの遮光部４６に複数の１次回折光が入射する構成を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。例えば、各１次回折光に対応させて複数の遮光部を設けてもよい。つまり、少なくとも１つの遮光部の形状と数は限定されない。
【００９８】
また、上記実施形態においては、遮光部４６が１次回折光のみを遮光する場合を説明したが、例えば２次以上の回折光も遮光するようにしてもよい。２次以上の回折光も遮光することでコントラスト比をより向上させることができる。
【００９９】
また、上記実施形態では、照明装置２として光源ランプ２１を用いた例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。例えば、照明装置として固体光源を用いてもよい。光源として半導体レーザーを用いる場合、照明装置からは直線偏光が射出されるので、光入射側偏光板６０Ｒ、光入射側偏光板６０Ｇおよび光入射側偏光板６０Ｂを省略してもよい。
【０１００】
また、上記実施形態では、３つの液晶光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを備えるプロジェクター１を例示したが、１つの光変調装置でカラー映像を表示するプロジェクターに本発明を適用することも可能である。
【符号の説明】
【０１０１】
１，１０１…プロジェクター、２…照明装置、４，４Ｂ，４Ｇ，４Ｒ…液晶光変調装置、６…投写光学系、２３，１２３…均一照明光学系、２４…第１のレンズアレイ、２５…第２のレンズアレイ、４０…レンズ、４５，１４５，２４５…遮光素子、４６，１４６，２４６…遮光部、４７，１４７…光透過部、５５，５５Ｂ，５５Ｇ，５５Ｒ…位相差補償板（位相差板）、７０…集光レンズ、ＩＢ，ＩＧ，ＩＬ，ＩＲ…画像光、ＩＬ０，ＩＬ０ｐ…０次回折光、ＩＬ１，ＩＬ１ｐ…１次回折光、ＷＬ…白色光（照明光）。
【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６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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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１３】
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【図１４】
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