(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体光源を含んで構成され、出射する光の波長が互いに異なる複数系統の照明系と、
前記複数系統の照明系から出射された光を変調する１つの液晶パネルと、
前記複数系統の照明系のそれぞれと前記液晶パネルとの間の各光路に前記照明系と１対１の対応で設けられ、対応する前記照明系から出射される光の中心波長の四分の一にリタデーションが設定された波長板と、
前記液晶パネルにより変調された光を投写する投写光学系と、
前記複数系統の照明系のそれぞれと前記液晶パネルとの間の各光路に設けられた偏光板と、
前記複数系統の照明系に対応して設けられた複数の前記波長板のそれぞれを経由した光の前記液晶パネルへ入射するときの各光路が互いに一致するように、前記複数の波長板のそれぞれと前記液晶パネルとの間の光路を調整する光路調整部と、を備え、
前記波長板は、前記偏光板と前記液晶パネルとの間の各光路に配置されているプロジェクター。
【請求項２】
前記複数系統の照明系が時間順次で択一的に各光を出射し、前記液晶パネルが前記複数系統の照明系から出射された各光を時間順次で択一的に変調する請求項１に記載のプロジェクター。
【請求項３】
前記液晶パネルが透過型の液晶パネルで構成されており、
前記液晶パネルと前記投写光学系との間の光路に配置され、５３０ｎｍの四分の１のリタデーション、又は前記複数系統の前記照明系からそれぞれ出射される光の中心波長の平均化した平均波長の四分の１にリタデーションが設定された出射側波長板と、
前記出射側波長板と前記投写光学系との間の光路に配置された出射側偏光板と、を備える請求項１又は２に記載のプロジェクター。
【請求項４】
前記液晶パネルは、液晶層の厚み方向を基準としたプレチルト角が８°以下である請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項５】
前記照明系から入射する光に対する前記波長板の光出射面と隣接して、空隙が設けられている請求項１〜４のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項６】
前記固体光源は、レーザーダイオードを含んで構成されている請求項１〜５のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項７】
前記偏光板から前記液晶パネルへ入射する光の光路又は該光の前記液晶パネルから出射後の光路に配置された光学補償板を備える請求項１〜６のいずれか一項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。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶パネルで形成した画像を拡大して投写可能なプロジェクターが知られている。一般に、プロジェクター内の液晶パネルは、直視型の液晶表示装置よりも画素サイズが小さいので、隣の画素との電位差等により液晶分子が所望の方向と異なる方向に倒れる配向不良が発生しやすい。結果として、プロジェクターで投写された画像に、表示不良が発生することがある。
【０００３】
液晶の配向不良を低減するには、液晶層の厚み方向を基準としたプレチルト角を大きくすればよいが、この手法ではコントラスト比が低下しやすい。また、耐光性を高める観点で無機配向膜を採用する場合には、そもそも、大きなプレチルト角を発現するように無機配向膜を形成することが難しい。
【０００４】
上記の従来技術に対して下記の特許文献１の技術では、入射側の偏光板を通った光が、液晶層へ入射前に円偏光へ変換され、液晶層を透過後に直線偏光へ変換された後に出射側の偏光板へ入射するようになっている。この技術によれば、液晶層の配向不良による表示不良の発生を抑制可能であるが、一般に１／４波長板は波長依存性が強いので、液晶層へ入射する光のスペクトルによっては光抜けによるコントラスト比の低下が発生する可能性がある。下記の特許文献２の技術では、積層波長板の各層の光学軸方向と位相差を調整することによって、積層波長板が青色帯、緑色帯、及び赤色帯で１／４波長板として機能するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−４０４２８号公報
【特許文献２】特開２００８−７０６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２の技術は、波長が互いに異なる複数の光を１つの積層波長板で円偏光へ変換可能である。しかしながら、このような積層波長板を用いても各光を高精度に円偏光へ変換することが難しいので、光抜けによるコントラスト比の低下を招くおそれがある。また、各光を高精度に円偏光へ変換しようとすれば、積層波長板の製造に高精度な加工が必要になり、装置コストが高くなるおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑み成されたものであって、液晶層の配向不良による表示不良を効果的に抑制可能であるとともに光抜けによるコントラスト比の低下を抑制可能な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】
【０００８】
本発明の第１の態様のプロジェクターは、固体光源を含んで構成され、出射する光の波長が互いに異なる複数系統の照明系と、前記複数系統の照明系から出射された光を変調する１つの液晶パネルと、前記複数系統の照明系のそれぞれと前記液晶パネルとの間の各光路に前記照明系と１対１の対応で設けられ、対応する前記照明系から出射される光の中心波長の四分の一にリタデーションが設定された波長板と、前記液晶パネルにより変調された光を投写する投写光学系と、前記複数系統の照明系のそれぞれと前記液晶パネルとの間の各光路に設けられた偏光板と、前記複数系統の照明系に対応して設けられた複数の前記波長板のそれぞれを経由した光の前記液晶パネルへ入射するときの各光路が互いに一致するように、前記複数の波長板のそれぞれと前記液晶パネルとの間の光路を調整する光路調整部と、を備え、前記波長板は、前記偏光板と前記液晶パネルとの間の各光路に配置されている。
【０００９】
第１の態様のプロジェクターは、複数系統の照明系のそれぞれと液晶パネルとの間の各光路に、各照明系と１対１で対応する波長板が設けられており、各波長板は対応する照明系から出射される光の中心波長の四分の一にリタデーションが設定されているので、液晶パネルに入射する光を円偏光へ高精度に変換することができる。結果として、液晶パネルにおける配向不良による表示不良の発生を抑制することができる。また、液晶パネルの液晶層の厚み方向を基準としたプレチルト角を小さくすることができ、コントラスト比を向上させることもできる。また、各照明系が固体光源を含んで構成されているので、各照明系から出射される光のスペクトル幅が狭くなり、各照明系に対応する波長板ごとに個別にリタデーションが設定されているので、液晶パネルに入射するときの光が波長板の波長依存性に起因して所望しない偏光状態になることが抑制される。したがって、液晶パネルから出射されるときの光の偏光状態を高精度に制御することが可能になり、光抜けによるコントラスト比の低下を抑制することができる。以上のように、第１の態様のプロジェクターは、配向不良による表示不良の発生と光抜けによるコントラスト比の低下を抑制することができ、高品質な画像を表示することができる。
【００１０】
第１の態様のプロジェクターは、前記複数系統の照明系のそれぞれと前記液晶パネルとの間の各光路に設けられた偏光板を備え、前記波長板は、前記偏光板と前記液晶パネルとの間の各光路に配置されていてもよい。
【００１１】
このようにすれば、偏光板を透過した直線偏光が波長板へ入射するので、波長板から出射されるときの光の偏光状態を高精度に制御することができ、表示不良の発生とコントラスト比の低下を格段に抑制することができる。
【００１２】
第１の態様のプロジェクターは、前記液晶パネルが透過型の液晶パネルで構成されて前記照明系と１対１の対応で複数設けられており、複数の前記液晶パネルにより変調された光を合成する合成部と、前記液晶パネルと前記合成部との間の光路に配置されて、該液晶パネルに対応する前記波長板とリタデーションが同じ値に設定された出射側波長板と、前記出射側波長板と前記合成部との間の光路に配置された出射側偏光板と、を備え、前記投写光学系は、前記合成部により合成された光を投写してもよい。
【００１３】
このようにすれば、透過型の液晶パネルが照明系と１対１の対応で設けられており、液晶パネルと合成部との間の光路に、液晶パネルに対する光の入射側の波長板とリタデーションが同じ値に設定された出射側波長板が配置されているので、各液晶パネルから出射された光を直線偏光へ高精度に変換することができる。この直線偏光は、出射側波長板と合成部との間の光路に配置された出射側偏光板に入射するので、光抜けによるコントラスト比の低下を格段に抑制することができる。
【００１４】
第１の態様のプロジェクターは、前記複数系統の照明系に対応して設けられた複数の前記波長板のそれぞれを経由した光の前記液晶パネルへ入射するときの各光路が互いに一致するように、前記複数の波長板のそれぞれと前記液晶パネルとの間の光路を調整する光路調整部を備え、前記複数系統の照明系が時間順次で択一的に各光を出射し、前記液晶パネルが前記複数系統の照明系から出射された各光を時間順次で択一的に変調してもよい。
【００１５】
このようにすれば、液晶パネルが複数系統の照明系から出射された各光を時間順次で択一的に変調するので、照明系の数よりも液晶パネルの数を少なくすることができ、装置コストを下げることができる。
【００１６】
第１の態様のプロジェクターは、前記液晶パネルが透過型の液晶パネルで構成されており、前記液晶パネルと前記投写光学系との間の光路に配置され、５３０ｎｍの四分の１のリタデーション、又は前記複数系統の前記照明系からそれぞれ出射される光の中心波長の平均化した平均波長の四分の１にリタデーションが設定された出射側波長板と、前記出射側波長板と前記投写光学系との間の光路に配置された出射側偏光板と、を備えていてもよい。
【００１７】
第１の態様のプロジェクターにおいて、前記液晶パネルは、液晶層の厚み方向を基準としたプレチルト角が８°以下でもよい。
【００１８】
上記のように第１の態様のプロジェクターは、液晶パネルの液晶層の厚み方向を基準としたプレチルト角を小さくした場合でも配向不良による表示不良の発生を抑制することができる。したがって、液晶層のプレチルト角を８°以下にすることにより、配向不良による表示不良の発生を抑制しつつ、コントラスト比を向上させることができる。
【００１９】
第１の態様のプロジェクターにおいて、前記照明系から入射する光に対する前記波長板の光出射面と隣接して、空隙が設けられていてもよい。
【００２０】
このようにすれば、波長板の位置を高精度に調整することができ、他の構成要素に対する波長板の遅相軸あるいは進相軸の位置関係を高精度に設定可能になるので、表示不良の発生とコントラスト比の低下を格段に抑制することができる。
【００２１】
第１の態様のプロジェクターにおいて、前記固体光源は、レーザーダイオードを含んで構成されていてもよい。
【００２２】
一般的にレーザーダイオードは、出射する光のスペクトル幅が極めて狭いので、各照明系から出射される光が波長板の波長依存性に影響を受けにくくなり、表示不良の発生とコントラスト比の低下を格段に抑制することができる。
【００２３】
第１の態様のプロジェクターは、前記偏光板から前記液晶パネルへ入射する光の光路又は該光の前記液晶パネルから出射後の光路に配置された光学補償板を備えていてもよい。
【００２４】
このようにすれば、光学補償板によって液晶パネルのプレチルトによる複屈折性を相殺することができ、プレチルトによる複屈折性に起因する光抜けによるコントラスト比の低下を格段に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態のプロジェクターの構成を示す図である。
【図２】第１実施形態の第１の画像形成系を構成する各構成要素の光学的な軸の相対関係を示す図である。
【図３】第１実施形態の液晶パネルの概略構成を示す図である。
【図４】（ａ）は元画像を示す図、（ｂ）は比較例の表示画像を示す図、（ｃ）は実施例の表示画像を示す図である。
【図５】第２実施形態のプロジェクターの構成を示す図である。
【図６】第２実施形態のプロジェクターの動作例を示す図である。
【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。説明に用いる図面中の構造の寸法や縮尺は、実際と異なることがある。
【００２７】
［第１実施形態］
第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態のプロジェクターの構成を示す図である。図１に示すプロジェクター１Ａは、プロジェクター１Ａの外部の装置、例えばＰＣやＤＶＤプレイヤー等から供給される画像データに基づいて、画像データに規定されたフルカラーの画像をスクリーン等の投写面に表示することができる。
【００２８】
プロジェクター１Ａは、出射する光の波長が互いに異なる３系統の照明系２〜４と、互いに異なる色の画像を形成する３系統の画像形成系５〜７と、複数の画像形成系５〜７により形成された複数色の画像を合成する合成部８と、合成部８により合成された画像（光）を投写する投写光学系９と、を備える。
【００２９】
本実施形態において、第１の照明系２は赤色の光Ｌ１（例えば中心波長が６３０ｎｍ）を出射可能であって、第２の照明系３は緑色の光Ｌ２（例えば中心波長が５３０ｎｍ）を出射可能であり、第３の照明系４は青色の光Ｌ３（例えば中心波長が４４０ｎｍ）を出射可能である。
【００３０】
３系統の画像形成系５〜７の各画像形成系は、３系統の照明系２〜４の各照明系と１対１の対応で設けられている。第１の画像形成系５は、第１の照明系２と対応しており、第１の照明系２から出射された赤色の光Ｌ１により、赤色の画像を形成可能である。同様に、第２の画像形成系６は、第２の照明系３からの緑色の光Ｌ２によって緑色の画像を形成可能であり、第３の画像形成系７は、第３の照明系４からの青色の光Ｌ３によって青色の画像を形成可能である。
【００３１】
合成部８は、ダイクロイックプリズム等によって構成される。このダイクロイックプリズムは、赤色の光Ｌ１が反射するとともに緑色の光Ｌ２及び青色の光Ｌ３が透過する特性の波長選択膜と、青色の光Ｌ３が反射するとともに赤色の光Ｌ１及び緑色の光Ｌ２が透過する特性の波長選択膜とが、互いに直交して設けられた構造である。３系統の照明系２〜４から出射されて３系統の画像形成系５〜７を経由した光Ｌ１〜Ｌ３は、合成部８の２種類の波長選択面で透過あるいは反射することによって、いずれも同じ方向に進行し、投写面で互いに重なるように合成される。互いに重ね合わされた光Ｌ１〜Ｌ３は、全体としてフルカラーの画像を示す光になる。この光が投写光学系９により投写面上に結像することによって、投写面上にフルカラーの画像が表示される。
【００３２】
次に、プロジェクター１Ａの各構成要素について詳しく説明する。
第１の照明系２は、固体光源１０と、集光レンズ１１と、ロッドレンズ（ロッドインテグレーターとも呼ばれる）１２とを有する。固体光源１０は、図示略のレーザーダイオード（ＬＤ）を含んでいる。このレーザーダイオードは、図示略のドライバーから供給される電流により光を発する活性層、及び活性層から発せられた光をレーザー発振可能な共振器を有する。固体光源１０は、赤色の光Ｌ１として、ほぼ直線偏光のレーザー光を出射可能である。
【００３３】
ロッドレンズ１２は、所定の軸方向に延びる柱状であり、軸方向の一端面から入射した光が内部で反射を繰り返して他端面から出射される。ロッドレンズ１２は、その内部を通った光の光強度分布を均一化することができる。集光レンズ１１は、固体光源１０から出射された光Ｌ１のスポットがロッドレンズ１２の軸方向の一端面に収まるように、光Ｌ１を集光する。
【００３４】
第２の照明系３及び第３の照明系４は、いずれも固体光源、集光レンズ及びロッドレンズを含んで構成されており、固体光源から出射される光の波長が互いに異なる点を除いて、第１の照明系２と同様の構成である。なお、緑色の光Ｌ２としてレーザー光を出射可能な固体光源としては、例えば赤外光を発する活性層及び共振器を有するレーザーダイオードと、共振器の内部又は外部に設けられた波長変換素子（例えばＰＰＬＮ）とを有する固体光源が挙げられる。
【００３５】
本実施形態において、第１の照明系２から出射された光Ｌ１は、反射ミラー１３で反射した後に第１の画像形成系５へ入射する。第２の照明系３から出射された光Ｌ２は、第２の画像形成系６へ入射し、第３の照明系４から出射された光Ｌ３は、反射ミラー１４で反射した後に第３の画像形成系７へ入射する。
【００３６】
３系統の画像形成系５〜７は、それぞれ、透過型の液晶パネルと、液晶パネルの光入射側に配置された波長板（以下、入射側波長板という）と、液晶パネルの光出射側に配置された出射側波長板と、を有する。各画像形成系の入射側波長板は、対応する照明系から出射される光の中心波長の四分の一にリタデーションが設定されている。各画像形成系の出射側波長板は、この画像形成系の入射側波長板とリタデーションが同じ値に設定されている。リタデーションは、遅相軸に平行な方向の屈折率と進相軸に平行な方向の屈折率の差分に、波長板の厚みを乗算した値である。
【００３７】
詳しくは、第１の画像形成系５の入射側波長板２０及び出射側波長板２１は、第１の照明系２から出射される赤色の光Ｌ１の中心波長（６３０ｎｍ）の四分の一（約１５８ｎｍ）にリタデーションが設定されている。第２の画像形成系６の入射側波長板２２及び出射側波長板２３は、第２の照明系３から出射される緑色の光Ｌ２の中心波長（５３０ｎｍ）の四分の一（約１３２ｎｍ）にリタデーションが設定されている。第３の画像形成系７の入射側波長板２４及び出射側波長板２５は、第３の照明系４から出射される青色の光Ｌ３の中心波長（４４０ｎｍ）の四分の一（約１１０ｎｍ）にリタデーションが設定されている。このように、入射側偏光板のリタデーションは、３系統の画像形成系５〜７で互いに異なっている。
【００３８】
本実施形態の３系統の画像形成系５〜７は、それぞれ、入射側波長板及び出射側波長板の他に、入射側偏光板と、光学補償板と、液晶パネルと、出射側偏光板とを有する。３系統の画像形成系５〜７は、入射側波長板のリタデーションが３系統の画像形成系５〜７で互いに異なっている点、及び出射側波長板のリタデーションが３系統の画像形成系５〜７で互いに異なっている点を除くと、いずれも同様の構成である。ここでは、第１の画像形成系５の構成を代表的に説明する。
【００３９】
第１の照明系２から第１の画像形成系５へ入射した赤色の光Ｌ１は、入射側偏光板２６を通って入射側波長板２０へ入射し、入射側波長板２０によって円偏光へ変換される。入射側偏光板２６から出射された円偏光は、光学補償板２７を通って液晶パネル２８へ入射し、液晶パネル２８によって位相変調される。液晶パネル２８により変調された光Ｌ１は、出射側波長板２３へ入射して直線偏光へ変換された後に、出射側偏光板２９へ入射する。
【００４０】
図２は、第１実施形態の第１の画像形成系を構成する各構成要素の光学的な軸の相対関係を示す図である。図２中の符号ＡＸは、第１の照明系２から合成部８までの光軸（光路の中心）を示す。
【００４１】
入射側偏光板２６及び出射側偏光板２９は、それぞれ、透過軸に平行な直線偏光が透過する特性の偏光板である。入射側偏光板２６の透過軸は、第１の照明系２から出射された光Ｌ１（ほぼ直線偏光）のほぼ全部が透過するように、透過軸が設定されている。光軸ＡＸから見た入射側偏光板２６の透過軸は、出射側偏光板２９の透過軸と直交している。
【００４２】
入射側波長板２０及び出射側波長板２１は、例えば通常の波長板によって構成される。入射側波長板２０の遅相軸は、光軸ＡＸから見て入射側偏光板２６の透過軸を反時計回りに４５°回転した方向と平行である。出射側波長板２３の遅相軸は、光軸ＡＸから見て入射側偏光板２６の透過軸を反時計回りに１３５°回転した方向と平行であり、入射側波長板２０の遅相軸と直交している。
【００４３】
本実施形態の入射側波長板２０及び出射側波長板２１は、それぞれ、第１の照明系２から出射された光Ｌ１が入射する光入射面が空隙（空気層）に隣接しており、かつ、光Ｌ１が出射される光出射面も空隙に隣接している。すなわち、入射側波長板２０は、入射側偏光板２６との間に空隙を有し、かつ光学補償板２７との間にも空隙を有するように、取り付けられている。また、出射側波長板２１は、液晶パネル２８との間に空隙を有し、かつ出射側偏光板２９との間に空隙を有するように、取り付けられている。
【００４４】
図３は、液晶パネルの概略構成を示す図である。図３には、液晶パネルの液晶層の厚み方向に平行な断面構造が模式的に図示されている。
【００４５】
本実施形態の液晶パネル２８は、素子基板３０と、素子基板３０に対向して配置された対向基板３１と、素子基板３０及び対向基板３１の間に封入された液晶層３２と、を有する。液晶パネル２８（図２参照）は、液晶層３２の遅相軸が入射側波長板２０の遅相軸と平行になるように、配置されている。液晶パネル２８として透過型の液晶パネルを用いる場合には、素子基板３０及び対向基板３１において光路に配置される各構成要素は、透光性を有する材料で形成される。
【００４６】
素子基板３０は、第１基板３３と、第１基板３３上に形成された素子層３４と、素子層３４上に形成された複数の画素電極３５と、画素電極３５上に形成された第１配向膜３６とを有する。対向基板３１は、第２基板３７と、第２基板３７上に形成された共通電極３８と、共通電極３８上に形成された第２配向膜３９とを有する。素子基板３０は、第１基板３３に対して画素電極３５の形成側を、対向基板３１の第２基板３７に対する共通電極３８の形成側に向けて、対向基板３１と貼り合わされている。
【００４７】
素子基板３０の第１基板３３及び対向基板３１の第２基板３７は、例えばガラス基板やシリコン基板、樹脂基板等である。素子層３４は、走査線やデータ線等の各種配線、画素電極３５への電気信号をスイッチングするスイッチング素子、層間絶縁膜やパッシベーション膜等の絶縁膜を有する。
【００４８】
画素電極３５及び共通電極３８は、液晶層３２を挟むように配置されている。画素電極３５及び共通電極３８は、液晶層３２の厚み方向から見て画素電極３５と重なる領域（画素）ごとに、液晶層３２に電界を印加可能である。画素電極３５及び共通電極３８は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透光性を有する導電材料で形成されている。
【００４９】
第１配向膜３６及び第２配向膜３９は、例えばシリコン酸化物等の無機材料を斜方蒸着法や斜方スパッタ法等の斜方成膜法により成膜して形成された無機配向膜である。無機配向膜を用いれば、有機配向膜よりも耐光性を高めることができる。第１配向膜３６及び第２配向膜３９は、液晶層３２が所定のプレチルトになるように、液晶層３２の配向性を制御することができる。
【００５０】
本実施形態の液晶層３２は、誘電異方性が負の液晶材料からなり、垂直配向モード（ＶＡ）の液晶層である。液晶層３２は、画素電極３５及び共通電極３８により印加される電界によって液晶分子の方位角が変化して、複屈折性が変化する。これにより、液晶層３２は、各画素を通る光の偏光状態を画素ごとに変化させることができる。
【００５１】
本実施形態の液晶層３２は、第１配向膜３６及び第２配向膜３９によって、液晶層３２の厚み方向を基準としたプレチルト角が５°に設定されている。プレチルト角は、０°以上８°以下でもよいし、０°以上６°以下でもよく、０°以上４°以下でもよい。上記の光学補償板２７は、例えばネガティブＣプレートで構成され、液晶層３２のプレチルトによる複屈折性を相殺するように設けられている。
【００５２】
ここで、画素の１つに着目して、第１の画像形成系５により画像が形成される仕組みについて説明する。液晶層３２に電界が印加されていない状態で、液晶層３２及び光学補償板２７を通る光は、遅相軸に平行な偏光成分と進相軸に平行な偏光成分との間で位相差がほとんど変化しないで、液晶層３２から出射される。この光は、出射側波長板２１によって、出射側偏光板２９の透過軸と直交する直線偏光へ変換されて、そのほとんどが出射側偏光板２９に吸収される（暗表示）。また、液晶層３２に電界が印加された状態で、液晶層３２を通る光は、遅相軸に平行な偏光成分と進相軸に平行な偏光成分との間の位相差に二分の一波長分の位相差が付加される。この光は、出射側波長板２１によって、出射側偏光板２９の透過軸とほぼ平行な直線偏光へ変換されて、そのほとんどが出射側偏光板２９を透過する（明表示）。このように、第１の画像形成系５は、各画素の明暗を画素ごとに制御することができ、複数の画素で構成される画像を形成することができる。
【００５３】
次に、比較例の表示画像と実施例の表示画像について説明する。図４（ａ）は元画像を示す図、図４（ｂ）は比較例の表示画像を示す図、図４（ｃ）は実施例の表示画像を示す図である。
【００５４】
図４（ａ）に示す元画像は、垂直走査方向に黒表示の画素が並んだ暗部と、垂直走査方向に白表示の画素が並んだ明部と、を有しており、暗部と明部は、水平走査方向に並んでいる。図４（ｂ）に示す比較例の表示画像は、上記の元画像を示す画像データを比較例のプロジェクターに供給して表示された画像である。比較例のプロジェクターは、超高圧水銀（ＵＨＰ）ランプからなる光源からの白色光をＲＧＢの３色の光に色分離し、各色の光により形成した単色の画像を合成してフルカラーの画像を投写可能なプロジェクターである。
【００５５】
比較例のプロジェクター等の一般的なプロジェクターにおいて、画像の形成に用いられる液晶パネルは、直視型の表示装置に用いられる液晶パネルと比較して、画素サイズが小さい。したがって、各画素の液晶層は、隣接する他の画素に印加される電界の影響を受けやすく、液晶分子が所望の方向と異なる方向に倒れる配向不良が発生することがある。
【００５６】
図４（ｂ）に示す比較例の表示画像は、液晶層の配向不良に起因して、明部の一部が黒表示になる表示不良が発生している。このような液晶層の配向不良は、液晶層の厚み方向を基準としたプレチルト角が８°以下の範囲で小さい値に設定されているほど、発生しやすくなる。一方で、プレチルト角が８°より大きい値に設定されている場合には、液晶層の配向不良は発生しにくいが、プレチルト角が大きくなるにつれて、プレチルトによる複屈折性に起因する光抜けが生じやすくなり、コントラスト比が低下しやすい。
【００５７】
本実施形態のプロジェクター１Ａは、入射側波長板２０を通って液晶パネル２８へ入射する光が円偏光であるので、図４（ｃ）に示すように、配向不良による表示不良が発生しにくい。
【００５８】
また、プロジェクター１Ａは、各照明系から出射される光の波長に応じて、各照明系に対応する入射側波長板のリタデーションが設定されているので、液晶パネルへ入射するときの光が入射側波長板の波長依存性によって所望しない偏光状態になることが抑制される。したがって、液晶パネルから出射される光の偏光状態を高精度に制御することができ、光抜けによるコントラスト比の低下を抑制することができる。よって、３系統の画像形成系５〜７のいずれで形成される画像についても表示不良の発生とコントラスト比の低下が抑制され、高品質なフルカラーの画像を表示することができる。
【００５９】
また、液晶層３２の配向不良による表示不良の発生を抑制可能であるので、プレチルト角を小さく（例えば８°以下）設定することができ、プレチルトによる複屈折性が小さくなるので、光抜けによるコントラスト比の低下を抑制することができる。例えば、図４（ｂ）に示した比較例の表示画素のコントラスト比は２１０００：１であったが、図４（ｃ）に示した実施例の表示画素のコントラスト比は３５０００：１であった。
【００６０】
また、各画像形成系において、入射側偏光板を通った直線偏光が出射側波長板へ入射するので、出射側波長板から液晶層へ入射する光の偏光状態を高精度に制御することができ、表示不良を発生とコントラスト比の低下を格段に抑制することができる。
【００６１】
また、各液晶パネルと合成部との間の各光路に、入射側波長板とリタデーションが同じである出射側波長板が配置されているので、液晶パネルから出射された光を高精度に直線偏光へ変換することができる。したがって、出射側偏光板における光抜けの発生を抑制することができ、コントラスト比の低下を格段に抑制することができる。
【００６２】
また、入射側波長板及び出射側波長板は、それぞれ、光入射面に隣接して空隙が設けられているとともに光出射面に隣接して空隙が設けられているので、例えばプロジェクターを組立てる際に、隣接する他の構成要素との相対位置を高精度に調整することができる。したがって、入射側波長板の遅相軸の方向と他の構成要素の光学的な軸方向との相対関係を高精度に設定すること等ができ、各画像形成系における光の偏光状態を高精度に制御することができる。また、入射側波長板から出射されて液晶パネルで反射した光は、入射側波長板に再度入射して直線偏光となり、入射側偏光板へ入射して吸収されるので、迷光になりにくい。
【００６３】
また、各照明系から出射される光は、固体光源から発せられた光であるので、超高圧水銀ランプから出射されて色分離された各色の光よりもスペクトル幅が狭い。したがって、照明系から出射された光が入射側波長板の波長依存性の影響を受けにくくなり、液晶パネルへ入射する光の偏光状態を高精度に制御することができる。特に、本実施形態では、固体光源から出射される光がレーザー光であるので、そのスペクトル幅が格段に狭く、液晶パネルへ入射する光の偏光状態を極めて高精度に制御することができる。
【００６４】
［第２実施形態］
第２実施形態について説明する。以下の説明において、第１実施形態と同様の構成要素は、同じ符号を付して、その説明を省略することがある。図５は、第２実施形態のプロジェクターの構成を示す図である。
【００６５】
図５に示すプロジェクター１Ｂは、フィールドシーケンシャル方式によりフルカラーの画像を表示可能なプロジェクターである。プロジェクター１Ｂは、３系統の照明系２〜４の各照明系と１対１の対応で設けられた入射側偏光調整部４０〜４２と、入射側偏光調整部４０〜４２から出射された各光の液晶パネル２８に入射するときの各光路が互いに一致するように入射側偏光調整部４０〜４２と液晶パネル２８との間の光路を調整する光路調整部４３と、光路調整部４３と液晶パネル２８との間の光路に配置された平行化光学系４４と、液晶パネル２８と投写光学系９との間の光路に配置された出射側偏光調整部４５と、制御部４６とを備える。
【００６６】
入射側偏光調整部４０〜４２は、それぞれ、第１実施形態における各照明系と各液晶パネルとの間の光学系と同様の構成であり、入射側偏光板と、入射側波長板と、光学補償板とを有する。第１の入射側偏光調整部４０は第１の照明系２と対応しており、第２の入射側偏光調整部４１は第２の照明系３と対応し、第３の入射側偏光調整部４２は第３の照明系４と対応している。入射側偏光調整部４０〜４２の各入射側波長板は、第１実施形態と同様に、対応する照明系から出射される光の中心波長の四分の一にリタデーションが設定されている。
【００６７】
光路調整部４３は、反射ミラー４７と、第１のダイクロイックミラー４８と、第２のダイクロイックミラー４９とを有する。反射ミラー４７は、第１の照明系２から出射されて第１の入射側偏光調整部４０を通った赤色の光Ｌ１が入射する位置に配置されている。反射ミラー４７は、赤色の光Ｌ１が反射する特性を有する。
【００６８】
第１のダイクロイックミラー４８は、反射ミラー４７で反射した赤色の光Ｌ１と、第２の照明系３から出射されて第２の入射側偏光調整部４１を通った緑色の光Ｌ２とが入射する位置に配置されている。第１のダイクロイックミラー４８は、赤色の光Ｌ１が透過するとともに緑色の光Ｌ２が反射する特性を有する。第１のダイクロイックミラー４８は、第１のダイクロイックミラー４８で反射した緑色の光Ｌ２の光路が第１のダイクロイックミラー４８を透過した赤色の光Ｌ１の光路とほぼ一致するように、配置されている。
【００６９】
第２のダイクロイックミラー４９は、第１のダイクロイックミラー４８を経由した赤色の光Ｌ１及び緑色の光Ｌ２と、第３の照明系４から出射されて第３の入射側偏光調整部４２を通った青色の光Ｌ３とが入射する位置に配置されている。第２のダイクロイックミラー４９は、赤色の光Ｌ１及び緑色の光Ｌ２が透過するとともに青色の光Ｌ３が反射する特性を有する。第２のダイクロイックミラー４９は、第２のダイクロイックミラー４９で反射した青色の光Ｌ３の光路が第２のダイクロイックミラー４９を透過した赤色の光Ｌ１及び緑色の光Ｌ２の光路とほぼ一致するように、配置されている。
【００７０】
平行化光学系４４は、例えばフィールドレンズ等の１又は２以上のレンズ等によって構成される。平行化光学系４４は、光路調整部４３を経由して液晶パネル２８に入射する光を平行化することができる。
【００７１】
出射側偏光調整部４５は、液晶パネル２８と投写光学系９との間の光路に配置された出射側波長板５０と、出射側波長板５０と投写光学系９との間の光路に配置された出射側偏光板５１とを有する。出射側偏光板５１は、透過軸に平行な直線偏光が透過する特性を有する。出射側波長板５０は、液晶パネル２８から入射する光全体の波長帯から選択される特定の波長の四分の一に、リタデーションが設定されている。上記の特定の波長は、例えば、実際に表示されたときの画像のコントラスト比や色合い（色再現性）、表示不良の視認されにくさ等を考慮して、選択される。本実施形態において、上記の特定の波長は、３系統の照明系から出射される光Ｌ１〜Ｌ３のうちで、ホワイトバランスに寄与する光量が最も大きい緑色の光Ｌ２の中心波長（ここでは５３０ｎｍ）に設定されている。これにより、効果的にコントラスト比を高めることができる。また、上記の特定の波長は、光Ｌ１〜Ｌ３のそれぞれの中心波長の平均値（例えば、（４４０＋５３０＋６３０）／３＝５３３）としてもよい。
【００７２】
制御部４６は、表示すべき画像を示す画像データに基づいて、３系統の照明系２〜４の各固体光源の点灯消灯を制御する。３系統の照明系２〜４は、制御部４６に制御され、時間順次で択一的に各光を出射可能である。制御部４６は、各照明系から出射された各色の光により各色の画像が時間順次で形成されるように、各照明系から光が出射されるタイミングと同期して液晶パネル２８を制御する。
【００７３】
図６は、プロジェクターの動作例を示す図である。
図６に示す１フレームの期間は、緑画像の表示用のＧフィールドと、青画像の表示用のＢフィールドと、赤画像の表示用のＲフィールドとを含む。
【００７４】
Ｇフィールドの期間において、制御部４６は、液晶パネル２８により形成可能な画像が緑画像へ書き換わるように液晶パネル２８を制御した後に、第２の照明系３の固体光源を点灯させる。これにより、第２の照明系３から出射された緑色の光Ｌ２は、液晶パネル２８に変調されて緑画像を示す光となり、投写光学系９により投写される。制御部４６は、Ｇフィールドの終了時に第２の照明系３の固体光源を消灯させた後に、Ｂフィールドを開始する。
【００７５】
Ｂフィールドの期間において、制御部４６は、青画像へ書き換えるように液晶パネル２８を制御した後に第３の照明系４の固体光源を点灯させ、Ｂフィールドの終了時に第３の照明系４の固体光源を消灯させる。
【００７６】
Ｒフィールドの期間において、制御部４６は、赤画像へ書き換えるように液晶パネル２８を制御した後に第１の照明系２の固体光源を点灯させ、Ｒフィールドの終了時に第３の照明系４の固体光源を消灯させる。
【００７７】
以上のようにして、各色の画像が時間順次で投写され、複数色の画像が観察者により時間積分されて観察され、フルカラーの画像が観察される。制御部４６は、各フレームのＲフィールドが終了した後に、次のフレームのＧフィールドを開始する。
【００７８】
第２実施形態のプロジェクター１Ｂは、第１実施形態と同様の理由により表示不良の発生とコントラスト比の低下が抑制され、高品質なフルカラーの画像を表示することができる。また、３系統の照明系から出射された各光を同一の液晶パネル２８で変調するので、液晶パネルの数を減らすことができ、装置コストを下げることができる。
【００７９】
なお、本発明の技術範囲は上記の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、各照明系の固体光源は、レーザー発振させないで光を出射する発光ダイオードにより構成されていてもよい。各画像形成系の液晶パネルは、反射型の液晶パネルであってもよい。この場合には、入射側波長板を出射側波長板として機能させることも可能であり、出射側波長板を省略することもできる。入射側偏光板と出射側偏光板の少なくとも一方が、他の部材と当接して設けられていてもよいし、その光入射面又は光出射面が他の部材と接合されて実質的に一体化されていてもよい。光学補償板は、液晶パネルに対する光出射側に配置されていてもよく、また設けられていなくてもよい。合成部としては、ダイクロイックプリズムの代わりに、複数のダイクロイックミラーを用いることもできる。
【符号の説明】
【００８０】
１Ａ、１Ｂ・・・プロジェクター、２・・・第１の照明系、３・・・第２の照明系、４・・・第３の照明系、８・・・合成部、９・・・投写光学系、１０・・・固体光源、２０、２２、２４・・・入射側波長板（波長板）、２１、２３、２５・・・出射側波長板、２６・・・入射側偏光板（偏光板）、２７・・・光学補償板、２８・・・液晶パネル、２９・・・出射側偏光板、４３・・・光路調整部、５０・・・出射側波長板、５１・・・出射側偏光板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図４】
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