(57)【要約】【課題】  光学装置内の複屈折性を持つ光学部品によって偏光に位相差が生じる。これにより光学装置内を透過する光の精度が落ちる。例えば、プロジェクタにおいては、コントラストのばらつきといった現象が生じ、画像の質が下がる。【解決手段】  プリポラライザ２２ｒ、２２ｇ、２２ｂ等複屈折性を持つ光学素子による位相差値を、各光変調装置１８内を通過する偏光の帯域に応じて調整することにより、位相差を低減させるように制御し、位相差によって生じる弊害を低減、抑制する。これにより、例えば、コントラストの低下が減少し、プロジェクタの画像を向上させる。【選択図】図１
2005250240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に偏光した照明光によって照明される光変調素子と、
前記光変調素子の入射側及び射出側の少なくとも一方側に設置されるとともに、所定の基準軸から傾いて設置された場合に複屈折性に起因して生じる位相差の影響を前記光変調素子に入射する照明光の波長に応じて低減可能な位相差値に予め設定された光学素子と、
を備える光学装置。
【請求項２】
前記光変調素子による位相差値は、前記光学素子に入射する照明光の中心波長の整数倍であることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
【請求項３】
前記光学素子による前記位相差値は、赤色光波長域に対しては、１５０ｎｍ以下、４５０〜７５０ｎｍ、及び１０５０〜１３５０ｎｍのいずれかであり、緑色光波長域に対しては、１３０ｎｍ以下、４００〜７００ｎｍ、及び９５０〜１２５０ｎｍのいずれかであり、青色光波長域に対しては、１００ｎｍ以下、３５０〜５５０ｎｍ、８００〜１０００ｎｍ、及び１２５０〜１４５０ｎｍのいずれかであることを特徴とする請求項２記載の光学装置。
【請求項４】
前記光変調素子の入射側に配置される第１偏光素子と、前記光変調素子の射出側に配置される第２偏光素子とをさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項記載の光学装置。
【請求項５】
前記第１偏光素子と第２偏光素子とは、クロスニコルに配置されていることを特徴とする請求項４記載の光学装置。
【請求項６】
前記光学素子は、前記第１偏光素子から前記第２偏光素子にかけての光路上に配置されることを特徴とする請求項４及び請求項５のいずれか一項記載の光学装置。
【請求項７】
前記光学素子は、偏光子であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項記載の光学装置。
【請求項８】
各色の照明光を発生する照明装置と、
各色の照明光ごとに設けられ、画像情報に応じて前記各色の照明光を個別に変調して像光をそれぞれ形成する請求項１から請求項７のいずれか一項記載の各色用の光学装置である各色の光変調装置と、
を備えることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項９】
前記照明装置は、白色光を光源光として発生させる光源装置から射出された前記光源光を、波長帯域ごとに分離して各色の照明光とする照明光形成光学系を有し、
前記各色の光変調装置から射出される各色の像光を合成する合成光学系と、合成後の像光を投射する投射光学系とをさらに備えることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ライトバルブ等の光変調素子を備える光学装置及びこれを組み込んだプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
直線偏光を得るためにプロジェクタ内の光変調装置の入射側及び出射側には通常偏光板が用いられる。入射側の偏光板は偏光子、出射側の偏光板は検光子などと呼ばれる。入射側偏光板と出射側偏光板は、光学軸を互いに直交するように配置されること（クロスニコル）により、光変調装置において画像情報に応じて変調された画像光が形成される。
【０００３】
偏光板は、通常ガラス基板上に偏光膜が貼付されたものが一般的であるが、その機能上、光の吸収に伴う偏光膜の温度上昇が避けられず、それによる歪み等の劣化の問題があった。この改善のために、従来の偏光板等の位置に２以上の偏光素子を備える偏光ユニットを設けることにより偏光膜の耐久性を向上するものが知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２０７６３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように２以上の偏光素子を組み合わせるにあたって、光学軸を互いに一致させて配置することは、無駄なく特定方向の直線偏光を得るための方法として画像光形成においては至極当然である。また、特に複屈折性等を持つ偏光素子を用いた場合、光学軸に対してずれが生じると、偏光に位相差が生じてしまう。しかしながら、製造の過程上一対の偏光素子間で基準軸方向にわずかなずれが生じるのは避けられない。これまでは、複屈折がないかあっても微小な偏光素子を用いていたため、位相差は小さく考慮されていなかった。
【０００５】
しかしながら、最近の結果から一対の偏光素子の一方であるプリポラライザ等を液晶ライトバルブの入射側や射出側に配置した際、当該プリポラライザが複屈折性を持つと、それによる位相差が小さくても偏光の属する波長の帯域によってはコントラストに大きく影響を及ぼすことが分かった。これにより、液晶プロジェクタの画像の質が下がる。
【０００６】
そこで、本発明は、複屈折性を持つ偏光素子によって液晶プロジェクタ等に組み込まれた光学装置内に生じる位相差を、当該偏光素子の位相差値を制御することによって低減させることを目的とする。また、これにより、例えば、液晶プロジェクタの画質の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明における光学装置は、所定方向に偏光した照明光によって照明される光変調素子と、光変調素子の入射側及び射出側の少なくとも一方側に設置されるとともに、所定の基準軸から傾いて設置された場合に複屈折性に起因して生じる位相差の影響を前記光変調素子に入射する照明光の波長に応じて低減可能な位相差値に予め設定された光学素子とを備える。
【０００８】
様々な光学装置の中には、使用の過程において特定の偏光を用いることが必須であることが多い。例えば、本発明の実施形態において取り扱う液晶ライトバルブを用いたプロジェクタにおいては直線偏光が必要である。こうした光学装置において、必要となる偏光を得るために偏光子等多種類の光学素子が用いられる。これら光学素子は、当該偏光を必要とする光変調素子等の前方又は後方に用いられることがしばしばあるが、ある種の光学素子は、複屈折性と呼ばれる性質を持つ。光学素子が基準軸からわずかに傾いて設置された場合、複屈折は、偏光に対し位相差を生じ、当該光学素子が生じる位相差は偏光の波長によって異なる。この位相差による影響は、ある種の光学装置にとって好ましくない状況を与える。従って、当該光学素子の向きを、複屈折が生じないように偏光面の方向に合わせることが理想である。しかしながら、この誤差を完全に除去することは不可能である。そこで、当該光学素子の位相差値を入射する照明光の波長に応じて制御する。この場合、当該光学素子によって生じる位相差を低減することができる。
【０００９】
本発明のより具体的な態様として、光学装置は、上記光学素子による位相差値が、前記光変調素子に入射する照明光の中心波長の整数倍である。この場合、中心波長に対する位相差は無くなり、周辺波長における位相差も僅かなものとなるので、位相差による光学装置の光学特性に対する影響を十分に低減させることが可能である。
【００１０】
また、本発明のさらに具体的に数値化された態様として、上記光学素子による位相差値は、赤色光波長域に対しては、１５０ｎｍ以下、４５０〜７５０ｎｍ、及び１０５０〜１３５０ｎｍのいずれかであり、緑色光波長域に対しては、１３０ｎｍ以下、４００〜７００ｎｍ、及び９５０〜１２５０ｎｍのいずれかであり、青色光波長域に対しては、１００ｎｍ以下、３５０〜５５０ｎｍ、８００〜１０００ｎｍ、及び１２５０〜１４５０ｎｍのいずれかである。この場合、位相差による光学装置に対する影響を十分に低減させることが可能である。例えば、液晶プロジェクタであれば、コントラストの低下に関してコントラストの低下率を示す所定の指標を基準として、その指標の示す値を従来の略半分以下に抑える。
【００１１】
さらに、本発明において、光学装置は、上記光変調素子の入射側に配置される第１偏光素子と、射出側に配置される第２偏光素子とをさらに備える。この場合、光変調素子への入射光及び射出光は、所望の偏光に変換され、光変調素子から所望の変調光を取り出すことができる。
【００１２】
さらに、上記第１偏光素子と第２偏光素子とは、クロスニコルに配置されている。この場合、上記光変調素子が当該偏光の偏光面方向を変えるものである時にも、光変調素子への入射光及び射出光は、所望の偏光に変換される。
【００１３】
さらに、本発明に係る態様として、上記光学素子が、上記第１偏光素子から前記第２偏光素子にかけての光路上に配置される。この場合、上記光学素子の複屈折による影響は低減できているので様々な効果を持つ光学素子を設置することができる。例えば、上記光学素子が、偏光子である場合が考えられる。この場合、当該偏光子も偏光素子の役割を果たすので、偏光素子の数が増えることになり、各偏光素子での光エネルギーの吸収量が分担され軽減するので、偏光素子の劣化が抑えられ、長寿命化が図れる。
【００１４】
上記光学装置が適用される一例として、液晶プロジェクタが考えられる。プロジェクタとしては、一般に例えば三板式のもの等が知られている。複屈折性を持つ光学素子を当該プロジェクタ内に用いた場合、当該光学素子の光学軸に対する偏光面のずれにより生じる位相差は、波長帯域によって異なる。従って、三板式プロジェクタ内で分離された三色の照明光ごとに位相差が異なる。これが画質を下げる要因となる。また、三板式に限らず、色光を合成することによって投影するタイプのプロジェクタにおいては、同様の問題が発生すると考えられる。
【００１５】
そこで、本発明に係る実施形態として用いられるプロジェクタは、各色の照明光を発生する照明装置と、各色の照明光ごとに設けられ、画像情報に応じて各色の照明光を個別に変調して像光をそれぞれ形成する上述された各色用の光学装置である各色の光変調装置とを備える。この場合における一態様として以下のものが考えられる。
【００１６】
上記光変調装置内において、例えば、光変調素子の前後に各偏光素子が位置し、入射する照明光はクロスニコル下にある当該偏光素子によって直線偏光に変換される。上記光変調素子が、さらにプリポラライザと呼ばれる偏光素子である光学素子をさらに有することによって、各偏光素子等の光学素子の長寿命化が図れる。尚、本発明においては、上記プリポラライザが複屈折性を持つものとするが、上記光変調装置の態様に応じた様々な各光変調素子及び光学素子の態様が考えられ、いずれの場合においても、少なくとも一つの光学素子が複屈折性を持つものとする。この場合、当該光学素子の位相差値が、各色の照明光ごとに設定されていることで画像情報に応じて各色の照明光を個別に変調して像光をそれぞれ形成している当該プロジェクタによる投影画像は、位相差によるコントラスト低下を生じない又は低減しているので、従来のものと比べ、高画質となる。
【００１７】
本発明のさらに具体的な態様として、プロジェクタは、上記照明装置が、白色光を光源光として発生させる光源装置から射出された光源光を、波長帯域ごとに分離して各色の照明光とする照明光形成光学系を有し、前記各色の光変調装置から射出される各色の像光を合成する合成光学系と、合成後の像光を投射する投射光学系とをさらに備える。
【００１８】
この場合、上記照明光形成光学系により、光源光である白色光が分離されるので、分離された各色の照明光は位相差によるコントラスト低下を生じさせない又は低減させることが可能であり、上記合成光学系及び上記投射光学系によって投影された画像は従来に比べ、コントラスト低下やカラーバランスの劣化が生じない又は低減された高画質のものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本実施形態におけるプロジェクタ内の画像形成部５０の構造を概念的に説明する平面図である。本画像形成部５０は、照明光を形成する照明光形成光学系１と、照明光から投影画像を形成する光変調装置１８と、形成された画像を投射する投射光学系である投影レンズ２４とからなる。
【００２０】
照明光形成光学系１は、白色光である光源光ＷＬを発生する光源装置２と、光量を光束断面内で均一化するレンズアレイ３、４及び重畳レンズ５と、光源光ＷＬを１種類の直線偏光光に偏光変換して射出する偏光変換素子アレイ６と、光源光又は光源光より得られる照明光を反射するミラー７、８、９、１０と、光の波長帯によって選択的に透過又は反射することによって光源光ＷＬの色分離を行うダイクロイックミラー１１、１２と、光束の補正用のリレーレンズ１３、１４と、照明光が色分離されることによって得られる各色光の入射角度を調整するフィールドレンズ１５、１６、１７とを備える。
【００２１】
光変調装置１８は、照明光から画像を形成する各色の液晶ライトバルブ１９ｒ、１９ｇ、１９ｂと、光路上液晶ライトバルブの入射側に位置し、各液晶ライトバルブ１９ｒ、１９ｇ、１９ｂへの入射光を直線偏光に変える偏光板としてはたらく偏光子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂと、同様のはたらきを出射側で行う検光子２１ｒ、２１ｇ、２１ｂと、各液晶バルブと検光子との間に位置し、自身も偏光板として働くことにより偏光部材の長寿命化を図るプリポラライザ２２ｒ、２２ｇ、２２ｂと、照明光が形成した各色の画像を合成するクロスダイクロイックプリズム２３とを備える。
【００２２】
以下、本画像形成部による画像形成の手順に従って、本画像形成部５０の機能を説明する。図１において、光源装置２は、画像形成のための照明光となる光源光ＷＬの発生装置である。光源装置２から発生し、射出された光源光ＷＬは、まず、レンズアレイ３を透過する。その後、光源光ＷＬは、ミラー７で反射され、さらに、レンズアレイ４を透過する。ここで、レンズアレイ３、４は、光源光ＷＬの光量を光束断面内で均一化するはたらきがある。光源光ＷＬに含まれている光は全てミラー７で反射されることによって方向転換される。レンズアレイ４を透過後、偏光変換素子アレイ６を透過することによって光源光ＷＬは特定方向の直線偏光光に偏光変換される。さらに、重畳レンズ５を透過した光源光ＷＬは、第１のダイクロイックミラー１１によって、光源光ＷＬの一部が、赤色光ＲＬとして分離される。さらに、残りの光源光ＷＬは、第２のダイクロイックミラー１２によって緑色光ＧＬと青色光ＢＬとに分離される。第１のダイクロイックミラー１１は、赤色光波長以下の光を透過し、それ以外の光を反射する特性を持つ。これにより、ある波長帯の光は、赤色光ＲＬとしてダイクロイックミラー１１を透過する一方、他の光は、ダイクロイックミラー１１において反射される。また、第２のダイクロイックミラー１２は、緑色光波長以下の光を反射し、それ以外の光を透過する性質を持つ。これにより、光源光ＷＬのうち、ダイクロイックミラー１１によって反射された光は、さらに、緑色光ＧＬと青色光ＢＬとに分離される。以上のダイクロイックミラーの機能により、光源光ＷＬは、波長帯ごとに赤色光ＲＬ、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬに分離される。
【００２３】
分離された赤色光ＲＬ、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬは、それぞれ偏光光学素子である偏光子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂを介して直線偏光性が高められ、照明光として液晶ライトバルブ１９ｒ、１９ｇ、１９ｂに入射する。液晶ライトバルブ１９ｒ、１９ｇ、１９ｂにおいて照明光の処理が行われ、投影画像に対応する画素単位で偏光面の変調が行われる。このような変調光は、さらに、プリポラライザ２２ｒ、２２ｇ、２２ｂと検光子２１ｒ、２１ｇ、２１ｂを介して直線偏光に変換され、像光としてクロスダイクロイックプリズム２３に導かれる。この際、各光路は、以下の通りである。
【００２４】
赤色光ＲＬは、ミラー８で反射された後、フィールドレンズ１５によって入射角度が調整され、偏光子２０ｒを介して液晶ライトバルブ１９ｒに導かれ、液晶ライトバルブ１９ｒを照射する。液晶ライトバルブ１９ｒによって変調光が形成され、形成された変調光に対応する像光は、さらにプリポラライザ２２ｒ及び検光子２１ｒを介してクロスダイクロイックプリズム２３で他の像光と結合される。緑色光ＧＬも同様に、ダイクロイックミラー１２での反射された後、フィールドレンズ１６によって入射角度が調整され、偏光子２０ｇを介して液晶ライトバルブ１９ｇに導かれ、液晶ライトバルブ１９ｇを照射する。液晶ライトバルブ１９ｇによって変調光が形成され、形成された変調光に対応する像光は、さらにプリポラライザ２２ｇ及び検光子２１ｇを介してクロスダイクロイックプリズム２３で結合される。青色光ＢＬは、ダイクロイックミラー１２を透過し、ミラー９及び１０で反射された後、フィールドレンズ１５によって入射角度が調整され、偏光子２０ｂを介して液晶ライトバルブ１９ｂに導かれ、液晶ライトバルブ１９ｂを照射する。液晶ライトバルブ１９ｂによって変調光が形成され、形成された変調光に対応する像光は、さらにプリポラライザ２２ｂ及び検光子２１ｂを介してクロスダイクロイックプリズム２３で結合される。この場合、青色光ＢＬの光路は、他の光の光路より長くなっている。よってビーム形状の補正が必要となり、かかる補正のためにリレーレンズ１３、１４等が青色光の光路中に設けられている。
【００２５】
クロスダイクロイックプリズム２３において、各液晶ライトバルブ１９ｒ、１９ｇ、１９ｂによって形成された像が結合され、投影レンズ２４によって所望の拡大率の画像がスクリーン等に投影される。
【００２６】
通常上記のような方法でプロジェクタによる投影が行われるが、照明光形成光学系１によって得られた各照明光から液晶ライトバルブ１９ｒ、１９ｇ、１９ｂによって像光を形成する際、種々の偏光光学素子を用いて直線偏光を得ることは不可避である。そのため、本発明においても偏光子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂやプリポラライザ２２ｒ、２２ｇ、２２ｂなどの偏光光学素子が設けられている。
【００２７】
図２は、当該光変調装置１８における緑色光路上に配置された液晶ライトバルブ１９ｇ及びその他の光学部材を透過する偏光の様子を説明する斜視図である。平行に並ぶ各光学素子の平面に対し、平行であって、横である方向をｘ方向、同じく平行であって、縦である方向をｙ方向とする。緑色光ＧＬは、図面左方より、偏光子２０ｇに入射し、直線偏光が選択される。偏光子２０ｇを透過することによって得られた直線偏光ＧＬの偏光面の方向をＡ１とする。本実施形態においては、方向Ａ１は、ｙ方向に平行であるものとする。その後緑色光ＧＬは、液晶ライトバルブ１９ｇを通過することにより、偏光面の方向が、方向Ａ２となる。本実施形態においては、方向Ａ２は、ｘ方向に平行であるものとする。即ち、液晶バルブ１９ｇにおいて直線偏光の偏光面は、完全に９０°ねじれるものとする。さらに、当該偏光は、プリポラライザ２２ｇ及び検光子２１ｇを通過し、像光としてクロスダイクロイックプリズム２３で他の像光と結合する。尚、方向Ａ３は、プリポラライザ２２ｇ内の偏光膜ＰＦの光学軸の軸方向を示す。通常、プリポラライザ等の光学素子は、ガラス基板に上記偏光膜を貼付することによって形成される。即ち、方向Ａ３がプリポラライザ２２ｇの光学軸の方向である。尚、ｄは、プリポラライザ２２ｇ内の偏光膜ＰＦの厚さを示す。
【００２８】
最適な状態で直線偏光を射出光として得るためには、液晶ライトバルブ１９ｇの前後において、当該光学素子（ここでは偏光子２０ｇとプリポラライザ２２ｇ）間の光学軸が、液晶ライトバルブ１９ｇのねじれに合うようにお互いに直交していなくてはならない。よって、プロジェクタの製造において光学軸を当該ねじれに合うようにお互いに直交させておくことは常識である。しかし、製造の過程上厳密にねじれに合うようにお互いに直交させておくことは事実上不可能であり、必ず偏光面の方向と光学軸の軸方向とにわずかなずれが生じる。即ち、方向Ａ２と方向Ａ３とが一致しない。尚、本実施形態においては、プリポラライザ２２ｇが備える偏光膜ＰＦが複屈折性を持つものとする。
【００２９】
複屈折現象は、入射偏光の偏光面の方向が光学素子の光学軸に対して傾いているときに生じる。複屈折における屈折率のうち、屈折率の大きいもの（即ち遅く進むもの）をｎ１、小さいもの（即ち速く進むもの）をｎ２とする。この値の異なる二つの屈折率が存在するため（即ち複屈折により偏光の光学軸に対する垂直成分と水平成分とで速度に差が生じるため）にリタデーションと呼ばれる位相差が生じる。さらに、後述される説明のため、屈折率差Δｎを、Δｎ＝ｎ１−ｎ２と定めることとする。方向Ａ２と方向Ａ３との不一致により、屈折率差Δｎに対応する複屈折現象がプリポラライザ２２ｇを通過する際に生じる。
【００３０】
上記のように、複屈折現象においては、光学軸に対する傾きを考察する必要がある。図３は、緑色光ＧＬ光路の向きから見て、方向Ａ１、Ａ２、Ａ３を重ね合わせた図である。上述した方向Ａ２と方向Ａ３とのずれ（即ち入射偏光の偏光面の方向と偏光膜ＰＦの光学軸の方向とのなす角）をθで表す。図３においては、見やすくするため大袈裟に描かれているが、無論実際にはθは非常に小さいものである。θが大きくなるほど複屈折現象は顕著となり、コントラスト低下の要因となる。
【００３１】
尚、これまで緑色光ＧＬについて考察したが、全く同様のことが赤色光ＲＬと青色光ＢＬとについても行える。つまり、プリポラライザ２２ｒ、２２ｂがそれぞれ備える偏光膜ＰＦによって複屈折現象が生じる。
【００３２】
リタデーションによるコントラストの低下を測るための指標として、入射光強度Ｉ０と光学素子内に吸収される光強度Ｉとの比であるＴ−ｃｒｏｓｓ値を用いる。つまり、Ｔ−ｃｒｏｓｓ値ＴをＴ＝Ｉ／Ｉ０で定義する。
【００３３】
定義から明らかなように、Ｔ−ｃｒｏｓｓ値Ｔが大きいほどもとのエネルギーに対する吸収されるエネルギーの割合が大きくなり、射出光の割合は小さくなる。また、吸収されるエネルギーにばらつきが生じることにより、コントラストの影響が顕著となる。従って、Ｔ−ｃｒｏｓｓ値ＴとＴの変動量とがともに小さいことが望ましい。
【００３４】
尚、Ｔ＝Ｉ／Ｉ０は、入射偏光と光学素子の光学軸とのなす角θ、屈折率差Δｎ、複屈折光学素子である偏光膜ＰＦの厚さｄ、及び光の波長λを用いて、
Ｔ＝Ｉ／Ｉ０＝ｓｉｎ２θ・ｓｉｎ２（πΔｎｄ／λ）
で表されることが知られている。Δｎｄは、位相差値を示している。位相差値ΔｎｄをＲ＝Δｎｄで表すこととする。
【００３５】
ここで、上式よりＴ−ｃｒｏｓｓ値Ｔは、一般に、入射偏光と光学素子の光学軸とのなす角θ、光の波長λ及び位相差値Ｒの３変数函数であると考えられるが、入射偏光の偏光面の方向と光学素子である偏光膜ＰＦの光学軸の方向とのなす角θは、製造の過程におけるずれによって定まるものであるから、一旦製品が出来上がってしまえば、ある定数と考えてよい。θを定数とした場合、Ｔ−ｃｒｏｓｓ値Ｔは、Ｒおよびλについての三角函数となり、ｓｉｎ２θは、Ｔにおける振幅となるので、θは小さいほど好ましい。実際、θ＝０であれば、Ｔ−ｃｒｏｓｓ値Ｔは、恒等的に０である。本実施形態では、θ＝１°とする。製造上の誤差として十分であると考えられるからである。よって、Ｔを位相差値Ｒと光の波長λとの２変数函数として取り扱う。
【００３６】
ここで、位相差値Ｒは、屈折率差Δｎと光学素子の厚さｄとの積であり、双方とも光学素子によって定まるものであるから、位相差値Ｒも当該光学素子（ここではプリポラライザ内にある偏光膜ＰＦ）によって定められる変数である。一方、光の波長λは、当該偏光ごとに定まる変数である。
【００３７】
従って、本実施形態においては、上記位相差値Ｒを光の波長λに応じて制御することによって、適切なＴ−ｃｒｏｓｓ値Ｔを保つための位相差値を持つ光学素子を得ることを目的とする。これにより、本発明の目的は達せられる。
【００３８】
図４は、入射偏光と光学素子の光学軸とのなす角θをθ＝１°とし、横軸に光の波長λをとった際の、位相差値ごとのＴ−ｃｒｏｓｓ値Ｔの変化を示すグラフである。光の波長λは、略すべての可視光領域を示す４００〜７００ｎｍの範囲が示されている。位相差値Ｒは、０ｎｍから１５００ｎｍまでのものを１００ｎｍおきに選んでいる。照明光形成光学系１によって色分離された各光路上の光はそれぞれ別の波長帯を持っているので、波長帯領域に応じて適切な位相差値を持つ光学素子を選択すれば良い。
【００３９】
一方、図５は、入射偏光と光学素子の光学軸とのなす角θをθ＝１°とし、横軸に位相差値Ｒをとった際の、帯域を持つ照明光ごとのＴ−ｃｒｏｓｓ値Ｔの変化を示すグラフである。位相差値Ｒは、図４同様０〜１５００ｎｍとする。一方、各照明光の波長λはひとつの値ではなく、帯域を持ったものである。よってＴ−ｃｒｏｓｓ値Ｔは、帯域を持つ照明光の合成として検出される。このため、図５は、赤色光、緑色光、青色光についてそれぞれ狭帯域及び広帯域の偏光についてのグラフを示している。
【００４０】
本発明の目的を達するための目安として、Ｔ−ｃｒｏｓｓ値が、図５のグラフ上の最大値の約半分以下に低減されることとする。約半分以下に低減されれば、コントラストの低下を十分防ぐことが可能と考えられるからである。グラフの値としては、０．００００２０％を目標とする。
【００４１】
位相差値Ｒは、図５のグラフから読み取れるように、例えば、赤色光に対しては、１５０ｎｍ以下又は４５０〜７５０ｎｍ又は１０５０〜１３５０ｎｍであり、緑色光に対しては、１３０ｎｍ以下又は４００〜７００ｎｍ又は９５０〜１２５０ｎｍであり、青色光に対しては、１００ｎｍ以下又は３５０〜５５０ｎｍ又は８００〜１０００ｎｍ又は１２５０〜１４５０ｎｍであれば目的に適った光学素子が得られる。もちろんＴ−ｃｒｏｓｓ値Ｔは、位相差値Ｒによって周期的に変化するので、位相差値Ｒとしてもっと大きな値を取ることも可能である。
【００４２】
現実的に、偏光膜ＰＦの作成を行う場合、位相差値Ｒは、Ｒ＝Δｎｄであり、屈折率差Δｎは、光学素子である偏光子２２ｇによって定まっている。また、厚さｄは、偏光子２２ｇに貼付された偏光膜ＰＦの厚さである。よって、光学素子（ここでは偏光膜ＰＦ）の素材とその厚さを決めることによって位相差値Ｒを上記のいずれか可能なものを選び、最適なものとすることが出来る。
【００４３】
上記位相差値を持つ偏光膜ＰＦを各光路に存在するプリポラライザ２２ｒ、２２ｇ、２２ｂに用いることによって本発明の目的は達せられる。
【００４４】
尚、本実施形態においては、光学素子としてプリポラライザ２２ｒ、２２ｇ、２２ｂのみに着目したが、他の複屈折性を持つ様々な光学素子に対しても、同様の技術を用いることが可能である。例えば、本実施形態においては、プリポラライザ２２ｒ、２２ｇ、２２ｂは、液晶ライトバルブ１９ｒ、１９ｇ、１９ｂと検光子２１ｒ、２１ｇ、２１ｂとの間に置かれているが、プリポラライザ２２ｒ、２２ｇ、２２ｂと同様のはたらきを示し、同じく複屈折性を持つ光学素子を液晶ライトバルブ１９ｒ、１９ｇ、１９ｂと偏光子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂとの間に設置しても良い。
【００４５】
以上、実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態とは異なるタイプのプロジェクタで公知のものである、白色光源からの光源光をミラー等で集光してロッドインテグレータの入射端に入射させて、ロッドインテグレータの射出端で均一な照明光を得るとともに、この照明光によって、ロッドインテグレータの射出端に対面配置した単一のカラー表示型の液晶ライトバルブを直接照明するタイプのプロジェクタにおいても仕様に応じて適宜変更することにより上記実施形態の光学素子を用いることは可能である。
【００４６】
また、本実施形態において、液晶ライトバルブ１９ｒ、１９ｇ、１９ｂによる偏光面の回転角度は説明のため９０°としたが、一般には厳密に９０°とは限らない。しかし、偏光面の方向と光学素子の光学軸の方向とに誤差が生じるのは９０°でない場合であっても同様の現象を考えることができ、本発明を適用することによって同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施形態におけるプロジェクタ内の画像形成部の構造を概念的に説明する平面図である。
【図２】本実施形態の光変調装置における緑色光路上に配置された光学素子及び液晶ライトバルブを透過する偏光の様子を説明する斜視図である。
【図３】緑色光ＧＬ光路の向きから見た際の直線偏光面の方向及び複屈折性を持つ光学素子の光学軸方向を示す図である。
【図４】は、光の波長λを横軸にとった際の異なる位相差値ＲごとのＴ−ｃｒｏｓｓ値Ｔの変化を示すグラフである。
【図５】は、位相差値Ｒを横軸にとった際の異なる光の波長帯域ごとのＴ−ｃｒｏｓｓ値Ｔの変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１…照明光形成光学系、  １１、１２…ダイクロイックミラー、１８…光変調装置、  １９ｒ、１９ｇ、１９ｂ…液晶ライトバルブ、  ２０ｒ、２０ｇ、２０ｂ…偏光子、  ２１ｒ、２１ｇ、２１ｂ…検光子、  ２２ｒ、２２ｇ、２２ｂ…プリポラライザ、  ＰＦ…偏光膜
【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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