(57)【要約】【課題】プロジェクターから出射される各色の偏光成分の乱れを低減し、画面各所の色むらを改善して、色味の均一性に優れた画面を提供する。【解決手段】少なくとも光射出側にそれぞれ偏光板を有し、色の異なる複数の色成分の光をそれぞれ変調して射出する複数の光変調装置と、前記各光変調装置からの各射出光を色合成する色合成光学装置と、色合成された光を被投射面に投射する投写光学装置とを備え、前記色合成光学装置と前記被投射面との間に存在する位相を乱す軸が異なる複数の領域に対応して、複数の位相差板が設けられていることを特徴とするプロジェクター。【選択図】図２
2012133083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも光射出側にそれぞれ偏光板を有し、色の異なる複数の色成分の光をそれぞれ変調して射出する複数の光変調装置と、前記各光変調装置からの各射出光を色合成する色合成光学装置と、色合成された光を被投射面に投射する投写光学装置とを備え、
前記色合成光学装置と前記被投射面との間に存在する位相を乱す軸が異なる複数の領域に対応して、複数の位相差板が設けられていることを特徴とするプロジェクター。
【請求項２】
複数のレンズを備えた前記投射光学装置は少なくとも１つの射出成形により形成された樹脂レンズを含み、
前記樹脂レンズが、前記複数の領域を備え、
前記複数の光変調装置のうち１つの光変調装置から射出された偏光と、他の光変調装置から射出された偏光とは、互いに偏光軸が直交し、
前記複数の位相差板はλ／４位相差板であり、前記複数の位相差板の遅相軸の方向が異なり、
前記複数の位相差板の遅相軸と前記１つの光変調装置および他の光変調装置から射出された偏光の偏光軸とのなす角が４５度であり、
前記位相を乱す軸が異なる領域の軸とこれに対応して配置された前記位相差板の遅相軸とは±４５度以内となるように、前記複数の位相差板が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
【請求項３】
前記位相差板は、色合成光学装置の前記光出射面に貼付けられていることを特徴とする請求項１または請求項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】
本発明はライトバルブを用いたプロジェクターに関し、特に、透過型液晶ライトバルブを用いたプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液晶プロジェクターにおいては、光源ランプから出射された円偏光、または無偏光の白色光は、マルチレンズアレイおよびマルチレンズアレイを通った後、偏光ビームスプリッターにより一定方向に振動する偏光成分に統一され、コンデンサーレンズを通過し、ダイクロイックミラーによりＲ（赤色光）、Ｇ（緑色光）、Ｂ（青色光）に分離され、それぞれの液晶パネルに入射する。これらの液晶パネルのうちＲおよびＢに対応した液晶パネルに入射する光はλ／２位相差板により、光の振動方向が９０度回転していて、ＲおよびＢに対応した液晶パネルから出射される光の振動方向とＧに対応した液晶パネルから出射される光の振動方向は９０度回転している。液晶パネルを透過した光はクロスダイクロイックプリズムで１つのカラー画像として合成される。クロスダイクロイックプリズムで合成された光はＲ、Ｂ成分の光とＧ成分の光の偏光の方向が異なるため、スクリーンでの反射率に違いが発生し、ホワイトバランスが崩れてしまう。
【０００３】
このため、下記特許文献１に開示されたプロジェクターでは、ダイクロイックプリズムの射出側にλ／４位相差板を配置して、円偏光に変換して、スクリーンへ投射する構成としている。円偏光に変換することによりＲ、Ｂ成分の光とＧ成分の光は、それぞれ回転方向の異なる円偏光となるが、スクリーンでの反射率は同一とすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１２１８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
投写レンズから出射される偏光が、完全な円偏光になっていれば問題ないが、図６に示すようにクロスダイクロイックプリズム１０７と図示しないスクリーン間に位相を乱す軸１１６の異なる複数の領域が存在する場合、投写レンズ１０６から出射され、遅相軸１１５を有するλ／４位相差板１１４から入射した円偏光が、位相を乱す軸１１６により位相を乱され領域ごとに異なる楕円偏光となる。
【０００６】
図７はクロスダイクロイックプリズムから出射する光の偏光状態を示す図である。なお、図７では、λ／４位相差板１１４、遅相軸１１５、位相を乱す軸１１６を含めて図示している。楕円偏光の形状は位相を乱す軸１１６の向きに依存するが、偏光が９０度異なるＧ成分の光とＲ、Ｂ成分の光では、円偏光の回転の向きが逆であるため、楕円偏光の形状はG成分の光とＲＢ成分の光で異なることになる。楕円偏光の光では、楕円偏光の長軸の方向が異なるとスクリーンでの反射率が変わる。たとえば、スクリーンが横方向の偏光の反射率の高い特性を持っている場合には、Ｒ成分およびＢ成分の光はスクリーンの左側では縦方向の偏光成分の多い楕円偏光となるため反射率が低く、右側では横方向の偏光成分が多い楕円偏光となるため反射率が高くなる。これに対してＧ成分の光は左側では横方向の偏光成分が多い楕円偏光となるため反射率が高く、右側では縦方向の偏光成分の多い楕円偏光となるため反射率が低くなる。このためスクリーンで反射された光は表示される場所によってホワイトバランスが異なり、観察者には色むらとなって見える。
【０００７】
本発明の課題は、プロジェクターから出射される各色の偏光成分の乱れを低減し、画面各所の色むらを改善して、色味の均一性に優れた画面を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］本適用例に係るプロジェクターは、少なくとも光射出側にそれぞれ偏光板を有し、色の異なる複数の色成分の光をそれぞれ変調して射出する複数の光変調装置と、前記各光変調装置からの各射出光を色合成する色合成光学装置と、色合成された光を被投射面に投射する投写光学装置とを備え、前記色合成光学装置と前記被投射面との間に存在する位相を乱す軸が異なる複数の領域に対応して、複数の位相差板が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本適用例によれば、色合成光学装置と被投射面との間に存在する位相を乱す軸の異なる複数の領域に対応して複数の位相差板を配置しているため、位相を乱す領域ごとに異なる位相差板で補正することとなり、これによって、被投射面において複数の領域に対応する光の偏光状態が異なることによる被投射面に投射された画像の輝度ムラや色ムラを抑制することが可能となる。
【００１１】
［適用例２］上記適用例に記載のプロジェクターにおいて、複数のレンズを備えた前記投射光学装置は少なくとも１つの射出成形により形成された樹脂レンズを含み、前記樹脂レンズが、前記複数の領域を備え、前記複数の光変調装置のうち１つの光変調装置から射出された偏光と、他の光変調装置から射出された偏光とは、互いに偏光軸が直交し、前記複数の位相差板はλ／４位相差板であり、前記複数の位相差板の遅相軸の方向が異なり、前記複数の位相差板の遅相軸と前記１つの光変調装置および他の光変調装置から射出された偏光の偏光軸とのなす角が４５度であり、前記位相を乱す軸が異なる領域の軸とこれに対応して配置された前記位相差板の遅相軸とは±４５度以内となるように、前記複数の位相差板が配置されていることを特徴とする。
【００１２】
本適用例によれば、遅相軸の方向が異なる複数のλ／４位相差板により、投射光学装置が、位相を乱す軸の異なる複数の領域がある射出成形により形成された樹脂レンズを用いても、被投射面に投射された画像の輝度ムラや色ムラを十分に抑えることが可能となる。
【００１３】
［適用例３］上記適用例に記載のプロジェクターにおいて、前記位相差板は、色合成光学装置の前記光出射面に貼付けられていることを特徴する。
【００１４】
本適用例によれば、位相差板が色合成光学装置に張付けられているため、位相差板の固定が容易であるとともに、位相差板と色合成光学装置の対向する側の面で反射する光を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態かかる液晶プロジェクターの全体構成図。
【図２】本発明の実施形態における位相差板１４の配置図。
【図３】図１の液晶ビームスプリッター２の部分構成図。
【図４】本発明の実施形態の画像合成部７の構成図。
【図５】本発明の実施形態における偏光状態の説明図。
【図６】従来における位相差板の配置図。
【図７】従来における偏光状態の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。図１は本実施形態の液晶プロジェクターの構成を示した概略図である。
図１において、光源ランプ１から発射された円偏光、または無偏光の白色光は、マルチレンズアレイの個々のレンズによって集光された後、マルチレンズアレイ１０２の対応するレンズと後述するコンデンサーレンズ１０３とによって、液晶パネル６Ｒ、６Ｇ、６Ｂの所定の対応する領域に投射される。
【００１７】
偏光ビームスプリッター２は、図３に示されているように、偏光ビームスプリッタープリズム２２と全反射面２３でなる偏光ビームスプリッターユニット２１の列で成り、個々の偏光ビームスプリッターユニット２１はマルチレンズアレイ１０２のレンズ素子の各行に対応する。マルチレンズアレイ１０２のレンズ素子の各行から出射された光ビームは、対応する偏光ビームスプリッターユニット２１によってＰ偏光とＳ偏光に分離される。Ｓ偏光は、全反射面２３によって反射された後、偏光ビームスプリッターユニット２１から出射される。
【００１８】
光源の光を有効に活用するため、一方の偏光成分をλ／２位相差板９で振動方向を９０度回転して、照明光を一定方向に振動する偏光成分に統一する。コンデンサーレンズ１０３は、偏光ビームスプリッター２から出射されたＳ偏光の全体を、液晶パネルの表示領域に投射するように光束を収束する。
【００１９】
このようにして、マルチレンズアレイ１０２から出射された光は液晶パネルの表示領域に投射され、かつ、マルチレンズアレイ１０２の個々のレンズ素子から出射された光ビームは、対応する液晶パネルの領域に投射される。
【００２０】
コンデンサーレンズ１０３から出射された光ビームは、ダイクロイックミラー３ａでＢ成分とＧＲ成分に分離される。Ｂ成分は全反射面４ａで反射されて画像合成部１００に入射される。
【００２１】
ダイクロイックミラー３ａで色分離されたＧＲ成分のうちのＧ成分は、ダイクロイックミラー３ｂで色分離された後、画像合成部１００に入射される。ダイクロイックミラー３ｂを透過したＲ成分は、全反射面４ｂ、４ｃで反射され、画像合成部１００に入射される。なお、図１の、ダイクロイックミラー３ｂと全反射面４ｂとの間、及び全反射面４ｂと全反射面４ｃとの間に配置されているレンズは、光路差調整用のレンズである。すなわち、図１に示されているように、Ｂ成分とＧ成分の光路長は同一であるけれど、Ｒ成分の光路長は、ＢＧ成分の光路長に比較して長い。この光路差は、光路差調整用のレンズによって補償される。なお、偏光板５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの入射面側に配置されているレンズはコンデンサーレンズである。
【００２２】
図４を参照して後述するように、Ｒ、Ｇ、Ｂ成分の偏光光は、それぞれ液晶パネル６Ｒ、６Ｇ、６Ｂを透過後、クロスダイクロイックプリズム７で１つのカラー画像として合成され、最終的に、投射レンズ８で投写される。
【００２３】
図４は画像合成部１００の構成図である。ただし、図４には、Ｒ、Ｇ、Ｂの各成分光ビームの入射部に配置されているコンデンサーレンズは図示されていない。画像合成部１００は、上記のコンデンサーレンズを通してそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの各成分光ビームを受光する偏光板５Ｒ、５Ｇ、５ＢとＲ、Ｇ、Ｂ各色の画像を生成する液晶パネル６Ｒ、６Ｇ、６Ｂと、クロスダイクロイックプリズム７を備えている。また、偏光板５Ｒ、５Ｂの、R成分光ビームとＢ成分光ビームがそれぞれに入射する入射側に、λ／２位相差板１１Ｒ、１１Ｂが配置されている。
【００２４】
偏光板５Ｒ、５Ｂの入射側にλ／２位相差板１１Ｒ、１１Ｂを配置するのは次の理由による。一般に、投写画像の明るさを向上させるためには、Ｇ色を明るくする必要がある。Ｇ色を明るくするために現在用いられている主流の方法には、クロスダイクロイックプリズム７におけるＧ光路の透過率を高くする方法がある。クロスダイクロイックプリズム７は、Ｓ偏光に対する透過率よりもＰ偏光に対する透過率が大きい。クロスダイクロイックプリズム７のこの特性を利用して、G光路の部品透過率を向上させてＧ色を明るくするために、クロスダイクロイックプリズム７のＲＢ光路を通る光ビームの特性をＰ偏光にする。このことを実現するために、ＲＢ光路の偏光板５Ｒ、５Ｂの入射側にλ／２位相差板１１Ｒ、１１Ｂを配置し、照明光のＲＢ成分の偏光方向を９０度回転させる。その結果、液晶パネル６Ｒ、６ＢにはＰ偏光が入射する。しかし、液晶パネル６Ｇには、S偏光が入射する。
【００２５】
液晶パネル６Ｒ、６G、６Bの出射側には、それぞれの液晶パネル６Ｒ、６Ｇ、６Ｂの入射側に配置された入射側偏光板５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの透過軸に直交する方向に透過軸を有する出射側偏光板が配置されている。この出射側偏光板を透過することにより、G成分の光はＰ偏光へ、ＲＢ成分の光はＳ偏光となり、クロスダイクロイックプリズム７に入射する。その結果、G成分の光が高い透過率でクロスダイクロイックプリズム７を透過して画像を明るくする。クロスダイクロイックプリズム７を透過した光は、λ／４位相差板１４により、円偏光に変換されて、投射レンズ８から、スクリーン１２に投写される。
【００２６】
ここで、投射レンズ８は複数のレンズから構成されている。複数の投射レンズ８の中には樹脂成型により形成されたレンズが用いられる。樹脂成型レンズの場合、成形型に樹脂を注入口より加圧注入して成形される。この時に注入口から成形型全体に樹脂が注入される時に、樹脂の流れる方向が異なる複数の領域が発生する。このような樹脂の流れる方向が異なる複数の領域のそれぞれは位相を乱す軸の方向が異なり、樹脂成型レンズは複数の位相を乱す軸の方向が異なる領域を持つこととなる。
例えば、注入口が一箇所の場合には、注入口とレンズの中心を結ぶ線を境界として、２つの領域で位相を乱す軸の方向が中心線に対して反対側に傾いた方向となる。
【００２７】
上記の投射レンズ８の樹脂成型レンズによる複数の位相差を乱す軸の方向が異なる領域に対応して、λ／４位相差板１４は、図２の構成となっている。
図２を参照すると、本実施例においては、軸方向の異なる２枚のλ／４位相差板は並列に配置され、入射面側に平面ガラス基板に貼り付けて設置されている。またこの時、クロスダイクロイックプリズム７とスクリーンの間に配置された例えば上記投射レンズ８の樹脂成型レンズには面内で方向の異なる位相を乱す軸１６が存在している。
【００２８】
クロスダイクロイックプリズム７を出射した光は、ＲＢ成分がＳ偏光、G成分がＰ偏光になっている。
【００２９】
図２のようにλ／４位相差板は、その遅相軸１５がＰ偏光およびＳ偏光の振動方向に対し４５度（あるいは１３５度）の傾きになるように配置される。λ／４位相差板の２つの領域の遅相軸の方向は略直交する方向である。この配置によって図５のようにＲＢ成分のS偏光、G成分のP偏光は、互いに回転方向が異なる円偏光になって出射することになる。
【００３０】
図５で示すように、Ｒ成分あるいはＢ成分の光は、位相を乱す方向の異なる軸１６を通ることで、円偏光は楕円偏光に変換される。しかし、２つのλ／４位相差板をそれぞれ複数の位相を乱す軸の方向に対して、±４５度以内となるように配置したため、楕円偏光の長軸の方向が異なる範囲が、±４５度の範囲となり、従来の構成の±９０度に比べて半分の角度内になっている。
また、G成分の光は、楕円偏光の長軸の向きはR成分あるいはB成分の光の楕円偏光の長軸の向きと９０度異なるが、長軸の向きの異なる範囲は±４５度と狭くなっている。
【００３１】
楕円偏光の形状が同じになることで、G成分とＲＢ成分でスクリーンの反射特性が領域で異なる強度範囲がせまくなり、面内のホワイトバランスの崩れを低減することができ、スクリーン面での色むらが改善される。
【００３２】
なお、本発明では左右２つの位相差板を用いた実施例をあげたが、この構成に限定されることはなく、レンズの中心を挟んで対向する２点に注入口が配置されている場合には、注入口とレンズの中心を通る線とこれに直交してレンズの中心を通る線を境界として位相を乱す軸の方向が反対側に傾いた構成となる場合には、位相差板を上下左右の４つ用いる構成とすればよい等、複数の領域に合わせて、複数の領域に分かれた位相差板を使用することにより、同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３３】
１…光源ランプ、２…偏光変換素子、３…色分離用ダイクロイックミラー、４…全反射ミラー、５R…R用偏光板、５G…G用偏光板、５B…B用偏光板、６Ｒ…Ｒ用液晶パネル、６Ｇ…Ｇ用液晶パネル、６Ｂ…Ｂ用液晶パネル、７…色合成用クロスダイクロイックプリズム、８…投写レンズ、９…λ／２位相差板、１１…λ／２位相差板、１２…スクリーン、１３…液晶プロジェクター本体、１４…λ／４位相差板、１５…遅相軸、１６…位相を乱す軸、２１…偏光ビームスプリッタユニット、２２…偏光ビームスプリッタプリズム、２３…全反射面、１００…画像合成部、１０１…マルチレンズアレイ、１０２…マルチレンズアレイ、１０３…コンデンサーレンズ。
【図１】
2012133083.tif 000003
【図２】
2012133083.tif 000004
【図３】
2012133083.tif 000005
【図４】
2012133083.tif 000006
【図５】
2012133083.tif 000007
【図６】
2012133083.tif 000008
【図７】
2012133083.tif 000009