(57)【要約】【課題】照明光の照度を調整可能なプロジェクタであって、偏光フィルタによって照明装置が大型化することを防止でき、偏光フィルタの設置や維持による負担を低減できるプロジェクタを提供すること。【解決手段】偏光変換素子９１と第１偏光フィルタ４２ａ，４２ｂ，４２ｃとの間にセグメント表示型の光量調整用液晶パネル９３を設け、この光量調整用液晶パネル９３を通過する光束の偏光状態を表示領域ＤＡ中に設けた複数の部分領域ＰＡ１，ＰＡ２単位で変調するので、第１偏光フィルタ４２ａ，４２ｂ，４２ｃを通過する光量、すなわち画像表示用液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃの照明光量を調整することができ、液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃによる表示画像のコントラストを高めることができる。【選択図】図１
2009169138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束を射出する光源と、
前記光源からの光束を偏光方向に応じて分離する偏光分離部と、
前記偏光分離部を通過した光束の偏光状態を表示領域中に設けた複数の部分領域単位で
変調するセグメント表示型の第１液晶素子と、
前記第１液晶素子を経た光束のうち所定の偏光方向の光束を選択的に透過させる中間偏
光素子と、
前記中間偏光素子を通過した光束の偏光状態を画像情報に応じて変調するドットマトリ
ックス表示型の第２液晶素子と、
を備えるプロジェクタ。
【請求項２】
前記第１液晶素子は、前記複数の部分領域において段階的に変調量を変化させる、請求
項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記第１液晶素子は、前記複数の部分領域における変調量の段階的変化によって、前記
複数の部分領域に対応して前記第２液晶素子上の表示領域に入射する照明光量を調整する
、請求項２に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記第１液晶素子は、システム光軸が交差する中心を含む中央領域と、前記中央領域の
周囲に設けられる環状の周辺領域とを前記複数の部分領域として有し、前記中央領域と前
記周辺領域とにおいて個別に変調量を調整することができる、請求項２及び請求項３のい
ずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記第１液晶素子は、所定方向に延びるストライプ状に配列された複数の帯状領域を前
記複数の部分領域として有し、前記複数の帯状領域において個別に変調量を調整すること
ができる、請求項２及び請求項３のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記第１液晶素子は、前記偏光分離部の射出側に近接して配置され、分離された複数の
偏光方向の光束のうち少なくとも１つの光束の偏光方向を変化させる、請求項１から請求
項５までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記偏光分離部は、前記所定方向に延びるストライプ状に配列されるとともに、第１の
偏光方向に対応する第１出口と前記第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向に対応する第
２出口とをそれぞれ有する複数の偏光分離プリズム部分を備え、
前記第１液晶素子は、前記複数の偏光分離プリズム部分のうち前記第１出口と前記第２
出口とに対応してストライプ状に配列された複数の帯状領域を前記複数の部分領域として
有する、請求項６に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記第２液晶素子を経た照明光のうち所定の偏光方向の光束を選択的に透過させる射出
偏光素子と、
前記射出偏光素子を経た変調光を投射する投射光学系と、
をさらに備える、請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネル等の光変調装置によって形成した画像を投射レンズにてスクリー
ン上に投射するプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタの照明装置として、照度分布を均一化するための２枚のフライアイレンズ
を備え、これら２枚のフライアイレンズの間に場所によって透過率を変化させ得る調光素
子を組み込んだものがある（特許文献１参照）。このプロジェクタでは、例えば映像信号
等の外部からの情報に基づいて調光素子を制御することにより、液晶ライトバルブ上での
照度分布を調整し、光量をスクリーン上の領域によって調整可能にしている。
【特許文献１】特開２００３−１３１３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記プロジェクタでは、調光素子としてセグメント型液晶素子を用いて
おり、実際の調光に際しては、セグメント型液晶素子に付帯してその光入射側と光射出側
とに偏光フィルタを配置する必要があるので、これら偏光フィルタの取り付けのため照明
装置が大型化し、各偏光フィルタについてアライメントやメンテナンスが必要になってし
まう。
【０００４】
そこで、本発明は、照明光の照度を調整可能なプロジェクタであって、偏光フィルタに
よって照明装置が大型化することを防止でき、偏光フィルタの設置や維持による負担を低
減できるプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクタは、（ａ）光束を射出する光源と
、（ｂ）光源からの光束を偏光方向に応じて分離する偏光分離部と、（ｃ）偏光分離部を
通過した光束の偏光状態を表示領域中に設けた複数の部分領域単位で変調するセグメント
表示型の第１液晶素子と、（ｄ）第１液晶素子を経た光束のうち所定の偏光方向の光束を
選択的に透過させる中間偏光素子と、（ｅ）中間偏光素子を通過した光束の偏光状態を画
像情報に応じて変調するドットマトリックス表示型の第２液晶素子と、を備える。
【０００６】
上記プロジェクタによれば、偏光分離部と中間偏光素子との間にセグメント表示型の第
１液晶素子を設け、この第１液晶素子を通過する光束の偏光状態を表示領域中に設けた複
数の部分領域単位で変調するので、中間偏光素子を通過する光量すなわち第２液晶素子の
照明光量を調整することができ、第２液晶素子による表示画像のコントラストを高めるこ
とができる。
【０００７】
また、本発明の具体的な態様又は側面によれば、上記プロジェクタにおいて、第１液晶
素子が、複数の部分領域において段階的に変調量を変化させる。この場合、第２液晶素子
の照明光量を多段階で調整することができる。
【０００８】
本発明の別の態様によれば、第１液晶素子が、複数の部分領域における変調量の段階的
変化によって、複数の部分領域に対応して第２液晶素子上の表示領域に入射する照明光量
を調整する。この場合、照明光量の段階的調整によって第２液晶素子による表示画像のコ
ントラストを高めることができ、照明光量の調整による表示状態の切り替えが滑らかなも
のとなる。
【０００９】
本発明のさらに別の態様によれば、第１液晶素子が、システム光軸が交差する中心を含
む中央領域と、中央領域の周囲に設けられる環状の周辺領域とを複数の部分領域として有
し、中央領域と周辺領域とにおいて個別に変調量を調整することができる。この場合、偏
光分離部からの光束の射出位置に応じた調光が可能になり、例えば第２液晶素子に入射す
る照明光の角度範囲を少なくとも２種類に分けて各角度範囲で個別の調光を行うことがで
きる。
【００１０】
本発明のさらに別の態様によれば、第１液晶素子が、所定方向に延びるストライプ状に
配列された複数の帯状領域を複数の部分領域として有し、複数の帯状領域において個別に
変調量を調整することができる。この場合、偏光分離部からの光束の射出位置に応じた調
光が可能になり、例えば第２液晶素子に入射する照明光の角度状態を少なくとも２種類に
分けて各角度状態で個別の調光を行うことができる。
【００１１】
本発明のさらに別の態様によれば、第１液晶素子が、偏光分離部の射出側に近接して配
置され、分離された複数の偏光方向の光束のうち少なくとも１つの光束の偏光方向を変化
させる。この場合、偏光分離部による各偏光方向の分離光束の単位で照明光の光量調整が
可能になる。
【００１２】
本発明のさらに別の態様によれば、偏光分離部が、所定方向に延びるストライプ状に配
列されるとともに、第１の偏光方向に対応する第１出口と第１の偏光方向と異なる第２の
偏光方向に対応する第２出口とをそれぞれ有する複数の偏光分離プリズム部分を備え、第
１液晶素子が、複数の偏光分離プリズム部分のうち第１出口と第２出口とに対応してスト
ライプ状に配列された複数の帯状領域を複数の部分領域として有する。この場合、偏光分
離部の第１出口や第２出口に配置されるべき位相差板を省略して第１液晶素子にその機能
を持たせることができるとともに、偏光分離部による分離光束の単位で照明光の光量調整
が可能になる。
【００１３】
本発明のさらに別の態様によれば、（ｆ）第２液晶素子を経た照明光のうち所定の偏光
方向の光束を選択的に透過させる射出偏光素子と、（ｇ）射出偏光素子を経た変調光を投
射する投射光学系と、をさらに備える。この場合、コントラストの高い画像を投射するこ
とができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明に係る第１実施形態のプロジェクタの光学系の構造を概念的に説明する
平面図である。このプロジェクタ１００は、光源から射出された光束を画像情報に応じて
変調して光学像を形成し、この光学像をスクリーン上に拡大投射するための光学機器であ
り、光源装置１０と、均一化光学系２０と、偏光変換素子９１と、光量調整用液晶パネル
９３と、色分離導光光学系３０と、光変調部４０と、クロスダイクロイックプリズム５０
と、投射レンズ６０とを備える。ここで、光変調部４０は、同様の構造を有する３つの液
晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃを含む。
【００１５】
上記プロジェクタ１００において、光源装置１０は、照明用の光源として、放電発光型
の発光管１１と、楕円型の主反射鏡であるリフレクタ１２と、球面状の副反射鏡である副
鏡１３と、コリメート用の平行化レンズ１４とを備える。発光管１１から周囲に放射され
た光束は、リフレクタ１２で反射され、或いは副鏡１３での反射を経てリフレクタ１２で
さらに反射されて収束光束とされた後、平行化レンズ１４によって平行光束とされて、前
方側すなわち均一化光学系２０の第１フライアイレンズ２３に入射する。なお、上述した
楕円面型のリフレクタ１２に代えて、放物面等の各種凹面鏡を用いることができる。放物
面の凹面鏡を用いた場合、リフレクタ１２の後段に平行化レンズ１４を設けなくとも、光
源装置１０から平行光束を射出させることができる。
【００１６】
均一化光学系２０は、均一化された照度の照明光を光変調部４０等に供給するためのも
のであり、光源装置１０から射出された光束を適当な状態に分割する第１及び第２フライ
アイレンズ２３，２４と、両フライアイレンズ２３，２４を経た光を重畳させる重畳レン
ズ２５とを備える。均一化光学系２０において、第１及び第２フライアイレンズ２３，２
４は、それぞれマトリクス状に配置された複数の要素レンズ２３ａ，２４ａからなり、第
１フライアイレンズ２３を構成する要素レンズ２３ａによって平行化レンズ１４を経た光
を分割して個別に集光し、第２フライアイレンズ２４を構成する要素レンズ２４ａによっ
て第１フライアイレンズ２３からの分割光束を適当な発散角にして射出させる。重畳レン
ズ２５は、第２フライアイレンズ２４から射出され後述する偏光変換素子９１を経た照明
光を全体として適宜収束させて、後段の光変調部４０に設けた液晶ライトバルブ４０ａ，
４０ｂ，４０ｃの被照明領域すなわち表示領域に対する重畳照明を可能にする。
【００１７】
偏光変換素子９１は、ＰＢＳアレイで形成された偏光分離部であり、第１フライアイレ
ンズ２３により分割され第２フライアイレンズ２４を経た各部分光束の偏光方向を一方向
の直線偏光に揃える役割を有する。この偏光変換素子９１は、４つの同様の構造を有する
プリズム状の偏光素子部分９２Ａ，９２Ｂを組み合わせたプリズムアレイであり、詳細な
図示を省略しているが、システム光軸ＯＡに対して傾斜配置される偏光分離膜及び反射ミ
ラーを交互に配列した構成を具備する。前者の偏光分離膜は、各部分光束に含まれるＰ偏
光及びＳ偏光のうち、一方の偏光（例えばＰ偏光）を透過し、他方の偏光（例えばＳ偏光
）を反射する。反射された他方の偏光は、後者の反射ミラーによって曲折され、一方の偏
光の射出方向、すなわちシステム光軸ＯＡに沿った方向に射出される。射出された偏光の
いずれか（例えばＰ偏光）は、偏光変換素子９１の光束射出面にストライプ状に設けられ
る位相差板によって偏光変換され、すべての偏光が例えばＳ偏光に揃えられる。このよう
な偏光変換素子９１を用いることにより、光源装置１０から射出される光束を、一方向の
偏光に揃えることができるため、光変調部４０において利用される光源光の利用率を向上
させることができる。
【００１８】
光量調整用液晶パネル９３は、セグメント表示型の第１液晶素子であり、偏光変換素子
９１から入射した照明光に対して偏光方向を変調する。光量調整用液晶パネル９３に入射
した照明光は、光量調整用液晶パネル９３に電気的信号として入力された駆動信号又は制
御信号に応じて、部分領域単位で偏光状態を調節される。この光量調整用液晶パネル９３
は、詳細な図示を省略しているが、一対の透明基板の間にＴＮモード等で動作する液晶層
を充填して構成され、入射側の透明基板の内側面上には、光透過性の共通電極等からなる
入射側の機能層が設けられ、射出側の透明基板の内側面上には、光透過性のパターン電極
や不透明な薄膜トランジスタからなる射出側の機能層が設けられている。
【００１９】
図２は、光量調整用液晶パネル９３の機能を説明する正面図である。この光量調整用液
晶パネル９３は、矩形の枠内に矩形の表示領域ＤＡを有し、この表示領域ＤＡは、セグメ
ント表示用の２つの部分領域ＰＡ１，ＰＡ２に分かれている。一方の部分領域ＰＡ１は、
システム光軸ＯＡが交差する中心Ｏを含む中央領域となっており、他方の部分領域ＰＡ２
は、中央領域に対応する部分領域ＰＡ１の周囲に設けられる環状の周辺領域となっている
。各部分領域ＰＡ１，ＰＡ２は、上述した光透過性のパターン電極に対応しており、セグ
メント型表示の単位となっている。つまり、各部分領域ＰＡ１，ＰＡ２ごと個別に偏光方
向の変調量の調節が可能になっており、同一の部分領域ＰＡ１，ＰＡ２内で偏光方向に関
して一様な変調量を達成できるようになっている。
【００２０】
なお、光量調整用液晶パネル９３は、単独で調光素子として機能するのではなく、光入
射側の偏光変換素子９１と、光射出側の液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃとの間
に挟まれてライトバルブ状の調光素子として機能する。具体的に説明するため、偏光変換
素子９１から射出される偏光が例えばＳ偏光であるとし、液晶ライトバルブ４０ａ，４０
ｂ，４０ｃの入射側に配置される第１フィルタ４２ａ〜４２ｃが例えばＳ偏光を透過させ
るものとする。この場合において、例えば光量調整用液晶パネル９３の透明基板間に挟ま
れたＴＮ型液晶に所定以上の動作電圧が印可されて、光量調整用液晶パネル９３の各部分
領域ＰＡ１，ＰＡ２がオン状態になると、偏光変換素子９１から射出されたＳ偏光が光量
調整用液晶パネル９３で作用をほとんど受けず略そのまま中間偏光素子である第１フィル
タ４２ａ〜４２ｃを通過するので、光量調整用液晶パネル９３によって遮光が行われない
。一方、例えば光量調整用液晶パネル９３の透明基板間に挟まれたＴＮ型液晶にゼロの電
圧が印可されて、光量調整用液晶パネル９３の各部分領域ＰＡ１，ＰＡ２がオフ状態にな
ると、偏光変換素子９１から射出されたＳ偏光が光量調整用液晶パネル９３で直交する偏
光方向に変化する作用を受けて中間偏光素子である第１フィルタ４２ａ〜４２ｃで略阻止
されるので、光量調整用液晶パネル９３によって遮光が行われる。さらに、例えば光量調
整用液晶パネル９３の透明基板間に挟まれたＴＮ型液晶に中間の動作電圧が印可されて、
光量調整用液晶パネル９３の各部分領域ＰＡ１，ＰＡ２が半オン状態になると、偏光変換
素子９１から射出されたＳ偏光が光量調整用液晶パネル９３で適当な偏光方向に変化する
作用を受けて中間偏光素子である第１フィルタ４２ａ〜４２ｃで適宜阻止されるので、中
間調の遮光が行われる。以上により、光量調整用液晶パネル９３の表示領域ＤＡに設けた
各部分領域ＰＡ１，ＰＡ２単位で液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃに供給する照
明光量を段階的に調整することができる。具体的には、例えば中央領域に対応する部分領
域ＰＡ１を常時オン状態とし、周辺領域に対応する部分領域ＰＡ２を投射画像の表示内容
に応じてオフ状態や半オン状態を含む多段階の中間状態にすることで、液晶ライトバルブ
４０ａ，４０ｂ，４０ｃに入射させる照明光の均一性を保持しつつ照明光量の段階的増減
を達成することができ、投射画像のコントラストを無理なく高めることができる。
【００２１】
図１に戻って、色分離導光光学系３０は、第１及び第２ダイクロイックミラー３１ａ，
３１ｂと、反射ミラー３２ａ，３２ｂ，３２ｃと、３つのフィールドレンズ３３ａ，３３
ｂ，３３ｃとを備え、均一化光学系２０から出射した照明光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び
青（Ｂ）の３色に分離するとともに、各色光を後段の液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，
４０ｃへ導く。より詳しく説明すると、まず、第１ダイクロイックミラー３１ａは、ＲＧ
Ｂの３色のうちＲ光を反射しＧ光及びＢ光を透過させる。また、第２ダイクロイックミラ
ー３１ｂは、ＧＢの２色のうちＧ光を反射しＢ光を透過させる。この色分離導光光学系３
０において、第１ダイクロイックミラー３１ａで反射されたＲ光は、反射ミラー３２ａを
経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ３３ａに入射する。また、第１ダイクロ
イックミラー３１ａを透過し、第２ダイクロイックミラー３１ｂで反射されたＧ光は、入
射角度を調節するためのフィールドレンズ３３ｂに入射する。さらに、第２ダイクロイッ
クミラー３１ｂを通過したＢ光は、リレーレンズＬＬ１，ＬＬ２及び反射ミラー３２ｂ，
３２ｃを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ３３ｃに入射する。
【００２２】
光変調部４０を構成する各液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、入射した照明
光の空間的強度分布を変調する非発光型の光変調装置である。液晶ライトバルブ４０ａ，
４０ｂ，４０ｃは、色分離導光光学系３０から射出された各色光に対応してそれぞれ照明
される３つの画像表示用液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃと、各画像表示用液晶パネル
４１ａ，４１ｂ，４１ｃの入射側にそれぞれ配置される３つの第１偏光フィルタ４２ａ，
４２ｂ，４２ｃと、各画像表示用液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃの射出側にそれぞれ
配置される３つの第２偏光フィルタ４３ａ，４３ｂ，４３ｃとを備える。このうち、画像
表示用液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃは、ドットマトリックス表示型の第２液晶素子
であり、光量調整用液晶パネル９３と類似する構造を有するが、光量調整用液晶パネル９
３のようなセグメント表示型の第１液晶素子となっていない。
【００２３】
この光変調部４０において、第１ダイクロイックミラー３１ａで反射されたＲ光は、フ
ィールドレンズ３３ａ等を介して液晶ライトバルブ４０ａに入射し、液晶ライトバルブ４
０ａを構成する画像表示用液晶パネル４１ａ上の表示領域を照明する。第１ダイクロイッ
クミラー３１ａを透過し、第２ダイクロイックミラー３１ｂで反射されたＧ光は、フィー
ルドレンズ３３ｂ等を介して液晶ライトバルブ４０ｂに入射し、液晶ライトバルブ４０ｂ
を構成する画像表示用液晶パネル４１ｂ上の表示領域を照明する。第１及び第２ダイクロ
イックミラー３１ａ，３１ｂを透過したＢ光は、フィールドレンズ３３ｃ等を介して液晶
ライトバルブ４０ｃに入射し、液晶ライトバルブ４０ｃを構成する画像表示用液晶パネル
４１ｃ上の表示領域を照明する。各画像表示用液晶パネル４１ａ〜４１ｃは、入射した照
明光の偏光方向の空間的分布を変調し、各画像表示用液晶パネル４１ａ〜４１ｃにそれぞ
れ入射した３色の光は、各画像表示用液晶パネル４１ａ〜４１ｃに電気的信号として入力
された駆動信号或いは画像信号に応じて、画素単位で偏光状態を調節される。この際、中
間偏光素子である第１偏光フィルタ４２ａ〜４２ｃによって、各画像表示用液晶パネル４
１ａ〜４１ｃに入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、射出偏光素子である第
２偏光フィルタ４３ａ〜４３ｃによって、各画像表示用液晶パネル４１ａ〜４１ｃから射
出される変調光から所定の偏光方向の変調光が取り出される。以上により、各液晶ライト
バルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、それぞれに対応する各色の像光（２次元的な画像光）
を形成する。
【００２４】
クロスダイクロイックプリズム５０は、各液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃか
らの各色の像光を合成する。より詳しく説明すると、クロスダイクロイックプリズム５０
は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼
り合わせた界面には、Ｘ字状に交差する一対の誘電体多層膜５１ａ，５１ｂが形成されて
いる。一方の第１誘電体多層膜５１ａは、Ｒ光を反射し、他方の第２誘電体多層膜５１ｂ
は、Ｂ光を反射する。クロスダイクロイックプリズム５０は、液晶ライトバルブ４０ａか
らのＲ光を誘電体多層膜５１ａで反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ４
０ｂからのＧ光を誘電体多層膜５１ａ，５１ｂを介して直進・射出させ、液晶ライトバル
ブ４０ｃからのＢ光を誘電体多層膜５１ｂで反射して進行方向左側に射出させる。このよ
うにして、クロスダイクロイックプリズム５０によりＲ光、Ｇ光及びＢ光が合成され、カ
ラー画像による画像光である合成光が形成される。
【００２５】
投射レンズ６０は、投射光学系であり、クロスダイクロイックプリズム５０を経て形成
された合成光による画像光を所望の拡大率で拡大してスクリーン（不図示）上にカラーの
画像を投射する。
【００２６】
以上のプロジェクタ１００によれば、偏光変換素子９１と第１偏光フィルタ４２ａ，４
２ｂ，４２ｃとの間にセグメント表示型の光量調整用液晶パネル９３を設け、この光量調
整用液晶パネル９３を通過する光束の偏光状態を表示領域ＤＡ中に設けた複数の部分領域
ＰＡ１，ＰＡ２単位で段階的に変調するので、第１偏光フィルタ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ
を通過する光量、すなわち画像表示用液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃの照明光量を段
階的に調整することができ、液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃによる表示画像の
コントラストを無理なく高めることができる。
【００２７】
なお、図３は、図１及び図２に示す光量調整用液晶パネル９３の変形例を説明する正面
図である。この場合、光量調整用液晶パネル９３は、表示領域ＤＡ内に、セグメント表示
用の５つのストライプ状の部分領域ＰＡ２１，ＰＡ２２，ＰＡ２３，ＰＡ２４，ＰＡ２５
に分割されている。これらの部分領域ＰＡ２１〜ＰＡ２５は、偏光変換素子９１を構成す
る各偏光素子部分９２Ａ，９２ＢのＹ方向に延びる出口に合わせてＸ方向に配列されてお
り、光源装置１０の光源像が部分領域ＰＡ２１〜ＰＡ２５によって部分的に遮光されるこ
とを確実に防止しており、液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃでの照明光の均一性
をより確保し易くなっている。なお、以上では、部分領域ＰＡ２１，ＰＡ２２，ＰＡ２３
，ＰＡ２４，ＰＡ２５がＹ方向に延びるストライプであるとしたが、各部分領域ＰＡ２１
，ＰＡ２２，ＰＡ２３，ＰＡ２４，ＰＡ２５をＹ方向に２つ以上の部分、具体的には３つ
のゾーンＺ１，Ｚ２，Ｚ３に分割することもでき、この場合、マトリクス状の分布で照明
光の調光を行うことができる。
【００２８】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態のプロジェクタについて説明する。なお、第２実施形態のプロジェ
クタは、第１実施形態のプロジェクタ１００を変形したものであり、特に説明しない部分
は第１実施形態のプロジェクタ１００と同様であるものとする。
【００２９】
図４（Ａ）は、本実施形態のプロジェクタにおける偏光変換素子１９１と光量調整用液
晶パネル１９３との配置関係等を説明する平面図であり、図４（Ｂ）は、偏光変換素子１
９１の正面図であり、図４（Ｃ）は、光量調整用液晶パネル１９３の正面図である。また
、図５は、偏光変換素子１９１と光量調整用液晶パネル１９３との動作を説明する拡大平
面図である。なお、本実施形態のプロジェクタは、第１実施形態の偏光変換素子９１（図
１参照）に対応する偏光変換素子１９１と、第１実施形態の光量調整用液晶パネル９３（
図１参照）に対応する光量調整用液晶パネル１９３とを一体化した点に特徴がある。
【００３０】
まず、偏光変換素子１９１は、偏光分離部として、システム光軸ＯＡを挟んで、システ
ム光軸ＯＡを挟んでＸ方向に関して対称に配列される４本の偏光変換素子部分９２Ａ，９
２Ｂを備える。これら偏光変換素子部分９２Ａ，９２Ｂは、Ｙ方向に延びる四角柱のブロ
ック状部材であり、互いに同一構造を有している。ここで、中央より左側の第１偏光変換
素子部分９２Ａは、第１、第２、及び第３プリズム８１，８８，８９と、偏光分離膜８３
と、反射膜８４と、マスク８６とを一組とした変換ユニットである。中央より右側の第２
偏光変換素子部分９２Ｂも、同様に、第１、第２、及び第３プリズム８１，８８，８９と
、偏光分離膜８３と、反射膜８４と、マスク８６とを一組とした変換ユニットである。
【００３１】
第１偏光変換素子部分９２Ａにおいて、第１プリズム８１は、底面（ＸＺ面に平行な面
）が平行四辺形である四角柱状の外形を有している。第２及び第３プリズム８８，８９は
、それぞれ底面が三角形である三角柱状の外形を有している。各第１プリズム８１の両端
の斜面には、この斜面を充填してコーナを形成するように第２及び第３プリズム８８，８
９が接合されており、全体として、底面が長方形の四角柱の外形をなす。
【００３２】
以上のうち、第１プリズム８１は、図５に示すように、ＸＹ面に対してともに平行な入
射面８１ａ及び射出面８１ｂと、これらの面８１ａ，８１ｂに対して４５°の角度をなし
互いに平行な分離面８１ｃ及び反射面８１ｄとを備える。ここで、分離面８１ｃは偏光分
離膜８３を支持し、反射面８１ｄは反射膜８４を支持する。なお、詳細な説明は省略する
が、第２プリズム８８は、射出面８８ｂと、分離面８８ｃとを有し、第３プリズム８９は
、反射面８９ｄを有する。
【００３３】
偏光分離膜８３は、一対のプリズム８１，８８の分離面８１ｃ，８８ｃ間において、光
束の進行方向であるＺ軸方向に対して４５°傾斜した状態で配置されている。偏光分離膜
８３は、入射光ＩＬの光束に含まれるＰ偏光及びＳ偏光のうち、一方の偏光を透過し、他
方の偏光を反射する。この場合、偏光分離膜８３は、入射光ＩＬの偏光成分のうち、Ｓ偏
光を反射により第１の偏光として折り曲げ、Ｐ偏光を透過により第２の偏光として直進さ
せることによって分離するものとする。
【００３４】
反射膜８４は、一対のプリズム８１，８９の反射面８１ｄ，８９ｄ間において光束の進
行方向であるＺ軸方向に対して所定角度、具体的には４５°傾斜した状態で配置されてい
る。つまり、反射膜８４は、第１プリズム８１を挟んで偏光分離膜８３に対向して平行に
配置されている。反射膜８４は、偏光分離膜８３により反射された第１の偏光をさらに反
射することで、その光路を第２の偏光と同一の方向に変換させる。
【００３５】
マスク８６は、第３プリズム８９の入射側に接合されており、遮光性の材料からなる遮
光板としてプリズム８９に直接入射する不要な光を遮断する。
【００３６】
なお、第１偏光変換素子部分９２Ａに対向して配置される第２偏光変換素子部分９２Ｂ
も、第１偏光変換素子部分９２Ａに対して鏡像関係の対称な構造を有する。第２偏光変換
素子部分９２Ｂの構造や機能については詳細な説明を省略する。
【００３７】
光量調整用液晶パネル１９３は、図５に示すように、入射側の透明基板１９３ａと、入
射側機能層１９３ｂと、射出側の透明基板１９３ｄと、射出側機能層１９３ｅと、両透明
基板１９３ａ，１９３ｄに挟まれた液晶層１９３ｇとを備える。光量調整用液晶パネル１
９３は、図４（Ｂ）にも示すように、射出側機能層１９３ｅに設けたパターン電極に対応
して、表示領域ＤＡ内にセグメント表示用の８つの部分領域ＰＡａ，ＰＡｂを有している
。これらの部分領域ＰＡａ，ＰＡｂは、Ｙ方向に延びるストライプ状に配列された帯状領
域であり、各部分領域ＰＡａ，ＰＡｂにおいて個別に変調量を調整することができる。
【００３８】
以上の第１偏光変換素子部分９２Ａでは、第１プリズム８１に入射した入射光ＩＬのう
ち、Ｚ軸に平行な光線ＰＬ０が、偏光分離膜８３により、反射される一方の偏光である第
１光線ＰＬ１と、通過する他方の偏光である第２光線ＰＬ２とに分岐される。この際、不
要な光がマスク８６により遮断される。次に、偏光分離膜８３により反射された第１光線
ＰＬ１は、再度反射膜８４で反射され、長方形の出口である射出面８１ｂからＳ偏光とし
て射出される。一方、偏光分離膜８３を透過した第２光線ＰＬ２は、そのまま長方形の出
口である射出面８８ｂからＰ偏光として射出される。ここで、両偏光変換素子部分９２Ａ
，９２Ｂにおいて偏光分離膜８３により反射された第１光線ＰＬ１は、反射膜８４を経て
射出面８１ｂに対向して配置された光量調整用液晶パネル１９３の部分領域ＰＡｂに入射
する。部分領域ＰＡｂに入射した第１光線ＰＬ１は、部分領域ＰＡｂがオン状態である場
合、光量調整用液晶パネル１９３で特に作用を受けることなく、Ｓ偏光として射出される
。一方、 両偏光変換素子部分９２Ａ，９２Ｂにおいて偏光分離膜８３を透過した第２光
線ＰＬ２は、射出面８８ｂに対向して配置された光量調整用液晶パネル１９３の部分領域
ＰＡａに入射する。部分領域ＰＡａに入射した第２光線ＰＬ２は、部分領域ＰＡａがオフ
状態である場合、光量調整用液晶パネル１９３で位相が反転し、Ｓ偏光として射出される
。結果的に、光量調整用液晶パネル１９３から射出される偏光は、全てＳ偏光に揃えられ
る。
【００３９】
以上は、照明輝度を最大とした通常の使用状態であるが、光量調整用液晶パネル１９３
の部分領域ＰＡａをオフ状態からオン状態に切り替えるならば、部分領域ＰＡａからの射
出光がＰ偏光になり、中間偏光素子である第１偏光フィルタ４２ａ〜４２ｃで略阻止され
るので、液晶ライトバルブ４０ａ〜４０ｃに対する遮光が行われる。逆に、光量調整用液
晶パネル１９３の部分領域ＰＡｂをオン状態からオフ状態に切り替えるならば、部分領域
ＰＡｂからの射出光がＰ偏光になり、中間偏光素子である第１偏光フィルタ４２ａ〜４２
ｃで略阻止されるので、液晶ライトバルブ４０ａ〜４０ｃに対する遮光が行われる。以上
は、光量調整用液晶パネル１９３の部分領域ＰＡａ，ＰＡｂがオン・オフ動作する場合の
説明であったが、部分領域ＰＡａ，ＰＡｂが半オン状態を含む中間状態で段階的に動作す
る場合、液晶ライトバルブ４０ａ〜４０ｃに対して多段階で中間調の遮光が行われる。以
上により、各部分領域ＰＡａ，ＰＡｂ単位で液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃに
供給する照明光量を多段階で調整することができ、投射画像にムラが発生することを防止
しつつ、投射画像のコントラストを効率的に高めることができる。特に、第２実施形態の
偏光変換素子１９１では、光量調整用液晶パネル１９３の存在によって位相差板が不要と
なるので、構成部材の削減によるコスト削減等といった利点が生じる。
【００４０】
この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である
。
【００４１】
例えば、上記第１実施形態において、光量調整用液晶パネル９３を偏光変換素子９１の
後段側に直近になるように配置しているが、光量調整用液晶パネル９３の配置は、この例
に限定されるものではない。例えば、光量調整用液晶パネル９３を重畳レンズ２５の後段
に配置することができる。この際、２つの光量調整用液晶パネル９３を、第１及び第２ダ
イクロイックミラー３１ａ，３１ｂの間と、第１ダイクロイックミラー３１ａ及び反射ミ
ラー３２ａの間とにそれぞれ配置することもできる。
【００４２】
例えば、上記第１実施形態等において、光量調整用液晶パネル９３が例えばＴＮモード
で動作する液晶層で構成されるとしたが、例えばＶＡモードで動作する液晶層で構成され
るものとできる。この場合、光量調整用液晶パネル９３のオン・オフ動作が反転する。
【００４３】
また、上記実施形態の光源装置１０に用いるランプとしては、高圧水銀ランプやメタル
ハライドランプ等種々のものが考えられる。また、光源装置１０は、副鏡１３を有しない
タイプの光源とすることができる。
【００４４】
また、上記実施形態のプロジェクタ１００では、光源装置１０からの光を複数の部分光
束に分割するため、一対のフライアイレンズ２３，２４を用いていたが、この発明は、こ
のようなフライアイレンズすなわちレンズアレイを用いないプロジェクタにも適用可能で
ある。さらに、フライアイレンズ２３，２４をロッドインテグレータに置き換えることも
できる。
【００４５】
また、上記実施形態では、透過型のプロジェクタに本発明を適用した場合の例について
説明したが、本発明は、反射型プロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「
透過型」とは、画像表示用液晶パネル等を含む液晶ライトバルブが光を透過するタイプで
あることを意味しており、「反射型」とは、液晶ライトバルブが光を反射するタイプであ
ることを意味している。なお、光変調装置は液晶パネル等に限られず、例えばマイクロミ
ラーを用いた光変調装置であってもよい。
【００４６】
また、プロジェクタとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面プロジェ
クタと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面プロジェクタとがある
が、図１に示すプロジェクタの構成は、いずれにも適用可能である。
【００４７】
また、上記実施形態では、３つの画像表示用液晶パネル４１ａ〜４１ｃを用いたプロジ
ェクタ１００の例のみを挙げたが、本発明は、１つの液晶パネルのみを用いたプロジェク
タ、２つの液晶パネルを用いたプロジェクタ、或いは、４つ以上の液晶パネルを用いたプ
ロジェクタにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態のプロジェクタについて説明する平面図である。
【図２】光量調整用液晶パネルの機能を説明する正面図である。
【図３】図２等に示す光量調整用液晶パネルの変形例を説明する正面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、偏光変換素子と光量調整用液晶パネルとの配置関係等を説明する図である。
【図５】偏光変換素子と光量調整用液晶パネルとの動作を説明する拡大図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０…光源装置、  １１…発光管、  １２…リフレクタ、  １３…副鏡、  １４…平行
化レンズ、  ２０…均一化光学系、  ２３…第１フライアイレンズ、  ２４…第２フライ
アイレンズ、  ２３ａ，２４ａ…要素レンズ、  ２５…重畳レンズ、  ３０…色分離導光
光学系、  ３１ａ…第１ダイクロイックミラー、  ３１ｂ…第２ダイクロイックミラー、
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ…フィールドレンズ、  ４０…光変調部、  ４０ａ，４０ｂ，
４０ｃ…液晶ライトバルブ、  ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ…画像表示用液晶パネル、  ４２
ａ，４２ｂ，４２ｃ…第１偏光フィルタ、  ４３ａ，４３ｂ，４３ｃ…第２偏光フィルタ
、  ５０…クロスダイクロイックプリズム、  ６０…投射レンズ、  ８１…第１プリズム
、  ８８…第２プリズム、  ８９…第３プリズム、  ８３…偏光分離膜、  ８４…反射膜
、  ８６…マスク、  ８９…第３プリズム、  ９１…偏光変換素子、  ９２Ａ…第１偏光
変換素子部分、  ９２Ｂ…第２偏光変換素子部分、  ９３…光量調整用液晶パネル、  １
００…プロジェクタ、  ＤＡ…表示領域、  ＯＡ…システム光軸、  ＰＡ１，ＰＡ２…部
分領域、  ＰＡ２１〜ＰＡ２５…部分領域、  ＰＡａ，ＰＡｂ…部分領域
【図１】
2009169138.tif 000003
【図２】
2009169138.tif 000004
【図３】
2009169138.tif 000005
【図４】
2009169138.tif 000006
【図５】
2009169138.tif 000007