JP2000206463A - 反射型液晶プロジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高いコントラストを保ちながら光源の発する
光を高い効率で取り込み、もって明るい画像を形成する
ことができる反射型液晶プロジェクタを提供する。 【解決手段】 瞳の形状を、偏光ビームスプリッタの表
面の法線と前記投射レンズの光軸とで作られる主入射面
方向の開口角をＰＩとし、該主入射面に垂直な方向の開
口角をＰＰとするとき、前記開口角ＰＰを前記開口角Ｐ
Ｉより大きくする。ここに、前記開口角ＰＰ，ＰＩを、
ＰＰ／ＰＩ＞１．２及び、ＰＰ＜６０°の範囲に設定す
るのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、偏光ビームスプリ
ッタと１／４波長板及び投射レンズを備えた反射型液晶
プロジェクタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、液晶素子上に表示される画像
に対して平面偏光を照射し、当該液晶素子上の画像に対
応する画素により反射される楕円偏光から所定の方向の
平面偏光を取り出し、これを投射レンズによりスクリー
ン上に投射する反射型液晶プロジェクタが知られてい
る。図１は、このような反射型液晶プロジェクタの１例
を示す。このプロジェクタは、光源手段（図示せず）及
び、偏光ビームスプリッタ２１、液晶素子２３及び投射
レンズ２５を備える。図１において、前記光源手段は、
光軸がＹ軸に平行なレンズ（図示せず）を備え、前記偏
光ビームスプリッタ２１は、その法線ｎがＹ―Ｚ平面内
に存在し且つＹ軸・Ｚ軸に対して４５°の角度を成すよ
うに配置されている。また、前記液晶素子２３はその表
面がＺ軸に直交するようにされ、前記投射レンズ２５は
その光軸がＺ軸と平行になるように配置されている。

【０００３】前記光源手段からの光線Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２
のうち、Ｙ軸に平行な光線（主入射光線）Ｒ０は、偏光
ビームスプリッタ２１に対して４５°の角度で入射され
る。前記偏光ビームスプリッタ２１は、（入射光線が白
色光の場合）前記入射光線Ｒ０のエネルギーのうち、Ｙ
軸と偏光ビームスプリッタ２１の法線ｎで定義される主
入射面２７に平行に振動するＰ波（Ｐ偏光成分）は当該
偏光ビームスプリッタ２１を透過させ、前記主入射面に
直交する方向に振動するＳ波（Ｓ偏光成分）は前記偏光
ビームスプリッタ２１により反射し、Ｚ軸に沿って液晶
素子２３へ向かうように構成されている。前記液晶素子
２３により反射された光線は再びＺ軸に沿って前記偏光
ビームスプリッタ２１へ向かう。

【０００４】その際、前記液晶素子２３が鏡面として作
用する部位から反射された光線は再びＳ波の直線偏光と
なる。従ってこの光線は前記偏光ビームスプリッタ２１
により反射され、光源手段側へ向かう。一方、前記液晶
素子２３内の所定の画像を生ずる部位で反射された光線
は、前記部位における複屈折により楕円偏光となり、前
記偏光ビームスプリッタ２１に入射された後、 そのＳ
波成分は前記偏光ビームスプリッタ２１により反射され
前記光源手段側へ向かい、そのＰ波成分は偏光ビームス
プリッタ２１を透過し投射レンズ２４を介して図示しな
いスクリーンへ投射され、所定の画像を形成する。

【０００５】前記光源手段からの光は、光束として前記
偏光ビームスプリッタ２１へ入射される。従って、前記
光源手段からの光線は前記光線Ｒ０のみならず光線Ｒ１
及び光線Ｒ２を含む。前記光線Ｒ１は、前記主入射面
（Ｙ―Ｚ面）２７内でＹ軸に対して傾斜した角度で、前
記偏光ビームスプリッタ２１へ入力される。この光線Ｒ
１は、入射光軸がレンズ光軸Ｌと前記法線ｎとで定義さ
れる主入射面にあるため、前記偏光ビームスプリッタ２
１により反射された反射光（Ｓ波）は前記主入射面に垂
直に振動する。従って、この反射光は、前記液晶素子２
３のうち鏡面として作用する部位に入射される場合、こ
れによりそのまま反射され再び前記主入射面２７に直交
する方向の直線偏光を有し前記偏光ビームスプリッタ２
１により反射され光源手段側へ向かう。

【０００６】これに対して、前記光源手段からの光線の
うち前記主入射面２７に対して傾斜した入射方向（これ
は、例えばＸ―Ｚ面内にあるとする。）に沿って入射す
る光線Ｒ２は、前記偏光ビームスプリッタ２１により分
離されると、当該スプリッタ２１による反射光は前記光
線Ｒ２の入射方向と前記法線ｎにより定まる入射面に直
交する方向へ振動する直線偏光となる。この直線偏光の
方向は、図２においてＳ２で示される。図示の如く、こ
の振動方向Ｓ２は前記主入射面２７に直交する軸（Ｘ
軸）に対して、進行方向を向いて時計回りにずれた角度
αを有する。この振動方向Ｓ２を有するＳ波が前記液晶
素子２３により反射されると（より詳細には前記液晶素
子２３のうち鏡面として作用する部位で反射される
と）、当該液晶素子による反射光は図２においてＸ軸に
対して同じ角度αだけずれた偏光方向Ｓ２´を有する。
この偏光方向Ｓ２´の直線偏光が前記偏光ビームスプリ
ッタ２１へ入力される。

【０００７】ところで前述した通り、前記偏光ビームス
プリッタ２１は、光線の入射方向と偏光ビームスプリッ
タ２１の法線ｎとで定義される入射面と垂直な振動方向
を有する直線偏光を完全に反射し、前記入射面に平行な
振動成分を完全に透過する機能を有する。前記液晶素子
２３からの反射光（光線Ｒ２の反射光）が、前記偏光ビ
ームスプリッタ２１の法線ｎとで作る入射面に直交する
方向は、図２に示すように、Ｘ軸に対して（―α）の角
度を有する方向Ｓ４である。従って、前記反射光の直線
偏光Ｓ２´のうちＳ４と平行な成分は前記偏光ビームス
プリッタ２１により反射されるが、Ｓ４と直交する方向
の成分は前記偏光ビームスプリッタ２１を透過しスクリ
ーン上へ投射される。これによりスクリーン上で、例え
ば黒くあるべきところが薄明るくなりコントラストが低
下する。

【０００８】図３は、図１に示す反射型液晶プロジェク
タにおいて、前記ビームスプリッタ２１から、意図する
ことなく漏れ出る光の量を表す。ここに開口角は±６°
に設定されている。図３において、それぞれの数字
（％）は、それぞれ数字が位置する場所において、光量
分布が均一である場合に漏れ出る光の量を表す。すなわ
ち１％と記載されている場所では１％の光が漏れること
を表す。すなわちこれによれば開口角が±６°に設定さ
れているにも拘わらず、コントラストは０．０１以下に
低下する。

【０００９】図４は、前記コントラストの低下を防止す
るために、前記偏光ビームスプリッタ２１と前記液晶素
子２３との間に、進相軸あるいは遅相軸を前記主入射面
２７の方向に合わせた１／４波長板３１を置いた構成を
示す。この構成においては、前記液晶素子２３で反射さ
れる光線は前記１／４波長板を２回通過する。従って、
前記１／４波長板３１は、実質的に１／２波長板として
作用する。このため、前記入射光線Ｒ２からの光線は前
記液晶素子２３で反射された後、（前記１／２波長板が
存在しない場合は、前記偏光面Ｓ２´を有するが、前記
１／４波長板３１が存在する場合は）偏光面Ｓ４（図
２）を有する直線偏光となり、前記偏光ビームスプリッ
タ２１へ入力されると当該スプリッタ２１これにより完
全に反射され、前記投射レンズ２５の側へ透過すること
がない。より詳細には以下の通りである。すなわち、前
記光線Ｒ２が前記偏光ビームスプリッタ２１に反射され
て生成された反射光線において偏光方向の前記主入射面
の直交方向からのずれ角度をαとする（図２）と、前記
反射光線のジョーンズベクトルは

【数１】 で表される。すると、前記液晶素子２３で反射され１／
４波長板３１を通過した後のジョーンズベクトルは、

【数２】 で表わされる。ここで前記１／４波長板３１の進相軸あ
るいは遅相軸（光軸）は、前記主入射面２７に直交する
ように配置されている（即ちＸ軸と平行に配置されてい
る。）。従って、前記１／４波長板を通過して出てきた
光線の偏光方向は前記入射光線の偏光方向Ｓ２から−２
α回転し、偏光方向Ｓ４を有することとなる。前述の通
り、この偏光方向Ｓ４は、前記偏光ビームスプリッタ２
１の法線ｎと反射光線の入射方向で定義される入射面に
垂直であり、前記偏光ビームスプリッタ２１を通過する
率は零であり、スクリーン上には光が達することはなく
高いコントラストが得られる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の反射型液晶プロジェクタでは、偏光ビームスプリッ
タの特性のために、前記１／４波長板からのＰ波（Ｐ波
偏光成分）が依然として偏光ビームスプリッタを透過す
ることがあり、これにより画像のコントラストが低下す
るという問題点があった。また、この画像コントラスト
の低下を防止するためにレンズ系に絞りを設けると、画
像の明るさが低下するという問題点が有った。

【００１１】この発明の目的は、上記のごとき問題点を
解決する反射型液晶プロジェクタを提供することであ
る。より詳細には、高いコントラストを保ちながら光源
の発する光を高い効率で取り込み、明るい画像を形成す
ることができる反射型液晶プロジェクタを提供すること
である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題は、例えば液晶
面から光源側を見た時の瞳の形状を、偏光ビームスプリ
ッタの表面の法線と前記投射レンズの光軸とで作られる
主入射面方向の開口角をＰＩとし、該主入射面に垂直な
方向の開口角をＰＰとするとき、ＰＰ＞ＰＩとすること
により達成される。ここに主入射面とは、ビームスプリ
ッタへ入射される入射光束の内、当該入射光束を射出す
る光学要素の光学軸に沿って進む光線とビームスプリッ
タの法線とで作られる面である。この面は本願発明のプ
ロジェクタの場合、前記法線と投射レンズの光軸とで作
られる面と同一である。また、前記において瞳の開口角
は、液晶面の位置から見た場合の開口角である。

【００１３】前記構成により前記課題が達成されること
を説明するために、まず前記問題点の発生原因である偏
光ビームスプリッタの特性を説明する。

【００１４】図５に示すように、偏光ビームスプリッタ
２１の面は、その法線ｎに対して入射光線ｉが略θ＝４
５°で入射する場合、入射光線のＳ波を完全に反射しＰ
波を完全に透過するように設計されている。しかし、そ
の入射角度が４５°から著しくずれた場合当該機能が低
下する。例えば図５に示すように、入射光の光束が太く
なった場合、当該光束のうちの周辺光の光線ｉ’では、
前記法線ｎに対する入射角度θ±φが４５°から所定角
度（例えば±６°）以上にずれ、ビームスプリッタ２１
を透過するＳ波の振幅及び、ビームスプリッタ２１で反
射されるＰ波の振幅が増大するおそれがある。この事情
をより詳細に説明すると以下の通りである。

【００１５】図６は、前記ビームスプリッタの特性の一
例を示すものである。図６において横軸は入射光の波長
λ（単位はｎｍ）を示し、縦軸はビームスプリッタの透
過率Ｔ（％）を表す。図６に示される４５０ｎｍ乃至６
００ｎｍの波長は緑色光線に対応する。図６においてＳ
（４５°）で示される曲線は、入射光線と前記偏光ビー
ムスプリッタ２１の法線とが４５°をなす場合のＳ波の
透過率を表す。すなわち、この場合には前記４５０ｎｍ
〜６００ｎｍで、Ｓ波は前記偏光ビームスプリッタによ
り完全に反射される。また曲線Ｐ（４５°）で示すよう
に、ビームスプリッタ２１の法線ｎに対して４５°の角
度で入射した光線のＰ波は当該ビームスプリッタを完全
に透過する。

【００１６】これに対して、曲線Ｓ（５１°）で示され
るように、ビームスプリッタ２１へその法線ｎに対して
例えば５１°の入射角度で入射するＳ波は短波長では完
全に反射されるが、６００ｎｍ前後の波長で、そのエネ
ルギーの一部が前記偏光ビームスプリッタ２１を透過し
てしまう。

【００１７】また、曲線Ｐ（３９°）で示されるよう
に、偏光ビームスプリッタ２１へその法線ｎに対して例
えば３９°の入射角度で入射するＰ波は、４５０ｎｍ乃
至５００ｎｍの波長で、そのエネルギーの一部が反射さ
れてしまい明るさが減少する。

【００１８】なお、上記では緑色の波長の光線に対する
偏光ビームスプリッタの特性を説明したが、赤色・青色
の波長の光線に対する偏光ビームスプリッタの特性も同
様である。すなわち、偏光ビームスプリッタ２１へその
法線ｎに対して４５°からずれた角度で入射される光線
では、Ｐ波とＳ波が所望の通りに完全に分離されない。

【００１９】従って、入射光と偏光ビームスプリッタ２
１の法線ｎの成す角度が４５°から著しくずれる（例え
ば±６°ずれる）と、前記１／４波長板の設置にも拘わ
らず前記ビームスプリッタ２１から光の漏れが発生しコ
ントラストが低下したり明るさが減少したりする。

【００２０】図７及び図８は、入射光と偏光ビームスプ
リッタ２１の法線ｎの成す角度がほぼ４５°であり（例
えば４５°との差違が±６°以内であり）前記ビームス
プリッタ２１からの光の漏れが発生しない入射光の入射
範囲を表す。ここに図７はポアンカレ球を示し、前記偏
光ビームスプリッタは番号２１で表される。図６を参照
して説明したように、偏光ビームスプリッタ２１へ入力
される光線のうち前記法線ｎに対して４５°をなす光線
を中心として、例えばその前後±６°の光線について
は、前記偏光ビームスプリッタが正常に機能し、Ｓ方向
の直線偏光とＰ方向の直線偏光が正しく分離される。図
７における斜線部分（リング状部分）４１は、そのよう
な光線が存在する範囲（即ち前記法線ｎに対する入射光
線の角度が例えば３９°乃至５１°である範囲）を示
す。すなわち、この斜線部分４１から入射される光線
は、偏光ビームスプリッタ２１によりそのＳ方向直線偏
光とＰ方向直線偏光が正しく分離され、Ｓ方向直線偏光
は前記偏光ビームスプリッタ２１により完全に反射され
Ｐ方向直線偏光は偏光ビームスプリッタ２１を完全に通
過する。

【００２１】図８は、液晶素子２３の側から見た場合
の、前記斜線部分（リング状部分）４１の形状を表す。
すなわち、図８において番号４１で示されるものは、図
７における斜線部分４１のＸ―Ｙ面への射影である。す
なわち前記偏光ビームスプリッタ２１を使用する反射型
液晶プロジェクタでは、前記液晶素子２３の側から見
て、円管部分４１を通る光線は、前記偏光ビームスプリ
ッタ２１により正しくＳ波直線偏光とＰ波直線偏光が分
離されるが、この領域の外側を通る光線はＳ波直線偏光
とＰ波直線偏光が正しく分離されない。即ちＳ波でもビ
ームスプリッタを透過する成分が存在し、Ｐ波でもビー
ムスプリッタにより反射される成分が存在する。

【００２２】更に、前記偏光ビームスプリッタ２１と反
射型液晶素子２３とを組み合わせた本願発明のプロジェ
クタでは、前記液晶面２３での反射後、反射光線が偏光
ビームスプリッタ２１へ入射する際にその入射角度が逆
転する。図９において番号４２は、前記液晶素子２３か
らの反射光線が前記偏光ビームスプリッタ２１へ入射す
る際に、前記法線ｎに対する入射角度が例えば３９°乃
至５１°となる反射光線の存在範囲を示す。

【００２３】従って最終的に、前記偏光ビームスプリッ
タ２１によりＳ波直線偏光とＰ波直線偏光が正しく分離
されるためには、光線は図９における領域４１と領域４
２の交叉する細長範囲（細長領域）４３を通る必要があ
る。換言すれば当該細長範囲４３の外側を通る光線はＳ
波偏光とＰ波偏光とが正しく分離されずコントラストの
劣化を招く。なお、前記細長範囲４３のＸ軸方向の長さ
ｂは、Ｙ軸方向の長さａに比較して５倍以上の長さを有
する。

【００２４】上記に鑑みて、本願発明は、前記細長範囲
４３に対応する形状の瞳が形成されるように構成した。
即ち、液晶面から光源側を見た時の瞳の形状を、偏光ビ
ームスプリッタの表面の法線と前記投射レンズの光軸と
で作られる主入射面方向の開口角をＰＩとし、該主入射
面に垂直な方向の開口角をＰＰとするとき、ＰＰ＞ＰＩ
とした。

【００２５】これにより、前記細長範囲４３の外側を通
る光線は遮断され、高いコントラストの映像を実現する
ことができる。また、前記細長範囲４３を通る光線は効
率良く使用され、明るいプロジェクタを実現することが
できる。

【００２６】前記において開口角ＰＰは、開口角ＰＩの
１．２倍より大きいことが望ましい。これにより極めて
明るいプロジェクタが実現できる。

【００２７】上記の如く細長範囲４３の長巾ｂは、短巾
ａの５倍以上の長さを有する。従って、この範囲に比例
する開口角ＰＰと開口角ＰＩの比率の瞳を使用すること
により極めて明るいプロジェクタを使用することができ
る。

【００２８】更に、図１０に示すように、偏光ビームス
プリッタ２１がガラスプリズム４４で作られている場
合、ガラスプリズム４４の入射出面で入射光が屈折す
る。従ってこの場合には、図１１に示すように、Ｘ軸方
向に更に細長い細長範囲４５が形成される。なお図１１
の領域は、より詳細にはプリズムの屈折率が１．８であ
る場合を示す。図１０に示すように、この場合ビームス
プリッタの法線に対する主入射光線の光軸（Ｙ軸）の成
す角度θは４５°であり、許容ずれ角度φは３．３２°
となる。

【００２９】なお、前記垂直方向開口角ＰＰは、６０°
より小さいのが望ましい。これによりレンズの収差補正
が容易となる。すなわち前記開口角が６０°であること
は、Ｆナンバーで１に相当する。従ってこの角度を越え
る明るさの投射レンズの実現は一般的には困難である。

【００３０】本願発明の他の側面は、偏光ビームスプリ
ッタ及び１／４波長板及び投射レンズを備えた反射型液
晶プロジェクタにおいて、投射レンズの前方（スクリー
ン側）から光源側を見た時の瞳の形状を、偏光ビームス
プリッタの表面の法線と前記投射レンズの光軸とで作ら
れる主入射面方向の開口角をＰＩとし、該主入射面に垂
直な方向の開口角をＰＰとするとき、ＰＰ＞ＰＩとする
ことである。前記において開口角ＰＰは、開口角ＰＩの
１．２倍より大きいことが望ましい。

【００３１】前記瞳は、好ましくは、ビームスプリッタ
と光源との間に置かれた絞りを、液晶面又は投射レンズ
のスクリーン側から見た場合の、当該絞りのレンズ系に
よる像である。前記絞りは、好ましくはフライアイイン
テグレータ（後述する実施態様における第２フライアイ
インテグレータ）である。

【００３２】本願発明の他の側面は、偏光ビームスプリ
ッタ及び１／４波長板及び投射レンズを備えた反射型液
晶プロジェクタにおいて、光学系を通過する光線を定め
る機能を有する絞り手段の形状を、前記偏光ビームスプ
リッタの表面の法線と前記投射レンズの光軸とで作られ
る主入射面に平行な方向の巾に比べて、当該方向に垂直
な方向の巾が大きいものとしたことである。前記におい
て主入射面に垂直な方向の幅は、平行な方向の幅の１．
２倍より大きいことが望ましい。

【００３３】前記絞り手段の機能は、例えば光源と偏光
ビームスプリッタの間に配置されるフライアイインテグ
レータにより果たされる。この場合前記絞りの形状は、
前記フライアイインテグレータの外形形状である。

【００３４】

【発明の実施の形態】図１２乃至図１５を参照して、本
願発明の反射型液晶プロジェクタの一実施形態を説明す
る。

【００３５】この実施形態には光源としてのランプ１０
１が設けてある。このランプ１０１から射出された光線
はリフレクタ１０３により反射された後、コンデンサレ
ンズ１０５により集束され、第１フライアイインテグレ
ータ１０７へ入射される。ここに前記リフレクタ１０３
により反射され、コンデンサレンズ１０５により集束さ
れる光線はリフレクタ軸１０９に対して回転対称に分布
する。従って、前記第１フライアイインテグレータ１０
７は、図１３に示すように光線を最大限取り込めるよう
に円形に近い外形形状に成形されている。

【００３６】図１３に示すように、前記第１フライアイ
インテグレータ１０７は多数のレンズエレメント１１１
から構成されている。そして、前記第１フライアイイン
テグレータ１０７の各レンズエレメント１１１による光
源のスポット像が第２フライアイインテグレータ１１３
の対応する各々のレンズエレメント１１５（図１４）の
上に結像される。

【００３７】前記第２フライアイインテグレータ１１３
からの光線は、ダイクロイックミラー１１７及び１１９
により例えば赤、青、緑の波長の光線に分光される。分
光された各光線は、フィールドレンズ１２１，１２３，
１２５（及び場合によってはリレーレンズ１２７，反射
ミラー１２８、リレーレンズ１２９）を介してそれぞれ
の波長についての像形成を行う像形成装置１３１，１３
３，１３５へ入射される。ここに、前記像形成装置１３
１，１３３，１３５は、例えば図４に示したものと同様
な構成を有し、それぞれ、偏光ビームスプリッタ２１及
び１／４波長板３１及び液晶素子２３を備えている。前
記像形成装置１３１，１３３，１３５からのそれぞれの
波長を有する光線は色合成プリズム１３７で合成され、
前記投射レンズ２５と同様の投射レンズ１３９を介して
図示しないスクリーン上へ投射される。

【００３８】図１５は、前記投射レンズ１３９をスクリ
ーン側（図１２において左側）から覗いてみた時に当該
レンズ１３９の中に見える像であり、レンズ１３９の瞳
１３９ａの中に、前記第２フライアイインテグレータ１
１３の像１１３’が見える。従って、この反射型液晶プ
ロジェクタでは、前記第２フライアイインテグレータ１
１３が実質的に開口絞りとして機能する。すなわち、前
記第１フライアイインテグレータ１０７からのスポット
像は光源１０１の広がりにより前記第２フライアイイン
テグレータ１１３のエレメントからはみ出す場合がある
が、はみ出した光線は前記液晶素子２３あるいは投射レ
ンズ１３９により蹴られてしまい実質的にこの反射型液
晶プロジェクタの光学系を通過することができない。従
ってこのプロジェクタの光学系では前記第２フライアイ
インテグレータ１１３の外形形状のレンズ系による像が
光学系全体の瞳形状となる。

【００３９】ところで、すでに図７乃至図９を参照して
説明したように、前記偏光ビームスプリッタ２１の特性
のため、前記ビームスプリッタ２１の法線ｎと投射レン
ズの光軸で作られる主入射面と垂直な方向（図１２にお
いてＸ軸方向）に細長い範囲４３を通過する光線では前
記ビームスプリッタ２１により、Ｐ偏光成分とＳ偏光成
分とが正しく分離されるが前記範囲４３の外側を通る光
線ではＰ偏光成分とＳ偏光成分とが正しく分離されず、
コントラストの低下を招く。

【００４０】従って、前記ビームスプリッタ２１の法線
ｎと投射レンズの光軸で作られる主入射面と平行な方向
（図１２においてＹ軸方向）における前記第２フライア
イインテグレータ１１３の巾１１３ａ（図１４）は、比
較的短く設計され、この第２フライアイインテグレータ
１１３を通過してビームスプリッタ２１へ到達した光線
が前記細長範囲４３のＹ軸方向の巾ａの中に入るように
設定されている。これによりコントラストの高い画像を
スクリーン上に形成できる。すなわち、Ｙ軸方向の幅１
１３ａを大きくすれば無駄になる光線の割合を少なくす
ることができるが、この幅１１３ａの外側を通る光線を
使用すると、スクリーン上において画像のコントラスト
の低下を招く。

【００４１】一方、前記ビームスプリッタ２１の法線ｎ
と投射レンズの光軸で作られる主入射面と垂直な方向
（図１２においてＸ軸方向）における前記第２フライア
イインテグレータ１１３の巾１１３ｂ（図１４）は、比
較的長く設計され、この第２フライアイインテグレータ
１１３を通過してビームスプリッタ２１へ到達した光線
が前記細長範囲４３のＸ軸方向の巾ｂの中に入るように
設定されている。Ｘ軸方向の幅１１３ｂをＹ軸方向の幅
１１３ａに比べて大きく設定することにより、ランプ１
０１から射出された光線を効率良く液晶素子２３へ導き
スクリーンをコントラスト良く照らすことができる。

【００４２】要するに、Ｘ軸方向の幅１１３ａを短く
し、Ｙ軸方向の幅１１３ｂを長くすることにより、はみ
出して無駄になる光線の割合を減らし、ランプ１０１か
ら射出された光線を効率良く液晶素子２３へ導きスクリ
ーンをコントラスト良く照らすことができる。尚、前記
Ｘ軸方向幅１１３ｂを長くすることに対応して、光学系
の他のエレメントの形状も対応する方向において大きく
する必要があることはもちろんである。

【００４３】このように、偏光ビームスプリッタと１／
４波長板を組み合わせて使用する反射型液晶プロジェク
タでは、前記瞳の形状を横長の形状にする（例えば前記
主入射面と平行な方向の開口角に対して主入射面と垂直
な方向の開口角を大きくする）ことによりコントラスト
を低下させずに明るいプロジェクタを実現することがで
きる。即ち、光源系及び投射系の瞳形状を円形ではなく
主入射面に垂直方向に伸ばすことにより、広い開口角で
光源からの光をより多く取り込むことができ、以て明る
いプロジェクタを実現することができる。

【００４４】垂直方向に伸ばす割合は主入射面方向の開
口角をＰＩとし、これと垂直な方向の開口角をＰＰとす
る場合、ＰＰはＰＩの１．２倍より大きいのが好まし
い。さもないと、垂直方向に広げた効果が小さく輝度の
向上が望めない。

【００４５】また投射レンズを構成する一枚一枚のレン
ズの外形は一般に円形でありＰＰをＰＩよりもあまり大
きくすると投射像の形成に寄与しない無駄なレンズ領域
が多くなる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、上記のように構成することにより、高いコントラス
トを保ちながら光源の発する光を高い効率で取り込み、
もって明るい画像を形成することができる反射型液晶プ
ロジェクタを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の第１反射型液晶プロジェクタの構成を示
す模式図である。

【図２】前記第１反射型液晶プロジェクタに設けた液晶
素子への入射光・反射光の偏光方向を示す模式図であ
る。

【図３】前記第１反射型液晶プロジェクタにおけるスク
リーン上での光の漏れ量を示す模式図である。

【図４】従来の第２反射型液晶プロジェクタの構成を示
す模式図である。

【図５】本願発明の作用を示すための説明図であり、偏
光ビームスプリッタに対する入射光線の入射角度を示す
図である。

【図６】本願発明の作用を示すための説明図であり、図
５の入射角度に応じるＳ波・Ｐ波の透過率の変動を示
す。

【図７】Ｓ波・Ｐ波の透過率が所望の値を有する範囲に
存在する入射光線の（偏光ビームスプリッタに対する）
入射角度範囲を表す模式図である。

【図８】図７の入射角度範囲をＸ−Ｙ面へ投影した範囲
を示す模式図である。

【図９】図８の範囲及び液晶素子面での反射後の光線に
ついての使用可能範囲を示す模式図である。

【図１０】偏光ビームスプリッタがガラスプリズムで作
られている場合の、光線の入射経路を示す模式図であ
る。

【図１１】偏光ビームスプリッタがガラスプリズムで作
られている場合の、本願発明の瞳の形状を表す模式図で
ある。

【図１２】本願発明の実施形態を示す模式図である。

【図１３】図１２に於けるXIII-XIII線に沿って見た第
１フライアイインテグレータの正面図である。

【図１４】図１２に於けるXIV-XIV線に沿って見た第２
フライアイインテグレータの正面図である。

【図１５】図１２におけるXV-XV線に沿って見た投射レ
ンズの中の像の模式図である。

【符号の説明】

２１： 偏光ビームスプリッタ ２３： 液晶素子 ２５： 投射レンズ ３１： １／４波長板 １０７： 第１フライアイインテグレータ １１３： 第２フライアイインテグレータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ａ Ｆターム(参考） 2H088 EA15 EA16 EA18 HA13 HA17 HA20 HA21 HA24 HA25 HA28 MA02 MA06 2H091 FA05X FA05Z FA10X FA10Z FA11X FA11Z FA14Z FA26X FA29Z FA41Z LA17 MA07 2H099 AA12 BA09 CA01 DA05 5C058 AA06 BA05 BA08 BA23 EA02 EA11 EA26

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 偏光ビームスプリッタ及び１／４波長板
   及び投射レンズを備えた反射型液晶プロジェクタにし
   て、瞳の形状が、前記偏光ビームスプリッタの表面の法
   線と前記投射レンズの光軸とで作る主入射面方向の開口
   角をＰＩとし、該主入射面に垂直な方向の開口角をＰＰ
   とするとき、ＰＰ＞ＰＩであることを特徴とする反射型
   液晶プロジェクタ。
2. 【請求項２】 前記開口角ＰＰ及び開口角ＰＩは、ＰＰ
   ／ＰＩ＞１．２及びＰＰ＜６０°の関係を満たすことを
   特徴とする請求項１に記載の反射型液晶プロジェクタ。