JP2002162613A

JP2002162613A - プロジェクタ

Info

Publication number: JP2002162613A
Application number: JP2000361558A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Uchiyama; 正一内山; Jiyouji Karasawa; 穣児唐澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2002-06-07

Abstract

(57)【要約】【課題】表示画質に優れ、製造コストの低い反射型液
晶ライトバルブを用いたプロジェクタを提供する。【解決手段】第３色光用反射型液晶ライトバルブの水
平駆動方向を、第１および第２色光用反射型液晶ライト
バルブの水平駆動方向とは逆にする。さらには電気接続
ケーブルを垂直駆動方向の下側に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プロジェクタに関
し、特に反射型液晶ライトバルブを利用した電気光学装
置の画像を拡大投写するプロジェクタに好適なものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、反射型液晶ライトバルブを使
用したプロジェクタとして、特開昭６３−３９２９４号
公報に記載された装置が知られている。図８はこのプロ
ジェクタの一例を示す構成図である。このプロジェクタ
は、偏光ビームスプリッタ８０６、第１乃至第３プリズ
ム８０７Ａ、８０７Ｂ、８０７Ｃの３個のプリズムで構
成される色分解合成プリズム８０７、第１乃至第３の反
射型液晶ライトバルブ８０８Ｒ，８０８Ｇ，８０８Ｂを
備えている。

【０００３】光源８０１から射出された光束は、リフレ
クター８０２で反射された後、集光レンズ８０３を介し
て偏光ビームスプリッタ８０６に導かれ、偏光分離面８
０６Ａに入射する。偏光分離面８０６Ａに入射した光の
うち、Ｓ偏光成分の光は反射されて系外に導かれ、Ｐ偏
光成分の光は偏光分離面８０６Ａを透過して色分離合成
光学系８０７に入射する。

【０００４】色分離合成光学系８０７は、入射したＰ偏
光光束を第１、第２及び第３の色光成分光束にそれぞれ
分離して射出するものである。第１プリズム８０７Ａの
第２プリズム８０７Ｂ側の面８０７ＡＤ、第２プリズム
８０７Ｂの第３プリズム８０７Ｃ側の面８０７ＢＤに
は、ダイクロイック膜が形成されている。一例として、
面８０７ＡＤに、青色光を反射しそれより長波長域の光
を透過させるダイクロイック膜が形成され、面８０７Ｂ
Ｄに、赤色光を反射し緑色光を透過させるダイクロイッ
ク膜が形成されている場合には、青色光束が面８０７Ａ
Ｄで反射されて第１の反射型液晶ライトバルブ８０８Ａ
に入射し、赤色光束が面８０７ＢＤで反射されて第２の
反射型液晶ライトバルブ８０８Ｂに入射し、緑色光束は
第３の反射型液晶ライトバルブ８０８Ｃに入射する。

【０００５】反射型液晶ライトバルブ８０８Ａ、８０８
Ｂ、８０８Ｃは、映像信号に応じて各色光束の位相状態
を変調する。反射型液晶ライトバルブ８０８Ａ、８０８
Ｂ、８０８Ｃによって変調された後の各色光束は、映像
信号に応じてＰ偏光成分やＳ偏光成分を含む光束とな
り、入射時とは逆の経路をたどって色分解合成光学系８
０７にて合成される。合成された光束は、偏光ビームス
プリッタ８０６の偏光分離面８０６Ａに入射し、Ｓ偏光
成分のみが反射され、投写レンズ８０９を介してスクリ
ーン８１０に投写される。

【０００６】米国特許６，０８２，８６１には第１乃至
第３プリズムと第１乃至第３反射型液晶ライトバルブの
間に位相補償板を配置し、光学系と反射型液晶ライトバ
ルブにより付加される光学位相を補償し、投写画像のコ
ントラスト向上を図る例が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のプロジェクタに
おいては、反射型液晶ライトバルブを反射ミラーと同等
の静的な光学素子とみなし、その動的な特性を考慮せず
に光学系の構成や性能の改良を行なっているため、充分
に高い画質の画像表示を行なうことができなかった。ま
た、反射型液晶ライトバルブとその駆動回路を容易に実
装するための反射型液晶ライトバルブの配置、電気的接
続ケーブルの引き回し方向等について考慮されることが
無かったため、複雑な実装に起因するコストの増大を招
くという課題があった。

【０００８】本発明は上記課題を解決するものであり、
その目的とするところは、表示画質に優れ、製造コスト
の低いプロジェクタを実現することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第１のプロジェクタの態様は、光源手段か
ら射出された光束を偏光ビームスプリッタにより偏光分
離し、前記偏光ビームスプリッタにより偏光分離された
一方の偏光を第１、第２および第３のプリズムからなる
色分解合成光学系により色分解し、前記各プリズムの射
出面近傍に設けられた第１色光用、第２色光用および第
３色光用の各反射型液晶ライトバルブに入射させ、前記
反射型液晶ライトバルブにて変調後反射された各色光を
再度前記色分解合成光学系により色合成し、前記偏光ビ
ームスプリッタにて検光して投写レンズによりスクリー
ン上に投写するプロジェクタにおいて、前記第１および
第２のプリズムは、光束が入射する第１面、該第１面か
らの入射光のうち特定色光を反射するダイクロイック膜
が形成された第２面、該第２面を反射した特定色光が前
記第１面により全反射され、前記第１色光用もしくは前
記第２色光用反射型液晶ライトバルブへと射出する第３
面をそれぞれ備え、前記第３のプリズムは光束が入射す
る第１面、該第１面からの入射光を全反射する第２面、
該第２面で全反射された前記入射光を、前記第３の反射
型液晶ライトバルブへと射出する第３面を備え、前記偏
光ビームスプリッタにより偏光分離された一方の偏光
は、前記色分解合成光学系を第１プリズム、第２プリズ
ム、第３プリズムの順に通過し、前記偏光の第１色光は
前記第１プリズムの第２面で反射され、第２色光は前記
第２プリズムの第２面で反射されてそれぞれの前記第１
もしくは第２色光用反射型液晶ライトバルブへ導かれ、
第３色光は第１プリズムおよび第２プリズムで反射され
ること無く前記第３プリズムを透過して第３色光用反射
型液晶ライトバルブに導かれるように前記色分離合成光
学系が構成され、さらには前記第１乃至第３色光用反射
型液晶ライトバルブの垂直駆動方向を一致させ、かつ前
記第３色光用反射型液晶ライトバルブの水平駆動方向
を、前記第１および第２色光用反射型液晶ライトバルブ
の水平駆動方向とは逆にしたことを特徴とする。

【００１０】本態様の光学構成においては、第１および
第２色光用反射型液晶ライトバルブで変調を受けた画像
光は、それぞれ第１および第２プリズム内で２回反射さ
れた後、偏光ビームスプリッタにて１回の反射を受ける
ため計３回の反射を受ける。一方で、第３色光用反射型
液晶ライトバルブで変調を受けた画像光は、第３プリズ
ム内で１回反射された後、偏光ビームスプリッタにて１
回の反射を受けるため計２回の反射を受ける。このよう
に、第１および第２色光は奇数回の反射を受け第３色光
は偶数回の反射を受けるので、全ての反射型液晶ライト
バルブを同じ方向に駆動するとスクリーン投写画像では
各色光成分の映像走査方向に差異を生じ、その結果、各
色光用反射型液晶ライトバルブの液晶時定数に起因する
色ムラが目立つようになる。本態様においては第３色光
用反射型液晶ライトバルブの水平駆動方向を第１および
第２色光用反射型液晶ライトバルブのそれと反転させる
ことにより、全ての色光画像のスクリーン上における走
査方向を一致させることが可能となり、それによって色
ムラのない、均一性の高い画像表示を行なうことが可能
となる。

【００１１】本発明の第２の態様のプロジェクタは、前
記プロジェクタにおいて、前記反射型液晶ライトバルブ
の垂直駆動方向は、前記偏光ビームスプリッタの偏光分
離面の法線および前記色分離合成光学系の光軸を含む面
に平行であり、かつ前記反射型液晶ライトバルブの電気
接続ケーブルが、前記垂直駆動方向の下側に接続されて
いることを特徴とする。

【００１２】本態様によれば、反射型液晶ライトバルブ
の垂直駆動方向を、偏光ビームスプリッタの偏光分離面
の法線および前記色分離合成光学系の光軸を含む面に平
行とすることにより、偏光ビームスプリッタおよび色分
離合成光学系のサイズを小さくすることができ、ひいて
はプロジェクタ全体の小型化、低コスト化が可能とな
る。さらには、反射型液晶ライトバルブの電気接続ケ―
ブルを垂直駆動方向の下側から引き出すことにより、第
１もしくは第２色光用反射型液晶ライトバルブの電気接
続ケーブルと第３色光用反射型液晶ライトバルブの電気
接続ケーブルの機械的な干渉を避けることができるため
に、反射型液晶ライトバルブや駆動回路基板の実装が容
易になり、ひいてはプロジェクタ全体の小型化、低コス
ト化が可能となる。

【００１３】本発明の第３の態様のプロジェクタは、前
記プロジェクタにおいて、前記反射型液晶ライトバルブ
の電気接続ケーブルが、水平駆動方向に接続されてお
り、かつ前記第１色光用反射型液晶ライトバルブおよび
第２色光用反射型液晶ライトバルブと第３色光用反射型
液晶ライトバルブでは前記電気接続ケーブルの接続位置
が左右逆転していることを特徴とする。

【００１４】本態様によれば、第１乃至第３色光用反射
型液晶ライトバルブの電気接続ケーブルを互いに機械的
な干渉が無く、実装の容易な方向に引き出すことができ
るために反射型液晶ライトバルブや駆動回路基板の実装
が容易になり、ひいてはプロジェクタ全体の小型化、低
コスト化が可能となる。

【００１５】本発明の第４の態様のプロジェクタは、前
記プロジェクタにおいて、前記色分離合成光学系の第
１、第２および第３プリズムの光束射出面と前記各色光
用反射型液晶ライトバルブの間に所望の光学的位相差を
発生する位相素子を配置し、前記反射型液晶ライトバル
ブの黒表示状態における光学的位相差を補償する光学的
位相差を発生することを特徴とする。

【００１６】本態様では、反射型液晶ライトバルブで発
生する不必要な光学位相発生を補償するための位相素子
を、色分離合成光学系とは独立に設けることにより、色
分離合成光学系の設計の自由度が増す。さらには、位相
素子の特性を変更することは容易なため、個々の反射型
液晶ライトバルブの発生位相差のばらつきに容易に対応
することが可能となり、より性能の高いプロジェクタを
実現することが可能となる。

【００１７】本発明の第５の態様のプロジェクタは、前
記プロジェクタにおいて、前記第１、第２および第３色
光用反射型液晶ライトバルブの液晶は垂直配向モードで
配向されており、前記位相素子は垂直配向モードで配向
された液晶セルで構成され、光線入射側から見たときの
該位相素子の液晶配向方位と、光線入射側から見たとき
の前記第１、第２および第３色光用反射型液晶ライトバ
ルブの液晶配向方位が直交し、該位相素子のリターデー
ションの絶対値と前記第１、第２および第３色光用反射
型液晶ライトバルブの黒表示状態におけるリターデーシ
ョンの絶対値が略同一であることを特徴とする。

【００１８】本態様によれば、位相素子を反射型液晶ラ
イトバルブとほぼ同等の工程で作成することができるた
めに生産性の向上が図ることができ、ひいてはプロジェ
クタの低コスト化が可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。（第１の実施形態）図１は、本発明によるプロジェクタ
の第１の実施形態を示す図である。

【００２０】図１においては以降の説明をわかりやすく
するために座標系を１１２のごとく右手系で定める。す
なわちｘ軸とｙ軸は紙面内にありｙ軸の正方向を紙面上
方向に定め、ｘ軸の正方向を紙面右方向に定める。また
ｚ軸は紙面に垂直に手前側に向けて正方向に定める。

【００２１】光源ランプ１０１から射出された光束は、
照明光学系１０２を介して偏光ビームスプリッタ１０３
の偏光分離面１０３Ａに入射する。光源ランプ１０１と
しては演色性にすぐれた、メタルハライドランプ、キセ
ノンランプ、水銀ランプ、ハロゲンランプ等が使用され
るが、これらに限定されるものではない。照明光学系１
０２と偏光ビームスプリッタ１０３の間には、色フィル
ター１１０が配置されている。色フィルターは、光源ラ
ンプ１０１の発光スペクトルのうち、スクリーン上に投
写される画像の色再現性に悪影響を及ぼす色成分を除去
するために設けられたものである。

【００２２】偏光分離面１０３Ａに入射した光束のS偏
光成分は反射されてｘ軸の正方向に向けて系外に導かれ
る。一方、P偏光成分は透過してプリズム１０４Ａ、１０
４Ｂ、１０４Ｃで構成される色分離合成光学系に入射す
る。

【００２３】色分離光学系の第１プリズム１０４Ａの入
射面１０４ＡＩを透過した光束は第１プリズム１０４Ａ
の第２プリズム側の第２面１０４ＡＤに入射する。この
第２面１０４ＡＤには入射光束の第１色光を反射し、第
２色光および第３色光を透過する色分離特性をもつダイ
クロイック膜が形成されており、第１色光成分はこの面
で反射され、再び第１プリズムの入射面１０４ＡＩに入
射する。この際、第１色光成分の入射面１０４ＡＩへの
入射角が全反射条件を満たすように第１プリズム１０４
Ａの形状が設定されている。したがって第１色光は全反
射され、引き続き射出面１０４ＡＥおよび位相素子１０
７Ａを透過して第１色光用反射型液晶ライトバルブ１０
５Ａに入射して映像信号に応じた変調作用を受ける。な
お、入射面１０４ＡＩにおいて第１色光が全反射条件を
満たす入射角度範囲を広くするために、偏光ビームスプ
リッタ１０３と第１プリズム１０４Ａの間には、空気層
が介在することが望ましい。

【００２４】第１プリズムの第２面１０４ＡＤを透過し
た第２、第３色光成分は、色分離光学系の第２プリズム
１０４Ｂの入射面１０４ＢＩを透過し、第３プリズム側
の第２面１０４ＢＤに入射する。この第２面１０４ＢＤ
には第２色光を反射し、第３色光を透過する色分離特性
をもつダイクロイック膜が形成されており、第２色光成
分はこの面で反射され、再び第２プリズムの入射面１０
４ＢＩに入射する。この際、第２色光成分の入射面１０
４ＢＩへの入射角が全反射条件を満たすように第２プリ
ズム１０４Ｂの形状が設定されている。したがって第２
色光は全反射され、引き続き射出面１０４ＢＥおよび位
相素子１０７Ｂを透過して第２色光用反射型液晶ライト
バルブ１０５Ｂに入射して、映像信号に応じた変調作用
を受ける。なお、入射面１０４ＢＩにおいて第２色光が
全反射条件を満たす入射角度範囲を広くするために、第
１プリズム１０４Ａと第２プリズム１０４Ｂの間には、
空気層が介在することが望ましい。

【００２５】第２プリズムの第２面１０４ＢＤを透過し
た第３色光成分は、色分離光学系の第３プリズム１０４
Ｃの入射面１０４ＣＩを透過し、第２面１０４ＣＤに入
射する。この際、第３色光成分の第２面１０４ＣＤへの
入射角が全反射条件を満たすように第３プリズム１０４
Ｂの形状が設定されている。したがって第３色光は全反
射され、引き続き射出面１０４ＣＥおよび位相素子１０
７Ｃを透過して第３色光用反射型液晶ライトバルブ１０
５Ｃに入射し、映像信号に応じた変調作用を受ける。

【００２６】各色光用反射型液晶ライトバルブ１０５Ａ
乃至１０５Ｃで変調作用を受けた各色光は反射され、入
射経路とは逆の経路を辿り再び偏光ビームスプリッタ１
０３の偏光分離面１０３Ａに入射し、うち変調されたS
偏光成分は反射され、偏光板１１１を透過後、投写レン
ズ１０８によりスクリーン１０９に投写される。

【００２７】なお、本構成においては偏光分離面１０３
Ａは白色帯域にわたり均一な偏光分離性能を発揮するよ
う作成されている。そのような偏光分離面の一般的な反
射特性はS偏光成分に対しては９５％以上の高い反射率
を示すと同時にP偏光成分に対しても数％程度の反射率
を示す。本構成では画像光としてS偏光成分をスクリー
ン１０９に投写するのであるが、前記のような偏光ビー
ムスプリッタの反射特性では本来画像光として使用しな
いP偏光成分もスクリーン側に反射してしまい画質の低
下を招く。この画質の低下を防ぐためには、P偏光成分
を吸収もしくは反射してスクリーン１０９には到達しな
いようにする偏光板１１１を偏光ビームスプリッタ１０
３と投写レンズ１０８の間に挿入する事が有効である。

【００２８】また、本構成においては偏光分離面１０３
Ａと各色光用反射型液晶ライトバルブの間の光路上に存
在する媒質や媒質界面にて本来の映像信号の変調による
光学位相差とは異なる光学位相差が発生すると、各色光
は本来あるべき変調状態とは異なる変調状態となって画
質の低下を招く。このような望ましくない光学位相差は
色分離膜を形成してある面１０４ＡＤや１０４ＢＤで発
生しやすく、これを抑制するためには各プリズムの全反
射面１０４ＡＩ、１０４ＢＩ、１０４ＣＤに望ましくな
い光学位相差を補償する機能を有する位相補償膜を形成
する事が有効である。

【００２９】次に図２を参照しながらスクリーン１０９
上に投写されたスクリーン投写画像と第１乃至第３色光
用反射型液晶ライトバルブ１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５
Ｃにおける元画像の向きについて説明する。本構成にお
いてはスクリーン１０９上の投写画像は図２（ａ）に示
すごとく水平方向はｚ軸に、垂直方向はｙ軸に略平行で
あり、ｙ軸の正方向が上になるように投写されている。
説明をわかりやすくするために表示画像の中には矢印の
先端をｙ軸の正方向とｚ軸の正方向に向けた直交する２
つの矢印パターンが含まれているものとする。

【００３０】図２（ａ）の表示画像に対応する各色光用
ライトバルブの元画像を、図２（ｂ）乃至（ｄ）に示
す。図２（ｂ）は第１色光用反射型液晶ライトバルブ１
０５Ａの、図２（ｃ）は第２色光用反射型液晶ライトバ
ルブ１０５Ｂの、図２（ｄ）は第３色光用反射型液晶ラ
イトバルブ１０５ｃの、元画像である。各図はそれぞれ
の元画像を照明光入射側から見たときのものであり、説
明をわかりやすくするためにそれぞれの方向から見たと
きの座標系１１２をｙ軸正方向を紙面上方向に統一して
しめす。第１色光用および第３色光用反射型液晶ライト
バルブに対して照明光はｘ軸の負側から入射するので、
図２（ｂ）と（ｄ）では図中右側をｚ軸の正方向として
ある。第２色光用反射型液晶ライトバルブに対して照明
光はｘ軸の正側から入射するので、図２（ｃ）では図中
左側をｚ軸の正方向としてある。

【００３１】図２（ｂ）から（ｄ）に示すごとく、本実
施形態においては座標１１５を基準としてみた場合に各
色光の元画像として等しいものはなく複雑である。この
理由は本実施例においては、第１色光用および第２色光
用反射型液晶ライトバルブの元画像と、第３色光用反射
型液晶ライトバルブの元画像は、各色光用反射型液晶ラ
イトバルブで反射された後スクリーン１０９に至るまで
に画像の上下方向であるｙ軸方向に異なる回数の反転を
うけるからである。

【００３２】すなわち第１色光用反射型液晶ライトバル
ブの元画像は、スクリーンに至るまでに第１プリズム入
射面１０４ＡＩ、第１プリズム第２面１０４ＡＤおよび
偏光分裏面１０３Ａの３回の奇数回の反射を受ける。同
様に、第２色光用反射型液晶ライトバルブの元画像は、
スクリーンに至るまでに第２プリズム入射面１０４Ｂ
Ｉ、第２プリズム第２面１０４ＢＤおよび偏光分裏面１
０３Ａの３回の奇数回の反射を受ける。一方、第３色光
用反射型液晶ライトバルブの元画像は第３プリズム第２
面１０４ＣＤおよび偏光分裏面１０３Ａの２回の偶数回
の反射を受ける。

【００３３】なお、いずれの色光用反射型液晶ライトバ
ルブの元画像も、上記反射にくわえてさらに投写レンズ
１０８により上下および左右方向に反転をうけることは
言うまでもない。

【００３４】本実施例においては、投写画像の画質、反
射型液晶ライトバルブの実装の容易性、および製造コス
トの低減を考慮して、以下に述べるところの反射型液晶
ライトバルブの駆動方向、実装方向、電気接続ケーブル
の引き出し方向を定め、これらの各色光の元画像を表示
している。

【００３５】まず、投写画像の画質を高めるために液晶
の動的特性を考慮して駆動方向を定めた。図３（ａ）は
反射型液晶ライトバルブの一画素における液晶へかかる
電圧の経時特性を示す図である。今、時間ゼロで画素ト
ランジスタがＯＮ状態になると液晶に電圧がかかる。映
像信号の１画素への書き込み時間ｔ１はわずかの時間で
あり、この時間を経過した後は画素トランジスタはＯＦ
Ｆとなるが、時間ｔ１の期間に画素トランジスタに接続
して形成してあるキャパシタにも同時に電荷が貯えら
れ、その蓄積電荷により液晶には電圧がかかりつづけ
る。しかし、キャパシタに蓄積された電荷は時間ととも
に放電され液晶にかかる電圧は徐々に低下していく。

【００３６】液晶としてノーマリー黒液晶を使用した場
合、電圧がかかっている間は白表示をしているが図３
（ａ）の特性から明らかなようにその明るさは経時的に
低下して行く。したがってＮＴＳＣ信号のように、一方
の水平端から水平ラインを走査し、その走査を画面の上
から下にむけた垂直方向に順次行なっていく画像表示法
においては、図３（ｂ）に示すごとく、表示面内に明暗
ムラを生じる。この明暗ムラは水平方向よりも垂直方向
のほうが大きい。これは、水平ライン内の走査時間に比
べて垂直走査時間の方が長いためである。

【００３７】本発明のようなプロジェクタにおいては、
Ｒ，Ｇ，Ｂ各３原色画像はそれぞれの色光用ライトバル
ブで表示され、個々の元画像は前述した液晶の動的特性
に基づく画面内の輝度ムラを有する。各元画像のムラが
ほぼ同じ場合は合成画像上のムラはあまり目立たない
が、ムラが個々の元画像でばらつくと、それらの合成画
像はそのばらつきに起因する色むら、明るさムラを生じ
画質が大幅に低減する。

【００３８】そこで本実施形態においては、ムラの最も
大きな要因である上下方向ムラを低減するために、第１
乃至第３反射型液晶ライトバルブの垂直駆動方向を統一
した。すなわち、図４（ａ）乃至（ｃ）に示すごとく、
各反射型液晶ライトバルブの垂直方向駆動方向を４０１
Ａ乃至４０１Ｃのごとく定めた。なお、図４（ａ）乃至
（ｃ）の座標系は図２（ｂ）乃至（ｄ）で説明したもの
とまったく同一である。

【００３９】次に、図４（ａ）乃至（ｃ）の垂直駆動方
向を同じ向きにして並べた場合の、反射型液晶ライトバ
ルブにおける元画像表示状態およびそれらに対応する座
標系を図４（ａ）'乃至（ｃ）'に示す。

【００４０】同図における元画像の向きを見ると上下方
向は同一であるが、水平方向は第１および第２色光用反
射型液晶ライトバルブと第３式色光用反射型液晶ライト
バルブでは向きが逆になっている。したがって、各色光
用反射型液晶ライトバルブの水平駆動方向を同一のもの
とすると、スクリーン投写画像においては第１および第
２色光成分と第３色光成分は水平方向において逆方向に
走査されてしまい、輝度ムラ出方が異なり、それがスク
リーン表示画像の画質低下をもたらす。そこで本実形態
においては第１および第２色光用反射型液晶ライトバル
ブの水平駆動方向４０２Ａおよび４０２Ｂと第３式色光
用反射型液晶ライトバルブの水平駆動方向４０２Ｃを逆
方向にすることにより、スクリーン投写画像の画質低下
をなくした。

【００４１】次に、本実施形態においては各色光用反射
型液晶ライトバルブの電気接続ケーブル１０６Ａ乃至１
０６Ｃを垂直駆動方向４０１Ａないし４０１Ｃの下側に
接続した。このように接続方向を定めると、第１色光用
反射型液晶ライトバルブの電気接続ケーブル１０６Ａは
ｙ軸負方向に引き出され、第２色光用反射型液晶ライト
バルブの電気接続ケーブル１０６Ｂおよび第３色光用反
射型液晶ライトバルブの電気接続ケーブル１０６Ｃはい
ずれもｙ軸正方向に引き出されるようになる。

【００４２】図１にもどってこれらの引き出し方向を見
ると、第１色光用反射型液晶ライトバルブの電気接続系
―ブル１０６Ａと第３色光用反射型液晶ライトバルブの
電気接続ケーブル１０６Ｃは互いに反対方向に引き出さ
れ、機械的に干渉することが無い。また、第２色光用反
射型液晶ライトバルブの電気接続系―ブル１０６Ｂは投
写レンズ１０８とは逆方向に引き出されそれと機械的に
干渉することはない。このように、本実施形態において
は各色光用反射型液晶ライトバルブの電気接続ケーブル
の機械的干渉が無いため、反射型液晶ライトバルブの実
装やそれに接続される駆動回路基板の実装が容易になり
製造コストの低減を図ることが可能になる。

【００４３】なお、これまでにも説明したように、図１
ではｘ−ｚ平面が水平面となる。したがって、図示した
ままの構成では表示装置全体の形状は鉛直方向に伸びた
ものとなり安定性が悪い。この課題は、照明光学系１０
２と色フィルター１１０の間に折り返しミラーを配置
し、照明光学系光軸１１３をｘ−ｚ面内で折り返した
り、ｙ−ｚ面内に折り返す事により回避できる。

【００４４】（第２の実施形態）本発明第２の実施形態
を図５を用いて説明する。本実施形態においては、電気
接続系ケーブルは反射型液晶ライトバルブの水平駆動方
向に接続されている。図５（ａ）乃至（ｃ）はそれぞれ
第１乃至第３色光用反射型液晶ライトバルブの電気接続
ケーブル５０１Ａ乃至５０１Ｃの接続状態を示すもので
ある。なお、各図の座標系は図４（ａ）'乃至（ｃ）'で
説明したものと同様である。第１および第２色光用反射
型液晶ライトバルブではその水平駆動方向４０２Ａおよ
び４０２Ｂの終点方向に電気接続ケーブル５０１Ａおよ
び５０１Ｂが接続されている。一方第３色光用反射型液
晶ライトバルブではその水平駆動方向４０２Ｃの開始方
向に電気接続ケーブル５０１Ｃが接続されている。この
ように、第１および第２色光用反射型液晶ライトバルブ
と第３色光用反射型液晶ライトバルブに電気接続ケーブ
ルを水平方向にかつ逆方向に接続することにより、いず
れの電気接続ケーブルもｚ軸正方向に引き出される。す
なわち、図１ではいずれの電気接続ケーブルも紙面手前
側にひきだされることとなり、電気接続ケーブル同士や
光学素子との機械的干渉が無い。したがって反射型液晶
ライトバルブの実装やそれに接続される駆動回路基板の
実装が容易になり製造コストの低減を図ることが可能に
なる

【００４５】（プロジェクタの第３の実施形態）本発明
の第１および第２の実施形態においては、図１のスクリ
ーン投写画像の上下方向が座標系１１５のｙ軸に平行で
ある場合を説明したが、本発明はこれに限定される事は
なく、スクリーン上下方向をｚ軸に平行にとってもよ
い。この場合は、各反射型液晶ライトバルブの水平駆動
方向がｘ−ｙ平面に平行になるよう垂直駆動方向がｚ軸
に平行にかつｚ軸の負側から正側にむけて駆動されるよ
うに反射型液晶ライトバルブを光軸周りに回転させる必
要がある。この場合においても、各色光用反射型液晶ラ
イトバルブの上下駆動方向を同じくし、第１色光用およ
び第２色光用反射型液晶ライトバルブの水平駆動方向と
第３色光用反射型液晶ライトバルブの水平駆動方向を逆
にする事によりスクリーン投写画像の画質を高く保つ事
ができる。また、反射型液晶ライトバルブの電気接続ケ
ーブルを垂直駆動方向の下側に接続する事により、全て
の電気接続ケーブルを図１の紙面手前側に向けて引き出
す事ができ実装が容易になる。なお、この場合は電気接
続ケーブルを垂直駆動方向の上側に接続しても同様の効
果が得られる。さらには、電気接続ケーブルは反射型液
晶ライトバルブの水平駆動方向に接続をしてもよく、こ
の場合、第１色光用および第２色光用反射型液晶ライト
バルブの接続位置と第３色光用反射型液晶ライトバルブ
の位置を逆にする事により、電気接続ケーブル同士もし
くは電気接続ケーブルと光学素子の間の機械的干渉をな
くす事が可能となり実装が容易となる。本実施形態にお
いては、図１のｘ−ｙ平面が水平面になるため、図１記
載の本発明の光学系の全ての光軸を水平面内に配置する
事が可能となり、プロジェクタ全体の薄型化が可能にな
る。

【００４６】（プロジェクタの第４の実施形態）本発明
のプロジェクタにおける、反射型液晶ライトバルブの液
晶モードとして４５°、６３．６°ツイストネマチック
モード、ハイブリッドアライメントモード、ミックスド
TNモード、自己補償TNモード、垂直配向モード等の様々
なモードを使用することが可能であるが、なかでもとり
わけ垂直配向モードは高いコントラスト特性を示し本発
明において最も好ましいモードである。

【００４７】この垂直配向モードは負の誘電異方性を有
したネマティック液晶を用い、基板に垂直な方向に配列
させた液晶分子を印可電圧に対応させて配向を制御する
ものである。

【００４８】ところで、表示画像の解像度を上げるため
に画素電極のピッチを小さくすると隣接した画素電極間
に生じる横方向電界が液晶に与える影響が大きくなり、
垂直配向モードでは配向の乱れによってディスクリネー
ションが発生して明るさの低下やムラを生じ、投写画像
の画質の低下をもたらす。

【００４９】そのため、一般の液晶について採用されて
いるように、配向膜にラビング処理で液晶に傾きをもた
せ配向規制力を強くしてディスクリネーションの発生を
防止する対策が取られている。基板法線に対するこの液
晶の傾き角をプレチルト角と称する。

【００５０】このようなプレチルト角を伴なう場合の無
電界印可時の液晶の配向状態を図６に示す。反射型液晶
ライトバルブを照明光入射側から見ると、図６（ａ）の
ごとく液晶分子は反射型液晶ライトバルブ１０５の画素
配列水平方向６０４に対して矢印６０１にしめすように
角度をもって配向され、この角度は一般的には４５°近
傍に設定される。以後この角度を方位角と称する。さら
に、詳細を見ると、図６（ｂ）に示すごとく液晶分子６
０２は画素配列水平駆動から方位角４５°、基板法線６
０３からプレチルト角θ°で配向されている。プレチル
ト角θは数度程度に設定されることが多い。

【００５１】しかし、垂直配向モードの液晶ではプレチ
ルト角があると、無電界時においても液晶分子で比較的
大きな複屈折が発生してしまう。すなわち、反射型液晶
ライトバルブを照明光入射側から見ると、図６（ｃ）の
ごとく、液晶分子６０２の方位角方向とそれに直交する
方向の屈折率に差が生じる。その結果として、入射照明
光に光学位相差を発生させてしまい、黒表示の明るさの
上昇をもたらしコントラストが低下してしまう。この位
相差量Ｒは液晶分子の方位角方向の屈折率をｎ１、それ
と直交する方向の屈折率をｎ２、液晶のセル厚をｄ、と
すると式（１）であらわされる。

【００５２】Ｒ＝（ｎ１−ｎ２）×ｄ（１）本発明では、以上に説明した黒表示状態の液晶により発
生する光学位相発生を抑制するために、図１に示すごと
く第１乃至第３色光用反射型液晶ライトバルブと第１乃
至第３プリズム射出面の間に、前記液晶で発生する光学
位相差を補償する位相素子１０７Ａ乃至１０７Ｃを配置
しコントラストの低下を抑制している。

【００５３】この位相素子として、波長板、複屈折結晶
板などを使用できるがこれらに限定されるものではな
い。特に好適な例は、透過型の垂直配向モード液晶セル
を用いるものである。この透過型の垂直配向モード液晶
セルを以降、位相補償セルと称する。

【００５４】この位相補償セルの断面構造を図７（ａ）
に示す。２枚の透明基板７０１、７０２の間には反射型
液晶ライトバルブの液晶材料と同じ液晶材料がプレチル
ト角を持って垂直配向されている。また、セル厚は反射
型液晶ライトバルブのセル厚と略一致するように作成さ
れている。また、図７（ｂ）に示すごとく、液晶分子６
０２は基板法線７０３に対して反射型液晶ライトバルブ
のプレチルト角と同じθで傾けてあり、反射型液晶ライ
トバルブの配向方位角に対して直交する方位角で配向さ
れている。

【００５５】したがって、位相補償セルを照明光入射側
から見たときの複屈折は図７（ｃ）に示すものとなる。
この複屈折方位は図６（ｃ）に示す反射型液晶ライトバ
ルブの複屈折方位と完全に逆のものである。さらには、
前述したように位相補償セルと反射型液晶ライトバルブ
のセル厚は略一致するため、それぞれで発生する光学位
相差は互いに打ち消し会う関係にあり、したがって反射
型液晶ライトバルブで発生する光学位相差を完全に補償
することが可能となる。

【００５６】以上説明した本実施例の位相素子は、反射
型液晶ライトバルブの製造工程と略同等の工程で作成が
可能なため、位相素子の低コスト化が可能になる。

【００５７】なお、上記実施例では、位相補償セルと反
射型液晶ライトバルブの液晶材料は同じでかつセル厚も
略一致する場合の例を説明したが、両者で液晶分子配向
方位が直交していれば液晶材料、セル厚、プレチルト角
が異なっても同様な効果が得られる。この場合は反射型
液晶ライトバルブの発生位相差Ｒと位相補償素子の発生
位相差Ｒ'の絶対値が等しくなるように位相補償セルの
液晶材料、セル厚、プレチルト角が設定される。

【００５８】さらには、位相補償素子のセル基板７０１
と７０２にマトリックス状に電極を形成し、面内で部分
的に異なる電圧を印可して、反射型液晶ライトバルブで
発生する光学位相差の分布に対応する位相差を発生させ
てもよい。

【００５９】さらには、図７（ｄ）に示すごとく、位相
補償セルの下側基板７０１を反射型液晶ライトバルブの
ガラス基板７０５で代用し、位相補償セルと反射型液晶
ライトバルブを一体化させた構造も可能である。この場
合は、位相補償セルの下側基板における不要な反射、位
相発生を抑えることが可能になる。

【００６０】さらには、液晶材料として高分子液晶材料
を用い、所望の配向状態が達成された後に重合反応を生
ぜしめ、液晶材料を高分子固定化することも可能であ
る。この場合は、位相補償素子の熱安定性、機械強度な
どの向上を図ることが可能である。

【００６１】（変形形態）以上説明した実施形態に限定
されることなく、本発明の趣旨を変更しない範囲で種々
の変形や変更が可能である。

【００６２】例えば、反射型液晶ライトバルブを、偏光
ビームスプリッタを透過したＰ偏光で照明するかわりに
偏光ビームスプリッタを反射するＳ偏光で照明するよう
に構成を変更してもかまわない。

【００６３】また図１において第３プリズムの射出面は
ｘ軸正方向に向けた配置となっているが、これをｘ軸負
方向に向けた配置としてもかまわない。

【００６４】また、Ｒ，Ｇ，Ｂ３原色の第１色光、第２
色光、第３色光への割り当ては、色分離合成光学系のダ
イクロイック特性、位相特性等を鑑みて決定されるもの
であり特定の割り当てに限定されるものではない。

【００６５】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明のプ
ロジェクタによれば、反射型液晶ライトバルブの駆動方
向、実装方向、電気接続ケーブルの引き出し方向を所望
の組み合わせに定めることにより投写画像の画質の向
上、反射型液晶ライトバルブの実装の容易性を図ること
が可能になる。さらには、反射型液晶ライトバルブの液
晶プレチルトに起因する光学位相発生を補償する位相素
子として透過型の垂直配向モード液晶セルを用いること
により、位相素子の低コスト化が可能となり高いコント
ラストを有するプロジェクタを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるプロジェクタの第１の実施形態の
構成図。

【図２】第１の実施形態におけるスクリーン投写画像と
各色光用元画像の対応図。

【図３】反射型液晶ライトバルブの動的特性の説明図。

【図４】第１の実施形態における反射型液晶ライトバル
ブ駆動方向の説明図。

【図５】第２の実施形態における電気接続ケーブルの引
き出し方向の説明図。

【図６】液晶配向方向の説明図。

【図７】第４の実施形態における位相セルの液晶配向方
向の説明図。

【図８】従来のプロジェクタの構成図。

【符号の説明】

１０１光源１０２照明光学系１０３偏光ビームスプリッタ１０３Ａ偏光分離面１０４色分離合成光学系１０４Ａ第１プリズム１０４ＡＩ入射面１０４ＡＤ第２面１０４ＡＥ射出面１０４Ｂ第２プリズム１０４ＢＩ入射面１０４ＢＤ第２面１０４ＢＥ射出面１０４Ｃ第２プリズム１０４ＣＩ入射面１０４ＣＤ第２面１０４ＣＥ射出面１０５反射型液晶ライトバルブ１０５Ａ第１色光用反射型液晶ライトバルブ１０５Ｂ第２色光用反射型液晶ライトバルブ１０５Ｃ第３色光用反射型液晶ライトバルブ１０６Ａ、Ｂ、Ｃ電気接続ケーブル１０７Ａ、Ｂ、Ｃ位相素子１０８投写レンズ１０９スクリーン１１０色フィルター１１１偏光板１１２座標系４０１Ａ、Ｂ、Ｃ垂直駆動方向４０２Ａ第１色光用反射型液晶ライトバルブの水平駆
動方向４０２Ｂ第２色光用反射型液晶ライトバルブの水平駆
動方向４０２Ｃ第３色光用反射型液晶ライトバルブの水平駆
動方向５０１Ａ、Ｂ、Ｃ電気接続ケーブル６０１液晶配向方位６０２液晶分子６０３基板法線６０４画素配列水平方向７０１透明基板７０２透明基板７０３基板法線８０１光源８０２リフレクター８０３集光レンズ８０６偏光ビームスプリッタ８０６Ａ偏光分離面８０７色分離合成光学系８０７Ａ第１プリズム８０７Ｂ第２プリズム８０７Ｃ第３プリズム８０８反射型液晶ライトバルブ８０９投写レンズ８１０スクリーン

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｇ０３Ｂ 21/14 Ｇ０３Ｂ 21/14 Ｚ 33/12 33/12 Ｆターム(参考） 2H042 CA08 CA14 CA17 2H049 BA05 BA06 BB03 BB61 BC22 2H088 EA15 EA16 HA13 HA20 HA23 HA24 HA28 KA07 MA04 MA16 MA20 2H091 FA05X FA08X FA08Z FA10X FA21X FA26X FA41X GA11 LA11 LA12 LA15 MA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源手段から射出された光束を偏光ビー
ムスプリッタにより偏光分離し、前記偏光ビームスプリ
ッタにより偏光分離された一方の偏光を第１、第２およ
び第３のプリズムからなる色分解合成光学系により色分
解し、前記各プリズムの射出面近傍に設けられた第１色
光用、第２色光用および第３色光用の各反射型液晶ライ
トバルブに入射させ、前記反射型液晶ライトバルブにて
変調後反射された各色光を再度前記色分解合成光学系に
より色合成し、前記偏光ビームスプリッタにて検光して
投写レンズによりスクリーン上に投写するプロジェクタ
において、前記第１および第２のプリズムは、光束が入
射する第１面、該第１面からの入射光のうち特定色光を
反射するダイクロイック膜が形成された第２面、該第２
面を反射した特定色光が前記第１面により全反射され、
前記第１色光用もしくは前記第２色光用反射型液晶ライ
トバルブへと射出する第３面をそれぞれ備え、前記第３のプリズムは光束が入射する第１面、該第１面
からの入射光を全反射する第２面、該第２面で全反射さ
れた前記入射光を、前記第３の反射型液晶ライトバルブ
へと射出する第３面を備え、前記偏光ビームスプリッタにより偏光分離された一方の
偏光は、前記色分解合成光学系を第１プリズム、第２プ
リズム、第３プリズムの順に通過し、前記偏光の第１色
光成分は前記第１プリズムの第２面で反射され、第２色
光成分は前記第２プリズムの第２面で反射されてそれぞ
れの前記第１もしくは第２色光用反射型液晶ライトバル
ブへ導かれ、第３色光成分は第１プリズムおよび第２プ
リズムで反射されること無く前記第３プリズムを透過し
て第３色光用反射型液晶ライトバルブに導かれるように
前記色分離合成光学系が構成され、さらには前記第１乃至第３色光用反射型液晶ライトバル
ブの垂直駆動方向を一致させ、かつ前記第３色光用反射
型液晶ライトバルブの水平駆動方向を、前記第１および
第２色光用反射型液晶ライトバルブの水平駆動方向とは
逆にしたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】請求項１記載のプロジェクタにおいて、
前記反射型液晶ライトバルブの垂直駆動方向は、前記偏
光ビームスプリッタの偏光分離面の法線および前記色分
離合成光学系の光軸を含む面に平行であり、かつ前記反
射型液晶ライトバルブの電気接続ケーブルが、前記垂直
駆動方向の下側に接続されていることを特徴とするプロ
ジェクタ。
【請求項３】請求項１記載のプロジェクタにおいて、前
記反射型液晶ライトバルブの電気接続ケーブルが、水平
駆動方向に接続されており、かつ前記第１色光用反射型
液晶ライトバルブおよび第２色光用反射型液晶ライトバ
ルブと第３色光用反射型液晶ライトバルブでは前記電気
接続ケーブルの接続位置が左右逆転していることを特徴
とするプロジェクタ。
【請求項４】請求項１乃至３記載のプロジェクタにおい
て、前記色分離合成光学系の第１、第２および第３プリ
ズムの光束射出面と前記各色光用反射型液晶ライトバル
ブの間に所望の光学的位相差を発生する位相素子を配置
し、該位相素子は前記反射型液晶ライトバルブの黒表示
状態における光学的位相差を補償する光学的位相差を有
することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項５】請求項４記載のプロジェクタにおいて、前
記第１、第２および第３色光用反射型液晶ライトバルブ
の液晶は垂直配向モードで配向されており、前記位相素
子は垂直配向モードで配向された液晶セルで構成され、
光線入射側から見たときの該位相素子の液晶配向方位
と、光線入射側から見たときの前記第１、第２および第
３色光用反射型液晶ライトバルブの液晶配向方位が直交
し、該位相素子のリターデーションの絶対値と前記第
１、第２および第３色光用反射型液晶ライトバルブの黒
表示状態におけるリターデーションの絶対値が略同一で
あることを特徴とするプロジェクタ。