JP2006243643A - 光学変換素子、およびプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 製造を容易としかつ、異なる機種に応じた共通部品として採用できる光学変換素子、およびプロジェクタを提供する。
【解決手段】光学変換素子としての視野角補償板４３は、入射した光束の光学特性を変換するものであり、平面視円形状の透光性基板４３１と、透光性基板４３１の板面に貼り付けられ入射した光束の光学特性を変換する光学補償フィルム４３２とを備える。光学補償フィルム４３２は、透光性基板４３１の平面視中心位置Ｏ１から光学補償フィルム４３２における最も近接した外縁部４３２Ａまでの離間距離Ｌ１が、平面視中心位置Ｏ１から入射した光束の有効照射領域ＥＡにおける最も離間した外縁部ＥＡＡまでの離間距離Ｌ２よりも大きくなる形状を有している。
【選択図】 図３

Description

本発明は、光学変換素子、およびプロジェクタに関する。

従来、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する光変調装置と、光学像を拡大投射する投射光学装置とを備えたプロジェクタが知られている。
このような光変調装置としては、光源から射出された光束を変調する液晶パネルと、この液晶パネルを挟むように配置される光学変換素子としての入射側偏光板および射出側偏光板等とが採用される。
ここで、入射側偏光板および射出側偏光板は、液晶パネルに入射する偏光方向を制御するとともに、液晶パネルから射出される光束の偏光方向を制御するものであり、それぞれの偏光軸が液晶パネルにおける液晶の配向方向（ラビング方向）に応じて配置される。このように偏光板の偏光軸を液晶の配向方向に応じて配置することで、高コントラスト比を有する投射画像を実現している。
そして、従来では、上述した偏光板の偏光軸を液晶パネルにおける液晶の配向方向に応じた所望の位置に位置付ける技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特許文献１に記載の技術では、液晶パネルの光路前段側に設けられるフィールドレンズの平坦面に偏光板（入射側偏光板）を貼り付けている。また、フィールドレンズの下端部には、水平面に平行に切断された基準面が設けられている。そして、フィールドレンズの基準面を、プロジェクタ内の水平面に一致するように配置することで、偏光板の偏光軸を液晶パネルにおける液晶の配向方向に応じた所望の位置に位置付けている。
特許文献２に記載の技術では、上述した偏光板を支持し、該偏光板の偏光軸の角度を調整する調整機構を採用している。この調整機構は、光変調装置等の光学部品を収納する光学部品用筐体とは独立して設けられ、光学部品用筐体の所定位置に設置される。そして、光学部品用筐体の上面に形成された孔を介して調整機構を操作することにより、照明光軸と直交する面内で偏光板の偏光軸の角度を所定範囲内で調整して、偏光板の偏光軸を液晶パネルにおける液晶の配向方向に応じた所望の位置に位置付けている。

特開平１１−２３１３０８号公報 特開２０００−２５９０９３号公報

特許文献１に記載の技術では、偏光板の偏光軸を液晶パネルにおける液晶の配向方向に応じた所望の位置に位置付けるために、偏光板の偏光軸がフィールドレンズの基準面に対して所定角度となるように高精度に偏光板をフィールドレンズに貼り付ける必要がある。このため、偏光板をフィールドレンズに貼り付ける作業が難しく、容易に製造できない。
また、特許文献２に記載の技術では、調整機構を操作することで、偏光板の偏光軸を液晶パネルにおける液晶の配向方向に応じた所望の位置に位置付けることができる。しかしながら、この調整機構では、偏光板の偏光軸の角度を所定範囲内で調整する構成であるため、液晶の配向方向が異なる種々の液晶パネルに対応させることができない。液晶の配向方向が異なる種々の液晶パネルに対応させるためには、種々の液晶パネルの各配向方向にに対して所定角度の範囲内で偏光軸が位置付けられた各偏光板を製造する必要がある。すなわち、偏光板を異なる機種に応じた共通部品として採用することができない。

本発明の目的は、製造を容易としかつ、異なる機種に応じた共通部品として採用できる光学変換素子、およびプロジェクタを提供することにある。

本発明の光学変換素子は、入射した光束の光学特性を変換する光学変換素子であって、平面視円形状の透光性基板と、前記透光性基板の板面に貼り付けられ入射した光束の光学特性を変換する光学変換膜とを備え、前記光学変換膜は、前記透光性基板の平面視中心位置から前記光学変換膜における最も近接した外縁部までの離間距離が、前記平面視中心位置から前記入射した光束の有効照射領域における最も離間した外縁部までの離間距離よりも大きくなる形状を有していることを特徴とする。
ここで、光学変換素子としては、偏光板の他、位相差板や視野角補償板等が例示できる。
本発明によれば、透光性基板が平面視円形状を有しているので、光学変換素子を例えばプロジェクタ内部に配設し、透光性基板の平面視中心位置を通り透光性基板の板面に直交する軸を中心として透光性基板を回転させた場合であっても、プロジェクタ内部の他の部材に光学変換素子が機械的に干渉することがない。また、光学変換膜が上述した形状を有しているので、透光性基板を上述した軸を中心として３６０°回転させた場合であっても、光学変換膜の外縁部が入射した光束の有効照射領域に入り込むことがなく、３６０°の全ての姿勢において、入射した光束の光学特性を良好に変換することができる。
以上のことにより、透光性基板を回転させることで光学変換膜の姿勢を変更でき、例えば光学変換素子を偏光板で構成した場合には偏光板の偏光軸の角度を３６０°変更できるので、光学変換膜を透光性基板に対して高精度に貼り付ける必要がなく、光学変換素子を容易に製造できる。
また、透光性基板を回転させることで光学変換膜の姿勢を変更でき、例えば光学変換素子を偏光板で構成した場合には偏光板の偏光軸の角度を３６０°変更できるので種々の液晶パネルにおける液晶の各配向方向に応じた所定方向に偏光軸を位置付けることができ、光学変換素子を異なる機種に応じた共通部品として採用することができる。

本発明の光学変換素子では、前記光学変換膜は、前記透光性基板と同心となる平面視円形状を有していることが好ましい。
本発明によれば、光学変換膜が透光性基板と同心となる平面視円形状を有しているので、透光性基板を上述した軸を中心として３６０°回転させた場合に光学変換膜の外縁部が入射した光束の有効照射領域に入り込まない形状を簡単に実現でき、光学変換素子をさらに容易に製造できる。

本発明のプロジェクタは、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して画像光を形成する光変調装置と、前記画像光を拡大投射する投射光学装置とを備えたプロジェクタであって、上述した光学変換素子と、前記光学変換素子を支持する光学素子支持部とを備え、前記光学素子支持部は、前記光学変換素子を側方から挟むように互いに対向配置され前記光学変換素子に対向する面に前記光学変換素子を構成する透光性基板の外縁部が摺動可能に嵌合する凹部をそれぞれ有する一対の挟持部と、断面略コ字形状を有しコ字状内側部分に前記光学変換素子および前記一対の挟持部を収納配置しコ字状先端部分にて前記一対の挟持部を前記光学変換素子側に付勢する支持部とを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、プロジェクタは、光変調装置と、投射光学装置と、上述した光学変換素子と、光学素子支持部とを備えているので、上述した光学変換素子と同様の作用・効果を享受できる。
また、光学素子支持部が一対の挟持部および支持部で構成されているので、一対の挟持部の各凹部上で光学変換素子の外縁部を摺動させることで、光学変換素子を上述した軸を中心として３６０°回転させることができ、簡単な構成で光学変換素子を良好に支持できかつ、光学変換素子の姿勢を調整できる。

本発明のプロジェクタでは、前記一対の挟持部には、光束入射側端縁から前記光学変換素子に沿って延出する延出部が形成され、前記延出部の光束入射側端面にて前記光変調装置を支持固定することが好ましい。
本発明では、一対の挟持部に延出部が形成され、該延出部にて光変調装置を支持固定するので、光学素子支持部にて光学変換素子および光変調装置を支持することとなる。このため、光変調装置に対して光学変換素子の姿勢を調整しやすい構造となり、良好な投射画像を形成することが可能となる。

本発明のプロジェクタでは、前記光変調装置は、一対の基板間に液晶層が密閉封入された液晶パネル、および前記液晶パネルを保持するパネル保持枠を有する光変調装置本体と、前記光変調装置本体の光路前段側および光路後段側に配設される一対の偏光板とで構成され、前記光学変換素子は、前記光変調装置本体と前記一対の偏光板の間のうち少なくともいずれか一方の間に配設され、前記光学変換素子を構成する光学変換膜は、負の一軸性を有する光学異方体で構成され、その光学軸が前記光学変換素子の面内の所定方向に向きかつ、面外方向に傾斜して配向していることが好ましい。
ここで、光学変換素子である負の一軸性を有する光学異方体としては、例えば、トリアセチルセルロース等の透明支持体上に配向膜を介してディスコティック化合物層を形成した光学補償フィルムが例示できる。すなわち、光学変換素子として視野角補償板を採用する。

ところで、液晶層を構成する液晶分子において、液晶分子の長軸方向と短軸方向とに異なる屈折率を有することは、一般に知られている。このような屈折率の異方性を示す液晶分子に所定の偏光光が入射すると、その偏光光は、液晶分子の角度に依存して偏光状態が変化する。すなわち、液晶パネルのパネル面に対し光が垂直に入射した場合と斜めに入射した場合とでは、液晶パネル中を伝播する光の偏光状態が異なる。
このような現象により、例えば、ノーマリーホワイトモードにおいて、液晶パネルにおける一対の基板間に電圧を印加して黒表示を実現する場合（液晶分子の長軸をパネル面に対して垂直方向に位置付けた場合）には、以下の問題がある。
液晶パネルのパネル面に対して光（直線偏光光）が垂直に入射した場合には、液晶分子内において、光の進行方向に垂直な面内で屈折率の差が生じないので、液晶パネル中を伝播する常光と異常光の間に位相差が生じず、液晶パネルの光路後段に配置される射出側偏光板により遮断されて黒表示が実現できる。
一方、液晶パネルのパネル面に対して光（直線偏光光）が斜めに入射した場合には、光の進行方向と液晶分子の長軸方向とが所定の角度をなすので、光の進行方向に垂直な面内で屈折率の差が生じ、液晶パネルを介した直線偏光光が楕円偏光となって射出側偏光板に達し、一部の光が射出側偏光板を介して射出されてしまう。このため、投射画像におけるコントラストの低下を引き起こす。

本発明では、光学変換素子が負の一軸性を有する光学異方体で構成され、該光学変換素子を光変調装置本体および偏光板の間に配設しているので、液晶パネルのパネル面に対して光が斜めに入射した際の液晶パネルの位相差を光学変換素子における透過時の位相遅延作用によって補償できる。すなわち、液晶パネルを介して楕円偏光となった光を光学変換素子における透過時の位相遅延作用によって楕円偏光を元の直線偏光に変換できる。このため、光学変換素子の光路後段に配置される射出側偏光板によって遮断でき、コントラストの低下を抑制できる。
また、電圧印加時の液晶分子は、実際には、液晶パネルのパネル面に対して完全に垂直に長軸方向が向くわけではなく、パネル面の法線方向から配向方向（ラビング方向）に若干傾くことが知られている。このため、負の一軸性を有する光学異方体である光学変換素子（光学変換膜）を光変調装置本体および偏光板の間に配設しても、液晶パネルのパネル面に対して光が斜めに入射した際の液晶パネルの位相差の補償が不十分となる。
本発明では、光学変換素子は、その光学軸が該光学変換素子の面内の所定方向に向きかつ、面外方向に傾斜して配向しているので、透光性基板を上述した軸を中心として回転させて光学変換素子の光学軸の面内配向方向を平面視で液晶パネルの配向方向（ラビング方向）に合わせ込むことで、液晶パネルのパネル面に対して光が斜めに入射した際の液晶パネルの位相差の補償を十分に実施でき、高コントラスト比を有する投射画像を実現できる。

以下、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
〔プロジェクタの構成〕
図１は、本実施形態におけるプロジェクタ１を模式的に示す平面図である。
プロジェクタ１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、スクリーン（図示略）上に拡大投射する。このプロジェクタ１は、図１に示すように、外装筺体２と、投射光学装置としての投射レンズ３と、光学ユニット４とを備える。
なお、図１において、図示は省略するが、外装筺体２内において、投射レンズ３および光学ユニット４以外の空間には、プロジェクタ１内を冷却する冷却ユニット、プロジェクタ１内の各構成部材に電力を供給する電源ユニット、および光学ユニット４および前記冷却ユニット等を駆動制御する制御基板等が配置されるものとする。

外装筺体２は、合成樹脂等から構成され、投射レンズ３および光学ユニット４を内部に収納配置する全体略直方体状に形成されている。この外装筺体２は、図示は省略するが、プロジェクタ１の天面、前面、背面、および側面等をそれぞれ構成するアッパーケースと、プロジェクタ１の底面、前面、背面、および側面等をそれぞれ構成するロアーケースとで構成され、前記アッパーケースおよび前記ロアーケースは互いにねじ等で固定されている。
なお、外装筺体２は、合成樹脂製に限らず、その他の材料にて形成してもよく、例えば、金属等により構成してもよい。

光学ユニット４は、光源から射出された光束を、光学的に処理して画像情報に対応して光学像（カラー画像）を形成するものである。この光学ユニット４は、図１に示すように、外装筺体２の背面に沿って延出するとともに、外装筺体２の側面に沿って延出する平面視略Ｌ字形状を有している。なお、この光学ユニット４の詳細な構成については、後述する。
投射レンズ３は、複数のレンズが組み合わされた組レンズとして構成される。そして、この投射レンズ３は、光学ユニット４にて形成された光学像（カラー画像）をスクリーン（図示略）上に拡大投射する。

〔光学ユニットの構成〕
光学ユニット４は、図１に示すように、光源装置１０と、均一照明光学装置２０と、色分離光学装置３０と、リレー光学系３５と、光学装置４０とを備えて構成され、光源装置１０、均一照明光学装置２０、色分離光学装置３０、リレー光学系３５、および光学装置４０を構成する光学素子は、所定の照明光軸Ａが設定された光学部品用筐体５０内に位置調整されて収納されている。
光源装置１０は、光源ランプから射出された光束を一定方向に揃えて射出し、光学装置４０を照明するものである。この光源装置１０は、図１に示すように、光源ランプ１１と、リフレクタ１２とを備えている。そして、光源ランプ１１から放射された光束は、リフレクタ１２により装置前方側に平行光として射出され、均一照明光学装置２０に射出される。ここで、光源ランプ１１としては、ハロゲンランプやメタルハライドランプ、高圧水銀ランプが多用される。さらに、リフレクタ１２としては、パラボラリフレクタ（放物面鏡）に限らず、楕円面リフレクタを採用し、楕円面リフレクタの光路後段に平行化凹レンズを配置する構成としてもよい。

均一照明光学装置２０は、光源装置１０から射出された光束を光学装置４０の後述する液晶パネルの画像形成領域上に結像させる。この均一照明光学装置２０は、図１に示すように、第１レンズアレイ２１と、第２レンズアレイ２２と、偏光変換素子２３と、重畳レンズ２４とを備えている。
第１レンズアレイ２１は、光源ランプ１１から射出された光束を複数の部分光束に分割するものであり、照明光軸Ａと直交する面内にマトリクス状に配列される複数の小レンズを備えて構成される。
第２レンズアレイ２２は、前述した第１レンズアレイ２１により分割された複数の部分光束を集光する光学素子であり、第１レンズアレイ２１と同様に照明光軸Ａに直交する面内にマトリクス状に配列される複数の小レンズを備えた構成であるが、集光を目的としているため、各小レンズの輪郭形状が光学装置４０の後述する液晶パネルの画像形成領域の形状と対応している必要はない。

偏光変換素子２３は、第１レンズアレイ２１により分割された各部分光束の偏光方向を略一方向の直線偏光に揃える。
この偏光変換素子２３は、図示を略したが、照明光軸Ａに対して傾斜配置される偏光分離膜および反射ミラーを交互に配列した構成を具備する。偏光分離膜は、各部分光束に含まれるＰ偏光光束およびＳ偏光光束のうち、一方の偏光光束を透過し、他方の偏光光束を反射する。反射された他方の偏光光束は、反射ミラーによって曲折され、一方の偏光光束の射出方向、すなわち、照明光軸Ａに沿った方向に射出される。射出された偏光光束のいずれかは、偏光変換素子２３の光束射出面に設けられる位相差板によって偏光変換され、略全ての偏光光束の偏光方向が揃えられる。このような偏光変換素子２３を用いることにより、光源ランプ１１から射出される光束を、略一方向の偏光光束に揃えることができるため、光学装置４０で利用する光源光の利用率を向上できる。
重畳レンズ２４は、第１レンズアレイ２１、第２レンズアレイ２２、および偏光変換素子２３を経た複数の部分光束を集光して光学装置４０の後述する液晶パネルの画像形成領域上に重畳させる光学素子である。

色分離光学装置３０は、２枚のダイクロイックミラー３１，３２と、反射ミラー３３とを備え、ダイクロイックミラー３１，３２により均一照明光学装置２０から射出された複数の部分光束を、赤の波長領域（例えば、580〜750nm）を有する赤色光、緑の波長領域（例えば、500〜580nm程度）を有する緑色光、および青の波長領域（例えば、400〜500nm程度）を有する青色光の３色の色光に分離する機能を具備する。
ダイクロイックミラー３１，３２は、基板上に、所定の波長領域の光束を反射し、他の波長の光束を透過する波長選択膜が形成された光学素子であり、光路前段に配置されるダイクロイックミラー３１は、青色光を反射し、その他の色光を透過するミラーである。光路後段に配置されるダイクロイックミラー３２は、緑色光を反射し、赤色光を透過するミラーである。

リレー光学系３５は、入射側レンズ３６と、リレーレンズ３８と、反射ミラー３７，３９とを備え、色分離光学装置３０を構成するダイクロイックミラー３２を透過した赤色光を光学装置４０まで導く機能を有している。なお、赤色光の光路にこのようなリレー光学系３５が設けられているのは、赤色光の光路長が他の色光の光路長よりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。本例においては赤色光の光路長が長いのでこのような構成とされているが例えば青色光の光路長を長くする構成も考えられる。

前述したダイクロイックミラー３１により分離された青色光は、反射ミラー３３により曲折された後、フィールドレンズ２５を介して光学装置４０に供給される。また、ダイクロイックミラー３２により分離された緑色光は、そのままフィールドレンズ２５を介して光学装置４０に供給される。さらに、赤色光は、リレー光学系３５を構成するレンズ３６，３８および反射ミラー３７，３９により集光、曲折されてフィールドレンズ２５を介して光学装置４０に供給される。なお、光学装置４０の各色光の光路前段に設けられるフィールドレンズ２５は、第２レンズアレイ２２から射出された各部分光束を、照明光軸Ａに対して略平行な光束に変換するために設けられている。

光学装置４０は、色分離光学装置３０から射出される３つの色光を画像情報に応じてそれぞれ変調し、変調した各色光を合成してカラー画像を形成して拡大投射する。この光学装置４０は、図１に示すように、３つの光変調装置本体４１と、３つの入射側偏光板４２と、光学変換素子としての３つの視野角補償板４３と、３つの射出側偏光板４４と、クロスダイクロイックプリズム４５とを備える。そして、これらのうち、３つの光変調装置本体４１、３つの視野角補償板４３、３つの射出側偏光板４４、およびクロスダイクロイックプリズム４５が一体化されて、光学装置本体４０Ａ（図２）を構成する。なお、光学装置本体４０Ａにおいて、３つの光変調装置本体４１、３つの視野角補償板４３、３つの射出側偏光板４４、およびクロスダイクロイックプリズム４５の他、３つの入射側偏光板４２も一体化する構成を採用してもよい。また、光学装置本体４０Ａの詳細な構成については、後述する。

入射側偏光板４２は、偏光変換素子２３で偏光方向が略一方向に揃えられた各色光が入射され、入射された光束のうち、偏光変換素子２３で揃えられた光束の偏光軸と略同一方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。この入射側偏光板４２は、例えば、サファイアガラスまたは水晶等の透光性基板上に偏光膜が貼付された構成を有している。

〔光学装置本体の構成〕
図２および図３は、光学装置本体４０Ａの構造を示す図である。具体的に、図２は、一体化された光学装置本体４０Ａの斜視図である。図３は、光学装置本体４０Ａの要部を示す分解斜視図である。なお、図２では、クロスダイクロイックプリズム４５における３つの光束入射側端面のうち、Ｇ色光側およびＲ色光側の図示を簡略化しているが、Ｂ色光側と同様のものとする。
光学装置本体４０Ａは、図２または図３に示すように、光変調装置本体４１と、視野角補償板４３と、射出側偏光板４４（図３）と、クロスダイクロイックプリズム４５（図２）と、光学素子支持部４６とを備え、これら各部材４１〜４６が一体化されたものである。

光変調装置本体４１は、入射側偏光板４２の光路後段側に配設され、図２または図３に示すように、液晶パネル４１１と、パネル保持枠４１２とで構成される。
液晶パネル４１１は、具体的な図示は省略するが、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶が密閉封入された構成を有し、図示しない制御基板から出力される駆動信号に応じて、前記液晶の配向状態が制御され、入射側偏光板４２から射出された偏光光束の偏光方向を変調する。
パネル保持枠４１２は、液晶パネル４１１を収納する平面視矩形状の枠体である。このパネル保持枠４１２の四隅位置には、図２または図３に示すように、光学素子支持部４６に光変調装置本体４１を取り付けるための固定用孔４１２Ａがそれぞれ形成されている。

視野角補償板４３は、図３に示すように、光変調装置本体４１の光路後段側に配設され、透光性基板４３１上に光学変換膜としての光学補償フィルム４３２が貼付された構成を有する。
透光性基板４３１は、図３に示すように、平面視円形状を有する板材で構成される。なお、透光性基板４３１の材料としては、透光性を有する部材であれば特に限定されず、例えば、白板ガラスや、入射側偏光板４２と同様に、サファイアガラスまたは水晶等を採用してもよい。
光学補償フィルム４３２は、液晶パネル４１１に光束が斜方入射（パネル面の法線方向に対して傾斜して入射）した場合の液晶パネル４１１で生じる複屈折による常光と異常光との間に生じる位相差を補償する。この光学補償フィルム４３２は、負の一軸性を有する光学異方体であり、その光学軸がフィルム面内の所定方向に向きかつ、該フィルム面から面外方向に所定角度傾斜するように配向している。また、この光学補償フィルム４３２は、図３に示すように、透光性基板４３１と同心となる平面視円形状を有し、その円形の領域が入射光束における有効照射領域ＥＡを平面視で覆うように形成されている。すなわち、光学補償フィルム４３２は、透光性基板４３１の平面視中心位置Ｏ１から最も近接した外縁部４３２Ａまでの離間距離Ｌ１が、平面視中心位置Ｏ１から有効照射領域ＥＡの最も離間した外縁部ＥＡＡまでの離間距離Ｌ２よりも大きくなる形状を有している。
この光学補償フィルム４３２としては、例えば、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等の透明支持体上に配向膜を介してディスコティック（円盤状）化合物層を形成したもので構成でき、ＷＶフィルム（富士写真フィルム社製）を採用できる。

射出側偏光板４４は、図３に示すように、視野角補償板４３の光路後段側に配設され、サファイアガラスまたは水晶等の透光性基板４４１上に偏光膜４４２が貼付された構成を有している。そして、光変調装置本体４１から射出され視野角補償板４３を介した光束のうち、入射側偏光板４２における光束の透過軸と直交する偏光軸を有する光束のみ透過させ、その他の光束を吸収する。
そして、上述した入射側偏光板４２、光変調装置本体４１、および射出側偏光板４４が本発明に係る光変調装置４７（図１）を構成し、光変調装置４７により入射した光束が画像情報に応じて変調されて画像光が形成される。

クロスダイクロイックプリズム４５は、光変調装置４７から射出された色光毎に変調された画像光を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム４５は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、２つの誘電体多層膜が形成されている。これら誘電体多層膜は、投射レンズ３に対向する側に配置された光変調装置４７から射出された色光（画像光）を透過し、残りの２つの各光変調装置４７から射出された各色光（各画像光）を反射する。このようにして、各光変調装置４７にて形成された各色光（各画像光）が合成されてカラー画像が形成される。

光学素子支持部４６は、図２または図３に示すように、光変調装置本体４１およびクロスダイクロイックプリズム４５の間に配設され、光変調装置本体４１、視野角補償板４３、および射出側偏光板４４を支持してクロスダイクロイックプリズム４５に対して固定する部材である。この光学素子支持部４６は、図２または図３に示すように、支持部４６１と、一対の挟持部４６２とを備える。
支持部４６１は、図３に示すように、平面視矩形状の板状部４６１１と、板状部４６１１の左右側両端縁から光束入射側に向けて突出する突出部４６１２とで構成され、断面略コ字形状を有する。
板状部４６１１の略中央部分には、図３に示すように、光束を透過させるための平面視矩形状の開口部４６１１Ａが形成されている。
各突出部４６１２には、図２または図３に示すように、上下方向略中央部分に平面視矩形状の切り欠き４６１２Ａがそれぞれ形成されている。
また、各突出部４６１２には、図２または図３に示すように、上下に２つの開口部４６１２Ｂがそれぞれ形成されている。これら開口部４６１２Ｂは、図２または図３に示すように、各突出部４６１２の突出方向（光軸方向）に沿って延びる平面視矩形形状を有している。
そして、支持部４６１は、コ字状内側部分に視野角補償板４３、一対の挟持部４６２、および射出側偏光板４４を収納配置し、各突出部４６１２にて一対の挟持部４６２を視野角補償板４３側に付勢する。

一対の挟持部４６２は、図３に示すように、視野角補償板４３を側方から挟むように互いに対向配置され、視野角補償板４３を挟持する部材である。これら挟持部４６２は、同一の形状を有し、図３に示すように、平面視矩形状の板状部４６２１と、板状部４６２１の左右側両端縁から視野角補償板４３側に向けて延出する延出部４６２２とで構成され、断面略コ字形状を有する。
板状部４６２１は、図３に示すように、視野角補償板４３の板面に対して直交し、上下方向に延出する形状を有している。そして、この板状部４６２１の上下方向の長さ寸法は、支持部４６１の上下方向の長さ寸法と略同一に設定されている。
この板状部４６２１において、上下方向略中央部分には、図３に示すように、表裏を貫通するとともに上下方向に延出し、一対の挟持部４６２にて視野角補償板４３を挟持した状態で視野角補償板４３の外縁部４３１Ａの一部が遊嵌状態で嵌入する凹部としての開口部４６２１Ａが形成されている。
また、この板状部４６２１において、視野角補償板４３と離間する側の端面の上下両端部側には、図３に示すように、支持部４６１の開口部４６１２Ｂに対応して凸部４６２１Ｂがそれぞれ形成されている。そして、これら凸部４６２１Ｂは、支持部４６１のコ字状内側部分に視野角補償板４３を挟持した一対の挟持部４６２を配設した際に、各開口部４６１２Ｂに遊嵌状態で嵌入する。これら凸部４６２１Ｂは、開口部４６１２Ｂの外形寸法よりも小さい平面視矩形形状を有する。

延出部４６２２は、図３に示すように、板状部４６２１の光束入射側端縁に形成された第１延出部４６２２Ａと、板状部４６２１の光束射出側端縁に形成された第２延出部４６２２Ｂとで構成される。
第１延出部４６２２Ａには、図３に示すように、上下方向略中央部分に平面視矩形状の切り欠き４６２２Ａ１が形成されている。
また、第１延出部４６２２Ａの上下両端部側には、図３に示すように、表裏を貫通し、光変調装置本体４１を固定するための固定用孔４６２２Ａ２がそれぞれ形成されている。そして、一対の挟持部４６２にて視野角補償板４３を挟持した状態で、各固定用孔４６２２Ａ２、および光変調装置本体４１のパネル保持枠４１２に形成された各固定用孔４１２Ａを介して、一対の挟持部４６２およびパネル保持枠４１２をねじ４６３（図３）にて接続することで、光変調装置本体４１が一対の挟持部４６２に固定される。この状態では、液晶パネル４１１の平面視矩形状の画像形成領域ＦＡ（図３）の平面視中心位置Ｏ２（図３）と、視野角補償板４３の平面視中心位置Ｏ１とが光軸方向に平面視で一致する。
第２延出部４６２２Ｂには、図３に示すように、上下方向略中央部分に平面視矩形状の切り欠き４６２２Ｂ１が形成されている。そして、射出側偏光板４４は、第２延出部４６２２Ｂの光束射出側端面に両面テープ４６４（図３）を介して接着固定される。

以上説明した光学装置本体４０Ａを製造する際には、以下に示すように実施する。
先ず、視野角補償板４３の外縁部４３１Ａが一対の挟持部４６２の各開口部４６２１Ａに嵌入するように、一対の挟持部４６２にて視野角補償板４３を挟持する。
次に、一対の挟持部４６２における第１延出部４６２２Ａに光変調装置本体４１をねじ４６３にて固定する。
次に、一対の挟持部４６２における第２延出部４６２２Ｂに射出側偏光板４４を両面テープ４６４にて接着固定する。
次に、光変調装置本体４１、視野角補償板４３、射出側偏光板４４、および一対の挟持部４６２を一体化したユニット（以下、パネルユニットと呼称する）を、支持部４６１のコ字状内側に配設する。この際、一対の挟持部４６２の各凸部４６２１Ｂが支持部４６１における各開口部４６１２Ｂに遊嵌状態で嵌入する。

そして、光変調装置本体４１、視野角補償板４３、射出側偏光板４４、および光学素子支持部４６を一体化したユニットＵＴ（図２）を、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色光に対応して３つ組み立て、該３つのユニットＵＴを構成する支持部４６１における板状部４６１１の光束射出側端面を両面テープあるいは接着剤等によりクロスダイクロイックプリズム４５の３つの光束入射側端面の対応する光束入射側端面にそれぞれ接着固定する。

この後、支持部４６１に対して上記パネルユニットを移動させ、クロスダイクロイックプリズム４５に対して各光変調装置本体４１のフォーカス調整（クロスダイクロイックプリズム４５に対して近接隔離する方向の調整）、およびアライメント調整（パネル面に平行な平面方向の調整、パネル面の面内回転方向の調整、パネル面の面外回転方向の調整）を実施する。そして、各光変調装置本体４１を所定位置に位置付けた後、各開口部４６１２Ｂおよび各凸部４６２１Ｂを接着剤等により固定し、上記パネルユニットを支持部４６１に対して固定する。

また、液晶パネル４１１を駆動して黒表示の状態に設定し、液晶パネル４１１に対して光束を照射する。そして、液晶パネル４１１、視野角補償板４３、射出側偏光板４４、およびクロスダイクロイックプリズム４５を介した光束を確認しながら、視野角補償板４３の平面視中心位置Ｏ１を通り視野角補償板４３の板面に直交する軸Ａｘ（図３）を中心として視野角補償板４３を回転させて視野角補償板４３の姿勢調整を実施する。そして、クロスダイクロイックプリズム４５から光が漏れない位置に視野角補償板４３を位置付けた後、すなわち、液晶パネル４１１における液晶層の配向方向（ラビング方向）に視野角補償板４３における光学補償フィルム４３２の光学軸が平面視で一致する位置に視野角補償板４３を位置付けた後、各開口部４６２１Ａおよび視野角補償板４３の外縁部４３１Ａを接着剤等により固定し、視野角補償板４３を光学素子支持部４６に対して固定する。

上述した実施形態によれば、透光性基板４３１が平面視円形状を有しているので、視野角補償板４３をプロジェクタ１内に配設し、軸Ａｘを中心として透光性基板４３１を回転させた場合であっても、プロジェクタ１内の他の部材に視野角補償板４３が機械的に干渉することがない。また、光学補償フィルム４３２が透光性基板４３１の平面視中心位置Ｏ１から最も近接した外縁部４３２Ａまでの離間距離Ｌ１が、平面視中心位置Ｏ１から有効照射領域ＥＡの最も離間した外縁部ＥＡＡまでの離間距離Ｌ２よりも大きくなる形状を有しているので、透光性基板４３１を軸Ａｘを中心として３６０°回転させた場合であっても、光学補償フィルム４３２の外縁部４３２Ａが有効照射領域ＥＡに入り込むことがなく、３６０°の全ての姿勢において、入射した光束の光学特性を良好に変換することができる。
したがって、透光性基板４３１を回転させることで光学補償フィルム４３２の姿勢を変更でき、すなわち、光学補償フィルム４３２の光学軸の面内配向方向をフィルム面に沿って３６０°変更できるので、光学補償フィルム４３２の光学軸の面内配向方向が透光性基板４３１の板面の所定方向に向くように高精度に貼り付ける必要がなく、視野角補償板４３を容易に製造できる。
また、透光性基板４３１を回転させることで光学補償フィルム４３２の光学軸の面内配向方向をフィルム面に沿って３６０°変更できるので、機種が異なる種々の液晶パネル４１１における液晶の各配向方向（ラビング方向）に応じた所定方向に光学軸の面内配向方向を位置付けることができ、視野角補償板４３を異なる機種に応じた共通部品として採用することができる。
さらに、光学補償フィルム４３２が透光性基板４３１と同心となる平面視円形状を有しているので、透光性基板４３１を軸Ａｘを中心として３６０°回転させた場合に光学補償フィルム４３２の外縁部４３２Ａが有効照射領域ＥＡに入り込まない形状を簡単に実現でき、視野角補償板４３をさらに容易に製造できる。

ここで、光学補償フィルム４３２が負の一軸性を有する光学異方体で構成され、該光学補償フィルム４３２を光変調装置本体４１および射出側偏光板４４の間に配設しているので、液晶パネル４１１のパネル面に対して光が斜めに入射した際の液晶パネル４１１の位相差を光学補償フィルム４３２における透過時の位相遅延作用によって補償できる。すなわち、液晶パネル４１１を透過して楕円偏光となった光を視野角補償板４３における透過時の位相遅延作用によって楕円偏光を元の直線偏光に変換でき、液晶パネル４１１における一対の基板間に電圧を印加して黒表示を実現する際に、視野角補償板４３の光路後段に配置される射出側偏光板４４によって遮断でき、コントラストの低下を抑制できる。
また、光学補償フィルム４３２は、その光学軸が該光学補償フィルム４３２のフィルム面内の所定方向でかつ、面外方向に傾斜して配向しているので、電圧印加時の液晶分子が液晶パネル４１１のパネル面に対して完全に垂直に長軸方向が向かずパネル面の法線方向から配向方向（ラビング方向）に若干傾斜している場合であっても、透光性基板４３１を軸Ａｘを中心として回転させて光学補償フィルム４３２の光学軸の面内配向方向を液晶パネル４１１の配向方向（ラビング方向）に合わせ込むことで、液晶パネル４１１のパネル面に対して光が斜めに入射した際の液晶パネル４１１の位相差の補償を十分に実施でき、高コントラスト比を有する投射画像を実現できる。

そして、視野角補償板４３を支持する光学素子支持部４６が支持部４６１および一対の挟持部４６２で構成されているので、一対の挟持部４６２の各開口部４６２１Ａの周縁で視野角補償板４３の外縁部４３１Ａを摺動させることで、視野角補償板４３を軸Ａｘを中心として３６０°回転させることができ、簡単な構成で視野角補償板４３を良好に支持できかつ、視野角補償板４３の姿勢を調整できる。
ここで、一対の挟持部４６２に第１延出部４６２２Ａが形成され、該第１延出部４６２２Ａの光束入射側端面にて光変調装置本体４１を支持固定するので、光学素子支持部４６にて視野角補償板４３および光変調装置本体４１を支持することとなる。このため、光変調装置本体４１に対して視野角補償板４３の姿勢を調整しやすい構造となり、良好な投射画像を形成することができる。
また、一対の挟持部４６２に第２延出部４６２２Ｂが形成され、該第２延出部４６２２Ｂの光束射出側端面にて射出側偏光板４４を支持固定するので、光学素子支持部４６にて視野角補償板４３、光変調装置本体４１、および射出側偏光板４４を支持することとなる。このため、光変調装置本体４１、視野角補償板４３、射出側偏光板４４、およびクロスダイクロイックプリズム４５を容易に一体化でき、光学装置本体４０Ａの小型化を図れる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、視野角補償板４３を、光変調装置本体４１と射出側偏光板４４との間に配設していたが、これに限らず、入射側偏光板４２と光変調装置本体４１との間に配設してもよい。また、入射側偏光板４２と光変調装置本体４１との間、および、光変調装置本体４１と射出側偏光板４４との間の双方に、視野角補償板４３をそれぞれ配置する構成を採用してもよい。
前記実施形態では、光学変換素子として視野角補償板４３を採用したが、これに限らず、入射した光束の光学特性を変換する部材であればいずれの部材でもよく、例えば、入射側偏光板４２や射出側偏光板４４等を視野角補償板４３と同様の形状としてもよい。このような構成では、機種が異なる種々の液晶パネル４１１における液晶の各配向方向（ラビング方向）に応じた所定方向に偏光軸を位置付けることができ、偏光板４２，４４も異なる機種に応じた共通部品として採用することができる。
前記実施形態では、光学補償フィルム４３２を、透光性基板４３１と同心となる平面視円形状となる構成を採用したが、これに限らず、透光性基板４３１の平面視中心位置Ｏ１から最も近接した外縁部４３２Ａまでの離間距離Ｌ１が、平面視中心位置Ｏ１から有効照射領域ＥＡの最も離間した外縁部ＥＡＡまでの離間距離Ｌ２よりも大きくなる形状を有していれば、いずれの形状を採用してもよい。

前記実施形態では、透過型の液晶パネル４１１を採用していたが、これに限らず、反射型の液晶パネルを採用してもよい。
前記実施形態では、液晶パネル４１１を３枚設けた構成としていたが、これに限らず、１枚のみの液晶パネルを設ける構成、２枚の液晶パネルを設ける構成、４枚以上の液晶パネルを設ける構成としてもよい。視野角補償板４３も同様である。
前記実施形態では、スクリーンを観察する方向から投射を行うフロントタイプのプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射を行うリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。

本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本発明の光学変換素子は、製造を容易としかつ、異なる機種に応じた共通部品として採用できるため、ホームシアターやプレゼンテーションで用いられるプロジェクタに搭載される光学変換素子として利用できる。

本実施形態におけるプロジェクタを模式的に示す平面図。 前記実施形態における光学装置本体の構造を示す図。 前記実施形態における光学装置本体の構造を示す図。

符号の説明

１・・・プロジェクタ、３・・・投射レンズ（投射光学装置）、４１・・・光変調装置本体、４２・・・入射側偏光板、４３・・・視野角補償板（光学変換素子）、４４・・・射出側偏光板、４６・・・光学素子支持部、４７・・・光変調装置、４１１・・・液晶パネル、４１２・・・パネル保持枠、４３１・・・透光性基板、４３１Ａ，４３２Ａ，ＥＡＡ・・・外縁部、４３２・・・光学補償フィルム（光学変換膜）、４６１・・・支持部、４６２・・・一対の挟持部、４６２１Ａ・・・開口部（凹部）、４６２２Ａ・・・第１延出部、ＥＡ・・・有効照射領域、Ｏ１・・・平面視中心位置、Ｌ１，Ｌ２・・・離間距離。

Claims (5)

1. 入射した光束の光学特性を変換する光学変換素子であって、
   平面視円形状の透光性基板と、前記透光性基板の板面に貼り付けられ入射した光束の光学特性を変換する光学変換膜とを備え、
   前記光学変換膜は、前記透光性基板の平面視中心位置から前記光学変換膜における最も近接した外縁部までの離間距離が、前記平面視中心位置から前記入射した光束の有効照射領域における最も離間した外縁部までの離間距離よりも大きくなる形状を有していることを特徴とする光学変換素子。
2. 請求項１に記載の光学変換素子において、
   前記光学変換膜は、前記透光性基板と同心となる平面視円形状を有していることを特徴とする光学変換素子。
3. 光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して画像光を形成する光変調装置と、前記画像光を拡大投射する投射光学装置とを備えたプロジェクタであって、
   請求項１または請求項２に記載の光学変換素子と、前記光学変換素子を支持する光学素子支持部とを備え、
   前記光学素子支持部は、前記光学変換素子を側方から挟むように互いに対向配置され前記光学変換素子に対向する面に前記光学変換素子を構成する透光性基板の外縁部が摺動可能に嵌合する凹部をそれぞれ有する一対の挟持部と、断面略コ字形状を有しコ字状内側部分に前記光学変換素子および前記一対の挟持部を収納配置しコ字状先端部分にて前記一対の挟持部を前記光学変換素子側に付勢する支持部とを備えていることを特徴とするプロジェクタ。
4. 請求項３に記載のプロジェクタにおいて、
   前記一対の挟持部には、光束入射側端縁から前記光学変換素子に沿って延出する延出部が形成され、前記延出部の光束入射側端面にて前記光変調装置を支持固定することを特徴とするプロジェクタ。
5. 請求項３または請求項４に記載のプロジェクタにおいて、
   前記光変調装置は、一対の基板間に液晶層が密閉封入された液晶パネル、および前記液晶パネルを保持するパネル保持枠を有する光変調装置本体と、前記光変調装置本体の光路前段側および光路後段側に配設される一対の偏光板とで構成され、
   前記光学変換素子は、前記光変調装置本体と前記一対の偏光板との間のうち少なくともいずれか一方の間に配設され、
   前記光学変換素子を構成する光学変換膜は、負の一軸性を有する光学異方体で構成され、その光学軸が前記光学変換素子の面内の所定方向に向きかつ、面外方向に傾斜して配向していることを特徴とするプロジェクタ。

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