JP2008076482A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】耐光性及び耐熱性に優れ寿命が長く、かつ、液晶パネル等での戻り光の発生を抑
える光変調装置を備え、当該戻り光の影響によるコントラストの低下を抑制することので
きるプロジェクタを提供すること。
【解決手段】石英基板Ｐ１を照明光であるＢ光の入射側に配置し、構造面部分Ｐ２がＢ光
の射出側に配置する構成とすることにより、構造面部分Ｐ２の表面側の多層構造である上
層部分ＴＬの良好な特性を利用して第１偏光素子４２ｃから射出されるＢ光の偏光の乱れ
を減らす。つまり、Ｂ光は、第１偏光素子４２ｃにおいて最後に上層部分ＴＬを透過する
ので、偏光の乱れがより低減された状態を保って射出される。
【選択図】図３

Description

本発明は、偏光調整機能を有する光反射型の偏光素子を組み込んだ光変調装置を備える
プロジェクタに関する。

例えば、光変調装置である液晶ライトバルブを組み込んだタイプのプロジェクタ等にお
いて、偏光状態を調整するために、通常、液晶パネルの入射面側及び射出面側には偏光素
子が配置される。

偏光素子としては、光吸収型の偏光板が多く用いられるが、光吸収型の偏光板は、耐光
性及び耐熱性に劣り寿命が短いという問題がある。このような問題を解決するべく液晶パ
ネルの入射面側の偏光素子として構造複屈折型偏光板（具体的にはワイヤグリッド型の偏
光板）といった光反射型の偏光板を用いることにより偏光素子の耐光性や耐熱性を向上さ
せるものが知られている（特許文献１参照）。ここで、一般に、液晶プロジェクタにおい
ては、入射側の偏光素子により偏光の状態を特定方向に揃えた入射光が光変調装置により
変調された後、射出側の偏光素子で必要な偏光成分が取り出されて画像を生成する。この
ため、入射側の偏光素子を透過後の偏光度の低下や偏光の乱れは小さいことが望ましい。
ＷＯ０１／０５５７７８号公報

しかしながら、光反射型の偏光板として、例えば、ワイヤグリッド型の偏光板を用いる
場合、積層されたアルミ等の層が削れやすく、反射特性即ち偏光特性が劣化するおそれが
ある。また、光反射型の偏光板を用いた場合、それに採用され得る幾種類かの構造に起因
して偏光の乱れを発生することがある。特に、光変調装置の主要部である液晶パネルの入
射面側の偏光素子において偏光が乱れると、その光路後段の液晶パネルでの光変調および
出射側偏光板での検光が適正に行われず、その影響で投影画像のコントラストが低下する
。

そこで、本発明は、耐光性及び耐熱性等を含む耐久性に優れ寿命が長く、かつ、液晶パ
ネルへ到達する偏光の乱れを抑える光変調装置を備え、当該偏光の乱れの影響によるコン
トラストの低下を抑制することのできるプロジェクタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るプロジェクタは、（ａ）光源光を均一化して
照明光を形成する照明光学系と、（ｂ）照明光を変調する液晶パネルと、液晶パネルの前
段に配置され照明光のうち第１方向の直線偏光成分を透過し第１方向の直線偏光以外の成
分を反射する反射型偏光素子である第１偏光素子と、液晶パネルの後段に配置され液晶パ
ネルから射出された変調光から第２方向の直線偏光成分を取り出す第２偏光素子とを含む
光変調装置と、（ｃ）光変調装置を経た像光を投射する投射光学系とを備え、（ｄ）第１
及び第２の偏光素子のうち少なくとも第１偏光素子は、基板と、基板上に設けられ周期的
構造を有するフォトニック結晶部とを備え、基板を照明光の入射側に配置し、フォトニッ
ク結晶部を射出側に配置する。

上記プロジェクタでは、光変調装置に含まれる偏光素子のうち、少なくとも第１偏光素
子は、基板と、基板上に設けられ周期的構造を有するフォトニック結晶部とを備える。第
１偏光素子により、照明光の偏光成分のうち液晶パネルでの変調に用いられる所定方向の
偏光成分である第１方向の直線偏光成分を透過させるとともに他の成分を反射することに
より排除される。この際、第１偏光素子は、基板を照明光の入射側に配置し、フォトニッ
ク結晶部を射出側に配置する構成であることにより、液晶パネルに入射させる照明光の偏
光度を高めることができ、光変調装置による光変調を適正なものとすることができ、コン
トラストの向上を図ることができる。従って、本プロジェクタは、耐光性及び耐熱性等を
含む耐久性に優れた光変調装置を備え、寿命を長くできるだけでなく、コントラストの低
下を抑制することができる。尚、周期的構造を有するフォトニック結晶部を用いることで
、適切で、かつ品質劣化の少ない安定した反射・透過特性を有する偏光素子を作製するこ
とができる。

また、本発明の具体的な態様として、第１偏光素子が、フォトニック結晶部として、組
成に関し透過軸に沿って一次元に周期的な凹凸構造を有する。これにより、フォトニック
結晶部の構造的形状を入射する光に応じて適切な反射・透過特性を有するものとすること
ができる。

また、本発明の具体的な態様として、フォトニック結晶部が、屈折率の異なる物質が深
さ方向に交互に積層することにより形成される。これにより、第１偏光素子に入射する光
の波長特性に応じて適切な反射・透過特性を有する多層構造を形成することができる。

また、本発明の具体的な態様として、光変調装置が、第１偏光素子と液晶パネルとの間
に光吸収型偏光板を備える。これにより、第１偏光素子で生じる可能性のある偏光分離特
性の入射角依存性や波長依存性を抑えることができ、全体として消光比を上げることがで
きる。

また、本発明の具体的な態様として、光吸収型偏光板が、第１偏光素子の射出面に貼付
される。これにより、光吸収型偏光板と第１偏光素子とを一体化させ、取り扱いを容易に
することができる。

また、本発明の具体的な態様として、光吸収型偏光板が、有機材料で形成された延伸フ
ィルムである。これにより、光吸収型偏光板の第１偏光素子の射出面への貼付を比較的容
易に行うことができる。

また、本発明の具体的な態様として、光吸収型偏光板が、第１偏光素子の消光比以下の
消光比を有する。これにより、光吸収型偏光板を薄く、透過性の高いものとすることがで
きる。

また、本発明の具体的な態様として、上記プロジェクタが、（ａ）照明光を所定波長ご
とに色光に分離し、各色光を形成する色分離光学系と、（ｂ）色分離光学系からの各色光
によって照明されて、各色の像光をそれぞれ形成する複数の色光変調装置と、（ｃ）色分
離光学系からの各色の像光を合成して投射光学系に入射させる合成光学系とを備え、（ｄ
）複数の色光変調装置のうち、少なくとも紫外光又は青光の領域波長を含む色光に対応す
る色光変調装置は、第１偏光素子を含む光変調装置である。これにより、カラー画像によ
る投射が可能であり、また、反射型の第１偏光素子によって、プロジェクタの劣化要因と
なる紫外光等を排除することができるとともに、投射画像のコントラストを高めることが
できる。

〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係るプロジェクタを説明するための概念図である。本実施形態
に係るプロジェクタ１００は、光源装置１０と、照明光学系２０と、色分離光学系３０と
、複数の色光変調装置である光変調部４０と、合成光学系であるクロスダイクロイックプ
リズム５０と、投射光学系である投射レンズ６０とを備える。

光源装置１０は、可視光波長領域を含む光源光を発生する光源１１と、光源光を反射す
るリフレクタ１２と、光源光の光束方向を平行化する光平行化手段である平行化レンズ１
３とを備え、光束方向の揃った光源光を射出する。

光源装置１０において、光源１１は、例えば、高圧水銀ランプなどであり、像光形成の
必要に足る光量を有する略白色の光源光を発生する。リフレクタ１２は、当該光源光を所
定の焦点に集めるように反射する。平行化レンズ１３は、光源光の光束方向を略平行に変
換する。尚、リフレクタ１２の曲面は、楕円面であるのが一般的であるが、この他にも、
例えば放物面や放物面を用いることが可能である。放物面等を用いる場合、平行化レンズ
１３を不要とすることができる。

照明光学系２０は、光源装置１０から射出された光源光の光束を複数の部分光束に分割
し、これら複数の光束を対象とする照明領域に重畳して入射させ、この照明領域の面内照
度を均一化するための光学系であり、光源装置１０と協働して、光源光から均一な照明光
を形成するための照明装置として機能する。照明光学系２０は、第１、第２フライアイレ
ンズ２１ａ、２１ｂと、偏光変換素子２２と、重畳レンズ２３とを備える。

第１、第２フライアイレンズ２１ａ、２１ｂは、それぞれマトリックス状に配置された
複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって光源装置１０の平行化レンズ１
３を経た光を分割して個別に集光・発散させる。より具体的には、第１フライアイレンズ
２１ａは、平行化レンズ１３を経た光束を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子と
しての機能を有し、システム光軸ＯＡと直交する面内に上述した複数の要素レンズを備え
て構成される。各要素レンズの輪郭形状は、後述する各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ
、４０ｃ上の被照明領域の形状と略相似形状をなすように設定されている。第２フライア
イレンズ２１ｂは、前述した第１フライアイレンズ２１ａ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フライアイレンズ２１ａと同様にシステム光軸ＯＡに
直交する面内に上述した複数の要素レンズを備えているが、集光を目的としているため、
各要素レンズの輪郭形状が上記各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃの被照明領域
と対応している必要はない。

偏光変換素子２２は、ＰＢＳアレイで形成されており、第１フライアイレンズ２１ａに
より分割され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２２は、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偏光光束及び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、後者の反射ミラーによって光路を
折り曲げられ、一方の偏光光束の射出方向、すなわちシステム光軸ＯＡに沿った方向に射
出される。射出された偏光光束のいずれかは、偏光変換素子２２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、すべての偏光光束の偏光方向が揃えら
れる。このような偏光変換素子２２を用いることにより、光源装置１０から射出される光
束を、一方向の偏光光束に揃えることができるため、各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ
、４０ｃで利用する光の利用率を向上させることができる。

重畳レンズ２３は、第１フライアイレンズ２１ａ、第２フライアイレンズ２１ｂ及び偏
光変換素子２２を経た複数の部分光束を集光して光変調部４０を構成する各色の液晶ライ
トバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃの画像形成領域上に重畳させつつ入射させるための重畳
光学素子である。つまり、重畳レンズ２３によって、第１フライアイレンズ２１ａで分割
された各部分光束を、液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ上にずれなく重ね合わせ
て入射させることができ、液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃの均一な照明が可能
になる。

色分離光学系３０は、第１ダイクロイックミラー３１と、第２ダイクロイックミラー３
２と、第１反射ミラー３３と、第２反射ミラー３４ａと、第３反射ミラー３４ｂと、３つ
のフィールドレンズ３５ａ、３５ｂ、３５ｃとを備え、照明光学系２０により形成された
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及び
第２ダイクロイックミラー３１、３２は、照明光に含まれる可視光波長領域の所定波長領
域に応じて反射及び透過により照明光の分離を行う。特に、ここでは、第１ダイクロイッ
クミラー３１は、ＲＧＢの３色のうちＲ光（赤光）を反射しＧ光（緑光）及びＢ光（青光
）を透過させる。また、第２ダイクロイックミラー３２は、ＧＢの２色のうちＧ光を反射
しＢ光を透過させる。これにより、図１に示すように、Ｒ光は、第１ダイクロイックミラ
ー３１での分離により、第１光路ＯＰ１を通過する。また、Ｇ光は、第１及び第２ダイク
ロイックミラー３２、３３での分離により、第２光路ＯＰ２を通過する。また、Ｂ光は、
第２ダイクロイックミラー３２での分離により、第２光路ＯＰ２の途中から分離して第３
光路ＯＰ３を通過する。

次に、この色分離光学系３０において、第１ダイクロイックミラー３１で反射されたＲ
光は、第１反射ミラー３３を経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ３５ａに入
射する。また、第１ダイクロイックミラー３１を透過し、第２ダイクロイックミラー３２
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３５ｂに入射する。さ
らに、第１及び第２ダイクロイックミラー３１、３２を通過したＢ光は、リレーレンズＬ
Ｌ１、ＬＬ２と第２、第３反射ミラー３４ａ、３４ｂとを経て入射角度を調節するための
フィールドレンズ３５ｃに入射する。

光変調部４０は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各色についての３つの色光変調装
置である液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃにより構成される。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。このうち、液晶ライトバルブ４０ａは、色分離光学系３０から射出された
各色光のうちＲ光に対応して照明される液晶パネル４１ａと、液晶パネル４１ａの入射側
に配置される第１偏光素子４２ａと、液晶パネル４１ａの射出側に配置される第２偏光素
子４３ａとを備える。

液晶ライトバルブ４０ａにおいて、第１偏光素子４２ａは、液晶パネル４１ａに入射す
べき光のうち所定の第１方向の直線偏光成分を透過し、第１方向の直線偏光以外の成分を
反射する光反射型の偏光素子である。一方、第２偏光素子４３ａは、液晶パネル４１ａか
ら射出された変調光から第２方向の直線偏光成分を取り出す光吸収型の偏光素子である。

他の液晶ライトバルブ４０ｂ、４０ｃについても同様の構成となっており、液晶ライト
バルブ４０ｂは、色分離光学系３０から射出された各色光のうちＧ光に対応して照明され
る液晶パネル４１ｂと、液晶パネル４１ｂの入射側に配置される第１偏光素子４２ｂと、
液晶パネル４１ｂの射出側に配置される第２偏光素子４３ｂとを備える。また、液晶ライ
トバルブ４０ｃは、色分離光学系３０から射出された各色光のうちＢ光に対応して照明さ
れる液晶パネル４１ｃと、液晶パネル４１ｃの入射側に配置される第１偏光素子４２ｃと
、液晶パネル４１ｃの射出側に配置される第２偏光素子４３ｃとを備える。

第１ダイクロイックミラー３１で反射されたＲ光は、フィールドレンズ３５ａ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４０ａの液晶パネル４１ａを照明
する。第１ダイクロイックミラー３１を透過し、第２ダイクロイックミラー３２で反射さ
れたＧ光は、フィールドレンズ３５ｂ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の液晶パネル４１ｂを照明する。第１、第２ダイクロイックミラー３
１、３２の双方を透過したＢ光は、フィールドレンズ３５ｃ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の液晶パネル４１ｃを照明する。

各液晶パネル４１ａ〜４１ｃは、入射した照明光の空間的強度分布を変調し、各液晶パ
ネル４１ａ〜４１ｃにそれぞれ入射した３色の光は、各液晶パネル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変調される。この際、第１偏光
素子４２ａ〜４２ｃは、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃに入射する照明光の偏光方向を調整
する。つまり、既述のように、第１偏光素子４２ａ〜４２ｃは、それぞれ偏光成分のうち
必要とされる第１方向の直線偏光成分を透過させ、それ以外の成分を反射することで排除
する。また、この際、第２偏光素子４３ａ〜４３ｃは、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃから
射出される変調光のうち第２方向の直線偏光成分を変調光として取り出す。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を形成す
る。尚、ここで、第１方向の直線偏光成分は、液晶ライトバルブ４０ａ〜４０ｃごとに入
射する各色光の偏光状態により偏光方向が異なる場合もあるが、本実施形態では、全て偏
光方向を一致させている。また、第１方向の直線偏光成分と第２方向の直線偏光成分の偏
光方向の関係は、液晶パネル４１ａ〜４１ｃの構成等によって定まり、両者の偏光方向が
互いに垂直な関係になっているとは限らない。

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
ラーの画像光である合成光が形成される。

投射レンズ６０は、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。

以上の説明において、第１偏光素子４２ａ〜４２ｃのいずれも反射型の偏光素子として
説明したが、第１偏光素子４２ａ〜４２ｃのうちの一部のみに反射型の偏光素子を用い、
他の偏光素子には非反射型（光吸収型）の偏光素子を用いてもよい。例えば、第１偏光素
子４２ａ〜４２ｃのうち反射型の偏光素子を用いる部分としては、光学機器の劣化要因た
る紫外光領域波長を最も多く含むと考えられるＢ光に対応する第１偏光素子４２ｃのみと
し、その他は非反射型の偏光素子を用いる態様が考えられる。

以下、図２（ａ）、（ｂ）を用いて光変調部４０の一例について説明する。尚、本実施
形態及びその他の各実施形態での説明においては、いずれも、紫外光又は青光の領域波長
を含む色光であるＢ光に対応する液晶ライトバルブ４０ｃ等について説明するが、他色光
に対応する液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ等においても同様であるので説明を省略する
。尚、上述のように、例えば、第１偏光素子４２ａ、４２ｂ等については光反射型の偏光
素子を用いず、光吸収型の偏光素子を設置することも可能である。

図２（ａ）、（ｂ）は、図１の光変調部４０を構成する液晶ライトバルブ４０ａ、４０
ｂ、４０ｃのうち、第３光路ＯＰ３上に配置される液晶ライトバルブ４０ｃの一例を概念
的に説明する側面及び平面図である。つまり、図２（ａ）は、図１の液晶ライトバルブ４
０ｃを光路の進行方向（ｚ軸方向）右側面から見た一例である。平面図である図２（ｂ）
は、図１に対応する。

上述のように、液晶ライトバルブ４０ｃは、液晶パネル４１ｃと、第１偏光素子４２ｃ
と、第２偏光素子４３ｃとを備える。第１偏光素子４２ｃは、構造複屈折型の偏光素子あ
るいは構造型偏光板等と呼ばれる光反射型の偏光素子によって構成されており、特に、フ
ォトニック結晶光学素子を用いている。以下、第１偏光素子４２ｃについて具体的に説明
する。

第１偏光素子４２ｃは、照明光の入射側に配置される基板である石英基板Ｐ１と、石英
基板Ｐ１射出側の面上に周期的な組成構造をもつフォトニック結晶部である構造面部分Ｐ
２（図２（ａ）、（ｂ）において中間の層を省略）とを備える。図２（ａ）、（ｂ）から
分かるように、第１偏光素子４２ｃの構成は、周期的に一方向に設けられた溝を有する石
英基板Ｐ１上に、互いに屈折率の異なる２つの層、例えばここでは、ＳｉＯ２層ＬＹ１と
Ｎｂ２Ｏ５層ＬＹ２とが深さ方向に交互に積層された周期的な組成構造をもつ構造面部分
Ｐ２が形成されたものである。このような構造を有することにより、第１偏光素子４２ｃ
は、透過軸に沿った方向に対して一次元的に周期的な凹凸構造を有し、かつ、第１偏光素
子４２ｃの構造面部分Ｐ２は所望の膜厚及び傾斜角度を有する多層構造が形成される。ま
た、この場合、透過軸は、既述の石英基板Ｐ１上に設けられた溝に対して垂直な方向即ち
図２（ｂ）において紙面上下方向に沿っており、ｘ方向に平行な方向に延びている。ここ
で、上述のように、第１偏光素子４２ｃは、石英基板Ｐ１が照明光であるＢ光の入射側に
位置し、構造面部分Ｐ２がＢ光の射出側に位置する構成となっている。

図３は、第１偏光素子４２ｃについて説明するための斜視図である。以下、図３により
、液晶ライトバルブ４０ｃにおける第１偏光素子４２ｃの作用について説明する。

まず、図１の色分離光学系３０により分離されたＢ光は、図３において、照明光として
第３光路ＯＰ３に対応するシステム光軸ＯＡに沿って液晶ライトバルブ４０ｃの第１偏光
素子４２ｃに入射する。第１偏光素子４２ｃは、Ｂ光に含まれる偏光成分のうち、成分の
方向がｘ軸方向であるＰ偏光を透過させる一方、Ｓ偏光を反射する。この際、上述のよう
に、第１偏光素子４２ｃは、石英基板Ｐ１が照明光であるＢ光の入射側に配置され、フォ
トニック結晶部である構造面部分Ｐ２がＢ光の射出側に配置される構成となっている。従
って、照明光であるＢ光は、第１偏光素子４２ｃにおいて、まず、石英基板Ｐ１に入射し
、その後さらに構造面部分Ｐ２を透過して射出される。

ここで、第１偏光素子４２ｃは、石英基板Ｐ１上に屈折率の異なる２つの層が交互に積
層された周期的な組成構造である構造面部分Ｐ２を設けたものであるが、このような構造
上、構造面部分Ｐ２の多層構造のうち、特に、石英基板Ｐ１に近い下層側（図３では省略
）の部分で意図しない位相差を生じやすい。このような意図しない位相差は、一般的に、
石英基板Ｐ１の形状部（凹凸構造）が形状作製の影響で歪みを持つため、この下層側で複
屈折が生じるとともに石英基板Ｐ１と構造面部分Ｐ２との界面やこの界面に近い構造面部
分Ｐ２側の部分での膜厚及び傾斜角度等に関する形状の精度低下が原因となって発生する
ものと思われる。また、このような構造の場合、構造面部分Ｐ２のうち、石英基板Ｐ１か
ら遠い表面（上層）側である上層部分ＴＬの多層構造は、歪みの少ない安定した構造を有
しており特性が良いものとなる。つまり、この構造面部分Ｐ２の多層構造において、上層
部分ＴＬは、より精緻な膜厚及び傾斜角度の構成をとることができ、内部に残存する応力
も小さなものとなる。

従って、図３或いは図２（ａ）、（ｂ）のように、石英基板Ｐ１を照明光であるＢ光の
入射側に配置し、構造面部分Ｐ２がＢ光の射出側に配置する構成とすることにより、構造
面部分Ｐ２のうち表面側即ち上層部分ＴＬ側の多層構造の良好な特性を利用して第１偏光
素子４２ｃから射出されるＢ光の偏光の乱れを減らすことができる。つまり、第１偏光素
子４２ｃを上述のような構成とすることで、Ｂ光は、第１偏光素子４２ｃにおいて最後に
上層部分ＴＬを透過するので、偏光の乱れがより低減された状態を保って射出される。結
果的に、図２（ａ）等の液晶パネル４１ｃに入射させる照明光の偏光度を高めることがで
き、光変調装置４０ｃによる光変調を適正なものとすることができる。

本実施形態では、第１偏光素子４２ｃにおける偏光の乱れを少なくし、良好な透過・反
射特性を保つことにより、液晶パネル４１ｃ等に入射させる照明光の偏光度を高めること
ができるので、プロジェクタ１００におけるコントラストの低下を抑制することができる
。また、反射型の偏光素子である第１偏光素子４２ｃ等を液晶パネル４１ｃ等の入射側に
用いるため耐光性及び耐熱性に優れ、プロジェクタ１００の寿命を長くすることができる
。尚、さらに、図２（ａ）に示した戻り光ＲＬがわずかながらも発生する可能性のある場
合において、第１偏光素子４２ｃを適宜傾斜させて配置することにより、当該戻り光ＲＬ
が第１偏光素子４２ｃで反射された後、コントラストの低下の原因とならないような方向
に光路の方向が変えられ、排除されるようにしてもよい。

また、ここで、第１偏光素子４２ｃにおいて、石英基板Ｐ１上の一次元に周期的な凹凸
構造のピッチ幅や構造面部分Ｐ２の多層構造の形状等は、Ｂ光の波長における透過・反射
特性にあわせて調整されている。これによって、第１方向の直線偏光を無駄無く取り出せ
るものとなっている。

〔第２実施形態〕
図４は、第２実施形態に係る第１偏光素子について説明するための斜視図である。尚、
本実施形態におけるプロジェクタは、第１偏光素子周辺の構造を除いて同様の構成である
からプロジェクタ全体の図示及び説明を省略する。ここで、本実施形態に係る第１偏光素
子１４２ｃが、第１実施形態において図２（ａ）、（ｂ）等により説明した第１偏光素子
４２ｃと異なるのは、第１偏光素子１４２ｃにはさらに光吸収型偏光板Ｐ３が貼付されて
いる点である。

図４において、光吸収型偏光板Ｐ３は、光吸収型の偏光板であり、例えば、有機材料に
よる延伸フィルムにより構成され、ＵＶ硬化接着剤等により第１偏光素子１４２ｃの射出
面に貼付されている。

ここで、光吸収型偏光板Ｐ３は、その透過軸の方向を第１偏光素子１４２ｃの透過軸の
方向と一致するように配置されている。光吸収型偏光板Ｐ３は、より具体的には、例えば
ヨウ素または染料分子を用いて形成された一軸延伸型の偏光板であり、大量生産されてい
ることから安価で使い易く、また、偏光特性に優れ入射角依存性や波長依存性が比較的小
さい。従って、光吸収型偏光板Ｐ３を上述のように配置することにより、第１偏光素子３
４２ｃで生じる偏光分離特性の入射角依存性や波長依存性を抑えることができ、結果とし
て消光比も上がる。一方、この場合、第１偏光素子１４２ｃは、光吸収型偏光板Ｐ３の前
段に配置されることになるので、液晶ライトバルブ全体としての優れた耐光性および耐熱
性は変わることなく保たれる。尚、図５（ａ）、（ｂ）のように、本実施形態に係る液晶
ライトバルブ１４０ｃについて、光吸収型偏光板Ｐ３は、例えば、第１偏光素子１４２ｃ
と液晶パネル１４１ｃとの間に設置するものであってもよい。

また、光吸収型偏光板Ｐ３の消光比は、必ずしも高いものである必要はなく、例えば、
第１偏光素子４０ｃの消光比以下であってもよい。この場合、光吸収型偏光板Ｐ３を薄く
、透過性の高いものとすることができる。

さらにまた、第１実施形態において図２（ａ）により示した戻り光ＲＬの発生を抑制す
ることによってもコントラストの向上を図ることができる。以下、これについて説明する
。

一般に、例えば第１実施形態の図２（ａ）等に示した液晶ライトバルブ４０ｃでの動作
において、第１偏光素子４２ｃを透過したＢ光の偏光成分の一部が、液晶パネル４１ｃや
その後段である第２偏光素子４３ｃで反射されること等により、第１偏光素子４２ｃへの
戻り光ＲＬを発生することがある。特に、第１偏光素子４２ｃでの偏光の乱れが大きいと
発生する戻り光ＲＬも多くなると考えられる。この戻り光ＲＬは、ランダムな偏光成分を
含むため成分の一部が反射型光学素子である第１偏光素子４２ｃによってさらに反射され
、図１のプロジェクタ１００におけるコントラストが低下する原因となる。このような戻
り光ＲＬは、本実施形態に係る図４の第１偏光素子１４２ｃに対しても同様に発生しうる
。

しかし、本実施形態では、戻り光ＲＬが発生したとしても、その光は光吸収型偏光板Ｐ
３を通過することで吸収されるので、戻り光ＲＬの影響による図１のプロジェクタ１００
におけるコントラストの低下を抑制することができる。

尚、本発明は上記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。

上記実施形態では、３つの光路ＯＰ１〜３の偏光の方向を同じものとしたが、合成プリ
ズムの反射特性を考慮し、光路ごとに偏光の方向を変えても良い。また、所定の方向に偏
光方向を変える位相差板を配置する場合は、変換した偏光をそろえるために第１偏光素子
１４２ｃの入射側が望ましく、省スペースと界面を減らすために第１偏光素子１４２ｃの
入射側に貼付することが望ましい。

上記実施形態では、３つの液晶ライトバルブ４０ａ〜４０ｃを用いたプロジェクタ１０
０の例のみを挙げたが、本発明は、１つの液晶ライトバルブのみを用いたプロジェクタ、
２つの液晶ライトバルブを用いたプロジェクタ、あるいは、４つ以上の液晶ライトバルブ
を用いたプロジェクタにも適用可能である。

上記実施形態では、スクリーンを観察する方向から投射を行な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
を行なうリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。

第１実施形態に係るプロジェクタを説明するための概念図である。 （ａ）、（ｂ）は、第１実施形態に係る光変調装置の一例を説明するための側面平面図である。 第１実施形態に係る第１偏光素子の一例を説明するための斜視図である。 第２実施形態に係る第１偏光素子の一例を説明するための斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、第２実施形態に係る光変調装置の他の一例を説明するための側面平面図である。

符号の説明

１００…プロジェクタ、 １０…光源装置、 ２０…照明光学系、 ３０…色分離光学
系、 ４０…光変調部、 ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、１４０ｃ…液晶ライトバルブ、 ４
１ａ、４１ｂ、４１ｃ、１４１ｃ…液晶パネル、 ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、１４２ｃ…
第１偏光素子、 ４３ａ、４３ｂ、４３ｃ…第２偏光素子、 Ｐ３…光吸収型偏光板、
５０…クロスダイクロイックプリズム、 ６０…投射レンズ

Claims (8)

1. 光源光を均一化して照明光を形成する照明光学系と、
   前記照明光を変調する液晶パネルと、前記液晶パネルの前段に配置され前記照明光のう
   ち第１方向の直線偏光成分を透過し前記第１方向の直線偏光以外の成分を反射する反射型
   偏光素子である第１偏光素子と、前記液晶パネルの後段に配置され前記液晶パネルから射
   出された変調光から第２方向の直線偏光成分を取り出す第２偏光素子とを含む光変調装置
   と、
   前記光変調装置を経た像光を投射する投射光学系と、
   を備えるプロジェクタであって、
   前記第１及び第２偏光素子のうち少なくとも前記第１偏光素子は、基板と、前記基板上
   に設けられ周期的構造を有するフォトニック結晶部とを備え、前記基板を前記照明光の入
   射側に配置し、前記フォトニック結晶部を射出側に配置するプロジェクタ。
2. 前記第１偏光素子は、前記フォトニック結晶部として、組成に関し透過軸に沿って一次
   元に周期的な凹凸構造を有する請求項１記載のプロジェクタ。
3. 前記フォトニック結晶部は、屈折率の異なる物質が深さ方向に交互に積層することによ
   り形成される請求項１及び請求項２のいずれか一項記載のプロジェクタ。
4. 前記光変調装置は、前記第１偏光素子と前記液晶パネルとの間に光吸収型偏光板を備え
   る請求項１から請求項３のいずれか一項記載のプロジェクタ。
5. 前記光吸収型偏光板は、前記第１偏光素子の射出面に貼付される請求項４記載のプロジ
   ェクタ。
6. 前記光吸収型偏光板は、有機材料で形成された延伸フィルムである請求項４及び請求項
   ５のいずれか一項記載のプロジェクタ。
7. 前記光吸収型偏光板は、前記第１偏光素子の消光比以下の消光比を有する請求項４から
   請求項６のいずれか一項記載のプロジェクタ。
8. 前記照明光を所定波長ごとに色光に分離し、各色光を形成する色分離光学系と、
   前記色分離光学系からの各色光によって照明されて、各色の像光をそれぞれ形成する複
   数の色光変調装置と、
   前記色分離光学系からの前記各色の像光を合成して前記投射光学系に入射させる合成光
   学系とを備え、
   前記複数の色光変調装置のうち、少なくとも紫外光又は青光の領域波長を含む色光に対
   応する前記色光変調装置は、前記第１偏光素子を含む前記光変調装置である請求項１から
   請求項７のいずれか一項記載のプロジェクタ。

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