JP2011059158A - プロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】光射出側の偏光素子の耐久性及び耐熱性を高めつつも、液晶パネル等で発生する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ーを提供すること。
【解決手段】
第１及び第２偏光素子４２ａ〜４２ｃ，４３ａ〜４３ｃが無機材料で形成されることにより、光変調部４０が耐光性及び耐熱性に優れたものとなり、プロジェクター１００の寿命を長くできる。また、第１偏光素子４２ａ〜４２ｃを照明光学系２０の光軸に垂直な基準面に対して傾斜して配置することにより、第１偏光素子４２ａ〜４２ｃの後段である液晶パネル４１ａ〜４１ｃや第２偏光素子４３ａ〜４３ｃ等において発生する第１偏光素子４２ａ〜４２ｃへの戻り光を反射により本プロジェクター１００の光路外へ排除することができる。これにより、プロジェクター１００のコントラストの低下を抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、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ーに関する。

例えば、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを組み込んだタイプのプロジェクターにおいては、偏光状態を調整するために、通常、液晶パネルの入射側及び射出側には偏光素子が配置される。このうち、入射側の偏光素子に対して液晶パネル等からの戻り光が発生して投影画像のコントラストが低下するのを防ぐため、入射側の偏光素子を傾けたものがある。（特許文献１参照）。

特開２００８−７６４８１号公報

しかしながら、特許文献１のプロジェクターでは、液晶パネルの射出側の偏光素子として、光吸収型の有機偏光板が用いられているため、無機偏光板よりも耐光性及び耐熱性に劣り寿命が短いという問題がある。

そこで、本発明は、光射出側の偏光素子の耐久性及び耐熱性を高めつつも、液晶パネル等で発生する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ー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ーは、照明光を射出する照明光学系と、照明光を変調する液晶パネルと、無機材料で形成される光機能部を有するとともに、液晶パネルの前段に照明光学系の光軸に垂直な基準面に対して傾斜した状態で配置され照明光のうち第１方向の直線偏光成分を透過させる無機型の第１偏光素子と、無機材料で形成される光機能部を有するとともに、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１方向と異なる第２方向の直線偏光成分を透過させる無機型の第２偏光素子とを含む光変調装置と、光変調装置から射出された光束を投射する投射光学系と、を備える。

上記プロジェクターでは、光変調装置に含まれる第１及び第２偏光素子が無機材料で形成されることにより、光変調装置が耐光性及び耐熱性に優れたものとなり、プロジェクターの寿命を長くできる。また、第２偏光素子が無機材料で形成されているため、第１偏光素子への戻り光が発生しやすくなるが、第１偏光素子を照明光学系の光軸に垂直な基準面に対して傾斜して配置することにより、第１偏光素子の後段である液晶パネルや第２偏光素子等において発生する第１偏光素子への戻り光を第１偏光素子での反射により本プロジェクターの光路外へ排除することができる。これにより、戻り光の影響によるプロジェクターのコントラストの低下を抑制することができる。

また、本発明の具体的な態様として、第１偏光素子は、第１方向の直線偏光以外の成分を反射する。この場合、照明光のうち必要な第１方向の直線偏光以外の成分を反射によって排除することができる。

また、本発明の具体的な態様として、第２偏光素子は、第２方向の直線偏光以外の成分を吸収する。この場合、液晶パネルを通過した光から必要な第２方向の直線偏光以外の成分を吸収によって排除することができる。

また、本発明の具体的な態様として、第１偏光素子は、長手方向を有する形状であり、長手方向に平行な軸のまわりに回転することによって傾斜する。この場合、回転軸を長手方向に平行な軸とすることにより、第１偏光素子を傾けるスペースを最小限にすることができる。

また、本発明の具体的な態様として、第１偏光素子の基準面に対する傾斜角は、第１偏光素子の光射出側からの反射光が投射光学系に入射することを回避するように設定される。この場合、第１偏光素子の光射出側からの反射光が投射光学系に入射しないため、プロジェクターのコントラストの低下を確実に抑制することができる。

第１実施形態に係るプロジェクター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実施形態における光変調部等の役割を説明するための側面図である。 第２実施形態に係るプロジェクターを説明するための概念図である。

〔第１実施形態〕
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態に係るプロジェクターについて詳細に説明する。

図１に示すプロジェクター１００は、光源から得た照明光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る。このプロジェクター１００は、照明光学系２０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、投射光学系である投射レンズ６０とを備える。ここで、光変調部４０は、３つの液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃを含む。各液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、色の異なる照明光をそれぞれ変調して画像表示を行う光変調装置である。

上記プロジェクター１００において、照明光学系２０は、光源装置１０と、凹レンズ２２と、第１及び第２レンズアレイ２３，２４と、偏光変換装置２５と、重畳レンズ２６とを備える。このうち、光源装置１０は、照明用の光束を射出する光源であり、例えば放電型の発光管１１と、楕円面型のリフレクター１２と、球面型の副鏡１３とを備える。発光管１１からの光は、リフレクター１２で直接反射され、或いは副鏡１３で反射された後にリフレクター１２でさらに反射されて収束光束となる。この収束光束は、凹レンズ２２によって略平行光束とされて、前方側の第１レンズアレイ２３に入射する。なお、上述した楕円面型のリフレクター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、リフレクター１２の後段に凹レンズ２２等を設けなくとも、光源装置１０から平行光束を射出させることが可能となる。

第１及び第２レンズアレイ２３，２４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る。このうち、第１レンズアレイ２３を構成する要素レンズによって、凹レンズ２２からの光束はこれら要素レンズの区画に対応する複数の部分光束に分割される。また、第２レンズアレイ２４を構成する要素レンズによって、第１レンズアレイ２３からの各部分光束は適当な発散角で射出される。なお、第２レンズアレイ２４は、集光を目的としているため、第２レンズアレイ２４の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。

偏光変換装置２５は、ＰＢＳ及びミラーを組み込んだプリズムアレイと、当該プリズムアレイの光射出面上にストライプ状に貼り付けられる波長板アレイとを備える。この偏光変換装置２５は、第２レンズアレイ２４を通過した各部分光束の偏光方向を一方向に揃えて例えば紙面に平行なｘ方向の直線偏光にする役割を有する。具体的には、ＰＢＳは、各部分光束に含まれるＰ偏光及びＳ偏光のうち、一方の偏光を透過し、他方の偏光を反射する。反射された他方の偏光は、ミラーによって光路を折り曲げられ、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は、波長板アレイによって偏光変換され、すべての偏光の偏光方向が揃えられる。このような偏光変換装置２５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、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２６は、第２レンズアレイ２４から射出され偏光変換装置２５を通過した部分光束を全体として適宜収束させて、後段の液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃの被照明領域上すなわち表示領域上で重畳させる。つまり、重畳レンズ２６によって、第１レンズアレイ２３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。

色分離導光光学系３０は、第１ダイクロイックミラー３１ａと、第２ダイクロイックミラー３１ｂと、第１反射ミラー３２ａと、第２反射ミラー３２ｂと、第３反射ミラー３２ｃと、３つのフィールドレンズ３３ａ，３３ｂ，３３ｃとを備える。この色分離導光光学系３０は、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、各色の照明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、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３０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を経て入射角調節用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を通過し、第２ダイクロイックミラー３１ｂで反射されたＧ光は、入射角調節用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を経て入射角調節用のフィールドレンズ３３ｃに入射する。

光変調部４０は、３つの光変調装置として、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の各色についてそれぞれ光変調を行う３つの液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃを備える。これらの液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、入射した照明光の空間的強度分布を個別に変調する。このうち、第１光路ＯＰ１上の液晶ライトバルブ４０ａは、色分離導光光学系３０から射出された各色の照明光のうち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の前段である光入射側に配置される第１偏光素子４２ａと、液晶パネル４１ａの後段である光射出側に配置される第２偏光素子４３ａとを備える。液晶パネル４１ａは、図示による説明を省略するが、透明電極等を有する光透過性の入射側基板と、画素電極等を有する光透過性の駆動基板と、入射側基板及び駆動基板間に密閉封入される液晶層とを備える。

液晶ライトバルブ４０ａにおいて、第１偏光素子４２ａは、無機材料で形成される光機能部を有し、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。この第１偏光素子４２ａは、後に詳述するが、その法線が照明光学系２０のシステム光軸ＯＡに垂直な基準面に対して傾斜した状態となっている。一方、第２偏光素子４３ａは、無機材料で形成される光機能部を有し、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透過によって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、第２光路ＯＰ２上の液晶ライトバルブ４０ｂは、色分離導光光学系３０から射出された各色の照明光のうち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の光入射側すなわち前段に配置される第１偏光素子４２ｂと、液晶パネル４１ｂの光射出側に配置される第２偏光素子４３ｂとを備える。また、第３光路ＯＰ３上の液晶ライトバルブ４０ｃは、色分離導光光学系３０から射出された各色の照明光のうち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の光入射側すなわち前段に配置される第１偏光素子４２ｃと、液晶パネル４１ｃの光射出側に配置される第２偏光素子４３ｃとを備える。なお、以上の液晶ライトバルブ４０ｂ，４０ｃにおいても、第１偏光素子４２ｂ，４２ｃは、無機材料で形成された光反射型の偏光素子であり、第２偏光素子４３ｂ，４３ｃは、無機材料で形成された光吸収型の偏光素子である。また、第１偏光素子４２ｂ、４２ｃは、その法線が照明光学系２０のシステム光軸ＯＡに垂直な基準面に対して傾斜した状態となっている。

以上の光変調部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４０ａを構成する液晶パネル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の双方を透過した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を構成する液晶パネル４１ｃ上の表示領域を照明する。

各液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃは、入射した照明光の偏光方向の空間的強度分布を変調し、各液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃにそれぞれ入射した３色の光は、各液晶パネル４１ａ，４１ｂ，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。より詳細に説明すると、液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃに入射した第１方向（具体的には、ｘ方向又はｚ方向）の偏光のうち一部の画素に対応するものが第２方向（具体的には、ｙ方向）の偏光に変化して、画像パターンに対応する空間的な光変調が行われる。この際、第１偏光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、各液晶パネル４１ａ，４１ｂ，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，４２ｂ，４２ｃは、偏光成分のうち液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃの照明に必要とされる第１方向の直線偏光成分（具体的には、ｘ方向又はｚ方向の偏光成分）をそれぞれ透過させ、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，４３ｂ，４３ｃは、各液晶パネル４１ａ，４１ｂ，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（具体的には、ｙ方向の偏光成分）を画像光としてそれぞれ取り出すとともに、それ以外の成分を基本的に吸収する。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画像光を形成する。なお、第１偏光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、システム光軸ＯＡに垂直な基準面に対して傾いた配置となっているため、図１において通常より厚みを帯びた状態に見えるが、これは、第１偏光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃが、図１の紙面に対して垂直ではなく、垂直な状態から上部を光路上前方あるいは後方に傾けた状態で設置されているためである（詳しくは図２により後述する）。また、この例では図示を省略しているが、第２光路ＯＰ２の液晶ライトバルブ４０ｂの光射出側には、１／２波長板を配置することができる。これにより、変調されたＧ光を第１方向の直線偏光としてクロスダイクロイックプリズム５０に入射させることができる。

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からの各色の画像光を合成する。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で反射してシステム光軸ＯＡに平行なｘ方向に射出させ、液晶ライトバルブ４０ｂからのＧ光を誘電体多層膜５１ａ，５１ｂを介してシステム光軸ＯＡに平行なｘ方向に直進・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で反射してシステム光軸ＯＡに平行なｘ方向に射出させる。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、投射光学系を具体化したものであり、クロスダイクロイックプリズム５０を通って形成された合成光としての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。

以下、図２（Ａ）及び２（Ｂ）を用いて光変調部４０の具体例について説明する。なお、以下では、Ｒ光に対応する液晶ライトバルブ４０ａ等について説明するが、他色の照明光に対応する液晶ライトバルブ４０ｂ，４０ｃ等においても同様の構造としているので説明を省略する。

図２（Ａ）及び２（Ｂ）は、第１光路ＯＰ１上に配置される液晶ライトバルブ４０ａを概念的に説明する側面及び平面図である。つまり、側面図である図２（Ａ）は、図１の液晶ライトバルブ４０ｃを光路の進行方向（−ｚ軸方向）右側面から見たものである。平面図である図２（Ｂ）は、図１の部分拡大図となっている。

以下、液晶ライトバルブ４０ａのうち、第１偏光素子４２ａと、第２偏光素子４３ａとについて詳述する。

第１偏光素子４２ａは、無機型の偏光素子のなかでも、特に構造性複屈折型の偏光素子或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いる。具体的には、第１偏光素子４２ａの例えば光入射側に設けた光機能部ＬＦが、ワイヤーグリッド型の構造性複屈折部として機能する。

第１偏光素子４２ａは、透明基板ＦＦ上に光機能部ＬＦを有している。この光機能部ＬＦは、一次元の周期構造を有する２次元の導体パターン、より具体的にはグリッド構造すなわち金属のストライプパターンからなる。光機能部ＬＦは、一方向に延びる多数の同一幅の細い金属線ＭＦがこれに垂直な横方向すなわち幅方向に等間隔で配列された構造を有し、隣接する一対の金属線ＭＦの間には、溝ＧＴが形成されている。これらの金属線ＭＦは、Ｒ光の波長における透過・反射特性にあわせたピッチ幅（周期幅）で配列されている。これにより、光機能部ＬＦは、照明光のうち第１方向であるｘ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性質を有する。ここで、光機能部ＬＦを構成する金属線ＭＦが周期的に配列される横方向（この例ではｘ方向）は、これを通過すべき第１方向の直線偏光成分の偏光面に平行なものとなっている。なお、図２（Ａ）に示すように、第１偏光素子４２ａは、長方形すなわち長手方向を有する形状である。第１偏光素子４２ａは、図１の照明光学系２０のシステム光軸ＯＡのうち第１光路ＯＰ１上の光軸に垂直なｘｙ平面を基準面として、ｘ軸すなわちスクリーン画面の長辺に対応する液晶パネル４１ａの長辺側すなわち長手方向に平行な軸ＳＸのまわりに回転して傾斜する配置となっている。つまり、第１偏光素子４２ａの光射出面は、液晶パネル４１ａの光入射面とは平行ではない傾斜状態で対面している。第１偏光素子４２ａの傾斜角θは、後述するように、第１偏光素子４２ａの光射出側からの反射光が投射レンズ６０に入射することを回避するように設定されている。具体的には、傾斜角θは、第１偏光素子４２ａと液晶パネル４１ａとの距離Ａによって決まり、例えば、１５°〜２０°となっている。

第２偏光素子４３ａは、光吸収型の偏光素子のなかでも、特に構造性複屈折型の偏光素子等と呼ばれる光反射型の偏光素子によって構成されている。具体的には、第２偏光素子４３ａの例えば光入射側に設けた光機能部ＬＬが、ワイヤーグリッド型の構造性複屈折部として機能する。

第２偏光素子４３ａは、透明基板ＦＬ上に形成された凹凸を有するグリッド構造層ＰＬ上に光機能部ＬＬを有している。この光機能部ＬＦも、一次元の周期構造を有する２次元の導体パターン等からなる。光機能部ＬＬは、樹脂製のグリッド構造層ＰＬのうち凸部Ｐ上面に金属膜ＭＬを斜方蒸着して形成したものであり、一方向に延びる多数の同一幅の細い金属膜ＭＬが横方向すなわち幅方向に等間隔で配列された構造を有する。これらの金属膜ＭＬは、Ｒ光の波長における透過・吸収特性にあわせたピッチ幅（周期幅）で配列されている。これにより、光機能部ＬＦ照明光のうち第２方向であるｙ方向の直線偏光成分を透過させ、それ以外の成分を吸収する性質を有する。ここで、光機能部ＬＦを構成する金属線ＭＦが周期的に配列される横方向（この例ではｙ方向）は、これを通過すべき第２方向の直線偏光成分の偏光面に平行なものとなっている。なお、第２偏光素子４３ａの光入射面は、第１光路ＯＰ１の光軸に対して垂直なｘｙ平面に平行になっている。したがって、第１偏光素子４２ａの光射出面と第２偏光素子４３ａの光入射面とは平行ではない傾斜状態で対面している。一方、第２偏光素子４３ａの光入射面と液晶パネル４１ａの光射出面とは平行な状態で対面している。言い換えると、第２偏光素子４３ａや液晶パネル４１ａの光入射面についての法線は、第１光路ＯＰ１の光軸の方向に等しくｚ方向に平行であるのに対し、第１偏光素子４２ａの光射出面についての法線は、ｚ方向とｙ方向とを成分にもつ斜め方向になっている。

図３は、図２（Ａ）の液晶ライトバルブ４０ａにおける第１偏光素子４２ａの補助的な役割を模式的に示した図である。以下、照明光の一つである第１光路ＯＰ１に沿って、液晶ライトバルブ４０ａの動作を説明する。なお、図３は、説明の便宜上、第３光路ＯＰ３を展開した図としている。

まず、図１の色分離導光光学系３０により分離されたＲ光は、照明光として第１光路ＯＰ１に沿って液晶ライトバルブ４０ａの第１偏光素子４２ａに入射する。第１偏光素子４２ａは、上述のように第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。より具体的には、第１偏光素子４２ａは、Ｒ光の偏光成分のうち、図３の紙面に垂直な第１方向の直線偏光成分を透過させる一方、紙面に平行な第２方向の直線偏光成分を反射する。次に、第１偏光素子４２ａを透過したＲ光は、図１で説明したように液晶パネル４１ａによって変調される。さらに、第２偏光素子４３ａは、第２方向の直線偏光成分を透過し第２方向の直線偏光以外の成分をほとんど吸収する。より具体的には、第２偏光素子４３ａは、液晶パネル４１ａを通過して変調されたＲ光のうち、図３の紙面に平行な第２方向の直線偏光成分を透過させる一方、紙面に垂直な第１方向の直線偏光成分をほとんど吸収する。

以上のような動作において、Ｒ光の偏光成分の一部が、液晶パネル４１ａやその後段である第２偏光素子４３ａで反射されること等により、第１偏光素子４２ａに逆行する戻り光ＲＬとなる。このような戻り光ＲＬは、ランダムな偏光成分を含むため、戻り光ＲＬの一部は、光反射型の第１偏光素子４２ａの光射出側の内面ＩＳによってさらに反射されて光射出側に再度前進する。この際、第１偏光素子４２ａは、液晶パネル４１ａ及び第２偏光素子４３ａの光入射面に対して平行ではなく、所定角度θだけ傾いているため、光射出側に再度前進する戻り光ＲＬは、第１偏光素子４２ａで一部反射されるものの進行方向が傾いてシステム光軸ＯＡから逸れるため（図中矢印）、液晶パネル４１ａ及び第２偏光素子４３ａ側に戻らず、或いは、液晶パネル４１ａ等に戻っても、図３の破線矢印ＲＢに示すように投射レンズ６０へ入射することなく光路外へ排出される。

以上は、第１光路ＯＰ１上に配置されるＲ光用の液晶ライトバルブ４０ａにおける戻り光防止についての説明であったが、第２及び３光路ＯＰ２，ＯＰ３上に配置されるＧ光及びＢ光用の液晶ライトバルブ４０ｂ，４０ｃでも、同様にして戻り光が防止される。

以上説明したプロジェクター１００によれば、第１及び第２偏光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４３ａ，４３ｂ，４３ｃが無機材料で形成されることにより、光変調装置である光変調部４０が耐光性及び耐熱性に優れたものとなり、プロジェクター１００の寿命を長くできる。また、第２偏光素子４３ａ，４３ｂ，４３ｃが無機材料で形成されているため、第１偏光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃへの戻り光が発生しやすくなるが、第１偏光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃを照明光学系２０のシステム光軸ＯＡに垂直な基準面に対して傾斜して配置することにより、第１偏光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃの後段である液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃや第２偏光素子４３ａ，４３ｂ，４３ｃ等において発生する第１偏光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃへの戻り光を反射により本プロジェクター１００の光路外へ的確に排除することができる。これにより、戻り光の影響によるプロジェクター１００のコントラストの低下を抑制することができる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態のプロジェクターについて説明する。なお、本実施形態のプロジェクターは、第１実施形態のプロジェクター１００を変形したものであり、特に説明しない部分は第１実施形態と同様であるものとする。

図４に示すプロジェクター２００において、液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、第２偏光素子４３ａ，４３ｂ，４３ｃの後段に第３偏光素子４４ａ，４４ｂ，４４ｃをさらに備える。第３偏光素子４４ａ，４４ｂ，４４ｃは、第２偏光素子４３ａ，４３ｂ，４３ｃと同様に、各液晶パネル４１ａ，４１ｂ，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画像光として透過させる。

第３偏光素子４４ａは、例えば高コントラストな吸収型有機偏光素子で構成されている。このような吸収型有機偏光素子としては、例えばＰＶＡ（ポリビニルアルコール）フィルムをヨウ素や有機系染料で染色し、一軸延伸することで染料分子を規則的に並べたものを用いる。

液晶ライトバルブ４０ａのうち第２偏光素子４３ａにおいて、液晶パネル４１ａを通過した非変調光である第１方向の直線偏光成分（具体的には、ｘ方向又はｚ方向の偏光成分）のうち例えば約半分の光量が吸収され、残りの約半分の光量が透過する。第３偏光素子４３ａにおいて、第２偏光素子４３ａを透過した上記残りの約半分の光量がほとんど吸収される。

第２実施形態において、第３偏光素子４４ａは、第２偏光素子４３ａの後段に位置するため、一般に吸熱量を少なくすることができる。したがって、第３偏光素子４４ａを吸収型の有機偏光素子としても、その熱的耐久性を確実に高めることができる。

以上、実施形態について説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、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る。

例えば、上記実施形態において、第１偏光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃのいずれも無機型かつ光反射型の偏光素子として説明したが、第１偏光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃのうちの一部のみに無機型かつ光反射型の偏光素子を用い、他の偏光素子には無機型かつ非反射型（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，４２ｂ，４２ｃのうち光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。

また、上記実施形態において、光変調部４０のうち第１偏光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃにワイヤーグリッド型の偏光素子を用いるとしたが、立体的な誘電体層を多層積層することによって得られるフォトニック結晶光学素子型で構成した偏光素子を用いてもよい。

また、上記実施形態において、第２偏光素子４３ａ，４３ｂ，４３ｃは、ワイヤークリッド型の偏光素子に限らない。例えば、微量の金属粉（例えば、銅粉）を有するホウケイ酸を含む無機材料により形成した偏光素子でもよい。

また、上記実施形態において、第２偏光素子４３ａ，４３ｂ，４３ｃは、液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃ内に組み込むこともできる。具体的には、液晶パネル４１ａ，４１ｂ，４１ｃの光射出側の駆動基板内面に構造性複屈折型の第２偏光素子を作りこむこともできる。

また、上記実施形態において、第１偏光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃを傾ける回転方向や回転量は、プロジェクター１００，２００のタイプ等に合わせて適宜変更することができる。例えば、第１偏光素子４２ａ等の傾斜角θは、戻り光ＲＬを液晶パネル４１ａや第２偏光素子４３ａ等に全く入射させないような角度範囲に設定することもできる。

また、上記実施形態において、第１方向の直線偏光成分は、液晶ライトバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃごとに入射する各色の照明光の偏光状態により偏光方向を一致させているが、偏光方向が異なってもよい。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，４１ｂ，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。

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。

また、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ー１００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ー、２つの液晶ライトバルブを用いたプロジェクター、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ーにも適用可能である。

また、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ー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ーにも適用可能である。

１００，２００…プロジェクター、 ２０…照明光学系、 ３０…色分離導光光学系、 ４０…光変調部、 ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ…液晶ライトバルブ、 ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ…液晶パネル、 ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…第１偏光素子、 ４３ａ，４３ｂ，４３ｃ…第２偏光素子、 ５０…クロスダイクロイックプリズム、 ６０…投射レンズ

Claims (5)

1. 照明光を射出する照明光学系と、
   前記照明光を変調する液晶パネルと、無機材料で形成される光機能部を有するとともに、前記液晶パネルの前段に前記照明光学系の光軸に垂直な基準面に対して傾斜した状態で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させる無機型の第１偏光素子と、無機材料で形成される光機能部を有するとともに、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前記第１方向と異なる第２方向の直線偏光成分を透過させる無機型の第２偏光素子とを含む光変調装置と、
   前記光変調装置から射出された光束を投射する投射光学系と、
   を備えるプロジェクター。
2. 前記第１偏光素子は、前記第１方向の直線偏光以外の成分を反射する、請求項１に記載のプロジェクター。
3. 前記第２偏光素子は、前記第２方向の直線偏光以外の成分を吸収する、請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載のプロジェクター。
4. 前記第１偏光素子は、長手方向を有する形状であり、前記長手方向に平行な軸のまわりに回転することによって傾斜する、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
5. 前記第１偏光素子の前記基準面に対する傾斜角は、前記第１偏光素子の光射出側からの反射光が前記投射光学系に入射することを回避するように設定される、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のプロジェクター。

Images