JP2011237710A - プロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】位相差素子の表面から反射する光による漏れ光を低減して高コントラストを実現することができるプロジェクターを提供すること。
【解決手段】位相差素子６４ｇの基板中心から引いた方線と偏光ビームスプリッター６２ｇの基板平面が交わる点をＡとし、偏光ビームスプリッター６２ｇの基板平面とシステム光軸が交わる点をＢとし、偏光ビームスプリッター６２ｇの基板平面と投写光学系８０の光軸が交わる点をＣとした時に点Ａと点Ｃの距離ＡＣと点Ｂと点Ｃの距離ＢＣに以下の関係式、ＡＣ＞ＢＣとなる方向へ位相差素子６４ｇが傾斜配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、光変調装置によって変調された光束を画像として投写するプロジェクターに関する。

反射型液晶パネルを使用したプロジェクターにおいて、偏光ビームスプリッターと反射型液晶パネル間に配置される光学素子を傾斜して配置することで反射型液晶パネルの視野角を補償し、コントラストを向上させる技術が存在する。

特開２００７−４１４４号公報

上記特許文献１に開示のプロジェクターでは、光学素子を傾斜させてコントラストを向上させる場合に最適な傾斜方向が複数存在することは明記されているが、光学素子表面から反射される光について、もしくは投写光学系との関係についても述べられておらず、光学素子表面の反射が無視できないほどコントラストが高い場合は、傾斜方向によって最大限にコントラストを向上させることが出来ない場合が存在する。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に記載のプロジェクターは、システム光軸を中心軸とする照明光を射出する照明光学系と、前記照明光学系からの光を透過および反射する偏光ビームスプリッターと、前記偏光ビームスプリッターを透過した光を画像信号に応じて変調する反射型液晶パネルと、前記反射型液晶パネルと前記偏光ビームスプリッターとの間に配置される位相差素子と、前記偏光ビームスプリッターから反射された光を投写する投写光学系と、を備え、前記投写光学系は前記投写光学系の光軸と前記システム光軸が平行にずれており、前記偏光ビームスプリッターは偏光ビームスプリッターの基板平面の法線方向と前記システム光軸が略４５度を成すように配置され、前記位相差素子の基板平面中心から引いた法線と前記偏光ビームスプリッターの基板平面が交わる点をＡとし、前記偏光ビームスプリッター基板平面とシステム光軸が交わる点をＢとし、前記偏光ビームスプリッターの基板平面と前記投写光学系の光軸が交わる点をＣとしたときに、点Ａと点Ｃの距離ＡＣと、点Ｂと点Ｃの距離ＢＣとに以下の関係式
ＡＣ＞ＢＣ
となる方向へ前記位相差素子が傾斜配置されていることを特徴とする。

本適用例によれば、距離ＡＣよりも距離ＢＣが小さくなるように位相差素子が傾斜されているため、位相差素子表面で反射した光は投写光学系光軸から離れるように進んでいく。よって、投写光学系で飲み込まれにくくなるため反射型液晶パネルで黒を表示させた場合の投写光学系を通過する光量を抑えることが出来る。つまり白色画像を表示した際に投写される光量と黒色画像を表示した際に投写される光量の比で表されるコントラストを向上させることができる。

［適用例２］上記適用例に記載のプロジェクターにおいて、前記位相差素子は電圧が印加されていない状態の前記反射型液晶パネルの位相差特性を補償する位相差を有する位相差素子であり、前記位相差素子は、基板面内の屈折率ｎｘ、ｎｙとし、厚み方向の屈折率ｎｚとしたときに以下の関係式
ｎｙ≒ｎｘ＞ｎｚ
を満たす位相差素子であることを特徴とする。

本適用例によれば、位相差素子を傾斜させることで液晶の視野角を補償することが可能であり、補償が可能な傾斜方向は原理的に２方向存在する。この場合、上述した反射光が投写光学系に飲み込まれにくい方向を選択することで、最大限にコントラストを向上させることが可能となる。

［適用例３］上記適用例に記載のプロジェクターにおいて、前記位相差素子は、無機物質が積層されて構築された構造性複屈折型位相差素子であることを特徴とする。

本適用例によれば、位相差素子を無機物質で構成させることができるためプロジェクターの信頼性を高めることが可能となる。

第１実施形態に係るプロジェクターの光学系の構成を説明する図である。 図１に示すプロジェクターの光変調装置を説明するＧ光路用の液晶ライトバルブの拡大図である。 図２の比較例であり、Ｇ光路用の液晶ライトバルブの拡大図である。 図１のプロジェクターを構成するＲ光路用の液晶ライトバルブの拡大図である。 図１のプロジェクターを構成するＢ光路用の液晶ライトバルブの拡大図である。 図１のプロジェクターを構成するＧ光路用の液晶ライトバルブの屈折率楕円体の概念図である。 図１のプロジェクターを構成するＧ光路用の位相差素子の拡大図である。

（第１実施形態）
以下、図１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の光学系の構成について説明する。なお、図１において、Ｘ、Ｙ、及びＺは、３次元直交座標系を構成する３つの座標軸を意味する。

図示のプロジェクター１００は、照明光を射出する照明光学系２０と、照明光学系２０からの照明光を青（ｂ）緑（ｇ）赤（ｒ）の３つの色光に分離する色分離導光光学系４０と、色分離導光光学系４０から射出された３つの色光を画像情報に応じてそれぞれ変調する光変調部６０と、光変調部６０から射出された各色の画像光を合成する光合成部７０と、光合成部７０によって合成された画像光をスクリーン（不図示）に投写する投写光学系８０とを備える。これらのうち、照明光学系２０から光合成部７０までの部分は、光学部品用筐体（不図示）の内部に収納されている。なお、プロジェクター１００の場合、照明光学系２０から光合成部７０までにおける光束の中心軸に相当するシステム光軸ＳＡは、ＸＺ平面（基準面）に平行に２次元的に配置されている。

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１４と、第１レンズアレイ１５、及び第２のレンズアレイ１６と、偏光変換装置１７と、重畳レンズ１８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、例えば高圧水銀ランプ等である発光管１１と、発光管１１から重畳レンズ１８等のある前方に射出された光束を発光管１１に戻す副鏡１１ａと、発光管１１から後方に射出された光束を回収して前方に射出させる凹面鏡１２とを備える。
凹レンズ１４は、光源装置１０からの光束を平行化する役割を有するが、例えば凹面鏡１２が放物面鏡である場合には、省略することもできる。
第１のレンズアレイ１５は、マトリックス状に配置された複数の要素レンズ１５ａからなり、凹レンズ１４から射出された光束を要素レンズ１５ａの区画に対応して分割する。第２のレンズアレイ１６は、複数の要素レンズ１５ａにそれぞれ対応して配置された複数の要素レンズ１６ａからなり、各要素レンズ１５ａからの分割光束の発散状態を調整する。
偏光変換装置１７は、第２のレンズアレイ１６から射出された分割光束を第１方向（本実施形態ではＺ方向）に平行な偏光面を有する直線偏光のみに変換して次段光学系に供給する偏光変換部である。
重畳レンズ１８は、偏光変換装置１７を経た直線偏光としての照明光ＩＬを全体として適宜収束させることにより、被照明領域すなわち光変調部６０に設けた各色の液晶ライトバルブ６０ｂ，６０ｇ，６０ｒに対する重畳照明を可能にする。
つまり、両レンズアレイ１５，１６と重畳レンズ１８とを経た照明光ＩＬは、以下に詳述する色分離導光光学系４０を通って、光変調部６０に設けられた各色の反射型液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒを均一に重畳照明する。

偏光変換装置１７は、偏光ビームスプリッター（Polarizing beam splitter；ＰＢＳ）及びミラーを組み込んだ構造をそれぞれ有する複数のプリズム素子１７ａと、これらプリズム素子１７ａの一方の光射出面上にそれぞれ貼り付けられる複数の波長板１７ｂとを備える。各プリズム素子１７ａは、Ｙ方向に延びる棒状の部材であり、これら複数のプリズム素子１７ａは、Ｚ方向に配列され、全体としてＹＺ平面に平行に延びる板状に配置される。偏光変換装置１７からは、上述のように第１方向の直線偏光である照明光ＩＬが射出されるが、ここで第１方向とは、プロジェクター１００の光路を直線的に展開した場合における偏光面の方向又は電界の振動方向を意味しており、第１方向の直線偏光は、反射型液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒの通過によって９０°回転した第２方向に平行な状態に切り換え可能になる。

色分離導光光学系４０は、クロスダイクロイックミラー２１と、ダイクロイックミラー２２と、折曲ミラー２３ａ，２３ｂと、第１レンズ３１ａ、３１ｂと、第２レンズ３２ｂ，３２ｇ，３２ｒとを備える。ここで、クロスダイクロイックミラー２１は、一対の分離面として、第１ダイクロイックミラー２１ａと、第２ダイクロイックミラー２１ｂとを備える。第１ダイクロイックミラー２１ａ、及び第２ダイクロイックミラー２１ｂは互いに直交しており、それらの交差軸２１ｃはＹ方向に延びている。
第１ダイクロイックミラー２１ａは、照明光ＩＬに含まれる１つの色成分として例えば青（Ｂ）色を反射し、他の色成分として緑（Ｇ）色及び赤（Ｒ）色を透過させる。第２ダイクロイックミラー２１ｂは、上記他の色成分である緑（Ｇ）色及び赤（Ｒ）色を反射し、上記１つの色成分である青（Ｂ）色を透過させる。ダイクロイックミラー２２は、入射した２つの色成分である緑赤（ＧＲ）色のうちの一方として例えば緑（Ｇ）色を反射し、他方として赤（Ｒ）色を透過させる。
これにより、照明光学系２０から射出された照明光ＩＬを構成する青光ＬＢ、緑光ＬＧ、及び赤光ＬＲは、第１光路ＯＰ１、第２光路ＯＰ２、及び第３光路ＯＰ３にそれぞれ導かれ、異なる照明対象にそれぞれ入射する。
詳細に説明すると、照明光学系２０からの照明光ＩＬは、クロスダイクロイックミラー２１に入射する。クロスダイクロイックミラー２１の第１ダイクロイックミラー２１ａで反射・分岐された青光ＬＢは、折曲ミラー２３ａ等を経て、液晶ライトバルブ６０ｂの偏光ビームスプリッター６２ｂに入射する。
また、クロスダイクロイックミラー２１の第２ダイクロイックミラー２１ｂで反射・分岐され、折曲ミラー２３ｂ等を経て、ダイクロイックミラー２２でさらに反射・分岐された緑光ＬＧは、液晶ライトバルブ６０ｇの偏光ビームスプリッター６２ｇに入射する。さらに、クロスダイクロイックミラー２１の第２ダイクロイックミラー２１ｂで反射・分岐され、ダイクロイックミラー２２の通過によって分岐された赤光ＬＲは、液晶ライトバルブ６０ｒの偏光ビームスプリッター６２ｒに入射する。

なお、第１光路ＯＰ１上に配された第１レンズ３１ａと第２レンズ３２ｂとは、反射型液晶パネル６１ｂに入射する青光ＬＢの角度状態を調整するために設けられている。また、第２光路ＯＰ２上に配された第１レンズ３１ｂと第２レンズ３２ｇとは、反射型液晶パネル６１ｇに入射する緑光ＬＧの角度状態を調整するために設けられている。第３光路ＯＰ３上に配された第１レンズ３１ｂと第２レンズ３２ｒとは、反射型液晶パネル６１ｒに入射する赤光ＬＲの角度状態を調整するために設けられている。ここで、第２レンズ３２ｇ，３２ｒに付随して設けられたカラーフィルター２５ｇ，２５ｒは、必須のものではないが、反射型液晶パネル６１ｇ，６１ｒに入射する緑光ＬＧ及び赤光ＬＲの輝度バランスを調整するために設けられている。

光変調部６０は、上記した各色用の３つの光路である第１光路ＯＰ１、第２光路ＯＰ２、及び第３光路ＯＰ３に対応して、３つの液晶ライトバルブ６０ｂ，６０ｇ，６０ｒを備える。各液晶ライトバルブ６０ｂ，６０ｇ，６０ｒは、入射した照明光の強度の空間分布を変調する非発光型の光変調装置である。

前述の図１に加え図２を用いてＧ色用の液晶ライトバルブ６０ｇについて説明する。図２は、光変調装置としてのＧ色用（Ｇ光路用）の液晶ライトバルブの拡大図である。
Ｇ色用の液晶ライトバルブ６０ｇは緑光ＬＧによって照明される反射型液晶パネル６１ｇと、反射型液晶パネル６１ｇの光入出射側に配置される偏光ビームスプリッター６２ｇと、反射型液晶パネル６１ｇと偏光ビームスプリッター６２ｇとの間に配置される位相差素子６４ｇと、液晶ライトバルブ６０ｇの光射出側に配置される偏光素子６３ｇとを備える。

反射型液晶パネル６１ｇ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基板と、反射画素電極等を有する駆動基板と、光透過性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。
偏光ビームスプリッター６２ｇは、構造性複屈折型の偏光分離素子、具体的には光透過性の本体平板上に導電材料のグリッドをストライプ状に形成したワイヤーグリッド偏光板である。偏光ビームスプリッター６２ｇは、その基板平面をシステム光軸ＳＡに対して垂直な状態からＹ軸のまわりに略４５°回転して傾斜した状態となっている。つまり偏光ビームスプリッター６２ｇの基板平面の法線はシステム光軸ＳＡに対して略４５°傾いている。偏光ビームスプリッター６２ｇは、入射した緑光ＬＧについて、上述の第１方向（この場合、Ｚ方向）の直線偏光を選択的に透過させて反射型液晶パネル６１ｇに導く。
反射型液晶パネル６１ｇは、これに入射した緑光ＬＧの偏光状態を画像信号に応じて、部分的に第１方向に対して垂直な第２方向（この場合Ｙ方向）の直線偏光に変換し、偏光ビームスプリッター６２ｇに向けて反射する。偏光ビームスプリッター６２ｇは、反射型液晶パネル６１ｇを経て変調された光のうち、第２方向（この場合Ｙ方向）の直線偏光成分のみを選択的に反射する。この際、偏光ビームスプリッター６２ｇと反射型液晶パネル６１ｇとの間に位相差素子６４ｇを設けることによって、反射型液晶パネル６１ｇの液晶層のプレチルト等に起因する位相ズレを補償して、偏光ビームスプリッター６２ｇの光射出側における偏光度又は消光比を高めることができ、液晶ライトバルブ６０ｇのコントラストをより向上させることができる。

位相差素子６４ｇは、上述のように反射型液晶パネル６１ｇの液晶層のプレチルト等に起因する位相ズレを補償するために光の偏光状態を変調させる素子であり、位相差素子６４ｇはその基板平面をシステム光軸ＳＡに対して所定の角度傾けて配置されている。位相差素子６４ｇのこの傾斜配置についての詳細は後述する。

図４を用いてＲ色用の液晶ライトバルブ６０ｒについて説明する。図４は、光変調装置としてのＲ色用（Ｒ光路用）の液晶ライトバルブの拡大図である。
Ｒ色用の液晶ライトバルブ６０ｒは赤光ＬＲによって照明される反射型液晶パネル６１ｒと、反射型液晶パネル６１ｒの光入出射側に配置される偏光ビームスプリッター６２ｒと、反射型液晶パネル６１ｒと偏光ビームスプリッター６２ｒとの間に配置される位相差素子６４ｒと、液晶ライトバルブ６０ｒの光射出側に配置される偏光素子６３ｒとを備える。なお、Ｒ色用の液晶ライトバルブ６０ｒのそれぞれの構成要素は、Ｇ色用の液晶ライトバルブ６０ｇの構成要素とそれぞれ対応し、その構成及び作用は同様であるのでこれらの詳細な説明は省略する。

図５を用いてＢ色用の液晶ライトバルブ６０ｂについて説明する。図５は、光変調装置としてのＢ色用（Ｂ光路用）の液晶ライトバルブの拡大図である。
Ｂ色用の液晶ライトバルブ６０ｂは青光ＬＢによって照明される反射型液晶パネル６１ｂと、反射型液晶パネル６１ｂの光入出射側に配置される偏光ビームスプリッター６２ｂと、反射型液晶パネル６１ｂと偏光ビームスプリッター６２ｂとの間に配置される位相差素子６４ｂと、液晶ライトバルブ６０ｂの光射出側に配置される偏光素子６３ｂとを備える。なお、Ｂ色用の液晶ライトバルブ６０ｂのそれぞれの構成要素は、Ｇ色用の液晶ライトバルブ６０ｇの構成要素とそれぞれ対応し、その構成及び作用は同様であるのでこれらの詳細な説明は省略する。

図１を参照して説明すると、光合成部７０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、合成面として、Ｘ字状に交差するとともに、Ｙ方向に交差軸７１ｃが延びる一対の第１のダイクロイックミラー７１ａ，第２のダイクロイックミラー７１ｂが形成されている。両ダイクロイックミラー７１ａ，７１ｂは、特性が異なる誘電体多層膜で形成されている。すなわち、一方の第１のダイクロイックミラー７１ａは青光ＬＢを反射し、他方の第２のダイクロイックミラー７１ｂは赤光ＬＲを反射する。
この光合成部７０は、液晶ライトバルブ６０ｇからの変調後の緑光ＬＧを第１及び第２のダイクロイックミラー７１ａ，７１ｂを透過させることによりＸ方向に直進させ、液晶ライトバルブ６０ｒからの変調後の赤光ＬＲを第２のダイクロイックミラー７１ｂで反射して光路を折り曲げることによりＸ方向に射出させ、液晶ライトバルブ６０ｂからの変調後の青光ＬＢを第１のダイクロイックミラー７１ａで反射して光路を折り曲げることによりＸ方向に射出させる。光合成部７０の光射出側では、各色光の緑光ＬＧ，青光ＬＢ，赤光ＬＲが重ね合わされて色合成が行われる。なお、光合成部７０とＧ色用の偏光素子６３ｇとの間には、１／２波長板（不図示）が配置されている。この場合、緑光ＬＧをＰ偏光状態で第１及び第２のダイクロイックミラー７１ａ，７１ｂに入射させることができ、光合成部７０における各色光の青光ＬＢ，緑光ＬＧ，赤光ＬＲの合成効率を高めることができ、色ムラの発生を抑えることができる。

投写光学系８０は、光合成部７０で合成されたカラーの画像光を、所望の倍率でスクリーン（不図示）上に投写する。つまり、各反射型液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒに入力された駆動信号或いは画像信号に対応する所望の倍率のカラー動画やカラー静止画がスクリーン上に投写される。投写光学系８０の光軸ＬＡは、システム光軸ＳＡに対して所定の幅で平行に−Ｚ方向にずれている。従って、プロジェクター１００は、投写画像をシステム光軸に対して−Ｚ方向に偏らせて投写可能な構成となっている。

次に位相差素子６４ｇの傾斜配置について図２を用いて詳述する。位相差素子６４ｇの基板平面中心から引いた法線と偏光ビームスプリッター６２ｇの基板平面が交わる点をＡとし、偏光ビームスプリッター６２ｇの基板平面とシステム光軸ＳＡが交わる点をＢとし、偏光ビームスプリッター６２ｇの基板平面と投写光学系８０の光軸ＬＡが交わる点をＣとしたときに、点Ａと点Ｃの距離ＡＣと点Ｂと点Ｃの距離ＢＣとが下記式（１）を満たすように位相差素子６４ｇは傾斜配置されている。
ＡＣ＞ＢＣ ・・・（１）
緑光ＬＧのうち位相差素子６４ｇの表面で反射した反射光ＲＧを考える。反射光ＲＧは投写光学系８０の光軸ＬＡから離れるように進み、投写光学系の８０に飲み込まれにくくなる。つまり黒表示の際の漏れ光量を減らすことができ、液晶ライトバルブ６０ｇのコントラストを高めることができる。

図３は、比較例としての液晶ライトバルブ６０ｇと光合成部７０と投写光学系８０を示している。この場合、点Ａと点Ｃとの距離ＡＣと、点Ｂと点Ｃとの距離ＢＣが下記式（２）を満たすように傾斜配置されているとする。
ＡＣ＜ＢＣ ・・・（２）
緑光ＬＧのうち位相差素子６４ｇの表面で反射した反射光ＲＧを考える。反射光ＲＧは投写光学系８０の光軸ＬＡに近づくように進むため、投写光学系８０に飲み込まれやすくなる。つまり黒表示の際の漏れ光量が増し、液晶ライトバルブ６０ｇのコントラストが低下してしまう。

図４は液晶ライトバルブ６０ｒと光合成部７０と投写光学系８０を示している。この場合も本実施形態の液晶ライトバルブ６０ｇ（図２参照）と同様に上記式（１）を満たすように傾斜配置する。このことで、黒表示の際の漏れ光量を減らすことができ、結果的に液晶ライトバルブ６０ｒのコントラストを高めることができる。

図５は液晶ライトバルブ６０ｂと光合成部７０と投写光学系８０を示している。この場合も本実施形態の液晶ライトバルブ６０ｇ（図２参照）と同様に上記式（１）を満たすように傾斜配置する。このことで、黒表示の際の漏れ光量を減らすことができ、結果的に液晶ライトバルブ６０ｂのコントラストを高めることができる。

本実施形態の位相差素子６４ｇと同様に位相差素子６４ｂ，６４ｒを、上記式（１）を満たすように傾斜配置することで、液晶ライトバルブ６０ｂ，６０ｒのコントラストも同様に高めることができる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態のプロジェクター１００は、システム光軸ＳＡを中心軸とする照明光ＩＬを射出する照明光学系２０と、照明光学系２０から射出された光のうち、所定の偏光方向の光を透過し当該所定の偏向方向とは垂直な偏向方向の光を反射する基板状（平板状）の偏光ビームスプリッター６２ｂ，６２ｇ，６２ｒと、照明光学系２０から射出された光を画像信号に応じて変調する反射型液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒと、反射型液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒと偏光ビームスプリッター６２ｂ，６２ｇ，６２ｒとの間に配置される位相差素子６４ｂ，６４ｇ，６４ｒと、偏光ビームスプリッター６２ｂ，６２ｇ，６２ｒから反射された光を投写する投写光学系８０と、を備えている。
さらに、本実施形態では、投写光学系８０の光軸ＬＡとシステム光軸ＳＡとが平行にずれているとともに、偏光ビームスプリッター６２ｂ，６２ｇ，６２ｒの基板平面の法線方向とシステム光軸ＳＡとが略４５度を成すように配置されており、位相差素子６４ｂ，６４ｇ，６４ｒの基板平面中心から引いた法線と偏光ビームスプリッター６２ｂ，６２ｇ，６２ｒの基板平面が交わる点をＡとし、偏光ビームスプリッター６２ｂ，６２ｇ，６２ｒ，基板平面とシステム光軸ＳＡが交わる点をＢとし、偏光ビームスプリッター６２ｂ，６２ｇ，６２ｒの基板平面と投写光学系８０の光軸ＬＡが交わる点をＣとしたときに、点Ａと点Ｃの距離ＡＣと、点Ｂと点Ｃの距離ＢＣとが関係式ＡＣ＞ＢＣとなる方向へ前記位相差素子６４ｂ，６４ｇ，６４ｒを傾斜配置させている。本実施形態のプロジェクター１００はこのような構成であるから、黒色の画像を表示した際の光量を抑えることができ、コントラストを向上させることができる。

図６を用いて液晶ライトバルブ６０ｇを例に、反射型液晶パネルと位相差素子の屈折率の関係を説明する。図６は本実施形態に係るプロジェクター１００の反射型液晶パネル６１ｇおよび位相差素子６４ｇの屈折率の関係を示す概念図である。
反射型液晶パネル６１ｇは、液晶層６１ｃと、ミラー６１ｄとを含んで構成されている。また、液晶層６１ｃは液晶性化合物６５が含まれている。
ここで液晶層６１ｃの液晶性化合物６５は正の一軸性の性質を有し、その複屈折特性は、図６に示すようにラグビーボール型の屈折率楕円体で表現され、光学軸がＸ軸に対して少し傾いた方向（角度）に配向されている。Ｘ軸に対して少し傾いた角度で配向することで、液晶層６１ｃに対して電圧を印加したオン状態において、液晶ライトバルブ６０ｇは最大透過状態を確保することが出来る。さらに位相差素子６４ｇは、基板面法線方向の屈折率をｎｚ、基板面内の屈折率をｎｙ、ｎｘとした時に、ｎｙ≒ｎｘ＞ｎｚの負の一軸性の性質を有し、その複屈折特性は、図６に示すように円盤型の屈折率楕円体で表現される。

図６（Ａ）は液晶性化合物６５の光軸が少し傾斜している方向と同方向にその光軸が傾くように位相差素子６４ｇが傾斜配置されている場合を示している。緑光ＬＧは位相差素子６４ｇ、液晶層６１ｃを通過し、反射型液晶パネル６１ｇ内部のミラー６１ｄで反射される。反射後にもう一度液晶層６１ｃ、位相差素子６４ｇを通過する。

図６（Ｂ）は、図６（Ａ）を模式的に透過型で表現したものである。液晶層６１ｅは緑光ＬＧがミラー６１ｄで反射された後に通過する液晶層６１ｃに相当する液晶層であり、位相差素子６４ｃは緑光ＬＧがミラー６１ｄで反射された後に通過する位相差素子６４ｇに相当する位相差素子である。光軸方向が等しい正の一軸性と負の一軸性の複屈折性物質はそれぞれの影響を打ち消しあう効果を有するため、液晶層６１ｃと位相差素子６４ｇで生じる影響は打ち消しあい、液晶層６１ｅと位相差素子６４ｃで生じる影響は打ち消しあう。これにより反射型液晶パネル６１ｇに電圧が印加されていない場合の黒表示において、緑光ＬＧに与える液晶層６１ｃのプレチルトによる複屈折の影響が少なくなり、黒の光量を抑えることができる。結果的に液晶ライトバルブ６０ｇのコントラストを向上させることが出来る。

図６（Ｃ）、（Ｄ）は位相差素子６４ｇを液晶性化合物６５の光軸が少し傾斜している方向と逆方向にその光軸が傾くように位相差素子６４ｇが傾斜配置されている場合であり、それぞれ図６（Ａ）、（Ｂ）に対応する。
液晶性化合物６５の光軸の傾斜方向と逆方向にその光軸が傾くように位相差素子６４ｇが傾斜した場合においても図６（Ｄ）のように、液晶層６１ｃと位相差素子６４ｃで生じる複屈折の影響が打ち消し合い、液晶層６１ｅと位相差素子６４ｇで生じる複屈折の影響が打ち消しあう。これにより液晶性化合物６５の光軸の傾斜方向と同方向にその光軸が傾くように位相差素子６４を傾斜した場合と同様にコントラストを向上させることが出来る。

以上の説明から明らかなように、本実施形態の反射型液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒは、電圧が印加されていない状態の時に液晶分子（液晶性化合物６５）が基板面に対して垂直状態からわずかに傾斜して配向されており、位相差素子６４ｂ，６４ｇ，６４ｒは、電圧が印加されていない状態の反射型液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒの位相差特性を補償する位相差を有する位相差素子である。さらに、位相差素子６４ｂ，６４ｇ，６４ｒは、基板面内の屈折率ｎｘ、ｎｙとし、厚み方向の屈折率ｎｚとしたときに、関係式ｎｙ≒ｎｘ＞ｎｚを満たす位相差素子であって、位相差素子６４ｂ，６４ｇ，６４ｒの表面から反射した光が投写光学系８０に飲み込まれない方向へ位相差素子６４ｂ，６４ｇ，６４ｒを傾斜させる選択が可能となる。

なお、図７は本実施形態に係るプロジェクター１００の位相差素子６４ｇの拡大図である。この位相差素子６４ｇの場合、位相差素子基板６４１ｇの表面のうち少なくとも１面に光の波長以下の厚みで構成された無機の膜６４２ｇと、無機の膜６４２ｇよりも屈折率の低い無機の膜６４３ｇとが交互に積層された構成を備える。

この位相差素子６４ｇの場合、構成物質を全て無機で構築することができるため、液晶ライトバルブ６０ｇの信頼性を確実に高めることができる。

１０…光源装置、２０…照明光学系、４０…色分離導光光学系、６０…光変調部、６１ｂ，６１ｇ，６１ｒ…反射型液晶パネル、６２ｂ，６２ｇ，６２ｒ…偏光ビームスプリッター、６３ｂ，６３ｇ，６３ｒ…偏光素子、６４ｂ，６４ｇ，６４ｒ…位相差素子、６５…液晶性化合物、７０…光合成部、８０…投写光学系、ＳＡ…システム光軸、ＬＡ…投写光学系の光軸、ＲＧ…反射光。

Claims (3)

1. システム光軸を中心軸とする照明光を射出する照明光学系と、
   前記照明光学系からの光を透過および反射する偏光ビームスプリッターと、
   前記偏光ビームスプリッターを透過した光を画像信号に応じて変調する反射型液晶パネルと、
   前記反射型液晶パネルと前記偏光ビームスプリッターとの間に配置される位相差素子と、
   前記偏光ビームスプリッターから反射された光を投写する投写光学系と、
   を備え、
   前記投写光学系は前記投写光学系の光軸と前記システム光軸が平行にずれており、
   前記偏光ビームスプリッターは偏光ビームスプリッターの基板平面の法線方向と前記システム光軸が略４５度を成すように配置され、
   前記位相差素子の基板平面中心から引いた法線と前記偏光ビームスプリッターの基板平面が交わる点をＡとし、前記偏光ビームスプリッター基板平面とシステム光軸が交わる点をＢとし、前記偏光ビームスプリッターの基板平面と前記投写光学系の光軸が交わる点をＣとしたときに、点Ａと点Ｃの距離ＡＣと、点Ｂと点Ｃの距離ＢＣとに以下の関係式
   ＡＣ＞ＢＣ
   となる方向へ前記位相差素子が傾斜配置されているプロジェクター。
2. 前記位相差素子は電圧が印加されていない状態の前記反射型液晶パネルの位相差特性を補償する位相差を有する位相差素子であり、前記位相差素子は、基板面内の屈折率ｎｘ、ｎｙとし、厚み方向の屈折率ｎｚとしたときに以下の関係式
   ｎｙ≒ｎｘ＞ｎｚ
   を満たす位相差素子である、請求項１に記載のプロジェクター。
3. 前記位相差素子は、無機物質が積層されて構築された構造性複屈折型位相差素子である、請求項１または請求項２に記載のプロジェクター。

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