JP3797162B2 - 投影装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源から出射された照明光を反射型の光変調素子を用いて変調し、レンズを用いて拡大投影する投影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、大画面表示を可能とするために、液晶パネル等の光変調素子にランプから照明光を照射し、この液晶パネルに入力された映像信号に応じたパターンが表示され、液晶パネルからの反射光を拡大投影することにより液晶パネルに表示されたパターンを拡大投影する投影装置が用いられている。
【０００３】
上述した反射型の液晶パネルを用いる様々な投影装置の光学システムが提案されており、ある特定の波長帯域の偏光方向を９０°回転させる機能を持つ偏光回転素子と、偏光ビームスプリッタ（以下では、ＰＢＳと称する。）を用いるカラー用の光学システムでは、コントラスト、明るさ共に概して良好な光学システムである。
【０００４】
このような光学システムが用いられた投影装置としては、例えば、図５に示すようなプロジェクタ装置１００が提案されている。以下、このプロジェクタ装置１００について説明する。
【０００５】
プロジェクタ装置１００は、照明光を出射するランプ１０１と、このランプ１０１側から光路順に、フライアイインテグレータ１０２と、ＰＳ変換合成素子１０３と、メインコンデンサ１０４と、フィールドレンズ１０５と、プリ偏光板１０６と、Ｇ偏光回転素子１０７と、入射ＰＢＳ１０８とを備えている。
【０００６】
上述したプロジェクタ装置１００において、ランプ１０１から出射された照明光は、フライアイインテグレータ１０２により照度分布が均一化され、ＰＳ変換合成素子１０３によりＰ偏光がＳ偏光に変換され全てＳ偏光とされ、メインコンデンサ１０４とフィールドレンズ１０５とにより集光され、プリ偏光板１０６により偏光面が揃えられ、Ｇ偏光回転素子１０７により緑の波長帯域が偏光面を９０°回転されてＰ偏光とされる。そして、入射ＰＢＳ１０８によりＰ偏光すなわち緑の波長帯域が透過すると共にＳ偏光すなわち赤及び青の波長帯域が光路に対して４５°傾いた入射ＰＢＳ１０８の反射面１０８ａで反射され進行方向を９０°変化させる。
【０００７】
また、プロジェクタ装置１００は、入射ＰＢＳ１０８を透過して直進した照明光の光路順に、Ｇ−ＰＢＳ１０９と、第１の液晶パネル１１０とを備えている。
【０００８】
入射ＰＢＳ１０８を透過して直進した照明光は、緑の波長帯域のＰ偏光であり、Ｇ−ＰＢＳ１０９を透過して第１の液晶パネル１１０に導かれ、第１の液晶パネル１１０により変調され入射方向へ反射される。そして、第１の液晶パネル１１０で反射された反射光は、緑の波長帯域のＳ偏光となり、光路に対して４５°傾いたＧ−ＰＢＳ１０９の反射面１０９ａで反射されて進行方向を９０°変化させる。
【０００９】
さらに、プロジェクタ装置１００は、入射ＰＢＳ１０８の反射面１０８ａで反射された照明光の光路順に、Ｒ偏光回転素子１１１と、ＲＢ−ＰＢＳ１１２と、ＲＢ−ＰＢＳ１１２を透過する照明光の進行方向に第２の液晶パネル１１３と、ＲＢ−ＰＢＳ１１２の反射面１１２ａで反射された照明光の進行方向に第３の液晶パネル１１４とを備える。
【００１０】
入射ＰＢＳ１０８の反射面１０８ａで反射された照明光は、赤及び青の波長帯域のＳ偏光であり、Ｒ偏光回転素子１１１により赤の波長帯域だけ偏光面が９０°回転されてＰ偏光とされ、ＲＢ−ＰＢＳ１１２に入射する。
【００１１】
ＲＢ−ＰＢＳ１１２に入射した照明光のうち赤の波長帯域のＰ偏光は、ＲＢ−ＰＢＳ１１２を透過して直進し第２の液晶パネル１１３に導かれ、第２の液晶パネル１１３により変調され入射方向に反射される。また、ＲＢ−ＰＢＳ１１２に入射した照明光のうち青の波長帯域のＳ偏光は、光路に対して４５°傾いたＲＢ−ＰＢＳ１１２の反射面１１２ａで反射され進行方向を９０°変化させ第３の液晶パネル１１４に導かれ、第３の液晶パネル１１４により変調され入射方向に反射される。
【００１２】
第２の液晶パネル１１３で変調され反射された反射光は、赤の波長帯域のＳ偏光となり、光路に対して４５°傾いたＲＢ−ＰＢＳ１１２の反射面１１２ａで反射され進行方向を９０°変化させる。また、第３の液晶パネル１１４で変調され反射された反射光は、青の波長帯域のＰ偏光となり、ＲＢ−ＰＢＳ１１２を透過して直進する。
【００１３】
さらにまた、プロジェクタ装置１００は、ＲＢ−ＰＢＳ１１２の反射面１１２ａで反射された第２の液晶パネル１１３からの反射光とＲＢ−ＰＢＳ１１２を透過した第３の液晶パネル１１４からの反射光との進行方向に、Ｒ偏光回転素子１１５を備えている。
【００１４】
ＲＢ−ＰＢＳ１１２の反射面１１２ａで反射された第２の液晶パネル１１３からの反射光は、赤の波長帯域のＳ偏光であり、Ｒ偏光回転素子１１５により偏光面が９０°回転されＰ偏光となる。また、ＲＢ−ＰＢＳ１１２を透過した第３の液晶パネル１１４からの反射光は、青の波長帯域のＰ偏光であり、Ｒ偏光回転素子１１５を透過する。
【００１５】
さらにまた、プロジェクタ装置１００は、Ｇ−ＰＢＳ１０９の反射面１０９ａで反射した第１の液晶パネル１１０からの反射光の進行方向で、Ｒ偏光回転素子１１５により偏光面が９０°回転された第２の液晶パネル１１３からの反射光と、Ｒ偏光回転素子１１５を透過した第３の液晶パネル１１４からの反射光との進行方向に、出射ＰＢＳ１１６を備えている。
【００１６】
Ｇ−ＰＢＳ１０９の反射面１０９ａで反射された第１の液晶パネル１１０からの反射光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、光路に対して４５°傾いた出射ＰＢＳ１１６の反射面１１６ａで反射され進行方向を９０°変化させる。また、Ｒ偏光回転素子１１５により偏光面が９０°回転された第２の液晶パネル１１３からの反射光は、赤の波長帯域のＰ偏光であり、出射ＰＢＳ１１６を透過して直進する。さらに、Ｒ偏光回転素子１１５を透過した第３の液晶パネル１１４からの反射光は、青の波長帯域のＰ偏光であり、出射ＰＢＳ１１６を透過して直進する。
【００１７】
さらにまた、投射装置１００は、出射ＰＢＳ１１６の反射面１１６ａで反射した第１の液晶パネル１１０からの反射光と、出射ＰＢＳ１１６を透過した第２の液晶パネル１１３からの反射光と、第３の液晶パネル１１４からの反射光との進行方向に光路順に、Ｇ偏光回転素子１１７と、出射偏光板１１８と、投影レンズ１１９とを備えている。
【００１８】
出射ＰＢＳ１１６の反射面１１６ａで反射した第１の液晶パネルからの反射光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、Ｇ偏光回転素子１１７により偏光面が９０°回転されてＰ偏光となり、出射偏光板１１８で偏光面が揃えられ、投影レンズ１１９により図示しないスクリーンに拡大投影される。また、出射ＰＢＳ１１６を透過した第２の液晶パネル１１３からの反射光は、赤の波長帯域のＰ偏光であり、Ｇ偏光回転素子１１７を透過し、出射偏光板１１８により偏光面が揃えられ、投影レンズ１１９により図示しないスクリーンに拡大投影される。さらに、出射ＰＢＳ１１６を透過した、第３の液晶パネル１１４からの反射光は、青の波長帯域のＰ偏光であり、Ｇ偏光回転素子１１７を透過し、出射偏光板１１８により偏光面が揃えられ、投影レンズ１１９により図示しないスクリーンに拡大投影される。
【００１９】
このように、プロジェクタ装置１００は、第１の液晶パネル１１０、第２の液晶パネル１１３、第３の液晶パネル１１４にそれぞれ入力された緑、赤、青の３色に分離された映像信号に応じた映像を投影レンズ１１９によりスクリーンに拡大投影するようになっている。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したような光学システムを用いた投影装置では、３つの液晶パネルがそれぞれどこに配設されるかによってコントラストが大きく異なってしまう。これは、一般的なＰＢＳの特性から発生してしまう問題である。
【００２１】
ここで、一般的なＰＢＳは、薄膜の干渉を利用して光線の分離合成を行うために、例えば、透過するべきＰ偏光の反射率が１０％程度と大きくなってしまう。これにより、上述したような光学システムでは、各液晶パネルで反射された後に、投影レンズ１１９に至らず、光源ランプ１０１に戻るべき不要光であるＯＦＦ光が、Ｐ偏光として各ＰＢＳを透過する際に、１０％程度反射されてしまい投影レンズ１１９に至りスクリーンに拡大投影されてしまう。
【００２２】
例えば図５において、緑の波長帯域の照明光は、第１の液晶パネル１１０にＰ偏光として導かれる。そして、第１の液晶パネル１１０からの反射光は、変調されたＳ偏光と不要なＰ偏光とを含み、Ｇ−ＰＢＳ１０９のＰ偏光の透過率は１００％にすることができないので、上述したように不要なＰ偏光すなわちＯＦＦ光の１０％程度はＳ偏光と共に反射されてしまう。このようにＧ−ＰＢＳ１０９により反射されたＯＦＦ光は、出射ＰＢＳ１１６に至り、同様に出射ＰＢＳ１１６においても１０％程度は反射され投射レンズ１１９に至りスクリーンに投射されてしまう。
【００２３】
このように不要光であるＯＦＦ光が投影されることにより、コントラストを劣化させる原因となる。
【００２４】
ここで、入射ＰＢＳ１０８，Ｇ−ＰＢＳ１０９，ＲＢ−ＰＢＳ１１２，出射ＰＢＳ１１６のそれぞれのＰ偏光の透過率ＴＰを９０％、反射率ＲＰを１０％、Ｓ偏光の透過率ＴＳを０．５％、反射率ＲＳを９９．５％として実際のコントラストを以下で計算する。
【００２５】
緑の波長帯域では、照明光が第１の液晶パネル１１０で反射光となり投影レンズ１１９に導かれる間に、入射ＰＢＳ１０８でＰ偏光の透過、Ｇ−ＰＢＳ１０９でＰ偏光の透過、Ｇ−ＰＢＳ１０９でＳ偏光の反射、出射ＰＢＳ１１６でＳ偏光の反射が行われ、投影レンズ１１９でスクリーンに投影されるべき光、いわゆる白側の光は、ＴＰ×ＴＰ×ＲＳ×ＲＳ＝８０．２％となる。これに対して第１の液晶パネル１１０で発生するＯＦＦ光が投影レンズ１１９に導かれる間に、Ｇ−ＰＢＳ１０９でＰ偏光の反射、出射ＰＢＳ１１６でＰ偏光の反射が行われるので、投影レンズ１１９でスクリーンに投影されるべきでない光、いわゆる黒側の光は、ＴＰ×ＴＰ×ＲＰ×ＲＰ＝０．８１％となり、コントラストは略９９となる。
【００２６】
また、赤の波長帯域では、照明光が第２の液晶パネル１１３で反射光となり投影レンズ１１９に導かれる間に、白側の光が、ＲＳ×ＴＰ×ＲＳ×ＴＰ＝８０．２％、黒側の光が、ＲＳ×ＴＰ×ＲＰ×ＴＳ＝０．００５％となり、コントラストは、略１６０００となる。
【００２７】
さらに、青の波長帯域では、照明光が第３の液晶パネル１１４で反射光となり投影レンズ１１９に導かれる間に、白側が、ＲＳ×ＲＳ×ＴＰ×ＴＰ＝８０．２％、黒側の光が、ＲＳ×ＲＳ×ＴＳ×ＴＳ＝０．００２５％でコントラストが略３２０００となる。
【００２８】
以上のように、上述した光学システムを用いたプロジェクタ装置１００では、コントラストの高い順に青、赤、緑の波長帯域となり、コントラストに最も寄与する緑の波長帯域が最もコントラストが低い状態となっている。
【００２９】
このプロジェクタ装置１００では、上述した欠点を補うために、出射ＰＢＳ１１６の投影レンズ１１９側にＧ偏光回転素子１１７を配設し、赤、緑、青の波長帯域の光線の偏光面を揃えた上で、さらに出射偏光板１１８を配設し、上述した各波長帯域のコントラストを劣化させるＯＦＦ光を吸収、浄化するようにしている。
【００３０】
しかし、上述したようにＧ偏光回転素子１１７や出射偏光板１１８を追加することで素子数が増えることにより透過効率を低下させ、これにより明るさが低下する問題が発生する。また、Ｇ偏光回転素子１１７は、非常に高価な光学素子であり、このＧ偏光回転素子１１７を配設することでプロジェクタ装置全体のコストが増加してしまう。
【００３１】
本発明は上述した問題を鑑みてなされたものであり、システム全体のコントラストを向上させると共に、高価な光学素子の追加を最低限度に抑え、コストダウンを可能にし、安価で高性能な投影装置を提供することを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る投影装置は、照明光を出射する光源と、光源から出射された照明光の偏光成分を揃える偏光手段と、偏光手段で偏光成分が揃えられた照明光の緑の波長帯域の偏光面を回転させる第１の偏光回転素子と、第１の偏光回転素子で偏光面が回転された緑の波長帯域の照明光を反射すると共に、赤及び青の波長帯域の照明光を透過する分離手段と、分離手段を透過した青の波長帯域の照明光を透過し、分離手段を透過した赤の波長帯域の照明光を偏光面を回転する第２の偏光回転素子と、第２の偏光回転素子を透過した青の波長帯域の照明光を変調して反射する第１の光変調素子と、第２の偏光回転素子で偏光面が回転された赤の波長帯域の照明光を変調して反射する第２の光変調素子と、分離手段で反射された緑の波長帯域の照明光を変調して反射する第３の光変調素子と、第２の偏光回転素子を透過した青の照明光を透過して第１の光変調素子に入射させ、第２の偏光回転素子で偏光面が回転された赤の波長帯域の照明光を反射して第２の光変調素子に入射させると共に、第１の光変調素子からの変調された反射光を反射し、上記第２の光変調素子からの変調された反射光を透過する第１の偏光ビームスプリッタと、第１の偏光ビームスプリッタで反射された青の波長帯域の反射光を透過し、第１の偏光ビームスプリッタを透過した赤の波長帯域の反射光の偏光面を回転させる第３の偏光回転素子と、分離手段と第３の光変調素子との間に配され、上記分離手段で反射された緑の波長帯域の照明光を上記第３の光変調素子に入射させると共に、第３の光変調素子からの緑の波長帯域の変調された反射光を分離手段からの照明光の入射方向と直交する方向へ出力する第２の偏光ビームスプリッタと、第３の偏光回転素子を介して出力された青の波長帯域及び赤の波長帯域の光と、第２の偏光ビームスプリッタからの出力された緑の波長帯域の光を合成する合成手段と、合成手段により合成された光を投影する投影レンズとを備え、第１の偏光ビームスプリッタと合成手段との間には、第３の偏光回転素子から出力された青の波長帯域の光を偏光成分に応じて遮光し、赤の波長帯域の光を透過する青色帯域偏光板が配置されていることを特徴とする。
【００３３】
本発明に係る投影装置は、光源から出射された照明光を第１の偏光板により偏光方向を揃え、第１の偏光回転素子により緑の波長帯域の偏光面を回転させ、分離手段により照明光を緑の波長帯域と、赤及び青の波長帯域とに分離する。次に、第２の偏光回転素子、第２の偏光ビームスプリッタとで第１の光変調素子に青の波長帯域の照明光を導き、第２の光変調素子に赤の波長帯域の照明光を導き、第１の光変調素子で変調され反射された青の波長帯域の反射光と、第２の光変調素子で変調され反射された赤の波長帯域の反射光とを第３の偏光回転素子、合成手段を構成する第３の偏光ビームスプリッタにより投影レンズに導き、投影レンズにより拡大投影する。さらに、緑の波長帯域の照明光を第２の偏光ビームスプリッタにより反射させ第３の光変調素子に導き、第３の光変調素子により変調され反射された反射光を第２の偏光ビームスプリッタと第３の偏光ビームスプリッタとを透過させ投影レンズにより拡大投影する。このように、緑の波長帯域用の第３の光変調素子を配設し、さらに加えて、第１の偏光ビームスプリッタと合成手段との間に、第３の偏光回転素子から出力された青の波長帯域の光を偏光成分に応じて遮光し、赤の波長帯域の光を透過する青色帯域偏光板を配置したことにより、コントラストを向上させることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をプロジェクタ装置に適用して、図面を参照しながら説明する。まず、図１に示すような構成とされた、プロジェクタ装置１について説明する。
【００３５】
プロジェクタ装置１は、照明光を出射する光源となるランプ１０と、このランプ１０側から光路順に、フライアイインテグレータ１１と、ＰＳ変換合成素子１２と、メインコンデンサ１３と、フィールドレンズ１４と、プリ偏光板１５と、Ｇ偏光回転素子１６と、入射ＰＢＳ１７とを備えている。
【００３６】
ランプ１０は、カラー画像を表示するために必要とされる、光の３原色である赤，緑，青の波長帯域の光を含む白色光を出射することができるようにされている。このようなランプ１０は、白色光を発する発光体１０ａと、発光体１０ａから発せられた光を反射するリフレクタ１０ｂとを有している。ランプ１０の発光体１０ａとしては、例えば、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等が好適である。ランプ１０のリフレクタ１０ｂとしては、凹面鏡が用いられ、その鏡面が周効率のよい形状とされていることが好ましく、例えば、回転方物面や回転楕円面のような回転対称面の形状とされている。
【００３７】
フライアイインテグレータ１１は、ランプ１０から出射された照明光が後述する液晶パネルの有効面積内を均一に照明するために、照明光を液晶パネルの有効面積の形状の光束とし、照度分布を均一化するようにされている。このようなフライアイインテグレータ１１は、マルチレンズアレイとも呼ばれ、複数の小さな凸レンズをアレイ状に設けたものを二つ組み合わせ、ランプ１０側のマルチレンズアレイ１１ａによりランプ１０からの照明光を集光し小さな点光源を作り出し、他方のマルチレンズアレイ１１ｂによりそれぞれの点光源からの照明光を合成するようにされている。
【００３８】
ＰＳ変換合成素子１２は、ランプ１０からの照明光を有効利用するために、照明光の偏光成分を揃えるようにされている。ＰＳ変換合成素子１２は、λ／２板や偏光ビームスプリッタ等により構成され、例えば、Ｓ偏光をＰ偏光に変換することができるようにされており、入射した照明光の内でＰ偏光を透過するとともにＳ偏光をＰ偏光に変換して出力するので、照明光を全てＰ偏光にすることができる。
【００３９】
メインコンデンサ１３は、ＰＳ変換合成素子１２を透過した照明光を集光する凸レンズである。
【００４０】
フィールドレンズ１４は、メインコンデンサ１３を透過した照明光を集光する凸レンズである。
【００４１】
プリ偏光板１５は、フィールドレンズ１４を透過した照明光を所定の偏光成分のみ透過させる偏光板であり、例えばＰ偏光の成分を透過させるようになっている。
【００４２】
Ｇ偏光回転素子１６は、フィールドレンズ１４に集光された照明光のうち、緑の波長帯域、すなわち緑色の成分の偏光面を９０°回転させるとともに、それ以外の波長帯域、すなわち赤及び青色の成分の偏光状態を保持して透過するように最適化された積層型の位相差フィルムである。
【００４３】
入射ＰＢＳ１７は、Ｇ偏光回転素子１６を透過した照明光の偏光成分に応じて、この照明光を透過又は反射させて分離するようにされている。入射ＰＢＳ１７は、例えば、複屈折性の少ない石英やショット社製ＳＦ５７等の硝材を誘電体多層膜を介して張り合わせた構成とされており、例えば、Ｐ偏光を透過させるとともに、Ｓ偏光を光路に対して４５°傾いた反射面１７ａで反射させ進行方向を９０°変化させる。
【００４４】
入射ＰＢＳ１７では、Ｇ偏光回転素子１６を透過した照明光が、入射ＰＢＳ１７を透過して直進する光と、反射面１７ａで反射して進行方向が９０°変化する光とに分離される。
【００４５】
また、プロジェクタ装置１は、入射ＰＢＳ１７を透過して直進した照明光の光路順に、第１のＲ偏光回転素子１８と、ＲＢ−ＰＢＳ１９とを備えている。
【００４６】
第１のＲ偏光回転素子１８は、入射ＰＢＳ１７を透過した照明光のうち、所定の波長帯域、すなわち所定の色の成分の偏光面を９０°回転させるとともに、それ以外の波長帯域の偏光状態を保持して透過するように最適化されたの位相差フィルムである。第１のＲ偏光回転素子１８は、例えば、すでに入射ＰＢＳ１７によって緑色の成分が反射分離されているので、透過した青色及び赤色の成分のうち、赤色の照明光だけ偏光面を９０°回転させ、他の波長帯域の照明光すなわち青色の照明光の偏光状態を保持して、それぞれ透過させる。
【００４７】
ＲＢ−ＰＢＳ１９は、第１のＲ偏光回転素子１８を透過した照明光の偏光成分に応じて、この照明光を透過又は反射させて分離するようにされている。ＲＢ−ＰＢＳ１９は、入射ＰＢＳ１７と略同等の構成とされており、例えば、Ｐ偏光を透過させ直進させるとともに、Ｓ偏光を光路に対して４５°傾いた反射面１９ａで反射させ進行方向を９０°変化させる。
【００４８】
ＲＢ−ＰＢＳ１９では、第１のＲ偏光回転素子１８を透過した照明光と後述する液晶パネルで変調された反射光とが、ＲＢ−ＰＢＳ１９を透過して直進する光と反射面１９ａで反射して進行方向が９０°変化する光とに分離される。
【００４９】
さらにまた、プロジェクタ装置１は、ＲＢ−ＰＢＳ１９を透過した照明光の進行方向に第１の液晶パネル２０と、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射した照明光の進行方向に第２の液晶パネル２１とを備える。
【００５０】
第１の液晶パネル２０は、光の３原色毎に分離された映像信号のうち青色の映像信号が入力され、この青色の映像信号に基づいたパターンを表示し、照明光が入射されることにより、この照射光を変調し反射するようにされている。この第１の液晶パネル２０は、液晶分子が封入された液晶パネルであり、各画素ごとに光を変調することができる。
【００５１】
第２の液晶パネル２１は、光の３原色毎に分離された映像信号のうち赤色の映像信号が入力され、この赤色の映像信号に基づいたパターンを表示し、照明光が入射されることにより、この照射光を変調し反射するようにされている。この第２の液晶パネル２１は、液晶分子が封入された液晶パネルであり、各画素ごとに光を変調することができる。
【００５２】
また、ＲＢ−ＰＢＳ１９では、第１の液晶パネル２０で変調された反射光が反射面１９ａで反射して進行方向が９０°変化するとともに、第２の液晶パネル２１で変調された反射光がＲＢ−ＰＢＳ１９を直進して透過する。
【００５３】
さらにまた、プロジェクタ装置１は、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射した第１の液晶パネル２０で変調された反射光とＲＢ−ＰＢＳ１９ａを透過した第２の液晶パネル２１で変調された反射光との光路順に、第２のＲ偏光回転素子２２と、Ｂ帯域偏光板２３とを備えている。
【００５４】
第２のＲ偏光回転素子２２は、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射した第１の液晶パネル２０で変調された反射光とＲＢ−ＰＢＳ１９を透過した第２の液晶パネル２１で変調された反射光とのうち、所定の波長帯域、すなわち所定の色の成分の偏光面を９０°回転させるとともに、それ以外の波長帯域の偏光状態を保持して透過するように最適化されたの位相差フィルムである。第２のＲ偏光回転素子２２は、例えば、すでに入射ＰＢＳ１７によって緑色の成分が反射分離されているので、透過した青色及び赤色の成分のうち、赤色の光だけ偏光面を９０°回転させ、他の波長帯域の光すなわち青色の光の偏光状態を保持して、それぞれ透過させる。
【００５５】
Ｂ帯域偏光板２３は、青の波長帯域の光のうち所定の偏光成分を吸収するようにされた特性を持った偏光板である。Ｂ帯域偏光板２３は、第２のＲ偏光回転素子２２を透過した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光とが入射され、青の波長帯域の所定の偏光成分を吸収する。
【００５６】
さらにまた、プロジェクタ装置１は、入射ＰＢＳ１７の反射面１７ａで反射された照明光の進行方向にＧ−ＰＢＳ２４が備えられている。
【００５７】
Ｇ−ＰＢＳ２４は、入射ＰＢＳ１７の反射面１７ａで反射され進行方向を９０°変化された照明光の偏光成分に応じて、この照明光を透過又は反射するようにされている。Ｇ−ＰＢＳ２４は、入射ＰＢＳ１７と略同等の構成とされており、例えば、Ｐ偏光を透過させ直進させるとともに、Ｓ偏光を光路に対して４５°傾いた反射面２４ａで反射させ進行方向を９０°変化させる。
【００５８】
Ｇ−ＰＢＳ２４では、入射ＰＢＳ１７の反射面１７ａで反射された照明光を反射面２４ａで反射させ進行方向を９０°変化させる。
【００５９】
さらにまた、プロジェクタ装置１は、Ｇ−ＰＢＳ２４の反射面２４ａで反射された照明光の進行方向に第３の液晶パネル２５を備えている。
【００６０】
第３の液晶パネル２５は、光の３原色毎に分離された映像信号のうち緑色の映像信号が入力され、この緑色の映像信号に基づいたパターンを表示し、照明光が入射されることにより、この照射光を変調し反射するようにされている。第３の液晶パネル２５は、液晶分子が封入された表示パネルであり、各画素ごとに光を変調することができる。
【００６１】
また、Ｇ−ＰＢＳ２４では、第３の液晶パネル２５で変調された反射光を透過させ直進させる。
【００６２】
さらにまた、プロジェクタ装置１は、Ｂ帯域偏光板２３を透過した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光との進行方向で、Ｇ−ＰＢＳ２４を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光の進行方向に、出射ＰＢＳ２６を備えている。
【００６３】
出射ＰＢＳ２６は、Ｂ帯域偏光板２３を透過した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光と、Ｇ−ＰＢＳ２４を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光とを、偏光成分に応じて透過又は反射させて合成するようにされている。出射ＰＢＳ２６は、入射ＰＢＳ１７と略同等の構成とされており、例えば、Ｐ偏光を透過させるとともに、Ｓ偏光を光路に対して４５°傾いた反射面２６ａで反射させ進行方向を９０°変化させる。
【００６４】
出射ＰＢＳ２６では、Ｂ帯域偏光板２３を透過した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光とを反射面２６ａで反射させ進行方向を９０°変化させるとともに、Ｇ−ＰＢＳ２４を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光を透過させ直進させ、これらを同一方向に出力する。
【００６５】
さらにまた、プロジェクタ装置１は、出射ＰＢＳ２６の反射面２６ａで反射した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光と、出射ＰＢＳ２６を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光との進行方向に、投影レンズ２７を備えている。
【００６６】
投影レンズ２７は、出射ＰＢＳ２６の反射面２６ａで反射された第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光と、出射ＰＢＳ２６を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光とをともに拡大投影することができるようにされた凸レンズであり、図示しないスクリーン等に映像を投影することができるようにされている。
【００６７】
上述したように構成されたプロジェクタ装置１をランプ１０から出射した照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
【００６８】
ランプ１０から出射した照明光は、光の３原色となる赤、緑、青の波長帯域を含み、無偏光光としてフライアイインテグレータ１１に導かれる。
【００６９】
次に、フライアイインテグレータ１１に導かれた照明光は、フライアイインテグレータ１１により照度分布を均一化され透過し、ＰＳ変換合成素子１２に入射する。
【００７０】
次に、ＰＳ変換合成素子１２に入射した照明光は、Ｐ偏光がそのまま透過するとともに、Ｓ偏光がＰ偏光に変換されて、全てＰ偏光としてメインコンデンサ１３に入射する。
【００７１】
次に、メインコンデンサ１３に入射した照明光は、メインコンデンサ１３により集光されてフィールドレンズ１４に導かれ、フィールドレンズ１４により集光されプリ偏光板１５に入射する。
【００７２】
次に、プリ偏光板１５に入射した照明光は、さらに偏光成分が揃えられＰ偏光としてＧ偏光回転素子１６に導かれる。
【００７３】
次に、Ｇ偏光回転素子１６に入射した照明光は、緑の波長帯域だけ偏光面が９０°回転してＳ偏光とされ透過して入射ＰＢＳ１７に導かれるとともに、赤及び青の波長帯域の成分がＰ偏光のまま透過して入射ＰＢＳ１７に導かれる。
【００７４】
次に、入射ＰＢＳ１７に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光と赤及び青の波長帯域のＰ偏光とであり、入射ＰＢＳ１７の反射面１７ａにおいてＰ偏光だけが透過して直進するとともに、Ｓ偏光が反射面１７ａにより反射され進行方向を９０°変化させる。すなわち、赤及び青色の波長帯域の照明光は、入射ＰＢＳ１７内を直進して透過して第１のＲ偏光回転素子１８に導かれ、緑の波長帯域の照明光は、入射ＰＢＳ１７の反射面１７ａで反射されて進行方向を９０°変化させＧ−ＰＢＳ２４に導かれる。
【００７５】
ここで、上述した入射ＰＢＳ１７により分離された照明光のうち、入射ＰＢＳ１７を透過して第１のＲ偏光回転素子１８に導かれた、赤及び青の波長帯域の照明光の光路について説明する。
【００７６】
第１のＲ偏光回転素子１８に導かれた照明光は、赤及び青の波長帯域のＰ偏光であり、第１のＲ偏光回転素子１８により赤の波長帯域の偏光面が９０°回転されＳ偏光となり、ＲＢ−ＰＢＳ１９に導かれる。
【００７７】
ＲＢ−ＰＢＳ１９に導かれた照明光は、赤の波長帯域のＳ偏光と青の波長帯域のＰ偏光とであり、青の波長帯域のＰ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａを透過して、第１の液晶パネル２０に導かれ、赤の波長帯域のＳ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射され進行方向を９０°変化させ、第２の液晶パネル２１に導かれる。
【００７８】
次に、第１の液晶パネル２０に導かれた照明光は、青の波長帯域のＰ偏光であり、青色の映像信号に基づくパターンが表示された第１の液晶パネル２０により変調され反射されて進行方向を１８０°変化させ、この際にＳ偏光が生成され、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻される。
【００７９】
次に、第２の液晶パネル２１に導かれた照明光は、赤の波長帯域のＳ偏光であり、赤色の映像信号に基づくパターンが表示された第２の液晶パネル２１により変調され反射されて進行方向を１８０°変化させ、この際にＰ偏光が生成され、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻される。
【００８０】
次に、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻された第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光とＯＦＦ光であるＰ偏光とであり、Ｐ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａを透過してランプ１０側へ戻され、Ｓ偏光が反射面１９ａで反射され進行方向を９０°変化させ、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれる。また、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻された第２の液晶パネル２１からの反射光は、赤の波長帯域のＰ偏光とＯＦＦ光であるＳ偏光とであり、Ｓ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射されランプ１０側へ戻され、Ｐ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａを透過して、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれる。
【００８１】
次に、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれた第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光であり、第２のＲ偏光回転素子２２を透過し、Ｂ帯域偏光板２３に導かれる。また、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれた第２の液晶パネル２１からの反射光は、赤の波長帯域のＰ偏光であり、第２のＲ偏光回転素子２２により偏光面が９０°回転されてＳ偏光となり、Ｂ帯域偏光板２３に導かれる
次に、Ｂ帯域偏光板２３に導かれた、第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光であり、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａでわずかながら反射されてしまったＯＦＦ光、すなわちＰ偏光がこのＢ帯域偏光板２３が吸収し、Ｓ偏光のみ透過して、出射ＰＢＳ２６に導かれる。また、Ｂ帯域偏光板２３に導かれた、第２の液晶パネル２１からの反射光は、赤の波長帯域のＳ偏光であり、Ｂ帯域偏光板２３をそのまま透過し、出射ＰＢＳ２６に導かれる。
【００８２】
次に、出射ＰＢＳ２６に導かれた第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光であり、出射ＰＢＳ２６の反射面２６ａで反射され進行方向を９０°変化させ、投影レンズ２７に導かれる。
【００８３】
一方、上述した入射ＰＢＳ１７により分離された照明光のうち、入射ＰＢＳ１７の反射面１７ａで反射されＧ−ＰＢＳ２４に導かれた緑の波長帯域の照明光の光路について説明する。
【００８４】
次に、Ｇ−ＰＢＳ２４に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、Ｇ−ＰＢＳ２４の反射面２４ａで反射され進行方向を９０°変化させ第３の液晶パネル２５に導かれる。
【００８５】
第３の液晶パネル２５に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、緑色の映像信号に基づくパターンが表示された第３の液晶パネル２５により変調され反射されて進行方向を１８０°変化させ、この際にＰ偏光が生成され、Ｇ−ＰＢＳ２４に戻される。
【００８６】
次に、Ｇ−ＰＢＳ２４に戻された第３の液晶パネル２５からの反射光は、緑の波長帯域のＰ偏光とＯＦＦ光であるＳ偏光とであり、Ｓ偏光が反射面２４ａで反射され進行方向を９０°変化させ入射ＰＢＳ１７へ戻され、Ｐ偏光が反射面２４ａを透過して出射ＰＢＳ２６に導かれる。
【００８７】
次に、出射ＰＢＳ２６に導かれた第３の液晶パネル２５からの反射光は、緑の波長帯域のＰ偏光であり、出射ＰＢＳ２６の反射面２６ａを透過して直進し、投射レンズ２７に導かれる。
【００８８】
以上のように、入射ＰＢＳ１７やＲＢ−ＰＢＳ１９により３つの光路に分離されたそれぞれの波長帯域の光は、照明光としてそれぞれの波長帯域に対応した液晶パネルに入射され、それぞれの液晶パネルにより変調され反射される。そして、それぞれの液晶パネルで変調された反射光は、出射ＰＢＳ２６で合成されて投影レンズ２７に導かれ、この投影レンズ２７によりスクリーン等に拡大投影される。
【００８９】
以上のように構成されたプロジェクタ装置１は、最もコントラストの向上が期待できる位置、すなわち液晶パネルで変調された反射光の光路で投影レンズ２７に至るまでの間で液晶パネル変調された反射光が各ＰＢＳにより反射され進行方向が変化しないような位置に、緑色の映像信号が入力される第３の液晶パネル２５を配設し、この第３の液晶パネル２５に緑の波長帯域の照明光を導くことで、ＯＦＦ光が反射され投影レンズ２７に至ることを抑制し、プロジェクタ装置１全体のコントラストが向上する。
【００９０】
また、プロジェクタ装置１は、次にコントラストの向上が期待できる位置に赤の波長帯域に対応する第２の液晶パネル２１を配設している。これは、赤の波長帯域の光が最も弱いため、青の波長帯域に対応する第１の液晶パネル２０よりも優先的に配置することで、各色のバランスを保つことができる。
【００９１】
このように、プロジェクタ装置１は、コントラストに最も影響する緑の波長帯域を最もコントラストに有利な位置に配設することで、システム全体でコントラストが向上する。また、残りの赤及び青の波長帯域において、光源の特性から青の波長帯域の光量が多いため、赤の波長帯域をこの次に有利な位置に配設し、赤の波長帯域に対応する第２の液晶パネル２１のとなりに青の波長帯域に対応する第１の液晶パネル２０を配置することで、赤の波長帯域の光量を維持することができる。
【００９２】
また、プロジェクタ装置１は、Ｂ帯域偏光板２３を配設することにより、コントラストが最も悪い位置に配設された第１の液晶パネル２０からの反射光のうち、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射されてしまったＯＦＦ光をカットすることができる。なお、Ｂ帯域偏光板２３は、偏光板の偏光特性から、緑の波長帯域にも影響するが、Ｂ帯域偏光板２３の位置には、緑の波長帯域の光が入射せずに、青及び赤の波長帯域の光しか入射しないため他の波長帯域への影響を考慮する必要がなくなる。
【００９３】
以上のように、プロジェクタ装置１は、緑及び赤の波長帯域のコントラストを向上させ、青の波長帯域についてもＢ帯域偏光板を用いてコントラストを向上させており、鮮明な映像を投影することができる。また、プロジェクタ装置１は、従来に比して高価なＧ回転偏光素子や出射偏光板の使用点数を削減しているため、透過効率が向上するだけでなく、コストの低減が可能となる。
【００９４】
次に、本発明を適用した他のプロジェクタ装置として、図２に示す、プロジェクタ装置４０について説明する。
【００９５】
なお、上述したプロジェクタ装置１と略同等の部位には同じ符号を付して説明を省略する。
【００９６】
プロジェクタ装置４０は、照明光を出射する光源となるランプ１０と、このランプ１０側から光路順に、フライアイインテグレータ１１と、ＰＳ変換合成素子１２と、メインコンデンサ１３と、プリ偏光板１５と、Ｇ偏光回転素子１６と、入射ＰＢＳ１７とを備えている。
【００９７】
入射ＰＢＳ１７では、Ｇ偏光回転素子１６を透過した照明光が、入射ＰＢＳ１７を透過して直進する光と、反射面１７ａで反射して進行方向が９０°変化する光とに分離される。
【００９８】
また、プロジェクタ装置４０は、入射ＰＢＳ１７を透過して直進した照明光の光路順に、第１のフィールドレンズ２８と、第１のＲ偏光回転素子１８と、ＲＢ−ＰＢＳ１９とを備えている。
【００９９】
第１のフィールドレンズ２８は、入射ＰＢＳ１７を透過した照明光を第１の液晶パネル２０と第２の液晶パネル２１とに集光する凸レンズである。
【０１００】
第１のＲ偏光回転素子１８は、第１のフィールドレンズ２８を透過した照明光のうち、所定の波長帯域、すなわち所定の色の成分の偏光面を９０°回転させるとともに、それ以外の波長帯域の偏光状態を保持して透過するように最適化されたの位相差フィルムである。
【０１０１】
ＲＢ−ＰＢＳ１９では、第１のＲ偏光回転素子１８を透過した照明光と後述する液晶パネルで変調された反射光とが、ＲＢ−ＰＢＳ１９を透過して直進する光と、反射面１９ａで反射して進行方向が９０°変化する光とに分離される。
【０１０２】
さらにまた、プロジェクタ装置４０は、ＲＢ−ＰＢＳ１９を透過した照明光の進行方向に第１の液晶パネル２０と、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射した照明光の進行方向に第２の液晶パネル２１とを備える。
【０１０３】
また、ＲＢ−ＰＢＳ１９では、第１の液晶パネル２０で変調された反射光が反射面１９ａで反射して進行方向が９０°変化するとともに、第２の液晶パネル２１で変調された反射光がＲＢ−ＰＢＳ１９を直進して透過する。
【０１０４】
さらにまた、プロジェクタ装置４０は、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、ＲＢ−ＰＢＳ１９ａを透過した第２の液晶パネル２１で変調された反射光との進行方向に、第２のＲ偏光回転素子２２と、Ｂ帯域偏光板２３とを備えている。
【０１０５】
さらにまた、プロジェクタ装置４０は、入射ＰＢＳ１７の反射面１７ａで反射された照明光の光路順に、第２のフィールドレンズ２９と、第１のＧトリマ３０と、Ｇ−ＰＢＳ２４とを備えている。
【０１０６】
第２のフィールドレンズ２９は、入射ＰＢＳ１７の反射面１７ａで反射された照明光を第３の液晶パネル２５に集光する凸レンズである。
【０１０７】
第１のＧトリマ３０は、第２のフィールドレンズ２９を透過した照明光の緑の波長帯域だけを透過するように特性が合わされたトリミングフィルタである。
【０１０８】
Ｇ−ＰＢＳ２４は、第１のＧトリマ３０を透過した照明光の偏光成分に応じて、この照明光を透過又は反射するようにされている。
【０１０９】
Ｇ−ＰＢＳ２４では、第１のＧトリマ３０を透過した照明光を反射面２４ａで反射させ進行方向を９０°変化させる。
【０１１０】
さらにまた、プロジェクタ装置４０は、Ｇ−ＰＢＳ２４の反射面２４ａで反射された照明光の進行方向に第３の液晶パネル２５を備えている。
【０１１１】
また、Ｇ−ＰＢＳ２４では、第３の液晶パネル２５で変調された反射光を透過させ直進させる。
【０１１２】
さらにまた、プロジェクタ装置４０は、Ｇ−ＰＢＳ２４を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光の進行方向に第２のＧトリマ３１を備えている。
【０１１３】
第２のＧトリマ３１は、Ｇ−ＰＢＳ２４を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光の緑の波長帯域だけを透過するように特性が合わされたトリミングフィルタである。
【０１１４】
さらにまた、プロジェクタ装置４０は、Ｂ帯域偏光板２３を透過した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光との進行方向で、第２のＧトリマ３１を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光の進行方向に、出射ＰＢＳ２６を備えている。
【０１１５】
出射ＰＢＳ２６は、Ｂ帯域偏光板２３を透過した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネルで変調された反射光と、第２のＧトリマ３１を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光とを、偏光成分に応じて透過又は反射させて合成するようにされている。出射ＰＢＳ２６は、入射ＰＢＳ１７と略同等の構成とされており、例えば、Ｐ偏光を透過させるとともに、Ｓ偏光を光路に対して４５°傾いた反射面２６ａで反射させ進行方向を９０°変化させる。
【０１１６】
出射ＰＢＳ２６では、Ｂ帯域偏光板２３を透過した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光とを反射面２６ａで反射させ進行方向を９０°変化させるとともに、第２のＧトリマ３１を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光を透過させ直進させ、これらを同一方向に出力する。
【０１１７】
さらにまた、プロジェクタ装置４０は、出射ＰＢＳ２６の反射面２６ａで反射した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光と、出射ＰＢＳ２６を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光との進行方向に、投影レンズ２７を備えている。
【０１１８】
上述したように構成されたプロジェクタ装置４０をランプ１０から出射した照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
【０１１９】
ランプ１０から出射した照明光は、光の３原色となる赤、緑、青の波長帯域を含み、無偏光光としてフライアイインテグレータ１１に導かれる。
【０１２０】
次に、フライアイインテグレータ１１に導かれた照明光は、フライアイインテグレータ１１により照度分布を均一化され透過し、ＰＳ変換合成素子１２に入射する。
【０１２１】
次に、ＰＳ変換合成素子１２に入射した照明光は、Ｐ偏光がそのまま透過するとともに、Ｓ偏光がＰ偏光に変換されて、全てＰ偏光としてメインコンデンサ１３に入射する。
【０１２２】
次に、メインコンデンサ１３に入射した照明光は、メインコンデンサ１３により集光されてプリ偏光板１５に入射する。
【０１２３】
次に、プリ偏光板１５に入射した照明光は、さらに偏光成分が揃えられＰ偏光としてＧ偏光回転素子１６に導かれる。
【０１２４】
次に、Ｇ偏光回転素子１６に入射した照明光は、緑の波長帯域だけ偏光面が９０°回転してＳ偏光とされ透過して入射ＰＢＳ１７に導かれるとともに、赤及び青の波長帯域の成分がＰ偏光のまま透過して入射ＰＢＳ１７に導かれる。
【０１２５】
次に、入射ＰＢＳ１７に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光と赤及び青の波長帯域のＰ偏光とであり、入射ＰＢＳ１７の反射面１７ａにおいてＰ偏光だけが透過して直進するとともに、Ｓ偏光が反射面１７ａにより反射され進行方向を９０°変化させる。すなわち、赤色、青の波長帯域の照明光は、入射ＰＢＳ１７内を直進して透過して第１のフィールドレンズ２８に導かれ、緑の波長帯域の照明光は、入射ＰＢＳ１７の反射面１７ａで反射されて進行方向を９０°変化させ第２のフィールドレンズ２９に導かれる。
【０１２６】
ここで、上述した入射ＰＢＳ１７により分離された照明光のうち、入射ＰＢＳ１７を透過して第１のフィールドレンズ２８に導かれた、赤及び青の波長帯域の照明光の光路について説明する。
【０１２７】
第１のフィールドレンズ２８に導かれた照明光は、赤及び波長帯域のＰ偏光であり、第１の液晶パネル２０と第２の液晶パネル２１とに集光するように、第１のＲ偏光回転素子１８に導かれる。
【０１２８】
第１のＲ偏光回転素子１８に導かれた照明光は、赤及び青の波長帯域のＰ偏光であり、第１のＲ偏光回転素子１８により赤の波長帯域の偏光面が９０°回転されＳ偏光となり、ＲＢ−ＰＢＳ１９に導かれる。
【０１２９】
ＲＢ−ＰＢＳ１９に導かれた照明光は、赤の波長帯域のＳ偏光と青の波長帯域のＰ偏光とであり、青の波長帯域のＰ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａを透過して、第１の液晶パネル２０に導かれ、赤の波長帯域のＳ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射され進行方向を９０°変化させ、第２の液晶パネル２１に導かれる。
【０１３０】
次に、第１の液晶パネル２０に導かれた照明光は、青の波長帯域のＰ偏光であり、青色の映像信号に基づくパターンが表示された第１の液晶パネル２０により変調され反射されて進行方向を１８０°変化させ、この際にＳ偏光が生成され、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻される。
【０１３１】
次に、第２の液晶パネル２１に導かれた照明光は、赤の波長帯域のＳ偏光であり、赤色の映像信号に基づくパターンが表示された第２の液晶パネル２１により変調され反射されて進行方向を１８０°変化させ、この際にＰ偏光が生成され、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻される。
【０１３２】
次に、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻された第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光とＯＦＦ光であるＰ偏光とであり、Ｐ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａを透過してランプ１０側へ戻され、Ｓ偏光が反射面１９ａで反射され進行方向を９０°変化させ、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれる。また、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻された第２の液晶パネル２１からの反射光は、赤の波長帯域のＰ偏光とＯＦＦ光であるＳ偏光とであり、Ｓ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射されランプ１０側へ戻され、Ｐ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａを透過して、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれる。
【０１３３】
次に、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれた第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光であり、第２のＲ偏光回転素子２２を透過し、Ｂ帯域偏光板２３に導かれる。また、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれた第２の液晶パネル２１からの反射光は、赤の波長帯域のＰ偏光であり、第２のＲ偏光回転素子２２により偏光面が９０°回転されてＳ偏光となり、Ｂ帯域偏光板２３に導かれる。
【０１３４】
次に、Ｂ帯域偏光板２３に導かれた、第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光であり、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａでわずかながら反射されてしまったＯＦＦ光、すなわちＰ偏光がこのＢ帯域偏光板２３が吸収し、Ｓ偏光のみ透過して、出射ＰＢＳ２６に導かれる。また、Ｂ帯域偏光板２３に導かれた、第２の液晶パネル２１からの反射光は、赤の波長帯域のＳ偏光であり、Ｂ帯域偏光板２３をそのまま透過し、出射ＰＢＳ２６に導かれる。
【０１３５】
次に、出射ＰＢＳ２６に導かれた第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光であり、出射ＰＢＳ２６の反射面２６ａで反射され進行方向を９０°変化させ、投影レンズ２７に導かれる。
【０１３６】
一方、上述した入射ＰＢＳ１７により分離された照明光のうち、入射ＰＢＳ１７の反射面１７ａで反射され第２のフィールドレンズ２９に導かれた緑の波長帯域の照明光の光路について説明する。
【０１３７】
第２のフィールドレンズ２９に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、第３の液晶パネル２５に集光するように第１のＧトリマ３０に導かれる。
【０１３８】
次に、第１のＧトリマ３０に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、緑の波長帯域のみ透過するように、入射ＰＢＳ１７の反射面１７ａでわずかながら反射されてしまった不要な波長帯域がトリミングされて、Ｇ−ＰＢＳ２４に導かれる。
【０１３９】
次に、Ｇ−ＰＢＳ２４に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、Ｇ−ＰＢＳ２４の反射面２４ａで反射され進行方向を９０°変化させ第３の液晶パネル２５に導かれる。
【０１４０】
第３の液晶パネル２５に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、緑色の映像信号に基づくパターンが表示された第３の液晶パネル２５により変調され反射されて進行方向を１８０°変化させ、この際にＰ偏光が生成され、Ｇ−ＰＢＳ２４に戻される。
【０１４１】
次に、Ｇ−ＰＢＳ２４に戻された第３の液晶パネル２５からの反射光は、緑の波長帯域のＰ偏光とＯＦＦ光であるＳ偏光とであり、Ｓ偏光が反射面２４ａで反射され進行方向を９０°変化させ入射ＰＢＳ１７へ戻され、Ｐ偏光が反射面２４ａを透過して第２のＧトリマ３１に導かれる。
【０１４２】
次に、第２のＧトリマ３１に導かれた第３の液晶パネル２５からの反射光は、緑の波長帯域のＰ偏光であり、緑の波長帯域のみ透過するように、入射ＰＢＳ１７の反射面１７ａでわずかながら反射されてしまった不要な波長帯域がトリミングされて、出射ＰＢＳ２６に導かれる。
【０１４３】
次に、出射ＰＢＳ２６に導かれた第３の液晶パネル２５からの反射光は、緑の波長帯域のＰ偏光であり、出射ＰＢＳ２６の反射面２６ａを透過して直進し、投射レンズ２７に導かれる。
【０１４４】
以上のように、入射ＰＢＳ１７やＲＢ−ＰＢＳ１９により３つの光路に分離されたそれぞれの波長帯域の光は、照明光としてそれぞれの波長帯域に対応した液晶パネルに入射され、それぞれの液晶パネルにより変調され反射される。そして、それぞれの液晶パネルからの反射光は、出射ＰＢＳ２６で合成されて投影レンズ２７に到達し、この投影レンズ２７によりスクリーン等に拡大投影される。
【０１４５】
以上のように構成されたプロジェクタ装置４０は、最もコントラストの向上が期待できる位置、すなわち液晶パネルで変調された反射光の光路で投影レンズ２７に至るまでの間で液晶パネルで変調された反射光が各ＰＢＳにより反射され進行方向が変化しないような位置に、緑色の映像信号が入力される第３の液晶パネル２５を配設し、この第３の液晶パネル２５に緑の波長帯域の照明光を導くことで、ＯＦＦ光が反射され投影レンズ２７に至ることを抑制し、プロジェクタ装置４０全体のコントラストが向上する。
【０１４６】
また、プロジェクタ装置４０は、次にコントラストの向上が期待できる位置に赤の波長帯域に対応する第２の液晶パネル２１を配設している。これは、赤の波長帯域の光が最も弱いため、青の波長帯域に対応する第１の液晶パネル２０よりも優先的に配置することで、各色のバランスを保つことができる。
【０１４７】
このように、プロジェクタ装置４０は、コントラストに最も影響する緑の波長帯域を最もコントラストに有利な位置に配設することで、システム全体でコントラストが向上する。また、残りの赤及び青の波長帯域において、光源の特性から青の波長帯域の光量が多いため、赤の波長帯域をこの次に有利な位置に配設し、赤の波長帯域に対応する第２の液晶パネル２１のとなりに青の波長帯域に対応する第１の液晶パネル２０を配置することで、赤の波長帯域の光量を維持することができる。
【０１４８】
また、プロジェクタ装置４０は、Ｂ帯域偏光板２３を配設することにより、コントラストが最も悪い位置に配設された第１の液晶パネル２０からの反射光のうち、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射されてしまったＯＦＦ光をカットすることができる。なお、Ｂ帯域偏光板２３は、偏光板の偏光特性から、緑の波長帯域にも影響するが、Ｂ帯域偏光板２３の位置には、緑の波長帯域の光が入射せずに、青及び赤の波長帯域の光しか入射しないため他の波長帯域への影響を考慮する必要がなくなる。
【０１４９】
以上のように、プロジェクタ装置４０は、緑及び赤の波長帯域のコントラストを向上させ、青の波長帯域についてもＢ帯域偏光板を用いてコントラストを向上させており、鮮明な映像を投影することができる。また、プロジェクタ装置４０は、従来に比して高価なＧ回転偏光素子や出射偏光板の使用点数を削減しているため、透過効率が向上するだけでなく、コストの低減が可能となる。
【０１５０】
また、プロジェクタ装置４０は、プロジェクタ装置１におけるフィールドレンズ１４を、第１のフィールドレンズ２９及び第２のフィールドレンズ３０の二つに分けて、光路上の入射ＰＢＳ１７の後方にそれぞれ配置することにより、入射ＰＢＳ１７へ入射する照明光の角度分布を小さくすることができる。また、プロジェクタ装置４０は、これら第１のフィールドレンズ２８及び第２のフィールドレンズ２９の位置を調整することができる。これにより、各波長帯域ごとの照明光による照明範囲を調整することが可能となる。
【０１５１】
上述したようにプロジェクタ装置４０は、各波長帯域ごとの照明光による照明範囲を調整をすることが可能となるために、部品公差を緩くすることができるので、安価な部品を用いることができ、製造コストを低減させることができる。また、プロジェクタ装置４０では、各波長帯域ごとの照明光による照明範囲を調整をすることが可能となるために、製造過程での歩留まりが向上し、製造コストを低減させることができる。
【０１５２】
次に、本発明を適用した他のプロジェクタ装置として、図３に示す、プロジェクタ装置５０について説明する。
【０１５３】
なお、上述したプロジェクタ装置１及びプロジェクタ装置４０と略同等の部位には同じ符号を付して説明を省略する。
【０１５４】
プロジェクタ装置５０は、照明光を出射する光源となるランプ１０と、このランプ１０側から光路順に、フライアイインテグレータ１１と、ＰＳ変換合成素子１２と、メインコンデンサ１３と、プリ偏光板１５と、Ｇ偏光回転素子１６と、平板ＰＢＳ３２とを備えている。
【０１５５】
平板ＰＢＳ３２は、Ｇ偏光回転素子１６を透過した照明光の偏光成分に応じて、この照明光を透過又は反射させて分離するようにされている。平板ＰＢＳ３２は、例えば、誘電体多層膜からなる平板形状の構成とされており、例えば、Ｐ偏光を透過させるとともに、Ｓ偏光を光路に対して４５°傾いた反射面３２ａで反射させ進行方向を９０°変化させる。また、平板ＰＢＳ３２は、微細なグリッド形状の金属からなる偏光分離特性を有する光学素子であってもよい。
【０１５６】
平板ＰＢＳ３２では、Ｇ偏光回転素子１６を透過した照明光が、平板ＰＢＳ３２を透過して直進する光と、反射面３２ａで反射して進行方向が９０°変化する光とに分離される。
【０１５７】
また、プロジェクタ装置５０は、平板ＰＢＳ３２を透過して直進した照明光の光路順に、第１のフィールドレンズ２８と、第１のＲ偏光回転素子１８と、ＲＢ−ＰＢＳ１９とを備えている。
【０１５８】
ＲＢ−ＰＢＳ１９では、第１のＲ偏光回転素子１８を透過した照明光と後述する液晶パネルで変調された反射光とが、ＲＢ−ＰＢＳ１９を透過して直進する光と、反射面１９ａで反射して進行方向が９０°変化する光とに分離される。
【０１５９】
さらにまた、プロジェクタ装置５０は、ＲＢ−ＰＢＳ１９を透過した照明光の進行方向に第１の液晶パネル２０と、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射した照明光の進行方向に第２の液晶パネル２１とを備える。
【０１６０】
また、ＲＢ−ＰＢＳ１９では、第１の液晶パネル２０で変調された反射光が反射面１９ａで反射して進行方向が９０°変化するとともに、第２の液晶パネル２１で変調された反射光がＲＢ−ＰＢＳ１９を直進して透過する。
【０１６１】
さらにまた、プロジェクタ装置５０は、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射した第１の液晶パネル２０で変調された反射光とＲＢ−ＰＢＳ１９ａを透過した第２の液晶パネル２１で変調された反射光との進行方向に、第２のＲ偏光回転素子２２と、Ｂ帯域偏光板２３とを備えている。
【０１６２】
さらにまた、プロジェクタ装置５０は、平板ＰＢＳ３２の反射面３２ａで反射された照明光の光路順に、第２のフィールドレンズ２９と、Ｇ−ＰＢＳ２４とを備えている。
【０１６３】
Ｇ−ＰＢＳ２４は、第２のフィールドレンズ２９を透過した照明光の偏光成分に応じて、この照明光を透過又は反射するようにされている。
【０１６４】
Ｇ−ＰＢＳ２４では、第２のフィールドレンズ２９を透過した照明光を反射面２４ａで反射させ進行方向を９０°変化させる。
【０１６５】
さらにまた、プロジェクタ装置５０は、Ｇ−ＰＢＳ２４の反射面２４ａで反射された照明光の進行方向に第３の液晶パネル２５を備えている。
【０１６６】
また、Ｇ−ＰＢＳ２４では、第３の液晶パネル２５からの反射光を透過させ直進させる。
【０１６７】
さらにまた、プロジェクタ装置５０は、Ｂ帯域偏光板２３を透過した第１の液晶パネル２０で反射された反射光と、第２の液晶パネル２１で反射された反射光との進行方向で、Ｇ−ＰＢＳ２４を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光の進行方向に、出射ＰＢＳ２６を備えている。
【０１６８】
出射ＰＢＳ２６は、Ｂ帯域偏光板２３を透過した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネルで変調された反射光と、Ｇ−ＰＢＳ２４を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光とを、偏光成分に応じて透過又は反射させて合成するようにされている。
【０１６９】
出射ＰＢＳ２６では、Ｂ帯域偏光板２３を透過した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光とを反射面２６ａで反射させ進行方向を９０°変化させるとともに、Ｇ−ＰＢＳ２４を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光を透過させ直進させ、これらを同一方向に出力する。
【０１７０】
さらにまた、プロジェクタ装置５０は、出射ＰＢＳ２６の反射面２６ａで反射した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光と、出射ＰＢＳ２６を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光との進行方向に、投影レンズ２７を備えている。
【０１７１】
上述したように構成されたプロジェクタ装置５０をランプ１０から出射した照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
【０１７２】
ランプ１０から出射した照明光は、光の３原色となる赤、緑、青の波長帯域を含み、無偏光光としてフライアイインテグレータ１１に導かれる。
【０１７３】
次に、フライアイインテグレータ１１に導かれた照明光は、フライアイインテグレータ１１により照度分布を均一化され透過し、ＰＳ変換合成素子１２に入射する。
【０１７４】
次に、ＰＳ変換合成素子１２に入射した照明光は、Ｐ偏光がそのまま透過するとともに、Ｓ偏光がＰ偏光に変換されて、全てＰ偏光としてメインコンデンサ１３に入射する。
【０１７５】
次に、メインコンデンサ１３に入射した照明光は、メインコンデンサ１３により集光されてプリ偏光板１５に入射する。
【０１７６】
次に、プリ偏光板１５に入射した照明光は、さらに偏光成分が揃えられＰ偏光としてＧ偏光回転素子１６に導かれる。
【０１７７】
次に、Ｇ偏光回転素子１６に入射した照明光は、緑の波長帯域だけ偏光面が９０°回転してＳ偏光とされ透過して平板ＰＢＳ３２に導かれるとともに、赤及び青の波長帯域の成分がＰ偏光のまま透過して平板ＰＢＳ３２に導かれる。
【０１７８】
次に、平板ＰＢＳ３２に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光と赤及び青の波長帯域のＰ偏光とであり、平板ＰＢＳ３２の反射面３２ａにおいてＰ偏光だけが透過して直進するとともに、Ｓ偏光が反射面３２ａにより反射され進行方向を９０°変化させる。すなわち、赤及び青の波長帯域の照明光は、平板ＰＢＳ３２内を直進して透過して第１のフィールドレンズ２８に導かれ、緑の波長帯域の照明光は、平板ＰＢＳ３２の反射面３２ａで反射されて進行方向を９０°変化させ第２のフィールドレンズ２９に導かれる。
【０１７９】
ここで、上述した平板ＰＢＳ３２により分離された照明光のうち、平板ＰＢＳ３２を透過して第１のフィールドレンズ２８に導かれた、赤及び青の波長帯域の照明光の光路について説明する。
【０１８０】
第１のフィールドレンズ２８に導かれた照明光は、赤及び波長帯域のＰ偏光であり、第１の液晶パネル２０と第２の液晶パネル２１とに集光するように、第１のＲ偏光回転素子１８に導かれる。
【０１８１】
第１のＲ偏光回転素子１８に導かれた照明光は、赤及び青の波長帯域のＰ偏光であり、第１のＲ偏光回転素子１８により赤の波長帯域の偏光面が９０°回転されＳ偏光となり、ＲＢ−ＰＢＳ１９に導かれる。
【０１８２】
ＲＢ−ＰＢＳ１９に導かれた照明光は、赤の波長帯域のＳ偏光と青の波長帯域のＰ偏光とであり、青の波長帯域のＰ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａを透過して、第１の液晶パネル２０に導かれ、赤の波長帯域のＳ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射され進行方向を９０°変化させ、第２の液晶パネル２１に導かれる。
【０１８３】
次に、第１の液晶パネル２０に導かれた照明光は、青の波長帯域のＰ偏光であり、青色の映像信号に基づくパターンが表示された第１の液晶パネル２０により変調され反射されて進行方向を１８０°変化させ、この際にＳ偏光が生成され、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻される。
【０１８４】
次に、第２の液晶パネル２１に導かれた照明光は、赤の波長帯域のＳ偏光であり、赤色の映像信号に基づくパターンが表示された第２の液晶パネル２１により変調され反射されて進行方向を１８０°変化させ、この際にＰ偏光が生成され、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻される。
【０１８５】
次に、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻された第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光とＯＦＦ光であるＰ偏光とであり、Ｐ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａを透過してランプ１０側へ戻され、Ｓ偏光が反射面１９ａで反射され進行方向を９０°変化させ、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれる。また、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻された第２の液晶パネル２１からの反射光は、赤の波長帯域のＰ偏光とＯＦＦ光であるＳ偏光とであり、Ｓ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射されランプ１０側へ戻され、Ｐ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａを透過して、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれる。
【０１８６】
次に、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれた第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光であり、第２のＲ偏光回転素子２２を透過し、Ｂ帯域偏光板２３に導かれる。また、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれた第２の液晶パネル２１からの反射光は、赤の波長帯域のＰ偏光であり、第２のＲ偏光回転素子２２により偏光面が９０°回転されてＳ偏光となり、Ｂ帯域偏光板２３に導かれる。
【０１８７】
次に、Ｂ帯域偏光板２３に導かれた、第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光であり、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａでわずかながら反射されてしまったＯＦＦ光、すなわちＰ偏光がこのＢ帯域偏光板２３が吸収し、Ｓ偏光のみ透過して、出射ＰＢＳ２６に導かれる。また、Ｂ帯域偏光板２３に導かれた、第２の液晶パネル２１からの反射光は、赤の波長帯域のＳ偏光であり、Ｂ帯域偏光板２３をそのまま透過し、出射ＰＢＳ２６に導かれる。
【０１８８】
次に、出射ＰＢＳ２６に導かれた第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光であり、出射ＰＢＳ２６の反射面２６ａで反射され進行方向を９０°変化させ、投影レンズ２７に導かれる。
【０１８９】
一方、上述した平板ＰＢＳ３２により分離された照明光のうち、平板ＰＢＳ３２の反射面３２ａで反射され第２のフィールドレンズ２９に導かれた緑の波長帯域の照明光の光路について説明する。
【０１９０】
第２のフィールドレンズ２９に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、第３の液晶パネル２５に集光するようにＧ−ＰＢＳ２４に導かれる。
【０１９１】
次に、Ｇ−ＰＢＳ２４に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、Ｇ−ＰＢＳ２４の反射面２４ａで反射され進行方向を９０°変化させ第３の液晶パネル２５に導かれる。
【０１９２】
第３の液晶パネル２５に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、緑色の映像信号に基づくパターンが表示された第３の液晶パネル２５により変調され反射されて進行方向を１８０°変化させ、この際にＰ偏光が生成され、Ｇ−ＰＢＳ２４に戻される。
【０１９３】
次に、Ｇ−ＰＢＳ２４に戻された第３の液晶パネル２５からの反射光は、緑の波長帯域のＰ偏光とＯＦＦ光であるＳ偏光とであり、Ｓ偏光が反射面２４ａで反射され進行方向を９０°変化させ平板ＰＢＳ３２へ戻され、Ｐ偏光が反射面２４ａを透過して出射ＰＢＳ２６に導かれる。
【０１９４】
次に、出射ＰＢＳ２６に導かれた第３の液晶パネル２５からの反射光は、緑の波長帯域のＰ偏光であり、出射ＰＢＳ２６の反射面２６ａを透過して直進し、投射レンズ２７に導かれる。
【０１９５】
以上のように、平板ＰＢＳ３２やＲＢ−ＰＢＳ１９により３つの光路に分離されたそれぞれの波長帯域の光は、照明光としてそれぞれの波長帯域に対応した液晶パネルに入射され、それぞれの液晶パネルにより変調され反射される。そして、それぞれの液晶パネルからの反射光は、出射ＰＢＳ２６で合成されて投影レンズ２７に到達し、この投影レンズ２７によりスクリーン等に拡大投影される。
【０１９６】
以上のように構成されたプロジェクタ装置５０は、最もコントラストの向上が期待できる位置、すなわち液晶パネルで変調された反射光の光路で投影レンズ２７に至るまでの間で液晶パネルで変調された反射光が各ＰＢＳにより反射され進行方向が変化しないような位置に、緑色の映像信号が入力される第３の液晶パネル２５を配設し、この第３の液晶パネル２５に緑の波長帯域の照明光を導くことで、ＯＦＦ光が反射され投影レンズ２７に至ることを抑制し、プロジェクタ装置５０全体のコントラストが向上する。
【０１９７】
また、プロジェクタ装置５０は、次にコントラストの向上が期待できる位置に赤の波長帯域に対応する第２の液晶パネル２１を配設している。これは、赤の波長帯域の光が最も弱いため、青の波長帯域に対応する第１の液晶パネル２０よりも優先的に配置することで、各色のバランスを保つことができる。
【０１９８】
このように、プロジェクタ装置５０は、コントラストに最も影響する緑の波長帯域を最もコントラストに有利な位置に配設することで、システム全体でコントラストが向上する。また、残りの赤及び青の波長帯域において、光源の特性から青の波長帯域の光量が多いため、赤の波長帯域をこの次に有利な位置に配設し、赤の波長帯域に対応する第２の液晶パネル２１のとなりに青の波長帯域に対応する第１の液晶パネル２０を配置することで、赤の波長帯域の光量を維持することができる。
【０１９９】
また、プロジェクタ装置５０は、Ｂ帯域偏光板２３を配設することにより、コントラストが最も悪い位置に配設された第１の液晶パネル２０からの反射光のうち、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射されてしまったＯＦＦ光をカットすることができる。なお、Ｂ帯域偏光板２３は、偏光板の偏光特性から、緑の波長帯域にも影響するが、Ｂ帯域偏光板２３の位置には、緑の波長帯域の光が入射せずに、青及び赤の波長帯域の光しか入射しないため他の波長帯域への影響を考慮する必要がなくなる。
【０２００】
以上のように、プロジェクタ装置５０は、緑及び赤の波長帯域のコントラストを向上させ、青の波長帯域についてもＢ帯域偏光板を用いてコントラストを向上させており、鮮明な映像を投影することができる。また、プロジェクタ装置５０は、従来に比して高価なＧ回転偏光素子や出射偏光板の使用点数を削減しているため、透過効率が向上するだけでなく、コストの低減が可能となる。
【０２０１】
また、プロジェクタ装置５０は、プロジェクタ装置１におけるフィールドレンズ１４を、第１のフィールドレンズ２９及び第２のフィールドレンズ３０の二つに分けて、光路上の平板ＰＢＳ３２の後方にそれぞれ配置することにより、平板ＰＢＳ３２へ入射する照明光の角度分布を小さくすることができる。また、プロジェクタ装置５０は、これら第１のフィールドレンズ２８及び第２のフィールドレンズ２９の位置を調整することができる。これにより、各波長帯域ごとの照明光による照明範囲を調整することが可能となる。
【０２０２】
上述したようにプロジェクタ装置５０は、各波長帯域ごとの照明光による照明範囲を調整をすることが可能となるために、部品公差を緩くすることができるので、安価な部品を用いることができ、製造コストを低減させることができる。また、プロジェクタ装置５０では、各波長帯域ごとの照明光による照明範囲を調整をすることが可能となるために、製造過程での歩留まりが向上し、製造コストを低減させることができる。
【０２０３】
また、通常光学系内に平板形状の光学素子を用いる場合には非点収差を考慮する必要があるが、プロジェクタ装置５０では、照明光学系内に平板ＰＢＳ３２を配することで、非点収差を考慮する必要がない。これにより、プロジェクタ装置５０は、高価な硝材を用いることなく安価な平板形状のＰＢＳを用いることができ、装置全体でのコストを低減することができるだけでなく、重量も低減することができる。
【０２０４】
なお、図３に示すプロジェクタ装置５０は、各光学素子間における空隙、いわゆるエアギャップをなくして接着する構成とされている。プロジェクタ装置５０では、ＲＢ−ＰＢＳ１９と、Ｇ−ＰＢＳ２４と、出射ＰＢＳ２６とのそれぞれの間において各光学素子を挟み込み接着されている。なお、上述したプロジェクタ装置５０では、第１のフィールドレンズ２８及び第２のフィールドレンズ２９としてフレネルレンズを用いることができ、フレネルレンズが平面形状であるために、他の光学素子と接着することが可能となる。
【０２０５】
以上のように、プロジェクタ装置５０では、各光学素子を接着し一体化を図ることにより、装置全体の小型化を可能とし、材料費を低減することができる。また、プロジェクタ装置５０では、各光学素子を接着することにより各素子が固定され、各液晶パネル間でのいわゆる画素ずれを防止することができる。
【０２０６】
次に、本発明を適用した他のプロジェクタ装置として、図４に示す、プロジェクタ装置６０について説明する。
【０２０７】
なお、上述したプロジェクタ装置１、プロジェクタ装置４０及びプロジェクタ装置５０と略同等の部位には同じ符号を付して説明を省略する。
【０２０８】
プロジェクタ装置６０は、照明光を出射する光源となるランプ１０と、このランプ１０側から光路順に、フライアイインテグレータ１１と、ＰＳ変換合成素子１２と、メインコンデンサ１３と、プリ偏光板１５と、Ｇ偏光回転素子１６と、Ｇ反射ダイクロイックミラー３３とを備えている。
【０２０９】
Ｇ反射ダイクロイックミラー３３は、Ｇ偏光回転素子１６を透過した照明光の波長帯域に応じて、この照明光を透過又は反射させて分離するようにされている。Ｇ反射ダイクロイックミラー３３は、例えば、薄膜を複数層積層した平板形状の構成とされており、例えば、緑以外の波長帯域、すなわち赤及び青の波長帯域の照明光を透過させるとともに、緑の波長帯域の照明光を光路に対して４５°傾いた反射面３３ａで反射させ進行方向を９０°変化させる。
【０２１０】
Ｇ反射ダイクロイックミラー３３では、Ｇ偏光回転素子１６を透過した照明光が、Ｇ反射ダイクロイックミラー３３を透過して直進する光と、反射面３３ａで反射して進行方向が９０°変化する光とに分離される。
【０２１１】
また、プロジェクタ装置６０は、Ｇ反射ダイクロイックミラー３３を透過して直進した照明光の光路順に、第１のフィールドレンズ２８と、第１のＲ偏光回転素子１８と、ＲＢ−ＰＢＳ１９とを備えている。
【０２１２】
ＲＢ−ＰＢＳ１９では、第１のＲ偏光回転素子１８を透過した照明光と後述する液晶パネルからの反射光とが、ＲＢ−ＰＢＳ１９を透過して直進する光と、反射面１９ａで反射して進行方向が９０°変化する光とに分離される。
【０２１３】
さらにまた、プロジェクタ装置６０は、ＲＢ−ＰＢＳ１９を透過した照明光の進行方向に第１の液晶パネル２０と、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射した照明光の進行方向に第２の液晶パネル２１とを備える。
【０２１４】
また、ＲＢ−ＰＢＳ１９では、第１の液晶パネル２０で変調された反射光が反射面１９ａで反射して進行方向が９０°変化するとともに、第２の液晶パネル２１で変調された反射光がＲＢ−ＰＢＳ１９を直進して透過する。
【０２１５】
さらにまた、プロジェクタ装置６０は、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射した第１の液晶パネル２０で変調された反射光とＲＢ−ＰＢＳ１９ａを透過した第２の液晶パネル２１で変調された反射光との進行方向に、第２のＲ偏光回転素子２２と、Ｂ帯域偏光板２３とを備えている。
【０２１６】
さらにまた、プロジェクタ装置６０は、Ｇ反射ダイクロイックミラー３３の反射面３３ａで反射された照明光の光路順に、第２のフィールドレンズ２９と、Ｇ−ＰＢＳ２４とを備えている。
【０２１７】
Ｇ−ＰＢＳ２４は、第２のフィールドレンズ２９を透過した照明光の偏光成分に応じて、この照明光を透過又は反射するようにされている。
【０２１８】
Ｇ−ＰＢＳ２４では、第２のフィールドレンズ２９を透過した照明光を反射面２４ａで反射させ進行方向を９０°変化させる。
【０２１９】
さらにまた、プロジェクタ装置６０は、Ｇ−ＰＢＳ２４の反射面２４ａで反射された照明光の進行方向に第３の液晶パネル２５を備えている。
【０２２０】
また、Ｇ−ＰＢＳ２４では、第３の液晶パネル２５で変調された反射光を透過させ直進させる。
【０２２１】
さらにまた、プロジェクタ装置６０は、Ｂ帯域偏光板２３を透過した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光との進行方向で、Ｇ−ＰＢＳ２４を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光の進行方向に、出射ＰＢＳ２６を備えている。
【０２２２】
出射ＰＢＳ２６では、Ｂ帯域偏光板２３を透過した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光とを反射面２６ａで反射させ進行方向を９０°変化させるとともに、Ｇ−ＰＢＳ２４を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光を透過させ直進させ、これらを同一方向に出力する。
【０２２３】
さらにまた、プロジェクタ装置６０は、出射ＰＢＳ２６の反射面２６ａで反射した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光と、出射ＰＢＳ２６を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光との進行方向に、投影レンズ２７を備えている。
【０２２４】
上述したように構成されたプロジェクタ装置６０をランプ１０から出射した照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
【０２２５】
ランプ１０から出射した照明光は、光の３原色となる赤、緑、青の波長帯域を含み、無偏光光としてフライアイインテグレータ１１に導かれる。
【０２２６】
次に、フライアイインテグレータ１１に導かれた照明光は、フライアイインテグレータ１１により照度分布を均一化され透過し、ＰＳ変換合成素子１２に入射する。
【０２２７】
次に、ＰＳ変換合成素子１２に入射した照明光は、Ｐ偏光がそのまま透過するとともに、Ｓ偏光がＰ偏光に変換されて、全てＰ偏光としてメインコンデンサ１３に入射する。
【０２２８】
次に、メインコンデンサ１３に入射した照明光は、メインコンデンサ１３により集光されてプリ偏光板１５に入射する。
【０２２９】
次に、プリ偏光板１５に入射した照明光は、さらに偏光成分が揃えられＰ偏光としてＧ偏光回転素子１６に導かれる。
【０２３０】
次に、Ｇ偏光回転素子１６に入射した照明光は、緑の波長帯域だけ偏光面が９０°回転してＳ偏光とされ透過してＧ反射ダイクロイックミラー３３に導かれるとともに、赤及び青の波長帯域の成分がＰ偏光のまま透過してＧ反射ダイクロイックミラー３３に導かれる。
【０２３１】
次に、Ｇ反射ダイクロイックミラー３３に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光と赤及び青の波長帯域のＰ偏光とであり、赤及び青の波長帯域の照明光は、Ｇ反射ダイクロイックミラー３３内を直進して透過して第１のフィールドレンズ２８に導かれ、緑の波長帯域の照明光は、Ｇ反射ダイクロイックミラー３３の反射面３３ａで反射されて進行方向を９０°変化させ第２のフィールドレンズ２９に導かれる。
【０２３２】
ここで、上述したＧ反射ダイクロイックミラー３３により波長帯域に応じて分離された照明光のうち、Ｇ反射ダイクロイックミラー３３を透過して第１のフィールドレンズ２８に導かれた、赤及び青の波長帯域の照明光の光路について説明する。
【０２３３】
第１のフィールドレンズ２８に導かれた照明光は、赤及び波長帯域のＰ偏光であり、第１の液晶パネル２０と第２の液晶パネル２１とに集光するように、第１のＲ偏光回転素子１８に導かれる。
【０２３４】
第１のＲ偏光回転素子１８に導かれた照明光は、赤及び青の波長帯域のＰ偏光であり、第１のＲ偏光回転素子１８により赤の波長帯域の偏光面が９０°回転されＳ偏光となり、ＲＢ−ＰＢＳ１９に導かれる。
【０２３５】
ＲＢ−ＰＢＳ１９に導かれた照明光は、赤の波長帯域のＳ偏光と青の波長帯域のＰ偏光とであり、青の波長帯域のＰ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａを透過して、第１の液晶パネル２０に導かれ、赤の波長帯域のＳ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射され進行方向を９０°変化させ、第２の液晶パネル２１に導かれる。
【０２３６】
次に、第１の液晶パネル２０に導かれた照明光は、青の波長帯域のＰ偏光であり、青色の映像信号に基づくパターンが表示された第１の液晶パネル２０により変調され反射されて進行方向を１８０°変化させ、この際にＳ偏光が生成され、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻される。
【０２３７】
次に、第２の液晶パネル２１に導かれた照明光は、赤の波長帯域のＳ偏光であり、赤色の映像信号に基づくパターンが表示された第２の液晶パネル２１により変調され反射されて進行方向を１８０°変化させ、この際にＰ偏光が生成され、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻される。
【０２３８】
次に、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻された第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光とＯＦＦ光であるＰ偏光とであり、Ｐ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａを透過してランプ１０側へ戻され、Ｓ偏光が反射面１９ａで反射され進行方向を９０°変化させ、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれる。また、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻された第２の液晶パネル２１からの反射光は、赤の波長帯域のＰ偏光とＯＦＦ光であるＳ偏光とであり、Ｓ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射されランプ１０側へ戻され、Ｐ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａを透過して、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれる。
【０２３９】
次に、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれた第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光であり、第２のＲ偏光回転素子２２を透過し、Ｂ帯域偏光板２３に導かれる。また、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれた第２の液晶パネル２１からの反射光は、赤の波長帯域のＰ偏光であり、第２のＲ偏光回転素子２２により偏光面が９０°回転されてＳ偏光となり、Ｂ帯域偏光板２３に導かれる。
【０２４０】
次に、Ｂ帯域偏光板２３に導かれた、第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光であり、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａでわずかながら反射されてしまったＯＦＦ光、すなわちＰ偏光がこのＢ帯域偏光板２３が吸収し、Ｓ偏光のみ透過して、出射ＰＢＳ２６に導かれる。また、Ｂ帯域偏光板２３に導かれた、第２の液晶パネル２１からの反射光は、赤の波長帯域のＳ偏光であり、Ｂ帯域偏光板２３をそのまま透過し、出射ＰＢＳ２６に導かれる。
【０２４１】
次に、出射ＰＢＳ２６に導かれた第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光であり、出射ＰＢＳ２６の反射面２６ａで反射され進行方向を９０°変化させ、投影レンズ２７に導かれる。
【０２４２】
一方、上述したＧ反射ダイクロイックミラー３３により分離された照明光のうち、Ｇ反射ダイクロイックミラー３３の反射面３３ａで反射され第２のフィールドレンズ２９に導かれた緑の波長帯域の照明光の光路について説明する。
【０２４３】
第２のフィールドレンズ２９に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、第３の液晶パネル２５に集光するようにＧ−ＰＢＳ２４に導かれる。
【０２４４】
次に、Ｇ−ＰＢＳ２４に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、Ｇ−ＰＢＳ２４の反射面２４ａで反射され進行方向を９０°変化させ第３の液晶パネル２５に導かれる。
【０２４５】
第３の液晶パネル２５に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、緑色の映像信号に基づくパターンが表示された第３の液晶パネル２５により変調され反射されて進行方向を１８０°変化させ、この際にＰ偏光が生成され、Ｇ−ＰＢＳ２４に戻される。
【０２４６】
次に、Ｇ−ＰＢＳ２４に戻された第３の液晶パネル２５からの反射光は、緑の波長帯域のＰ偏光とＯＦＦ光であるＳ偏光とであり、Ｓ偏光が反射面２４ａで反射され進行方向を９０°変化させＧ反射ダイクロイックミラー３３へ戻され、Ｐ偏光が反射面２４ａを透過して出射ＰＢＳ２６に導かれる。
【０２４７】
次に、出射ＰＢＳ２６に導かれた第３の液晶パネル２５からの反射光は、緑の波長帯域のＰ偏光であり、出射ＰＢＳ２６の反射面２６ａを透過して直進し、投射レンズ２７に導かれる。
【０２４８】
以上のように、Ｇ反射ダイクロイックミラー３３やＲＢ−ＰＢＳ１９により３つの光路に分離されたそれぞれの波長帯域の光は、照明光としてそれぞれの波長帯域に対応した液晶パネルに入射され、それぞれの液晶パネルにより変調され反射される。そして、それぞれの液晶パネルからの反射光は、出射ＰＢＳ２６で合成されて投影レンズ２７に到達し、この投影レンズ２７によりスクリーン等に拡大投影される。
【０２４９】
以上のように構成されたプロジェクタ装置６０は、最もコントラストの向上が期待できる位置、すなわち液晶パネルで変調された反射光の光路で投影レンズ２７に至るまでの間で液晶パネルで変調された反射光が各ＰＢＳにより反射され進行方向が変化しないような位置に、緑色の映像信号が入力される第３の液晶パネル２５を配設し、この第３の液晶パネル２５に緑の波長帯域の照明光を導くことで、ＯＦＦ光が反射され投影レンズ２７に至ることを抑制し、プロジェクタ装置６０全体のコントラストが向上する。
【０２５０】
また、プロジェクタ装置６０は、次にコントラストの向上が期待できる位置に赤の波長帯域に対応する第２の液晶パネル２１を配設している。これは、赤の波長帯域の光が最も弱いため、青の波長帯域に対応する第１の液晶パネル２０よりも優先的に配置することで、各色のバランスを保つことができる。
【０２５１】
このように、プロジェクタ装置６０は、コントラストに最も影響する緑の波長帯域を最もコントラストに有利な位置に配設することで、システム全体でコントラストが向上する。また、残りの赤及び青の波長帯域において、光源の特性から青の波長帯域の光量が多いため、赤の波長帯域をこの次に有利な位置に配設し、赤の波長帯域に対応する第２の液晶パネル２１のとなりに青の波長帯域に対応する第１の液晶パネル２０を配置することで、赤の波長帯域の光量を維持することができる。
【０２５２】
また、プロジェクタ装置６０は、Ｂ帯域偏光板２３を配設することにより、コントラストが最も悪い位置に配設された第１の液晶パネル２０からの反射光のうち、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射されてしまったＯＦＦ光をカットすることができる。なお、Ｂ帯域偏光板２３は、偏光板の偏光特性から、緑の波長帯域にも影響するが、Ｂ帯域偏光板２３の位置には、緑の波長帯域の光が入射せずに、青及び赤の波長帯域の光しか入射しないため他の波長帯域への影響を考慮する必要がなくなる。
【０２５３】
以上のように、プロジェクタ装置６０は、緑及び赤の波長帯域のコントラストを向上させ、青の波長帯域についてもＢ帯域偏光板を用いてコントラストを向上させており、鮮明な映像を投影することができる。また、プロジェクタ装置５０は、従来に比して高価なＧ回転偏光素子や出射偏光板の使用点数を削減しているため、透過効率が向上するだけでなく、コストの低減が可能となる。
【０２５４】
また、プロジェクタ装置６０は、プロジェクタ装置１におけるフィールドレンズ１４を、第１のフィールドレンズ２９及び第２のフィールドレンズ３０の二つに分けて、光路上のＧ反射ダイクロイックミラー３３の後方にそれぞれ配置することにより、Ｇ反射ダイクロイックミラー３３へ入射する照明光の角度分布を小さくすることができる。また、プロジェクタ装置６０は、これら第１のフィールドレンズ２８及び第２のフィールドレンズ２９の位置を調整することができる。これにより、各波長帯域ごとの照明光による照明範囲を調整することが可能となる。
【０２５５】
上述したようにプロジェクタ装置６０は、各波長帯域ごとの照明光による照明範囲を調整をすることが可能となるために、部品公差を緩くすることができるので、安価な部品を用いることができ、製造コストを低減させることができる。また、プロジェクタ装置６０では、各波長帯域ごとの照明光による照明範囲を調整をすることが可能となるために、製造過程での歩留まりが向上し、製造コストを低減させることができる。
【０２５６】
また、通常光学系内に平板形状の光学素子を用いる場合には非点収差を考慮する必要があるが、プロジェクタ装置６０では、照明光学系内にＧ反射ダイクロイックミラー３３を配することで、非点収差を考慮する必要がない。これにより、プロジェクタ装置６０は、高価な硝材を用いることなく安価な光学素子を用いることができ、装置全体でのコストを低減することができるだけでなく、重量も低減することができる。また、プロジェクタ装置６０では、ダイクロイックミラーがＰＢＳに比べ安価であることから、さらなるコストの低減ができる。
【０２５７】
なお、図４に示すプロジェクタ装置６０は、各光学素子間における空隙、いわゆるエアギャップをなくして接着する構成とされている。プロジェクタ装置６０では、ＲＢ−ＰＢＳ１９と、Ｇ−ＰＢＳ２４と、出射ＰＢＳ２６とのそれぞれの間において各光学素子を挟み込み接着されている。なお、上述したプロジェクタ装置６０では、第１のフィールドレンズ２８及び第２のフィールドレンズ２９としてフレネルレンズを用いることができ、フレネルレンズが平面形状であるために、他の光学素子と接着することが可能となる。
【０２５８】
以上のように、プロジェクタ装置６０では、各光学素子を接着し一体化を図ることにより、装置全体の小型化を可能とし、材料費を低減することができる。また、プロジェクタ装置６０では、各光学素子を接着することにより各素子が固定され、各液晶パネル間でのいわゆる画素ずれを防止することができる。
【０２５９】
なお、上述では、光変調素子として液晶パネルを用いているが、これに限定されるものではなく、偏光状態を空間的に変調する素子であれば、その種類を問わない。
【０２６０】
【発明の効果】
以上で説明したように、本発明に係る投影装置は、最もコントラストに影響する緑の波長帯域用の光変調素子を最も有利な位置、すなわち光変調素子からの反射光が投影レンズにいたるまでにＰＢＳ内で反射しない位置に配することにより、ＯＦＦ光の混入を防ぎ、装置全体でのコントラストを向上させることができる。また、このような光学設計とすることで、従来の光学系において必要であった、偏光回転素子や偏光板の部品点数を削減することが可能であるために透過効率が向上し装置全体での明るさが向上し、コストの低減が可能である。
【０２６１】
さらに、入射ＰＢＳを、平板形状のＰＢＳとすることで、コストの低減が可能となり、装置全体の重量を低減させることができる。
【０２６２】
さらにまた、各光学素子間の空隙を排除して接着し、一体に形成することで装置の小型化ができるとともに、コストの低減が可能である。また、一体に形成することで、各光変調素子間の画素ずれを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたプロジェクタ装置の構成を示す図である。
【図２】本発明が適用されたフィールドレンズを２枚用いるプロジェクタ装置の構成を示す図である。
【図３】本発明が適用された平板型の入射ＰＢＳを用いたプロジェクタ装置の構成を示す図である。
【図４】本発明が適用されたダイクロイックミラーを用いたプロジェクタ装置の構成を示す図である。
【図５】従来のプロジェクタ装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ プロジェクタ装置、１０ ランプ、１１ フライアイインテグレータ、１３ メインコンデンサ、１４ フィールドレンズ、１５ プリ偏光板、１６ Ｇ偏光回転素子、１７ 入射ＰＢＳ、１８ 第１のＲ偏光回転素子、１９ ＲＢ−ＰＢＳ、２０ 第１の液晶パネル、２１ 第２の液晶パネル、２２ 第２のＲ偏光回転素子、２３ Ｂ帯域偏光板、２４ Ｇ−ＰＢＳ、２５ 第３の液晶パネル、２６ 出射ＰＢＳ、２７ 投影レンズ、２８ 第１のフィールドレンズ、２９第２のフィールドレンズ、３０ 第１のＧトリマ、３１ 第２のＧトリマ、３２ 平板ＰＢＳ、３３ Ｇ反射ダイクロイックミラー、４０ プロジェクタ装置、５０ プロジェクタ装置、６０ プロジェクタ装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源から出射された照明光を反射型の光変調素子を用いて変調し、レンズを用いて拡大投影する投影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、大画面表示を可能とするために、液晶パネル等の光変調素子にランプから照明光を照射し、この液晶パネルに入力された映像信号に応じたパターンが表示され、液晶パネルからの反射光を拡大投影することにより液晶パネルに表示されたパターンを拡大投影する投影装置が用いられている。
【０００３】
上述した反射型の液晶パネルを用いる様々な投影装置の光学システムが提案されており、ある特定の波長帯域の偏光方向を９０°回転させる機能を持つ偏光回転素子と、偏光ビームスプリッタ（以下では、ＰＢＳと称する。）を用いるカラー用の光学システムでは、コントラスト、明るさ共に概して良好な光学システムである。
【０００４】
このような光学システムが用いられた投影装置としては、例えば、図５に示すようなプロジェクタ装置１００が提案されている。以下、このプロジェクタ装置１００について説明する。
【０００５】
プロジェクタ装置１００は、照明光を出射するランプ１０１と、このランプ１０１側から光路順に、フライアイインテグレータ１０２と、ＰＳ変換合成素子１０３と、メインコンデンサ１０４と、フィールドレンズ１０５と、プリ偏光板１０６と、Ｇ偏光回転素子１０７と、入射ＰＢＳ１０８とを備えている。
【０００６】
上述したプロジェクタ装置１００において、ランプ１０１から出射された照明光は、フライアイインテグレータ１０２により照度分布が均一化され、ＰＳ変換合成素子１０３によりＰ偏光がＳ偏光に変換され全てＳ偏光とされ、メインコンデンサ１０４とフィールドレンズ１０５とにより集光され、プリ偏光板１０６により偏光面が揃えられ、Ｇ偏光回転素子１０７により緑の波長帯域が偏光面を９０°回転されてＰ偏光とされる。そして、入射ＰＢＳ１０８によりＰ偏光すなわち緑の波長帯域が透過すると共にＳ偏光すなわち赤及び青の波長帯域が光路に対して４５°傾いた入射ＰＢＳ１０８の反射面１０８ａで反射され進行方向を９０°変化させる。
【０００７】
また、プロジェクタ装置１００は、入射ＰＢＳ１０８を透過して直進した照明光の光路順に、Ｇ−ＰＢＳ１０９と、第１の液晶パネル１１０とを備えている。
【０００８】
入射ＰＢＳ１０８を透過して直進した照明光は、緑の波長帯域のＰ偏光であり、Ｇ−ＰＢＳ１０９を透過して第１の液晶パネル１１０に導かれ、第１の液晶パネル１１０により変調され入射方向へ反射される。そして、第１の液晶パネル１１０で反射された反射光は、緑の波長帯域のＳ偏光となり、光路に対して４５°傾いたＧ−ＰＢＳ１０９の反射面１０９ａで反射されて進行方向を９０°変化させる。
【０００９】
さらに、プロジェクタ装置１００は、入射ＰＢＳ１０８の反射面１０８ａで反射された照明光の光路順に、Ｒ偏光回転素子１１１と、ＲＢ−ＰＢＳ１１２と、ＲＢ−ＰＢＳ１１２を透過する照明光の進行方向に第２の液晶パネル１１３と、ＲＢ−ＰＢＳ１１２の反射面１１２ａで反射された照明光の進行方向に第３の液晶パネル１１４とを備える。
【００１０】
入射ＰＢＳ１０８の反射面１０８ａで反射された照明光は、赤及び青の波長帯域のＳ偏光であり、Ｒ偏光回転素子１１１により赤の波長帯域だけ偏光面が９０°回転されてＰ偏光とされ、ＲＢ−ＰＢＳ１１２に入射する。
【００１１】
ＲＢ−ＰＢＳ１１２に入射した照明光のうち赤の波長帯域のＰ偏光は、ＲＢ−ＰＢＳ１１２を透過して直進し第２の液晶パネル１１３に導かれ、第２の液晶パネル１１３により変調され入射方向に反射される。また、ＲＢ−ＰＢＳ１１２に入射した照明光のうち青の波長帯域のＳ偏光は、光路に対して４５°傾いたＲＢ−ＰＢＳ１１２の反射面１１２ａで反射され進行方向を９０°変化させ第３の液晶パネル１１４に導かれ、第３の液晶パネル１１４により変調され入射方向に反射される。
【００１２】
第２の液晶パネル１１３で変調され反射された反射光は、赤の波長帯域のＳ偏光となり、光路に対して４５°傾いたＲＢ−ＰＢＳ１１２の反射面１１２ａで反射され進行方向を９０°変化させる。また、第３の液晶パネル１１４で変調され反射された反射光は、青の波長帯域のＰ偏光となり、ＲＢ−ＰＢＳ１１２を透過して直進する。
【００１３】
さらにまた、プロジェクタ装置１００は、ＲＢ−ＰＢＳ１１２の反射面１１２ａで反射された第２の液晶パネル１１３からの反射光とＲＢ−ＰＢＳ１１２を透過した第３の液晶パネル１１４からの反射光との進行方向に、Ｒ偏光回転素子１１５を備えている。
【００１４】
ＲＢ−ＰＢＳ１１２の反射面１１２ａで反射された第２の液晶パネル１１３からの反射光は、赤の波長帯域のＳ偏光であり、Ｒ偏光回転素子１１５により偏光面が９０°回転されＰ偏光となる。また、ＲＢ−ＰＢＳ１１２を透過した第３の液晶パネル１１４からの反射光は、青の波長帯域のＰ偏光であり、Ｒ偏光回転素子１１５を透過する。
【００１５】
さらにまた、プロジェクタ装置１００は、Ｇ−ＰＢＳ１０９の反射面１０９ａで反射した第１の液晶パネル１１０からの反射光の進行方向で、Ｒ偏光回転素子１１５により偏光面が９０°回転された第２の液晶パネル１１３からの反射光と、Ｒ偏光回転素子１１５を透過した第３の液晶パネル１１４からの反射光との進行方向に、出射ＰＢＳ１１６を備えている。
【００１６】
Ｇ−ＰＢＳ１０９の反射面１０９ａで反射された第１の液晶パネル１１０からの反射光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、光路に対して４５°傾いた出射ＰＢＳ１１６の反射面１１６ａで反射され進行方向を９０°変化させる。また、Ｒ偏光回転素子１１５により偏光面が９０°回転された第２の液晶パネル１１３からの反射光は、赤の波長帯域のＰ偏光であり、出射ＰＢＳ１１６を透過して直進する。さらに、Ｒ偏光回転素子１１５を透過した第３の液晶パネル１１４からの反射光は、青の波長帯域のＰ偏光であり、出射ＰＢＳ１１６を透過して直進する。
【００１７】
さらにまた、投射装置１００は、出射ＰＢＳ１１６の反射面１１６ａで反射した第１の液晶パネル１１０からの反射光と、出射ＰＢＳ１１６を透過した第２の液晶パネル１１３からの反射光と、第３の液晶パネル１１４からの反射光との進行方向に光路順に、Ｇ偏光回転素子１１７と、出射偏光板１１８と、投影レンズ１１９とを備えている。
【００１８】
出射ＰＢＳ１１６の反射面１１６ａで反射した第１の液晶パネルからの反射光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、Ｇ偏光回転素子１１７により偏光面が９０°回転されてＰ偏光となり、出射偏光板１１８で偏光面が揃えられ、投影レンズ１１９により図示しないスクリーンに拡大投影される。また、出射ＰＢＳ１１６を透過した第２の液晶パネル１１３からの反射光は、赤の波長帯域のＰ偏光であり、Ｇ偏光回転素子１１７を透過し、出射偏光板１１８により偏光面が揃えられ、投影レンズ１１９により図示しないスクリーンに拡大投影される。さらに、出射ＰＢＳ１１６を透過した、第３の液晶パネル１１４からの反射光は、青の波長帯域のＰ偏光であり、Ｇ偏光回転素子１１７を透過し、出射偏光板１１８により偏光面が揃えられ、投影レンズ１１９により図示しないスクリーンに拡大投影される。
【００１９】
このように、プロジェクタ装置１００は、第１の液晶パネル１１０、第２の液晶パネル１１３、第３の液晶パネル１１４にそれぞれ入力された緑、赤、青の３色に分離された映像信号に応じた映像を投影レンズ１１９によりスクリーンに拡大投影するようになっている。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したような光学システムを用いた投影装置では、３つの液晶パネルがそれぞれどこに配設されるかによってコントラストが大きく異なってしまう。これは、一般的なＰＢＳの特性から発生してしまう問題である。
【００２１】
ここで、一般的なＰＢＳは、薄膜の干渉を利用して光線の分離合成を行うために、例えば、透過するべきＰ偏光の反射率が１０％程度と大きくなってしまう。これにより、上述したような光学システムでは、各液晶パネルで反射された後に、投影レンズ１１９に至らず、光源ランプ１０１に戻るべき不要光であるＯＦＦ光が、Ｐ偏光として各ＰＢＳを透過する際に、１０％程度反射されてしまい投影レンズ１１９に至りスクリーンに拡大投影されてしまう。
【００２２】
例えば図５において、緑の波長帯域の照明光は、第１の液晶パネル１１０にＰ偏光として導かれる。そして、第１の液晶パネル１１０からの反射光は、変調されたＳ偏光と不要なＰ偏光とを含み、Ｇ−ＰＢＳ１０９のＰ偏光の透過率は１００％にすることができないので、上述したように不要なＰ偏光すなわちＯＦＦ光の１０％程度はＳ偏光と共に反射されてしまう。このようにＧ−ＰＢＳ１０９により反射されたＯＦＦ光は、出射ＰＢＳ１１６に至り、同様に出射ＰＢＳ１１６においても１０％程度は反射され投射レンズ１１９に至りスクリーンに投射されてしまう。
【００２３】
このように不要光であるＯＦＦ光が投影されることにより、コントラストを劣化させる原因となる。
【００２４】
ここで、入射ＰＢＳ１０８，Ｇ−ＰＢＳ１０９，ＲＢ−ＰＢＳ１１２，出射ＰＢＳ１１６のそれぞれのＰ偏光の透過率ＴＰを９０％、反射率ＲＰを１０％、Ｓ偏光の透過率ＴＳを０．５％、反射率ＲＳを９９．５％として実際のコントラストを以下で計算する。
【００２５】
緑の波長帯域では、照明光が第１の液晶パネル１１０で反射光となり投影レンズ１１９に導かれる間に、入射ＰＢＳ１０８でＰ偏光の透過、Ｇ−ＰＢＳ１０９でＰ偏光の透過、Ｇ−ＰＢＳ１０９でＳ偏光の反射、出射ＰＢＳ１１６でＳ偏光の反射が行われ、投影レンズ１１９でスクリーンに投影されるべき光、いわゆる白側の光は、ＴＰ×ＴＰ×ＲＳ×ＲＳ＝８０．２％となる。これに対して第１の液晶パネル１１０で発生するＯＦＦ光が投影レンズ１１９に導かれる間に、Ｇ−ＰＢＳ１０９でＰ偏光の反射、出射ＰＢＳ１１６でＰ偏光の反射が行われるので、投影レンズ１１９でスクリーンに投影されるべきでない光、いわゆる黒側の光は、ＴＰ×ＴＰ×ＲＰ×ＲＰ＝０．８１％となり、コントラストは略９９となる。
【００２６】
また、赤の波長帯域では、照明光が第２の液晶パネル１１３で反射光となり投影レンズ１１９に導かれる間に、白側の光が、ＲＳ×ＴＰ×ＲＳ×ＴＰ＝８０．２％、黒側の光が、ＲＳ×ＴＰ×ＲＰ×ＴＳ＝０．００５％となり、コントラストは、略１６０００となる。
【００２７】
さらに、青の波長帯域では、照明光が第３の液晶パネル１１４で反射光となり投影レンズ１１９に導かれる間に、白側が、ＲＳ×ＲＳ×ＴＰ×ＴＰ＝８０．２％、黒側の光が、ＲＳ×ＲＳ×ＴＳ×ＴＳ＝０．００２５％でコントラストが略３２０００となる。
【００２８】
以上のように、上述した光学システムを用いたプロジェクタ装置１００では、コントラストの高い順に青、赤、緑の波長帯域となり、コントラストに最も寄与する緑の波長帯域が最もコントラストが低い状態となっている。
【００２９】
このプロジェクタ装置１００では、上述した欠点を補うために、出射ＰＢＳ１１６の投影レンズ１１９側にＧ偏光回転素子１１７を配設し、赤、緑、青の波長帯域の光線の偏光面を揃えた上で、さらに出射偏光板１１８を配設し、上述した各波長帯域のコントラストを劣化させるＯＦＦ光を吸収、浄化するようにしている。
【００３０】
しかし、上述したようにＧ偏光回転素子１１７や出射偏光板１１８を追加することで素子数が増えることにより透過効率を低下させ、これにより明るさが低下する問題が発生する。また、Ｇ偏光回転素子１１７は、非常に高価な光学素子であり、このＧ偏光回転素子１１７を配設することでプロジェクタ装置全体のコストが増加してしまう。
【００３１】
本発明は上述した問題を鑑みてなされたものであり、システム全体のコントラストを向上させると共に、高価な光学素子の追加を最低限度に抑え、コストダウンを可能にし、安価で高性能な投影装置を提供することを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る投影装置は、照明光を出射する光源と、光源から出射された照明光の偏光成分を揃える偏光手段と、偏光手段で偏光成分が揃えられた照明光の緑の波長帯域の偏光面を回転させる第１の偏光回転素子と、第１の偏光回転素子で偏光面が回転された緑の波長帯域の照明光を反射すると共に、赤及び青の波長帯域の照明光を透過する分離手段と、分離手段を透過した青の波長帯域の照明光を透過し、分離手段を透過した赤の波長帯域の照明光を偏光面を回転する第２の偏光回転素子と、第２の偏光回転素子を透過した青の波長帯域の照明光を変調して反射する第１の光変調素子と、第２の偏光回転素子で偏光面が回転された赤の波長帯域の照明光を変調して反射する第２の光変調素子と、分離手段で反射された緑の波長帯域の照明光を変調して反射する第３の光変調素子と、第２の偏光回転素子を透過した青の照明光を透過して第１の光変調素子に入射させ、第２の偏光回転素子で偏光面が回転された赤の波長帯域の照明光を反射して第２の光変調素子に入射させると共に、第１の光変調素子からの変調された反射光を反射し、上記第２の光変調素子からの変調された反射光を透過する第１の偏光ビームスプリッタと、第１の偏光ビームスプリッタで反射された青の波長帯域の反射光を透過し、第１の偏光ビームスプリッタを透過した赤の波長帯域の反射光の偏光面を回転させる第３の偏光回転素子と、分離手段と第３の光変調素子との間に配され、上記分離手段で反射された緑の波長帯域の照明光を上記第３の光変調素子に入射させると共に、第３の光変調素子からの緑の波長帯域の変調された反射光を分離手段からの照明光の入射方向と直交する方向へ出力する第２の偏光ビームスプリッタと、第３の偏光回転素子を介して出力された青の波長帯域及び赤の波長帯域の光と、第２の偏光ビームスプリッタからの出力された緑の波長帯域の光を合成する合成手段と、合成手段により合成された光を投影する投影レンズとを備え、第１の偏光ビームスプリッタと合成手段との間には、第３の偏光回転素子から出力された青の波長帯域の光を偏光成分に応じて遮光し、赤の波長帯域の光を透過する青色帯域偏光板が配置されていることを特徴とする。
【００３３】
本発明に係る投影装置は、光源から出射された照明光を第１の偏光板により偏光方向を揃え、第１の偏光回転素子により緑の波長帯域の偏光面を回転させ、分離手段により照明光を緑の波長帯域と、赤及び青の波長帯域とに分離する。次に、第２の偏光回転素子、第２の偏光ビームスプリッタとで第１の光変調素子に青の波長帯域の照明光を導き、第２の光変調素子に赤の波長帯域の照明光を導き、第１の光変調素子で変調され反射された青の波長帯域の反射光と、第２の光変調素子で変調され反射された赤の波長帯域の反射光とを第３の偏光回転素子、合成手段を構成する第３の偏光ビームスプリッタにより投影レンズに導き、投影レンズにより拡大投影する。さらに、緑の波長帯域の照明光を第２の偏光ビームスプリッタにより反射させ第３の光変調素子に導き、第３の光変調素子により変調され反射された反射光を第２の偏光ビームスプリッタと第３の偏光ビームスプリッタとを透過させ投影レンズにより拡大投影する。このように、緑の波長帯域用の第３の光変調素子を配設し、さらに加えて、第１の偏光ビームスプリッタと合成手段との間に、第３の偏光回転素子から出力された青の波長帯域の光を偏光成分に応じて遮光し、赤の波長帯域の光を透過する青色帯域偏光板を配置したことにより、コントラストを向上させることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をプロジェクタ装置に適用して、図面を参照しながら説明する。まず、図１に示すような構成とされた、プロジェクタ装置１について説明する。
【００３５】
プロジェクタ装置１は、照明光を出射する光源となるランプ１０と、このランプ１０側から光路順に、フライアイインテグレータ１１と、ＰＳ変換合成素子１２と、メインコンデンサ１３と、フィールドレンズ１４と、プリ偏光板１５と、Ｇ偏光回転素子１６と、入射ＰＢＳ１７とを備えている。
【００３６】
ランプ１０は、カラー画像を表示するために必要とされる、光の３原色である赤，緑，青の波長帯域の光を含む白色光を出射することができるようにされている。このようなランプ１０は、白色光を発する発光体１０ａと、発光体１０ａから発せられた光を反射するリフレクタ１０ｂとを有している。ランプ１０の発光体１０ａとしては、例えば、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等が好適である。ランプ１０のリフレクタ１０ｂとしては、凹面鏡が用いられ、その鏡面が周効率のよい形状とされていることが好ましく、例えば、回転方物面や回転楕円面のような回転対称面の形状とされている。
【００３７】
フライアイインテグレータ１１は、ランプ１０から出射された照明光が後述する液晶パネルの有効面積内を均一に照明するために、照明光を液晶パネルの有効面積の形状の光束とし、照度分布を均一化するようにされている。このようなフライアイインテグレータ１１は、マルチレンズアレイとも呼ばれ、複数の小さな凸レンズをアレイ状に設けたものを二つ組み合わせ、ランプ１０側のマルチレンズアレイ１１ａによりランプ１０からの照明光を集光し小さな点光源を作り出し、他方のマルチレンズアレイ１１ｂによりそれぞれの点光源からの照明光を合成するようにされている。
【００３８】
ＰＳ変換合成素子１２は、ランプ１０からの照明光を有効利用するために、照明光の偏光成分を揃えるようにされている。ＰＳ変換合成素子１２は、λ／２板や偏光ビームスプリッタ等により構成され、例えば、Ｓ偏光をＰ偏光に変換することができるようにされており、入射した照明光の内でＰ偏光を透過するとともにＳ偏光をＰ偏光に変換して出力するので、照明光を全てＰ偏光にすることができる。
【００３９】
メインコンデンサ１３は、ＰＳ変換合成素子１２を透過した照明光を集光する凸レンズである。
【００４０】
フィールドレンズ１４は、メインコンデンサ１３を透過した照明光を集光する凸レンズである。
【００４１】
プリ偏光板１５は、フィールドレンズ１４を透過した照明光を所定の偏光成分のみ透過させる偏光板であり、例えばＰ偏光の成分を透過させるようになっている。
【００４２】
Ｇ偏光回転素子１６は、フィールドレンズ１４に集光された照明光のうち、緑の波長帯域、すなわち緑色の成分の偏光面を９０°回転させるとともに、それ以外の波長帯域、すなわち赤及び青色の成分の偏光状態を保持して透過するように最適化された積層型の位相差フィルムである。
【００４３】
入射ＰＢＳ１７は、Ｇ偏光回転素子１６を透過した照明光の偏光成分に応じて、この照明光を透過又は反射させて分離するようにされている。入射ＰＢＳ１７は、例えば、複屈折性の少ない石英やショット社製ＳＦ５７等の硝材を誘電体多層膜を介して張り合わせた構成とされており、例えば、Ｐ偏光を透過させるとともに、Ｓ偏光を光路に対して４５°傾いた反射面１７ａで反射させ進行方向を９０°変化させる。
【００４４】
入射ＰＢＳ１７では、Ｇ偏光回転素子１６を透過した照明光が、入射ＰＢＳ１７を透過して直進する光と、反射面１７ａで反射して進行方向が９０°変化する光とに分離される。
【００４５】
また、プロジェクタ装置１は、入射ＰＢＳ１７を透過して直進した照明光の光路順に、第１のＲ偏光回転素子１８と、ＲＢ−ＰＢＳ１９とを備えている。
【００４６】
第１のＲ偏光回転素子１８は、入射ＰＢＳ１７を透過した照明光のうち、所定の波長帯域、すなわち所定の色の成分の偏光面を９０°回転させるとともに、それ以外の波長帯域の偏光状態を保持して透過するように最適化されたの位相差フィルムである。第１のＲ偏光回転素子１８は、例えば、すでに入射ＰＢＳ１７によって緑色の成分が反射分離されているので、透過した青色及び赤色の成分のうち、赤色の照明光だけ偏光面を９０°回転させ、他の波長帯域の照明光すなわち青色の照明光の偏光状態を保持して、それぞれ透過させる。
【００４７】
ＲＢ−ＰＢＳ１９は、第１のＲ偏光回転素子１８を透過した照明光の偏光成分に応じて、この照明光を透過又は反射させて分離するようにされている。ＲＢ−ＰＢＳ１９は、入射ＰＢＳ１７と略同等の構成とされており、例えば、Ｐ偏光を透過させ直進させるとともに、Ｓ偏光を光路に対して４５°傾いた反射面１９ａで反射させ進行方向を９０°変化させる。
【００４８】
ＲＢ−ＰＢＳ１９では、第１のＲ偏光回転素子１８を透過した照明光と後述する液晶パネルで変調された反射光とが、ＲＢ−ＰＢＳ１９を透過して直進する光と反射面１９ａで反射して進行方向が９０°変化する光とに分離される。
【００４９】
さらにまた、プロジェクタ装置１は、ＲＢ−ＰＢＳ１９を透過した照明光の進行方向に第１の液晶パネル２０と、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射した照明光の進行方向に第２の液晶パネル２１とを備える。
【００５０】
第１の液晶パネル２０は、光の３原色毎に分離された映像信号のうち青色の映像信号が入力され、この青色の映像信号に基づいたパターンを表示し、照明光が入射されることにより、この照射光を変調し反射するようにされている。この第１の液晶パネル２０は、液晶分子が封入された液晶パネルであり、各画素ごとに光を変調することができる。
【００５１】
第２の液晶パネル２１は、光の３原色毎に分離された映像信号のうち赤色の映像信号が入力され、この赤色の映像信号に基づいたパターンを表示し、照明光が入射されることにより、この照射光を変調し反射するようにされている。この第２の液晶パネル２１は、液晶分子が封入された液晶パネルであり、各画素ごとに光を変調することができる。
【００５２】
また、ＲＢ−ＰＢＳ１９では、第１の液晶パネル２０で変調された反射光が反射面１９ａで反射して進行方向が９０°変化するとともに、第２の液晶パネル２１で変調された反射光がＲＢ−ＰＢＳ１９を直進して透過する。
【００５３】
さらにまた、プロジェクタ装置１は、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射した第１の液晶パネル２０で変調された反射光とＲＢ−ＰＢＳ１９ａを透過した第２の液晶パネル２１で変調された反射光との光路順に、第２のＲ偏光回転素子２２と、Ｂ帯域偏光板２３とを備えている。
【００５４】
第２のＲ偏光回転素子２２は、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射した第１の液晶パネル２０で変調された反射光とＲＢ−ＰＢＳ１９を透過した第２の液晶パネル２１で変調された反射光とのうち、所定の波長帯域、すなわち所定の色の成分の偏光面を９０°回転させるとともに、それ以外の波長帯域の偏光状態を保持して透過するように最適化されたの位相差フィルムである。第２のＲ偏光回転素子２２は、例えば、すでに入射ＰＢＳ１７によって緑色の成分が反射分離されているので、透過した青色及び赤色の成分のうち、赤色の光だけ偏光面を９０°回転させ、他の波長帯域の光すなわち青色の光の偏光状態を保持して、それぞれ透過させる。
【００５５】
Ｂ帯域偏光板２３は、青の波長帯域の光のうち所定の偏光成分を吸収するようにされた特性を持った偏光板である。Ｂ帯域偏光板２３は、第２のＲ偏光回転素子２２を透過した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光とが入射され、青の波長帯域の所定の偏光成分を吸収する。
【００５６】
さらにまた、プロジェクタ装置１は、入射ＰＢＳ１７の反射面１７ａで反射された照明光の進行方向にＧ−ＰＢＳ２４が備えられている。
【００５７】
Ｇ−ＰＢＳ２４は、入射ＰＢＳ１７の反射面１７ａで反射され進行方向を９０°変化された照明光の偏光成分に応じて、この照明光を透過又は反射するようにされている。Ｇ−ＰＢＳ２４は、入射ＰＢＳ１７と略同等の構成とされており、例えば、Ｐ偏光を透過させ直進させるとともに、Ｓ偏光を光路に対して４５°傾いた反射面２４ａで反射させ進行方向を９０°変化させる。
【００５８】
Ｇ−ＰＢＳ２４では、入射ＰＢＳ１７の反射面１７ａで反射された照明光を反射面２４ａで反射させ進行方向を９０°変化させる。
【００５９】
さらにまた、プロジェクタ装置１は、Ｇ−ＰＢＳ２４の反射面２４ａで反射された照明光の進行方向に第３の液晶パネル２５を備えている。
【００６０】
第３の液晶パネル２５は、光の３原色毎に分離された映像信号のうち緑色の映像信号が入力され、この緑色の映像信号に基づいたパターンを表示し、照明光が入射されることにより、この照射光を変調し反射するようにされている。第３の液晶パネル２５は、液晶分子が封入された表示パネルであり、各画素ごとに光を変調することができる。
【００６１】
また、Ｇ−ＰＢＳ２４では、第３の液晶パネル２５で変調された反射光を透過させ直進させる。
【００６２】
さらにまた、プロジェクタ装置１は、Ｂ帯域偏光板２３を透過した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光との進行方向で、Ｇ−ＰＢＳ２４を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光の進行方向に、出射ＰＢＳ２６を備えている。
【００６３】
出射ＰＢＳ２６は、Ｂ帯域偏光板２３を透過した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光と、Ｇ−ＰＢＳ２４を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光とを、偏光成分に応じて透過又は反射させて合成するようにされている。出射ＰＢＳ２６は、入射ＰＢＳ１７と略同等の構成とされており、例えば、Ｐ偏光を透過させるとともに、Ｓ偏光を光路に対して４５°傾いた反射面２６ａで反射させ進行方向を９０°変化させる。
【００６４】
出射ＰＢＳ２６では、Ｂ帯域偏光板２３を透過した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光とを反射面２６ａで反射させ進行方向を９０°変化させるとともに、Ｇ−ＰＢＳ２４を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光を透過させ直進させ、これらを同一方向に出力する。
【００６５】
さらにまた、プロジェクタ装置１は、出射ＰＢＳ２６の反射面２６ａで反射した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光と、出射ＰＢＳ２６を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光との進行方向に、投影レンズ２７を備えている。
【００６６】
投影レンズ２７は、出射ＰＢＳ２６の反射面２６ａで反射された第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光と、出射ＰＢＳ２６を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光とをともに拡大投影することができるようにされた凸レンズであり、図示しないスクリーン等に映像を投影することができるようにされている。
【００６７】
上述したように構成されたプロジェクタ装置１をランプ１０から出射した照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
【００６８】
ランプ１０から出射した照明光は、光の３原色となる赤、緑、青の波長帯域を含み、無偏光光としてフライアイインテグレータ１１に導かれる。
【００６９】
次に、フライアイインテグレータ１１に導かれた照明光は、フライアイインテグレータ１１により照度分布を均一化され透過し、ＰＳ変換合成素子１２に入射する。
【００７０】
次に、ＰＳ変換合成素子１２に入射した照明光は、Ｐ偏光がそのまま透過するとともに、Ｓ偏光がＰ偏光に変換されて、全てＰ偏光としてメインコンデンサ１３に入射する。
【００７１】
次に、メインコンデンサ１３に入射した照明光は、メインコンデンサ１３により集光されてフィールドレンズ１４に導かれ、フィールドレンズ１４により集光されプリ偏光板１５に入射する。
【００７２】
次に、プリ偏光板１５に入射した照明光は、さらに偏光成分が揃えられＰ偏光としてＧ偏光回転素子１６に導かれる。
【００７３】
次に、Ｇ偏光回転素子１６に入射した照明光は、緑の波長帯域だけ偏光面が９０°回転してＳ偏光とされ透過して入射ＰＢＳ１７に導かれるとともに、赤及び青の波長帯域の成分がＰ偏光のまま透過して入射ＰＢＳ１７に導かれる。
【００７４】
次に、入射ＰＢＳ１７に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光と赤及び青の波長帯域のＰ偏光とであり、入射ＰＢＳ１７の反射面１７ａにおいてＰ偏光だけが透過して直進するとともに、Ｓ偏光が反射面１７ａにより反射され進行方向を９０°変化させる。すなわち、赤及び青色の波長帯域の照明光は、入射ＰＢＳ１７内を直進して透過して第１のＲ偏光回転素子１８に導かれ、緑の波長帯域の照明光は、入射ＰＢＳ１７の反射面１７ａで反射されて進行方向を９０°変化させＧ−ＰＢＳ２４に導かれる。
【００７５】
ここで、上述した入射ＰＢＳ１７により分離された照明光のうち、入射ＰＢＳ１７を透過して第１のＲ偏光回転素子１８に導かれた、赤及び青の波長帯域の照明光の光路について説明する。
【００７６】
第１のＲ偏光回転素子１８に導かれた照明光は、赤及び青の波長帯域のＰ偏光であり、第１のＲ偏光回転素子１８により赤の波長帯域の偏光面が９０°回転されＳ偏光となり、ＲＢ−ＰＢＳ１９に導かれる。
【００７７】
ＲＢ−ＰＢＳ１９に導かれた照明光は、赤の波長帯域のＳ偏光と青の波長帯域のＰ偏光とであり、青の波長帯域のＰ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａを透過して、第１の液晶パネル２０に導かれ、赤の波長帯域のＳ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射され進行方向を９０°変化させ、第２の液晶パネル２１に導かれる。
【００７８】
次に、第１の液晶パネル２０に導かれた照明光は、青の波長帯域のＰ偏光であり、青色の映像信号に基づくパターンが表示された第１の液晶パネル２０により変調され反射されて進行方向を１８０°変化させ、この際にＳ偏光が生成され、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻される。
【００７９】
次に、第２の液晶パネル２１に導かれた照明光は、赤の波長帯域のＳ偏光であり、赤色の映像信号に基づくパターンが表示された第２の液晶パネル２１により変調され反射されて進行方向を１８０°変化させ、この際にＰ偏光が生成され、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻される。
【００８０】
次に、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻された第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光とＯＦＦ光であるＰ偏光とであり、Ｐ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａを透過してランプ１０側へ戻され、Ｓ偏光が反射面１９ａで反射され進行方向を９０°変化させ、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれる。また、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻された第２の液晶パネル２１からの反射光は、赤の波長帯域のＰ偏光とＯＦＦ光であるＳ偏光とであり、Ｓ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射されランプ１０側へ戻され、Ｐ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａを透過して、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれる。
【００８１】
次に、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれた第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光であり、第２のＲ偏光回転素子２２を透過し、Ｂ帯域偏光板２３に導かれる。また、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれた第２の液晶パネル２１からの反射光は、赤の波長帯域のＰ偏光であり、第２のＲ偏光回転素子２２により偏光面が９０°回転されてＳ偏光となり、Ｂ帯域偏光板２３に導かれる
次に、Ｂ帯域偏光板２３に導かれた、第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光であり、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａでわずかながら反射されてしまったＯＦＦ光、すなわちＰ偏光がこのＢ帯域偏光板２３が吸収し、Ｓ偏光のみ透過して、出射ＰＢＳ２６に導かれる。また、Ｂ帯域偏光板２３に導かれた、第２の液晶パネル２１からの反射光は、赤の波長帯域のＳ偏光であり、Ｂ帯域偏光板２３をそのまま透過し、出射ＰＢＳ２６に導かれる。
【００８２】
次に、出射ＰＢＳ２６に導かれた第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光であり、出射ＰＢＳ２６の反射面２６ａで反射され進行方向を９０°変化させ、投影レンズ２７に導かれる。
【００８３】
一方、上述した入射ＰＢＳ１７により分離された照明光のうち、入射ＰＢＳ１７の反射面１７ａで反射されＧ−ＰＢＳ２４に導かれた緑の波長帯域の照明光の光路について説明する。
【００８４】
次に、Ｇ−ＰＢＳ２４に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、Ｇ−ＰＢＳ２４の反射面２４ａで反射され進行方向を９０°変化させ第３の液晶パネル２５に導かれる。
【００８５】
第３の液晶パネル２５に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、緑色の映像信号に基づくパターンが表示された第３の液晶パネル２５により変調され反射されて進行方向を１８０°変化させ、この際にＰ偏光が生成され、Ｇ−ＰＢＳ２４に戻される。
【００８６】
次に、Ｇ−ＰＢＳ２４に戻された第３の液晶パネル２５からの反射光は、緑の波長帯域のＰ偏光とＯＦＦ光であるＳ偏光とであり、Ｓ偏光が反射面２４ａで反射され進行方向を９０°変化させ入射ＰＢＳ１７へ戻され、Ｐ偏光が反射面２４ａを透過して出射ＰＢＳ２６に導かれる。
【００８７】
次に、出射ＰＢＳ２６に導かれた第３の液晶パネル２５からの反射光は、緑の波長帯域のＰ偏光であり、出射ＰＢＳ２６の反射面２６ａを透過して直進し、投射レンズ２７に導かれる。
【００８８】
以上のように、入射ＰＢＳ１７やＲＢ−ＰＢＳ１９により３つの光路に分離されたそれぞれの波長帯域の光は、照明光としてそれぞれの波長帯域に対応した液晶パネルに入射され、それぞれの液晶パネルにより変調され反射される。そして、それぞれの液晶パネルで変調された反射光は、出射ＰＢＳ２６で合成されて投影レンズ２７に導かれ、この投影レンズ２７によりスクリーン等に拡大投影される。
【００８９】
以上のように構成されたプロジェクタ装置１は、最もコントラストの向上が期待できる位置、すなわち液晶パネルで変調された反射光の光路で投影レンズ２７に至るまでの間で液晶パネル変調された反射光が各ＰＢＳにより反射され進行方向が変化しないような位置に、緑色の映像信号が入力される第３の液晶パネル２５を配設し、この第３の液晶パネル２５に緑の波長帯域の照明光を導くことで、ＯＦＦ光が反射され投影レンズ２７に至ることを抑制し、プロジェクタ装置１全体のコントラストが向上する。
【００９０】
また、プロジェクタ装置１は、次にコントラストの向上が期待できる位置に赤の波長帯域に対応する第２の液晶パネル２１を配設している。これは、赤の波長帯域の光が最も弱いため、青の波長帯域に対応する第１の液晶パネル２０よりも優先的に配置することで、各色のバランスを保つことができる。
【００９１】
このように、プロジェクタ装置１は、コントラストに最も影響する緑の波長帯域を最もコントラストに有利な位置に配設することで、システム全体でコントラストが向上する。また、残りの赤及び青の波長帯域において、光源の特性から青の波長帯域の光量が多いため、赤の波長帯域をこの次に有利な位置に配設し、赤の波長帯域に対応する第２の液晶パネル２１のとなりに青の波長帯域に対応する第１の液晶パネル２０を配置することで、赤の波長帯域の光量を維持することができる。
【００９２】
また、プロジェクタ装置１は、Ｂ帯域偏光板２３を配設することにより、コントラストが最も悪い位置に配設された第１の液晶パネル２０からの反射光のうち、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射されてしまったＯＦＦ光をカットすることができる。なお、Ｂ帯域偏光板２３は、偏光板の偏光特性から、緑の波長帯域にも影響するが、Ｂ帯域偏光板２３の位置には、緑の波長帯域の光が入射せずに、青及び赤の波長帯域の光しか入射しないため他の波長帯域への影響を考慮する必要がなくなる。
【００９３】
以上のように、プロジェクタ装置１は、緑及び赤の波長帯域のコントラストを向上させ、青の波長帯域についてもＢ帯域偏光板を用いてコントラストを向上させており、鮮明な映像を投影することができる。また、プロジェクタ装置１は、従来に比して高価なＧ回転偏光素子や出射偏光板の使用点数を削減しているため、透過効率が向上するだけでなく、コストの低減が可能となる。
【００９４】
次に、本発明を適用した他のプロジェクタ装置として、図２に示す、プロジェクタ装置４０について説明する。
【００９５】
なお、上述したプロジェクタ装置１と略同等の部位には同じ符号を付して説明を省略する。
【００９６】
プロジェクタ装置４０は、照明光を出射する光源となるランプ１０と、このランプ１０側から光路順に、フライアイインテグレータ１１と、ＰＳ変換合成素子１２と、メインコンデンサ１３と、プリ偏光板１５と、Ｇ偏光回転素子１６と、入射ＰＢＳ１７とを備えている。
【００９７】
入射ＰＢＳ１７では、Ｇ偏光回転素子１６を透過した照明光が、入射ＰＢＳ１７を透過して直進する光と、反射面１７ａで反射して進行方向が９０°変化する光とに分離される。
【００９８】
また、プロジェクタ装置４０は、入射ＰＢＳ１７を透過して直進した照明光の光路順に、第１のフィールドレンズ２８と、第１のＲ偏光回転素子１８と、ＲＢ−ＰＢＳ１９とを備えている。
【００９９】
第１のフィールドレンズ２８は、入射ＰＢＳ１７を透過した照明光を第１の液晶パネル２０と第２の液晶パネル２１とに集光する凸レンズである。
【０１００】
第１のＲ偏光回転素子１８は、第１のフィールドレンズ２８を透過した照明光のうち、所定の波長帯域、すなわち所定の色の成分の偏光面を９０°回転させるとともに、それ以外の波長帯域の偏光状態を保持して透過するように最適化されたの位相差フィルムである。
【０１０１】
ＲＢ−ＰＢＳ１９では、第１のＲ偏光回転素子１８を透過した照明光と後述する液晶パネルで変調された反射光とが、ＲＢ−ＰＢＳ１９を透過して直進する光と、反射面１９ａで反射して進行方向が９０°変化する光とに分離される。
【０１０２】
さらにまた、プロジェクタ装置４０は、ＲＢ−ＰＢＳ１９を透過した照明光の進行方向に第１の液晶パネル２０と、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射した照明光の進行方向に第２の液晶パネル２１とを備える。
【０１０３】
また、ＲＢ−ＰＢＳ１９では、第１の液晶パネル２０で変調された反射光が反射面１９ａで反射して進行方向が９０°変化するとともに、第２の液晶パネル２１で変調された反射光がＲＢ−ＰＢＳ１９を直進して透過する。
【０１０４】
さらにまた、プロジェクタ装置４０は、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、ＲＢ−ＰＢＳ１９ａを透過した第２の液晶パネル２１で変調された反射光との進行方向に、第２のＲ偏光回転素子２２と、Ｂ帯域偏光板２３とを備えている。
【０１０５】
さらにまた、プロジェクタ装置４０は、入射ＰＢＳ１７の反射面１７ａで反射された照明光の光路順に、第２のフィールドレンズ２９と、第１のＧトリマ３０と、Ｇ−ＰＢＳ２４とを備えている。
【０１０６】
第２のフィールドレンズ２９は、入射ＰＢＳ１７の反射面１７ａで反射された照明光を第３の液晶パネル２５に集光する凸レンズである。
【０１０７】
第１のＧトリマ３０は、第２のフィールドレンズ２９を透過した照明光の緑の波長帯域だけを透過するように特性が合わされたトリミングフィルタである。
【０１０８】
Ｇ−ＰＢＳ２４は、第１のＧトリマ３０を透過した照明光の偏光成分に応じて、この照明光を透過又は反射するようにされている。
【０１０９】
Ｇ−ＰＢＳ２４では、第１のＧトリマ３０を透過した照明光を反射面２４ａで反射させ進行方向を９０°変化させる。
【０１１０】
さらにまた、プロジェクタ装置４０は、Ｇ−ＰＢＳ２４の反射面２４ａで反射された照明光の進行方向に第３の液晶パネル２５を備えている。
【０１１１】
また、Ｇ−ＰＢＳ２４では、第３の液晶パネル２５で変調された反射光を透過させ直進させる。
【０１１２】
さらにまた、プロジェクタ装置４０は、Ｇ−ＰＢＳ２４を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光の進行方向に第２のＧトリマ３１を備えている。
【０１１３】
第２のＧトリマ３１は、Ｇ−ＰＢＳ２４を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光の緑の波長帯域だけを透過するように特性が合わされたトリミングフィルタである。
【０１１４】
さらにまた、プロジェクタ装置４０は、Ｂ帯域偏光板２３を透過した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光との進行方向で、第２のＧトリマ３１を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光の進行方向に、出射ＰＢＳ２６を備えている。
【０１１５】
出射ＰＢＳ２６は、Ｂ帯域偏光板２３を透過した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネルで変調された反射光と、第２のＧトリマ３１を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光とを、偏光成分に応じて透過又は反射させて合成するようにされている。出射ＰＢＳ２６は、入射ＰＢＳ１７と略同等の構成とされており、例えば、Ｐ偏光を透過させるとともに、Ｓ偏光を光路に対して４５°傾いた反射面２６ａで反射させ進行方向を９０°変化させる。
【０１１６】
出射ＰＢＳ２６では、Ｂ帯域偏光板２３を透過した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光とを反射面２６ａで反射させ進行方向を９０°変化させるとともに、第２のＧトリマ３１を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光を透過させ直進させ、これらを同一方向に出力する。
【０１１７】
さらにまた、プロジェクタ装置４０は、出射ＰＢＳ２６の反射面２６ａで反射した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光と、出射ＰＢＳ２６を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光との進行方向に、投影レンズ２７を備えている。
【０１１８】
上述したように構成されたプロジェクタ装置４０をランプ１０から出射した照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
【０１１９】
ランプ１０から出射した照明光は、光の３原色となる赤、緑、青の波長帯域を含み、無偏光光としてフライアイインテグレータ１１に導かれる。
【０１２０】
次に、フライアイインテグレータ１１に導かれた照明光は、フライアイインテグレータ１１により照度分布を均一化され透過し、ＰＳ変換合成素子１２に入射する。
【０１２１】
次に、ＰＳ変換合成素子１２に入射した照明光は、Ｐ偏光がそのまま透過するとともに、Ｓ偏光がＰ偏光に変換されて、全てＰ偏光としてメインコンデンサ１３に入射する。
【０１２２】
次に、メインコンデンサ１３に入射した照明光は、メインコンデンサ１３により集光されてプリ偏光板１５に入射する。
【０１２３】
次に、プリ偏光板１５に入射した照明光は、さらに偏光成分が揃えられＰ偏光としてＧ偏光回転素子１６に導かれる。
【０１２４】
次に、Ｇ偏光回転素子１６に入射した照明光は、緑の波長帯域だけ偏光面が９０°回転してＳ偏光とされ透過して入射ＰＢＳ１７に導かれるとともに、赤及び青の波長帯域の成分がＰ偏光のまま透過して入射ＰＢＳ１７に導かれる。
【０１２５】
次に、入射ＰＢＳ１７に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光と赤及び青の波長帯域のＰ偏光とであり、入射ＰＢＳ１７の反射面１７ａにおいてＰ偏光だけが透過して直進するとともに、Ｓ偏光が反射面１７ａにより反射され進行方向を９０°変化させる。すなわち、赤色、青の波長帯域の照明光は、入射ＰＢＳ１７内を直進して透過して第１のフィールドレンズ２８に導かれ、緑の波長帯域の照明光は、入射ＰＢＳ１７の反射面１７ａで反射されて進行方向を９０°変化させ第２のフィールドレンズ２９に導かれる。
【０１２６】
ここで、上述した入射ＰＢＳ１７により分離された照明光のうち、入射ＰＢＳ１７を透過して第１のフィールドレンズ２８に導かれた、赤及び青の波長帯域の照明光の光路について説明する。
【０１２７】
第１のフィールドレンズ２８に導かれた照明光は、赤及び波長帯域のＰ偏光であり、第１の液晶パネル２０と第２の液晶パネル２１とに集光するように、第１のＲ偏光回転素子１８に導かれる。
【０１２８】
第１のＲ偏光回転素子１８に導かれた照明光は、赤及び青の波長帯域のＰ偏光であり、第１のＲ偏光回転素子１８により赤の波長帯域の偏光面が９０°回転されＳ偏光となり、ＲＢ−ＰＢＳ１９に導かれる。
【０１２９】
ＲＢ−ＰＢＳ１９に導かれた照明光は、赤の波長帯域のＳ偏光と青の波長帯域のＰ偏光とであり、青の波長帯域のＰ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａを透過して、第１の液晶パネル２０に導かれ、赤の波長帯域のＳ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射され進行方向を９０°変化させ、第２の液晶パネル２１に導かれる。
【０１３０】
次に、第１の液晶パネル２０に導かれた照明光は、青の波長帯域のＰ偏光であり、青色の映像信号に基づくパターンが表示された第１の液晶パネル２０により変調され反射されて進行方向を１８０°変化させ、この際にＳ偏光が生成され、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻される。
【０１３１】
次に、第２の液晶パネル２１に導かれた照明光は、赤の波長帯域のＳ偏光であり、赤色の映像信号に基づくパターンが表示された第２の液晶パネル２１により変調され反射されて進行方向を１８０°変化させ、この際にＰ偏光が生成され、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻される。
【０１３２】
次に、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻された第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光とＯＦＦ光であるＰ偏光とであり、Ｐ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａを透過してランプ１０側へ戻され、Ｓ偏光が反射面１９ａで反射され進行方向を９０°変化させ、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれる。また、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻された第２の液晶パネル２１からの反射光は、赤の波長帯域のＰ偏光とＯＦＦ光であるＳ偏光とであり、Ｓ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射されランプ１０側へ戻され、Ｐ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａを透過して、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれる。
【０１３３】
次に、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれた第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光であり、第２のＲ偏光回転素子２２を透過し、Ｂ帯域偏光板２３に導かれる。また、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれた第２の液晶パネル２１からの反射光は、赤の波長帯域のＰ偏光であり、第２のＲ偏光回転素子２２により偏光面が９０°回転されてＳ偏光となり、Ｂ帯域偏光板２３に導かれる。
【０１３４】
次に、Ｂ帯域偏光板２３に導かれた、第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光であり、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａでわずかながら反射されてしまったＯＦＦ光、すなわちＰ偏光がこのＢ帯域偏光板２３が吸収し、Ｓ偏光のみ透過して、出射ＰＢＳ２６に導かれる。また、Ｂ帯域偏光板２３に導かれた、第２の液晶パネル２１からの反射光は、赤の波長帯域のＳ偏光であり、Ｂ帯域偏光板２３をそのまま透過し、出射ＰＢＳ２６に導かれる。
【０１３５】
次に、出射ＰＢＳ２６に導かれた第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光であり、出射ＰＢＳ２６の反射面２６ａで反射され進行方向を９０°変化させ、投影レンズ２７に導かれる。
【０１３６】
一方、上述した入射ＰＢＳ１７により分離された照明光のうち、入射ＰＢＳ１７の反射面１７ａで反射され第２のフィールドレンズ２９に導かれた緑の波長帯域の照明光の光路について説明する。
【０１３７】
第２のフィールドレンズ２９に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、第３の液晶パネル２５に集光するように第１のＧトリマ３０に導かれる。
【０１３８】
次に、第１のＧトリマ３０に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、緑の波長帯域のみ透過するように、入射ＰＢＳ１７の反射面１７ａでわずかながら反射されてしまった不要な波長帯域がトリミングされて、Ｇ−ＰＢＳ２４に導かれる。
【０１３９】
次に、Ｇ−ＰＢＳ２４に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、Ｇ−ＰＢＳ２４の反射面２４ａで反射され進行方向を９０°変化させ第３の液晶パネル２５に導かれる。
【０１４０】
第３の液晶パネル２５に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、緑色の映像信号に基づくパターンが表示された第３の液晶パネル２５により変調され反射されて進行方向を１８０°変化させ、この際にＰ偏光が生成され、Ｇ−ＰＢＳ２４に戻される。
【０１４１】
次に、Ｇ−ＰＢＳ２４に戻された第３の液晶パネル２５からの反射光は、緑の波長帯域のＰ偏光とＯＦＦ光であるＳ偏光とであり、Ｓ偏光が反射面２４ａで反射され進行方向を９０°変化させ入射ＰＢＳ１７へ戻され、Ｐ偏光が反射面２４ａを透過して第２のＧトリマ３１に導かれる。
【０１４２】
次に、第２のＧトリマ３１に導かれた第３の液晶パネル２５からの反射光は、緑の波長帯域のＰ偏光であり、緑の波長帯域のみ透過するように、入射ＰＢＳ１７の反射面１７ａでわずかながら反射されてしまった不要な波長帯域がトリミングされて、出射ＰＢＳ２６に導かれる。
【０１４３】
次に、出射ＰＢＳ２６に導かれた第３の液晶パネル２５からの反射光は、緑の波長帯域のＰ偏光であり、出射ＰＢＳ２６の反射面２６ａを透過して直進し、投射レンズ２７に導かれる。
【０１４４】
以上のように、入射ＰＢＳ１７やＲＢ−ＰＢＳ１９により３つの光路に分離されたそれぞれの波長帯域の光は、照明光としてそれぞれの波長帯域に対応した液晶パネルに入射され、それぞれの液晶パネルにより変調され反射される。そして、それぞれの液晶パネルからの反射光は、出射ＰＢＳ２６で合成されて投影レンズ２７に到達し、この投影レンズ２７によりスクリーン等に拡大投影される。
【０１４５】
以上のように構成されたプロジェクタ装置４０は、最もコントラストの向上が期待できる位置、すなわち液晶パネルで変調された反射光の光路で投影レンズ２７に至るまでの間で液晶パネルで変調された反射光が各ＰＢＳにより反射され進行方向が変化しないような位置に、緑色の映像信号が入力される第３の液晶パネル２５を配設し、この第３の液晶パネル２５に緑の波長帯域の照明光を導くことで、ＯＦＦ光が反射され投影レンズ２７に至ることを抑制し、プロジェクタ装置４０全体のコントラストが向上する。
【０１４６】
また、プロジェクタ装置４０は、次にコントラストの向上が期待できる位置に赤の波長帯域に対応する第２の液晶パネル２１を配設している。これは、赤の波長帯域の光が最も弱いため、青の波長帯域に対応する第１の液晶パネル２０よりも優先的に配置することで、各色のバランスを保つことができる。
【０１４７】
このように、プロジェクタ装置４０は、コントラストに最も影響する緑の波長帯域を最もコントラストに有利な位置に配設することで、システム全体でコントラストが向上する。また、残りの赤及び青の波長帯域において、光源の特性から青の波長帯域の光量が多いため、赤の波長帯域をこの次に有利な位置に配設し、赤の波長帯域に対応する第２の液晶パネル２１のとなりに青の波長帯域に対応する第１の液晶パネル２０を配置することで、赤の波長帯域の光量を維持することができる。
【０１４８】
また、プロジェクタ装置４０は、Ｂ帯域偏光板２３を配設することにより、コントラストが最も悪い位置に配設された第１の液晶パネル２０からの反射光のうち、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射されてしまったＯＦＦ光をカットすることができる。なお、Ｂ帯域偏光板２３は、偏光板の偏光特性から、緑の波長帯域にも影響するが、Ｂ帯域偏光板２３の位置には、緑の波長帯域の光が入射せずに、青及び赤の波長帯域の光しか入射しないため他の波長帯域への影響を考慮する必要がなくなる。
【０１４９】
以上のように、プロジェクタ装置４０は、緑及び赤の波長帯域のコントラストを向上させ、青の波長帯域についてもＢ帯域偏光板を用いてコントラストを向上させており、鮮明な映像を投影することができる。また、プロジェクタ装置４０は、従来に比して高価なＧ回転偏光素子や出射偏光板の使用点数を削減しているため、透過効率が向上するだけでなく、コストの低減が可能となる。
【０１５０】
また、プロジェクタ装置４０は、プロジェクタ装置１におけるフィールドレンズ１４を、第１のフィールドレンズ２９及び第２のフィールドレンズ３０の二つに分けて、光路上の入射ＰＢＳ１７の後方にそれぞれ配置することにより、入射ＰＢＳ１７へ入射する照明光の角度分布を小さくすることができる。また、プロジェクタ装置４０は、これら第１のフィールドレンズ２８及び第２のフィールドレンズ２９の位置を調整することができる。これにより、各波長帯域ごとの照明光による照明範囲を調整することが可能となる。
【０１５１】
上述したようにプロジェクタ装置４０は、各波長帯域ごとの照明光による照明範囲を調整をすることが可能となるために、部品公差を緩くすることができるので、安価な部品を用いることができ、製造コストを低減させることができる。また、プロジェクタ装置４０では、各波長帯域ごとの照明光による照明範囲を調整をすることが可能となるために、製造過程での歩留まりが向上し、製造コストを低減させることができる。
【０１５２】
次に、本発明を適用した他のプロジェクタ装置として、図３に示す、プロジェクタ装置５０について説明する。
【０１５３】
なお、上述したプロジェクタ装置１及びプロジェクタ装置４０と略同等の部位には同じ符号を付して説明を省略する。
【０１５４】
プロジェクタ装置５０は、照明光を出射する光源となるランプ１０と、このランプ１０側から光路順に、フライアイインテグレータ１１と、ＰＳ変換合成素子１２と、メインコンデンサ１３と、プリ偏光板１５と、Ｇ偏光回転素子１６と、平板ＰＢＳ３２とを備えている。
【０１５５】
平板ＰＢＳ３２は、Ｇ偏光回転素子１６を透過した照明光の偏光成分に応じて、この照明光を透過又は反射させて分離するようにされている。平板ＰＢＳ３２は、例えば、誘電体多層膜からなる平板形状の構成とされており、例えば、Ｐ偏光を透過させるとともに、Ｓ偏光を光路に対して４５°傾いた反射面３２ａで反射させ進行方向を９０°変化させる。また、平板ＰＢＳ３２は、微細なグリッド形状の金属からなる偏光分離特性を有する光学素子であってもよい。
【０１５６】
平板ＰＢＳ３２では、Ｇ偏光回転素子１６を透過した照明光が、平板ＰＢＳ３２を透過して直進する光と、反射面３２ａで反射して進行方向が９０°変化する光とに分離される。
【０１５７】
また、プロジェクタ装置５０は、平板ＰＢＳ３２を透過して直進した照明光の光路順に、第１のフィールドレンズ２８と、第１のＲ偏光回転素子１８と、ＲＢ−ＰＢＳ１９とを備えている。
【０１５８】
ＲＢ−ＰＢＳ１９では、第１のＲ偏光回転素子１８を透過した照明光と後述する液晶パネルで変調された反射光とが、ＲＢ−ＰＢＳ１９を透過して直進する光と、反射面１９ａで反射して進行方向が９０°変化する光とに分離される。
【０１５９】
さらにまた、プロジェクタ装置５０は、ＲＢ−ＰＢＳ１９を透過した照明光の進行方向に第１の液晶パネル２０と、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射した照明光の進行方向に第２の液晶パネル２１とを備える。
【０１６０】
また、ＲＢ−ＰＢＳ１９では、第１の液晶パネル２０で変調された反射光が反射面１９ａで反射して進行方向が９０°変化するとともに、第２の液晶パネル２１で変調された反射光がＲＢ−ＰＢＳ１９を直進して透過する。
【０１６１】
さらにまた、プロジェクタ装置５０は、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射した第１の液晶パネル２０で変調された反射光とＲＢ−ＰＢＳ１９ａを透過した第２の液晶パネル２１で変調された反射光との進行方向に、第２のＲ偏光回転素子２２と、Ｂ帯域偏光板２３とを備えている。
【０１６２】
さらにまた、プロジェクタ装置５０は、平板ＰＢＳ３２の反射面３２ａで反射された照明光の光路順に、第２のフィールドレンズ２９と、Ｇ−ＰＢＳ２４とを備えている。
【０１６３】
Ｇ−ＰＢＳ２４は、第２のフィールドレンズ２９を透過した照明光の偏光成分に応じて、この照明光を透過又は反射するようにされている。
【０１６４】
Ｇ−ＰＢＳ２４では、第２のフィールドレンズ２９を透過した照明光を反射面２４ａで反射させ進行方向を９０°変化させる。
【０１６５】
さらにまた、プロジェクタ装置５０は、Ｇ−ＰＢＳ２４の反射面２４ａで反射された照明光の進行方向に第３の液晶パネル２５を備えている。
【０１６６】
また、Ｇ−ＰＢＳ２４では、第３の液晶パネル２５からの反射光を透過させ直進させる。
【０１６７】
さらにまた、プロジェクタ装置５０は、Ｂ帯域偏光板２３を透過した第１の液晶パネル２０で反射された反射光と、第２の液晶パネル２１で反射された反射光との進行方向で、Ｇ−ＰＢＳ２４を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光の進行方向に、出射ＰＢＳ２６を備えている。
【０１６８】
出射ＰＢＳ２６は、Ｂ帯域偏光板２３を透過した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネルで変調された反射光と、Ｇ−ＰＢＳ２４を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光とを、偏光成分に応じて透過又は反射させて合成するようにされている。
【０１６９】
出射ＰＢＳ２６では、Ｂ帯域偏光板２３を透過した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光とを反射面２６ａで反射させ進行方向を９０°変化させるとともに、Ｇ−ＰＢＳ２４を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光を透過させ直進させ、これらを同一方向に出力する。
【０１７０】
さらにまた、プロジェクタ装置５０は、出射ＰＢＳ２６の反射面２６ａで反射した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光と、出射ＰＢＳ２６を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光との進行方向に、投影レンズ２７を備えている。
【０１７１】
上述したように構成されたプロジェクタ装置５０をランプ１０から出射した照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
【０１７２】
ランプ１０から出射した照明光は、光の３原色となる赤、緑、青の波長帯域を含み、無偏光光としてフライアイインテグレータ１１に導かれる。
【０１７３】
次に、フライアイインテグレータ１１に導かれた照明光は、フライアイインテグレータ１１により照度分布を均一化され透過し、ＰＳ変換合成素子１２に入射する。
【０１７４】
次に、ＰＳ変換合成素子１２に入射した照明光は、Ｐ偏光がそのまま透過するとともに、Ｓ偏光がＰ偏光に変換されて、全てＰ偏光としてメインコンデンサ１３に入射する。
【０１７５】
次に、メインコンデンサ１３に入射した照明光は、メインコンデンサ１３により集光されてプリ偏光板１５に入射する。
【０１７６】
次に、プリ偏光板１５に入射した照明光は、さらに偏光成分が揃えられＰ偏光としてＧ偏光回転素子１６に導かれる。
【０１７７】
次に、Ｇ偏光回転素子１６に入射した照明光は、緑の波長帯域だけ偏光面が９０°回転してＳ偏光とされ透過して平板ＰＢＳ３２に導かれるとともに、赤及び青の波長帯域の成分がＰ偏光のまま透過して平板ＰＢＳ３２に導かれる。
【０１７８】
次に、平板ＰＢＳ３２に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光と赤及び青の波長帯域のＰ偏光とであり、平板ＰＢＳ３２の反射面３２ａにおいてＰ偏光だけが透過して直進するとともに、Ｓ偏光が反射面３２ａにより反射され進行方向を９０°変化させる。すなわち、赤及び青の波長帯域の照明光は、平板ＰＢＳ３２内を直進して透過して第１のフィールドレンズ２８に導かれ、緑の波長帯域の照明光は、平板ＰＢＳ３２の反射面３２ａで反射されて進行方向を９０°変化させ第２のフィールドレンズ２９に導かれる。
【０１７９】
ここで、上述した平板ＰＢＳ３２により分離された照明光のうち、平板ＰＢＳ３２を透過して第１のフィールドレンズ２８に導かれた、赤及び青の波長帯域の照明光の光路について説明する。
【０１８０】
第１のフィールドレンズ２８に導かれた照明光は、赤及び波長帯域のＰ偏光であり、第１の液晶パネル２０と第２の液晶パネル２１とに集光するように、第１のＲ偏光回転素子１８に導かれる。
【０１８１】
第１のＲ偏光回転素子１８に導かれた照明光は、赤及び青の波長帯域のＰ偏光であり、第１のＲ偏光回転素子１８により赤の波長帯域の偏光面が９０°回転されＳ偏光となり、ＲＢ−ＰＢＳ１９に導かれる。
【０１８２】
ＲＢ−ＰＢＳ１９に導かれた照明光は、赤の波長帯域のＳ偏光と青の波長帯域のＰ偏光とであり、青の波長帯域のＰ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａを透過して、第１の液晶パネル２０に導かれ、赤の波長帯域のＳ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射され進行方向を９０°変化させ、第２の液晶パネル２１に導かれる。
【０１８３】
次に、第１の液晶パネル２０に導かれた照明光は、青の波長帯域のＰ偏光であり、青色の映像信号に基づくパターンが表示された第１の液晶パネル２０により変調され反射されて進行方向を１８０°変化させ、この際にＳ偏光が生成され、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻される。
【０１８４】
次に、第２の液晶パネル２１に導かれた照明光は、赤の波長帯域のＳ偏光であり、赤色の映像信号に基づくパターンが表示された第２の液晶パネル２１により変調され反射されて進行方向を１８０°変化させ、この際にＰ偏光が生成され、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻される。
【０１８５】
次に、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻された第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光とＯＦＦ光であるＰ偏光とであり、Ｐ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａを透過してランプ１０側へ戻され、Ｓ偏光が反射面１９ａで反射され進行方向を９０°変化させ、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれる。また、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻された第２の液晶パネル２１からの反射光は、赤の波長帯域のＰ偏光とＯＦＦ光であるＳ偏光とであり、Ｓ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射されランプ１０側へ戻され、Ｐ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａを透過して、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれる。
【０１８６】
次に、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれた第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光であり、第２のＲ偏光回転素子２２を透過し、Ｂ帯域偏光板２３に導かれる。また、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれた第２の液晶パネル２１からの反射光は、赤の波長帯域のＰ偏光であり、第２のＲ偏光回転素子２２により偏光面が９０°回転されてＳ偏光となり、Ｂ帯域偏光板２３に導かれる。
【０１８７】
次に、Ｂ帯域偏光板２３に導かれた、第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光であり、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａでわずかながら反射されてしまったＯＦＦ光、すなわちＰ偏光がこのＢ帯域偏光板２３が吸収し、Ｓ偏光のみ透過して、出射ＰＢＳ２６に導かれる。また、Ｂ帯域偏光板２３に導かれた、第２の液晶パネル２１からの反射光は、赤の波長帯域のＳ偏光であり、Ｂ帯域偏光板２３をそのまま透過し、出射ＰＢＳ２６に導かれる。
【０１８８】
次に、出射ＰＢＳ２６に導かれた第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光であり、出射ＰＢＳ２６の反射面２６ａで反射され進行方向を９０°変化させ、投影レンズ２７に導かれる。
【０１８９】
一方、上述した平板ＰＢＳ３２により分離された照明光のうち、平板ＰＢＳ３２の反射面３２ａで反射され第２のフィールドレンズ２９に導かれた緑の波長帯域の照明光の光路について説明する。
【０１９０】
第２のフィールドレンズ２９に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、第３の液晶パネル２５に集光するようにＧ−ＰＢＳ２４に導かれる。
【０１９１】
次に、Ｇ−ＰＢＳ２４に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、Ｇ−ＰＢＳ２４の反射面２４ａで反射され進行方向を９０°変化させ第３の液晶パネル２５に導かれる。
【０１９２】
第３の液晶パネル２５に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、緑色の映像信号に基づくパターンが表示された第３の液晶パネル２５により変調され反射されて進行方向を１８０°変化させ、この際にＰ偏光が生成され、Ｇ−ＰＢＳ２４に戻される。
【０１９３】
次に、Ｇ−ＰＢＳ２４に戻された第３の液晶パネル２５からの反射光は、緑の波長帯域のＰ偏光とＯＦＦ光であるＳ偏光とであり、Ｓ偏光が反射面２４ａで反射され進行方向を９０°変化させ平板ＰＢＳ３２へ戻され、Ｐ偏光が反射面２４ａを透過して出射ＰＢＳ２６に導かれる。
【０１９４】
次に、出射ＰＢＳ２６に導かれた第３の液晶パネル２５からの反射光は、緑の波長帯域のＰ偏光であり、出射ＰＢＳ２６の反射面２６ａを透過して直進し、投射レンズ２７に導かれる。
【０１９５】
以上のように、平板ＰＢＳ３２やＲＢ−ＰＢＳ１９により３つの光路に分離されたそれぞれの波長帯域の光は、照明光としてそれぞれの波長帯域に対応した液晶パネルに入射され、それぞれの液晶パネルにより変調され反射される。そして、それぞれの液晶パネルからの反射光は、出射ＰＢＳ２６で合成されて投影レンズ２７に到達し、この投影レンズ２７によりスクリーン等に拡大投影される。
【０１９６】
以上のように構成されたプロジェクタ装置５０は、最もコントラストの向上が期待できる位置、すなわち液晶パネルで変調された反射光の光路で投影レンズ２７に至るまでの間で液晶パネルで変調された反射光が各ＰＢＳにより反射され進行方向が変化しないような位置に、緑色の映像信号が入力される第３の液晶パネル２５を配設し、この第３の液晶パネル２５に緑の波長帯域の照明光を導くことで、ＯＦＦ光が反射され投影レンズ２７に至ることを抑制し、プロジェクタ装置５０全体のコントラストが向上する。
【０１９７】
また、プロジェクタ装置５０は、次にコントラストの向上が期待できる位置に赤の波長帯域に対応する第２の液晶パネル２１を配設している。これは、赤の波長帯域の光が最も弱いため、青の波長帯域に対応する第１の液晶パネル２０よりも優先的に配置することで、各色のバランスを保つことができる。
【０１９８】
このように、プロジェクタ装置５０は、コントラストに最も影響する緑の波長帯域を最もコントラストに有利な位置に配設することで、システム全体でコントラストが向上する。また、残りの赤及び青の波長帯域において、光源の特性から青の波長帯域の光量が多いため、赤の波長帯域をこの次に有利な位置に配設し、赤の波長帯域に対応する第２の液晶パネル２１のとなりに青の波長帯域に対応する第１の液晶パネル２０を配置することで、赤の波長帯域の光量を維持することができる。
【０１９９】
また、プロジェクタ装置５０は、Ｂ帯域偏光板２３を配設することにより、コントラストが最も悪い位置に配設された第１の液晶パネル２０からの反射光のうち、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射されてしまったＯＦＦ光をカットすることができる。なお、Ｂ帯域偏光板２３は、偏光板の偏光特性から、緑の波長帯域にも影響するが、Ｂ帯域偏光板２３の位置には、緑の波長帯域の光が入射せずに、青及び赤の波長帯域の光しか入射しないため他の波長帯域への影響を考慮する必要がなくなる。
【０２００】
以上のように、プロジェクタ装置５０は、緑及び赤の波長帯域のコントラストを向上させ、青の波長帯域についてもＢ帯域偏光板を用いてコントラストを向上させており、鮮明な映像を投影することができる。また、プロジェクタ装置５０は、従来に比して高価なＧ回転偏光素子や出射偏光板の使用点数を削減しているため、透過効率が向上するだけでなく、コストの低減が可能となる。
【０２０１】
また、プロジェクタ装置５０は、プロジェクタ装置１におけるフィールドレンズ１４を、第１のフィールドレンズ２９及び第２のフィールドレンズ３０の二つに分けて、光路上の平板ＰＢＳ３２の後方にそれぞれ配置することにより、平板ＰＢＳ３２へ入射する照明光の角度分布を小さくすることができる。また、プロジェクタ装置５０は、これら第１のフィールドレンズ２８及び第２のフィールドレンズ２９の位置を調整することができる。これにより、各波長帯域ごとの照明光による照明範囲を調整することが可能となる。
【０２０２】
上述したようにプロジェクタ装置５０は、各波長帯域ごとの照明光による照明範囲を調整をすることが可能となるために、部品公差を緩くすることができるので、安価な部品を用いることができ、製造コストを低減させることができる。また、プロジェクタ装置５０では、各波長帯域ごとの照明光による照明範囲を調整をすることが可能となるために、製造過程での歩留まりが向上し、製造コストを低減させることができる。
【０２０３】
また、通常光学系内に平板形状の光学素子を用いる場合には非点収差を考慮する必要があるが、プロジェクタ装置５０では、照明光学系内に平板ＰＢＳ３２を配することで、非点収差を考慮する必要がない。これにより、プロジェクタ装置５０は、高価な硝材を用いることなく安価な平板形状のＰＢＳを用いることができ、装置全体でのコストを低減することができるだけでなく、重量も低減することができる。
【０２０４】
なお、図３に示すプロジェクタ装置５０は、各光学素子間における空隙、いわゆるエアギャップをなくして接着する構成とされている。プロジェクタ装置５０では、ＲＢ−ＰＢＳ１９と、Ｇ−ＰＢＳ２４と、出射ＰＢＳ２６とのそれぞれの間において各光学素子を挟み込み接着されている。なお、上述したプロジェクタ装置５０では、第１のフィールドレンズ２８及び第２のフィールドレンズ２９としてフレネルレンズを用いることができ、フレネルレンズが平面形状であるために、他の光学素子と接着することが可能となる。
【０２０５】
以上のように、プロジェクタ装置５０では、各光学素子を接着し一体化を図ることにより、装置全体の小型化を可能とし、材料費を低減することができる。また、プロジェクタ装置５０では、各光学素子を接着することにより各素子が固定され、各液晶パネル間でのいわゆる画素ずれを防止することができる。
【０２０６】
次に、本発明を適用した他のプロジェクタ装置として、図４に示す、プロジェクタ装置６０について説明する。
【０２０７】
なお、上述したプロジェクタ装置１、プロジェクタ装置４０及びプロジェクタ装置５０と略同等の部位には同じ符号を付して説明を省略する。
【０２０８】
プロジェクタ装置６０は、照明光を出射する光源となるランプ１０と、このランプ１０側から光路順に、フライアイインテグレータ１１と、ＰＳ変換合成素子１２と、メインコンデンサ１３と、プリ偏光板１５と、Ｇ偏光回転素子１６と、Ｇ反射ダイクロイックミラー３３とを備えている。
【０２０９】
Ｇ反射ダイクロイックミラー３３は、Ｇ偏光回転素子１６を透過した照明光の波長帯域に応じて、この照明光を透過又は反射させて分離するようにされている。Ｇ反射ダイクロイックミラー３３は、例えば、薄膜を複数層積層した平板形状の構成とされており、例えば、緑以外の波長帯域、すなわち赤及び青の波長帯域の照明光を透過させるとともに、緑の波長帯域の照明光を光路に対して４５°傾いた反射面３３ａで反射させ進行方向を９０°変化させる。
【０２１０】
Ｇ反射ダイクロイックミラー３３では、Ｇ偏光回転素子１６を透過した照明光が、Ｇ反射ダイクロイックミラー３３を透過して直進する光と、反射面３３ａで反射して進行方向が９０°変化する光とに分離される。
【０２１１】
また、プロジェクタ装置６０は、Ｇ反射ダイクロイックミラー３３を透過して直進した照明光の光路順に、第１のフィールドレンズ２８と、第１のＲ偏光回転素子１８と、ＲＢ−ＰＢＳ１９とを備えている。
【０２１２】
ＲＢ−ＰＢＳ１９では、第１のＲ偏光回転素子１８を透過した照明光と後述する液晶パネルからの反射光とが、ＲＢ−ＰＢＳ１９を透過して直進する光と、反射面１９ａで反射して進行方向が９０°変化する光とに分離される。
【０２１３】
さらにまた、プロジェクタ装置６０は、ＲＢ−ＰＢＳ１９を透過した照明光の進行方向に第１の液晶パネル２０と、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射した照明光の進行方向に第２の液晶パネル２１とを備える。
【０２１４】
また、ＲＢ−ＰＢＳ１９では、第１の液晶パネル２０で変調された反射光が反射面１９ａで反射して進行方向が９０°変化するとともに、第２の液晶パネル２１で変調された反射光がＲＢ−ＰＢＳ１９を直進して透過する。
【０２１５】
さらにまた、プロジェクタ装置６０は、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射した第１の液晶パネル２０で変調された反射光とＲＢ−ＰＢＳ１９ａを透過した第２の液晶パネル２１で変調された反射光との進行方向に、第２のＲ偏光回転素子２２と、Ｂ帯域偏光板２３とを備えている。
【０２１６】
さらにまた、プロジェクタ装置６０は、Ｇ反射ダイクロイックミラー３３の反射面３３ａで反射された照明光の光路順に、第２のフィールドレンズ２９と、Ｇ−ＰＢＳ２４とを備えている。
【０２１７】
Ｇ−ＰＢＳ２４は、第２のフィールドレンズ２９を透過した照明光の偏光成分に応じて、この照明光を透過又は反射するようにされている。
【０２１８】
Ｇ−ＰＢＳ２４では、第２のフィールドレンズ２９を透過した照明光を反射面２４ａで反射させ進行方向を９０°変化させる。
【０２１９】
さらにまた、プロジェクタ装置６０は、Ｇ−ＰＢＳ２４の反射面２４ａで反射された照明光の進行方向に第３の液晶パネル２５を備えている。
【０２２０】
また、Ｇ−ＰＢＳ２４では、第３の液晶パネル２５で変調された反射光を透過させ直進させる。
【０２２１】
さらにまた、プロジェクタ装置６０は、Ｂ帯域偏光板２３を透過した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光との進行方向で、Ｇ−ＰＢＳ２４を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光の進行方向に、出射ＰＢＳ２６を備えている。
【０２２２】
出射ＰＢＳ２６では、Ｂ帯域偏光板２３を透過した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光とを反射面２６ａで反射させ進行方向を９０°変化させるとともに、Ｇ−ＰＢＳ２４を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光を透過させ直進させ、これらを同一方向に出力する。
【０２２３】
さらにまた、プロジェクタ装置６０は、出射ＰＢＳ２６の反射面２６ａで反射した第１の液晶パネル２０で変調された反射光と、第２の液晶パネル２１で変調された反射光と、出射ＰＢＳ２６を透過した第３の液晶パネル２５で変調された反射光との進行方向に、投影レンズ２７を備えている。
【０２２４】
上述したように構成されたプロジェクタ装置６０をランプ１０から出射した照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
【０２２５】
ランプ１０から出射した照明光は、光の３原色となる赤、緑、青の波長帯域を含み、無偏光光としてフライアイインテグレータ１１に導かれる。
【０２２６】
次に、フライアイインテグレータ１１に導かれた照明光は、フライアイインテグレータ１１により照度分布を均一化され透過し、ＰＳ変換合成素子１２に入射する。
【０２２７】
次に、ＰＳ変換合成素子１２に入射した照明光は、Ｐ偏光がそのまま透過するとともに、Ｓ偏光がＰ偏光に変換されて、全てＰ偏光としてメインコンデンサ１３に入射する。
【０２２８】
次に、メインコンデンサ１３に入射した照明光は、メインコンデンサ１３により集光されてプリ偏光板１５に入射する。
【０２２９】
次に、プリ偏光板１５に入射した照明光は、さらに偏光成分が揃えられＰ偏光としてＧ偏光回転素子１６に導かれる。
【０２３０】
次に、Ｇ偏光回転素子１６に入射した照明光は、緑の波長帯域だけ偏光面が９０°回転してＳ偏光とされ透過してＧ反射ダイクロイックミラー３３に導かれるとともに、赤及び青の波長帯域の成分がＰ偏光のまま透過してＧ反射ダイクロイックミラー３３に導かれる。
【０２３１】
次に、Ｇ反射ダイクロイックミラー３３に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光と赤及び青の波長帯域のＰ偏光とであり、赤及び青の波長帯域の照明光は、Ｇ反射ダイクロイックミラー３３内を直進して透過して第１のフィールドレンズ２８に導かれ、緑の波長帯域の照明光は、Ｇ反射ダイクロイックミラー３３の反射面３３ａで反射されて進行方向を９０°変化させ第２のフィールドレンズ２９に導かれる。
【０２３２】
ここで、上述したＧ反射ダイクロイックミラー３３により波長帯域に応じて分離された照明光のうち、Ｇ反射ダイクロイックミラー３３を透過して第１のフィールドレンズ２８に導かれた、赤及び青の波長帯域の照明光の光路について説明する。
【０２３３】
第１のフィールドレンズ２８に導かれた照明光は、赤及び波長帯域のＰ偏光であり、第１の液晶パネル２０と第２の液晶パネル２１とに集光するように、第１のＲ偏光回転素子１８に導かれる。
【０２３４】
第１のＲ偏光回転素子１８に導かれた照明光は、赤及び青の波長帯域のＰ偏光であり、第１のＲ偏光回転素子１８により赤の波長帯域の偏光面が９０°回転されＳ偏光となり、ＲＢ−ＰＢＳ１９に導かれる。
【０２３５】
ＲＢ−ＰＢＳ１９に導かれた照明光は、赤の波長帯域のＳ偏光と青の波長帯域のＰ偏光とであり、青の波長帯域のＰ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａを透過して、第１の液晶パネル２０に導かれ、赤の波長帯域のＳ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射され進行方向を９０°変化させ、第２の液晶パネル２１に導かれる。
【０２３６】
次に、第１の液晶パネル２０に導かれた照明光は、青の波長帯域のＰ偏光であり、青色の映像信号に基づくパターンが表示された第１の液晶パネル２０により変調され反射されて進行方向を１８０°変化させ、この際にＳ偏光が生成され、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻される。
【０２３７】
次に、第２の液晶パネル２１に導かれた照明光は、赤の波長帯域のＳ偏光であり、赤色の映像信号に基づくパターンが表示された第２の液晶パネル２１により変調され反射されて進行方向を１８０°変化させ、この際にＰ偏光が生成され、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻される。
【０２３８】
次に、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻された第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光とＯＦＦ光であるＰ偏光とであり、Ｐ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａを透過してランプ１０側へ戻され、Ｓ偏光が反射面１９ａで反射され進行方向を９０°変化させ、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれる。また、ＲＢ−ＰＢＳ１９に戻された第２の液晶パネル２１からの反射光は、赤の波長帯域のＰ偏光とＯＦＦ光であるＳ偏光とであり、Ｓ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射されランプ１０側へ戻され、Ｐ偏光がＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａを透過して、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれる。
【０２３９】
次に、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれた第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光であり、第２のＲ偏光回転素子２２を透過し、Ｂ帯域偏光板２３に導かれる。また、第２のＲ偏光回転素子２２に導かれた第２の液晶パネル２１からの反射光は、赤の波長帯域のＰ偏光であり、第２のＲ偏光回転素子２２により偏光面が９０°回転されてＳ偏光となり、Ｂ帯域偏光板２３に導かれる。
【０２４０】
次に、Ｂ帯域偏光板２３に導かれた、第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光であり、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａでわずかながら反射されてしまったＯＦＦ光、すなわちＰ偏光がこのＢ帯域偏光板２３が吸収し、Ｓ偏光のみ透過して、出射ＰＢＳ２６に導かれる。また、Ｂ帯域偏光板２３に導かれた、第２の液晶パネル２１からの反射光は、赤の波長帯域のＳ偏光であり、Ｂ帯域偏光板２３をそのまま透過し、出射ＰＢＳ２６に導かれる。
【０２４１】
次に、出射ＰＢＳ２６に導かれた第１の液晶パネル２０からの反射光は、青の波長帯域のＳ偏光であり、出射ＰＢＳ２６の反射面２６ａで反射され進行方向を９０°変化させ、投影レンズ２７に導かれる。
【０２４２】
一方、上述したＧ反射ダイクロイックミラー３３により分離された照明光のうち、Ｇ反射ダイクロイックミラー３３の反射面３３ａで反射され第２のフィールドレンズ２９に導かれた緑の波長帯域の照明光の光路について説明する。
【０２４３】
第２のフィールドレンズ２９に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、第３の液晶パネル２５に集光するようにＧ−ＰＢＳ２４に導かれる。
【０２４４】
次に、Ｇ−ＰＢＳ２４に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、Ｇ−ＰＢＳ２４の反射面２４ａで反射され進行方向を９０°変化させ第３の液晶パネル２５に導かれる。
【０２４５】
第３の液晶パネル２５に導かれた照明光は、緑の波長帯域のＳ偏光であり、緑色の映像信号に基づくパターンが表示された第３の液晶パネル２５により変調され反射されて進行方向を１８０°変化させ、この際にＰ偏光が生成され、Ｇ−ＰＢＳ２４に戻される。
【０２４６】
次に、Ｇ−ＰＢＳ２４に戻された第３の液晶パネル２５からの反射光は、緑の波長帯域のＰ偏光とＯＦＦ光であるＳ偏光とであり、Ｓ偏光が反射面２４ａで反射され進行方向を９０°変化させＧ反射ダイクロイックミラー３３へ戻され、Ｐ偏光が反射面２４ａを透過して出射ＰＢＳ２６に導かれる。
【０２４７】
次に、出射ＰＢＳ２６に導かれた第３の液晶パネル２５からの反射光は、緑の波長帯域のＰ偏光であり、出射ＰＢＳ２６の反射面２６ａを透過して直進し、投射レンズ２７に導かれる。
【０２４８】
以上のように、Ｇ反射ダイクロイックミラー３３やＲＢ−ＰＢＳ１９により３つの光路に分離されたそれぞれの波長帯域の光は、照明光としてそれぞれの波長帯域に対応した液晶パネルに入射され、それぞれの液晶パネルにより変調され反射される。そして、それぞれの液晶パネルからの反射光は、出射ＰＢＳ２６で合成されて投影レンズ２７に到達し、この投影レンズ２７によりスクリーン等に拡大投影される。
【０２４９】
以上のように構成されたプロジェクタ装置６０は、最もコントラストの向上が期待できる位置、すなわち液晶パネルで変調された反射光の光路で投影レンズ２７に至るまでの間で液晶パネルで変調された反射光が各ＰＢＳにより反射され進行方向が変化しないような位置に、緑色の映像信号が入力される第３の液晶パネル２５を配設し、この第３の液晶パネル２５に緑の波長帯域の照明光を導くことで、ＯＦＦ光が反射され投影レンズ２７に至ることを抑制し、プロジェクタ装置６０全体のコントラストが向上する。
【０２５０】
また、プロジェクタ装置６０は、次にコントラストの向上が期待できる位置に赤の波長帯域に対応する第２の液晶パネル２１を配設している。これは、赤の波長帯域の光が最も弱いため、青の波長帯域に対応する第１の液晶パネル２０よりも優先的に配置することで、各色のバランスを保つことができる。
【０２５１】
このように、プロジェクタ装置６０は、コントラストに最も影響する緑の波長帯域を最もコントラストに有利な位置に配設することで、システム全体でコントラストが向上する。また、残りの赤及び青の波長帯域において、光源の特性から青の波長帯域の光量が多いため、赤の波長帯域をこの次に有利な位置に配設し、赤の波長帯域に対応する第２の液晶パネル２１のとなりに青の波長帯域に対応する第１の液晶パネル２０を配置することで、赤の波長帯域の光量を維持することができる。
【０２５２】
また、プロジェクタ装置６０は、Ｂ帯域偏光板２３を配設することにより、コントラストが最も悪い位置に配設された第１の液晶パネル２０からの反射光のうち、ＲＢ−ＰＢＳ１９の反射面１９ａで反射されてしまったＯＦＦ光をカットすることができる。なお、Ｂ帯域偏光板２３は、偏光板の偏光特性から、緑の波長帯域にも影響するが、Ｂ帯域偏光板２３の位置には、緑の波長帯域の光が入射せずに、青及び赤の波長帯域の光しか入射しないため他の波長帯域への影響を考慮する必要がなくなる。
【０２５３】
以上のように、プロジェクタ装置６０は、緑及び赤の波長帯域のコントラストを向上させ、青の波長帯域についてもＢ帯域偏光板を用いてコントラストを向上させており、鮮明な映像を投影することができる。また、プロジェクタ装置５０は、従来に比して高価なＧ回転偏光素子や出射偏光板の使用点数を削減しているため、透過効率が向上するだけでなく、コストの低減が可能となる。
【０２５４】
また、プロジェクタ装置６０は、プロジェクタ装置１におけるフィールドレンズ１４を、第１のフィールドレンズ２９及び第２のフィールドレンズ３０の二つに分けて、光路上のＧ反射ダイクロイックミラー３３の後方にそれぞれ配置することにより、Ｇ反射ダイクロイックミラー３３へ入射する照明光の角度分布を小さくすることができる。また、プロジェクタ装置６０は、これら第１のフィールドレンズ２８及び第２のフィールドレンズ２９の位置を調整することができる。これにより、各波長帯域ごとの照明光による照明範囲を調整することが可能となる。
【０２５５】
上述したようにプロジェクタ装置６０は、各波長帯域ごとの照明光による照明範囲を調整をすることが可能となるために、部品公差を緩くすることができるので、安価な部品を用いることができ、製造コストを低減させることができる。また、プロジェクタ装置６０では、各波長帯域ごとの照明光による照明範囲を調整をすることが可能となるために、製造過程での歩留まりが向上し、製造コストを低減させることができる。
【０２５６】
また、通常光学系内に平板形状の光学素子を用いる場合には非点収差を考慮する必要があるが、プロジェクタ装置６０では、照明光学系内にＧ反射ダイクロイックミラー３３を配することで、非点収差を考慮する必要がない。これにより、プロジェクタ装置６０は、高価な硝材を用いることなく安価な光学素子を用いることができ、装置全体でのコストを低減することができるだけでなく、重量も低減することができる。また、プロジェクタ装置６０では、ダイクロイックミラーがＰＢＳに比べ安価であることから、さらなるコストの低減ができる。
【０２５７】
なお、図４に示すプロジェクタ装置６０は、各光学素子間における空隙、いわゆるエアギャップをなくして接着する構成とされている。プロジェクタ装置６０では、ＲＢ−ＰＢＳ１９と、Ｇ−ＰＢＳ２４と、出射ＰＢＳ２６とのそれぞれの間において各光学素子を挟み込み接着されている。なお、上述したプロジェクタ装置６０では、第１のフィールドレンズ２８及び第２のフィールドレンズ２９としてフレネルレンズを用いることができ、フレネルレンズが平面形状であるために、他の光学素子と接着することが可能となる。
【０２５８】
以上のように、プロジェクタ装置６０では、各光学素子を接着し一体化を図ることにより、装置全体の小型化を可能とし、材料費を低減することができる。また、プロジェクタ装置６０では、各光学素子を接着することにより各素子が固定され、各液晶パネル間でのいわゆる画素ずれを防止することができる。
【０２５９】
なお、上述では、光変調素子として液晶パネルを用いているが、これに限定されるものではなく、偏光状態を空間的に変調する素子であれば、その種類を問わない。
【０２６０】
【発明の効果】
以上で説明したように、本発明に係る投影装置は、最もコントラストに影響する緑の波長帯域用の光変調素子を最も有利な位置、すなわち光変調素子からの反射光が投影レンズにいたるまでにＰＢＳ内で反射しない位置に配することにより、ＯＦＦ光の混入を防ぎ、装置全体でのコントラストを向上させることができる。また、このような光学設計とすることで、従来の光学系において必要であった、偏光回転素子や偏光板の部品点数を削減することが可能であるために透過効率が向上し装置全体での明るさが向上し、コストの低減が可能である。
【０２６１】
さらに、入射ＰＢＳを、平板形状のＰＢＳとすることで、コストの低減が可能となり、装置全体の重量を低減させることができる。
【０２６２】
さらにまた、各光学素子間の空隙を排除して接着し、一体に形成することで装置の小型化ができるとともに、コストの低減が可能である。また、一体に形成することで、各光変調素子間の画素ずれを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたプロジェクタ装置の構成を示す図である。
【図２】本発明が適用されたフィールドレンズを２枚用いるプロジェクタ装置の構成を示す図である。
【図３】本発明が適用された平板型の入射ＰＢＳを用いたプロジェクタ装置の構成を示す図である。
【図４】本発明が適用されたダイクロイックミラーを用いたプロジェクタ装置の構成を示す図である。
【図５】従来のプロジェクタ装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ プロジェクタ装置、１０ ランプ、１１ フライアイインテグレータ、１３ メインコンデンサ、１４ フィールドレンズ、１５ プリ偏光板、１６ Ｇ偏光回転素子、１７ 入射ＰＢＳ、１８ 第１のＲ偏光回転素子、１９ ＲＢ−ＰＢＳ、２０ 第１の液晶パネル、２１ 第２の液晶パネル、２２ 第２のＲ偏光回転素子、２３ Ｂ帯域偏光板、２４ Ｇ−ＰＢＳ、２５ 第３の液晶パネル、２６ 出射ＰＢＳ、２７ 投影レンズ、２８ 第１のフィールドレンズ、２９第２のフィールドレンズ、３０ 第１のＧトリマ、３１ 第２のＧトリマ、３２ 平板ＰＢＳ、３３ Ｇ反射ダイクロイックミラー、４０ プロジェクタ装置、５０ プロジェクタ装置、６０ プロジェクタ装置
Claims (18)
- 照明光を出射する光源と、
上記光源から出射された照明光の偏光成分を揃える偏光手段と、
上記偏光手段で偏光成分が揃えられた照明光の緑の波長帯域の偏光面を回転させる第１の偏光回転素子と、
上記第１の偏光回転素子で偏光面が回転された緑の波長帯域の照明光を反射すると共に、赤及び青の波長帯域の照明光を透過する分離手段と、
上記分離手段を透過した青の波長帯域の照明光を透過し、上記分離手段を透過した赤の波長帯域の照明光を偏光面を回転する第２の偏光回転素子と、
上記第２の偏光回転素子を透過した青の波長帯域の照明光を変調して反射する第１の光変調素子と、
上記第２の偏光回転素子で偏光面が回転された赤の波長帯域の照明光を変調して反射する第２の光変調素子と、
上記分離手段で反射された緑の波長帯域の照明光を変調して反射する第３の光変調素子と、
上記第２の偏光回転素子を透過した青の照明光を透過して上記第１の光変調素子に入射させ、上記第２の偏光回転素子で偏光面が回転された赤の波長帯域の照明光を反射して上記第２の光変調素子に入射させると共に、上記第１の光変調素子からの変調された反射光を反射し、上記第２の光変調素子からの変調された反射光を透過する第１の偏光ビームスプリッタと、
上記第１の偏光ビームスプリッタで反射された青の波長帯域の反射光を透過し、上記第１の偏光ビームスプリッタを透過した赤の波長帯域の反射光の偏光面を回転させる第３の偏光回転素子と、
上記分離手段と上記第３の光変調素子との間に配され、上記分離手段で反射された緑の波長帯域の照明光を上記第３の光変調素子に入射させると共に、上記第３の光変調素子からの緑の波長帯域の変調された反射光を上記分離手段からの照明光の入射方向と直交する方向へ出力する第２の偏光ビームスプリッタと、
上記第３の偏光回転素子を介して出力された青の波長帯域及び赤の波長帯域の光と、上記第２の偏光ビームスプリッタからの出力された緑の波長帯域の光を合成する合成手段と、
上記合成手段により合成された光を投影する投影レンズとを備え、
上記第１の偏光ビームスプリッタと上記合成手段との間には、上記第３の偏光回転素子から出力された青の波長帯域の光を偏光成分に応じて遮光し、赤の波長帯域の光を透過する青色帯域偏光板が配置されていることを特徴とする投影装置。 - 上記光源と上記偏光手段との間に、上記光源から出射された照明光を集光するレンズを設けたことを特徴とする請求項１記載の投影装置。
- 上記第２の偏光ビームスプリッタは、上記分離手段で反射された緑の波長帯域の照明光を反射して上記第３の光変調素子に入射させると共に、上記第３の光変調素子からの緑の波長帯域の変調された反射光を透過して出力することを特徴とする請求項１記載の投影装置。
- 上記合成手段は、上記第３の偏光回転素子を透過した青の波長帯域の光と上記第３の偏光回転素子により偏光面が回転された赤の波長帯域の光とを反射し、上記第２の偏光ビームスプリッタから出力された緑の波長帯域の光を透過する偏光ビームスプリッタであることを特徴とする請求項１又は３記載の投影装置。
- 上記分離手段は、偏光成分に応じて照明光を透過又は反射する請求項１記載の投影装置。
- 上記分離手段は、平板型に形成されてなる請求項５記載の投影装置。
- 上記分離手段は、偏光成分に応じて照明光を分離する金属よりなる光学素子が基板上に微細なグリッド形状に形成されてなる請求項６記載の投影装置。
- 上記分離手段は、波長帯域に応じて照明光を透過又は反射する請求項１記載の投影装置。
- 上記分離手段は、平板型に形成されてなる請求項８記載の投影装置。
- 上記分離手段は、ダイクロイックミラーにより形成されてなる請求項９記載の投影装置。
- 更に、上記光源と上記集光レンズとの間に設けられ、上記光源から出射された照明光の偏光成分を揃えて透過する偏光変換素子を備える請求項１記載の投射装置。
- 更に、上記光源と上記集光レンズとの間に設けられ、上記光源から出射された照明光の照度分布を均一にするフライアイインテグレータを備える請求項１記載の投影装置。
- 上記集光レンズは、主レンズとフィールドレンズとからなる請求項１記載の投影装置。
- 上記フィールドレンズは、上記分離手段と上記第１の偏光ビームスプリッタとの間に配された第１のフィールドレンズと、上記分離手段と上記第２の偏光ビームスプリッタとの間に配された第２のフィールドレンズとからなる請求項１３記載の投影装置。
- 上記第１の偏光ビームスプリッタと上記第３の偏光ビームスプリッタとが上記第３の偏光回転素子を介して接合され、上記第１の偏光ビームスプリッタと上記第３の偏光ビームスプリッタとが接合されてなる請求項１記載の投影装置。
- 上記第１の偏光ビームスプリッタと上記第３の偏光ビームスプリッタとが上記第３の偏光回転素子及び上記第２の偏光板を介して接合され、上記第１の偏光ビームスプリッタと上記第３の偏光ビームスプリッタとが接合されてなる請求項１記載の投影装置。
- 上記第１のフィールドレンズ及び上記第２のフィールドレンズは、フレネルレンズである請求項１４記載の投影装置。
- 上記分離手段と上記第１の偏光ビームスプリッタとが上記第１のフィールドレンズ及び上記第２の偏光回転素子を介して接合され、上記分離手段と上記第２の偏光ビームスプリッタとが上記第２のフィールドレンズを介して接合され、上記第１の偏光ビームスプリッタと上記第３の偏光ビームスプリッタとが上記第３の偏光回転素子を介して接合され、上記第１の偏光ビームスプリッタと上記第３の偏光ビームスプリッタとが接合されてなる請求項１７記載の投影装置。
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