JPH08334831A - プロジェクター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プロジェクターに関し、光学的異方性を有す
るスクリーンを用いる場合にむらのない画像を得ること
ができるようにすることを目的とする。 【構成】 光源１６と、該光源からの光を受けて変調光
を発生する空間変調素子１８と、該空間変調素子から出
射した変調光を投写するための投写レンズ２０と、直交
する偏光方向の配光特性が異なったスクリーン１４とを
備え、該スクリーン１４が光学的異方性及び光学軸を有
する材料から形成された透明な部材４１を少なくとも部
分的に含み、スクリーン１４は投写レンズから投射され
て該スクリーンに入射する光線が該スクリーンの透明な
部材の光学軸４５、４６に非平行となるように配置され
た構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示素子等の空間変
調素子から出射した変調光を投写レンズによってスクリ
ーンに投写するプロジェクターに関する。

【０００２】

【従来の技術】プロジェクターは、前面型プロジェクタ
ーと、背面型プロジェクターとに分類される。前面型プ
ロジェクターは、反射型スクリーンを部屋の壁際に配置
し、液晶表示素子や投写レンズ等を含むプロジェクター
ユニットを部屋の中央部に配置して、投写レンズからス
クリーンへ向かって変調光を投写し、スクリーンに画像
等を表示する。観視者はスクリーンで反射した変調光を
見る。一方、背面型プロジェクターは、液晶表示素子や
投写レンズ等を含むプロジェクターユニットがボックス
型の筺体の内部に配置され、さらに透過型スクリーンが
筺体の前面部に設けられているものである。観視者は筺
体の外側からスクリーンを透過した変調光を見るように
なっている。

【０００３】大画面、例えば対角７０インチから１００
インチの画面を有する背面型プロジェクターが最近研究
されている。このような大画面を有する背面型プロジェ
クターでは、投写レンズからスクリーンまでの距離を
２．５ｍないし５ｍと長くとることが必要になり、筺体
がかなり大きくなる。そこで、投写レンズとスクリーン
との間にミラーを配置し、筺体の奥行きを小さくするよ
うになっている。

【０００４】従来、投写レンズとスクリーンとの間に配
置されるミラーはガラスによって形成された表面反射ミ
ラーであった。対角７０インチから１００インチの画面
を有する背面型プロジェクターにおいて上記目的のミラ
ーを使用すると、ミラーの面積は１．５ｍ×１．１ｍ以
上となる。このように大きなミラーをガラスで作ると、
脆く、割れやすい点を考慮して、厚さを５ｍｍ以上にし
なければならない。このため、ガラスミラーの重さが２
０ｋｇ以上になるという問題点が生じた。さらに、この
ようなガラスミラーをミラーホルダに取りつけ、そして
ミラーホルダをプロジェクターユニットに取りつける
が、ミラーの取りつけ部だけで２０ｋｇないし５０ｋｇ
にもなり、装置全体では１００ｋｇ以上にもなる。

【０００５】そこで、投写レンズとスクリーンとの間に
配置されるミラーを、弾性があって割れにくいために薄
くすることができ、比重もガラスの６０パーセント程度
と小さい、プラスチックで作ることに想到した。

【０００６】そこで、透明なプラスチックシートでミラ
ーを作ってみた。このミラーは、透明なプラスチックシ
ートにアルミニウムからなる反射膜を重ねた構成の裏面
反射ミラーである。つまり、入射光が透明なプラスチッ
クシートに入射し、透明なプラスチックシートを透過し
た光が反射膜で反射し、透明なプラスチックシートから
出射するものである。プラスチックシートの厚さを１０
０μｍ以下にしてもミラーが破損することはなく、ミラ
ーの軽量化を達成できた。

【０００７】しかし、ミラーを透明で薄いプラスチック
シートに反射膜を重ねた裏面反射ミラーとすると、画面
に縞模様のむらが生じることがあることが試験の結果分
かった。本願の先願である特願平６─３１４９１５号
は、裏面反射ミラーを使用するときに生じる縞模様のむ
らを解決することを提案したものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、スクリーンに
ついて、さらに解決しなければならない問題点が生じ
た。すなわち、背面型プロジェクターでは、スクリーン
は一般にフレネルレンズとレンチキュラーレンズとを組
み合わせて作られており、レンチキュラーレンズは縦方
向に平行に延びる突起（レンチキュラー）を含んでい
る。任意の方向からスクリーンを見た場合、レンチキュ
ラーレンズのピッチに応じて明るいところと暗いところ
とができる。最近では、この明暗のピッチ、すなわちレ
ンチキュラーレンズのピッチは約１ｍｍ程度であり、上
記したようなスクリーンを約２ｍ程度離れた位置から見
ると、そのような明暗は視認できない。

【０００９】しかし、このスクリーン上にドットで形成
された画像を表示する際に、画素の明暗の繰り返しと、
前記スクリーンの明暗の繰り返しとが、干渉を起こし、
干渉縞（以下モアレという）が観察されることがある。
このモアレは、画素のピッチとレンチキュラーレンズの
ピッチとの比、及び解像度に依存して発生する。モアレ
の発生を防止すためには、両ピッチの比を十分に大きく
するか、又は少なくとも一方の解像度を低下させること
が有効である。

【００１０】しかし、レンチキュラーレンズの表面には
一般にブラックストライプが形成されており、明暗の解
像度を低下させることは難しい。また、画素の解像度を
低下させることは画像の品質の低下につながり、得策で
はない。このため、モアレの対策のためには、画素のピ
ッチとレンチキュラーレンズのピッチとの比を調節する
ことになるが、画素のピッチは画面サイズから一義的に
決定されるために、レンチキュラーレンズのピッチの調
整を行うことが多い。

【００１１】現在入手できる両面レンチキュラーレンズ
では、ピッチと厚さの関係や、成型技術の制限等によ
り、レンチキュラーレンズのピッチは０．５ｍｍ、この
ときの基材となるアクリル板の厚さは０．７ｍｍが限度
である。これに対して、ＶＧＡ表示（水平方向６４０、
垂直方向４８０画素）を７０〜８０インチの大きさで表
示すると、画素のピッチは２．２〜３．３ｍｍとなる。
従って、画素のピッチとレンチキュラーレンズのピッチ
との比は、４：１〜６：１になる。

【００１２】しかし、シミュレーションにより求めたと
ころでは、液晶プロジェクターは解像度が非常によいた
め、画素のピッチとレンチキュラーレンズのピッチとの
比は、７：１以上あるのが好ましいことが分かった。こ
のため、７０〜８０インチの大きさの画面では、レンチ
キュラーレンズのピッチは０．３ｍｍ以下とする必要が
ある。また、近年の情報機器の進歩から見て、さらなる
高解像度のプロジェクターが求められており、レンチキ
ュラーレンズのピッチをますます小さくする必要があ
る。

【００１３】従来のアクリル板にプレスすることによっ
てレンチキュラーレンズを製造する方法では、ピッチを
小さくするのに限界がある。非常に小さなピッチのレン
チキュラーレンズを作るためには、非常に薄くて、非伸
縮性の基材を使用することが必要である。例えば、厚さ
３５μｍのポリエステルフィルムは、磁気テープ等に用
いられており、非伸縮性については実証済であり、非常
に小さなピッチのレンチキュラーレンズを作るのに適し
ている。我々は、薄いポリエステルフィルムに小さな規
則的な凹凸を設け、スクリーンとして試験してみた。こ
の薄いスクリーンは、従来のアクリル板から作ったスク
リーンよりもかなり軽量であり、且つ全面的にテンショ
ンをかけても、ほとんど変形せず、スクリーンとして装
着することができた。

【００１４】しかし、このスクリーンに直線偏光の光を
入射すると、画像に好ましくない虹模様のしまができ
た。本発明の目的は、モアレ及び好ましくない虹模様の
しまを解消できるプロジェクターを提供することであ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、光源１６
と、該光源からの光を受けて変調光を発生する空間変調
素子１８と、該空間変調素子から出射した変調光を投写
するための投写レンズ２０と、互いに直交する偏光方向
の偏光を配光する特性が異なったスクリーン１４とを備
え、該スクリーン１４が光学的異方性及び光学軸４５、
４６を有する材料から形成された透明な部材４１を少な
くとも部分的に含み、該スクリーン１４は、該投写レン
ズから投射されて該スクリーン１４内を進む光線が該ス
クリーン１４の透明な部材４１の光学軸４５、４６に非
平行となるように配置されていることを特徴とするプロ
ジェクターによって解決される。

【００１６】また、上記目的は、光源１６と、該光源か
らの光を受けて変調光を発生する空間変調素子１８と、
該空間変調素子から出射した変調光を投写するための投
写レンズ２０と、直交する偏光方向の配光特性が異なっ
たスクリーン１４とを備え、該スクリーン１４が光学的
異方性及び光学軸４５、４６を有する材料から形成され
た透明な部材４１を少なくとも部分的に含み、下記のか
っこ中のR, G, B が赤、緑、青色の成分を表し、A(R),
A(G), A(B)が第１の偏光としてスクリーンに投写される
光の量であり、B(R), B(G), B(B)が第２の偏光としてス
クリーンに投写される光の量であり、A(R)≧B(R), A(G)
≧B(G), A(B)≧B(B)であるとし、G(R,p), G(G,p), G(B,
p)が第３の偏光に対するスクリーンの利得であり、G(R,
s), G(G,s), G(B,s)が第４の偏光に対するスクリーンの
利得であり、G(R,p)≧G(R,s), G(G,p)≧G(G,s), G(B,p)
≧G(B,s)であるとし、 Δ(R) ＝｛A(R)×G(R,p)＋B(R)×G(R,s)｝−｛A(R)×G
(R,s)＋B(R)×G(R,p)｝ Δ(G) ＝｛A(G)×G(G,p)＋B(G)×G(G,s)｝−｛ A(G) ×
G(G,s)＋B(G)×G(G,p)｝ Δ(B) ＝｛A(B)×G(B,p)＋B(B)×G(B,s)｝−｛A(B)×G
(B,s)＋B(B)×G(B,p)｝ ΔＰＨ＝｜Δ(R) −Δ(B) ｜＋｜Δ(G) −Δ(B) ｜ とするとき、ΔPH＜0.1 の関係があることを特徴とする
プロジェクターによっても解決される。

【００１７】また、上記目的は、光源１６と、該光源か
らの光を受けて変調光を発生する空間変調素子１８と、
該空間変調素子から出射した変調光を投写するための投
写レンズ２０と、直交する偏光方向の配光特性が異なっ
たスクリーン１４とを備え、該スクリーン１４が光学的
異方性及び光学軸４５、４６を有する材料４１から形成
された透明な部材を少なくとも部分的に含み、該スクリ
ーン１４が、水平な振動面を有する偏光に対して第１の
配光特性を有し、且つ垂直な振動面を有する偏光に対し
て第１の配光特性とは異なった第２の配光特性を有し、
該スクリーン１４の第１及び第２の配光特性の概ね視認
可能な視角における利得がＰ、Ｓであり、Ｐ≧Ｓである
とし、該スクリーン１４に投写される水平及び垂直な振
動面のいずれかを有する偏光の光量がＡ、Ｂであり、Ａ
≧Ｂであるとすると、該投写レンズ２０より投写されて
該スクリーン１４に入射する変調光が、（Ａ×Ｐ＋Ｂ×
Ｓ）≦１．１（Ａ×Ｓ＋Ｂ×Ｐ）となる、概ね無偏光で
あることを特徴とするプロジェクターによっても解決さ
れる。

【００１８】また、上記目的は、光源１６と、該光源か
らの光を受けて変調光を発生する空間変調素子１８と、
該空間変調素子から出射した変調光を投写するための投
写レンズ２０と、直交する偏光方向の配光特性が異なっ
たスクリーン１４とを備え、該スクリーンが光学的異方
性及び光学軸４５、４６を有する材料から形成された透
明な部材４１を少なくとも部分的に含み、空間変調素子
１８の概ね一点より拡がって出射する変調光が、拡がり
角に対して概ね均一の偏光状態にあり、拡がり角に対し
て概ね均一な偏光状態を、拡がり角に対して不均一な偏
光状態に変換する偏光変換要素６５を備えてなることを
特徴とするプロジェクターによっても解決される。

【００１９】

【作用】本願の発明者は、スクリーンが光学的異方性及
び光学軸を有する材料から形成された場合に、画像のむ
らが、スクリーンへ入射する入射光の偏光状態、スクリ
ーンの透明な部材の光学的異方性により生じる偏光の位
相差、及びスクリーンのＰ偏光及びＳ偏光に対して異な
る配光特性が、組合せられたときに生じることを見出し
た。従って、上記各解決手段は、この組合せをとり崩
し、特に、スクリーンへ入射する入射光の偏光状態を適
切に変換し、スクリーンの透明な部材の光学的異方性に
より生じる光の位相差を減少させ、及びスクリーンのＰ
偏光及びＳ偏光に対する配光特性の差を減少することに
より、画像のむらを解消したものである。

【００２０】

【実施例】基本的な構成 図１から図２は、本発明の第１実施例を示す図である。
背面型プロジェクター１０は、筺体１１と、筺体１１内
に配置されたプロジェクターユニット１２と、筺体１１
の前面部に設けられた透過型スクリーン１４とからな
る。プロジェクターユニット１２は、光源１６と、空間
変調素子としての液晶表示素子１８ａ、１８ｂ、１８ｃ
と、投写レンズ２０とを含む。投写レンズ２０とスクリ
ーン１４との間にはミラー２２が設けられ、ミラー２２
は矢印２２ａで示されるように光を曲げ、よって例えば
図２に示されるように光が投写レンズ２０からスクリー
ン１４へまっすぐに進むようにした場合と比べて、筺体
１１の奥行きの寸法を小さくできるようにするものであ
る。

【００２１】図２においては、プロジェクターユニット
１２は、色分離ダイクロイックミラー２３、２４と、色
合成ダイクロイックミラー２５、２６と、全反射ミラー
２７、２８とを含む。光源１６から発した光は、色分離
ダイクロイックミラー２３で青色光（Ｂ）とそれ以外の
色の光に分離され、青色光（Ｂ）は全反射ミラー２７で
反射して、液晶表示素子１８ａ及び色合成ダイクロイッ
クミラー２５、２６を通って投写レンズ２０へ進む。色
分離ダイクロイックミラー２３で反射した青色光（Ｂ）
以外の色の光は、色分離ダイクロイックミラー２４で赤
色光（Ｒ）と、緑色光（Ｇ）に分離される。赤色光
（Ｒ）は液晶表示素子１８ｃ及び色合成ダイクロイック
ミラー２５、２６を通って投写レンズ２０へ進み、緑色
光（Ｇ）は液晶表示素子１８ｂを通り、全反射ミラー２
８で反射して、色合成ダイクロイックミラー２６を通っ
て投写レンズ２０へ進む。

【００２２】各液晶表示素子１８ａ、１８ｂ、１８ｃ
は、ＴＮ型液晶を含む液晶パネル２９と、偏光子３０
と、検光子３１とからなる。偏光子３０と検光子３１と
は互いに直交する直線偏光を透過させるように配置され
ている。各液晶表示素子１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、光
源１６からの光を受けて液晶パネル２９に加えられる制
御電圧に従った変調光を発生する。投写レンズ２０は各
液晶表示素子１８ａ、１８ｂ、１８ｃから出射した変調
光をスクリーン１４へ投写するためにミラー２２に向か
って変調光を投写する。投写レンズ２０から投写される
光は、図２に示されるように拡がり、スクリーン１４上
に拡大された画像を形成する。

【００２３】図４及び図５に示されるように、ミラー２
２は、透明なプラスチックシート３４に反射膜３５を重
ねて形成された裏面反射ミラーからなる。つまり、矢印
で示されるように、入射光が透明なプラスチックシート
３４に入射し、透明なプラスチックシート３４を透過し
た光が反射膜３５で反射し、透明なプラスチックシート
３４からスクリーン１４へ出射するものである。ミラー
２２は矩形状のアルミニウムのフレーム３７に張力をか
けた状態で取り付けられ、適切な張力をかけた状態で、
フレーム３７の側面に接着される。ミラーホルダ３７ａ
がフレーム３７の四隅に取り付けられる。各ミラーホル
ダ３７ａはプロジェクター１０のフレームに取り付けら
れる。

【００２４】実施例においては、スクリーン１４は対角
寸法が７０インチの大きさのものであり、ミラー２２の
大きさは１４３０×１１００ｍｍであった。プラスチッ
クシート３４は厚さが２５〜３０μｍのポリエステルフ
ィルムからなり、反射膜３５は透明なプラスチックシー
ト３４の一面に銀やアルミニウム等の反射性金属を蒸着
してなるものであり、保護膜３６が反射膜３５を覆って
いる。

【００２５】図６は、スクリーン１４の構成を示す図で
ある。スクリーン１４は、サーキュラーフレネルレンズ
４０と、両面レンチキュラーレンズ４１とを重ねた構成
となっている。両面レンチキュラーレンズ４１は、ビー
ズ等の拡散材を混入した拡散板を作り、この拡散板をプ
レスすることにより拡散板の両側にレンチキュラーレン
ズを一体に形成したものである。フレネルレンズ４０は
投写レンズ２０からの拡散光を光軸に対して平行、又は
上下方向に狭まった光線とし、上下方向の視角を決定す
るものである。両面レンチキュラーレンズ４１はフレネ
ルレンズ４０を透過した光を拡散材により散乱させると
ともに、縦方向に延びるレンチキュラーレンズの凹凸側
面から入出射させて光を水平方向に配光し、観視者がス
クリーン１４の一点に当たった光をスクリーン１４の水
平方向のどの位置からでも見ることができるように配光
するものである。

【００２６】レンチキュラーレンズ４１は例えば厚さ２
５〜３０μｍのポリエステルフィルムにプレスやスタン
ピングによって突起（レンチキュラー）を形成して作ら
れたものである。レンチキュラーレンズ４１の外面には
偏光フィルムが設けられ、偏光フィルムの透過軸が入射
光線の偏光軸方向と平行になっている。一方、フレネル
レンズ４０は従来のようにアクリルで作られるか、ポリ
エステルフィルムによって作られることもできる。ま
た、レンチキュラーレンズ４１はレンチキュラーとして
突起を設けるだけでなく、平坦なシート内にレンチキュ
ラーに相当する分布で屈折率の分布を設けることもでき
る。さらに、フレネルレンズ４０とレンチキュラーレン
ズ４１とをポリエステルフィルムの表裏に作ることもで
きる。

【００２７】図７は、ミラー２２のプラスチックシート
３４及びスクリーン１４の透明部材（例えばレンチキュ
ラーレンズ４１）を作るためのシート材料であるポリエ
ステルフィルムを示す図である。ポリエステルフィルム
はロール３８から繰り出されながら、矢印Ｈで示される
横方向及び矢印Ｉで示される縦方向に延伸される。延伸
されたプラスチックシートは二軸性光学異方性を有し、
その光学軸は普通は図７の紙面を斜めに貫通する配置に
なる。ただし、図７に曲線で示されるようにバウイング
現象が生じる。光学軸はこの曲線上に存在する。

【００２８】図７においては、例えば、この曲線は位置
に応じて横方向の線Ｈに対して角度Ｐ、Ｑ、Ｒをなす。
そこで、ミラー２２のプラスチックシート３４及びスク
リーン１４の透明部材は破線で示されるように延伸され
たシート材料から斜めに切り出され、切り出されたシー
ト材料の一辺が曲線の一部と概ね平行になるようにして
いる。図７の場合は、シート材料の一辺の中心部が曲線
の一部と平行となるように切り出ししているが、これに
限るものではない。しかし、延伸の仕方により、光学軸
が図７の紙面と平行、つまり膜面に平行となるようにす
ることもできる。

【００２９】図８はスクリーン１４の配光特性を示す図
である。配光角はスクリーン１４を斜めに見た場合のス
クリーン１４への法線からの角度であり、視角とも呼ば
れる。スクリーン１４の法線方向の総合利得は５前後と
なっている。図８においては、スクリーン１４に入射す
るＰ偏光とＳ偏光とで配光特性とが異なっている。特
に、Ｐ偏光とＳ偏光の配光特性は、３０度ないし４０度
の配光角あたりから異なっている。

【００３０】図６に示されるように、光はレンチキュラ
ーレンズ４１において入射時に主として水平方向に屈折
するので、入射─屈折（反射）平面はスクリーン１４の
水平方向にある。よってスクリーン１４のレンチキュラ
ーレンズ４１に対するＰ偏光はスクリーン１４の水平方
向に振動する直線偏光であり、Ｓ偏光はスクリーン１４
の鉛直方向に振動する直線偏光である。配光特性の差は
Ｐ偏光とＳ偏光とでは屈折（反射）特性が異なることに
基づいている。

【００３１】しま模様のむら 図１及び図２に示すプロジェクター１０と同様で、本発
明による特別の配慮をしていない試作プロジェクター１
０を作って画像を形成したところ、図９に示すように、
３０度から６０度の視角において、スクリーン１４に縞
模様のむら４３が生じた。ここで、試作プロジェクター
１０は、スクリーン１４のレンチキュラーレンズ４１が
光学的等方性のアクリルで作られ、ミラー２２のプラス
チックシート３４が二軸異方性のあるポリエステルで作
られたものである。

【００３２】縞模様のむら４３は、白黒画面では輝度む
らとしてあらわれ、カラー画面では全体を白表示とした
ときに色むらとしてあらわれた。色度の偏差は、例え
ば、０．２≦ｘ≦０．５、０．２≦ｙ≦０．５であっ
た。このようなむら４３はミラー２２をガラスで形成し
た場合にはあらわれなかったことであり、ミラーをプラ
スチックシート３４で形成したために生じたものと思わ
れた。また、ミラー２２をガラスで形成した場合でも、
スクリーン１４のレンチキュラーレンズ４１を二軸異方
性のあるポリエステルで作った場合には、同様のむら４
３ができる。

【００３３】そこで本願の発明者は、スクリーン１４上
の縞模様のむら４３の発生機構について検討をし、この
ような縞模様のむら４３を解消する手段について考慮し
た。以下、このことについて説明する。

【００３４】図１０は公知の屈折率の楕円体を示す図で
ある。図１０においては、Ｘ軸及びＺ軸が紙面上にあ
り、Ｙ軸は紙面と垂直に延びる。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向
の屈折率が異なる異方性を有する物体（透明なプラスチ
ックシート３４、又はスクリーン１４の透明な部材であ
るレンチキュラーレンズ４１）では、２つの光学軸４
５、４６はＸ軸とＺ軸の作る平面内にあり、Ｚ軸に対し
て±θ₁ の角度をなすことが公知である。

【００３５】光学軸４５、４６は光がその方向に進むと
きに異方性があらわれず、等方性となる方向である。以
下に、光学軸４５、４６の特徴についてミラー２２の透
明なプラスチックシート３４を参照して説明するが、同
じことがスクリーン１４の透明部材であるレンチキュラ
ーレンズ４１について言える。

【００３６】図１１は、透明なプラスチックシート３４
の光学軸４５、４６を含む平面（以後、光学軸平面と言
う）４７が、プラスチックシート３４の表面と直交して
いることを示している。プラスチックシート３４は図１
０の屈折率の楕円体と同様の光学特性を有する。プラス
チックシート３４が二軸異方性を有するポリエステルか
らなる場合には、θ₁ は例えば２０度から４０度の範囲
になる。θ₁ は延伸条件によって異なり、実施例におい
てはθ₁ は約２７度であった。また、プラスチックシー
ト３４が一軸異方性を有するポリカーボネイトからなる
場合には、θ₁＝０度である。すなわち、プラスチック
シート３４の光学軸は概ねプラスチックシート３４の膜
面に平行になる。

【００３７】図１２は、任意の光線４８がある角度で透
明なプラスチックシート３４内を進む場合を示してい
る。ここで、プラスチックシート３４内の入射光線４８
の光学軸平面４７への射影４９とＺ軸とのなす角をθと
し、入射光線４８の光学軸平面４７とは垂直でＹ軸方向
へ延びる平面５０への射影５１とＺ軸とのなす角をφと
する。すなわち、プラスチックシート３４内の入射光線
４８の入射角をθとφとで定義する。

【００３８】任意の入射角度で入射してプラスチックシ
ート３４内を進む直線偏光は、プラスチックシート３４
内を進相軸方向に振動する成分及び遅相軸方向に振動す
る成分に別れて異なった速度で進み、反射膜３４で反射
してプラスチックシート３４から出射するときに両成分
は一つになる。しかし、プラスチックシート３４の複屈
折のために、出射偏光の位相状態は入射偏光の位相状態
とは異なっている。

【００３９】図１３は、種々の角度で入射してプラスチ
ックシート３４内を進む直線偏光の位相状態と、反射膜
３５で反射してプラスチックシート３４から出射する出
射偏光の位相状態との間の位相差を調べた結果を示す図
である。横軸は角θであり、縦軸は角φである。角θが
大きいほど光学軸平面４７に沿った入射角度が大きくな
り、角φが大きいほど光学軸平面４７と垂直な平面５０
に沿った入射角度が大きくなる。

【００４０】図１３においては、入射偏光の入射角が光
学軸４５、４６と平行となる点（−θ₁ 、０）、
（θ₁ 、０）を中心にほぼ同心円状の２つのグループの
等位相差線５３、５４が形成されている。これらの２つ
のグループの等位相差線５３、５４はそれぞれ（−
θ₁ 、０）、（θ₁ 、０）を中心として線間が密な配置
で存在する。等位相差領域５５が２つの等位相差線５
３、５４の領域の間にある。ここで、等位相差線とは出
射偏光の位相（あるいは偏光状態）が等しくなる点の連
続である。すなわち、一様な偏光状態の偏光がプラスチ
ックシート３４に入射し、ミラー膜面で反射してプラス
チックシート３４から出射するときに、出射偏光の位相
（あるいは偏光状態）は入射偏光の位相（あるいは偏光
状態）に対して変化するが、そのような変化した成分の
うち、出射偏光の位相（あるいは偏光状態）が等しくな
る点があり、それらの点を結んでできたのが等位相差線
５３、５４である。そして、位相差は入射光の波長によ
り代わり、例えば白色光を入射した場合に、出射光の偏
光状態は、赤色光、緑色光、青色光で変化する。

【００４１】さらに、ミラー２２のプラスチックシート
３４については、２つの等位相差線５３、５４を囲ん
で、全反射境界線５６がある。全反射境界線５６の外側
にある入射角度でプラスチックシート３４内を進む光
は、プラスチックシート３４と外側の空気層との界面で
全反射してプラスチックシート３４から出射できない。
従って、全反射境界線５６の外側にある入射角度でミラ
ー２２に入った光は利用できない。しかし、スクリーン
１４のレンチキュラーレンズ４１の場合には、外面にレ
ンチキュラーがあるので、全反射角については問題にな
らない。

【００４２】図９の縞模様のむら４３ができたプロジェ
クター１０においては、投写レンズ２０とミラー２２と
の関係は、投写レンズ２０から投写されてミラー２２の
プラスチックシート３４内を進む入射光の入射角が、図
１４の領域５７内にあるようになっていた。投写レンズ
２０からは拡散光が出射し、この拡散光は投写レンズ２
０の光学軸を通る光線と、同光学軸に対して角度をつけ
た光線とを含む。つまり、ミラー２２への入射角は図１
４の領域５７内にある種々の角度を含む。領域５７は点
（θ₁ 、０）を中心としており、投写レンズ２０の光学
軸を通る光線はプラスチックシート３４の光学軸４６と
平行である。この領域５７は密な等位相差線５３の部分
を含んでいた。

【００４３】このために、図１５に示すように、ミラー
２２に入射する光は一定の直線偏光であるけれども、ミ
ラー２２で反射してスクリーン１４に入射する光は、種
々の等位相差線５３に相当する位相差をもった直線偏光
となり、またそれらの境界には楕円偏光等がある。

【００４４】一方、図８を参照して説明したように、ス
クリーン１４においては、Ｐ偏光とＳ偏光とで配光特性
に差がある。この場合、Ｐ偏光とＳ偏光はスクリーン１
４の水平方向及び垂直方向に振動面を有する直線偏光で
ある。このため、ミラー２２からスクリーン１４に向か
う直線偏光のうち、スクリーン１４に対するＰ偏光と一
致する振動面を多くもっている成分の当たるところで
は、図８で示したようにＰ偏光の利得が高いためにその
部位の輝度が高くなる。逆に、ミラー２２からスクリー
ン１４に向かう直線偏光のうち、スクリーン１４に対す
るＳ偏光と一致する振動面をもっている成分の当たると
ころところでは、図８のＳ偏光の利得が低いためにその
部位の輝度が低くなる。図９の縞模様のむら４３はこの
ようにしてできたと考えられる。

【００４５】以上の事項を整理すると、図９の縞模様の
むら４３は、ミラー２２のプラスチックシート３４が光
学異方性があるために出射偏光の位相差の分布ができる
ことと、スクリーン１４の水平方向と垂直方向の配光特
性に差があることとの条件が組合わさってできると言え
る。

【００４６】むらを解決する手段 そこで、本願の先願である特願平６─３１４９１５号
は、ミラー２２のプラスチックシート３４が光学異方性
があるためにできる出射偏光の位相差の分布を解消して
縞模様のむら４３を解決することを提案したものであ
る。本願でも、ミラー２２については、先願の特徴が採
用されている。

【００４７】図１６は、ミラー２２のプラスチックシー
ト３４の特徴、及びスクリーン１４の透明な部材である
レンチキュラーレンズ４１の特徴を示す図である。図１
６の（Ａ）は図１３とかなり類似しており、これらの図
及び以後に説明する各図において、同じ参照符号が同じ
部材等を示すのに使用されている。

【００４８】ミラー２２のプラスチックシート３４の特
徴について最初に説明する。話を分かりやすくするため
に、最初は、スクリーン１４のレンチキュラーレンズ４
１が光学的等方性のアクリルで作られ、ミラー２２のプ
ラスチックシート３４が二軸異方性のあるポリエステル
で作られたものとして説明する。

【００４９】図１６の（Ａ）は、直線偏光が種々の角度
でミラー２２のプラスチックシート３４内を進み、ミラ
ー２２から出射した場合の、出射偏光の入射偏光に対す
る位相差の分布を示す図である。横軸は角θであり、縦
軸は角φである。２つのグループのほぼ同心円状の等位
相差線５３、５４が点（−θ₁ 、０）、（θ₁ 、０）を
中心に形成される。鼓形の等位相差領域５８が、全反射
境界線５６の内側で、２つの等位相差線５３、５４の領
域の間をφ軸方向に延びるように存在する。等位相差領
域５８は図１３の等位相差領域５５と同じ性質のもので
ある。

【００５０】ミラー２２のプラスチックシート３４は、
投写レンズ２０から投写されてミラー２２のプラスチッ
クシート３４内を進む光の角度が、図１６の（Ａ）の領
域５８内にあるように設定される。前述したように、投
写レンズ２０からは拡散光が出射し、この拡散光は投写
レンズ２０の光学軸を通る光線と、同光学軸に対して角
度をつけた光線とを含む。ミラー２２の入射角は図１６
の（Ａ）の領域５８内にある種々の角度を含む。しか
し、この領域５８は点（−θ₁ 、０）、（θ₁ 、０）を
含まないので、投写レンズ２０から投写される拡散光の
うち、どの光線もプラスチックシート３４の光学軸４
５、４６と平行とはならない。

【００５１】好ましくは、図１６（Ｂ）又は（Ｃ）に示
されるように、投写レンズ２０から出射する直線偏光
は、ミラー２２のプラスチックシート３４の光学軸平面
４７に相当するθ軸に平行、またはそれと垂直なφ軸と
平行な振動面を有する。そうすると、ミラー２２への入
射直線偏光の振動面と、ミラー２２からの出射直線偏光
の振動面が同じになる。

【００５２】このような特徴をもったミラー２２は、図
６及び図８を参照して説明した水平方向の配光特性と垂
直方向の配光特性とが異なるスクリーン１４（ここでは
スクリーン１４が光学的異方性をもつ材料で作られたこ
とは考慮していない）と組合せて使用されることができ
る。この場合、スクリーン１４に縦横の配光特性の差が
あっても、ミラー２２の出射直線偏光の位相差分布がほ
とんどないので、図９に示したような縞模様のむら４３
が生じなくなる。

【００５３】さて、スクリーン１４のレンチキュラーレ
ンズ４１が二軸異方性のあるポリエステルで作られ且つ
レンチキュラーレンズ４１が図１４の特徴で配置される
場合には、概ね一様な偏光状態の直線偏光がスクリーン
１４のレンチキュラーレンズ４１を通る際に上記従来の
ミラー２２のプラスチックシート３４と同様に偏光の位
相差分布を生成し、よってスクリーン１４の異なった水
平方向の配光特性及び垂直方向の配光特性と組み合わさ
って、上記したのと同様のむら４３ができることにな
る。

【００５４】本発明によるスクリーン１４は、上記の対
策を施した裏面反射ミラー１４を設けた場合に、ミラー
１４が例えばガラス等で作られた場合、ミラー２２がな
い場合に適用可能である。いずれの場合にも、スクリー
ン１４に概ね一様な直線偏光が入射するので、投写レン
ズ２０とスクリーン１４との間のミラー１４を無視して
考えることができる。

【００５５】スクリーン１４のレンチキュラーレンズ４
１においてむら４３を解消するためには、上記ミラー２
２のプラスチックシート３４の場合と同様に、投写レン
ズ２０から投写されてレンチキュラーレンズ４１内を進
む光の角度が図１６の（Ａ）の等位相差領域５８内にあ
るように設定される。投写レンズ２０からは拡散光が出
射し、この拡散光は投写レンズ２０の光学軸を通る光線
と、同光学軸に対して角度をつけた光線とを含む。スク
リーン１４のレンチキュラーレンズ４１の入射角は図１
６の（Ａ）の領域５８内にある種々の角度を含む。しか
し、この領域５８は点（−θ₁ 、０）、（θ₁ 、０）を
含まないので、投写レンズ２０から投写される拡散光の
うち、どの光線もスクリーン１４のレンチキュラーレン
ズ４１の光学軸４５、４６と平行とはならない。

【００５６】好ましくは、図１６（Ｂ）又は（Ｃ）に示
されるように、投写レンズ２０から出射する直線偏光
は、スクリーン１４のレンチキュラーレンズ４１の光学
軸平面４７に相当するθ軸に平行、またはそれと垂直な
φ軸と平行な振動面を有する。そうすると、レンチキュ
ラーレンズ４１への入射直線偏光の振動面と、レンチキ
ュラーレンズ４１からの出射直線偏光の振動面が同じに
なる。つまり、レンチキュラーレンズ４１からの出射直
線偏光の振動面が、Ｐ偏光又はＳ偏光と一致するように
なる。

【００５７】図１７はミラー２２に適用した図１６の構
成の変形例を示す図である。投写レンズ２０から投写さ
れてミラー２２のプラスチックシート３４内を進む光の
角度が、領域５９内にあるように設定される。この領域
５９においては、図３に示されるように、投写レンズ２
０はミラー２２の下側からミラー２２をねらうように配
置される。レンチキュラーレンズ４１の場合には、図１
６の領域５８の中央付近の領域が選ばれる。

【００５８】図１８は、プラスチックシート３４及びレ
ンチキュラーレンズ４１が一軸性異方性を有するポリカ
ーボネイトフィルムからなる例を示す図である。ポリカ
ーボネイトフィルムを一方向に大きく延伸し、プラスチ
ックシート３４の光学軸をプラスチックシート３４の膜
面と概ね平行になるようにすることができる。それによ
って、プラスチックシート３４又はレンチキュラーレン
ズ４１内を進む光は、光学軸とは平行にならない。

【００５９】図１９は本発明の第２実施例を示す図であ
る。この例でも、空間偏重素子として、液晶表示素子１
８ａ、１８ｂ、１８ｃが設けられる。各液晶表示素子１
８ａ、１８ｂ、１８ｃは、ＴＮ型液晶を含む液晶パネル
２９と、偏光子３０と、検光子３１とからなる。偏光子
３０と検光子３１とは互いに直交する直線偏光を透過さ
せるように配置されている。各液晶表示素子１８ａ、１
８ｂ、１８ｃにおいて、ＴＮ液晶は一対のガラス基板の
間に封入されている。

【００６０】図２０に示されるように、光入射側の基板
の配光膜は矢印Ｒ_INの方向にラビングされ、光出射側の
基板の配光膜は矢印Ｒ_OUT の方向にラビングされてい
る。これらのラビング方向は筺体１１（図１）の水平に
対して４５度の角度で形成される。偏光子３０は矢印Ｒ
_INと平行な方向の直線偏光を透過し、検光子３１は矢印
Ｒ_OUT と平行な方向の直線偏光を透過するように配置さ
れる。

【００６１】ＴＮ液晶は見る方向（視角）によりコント
ラストが異なる（視角特性が異なる）ことが知られてお
り、図２０の構成によれば、左右方向の視角特性は等し
く、上下方向の視角特性は異なる。例えば、画面の上部
では０．５ルクスの輝度があるが、画面の下部では２ル
クスとなる。しかし、左右方向の視角特性を重視する場
合にこの構成が望ましいとされる。また、中央の液晶表
示素子１８ｂは他のものとは反射回数が異なるので、他
のものとは上下逆に配置されているか、あるいは素子が
上下逆になるように液晶パネルが駆動される。

【００６２】これに対して、スクリーン１４は、垂直又
は水平な振動面を有する直線偏光を投写するのが好まし
いことは上記した。そこで、図１９においては、偏光状
態または偏光方向を変換する偏光変換要素６１が投写レ
ンズ２０とミラー２２との間に配置される。実施例の偏
光変換要素６１は直線偏光の振動面を４５度回転させる
半波長板からなる。従って、液晶表示素子１８ａ、１８
ｂ、１８ｃから水平に対して４５度傾斜した振動面を有
する直線偏光は、偏光変換要素６１により鉛直又は水平
な振動面を有する直線偏光に変換されて、ミラー２２に
入射し、同じ偏光状態でスクリーン１４に投射される。

【００６３】図２１は本発明の第３実施例を示す図であ
り、スクリーン１４の構成を変えることによりむら４３
をなくすようにしている。上記したように、図６のスク
リーン１４は、サーキュラーフレネルレンズ４０と、両
面レンチキュラーレンズ４１とを重ねた構成となってい
る。両面レンチキュラーレンズ４１は、ビーズ等の拡散
材を混入した拡散板を作り、この拡散板をプレスするこ
とにより拡散板の両側にレンチキュラーレンズを一体に
形成したものである。この場合、拡散板自体は拡散利得
２０前後のものであり、その両面にレンチキュラーレン
ズを形成した状態の両面レンチキュラーレンズ４１が総
合利得５前後となるようにしている（図８）。このよう
な両面レンチキュラーレンズ４１とサーキュラーフレネ
ルレンズ４０とからなるスクリーン１４では、図８に示
されるように、スクリーン１４に入射するＰ偏光とＳ偏
光とで配光特性とが異なっていた。そして、図１３を参
照して説明した位相差分布のある直線偏光がこのような
スクリーン１４内を進むと、図９に示すようなむら４３
が発生した。

【００６４】そこで、本願の発明者は、種々の配光特性
をもったスクリーン１４を作り、位相差分布のある直線
偏光がスクリーン１４内を進んでもむら４３ができない
条件を研究した。その結果、図２１に示されるように、
単純拡散板４１ａの状態で拡散利得が１０以下になるよ
うにすると、その単純拡散板４１ａの両側にレンチキュ
ラーレンズを形成した両面レンチキュラーレンズ４１と
サーキュラーフレネルレンズ４０とからなるスクリーン
１４の総合利得は、概ね３以下になることが分かった。
なお、単純拡散板４１ａと別に形成したレンチキュラー
レンズとを重ねて両面レンチキュラーレンズ４１を作る
こともできる。利得Ｇは、Ｂ＝ＧＬ／πの関係から求め
られる。Ｂは入射光量（カンデラ）、Ｌは透過光量（ル
クス）である。

【００６５】図２２は、この場合の両面レンチキュラー
レンズ４１とサーキュラーフレネルレンズ４０とからな
るスクリーン１４の総合利得を示す図である。驚くべき
ことに、この両面レンチキュラーレンズ４１では、かな
り広い配光角（視角）の範囲において、スクリーン１４
に対して、（水平方向の振動面を有する）Ｐ偏光と（鉛
直方向の振動面を有する）Ｓ偏光とで配光特性とが概ね
等しくなっており、この場合には、位相差分布のある直
線偏光がこのようなスクリーン１４内を進んでも、図９
に示すようなむら４３ができなかった。

【００６６】さらに、図２４（Ａ）に示されるように、
拡散利得が６以下の単純拡散板４１ｂを作り、この単純
拡散板４１ｂにはレンチキュラーレンズを形成せず、あ
るいはレンチキュラーレンズを重ねることなく、単独で
使用してみた。すなわち、単純拡散板４１ｂとサーキュ
ラーフレネルレンズ４０とからなるスクリーン１４を作
ってみた。図２４（Ｂ）はそのスクリーン１４の総合利
得を示す図である。この場合にも、総合利得は３以下に
なり、水平方向の振動面を有する偏光（Ｐ偏光に相当す
る）と水平方向の振動面を有する偏光（Ｓ偏光に相当す
る）とで配光特性が概ね等しくなっており、位相差分布
のある直線偏光をスクリーン１４に投写しても、むら４
３ができなかった。

【００６７】このように、スクリーン１４のＰ偏光及び
Ｓ偏光に対する配光特性が概ね等しいと、むら４３を解
消することができる。従って、図２１の単純拡散板４１
ａ及び図２４の単純拡散板４１ｂを光学的異方性のある
ポリエステルフィルムで作っても、むら４３のない画像
を形成できる。

【００６８】図２３は、配光特性の異なる種々のスクリ
ーン１４を製作し、むら４３を解消することができるス
クリーン１４の条件を検討した結果を示す図である。２
４人の人が、各スクリーン１４の画像を見ながら、各ス
クリーン１４のむら不可視率（むら４３の見えない程
度）を評価した。横軸は、スクリーン１４のＰ偏光（水
平方向の振動面を有する偏光）及びＳ偏光（鉛直方向の
振動面を有する偏光）に対する配光特性の差を表すΔＰ
Ｈである。ΔＰＨは下記のようにして計算される。下記
のかっこ中のR, G, B が赤、緑、青色の成分を表す。

【００６９】A(R), A(G), A(B)が第１の偏光としてスク
リーンに投写される光の量であり、B(R), B(G), and B
(B)が第２の偏光としてスクリーンに投写される光の量
であり、A(R)≧B(R), A(G)≧B(G), A(B)≧B(B)であると
する。第１及び第２の偏光の振動面は互いに垂直であ
り、G(R,p), G(G,p), G(B,p)が第３の偏光に対するスク
リーンの利得であり、G(R,s), G(G,s), G(B,s)が第４の
偏光に対するスクリーンの利得であり、G(R,p)≧G(R,
s), G(G,p)≧G(G,s), G(B,p)≧G(B,s)であるとする。第
３及び第４の偏光の一方がＰ偏光に相当し、他方がＳ偏
光に相当する。さらに、

【００７０】Δ(R) ＝｛A(R)×G(R,p)＋B(R)×G(R,s)｝
−｛A(R)×G(R,s)＋B(R)×G(R,p)｝ Δ(G) ＝｛A(G)×G(G,p)＋B(G)×G(G,s)｝−｛ A(G) ×
G(G,s)＋B(G)×G(G,p)｝ Δ(B) ＝｛A(B)×G(B,p)＋B(B)×G(B,s)｝−｛A(B)×G
(B,s)＋B(B)×G(B,p)｝ ΔＰＨ＝｜Δ(R) −Δ(B) ｜＋｜Δ(G) −Δ(B) ｜ とする。図２３から、ΔPH＜0.1 の関係があると、むら
４３を有効に解消することができることが分かる。

【００７１】図２５は本発明の第５実施例を示す図であ
る。この実施例においては、直線偏光を概ね無偏光に変
換する偏光変換要素６３が液晶表示素子１８ａ、１８
ｂ、１８ｃとミラー２２との間に配置される。実施例で
は、偏光変換要素６３は投写レンズ２０のすぐ後に配置
されている。

【００７２】本願の発明者は、光学的異方性を有するス
クリーン１４に入射する投写光が、位相の面から概ね無
偏光であれば、例えスクリーン１４において位相差が生
じ、且つスクリーン１４が配光の偏光依存性がある場合
にも、むら４３ができないことに気がついた。

【００７３】無偏光とは種々の方向の偏光の集まりであ
る。スクリーン１４に概ね無偏光が入射する場合、これ
はＰ偏光とＳ偏光とが所定の割合で入射することを意味
する。そこで、概ね無偏光の中の、Ｐ偏光とＳ偏光の割
合が問題になる。スクリーン１４のある点にＰ偏光の成
分を多く含む無偏光が入射した場合にはその点の配光量
が最も大きくなり、スクリーン１４の別の点にＳ偏光の
成分を多く含む無偏光が入射した場合にはその点の配光
量が最も小さくなる。試験及び検討の結果、これらの両
点の配光量の差が±１０パーセント以内であれば、むら
４３ができないことが分かった。

【００７４】概ね無偏光となる条件は下記の関係により
定められる。すなわち、スクリーン１４が、水平な振動
面を有する偏光（Ｐ偏光）に対して第１の配光特性を有
し、且つ垂直な振動面を有する偏光（Ｓ偏光）に対して
第１の配光特性とは異なった第２の配光特性を有し（図
８参照）、スクリーン１４の第１及び第２の配光特性の
概ね視認可能な視角における利得がＰ、Ｓであり、Ｐ≧
Ｓであるとし、スクリーン１４に投写される水平及び垂
直な振動面のいずれかを有する偏光の光量がＡ、Ｂであ
り、Ａ≧Ｂであるとすると、 Ａ×Ｐ＋Ｂ×Ｓ≦１．１（Ａ×Ｓ＋Ｂ×Ｐ） となる関係である。

【００７５】例えば、スクリーン１４を斜め約５０度の
角度で水平方向に見る場合、水平方向に振動する直線偏
光に対して、Ｐは１．５であり、Ｓは１．３であった。
これを上記式に代入すると、Ｂ／Ａ≧０．２となった。
従って、この関係を満足する程度の無偏光に変換すれば
よいことになる。試作のプロジェクター１０において、
スクリーン１４を斜め約７０度の角度で水平方向に見る
ときの輝度が３０カンデラで、視認限界であった。この
ときのスクリーン利得は、Ｐが０．３、Ｓが０．３より
も小さい値であった。従って、Ｂ／Ａ≧０．８５となっ
た。

【００７６】図２６は、偏光変換要素６３として厚い位
相差フィルムを用いる例を示し、膜厚ｄを所定のものと
し、光路長差Δｎｄを入射光の波長λよりも充分大きく
することにより、単一波長の光については楕円偏光、円
偏光、あるいは直線偏光となるが、Ｒ色光、Ｇ色光、Ｂ
色光のそれぞれに含まれるスペクトルを混合した光にお
いて概ね無偏光となるようにした（図２７）。

【００７７】図２８は、偏光変換要素６３として３層の
位相差フィルム６３ａ、６３ｂ、６３ｃを用いる例を示
す。３層の位相差フィルム６３ａ、６３ｂ、６３ｃはポ
リカーボネイト─ＰＭＭＡ─ポリカーボネイトからな
り、それぞれ融着により接合され、接合面が非一様とな
っている。図２９に示すように、位相差フィルム６３
ａ、６３ｂ、６３ｃの進相軸はそれぞれａ、ｂ、ｃで示
されるようになっており、ｐは入射偏光の振動方向を示
す。これにより、入射偏光が概ね無偏光に変換される。

【００７８】図３０は、本発明の第６実施例を示す図で
ある。この実施例においては、各液晶表示素子１８ａ、
１８ｂ、１８ｃの概ね一点より拡がって出射する変調光
が、拡がり角に対して概ね均一の偏光状態にある。さら
に、偏光変換要素６５が液晶表示素子１８ａ、１８ｂ、
１８ｃとミラー２２（あるいはスクリーン１４）との間
に配置される。図３０では、偏光変換要素６５は液晶表
示素子１８ａ、１８ｂ、１８ｃと投写レンズ２０との間
に配置される。この偏光変換要素６５は図２５の偏光変
換要素６３と類似した作用を有し、拡がり角に対して概
ね均一の偏光状態を、拡がり角に対して不均一の偏光状
態に変換する。

【００７９】図３０の偏光変換要素６５は空間的に複数
の（図３０では２つの）領域６５ａ、６５ｂに分割され
ており、各領域６５ａ、６５ｂの偏光変換機能が異なる
ようになっている。例えば、各領域６５ａ、６５ｂは互
いに異なる光学長の直線位相子、又は互いに異なる旋光
能をもつ。

【００８０】図３１は、偏光変換要素６５の２つに分割
された領域６５ａ、６５ｂの特徴を示している。領域６
５ａは所定の方向に遅相軸（又は進相軸）をもつ四分の
一波長フィルムからなり、（Ｂ）に示されるように４５
度の角度の振動面をもつ直線偏光を右回り（又は左回
り）円偏光に変換する。他の領域６５ｂは同じ方向に遅
相軸（又は進相軸）をもつ四分の三波長フィルムからな
り、（Ｂ）に示されるように４５度の角度の振動面をも
つ直線偏光を左回り（又は右回り）円偏光に変換する。
両領域６５ａ，６５ｂは、同じ波長の光に対する位相差
が二分の一波長となるように膜厚調整又は屈折率調整を
している。

【００８１】偏光変換要素６５は、液晶表示素子１８
ａ、１８ｂ、１８ｃの各一画素から出射する変調光に対
して同等に機能するように投写レンズ２０の直近に配置
してある。こうすることにより、分割領域６５ａ、６５
ｂ間の有機フィルム接合部の継ぎ目が像としてスクリー
ン１４にあらわれない効果もある。

【００８２】図３２は、偏光変換要素６５の２つに分割
された領域６５ａ、６５ｂの別の特徴を示している。領
域６５ａは所定の方向に遅相軸（又は進相軸）をもつ四
分の一波長フィルムからなり、入射直線偏光を右回り
（又は左回り）円偏光に変換する。他の領域６５ｂは領
域６５ａと直交する方向に遅相軸（又は進相軸）をもつ
四分の一波長フィルムからなり、入射直線偏光を左回り
（又は右回り）円偏光に変換する。

【００８３】図３３は、偏光変換要素６５の２つに分割
された領域６５ａ、６５ｂの別の特徴を示している。領
域６５ａは所定の方向に遅相軸（又は進相軸）をもつ二
分の一波長フィルムからなり、（Ｂ）に示されるように
入射直線偏光を元のままの直線偏光に変換する。他の領
域６５ｂは４５度の方向に遅相軸（又は進相軸）をもつ
二分の一波長フィルムからなり、（Ｂ）に示されるよう
に入射直線偏光を９０度回転した直線偏光に変換する。
すなわち、２つに分割された領域６５ａ、６５ｂからの
出射直線偏光は互いに直交する振動面を有する。なお、
この例では、領域６５ａの遅相軸（又は進相軸）を入射
偏光の振動面と同じ方向にしたが、この関係を変えて
も、２つに分割領域６５ａ、６５ｂからの出射直線偏光
は互いに直交する振動面を有するようにすることができ
る。

【００８４】図３４は、偏光変換要素６５の２つに分割
された領域６５ａ、６５ｂの別の特徴を示している。領
域６５ａは所定の厚さのガラス板からなる光学長補正板
であり、（Ｂ）に示されるように入射直線偏光を元のま
まの直線偏光に変換する。他の領域６５ｂは所定の方向
に遅相軸（又は進相軸）をもつ二分の一波長フィルムか
らなり、（Ｂ）に示されるように入射直線偏光を９０度
回転した直線偏光に変換する。すなわち、２つに分割さ
れた領域６５ａ、６５ｂからの出射直線偏光は互いに直
交する振動面を有し、領域６５ａの光学長補正板は領域
６５ｂのフィルムの厚さに相当する光学長を補正するも
のである。

【００８５】図３５は、偏光変換要素６５の他の例を示
す図である。この偏光変換要素６５は、（Ｂ）に示され
るように板厚がテーパー状に変化し、（Ａ）に示される
ように一端側においては概ね一分の一波長フィルム、他
端側においては概ね二分の一波長フィルムとして機能
し、特性が不連続点なく分布する直線位相子である。こ
のようにすることで、（Ｃ）に示されるように、出射偏
光は位置に応じて直線偏光、楕円偏光、円偏光となる。

【００８６】図３６は、偏光変換要素６５の他の例を示
す図である。この偏光変換要素６５は、磁性ガーネット
や液晶ポリマ等の厚さを（Ｂ）に示されるように分布さ
せた旋光子からなる。（Ａ）に示されるように一端側に
おいては概ね位相差０度、他端側において概ね位相差３
６０度となり、特性が不連続点なく分布する。このよう
にして、（Ｃ）に示されるように、出射偏光は位置に応
じて向きの変わる直線偏光となる。図３５や図３６の構
成では、分割型の偏光変換要素６５のような継ぎ目がな
いので、投写光が散乱されることがない効果がある。偏
光変換要素６５の厚さがテーパー状に変化することに対
しては、これを補正する光学長補正板（例えば図３４参
照）を用いることができる。

【００８７】図３７及び図３８は、図３０のものと類似
した本発明の第７実施例を示す図である。この実施例に
おいては、偏光変換要素６５は液晶表示素子１８ａ、１
８ｂ、１８ｃと投写レンズ２０のレンズ要素２０ａとの
間にあって、レンズ要素２０ａのすぐ前にある。つま
り、この偏光変換要素６５は投写レンズ２０の入射瞳の
位置において投写レンズ２０の内部に組み込まれてい
る。偏光変換要素６５は図３９に示すホルダ６５ｃに取
りつけられ、このホルダ６５ｃはねじ込み式で投写レン
ズ２０の内部に組み込まれる。このホルダ６５ｃは止め
ねじ６６を有し、偏光変換要素６５とミラー２２との回
転位置関係がとれた位置となるように光変換要素６５を
投写レンズ２０に対して位置調節した後で止めねじ６６
により固定することができるようになっている。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
大型で軽量のプロジェクターを得ることができ、またモ
アレを解消し、画面にむらのないプロジェクターを得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す図解的斜視図であ
る。

【図２】図１のプロジェクターユニットの詳細を示す図
解図である。

【図３】投写レンズとミラーとの関係を示す図である。

【図４】ミラーの構成を示す断面図である。

【図５】ミラーホルダに取り付けられたミラーを示す断
面図である。

【図６】図１及び図２のプロジェクターのスクリーンを
示す図解的斜視図である。

【図７】スクリーン及びミラーを作るためのプラスチッ
クシートを示す図である。

【図８】図６のスクリーンの配光特性を示す図である。

【図９】光学的異方性を有する透明な部材からなるスク
リーンを使用したときに発生するムラを示す図である。

【図１０】屈折率の楕円体を示す図である。

【図１１】光学軸平面とプラスチックシートとの関係を
説明する図である。

【図１２】プラスチックシート内の入射角を定義する図
である。

【図１３】入射偏光に対する出射偏光の位相分布を示す
図である。

【図１４】図９のむらが生じる入射角の領域を示す図で
ある。

【図１５】図１４の入射角により位相差があらわれたス
クリーンの入射偏光状態を示す図である。

【図１６】第１実施例の特徴を説明する図である。

【図１７】図１６の変形例を示す図である。

【図１８】ポリカーボネイトを使用した例を示す図であ
る。

【図１９】本発明の第２実施例を示す図である。

【図２０】液晶パネルのラビング方向を示す図である。

【図２１】本発明の第３実施例を示す図である。

【図２２】図２１によるスクリーンの配光特性を示す図
である。

【図２３】配向特性の差に対するむら不可視率を示す図
である。

【図２４】第３実施例の変形例を示す図である。

【図２５】本発明の第４実施例を示す図である。

【図２６】偏光変換要素の一例を示す図である。

【図２７】波長と位相差とスペクトルを示す図である。

【図２８】偏光変換要素の一例を示す図である。

【図２９】図２８の進相軸の方向を示す図である。

【図３０】本発明の第５実施例を示す図である。

【図３１】分割偏光変換領域の例を示す図である。

【図３２】分割偏光変換領域の例を示す図である。

【図３３】分割偏光変換領域の例を示す図である。

【図３４】分割偏光変換領域の例を示す図である。

【図３５】偏光変換要素の他の例を示す図である。

【図３６】偏光変換要素の他の例を示す図である。

【図３７】本発明の第６実施例を示す図である。

【図３８】図３７の投写レンズを示す斜視図である。

【図３９】図３７の偏光変換要素のホルダを示す図であ
る。

【符号の説明】

１２…プロジェクターユニット １４…スクリーン １６…光源 １８…液晶表示素子 ２０…投写レンズ ２２…ミラー ６３、６５…偏光変換要素

Claims (34)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源（１６）と、該光源からの光を受け
   て変調光を発生する空間変調素子（１８）と、該空間変
   調素子から出射した変調光を投写するための投写レンズ
   （２０）と、互いに直交する偏光方向の偏光を配光する
   特性が異なったスクリーン（１４）とを備え、 該スクリーン（１４）が光学的異方性及び光学軸（４
   ５、４６）を有する材料から形成された透明な部材（４
   １）を少なくとも部分的に含み、 該スクリーン（１４）は、該投写レンズから投射されて
   該スクリーンの透明な部材（４１）内を進む光線が該ス
   クリーンの透明な部材の光学軸（４５、４６）に非平行
   となるように配置されていることを特徴とするプロジェ
   クター。
2. 【請求項２】 該スクリーンの透明な部材（４１）の光
   学軸が概ね膜面に平行であることを特徴とする請求項１
   に記載のプロジェクター。
3. 【請求項３】 該スクリーンの透明な部材（４１）が一
   軸性異方性を有するポリカーボネイトフィルムからなる
   ことを特徴とする請求項２に記載のプロジェクター。
4. 【請求項４】 該スクリーンの透明な部材（４１）が２
   つの光学軸（４５、４６）を有し、該２つの光学軸を含
   む光学軸平面（４７）が概ねスクリーン面と直交してい
   ることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
5. 【請求項５】 該スクリーンの透明な部材（４１）がポ
   リエステルフィルムからなることを特徴とする請求項４
   に記載のプロジェクター。
6. 【請求項６】 該投写レンズ（２０）から投写されて該
   スクリーン（１４）に垂直に入射する光の偏光方向が、
   該光学軸平面に概ね直交または概ね平行となるようにし
   たことを特徴とする請求項５に記載のプロジェクター。
7. 【請求項７】 該スクリーンの該投写レンズとは反対側
   に偏光フィルムが設けられ、該偏光フィルムの透過軸が
   入射光線の偏光軸方向と平行であることを特徴とする請
   求項１に記載のプロジェクター。
8. 【請求項８】 該空間変調素子（１８）が偏光子（３
   ０）と、ＴＮ型液晶（２９）と、検光子（３１）とから
   なることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ
   ー。
9. 【請求項９】 偏光状態または偏光方向を変換する偏光
   変換要素（６１）が該空間変調素子（１８）と該スクリ
   ーン（１４）との間に配置されることを特徴とする請求
   項１に記載のプロジェクター。
10. 【請求項１０】 該投写レンズ（２０）と該スクリーン
    （１４）との間に、光学的異方性を有する透明なプラス
    チックシート（３４）に反射膜（３５）を重ねて形成さ
    れた裏面反射ミラー（２２）が配置され、該ミラー（２
    ２）は該投写レンズ（２０）から投写されて該ミラー
    （２２）内を進む光線が該透明なプラスチックシート
    （３４）の光学軸（４５、４６）に非平行となるように
    相対的に配置されていることを特徴とする請求項１に記
    載のプロジェクター。
11. 【請求項１１】 光源（１６）と、該光源からの光を受
    けて変調光を発生する空間変調素子（１８）と、該空間
    変調素子から出射した変調光を投写するための投写レン
    ズ（２０）と、直交する偏光方向の配光特性が異なった
    スクリーン（１４）とを備え、 該スクリーン（１４）が光学的異方性及び光学軸（４
    ５、４６）を有する材料から形成された透明な部材（４
    １）を少なくとも部分的に含み、 下記のかっこ中のR, G, B が赤、緑、青色の成分を表
    し、A(R), A(G), A(B)が第１の偏光としてスクリーンに
    投写される光の量であり、B(R), B(G), B(B)が第２の偏
    光としてスクリーンに投写される光の量であり、A(R)≧
    B(R), A(G)≧B(G), A(B)≧B(B)であるとし、 G(R,p), G(G,p), G(B,p)が第３の偏光に対するスクリー
    ンの利得であり、G(R,s), G(G,s), G(B,s)が第４の偏光
    に対するスクリーンの利得であり、G(R,p)≧G(R,s), G
    (G,p)≧G(G,s), G(B,p)≧G(B,s)であるとし、 Δ(R) ＝｛A(R)×G(R,p)＋B(R)×G(R,s)｝−｛A(R)×G
    (R,s)＋B(R)×G(R,p)｝ Δ(G) ＝｛A(G)×G(G,p)＋B(G)×G(G,s)｝−｛ A(G) ×
    G(G,s)＋B(G)×G(G,p)｝ Δ(B) ＝｛A(B)×G(B,p)＋B(B)×G(B,s)｝−｛A(B)×G
    (B,s)＋B(B)×G(B,p)｝ ΔＰＨ＝｜Δ(R) −Δ(B) ｜＋｜Δ(G) −Δ(B) ｜ とするとき、ΔPH＜0.1 の関係があることを特徴とする
    プロジェクター。
12. 【請求項１２】 該スクリーンの透明な部材が、単独で
    中心利得６以下の指向性散乱要素（４１ｂ）からなるこ
    とを特徴とする請求項１１に記載のプロジェクター。
13. 【請求項１３】 該スクリーンの透明な部材が、レンチ
    キュラーレンズ（４１）として形成されることを特徴と
    する請求項１２に記載のプロジェクター。
14. 【請求項１４】 該スクリーンが、該透明な部材と、単
    独で中心利得１０以下の単純拡散要素（４１ａ）とから
    なることを特徴とする請求項１１に記載のプロジェクタ
    ー。
15. 【請求項１５】 該単純拡散要素がフレネルレンズとし
    て形成されることを特徴とする請求項１４に記載のプロ
    ジェクター。
16. 【請求項１６】 該空間変調素子（１８）が偏光子（３
    ０）と、ＴＮ型液晶（２９）と、検光子（３１）とから
    なることを特徴とする請求項１１に記載のプロジェクタ
    ー。
17. 【請求項１７】 偏光状態または偏光方向を変換する偏
    光変換要素（６１）が該空間変調素子（１８）と該スク
    リーン（１４）との間に配置されることを特徴とする請
    求項１２に記載のプロジェクター。
18. 【請求項１８】 該投写レンズ（２０）と該スクリーン
    （１４）との間に、光学的異方性を有する透明なプラス
    チックシート（３４）に反射膜（３５）を重ねて形成さ
    れた裏面反射ミラー（２２）が配置され、該ミラー（２
    ２）は該投写レンズ（２０）から投写されて該ミラー
    （２２）内を進む光線が該透明なプラスチックシート
    （３４）の光学軸（４５、４６）に非平行となるように
    相対的に配置されていることを特徴とする請求項１１に
    記載のプロジェクター。
19. 【請求項１９】 光源（１６）と、該光源からの光を受
    けて変調光を発生する空間変調素子（１８）と、該空間
    変調素子から出射した変調光を投写するための投写レン
    ズ（２０）と、直交する偏光方向の配光特性が異なった
    スクリーン（１４）とを備え、 該スクリーン（１４）が光学的異方性及び光学軸（４
    ５、４６）を有する材料から形成された透明な部材（４
    １）を少なくとも部分的に含み、 該スクリーン（１４）が、水平な振動面を有する偏光に
    対して第１の配光特性を有し、且つ垂直な振動面を有す
    る偏光に対して第１の配光特性とは異なった第２の配光
    特性を有し、 該スクリーン（１４）の第１及び第２の配光特性の概ね
    視認可能な視角における利得がＰ、Ｓであり、Ｐ≧Ｓで
    あるとし、 該スクリーン（１４）に投写される水平及び垂直な振動
    面のいずれかを有する偏光の光量がＡ、Ｂであり、Ａ≧
    Ｂであるとすると、 該投写レンズ（２０）より投写されて該スクリーン（１
    ４）に入射する変調光が、（Ａ×Ｐ＋Ｂ×Ｓ）≦１．１
    （Ａ×Ｓ＋Ｂ×Ｐ）となる、概ね無偏光であることを特
    徴とするプロジェクター。
20. 【請求項２０】 該空間変調素子（１８）が偏光子（３
    ０）と、ＴＮ型液晶（２９）と、検光子（３１）とから
    なることを特徴とする請求項２０に記載のプロジェクタ
    ー。
21. 【請求項２１】 偏光状態または偏光方向を変換する偏
    光変換要素（６１）が該空間変調素子（１８）と該スク
    リーン（１４）との間に配置されることを特徴とする請
    求項１９に記載のプロジェクター。
22. 【請求項２２】 該投写レンズ（２０）と該スクリーン
    （１４）との間に、光学的異方性を有する透明なプラス
    チックシート（３４）に反射膜（３５）を重ねて形成さ
    れた裏面反射ミラー（２２）が配置され、該ミラー（２
    ２）は該投写レンズ（２０）から投写されて該ミラー
    （２２）内を進む光線が該透明なプラスチックシート
    （３４）の光学軸（４５、４６）に非平行となるように
    相対的に配置されていることを特徴とする請求項１９に
    記載のプロジェクター。
23. 【請求項２３】 光源（１６）と、該光源からの光を受
    けて変調光を発生する空間変調素子（１８）と、該空間
    変調素子から出射した変調光を投写するための投写レン
    ズ（２０）と、直交する偏光方向の配光特性が異なった
    スクリーン（１４）とを備え、 該スクリーン（１４）が光学的異方性及び光学軸（４
    ５、４６）を有する材料から形成された透明な部材（４
    １）を少なくとも部分的に含み、 空間変調素子（１８）の概ね一点より拡がって出射する
    変調光が、拡がり角に対して概ね均一の偏光状態にあ
    り、 拡がり角に対して概ね均一な偏光状態を、拡がり角に対
    して不均一な偏光状態に変換する偏光変換要素（６５）
    を備えてなることを特徴とするプロジェクター。
24. 【請求項２４】 該偏光変換要素が空間的に複数の領域
    （６５ａ、６５ｂ）に分割されており、各領域の偏光変
    換機能が異なることを特徴とする請求項２３に記載のプ
    ロジェクター。
25. 【請求項２５】 該偏光変換要素が、各領域（６５ａ、
    ６５ｂ）が互いに異なる光学長の直線位相子、及び各領
    域が互いに異なる旋光能をもつ旋光子のいずれかからな
    ることを特徴とする請求項２４に記載のプロジェクタ
    ー。
26. 【請求項２６】 該偏光変換要素が、各領域（６５ａ、
    ６５ｂ）が互いに異なる方向の遅相軸をもつ直線位相子
    からなることを特徴とする請求項２４に記載のプロジェ
    クター。
27. 【請求項２７】 該偏光変換要素が二領域（６５ａ、６
    ５ｂ）に分割されており、各領域の出射光が互いに概ね
    直交する直線偏光、右円偏光と左円偏光、及び互いに長
    軸方位が直交する楕円偏光のいずれかとして出射するこ
    とを特徴とする請求項２４に記載のプロジェクター。
28. 【請求項２８】 該偏光変換要素（６５）に入射する直
    線偏光が変調光が概ね直線偏光であって、該偏光変換要
    素の分割された２領域のうちの第１の領域が、入射偏光
    方向と概ね４５度の角度をなす方向に遅相軸又は進相軸
    をもつ半波長板であることを特徴とする請求項２４に記
    載のプロジェクター。
29. 【請求項２９】 分割された第１の領域が直線複屈折性
    又は円複屈折性を有し、第２の領域が等方性を有するこ
    とを特徴とする請求項２４に記載のプロジェクター。
30. 【請求項３０】 該偏光変換要素（６５）が空間的に連
    続的に偏光変換機能が分布する分布型素子であることを
    特徴とする請求項２３に記載のプロジェクター。
31. 【請求項３１】 該偏光変換要素（６５）が空間的に連
    続的に光学長が分布する分布型直線位相子及び空間的に
    連続的に旋光能が変化する分布型旋光子からなることを
    特徴とする請求項３０に記載のプロジェクター。
32. 【請求項３２】 該偏光変換要素（６５）が該投写レン
    ズの内部又は近傍に配置されていることを特徴とする請
    求項２３に記載のプロジェクター。
33. 【請求項３３】 該偏光変換要素（６５）が該投写レン
    ズの内部に組み込まれ、又は投写レンズに嵌合又は付加
    されていることを特徴とする請求項３２に記載のプロジ
    ェクター。
34. 【請求項３４】 該偏光変換要素（６５）が回動自在に
    取りつけられていることを特徴とする請求項３２に記載
    のプロジェクター。