KR100264751B1 - 프로젝터 - Google Patents

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KR100264751B1
KR100264751B1 KR1019960005713A KR19960005713A KR100264751B1 KR 100264751 B1 KR100264751 B1 KR 100264751B1 KR 1019960005713 A KR1019960005713 A KR 1019960005713A KR 19960005713 A KR19960005713 A KR 19960005713A KR 100264751 B1 KR100264751 B1 KR 100264751B1
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polarized light
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테쓰야 꼬바야시
토시히로 스즈끼
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아끼구사 나오유끼
후지쯔 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 프로젝터에 관하여 광학적 이방성을 갖는 스크린을 사용하는 경우에 얼룩이 없는 화상을 얻을 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
광원(16)과, 상기 광원으로부터의 광을 받아서 변조광을 발생하는 공간변조소자(18)와, 상기 공간변조소자로부터 출사한 변조광을 투사하기 위한 투사렌즈(20)와, 직교하는 편광방향의 배광 특성이 다른 스크린(14)을 갖추고, 상기 스크린(14)이 광학적 이방성 및 광학축(45, 46)을 갖는 재료로 형성된 투명한 부재(41)를 적어도 부분적으로 포함하고, 스크린(14)은 투사렌즈로부터 투사되어 상기 스크린에 입사하는 광선이 상기 스크린의 투명한 부재의 광항축(45, 46)에 비평행이 되도록 배치된 구성으로 한다.

Description

프로젝터
제1도는 본 발명의 제1실시예를 나타낸 도해적 사시도.
제2도는 제1도의 프로젝터부를 상세히 나타낸 도해도.
제3도는 투사렌즈와 미러의 관계를 나타낸 도면.
제4도는 미러의 구성을 나타낸 단면도.
제5도는 미러홀더에 부착된 미러를 나타낸 단면도.
제6도는 제1도 및 제2도의 프로젝터의 스크린을 나타낸 도해적 사시도.
제7도는 스크린 및 미러를 만들기 위한 플라스틱 시트를 나타낸 도면.
제8도는 제6도의 스크린의 배광특성을 나타낸 도면.
제9도는 광학적 이방성을 갖는 투명한 부재로 된 스크린을 사용하였을 때 발생하는 얼룩을 나타낸 도면.
제10도는 굴절률의 타원체를 나타낸 도면.
제11도는 광학축 평면과 플라스틱 시트의 관계를 설명한 도면.
제12도는 플라스틱 시트내의 입사각을 정의한 도면.
제13도는 입사편광에 대한 출사편광의 위상분포를 나타낸 도면.
제14도는 제9도의 얼룩이 생기는 입사각의 영역을 나타낸 도면.
제15도는 제14도의 입사각에 의해 위상차가 나타난 스크린의 입사편광상태를 나타낸 도면.
제16도는 제1실시예의 특징을 설명한 도면.
제17도는 제16도의 변형례를 나타낸 도면.
제18도는 폴리카보네이트를 사용한 예를 나타낸 도면.
제19도는 본 발명의 제2실시예를 나타낸 도면.
제20도는 액정 패널의 러빙방향을 나타낸 도면.
제21도는 본 발명의 제3실시예를 나타낸 도면.
제22도는 제21도에 의한 스크린의 배광특성을 나타낸 도면.
제23도는 배향특성의 차에 대한 얼룩 불가시율을 나타낸 도면.
제24도는 제3실시예의 변형례를 나타낸 도면.
제25도는 본 발명의 제4실시예를 나타낸 도면.
제26도는 편광 변환요소의 일례를 나타낸 도면.
제27도는 파장과 위상차에 스펙트럼을 나타낸 도면.
제28도는 편광 변환요소의 일례를 나타낸 도면.
제29도는 제28도의 진상축의 방향을 나타낸 도면.
제30도는 본 발명의 제5실시예를 나타낸 도면.
제31도는 분할편광 변환영역의 예를 나타낸 도면.
제32도는 분할편광 변환영역의 예를 나타낸 도면.
제33도는 분할편광 변환영역의 예를 나타낸 도면.
제34도는 분할편광 변환영역의 예를 나타낸 도면.
제35도는 편광 변환요소의 다른 예를 나타낸 도면.
제36도는 편광 변환요소의 다른 예를 나타낸 도면.
제37도는 본 발명의 제6실시예를 나타낸 도면.
제38도는 제37도의 투사렌즈를 나타낸 사시도.
제39도는 제37도의 편광 변환요소의 홀더를 나타낸 도면.
본 발명의 액정표시소자 등의 공간 변조소자로부터 출사한 변조광을 투사렌즈에 의해 스크린에 투사하는 프로젝터에 관한 것이다.
프로젝터는 전면형 프로젝터와 배면형 프로젝터로 분류된다. 전면형 프로젝터는 반사형 스크린을 실내의 벽가에 배치하고, 액정표시소자나 투사렌즈 등을 포함한 프로젝터부를 실내의 중앙부에 배치하고, 투사렌즈부터 스크린을 향해서 변조광을 투사하여 스크린에 화상 등을 표시한다. 보는 사람은 스크린에서 반사한 변조광을 본다. 한편, 배면형 프로젝터는 액정표시소자나 투사렌즈 등을 포함한 프로젝터부가 박스형의 케이스의 전면부에 설치되어 있다. 보는 사람은 케이스의 외측으로부터 스크린을 투과한 변조광을 보도록 되어 있다.
대화면, 예를 들어 대각 70인치∼100인치의 화면을 갖는 배면형 프로젝터가 최근에 연구되고 있다. 이와 같은 대화면을 갖는 배면형 프로젝터에서는 투사렌즈로부터 스크린까지의 거리를 2.5m∼5m와 같이 길게 할 필요가 있어서, 케이스가 상당히 커진다. 그래서 투사렌즈와 스크린과의 사이에 미러를 배치하여 케이스의 안길이를 작게 하도록 하고 있다.
종래에는 투사렌즈와 스크린과의 사이에 배치되는 미러가 유리로 형성돤 표면반사 미러이었다. 대각 70인치∼100인치의 화면을 갖는 배면형 프로젝터에서 상기 목적의 미러를 사용하면 미러의 면적은 1.5m×1.1m 이상이 된다. 이와 같이 큰 미러를 유리로 만들면 취약하고 깨지기 쉬운점을 고려하여 두께를 5mm 이상으로 하여야 한다. 이 때문에 유리 미러의 무게가 20kg 이상이나 되는 문제가 생겼다. 또한 유리 미러를 미러 홀더에 부착시키고, 이 미러 홀더를 프로젝터부에 부착시키는데, 미러의 부착부만으로도 20kg∼50kg이나 되어 장치 전제로서는 100kg 이상이나 된다.
따라서 투사렌즈와 스크린과의 사이에 배치되는 미러를 탄성이 있고 깨지기 어렵게 얇게 할 수가 있고, 비중도 유리의 60% 정도로 작은 플라스틱으로 만드는 것을 생각하였다.
그리하여 투명한 플라스틱 시트로 미러를 만들어 보았다. 이 미러는 투명한 플라스틱 시트에 알루미늄으로 된 반사막을 겹친 구성의 이면반사 미러이다. 즉, 입사광이 투명한 플라스틱 시트에 입사해서, 투명한 플라스틱 시트를 투과한 광이 반사막에서 반사하여 투명한 플라스틱으로부터 출사하는 것이다. 플라스틱 시트의 두께를 100㎛ 이하로 하여도 미러가 파손되는 일이 없어서, 미러의 경량화를 달성할 수 있었다.
그러나 미러를 투명하고 얇은 플라스틱 시트에 반사막을 겹친 이면반사 미러로 하면 화면에 줄무늬모양의 얼룩이 생김을 시험결과에 의해 알았다. 본원의 선원인 일본국 특원평 6-314915호는 이면반사 미러를 사용할 때 생기는 줄무늬모양의 얼룩을 해결하는 것을 제안한 것이다.
그러나 스크린에 대해서도 더욱 해결하여야 할 문제점이 생겼다. 즉, 배면형 프로젝터에서 스크린은 일반적으로 프레넬 렌즈(Fresnel lens)와 렌티큘러 렌즈(lenticular lens)를 조합하여 만들어져 있으며, 렌티큘러 렌즈는 세로 방향에 평행으로 연장하는 돌기(렌티큘러)를 포함하고 있다. 임의의 방향으로부터 스크린을 보았을 경우에 렌티큘러 렌즈의 피치에 따라 밝은 곳과 어두운 곳이 있다. 최근에는 이 명암의 피치, 즉 렌티큘러 렌즈의 피치는 약 1mm 정도이고, 상기한 바와 같은 스크린을 약 2m 정도 떨어진 위치에서 보면 그와 같은 명암은 보이지 않는다.
그러나 이 스크린상에 도트(dot)로 형성된 화상을 표시할 때, 화소의 명암의 반복과 상기 스크린의 명암의 반복이 간섭을 일으켜서 간섭 줄무늬(이하 “모아레(moire)”라 한다)가 관찰되는 일이 있다. 이 모아레는 화소의 피치와 렌티큘러 렌즈의 피치와의 비 및 해상도에 의존해서 발생한다. 모아레의 발생을 방지하기 위해서는 양 피치의 비를 충분히 크게 하든가 또는 적어도 한쪽의 해상도를 저하시키는 것이 유효하다.
그러나 렌티큘러 렌즈의 표면에는 일반적으로 검은줄(black stripe)이 형성되어 있어서 명암의 해상도를 저하시키기가 어렵다. 또 화소의 해상도를 저하시키는 것은 화상의 품질의 저하에 연결되므로 좋은 방법이 아니다. 이 때문에 모아레의 대책을 위해서는 화소의 피티와 렌티큘러 렌즈의 피치를 조종하는 일이 많다.
현재 입수할 수 있는 양면 렌티큘러 렌즈에서는 피치와 두께의 관계나, 성형기술의 제한 등에 의해 렌티큘러 렌즈의 피치는 0.5mm, 이때의 기재가 되는 아크릴판의 두께는 0.7mm가 한도이다. 이에 비해 VGA표시(수평방향 640, 수직방향 480 화소)를 7080인치의 크기로 표시하면 화소의 피치는 2.2∼3.3mm가 된다. 따라서 화소의 피치와 렌티큘러 렌즈의 피치와의 비는 4 : 1∼6 : 1이 된다.
그러나 시뮬레이션에 의해 구해 본 결과에 의하면 액정 프로젝터는 해상도가 대단히 좋기 때문에 화소의 피치와 렌티큘러 렌즈의 피치와의 비는 7 : 1 이상인 것이 바람직한 것으로 판명되었다. 이 때문에 7080인치의 크기의 화면에서는 렌티큘러 렌즈의 피치를 0.3mm 이하로 할 필요가 있다. 또 근년의 정보기기의 진보로 보아 보다 고해상도의 프로젝터를 요구하고 있어서, 렌티큘러 렌즈의 피치를 더욱 더 작게 할 필요가 있다.
종래의 아크릴판에 프레스하여 렌티큘러 렌즈를 제조하는 방법에서는 피치를 작게 하는 데 한계가 있다. 대단히 작은 피치의 렌티큘러 렌즈를 만들기 위해서는 대단히 작고 비신축성의 기재를 사용할 것이 필요하다. 예를 들어 두께 35㎛의 폴리에스테르 필름은 자기테이프 등에 사용되고 있고, 비신축성에 대해서는 실증이 끝났으며, 대단히 작은 피지의 렌티큘러 렌즈를 만드는 데 적합하다. 우리는 얇은 폴리에스테르 필름에 작은 규칙적인 요철을 만들어 스크린으로서 시험해 보았다. 이 얇은 스크린의 종래의 아크릴판으로부터 만든 스크린보다도 훨씬 경량이고, 또 전면적으로 텐션을 걸어도 거의 변형하지 않아서, 스크린으로서 장착할 수가 있었다.
그러나 이 스크린에 직선편광인 광을 입사하면 화상에 바람직하지 못한 무지개 모양의 줄무늬가 생겼다.
본 발명의 목적은 모아레 및 바람직하지 못한 무지개 모야의 줄무늬를 해소할 수 있는 프로젝터를 제공하는 것이다.
상기 목적은 광원(16)과, 이 광원으로부터의 광을 받아서 변조광을 발생하는 공간변조소자(18)와, 이 공간변조소자로부터 출사한 변조광을 투사하기 위한 투사렌즈(20)와, 서로 직교하는 편광방향의 편광을 배광하는 특성이 다른 스크린(14)을 갖추고, 이 스크린(14)이 광학적 이방성 및 광학축(45, 46)을 갖는 재료로 형성된 투명한 부재(41)를 적어도 부분적으로 포함하고,
상기 스크린(14)은 상기 투사렌즈(20)로부터 투사되어 스크린(14)내를 진행하는 광선이 스크린(14)의 투명한 부재(41)의 광학축(45, 46)에 비평행이 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 프로젝터에 의해 해결된다.
또 상기 목적은 광원(16)과, 이 광원으로부터의 광을 받어서 변조광을 발생하는 공간변조소자(18)와, 이 공간변조소자로부터 출사한 변조광을 투사하기 위한 투사렌즈(20)와, 직교하는 편광방향의 배광특성이 다른 스크린(14)이 광학적 이방성 및 광학축(45, 46)을 갖는 재료로 형성된 투명한 부재(41)를 적어도 부분적으로 포함하고,
하기의 괄호중의 R, G, B가 적, 녹, 청색의 성분을 표시하고, A(R), A(G), A(B)가 제1의 편광으로서 스크린에 투사되는 광의 양이며, B(R), B(G), B(B)가 제2의 편광으로서 스크린에 투사되는 광의 양이며, A(R)≥B(R), A(G)≥B(G), A(B)≥B(B)로 하고,
G(R,p), G(G,p), G(B,p)가 제3의 편광에 대한 스크린의 이득이며, G(R,s), G(B,s), G(B,s)가 제4의 편광에 대한 스크린의 이득이며, G(R,p)≥G(R,s), G(G,p)≥G(G,s), G(B,p)≥G(B,s)로 하고,
△(R) = {A(R) ×G(R,p)＋B(R) ×G(R,s)}-{A(R) ×G(R,s)＋B(R) ×G(R,p)}
△(G) = {A(G) ×G(G,p)＋B(G) ×G(G,s)}-{A(G) ×G(G,s)＋B(G) ×G(G,p)}
△(B) = {A(B) ×G(B,p)＋B(B) ×G(B,s)}-{A(B) ×G(B,s)＋B(B) ×G(B,p)}
△PH = ｜△(R) - △(B)｜＋｜△(G) - △(B)｜로 할 때, △PH＜0.1의 관계가 있는 것을 특징으로 하는 프로젝터에 의해 해결된다.
또 상기 목적은 광원(16)과, 이 광원으로부터의 광을 받아서 변조광을 발생하는 공간변조소자(18)와, 이 공간변조소자로부터 출사한 변조광을 투사하기 위한 투사렌즈(20)와, 직교하는 편광방향의 배광특성이 다른 스크린(14)을 갖추고, 이 스크린(14)이 광학적 이방성 및 광학축(45, 46)을 갖는 재료로 형성된 투명한 부재(41)를 적어도 부분적으로 포함하고,
상기 스크린(14)이 수평한 진동면을 갖는 편광에 대하여 제1의 배광특성을 가지며, 또 수직한 진동면을 갖는 편광에 대하여 제1의 배광특성과는 다른 제2의 배광특성을 가지며,
상기 스크린(14)의 제1 및 제2의 배광특성을 주로 눈으로 볼 수 있는 시각에서의 이득이 P, S이며, P ≥S로 하고,
상기 스크린(14)에 투사되는 수평 및 수직한 진동면의 어느 하나를 갖는 편광의 광량이 A, B이며, A ≥B로 할 때,
상기 투사렌즈(20)로부터 투사되어 상기 스크린(14)에 입사하는 변조광이 (A×P＋B×S)≤1.1(A×S＋B×P)가 되는 거의 무편광인 것을 특징으로 하는 프로젝터에 의해서도 해결된다.
또 상기 목적은 광원(16)과, 이 광원으로부터의 광을 받아서 변조광을 발생하는 공간변조소자(18)와, 이 공간변조소자로부터 출사한 변조광을 투사하기 위한 투사렌즈(20)와, 직교하는 편광방향의 배광특성이 다른 스크린(14)을 갖추고, 이 스크린(14)이 광학적 이방성 및 광학축(45, 46)을 갖는 재료로 형성된 투명한 부재(41)를 적어도 부분적으로 포함하고,
공간변조소자(18)의 거의 1점으로부터 확산하여 출사하는 변조광이 확산각에 대해 거의 균일한 편광상태에 있으며,
확산각에 대해 거의 균일한 편광상태를, 확산각에 대해 불균일한 편광상태로 변환하는 편광변환요소(65)를 갖춘 것을 특징으로 하는 프로젝터에 의해서도 해결된다.
본원의 발명자는 스크린이 광학적 이방성 및 광학축을 갖는 재료로 형성된 경우에 화상의 얼룩이 스크린에 입사하는 입사광의 편광상태, 스크린의 투명한 부재의 광학적 이방성에 의해 생기는 편광의 위상차 및 스크린의 P편광 및 S편광에 대하여 다른 배광특성이, 조합되었을 때 생기는 것을 발견하였다. 따라서 상기 각 해결수단은 이 조합을 무너뜨려서, 특히 스크린에 입사하는 입사광의 편광상태를 적절히 변환하여 스크린의 투명한 부재의 광학적 이방성에 의해 생기는 광의 위상차를 감소시키고 스크린의 P편광 및 S편광에 대한 배광특성의 차를 감소시킴으로써 화상의 얼룩을 해소한 것이다.
[실시예]
[기본적인 구성]
제1도 및 제2도는 본 발명의 제1실시예를 나타낸 도면이다. 배면형 프로젝터(10)는 케이스(11)와, 케이스(11)내에 배치된 프로젝터부(12)와, 케이스(11)의 전면부에 설치된 투과형 스크린(14)으로 된다. 프로젝터부(12)는 광원(16)과, 공간변조소자로서의 액정표시소자(18a, 18b, 18c)와, 투사렌즈(20)를 포함한다. 투사렌즈(20)와 스크린(14)과의 사이에는 미러(22)가 설치되고, 미러(22)는 화살표(22a)로 나타낸 바와 같이 광을 구부려서, 따라서 예를 들어 제2도에 나타낸 바와 같이 광이 투사렌즈(20)로부터 스크린(14)에 똑바로 진행하게 한 경우에 비해 케이스(11)의 안길이의 치수를 작게 할 수 있도록 한 것이다.
제2도에서 프로젝터부(12)는 색분리 2색 미러(dichroic mirror)(23, 24)와, 색합성 2색 미러(25, 26)와, 전반사 미러(27,28)를 포함한다. 광원(16)으로부터 발한 광은 색분리 2색 미러(23)에서 청색광(B)과 그 이외의 색의 광으로 분리되고, 청색광(B)은 전반사 미러(27)에서 반사하여 액정표시소자(18a) 및 색합성 2색 미러(25, 26)를 통과하여 투사렌즈(20)로 진행한다. 색분리 2색 미러(23)에서 반사한 청색광 이외의 색의 광은 색분리 2색 미러(25, 26)를 통과하여 투사렌즈(20)로 진행하고, 녹색광(G)은 액정표시소자(18b)를 통과해서 전반사 미러(28)에서 반사하여 색합성 2색 미러(26)를 통과하여 투사렌즈(20)로 진행한다.
각 액정표시소자(18a, 18b, 18c)는 TN형 액정을 포함한 액정패널(29)과, 편광자(30) 및 검광자(31)로 된다. 편광자(30)와 검광자(31)는 서로 직교하는 직선편광을 투과시키도록 배치되어 있다. 각 액정표시소자(18a, 18b, 18c)는 광원(16)으로부터의 광을 받아서 액정패널(29)에 가해지는 제어전압에 따른 변조광을 발생한다. 투사렌즈(20)는 각 액정표시소자(18a, 18b, 18c)로부터 출사한 변조광을 스크린(14)에 투사하기 위하여 미러(22)를 향해 변조광을 투사한다. 투사렌즈(20)로부터 투사되는 광은 제2도에 나타낸 바와 같이 확산하여 스크린(14)상에 확대된 화상을 형성한다.
제4도 및 제5도에 나타낸 바와 같이 미러(22)는 투명한 플라스틱 시트(34)에 반사막(35)을 겹쳐서 형성한 이면반사 미러로 된다. 즉, 화살표로 나타낸 바와 같이 입사광이 투명한 플라스틱 시트(34)에 입사하고, 투명한 플라스틱 시트(34)로부터 스크린(14)으로 출사하는 것이다. 미러(22)는 사각 형상의 알루미늄의 프레임(37)에 장력을 건 상태로 부착되어, 적절한 장력을 건 상태에서 프레임(37)의 측면에 접착된다. 미러 홀더(37a)가 프레임(37)의 4귀퉁이에 부착된다. 각 미러 홀더(37a)는 프로젝터(10)의 프레임에 부착된다.
실시예에서 스크린(14)은 대각 치수가 70인치로 큰 것이었으며, 미러(22)의 크기는 1430×1100mm이었다. 플라스틱 시트(34)는 두께가 2530m의 폴리에스테르 필름으로 되고, 반사막(35)은 투명한 플라스틱 시트(34)의 일면에 은이나 알루미늄 등의 반사성 금속을 증착하여 된 것이며, 보호막(36)이 반사막(35)을 덮고 있다.
제6도는 스크린(14)의 구성을 나타낸 도면이다. 스크린(14)은 서큘러(circular) 프레넬 렌즈(40)와, 양면 렌티큘러 렌즈(41)를 겹친 구성으로 되어 있다. 양면 렌티큘러 렌즈(41)를 겹친 구성으로 되어 있다. 양면 렌티큘러 렌즈(41)는 비드(beads) 등의 확산재를 혼입한 확산판을 만들고, 이 확산판을 프레스함으로써 확산판의 양측에 렌티큘러 렌즈를 일체로 형성한 것이다. 프레넬 렌즈(40)는 투사렌즈(20)로부터의 확산광을 광축에 대해 평행, 또는 상하방향으로 수렴하는 광선으로 하여 상하방향의 시각을 결정하는 것이다. 양면 렌티큘러 렌즈(41)는 프레넬 렌즈(40)를 투과한 광을 확산재에 의해 산란시킴과 동시에 세로방향으로 뻗은 렌티큘러 렌즈의 요철측면으로부터 입출사시켜서 광을 수평방향으로 배광하여, 보는 사람으로 하여금 스크린(14)에 닿은 광을 스크린(14)의 수평방향의 어느 위치에서도 볼 수 있도록 배광하는 것이다.
렌티큘러 렌즈(41)는, 예를 들어 두께 25∼30㎛의 폴리에스테르 필름에 프레스나 스탬핑에 의해 돌기(렌티큘러)를 형성하여 만들어진 것이다. 렌티큘러 렌즈(41)의 외면에는 편광 필름이 설치되어, 편광 필름의 투과축이 입사광선의 편광축방향과 평행으로 되어 있다. 한편, 프레넬 렌즈(40)는 종래와 같이 아크릴로 만들거나, 폴리에스테르 필름에 의해 만들 수도 있다. 또 렌티큘러 렌즈(41)는 렌티큘러로서 돌기를 형성할 뿐 아니라, 평탄한 시트내에 렌티큘러에 상당하는 분포로 굴절률의 분포를 형성할 수도 있다. 또한 프레넬 렌즈(41)는 렌티큘러로서 돌기를 형성할 뿐 아니라, 평탄한 시트내에 렌티큘러에 상당하는 분포로 굴절률의 분포를 형성할 수도 있다. 또한 프레넬 렌즈(40)와 렌티큘러 렌즈(41)를 폴리에스테르 필름의 표리에 만들 수도 있다.
제7도는 미러(22)의 플라스틱 시트(34) 및 스크린(14)의 투명부재(예를 들어 렌티큘러 렌즈(41))를 만들기 위한 시트재료인 폴리에스테르 필름을 나타낸 도면이다. 폴리에스테르 필름은 롤(38)로부터 빠져 나오면서 화살표 H로 나타낸 가로방향 및 화살표 I로 나타낸 세로방향으로 연신된다. 연신된 플라스틱 시트는 2축성 광학이방성을 가지며, 그 광학축은 보통은 제7도에서 곡선으로 나타낸 바와 같이 바우잉현상(bowing phenomena)이 생긴다. 광학축은 이 곡선상에 존재한다.
제7도에서는, 예를 들어 이 곡선이 위치에 따라서 가로방향의 선 H에 대해 각도 P, Q, R를 이룬다. 그래서 미러(22)의 플라스틱 시트(34) 및 스크린(14)의 투명부재는 파선으로 나타낸 바와 같이 연신된 시트재료로부터 비스듬히 절단되고, 절단된 시트재료의 일변이 곡선의 일부와 거의 평행이 되도록 하고 있다. 제7도의 경우에는 시트재료의 일변의 중심부가 곡선의 일부와 평행이 되도록 절단하고 있으니, 이에 한하는 것은 아니다. 그러나 연신을 하는 방법에 따라서는 광학축이 제7도의 지면과 평행, 즉 막면에 평행이 되도록 할 수도 있다.
제8도는 스크린(14)의 배광특성을 나타낸 것이다. 배광각은 스크린(14)을 비스듬히 본 경우의 스크린(14)에 대한 법선으로부터의 각도이며, 시각(視角)이라고도 불리운다. 스크린(14)의 법선방향의 총합이득은 5 전후로 되어 있다. 제8도에서는 스크린(14)에 입사하는 P편광과 S편광은 그 배광특성이 다르게 되어 있다.특히 P편광과 S편광의 배광특성은 30도∼40도의 배광각 부근으로부터 다르게 되어 있다.
제6도에 나타낸 바와 같이 광은 렌티큘러 렌즈(41)에서 입사시에 주로 수평방향으로 굴절하므로 입사-굴절(반사) 평면은 스크린(14)의 수평방향에 있다. 따라서 스크린(14)의 렌티큘러 렌즈(41)에 대한 P편광은 스크린(14)의 수평방향으로 진동하는 직선편광이며, S편광은 스크린(14)의 수직방향으로 진동하는 직선편광이다. 배광특성의 차는 P편광과 S편광에서 굴절(반사)특성이 다른 점에 의거하고 있다.
[줄무늬모양의 얼룩]
제1도 및 제2도에 나타낸 프로젝터(10)와 마찬가지로 본 발명에 의한 특별한 배려를 하지 않은 시작(試作) 프로젝터(10)를 형성하였던 바, 제9도에 나타낸 바와 같이 30도∼60도의 시각에서 스크린(14)에 줄무늬모양의 얼룩(43)이 생겼다. 여기서 시작 프로젝터(10)는 스크린(14)의 렌티큘러 렌즈(41)가 광학적 등방성의 아크릴로 만들어지고, 미러(22)의 플라스틱 시트(34)가 2축 이방성인 폴리에스테르로 만들어진 것이다.
줄무늬모양의 얼룩(43)은 흑백화면에서는 휘도 얼룩이 생겼도, 컬러화면에서는 전체를 백색 표시로 하였을 때에는 색 얼룩이 생겼다. 색도의 편차는, 예를 들어 0.2≤x ≤0.5, 0.2≤y ≤0.5이었다. 이와 같은 얼룩(43)은 미러(22)를 유리로 형성한 경우에는 생기지 않았던 것이며, 미러를 플라스틱 시트(34)로 형성하였기 때문에 생긴 것으로 생각되었다. 또 미러(22)를 유리로 형성한 경우라도 스크린(14)의 렌티큘러 렌즈(41)를 2축 이방성이 있는 폴리에스테르로 만든 경우에는 마찬가지의 얼룩(43)이 생긴다.
따라서 본원의 발명자는 스크린(14)상의 줄무늬모양의 얼룩(43)의 발생 메카니즘에 대해 검토하여, 이와 같은 줄무늬모야의 얼룩(43)을 해소하는 수단에 대해 고려하였다. 이하, 이에 대해서 설명한다.
제10도는 공지의 굴절률의 타원체를 나타낸 도면이다. 제10도에서는 X축 및 Z축이 지면사에 있으며, Y축은 지면에 수직으로 뻗어있다. X축, Y축, Z축 방향의 굴절률이 다른 이방성을 갖는 물체(투명한 플라스틱 시트(34), 또는 스크린(14)의 투명한 부재인 렌티큘러 렌즈(41)에서는 2개의 광학축(45, 46)이 X축과 Z축이 만드는 평면내에 있으며, Z축에 대해 ±θ1의 각도를 이루는 것은 공지이다.
광학축(45, 46)은 광이 그 방향으로 진행할 때는 이방성이 되지 않고, 등방성이 되는 방향이다. 이하, 광학축(45, 46)의 특징에 대해 미러(22)의 투명한 플라스틱 시트(34)를 참조하여 설명하나 스크린(14)의 투명부재인 렌티큘러 렌즈(41)에 대해서도 마찬가지다.
제11도는 투명한 플라스틱 시트(34)의 광학축(45, 46)을 포함한 평면(이하 “광학축 평면”이라 한다)(47)이 플라스틱 시트(34)의 표면과 직교하고 있는 것을 나타내고 있다. 플라스틱 시트(34)는 제10도의 굴절률의 타원체와 마찬가지 광학특성을 갖는다. 플라스틱 시트(34)가 2축 이방성을 갖는 폴리에스테르로 된 경우에는, ±θ1은 20도∼40도의 범위가 된다. θ1은 연신조건에 따라 다르며, 실시예에서 θ1은 약 27도이었다. 또 플라스틱 시트(34)가 1축 이방성을 갖는 폴리카보네이트로 된 경우에는 θ1=0도이다. 즉, 플라스틱 시트(34)의 광학축은 거의 플라스틱 시트(34)의 막면에 평행이 된다.
제12도는 임의의 광선(48)이 어떤 각도로 투명한 플라스틱 시트(34)내를 진행하는 경우를 나타내고 있다. 여기서 플라스틱 시트(34)내의 입사광선(48)의 광학축 평면(47)에 대한 사영(射影)(49)과 Z축이 이루는 각을 θ로 하고, 입사광선(48)의 광학축 평면(47)과는 수직으로 Y축방향으로 뻗은 평면(50)에 대한 사영(51)과 Z 축이 이루는 각을라 한다. 즉, 플라스틱 시트(34)내의 입사광선(48)의 입사각을 θ와로 정의한다.
임의의 입사각도로 입사하여 플라스틱 시트(34)내를 진행하는 직선편광은 플라스틱 시트(34)내를 진상축(進相軸)방향으로 진동하는 성분 및 지상축(遲相軸)방향으로 진동하는 성분으로 나누어져 상이한 속도로 진행하여, 반사막(34)에서 반사하여 플라스틱 시트(34)로부터 출사할 때에 양 성분은 하나가 된다. 그러나 플라스틱 시트(34)의 복굴절 때문에 출사편광의 위상상태는 입사광선의 위상상태와는 다르게 되어 있다.
제13도는 여러가지 각도로 입사하여 플라스틱 시트(34)내를 진행하는 직선편광의 위상상태와, 반사막(35)에서 반사하여 플라스틱 시트(34)보부터 출사하는 출사편광의 위상상태와의 사이의 위상차를 조사한 결과를 나타낸 도면이다. 횡축은 각 θ이며, 종축은 각이다. 각 θ가 클수록 광학축 평면(47)을 따른 입사각도가 커지고, 각가 클수록 광학축 평면(47)과 수직한 평면(50)을 따른 입사각도가 커진다.
제13도에서는 입사편광의 입사각이 광학축(45, 46)과 평행이 되는 점(-θ1, 0), (θ1, 0)을 중심으로 거의 동심원 형상의 2개의 군의 등위상차선(53, 54)이 형성되어 있다. 이들 2개의 군의 등위상차선(53, 54)은 각각 (-θ1, 0), (θ1, 0)을 중심으로 하여 선간이 조밀한 배치로 존재한다. 등의 상차영역(55)이 2개의 등위상차선(53, 54)의 영역 사이에 있다. 여기서 등위상차선이라 함은 출사편광의 위상(또는 편광상태)이 같아지는 점의 연속이다. 즉, 균일한 편광상태의 편광이 플라스틱 시트(34)에 입사하여, 미러막면에서 반사하고 플라스틱 시트(34)로부터 출사할 때에, 출사편광의 위상(또는 편광상태)은 입사편광의 위상(또는 편광상태)에 대해 변화하나, 그와 같이 변화한 성분중에서 출사편광의 위상(또는 편광상태)이 같아지는 점이 있으며, 그들 점을 이어서 생긴 것이 등위상차선(53, 54)이다. 그리고 위상차는 입사광의 파장에 따라 변화하며, 예를 들어 백색광을 입사했을 경우에 출사광의 편광상태는 적색광, 녹색광, 청색광으로 변화한다.
또한 미러(22)의 플라스틱 시트(34)에 대해서는 2개의 등위상차선(53, 54)을 둘러싸고 전반사 경계선(56)이 있다. 전반사 경계선(56)의 외측에 있는 입사각도로 플라스틱 시트(34)내를 진행하는 광은 플라스틱 시트(34)와 외측의 공기층과의 계면에서 전반사하여 플라스틱 시트(34)와 외측의 공기층과의 계면에서 전반사하여 플라스틱 시트(34)로부터 출사할 수 없다. 따라서 전반사 경계선(56)의 외측에 있는 입사각도로 미러(22)에 들어간 광은 이용할 수가 없다. 그러나 스크린(14)의 렌티큘러 렌즈(41)의 경우에는 외면에 렌티큘러가 있으므로 전반사각에 대해서는 문제가 되지 않는다.
제9도의 줄무늬모양의 얼룩(43)이 생긴 프로젝터(10)에서 투사렌즈(20)와 미러(22)와의 관계는 투사렌즈(20)로부터 투사되어 미러(22)의 플라스틱 시트(34)내를 진행하는 입사광의 입사각이 제14도의 영역(57)내에 있도록 되어 있었다. 투사렌즈(20)로부터는 확산광이 출사하고, 이 확산광은 투사렌즈(20)의 광학축을 통과하는 광선과, 같은 광학축에 대하여 각도를 준 광선을 포함한다. 즉, 미러(22)에 대한 입사각은 제14도의 영역(57)내에 있는 여러가지 각도를 포함한다. 영역(57)은 점 (θ1, 0)을 중심으로 하고 있으며, 투사렌즈(20)의 광학축을 통과하는 광선은 플라스틱 시트(34)의 광학축(46)과 평행이다. 이 영역(57)은 조밀한 등위상차선(53)의 부분을 포함하고 있었다.
이 때문에 제15도에 나타낸 바와 같이 미러(22)에 입사하는 광은 일정한 직선편광이지만, 미러(22)에서 반사하여 스크린(14)에 입사하는 광은 여러가지 등위상차선(53)에 상당하는 위상차를 가진 직선편광이 되고, 또 그들의 경계에는 타원편광 등이 있다.
한편, 제8도를 참조하여 설명한 바와 같이 스크린(14)에서는 P편광과 S편광이 그 배광특성에 차가 있다. 이 경우에 P편광과 S편광은 스크린(14)의 수평방향 및 수직방향에 진도면을 갖는 직선편광이다. 이 때문에 미러(22)로부터 스크린(14)을 향하는 직선광선중에서 스크린(14)에 대한 P편광과 일치하는 진동면을 많이 가지고 있는 성분이 닿는 곳에서는 제8도에 나타낸 바와 같이 P편광의 이득이 높기 때문에 그 부위의 휘도가 높아진다. 반대로 미러(22)로부터 스크린(14)으로 향하는 직선 편광중에서 스크린(14)에 대한 S편광과 일치하는 진동면을 가지고 있는 성분이 닿는 곳에서는 제8도의 S편광의 이득이 낮기 때문에 그 부위의 휘도가 낮아진다. 제9도의 줄무늬모양의 얼룩(43)은 이와같이 생긴 것으로 생각된다.
이상의 사항을 정리하면 제9도의 줄무늬모양의 얼룩(43)은 미러(22)의 플라스틱 시트(34)가 광학적 이방성이기 때문에 출사편광의 위상차의 분포가 생기면, 스크린(14)의 수평방향과 수직방향의 배광특성에 차가 있다는 조건이 조합되어 생기는 것이라 말할 수 있다.
[얼룩을 해결하기 위한 수단]
그래서 본원의 선원인 일본국 특원평 6-314915호는 미러(22)의 플라스틱 시트(34)가 광학적 이방성이기 때문에 생기는 출사편광의 위상차의 분포를 해소하여 줄무늬모양의 얼룩(43)을 해결하는 것을 제안한 것이다. 본원에서도 미러(22)에 대해서는 선원의 특징이 채용되고 있다.
제16도는 미러(22)의 플라스틱 시트(34)의 특징 및 스크린(14)의 투명한 부재인 렌티큘러 렌즈(41)의 특징을 나타낸 도면이다. 제16(a)도는 제13도와 상당히 유사하며, 이들 도면 및 이후에 설명하는 각 도면에서 같은 참조부호가 같은 부재 등을 나타내는 데 사용되고 있다.
미러(22)의 플라스틱 시트(34)의 특징에 대하여 먼저 설명한다. 설명을 알기 쉽게 하기 위하여 먼저 스크린(14)의 렌티큘러 렌즈(41)가 광학적 등방성의 아크릴로 만들어 지고, 미러(22)의 플라스틱 시트(34)가 2축 이방성인 폴리에스테르로 만들어진 것으로 하여 설명한다.
제16(a)도는 직선편광이 여러가지 각도로 미러(22)의 플라스틱 시트(34)내를 진행하여 미러(22)로부터 출사한 경우의 출사편광의 입사편광에 대한 위상차의 분포를 나타낸 도면이다. 횡축은 각 θ이며, 종축은 각이다. 2개의 군은 거의 동심원 형상의 등위상차선(53, 54)이 점 (-θ1, 0), (θ1, 0)을 중심으로 형성된다. 장구형의 등위상차영역(58)이 전반사 경계선(56)의 내측에 2개의 등위상차선(53, 54)의 영역 사이를축방향으로 신장하여 존재한다. 등위상차영역(58)은 제13도의 등위상영역(55)과 같은 성질의 것이다.
미러(22)의 플라스틱 시트(34)는 투사렌즈(20)로부터 투사되어 , 미러(22)의 플라스틱 시트(34)내를 진행하는 광의 각도가 제16(a)도의 영역(58)내에 있도록 설정된다. 상술한 바와 같이 투사렌즈(20)의 광학축을 통과하는 광선과, 같은 광학축에 대해 각도를 준 광선을 포함한다. 미러(22)의 입사각은 제16(a)도의 영역(58)내에 있는 여러가지 각도를 포함한다. 그러나 이 영역(58)은 점 (-θ1, 0), (θ1, 0)을 포함하지 않으므로 투사렌즈(20)으로부터 투사되는 확산광중의 어느 광선도 플라스틱 시트(34)의 광학축(45, 46)과 평행이 되지 않는다.
바람직하기로는 제16(b) 또는 (c)도에 나타낸 바와 같이 투사렌즈(20)로부터 출사하는 직선편광이 미러(22)의 플라스틱 시트(34)의 광학축 평면(47)에 상당하는 θ축에 평행, 또는 그것과 수직한축에 평행한 진동면을 갖는다. 그렇게 되면 미러(22)에 대한 입사 직선편광의 진동면과 미러(22)로부터의 출사 직선편광의 진동면이 같아진다.
이와 같은 특징을 갖는 미러(22)는 제6도 및 제8도를 참조하여 설명한 수평방향의 배광특성과 수직방향의 배광특성이 다른 스크린(14)(여기서는 스크린(14)이 광학적 이방성을 갖는 재료로 만들어졌다는 것은 고려하고 있지 않다)과 조합시켜 사영할 수가 있다. 이 경우에 스크린(14)에 종횡의 배광특성이 차가 있어도, 미러(22)의 출사 직선편광의 위상차분포가 거의 없으므로 제9도에 나타낸 바와 같은 줄무늬모양의 얼룩(43)이 생기지 않게 된다.
그런데 스크린(14)의 렌티큘러 렌즈(41)가 2축 이방성인 폴리에스테르로 만들어지고, 또 렌티큘러 렌즈(41)가 제14도의 특징으로 배치되어 있는 경우에는, 거의 균일한 편광상태의 직선편광이 스크린(14)의 렌티큘러 렌즈(41)를 통과할 때에 상기 종래의 미러(22)의 플라스틱 시트(34)와 마찬가지로 편광의 위상차분포를 생성하고, 따라서 스크린(14)이 다른 수평방향의 배광특성 및 수직방향의 배광특성을 조합하여 상기한 것과 마찬가지의 얼룩이 생기게 된다.
본 발명에 의한 스크린(14)은 상기한 대책을 실시한 이면반사(22)를 설치한 경우에 적용될 뿐 아니라, 미러(22)가 예를 들어 유리 등으로 만들어졌을 경우, 또는 미러(22)가 없는 경우에도 적용할 수가 있다.
어느 경우에도 스크린(14)에 거의 같은 직선 편광이 입사되므로 투사렌즈(20)와 스크린(14) 사이에 미러(22)를 무시하여 생각할 수 있다.
스크린(14)의 렌티큘러 렌즈(41)에서 얼룩(43)을 해소하기 위해서는 상기 미러(22)의 플라스틱 시트(34)의 경우와 마찬가지로 투사렌즈(20)로부터 투사되어 렌티큘러 렌즈(41)내를 진행하는 광의 각도가 제16(a)도의 등위상차영역(58)내에 있도록 설정된다. 투사렌즈(20)로부터는 확산광이 출사하고, 이 확산광은 투사렌즈(20)의 광학축을 통과하는 광선과, 같은 광학축에 대해 각도를 준 광원을 포함한다. 스크린(14)의 렌티큘러 렌즈(41)의 입사각은 제16(a)도의 영역(58)내에 있는 여러가지 각도를 포함한다. 그러나 이 영역(58)은 점(-θ1, 0), (θ1, 0)을 포함하지 않으므로 투사렌즈(20)로부터 투사되는 확산광중의 어느 광선도 스크린(14)의 렌티큘러 렌즈(41)의 광학축(45, 46)과 평행이 되지 않는다.
바람직하기로는 제16(b) 또는 (c)도에 나타낸 바와 같이 투사렌즈(20)로부터 출사하는 직선편광이 스크린(14)의 플라스틱 시트(34)의 광학축 평면(47)에 상당하는 θ축에 평행, 또는 그것과 수직한축에 평행한 진동면을 갖는다. 그렇게 되면 렌티큘러 렌즈(41)에 대한 입사 직선편광의 진동면과 렌티큘러 렌즈(22)로부터의 출사 직선편광의 진동면이 같아진다. 즉, 렌티큘러 렌즈(41)로부터의 출사 직선편광의 진동면이 P편광 또는 S편광과 일치하게 된다.
제17도는 미러(22)에 적용한 제16도의 구성의 변형례를 나타낸 도면이다. 투사렌즈(20)로부터 투사되어 미러(22)의 플라스틱 시트(34)내를 진행하는 광의 각도가 영역(59)내에 있도록 설정된다. 이 영역(59)에서는 제3도에 나타낸 바와 같이 투사렌즈(20)가 미러(22)의 하측으로부터 미러(22)를 겨누도록 배치된다. 렌티큘러 렌즈(41)의 경우에는 제16도의 영역(58)의 중앙부근의 영역이 선택된다.
제18도는 플라스틱 시트(34) 및 렌티큘러 렌즈(41)가 1축성 이방성을 갖는 폴리카보네이트 필름으로 된 예를 나타낸 도면이다. 폴리카보네이트 필름을 한 방향으로 크게 연신하고, 플라스틱 시트(34)의 광학축을 플라스틱 시트(34)의 막면과 거의 평행이 되도록 할 수가 있다. 그에 따라 플라스틱 시트(34) 또는 렌티큘러 렌즈(41)내를 진행하는 광은 광학축과 평행이 되지 않는다.
제19도는 본 발명의 제2실시예를 나타낸 도면이다. 이 예에서도 공간변조소자로서 액정표시소자(18a, 18b, 18c)가 설치된다. 각 액정표시소자(18a, 18b, 18c)는 TN형 액정을 포함한 액정패널(29)과, 편광자(30) 및 검광자(31)로 된다. 편광자(30)와 검광자(31)는 서로 직교하는 직선편광을 투과시키도록 배치되어 있다. 각 액정표시소자(18a, 18b, 18c)에서 TN 액정은 한쌍의 유리기판 사이에 봉입되어 있다.
제20도에 나타낸 바와 같이 광 입사측의 기판의 배광막은 화살표 RIN의 방향으로 러빙되고, 광 출사측의 가판의 배광막은 화살표 ROUT의 방향으로 러빙된다. 이들 러빙방향은 케이스(11)(제1도)의 수평에 대하여 45도의 각도로 형성된다. 편광자(30)은 화살표 RIN과 평행한 방향의 직선편광을 투과하고, 검광자(31)는 화살표 ROUT와 평행한 방향의 직선편광을 투과하도록 배치된다.
TN 액정은 보는 방향(시각)에 따라 콘트라스트가 다른다는(시각특성이 다르다) 것이 알려져 있으며, 제20도의 구성에 의하면 좌우방향의 시각특성은 같고, 상하방향의 시각특성은 다르다. 예를 들어 화면의 상부에서는 0.5룩스의 휘도가 있으나, 화면의 하부에서는 2룩스가 된다. 그러나 좌우방향의 시각특성을 중시할 경우에는 이 구성이 소망스러운 것이 된다. 또 중앙의 액정표시소자(18b)는 다른것과는 반사회수가 다르므로, 다른 것과는 상하 반대로 배치되어 있거나, 소자가 상하 반대가 되도록 액정패널이 구동된다.
이에 비해 스크린(14)은 수직 또는 수평한 진동면을 갖는 직선편광을 투사하는 것이 바람직하다는 것은 상기하였다. 따라서 제19도에서는 편광상태 또는 편광방향을 변환하는 편광변환요소(61)가 투사렌즈(20)와 미러(22)와의 사이에 배치된다. 실시예의 편광변환요소(61)는 직선편광의 진도면을 45도 회전시키는 반파장판으로 된다. 따라서 액정표시소자(18a, 18b, 18c)로부터 수평에 대하여 45도 경사한 진동면을 갖는 직선편광은 편광변환소자(61)에 의해 수직 또는 수평한 진동면을 갖는 직선편광으로 변환되어 미러(22)에 입사하고, 같은 편광상태로 스크린(14)에 투사된다.
제21도는 본 발명의 제3실시예를 나타낸 도면이며, 스크린(14)의 구성을 변화함으로써 얼룩(43)을 없애도록 하고 있다.
상기한 바와 같이 제6도의 스크린(14)은 서큘러 프레넬 렌즈(40)와 양면 렌티큘러 렌즈(41)를 겹친 구성으로 되어 있다. 양면 렌티큘러 렌즈(41)는 비드 등의 확산재를 혼입한 확산판을 만들고, 이 확산판을 프레스함으로써 확산판의 양측에 펜티큘러 렌즈를 일체로 형성한 것이다. 이 경우에 확산판 자체는 확산이득이 20 전후인 것이며, 그 양면에 렌티큘러 렌즈를 형성한 상태의 양면 렌티큘러 렌즈(41)의 총합이득이 5 전후가 되도록 하고 있다(제8도). 이와 같은 양면 렌티큘러 렌즈(41)와 서큘러 프레넬 렌즈(40)로 된 스크린(14)에서는 제8도에 나타낸 바와 같이 스크린(14)에 입사하는 P편광과 S편광의 배광특성이 서로 달랐었다. 그리고 제13도를 참조하여 설명한 위상차분포가있는 직선편광이 이와 같은 스크린(14)내를 진행하면 제9도에 나타낸 바와 같은 얼룩(43)이 발생하였다.
그래서 본원의 발명자는 여러가지 배광특성을 가진 스크린(14)을 만들어, 위상차분포가 있는 직선편광이 스크린(14)내를 진행하여도 얼룩(43)이 생기지 않는 조건을 연구하였다. 그 결과, 제21도에 나타낸 바와 같이 단순확산판(41a)의 상태로 확산이득이 10 이하가 되도록 하면 그 단순확산판(41a)의 양측에 렌티큘러 렌즈를 형성한 양면 렌티큘러 렌즈(41) 서큘러 프레넬 렌즈(40)로 된 스크린(14)의 총합이득이 거의 3 이하가 되는 것을 알았다. 또한 단순확산판(41a)과 별도로 형성한 렌티큘러 렌즈를 겹쳐서 양면 렌티큘러 렌즈(41)를 만들 수도 있다. 이득 G는 B=GL/π의 관계로부터 구해진다. B는 입사광량(칸델라), L은 투광광량(룩스)이다. 제22도는 이 경우의 양면 렌티큘러 렌즈(41)와 서큘러 프레넬 렌즈(40)로 된 스크린(14)의 총합이득을 나타낸 도면이다. 놀랄만한 것은 이 양면 렌티큘러 렌즈(41)에서는 꽤 넓은 배광각(시각)의 범위내에서 스크린(14)에 대해 (수평방향의 진동면을 갖는) P편광과 (수직방향의 진동면을 갖는) S편광의 배광특성이 거의 서로 같아지게 되고, 이 경우에는 위상차분포가 있는 직선편광이 이와 같은 스크린(14)내를 진행하여도 제9도에 나타낸 바와 같은 얼룩(43)이 생기지 않았다는 점이다.
또한 제24(a)도에 나타낸 바와 같이 확산이득이 6 이하의 단순확산판(41b)을 만들고, 이 단순확산판(41b)에는 렌티큘러 렌즈를 형성하지 않거나, 또는 렌티큘러 렌즈를 겹치지 않고 단독으로 사용해 보았다. 즉, 단순확산판(41b)과 서큘러 프레넬 렌즈(40)로 된 스크린(14)을 만들어 보았다. 제24(b)도는 그 스크린(14)의 총합이득을 나타낸 도면이다. 이 경우에도 총합이득은 3 이하가 되어, 수평방향의 진동면을 갖는 편광(P편광에 상당한다)과 수직방향의 진동면을 갖는 편광(S편광에 상당한다)의 배광특성이 거의 서로 같아지게 되어 위상차분포가 있는 직선편광을 스크린(14)에 투사하여도 얼룩(43)이 생기지 않았다.
이와 같이 스크린(14)의 P편광 및 S편광에 대한 배광특성이 거의 같아지면 얼룩(43)을 해소할 수가 있다. 따라서 제21도의 단순확산판(41a) 및 제24도의 단순확산판(41b)를 광학적 이방성이 있는 폴리에스테르 필름으로 만들어도 얼룩(43)이 없는 화상을 형성할 수 있다.
제23도는 배광특성이 다른 여러가지 스크린(14)을 제작하여 얼룩(43)을 해소할 수가 있는 스크린(14)의 조건을 검토한 결과를 나타낸 도면이다. 24명의 사람이 각 스크린(14)의 화상을 보면서 각 스크린(14)의 얼룩 불가시율(얼룩(43)이 보이지 않는 정도)를 평가하였다. 횡축은 스크린(14)의 P편광(수평방향의 진동면을 갖는 편광) 및 S편광(수직방향의 진동면을 갖는 편광)에 대한 배광특성의 차를 표시하며 ΔPH이다. ΔPH는 하기와 같이 하여 계산된다. 하기의 괄호내의 R, G, B가 적색, 녹색, 청색의 성분을 표시한다.
A(R), A(G), A(B)가 제1의 편광으로서 스크린에 투사되는 광의 양이며, B(R), B(G), B(B)가 제2의 편광으로서 스크린에 투사되는 광의 양이며, A(R)≥B(R), A(G)≥B(G), A(B)≥B(B)로 한다. 제1 및 제2의 편광의 진도면은 서로 수직이며, G(R,p), G(G,p), G(B,p)가 제3의 편광에 대한 스크린의 이득이며, G(R,s), G(B,s), G(B,s)가 제4의 편광에 대한 스크린의 이득이며, G(R,p)≥G(R,s), G(G,p)≥G(G,s), G(B,p)≥G(B,s)로 한다. 제3 및 제4의 편광의 한쪽이 P편광에 상당하고, 다른 쪽이 S편광에 상당한다. 또한
△(R) = {A(R) ×G(R,p)＋B(R) ×G(R,s)} - {A(R) ×G(R,s)＋B(R) ×G(R,p)}
△(G) = {A(G) ×G(G,p)＋B(G) ×G(G,s)} - {A(G) ×G(G,s)＋B(G) ×G(G,p)}
△(B) = {A(B) ×G(B,p)＋B(B) ×G(B,s)} - {A(B) ×G(B,s)＋B(B) ×G(B,p)}
△PH = ｜△(R) - △(B)｜ ＋ ｜△(G) - △(B)｜로 한다.
제23도로부터, △PH＜0.1의 관계가 있으면 얼룩(43)을 유효하게 해소할 수가 있다는 것을 알 수 있다.
제25도는 본 발명의 제5실시예를 나타낸 도면이다. 이 실시예에서는 직선편광을 거의 무편광으로 변환하는 편광변환요소(63)가 액정표시소자(18a, 18b, 18c,)와 미러(22) 사이에 배치된다. 실시예에서는 편광변환요서(63)는 투사렌즈(20)의 바로 뒤에 배치되어 있다.
본원의 발명자는 광학적 이방성을 갖는 스크린(14)에 입사하는 투사광이 위상의 면으로부터 거의 무편광이면, 예를 들어 스크린(14)에서 위상차가 생기고, 또 스트린(14)이 배광의 편광 의존성이 있는 경우에도 얼룩(43)이 생기지 않은 것을 알았다.
무편광이라 함은 여러 가지 방향의 편광의 집합이다. 스크린(14)에 거의 무편광이 입사하는 경우는 즉, P편광과 S편광이 소정의 비율로 입사하는 것을 의미한다. 따라서 거의 무편광중의 P편광과 S편광이 소정의 비율로 입사하는 것을 의미한다. 따라서 거의 무편광중의 P편광과 S편광의 비율이 문제가 된다. 스크린(14)이 있는 점에 P편광의 성분을 많이 포함한 무편광이 입사한 경우에는 그 점이 배광량이 가장 커지고, 스크린(14)의 다른 점에 S편광의 성분을 많이 포함한 무편광이 입사한 경우에는 그 점의 배광량이 가장 적어진다. 시험 및 검토의 결과, 이들 양 점의 배광량의 차가 ±10% 이내 이면 얼룩(43)이 생기지 않은 것을 알 수 있었다.
거의 무편광이 되는 조건은 하기의 관계에 의해 정해진다.
즉, 스크린(14)이 수평한 진동면을 갖는 편광(P편광)에 대해 제1의 배광특성을 가지며, 또 수직한 진동면을 갖는 편광(S편광)에 대해 제1의 배광특성과는 다른 제2의 배광특성을 가지며(제8도),
스크린(14)의 제1 및 제2의 배광특성을 거의 눈으로 볼 수 있는 시각에서의 이득이 P, S이며, P ≥S로 하고,
스크린(14)에 투사되는 수평 및 수직한 진동면중의 어느 하나를 갖는 편광의 광량이 A, B이며, A ≥B로 하면,
A ×P＋B ×S ≤1.1 (A ×S＋B ×P)가 되는 관계이다.
예를 들어 스크린(14)을 졍사진 약 50도의 각도로 수평방향으로 볼 경우에, 수평방향으로 진동하는 직선편광에 대해 P는 1.5도이며, S는 1.3이었다. 이것을 상기 식에 대입하면 B/A ≥0.2로 되었다. 따라서 이 관계를 만족할 정도의 무편광으로 변환하면 된다.
시험제작한 프로젝터(10)에서 스크린(14)을 경사진 약 70도의 각도로 수평방향으로 볼 때의 휘도가 30칸델라로, 눈으로 볼 수 있는 한계이었다. 이때의 스크린 이득은 P가 0.3, S가 0.3보다 적은 값이었다. 따라서 B/A ≥0.85가 되었다.
제26도는 편광변환요소(63)로서 두꺼운 위상차 필름을 사용하는 예를 나타내며, 막 두께 d를 소정의 두께로 하고, 광로길이차 △nd를 입사광의 파장보다도 충분히 크게 함으로써 단일 파장의 광에 대해서는 타원 편광, 원 편광, 또는 직선 편광이 되나, R색광, G색광, B색광의 각각에 포함된 스펙트럼을 혼합한 광에서는 거의 무편광이 되도록 하였다(제27도).
제28도는 편광변환요소(63)로서 3층의 위상차 필름 (63a, 63b, 63c)를 사용한 예르 나타낸다. 3층의 위상차 필름(63a, 63b, 63c)은 폴리카보네이트-PMMA-포리카보네이트로 되고, 각각 융착에 의해 접합되어, 접합면이 균일하지 않게 되어 있다. 제29도에 나타낸 바와 같이 위상차 필름(63a, 63b, 63c)의 진상축은 각각 a, b, c로 나타내도록 되어 있으며, p는 입사편광의 진동방향을 나타낸다. 이에 따라 입사편광이 거의 무편광으로 변환된다.
제30도는 본 발명의 제6실시예를 나타낸 도면이다. 이 실시예에서는 각 액정표시소자(18a, 18b, 18c)의 거의 1점으로부터 확산되어 출사하는 변조광이 확산각에 대해 거의 균일한 편광상태에 있다. 또한 편광변환요소(65)가 액정표시소자(18a, 18b, 18c)와 미러(22)(또는 스크린(14))사이에 배치된다. 제30도에서는 편광변환요소(65)는 액정표시소자(18a, 18b, 18c)와 투사렌즈(20) 사이에 배치된다. 이 편광변환요소(65)는 제25도의 편광변환요소(63)와 유사한 작용을 가지며, 확산각에 대해 거의 균일한 편광상태를 확산각에 대해 불균일한 편광상태로 변환한다.
제30도의 편광변환요소(65)는 공간적으로 복수의(제30도에서는 2개의) 영역(65a, 65b)으로 분할되어 있으며, 각 영역(65a, 65b)의 편광변환기능이 다르도록 되어 있다. 예를 들어 각 영역(65a, 65b)은 서로 다른 광학길이의 직선위상자, 또는 다른 선광 성능을 갖는다.
제31도는 편광변환요소(65)가 2개로 분할된 영역(65a, 65b)의 특징을 나타내고 있다. 영역(65a)은 소정의 방향으로 지상축(또는 진상축)을 갖는 1/4 파장 필름으로 되고, (b)에 나타낸 바와 같이 45도의 각도의 진동면을 갖는 직선편광을 시계방향(또는 반시계방향) 원편광으로 변환한다. 다른 영역(65b)은 같은 방향으로 지상축(또는 진상축)을 갖는 3/4 파장 필름으로 되며, (b)에 나타낸 바와 같이 45도의 각도의 진동면을 갖는 직선편광을 반시계방향(또는 시계방향) 원편광으로 변환한다. 양 영역(65a, 65b)은 같은 파장의 광에 대한 위상차가 1/2 파장이 되도록 막 두께 조정 또는 굴절률 조정을 하고 있다.
편광변환요소(65)는 액정표시소자(18a, 18b, 18c)의 각1화소로부터 출사하는 변조광에 대해 동등하게 기능하도록 투사렌즈(20)의 바로 가까이에 배치되어 있다. 이렇게 함으로써 분할영역(65a, 65b)간의 유기필름 접합부의 이음매가 상으로서 스크린(14)에 나타나지 않은 효과도 있다.
제32도는 편광변환요소(65)가 2개로 분할된 영역(65a, 65b)의 다른 특징을 나타내고 있다. 영역(65a)은 소정의 방향으로 지상축(또는 진상축)을 갖는 1/4 파장 필름으로 되며, 입사직선편광을 시계방향(또는 반식계방향) 원편광으로 변환한다. 다른 영역(65b)은 영역(65a)과 직교하는 방향으로 지상축(또는 진상축)을 갖는 1/4 파장 필름으로 되며, 입사직선편광을 반시계방향(또는 시계방향) 원편광으로 변환한다.
제33도는 편광변환요소(65)가 2개로 분할된 영역(65a, 65b)의 또다른 특징을 나타내고 있다. 영역(65a)은 소정의 방향으로 지상축(또는 진상축)을 갖는 1/2 파장 필름으로 되며, (b)에 나타낸 바와 같이 입사직선편광을 원래대로 직선편광으로 변환한다. 다른 영역(65b)은 45도의 방향으로 지상축(또는 진상축)을 갖는 1/2 파장 필름으로 되며, (b)에 나타낸 바와 같이 입사직선편광을 90도 회전한 직선편광으로 변환한다. 즉 2개로 분할된 영역(65a, 65b)으로부터의 출사직선편광은 서로 직교하는 진동면을 갖는다. 그리고 이 예에서는 영역(65a)의 지상축(또는 진상축)을 입사편광의 진동면과 같은 방향으로 하였으나, 이 관계를 변화시켜도 2개로 분할된 영역(65a, 65b)으로부터의 출사직선편광은 서로 직교하는 진동면을 갖도록 할 수가 있다.
제34도는 편광변환요소(65)가 2개로 분할된 영역(65a, 65b)의 또다른 특징을 나타내고 있다. 영역(65a)은 소정 두께의 유리판으로 된 광학길이 보정판이며, (b)에 나타낸 바와 같이 입사직선편광을 원래대로의 직선편광으로 변환한다. 다른 영역(65b)은 소정의 방향으로 지상축(또는 진상축)을 갖는 1/2 파장 필름으로 되며, (B)에 나타낸 바와 같이 입사직선편광을 90도 회전한 직선편광으로 변환한다. 즉 2개로 분할된 영역(65a, 65b)로부터의 출사직선편광은 서로 직교하는 진동면을 가지며, 영역(65a)의 광학길이 보정판은 영역(65b)의 필름의 두께에 상당하는 광학길이를 보정하는 것이다.
제35도는 편광변환요소(65)의 다른 예를 나타낸 도면이다. 이 편광변환요소(65)는 (b)에 나타낸 바와 같이 판두께가 테이퍼형상으로 변화하고, (a)에 나타낸 바와 같이 일단측에는 거의 1/1 파장 필름, 타단측에는 거의 1/2 파장 필름으로서 기능하고, 특성이 불연속점이 없이 분포하는 직선 위상자이다. 이와 같이 함으로써 (c)에 나타낸 바와 같이 출사편광은 위치에 따라 직선편광, 타원편광, 원편광이 된다.
제36도는 편광변환요소(65)의 다른 예를 나타낸 도면이다. 이 편광변환요소(65)는 자성 가넷이나 액정 폴리머등의 두께를 (b)에 나타낸 바와 같이 분포시킨 선광자로 된다. (a)에 나타낸 바와 같이 일단측에서는 거의 위상차 0도, 타단측에서는 거의 위상차 360도가 되어 특성이 불연속점 없이 분포한다. 이와 같이 해서 (c)에 나타낸 바와같이 출사편광은 위치에 따라 방향이 변화하는 직선편광이 된다. 제35도나 제36도의 구성에서는 분할형의 편광변환요소(65)와 같은 이음매가 없으므로 투사광이 산란되지 않는 효과가 있다. 편광변환요소(65)의 두께가 테이퍼형상으로 변화하는 것에 대해서는 이것을 보정하는 광학길이 보정판(예를 들어 제34도 참조)을 사용할 수가 있다.
제37도 및 제38도는 제30도의 것과 유사한 본 발명의 제7실시예를 나타낸 도면이다. 이 실시예에서는 편광변환요소(65)는 액정표시소자(18a, 18b, 18c)와 투사렌즈(20)의 렌즈요소(20a)사이에 있으며, 렌즈요소(20a)의 바로 앞에 있다. 즉 이 편광변환요소(65)는 투사렌즈(20)의 입사 눈동자의 위치에서 투사렌즈(20)의 내부에 조립되어 있다. 편광변환요소(65)는 제39도에 나타낸 홀더(65c)에 부착되며, 이 홀더(65c)는 나사식으로 투사렌즈(20)의 내부에 조립된다. 이 홀더(65c)는 멈춤나사(66)를 가지며, 편광변환요소(65)와 미러(22)간의 회전위치 관계가 취해진 위치가 되도록 편광변환요소(65)를 투사렌즈(20)에 대해 위치조절한 후에 멈춤나사(66)에 의해 고정할 수 있도록 되어 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 대형으로 결량인 프로젝터를 얻을 수 있고, 또한 모아레를 해소하여 화면에 얼룩이 없는 프로젝터를 얻을 수 있다.

Claims (33)

  1. 광원(16)과; 상기 광원으로부터 광을 받아서 변조광을 발생하기 위한 공간변조소자(18)와; 상기 공간변조소자로부터 출사한 변조광을 받아서 이 변조광을 투사하기 위한 투사렌즈(20)와; 상기 투사렌즈에 의해 투사된 광을 받아서 화상을 형성하기 위한 스크린(14)을 구비하며, 상기 스크린(14)은 수직한 진동면을 갖는 편광에 대해 제1의 배광특성을 갖고, 또한 수평한 진동면을 갖는 편광에 대해 상기 제1의 배광특성과는 다른 제2의 배광특성을 가지며, 상기 스크린(14)은 광학적 이방성 및 광학측(45,46)을 갖는 재료로 형성된 투명한 부재(41)를 포함하며, 상기 스크린(14)은 상기 투사렌즈에 의해 투사되어 상기 스크린의 투명한 부재(41)내를 진행하는 광선이 상기 투명한 부재의 광학측(45,46)에 비평행이 되도록 배치되며, 상기 스크린의 투명한 부재(41)의 광학축의 상기 투명한 부재의 막면에 거의 평행인 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스크린의 투명한 부재(41)가 1축성 이방성을 갖는 폴리카보네이트 필름으로 된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  3. 광원(16)과; 상기 광원으로부터 광을 받아서 변조광을 발생하기 위한 공간변조소자(18)와; 상기 공간변조소자로부터 출사한 변조광을 받아서 이 변조광을 투사하기 위한 투사렌즈(20)와; 상기 투사렌즈에 의해 투사된 광을 받아서 화상을 형성하기 위한 스크린(14)을 구비하며, 상기 스크린(14)은 수직한 진동면을 갖는 편광에 대해 제1의 배광특성을 갖고, 또한 수평한 진동면을 갖는 편광에 대해 상기 제1의 배광특성과는 다른 제2의 배광특성을 가지며, 상기 스크린(14)은 광학적 이방성 및 광학축(45,46)을 갖는 재료로 형성된 투명한 부재(41)를 포함하며, 상기 스크린(14)은 상기 투사렌즈에 의해 투사되어 상기 스크린의 투명한 부재(41)내를 진행하는 광선이 상기 투명한 부재의 광학축(45,46)에 비평행이 되도록 배치되며, 상기 스크린의 투명한 부재(41)는 2개의 광학축(45,46)을 가지며, 상기 2개의 광학축을 포함한 광학축 평면(47)이 거의 스크린면과 직교하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  4. 제3항에 있어서, 상기 스크린의 투명한 부재(41)가 폴리에스테르 필름으로 된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  5. 제3항에 있어서, 상기 투사렌즈(20)로부터 투사되어 상기 스크린(14)에 수직으로 입사하는 광의 편광방향이 상기 광학축 평면에 거의 직교 또는 거의 평행이 되도록 한 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 투사렌즈(20)가 배치되어 있는 쪽의 반대측의 상기 스크린(14)의 외면상에 편광 필름이 설치되고, 상기 편광 필름의 투과축이 입사관선의 편광축방향과 평행인 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상가 공간변조소자(18)가 편광자(30)와, TN형 액정(29)과, 검광자(31)로 된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  8. 제3항에 있어서, 편광상태 또는 편광방향을 변환하는 편광변환요소(61)가 상기 공간변조소자(18)와 상기 스크린(14)사이에 배치된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  9. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 투사렌즈(20)와 상기 스크린(14)사이에 광학적 이방성을 갖는 투명한 플라스틱 시트(34)에 반사막(35)를 겹쳐서 형성된 이면반사 미러(22)가 배치되고, 상기 미러(22)는 상기 투사렌즈(20)으로부터 투사되어 상기 미러(22)내를 진행하는 광선이 상기 투명한 플라스틱 시트(34)의 광학축(45,46)에 비평행이 되도록 상대적으로 배치된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  10. 광원(16)과; 상기 광원으로부터 광을 받아서 변조광을 발생하기 위한 공간변조소자(18)와; 상기 공간변조소자로부터 출사한 변조광을 받아서 이 변조광을 투사하기 위한 투사렌즈(20)와; 상기 투사렌즈에 의해 투사된 광을 받아서 화상을 형성하기 위한 스크린(14)을 구비하며, 상기 스크린(14)은 수직한 진동면을 갖는 편광에 대해 제1의 배광특성을 갖고, 또한 수평한 진동면을 갖는 편광에 대해 상기 제1의 배광특성과는 다른 제2의 배광특성을 가지며, 상기 스크린(14)은 광학적 이방성 및 광학축(45,46)을 갖는 재료로 형성된 투명한 부재(41)를 포함하며, 하기의 괄호중의 R, G, B가 적, 녹, 청색의 성분을 표시하고, A(R), A(G), A(B)가 제1의 편광으로서 스크린에 투사되는 광의 양이며, B(R), B(G), B(B)가 제2의 편광으로서 스크린에 투사되는 광의 양이며, A(R)≥B(R), A(G)≥B(G), A(B)≥B(B)로 하고, G(R,p), G(G,p), G(B,p)가 제3의 편광에 대한 스크린의 이득이며, G(R,s), G(G,s), G(B,s)가 제4의 편광에 대한 스크린의 이득이며, G(R,p)≥G(R,s), G(G,p)≥G(G,s), G(B,p)≥G(B,s)로 하고,
    △(R) = {A(R) ×G(R,p)＋ B(R) ×G(R,s)}
    - {A(R) ×G(R,s)＋ B(R) ×G(R,p)}
    △(G) = {A(G) ×G(G,p)＋ B(G) ×G(G,s)}
    - {A(G) ×G(G,s)＋ B(G) ×G(G,p)}
    △(B) = {A(B) ×G(B,p)＋ B(B) ×G(B,s)}
    - {A(B) ×G(B,s)＋ B(B) ×G(B,p)}
    △PH = ｜△(R) - △(B) ｜ ＋ ｜ △(G) - △(B) ｜
    로 할 때, △PH＜0.1의 관계가 있는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  11. 제10항에 있어서, 상기 스크린의 투명한 부재가 단독으로 중심 이득 6이하의 지향성 확산요소(41b)로 된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  12. 제11항에 있어서, 상기 스크린의 투명한 부재(41)가 렌티큘러렌즈로서 형성된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  13. 제10항에 있어서, 상기 스크린이 상기 투명한 부재와, 단독으로 중심 이득 10이하의 단순확산요소(41a)로 된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  14. 제13항에 있어서, 상기 단순확산요소가 프레넬렌즈로서 형성된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  15. 제10항에 있어서, 상기 공간변조소자(18)가 편광자(30)와, TN형 액정(29)과, 검광자(31)로 된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  16. 제11항에 있어서, 편광상태 또는 편광방향을 변환하는 편광변환요소(61)가 상기 공간변조소자(18)와 상기 스크린(14)사이에 배치된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  17. 제10항에 있어서, 상기 투사렌즈(20)와 상기 스크린(14)사이에 광학적 이방성을 갖는 투명한 플라스틱 시트(34)에 반사막(34)에 반사막(35)을 겹쳐서 형성된 이면반사 미러(22)가 배치되고, 상기 미러(22)는 상기 투사렌즈(20)로부터 투사되어 상기 미러(22)내를 진행하는 광선이 상기 투명한 플라스틱 시트(34)의 광학축(45, 46)에 비평행이 되도록 상대적으로 배치된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  18. 광원(16)과; 상기 광원으로부터 광을 받아서 변조광을 발생하기 위한 공간변조소자(18)와 상기 공간변조소자로부터 출사한 변조광을 받아서 이 변조광을 투사하기 위한 투사렌즈(20)와; 상기 투사렌즈에 의해 투사된 광을 받아서 화상을 형성하기 위한 스크린(14)을 구비하며, 상기 스크린(14)은 수직한 진동면을 갖는 편광에 대해 제1의 배광특성을 갖고, 또한 수평한 진동면을 갖는 편광에 대해 상기 제1의 배광특성과는 다른 제2의 배광특성을 가지며, 상기 스크린(14)은 광학적 이방성 및 광학축(45,46)을 갖는 재료로 형성된 투명한 부재(41)를 포함하며, 상기 스크린(14)의 제1 및 제2의 배광특성을 거의 눈으로 볼 수 있는 시각에서의 이득이 P,S이며, P ≥S로 하고, 상기 스크린(14)에 투사되는 수평 및 수직한 진동면중 어느 하나를 갖는 편광의 광량이 A, B이며, A ≥B로 할 때, 상기 투사렌즈(20)로부터 투사되어 상기 스크린(14)에 입사하는 변조광이 (A ×P + B ×S) ≤1.1(A ×S + B ×P)가 되는 거의 무편광인 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  19. 제18항에 있어서, 상기 공간변조소자(18)가 편광자(30)와, TN형 액정(29)과, 검광자(31)로 된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  20. 제18항에 있어서, 편광상태 또는 편광방향을 변환하는 편광변환요소(61)가 상기 공간변조소자(18)와 상기 스크린(14)사이에 배치된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  21. 제18항에 있어서, 상기 투사렌즈(20)와 상기 스크린(14)사이에 광학적 이방성을 갖는 투명한 플라스틱 시트(34)에 반사막(35)을 겹쳐서 형성된 이면반사 미러(22)가 배치되고, 상기 미러(22)는 상기 투사렌즈(20)로부터 투사되어 상기 미러(22)내를 진행하는 광선이 상기 투명한 플라스틱 시트(34)의 광학축(45,46)에 비평행이 되도록 상대적으로 배치된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  22. 광원(16)과; 상기 광원으로부터 광을 받아서 변조광을 발생하기 위한 공간변조소자(18)와; 상기 공간변조소자로부터 출사한 변조광을 받아서 이 변조광을 투사학 위한 투사렌즈(20)와; 상기 투사렌즈에 의해 투사된 광을 받아서 화상을 형성하기 위한 스크린(14)을 구비하며, 상기 스크린(14)은 수직한 진동면을 갖는 편광에 대해 제1의 배광특성을 갖고, 또한 수평한 진동면을 갖는 편광에 대해 상기 제1의 배광특성과는 다른 제2의 배광특성을 가지며, 상기 스크린(14)은 광학적 이방성 및 광학축(45,46)을 갖는 재료로 형성된 투명한 부재(41)를 포함하며, 공간변조소자(18)의 거의 1점으로부터 확산하여 출사하는 변조광이 확산각에 대해 거의 균일한 편광상태에 있으며, 확산각에 대해 거의 균일한 편광상태를 확산각에 대해 불균일한 편광상태로 변환하는 편광변환요소(65)를 갖춘 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  23. 제22항에 있어서, 상기 편광변환요소가 공간적으로 복수의 영역(65a, 65b)으로 분할되어 있으며, 각 영역의 편광변환기능이 다른 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  24. 제23항에 있어서, 상기 편광변환요소가 각 영역(65a, 65b)이 서로 다른 광학길이의 직선 위상사 및 각 영역이 서로 다른 선광 성능을 갖는 선광자중 어느 하나로 된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  25. 제23항에 있어서, 상기 편광변환요소가 각 영역(65a, 65b)이 서로 다른 방향의 지상축을 갖는 직선 위상자로 된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  26. 제23항에 있어서, 상기 편광변환요소가 2영역(65a, 65b)으로 분할되어 있으며, 각 영역의 출사광이 서로 거의 직교하는 직선편광, 우측 원편광과 좌측 원편광, 및 서로 장축방위가 직교하는 타원편광중의 어느 하나로서 출사하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  27. 제23항에 있어서, 상기 편광변환요소(65)에 입사하는 직선편광의 변조광이 거의 직선편광이며, 상기 편광변환요소의 분할된 2영역(65a, 65b)중의 제1의 영역이 입사편광방향과 거의 45도의 각도를 이루는 방향으로 지상축 또는 진상축을 갖는 반파장판인 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  28. 제23항에 있어서, 분할된 제1의 영역이 지선 복굴절성 또는 원 복굴절성을 가지며, 제2의 영역이 등방성을 갖는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  29. 제22항에 있어서, 상기 편광변환요소(65)가 공간적으로 연속하여 편광변환기능이 분포하는 분포형 소자인 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  30. 제29항에 있어서, 상기 편광변환요소(65)가 공간적으로 연속하여 광학길이가 분포하는 분포형 직선위상자 및 공간적으로 연속하여 선광 성능이 변화하는 분포형 선광자로 된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  31. 제22항에 있어서, 상기 편광변환요소(65)가 상기 투사렌즈의 내부 또는 근방에 배치된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  32. 제31항에 있어서, 상기 편광변환요소(65)가 상기 투사렌즈의 내부에 조립되거나, 투사렌즈에 삽입 또는 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  33. 제31항에 있어서, 상기 편광변환요소(65)가 회동자재하게 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
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