KR20060031693A

KR20060031693A - 프로젝터

Info

Publication number: KR20060031693A
Application number: KR1020067001350A
Authority: KR
Inventors: 가츠유키 우에하라; 가즈히로 니시다; 히로타카 야나기사와
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2006-04-12
Also published as: EP1662311A1; EP1662311A4; CN1823299B; TWI239429B; CN1823299A; JP4144624B2; US7083283B2; US20050078278A1; JPWO2005008332A1; KR100785558B1; WO2005008332A1; TW200510905A

Abstract

이음매가 눈에 띄지 않는 매끄러운 화질의 투사 이미지를 안정한 상태로 형성할 수 있는 프로젝터를 제공하는 것을 목적으로 한다. 제 1 유닛(28a)을 통과한 이미지광은 λ/2 위상차판(28h)에 의해 편광 방향이 적절히 회전하여 복굴절판(28i)에 의해 이미지광의 일부가 Y 방향으로 분기한 것이고, 이것을 그대로 투사하면 복수의 2차원적으로 배열된 화소 PX0과 그 분기 이미지에 대응하는 화소 PX1과 블랙 매트릭스 영역 BA로 이루어지는 화상 IM2가 스크린 상에 형성된다. 제 2 유닛(28b)을 통과한 이미지광은 λ/2 위상차판(28j)에 의해 편광 방향이 적절히 회전되어 복굴절판(28k)에 의해 이미지광의 일부가 Y 방향으로 분기한 것이며, 전단까지의 화소 PX0, PX1과 그들의 분기 이미지에 대응하는 화소 PX2와 블랙 매트릭스 영역 BA로 이루어지는 화상 IM3이 스크린 상에 형성된다.

Description

프로젝터{PROJECTOR}

본 발명은 액정 표시 패널, 그 밖의 표시 장치를 이용하여 화상을 투사하는 프로젝터에 관한 것이다.

이산적인 화소로 이루어지는 표시 소자를 구비하는 프로젝터에 있어서, 광학적으로 투명하고 강유전 액정 등으로 이루어지는 스위치형 위상 변조 광학 소자와 광학적으로 투명한 복굴절 매체로 이루어지는 워블링 소자를 복수 적층한 구조의 광학 장치를 내장하는 것이 존재한다(일본 공개 특허 공보 평7-36054호 참조).

이러한 프로젝터에서는, 위상 변조 광학 소자의 동작을 1 프레임 내에서 전환하는 것에 의해, 복굴절 광학 소자를 통과하는 광의 편광 방향을 직교 방향과 교대로 변경한다. 이에 따라, 위상 변조 광학 소자 및 복굴절 매체를 통해 사출되는 광의 광로가 1 프레임 중에서 변경되어 화소의 극간을 메울 수 있으므로, 이산적인 화소로 이루어지는 표시 소자의 화상을 이음매가 없는 연속적인 화면으로서 투사할 수 있다.

그러나, 상기한 프로젝터에서는, 위상 변조 광학 소자를 1 프레임 기간 중에 전환하여 구동하므로, 위상 변조 광학 소자의 안정한 동작을 확보하는 것이 용이하지 않고, 위상 변조 광학 소자나 그 구동 회로가 고가인 것으로 되거나, 혹은 얻어지는 화상이 불안정한 것으로 되는 경향이 발생하기 쉽다.

또한, 상기한 프로젝터에서는, 어느 정도 이상의 투과율 저하를 피할 수 없고, 투과율 불균일의 발생도 피할 수 없으므로, 투사 이미지의 휘도 저하나 휘도 얼룩이 불가피하게 발생한다.

그래서, 본 발명은 이음매가 눈에 띄지 않는 매끄러운 화질의 투사 이미지를 안정한 상태로 형성할 수 있는 프로젝터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 휘도 저하나 휘도 얼룩이 적은 투사 이미지를 형성할 수 있는 프로젝터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 프로젝터는, 표시 장치로부터의 이미지광을 결상하는 투사 광학계와, 입사 광속의 중심축에 대하여 소정 방향으로 기준 방위를 설정하여 배치되는 복굴절광 분기 소자와, 복굴절광 분기 소자에 입사되는 이미지광의 편광 상태를, 소정 방향의 성분과 당해 소정 방향에 대한 직교 방향 성분의 배분에 관해 조절하는 편광 상태 조절 부재를 구비한다. 또, 편광 상태 조절 부재는, 일반적으로, 투사 광학계의 후방 쪽(즉, 투사 광학계의 표시 장치 쪽, 바꾸어 말하면 표시 장치로부터 투사 광학계에 이르기까지의 이미지광의 광로상)에 배치된다. 단, 투사 광학계 내나 투사 광학계로부터 스크린에 이르는 광로상에 상술한 편광 상태 조절 부재를 배치할 수도 있다. 이 경우, 이미지광이 평행광인 것이 화질 등의 관점에서는 바람직하지만, 평행광이 아닌 구간이더라도, 최종적으로 투영되는 이미지의 상태를 고려한 광학 설계에 의해 소기의 결상 특성 등을 얻을 수 있다.

상기 프로젝터에서는, 편광 상태 조절 부재가 복굴절광 분기 소자에 입사시키는 이미지광의 편광 상태를 소정 방향의 성분과 당해 소정 방향에 대한 직교 방향의 성분과의 배분에 관해 조절하므로, 복굴절광 분기 소자에 의해 분기되는 이미지광의 강도비를 상기 배분에 따라 비교적 정확하게 조절할 수 있다. 따라서, 복굴절광 분기 소자에 의한 이미지광의 분기를 소망하는 강도비(예컨대 1:1)로 정상적으로 유지할 수 있고, 편광 상태 조절 부재의 상태를 이미지광의 분기를 위해 프레임마다 스위칭할 필요가 없으므로, 이미지광의 분기 상태를 간편한 수법으로 안정하게 유지할 수 있다. 즉, 표시 장치가 블랙 매트릭스 등에 의해 구획된 이산적인 화소를 갖는 경우더라도, 편광 상태 조절 부재나 복굴절광 분기 소자의 특성 설정에 의해 화소의 극간을 메우는 화소 시프트를 생기게 할 수 있을 뿐만 아니라, 이음매가 없는 혹은 눈에 띄지 않는 연속적이고 매끄러운 화상을 안정한 상태로 투사할 수 있음과 동시에, 휘도 저하나 휘도 얼룩이 적은 투사 이미지를 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 구체적인 형태에 있어서의 프로젝터에서는, 편광 상태 조절 부재가, 파장판 및 선광 소자 중 적어도 하나를 포함한다. 이 경우, 복굴절광 분기 소자에 입사시키는 이미지광의 편광 상태를 간편하게 안정화시킬 수 있어, 휘도 저하나 휘도 얼룩이 적은 안정한 투사 이미지를 간편하게 형성할 수 있다. 또, 「선광 소자」란, 페러데이 회전자 등의 광 디바이스를 포함하는 개념이다.

또한, 본 발명의 다른 구체적인 형태에서는, 편광 상태 조절 부재가 파장판을 갖고, 당해 파장판의 기준 방위를 중심축 기준으로 회전시키는 것에 의해 이미지광의 편광 상태를 조절한다. 이 경우, 파장판의 회전 위치의 설정이라는 간편한 조작에 의해, 복굴절광 분기 소자에 입사시키는 이미지광의 편광 상태를 소망 상태로 조절할 수 있다.

또한, 본 발명의 별도의 구체적인 형태에서는, 표시 장치가 조명 장치로부터의 조명광에 의해 조명되는 광 변조 장치이고, 당해 광 변조 장치는 이미지광의 사출이 주기적인 부분 영역에서 제한되는 블랙 매트릭스 부분을 갖고, 복굴절광 분기 소자는 블랙 매트릭스 부분의 배치 및 형상에 대응한 두께를 중심축의 방향에 관해 갖는 복굴절판이다. 이 경우, 비발광형 광 변조 장치에 의해 형성되는 화상을 스크린 등에 투사할 수 있고, 복굴절광 분기 소자의 굴절율 특성이나 치수 등의 설정에 의해, 분기된 이미지광끼리에 의한 보간이 적정한 것으로 되어 광 변조 장치에 마련한 블랙 매트릭스 부분이 눈에 띄지 않게 된다.

또한, 본 발명의 또 다른 구체적인 형태에서는, 편광 상태 조절 부재가, 복굴절광 분기 소자에 입사시키는 이미지광의 편광 상태를 변경함으로써, 복굴절광 분기 소자에 의해 분기되는 이미지광의 강도비를 변경할 수 있다. 이 경우, 복굴절광 분기 소자에 의해 분기되는 이미지광의 강도비를 상황에 따라 변경할 수 있어, 투사 화상의 해상도 등을 소망 상태로 설정할 수 있다. 구체적으로는, 예컨대, 블랙 매트릭스 등에 기인하는 화상의 거친 느낌(feeling of roughness)을 임의의 정도로 증감시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 구체적인 형태에서는, 편광 상태 조절 부재를 구동함으로써, 복굴절광 분기 소자에 의해 분기되는 이미지광의 강도비를 변경하는 제어 수단을 더 구비한다. 이 경우, 프로젝터에 입력되는 신호의 종류(아날로그, 디지털 등), 사용자에 의한 화질 조정 등의 임의의 조작, 표시 장치로부터 사출되는 광의 특성(편광, 색 등) 등에 따라, 투사 이미지를 적절한 상태로 자동 설정할 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 구체적인 형태에서는, 상기 복굴절광 분기 소자의 전방 쪽에서 기준 방위를 소정 방향에 대하여 광축 주위의 직교 방향으로 설정하여 배치되는 제 2 복굴절광 분기 소자와, 해당 제 2 복굴절광 분기 소자에 입사하는 이미지광의 편광 상태를 소정 방향의 성분과 직교 방향의 성분의 배분에 관해 조절하는 제 2 편광 상태 조절 부재를 더 구비한다. 여기서, 복굴절광 분기 소자의 전방 쪽이란, 복굴절광 분기 소자의 투사 광학계 쪽, 바꾸어 말하면, 복굴절광 분기 소자로부터 투사 광학계에 이르기까지의 이미지광의 광로상을 의미한다. 이 경우, 전자의 복굴절광 분기 소자(즉, 제 1 복굴절광 분기 소자)에 의해 소정 방향으로 임의의 투사 위치 어긋남을 생기게 할 수 있고, 그 직교 방향에도 제 2 복굴절광 분기 소자에 의해 임의의 투사 위치 어긋남을 생기게 할 수 있으므로, 2차원적인 화소 시프트에 의해 블랙 매트릭스 등에 기인하는 화상의 거친 느낌이 어떤 방향에도 존재하지 않는 상태의 한결같이 매끄러운 화상을 달성할 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 구체적인 형태에서는, 표시 장치가 각 색마다 마련되어 개별적으로 조명되는 복수의 광 변조 장치를 포함하고, 당해 복수의 광 변조 장치에 의해 변조된 광을 합성하여 사출시키는 광 합성 부재를 더 구비한다. 이 경우, 각 색마다 마련한 광 변조 장치가 이산적인 화소를 갖는 경우에도, 편광 상태 조절 부재나 복굴절광 분기 소자를 적절히 동작시켜 화소의 극간을 메우는 것에 의해, 화소의 이음매가 없거나 혹은 눈에 띄지 않는 연속적인 컬러 화상을 안정한 상태로 투사할 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 구체적인 형태에서는, 편광 상태 조절 부재 및 복굴절광 분기 소자는 광 합성 부재의 전방 쪽에서, 광로를 따라 순차 배치된다. 여기서, 광 합성 부재의 전방 쪽이란, 광 합성 부재의 투사 광학계 쪽, 바꾸어 말하면, 광 합성 부재로부터 투사 광학계에 이르기까지의 이미지광의 광로상을 의미한다. 이 경우, 편광 상태 조절 부재 및 복굴절광 분기 소자를 각각 하나 마련하는 것만으로, 화소의 이음매가 없거나 혹은 눈에 띄지 않는 연속적인 컬러 화상을 안정한 상태로 투사할 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 구체적인 형태에서는, 편광 상태 조절 부재 및 복굴절광 분기 소자는 복수의 광 변조 장치 각각의 전방 쪽이고 광 합성 부재의 후방 쪽에 있어서, 각 색마다의 광로를 따라 각각 순차적으로 배치된다. 여기서, 광 변조 장치의 전방 쪽이란, 광 변조 장치의 광 합성 부재 쪽을 의미하고, 광 합성 부재의 후방 쪽이란, 광 합성 부재의 광 변조 장치 쪽을 의미하고 있어, 결과적으로, 편광 상태 조절 부재 등은, 광 변조 장치로부터 광 합성 부재에 이르는 이미지광의 광로상에 배치된다. 이 경우, 각 색마다 개별적으로 화소의 이음매를 메우는 정도를 조절할 수 있어, 프로젝터에 의한 컬러 화상의 표현을 다양화할 수 있다.

도 1은 실시예 1의 프로젝터의 광학계를 설명하는 도면,

도 2(a)는 액정 광 밸브의 구성을 나타내는 단면도이며, 도 2(b)는 액정 광 밸브의 일부 등의 구성을 나타내는 사시도이다.

도 3(a)∼도 3(d)는 장치 주요부를 구성하는 광학 소자의 배치를 설명하는 도면,

도 4(a), 도 4(b)는 BM 제거 유닛의 작용을 개념적으로 설명하는 도면,

도 5(a)∼도 5(c)는 제 1 유닛의 기능을 구체적으로 설명하는 도면,

도 6은 λ/2 위상차판의 기능을 구체적으로 설명하는 도면,

도 7(a)∼도 7(c)는 도 4(a), 도 4(b) 등에 나타내는 동작의 변형예를 나타내는 도면,

도 8은 실시예 2의 프로젝터를 설명하는 도면,

도 9(a) 내지 도 9(d)는 제 1 유닛의 기능을 구체적으로 설명하는 도면,

도 10(a), 도 10(b)는 λ/2 위상차판의 기능을 구체적으로 설명하는 도면,

도 11은 실시예 3의 프로젝터의 광학계를 설명하는 도면이다.

[실시예 1]

이하, 본 발명의 실시예 1에 관한 프로젝터의 구조에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은 실시예 1의 프로젝터의 광학계를 설명하는 도면이다. 이 프로젝터(10)는 광원 광을 발생하는 광원 장치(21)와, 광원 장치(21)로부터의 광원 광을 RGB의 3색으로 분할하는 광 분할 광학계(23)와, 광 분할 광학계(23)로부터 사출된 각 색의 조명광에 의해 조명되는 광 변조부(25)와, 광 변조부(25)로부터의 각 색의 이미지광을 합성하는 광 합성 광학계(27)와, 광 합성 광학계(27)에서 합성된 이미지광에 대하여 일종의 광학적 로우패스 필터 처리를 행하는 BM 제거 유닛(28)과, BM 제거 유닛(28)을 거친 이미지광을 스크린(도시하지 않음)에 투사하기 위한 투사 광학계인 투사 렌즈(29)를 구비한다. 또한, 프로젝터(10)는 광 변조부(25)에 내장되어 있는 각 색의 표시 장치(후에 상술함)에 대하여 구동 신호를 발생하는 화상 처리부(40)와, 상술한 광원 장치(21), BM 제거 유닛(28), 화상 처리부(40) 등을 적절히 동작시킴으로써 장치 전체를 통괄적으로 제어하는 제어 장치(50)를 구비한다.

광원 장치(21)는 광원 램프(21a)와, 한 쌍의 플라이 아이 광학계(21b, 21c)와, 편광 변환 부재(21d)와, 중첩 렌즈(21e)를 구비한다. 여기서, 광원 램프(21a)는, 예컨대, 고압 수은 램프로 이루어지고, 광원 광을 콜리메이트하기 위한 오목면 거울을 구비한다. 또한, 한 쌍의 플라이 아이 광학계(21b, 21c)는 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 요소 렌즈로 이루어지고, 이들 요소 렌즈에 의해 광원 램프 (21a)로부터의 광원 광을 분할하여 개별적으로 집광·발산시킨다. 편광 변환 부재(21d)는 플라이 아이(21c)로부터 사출된 광원 광을 도 1의 지면에 평행한 P 편광 성분만으로 변환하여 다음 단의 광학계에 공급한다. 중첩 렌즈(21e)는 편광 변환 부재(21d)를 거친 조명광을 전체로서 적절히 수렴시켜, 각 색의 표시 장치의 중첩 조명을 가능하게 한다. 즉, 양 플라이 아이 광학계(21b, 21c)와 중첩 렌즈(21e)를 거친 조명광은 이하에 상술하는 광 분할 광학계(23)를 통해, 광 변조부(25)에 마련된 각 색의 표시 장치, 즉 각 색의 액정 광 밸브(25a∼25c)를 균일하게 중첩 조명한다.

광 분할 광학계(23)는 제 1 및 제 2 다이크로익 미러(23a, 23b)와, 세 개의 필드 렌즈(23f∼23h)와, 반사 미러(23i, 23j, 23k)를 구비하고, 광원 장치(21)와 함께 조명 장치를 구성한다. 제 1 다이크로익 미러(23a)는 RGB의 3색 중 R광을 반사하고 G광 및 B광을 투과시킨다. 또한, 제 2 다이크로익 미러(23b)는 GB의 2색 중 G광을 반사하고 B광을 투과시킨다. 이 광 분할 광학계(23)에서, 제 1 다이크로익 미러(23a)에서 반사된 R광은 반사 미러(23i)를 거쳐 입사 각도를 조절하기 위한 필드 렌즈(23f)에 입사되고, 제 1 다이크로익 미러(23a)를 통과하여 제 2 다이크로익 미러(23b)에서 반사된 G광도, 동일한 필드 렌즈(23g)에 입사된다. 또한, 제 2 다이크로익 미러(23b)를 통과한 B광은 광로차를 보상하기 위한 릴레이 렌즈 LL1, LL2 및 반사 미러(23j, 23k)를 통해 입사 각도를 조절하기 위한 필드 렌즈(23h)에 입사된다.

광 변조부(25)는 각각이 변조 유닛 또는 광 변조 장치인 세 개의 액정 광 밸 브(25a∼25c)와, 각 액정 광 밸브(25a∼25c)를 사이에 두도록 배치되는 3조의 편광 필터(25e∼25g)를 구비한다. 제 1 다이크로익 미러(23a)에서 반사된 R광은 필드 렌즈(23f)를 통해 판 형상의 액정 광 밸브(25a)에 입사된다. 제 1 다이크로익 미러(23a)를 투과하여 제 2 다이크로익 미러(23b)에서 반사된 G광은 필드 렌즈(23g)를 통해 판 형상의 액정 광 밸브(25b)에 입사된다. 제 1 및 제 2 다이크로익 미러(23a, 23b)의 쌍방을 투과한 B광은 필드 렌즈(23h)를 통해 판 형상의 액정 광 밸브(25c)에 입사된다. 각 액정 광 밸브(25a∼25c)는 입사한 조명광의 공간적 강도 분포를 편광 방향의 회전에 의해 변조하는 광 변조형 표시 장치이며, 각 액정 광 밸브(25a∼25c)에 각각 입사된 3색의 광(도시한 경우, P 편광)은 각 액정 광 밸브(25a∼25c)에 전기적 신호로서 입력된 구동 신호 혹은 화상 신호에 따라 변조된다. 그 때, 편광 필터(25e∼25g)에 의해, 각 액정 광 밸브(25a∼25c)에 입사되는 조명광의 편광 방향이 정밀하게 조정되고, 또한 각 액정 광 밸브(25a∼25c)로부터 사출되는 변조광으로부터 소정의 편광 방향(도시의 경우, S 편광)의 변조광이 출력된다.

도 2(a)는 주로 액정 광 밸브(25a)의 구성을 나타내는 개략 단면도이며, 도 2(b)는 액정 광 밸브(25a)의 일부 등의 구성을 나타내는 개략 사시도이다. 액정 광 밸브(25a)는 액정층(81)을 사이에 두고, 투명한 사출측 기판(82)과, 투명한 입사측 기판(83)을 구비하고, 또한, 그들 바깥쪽에, 광학 접착제에 의해 접합된 사출측 커버(84)와, 입사측 커버(85)를 구비한다. 입사측 기판(83)의 액정층(81) 쪽의 면 위에는, 투명한 공통 전극(86)이 마련된다. 한편, 사출측 기판(82)의 액정층 (81) 쪽의 면 위에는, 박막 트랜지스터(87)와 투명한 화소 전극(88)이 마련된다. 박막 트랜지스터(87)는 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소 전극(88)의 주변에 마련되고, 화소 전극(88)과 전기적으로 접속되어 있다. 각 화소는 하나의 화소 전극(88)과, 공통 전극(86)과, 이들 사이에 유지된 액정층(81)으로 구성된다. 입사측 기판(83)과 공통 전극(86) 사이에는, 각 화소를 구분하도록 격자 형상의 블랙 매트릭스(차광부)(89)가 마련된다. 이 블랙 매트릭스(89)는 박막 트랜지스터나 배선에의 광의 입사를 차단하는 기능을 갖고 있지만, 결과적으로 화소 사이에 연장하는 격자 형상의 암부(暗部)를 형성하여 화상의 거친 느낌의 원인으로 된다. 대처법에 대해서는 후술한다. 사출측 기판(82) 및 입사측 기판(83)은 액정층(81)을 구성하는 액정 분자를 배열시키기 위한 배향막(도시하지 않음)을 더 구비하고 있다. 이상과 같은 구조를 갖는 액정 광 밸브(25a)는 액티브 매트릭스형 액정 장치라고 불린다. 또, 본 실시예의 액정 광 밸브(25a)는, TN 모드의 액정 장치로서, 사출측 기판(82) 쪽의 액정 분자의 배열 방향과 입사측 기판(83) 쪽의 액정 분자의 배열 방향이 대략 90도의 각도를 이루도록, 배향막이 형성되어 있다.

입사측 커버(85), 사출측 커버(84)는 액정 광 밸브(25a)의 표면의 위치를, 도 1에 나타낸 투사 렌즈(29)의 백그라운드 포커스 위치로부터 어긋나게 하는 것에 의해, 액정 광 밸브(25a)의 표면에 부착된 먼지를 투사 화면상에서 눈에 띄기 어렵게 하기 위해 마련되는 것이다. 본 실시예에서는, 입사측 기판(83)과 사출측 기판(82)에 각각 커버(85, 84)를 접착하고 있지만, 그 대신에, 기판(83, 82) 자체의 두께를 두껍게 하는 것에 의해, 기판(83, 82) 자체에 이러한 기능을 갖게 하는 것도 가능하다. 또한, 이들 커버(85, 84)는 변조의 기능에 영향을 미치게 하는 것이 아니기 때문에, 생략하여도 좋고, 어느 하나 한쪽만을 마련하도록 하여도 좋다.

또, 입사측 기판(83)과, 입사측 커버(85) 사이에는, 예컨대, 마이크로 렌즈 어레이를 배치할 수 있다. 이러한 마이크로 렌즈 어레이는 각 화소에 각각 광을 집광하는 복수의 마이크로 렌즈를 갖는 것이고, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 도 2(a), 도 2(b)에서, 블랙 매트릭스(89)의 배치는 모식적인 것이고, 실제로는, 블랙 매트릭스(89)는 사출측 기판(82)과 입사측 기판(83) 중 어느 한쪽에 차광막으로서 형성되는 경우와, 양 기판(82, 83)의 각각에 마련된 차광막을 조합시켜 형성되는 경우가 있다.

이상은 R광용의 액정 광 밸브(25a)의 구조에 대한 설명이었지만, 다른 색의 액정 광 밸브(25b, 25c)도 동일한 구조를 갖고 있고, 이들에 대해서는 설명을 생략한다.

도 1로 되돌아가, 크로스다이크로익 프리즘(27)은 광 합성 부재이며, R광 반사용 유전체 다층막(27a)과 B광 반사용의 유전체 다층막(27b)을 직교시킨 상태로 내장하는 것이고, 액정 광 밸브(25a)로부터의 R광을 유전체 다층막(27a)에서 반사하여 진행 방향 오른쪽으로 사출시키고, 액정 광 밸브(25b)로부터의 G광을 유전체 다층막(27a, 27b)을 거쳐 직진·사출시키며, 액정 광 밸브(25c)로부터의 B광을 유전체 다층막(27b)에서 반사하여 진행 방향 왼쪽으로 사출시킨다. 이렇게 하여, 크로스다이크로익 프리즘(27)에서 합성된 합성광은 BM 제거 유닛(28)을 통해 투사 렌 즈(29)에 입사된다.

BM 제거 유닛(28)은 각각이 일종의 광학적 로우패스 필터 처리를 이미지광에 대하여 실행 가능한 제 1 및 제 2 유닛(28a, 28b)과, 각 유닛(28a, 28b) 중 부재나 양 유닛(28a, 28b) 전체를 광축을 중심으로 적절히 회전시켜 양 유닛(28a, 28b)을 적절히 동작시키기 위한 액추에이터(28d∼28f)를 구비한다. 여기서, 제 1 유닛(28a)은 이미지광의 편광 방향을 소망량 회전시키기 위한 λ/2 위상차판(28h)과 복굴절 작용에 의해 이미지광의 광로를 분기하는 복굴절판(28i)을 구비한다. 마찬가지로, 제 2 유닛(28b)도, 이미지광의 편광 방향을 소망량 회전시키기 위한 λ/2 위상차판(28j)과 복굴절 작용에 의해 이미지광의 광로를 분기하는 복굴절판(28k)을 구비한다. 여기서, 각 λ/2 위상차판(28h, 28j)은 그 자신의 회전 위치의 설정에 의해 이미지광의 편광 상태, 즉 편광면의 방향을 조절하기 위한 편광 상태 조절 부재로서 기능하고, 각 복굴절판(28i, 28k)은 이미지광의 편광 상태에 따라 이미지광을 대응 방향으로 분기하여 화소의 극간을 메우는 화소 시프트를 생기게 하기 위한 복굴절광 분기 소자로서 기능한다. 이들 복굴절판(28i, 28k)은, 예컨대, 수정, 니오브산리튬, 방해석(方解石), 사파이어 등의 재료를 가공함으로써 제작되고, 입사광 중 상광(常光) 성분과 이상광(異常光) 성분 사이에 광로 시프트, 즉 광로 분기를 생기게 한다. 또한, 액추에이터(28d∼28f)는 제어 장치(50)와 동시에 BM 제거 유닛(28)에서 화소 시프트 때문에 분기되는 이미지광의 강도비를 목표값으로 변경하기 위한 제어 수단으로서 기능한다.

도 3(a)∼도 3(d)는 λ/2 위상차판(28h, 28j) 및 복굴절판(28i, 28k)의 배치 를 설명하는 도면이다. 도 3(a)∼도 3(d)에서 지면에 수직인 Z 방향이 도 1의 프로젝터(10)의 광축 방향(즉, 이미지광인 입사 광속의 중심축의 방향)으로 되어 있고, X 방향이 투사 화면의 가로 방향에 상당하고, Y 방향이 투사 화면의 세로 방향에 상당한다. X, Y, Z 방향은 각각 서로 수직이다. 이 중, 도 3(a)는 λ/2 위상차판(28h)의 기준 방위 SD1로서 광학 축에 대응하는 것을 나타내고 있고, 도 3(b)는 복굴절판(28i)의 기준 방위 SD2로서 광학 축이 지면에 수직인 광축에 대하여 경사져 있는 방위에 상당하는 것을 나타내고 있고, 도 3(c)는 λ/2 위상차판(28j)의 기준 방위 SD3으로서 광학 축에 대응하는 것을 나타내고 있으며, 도 3(d)는 복굴절판(28k)의 기준 방위 SD4로서 광학 축이 광축에 대하여 경사지는 방위에 상당하는 것을 나타내고 있다. 도면으로부터도 명백한 바와 같이, 양 λ/2 위상차판(28h, 28j)의 기준 방위 SD1, SD3은 수평인 0°의 방향에 대하여 22.5°의 각도를 이루고 있고, 크로스다이크로익 프리즘(27)으로부터 사출되는 S 편광 등을 45° 회전시켜 45° 경사 상태의 편광으로 할 수 있다. 또한, 양 복굴절판(28i, 28k)의 기준 방위 SD2, SD4는 수평인 0°의 방향에 대하여 90° 및 0°의 각도를 각각 이루고 있고, 광축을 따라 직진하는 정상광에 대하여 각 방위에 이상광을 분기할 수 있다.

도 4(a), 도 4(b)는 BM 제거 유닛(28)의 작용을 개념적으로 설명하는 도면이다. 도 4(a)는 BM 제거 유닛(28) 내의 부재의 배치 관계를 나타내고, 도 4(b)는 BM 제거 유닛(28) 내의 각 위치에 있어서의 화상 처리를 설명하는 도면이다. 크로스다이크로익 프리즘(27)으로부터 사출되는 이미지광은 각 액정 광 밸브(25a∼25c)(도 1 참조)로부터의 RGB광을 합성한 것이고, 그대로 투사하면, 복수의 2차원 적으로 배열된 화소 PX0과 각 화소 PX0의 사이에 격자 형상으로 형성된 블랙 매트릭스 영역 BA로 이루어지는 화상 IM1이 투사 렌즈(29)의 전방 쪽에 배치된 스크린 상에 형성된다. 또한, 제 1 유닛(28a)을 통과한 이미지광은 λ/2 위상차판(28h)에 의해 편광 방향이 광축 OA를 기준으로 적절히 회전하여 복굴절판(28i)에 의해 이미지광의 일부가 위쪽의 Y 방향으로 분기한 것이고, 이것을 그대로 투사하면, 복수의 2차원적으로 배열된 화소 PX0과 그 분기 이미지에 대응하는 화소 PX1과 블랙 매트릭스 영역 BA로 이루어지는 화상 IM2가 스크린 상에 형성된다. 또, 분기 이미지에 의해 형성되는 화소 PX1은 정상광에 대응하는 화소 X0의 분기 이미지를 Y 방향으로 적절히 이동한 화소 시프트 이미지이며(도시한 예에서는, 분기 이미지의 시프트량을 블랙 매트릭스 영역 BA의 폭 정도로 하고 있지만, 이것에 한하지 않고, 블랙 매트릭스 영역 BA의 폭 이하 혹은 그 폭 이상으로 할 수 있음), 이러한 중첩의 결과로서, 블랙 매트릭스 영역 BA의 격자 중 Y 방향에 관한 폭이 가늘게 된다. 또한, 제 2 유닛(28b)을 통과한 이미지광은 λ/2 위상차판(28j)에 의해 편광 방향이 광축 OA를 기준으로 적절하게 회전하고 복굴절판(28k)에 의해 이미지광의 일부가 옆쪽의 X 방향으로 분기한 것이고, 전단까지의 화소 PX0, PX1과 그들의 분기 이미지에 대응하는 화소 PX3, PX4와 가늘어 눈에 띄지 않는 블랙 매트릭스 영역 BA로 이루어지는 화상 IM3이 스크린 상에 형성된다. 또, 제 2 유닛(28b)을 통해 형성되는 화소 PX3, PX4는 화소 PX0, PX1의 분기 이미지를 X 방향에 제 1 유닛(28a)의 경우와 같은 정도 이동한 화소 시프트 이미지이며, 이러한 분기광의 중첩의 결과로, 블랙 매트릭스 영역 BA의 격자선 중 X 방향의 폭이 가늘게 된다. 즉, 본래의 화소 PX0이 직교하는 2 방향에 관한 분기에 의해 블랙 매트릭스 영역 BA가 거의 메워져, 투사 렌즈(29)에 의해 최종적으로 스크린 상에 투사되는 화상으로부터 격자 형상의 블랙 매트릭스가 거의 소멸하여, 화상의 거친 느낌을 제거할 수 있다.

도 5(a)∼도 5(c)는 BM 제거 유닛(28) 중 전단의 제 1 유닛(28a)의 기능을 구체적으로 설명하는 도면이다. 도 5(a)에 나타내는 바와 같이, BM 제거 유닛(28)에 입사하기 전의 이미지광은 S 편광 상태의 R광, G광 및 B광으로 이루어진다. 도 5(b)에 나타내는 바와 같이, 최초의 λ/2 위상차판(28h)에 입사함으로써, R광, G광 및 B광의 각 색 모두 편광면이 45° 회전한다. 또한, 도 5(c)에 나타내는 바와 같이, 다음의 복굴절판(28i)에 입사함으로써 R광, G광 및 B광의 각 색은 정상광 OL과 이상광 EL에 공간적으로 적절히 분기되기 때문에, 당초 화소 PX0과 이것에 대하여 시프트량 SH만큼 이동시킨 분기 이미지의 화소 PX1을 스크린 상에 투사할 수 있게 된다. 이상에서, RGB의 각 색광의 편광면을 λ/2 위상차판(28h)에 의해 45° 회전하고 있으므로, 정상광과 이상광의 강도비, 즉 0차의 화소 PX0과 분기된 1차의 화소 PX1의 각 밝기의 강도비를 거의 1:1로 설정할 수 있다. 따라서, 이와 같이 분기 화소 PX0, PX1의 강도비를 조절하는 것과, 복굴절판(28i)의 광로 길이를 소망하는 값으로 설정하여 화소 PX0에 대한 화소 PX1의 시프트량 SH를 조절하는 것을 병행함으로써, 블랙 매트릭스 영역 BA를 효율적으로 보간하여 확실히 눈에 띄지 않는 것으로 할 수 있다.

도 6은 λ/2 위상차판(28h)의 기능을 구체적으로 설명하는 도면이다. λ/2 위상차판(28h)의 광학 축을 S 편광의 방향에 대하여 경사각 θ=22.5° 기울인 경 우, S 편광의 편광면이 2θ=45° 회전하여 결과적으로 SP의 양 편광 성분을 얻을 수 있다. 또, λ/2 위상차판(28h)을 경사각 θ=112.5° 기울인 경우도, S 편광을 45° 회전시킬 수 있고, S 편광으로부터 P 편광의 성분을 생성할 수 있다.

도 1로 되돌아가, 화상 처리부(40)는 광 변조부(25)에 마련한 각 액정 광 밸브(25a∼25c)에 대하여 구동 신호를 출력한다. 화상 처리부(40)에는, 퍼스널 컴퓨터로부터의 디지털 화상 신호와 비디오 재생 장치 등으로부터의 비디오 화상 신호가 전환 장치(61)를 거쳐 선택적으로 입력된다. 화상 처리부(40)에서는, 화상 신호의 내용을 판단하여 각 액정 광 밸브(25a∼25c)로 출력하는 구동 신호를 생성하지만, 이 때, 화상 신호의 내용, 즉 화상 신호가 디지털 화상 신호인지 비디오 화상 신호인지에 따라 액추에이터(28d, 28e)를 적절히 동작시킴으로써 블랙 매트릭스 영역 BA의 소거의 유무나 소거의 정도를 적절히 조절할 수 있다. 예컨대, 디지털 화상 신호가 입력되어 있는 경우에는, BM 제거 유닛(28)의 설정에 의해 블랙 매트릭스 영역 BA를 남겨 깨끗한 이미지로 한 고해상도인 화상을 투사한다. 한편, 비디오 화상 신호가 입력되어 있는 경우에는, BM 제거 유닛(28)의 설정에 의해 블랙 매트릭스 영역 BA를 제거하여 고해상도를 유지하면서 매끄러운 화상을 투사한다. 또한, 블랙 매트릭스 영역 BA를 제거하는 경우에는, 화상 신호의 종류나 화상의 종류(예컨대, 백이 지배적인 화상인지 여부나, 슬라이드적인 화상인지 여부 등)에 따라 그 소거의 정도를 조정할 수 있다. 구체적으로는, λ/2 위상차판(28h)의 광학 축의 위치, 즉 입사 광속의 편광 방향에 대한 광학 축의 각도를, 예컨대, 0°로부터 22.5°의 범위에서 적절히 변경하는 것에 의해, 이미지광의 편광면을 0°∼45° 의 범위에서 임의로 설정할 수 있고, 정상광과 이상광의 강도비, 즉 0차의 화소 PX0과 1차의 화소 PX1의 강도비를 0∼0.5의 범위에서 임의로 설정할 수 있다. 또한, 마찬가지로 하여, 양 화소 PX0, PX1에 대한 2차의 화소 PX3, PX4의 강도비도 0∼0.5의 범위에서 임의로 설정할 수 있다. 즉, 본래의 별개의 화소군으로 이루어지는 화상을 임의의 강도비로 분기하여 화소 피치 이하의 거리로 서로 시프트시킴으로써 원 화상에 존재하는 블랙 매트릭스를 소망하는 정도로 소멸시키는 보간이 가능하게 된다. 또, 이상의 예에서는, 화상 신호의 내용에 따라 정상광과 이상광의 강도비, 즉 당초 화상과 분기 보간 화상의 강도비를 설정하고 있지만, 프로젝터(10)의 주위에 마련된 조작 패널(62)을 이용하여 당초 화상과 분기 보간 화상의 강도비를 설정할 수도 있다. 이 경우, 사용자가 자기의 의사로, ① 블랙 매트릭스 영역 BA가 남지만 깨끗한 이미지로 한 고해상도인 화상과, ② 블랙 매트릭스 영역 BA를 제거하면서도 고해상도를 유지하고, 또한 매끄러운 화상을 선택하여 어느 한쪽, 혹은 그 중간 화상을 스크린 상에 투사시킬 수 있다.

이하, 실시예 1에 따른 프로젝터(10)의 동작에 대하여 설명한다. 광원 장치(21)로부터의 광원 광은 광 분할 광학계(23)에 마련한 제 1 및 제 2 다이크로익 미러(23a, 23b)에 의해 색 분할되고, 대응하는 액정 광 밸브(25a∼25c)에 조명광으로서 각각 입사된다. 각 액정 광 밸브(25a∼25c)는 외부로부터의 화상 신호에 의해 변조되어 2차원적 굴절율 분포를 갖고 있고, 조명광을 2차원 공간적으로 화소 단위로 변조한다. 이와 같이, 각 액정 광 밸브(25a∼25c)에서 변조된 조명광, 즉 이미지광은 크로스다이크로익 프리즘(27)에서 합성된 후 BM 제거 유닛(28)을 통해 투사 렌즈(29)에 입사된다. 투사 렌즈(29)에 입사된 이미지광은 도시하지 않은 스크린에 투영된다. 이 경우, 광 합성 광학계(27)와 투사 렌즈(29) 사이에 BM 제거 유닛(28)을 마련하고 있으므로, 도 1의 지면에 수직인 세로 방향과 지면에 수평인 가로 방향에 대해 투사 이미지로부터 블랙 매트릭스를 제거할 수 있고, 필요에 따라 블랙 매트릭스의 소거의 정도를 조절할 수 있다. 즉, λ/2 위상차판(28h, 28j)의 회전 위치나 복굴절판(28i, 28k)의 특성 설정에 의해 당초 화소 PX0의 극간을 메우는 화소 시프트를 생기게 할 수 있다. 이에 따라, 이음매가 없거나 혹은 눈에 띄지 않는 연속적이고 매끄러운 화상을 안정한 상태로 투사할 수 있고, 또한 투사에 있어서의 휘도 저하나 휘도 얼룩의 발생을 억제할 수 있다.

도 7(a)∼ 도 7(c)는 도 4(a), 도 4(b) 등에 나타내는 동작의 변형예를 나타내는 도면이다. 이 경우, 화상 신호의 내용 등의 상황에 따라 액추에이터(28f)(도 1 참조) 등을 동작시킴으로써, 블랙 매트릭스 영역 BA의 소거의 방향을 적절히 변경할 수 있다. 구체적으로는, 액추에이터(28f)를 동작시켜 제 1 및 제 2 유닛(28a, 28b)을 포함하는 BM 제거 유닛(28)을 전체로 하여 광축 중심으로 45° 회전시킨다. 이에 따라, 화소 시프트에 있어서의 화상의 분기 방향이 X 방향이나 Y 방향이 아닌 45° 기운 방향으로 된다. 이 경우에, 액추에이터(28d, 28e)를 적절히 동작시킴으로써 양 λ/2 위상차판(28h, 28j)의 회전 위치를 조절할 수 있고, 양 복굴절판(28i, 28k)에 의한 화상의 분기 강도비를 소망하는 값으로 할 수 있다.

도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 크로스다이크로익 프리즘(27)으로부터 사출되는 이미지광에 대응하는 화상 IM1은 복수의 2차원적으로 배열된 화소 PX0과 각 화소 PX0 사이에 배치된 블랙 매트릭스 영역 BA로 이루어진다. 도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 제 1 유닛(28a)을 통과한 이미지광에 대응하는 화상 IM2는 복수의 2차원적으로 배열된 화소 PX0과 그 경사 방향의 분기 이미지에 대응하는 화소 PX1과 블랙 매트릭스 영역 BA로 이루어진다. 도 7(c)에 나타내는 바와 같이, 제 2 유닛(28b)을 통과한 이미지광에 대응하는 화상 IM3은 전단까지의 화소 PX0, PX1과 그들의 경사 방향의 분기 이미지에 대응하는 한 쌍의 화소 PX3, PX4와 블랙 매트릭스 영역 BA로 이루어진다.

[실시예 2]

도 8은 실시예 2의 프로젝터를 설명하는 도면이다. 실시예 2의 프로젝터는 실시예 1의 프로젝터를 변형한 것이고, 동일 부분에는 동일한 부호를 부여하여 중복 설명을 생략한다. 또한, 특별히 설명하지 않는 개소에 대해서는, 실시예 1과 마찬가지로 구성할 수 있게 되어 있다.

이 경우, RB광용 액정 광 밸브(25a, 25c)로부터 사출되는 이미지광을 양 유전체 다층막(27a, 27b)에 수직인 입사면에 대하여 수직 방향으로 진동하는 S 편광으로 하지만, G광용 액정 광 밸브(25b)로부터 사출되는 이미지광을 상기 입사면 내에서 진동하는 P 편광으로 한다. 이 때문에, 광원 장치(21)로부터 취출되는 광원 광을 지면에 수직인 S 편광이라 하고, 또한, 필드 렌즈(23f)와 액정 광 밸브(25a) 사이에 R광용 λ/2 위상차판(23d)을 배치하여, 필드 렌즈(23h)와 액정 광 밸브(25c) 사이에 B광용 λ/2 위상차판(23d)을 배치하고 있다. 이에 따라, 제 1 다이 크로익 미러(23a)에서 반사된 S 편광의 R광은 반사 미러(23i) 및 필드 렌즈(23f)를 거쳐 λ/2 위상차판(23d)에 의해 P 편광으로 변환되고, 액정 광 밸브(25a)를 거쳐 S 편광 성분만이 변조광으로서 취출된다. 또한, 제 1 및 제 2 다이크로익 미러(23a, 23b)를 통과한 S 편광의 B광은 릴레이 렌즈 LL1, LL2, 반사 미러(23j, 23k) 및 필드 렌즈(23h)를 거쳐 λ/2 위상차판(23d)에 의해 P 편광으로 변환되고, 액정 광 밸브(25c)를 거쳐 S 편광 성분만이 변조광으로서 출력된다. 또, 제 2 다이크로익 미러(23b)에서 반사된 S 편광의 G광은 그대로 필드 렌즈(23g) 및 액정 광 밸브(25b)를 거쳐 P 편광 성분만이 변조광으로서 취출된다.

이상의 구성으로 하는 것에 의해, RB광용 액정 광 밸브(25a, 25c)로부터의 S 편광을 양 유전체 다층막(27a, 27b)에서 반사시켜, G광용 액정 광 밸브(25b)로부터의 P 편광을 양 유전체 다층막(27a, 27b)을 투과시키는 것으로 된다. 이에 따라, 양 유전체 다층막(27a, 27b)의 투과 특성에 있어서의 에지 파장이 S 편광과 P 편광으로 다른 경우에도, 양 유전체 다층막(27a, 27b)에 의한 R광 및 B광의 반사 효율을 높이면서, 양 유전체 다층막(27a, 27b)에 의한 G광의 투과 효율을 높일 수 있다.

단, 이 경우, 크로스다이크로익 프리즘(27)을 거쳐 BM 제거 유닛(28)에 입사되는 RB광이 S 편광으로 되고, 동 BM 제거 유닛(28)에 입사하는 G광이 P 편광으로 되어, 편광 방향이 달라진다. 이 때문에, 제거 유닛(28)에 마련한 한 쌍의 λ/2 위상차판(28h, 28j)의 결정 축 방위를 적절히 설정함으로써 RGB의 각 색의 편광면을 45°회전시켜, 한 쌍의 복굴절판(28i, 28k)에서 각각 분기되는 정상광과 이상광 의 강도비를 거의 1:1로 설정하여 고정한다.

도 9(a) 내지 도 9(d)는 BM 제거 유닛(28) 중 전단의 제 1 유닛(28a)의 역할을 구체적으로 설명하는 도면이다. 도 9(a)에 나타내는 바와 같이, BM 제거 유닛(28)에 입사하기 전의 이미지광은 S 편광의 R광 및 B광으로 이루어지고, 또한 P 편광의 G광으로 이루어진다. 도 9(b)에 나타내는 바와 같이, 최초의 λ/2 위상차판(28h)에 입사함으로써 RB광 및 G광 모두 편광면이 45° 회전한다. 도 9(c)에 나타내는 바와 같이, 다음의 복굴절판(28i)에 입사함으로써 R광 및 B광은 정상광 Ro와 이상광 Re에 같은 비율로 공간적으로 적절히 분기되므로, 본래의 화소 PX0과 이것에 대하여 시프트량 SH만큼 이동시킨 분기 이미지의 화소 PX1을 스크린 상에 같은 강도로 투사할 수 있게 된다. 한편, 도 9(d)에 나타내는 바와 같이, 복굴절판(28i)에 입사함으로써, G광도 정상광 Go와 이상광 Ge가 같은 비율로 공간적으로 적절히 분기되므로, 본래의 화소 PX0과 이것에 대하여 시프트량 SH만큼 이동시킨 분기 이미지의 화소 PX1을 스크린 상에 같은 강도로 투사할 수 있게 된다. 즉, G광이 R광 및 B광에 대하여 다른 편광면을 갖고 있음에도 불구하고, 정상광과 이상광의 강도비, 즉 0차의 화소 PX0과 분기된 1차의 화소 PX1의 각 밝기의 강도비를 거의 1:1로 설정할 수 있어, 각 색에 대하여 마찬가지의 화소 시프트 이미지를 얻을 수 있다.

도 10(a), 도 10(b)는 본 실시예에 있어서의 λ/2 위상차판(28h)의 기능을 구체적으로 설명하는 도면이다. 도 10(a)에 나타내는 바와 같이, S 편광인 RB광이 경사각 θ=22.5°로 설정된 λ/2 위상차판(28h)에 입사된 경우, RB광의 편광면이 2 θ=45° 회전하여 SP의 양 편광 성분이 균등하게 얻어진다. 또한, 도 10(b)에 나타내는 바와 같이, P 편광인 G광이 P 편광의 방향에 대하여 경사각 θ=67.5°로 설정된 λ/2 위상차판(28h)에 입사된 경우, G광의 편광면이 2θ=225° 혹은 45° 회전하여 SP의 양 편광 성분이 균등하게 얻어진다.

[실시예 3]

도 11은 실시예 3의 프로젝터를 설명하는 도면이다. 실시예 3의 프로젝터는 실시예 1의 프로젝터를 변형한 것이고, 특별히 설명하지 않는 개소에 대해서는, 실시예 1과 마찬가지로 구성할 수 있게 되어 있다.

이 프로젝터(110)는 크로스다이크로익 프리즘(27)의 전단에 RGB의 각 색마다 BM 제거 유닛(28)을 구비한다. 이러한 구성으로 하는 것에 의해, RGB의 각 색마다 독립적으로 블랙 매트릭스 영역 BA의 소거가 가능하게 된다. 즉, RGB의 각 색마다 분기광의 비율을 조절할 수 있어, RGB의 각 색마다 분기광의 시프트량을 조정할 수 있으므로, 색 특성을 고려한 다양한 표현도 가능하게 된다. 또, 도면에서는 생략하고 있지만, 각 BM 제거 유닛(28)마다, 복굴절판(28i, 28k)이나 λ/2 위상차판(28h, 28j) 등을 구동하기 위한 액추에이터(28d∼28f)(도 1 참조)가 마련된다. 또한, 광원 장치(21)로부터 취출하는 광원 광을 지면에 수직인 S 편광이라 하고, 또한 필드 렌즈(23f)와 액정 광 밸브(25a) 사이에 R광용 λ/2 위상차판(23d)을 배치하고, 필드 렌즈(23h)와 액정 광 밸브(25c) 사이에 B광용 λ/2 위상차판(23d)을 배치하고 있다. 이에 따라, 양 유전체 다층막(27a, 27b)의 투과 특성에 있어서의 에 지 파장이 S 편광과 P 편광에서 다른 경우에도, 양 유전체 다층막(27a, 27b)에 의한 R광 및 B광의 반사 효율을 높이면서, 양 유전체 다층막(27a, 27b)에 의한 G광의 투과 효율을 높일 수 있다.

또, 크로스다이크로익 프리즘(27) 전단의 3개소에 BM 제거 유닛(28)을 각각 마련한 경우, 가령 각 BM 제거 유닛(28)에서 분기 강도비 1:1로 P 편광 및 S 편광으로 분기했다고 해도, 크로스다이크로익 프리즘(27)에 마련한 양 유전체 다층막(27a, 27b)의 투과 반사 특성의 편광 의존성에 기인하여 투사 화상에서 원 화상과 화소 시프트 이미지의 강도비가 1:1로 되지 않는 경우도 발생한다. 이 경우, 세 개의 BM 제거 유닛(28)에 각각 마련한 한 쌍의 λ/2 위상차판(28h, 28j)의 각도를 각 색마다 미세 조정하여, 최종적으로 투영되는 화상의 화소 분리를 각 색의 밸런스를 취하면서 수정하여 소망하는 상태로 제어할 수 있다.

이상은 원 화상과 화소 시프트 이미지의 강도비가 1:1의 경우의 설명이었지만, 원 화상과 화소 시프트 이미지의 강도비가 1:1과는 다른 비율로 조정된 경우도 마찬가지의 사정이 성립한다. 이와 같이 원 화상과 화소 시프트 이미지의 강도비를 변화시킨 경우의 λ/2 위상차판(28h, 28j)의 각도 조정량의 변화는, 예컨대, 제어 장치(50)(도 1 참조)에 테이블로서 기억시켜 둘 수 있어, 액추에이터(28d∼28f)(동 도 1 참조)의 구동에서 참조된다.

또, 본 발명은 상기한 실시예나 실시예에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 형태로 실시하는 것이 가능하고, 예컨대, 다음과 같은 변형도 가능하다.

상기 실시예 1 내지 실시예 3에서는, BM 제거 유닛(28)을 제 1 및 제 2 유닛(28a, 28b)으로 구성하여, 직교하는 방향으로 일종의 광학적 로우패스 필터 처리를 행하게 함으로써, 블랙 매트릭스를 2 방향에 관하여 제거하고 있지만, 제 1 유닛(28a) 혹은 제 2 유닛(28b)만으로 이루어지는 BM 제거 유닛에 의해 블랙 매트릭스를 제거할 수도 있다. 이 경우, 예컨대, 세로 방향 혹은 가로 방향에 대해서만 블랙 매트릭스가 제거된다.

BM 제거 유닛(28)을 구성하는 제 1 및 제 2 유닛(28a, 28b)의 순서를 교체하는 것으로 할 수도 있어, 최초에 가로 방향에 대해서 블랙 매트릭스를 제거하는 광 분기를 행하고, 후에 세로 방향에 대해서 블랙 매트릭스를 제거하는 광 분기를 할 수 있다.

상기 실시예에서는, 제거 유닛(28)에 편광 상태 조절 부재로서 λ/2 위상차판(28h, 28j)을 내장하고 있지만, λ/2 위상차판(28h, 28j) 대신 λ/4 위상차판 등을 이용할 수 있다. 이 경우도, λ/4 위상차판 등의 기준 방위를 프로젝터의 광축 중심으로 회전시킴으로써 광 분기의 비율을 조절할 수 있다. 편광 상태 조절 부재로는, 위상차판 대신 페러데이 회전자를 이용하는 것으로 할 수도 있다.

상기 실시예에서는, 광원 램프(21a)의 광을 복수의 부분 광속으로 분할하므로 두 개의 플라이 아이 광학계(21b, 21c)를 이용하고 있었지만, 본 발명은 이러한 플라이 아이 광학계, 즉 렌즈 어레이를 이용하지 않는 프로젝터에도 적용할 수 있다.

상기 실시예에서는, 액정 광 밸브를 세 개 이용한 프로젝터의 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 액정 광 밸브와 같은 광 변조 장치를 하나, 두 개, 또는 네 개 이상 이용한 프로젝터에도 적용할 수 있다. 예컨대, 단일의 액정 광 밸브 등으로서 각 화소에 RGB의 필터를 배열한 타입의 컬러 표시 패널을 백색 광원으로 조명하는 경우에도, 도 4(a) 등에 나타내는 BM 제거 유닛(28)을 이용하여 마찬가지의 화소시프트(즉, 블랙 매트릭스의 소거 처리)가 가능하다.

상기 실시예에서는, 투과형 프로젝터에 본 발명을 적용한 경우의 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 반사형 프로젝터에도 적용하는 것이 가능하다. 여기서, 「투과형」이란, 액정 광 밸브 등의 광 밸브가 광을 투과하는 타입인 것을 의미하고 있고, 「반사형」이란, 광 밸브가 광을 반사하는 타입인 것을 의미하고 있다. 반사형 프로젝터의 경우, 광 밸브는 액정 패널을 따라 구성하는 것이 가능하고, 한 쌍의 편광판은 불필요하다. 또한, 반사형 프로젝터에서는, 크로스다이크로익 프리즘은 백색광을 적색, 녹색, 청색의 3색의 광으로 분리하는 색광 분리 수단으로 이용됨과 동시에, 변조된 3색의 광을 재차 합성하여 동일한 방향으로 출사하는 색광 합성 수단으로서도 이용되는 경우가 있다. 또한, 크로스다이크로익 프리즘이 아니라, 삼각 기둥이나 사각 기둥 형상의 다이크로익 프리즘을 복수 조합한 다이크로익 프리즘을 이용하는 경우도 있다. 반사형 프로젝터에 본 발명을 적용한 경우에도, 투과형 프로젝터와 거의 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또, 광 변조 장치는 액정 광 밸브에 한정되지 않고, 예컨대, 마이크로미러를 이용한 광 변조 장치이더라도 좋다.

프로젝터로는, 투사면을 관찰하는 방향으로부터 화상 투사를 하는 전면 프로 젝터와, 투사면을 관찰하는 방향과는 반대쪽으로부터 화상 투사를 하는 배면 프로젝터가 있지만, 상기 실시예의 구성은 어느 것에도 적용 가능하다.

본 발명에 있어서, 광 변조 장치의 블랙 매트릭스는 이미지광의 사출을 주기적인 부분 영역에서 제한하는 것이면 좋고, 실시예에서 설명한 바와 같은 차광막에 의해 형성된 것에는 한정되지 않는다. 예컨대, 마이크로미러를 이용한 광 변조 장치와 같이, 차광막 등에 의해 적극적으로 이미지광의 사출을 제한하지 않더라도, 투사 화상의 화소 사이에 이음매가 발생하는 광 변조 장치는 블랙 매트릭스를 갖는 광 변조 장치에 해당한다.

Claims

표시 장치로부터의 이미지광을 결상하는 투사 광학계와,

입사 광속의 중심축에 대하여 소정 방향으로 기준 방위를 설정하여 배치되는 복굴절 광 분기 소자와,

상기 복굴절 광 분기 소자에 입사시키는 이미지광의 편광 상태를, 상기 소정 방향의 성분과 당해 소정 방향에 대한 직교 방향의 성분과의 배분에 관해 조절하는 편광 상태 조절 부재

를 구비하는 프로젝터.
제 1 항에 있어서,

상기 편광 상태 조절 부재는 파장판 및 선광 소자 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
제 2 항에 있어서,

상기 편광 상태 조절 부재는 파장판을 갖고, 당해 파장판의 상기 기준 방위를 중심축 주위로 회전시키는 것에 의해 상기 이미지광의 편광 상태를 조절하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 표시 장치는 조명 장치로부터의 조명광에 의해 조명되는 광 변조 장치이고,

당해 광 변조 장치는 이미지광의 사출이 주기적인 부분 영역에서 제한되는 블랙 매트릭스 부분을 갖고, 상기 복굴절 광 분기 소자는 상기 블랙 매트릭스 부분의 배치 및 형상에 대응한 두께를 상기 중심축의 방향에 관해서 갖는 복굴절판인

것을 특징으로 하는 프로젝터.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 편광 상태 조절 부재는 상기 복굴절 광 분기 소자에 입사되는 상기 이미지광의 편광 상태를 변경함으로써, 상기 복굴절 광 분기 소자에 의해 분기되는 이미지광의 강도비를 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
제 5 항에 있어서,

상기 편광 상태 조절 부재를 구동함으로써, 상기 복굴절 광 분기 소자에 의해 분기되는 이미지광의 강도비를 변경하는 제어 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 복굴절 광 분기 소자의 전방 쪽에서 기준 방위를 상기 소정 방향에 대하여 광축 주위의 직교 방향으로 설정하여 배치되는 제 2 복굴절 광 분기 소자와,

당해 제 2 복굴절 광 분기 소자에 입사하는 이미지광의 편광 상태를 상기 소정 방향의 성분과 상기 직교 방향의 성분의 배분에 관해서 조절하는 제 2 편광 상태 조절 부재를 더 구비하는

것을 특징으로 하는 프로젝터.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 표시 장치는, 각 색마다 마련되어 개별적으로 조명되는 복수의 광 변조 장치를 포함하고,

당해 광 변조 장치에 의해 변조된 광을 합성하여 사출시키는 광 합성 부재를 더 구비하는

것을 특징으로 하는 프로젝터.
제 8 항에 있어서,

상기 편광 상태 조절 부재 및 상기 복굴절 광 분기 소자는 상기 광 합성 부 재의 전방 쪽에서, 광로를 따라 순차적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
제 8 항에 있어서,

상기 편광 상태 조절 부재 및 상기 복굴절 광 분기 소자는 상기 복수의 광 변조 장치 각각의 전방 쪽으로서 상기 광 합성 부재의 후방 쪽에서, 각 색마다의 광로를 따라 각각 순차적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 프로젝터.