JP2002040416A

JP2002040416A - 単板式液晶プロジェクタ

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Publication number: JP2002040416A
Application number: JP2000221792A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Sawai; 靖昌澤井
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2000-07-24
Filing date: 2000-07-24
Publication date: 2002-02-06
Anticipated expiration: 2020-07-24
Also published as: JP4273642B2

Abstract

(57)【要約】【課題】色再現性を良好に保ったまま光利用効率を上
げて、明るく高品質な投写画像が得られる単板式液晶プ
ロジェクタを提供する。【解決手段】マイクロレンズ−ダイクロイックミラー
方式のカラー液晶プロジェクタであって、液晶パネル(1
3)が入射側の表示領域面にマイクロレンズアレイを有す
る。リフレクタ(2a)，凸・凹シリンドリカルレンズ(4,5
a)は、光源(1)からの白色の自然光を方向により異なる
圧縮率で平行光に変換する。レンズアレイ(6,7)は平行
光の空間的なエネルギー分布を均一化し、ダイクロイッ
クミラー(11)は角度差のある複数の色光に色分解する。
ＰＢＳプリズムアレイ(8)が入射光を偏光方向の異なる
２つの偏光成分に分離し、１／２波長板(9)が一方の偏
光成分を他方の偏光成分と同じ偏光方向の偏光成分に変
換する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は単板式液晶プロジェ
クタに関するものであり、更に詳しくは、マイクロレン
ズ−ダイクロイックミラー方式のカラー液晶プロジェク
タに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的な単板式液晶プロジェクタには、
Ｒ(赤),Ｇ(緑),Ｂ(青)のカラーフィルタが用いられてい
る。しかし、カラーフィルタは光を吸収するため、光利
用効率の低下を招いてしまう。いわゆるマイクロレンズ
−ダイクロイックミラー方式では、カラーフィルタを用
いないのでこのような問題は生じない。この方式による
と、ランプからの光がダイクロイックミラーで角度の異
なるＲＧＢの各色光に色分解される。そして、液晶パネ
ルの各画素毎に配置されたマイクロレンズに入射し、各
色光毎に異なる位置で集光してＲＧＢの各画素を照明す
る。この方式を採用した単板式液晶プロジェクタは、従
来より種々提案されている(特開平１１−３２３４８号
公報，特開平１１−２０２４２９号公報等)。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】マイクロレンズ−ダイ
クロイックミラー方式の液晶プロジェクタにおいては、
各色光の開口数(ＮＡ)を色分解方向に小さくする必要が
ある。ＮＡが大きいと隣の画素への混色が起こり、色再
現性の低下を招いてしまうからである。また、ＮＡが小
さすぎると、色分解方向においてランプからの光束の一
部しか照明に使えなくなり、光利用効率が低下してしま
う。

【０００４】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであって、色再現性を良好に保ったまま光利用効率
を上げて、明るく高品質な投写画像が得られる単板式液
晶プロジェクタを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明の液晶プロジェクタは、白色の自然光を
発生させる光源と、該光源から射出した光を平行光に変
換する形状変換光学系と、前記平行光の空間的なエネル
ギー分布を均一化するレンズアレイ方式のインテグレー
タ光学系と、前記エネルギー分布が均一化された光を角
度差のある複数の色光に色分解する色分解光学系と、前
記各色光が入射する側の表示領域の面にマイクロレンズ
アレイを有し、該マイクロレンズアレイ通過後の光を変
調する液晶パネルと、該液晶パネルにより変調された光
で画像投影を行う投影レンズと、を備えた単板式液晶プ
ロジェクタであって、前記インテグレータ光学系が、複
数のレンズセルで入射光を分割して複数の光源像を形成
する第１レンズアレイ、及び該第１レンズアレイの各レ
ンズセルと前記液晶パネルとを共役にするレンズセルを
前記第１レンズアレイの各レンズセルと対を成すように
同数だけ有する第２レンズアレイで構成され、さらに、
前記第１レンズアレイによって形成される光源像が、偏
光方向の異なる互いに隣り合った一対の光源像として形
成されるように、入射光を偏光方向の異なる２つの偏光
成分に分離する偏光分離素子と、その一方の偏光成分を
他方の偏光成分と同じ偏光方向の偏光成分に変換する１
／２波長板と、を備え、前記形状変換光学系が、前記光
源から射出した光を方向により異なる圧縮率で平行光に
変換することを特徴とする。

【０００６】第２の発明の液晶プロジェクタは、上記第
１の発明の構成において、前記液晶パネルの表示領域が
長方形状を成し、その長方形の長辺に対応する方向と短
辺に対応する方向とで前記圧縮率が異なり、その圧縮率
の大きい方向と、前記液晶パネルの表示領域の長辺と、
前記色分解光学系による色分解の方向と、が同一の平面
に対して平行であり、前記偏光分離素子による２つの偏
光成分への分離方向が前記平面に対して垂直であること
を特徴とする。

【０００７】第３の発明の液晶プロジェクタは、上記第
２の発明の構成において、前記表示領域のアスペクト比
をα：β(ただしα＞β)とするとき、平行光の圧縮率の
比が２α／β：１であることを特徴とする。

【０００８】第４の発明の液晶プロジェクタは、上記第
１，第２又は第３の発明の構成において、前記形状変換
光学系が、前記光源位置に焦点を持つ放物面を反射面と
して有するリフレクタと、該リフレクタからの平行光を
一方向のみに収束させる凸シリンドリカルレンズと、該
凸シリンドリカルレンズで一方向のみに収束された光束
を再び平行光に戻す凹シリンドリカルレンズと、から成
ることを特徴とする。

【０００９】第５の発明の液晶プロジェクタは、上記第
１，第２又は第３の発明の構成において、前記形状変換
光学系が、前記光源位置に焦点を持ち水平方向と垂直方
向とで曲率の異なるアナモフィック非球面を反射面とし
て有するリフレクタと、該リフレクタからの光束を平行
光に変換するために水平方向と垂直方向とで曲率の異な
るレンズ面を有する凹シリンドリカルレンズと、から成
ることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施した単板式液
晶プロジェクタを、図面を参照しつつ説明する。なお、
実施の形態等の相互で同一の部分や相当する部分には同
一の符号を付して重複説明を適宜省略する。

【００１１】図１に、マイクロレンズ−ダイクロイック
ミラー方式のカラー液晶プロジェクタの一実施の形態を
断面的に示す。図１(Ｂ)は、液晶プロジェクタ全体を液
晶パネル(13)の長辺(α)側から{つまり短辺(β)に対し
て平行方向から}見た断面で示している。これに対し図
１(Ａ)は、図１(Ｂ)に示す略Ｌ字型の光路を一方向に展
開した状態で示している。つまり図１(Ａ)は、光源(1)
からダイクロイックミラー(11)までを液晶パネル(13)の
表示面に対して垂直方向から見た断面で示しており、フ
ィールドレンズ(12)から投影レンズ(14)までを液晶パネ
ル(13)の短辺(β)側から{つまり長辺(α)に対して平行
方向から}見た断面で示している。

【００１２】この液晶プロジェクタは、光路の順に、光
源(1)，リフレクタ(2a)，ＵＶ(ultraviolet ray)−ＩＲ
(infrared ray)カットフィルター(3)，凸シリンドリカ
ルレンズ(4)，凹シリンドリカルレンズ(5a)，第１レン
ズアレイ(6)，第２レンズアレイ(7)，ＰＢＳ(polarizin
g beam splitter)プリズムアレイ(8)，１／２波長板
(9)，重ね合わせレンズ(10)，ダイクロイックミラー(1
1)，フィールドレンズ(12)，液晶パネル(13)，及び投影
レンズ(14)を備えている。これらのうち、リフレクタ(2
a)及び凸，凹のシリンドリカルレンズ(4,5a)が形状変換
光学系、第１，第２レンズアレイ(6,7)及び重ね合わせ
レンズ(10)がレンズアレイ方式のインテグレータ光学
系、ＰＢＳプリズムアレイ(8)及び１／２波長板(9)が偏
光変換光学系、ダイクロイックミラー(11)が色分解光学
系をそれぞれ構成している。

【００１３】光源(1)は、白色の自然光(ランダム偏光)
を発生させる放電ランプ(例えば、メタルハライドラン
プや超高圧水銀ランプ等)である。特に超高圧水銀ラン
プはショートアークであるため、照明効率を良くする上
で望ましい。リフレクタ(2a)は、光源(1)の位置に焦点
を持つ放物面を反射面として有している。したがって、
光源(1)から射出した光は、リフレクタ(2a)によって平
行光に変換される。リフレクタ(2a)から射出した平行光
は、ＵＶ−ＩＲカットフィルター(3)を透過した後、凸
シリンドリカルレンズ(4)と凹シリンドリカルレンズ(5
a)を通過する。

【００１４】凸シリンドリカルレンズ(4)と凹シリンド
リカルレンズ(5a)は、入射してきた平行光に対し、水平
方向(H)にはアフォーカル系として作用するが、垂直方
向(V)には単なる平行平板として作用する。したがっ
て、ＵＶ−ＩＲカットフィルター(3)を透過した平行光
は、凸シリンドリカルレンズ(4)により水平方向(H)にの
み収束され、その収束された光束は凹シリンドリカルレ
ンズ(5a)により再び平行光に戻される。このようにシリ
ンドリカルレンズ(4,5a)等から成る形状変換光学系によ
って、光源(1)からの光は水平方向(H)に圧縮された平行
光に変換される。

【００１５】凹シリンドリカルレンズ(5a)から射出した
平行光は、第１，第２レンズアレイ(6,7)に入射する。
第１レンズアレイ(6)は、液晶パネル(13)の表示領域と
略相似な長方形状のレンズセルを２次元のアレイ状に配
列して成るものであり、複数のレンズセルで入射光を分
割する。そして、第１レンズアレイ(6)と同様のアレイ
構造を有する第２レンズアレイ(7)の近傍に、複数の光
源像を形成する。第２レンズアレイ(7)は、第１レンズ
アレイ(6)の各レンズセルと対を成す同形状のレンズセ
ルを同数だけ有している。第１レンズアレイ(6)の各レ
ンズセルと液晶パネル(13)とは、第２レンズアレイ(7)
の各レンズセルを介して共役な関係にあり、第１レンズ
アレイ(6)の各レンズセルの共役像が液晶パネル(13)上
で重なり合うように、照明光は重ね合わせレンズ(10)に
よって集光される。このようにして照明光の空間的なエ
ネルギー分布が均一化されて、液晶パネル(13)は無駄な
く均一に照明される。

【００１６】第２レンズアレイ(7)から射出した照明光
は、ＰＢＳプリズムアレイ(8)に入射する。ＰＢＳプリ
ズムアレイ(8)は、ＰＢＳプリズムを垂直方向(V)のアレ
イ状に有する偏光分離素子である。各ＰＢＳプリズム
は、入射してきた照明光をＰ偏光(透過光)とＳ偏光(反
射光)とに分離する偏光分離面と、Ｓ偏光をＰ偏光と同
じ方向に反射させる反射面と、を有している。したがっ
て、入射光は偏光方向の異なる２つの偏光成分(Ｐ偏光
とＳ偏光)に分離され、第１レンズアレイ(6)によって形
成される光源像は、偏光方向の異なる互いに隣り合った
一対の光源像(Ｐ像とＳ像)として形成される。ＰＢＳプ
リズムアレイ(8)の光線射出側の面には、Ｓ偏光が入射
する位置に１／２波長板(9)が設けられている。Ｓ偏光
とＰ偏光とは互いにズレた位置で結像するため、Ｓ偏光
のみを１／２波長板(9)に入射させることは可能であ
る。一方の偏光成分(Ｓ偏光)は１／２波長板(9)を通過
することにより、他方の偏光成分(Ｐ偏光)と同じ偏光方
向の偏光成分(Ｐ偏光)に変換される(偏波面が略90°回
転)。

【００１７】上記のようにＰＢＳプリズムアレイ(8)及
び１／２波長板(9)から成る偏光変換光学系によって、
照明光がランダム偏光から偏光方向の揃った直線偏光へ
と変換されて、照明光は全てＰ偏光となる。偏光変換光
学系はインテグレータ光学系と組み合わされた状態で構
成されているため、Ｐ・Ｓ両偏光による照明光ともエネ
ルギー分布の強い照明光の中心軸をほとんどずらさずに
照明を行うことができる。したがって、マイクロレンズ
アレイ(ML，図２)付きの液晶パネル(13)を照明する上で
効率が良く、さらにインテグレータ機能により均一な照
明光が得られる。

【００１８】上記偏光変換光学系で偏光方向が揃えられ
た照明光は、前記重ね合わせレンズ(10)を通過した後、
角度差をつけて配置された３枚のダイクロイックミラー
(11)に入射する。ダイクロイックミラー(11)は、入射光
(白色光)を角度差のある３原色ＲＧＢの各色光に色分解
する。ダイクロイックミラー(11)での色分解により生じ
たＲＧＢの各色光は、フィールドレンズ(12)を通過した
後、図２に示すように液晶パネル(13)を照明する。な
お、フィールドレンズ(12)によって液晶パネル(13)側へ
のテレセントリック性が達成される。

【００１９】液晶パネル(13)は長方形状の表示領域を有
しており、またＲＧＢ(図２中、Ｒ：破線，Ｇ：実線，
Ｂ：二点鎖線)の各色光が互いに異なる角度で入射する
側の表示領域の面に、マイクロレンズアレイ(ML)を有し
ている。そして、マイクロレンズアレイ(ML)通過後の光
を液晶層(LC)で変調する。液晶パネル(13)の偏光子(不
図示)はＰ偏光を透過させる向きに配置されているの
で、偏光子による光量損失はほとんどなく、液晶パネル
(13)に対して光利用効率の高い照明が達成可能となる。
マイクロレンズアレイ(ML)の各レンズセルは液晶層(LC)
の１組のＲＧＢの画素単位毎に配置されており、各レン
ズセルにはＲＧＢの各色光が角度差を持って入射する。
このため、照明光はＲＧＢの色光毎に異なる位置で結像
し、各色に対応する画素がそれぞれ効率良く照明され
る。そして、液晶パネル(13)により変調された光で投影
レンズ(14)が画像投影を行い、液晶パネル(13)の表示画
像がスクリーン(不図示)上に投影される。

【００２０】図１(Ｂ)に示す色分解方向においては、照
明光がＲＧＢの各色光に角度分離されるため、照明光全
体の開口数(ＮＡ)は単色(Ｒ,Ｇ,Ｂ)の３倍になる。この
ため、色分解方向においてダイクロイックミラー(11)へ
の入射光のＮＡを、図１(Ａ)に示す色分解しない方向の
１／３以下にしておかないと、液晶パネル(13)で混色が
生じて色再現性が低下したり、３倍になったＮＡを投影
レンズ(14)で拾いきれず(例えば１／３しか使えなくな
る)、光利用効率のロスや色ムラ等が生じたりすること
になる。この問題を解消するために本液晶プロジェクタ
では、前記形状変換光学系が光源(1)からの射出光を方
向により異なる圧縮率で平行光に変換する構成としてい
る。つまり、リフレクタ(2a)から射出した平行光の光束
幅を、シリンドリカルレンズ系(4,5a)から成るアフォー
カル系で水平方向(H)に圧縮することにより、液晶パネ
ル(13)の表示領域において長辺(α)に対応する水平方向
(H)と短辺(β)に対応する垂直方向(V)とで前記圧縮率が
異なる構成としている。

【００２１】上記構成により、光源(1)からの光の取り
込み量を減らさずに照明光のＮＡを１／３にすることが
できる。したがって、色再現性を良好に保ったまま光利
用効率を上げて、明るく高品質な投写画像を得ることが
できる。なお、上記圧縮率の大きい方向{すなわち水平
方向(H)}と、液晶パネル(13)の表示領域の長辺(α)と、
ダイクロイックミラー(11)による色分解の方向と、は同
一の平面(例えば紙面)に対して平行になっており、ＰＢ
Ｓプリズムアレイ(8)による２つの偏光成分(Ｐ，Ｓ偏
光)への分離方向{すなわち垂直方向(V)}は前記平面に対
して垂直になっている。

【００２２】図３(Ａ)に、本液晶プロジェクタにおける
リフレクタ(2a)からの光束取り込み範囲をクロスハッチ
ングで示し、図３(Ｂ)に、本液晶プロジェクタにおける
第２レンズアレイ(7)の各レンズセルとその近傍に形成
されるＰ像(IP)と１／２波長板(9)との位置関係を示
す。また図４(Ａ)に、本液晶プロジェクタにおいてシリ
ンドリカルレンズ系(4,5a)を用いなかった場合の、リフ
レクタ(2a)からの光束取り込み範囲をクロスハッチング
で示し、図４(Ｂ)に、本液晶プロジェクタにおいてシリ
ンドリカルレンズ系(4,5a)を用いなかった場合の、第２
レンズアレイ(7)の各レンズセルとその近傍に形成され
るＰ像(IP)と１／２波長板(9)との位置関係を示す。Ｐ
ＢＳプリズムアレイ(8)による偏光分離方向は垂直方向
(V)であるため、Ｓ像(不図示)は１／２波長板(9)の領域
(斜線部)内に形成されることになる。

【００２３】図３(Ｂ)，図４(Ｂ)に示すＰ像(IP)の形状
を比較すると分かるように、本液晶プロジェクタにおい
て第２レンズアレイ(7)近傍に形成される光源像は水平
方向(H)に長くなる。これは光束幅を水平方向(H)にのみ
圧縮するシリンドリカルレンズ系(4,5a)により、各方向
(H,V)での圧縮率の差がその比率(すなわち圧縮比)に応
じた倍率差として表れるためである。つまり、光源像の
光束圧縮方向の長さは、シリンドリカルレンズ系(4,5a)
のアフォーカル倍率に応じて決定される。

【００２４】ここで、液晶パネル(13)のアスペクト比を
４：３とすると、第１及び第２レンズアレイ(6,7)のア
スペクト比も略４：３になる。第２レンズアレイ(7)の
近傍には１つのレンズセルに対して２つの光源像が形成
されるが、その偏光分離方向が液晶パネル(13)の長辺
(α)に対応する水平方向(H)であれば、１つの光源像に
有効な領域のアスペクト比は２：３となる。また図３
(Ｂ)に示すように、偏光分離方向が液晶パネル(13)の短
辺(β)方向に対応する垂直方向(V)であれば、１つの光
源像に有効な領域のアスペクト比は８：３となる。光源
像の大きさは光束圧縮されている方向{つまり水平方向
(H)}に約３倍大きいため、それと直交する垂直方向(V)
を偏光分離方向とする方が、光源像の形状と第２レンズ
アレイ(7)近傍での光束有効領域の形状とのマッチング
が良く、したがって効率の良い照明が可能となる。本液
晶プロジェクタの場合、光束の圧縮比を８：３にする
と、光源像の形状と第２レンズアレイ(7)近傍での光束
有効領域の形状とのマッチングが最も良くなる。

【００２５】また、液晶パネル(13)のアスペクト比が１
６：９の場合、偏光分離方向を液晶パネル(13)の短辺
(β)方向に対応する垂直方向(V)にすると、１つの光源
像に有効な領域のアスペクト比は３２：９となり、圧縮
比を３２：９にすると光源像の形状と第２レンズアレイ
(7)近傍での光束有効領域の形状とのマッチングが最も
良くなる。この観点から、液晶パネル(13)の表示領域の
アスペクト比をα：β(ただしα＞β)とするとき、平行
光の圧縮率の比は２α／β：１であることが望ましい。
このような圧縮比の設定により、光源像の形状と第２レ
ンズアレイ(7)近傍での光束有効領域の形状とのマッチ
ングが良くなり、効率の良い照明が可能となる。

【００２６】図５に、本発明に係る液晶プロジェクタの
他の実施の形態を断面的に示す。図５(Ｂ)は、本液晶プ
ロジェクタ全体を液晶パネル(13)の長辺(α)側から{つ
まり短辺(β)に対して平行方向から}見た断面で示して
いる。これに対し図５(Ａ)は、図５(Ｂ)に示す略Ｌ字型
の光路を一方向に展開した状態で示している。つまり図
５(Ａ)は、光源(1)からダイクロイックミラー(11)まで
を液晶パネル(13)の表示面に対して垂直方向から見た断
面で示しており、フィールドレンズ(12)から投影レンズ
(14)までを液晶パネル(13)の短辺(β)側から{つまり長
辺(α)に対して平行方向から}見た断面で示している。

【００２７】この液晶プロジェクタは、光路の順に、光
源(1)，リフレクタ(2b)，ＵＶ−ＩＲカットフィルター
(3)，凹シリンドリカルレンズ(5b)，第１レンズアレイ
(6)，複屈折回折光学素子(15)，第２レンズアレイ(7)，
１／２波長板(9)，重ね合わせレンズ(10)，ダイクロイ
ックミラー(11)，フィールドレンズ(12)，液晶パネル(1
3)，及び投影レンズ(14)を備えている。これらのうち、
リフレクタ(2b)及び凹シリンドリカルレンズ(5b)が形状
変換光学系、第１，第２レンズアレイ(6,7)及び重ね合
わせレンズ(10)がレンズアレイ方式のインテグレータ光
学系、複屈折回折光学素子(15)及び１／２波長板(9)が
偏光変換光学系、ダイクロイックミラー(11)が色分解光
学系をそれぞれ構成している。

【００２８】この液晶プロジェクタの第１の特徴は、形
状変換光学系において凸シリンドリカルレンズの機能を
リフレクタ(2b)に持たせた点にある。リフレクタ(2b)
は、光源(1)の位置に焦点を持ち水平方向(H)と垂直方向
(V)とで曲率の異なるアナモフィック非球面を反射面と
して有している。そのアナモフィック非球面形状は、図
５(Ａ)に示す断面において放物線であり、図５(Ｂ)に示
す断面において楕円形状である。また凹シリンドリカル
レンズ(5b)は、リフレクタ(2b)からの光束を平行光に変
換するために、水平方向(H)と垂直方向(V)とで曲率の異
なるアナモフィック非球面形状のレンズ面を有してい
る。そのアナモフィック非球面形状は、図５(Ａ)に示す
断面において直線であり、図５(Ｂ)に示す断面において
円形状である。さらに、その円の曲率は光軸上で最大と
なり、光軸から垂直方向(V)に離れるに従って緩やかに
変化していく。このようにアナモフィック非球面を用い
ることにより、凸シリンドリカルレンズが不要となるた
め部品点数を減らすことができる。また、前述した光束
幅の圧縮が効果的に達成される。

【００２９】この液晶プロジェクタの第２の特徴は、偏
光分離素子として複屈折回折光学素子(15)を用いた点に
ある。複屈折回折光学素子(15)は、複屈折材料から成る
光学的異方体層(例えば液晶)と、回折格子面で光学的異
方体層に隣接する光学的等方体層(例えばガラス基板)
と、を備え、その複屈折作用と回折作用により偏光分離
を行う。例えば、Ｐ偏光が回折格子面で回折せずにその
まま複屈折回折光学素子(15)を透過し、Ｓ偏光が回折格
子面での回折により偏向することになる。そしてその偏
光分離により、Ｐ偏光とＳ偏光とで結像位置(すなわち
光源像位置)に光軸垂直方向のズレが生じて、Ｓ偏光の
みが１／２波長板(9)を通過することになる。

【００３０】ところで、照明光を圧縮した後、第１レン
ズアレイ(6)に入射させる構成では、その圧縮方向での
分割数が少なくなりがちであり、均一照明するためには
各レンズセルを小さくする必要が生じる。そのため、偏
光分離方向でのレンズセル数はかなり多くなり、図１に
示すようにＰＢＳプリズムアレイ(8)を用いた場合に
は、それを構成するＰＢＳプリズム数も多くなる。した
がって、構成する部品点数が多くなるため、高コスト化
が懸念される。図５に示すように複屈折回折光学素子(1
5)を用いれば、レンズセル数に依存することなく偏光分
離を行うことが可能であり、また複屈折回折光学素子(1
5)は非常に少ない部品点数で構成可能であるため、低コ
ストの偏光分離を効果的に行うことができる。例えば、
ガラス基板と回折格子基板との間に複屈折材料である液
晶を封入すれば、非常に少ない部品点数で低コストの複
屈折回折光学素子(15)を構成することができる。

【００３１】また本液晶プロジェクタの第３の特徴は、
第２レンズアレイ(7)の光線射出側の面に設けられてい
る１／２波長板(9)が、高分子フィルムではなく、アモ
ルファス複屈折薄膜で構成されている点にある。偏光分
離方向のレンズセル数が多くなると１／２波長板の数も
多くなるため、１／２波長板を高分子フィルムで構成し
た場合には貼り付け工数が増えて高コストになる。ま
た、レンズセルサイズが小さくなっているので、貼り付
け位置の誤差の影響も大きくなる。アモルファス複屈折
薄膜は蒸着によって形成されるため、アモルファス複屈
折薄膜から成る１／２波長板(9)は一度に形成可能であ
り、しかも１／２波長板(9)を形成する位置の誤差を小
さくする上でも有効である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、形
状変換光学系が光源からの射出光を方向により異なる圧
縮率で平行光に変換する構成になっているため、色再現
性を良好に保ったまま光利用効率を上げて、明るく高品
質な投写画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶プロジェクタの一実施の形態を断面的に示
す光学構成図。

【図２】図１の液晶プロジェクタにおける液晶パネルの
要部構造と各色光の光路を断面的に示す図。

【図３】図１の液晶プロジェクタにおける、光源からの
光束取り込み範囲と第２レンズアレイ近傍での光束有効
領域を模式的に示す図。

【図４】図１の液晶プロジェクタにおいてシリンドリカ
ルレンズ系を用いない場合の、光源からの光束取り込み
範囲と第２レンズアレイ近傍での光束有効領域を模式的
に示す図。

【図５】液晶プロジェクタの他の実施の形態を断面的に
示す光学構成図。

【符号の説明】

1 …光源 2a …リフレクタ 2b …リフレクタ 4 …凸シリンドリカルレンズ 5a …凹シリンドリカルレンズ 5b …凹シリンドリカルレンズ 6 …第１レンズアレイ 7 …第２レンズアレイ 8 …ＰＢＳプリズムアレイ 9 …１／２波長板 10 …重ね合わせレンズ 11 …ダイクロイックミラー 13 …液晶パネル ML …マイクロレンズアレイ 14 …投影レンズ 15 …複屈折回折光学素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｂ 33/12 Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６０ＫＧ０９Ｆ 9/00 ３６０Ｈ０４Ｎ 9/30 Ｈ０４Ｎ 9/30 9/31 Ｚ 9/31 Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０Ｆターム(参考） 2H088 EA13 HA13 HA16 HA20 HA24 HA25 HA28 KA01 MA05 2H091 FA05Z FA10Z FA11Z FA17Z FA26Z FA29Z FA41Z FD07 LA15 LA20 MA07 5C060 BA04 BA08 BB01 BC01 BD02 BE05 BE10 DA04 EA01 GA02 GB01 HC04 HC21 HD01 HD02 JA17 JB06 5G435 AA00 AA04 BB12 BB17 GG01 GG04 GG08 GG12 GG16 GG23 LL15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】白色の自然光を発生させる光源と、該光
源から射出した光を平行光に変換する形状変換光学系
と、前記平行光の空間的なエネルギー分布を均一化する
レンズアレイ方式のインテグレータ光学系と、前記エネ
ルギー分布が均一化された光を角度差のある複数の色光
に色分解する色分解光学系と、前記各色光が入射する側
の表示領域の面にマイクロレンズアレイを有し、該マイ
クロレンズアレイ通過後の光を変調する液晶パネルと、
該液晶パネルにより変調された光で画像投影を行う投影
レンズと、を備えた単板式液晶プロジェクタであって、前記インテグレータ光学系が、複数のレンズセルで入射
光を分割して複数の光源像を形成する第１レンズアレ
イ、及び該第１レンズアレイの各レンズセルと前記液晶
パネルとを共役にするレンズセルを前記第１レンズアレ
イの各レンズセルと対を成すように同数だけ有する第２
レンズアレイで構成され、さらに、前記第１レンズアレイによって形成される光源
像が、偏光方向の異なる互いに隣り合った一対の光源像
として形成されるように、入射光を偏光方向の異なる２
つの偏光成分に分離する偏光分離素子と、その一方の偏
光成分を他方の偏光成分と同じ偏光方向の偏光成分に変
換する１／２波長板と、を備え、前記形状変換光学系が、前記光源から射出した光を方向
により異なる圧縮率で平行光に変換することを特徴とす
る液晶プロジェクタ。
【請求項２】前記液晶パネルの表示領域が長方形状を
成し、その長方形の長辺に対応する方向と短辺に対応す
る方向とで前記圧縮率が異なり、その圧縮率の大きい方
向と、前記液晶パネルの表示領域の長辺と、前記色分解
光学系による色分解の方向と、が同一の平面に対して平
行であり、前記偏光分離素子による２つの偏光成分への
分離方向が前記平面に対して垂直であることを特徴とす
る請求項１記載の液晶プロジェクタ。
【請求項３】前記表示領域のアスペクト比をα：β
(ただしα＞β)とするとき、平行光の圧縮率の比が２α
／β：１であることを特徴とする請求項２記載の液晶プ
ロジェクタ。
【請求項４】前記形状変換光学系が、前記光源位置に
焦点を持つ放物面を反射面として有するリフレクタと、
該リフレクタからの平行光を一方向のみに収束させる凸
シリンドリカルレンズと、該凸シリンドリカルレンズで
一方向のみに収束された光束を再び平行光に戻す凹シリ
ンドリカルレンズと、から成ることを特徴とする請求項
１，請求項２又は請求項３記載の液晶プロジェクタ。
【請求項５】前記形状変換光学系が、前記光源位置に
焦点を持ち水平方向と垂直方向とで曲率の異なるアナモ
フィック非球面を反射面として有するリフレクタと、該
リフレクタからの光束を平行光に変換するために水平方
向と垂直方向とで曲率の異なるレンズ面を有する凹シリ
ンドリカルレンズと、から成ることを特徴とする請求項
１，請求項２又は請求項３記載の液晶プロジェクタ。