JP2006293281A - 光学部品及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 光変調装置を介して形成される画像の美観を向上させることができる光学部品及びこの光学部品を備えたプロジェクタを提供すること。
【解決手段】 光学部品１は、液晶パネルの光束射出側に配置されるものであり、第一位相差フィルム１１と、第一複屈折板１２と、第二位相差フィルム１３と、第二複屈折板１４とを有する。第一複屈折板１２は、液晶パネルのブラックマトリクスの格子状の遮光部の一辺に沿った方向の光学軸を有する。第二複屈折板１４は、第一複屈折板１２の光学軸と略直交する光学軸を有する。光学部品１を介して射出された光Ｌ１は、４本の光線Ｌ７，Ｌ８，Ｌ９，Ｌ１０に分離され、光線Ｌ７，Ｌ８，Ｌ９，Ｌ１０は、ブラックマトリクスの格子状の遮光部に沿った辺を有する略正方形、或いは長方形の頂点に配置されることとなる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、光学部品及びプロジェクタに関する。

従来から、光変調装置を利用した光学機器、例えば、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調し、拡大投射するプロジェクタが使用されている。
このような光学機器に搭載される光変調装置は、対向する一対の基板およびこれらの基板間に封入された液晶を備えて構成され、これら一対の基板のうち、一方の基板には、マトリクス状に形成された複数の走査線および複数のデータ線と、走査線およびデータ線に接続されたトランジスタ等のスイッチング素子と、このスイッチング素子に接続された画素電極とが設けられている。また、他方の基板には、画素電極に対応する透光部がマトリクス状に配置され、前記画素電極以外の部分を覆うとともに、略直交する２辺を有する格子状の遮光部を備えたブラックマトリクスが形成されている。

このような構造の光変調装置を、例えばプロジェクタに搭載した場合、光変調装置からの光束を投射レンズで拡大投射すると、透光部がマトリクス状に配置されたブラックマトリクスにより、図９に示すように、投射画像Ｇ１がモザイクのように見え、投射画像の印象が悪くなる。
そのため、従来、光変調装置の後段に、図１０に示すように、一対の複屈折板１０１，１０２と、この一対の複屈折板１０１，１０２の間に配置される１／４波長板１０３とを備えた光学部品１００を配置する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
なお、図１０には、光学部品１００の分解斜視図及び光学部品１００を通る光線の分離状態を示す図が示されている。

光変調装置から射出された光（光学部品１００への入射光）は、ブラックマトリクスの格子状の遮光部の一辺に沿って、或いは、この一辺と直交する方向（図１０の矢印Ｙ方向）に沿って振動する直線偏光光であるため、光学部品１００では、入射光の振動方向に対し光学軸が４５°方向に傾いた（換言すると、ブラックマトリクスの格子状の遮光部の辺に対し４５°傾いた（図１０の矢印１０１Ａ方向））第一複屈折板１０１により、光変調装置から射出された光Ｌを異常光線Ｌ１１と、常光線Ｌ１２とに分離している。そして、その後、２本に分離された光Ｌ１１，Ｌ１２を１／４波長板でそれぞれ円偏光光Ｌ１３，Ｌ１４としている。さらに、光学軸が−４５°（第一複屈折板の光学軸と略直交する方向、図１０の矢印１０２Ａ方向）に傾いた第二複屈折板１０２により、前記２つの光線を４本の光線Ｌ１５，Ｌ１６，Ｌ１７，Ｌ１８に分離している。
このように、光変調装置のブラックマトリクスの透光部を介して射出された光は、４本の光線Ｌ１５，Ｌ１６，Ｌ１７，Ｌ１８に分離され、図１１に示すように、ブラックマトリクスの遮光部の像Ｐを消す投射画像Ｇ２を形成することとなる。

実公昭６４−３８３４号公報（第７頁）

しかしながら、このような方法では、光学軸が４５°、−４５°の複屈折板１０１，１０２を使用して、光変調装置のブラックマトリクスの透光部を介して射出された光を分離しているため、光変調装置のブラックマトリクスの透光部を介して射出された光の描く画像Ｇ２は、図１１に示すようになる。すなわち、ブラックマトリクスの透光部を介して射出された光の一部は、ブラックマトリクスの格子状の遮光部の辺に対し４５°ずれた方向に分離されることとなり、４本に分離された光線Ｌ１５，Ｌ１６，Ｌ１７，Ｌ１８は、菱形の頂点に配置されることとなる（菱形分離）。
しかしながら、スクリーン等に投射された画像を見た観者がきれいな画像であると認識するのは、光変調装置のブラックマトリクスの透光部を介して射出され、光学部品により分離された光束の描く画像が図６に示すように重なりあったものである（図６の画像Ｇ参照）。すなわち、ブラックマトリクスの透光部を介して射出された光が、ブラックマトリクスの格子状の遮光部の直交する２辺に沿って４本に分離され、この４本に分離された光線が略正方形、或いは略長方形の頂点に配置されるような場合である（正方分離）。

本発明の目的は、光変調装置を介して形成される画像の美観を向上させることができる光学部品及びこの光学部品を備えたプロジェクタを提供することである。

本発明の光学部品は、対向する一対の基板およびこれらの基板間に封入された液晶を備えた光変調装置の光束射出側に配置される光学部品であって、前記光変調装置は、前記対向する一対の基板のうち、一方の基板上にマトリクス状に配置された画素電極と、他方の前記基板上に配置された、前記画素電極に対応する透光部が形成されるとともに、前記画素電極以外の部分を覆い、略直交する辺を有する格子状の遮光部を備えたブラックマトリクスとを有したものであり、前記光学部品は、前記光変調装置の光束射出側へ配置される側から順に、前記光変調装置から射出される直線偏光光を円偏光光に変換する第一光学素子と、前記光変調装置のブラックマトリクスを構成する格子状の遮光部の一辺に沿った光学軸を有する第一複屈折板と、第一複屈折板からの常光線、異常光線を円偏光光に変換する第二光学素子と、前記第二光学素子からの光束が入射されるとともに、前記第一複屈折板の光学軸と略直交する光学軸を有する第二複屈折板とを備えることを特徴とする。

このような本発明では、光変調装置から射出される直線偏光光を第一光学素子により、円偏光光としている。円偏光に偏光することで、ブラックマトリクスを形成する格子状の遮光部の一辺に沿った光学軸を有する第一複屈折板により、光変調装置からの光を常光線、異常光線に分離することができる。このときの常光線、異常光線の分離方向は、ブラックマトリクスの格子状の遮光部の一辺に沿った方向となる。さらに、その後、分離した２つの光線を第二光学素子により円偏光光とし、この円偏光光を第一複屈折板の光学軸と略直交する光学軸を有する第二複屈折板で分離する。これにより、二本の円偏光光は、第一複屈折板での分離方向と直交する方向、換言すると、ブラックマトリクスの格子状の遮光部の前記一辺に略直交する他辺に沿った方向に分離されることとなる。
このような本発明では、光学部品により、ブラックマトリクスの透光部を介して射出された光線が、ブラックマトリクスを構成する遮光部の格子の直交する２辺に沿って、４本に分離されるため、この分離された光線は、ブラックマトリクスの遮光部の格子の直交する２辺に沿った辺を有する略正方形、或いは略長方形の頂点に配置されることとなる。これにより、光変調装置を介して形成される画像の美観を向上させることができる。
なお、ブラックマトリクスの透光部を介して射出された光線が、ブラックマトリクスの遮光部の格子の直交する２辺に沿って４本に分離されるため、ブラックマトリクスの遮光部により形成される影の部分に光線が照射されることとなり、光学部品を介して形成される画像においてブラックマトリクスの遮光部の影が消えることとなる。
ここで、第一複屈折板及び第二複屈折板での常光線と異常光線の分離幅は画素ピッチの１/３以上、２/３以下であることが好ましいが、ブラックマトリクスの遮光部の各辺の幅寸法（辺の長手方向と直交する方向の寸法）に応じて設定すればよく、分離した光線がブラックマトリクスの遮光部により形成される影の部分に照射されればよい。

また、本発明では、前記第一光学素子及び第二光学素子は、プラスチック製の位相差フィルムであることが好ましい。
このような本発明によれば、光学素子をプラスチック製の位相差フィルムとすることで、光学部品の薄型化を図ることができる。

さらに、本発明では、前記位相差フィルムは入射する光の波長が長くなるに従って、位相差が大きくなる波長分散特性を有することが好ましい。
このような本発明によれば、位相差フィルムは入射する光の波長が長くなるに従って、位相差が大きくなる波長分散特性を有するので、広い波長範囲にわたって、入射光を直線偏光から円偏光に変換することができる。

また、本発明では、前記位相差フィルム及び前記複屈折板は、互いにアクリル系の粘着剤を介して固着されていることが好ましい。
このような本発明によれば、プラスチック製の位相差フィルムと、複屈折板とをアクリル系の粘着剤を介して固着することで、位相差フィルム及び複屈折板の線膨張係数の差に伴って発生する歪みを粘着剤で吸収することが可能となる。これにより、耐久性の高い光学部品とすることができる。
また、アクリル系の粘着剤を使用することで、光学部品を透過する光の透過率の低下を防止することができる。

また、本発明では、前記アクリル系の粘着剤の屈折率が１．４８以上で前記位相差フィルムの屈折率以下であることが好ましい。
このような本発明によれば、光学部品を構成する各位相差フィルムおよび各複屈折板は、互いに屈折率が１．４８以上のアクリル系の粘着剤を介して固着することで、光学部品に入射する光学像を表示する光束が、各位相差フィルムおよび各複屈折板の界面における反射が抑制され、反射光が光学装置に入射し、再反射して、投影される画像にゴースト等が発生するのを防ぐことができる。なお、アクリル系の粘着剤の屈折率は、複屈折板および位相差フィルムの屈折率に近い値であることが好ましい。これにより光学部品を構成する各要素の界面における反射率の値を小さくすることができる。また、アクリル系の粘着剤の屈折率は、位相差フィルムの屈折率を超えない値であることが好ましい。位相差フィルムの屈折率を超えると、界面における反射率が高くなってしまう。

本発明のプロジェクタは、マトリクス状に配置された画素電極と、この画素電極に対応する透光部が形成されるとともに、前記画素電極以外の部分を覆い、略直交する辺を有する格子状の遮光部を備えたブラックマトリクスとを有し、光源装置から射出された光束を色光毎に画像情報に応じて変調する複数の光変調装置と、各光変調装置で変調された光束を合成する色合成光学装置と、この色合成光学装置によって合成された色光を拡大投射して投射画像を形成する投射光学装置とを備えたプロジェクタにおいて、前記光変調装置と、前記投射光学装置との間には、上述した何れかの光学部品が設置されていることを特徴とする。

このような本発明のプロジェクタによれば、上述した何れかの光学部品を備えているため、投射される画像の美観を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（１.プロジェクタの構成）
図１には、本実施形態のプロジェクタの光学系が示されている。
プロジェクタ４は、光源装置から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、形成した光学像を拡大投射するものである。
このプロジェクタ４は、図１に示すように、インテグレータ照明光学系４１と、色分離光学系４２と、リレー光学系４３と、光変調装置（液晶パネル）および色合成光学装置（クロスダイクロイックプリズム）を一体的に構成した光学装置４４と、光学部品１と、投射レンズ４５とを備える。
なお、光学部品１の構造については、後段で詳細に説明する。

インテグレータ照明光学系４１は、光学装置４４を構成する後述する液晶パネルの画像形成領域を略均一に照明するための光学系である。このインテグレータ照明光学系４１は、光源装置４１１と、第１レンズアレイ４１２と、第２レンズアレイ４１３と、偏光変換素子４１４と、重畳レンズ４１５とを備える。

光源装置４１１は、放射状の光線を射出する光源ランプ４１６と、この光源ランプ４１６から射出された放射光を反射するリフレクタ４１７とを備える。
第１レンズアレイ４１２は、光軸方向から見て略矩形状の輪郭を有する小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。各小レンズは、光源装置４１１から射出される光束を、複数の部分光束に分割している。
第２レンズアレイ４１３は、第１レンズアレイ４１２と略同様な構成を有しており、小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。この第２レンズアレイ４１３は、重畳レンズ４１５とともに、第１レンズアレイ４１２の各小レンズの像を光学装置４４の後述する液晶パネル上に結像させる機能を有している。

偏光変換素子４１４は、第２レンズアレイ４１３と重畳レンズ４１５との間に配置され、第２レンズアレイ４１３からの光を略１種類の偏光光に変換するものである。
具体的に、偏光変換素子４１４によって略１種類の偏光光に変換された各部分光は、重畳レンズ４１５によって最終的に光学装置４４の後述する液晶パネル上にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネルを用いたプロジェクタでは、１種類の偏光光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発する光源装置４１１からの光の略半分を利用できない。このため、偏光変換素子４１４を用いることで、光源装置４１１からの射出光を略１種類の偏光光に変換し、光学装置４４での光の利用効率を高めている。

色分離光学系４２は２枚のダイクロイックミラー４２１，４２２と、反射ミラー４２３とを備え、ダイクロイックミラー４２１，４２２によりインテグレータ照明光学系４１から射出された複数の部分光束を、赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。
リレー光学系４３は、入射側レンズ４３１、リレーレンズ４３３、および反射ミラー４３２，４３４を備え、色分離光学系４２で分離された赤色光を光学装置４４の後述する赤色光用の液晶パネルまで導く機能を有している。

この際、色分離光学系４２のダイクロイックミラー４２１では、インテグレータ照明光学系４１から射出された光束の青色光成分が反射するとともに、赤色光成分と緑色光成分とが透過する。ダイクロイックミラー４２１によって反射した青色光は、反射ミラー４２３で反射し、フィールドレンズ４１８を通って光学装置４４の後述する青色光用の液晶パネルに達する。このフィールドレンズ４１８は、第２レンズアレイ４１３から射出された各部分光側をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の緑色光用、赤色光用の液晶パネルの光入射側に設けられたフィールドレンズ４１８も同様である。

ダイクロイックミラー４２１を透過した赤色光と緑色光のうちで、緑色光はダイクロイックミラー４２２によって反射し、フィールドレンズ４１８を通って光学装置４４の後述する緑色光用の液晶パネルに達する。一方、赤色光はダイクロイックミラー４２２を透過してリレー光学系４３を通り、さらにフィールドレンズ４１８を通って光学装置４４の後述する赤色光用の液晶パネルに達する。

光学装置４４は、入射された光束を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものであり、色分離光学系４２で分離された各色光が入射される３つの入射側偏光板４４２と、各入射側偏光板４４２の後段に配置される液晶パネル４４１（４４１Ｒ、４４１Ｇ、４４１Ｂ）と、各液晶パネル４４１（４４１Ｒ、４４１Ｇ、４４１Ｂ）の後段に配置される射出側偏光板４４３と、クロスダイクロイックプリズム４４４とを備える。

各液晶パネル４４１は、入射した色光を図示しない外部からの画像情報に基づいて光変調し、入射側とは反対側から変調光束を射出する透過型の液晶パネルである。
液晶パネル４４１は、図２に示されるように、硝子等で構成された２枚の透明な基板（対向基板５１、ＴＦＴ基板５２）の間にツイステッドネマチック（ＴＮ）液晶５３が封入されたものである。

対向基板５１には、共通電極５４、および不要光を遮光するためのブラックマトリクス５５等が設けられている。
他方のＴＦＴ基板５２には、マトリクス状に配置された複数の画素電極５６、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５７等が設けられている。ＴＦＴ５７を介して画素電極５６に電圧が印加されると、対向基板５１に設けられた共通電極５４との間に挟まれた液晶５３が駆動される。なお、ＴＦＴ基板５２には、複数の走査線５８と複数のデータ線５９とがマトリクス状に交差して配置され、その交差部付近にＴＦＴ５７が、ゲートを走査線５８、ソースをデータ線５９、ドレインを画素電極５６に接続して配置される。

そして、走査線５８に順次選択電圧が印加されると、それに応じてオンしたＸ軸方向のＴＦＴ５７を介して、画素電極５６に駆動電圧が書き込まれる。ＴＦＴ５７は、非選択電圧の印加によりオフとなり、印加された駆動電圧を図示しない蓄積容量等に保持する。つまり、液晶パネル４４１は、その駆動方式がアクティブマトリクス方式となっている。
ここで、ブラックマトリクス５５は、ＴＦＴ基板５２の画素電極５６に応じた部分に複数の開口が形成され、この開口が透光部５５１となっている。透光部５５１は、平面視で、略矩形形状（本実施形態では略正方形形状）であり、マトリクス状に配置されている。透光部５５１以外の部分は、当該ＴＦＴ基板５２の画素電極５６以外の部分を覆うように配置された遮光部５５２となっている。この遮光部５５２は、略直交する複数の辺５５２Ａ，５５２Ｂから構成される格子状となっている。

入射側偏光板４４２は、色分離光学系４２で分離された各色光のうち、一定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものであり、例えば、サファイアガラス等の基板に偏光膜が貼付されたものである。
射出側偏光板４４３も、入射側偏光板４４２と略同様に構成され、液晶パネル４４１（４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ）から射出された光束のうち、所定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。
これらの入射側偏光板４４２および射出側偏光板４４３は、互いの偏光軸の方向が直交するように設定されている。

クロスダイクロイックプリズム４４４は、射出側偏光板４４３から射出され、各色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成するものである。
クロスダイクロイックプリズム４４４には、赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが、４つの直角プリズムの界面に沿って略Ｘ字状に設けられ、これらの誘電体多層膜により３つの色光が合成される。
投射レンズ４５は、光学装置４４により形成された光学像を拡大投射する投射光学装置としての機能を具備するものである。

（２．光学部品の構成）
図３〜図６を参照して、光学部品１について説明する。
図３及び図４に示す光学部品１は、液晶パネル４４１のブラックマトリクス５５の遮光部５５２の影が投射画像に投射されないようにするためのものであり、液晶パネル４４１の光束射出側に配置されている。本実施形態では、液晶パネル４４１の光束射出側であって、クロスダイクロイックプリズム４４４と、投射レンズ４５との間に配置されている。

この光学部品１は、第一位相差フィルム１１（第一光学素子）と、第一複屈折板１２と、第二位相差フィルム１３（第二光学素子）と、第二複屈折板１４とを有し、光束入射側からこの順番に配置されている。これらの各部品１１〜１４は、平面略矩形形状であり、各部品１１〜１４の平面形状及び大きさは略等しい。

第一位相差フィルム１１は、光学部品１に入射される直線偏光光を円偏光光に変換するためのものであり、１/４波長板としての役割を果たす。この第一位相差フィルム１１としては、入射する光の波長が長くなるに従って、位相差が大きくなる波長分散特性を有するプラスチックフィルムを用いることが好ましい。このような機能を有するプラスチックフィルムとしては、一軸延伸されたガラス転移点が２００℃以上のポリカーボネート製のフィルムが例示できる。
図５は、前記プラスチックフィルムの複屈折の波長分散特性を示すグラフである。グラフの横軸は、入射光の波長（ｎｍ）、縦軸は射出光の波長（ｎｍ）を示す。実線の直線Ｃは、入射光の波長に対する１/４の位相差の波長を示すものであり、常光線と、異常光線に１/４の位相差を与えて、直線偏光光を円偏光光に変換する理想的な位相差を示す。一点鎖線で示す曲線Ａと、破線で示す曲線Ｂは、それぞれ、異なる種類の前記プラスチックフィルムの複屈折の波長分散特性を示す。それぞれ、可視光の範囲（４００〜８００ｎｍ）で入射する光の波長が長くなるに従って、位相差が大きくなる波長分散特性を有する。この曲線Ａあるいは曲線Ｂに示す複屈折の波長分散特性を有するプラスチックフィルムを、第一位相差フィルム１１に用いることができる。

第一複屈折板１２は、第一位相差フィルム１１の光束射出側に配置されており、第一位相差フィルム１１から射出された光を常光線と、異常光線とに分離する。この第一複屈折板１２は、液晶パネル４４１のブラックマトリクス５５の透光部５５１の一方の配列方向に沿った、換言すると、ブラックマトリクス５５の格子状の遮光部５５２の一辺５５２Ａに沿った方向（図４の矢印１２１方向）の光学軸を有する。本実施形態では、第一複屈折板１２は、入射面におけるＹ軸に対して９０°方向に延びる光学軸を有する。
このような第一複屈折板１２としては、例えば、水晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）の結晶板を使用することが好ましい。なかでも、第一複屈折板１２として、ニオブ酸リチウムを使用することが好ましい。ニオブ酸リチウムの結晶板を使用することで、水晶の結晶板を使用する場合に比べ、複屈折板の厚みを薄くすることが可能となる。すなわち、水晶を使用した複屈折板と、ニオブ酸リチウムを使用した複屈折板とでは、光線の分離幅が同じである場合、ニオブ酸リチウムを使用した複屈折板の方が厚みが薄くなるのである。
なお、水晶と、ニオブ酸リチウムを、第一複屈折板１２と、後述する第二複屈折板１４にどんな組み合わせで用いてもよく、また、水晶、ニオブ酸リチウム以外の結晶板を使用してもよい。例えば、チリ硝石、方解石、ルチル、ＫＰＤ（ＫＨ₂ＰＯ₄）、ＡＰＤ（ＮＨ₄Ｈ₂ＰＯ₄）等を使用してもよい。

第二位相差フィルム１３は、第一複屈折板１２の光束射出側に配置されるものであり、第一位相差フィルム１１と同様の機能（入射される直線偏光光を円偏光光に変換する機能）を有する。また、第二位相差フィルム１３は、第一位相差フィルム１１と同様、入射する光の波長が長くなるに従って、位相差が大きくなる波長分散特性を有するプラスチックフィルムで構成されている。このプラスチックフィルムの材料としては、第一位相差フィルム１１と同様のものを使用することができる。

第二複屈折板１４は、第二位相差フィルム１３の光束射出側に配置されており、第二位相差フィルム１３から射出された光を常光線と、異常光線とに分離する。この第二複屈折板１４の光学軸は、第一複屈折板１２の光学軸と略直交するように配置されており、ブラックマトリクス５５を構成する格子状の遮光部５５２の前記一辺５５２Ａに直交する他辺５５２Ｂに沿った方向（図４の矢印１４１方向）となっている。本実施形態では、第二複屈折板１４の光学軸は、入射面におけるＹ軸に対して０°方向に延びている。この第二複屈折板１４としては、第一複屈折板１２と同様の結晶板を使用することができる。

このような光学部品１は、第一位相差フィルム１１、第一複屈折板１２、第二位相差フィルム１３、第二複屈折板１４を備える構成としたが、これに加え、反射防止膜を有するのが望ましい。例えば、第一位相差フィルム１１の光束入射側の面及び第二複屈折板１４の光束射出側の面に、反射防止膜（図示略）を形成することができる。反射防止膜を形成することにより、光学部品１に入射する光学像を表示する光束の表面反射を、より抑制することができる。

光学部品１における光束の反射は、前記表面反射あるいは光学部品１を構成する各要素の界面における反射等により発生する。発生した反射光は、光学装置４４（各液晶パネル４４１、クロスダイクロイックプリズム４４４等）に入射し、再反射されて、投影される画像にゴースト等を発生させる。なお、ゴーストは、光学部品１における反射率（表面反射率、および光学部品１を構成する各要素の界面における反射率）が５％を超えるとゴーストが確認される。

また、光学部品１は、第一位相差フィルム１１と、第一複屈折板１２とは、アクリル系の粘着剤Ｓにより固着されている。また、第一複屈折板１２及び第二位相差フィルム１３、第二位相差フィルム１３及び第二複屈折板１４もアクリル系の粘着剤Ｓにより固着されている。

アクリル系の粘着剤Ｓは、屈折率が１．４８以上有するものが用いられる。より好ましくは、屈折率が１．５４以上有するものを用いるのが望ましい。
なお、アクリル系の粘着剤Ｓの屈折率の調節は、粘着剤Ｓ中に芳香族モノマーを添加することで行うことができる。芳香族モノマーとしては、６−（４，６−ジブロモ−２−イソプロピルフェノキシ）−１−ヘキシルアクリレート、６−（４，６−ジブロモ−２−ｓｅｃ−ブチルフェノキシ）−１−ヘキシルアクリレート、２，６−ジブロモ−４−ノニルフェニルアクリレート、２，６−ジブロモ−４−ドデシルフェニルアクリレート、２−（１−ナフチルオキシ）−１−エチルアクリレート、２−（２−ナフチルオキシ）−１−エチルアクリレート、６−（１−ナフチルオキシ）−１−ヘキシルアクリレート、６−（２−ナフチルオキシ）−１−ヘキシルアクリレート、８−（１−ナフチルオキシ）−１−オクチルアクリレート、８−（２−ナフチルオキシ）−１−オクチルアクリレートおよびフェノキシエチルアクリレート等が挙げられる。

このようなアクリル系の粘着剤Ｓとして、屈折率が１．４８の粘着剤を用い、且つ第一位相差フィルム１１の光束入射側の面および第二複屈折板１４の光束射出側の面に、一般的な０．６％反射の反射防止膜を形成した場合、光学部品１の反射率は、以下の様になる。
第一位相差フィルム１１（ポリカーボネート、屈折率：略１．６０）の光束入射側の面に、０．６％反射の反射防止膜を形成した際の表面反射率は、略０．６％であり、第二複屈折板１４（水晶、屈折率：略１．５４）の光束射出側の面に０．６％反射の反射防止膜を形成した際の表面反射率は、略０．６％である。また、詳細は省略するが、光学部品１を構成する各要素の界面における反射率の合計は、３．６５％である。
すなわち、光学部品１における反射率は、略４．８５（すなわち、０．６＋３．６５＋０．６）％となり、５％を超えることがなく、ゴーストの発生を防止することができる。

なお、光学部品１を構成する各要素の各界面における反射率は、各要素の屈折率の値の差が小さい程、小さくなる。したがって、アクリル系の粘着剤Ｓの屈折率は、１．４８以上有するものを用いるのが好ましく、より好ましくは、水晶からなる各複屈折板１２，１４の屈折率１．５４以上有するものを用いるのが望ましい。しかし、ポリカーボネートからなる各位相差フィルム１１，１３の屈折率１．６０を超えないことが望ましい。屈折率１．６０を超えると、界面における反射率が高くなってしまう。

以上のような光学部品１では、入射した光を以下のように分離し、液晶パネル４４１のブラックマトリクス５５の影の投射画像への影響を防止する。ここでは、図４を主に参照して説明する。なお、図４には、光学部品１の分解斜視図及び光学部品１を通る光線の分離状態を示す図が示されている。
液晶パネル４４１からクロスダイクロイックプリズム４４４を介して射出された光は、ブラックマトリクス５５の格子状の遮光部５５２の一辺５５２Ａ、または、この一辺５５２Ａに直行する他辺５５２Ｂに沿った方向（図４の矢印Ｙ方向）に振動する直線偏光光Ｌ１である。この直線偏光光Ｌ１は、第一位相差フィルム１１に入射し、円偏光光Ｌ２に変換される。
第一位相差フィルム１１から射出された光Ｌ２は、第一複屈折板１２に入射する。そして、この第一複屈折板１２により、常光線Ｌ３と、異常光線Ｌ４とに分離される。異常光線Ｌ４は、第一複屈折板１２の光学軸の方向、すなわち、ブラックマトリクス５５の格子状の遮光部５５２の一辺５５２Ａに沿った方向にずれる。なお、この常光線Ｌ３と異常光線Ｌ４とのずれ幅（分離幅）は画素ピッチＴ（図２参照）の１/３以上、２/３以下であることが好ましい。
第一複屈折板１２から射出された常光線Ｌ３、異常光線Ｌ４は、第二位相差フィルム１３により、それぞれ直線偏光光から円偏光光Ｌ５，Ｌ６に変換される。その後、第二位相差フィルム１３から射出された２本の光線Ｌ５，Ｌ６は、第二複屈折板１４に入射する。第二複屈折板１４では、入射した２本の光線Ｌ５，Ｌ６が、ぞれぞれ、常光線Ｌ７及び異常光線Ｌ９、常光線Ｌ８及び異常光線Ｌ１０に分離される。異常光線Ｌ９，Ｌ１０は、第二複屈折板１４の光学軸の方向、すなわち、ブラックマトリクス５５を構成する格子状の遮光部５５２の他辺５５２Ｂに沿った方向にずれる。これにより、４本に分離された光線Ｌ７，Ｌ８，Ｌ９，Ｌ１０は、ブラックマトリクス５５を構成する格子状の遮光部５５２の辺５５２Ａ，５５２Ｂに沿った辺を有する略正方形、或いは略長方形の頂点に配置されることとなる。そのため、投射レンズ４５を介して投射される画像Ｇは、例えば、図６に示すようにブラックマトリクス５５の遮光部５５２により形成される影の部分に光線が照射されたものとなり、光学部品１を介して投射される画像Ｇにおいてブラックマトリクス５５の遮光部５５２の像Ｐが消えることとなる。
なお、第二複屈折板１４の常光線Ｌ７，Ｌ８と異常光線Ｌ９，Ｌ１０とのずれ幅（分離幅）も、画素ピッチＴ（図２参照）の１/３以上、２/３以下であることが好ましい。

（３．実施形態の効果）
従って、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（3-1）クロスダイクロイックプリズム４４４から射出される直線偏光光Ｌ１を第一位相差フィルム１１により、円偏光光Ｌ２としている。円偏光に偏光することで、ブラックマトリクス５５の格子状を構成する遮光部５５２の一辺５５２Ａに沿った方向の光学軸を有する第一複屈折板１２により、クロスダイクロイックプリズム４４４からの光を常光線Ｌ３、異常光線Ｌ４に分離することができる。このときの常光線Ｌ３、異常光線Ｌ４の分離方向は、ブラックマトリクス５５を構成する格子状の遮光部５５２の一辺５５２Ａに沿った方向となる。さらに、その後、分離した２つの光線Ｌ３，Ｌ４を第二位相差フィルム１３により円偏光光Ｌ５，Ｌ６とし、この円偏光光Ｌ５，Ｌ６を第一複屈折板１２の光学軸と略直交する光学軸を有する第二複屈折板１４で分離する。これにより、二本の円偏光光Ｌ５，Ｌ６は、第一複屈折板１２での分離方向と直交する方向、すなわち、ブラックマトリクス５５を構成する格子状の遮光部５５２の前記一辺５５２Ａに略直交する他辺５５２Ｂに沿った方向に分離されることとなる。
このような本実施形態では、光学部品１により、ブラックマトリクス５５の透光部５５１を介して射出された光Ｌ１が、ブラックマトリクス５５を構成する格子状の遮光部５５２の直交する２辺５５２Ａ，５５２Ｂに沿って４本の光線Ｌ７，Ｌ８，Ｌ９，Ｌ１０に分離されるため、この分離された光線Ｌ７，Ｌ８，Ｌ９，Ｌ１０は、ブラックマトリクス５５の遮光部５５２の直交する２辺５５２Ａ，５５２Ｂに沿った辺を有する略正方形、或いは略長方形の頂点に配置されることとなる。これにより、投射レンズ４５を介して投射される画像Ｇは、図６に示すように重なりあったものとなり、プロジェクタ４から投射される画像の美観を向上させることができる。

（3-2）本実施形態では、直線偏光光を円偏光光に変換する素子として、位相差フィルム１１，１３を使用しており、水晶等の結晶板を使用する場合に比べ、光学部品１の薄型化及び軽量化を図ることができる。
また、位相差フィルム１１，１３は、プラスチック製のフィルムであり、直線偏光光を円偏光光に変換する素子として、水晶等の結晶板を使用する場合に比べ、コストの低減を図ることも可能となる。

（3-3）従来の構成の光学部品１００（図１０参照）を使用して、正方分離を行なうために、二枚の複屈折板１０１，１０２に加え、三枚目の複屈折板を設ける方法が提案できる。しかしながら、この場合には、複屈折板を３枚使用することとなるので、光学部品の厚みが厚くなるとともに、重量が重くなってしまう。
これに対し、本実施形態の光学部品１は、２枚の複屈折板１２，１４と、２枚の位相差フィルム１１，１３を備える構成となっているため、複屈折板を３枚使用する場合に比べ、光学部品１の厚みを薄くすることができるとともに、軽量化を図ることが可能となる。

（3-4）本実施形態では、第一位相差フィルム１１及び第二位相差フィルム１３を、入射する光の波長が長くなるに従って、位相差が大きくなる波長分散特性を有するものとしているため、広い波長範囲にわたって、入射光を直線偏光から円偏光に変換することができる。
（3-5）さらに、本実施形態では、位相差フィルム１１，１３と、複屈折板１２，１４とをアクリル系の粘着剤Ｓを介して固着しているため、位相差フィルム１１，１３及び複屈折板１２，１４の線膨張係数の差に伴って発生する歪みを粘着剤Ｓで吸収することが可能となる。これにより、耐久性の高い光学部品１とすることができる。
また、位相差フィルム１１，１３と、複屈折板１２，１４との固着にアクリル系の粘着剤Ｓを使用することで、光学部品１を透過する光の透過率の低下を防止することができる。
（3-6）また、本実施形態では、光学部品を構成する位相差フィルム１１，１３および複屈折板１２，１４が、互いに屈折率が１．４８以上のアクリル系の粘着剤Ｓを介して固着されることで、光学部品１に入射する光学像を表示する光束が、各位相差フィルム１１，１３および各複屈折板１２，１４の界面における反射が抑制され、反射光が光学装置４４に入射し、再反射して、投影される画像にゴースト等が発生するのを防ぐことができる。

（3-7）また、光学部品１の第一複屈折板１２及び第二複屈折板１４の分離幅を液晶パネル４４１の画素ピッチの１/３以上、２/３以下としているため、これにより、投射画像におけるブラックマトリクス５５により形成される影を確実に消すことが可能となる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、光学部品１において、第一位相差フィルム１１、第一複屈折板１２、第二位相差フィルム１３、第二複屈折板１４の平面形状を等しくするとともに、平面の大きさも等しくしたが、これに限らず、例えば、光学部品の光束入射側及び光束射出側の判別を行いやすくするために、図７に示す光学部品２のように、光束射出側に位置する第二複屈折板２４の大きさを、第一位相差フィルム１１、第一複屈折板１２、第二位相差フィルム１３よりも大きなものとしてもよい。
また、光学部品の光束入射側及び光束射出側の判別を行いやすくするために、図８に示すように、光学部品３の４つの角部のうち、一つの角部を切り欠いた構造としてもよい。この切欠き部分３１が、例えば、左上になるように、光学部品３を配置することで、第一位相差フィルム１１が光束入射側に向く構造とすることで、光学部品の光束入射側及び光束射出側の判別を行いやすくすることができる。
このように光学部品の光束入射側、光束射出側の判別を行いやすくすることで、光学部品をプロジェクタ等の光学機器の筐体内に設置する際に、容易に設置することができる。

また、前記実施形態では、位相差フィルム１１，１３を入射する光の波長が長くなるに従って、位相差が大きくなる波長分散特性を有するとしたが、このような特性を有しない位相差フィルムを使用してもよい。
さらに、前記実施形態では、光学部品は、直線偏光光を円偏光光に変換する光学素子として、プラスチック製の位相差フィルム１１，１３を使用したが、これに限らず、直線偏光光を円偏光光に変換する光学素子として、例えば、水晶板等を使用してもよい。
また、前記実施形態では、光学部品１において、第一位相差フィルム１１，１３と、複屈折板１２，１４とをアクリル系の粘着剤Ｓを介して固着したが、使用する粘着剤Ｓの種類はこれに限られるものではない。例えば、シリコン系の粘着剤を使用してもよい。
さらに、位相差フィルム１１，１３と、複屈折板１２，１４を固着する際に、粘着剤を使用せずに、接着剤を使用してもよい。

また、前記実施形態では、光学部品１をスクリーンを観察する方向から投射を行うフロントタイプのプロジェクタ４に搭載したが、これに限らず、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射を行うリアタイプのプロジェクタに搭載してもよい。
さらに、光学部品１を搭載する光学機器は、プロジェクタに限られるものではない。

また、プロジェクタ４では、３つの液晶パネル４４１を用いていたが、これに限らない。例えば、１つの液晶パネルのみ、２つの液晶パネル、あるいは、４つ以上の液晶パネル４４１を用いる構成としてもよい。
前記実施形態では、液晶パネル４４１は、アクティブマトリクス駆動方式として説明したが、これに限られず、パッシブマトリクス駆動方式を採用してもよい。この際、画素電極、共通電極は、駆動方式に副った形状にすればよい。さらに、スイッチング素子として、前記各実施形態で説明したＴＦＴ素子の３端子素子に限らず、ＭＩＭ等の２端子素子等を採用してもよい。

本発明は、プロジェクタ等の光学機器に搭載される光学部品に利用することができる。

本発明の実施形態にかかるプロジェクタの光学系を示す模式図。 前記プロジェクタの液晶パネルを示す斜視図。 本発明の光学部品を示す断面図。 前記光学部品を示すとともに、光学部品を透過する光の状態を示す図。 前記光学部品の位相差フィルムの複屈折を示す図。 前記光学部品を介して投射された像を示す図。 前記光学部品の変形例を示す平面図。 前記光学部品の他の変形例を示す斜視図。 光変調装置から射出された光学像を示す図。 従来の光学部品を透過する光の状態を示す図。 前記従来の光学部品を介して投射された像を示す図。

符号の説明

１…光学部品、２…光学部品、３…光学部品、４…プロジェクタ、１１…第一位相差フィルム（第一光学素子）、１２…第一複屈折板、１３…第二位相差フィルム（第二光学素子）、１４…第二複屈折板、２４…第二複屈折板、４４…光学装置、４５…投射レンズ（投射光学装置）、５１…対向基板、５２…ＴＦＴ基板、５３…液晶、５５…ブラックマトリクス、４１１…光源装置、４４１（４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ）…液晶パネル（光変調装置）、４４４…クロスダイクロイックプリズム（色合成光学装置）、５５１…透光部、５５２…遮光部、５５２Ａ…一辺、５５２Ｂ…他辺、Ｌ１…直線偏光光、Ｌ２…円偏光光、Ｌ３…常光線、Ｌ４…異常光線、Ｌ５，Ｌ６…円偏光光、Ｌ７…常光線、Ｌ８…常光線、Ｌ９…異常光線、Ｌ１０…異常光線、Ｓ…粘着剤。

Claims (6)

1. 対向する一対の基板およびこれらの基板間に封入された液晶を備えた光変調装置の光束射出側に配置される光学部品であって、
   前記光変調装置は、前記対向する一対の基板のうち、一方の基板上にマトリクス状に配置された画素電極と、他方の前記基板上に配置された、前記画素電極に対応する透光部が形成されるとともに、前記画素電極以外の部分を覆い、略直交する辺を有する格子状の遮光部を備えたブラックマトリクスとを有したものであり、
   前記光学部品は、前記光変調装置の光束射出側へ配置される側から順に、
   前記光変調装置から射出される直線偏光光を円偏光光に変換する第一光学素子と、
   前記光変調装置のブラックマトリクスを構成する格子状の遮光部の一辺に沿った光学軸を有する第一複屈折板と、
   第一複屈折板からの常光線、異常光線を円偏光光に変換する第二光学素子と、
   前記第二光学素子からの光束が入射されるとともに、前記第一複屈折板の光学軸と略直交する光学軸を有する第二複屈折板とを備えることを特徴とする光学部品。
2. 請求項１に記載の光学部品において、
   前記第一光学素子及び第二光学素子は、プラスチック製の位相差フィルムであることを特徴とする光学部品。
3. 請求項２に記載の光学部品において、
   前記位相差フィルムは入射する光の波長が長くなるに従って、位相差が大きくなる波長分散特性を有することを特徴とする光学部品。
4. 請求項２又は３に記載の光学部品において、
   前記位相差フィルム及び前記複屈折板は、互いにアクリル系の粘着剤を介して固着されていることを特徴とする光学部品。
5. 請求項４に記載の光学部品において、
   前記アクリル系の粘着剤の屈折率が１．４８以上で前記位相差フィルムの屈折率以下であることを特徴とする光学部品。
6. マトリクス状に配置された画素電極と、この画素電極に対応する透光部が形成されるとともに、前記画素電極以外の部分を覆い、略直交する辺を有する格子状の遮光部を備えたブラックマトリクスとを有し、光源装置から射出された光束を色光毎に画像情報に応じて変調する複数の光変調装置と、
   各光変調装置で変調された光束を合成する色合成光学装置と、
   この色合成光学装置によって合成された色光を拡大投射して投射画像を形成する投射光学装置とを備えたプロジェクタにおいて、
   前記光変調装置と、前記投射光学装置との間には、請求項１から５の何れか一項に記載の光学部品が設置されていることを特徴とするプロジェクタ。
   

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