JP2008076481A

JP2008076481A - プロジェクタ

Info

Publication number: JP2008076481A
Application number: JP2006252484A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Yanai; 宏明矢内; Toshiaki Hashizume; 俊明橋爪; Kasho Sekiguchi; 歌省関口
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2008-04-03

Abstract

【課題】耐光性及び耐熱性に優れ寿命が長く、液晶パネル等で発生する戻り光の影響によ
るコントラストの低下を抑制することのできるプロジェクタを提供すること。
【解決手段】第１偏光素子４２ｃを紙面ｘ軸回りに回転させた位置に配置することにより
、入射光に対する第１偏光素子４２ｃにおける周期的な凹凸構造のピッチ幅や多層構造の
形状の変化が少ないながらも、液晶パネル４１ｃと第１偏光素子４２ｃとを平行でない配
置とすることができる。これにより、戻り光の成分を光路外へ排出させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、偏光調整機能を有する光反射型の偏光素子を組み込んだ光変調装置を備える
プロジェクタに関する。

例えば、光変調装置である液晶ライトバルブを組み込んだタイプのプロジェクタ等にお
いて、偏光状態を調整するために、通常、液晶パネルの入射面側及び射出面側には偏光素
子が配置される。

偏光素子としては、光吸収型の偏光板が多く用いられるが、光吸収型の偏光板は、耐光
性及び耐熱性に劣り寿命が短いという問題がある。このような問題を解決するべく液晶パ
ネルの入射面側の偏光素子として構造複屈折型偏光板といった光反射型の偏光板を用いる
ことにより偏光素子の耐光性や耐熱性を向上させるものが知られている（特許文献１参照
）。
ＷＯ０１／０５５７７８号公報

しかしながら、液晶パネル（あるいはさらにその後段）において、入射面側の偏光素子
への戻り光が発生する場合がある。当該戻り光の成分には、入射面側の偏光素子において
再び液晶パネル側へ反射されるものが存在する。このように入射面側の偏光素子で再び反
射された戻り光の影響により、投影画像のコントラストが低下するおそれがある。

そこで、本発明は、耐光性及び耐熱性に優れ寿命が長い光変調装置を備え、液晶パネル
等で発生する戻り光の影響によるコントラストの低下を抑制することのできるプロジェク
タを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る第１のプロジェクタは、（ａ）光源光を均一
化して照明光を形成する照明光学系と、（ｂ）照明光を変調する液晶パネルと、液晶パネ
ルの前段に配置され照明光のうち第１方向の直線偏光成分を透過し第１方向の直線偏光以
外の成分を反射する反射型偏光素子である第１偏光素子と、液晶パネルの後段に配置され
液晶パネルから射出された変調光から第２方向の直線偏光成分を取り出す第２偏光素子と
を含む光変調装置と、（ｃ）光変調装置を経た像光を投射する投射光学系とを備え、（ｄ
）第１偏光素子は、照明光の光軸に垂直な面を基準として、射出面が第１方向に対応する
透過軸回りに回転した状態となるように所定角度だけ傾いている。

上記プロジェクタでは、光変調装置に含まれる第１偏光素子により、照明光の偏光成分
のうち液晶パネルでの変調に用いられる所定方向の偏光成分である第１方向の直線偏光成
分を透過させるとともに他の成分を反射することにより排除する。さらに、上記第１偏光
素子は、入射面が第１方向に対応する透過軸回りに回転した状態となるように所定角度だ
け傾いているので、第１偏光素子の後段である液晶パネル等において発生する第１偏光素
子への戻り光をも反射により本プロジェクタの光路外へ排除することができる。従って、
本プロジェクタは、耐光性及び耐熱性に優れた光変調装置を備え、寿命を長くできるだけ
でなく、戻り光の影響によるコントラストの低下を抑制することができる。

また、本発明の具体的な態様として、第１偏光素子が、透過軸に沿って一次元に周期的
な凹凸構造を有する。これにより、第１偏光素子の構造的形状を入射する光に応じて適切
な反射・透過特性を有するものとすることができる。

また、本発明の具体的な態様として、第１偏光素子が、屈折率の異なる物質が深さ方向
に交互に積層した周期的な組成構造を有する。これにより、第１偏光素子に入射する光の
波長特性に応じて適切な反射・透過特性を有する多層構造を形成することができる。

また、本発明の具体的な態様として、第１偏光素子が、フォトニック結晶光学素子であ
る。これにより、適切で、かつ品質劣化の少ない安定した反射・透過特性を有する偏光素
子を作製することができる。

また、本発明の具体的な態様として、第１偏光素子が、ワイヤグリッド型偏光板である
。これにより、適切な反射・透過特性を有する反射型偏光素子を比較的簡易に作製するこ
とができる。

また、本発明の具体的な態様として、第１偏光素子が、照明光の光軸に垂直な面を基準
として、入射面が透過軸に垂直な軸回りに回転した状態となるように傾いている。これに
より、反射・透過特性の調整等を行うことができる。

また、本発明の具体的な態様として、光変調装置が、第１偏光素子と液晶パネルとの間
に補助偏光板を備える。これにより、第１偏光素子で生じる可能性のある偏光分離特性の
入射角依存性や波長依存性を抑えることができ、全体として消光比を上げることができる
。

また、本発明の具体的な態様として、上記プロジェクタが、（ａ）照明光を所定波長ご
とに色光に分離し、各色光を形成する色分離光学系と、（ｂ）色分離光学系からの各色光
によって照明されて、各色の像光をそれぞれ形成する複数の色光変調装置と、（ｃ）色光
変調装置からの各色の像光を合成して前記投射光学系に入射させる合成光学系とを備え、
（ｄ）複数の色光変調装置のうち、少なくとも紫外光又は青光の領域波長を含む色光に対
応する色光変調装置は、上述の第１偏光素子を含む光変調装置である。これにより、カラ
ー画像による投射が可能であり、また、反射型の第１偏光素子によって、プロジェクタの
劣化要因となる紫外光等を排除することができるとともに、投射画像のコントラストを高
めることができる。

〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係るプロジェクタを説明するための概念図である。本実施形態
に係るプロジェクタ１００は、光源装置１０と、照明光学系２０と、色分離光学系３０と
、複数の色光変調装置である光変調部４０と、合成光学系であるクロスダイクロイックプ
リズム５０と、投射光学系である投射レンズ６０とを備える。

光源装置１０は、可視光波長領域を含む光源光を発生する光源１１と、光源光を反射す
るリフレクタ１２と、光源光の光束方向を平行化する光平行化手段である平行化レンズ１
３とを備え、光束方向の揃った光源光を射出する。

光源装置１０において、光源１１は、例えば、高圧水銀ランプなどであり、像光形成の
必要に足る光量を有する略白色の光源光を発生する。リフレクタ１２は、当該光源光を所
定の焦点に集めるように反射する。平行化レンズ１３は、光源光の光束方向を略平行に変
換する。尚、リフレクタ１２の曲面は、楕円面であるのが一般的であるが、この他にも、
例えば放物面や放物面を用いることが可能である。放物面等を用いる場合、平行化レンズ
１３を不要とすることができる。

照明光学系２０は、光源装置１０から射出された光源光の光束を複数の部分光束に分割
し、これら複数の光束を対象とする照明領域に重畳して入射させ、この照明領域の面内照
度を均一化するための光学系であり、光源装置１０と協働して、光源光から均一な照明光
を形成するための照明装置として機能する。照明光学系２０は、第１、第２フライアイレ
ンズ２１ａ、２１ｂと、偏光変換素子２２と、重畳レンズ２３とを備える。

第１、第２フライアイレンズ２１ａ、２１ｂは、それぞれマトリックス状に配置された
複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって光源装置１０の平行化レンズ１
３を経た光を分割して個別に集光・発散させる。より具体的には、第１フライアイレンズ
２１ａは、平行化レンズ１３を経た光束を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子と
しての機能を有し、システム光軸ＯＡと直交する面内に上述した複数の要素レンズを備え
て構成される。各要素レンズの輪郭形状は、後述する各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ
、４０ｃ上の被照明領域の形状と略相似形状をなすように設定されている。第２フライア
イレンズ２１ｂは、前述した第１フライアイレンズ２１ａにより分割された複数の部分光
束を集光する光学素子であり、第１フライアイレンズ２１ａと同様にシステム光軸ＯＡに
直交する面内に上述した複数の要素レンズを備えているが、集光を目的としているため、
各要素レンズの輪郭形状が上記各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃの被照明領域
と対応している必要はない。

偏光変換素子２２は、ＰＢＳアレイで形成されており、第１フライアイレンズ２１ａに
より分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える役割を有する。この偏
光変換素子２２は、詳細な図示を省略しているが、システム光軸ＯＡに対して傾斜配置さ
れる偏光分離膜及び反射ミラーを交互に配列した構成を具備する。前者の偏光分離膜は、
各部分光束に含まれるＰ偏光光束及びＳ偏光光束のうち、一方の偏光光束を透過し、他方
の偏光光束を反射する。反射された他方の偏光光束は、後者の反射ミラーによって光路を
折り曲げられ、一方の偏光光束の射出方向、すなわちシステム光軸ＯＡに沿った方向に射
出される。射出された偏光光束のいずれかは、偏光変換素子２２の光束射出面にストライ
プ状に設けられる位相差板によって偏光変換され、すべての偏光光束の偏光方向が揃えら
れる。このような偏光変換素子２２を用いることにより、光源装置１０から射出される光
束を、一方向の偏光光束に揃えることができるため、各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ
、４０ｃで利用する光の利用率を向上させることができる。

重畳レンズ２３は、第１フライアイレンズ２１ａ、第２フライアイレンズ２１ｂ及び偏
光変換素子２２を経た複数の部分光束を集光して光変調部４０を構成する各色の液晶ライ
トバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃの画像形成領域上に重畳させつつ入射させるための重畳
光学素子である。つまり、重畳レンズ２３によって、第１フライアイレンズ２１ａで分割
された各部分光束を、液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ上にずれなく重ね合わせ
て入射させることができ、液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃの均一な照明が可能
になる。

色分離光学系３０は、第１ダイクロイックミラー３１と、第２ダイクロイックミラー３
２と、第１反射ミラー３３と、第２反射ミラー３４ａと、第３反射ミラー３４ｂと、３つ
のフィールドレンズ３５ａ、３５ｂ、３５ｃとを備え、照明光学系２０により形成された
照明光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３色に分離するとともに、各色光を後段の液
晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃへ導く。より詳しく説明すると、まず、第１及び
第２ダイクロイックミラー３１、３２は、照明光に含まれる可視光波長領域の所定波長領
域に応じて反射及び透過により照明光の分離を行う。特に、ここでは、第１ダイクロイッ
クミラー３１は、ＲＧＢの３色のうちＲ光（赤光）を反射しＧ光（緑光）及びＢ光（青光
）を透過させる。また、第２ダイクロイックミラー３２は、ＧＢの２色のうちＧ光を反射
しＢ光を透過させる。これにより、図１に示すように、Ｒ光は、第１ダイクロイックミラ
ー３１での分離により、第１光路ＯＰ１を通過する。また、Ｇ光は、第１及び第２ダイク
ロイックミラー３２、３３での分離により、第２光路ＯＰ２を通過する。また、Ｂ光は、
第２ダイクロイックミラー３２での分離により、第２光路ＯＰ２の途中から分離して第３
光路ＯＰ３を通過する。

次に、この色分離光学系３０において、第１ダイクロイックミラー３１で反射されたＲ
光は、第１反射ミラー３３を経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ３５ａに入
射する。また、第１ダイクロイックミラー３１を透過し、第２ダイクロイックミラー３２
で反射されたＧ光は、入射角度を調節するためのフィールドレンズ３５ｂに入射する。さ
らに、第１及び第２ダイクロイックミラー３１、３２を通過したＢ光は、リレーレンズＬ
Ｌ１、ＬＬ２と第２、第３反射ミラー３４ａ、３４ｂとを経て入射角度を調節するための
フィールドレンズ３５ｃに入射する。

光変調部４０は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各色についての３つの色光変調装
置である液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃにより構成される。液晶ライトバルブ
４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、入射した照明光の空間的強度分布を変調する非発光型の光変
調装置である。このうち、液晶ライトバルブ４０ａは、色分離光学系３０から射出された
各色光のうちＲ光に対応して照明される液晶パネル４１ａと、液晶パネル４１ａの入射側
に配置される第１偏光素子４２ａと、液晶パネル４１ａの射出側に配置される第２偏光素
子４３ａとを備える。

液晶ライトバルブ４０ａにおいて、第１偏光素子４２ａは、液晶パネル４１ａに入射す
べき光のうち所定の第１方向の直線偏光成分を透過し、第１方向の直線偏光以外の成分を
反射する光反射型の偏光素子である。この第１偏光素子４２ａは、後に詳述するが、その
法線がシステム光軸ＯＡに対して傾斜した状態となっている。一方、第２偏光素子４３ａ
は、液晶パネル４１ａから射出された変調光から第２方向の直線偏光成分を取り出す光吸
収型の偏光素子である。

他の液晶ライトバルブ４０ｂ、４０ｃについても同様の構成となっており、液晶ライト
バルブ４０ｂは、色分離光学系３０から射出された各色光のうちＧ光に対応して照明され
る液晶パネル４１ｂと、液晶パネル４１ｂの入射側に配置される第１偏光素子４２ｂと、
液晶パネル４１ｂの射出側に配置される第２偏光素子４３ｂとを備える。また、液晶ライ
トバルブ４０ｃは、色分離光学系３０から射出された各色光のうちＢ光に対応して照明さ
れる液晶パネル４１ｃと、液晶パネル４１ｃの入射側に配置される第１偏光素子４２ｃと
、液晶パネル４１ｃの射出側に配置される第２偏光素子４３ｃとを備える。尚、以上の液
晶ライトバルブ４０ｂ、４０ｃにおいても、第１偏光素子４２ｂ、４２ｃは、その法線が
システム光軸ＯＡに対して傾斜した状態となっている。

第１ダイクロイックミラー３１で反射されたＲ光は、フィールドレンズ３５ａ等を介し
て液晶ライトバルブ４０ａに入射し、液晶ライトバルブ４０ａの液晶パネル４１ａを照明
する。第１ダイクロイックミラー３１を透過し、第２ダイクロイックミラー３２で反射さ
れたＧ光は、フィールドレンズ３５ｂ等を介して液晶ライトバルブ４０ｂに入射し、液晶
ライトバルブ４０ｂの液晶パネル４１ｂを照明する。第１、第２ダイクロイックミラー３
１、３２の双方を透過したＢ光は、フィールドレンズ３５ｃ等を介して液晶ライトバルブ
４０ｃに入射し、液晶ライトバルブ４０ｃの液晶パネル４１ｃを照明する。

各液晶パネル４１ａ〜４１ｃは、入射した照明光の空間的強度分布を変調し、各液晶パ
ネル４１ａ〜４１ｃにそれぞれ入射した３色の光は、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃに電気
的信号として入力された駆動信号或いは画像信号に応じて変調される。この際、第１偏光
素子４２ａ〜４２ｃは、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃに入射する照明光の偏光方向を調整
する。つまり、既述のように、第１偏光素子４２ａ〜４２ｃは、それぞれ偏光成分のうち
必要とされる第１方向の直線偏光成分を透過させ、それ以外の成分を反射することで排除
する。また、この際、第２偏光素子４３ａ〜４３ｃは、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃから
射出される変調光のうち第２方向の直線偏光成分を変調光として取り出す。以上により、
各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、それぞれに対応する各色の像光を形成す
る。尚、ここで、第１方向の直線偏光成分は、液晶ライトバルブ４０ａ〜４０ｃごとに入
射する各色光の偏光状態により偏光方向が異なる場合もあるが、本実施形態では、全て一
致させている。また、第１方向の直線偏光成分と第２方向の直線偏光成分の偏光方向の関
係は、液晶パネル４１ａ〜４１ｃの構成等によって定まり、両者の偏光方向が互いに垂直
な関係になっているとは限らない。さらに、第１偏光素子４２ａ〜４２ｃは、光軸に垂直
な面に対して傾いた配置となっているため、図１において通常より厚みを帯びた状態に見
えるが、これは、第１偏光素子４２ａ〜４２ｃが、図１の紙面に対して垂直ではなく、垂
直な位置から光路上前方あるいは後方に傾いた状態で設置されているためである（詳しく
は図２により後述する）。

クロスダイクロイックプリズム５０は、各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃか
らの各色の像光を合成する。より詳しく説明すると、クロスダイクロイックプリズム５０
は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼
り合わせた界面には、Ｘ字状に交差する一対の誘電体多層膜５１ａ、５１ｂが形成されて
いる。一方の第１誘電体多層膜５１ａは、Ｒ光を反射し、他方の第２誘電体多層膜５１ｂ
は、Ｂ光を反射する。クロスダイクロイックプリズム５０は、液晶ライトバルブ４０ａか
らのＲ光を誘電体多層膜５１ａで反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ４
０ｂからのＧ光を誘電体多層膜５１ａ、５１ｂを介して直進・射出させ、液晶ライトバル
ブ４０ｃからのＢ光を誘電体多層膜５１ｂで反射して進行方向左側に射出させる。このよ
うにして、クロスダイクロイックプリズム５０によりＲ光、Ｇ光及びＢ光が合成され、カ
ラーの画像光である合成光が形成される。

投射レンズ６０は、クロスダイクロイックプリズム５０を経て形成された合成光による
画像光を所望の拡大率で拡大してスクリーン（不図示）上にカラーの画像を投射する。

以上の説明において、第１偏光素子４２ａ〜４２ｃのいずれも反射型の偏光素子として
説明したが、第１偏光素子４２ａ〜４２ｃのうちの一部のみに反射型の偏光素子を用い、
他の偏光素子には非反射型（光吸収型）の偏光素子を図１の紙面に対して垂直に配置した
ものを用いてもよい。例えば、第１偏光素子４２ａ〜４２ｃのうち反射型の偏光素子を用
いる部分としては、光学機器の劣化要因たる紫外光領域波長を最も多く含むと考えられる
Ｂ光に対応する第１偏光素子４２ｃのみとし、その他は非反射型の偏光素子を用いる態様
が考えられる。

尚、図１では、第１偏光素子４２ａ〜４２ｃは、紙面に対して垂直な位置から光路上前
方あるいは後方に傾けているとしたが、第１偏光素子４２ａ〜４２ｃに入射する各色光の
偏光状態等に応じて左右に傾けることも可能である。

以下、図２（ａ）、（ｂ）を用いて光変調部４０の一例について説明する。尚、本実施
形態及びその他の各実施形態での説明においては、いずれも、紫外光又は青光の領域波長
を含む色光であるＢ光に対応する液晶ライトバルブ４０ｃ等について説明するが、他色光
に対応する液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ等においても同様であるので説明を省略する
。尚、上述のように、例えば、第１偏光素子４２ａ、４２ｂ等については光反射型の偏光
素子を用いず、光吸収型の偏光素子を設置することも可能である。

図２（ａ）、（ｂ）は、図１の光変調部４０を構成する液晶ライトバルブ４０ａ、４０
ｂ、４０ｃのうち、第３光路ＯＰ３上に配置される液晶ライトバルブ４０ｃの一例を概念
的に説明する側面及び平面図である。つまり、図２（ａ）は、図１の液晶ライトバルブ４
０ｃを光路の進行方向（ｚ軸方向）右側面から見た一例である。平面図である図２（ｂ）
は、図１に対応する。

上述のように、液晶ライトバルブ４０ｃは、液晶パネル４１ｃと、第１偏光素子４２ｃ
と、第２偏光素子４３ｃとを備え、第１偏光素子４２ｃは、構造複屈折型の偏光素子ある
いは構造型偏光板等と呼ばれる光反射型の偏光素子によって構成されている。特に、図２
（ａ）、（ｂ）では、第１偏光素子４２ｃの一例として、フォトニック結晶光学素子によ
る偏光素子を用いた場合について示している。尚、図２（ａ）から分かるように、第１偏
光素子４２ｃは、図１のシステム光軸ＯＡのうち第３光路ＯＰ３上の光軸に垂直なｘｙ平
面を基準としてｘ軸回りに傾いた配置となっている。以下、第１偏光素子４２ｃについて
より具体的に説明する。

図２（ａ）、（ｂ）から分かるように、第１偏光素子４２ｃの構成は、周期的に一方向
に設けられた溝を有する石英基板Ｐ１上に、互いに屈折率の異なる例えばＳｉＯ_２層ＬＹ
１とＮｂ_２Ｏ_５層ＬＹ２とが深さ方向に交互に積層された周期的な組成構造をもつ構造面
部分Ｐ２（図２（ａ）、（ｂ）において中間の層を省略）が形成されたものである。この
ような構造を有することにより、第１偏光素子４２ｃは、透過軸ＴＸに沿った方向に対し
て一次元的に周期的な凹凸構造を有し、かつ、第１偏光素子４２ｃの構造面部分Ｐ２は所
望の膜厚及び角度を有する多層構造が形成される。また、この場合、透過軸ＴＸは、既述
の石英基板Ｐ１上に設けられた溝に対して垂直な方向即ち図２（ｂ）において紙面上下方
向に沿っており、ｘ方向に平行な方向に延びている。

尚、本実施例では、特に、石英基板Ｐ１がＢ光の入射側に位置し、構造面部分Ｐ２がＢ
光の射出側に位置する構成となっている。これにより、構造面部分Ｐ２の特性を利用して
、良好な反射・透過特性を保つことができる。

ここで、上述のように、第１偏光素子４２ｃは、システム光軸ＯＡのうち第３光路ＯＰ
３の光路上の光軸に垂直な面に対して傾いた配置となっており、特に、図２（ａ）等から
分かるように、当該光軸に垂直なｘｙ平面に対して第１偏光素子４２ｃのｘ方向に平行な
透過軸ＴＸ回りに所定角度回転した位置に配置されている。これに対して、液晶パネル４
１ｃの入射面は第３光路ＯＰ３のシステム光軸ＯＡに対して垂直なｘｙ平面に面している
。従って、第１偏光素子４２ｃの射出面と液晶パネル４１ｃの入射面とは平行ではない状
態で対面している。言い換えると、液晶パネル４１ｃの入射面についての法線は、第３光
路ＯＰ３のシステム光軸ＯＡの方向に等しくｚ方向に等しいのに対し、第１偏光素子４２
ｃの射出面についての法線は、ｚ方向とｘ方向とを成分にもつ斜め方向であり、これら二
つの面は互いに傾斜して対面している。

図３は、図２（ａ）の液晶ライトバルブ４０ｃにおける第１偏光素子４２ｃの補助的な
役割を模式的に示した図である。この場合、上述の透過軸ＴＸ回りの所定角度は、図３に
おいては所定角度θが相当する。以下、照明光の一つであるＢ光の光路の順に沿って、液
晶ライトバルブ４０ｃの動作を説明する。

まず、図１の色分離光学系３０により分離されたＢ光は、図３において、照明光として
第３光路ＯＰ３に沿って液晶ライトバルブ４０ｃの第１偏光素子４２ｃに入射する。第１
偏光素子４２ｃは、上述のように第１方向の直線偏光成分を透過し第１方向の直線偏光以
外の成分を反射する。より具体的には、第１偏光素子４２ｃは、Ｂ光の偏光成分のうち、
図３の紙面に垂直な方向であるＰ偏光を透過させる一方、Ｓ偏光を反射する。次に、第１
偏光素子４２ｃを透過したＢ光は、図１で説明したように液晶パネル４１ｃによって変調
され、さらに、第２偏光素子４３ｃによって第２方向の直線偏光成分が取り出される。

以上のような動作において、Ｂ光の偏光成分の一部が、液晶パネル４１ｃやその後段で
ある第２偏光素子４３ｃで反射されること等により、第１偏光素子４２ｃへの戻り光ＲＬ
となる。このような戻り光ＲＬは、ランダムな偏光成分を含むため反射型光学素子である
第１偏光素子４２ｃによってさらに反射される成分が存在する。従って、戻り光ＲＬの一
部がさらに第１偏光素子４２ｃで反射等される。この際、第１偏光素子４２ｃは、図２（
ａ）のように、液晶パネル４１ｃの入射面に対して平行ではなく、所定角度θだけ傾いて
いるため、当該戻り光ＲＬは、一部が第１偏光素子４２ｃで再び反射されるものの光路の
方向が変わり（図中矢印）、図１の投射レンズ６０でけられる、あるいは、液晶パネル４
１ｃ側に戻ることなく光路外へ排出される。

ここで、図２（ａ）、（ｂ）に戻って、第１偏光素子４２ｃの石英基板Ｐ１上の一次元
に周期的な凹凸構造のピッチ幅や構造面部分Ｐ２の多層構造の形状等は、第１方向の直線
偏光を無駄無く取り出せるようにＢ光の波長における透過・反射特性にあわせて調整され
ている。この場合、例えば、第１偏光素子４２ｃを透過軸ＴＸに垂直な軸回転による傾斜
配置、つまり、図２（ａ）、（ｂ）のｙ軸回りの回転により傾斜配置させると、当該ピッ
チ幅や多層構造への入射角度等が大きく変わるおそれがあり、好適な透過・反射特性を保
つ上で必ずしも好ましいとは限らない。しかしながら、本実施形態では、上述のように第
１偏光素子４２ｃを透過軸ＴＸの回り即ちｘ軸回りに回転させて配置している。さらに、
本実施形態では、第１偏光素子４２ｃを長手方向であるｘ軸周りに回転させて配置してい
るから、同じ角度でｙ軸周りに回転させた場合よりも素子の配置スペースが小さくできる
。従って、入射光に対する石英基板Ｐ１の周期的な凹凸構造のピッチ幅等の変化を少なく
抑えながらも、液晶パネル４１ｃの入射面と第１偏光素子４２ｃの射出面とを平行でない
配置とすることができる。これにより、図３の戻り光ＲＬのような成分を光路外へ排出す
ることができる。尚、第１偏光素子４２ｃの回転角度（即ち図３の所定角度θ）は、十分
な戻り光の排出を行えるように光学的な設計等に応じて３度乃至３０度の範囲で適宜定め
られる。

以上のように、液晶パネル４１ｃ等で発生する戻り光ＲＬを的確に排除することにより
、プロジェクタ１００における戻り光ＲＬの影響によるコントラストの低下を抑制するこ
とができる。また、反射型の偏光素子である第１偏光素子４２ｃ等を液晶パネル４１ｃ等
の入射側に用いるため耐光性及び耐熱性に優れ、プロジェクタ１００の寿命を長くするこ
とができる。

図４（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る他の液晶ライトバルブの一例を説明するため
の側面及び平面図である。つまり、図１の光変調部４０において、図２（ａ）、（ｂ）に
より説明した液晶ライトバルブ４０ｃに代えて、以下の液晶ライトバルブ１４０ｃを用い
ることも可能である。

液晶ライトバルブ１４０ｃは、液晶パネル１４１ｃと、第１偏光素子１４２ｃと、第２
偏光素子１４３ｃとを備える。ここで、液晶パネル１４１ｃ及び、第２偏光素子１４３ｃ
については、それぞれ液晶パネル４１ｃ及び第２偏光素子４３ｃと同様の構成であるから
説明を省略する。

図４（ａ）、（ｂ）において、第１偏光素子１４２ｃとしてワイヤグリッド型の偏光板
を用いている。つまり、第１偏光素子１４２ｃは、透明基板上に形成された金属薄膜ＭＦ
に一方向に延びた溝ＧＴが形成されている。これにより、透過軸ＴＸに沿って一次元に周
期的に形成される凹凸構造が、Ｂ光の波長における透過・反射特性にあわせたピッチ幅で
構成されている。さらに、図４（ａ）、（ｂ）から分かるように、第１偏光素子１４２ｃ
は、図２（ａ）、（ｂ）の第１偏光素子４２ｃと同様に透過軸ＴＸの回り、即ち、ｘ軸回
りに回転し、傾斜した状態で配置されている。これにより、図２（ａ）、（ｂ）の第１偏
光素子４２ｃと同様の作用を奏することができる。つまり、液晶パネル１４１ｃ以下で発
生する戻り光の成分を第１偏光素子１４２ｃにより光路外へ排出することができ、また、
Ｂ光の第１偏光素子１４２ｃへの入射の際、第１偏光素子１４２ｃの金属薄膜に形成され
た溝による凹凸構造のピッチ幅を略変えることがなくＢ光の波長における透過・反射特性
を保つことができる。

〔第２実施形態〕
図５（ａ）、（ｂ）は、第２実施形態に係る光変調装置を説明するための側面及び平面
図である。尚、本実施形態に係る光変調装置は、図１のプロジェクタ１００の光変調部４
０に適用可能であるから、本実施形態に係るプロジェクタの構成についての説明を省略す
る。

本実施形態の液晶ライトバルブ２４０ｃは、液晶パネル２４１ｃと、第１偏光素子２４
２ｃと、第２偏光素子２４３ｃとを備える。尚、液晶パネル２４１ｃ及び、第２偏光素子
２４３ｃについては、それぞれ液晶パネル４１ｃ及び第２偏光素子４３ｃ等と同様の構成
であるから説明を省略する。

第１実施形態では、図２（ａ）、（ｂ）の光変調部４０の第１偏光素子４２ｃ等では、
第１偏光素子４２ｃの透過軸ＴＸ回りにのみ回転して入射面が傾いているが、本実施形態
では、第１偏光素子２４２ｃが、さらに、システム光軸ＯＡに垂直な面を基準として透過
軸ＴＸに垂直な軸回りについても回転して傾いている。つまり、図４（ａ）、（ｂ）のｘ
軸回りに軸回転させるのみならず、さらに、ｙ軸回りについても例えば３度乃至３０度程
度回転させている。

第１偏光素子２４２ｃにおいて、効率的に偏光の透過・反射を行うには、第１実施形態
で述べたように予め入射光の波長における透過・反射特性にあわせて第１偏光素子２４２
ｃのピッチ幅等を最適な状態に構成しておくことが望ましい。しかしながら、当該ピッチ
幅等を所望のものとするためにはより精密な構造にする必要がある。例えば、ワイヤグリ
ッド型の場合、入射光の波長に依存する間隔で、かつ、当該波長よりも可能な限り微細な
幅とすることが必要であり、製法上限界がある。このような場合、透過・反射特性を損な
わない範囲で、本実施形態のように紙面ｙ軸回りの回転により傾斜配置させることで、第
１偏光素子２４２ｃに形成された実際のピッチ幅よりも実質的により小さいものとして扱
うことができる。尚、この場合、ｘ軸回りの回転だけでなくｙ軸回りにも回転させること
で、さらに反射により排出する戻り光ＲＬの反射方向を調整することもできる。

〔第３実施形態〕
図６（ａ）、（ｂ）は、第３実施形態に係る光変調装置を説明するための側面及び平面
図である。本実施形態では、さらに、光変調装置が、第１偏光素子と液晶パネルとの間に
補助偏光板を備える。つまり、本実施形態に係る光変調装置である液晶ライトバルブ３４
０ｃは、液晶パネル３４１ｃと、第１偏光素子３４２ｃと、第２偏光素子３４３ｃとに加
え、さらに、補助偏光板３４４ｃを第１偏光素子３４２ｃと液晶パネル３４１ｃとの間に
備える。尚、液晶パネル３４１ｃ、第１偏光素子３４２ｃ及び第２偏光素子３４３ｃにつ
いては、それぞれ図１の液晶パネル４１ｃ、第１偏光素子４２ｃ及び第２偏光素子４３ｃ
等と同様の構成であるから説明を省略する。また、本実施形態に係る光変調装置である液
晶ライトバルブ３４０ｃは、図１のプロジェクタ１００に適用可能であるから、本実施形
態に係るプロジェクタの構成についての説明を省略する。

ここで、補助偏光板３４４ｃとしては、例えば、光吸収型の偏光板を用いることができ
る。この場合、補助偏光板３４４ｃは、その透過軸ＴＸの方向を第１偏光素子３４２ｃの
透過軸ＴＸの方向と一致するように配置されている。補助偏光板２４４ｃは、ヨウ素また
は染料分子を用いて形成された一軸延伸型の偏光板であり、大量生産されていることから
安価で使い易く、また、偏光特性に優れ入射角依存性や波長依存性が比較的小さい。従っ
て、補助偏光板３４４ｃを第１偏光素子３４２ｃと液晶パネル３４１ｃとの間に設置する
ことにより、第１偏光素子３４２ｃで生じる偏光分離特性の入射角依存性や波長依存性を
抑えることができ、結果として消光比も上がる。一方、この場合、第１偏光素子３４２ｃ
は、補助偏光板３４４ｃの前段に配置されることになるので、液晶ライトバルブ３４０ｃ
全体としての優れた耐光性および耐熱性は変わることなく保たれる。尚、本実施形態にお
いて、補助偏光板３４４ｃは、例えば、図７（ａ）、（ｂ）のように第１偏光素子３４２
ｃの射出面に貼り付ける構造となっていてもよい。

尚、本発明は上記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。

上記実施形態１及び２に係る第１偏光素子４２ｃ及び第１偏光素子２４２ｃでは、石英
基板Ｐ１が光入射側に位置し、構造面部分Ｐ２が光射出側に位置する構成となっているが
、本発明は、構造面部分Ｐ２が光入射側に位置し、石英基板Ｐ１が光射出側に位置する第
１偏光素子の構成であっても適用可能である。

上記第３実施形態の図６に示す構成では、第１偏光素子３４２ｃと液晶パネル３４１ｃ
の間に備えられた補助偏光板３４４ｃは、第１偏光素子３４２ｃとは別体に設けられてい
たが、本発明は、第１偏光素子３４２ｃの光射出面に補助偏光板３４４ｃを接着した構成
であっても適用可能である。

上記実施形態では、３つの液晶ライトバルブ４０ａ〜４０ｃを用いたプロジェクタ１０
０の例のみを挙げたが、本発明は、１つの液晶ライトバルブのみを用いたプロジェクタ、
２つの液晶ライトバルブを用いたプロジェクタ、あるいは、４つ以上の液晶ライトバルブ
を用いたプロジェクタにも適用可能である。

上記実施形態では、スクリーンを観察する方向から投射を行なうフロントタイプのプロ
ジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射
を行なうリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。

第１実施形態に係るプロジェクタを説明するための概念図である。（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態に係る光変調装置の一例を説明するための側面平面図である。第１実施形態に係る光変調装置の一例を説明するための模式図である。（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態に係る他の光変調装置の一例を説明するための側面図及び平面及び側面図である。（ａ）、（ｂ）は、第２実施形態に係る光変調装置を説明するための側面及び平面図である。（ａ）、（ｂ）は、第３実施形態に係る光変調装置を説明するための側面及び平面図である。（ａ）、（ｂ）は、第３実施形態に係る他の光変調装置を説明するための側面及び平面図である。

符号の説明

１００…プロジェクタ、１０…光源装置、２０…照明光学系、３０…色分離光学
系、４０…光変調部、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ…液晶ライトバルブ、４１ａ、４１
ｂ、４１ｃ、１４１ｃ、２４１ｃ、３４１ｃ…液晶パネル、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、
１４２ｃ、２４２ｃ、３４２ｃ…第１偏光素子、４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、１４３ｃ、
２４３ｃ、３４３ｃ…第２偏光素子、３４４ｃ…補助偏光板、５０…クロスダイクロ
イックプリズム、６０…投射レンズ

Claims

光源光を均一化して照明光を形成する照明光学系と、
前記照明光を変調する液晶パネルと、前記液晶パネルの前段に配置され前記照明光のう
ち第１方向の直線偏光成分を透過し前記第１方向の直線偏光以外の成分を反射する反射型
偏光素子である第１偏光素子と、前記液晶パネルの後段に配置され前記液晶パネルから射
出された変調光から第２方向の直線偏光成分を取り出す第２偏光素子とを含む光変調装置
と、
前記光変調装置を経た像光を投射する投射光学系と、
を備えるプロジェクタであって、
前記第１偏光素子は、前記照明光の光軸に垂直な面を基準として、射出面が前記第１方
向に対応する透過軸回りに回転した状態となるように所定角度だけ傾いているプロジェク
タ。
前記第１偏光素子は、前記透過軸に沿って一次元に周期的な凹凸構造を有する請求項１
記載のプロジェクタ。
前記第１偏光素子は、屈折率の異なる物質が深さ方向に交互に積層した周期的な組成構
造を有する請求項１及び請求項２のいずれか一項記載のプロジェクタ。
前記第１偏光素子は、フォトニック結晶光学素子である請求項１から請求項３のいずれ
か一項記載のプロジェクタ。
前記第１偏光素子は、ワイヤグリッド型偏光板である請求項１から請求項３のいずれか
一項記載のプロジェクタ。
前記第１偏光素子は、前記照明光の光軸に垂直な面を基準として、入射面が前記透過軸
に垂直な軸回りに回転した状態となるように傾いている請求項１から請求項５のいずれか
一項記載のプロジェクタ。
前記光変調装置は、前記第１偏光素子と前記液晶パネルとの間に補助偏光板を備える請
求項１から請求項６のいずれか一項記載のプロジェクタ。
前記照明光を所定波長ごとに色光に分離し、各色光を形成する色分離光学系と、
前記色分離光学系からの各色光によって照明されて、各色の像光をそれぞれ形成する複
数の色光変調装置と、
前記色光変調装置からの前記各色の像光を合成して前記投射光学系に入射させる合成光
学系とを備え、
前記複数の色光変調装置のうち、少なくとも紫外光又は青光の領域波長を含む色光に対
応する前記色光変調装置は、前記第１偏光素子を含む前記光変調装置である請求項１から
請求項７のいずれか一項記載のプロジェクタ。