JP2009175570A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】照明方位の調整によって液晶パネルのコントラストを向上させることができるプ
ロジェクタを提供すること。
【解決手段】第２レンズアレイ２１ｅの中心点Ｏから上下左右の第１特性方位における外
周までの距離Ｄ１，Ｄ１’が、第２レンズアレイ２１ｅの中心点Ｏから４５°傾いた第２
特性方位における外周までの距離Ｄ２よりも大きいので、第１液晶パネル２５ａの高コン
トラストの方位に関しては、比較的大きな入射角で照明光を第１液晶パネル２５ａに入射
させることができ、第１液晶パネル２５ａの低コントラストの方位に関しては、比較的小
さな入射角で照明光を第１液晶パネル２５ａに入射させることができる。よって、投射レ
ンズ２９によってスクリーン上に投射される像のコントラストを全体的に向上させること
ができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、照明光を液晶ライトバルブに入射させることによって変調し、変調された像
光を投射するプロジェクタに関する。

プロジェクタ用の照明光学装置として、例えば、放物反射面が単一光束を射出し、第１
レンズアレイを構成する第１レンズが上記単一光束を複数の部分光束に分割し、第２レン
ズアレイを構成する第２レンズが各部分光束を被照明領域上に伝達して重畳させるものが
ある（特許文献１参照）。ここで、各第２レンズの開口面積は、これに対応する第１レン
ズの開口中心が主光軸から離れるほど小さく形成されており、高い光利用効率で集中角の
小さな照明を実現している。
特開平５−３４６５５７号公報

しかし、従来のプロジェクタ用の照明光学装置では、液晶パネルに対する照明光の入射
の方位角が変調光のコントラストに影響する点について考慮されておらず、コントラスト
を低くする入射方位角の光線によって、プロジェクタのコントラストを低下させる場合が
あった。

そこで、本発明は、照明方位の調整によって液晶パネルのコントラストを向上させるこ
とが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、本発明に係る第１のプロジェクタは、（ａ）光源光を射出す
る光源部と、（ｂ）前記光源部から射出された光源光を複数の部分光束に分割して射出さ
せる第１レンズアレイ及び第２レンズアレイと、前記第１レンズアレイ及び前記第２レン
ズアレイから射出された部分光束をそれぞれ対象とする照明領域に重畳して入射させる重
畳レンズとを有する均一化光学部と、（ｃ）前記均一化光学部からの照明光を画像情報に
応じて変調する液晶ライトバルブと、（ｄ）前記液晶ライトバルブによって形成された像
を投射する投射光学系とを備え、（ｂ１）前記第２レンズアレイにおいて前記液晶ライト
バルブを構成する液晶パネルのラビング方向に略対応する方位を第１特性方位とし、前記
第２レンズアレイにおいて前記液晶ライトバルブを構成する液晶パネルのラビング方向に
対して最も大きな角度を成す方向に略対応する方位を第２特性方位とした場合に、前記第
２レンズアレイの光軸上の点から前記第１特性方位における外周までの距離は、前記第２
レンズアレイの光軸上の点から前記第２特性方位における外周までの距離よりも大きい。
なお、以上において第２レンズアレイの外周とは、第２レンズアレイを構成する要素レン
ズを結合して得られる有効領域の外周を意味する。

上記プロジェクタでは、第２レンズアレイの光軸上の点から第１特性方位における外周
までの距離を、第２レンズアレイの光軸上の点から第２特性方位における外周までの距離
よりも大きくしているので、液晶パネルのラビング方向に関しては比較的大きな入射角で
照明光を液晶ライトバルブに入射させることができ、液晶パネルのラビング方向に対して
最も大きな角度を成す方向に関しては比較的小さな入射角で照明光を液晶ライトバルブに
入射させることができる。ここで、ラビング方向は、液晶ライトバルブの高コントラスト
方位となる傾向があり、ラビング方向に対して最も大きな角度を成す方向は、液晶ライト
バルブの低コントラスト方位となる傾向があるので、投射光学系によって投射される像の
コントラストを全体的に向上させることができる。

本発明に係る第２のプロジェクタは、（ａ）光源光を射出する光源部と、（ｂ）光源部
から射出された光源光を複数の部分光束に分割して射出させる第１レンズアレイ及び第２
レンズアレイと、第１レンズアレイ及び第２レンズアレイから射出された部分光束をそれ
ぞれ対象とする照明領域に重畳して入射させる重畳レンズとを有する均一化光学部と、（
ｃ）均一化光学部からの照明光を画像情報に応じて変調する液晶ライトバルブと、（ｄ）
液晶ライトバルブによって形成された像を投射する投射光学系とを備え、（ｂ１）第２レ
ンズアレイにおいて液晶ライトバルブの高コントラストの方位に略対応する方位を第１特
性方位とし、第２レンズアレイにおいて液晶ライトバルブの低コントラストの方位に略対
応する方位を第２特性方位とした場合に、第２レンズアレイの光軸上の点から第１特性方
位における外周までの距離は、第２レンズアレイの光軸上の点から第２特性方位における
外周までの距離よりも大きい。

上記プロジェクタでは、第２レンズアレイの光軸上の点から第１特性方位における外周
までの距離を、第２レンズアレイの光軸上の点から第２特性方位における外周までの距離
よりも大きくしているので、液晶ライトバルブの高コントラストの方位に関しては比較的
大きな入射角で照明光を液晶ライトバルブに入射させることができ、液晶パネルの低コン
トラストの方位に関しては比較的小さな入射角で照明光を液晶ライトバルブに入射させる
ことができる。よって、投射光学系によって投射される像のコントラストを全体的に向上
させることができる。

また、本発明の具体的な態様又は観点によれば、上記プロジェクタにおいて、第１特性
方位は、液晶ライトバルブを構成する液晶パネルの１以上のラビング方向に対応し、第２
特性方位は、液晶パネルの１以上のラビング方向に対して最も大きな角度を成す方向に略
対応する。一般的には、液晶パネルのラビング方向に対応する入射方位角では、相対的に
高コントラストの像形成が可能になり、ラビング方向に対して最も大きな角度を成す方向
に対応する入射方位角では、相対的に低コントラストの像しか得られない傾向がある。よ
って、上記のように第１特性方位をラビング方向に対応させ第２特性方位をラビング方向
から離すことで、高コントラストの像形成に寄与する照明光を液晶パネルに入射させる傾
向を強めることができる。

また、本発明の別の態様によれば、第１特性方位が、液晶パネルに設けた直交する一対
のラビング方向に対応しており、第２レンズアレイの外周の形状が、均一化光学部の光軸
と交差するとともに一対のラビング方向に対応する一対の方位にそれぞれ延びる一対の基
準線を挟んで対称性を有する。この場合、第２レンズアレイの外周の形状が、液晶パネル
に設けた一対のラビング方向に対応して対称性を有するものとなり、高コントラストで視
野角の偏りの少ない像光を形成することができる。

また、本発明の別の態様によれば、第２レンズアレイの外周の形状は、一対の基準線上
に４つの頂点を有する菱形である。

また、本発明のさらに別の態様によれば、光源部が、第２レンズアレイの外周の形状に
対応する開口形状を有する。この場合、光源部から射出される光源光を第１レンズアレイ
延いては第２レンズアレイに無駄なく結合することができ、光の損失を低減し迷光を防止
できる。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの光学系の構成を説明する概念図で
あり、図２は、図１のプロジェクタの一部の構造や配置等を説明する斜視図である。

本プロジェクタ１０は、光源光を発生する照明装置２１と、照明装置２１からの光源光
を赤緑青の３色に分割する色分離光学系２３と、色分離光学系２３から射出された各色の
照明光によって照明される光変調部２５と、光変調部２５からの各色の像光を合成するク
ロスダイクロイックプリズム２７と、クロスダイクロイックプリズム２７を経た像光をス
クリーン（不図示）に投射するための投射光学系である投射レンズ２９とを備える。

以上のプロジェクタ１０において、照明装置２１は、ランプユニット２１ａと、凹レン
ズ２１ｂと、第１及び第２レンズアレイ２１ｄ，２１ｅと、偏光変換部材２１ｇと、重畳
レンズ２１ｉとを備える。このうち、ランプユニット２１ａは、光源光を射出する光源部
として機能し、例えば高圧水銀ランプからなり光源光を射出する発光管２２ａと、発光管
２２ａから射出された光源光を前方に反射する凹面鏡２２ｂと、凹面鏡２２ｂの前方に配
置される絞り２２ｃとを備える。ここで、凹面鏡２２ｂは、発光管２２ａから射出される
光束を再度集光する楕円ミラーである。また、絞り２２ｃは、凹面鏡２２ｂによる射出光
の光束断面を調整することができ、第１及び第２レンズアレイ２１ｄ，２１ｅ上の有効領
域外が無駄に照明され迷光が発生することを防止する。凹レンズ２１ｂは、ランプユニッ
ト２１ａからの光源光を平行化する役割を有するが、例えば凹面鏡２２ｂを放物面鏡とし
た場合、省略することもできる。

第１及び第２レンズアレイ２１ｄ，２１ｅは、それぞれ縦横に２次元的に配置された複
数の要素レンズＥＬからなり、これらの要素レンズＥＬによって凹レンズ２１ｂを経たラ
ンプユニット２１ａからの光源光を分割して個別に集光・発散させる。偏光変換部材２１
ｇは、第２レンズアレイ２１ｅから射出した光源光を例えば図１の紙面に垂直なＳ偏光成
分のみに変換して次段光学系に供給する。重畳レンズ２１ｉは、偏光変換部材２１ｇを経
た照明光を全体として適宜収束させることにより、光変調部２５に設けた各色の光変調装
置に対する重畳照明を可能にする。つまり、両レンズアレイ２１ｄ，２１ｅと重畳レンズ
２１ｉとを経た照明光は、以下に詳述する色分離光学系２３を経て、光変調部２５に設け
られた各色の液晶パネル２５ａ，２５ｂ，２５ｃを均一に重畳照明する。なお、以上にお
いて、第１及び第２レンズアレイ２１ｄ，２１ｅと重畳レンズ２１ｉとは、ランプユニッ
ト２１ａからの光束を均一化するための均一化光学部として機能する。

なお、詳細は後述するが、図２に示すように、第２レンズアレイ２１ｅの有効領域の周
囲すなわち外周輪郭ＣＬ２は、光軸ＯＡに垂直な面内にあって、階段状であるが全体とし
て菱形の輪郭を有し、この菱形の４頂点は、光軸ＯＡと交差する中心点Ｏを基準とするｘ
軸とｙ軸とに関して対称に配置されている。つまり、第２レンズアレイ２１ｅの外周輪郭
ＣＬ２は、ｘ軸上で中心点Ｏを挟んだ正負２点とｙ軸上で中心点Ｏを挟んだ正負２点とに
頂点を有し、基準線としてのｘ軸及びｙ軸を挟んで上下左右に対称な形状になっている。
これに対応して、第１レンズアレイ２１ｄの有効領域の外周輪郭ＣＬ１も、全体として、
光軸ＯＡと交差する中心点Ｏを通る基準線としてのｘ軸及びｙ軸を挟んで上下左右に対称
な菱形形状になっている。また、ランプユニット２１ａを構成する絞り２２ｃの開口形状
ＡＦも、第２レンズアレイ２１ｅの外周輪郭ＣＬ２等に対応して、光軸ＯＡのまわりの上
下左右に関して対称な位置に頂点を有する菱形となっており、凹面鏡２２ｂの射出側は、
後段の絞り２２ｃの開口形状に略対応する菱形断面の光束を射出可能な開口形状を有して
いる。

色分離光学系２３は、第１及び第２ダイクロイックミラー２３ａ，２３ｂと、補正光学
系である３つのフィールドレンズ２３ｆ，２３ｇ，２３ｈと、反射ミラー２３ｍ，２３ｎ
，２３ｏとを備える。ここで、第１ダイクロイックミラー２３ａは、赤緑青の３色のうち
例えば赤光を反射し緑光及び青光を透過させる。また、第２ダイクロイックミラー２３ｂ
は、入射した緑及び青の２色のうち例えば緑光を反射し青光を透過させる。この色分離光
学系２３において、照明装置２１からの略白色の光源光は、まず第１ダイクロイックミラ
ー２３ａに入射する。第１ダイクロイックミラー２３ａで反射された赤光ＬＲは、例えば
Ｓ偏光のまま、反射ミラー２３ｍを経てフィールドレンズ２３ｆに入射する。また、第１
ダイクロイックミラー２３ａを通過して第２ダイクロイックミラー２３ｂで反射された緑
光ＬＧは、例えばＳ偏光のままフィールドレンズ２３ｇに入射する。さらに、第２ダイク
ロイックミラー２３ｂを通過した青光ＬＢは、例えばＳ偏光のまま、レンズＬＬ１，ＬＬ
２及び反射ミラー２３ｎ，２３ｏを経て、入射角度を調節するためのフィールドレンズ２
３ｈに入射する。レンズＬＬ１，ＬＬ２及びフィールドレンズ２３ｈは、リレー光学系を
構成している。このリレー光学系は、第１レンズＬＬ１の像を、第２レンズＬＬ２を介し
てほぼそのままフィールドレンズ２３ｈに伝達する機能を備えている。

光変調部２５は、３つの液晶パネル２５ａ，２５ｂ，２５ｃと、各液晶パネル２５ａ，
２５ｂ，２５ｃを挟むように配置される３組の偏光フィルタ２５ｅ，２５ｆ，２５ｇとを
備える。ここで、赤色用の第１液晶パネル２５ａと、これを挟む一対の偏光フィルタ２５
ｅ，２５ｅとは、赤光ＬＲを画像情報に基づいて２次元的に輝度変調するための赤色用の
液晶ライトバルブを構成する。同様に、緑色用の第２液晶パネル２５ｂと、対応する偏光
フィルタ２５ｆ，２５ｆも、緑光ＬＧすなわち緑色用の第２液晶ライトバルブを構成し、
青色用の第３液晶パネル２５ｃと、偏光フィルタ２５ｇ，２５ｇも、青光ＬＢすなわち青
色用の第３液晶ライトバルブを構成する。

赤色用の第１液晶パネル２５ａには、色分離光学系２３の第１ダイクロイックミラー２
３ａで反射されて分岐された赤光ＬＲが、フィールドレンズ２３ｆを介して入射する。緑
色用の第２液晶パネル２５ｂには、色分離光学系２３の第２ダイクロイックミラー２３ｂ
で反射されて分岐された緑光ＬＧが、フィールドレンズ２３ｇを介して入射する。青色用
の第３液晶パネル２５ｃには、第２ダイクロイックミラー２３ｂを透過して分岐された青
光ＬＢが、フィールドレンズ２３ｈを介して入射する。各液晶パネル２５ａ〜２５ｃ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り、各液晶パネル
２５ａ〜２５ｃにそれぞれ入射した３色の光は、各液晶パネル２５ａ〜２５ｃ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。その際、偏光フィルタ
２５ｅ，２５ｆ，２５ｇによって、各液晶パネル２５ａ〜２５ｃに入射する照明光の偏光
方向が調整されるとともに、各液晶パネル２５ａ〜２５ｃから射出される変調光から所定
の偏光方向の成分光が像光として取り出される。

クロスダイクロイックプリズム２７は、光合成部材であり、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２７ａ，２７ｂが形成されている。一方の第１誘電体多層膜
２７ａは赤光ＬＲを反射し、他方の第２誘電体多層膜２７ｂは青光ＬＢを反射する。この
クロスダイクロイックプリズム２７は、液晶パネル２５ａからの赤光ＬＲを第１誘電体多
層膜２７ａで反射して進行方向右側に射出させ、液晶パネル２５ｂからの緑光ＬＧを第１
及び第２誘電体多層膜２７ａ，２７ｂを介して直進・射出させ、液晶パネル２５ｃからの
青光ＬＢを第２誘電体多層膜２７ｂで反射して進行方向左側に射出させる。

投射レンズ２９は、クロスダイクロイックプリズム２７で合成されたカラーの像光を、
所望の倍率でスクリーン（不図示）上に投射する。つまり、各液晶パネル２５ａ〜２５ｃ
に入力された駆動信号或いは画像信号に対応する所望の倍率のカラー動画やカラー静止画
がスクリーン上に投射される。

図３（Ａ）は、第２レンズアレイ２１ｅの拡大正面図であり、図３（Ｂ）は、第１液晶
パネル２５ａの拡大正面図である。図３（Ａ）に示すように、第２レンズアレイ２１ｅを
構成する要素レンズＥＬ全体としての平均的な輪郭線ＡＬは、光軸ＯＡが通る中心点Ｏか
ら±ｘ軸方向に等距離にある左右一対の頂点と、中心点Ｏから±ｙ軸方向に等距離にある
上下一対の頂点とに囲まれた菱形になっている。ここで、第１特性方位であるｘ軸方向又
はｙ軸方向における中心点Ｏから輪郭線ＡＬまでの距離Ｄ１，Ｄ１’は、第２特性方位で
ある中間角度α＝４５°，１３５°，２２５°，３１５°の方向における中心点Ｏから輪
郭線ＡＬまでの距離Ｄ２よりも大きくなっている。つまり、ｘ軸方向やｙ軸方向に平行な
第１特性方位に関しては、光軸ＯＡからより離れた光束が利用され、中間角度αの第２特
性方位に関しては、光軸ＯＡにより近い光束のみが利用される。以上の説明では、第２レ
ンズアレイ２１ｅの平均的な輪郭線ＡＬを考えたが、第２レンズアレイ２１ｅの実際の輪
郭線を考えても同様のことが成り立ち、第２レンズアレイ２１ｅの外周を構成する一連の
要素レンズＥＬの中心をつないだ近似的輪郭線を考えても同様のことが成り立つ。

なお、第１レンズアレイ２１ｄも、第２レンズアレイ２１ｅと同様の配列の要素レンズ
ＥＬを有する。ただし、第１レンズアレイ２１ｄの場合、各要素レンズＥＬの軸外し量の
調整によって第２レンズアレイ２１ｅへの射出角度の調整が可能であるので、第１レンズ
アレイ２１ｄを第２レンズアレイ２１ｅと合同形状にする必要はない。

図３（Ｂ）に示すように、第１液晶パネル２５ａは、枠部分５１の中央に照明領域とし
てのパネル本体部分５２を露出させている。パネル本体部分５２において、中心点Ｏを通
って横方向がｘ軸方向になっており、中心点Ｏを通って縦方向がｙ軸方向になっている。
ここで、第１液晶パネル２５ａのパネル本体部分５２の露出面上において直交するｘ軸方
向及びｙ軸方向は、第１ダイクロイックミラー２３ａ等での反射を考慮しつつ光軸ＯＡを
展開した場合、第１液晶パネル２５ａのｘ軸方向及びｙ軸方向に平行で対応するものとな
っている。この場合、第１液晶パネル２５ａは、偏光フィルタ２５ｅ，２５ｅを含めた液
晶ライトバルブとして、変調時のコントラストに関して特有の視野角特性を有している。
具体的には、第１液晶パネル２５ａは、光軸ＯＡに対してｘ軸方向に傾いた光束Ｂｘやｙ
軸方向からの光束Ｂｙに対してコントラストを高く維持できる特性を有する。一方、第１
液晶パネル２５ａは、光軸ＯＡに対して中間角度α＝４５°，１３５°，２２５°，３１
５°の方向に傾いた光束Ｂｈに対して相対的に低いコントラストを示す特性を有し、照明
光の光軸ＯＡに対する傾き角が大きくなるほどその傾向が強まる。

図４は、第１液晶パネル２５ａを含む液晶ライトバルブのコントラストの視野角特性を
観念的に説明するグラフである。グラフのｘ軸及びｙ軸方向は、図３（Ｂ）に示す第１液
晶パネル２５ａのｘ軸及びｙ軸方向と一致している。また、中心からの距離（例えばｘ軸
又はｙ軸上の位置）は、照明光の光軸ＯＡに対する傾き角すなわち極角を示している。こ
の場合、等コントラスト線ＣＯからも明らかなように、ｘ軸及びｙ軸方向にコントラスト
が高く、それらの間に相当する４５°等の中間方向にコントラストが低くなる傾向がある
。このことは、図３（Ｂ）に示す傾斜光束のうち方位角がｘ軸及びｙ軸方向の光束Ｂｘ，
Ｂｙのコントラストが、方位角が４５°等の中間方向の光束Ｂｈのコントラストよりも相
対的に高くなることに対応している。

図５は、第１液晶パネル２５ａの構造を説明する拡大断面図である。図示の第１液晶パ
ネル２５ａは、例えばＴＮモードで動作する液晶で構成される液晶層７１を挟んで、入射
側に透明な第１基板７２ａと、射出側に透明な第２基板７２ｂとを備える。

第１基板７２ａの液晶層７１側の面上には、透明な共通電極７５が設けられており、そ
の上には、第１配向膜７６が形成されている。一方、第２基板７２ｂの液晶層７１側の面
上には、マトリクス状に配置された複数の透明画素電極７７と、各透明画素電極７７に電
気的に接続されている薄膜トランジスタ（不図示）とが設けられており、その上には、第
２配向膜７８が形成されている。なお、第１基板７２ａと共通電極７５との間には、各画
素を区分するように格子状のブラックマトリクス７９が設けられている。

ここで、液晶層７１の上下に設けた一対の配向膜７６，７８は、液晶層７１を構成する
液晶性化合物を必要な方向に配列させるためのものである。第１基板７２ａ側の第１配向
膜７６は、例えば液晶層７１に電圧が印加されないオフ状態において、第１基板７２ａ近
傍の液晶性化合物の光学軸をＸ軸方向に配向（プレチルト）させる役割を有する。また、
第２基板７２ｂ側の第２配向膜７８は、同様のオフ状態において、第２基板７２ｂ近傍の
液晶性化合物の光学軸をＹ軸方向に配向（プレチルト）させる役割を有する。なお、液晶
層７１に電圧が印加されたオン状態においても、両配向膜７６，７８近くの液晶は、プレ
チルトの影響を受けて完全に立ち上がらず、液晶ライトバルブとしての遮光が不完全にな
るものと考えられる。つまり、両配向膜７６，７８の存在により、第１液晶パネル２５ａ
の動作時に変調特性に偏りが生じ、図４に示すようなコントラストの視野角特性が発生す
るものと考えられる。この場合、配向膜７６，７８に形成された溝の延びるラビング方向
は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に平行であり、図４に示す第１液晶パネル２５ａのｘ軸方向や
ｙ軸方向と平行である。つまり、第１液晶パネル２５ａは、配向膜７６，７８のラビング
方向に良好な視野角特性を有しており、ｘ軸方向やｙ軸方向からの傾斜した入射光に対し
て高いコントラストを示すが、ｘ軸方向やｙ軸方向の間の４５°等の中間方向からの傾斜
した入射光に対して低いコントラストを示す。このため、図２及び図３（Ａ）に示すよう
に、第２レンズアレイ２１ｅにおいて、ｘ軸方向又はｙ軸方向における中心点Ｏから輪郭
線ＡＬまでの距離Ｄ１，Ｄ１’を、ｘ軸方向やｙ軸方向の間の４５°等の中間方向におけ
る中心点Ｏから輪郭線ＡＬまでの距離Ｄ２よりも大きくしている。つまり、ｘ軸方向やｙ
軸方向に平行な第１特性方位に関しては、光軸ＯＡからより離れた光束が第１液晶パネル
２５ａに入射し、これらの中間方向に平行な第２特性方位に関しては、光軸ＯＡにより近
い光束のみが第１液晶パネル２５ａに入射するので、照明装置２１からの光束を無駄なく
利用しつつコントラストの低下を防止することができる。

以上は、赤色用の第１液晶パネル２５ａの説明であったが、他の色用の第２及び第３液
晶パネル２５ｂ，２５ｃも、第１液晶パネル２５ａと同様の構造を有し、ｘ軸方向やｙ軸
方向に平行な第１特性方位の斜め入射光に対して良好なコントラスト特性を有し、ｘ軸方
向やｙ軸方向に対する中間方向に対応する第２特性方位の斜め入射光に対して低いコント
ラスト特性を有する。このため、第２及び第３液晶パネル２５ｂ，２５ｃを第１液晶パネ
ル２５ａと共通する照明装置２１によって照明することにより、これら液晶パネル２５ｂ
，２５ｃについても、高コントラストとなる第１特性方位の斜め入射角を比較的大きくす
るとともに、低コントラストとなる第２特性方位の斜め入射角を比較的小さくする。

図６は、図３（Ａ）に示す第２レンズアレイ２１ｅの変形例を示す正面図である。この
場合、ｘ軸方向やｙ軸方向の中間の第２特性方位において、要素レンズＥＬを少なくして
おり、４つの輪郭線ＡＬが外に向かって凹となっている。つまり、第２レンズアレイ２１
ｅの有効領域の外周までの距離Ｄ２は、図３（Ａ）の場合に比較して短くなっており、コ
ントラストを低下させる照明光の射出をさらに制限している。なお、ここでは説明を省略
するが、他の色用の第２及び第３液晶パネル２５ｂ，２５ｃも、図６に示す第２レンズア
レイ２１ｅと同様のサイズ及び配列の要素レンズＥＬを備えるものとする。

以上の説明から明らかなように、本実施形態のプロジェクタ１０では、第２レンズアレ
イ２１ｅの中心点Ｏから上下左右の第１特性方位における外周までの距離Ｄ１，Ｄ１’が
、第２レンズアレイ２１ｅの中心点Ｏから４５°，１３５°，２２５°，３１５°傾いた
第２特性方位における外周までの距離Ｄ２よりも大きいので、第１液晶パネル２５ａの高
コントラストの方位に関しては、比較的大きな入射角で照明光を第１液晶パネル２５ａに
入射させることができ、第１液晶パネル２５ａの低コントラストの方位に関しては、比較
的小さな入射角で照明光を第１液晶パネル２５ａに入射させることができる。よって、投
射レンズ２９によってスクリーン上に投射される像のコントラストを全体的に向上させる
ことができる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態のプロジェクタについて説明する。なお、第２実施形態のプロジェ
クタは、第１実施形態のプロジェクタ１０を変形したものであり、特に説明しない部分は
第１実施形態のプロジェクタ１０と同様であるものとする。

図７は、第２実施形態のプロジェクタ１０を構成する第２レンズアレイ２１ｅの正面図
である。この場合、第２レンズアレイ２１ｅを構成する要素レンズＥＬを位置に応じて変
更しており、中心点Ｏに近い程、要素レンズＥＬを大きくし、中心点Ｏから離れる程、要
素レンズＥＬを小さくしている。この場合も、第２レンズアレイ２１ｅの中心点Ｏから左
右ｘ軸方向や上下のｙ軸方向に対応する第１特性方位における外周までの距離が、第２レ
ンズアレイ２１ｅの中心点Ｏからｘ軸方向やｙ軸方向に対して４５°，１３５°，２２５
°，３１５°傾いた第２特性方位における外周までの距離よりも大きくなっている。よっ
て、第１液晶パネル２５ａの高コントラストの方位に比較的大きな入射角で照明光を入射
させることができ、第１液晶パネル２５ａの低コントラストの方位に比較的小さな入射角
で照明光を入射させることができる。

以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能で
あり、例えば次のような変形も可能である。

また、上記実施形態のプロジェクタ１０では、照明装置２１を、ランプユニット２１ａ
、一対のレンズアレイ２１ｄ，２１ｅ、偏光変換部材２１ｇ、及び重畳レンズ２１ｉで構
成したが、偏光変換部材２１ｇについては省略することができ、ランプユニット２１ａも
、ＬＥＤ等の別光源に置き換えることができる。

また、上記実施形態では、色分離光学系２３を用いて照明光の色分離を行って、光変調
部２５において各色の変調を行った後に、クロスダイクロイックプリズム２７において各
色の像の合成を行っているが、単一の液晶パネルによって単色又はカラーの画像を形成す
ることもできる。

上記実施形態では、３つの液晶パネル２５ａ〜２５ｃを用いたプロジェクタ１０の例の
みを挙げたが、本発明は、２つの液晶パネルを用いたプロジェクタ、あるいは、４つ以上
の液晶パネル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、液晶パネル２５ａ〜２５ｃが透過型であるものしたが、反射型の液
晶パネルを有するプロジェクタにおいて、その照明装置を上記と同様の一対のレンズアレ
イ２１ｄ，２１ｅで構成することができる。また、液晶パネル２５ａ〜２５ｃは、ＴＮ型
モードで動作する液晶に限らず、例えば垂直配向モード等で動作する他の種類の液晶で構
成することができる。

上記実施形態では、液晶パネル２５ａ〜２５ｃの縦や横に対応するｘ軸方向やｙ軸方向
が高コントラストの第１特性方位であり、それらの中間方向が低コントラストの第２特性
方位であるものとしたが、液晶パネル２５ａ〜２５ｃの種類によってこれらの特性方位は
任意に変更されるものであり、これに応じて第２レンズアレイ２１ｅの外周輪郭ＣＬ２も
調整する。

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の光学系を説明する図である。 図１のプロジェクタの一部の配置等を説明する斜視図である。 （Ａ）は、第２レンズアレイの拡大正面図であり、（Ｂ）は、第１液晶パネルの拡大正面図である。 第１液晶パネルの視野角特性を観念的に説明する図である。 第１液晶パネルの構造を説明する拡大断面図である。 図３（Ａ）に示す第２レンズアレイの変形例を示す拡大正面図である。 第２実施形態のプロジェクタにおける第２レンズアレイの拡大正面図である。

符号の説明

１０…プロジェクタ、 ２１…光源装置、 ２１ａ…ランプユニット、 ２１ｄ…第１
レンズアレイ、 ２１ｅ…第２レンズアレイ、 ２１ｇ…偏光変換部材、 ２１ｉ…重畳
レンズ、 ２２ａ…発光管、 ２２ｂ…凹面鏡、 ２２ｃ…絞り、 ２３…色分離光学系
、 ２３ａ…第１ダイクロイックミラー、 ２３ｂ…第２ダイクロイックミラー、 ２３
ｆ，２３ｇ，２３ｈ…フィールドレンズ、 ２５…光変調部、 ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ
…液晶パネル、 ２５ｅ，２５ｆ，２５ｇ…偏光フィルタ、 ２７…クロスダイクロイッ
クプリズム、 ２９…投射レンズ、 ５１…枠部分、 ５２…パネル本体部分、 ７１…
液晶層、 ７２ａ…第１基板、 ７２ｂ…第２基板、 ７６，７８…配向膜、 ＡＬ…輪
郭線、 ＣＬ２…外周輪郭、 ＥＬ…各要素レンズ、 Ｏ…中心、 ＯＡ…光軸、α…中
間角度

Claims (6)

1. 光源光を射出する光源部と、
   前記光源部から射出された光源光を複数の部分光束に分割して射出させる第１レンズア
   レイ及び第２レンズアレイと、前記第１レンズアレイ及び前記第２レンズアレイから射出
   された部分光束をそれぞれ対象とする照明領域に重畳して入射させる重畳レンズとを有す
   る均一化光学部と、
   前記均一化光学部からの照明光を画像情報に応じて変調する液晶ライトバルブと、
   前記液晶ライトバルブによって形成された像を投射する投射光学系と、を備え、
   前記第２レンズアレイにおいて前記液晶ライトバルブを構成する液晶パネルのラビング
   方向に略対応する方位を第１特性方位とし、前記第２レンズアレイにおいて前記液晶ライ
   トバルブを構成する液晶パネルのラビング方向に対して最も大きな角度を成す方向に略対
   応する方位を第２特性方位とした場合に、前記第２レンズアレイの光軸上の点から前記第
   １特性方位における外周までの距離は、前記第２レンズアレイの光軸上の点から前記第２
   特性方位における外周までの距離よりも大きい、プロジェクタ。
2. 光源光を射出する光源部と、
   前記光源部から射出された光源光を複数の部分光束に分割して射出させる第１レンズア
   レイ及び第２レンズアレイと、前記第１レンズアレイ及び前記第２レンズアレイから射出
   された部分光束をそれぞれ対象とする照明領域に重畳して入射させる重畳レンズとを有す
   る均一化光学部と、
   前記均一化光学部からの照明光を画像情報に応じて変調する液晶ライトバルブと、
   前記液晶ライトバルブによって形成された像を投射する投射光学系と、を備え、
   前記第２レンズアレイにおいて前記液晶ライトバルブの高コントラストの方位に略対応
   する方位を第１特性方位とし、前記第２レンズアレイにおいて前記液晶ライトバルブの低
   コントラストの方位に略対応する方位を第２特性方位とした場合に、前記第２レンズアレ
   イの光軸上の点から前記第１特性方位における外周までの距離は、前記第２レンズアレイ
   の光軸上の点から前記第２特性方位における外周までの距離よりも大きい、プロジェクタ
   。
3. 前記第１特性方位は、前記液晶ライトバルブを構成する液晶パネルの１以上のラビング
   方向に対応し、前記第２特性方位は、前記液晶パネルの１以上のラビング方向に対して最
   も大きな角度を成す方向に略対応する、請求項２記載のプロジェクタ。
4. 前記第１特性方位は、前記液晶パネルに設けた直交する一対のラビング方向に対応して
   おり、
   前記第２レンズアレイの外周の形状は、前記均一化光学部の光軸と交差するとともに前
   記一対のラビング方向に対応する一対の方位にそれぞれ延びる一対の基準線を挟んで対称
   性を有する、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。
5. 前記第２レンズアレイの外周の形状は、前記一対の基準線上に４つの頂点を有する菱形
   である、請求項４に記載のプロジェクタ。
6. 前記光源部は、前記第２レンズアレイの外周の形状に対応する開口形状を有する、請求
   項１から請求項５までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。

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