JP2011203621A - プロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】投射像の照度ムラ等をより低減できるプロジェクターを提供すること。
【解決手段】液晶パネル５１ａを構成する各画素９１の四角形の所定辺９３ａが画面枠８２ｄの下辺８２ｅに対して傾斜しているので、画素９１の１つの対角方向Ｄ２を液晶パネル５１ａの画面枠８２ｄの下辺８２ｅに比較的近いものにできる。ここで、液晶パネル５１ａの画面枠８２ｄの各辺の中央に対応する傾斜方向（具体的には、上下左右に傾斜した方向）からの光束Ｒｘ，光束Ｒｙは、液晶パネル５１ａの画面枠８２ｄの隅に対応する傾斜方向からの光束Ｒｈよりも照度ムラを低減できるので、液晶パネル５１ａの画面枠８２ｄの下辺８２ｅが延びる方向に相当する各画素の対角方向Ｄ２で遮光時に光漏れがある程度存在しても、照明光束ＬＦの照度ムラに起因する投射像の照度ムラ又は輝度ムラを低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶パネルを照明することによって形成した画像をスクリーン上に投射するプロジェクターに関する。

従来のプロジェクターとして、マトリクス状に配列されたレンズ要素をそれぞれ有する第１及び第２のレンズアレイによって光束を分割するととともに重畳レンズによって重畳させて液晶ライトバルブに入射させているものが存在する（例えば特許文献１等参照）。このようなプロジェクターでは、液晶ライトバルブを構成する液晶パネルに対して、その画面枠の１つの辺に平行な偏光方向の光束を入射させている。

特開２００２−１３１７５０号公報

しかしながら、上記のようなプロジェクターでは、暗い画像を表示させた場合に、液晶パネルの視野角特性に起因して照度ムラや色ムラが生じる。具体的には、液晶パネルの対角方向で遮光時の光漏れが大きくなり、光学的補償板を用いても照度ムラや色ムラを十分に抑えることは容易でない。

そこで、本発明は、投射像の照度ムラ等をより低減できるプロジェクターを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクターは、光源からの光束を複数の光束に分割するとともに、分割された複数の光束を重畳させる照明装置と、照明装置から射出され重畳された光束を変調する複数の画素を有するとともに、各画素の四角形の所定辺が矩形の画面枠の１つの辺に対して傾斜しており、各画素の所定辺に平行な偏光方向の光束が入射する液晶パネルとを備える。ここで、画素の四角形は、矩形に限らず、菱形等を含むものとする。各画素の四角形の所定辺が矩形の画面枠の１つの辺に対して傾斜しているとは、各画素の四角形の所定辺が矩形の画面枠の特定の辺（例えば下辺）に対して直角や平行でなくこれらの間の中間的な角度をなしていることを意味する。

上記プロジェクターによれば、液晶パネルを構成する各画素の四角形の所定辺が画面枠の１つの辺に対して傾斜しているので、各画素の１つの対角方向を液晶パネルの画面枠の上記１つの辺に対して比較的平行に近いものにできる。ここで、液晶パネルの画面枠の各辺の中央に対応する傾斜方向（具体的には、上下左右に傾斜した方向）からの照明光束は、液晶パネルの画面枠の隅に対応する傾斜方向（具体的には、右上、右下、左上、左下に傾斜した方向）からの照明光束よりも照度ムラを低減できるので、液晶パネルの画面枠の上記１つの辺が延びる方向に相当する各画素の対角方向で遮光時に光漏れがある程度存在しても、照明光束の照度ムラに起因する投射像の照度ムラ又は輝度ムラを低減することができる。なお、各画素の辺に平行な偏光方向の光束を入射させることで、液晶パネルの配線等によって光束の位相が乱れてコントラストが低下することを防止できる。

また、本発明の具体的な態様又は側面によれば、上記プロジェクターにおいて、液晶パネルの各画素は、矩形の輪郭を有し、液晶パネルの各画素の１つの対角線は、液晶パネルの画面枠の上記１つの辺に対して略平行である。この場合、各画素の遮光時の光漏れに対応する傾斜方向と、照明光束の照度ムラが相対的に少ない傾斜方向とを略一致させることができ、投射像の照度ムラ又は輝度ムラを確実に低減することができる。

また、本発明の別の側面によれば、液晶パネルの各画素は、矩形の輪郭を有し、液晶パネルの各画素の所定辺は、液晶パネルの画面枠の上記１つの辺に対して略４５°傾斜している。この場合、液晶パネルの各画素の１つの対角線が、液晶パネルの画面枠の上記１つの辺に対して略平行となり、各画素の遮光時の光漏れに対応する傾斜方向と、照明光束の照度ムラが相対的に少ない傾斜方向とを略一致させることができ、投射像の照度ムラ又は輝度ムラを確実に低減することができる。

また、本発明のさらに別の側面によれば、照明装置が、マトリクス状に配列されたレンズ要素を有し当該レンズ要素によって光源からの光束を複数の光束に分割する第１レンズアレイと、マトリクス状に配列されたレンズ要素を有し当該レンズ要素によって第１レンズアレイから射出された複数の光束の状態を調節する第２レンズアレイと、第２レンズアレイを通過した複数の光束を光変調装置上で重畳させる重畳レンズとを有する。この場合、比較的省スペースで確実に均一な照明光束を得ることができる。

また、本発明のさらに別の側面によれば、第１レンズアレイを構成するレンズ要素は、液晶パネルと共役な位置に配置され、液晶パネルの画面枠に対応する輪郭を有する。この場合、第１レンズアレイを構成するレンズ要素のうち液晶パネルの画面枠の対角方向に対応する隅に配置されるレンズ要素は、システム光軸から離れる外側の隅で減光が大きくなる光束を液晶パネル上に入射させる傾向がある。しかしながら、上記のような隅のレンズ要素からの照明光束は、液晶パネルの各画素において遮光時に光漏れが少なくなっており、投射像の照度ムラ又は輝度ムラを低減することができる。

また、本発明のさらに別の側面によれば、照明装置から射出される光束を液晶パネルの画面枠の辺のいずれか１つに平行な偏光方向の光束に揃える偏光変換部材と、液晶パネルに入射させる光束を各画素の辺のいずれか１つに平行な偏光方向の光束にする位相差板とを有する。この場合、偏光変換装置によって光源からの光束を無駄なく利用することができ、位相差板によって液晶パネルに対する適切な照明を行うことができる。

また、本発明のさらに別の側面によれば、照明装置からの光束を３色に分離して各色用の上記液晶パネルに導く色分離導光部と、各色用の液晶パネルからの変調光を合成する色合成部とをさらに備える。この場合、各色用の液晶パネルによって低輝度の画像を投射する際に、照明光束の照度ムラに起因する投射像の照度ムラや色ムラを低減することができる。

第１実施形態に係るプロジェクターの光学系を説明する概念図である。 図１のプロジェクターの一部の構造や配置等を説明する斜視図である。 （Ａ）は、第１レンズアレイの拡大正面図であり、（Ｂ）は、液晶パネルの拡大正面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、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。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第１レンズアレイのうち＋ｘ方向の端に配置された要素レンズからの照明光束の照度パターンを説明する図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第１レンズアレイのうち斜め方向の隅に配置された要素レンズからの照明光束の照度パターンを説明する図である。

以下、図１、２等を参照して、本発明の一実施形態に係るプロジェクター１００について説明する。なお、図１等において、Ｘ、Ｙ、及びＺは、プロジェクター１００における３次元直交座標系を構成する３つの座標軸を意味する。また、図２において、ｘ及びｙは、プロジェクター１００を構成する第１及び第２レンズアレイ３１，３２等の特定要素におけるシステム光軸ＳＡに垂直な２つの直交座標軸を意味する。

図１に示すように、本実施形態に係るプロジェクター１００は、照明装置１０と、色分離導光部４０と、光変調部５０と、色合成部６０と、投射光学系７０とを備える。

まず、照明装置１０は、光源ランプユニット２０と、均一化光学系３０とを含む照明光学系である。

照明装置１０のうち、光源ランプユニット２０は、光源として、ランプ部２１ａと、凹レンズ２１ｂとを備える。このうち、ランプ部２１ａは、例えば高圧水銀ランプ等である発光管２２ａと、発光管２２ａから射出された光束を反射して前方に射出させる楕円面型の凹面鏡２２ｂとを備える。凹レンズ２１ｂは、ランプ部２１ａからの照明光束ＬＦをシステム光軸ＳＡ（即ち照明光束ＬＦの中心軸）に略平行にする役割を有するが、例えば凹面鏡２２ｂが放物面鏡である場合には、省略することもできる。

均一化光学系３０は、第１及び第２レンズアレイ３１，３２と、偏光変換部材３４と、位相差板３５と、重畳レンズ３６とを備える。

このうち、第１及び第２レンズアレイ３１，３２は、それぞれがＸ方向（すなわちｘ方向）とＹ方向（すなわちｙ方向）とに関してマトリクス状に配置された複数の要素レンズ３１ａ，３２ａを備えるフライアイレンズである。このうち、第１レンズアレイ３１を構成する複数の要素レンズ３１ａによって、光源ランプユニット２０から射出された照明光束ＬＦが複数の部分光束に分割される。また、第２レンズアレイ３２を構成する複数の要素レンズ３２ａによって、第１レンズアレイ３１から入射した各部分光束が適当な発散角で偏光変換部材３４側に射出される。

偏光変換部材３４は、全体としてＸＹ面に平行な矩形の平板状の部材であり、Ｙ方向を長手方向として延びる複数の偏光変換素子３４ａをＸ方向に一列に並べて形成されている。各偏光変換素子３４ａは、ＰＢＳ、ミラー、１／２波長板等で構成されたプリズム状の部材となっている。偏光変換部材３４は、レンズアレイ３２から射出された照明光束ＬＦを特定方向の直線偏光のみに変換して次段光学系に供給する。具体的に説明すると、偏光変換部材３４を構成する各偏光変換素子３４ａは、レンズアレイ３２を構成する複数の要素レンズ３２ａがＸ方向（すなわちｘ方向）に並ぶ個数に合わせて配列されており、第２レンズアレイ３２の各要素レンズ３２ａから射出された各部分光束は、対応する偏光変換素子３４ａにそれぞれ入射し、光変調部５０に設けた各色の液晶パネル５１ａ，５１ｂ，５１ｃにおける矩形の画面枠８２ｄ（図２参照）のいずれかの辺に平行な方向（例えばＹ方向）の直線偏光に変換される。

位相差板３５は、１／２波長板で形成され、ＸＹ面に略平行に延びる平板状の部材である。位相差板３５の光学軸は、Ｙ方向を基準として光路下流に向かって時計方向に４５°／２＝２２．５°回転した方向に配置されており、偏光変換素子３４ａから射出された照明光束ＬＦの偏光方向を、Ｙ方向からＹ方向及びＸ方向間にあって４５°傾斜した中間方向ＰＤに回転させる（図２参照）。

重畳レンズ３６は、第２レンズアレイ３２から射出され偏光変換部材３４を経た照明光束ＬＦを全体として適宜収束させることにより、光変調部５０に設けた各色の液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃに対する重畳照明を可能にする。

以上のように、均一化光学系３０は、光源である光源ランプユニット２０からの照明光束ＬＦを分割・重畳により照明領域での面内照度を均一化し、当該照明光束ＬＦにより光変調部５０に設けた各色の液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃに対して均一な明るさの照明を可能にする。つまり、照明装置１０は、プロジェクター１００による投射画像の形成に適した状態の照明光を射出している。

色分離導光部４０は、第１及び第２ダイクロイックミラー４１ａ，４１ｂと、反射ミラー４２ａ，４２ｂ，４２ｃと、３つのフィールドレンズ４３ａ，４３ｂ，４３ｃと、リレーレンズ４４ａ，４４ｂとを備え、照明装置１０から射出された照明光束ＬＦを赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色、及び青（Ｂ）色の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５０ａ，５０ｂ，５０ｃへ導く。より詳しく説明すると、まず、第１ダイクロイックミラー４１ａは、ＲＧＢの３色のうちＲ色の照明光ＬＲを反射しＧ色及びＢ色の照明光ＬＧ，ＬＢを透過させる。また、第２ダイクロイックミラー４１ｂは、ＧＢの２色のうちＧ色の照明光ＬＧを反射しＢ色の照明光ＬＢを透過させる。つまり、第１ダイクロイックミラー４１ａで反射された赤色光ＬＲは、フィールドレンズ４３ａのある赤光路ＯＰ１に導かれ、第１ダイクロイックミラー４１ａを透過して第２ダイクロイックミラー４１ｂで反射された緑色光ＬＧは、フィールドレンズ４３ｂのある緑光路ＯＰ２に導かれ、第２ダイクロイックミラー４１ｂを通過した青色光ＬＢは、フィールドレンズ４３ｃのある青光路ＯＰ３に導かれる。各色用のフィールドレンズ４３ａ，４３ｂ，４３ｃは、第２レンズアレイ３２から射出され重畳レンズ３６等を通過して光変調部５０に入射する各部分光束が、各液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃの被照射領域上において、システム光軸ＳＡに対して適当な収束度又は発散度となるように入射角を調節している。

光変調部５０は、照明光束ＬＦから分離された３色の照明光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢによって照明される３つの光変調装置として、３色の照明光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢがそれぞれ入射する３つの液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃを備える。各液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、中央に配置される液晶パネル５１ａ，５１ｂ，５１ｃと、これを挟むように配置される光路上流側の入射側偏光フィルター５２ａ，５２ｂ，５２ｃと、光路下流側の射出側偏光フィルター５３ａ，５３ｂ，５３ｃとをそれぞれ備えている。各液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃにそれぞれ入射した各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは、各液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃに電気的信号として入力された駆動信号或いは制御信号に応じて、画素単位で強度変調される。

ここで、各液晶パネル５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、いずれも透過型の液晶パネルであり、図示による説明を省略するが、透明電極等を有する光透過性の入射側基板と、画素電極等を有する光透過性の駆動基板と、入射側基板及び駆動基板間に密閉封入される液晶層とを備える。なお、図２において、各液晶パネル５１ａ，５１ｂ，５１ｃの直交座標軸ｘ，ｙは、後述する色合成部６０による合成後を考慮して相互に一致するように設定されている。

赤色光ＬＲ用の液晶ライトバルブ５０ａにおいて、液晶パネル５１ａの光路上流側に配置される入射側偏光フィルター５２ａは、その透過軸が光路下流に向かってｙ方向から時計方向に例えば４５°回転した方向に配置されている。液晶パネル５１ａの光路下流側に配置される射出側偏光フィルター５３ａは、その透過軸が光路下流に向かってｙ方向から時計方向に例えば１３５°回転した方向に配置されている。つまり、両偏光フィルター５２ａ，５３ａは、クロスニコルとなるように配置されている。

緑色光ＬＧ用の液晶ライトバルブ５０ｂにおいて、液晶パネル５１ｂの光路上流側に配置される入射側偏光フィルター５２ｂは、その透過軸が光路下流に向かってｙ方向から反時計方向に例えば４５°回転した方向に配置されている。液晶パネル５１ｂの光路下流側に配置される射出側偏光フィルター５３ｂは、その透過軸が光路下流に向かってｙ方向から反時計方向に例えば１３５°回転した方向に配置されている。つまり、両偏光フィルター５２ｂ，５３ｂは、クロスニコルとなるように配置されている。

青色光ＬＢ用の液晶ライトバルブ５０ｃにおいて、液晶パネル５１ｃの光路上流側に配置される入射側偏光フィルター５２ｃは、その透過軸が光路下流に向かってｙ'方向（−ｙ方向）から時計方向に例えば４５°回転した方向に配置されている。液晶パネル５１ｃの光路下流側に配置される射出側偏光フィルター５３ｃは、その透過軸が光路下流に向かってｙ'方向（−ｙ方向）から時計方向に例えば１３５°回転した方向に配置されている。つまり、両偏光フィルター５２ｃ，５３ｃは、クロスニコルとなるように配置されている。

色合成部６０は、カラー画像を合成するためのクロスダイクロイックプリズムであり、その内部には、Ｒ光反射用の第１ダイクロイック膜６１と、Ｂ光反射用の第２ダイクロイック膜６２とが、平面視Ｘ字状に配置されている。この色合成部６０は、液晶ライトバルブ５０ａからの赤色光ＬＲを第１ダイクロイック膜６１で反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ５０ｂからの緑色光ＬＧを両ダイクロイック膜６１，６２を介して直進・射出させ、液晶ライトバルブ５０ｃからの青色光ＬＢを第２ダイクロイック膜６２で反射して進行方向左側に射出させる。

投射光学系７０は、投射レンズとして、色合成部６０で合成された画像光をスクリーン（不図示）上にカラー画像として投射する。

以上説明したプロジェクター１００において、第１レンズアレイ３１を構成する各要素レンズ３１ａは、液晶パネル５１ａ，５１ｂ，５１ｃと共役な位置に配置され、液晶パネル５１ａ，５１ｂ，５１ｃの画面枠８２ｄに対応して画面枠８２ｄと相似な輪郭を有する。なお、各要素レンズ３１ａの像は、例えば赤光路ＯＰ１において、投影に活用されるレンズ３２ａ，３５とミラー４１ａ，４２ａとにより、赤色光ＬＲ用の液晶パネル５１ａ上に倒立像（上下左右反転像）として投影される。この際、入射側偏光フィルター５２ａに入射する照明光束ＬＦは、ｙ方向から４５°時計方向に回転した中間方向ＰＤすなわち入射側偏光フィルター５２ａの透過軸方向の偏光となっている。また、各要素レンズ３１ａの像は、例えば緑光路ＯＰ２において、投影に活用されるレンズ３２ａ，３５とミラー４１ｂとにより、緑色光ＬＧ用の液晶パネル５１ｂ上に上下反転像として投影される。この際、入射側偏光フィルター５２ｂに入射する照明光束ＬＦは、ｙ方向から４５°反時計方向に回転した中間方向ＰＤすなわち入射側偏光フィルター５２ｂの透過軸方向の偏光となっている。さらに、各要素レンズ３１ａの像は、例えば青光路ＯＰ３において、投影に活用されるレンズ３２ａ，３５，４４ａ，４４ｂと、ミラー４２ｂ，４２ｃとにより、青色光ＬＢ用の液晶パネル５１ｃ上に正立像として投影される。この際、入射側偏光フィルター５２ｃに入射する照明光束ＬＦは、ｙ'方向から４５°時計方向に回転した中間方向ＰＤすなわち入射側偏光フィルター５２ｃの透過軸方向の偏光となっている。

図３（Ａ）に示すように、第１レンズアレイ３１を構成する各要素レンズ３１ａは、矩形の輪郭を有している。図３（Ｂ）に示すように、赤色光ＬＲ用の液晶パネル５１ａは、枠部分８１の中央に照明領域としてのパネル本体部分８２を露出させている。第１レンズアレイ３１やパネル本体部分８２において、システム光軸ＳＡが存在する基準平面（図１のＸＺ面）に沿った横方向がｘ方向になっており、縦方向がｙ方向になっている。ここで、図３（Ａ）に示す要素レンズ３１ａの輪郭は、既に説明したように、図３（Ｂ）に示す液晶パネル５１ａのパネル本体部分８２の輪郭に対応して相似となっている。つまり、システム光軸ＳＡに垂直なｘｙ面を基準にして考えた場合、１つの要素レンズ３１ａの矩形のレンズ枠３１ｄを構成する特定の辺（例えば下辺３１ｅ）は、光路を展開した場合、赤色光ＬＲ用の液晶パネル５１ａの矩形の画面枠８２ｄを構成する特定の辺（例えば下辺８２ｅ）と平行になっており、ｘ方向又はｙ方向に延びている。なお、詳細な説明を省略するが、要素レンズ３１ａの矩形のレンズ枠３１ｄを構成する特定の辺（例えば下辺３１ｅ）は、光路を展開した場合、図１等に示す緑色光ＬＧ用の液晶パネル５１ｂの矩形の画面枠８２ｄを構成する特定の辺（例えば下辺８２ｅ）と平行になっており、図１等に示す青色光ＬＢ用の液晶パネル５１ｃの矩形の画面枠を構成する特定の辺（例えば下辺８２ｅ）と平行になっている。

図３（Ｂ）に示す赤色光ＬＲ用の液晶パネル５１ａは、そのパネル本体部分８２において、略正方形の画素９１を２次元的に配列したものである。各画素９１の境界は、格子状の配線９４となっており、各配線９４のうち画素９１に隣接する線分は、画面枠８２ｄに対して傾いた方向に延びている。つまり、各画素９１の四角形の所定辺９３ａが延びる方向Ｄ１は、画面枠８２ｄの特定の辺（例えば下辺８２ｅ）が延びる方向Ｄ０に対して角度α（例えばα＝４５°）だけ傾斜している。見方を変えれば、各画素９１の四角形の所定辺９３ａは、画面枠の特定の辺（例えば下辺８２ｅ）に対して垂直や平行でなくこれらの中間的な角度をなしている。また、各画素９１の１つの対角線が延びる対角方向Ｄ２は、画面枠の特定の辺（例えば下辺８２ｅ）が延びる方向Ｄ０に対して角度β（例えばβ＝０°）をなしており、方向Ｄ０に略平行である。なお、詳細な説明を省略するが、緑色光ＬＧ用の液晶パネル５１ｂや青色光ＬＢ用の液晶パネル５１ｃにおいても、各画素９１の四角形の所定辺９３ａが延びる方向Ｄ１は、画面枠８２ｄの特定の辺（例えば下辺８２ｅ）が延びる方向Ｄ０に対して角度α（例えばα＝４５°）だけ傾斜している。また、これらの液晶パネル５１ｂ，５１ｃにおいて、各画素９１の１つの対角線が延びる対角方向Ｄ２は、画面枠の特定の辺（例えば下辺８２ｅ）が延びる方向Ｄ０に対して角度β（例えばβ＝０°）をなしており、方向Ｄ０に略平行である。

なお、各色の液晶パネル５１ａ，５１ｂ，５１ｃに入射する照明光束ＬＦは、入射側偏光フィルター５２ａ，５２ｂ，５２ｃを通過して、図２に示すｙ方向やｙ'方向から４５°回転した中間方向ＰＤの偏光になっており、結果的に、液晶パネル５１ａ，５１ｂ，５１ｃを構成する各画素９１の四角形の所定辺９３ａに平行な偏光方向の直線偏光となっている（図３（Ｂ）参照）。このように、各画素９１の所定辺９３ａすなわち配線９４に平行な偏光方向の光束を入射させることで、配線９４等によって光束の位相が乱れてコントラストが低下することを防止できる。

図３（Ｂ）に示す赤色光ＬＲ用の液晶パネル５１ａは、偏光フィルター５２ａ，５３ａ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、液晶パネル５１ａは、システム光軸ＳＡに対して中間角度γ＝４５°，１３５°，２２５°，３１５°の方向に傾いた光束Ｒｈ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、液晶パネル５１ａは、システム光軸ＳＡに対して±ｘ方向に傾いた方向からの光束Ｒｘやｙ±方向に傾いた方向からの光束Ｒｙの少なくとも１つに対して相対的に低いコントラストを示す特性を有し、光束のシステム光軸ＳＡ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（Ａ）〜４（Ｄ）は、赤色光ＬＲ用の液晶パネル５１ａを含む液晶ライトバルブ５０ａ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）に示す液晶パネル５１ａのｘ軸及びｙ軸方向と一致している。図３（Ｂ）を参照して先に説明したように、各画素９１の四角形の所定辺９３ａの延びる方向Ｄ１が画面枠８２ｄの特定の辺（例えば下辺８２ｅ）の延びる方向Ｄ０に対してα＝４５°傾いている構成の液晶ライトバルブ５０ａの場合、等コントラスト線からも明らかなように、±ｘ方向及び±ｙ方向の４つの傾斜方向のうちいずれか１つの傾斜方向において光漏れが多く、コントラストが相対的に低下する。一方、ｘ方向及びｙ方向の中間に相当する４５°等の中間角度４５°，１３５°，２２５°，３１５°に対応する傾斜方向おいて光漏れが少なく、コントラストが相対的に高くなっている。このことは、図３（Ｂ）に示す傾斜光束のうち、方位角がｘ軸やｙ軸の傾斜方向に傾いた光束Ｒｘ，Ｒｙのコントラストが、方位角が４５°等の中間角度の傾斜方向に傾いた光束Ｒｈ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（Ａ）及び５（Ｂ）は、第１レンズアレイ３１のうち＋ｘ方向の端に配置された要素レンズ３１ａから液晶パネル５１ａに入射する照明光束ＬＦの照度パターンを説明するための図である。図５（Ａ）に示すように、第１レンズアレイ３１の入射する照明光束ＬＦの照度パターンは、システム光軸ＳＡを中心とする同心状となっており、周縁領域Ａ１では、半径方向に関して比較的照度差が大きくなっている。しかしながら、周縁領域Ａ１であっても、要素レンズ３１ａのうち例えば＋ｘ方向の端に配置された要素レンズ３１ｐから液晶パネル５１ａに入射する照明光束ＬＦの照度パターンは、面内の照度差が比較的少なく照度ムラが少ない（図５（Ｂ）参照）。よって、液晶ライトバルブ５０ａで全黒表示に対応した変調を行った際、＋ｘ方向の端に配置された要素レンズ３１ｐからの光束が赤色光ＬＲ用の液晶パネル５１ａに入射して光漏れが発生したとしても（図４（Ａ）参照）、照度ムラや色ムラが生じにくい。以上は、＋ｘ方向の端に配置された要素レンズ３１ａからの光束についての説明であったが、−ｘ方向や±ｙ方向の端に配置された要素レンズ３１ａからの光束についても、赤色光ＬＲ用の液晶パネル５１ａに入射して光漏れが発生したとしても（図４（Ｂ）〜４（Ｄ）参照）、照度ムラや色ムラが生じにくい。

図６（Ａ）及び６（Ｂ）は、第１レンズアレイ３１のうち斜めの傾斜方向（例えばγ＝４５°）の隅に配置された要素レンズ３１ａから液晶パネル５１ａに入射する照明光束ＬＦの照度パターンを説明するための図である。図６（Ａ）において、例えばγ＝４５°の隅に配置された要素レンズ３１ｑから液晶パネル５１ａに入射する照明光束ＬＦの照度パターンは、面内の照度差が比較的大きく照度ムラが多い（図６（Ｂ）参照）。よって、例えば、中間角度γ＝４５°，１３５°，２２５°，３１５°の方向に傾いた光束Ｒｈに対してコントラストが低い液晶ライトバルブにて全黒表示に対応した変調を行った際、γ＝４５°の隅に配置された要素レンズ３１ａからの光束が赤色光ＬＲ用の液晶パネル５１ａに入射して光漏れが発生した場合、照度ムラや色ムラが著しくなる。しかしながら、本実施形態の赤色光ＬＲ用の液晶パネル５１ａは、γ＝４５°の斜めの傾斜方向に関しては光漏れが少なく（図４（Ａ）〜４（Ｄ）参照）、照度ムラや色ムラが顕著になることを防止できる。以上は、γ＝４５°の隅に配置された要素レンズ３１ａからの光束についての説明であったが、γ＝１３５°，２２５°，３１５°の隅に配置された要素レンズ３１ａからの光束についても、赤色光ＬＲ用の液晶パネル５１ａに入射して光漏れが発生しにくく、照度ムラや色ムラが生じにくい。

以上、赤色光ＬＲ用の液晶パネル５１ａについて、コントラストの視野角特性と、画素９１の形状や配列との関係について説明したが、緑色光ＬＧ用の液晶パネル５１ｂと、青色光ＬＢ用の液晶パネル５１ｃも、赤色光ＬＲ用の液晶パネル５１ａと同様の構造及び特性を有しており、隅に対応する傾斜方向の光束に関し光漏れが少なく、照度ムラや色ムラが生じにくい。

本実施形態のプロジェクター１００によれば、液晶パネル５１ａ，５１ｂ，５１ｃを構成する各画素９１の四角形の所定辺９３ａが画面枠８２ｄの下辺８２ｅに対して傾斜しているので、画素９１の１つの対角方向Ｄ２を液晶パネル５１ａ，５１ｂ，５１ｃの画面枠８２ｄの下辺８２ｅに比較的平行に近いものにできる。ここで、液晶パネル５１ａ，５１ｂ，５１ｃの画面枠８２ｄの各辺の中央に対応する傾斜方向（具体的には、上下左右に傾斜した方向）からの光束Ｒｘ，光束Ｒｙは、液晶パネル５１ａ，５１ｂ，５１ｃの画面枠８２ｄの隅に対応する傾斜方向（具体的には、右上、右下、左上、左下に傾斜した方向）からの光束Ｒｈよりも照度ムラを低減できるので、液晶パネル５１ａ，５１ｂ，５１ｃの画面枠８２ｄの下辺８２ｅが延びる方向に相当する各画素の対角方向Ｄ２で遮光時に光漏れがある程度存在しても、照明光束ＬＦの照度ムラに起因する投射像の照度ムラ又は輝度ムラを低減することができる。

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。

上記実施形態において、液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃの射出側偏光フィルター５３ａ，５３ｂ，５３ｃの光路下流側に位相差板を設けて、色合成部６０の第１ダイクロイック膜６１で反射する赤色光ＬＲをＳ偏光とし、第２ダイクロイック膜６２で反射する青色光ＬＢをＳ偏光とし、両ダイクロイック膜６１，６２を透過させる緑色光ＬＧをＰ偏光とすることができる。この際、Ｇ色用の射出側偏光フィルター５３ｂの光路下流側については、位相差板を省略することもできる。

また、液晶パネル５１ａ，５１ｂ，５１ｃを構成する画素９１の輪郭は、正方形に限らず、長方形等の矩形とすることができ、さらに菱形とすることもできる。液晶パネル５１ａ，５１ｂ，５１ｃを構成する画素９１の輪郭が矩形や菱形であっても、画素９１の対角方向が画面枠８２ｄのいずれかに平行であれば、画素９１の隅の方向の傾斜光に対してコントラストが低下する傾向があっても、画素９１の辺方向の光漏れを防止して投射像の照度ムラや輝度ムラを低減することができる。

液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃの周辺には、液晶の光学的な補償を目的として光学補償板を配置することもできる。

上記実施形態では、位相差板３５によって照明光束ＬＦの偏光方向をＹ方向から時計方向に４５°回転させているが、照明光束ＬＦの偏光方向をＹ方向から反時計方向に４５°回転させることもできる。また、上記実施形態では、位相差板３５を偏光変換部材３４と重畳レンズ３６との間に設ける構成としたが、各液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃの入射側にそれぞれ１／２波長板の位相差板を設ける構成とすることもできる。

また、上記実施形態では、光源ランプユニット２０等からの光を特定方向の偏光とする偏光変換部材３４を用いていたが、この発明は、このような偏光変換部材３４を用いないプロジェクターにも適用可能である。また、光源ランプユニット２０は、発光管２２ａに限らず、ＬＥＤ等で構成することができる。

また、上記実施形態では、透過型の液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃを備えるプロジェクターに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は、反射型のライトバルブを備えるプロジェクターにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等を含むライトバルブが光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、ライトバルブが光を反射するタイプであることを意味している。

また、プロジェクターとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面投射型のプロジェクターと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面投射型のプロジェクターとがあるが、図１等に示すプロジェクター１００の構成は、いずれにも適用可能である。

また、上記第１実施形態では、３つの液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃを用いたプロジェクター１００の例のみを挙げたが、本発明は、１つ又は２つのライトバルブを用いたプロジェクター、４つ以上のライトバルブを用いたプロジェクターにも適用可能である。

１０…照明装置、 ２０…光源ランプユニット、 ３０…均一化光学系、 ３１…第１レンズアレイ、 ３２…第２レンズアレイ、 ３１ａ，３２ａ…要素レンズ、 ３１ｄ…レンズ枠、 ３１ｅ…下辺、 ３１ｐ，３１ｑ…要素レンズ、 ３４…偏光変換部材、 ３４ａ…偏光変換素子、 ３５…位相差板、 ３６…重畳レンズ、 ４０…色分離導光部、 ４１ａ，４１ｂ…ダイクロイックミラー、 ５０…光変調部、 ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ…液晶ライトバルブ、 ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ…液晶パネル、 ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ…入射側偏光フィルター、 ５３ａ，５３ｂ，５３ｃ…射出側偏光フィルター、 ６０…色合成部、 ７０…投射光学系、 ８１…枠部分、 ８２ｄ…画面枠、 ８２ｅ…下辺、 ９１…画素、 ９３ａ…所定辺、 ９４…配線、 １００…プロジェクター、 Ｄ２…対角方向、 ＬＦ…照明光束、 ＬＲ，ＬＧ，ＬＢ…照明光、 ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３…青光路、 ＳＡ…システム光軸

Claims (7)

1. 光源からの光束を複数の光束に分割するとともに、分割された前記複数の光束を重畳させる照明装置と、
   前記照明装置から射出され重畳された光束を変調する複数の画素を有するとともに、各画素の四角形の所定辺が矩形の画面枠の１つの辺に対して傾斜しており、前記各画素の所定辺に平行な偏光方向の光束が入射する液晶パネルと
   を備えるプロジェクター。
2. 前記液晶パネルの前記各画素は、矩形の輪郭を有し、
   前記液晶パネルの前記各画素の１つの対角線は、前記液晶パネルの前記画面枠の１つの辺に対して略平行である、請求項１に記載のプロジェクター。
3. 前記液晶パネルの前記各画素は、矩形の輪郭を有し、
   前記液晶パネルの前記各画素の所定辺は、前記液晶パネルの前記画面枠の１つの辺に対して略４５°傾斜している、請求項１に記載のプロジェクター。
4. 前記照明装置は、マトリクス状に配列されたレンズ要素を有し当該レンズ要素によって前記光源からの光束を前記複数の光束に分割する第１レンズアレイと、マトリクス状に配列されたレンズ要素を有し当該レンズ要素によって前記第１レンズアレイから射出された前記複数の光束の状態を調節する第２レンズアレイと、前記第２レンズアレイを通過した前記複数の光束を前記光変調装置上で重畳させる重畳レンズとを有する、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ー。
5. 前記第１レンズアレイを構成する前記レンズ要素は、前記液晶パネルと共役な位置に配置され、前記液晶パネルの前記画面枠に対応する輪郭を有する、請求項４に記載のプロジェクター。
6. 前記照明装置から射出される光束を前記液晶パネルの前記画面枠の辺のいずれか１つに平行な偏光方向の光束に揃える偏光変換部材と、前記液晶パネルに入射させる光束を前記各画素の辺のいずれか１つに平行な偏光方向の光束にする位相差板とを有する、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ー。
7. 前記照明装置からの光束を３色に分離して各色用の前記液晶パネルに導く色分離導光部と、各色用の前記液晶パネルからの変調光を合成する色分離導光部とをさらに備える、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のプロジェクター。

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