JP2019105806A - プロジェクターおよび該プロジェクターに用いられる光学部材 - Google Patents

Abstract

【課題】偏光素子を通過することによる光量ロスが少なく、かつ、所望の色相が保持された投影画像を実現し得るプロジェクターを提供すること。【解決手段】本発明のプロジェクターは、光源からの光を赤色光、緑色光および青色光に色分解する色分解光学系と；赤色光、緑色光および青色光のそれぞれを、画像情報に応じて変調して画像光を生成する光変調装置と；変調された赤色光、緑色光および青色光の画像光を色合成する色合成光学系と；色合成された画像光を投射する投射光学系と； 色合成光学系と投射光学系との間に、色合成光学系側から順に設けられた位相差素子および偏光素子と；を備える。本発明のプロジェクターにおいては、位相差素子により、色合成された画像光の偏光方向が、偏光素子の透過軸方向と実質的に平行な方向に揃えられている。【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクターおよび該プロジェクターに用いられる光学部材に関する。

光源からの光を赤（ Ｒ ）、緑（ Ｇ ）、青（ Ｂ ）の３色の光に色分解し、これらの３色をそれぞれ光変調装置（例えば、液晶表示装置）を通過させて画像情報に応じた画像光を生成し、得られた３色の画像光を色合成光学系で再度合成してスクリーン上に投影する、いわゆる３板式プロジェクターが知られている。従来の３板式プロジェクターによれば、画像光におけるＲ光、Ｇ光およびＢ光のうち、Ｒ光およびＢ光はｓ偏光となり，Ｇ光はｐ偏光となる。

ところで、プロジェクターによる投影画像は、一般的に、画像表示装置により表示される画像に比べて暗いので外光の影響を受けやすく、部屋を暗くするなどの投影環境の調整が必要とされる。当然ながら、明るい環境下でも投影画像を鮮明に表示できるプロジェクターが望まれている。このような観点から、スクリーンに選択反射層を設け、偏光化（直線偏光化または円偏光化）により明るい環境下でも投影画像を鮮明に表示できるシステムが検討されている（例えば、特許文献１および２）。しかし、３板式プロジェクターにおいて出射光（合成された画像光）を偏光化しようとすると、以下の問題が生じる。すなわち、一般的な３板式プロジェクターにおいては、Ｒ光とＢ光、あるいは、Ｇ光が吸収されてしまうので、暗くかつ色相が保てない；色合成光学系の投影側に非常に大きい面内位相差を有する位相差板を配置して各色の偏光状態を大きく乱し、疑似的な無偏光状態とする場合（例えば、特許文献３および４）、疑似的に非偏光化された光の約半分が吸収されてしまうので、暗くなってしまう；という問題がある。

特開２００５−１０７０１７号公報 特開２０１７−０１５８９７号公報 特開２０１７−０４４７６６号公報 特開２００５−３２１５４４号公報

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、偏光素子を通過することによる光量ロスが少なく、かつ、所望の色相が保持された投影画像を実現し得るプロジェクターおよびそのようなプロジェクターに用いられ得る光学部材を提供することにある。

本発明のプロジェクターは、光源からの光を赤色光、緑色光および青色光に色分解する色分解光学系と；該赤色光、該緑色光および該青色光のそれぞれを、画像情報に応じて変調して画像光を生成する光変調装置と；変調された赤色光、緑色光および青色光の画像光を色合成する色合成光学系と；該色合成された画像光を投射する投射光学系と； 該色合成光学系と該投射光学系との間に、該色合成光学系側から順に設けられた位相差素子および偏光素子と；を備える。本発明のプロジェクターにおいては、該位相差素子により、該色合成された画像光の偏光方向が、該偏光素子の透過軸方向と実質的に平行な方向に揃えられている。
１つの実施形態においては、上記位相差素子は、その遅相軸が上記青色光の画像光の偏光方向に対して４０°〜５０°の角度をなすようにして配置されている。
１つの実施形態においては、上記位相差素子の面内位相差Ｒｅ（５５０）は、１２５０ｎｍ〜１４００ｎｍまたは１５２０ｎｍ〜１６７０ｎｍである。
１つの実施形態においては、上記偏光素子は、その透過軸が前記位相差素子の遅相軸に対して４０°〜５０°の角度をなすようにして配置されている。
１つの実施形態においては、上記位相差素子と上記偏光素子とは、一体化された部材として構成されている。
１つの実施形態においては、上記位相差素子を通過後の赤色光、緑色光および青色光のそれぞれのストークスパラメーターＳ１およびＳ３は、Ｓ１≦−０．８５または０．８５≦Ｓ１、ならびに、−０．３＜Ｓ３＜０．２の関係を満足する。
本発明の別の局面によれば、光学部材が提供される。この光学部材は、偏光素子と位相差素子とを有し；プロジェクターの色合成光学系と投射光学系との間に、該位相差素子が該色合成光学系側となるように配置され；該位相差素子が、該色合成光学系により色合成された画像光の偏光方向を、該偏光素子の透過軸方向と実質的に平行な方向に揃える機能を有する。
１つの実施形態においては、上記偏光素子の透過軸と該位相差素子の遅相軸とのなす角度は４０°〜５０°である。

本発明の実施形態によれば、３板式のプロジェクターにおいて色合成光学系と投射光学系との間に位相差素子を設け、当該位相差素子の面内位相差および遅相軸方向、ならびに、当該遅相軸と偏光素子の透過軸との角度等を最適化することにより、色合成された画像光の偏光方向を偏光素子の透過軸方向と実質的に平行な方向に揃えることができる。その結果、偏光素子を通過することによる光量ロスが少なく、結果として色合成光学系の投影側に偏光素子を設けたプロジェクター（すなわち、直線偏光を用いて投影画像を実現するプロジェクター）を得ることができる。さらに、このようなプロジェクターは、所望の色相が保持された投影画像を実現することができる。したがって、本発明の実施形態によれば、明るい環境下において投影画像を鮮明に表示し得るプロジェクターを実現することができる。さらに、本発明の実施形態によれば、そのようなプロジェクターを実現し得る光学部材を提供することができる。

本発明の１つの実施形態によるプロジェクターを説明する概略構成図である。

以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。

図１は、本発明の１つの実施形態によるプロジェクターを説明する概略構成図である。図示例のプロジェクター１００は、光源１０と；光源１０からの光を赤色光Ｒ、緑色光Ｇおよび青色光Ｂに色分解する色分解光学系２０と；赤色光Ｒ、緑色光Ｇおよび青色光Ｂのそれぞれを、画像情報に応じて変調して画像光を生成する光変調装置３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂと；変調された赤色光Ｒ、緑色光Ｇおよび青色光Ｂの画像光を色合成する色合成光学系４０と；該色合成された画像光を投射する投射光学系５０と； 色合成光学系４０と投射光学系５０との間に、色合成光学系４０側から順に設けられた位相差素子６２および偏光素子６４と；を備える。本発明の実施形態においては、位相差素子６２により、色合成された画像光の偏光方向が、偏光素子６４の透過軸方向と実質的に平行な方向に揃えられている。

光源１０は、代表的には、白色光ＷＬを出射する。光源１０としては、任意の適切な構成が採用され得る。

色分解光学系２０は、代表的には、ダイクロイックミラー２１と、ダイクロイックミラー２２と、反射ミラー２３と、反射ミラー２４と、反射ミラー２５と、リレーレンズ２６と、リレーレンズ２７と、を備える。色分解光学系２０は、光源１０からの光を赤色光Ｒと緑色光Ｇと青色光Ｂとに分離し、赤色光Ｒ、緑色光Ｇおよび青色光Ｂの各色光をそれぞれの照明対象である光変調装置３０Ｒ、光変調装置３０Ｇ、および光変調装置３０Ｂに導く。色分解光学系２０と光変調装置３０Ｒとの間、色分解光学系２０と光変調装置３０Ｇとの間、および色分解光学系２０と光変調装置３０Ｂとの間に、集光レンズ３２Ｒ、集光レンズ３２Ｇ、および集光レンズ３２Ｂがそれぞれ配置されている。

ダイクロイックミラー２１は、赤色光Ｒを透過し、緑色光Ｇおよび青色光Ｂを反射する。ダイクロイックミラー２２は、ダイクロイックミラー２１で反射した緑色光Ｇおよび青色光Ｂのうち、緑色光Ｇを反射して、青色光Ｂを透過させる。

反射ミラー２３は、ダイクロイックミラー２１を透過した赤色光Ｒを反射する。反射ミラー２４および反射ミラー２５は、ダイクロイックミラー２２を透過した青色光Ｂを反射する。

ダイクロイックミラー２１を透過した赤色光Ｒは、反射ミラー２３で反射され、集光レンズ３２Ｒを透過して赤色光用の光変調装置３０Ｒの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー２１で反射された緑色光Ｇは、ダイクロイックミラー２２でさらに反射され、集光レンズ３２Ｇを透過して緑色光用の光変調装置３０Ｇの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー２２を透過した青色光Ｂは、リレーレンズ２６、反射ミラー２４、リレーレンズ２７、反射ミラー２５および集光レンズ３２Ｂを経て青色光用の光変調装置３０Ｂの画像形成領域に入射する。

光変調装置３０Ｒ、光変調装置３０Ｇおよび光変調装置３０Ｂは、入射された赤色光Ｒ、緑色光Ｇおよび青色光Ｂを画像情報に応じて変調して、それぞれ、赤色光Ｒに対応した画像光、緑色光Ｇに対応した画像光、および青色光Ｂに対応した画像光を形成する。光変調装置３０Ｒ、光変調装置３０Ｇおよび光変調装置３０Ｂは、光源１０の照明対象である。

光変調装置３０Ｒ、光変調装置３０Ｇおよび光変調装置３０Ｂはそれぞれ、代表的には液晶表示装置であり得、より具体的には透過型の液晶表示装置であり得る。液晶表示装置は、代表的には、一対の基板と；該一対の基板間に配置された、表示媒体としての液晶を含む液晶層と；一対の基板の外側（すなわち、入射側および出射側）に配置された一対の偏光板と；を有する（いずれも図示せず）。液晶表示装置としては、任意の適切な構成が採用され得る。例えば、液晶表示装置は、ノーマリブラックモードであってもよくノーマリホワイトモードであってもよく；駆動モードとしてＶＡモードであってもよくＩＰＳモードであってもよい。光変調装置３０Ｒ、光変調装置３０Ｇおよび光変調装置３０Ｂが透過型の液晶表示装置で構成される場合、出射（透過）される光（すなわち、赤色光Ｒに対応した画像光、緑色光Ｇに対応した画像光、および青色光Ｂに対応した画像光）は、偏光（代表的には、直線偏光）となる。

色合成光学系４０は、代表的には、クロスダイクロイックプリズムで構成され得る。クロスダイクロイックプリズムは、赤色光Ｒに対応した画像光、緑色光Ｇに対応した画像光、および青色光Ｂに対応した画像光を合成する光学素子である。クロスダイクロイックプリズムは、代表的には、４つの三角プリズムを組み合わせて（例えば、貼り合わせて）作製され得る。これにより、クロスダイクロイックプリズム４０内部においては、Ｒ光反射ダイクロイック膜４０ＲおよびＢ光反射ダイクロイック膜４０Ｂが直交して配置される。異なる入射面からそれぞれ入射した赤色光Ｒに対応した画像光、緑色光Ｇに対応した画像光、および青色光Ｂに対応した画像光は、赤色光Ｒに対応した画像光がＲ光反射ダイクロイック膜４０Ｒで投射光学系５０方向に反射され、青色光Ｂに対応した画像光がＢ光反射ダイクロイック膜４０Ｂで投射光学系５０方向に反射され、緑色光Ｇに対応した画像光が２つのダイクロイック膜を透過することにより、色合成された画像光が生成する。

クロスダイクロイックプリズム４０によって色合成された画像光は、投射光学系５０によって拡大投射され、スクリーンＳＣＲ上で画像を形成する。投射光学系５０は、複数のレンズから構成されている。

本発明の実施形態においては、上記のとおり、色合成光学系４０と投射光学系５０との間に、色合成光学系４０側から順に設けられた位相差素子６２および偏光素子６４が設けられている。位相差素子６２および偏光素子６４は、それぞれ別個の部材とされていてもよく、一体化された部材として構成されていてもよい。位相差素子６２および偏光素子６４が一体化された部材として構成されている場合、位相差素子と偏光素子とを有する光学部材（例えば、位相差層付偏光板）が用いられ得る。位相差素子および偏光素子の組み合わせが本発明の実施形態の特徴の１つであるので、本発明の実施形態は、位相差素子と偏光素子とを有する光学部材も包含する。

本発明の実施形態においては、色合成された画像光の偏光方向は、位相差素子６２により、偏光素子６４の透過軸方向と実質的に平行な方向に揃えられている。本明細書において「実質的に平行」および「略平行」という表現は、２つの方向のなす角度が０°±７°である場合を包含し、好ましくは０°±５°であり、さらに好ましくは０°±３°である。「実質的に直交」および「略直交」という表現は、２つの方向のなす角度が９０°±７°である場合を包含し、好ましくは９０°±５°であり、さらに好ましくは９０°±３°である。さらに、本明細書において単に「平行」または「直交」というときは、実質的に平行または実質的に直交な状態を含み得るものとする。なお、本明細書において角度に言及するときは、当該角度は基準方向に対して時計回りおよび反時計回りの両方を包含する。

より詳細には、色合成された画像光の偏光方向は、赤色光Ｒに対応した画像光、緑色光Ｇに対応した画像光、および青色光Ｂに対応した画像光の偏光方向がいずれも、偏光素子の透過軸方向と実質的に平行な方向に揃えられている。言い換えれば、赤色光Ｒに対応した画像光、緑色光Ｇに対応した画像光、および青色光Ｂに対応した画像光は、直線偏光または細長の（すなわち、直線偏光に近い）楕円偏光であり、直線偏光の振動方向および楕円偏光の長軸方向が偏光素子の透過軸方向と実質的に平行な方向に揃えられている。代表的には、赤色光Ｒに対応した画像光および青色光Ｂに対応した画像光はｓ偏光となり、緑色光Ｇに対応した画像光はｐ偏光となるところ、本発明の実施形態によれば、位相差素子６２の面内位相差および遅相軸方向、ならびに、当該遅相軸と偏光素子の透過軸との角度等を最適化することにより、ｓ偏光およびｐ偏光の振動方向を適切に変換し、上記のように方向を揃えることができる。その結果、偏光素子を通過することによる光量ロスが少なく、結果として色合成光学系の投影側に偏光素子を設けたプロジェクター（すなわち、直線偏光を用いて投影画像を実現するプロジェクター）を得ることができる。さらに、このようなプロジェクターは、所望の色相が保持された投影画像を実現することができる。したがって、本発明の実施形態によれば、明るい環境下において投影画像を鮮明に表示し得るプロジェクターを実現することができる。

上記のとおり、色合成された画像光の偏光方向は、位相差素子６２により、偏光素子６４の透過軸方向と実質的に平行な方向に揃えられている。これは、具体的には、以下のとおりである。位相差素子を通過後の赤色光（赤色光Ｒに対応した画像光）、緑色光（緑色光Ｇに対応した画像光）および青色光（青色光Ｒに対応した画像光）のそれぞれのストークスパラメーターＳ１は、代表的には、Ｓ１≦−０．８５または０．８５≦Ｓ１を満足する。Ｓ１は、好ましくはＳ１≦−０．９０または０．９０≦Ｓ１であり、より好ましくはＳ１≦−０．９５または０．９５≦Ｓ１である。さらに、位相差素子を通過後の赤色光（赤色光Ｒに対応した画像光）、緑色光（緑色光Ｇに対応した画像光）および青色光（青色光Ｂに対応した画像光）のそれぞれのストークスパラメーターＳ３は、代表的には、−０．３＜Ｓ３＜０．２の関係を満足する。Ｓ３は、好ましくは−０．２５＜Ｓ３＜０．１５であり、より−０．２＜Ｓ３＜０．１である。ストークスパラメーターＳ１は直線偏光成分を表し、Ｓ３は円偏光成分を表し、Ｓ１またはＳ３が±１に近づくほど完全な直線偏光または円偏光に近づく。このように、本発明の実施形態によれば、位相差素子を通過後の赤色光、緑色光および青色光は、直線偏光成分および直線偏光に近い楕円偏光成分が非常に多く、円偏光成分が非常に少なくなっている。したがって、このような直線偏光および直線偏光に近い楕円偏光の振動方向と後述する偏光素子の透過軸方向とを実質的に平行とすることにより、偏光素子を透過する光を非常に多くすることができ、光量ロスを最小限とすることができる。その結果、色合成光学系の投影側に偏光素子を設けたプロジェクター（すなわち、直線偏光を用いて投影画像を実現するプロジェクター）を得ることができ、さらに、このようなプロジェクターは、所望の色相が保持された投影画像を実現することができる。したがって、明るい環境下において投影画像を鮮明に表示し得るプロジェクターを実現することができる。

位相差素子６２は、色合成された画像光の偏光方向を偏光素子の透過軸方向と実質的に平行な方向に揃え得る機能を有する限り、任意の適切な構成が採用され得る。位相差素子の面内位相差Ｒｅ（５５０）は、好ましくは１２５０ｎｍ〜１４００ｎｍであり、より好ましくは１３００ｎｍ〜１３７０ｎｍである。あるいは、位相差素子の面内位相差Ｒｅ（５５０）は、好ましくは１５２０ｎｍ〜１６７０ｎｍであり、より好ましくは１５７０ｎｍ〜１６２０ｎｍである。位相差素子の屈折率特性は、ｎｘ＞ｎｙを満足し、上記所望の面内位相差が得られればよい。本明細書において面内位相差Ｒｅ（λ）は、２３℃における波長λｎｍの光で測定した面内位相差である。Ｒｅ（λ）は、層（フィルム）の厚みをｄ（ｎｍ）としたとき、式：Ｒｅ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄによって求められる。例えば、Ｒｅ（５５０）は、２３℃における波長５５０ｎｍの光で測定した面内位相差である。

位相差素子は、位相差値が測定光の波長に応じて大きくなる逆分散波長特性を示してもよく、位相差値が測定光の波長に応じて小さくなる正の波長分散特性を示してもよく、位相差値が測定光の波長によってもほとんど変化しないフラットな波長分散特性を示してもよい。位相差素子が逆分散波長特性を示す場合、Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は、好ましくは０．８５以上１．００未満であり、より好ましくは０．９５以上１．００未満であり；Ｒｅ（５５０）／Ｒｅ（６５０）は、好ましくは０．９０以上１．００未満であり、より好ましくは０．９５以上１．００未満である。位相差素子が正の分散波長特性またはフラットな波長分散特性を示す場合、Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は、好ましくは１．００〜１．１５であり、より好ましくは１．００〜１．０７であり；Ｒｅ（５５０）／Ｒｅ（６５０）は、好ましくは１．００〜１．１０であり、より好ましくは１．００〜１．０５である。

位相差素子の厚みは、材料等に応じて上記所望の面内位相差が得られるように設定され得る。位相差素子の厚みは、好ましくは２０μｍ〜５００μｍであり、より好ましくは５０μｍ〜４００μｍであり、さらに好ましくは１００μｍ〜３５０μｍである。

位相差素子は、上記特性を実現し得る任意の適切な樹脂で形成された位相差フィルムで構成され得る。位相差フィルムを形成する樹脂としては、例えば、ポリアリレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリアリールエーテルケトン、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリビニルアルコール、ポリフマル酸エステル、ポリエーテルサルフォン、ポリサルフォン、ノルボルネン樹脂、ポリカーボネート樹脂、セルロース樹脂およびポリウレタンが挙げられる。これらの樹脂は、単独で用いてもよく組み合わせて用いてもよい。

位相差素子は、上記のようにｎｘ＞ｎｙを満足し面内位相差を有するので、遅相軸を有する。位相差素子は、遅相軸方向が色合成された画像光の偏光方向を偏光素子の透過軸方向と実質的に平行な方向に揃え得る方向となるようにして、プロジェクター内に配置される。例えば、位相差素子は、その遅相軸が青色光（青色光Ｂに対応した画像光）の偏光方向（振動方向）に対して好ましくは４０°〜５０°、より好ましくは４２°〜４８°、さらに好ましくは４３°〜４７°、特に好ましくは約４５°の角度をなすようにして配置され得る。このような構成とすれば、位相差素子の遅相軸は、赤色光（赤色光Ｒに対応した画像光）の偏光方向（振動方向）に対しても同様の角度となり得；緑色光（緑色光Ｇに対応した画像光）の偏光方向（振動方向）に対しては、好ましくは１３０°〜１４０°、より好ましくは１３２°〜１３８°、さらに好ましくは１３３°〜１３７°、特に好ましくは約１３５°の角度となり得る。

偏光素子６４は、偏光板で構成され得る。偏光板は、偏光子と、偏光子の片側または両側に配置された保護フィルムと、を含む。偏光子および保護フィルムはいずれも、任意の適切な構成が採用され得る。偏光素子は、その透過軸（実質的には、偏光素子に含まれる偏光子の透過軸）が色合成された画像光の偏光方向と実質的に平行な方向となるように配置され得る。例えば、位相差素子の面内位相差Ｒｅ（５５０）が１２５０ｎｍ〜１４００ｎｍである場合には、偏光素子は、その透過軸が青色光（青色光Ｂに対応した画像光）の偏光方向（振動方向）に対して好ましくは−５°〜５°、より好ましくは−３°〜３°、さらに好ましくは−２°〜２°、特に好ましくは約０°の角度をなすようにして配置され得る。また例えば、位相差素子の面内位相差Ｒｅ（５５０）が１５２０ｎｍ〜１６７０ｎｍである場合には、偏光素子は、その透過軸が該位相差素子の遅相軸に対して８５°〜９５°、より好ましくは８７°〜９３°、さらに好ましくは８８°〜９２°、特に好ましくは約９０°の角度をなすようにして配置され得る。いずれの場合も、偏光素子の透過軸と位相差素子の遅相軸とのなす角度は、好ましくは４０°〜５０°であり、より好ましくは４２°〜４８°であり、さらに好ましくは４３°〜４７°であり、特に好ましくは約４５°である。

ここまで、光変調装置として透過型の液晶表示装置を備えたプロジェクターに本発明を適用した例について説明したが、本発明は、反射型の液晶表示装置を備えたプロジェクターに適用することも可能である。さらに、光変調装置は、液晶表示装置に限られず、例えばマイクロミラーを用いた光変調装置であってもよい。また、上記実施形態では、３つの液晶表示装置を用いたプロジェクターの例を説明したが、液晶表示装置の数は目的に応じて適切に変更され得る。したがって、本発明は、例えば４つ以上の液晶表示装置を用いたプロジェクターにも適用可能である。その他、プロジェクターの各構成要素の形状、寸法、数、配置、材料等に関しては、目的等に応じて適切な変更が可能である。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。なお、実施例における評価項目は以下のとおりである。

＜実施例１＞
１．位相差素子の作製
ポリカーボネート系樹脂フィルムを延伸して厚み２２０μｍの位相差フィルムを得た。位相差フィルムのＲｅ（５５０）は１３１０ｎｍ、Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は１．０２、Ｒｅ（５５０）／Ｒｅ（６５０）は１．０１であった。この位相差フィルムを位相差素子として用いた。

２．プロジェクターの作製
白色光を出射するＬＥＤランプ（レボックス社製、製品名「ＳＬＧ−５０Ｓ」）を光源として用い、市販の偏光板（シグマ光機社製、製品名「ＵＳＰ−５０Ｃ０．４−３８」）を偏光素子として用いて、図１に示す構成のプロジェクターを作製した。ここで、位相差素子は、遅相軸が青色光（青色光Ｂに対応した画像光）の偏光方向（振動方向）に対して４５°の角度をなすようにして配置した。偏光素子は、透過軸が青色光（青色光Ｂに対応した画像光）の偏光方向（振動方向）に対して０°（偏光子の透過軸と位相差素子の遅相軸とのなす角度が４５°）の角度をなすようにして配置した。

３．評価
（１）ストークスパラメーター
位相差素子を通過後の赤色光（赤色光Ｒに対応した画像光）、緑色光（緑色光Ｇに対応した画像光）および青色光（青色光Ｒに対応した画像光）のそれぞれのストークスパラメーターＳ１およびＳ３を、分光ポラリメーター（東京インスツルメンツ社製、製品名「Ｐｏｘｉ−ｓｐｅｃｔｒａ」を用いて測定した。得られた結果を表１に示す。
（２）輝度および色相
得られたプロジェクターからの光を投影するために、プロジェクターの正面方向に約２ｍ離れた地点に白色の印刷用紙を設置しスクリーンとした。さらに、スクリーンの投影面の極角１０°方向（すなわち、投影面の法線方向に対して１０°の角度をなす方向）に約２ ｍ 離れた地点に、分光放射計（トプコンテクノハウス 製「ＳＲ−ＵＬ１」、測定角２°）を設置した。プロジェクターよりスクリーンへ白画像を投影し、そのときのスクリーン輝度ならびに色相（ｘ値およびｙ値）を上記分光放射計によって測定した。さらに、色相については、目視により以下の基準で評価した。結果を表１に示す。
○：白い
△：少し着色している
×：着色が著しい
なお、位相差素子および偏光素子を設置しない状態における輝度は３００ ｃｄ／ｍ^２であり、ｘ値およびｙ値は、それぞれ０．３０６８および０．３９５７であった。

＜実施例２＞
ノルボルネン系樹脂フィルムを延伸して厚み２５０μｍの位相差フィルムを得た。位相差フィルムのＲｅ（５５０）は１３７０ｎｍ、Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は１．０１、Ｒｅ（５５０）／Ｒｅ（６５０）は１．００であった。この位相差フィルムを位相差素子として用いたこと以外は実施例１と同様にしてプロジェクターを作製した。このプロジェクターにおいて、位相差素子を通過後の赤色光、緑色光および青色光のそれぞれのストークスパラメーターＳ１およびＳ３を実施例１と同様にして求め、さらに、実施例１と同様にして輝度および色相を求めた。結果を表１に示す。

＜実施例３＞
セルロース系樹脂フィルムを延伸して厚み２２０μｍの位相差フィルムを得た。位相差フィルムのＲｅ（５５０）は１３００ｎｍ、Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は１．０８、Ｒｅ（５５０）／Ｒｅ（６５０）は１．０２であった。この位相差フィルムを位相差素子として用いたこと以外は実施例１と同様にしてプロジェクターを作製した。このプロジェクターにおいて、位相差素子を通過後の赤色光、緑色光および青色光のそれぞれのストークスパラメーターＳ１およびＳ３を実施例１と同様にして求め、さらに、実施例１と同様にして輝度および色相を求めた。結果を表１に示す。

＜実施例４＞
ポリアリレート系樹脂フィルムを延伸して厚み２４０μｍの位相差フィルムを得た。位相差フィルムのＲｅ（５５０）は１３５０ｎｍ、Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は０．９８、Ｒｅ（５５０）／Ｒｅ（６５０）は０．９９であった。この位相差フィルムを位相差素子として用いたこと以外は実施例１と同様にしてプロジェクターを作製した。このプロジェクターにおいて、位相差素子を通過後の赤色光、緑色光および青色光のそれぞれのストークスパラメーターＳ１およびＳ３を実施例１と同様にして求め、さらに、実施例１と同様にして輝度および色相を求めた。結果を表１に示す。

＜実施例５＞
ポリカーボネート系樹脂フィルムを延伸して厚み３００μｍの位相差フィルムを得た。位相差フィルムのＲｅ（５５０）は１６１０ｎｍ、Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は１．０２、Ｒｅ（５５０）／Ｒｅ（６５０）は１．０１であった。この位相差フィルムを位相差素子として用いたこと、および、偏光素子の透過軸が青色光（青色光Ｂに対応した画像光）の偏光方向（振動方向）に対して９０°となるようにしたこと以外は実施例１と同様にしてプロジェクターを作製した。このプロジェクターにおいて、位相差素子を通過後の赤色光、緑色光および青色光のそれぞれのストークスパラメーターＳ１およびＳ３を実施例１と同様にして求め、さらに、実施例１と同様にして輝度および色相を求めた。結果を表１に示す。

＜比較例１＞
位相差素子を設置せず、色合成光学系直後に偏光素子をその透過軸が青色光（青色光Ｂに対応した画像光）の偏光方向（振動方向）に対して０°となるように設置したこと以外は実施例１と同様にしてプロジェクターを作製した。このプロジェクターにおいて、偏光素子直前の赤色光、緑色光および青色光のそれぞれのストークスパラメーターＳ１およびＳ３を実施例１と同様にして求め、さらに、実施例１と同様にして輝度および色相を求めた。結果を表１に示す。

＜比較例２＞
ポリエステル系樹脂フィルムを延伸して厚み２００μｍの位相差フィルムを得た。位相差フィルムのＲｅ（５５０）は８０００ｎｍ、Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は１．０７、Ｒｅ（５５０）／Ｒｅ（６５０）は１．０３であった。この位相差フィルムを位相差素子として用いたこと以外は実施例１と同様にしてプロジェクターを作製した。このプロジェクターにおいて、位相差素子を通過後の赤色光、緑色光および青色光のそれぞれのストークスパラメーターＳ１およびＳ３を実施例１と同様にして求め、さらに、実施例１と同様にして輝度および色相を求めた。結果を表１に示す。

＜比較例３＞
ポリカーボネート系樹脂フィルムを延伸して厚み２００μｍの位相差フィルムを得た。位相差フィルムのＲｅ（５５０）は１２００ｎｍ、Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は１．０２、Ｒｅ（５５０）／Ｒｅ（６５０）は１．０１であった。この位相差フィルムを位相差素子として用いたこと以外は実施例１と同様にしてプロジェクターを作製した。このプロジェクターにおいて、位相差素子を通過後の赤色光、緑色光および青色光のそれぞれのストークスパラメーターＳ１およびＳ３を実施例１と同様にして求め、さらに、実施例１と同様にして輝度および色相を求めた。結果を表１に示す。

表１から明らかなように、本発明の実施例によれば、位相差素子を通過後の赤色光、緑色光および青色光は、直線偏光に非常に近い状態であり、かつ、その振動方向が同一方向に揃えられている。結果として、本発明の実施例は、比較例に比べて格段に輝度が高く、かつ、投影画像においても所望の色相が保持されている。

本発明の実施形態によるプロジェクターは、明るい環境下でも投影画像を鮮明に表示できるプロジェクターとして、用途の拡大が期待されている。

１０ 光源
２０ 色分解光学系
３０Ｒ 光変調装置
３０Ｇ 光変調装置
３０Ｂ 光変調装置
４０ 色合成光学系
５０ 投射光学系
６２ 位相差素子
６４ 偏光素子
１００ プロジェクター

Claims (8)

1. 光源からの光を赤色光、緑色光および青色光に色分解する色分解光学系と；
   該赤色光、該緑色光および該青色光のそれぞれを、画像情報に応じて変調して画像光を生成する光変調装置と；
   変調された赤色光、緑色光および青色光の画像光を色合成する色合成光学系と；
   該色合成された画像光を投射する投射光学系と；
   該色合成光学系と該投射光学系との間に、該色合成光学系側から順に設けられた位相差素子および偏光素子と；を備え、
   該位相差素子により、該色合成された画像光の偏光方向が、該偏光素子の透過軸方向と実質的に平行な方向に揃えられている、
   プロジェクター。
2. 前記位相差素子は、その遅相軸が前記青色光の画像光の偏光方向に対して４０°〜５０°の角度をなすようにして配置されている、請求項１に記載のプロジェクター。
3. 前記位相差素子の面内位相差Ｒｅ（５５０）が、１２５０ｎｍ〜１４００ｎｍまたは１５２０ｎｍ〜１６７０ｎｍである、請求項１または２に記載のプロジェクター。
4. 前記偏光素子は、その透過軸が前記位相差素子の遅相軸に対して４０°〜５０°の角度をなすようにして配置されている、請求項３に記載のプロジェクター。
5. 前記位相差素子と前記偏光素子とが、一体化された部材として構成されている、請求項１から４のいずれかに記載のプロジェクター。
6. 前記位相差素子を通過後の赤色光、緑色光および青色光のそれぞれのストークスパラメーターＳ１およびＳ３が、Ｓ１≦−０．８５または０．８５≦Ｓ１、ならびに、−０．３＜Ｓ３＜０．２の関係を満足する、請求項１から５のいずれかに記載のプロジェクター。
7. 偏光素子と位相差素子とを有し、
   プロジェクターの色合成光学系と投射光学系との間に、該位相差素子が該色合成光学系側となるように配置され、
   該位相差素子が、該色合成光学系により色合成された画像光の偏光方向を、該偏光素子の透過軸方向と実質的に平行な方向に揃える機能を有する、
   光学部材。
8. 前記偏光素子の透過軸と該位相差素子の遅相軸とのなす角度が４０°〜５０°である、請求項７に記載の光学部材。
   

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