説明

プロジェクタ

【課題】TN型でかつノーマリーホワイトの液晶パネルを複数備えるプロジェクタにおいて、光利用効率をさらに向上することが可能なプロジェクタを提供する。
【解決手段】照明装置と、色分離光学系と、TN型でかつノーマリーホワイトの液晶パネルを有し、3つの色光をそれぞれ画像情報に応じて変調する液晶ライトバルブ400R,400G,400Bと、色合成光学系と、投写光学系とを備えるプロジェクタ1000。液晶ライトバルブは、液晶パネルに対して電圧を印加しない電圧OFF状態のときに当該液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域が、当該液晶ライトバルブが配置される光路の色光の波長域と同じ又はそれよりも長波長側に存在するように構成されており、プロジェクタが最高輝度の画像を表示する場合に、液晶ライトバルブ400G,400Bの液晶パネルに対して、所定のバイアス電圧を印加する電圧印加装置をさらに備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プロジェクタに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、TN(Twisted Nematic)型でかつノーマリーホワイト方式の液晶パネル及び射出側偏光板を有する複数の液晶ライトバルブを備えるプロジェクタが知られている(例えば、特許文献1参照。)。ノーマリーホワイト方式の液晶パネルとは、電圧がかかっていないときに光透過率が最大となり、白い画面となる液晶パネルのことをいう。
【0003】
【特許文献1】特開2003−131320号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、従来のプロジェクタのようにTN型でかつノーマリーホワイト方式の液晶パネルを複数備えるプロジェクタにおいては、光利用効率をさらに向上したいという要望がある。
【0005】
なお、TN型でかつノーマリーホワイト方式の液晶パネルを複数備えるプロジェクタにのみ、このような要望があるわけでなく、例えばVA(Vertical Alignment)型でかつノーマリーブラック方式の液晶パネルを複数備えるプロジェクタにおいても、光利用効率をさらに向上したいという要望がある。ノーマリーブラック方式の液晶パネルとは、ノーマリーホワイト方式の液晶パネルとは逆に、電圧がかかっていないときに光透過率が最小となり、黒い画面となる液晶パネルのことをいう。
【0006】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、TN型でかつノーマリーホワイト方式の液晶パネルを複数備えるプロジェクタにおいて、光利用効率をさらに向上することが可能なプロジェクタを提供することを第1の目的とする。また、VA型でかつノーマリーブラック方式の液晶パネルを複数備えるプロジェクタにおいて、光利用効率をさらに向上することが可能なプロジェクタを提供することを第2の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者は、上記第1の目的を達成するため、従来のTN型でかつノーマリーホワイト方式の液晶パネルを複数備えるプロジェクタにおいて、光利用効率の向上を阻んでいる原因を徹底的に調査した。その結果、その原因は、「各色光の光路に配置される液晶ライトバルブは、液晶パネルに対して電圧を印加しない電圧OFF状態のときに液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域が、明るさを重視して緑色光の波長域近辺に存在するように構成されていること」に起因しているという知見を得た。
なお、この明細書において「液晶ライトバルブの光透過率」とは、液晶ライトバルブに入射する光に対する液晶ライトバルブから射出される光の割合のことをいう。
【0008】
図7は、従来のプロジェクタにおける問題点を説明するために示す図である。図7においては、液晶パネルに対して電圧を印加しない電圧OFF状態のときの、各液晶ライトバルブの液晶パネルに入射する光の偏光状態(直線偏光、楕円偏光、円偏光)を模式的に示している。
【0009】
従来のTN型でかつノーマリーホワイト方式の液晶パネルを複数備えるプロジェクタにおいては、赤色光用の液晶ライトバルブ、緑色光用の液晶ライトバルブ及び青色光用の液晶ライトバルブとして、液晶パネルに対して電圧を印加しない電圧OFF状態のときに、青色光と緑色光との間の波長域において液晶ライトバルブの光透過率が最大となるように構成された同一種の液晶ライトバルブを用いている。
【0010】
このとき、各液晶ライトバルブで変調される色光の波長域(λR,λG,λB)と、液晶パネルが電圧OFF状態のときに液晶ライトバルブの光透過率が最大となる波長域(λA)との間に波長差(Δλ)が生じているため、図7に示すように、青色光については、光の偏光軸が90度以上に回転し過ぎてしまう一方、緑色光及び赤色光については、光の偏光軸の回転が足りない状態となってしまう。これらは、青色光、緑色光及び赤色光の間の屈折率に起因する。このため、各液晶ライトバルブの液晶パネルを電圧OFF状態にした場合に、赤色光、緑色光及び青色光のすべての色光において光を損失してしまい、光利用効率が低下する。特に、赤色光については他の色光よりも上述の波長差(Δλ)が大きいことから、液晶パネルを電圧OFF状態にした場合の光の損失も大きくなる。その結果、赤色光の光利用効率は、他の色光の光利用効率よりも低下することとなる。
【0011】
本発明者は、上記の知見を見出す過程において、プロジェクタが最高輝度の画像を表示する場合に、液晶パネルに対して電圧を印加しない電圧OFF状態のときに液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域(λA)が、当該液晶ライトバルブが配置される光路の色光の波長域(λR,λG,λB)よりも長波長側に存在するように構成された液晶ライトバルブの液晶パネルに対して、所定のバイアス電圧を印加すると、光の偏光軸が90度以上に回転し過ぎていたものを戻すことができ、当該液晶ライトバルブが配置される光路の色光の光透過率を最大に近づける、または上記波長域(λR,λG,λB)の対応する色光の光路に配置される液晶ライトバルブの光透過率を揃えることが可能であるという新たな知見も得た。
【0012】
すなわち、複数の液晶ライトバルブが、上記波長域(λA)が上記波長域(λR,λG,λB)よりも長波長側に存在するように構成された液晶ライトバルブである場合、所定のバイアス電圧を印加すれば、光の偏光軸が90度以上に回転し過ぎていたものを戻すことができ、当該液晶ライトバルブが配置される光路の色光の光透過率を最大に近づける、または上記波長域(λR,λG,λB)の対応する色光の光路に配置される液晶ライトバルブの光透過率を揃えることが可能となる。これにより、液晶パネルが電圧OFF状態のときの波長域(λA)の液晶ライトバルブの光透過率と、所定のバイアス電圧を印加された液晶ライトバルブが配置される光路の色光の波長域(λR,λG,λB)の光透過率との差を小さくする、またはその差を無くすることが可能となるため、上述した光の損失の発生を抑制することができ、光利用効率の低下を抑制することが可能となる。
【0013】
本発明者は、以上の知見に基づいて、(1)上記波長域(λA)が上記波長域(λR,λG,λB)と同じになるように又はそれよりも長波長側に存在するように構成された液晶ライトバルブを、各色光の光路にそれぞれ配置し、(2)プロジェクタが最高輝度の画像を表示する場合に、上記波長域(λA)が上記波長域(λR,λG,λB)よりも長波長側に存在するように構成された液晶ライトバルブの液晶パネルに対して、所定のバイアス電圧を印加すれば、結果として、光利用効率をさらに向上することが可能となることに想到し、本発明を完成させるに至った。
【0014】
すなわち、本発明のプロジェクタは、照明光束を射出する照明装置と、前記照明装置からの光を複数の色光に分離して被照明領域に導光する色分離光学系と、TN型でかつノーマリーホワイト方式の液晶パネル及び前記液晶パネルの光射出側に配置される射出側偏光板を有し、前記色分離光学系により導光された複数の色光をそれぞれ画像情報に応じて変調する複数の液晶ライトバルブと、前記複数の液晶ライトバルブによって変調された各色光を合成する色合成光学系と、前記色合成光学系で合成された画像光を投写する投写光学系と、前記複数の液晶ライトバルブの駆動を制御する液晶駆動装置とを備えるプロジェクタであって、前記複数の液晶ライトバルブのそれぞれは、前記液晶パネルに対して電圧を印加しない電圧OFF状態のときに当該液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域が、当該液晶ライトバルブが配置される光路の色光の波長域と同じになるように又はそれよりも長波長側に存在するように構成されており、前記プロジェクタが最高輝度の画像を表示する場合に、前記複数の液晶ライトバルブのうち、前記電圧OFF状態のときに前記液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域が、前記液晶ライトバルブが配置される光路の色光の波長域よりも長波長側に存在するように構成された前記液晶ライトバルブの前記液晶パネルに対して、所定のバイアス電圧を印加する電圧印加装置をさらに備えることを特徴とする。
【0015】
このため、本発明のプロジェクタによれば、複数の液晶ライトバルブのそれぞれが、(1)液晶パネルに対して電圧を印加しない電圧OFF状態のときに当該液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域(λA)が、当該液晶ライトバルブが配置される光路の色光の波長域(λR,λG,λB)と同じになるように又はそれよりも長波長側に存在するように構成されているとともに、(2)上述の電圧印加装置を備えているため、上記波長域(λA)が上記波長域(λR,λG,λB)よりも長波長側に存在するように構成された液晶ライトバルブの液晶パネルに対して、電圧印加装置が所定のバイアス電圧を印加することにより、当該液晶ライトバルブが配置される光路の色光の光透過率を最大に近づける、または上記波長域(λR,λG,λB)の対応する色光の光路に配置される液晶ライトバルブの光透過率を揃えることが可能となる。その結果、前記電圧OFF状態の液晶ライトバルブの波長域(λA)の光透過率と、所定のバイアス電圧を印加された液晶ライトバルブが配置される光路の色光に対応する波長域(λR,λG,λB)の光透過率との差を小さくする、またはその差を無くすることが可能となるため、液晶ライトバルブにおける光の損失の発生を抑制することができ、光利用効率の低下を抑制することが可能となる。
【0016】
したがって、本発明のプロジェクタは、TN型でかつノーマリーホワイト方式の液晶パネルを複数備えるプロジェクタにおいて、光利用効率をさらに向上することが可能なプロジェクタとなる。
【0017】
ところで、近年は、家庭で映画等を鑑賞するためのホーム用プロジェクタに対する需要が飛躍的に増加している。このようなホーム用プロジェクタにおいては、暗いシーンの再現性を向上したり人物の肌色を滑らかに再現したりすることが重要であるため、色温度が低く、投影される白い画像の色座標が黒体軌跡上に近い方がより好ましい。しかしながら、従来のTN型でかつノーマリーホワイト方式の液晶パネルを複数備えるプロジェクタにおいては、上述のように赤色光の光利用効率が低いため、明るさを維持しつつ色温度を低下させたり、投影される白い画像の色座標が黒体軌跡上に近づけさせたりすることは困難である。
これに対し、本発明のプロジェクタによれば、上述のように、赤色光の光利用効率を向上することが可能となるため、明るさを維持しつつ色温度を低下させたり、投影される白い画像の色座標が黒体軌跡上に近づけさせたりすることが可能となる。その結果、本発明のプロジェクタは、家庭で映画等を鑑賞するためのホーム用プロジェクタに対して特に効果が大きい。
【0018】
本発明のプロジェクタにおいては、前記複数の液晶ライトバルブは、前記液晶パネルに対して電圧を印加しない電圧OFF状態のときに当該液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域が、前記色分離光学系で分離される前記複数の色光のうち最も長波長となる色光の波長域と同じ波長域に存在するように構成されていることが好ましい。
【0019】
このように構成することにより、すべての液晶ライトバルブの構成を同じものとすることができるため、プロジェクタを製造する際のコストを低減することが可能となる。
【0020】
本発明者は、上記第2の目的を達成するため、従来のVA型でかつノーマリーブラック方式の液晶パネルを複数備えるプロジェクタにおいて、光利用効率の向上を阻んでいる原因を徹底的に調査した。その結果、その原因は、「各色光の光路に配置される液晶ライトバルブは、液晶パネルに対して電圧を印加した電圧ON状態のときに液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域が、青色光と緑色光との間の波長域に存在するように構成されていること」に起因しているという知見を得た。
【0021】
図8は、従来のプロジェクタにおける問題点を説明するために示す図である。図8においては、液晶パネルに対して所定の第1電圧を印加した電圧ON状態のときの、各液晶ライトバルブの液晶パネルに入射する光の偏光状態(直線偏光、楕円偏光、円偏光)を模式的に示している。
【0022】
従来のVA型でかつノーマリーブラック方式の液晶パネルを複数備えるプロジェクタにおいては、赤色光用の液晶ライトバルブ、緑色光用の液晶ライトバルブ及び青色光用の液晶ライトバルブとして、液晶パネルに対して電圧を印加した電圧ON状態のときに、青色光と緑色光との間の波長域において液晶ライトバルブの光透過率が最大となるように構成された同一種の液晶ライトバルブを用いている。
【0023】
このとき、各液晶ライトバルブで変調される色光の波長域(λR,λG,λB)と、液晶パネルが電圧ON状態のときに液晶ライトバルブの光透過率が最大となる波長域(λA)との間に波長差(Δλ)が生じているため、図8に示すように、青色光については、光の偏光軸が90度以上に回転し過ぎてしまう一方、緑色光及び赤色光については、光の偏光軸の回転が足りない状態となってしまう。これらは、青色光、緑色光及び赤色光の間の屈折率に起因する。このため、各液晶ライトバルブの液晶パネルを電圧ON状態にした場合に、赤色光、緑色光及び青色光のすべての色光において光を損失してしまい、光利用効率が低下する。特に、赤色光については他の色光よりも上述の波長差(Δλ)が大きいことから、液晶パネルを電圧ON状態にした場合の光の損失も大きくなる。その結果、赤色光の光利用効率は、他の色光の光利用効率よりも低下することとなる。
【0024】
本発明者は、上記の知見を見出す過程において、プロジェクタが最高輝度の画像を表示する場合に、液晶パネルに対して所定の第1電圧を印加した電圧ON状態のときに液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域(λA)が、当該液晶ライトバルブが配置される光路の色光の波長域(λR,λG,λB)よりも長波長側に存在するように構成された液晶ライトバルブの液晶パネルに対して、第1電圧よりも低い所定の第2電圧を印加すると、光の偏光軸が90度以上に回転し過ぎていたものを戻すことができ、当該液晶ライトバルブが配置される光路の色光の光透過率を最大に近づける、または上記波長域(λR,λG,λB)の対応する色光の光路に配置される液晶ライトバルブの光透過率を揃えることが可能であるという新たな知見も得た。
【0025】
すなわち、複数の液晶ライトバルブが、上記波長域(λA)が上記波長域(λR,λG,λB)よりも長波長側に存在するように構成された液晶ライトバルブである場合、第1電圧よりも低い第2電圧を印加すれば、光の偏光軸が90度以上に回転し過ぎていたものを戻すことができ、当該液晶ライトバルブが配置される光路の色光の光透過率を最大に近づける、または上記波長域(λR,λG,λB)の対応する色光の光路に配置される液晶ライトバルブの光透過率を揃えることが可能となる。これにより、第1電圧が印加された液晶パネルの波長域(λA)の液晶ライトバルブの光透過率と、第2電圧が印加された液晶ライトバルブが配置される光路の対応する色光の波長域(λR,λG,λB)の光透過率との差を小さくする、またはその差を無くすることが可能となるため、上述した光の損失の発生を抑制することができ、光利用効率の低下を抑制することが可能となる。
【0026】
本発明者は、以上の知見に基づいて、(1)上記波長域(λA)が上記波長域(λR,λG,λB)と同じになるように又はそれよりも長波長側に存在するように構成された液晶ライトバルブを、各色光の光路にそれぞれ配置し、(2)プロジェクタが最高輝度の画像を表示する場合に、上記波長域(λA)が上記波長域(λR,λG,λB)よりも長波長側に存在するように構成された液晶ライトバルブの液晶パネルに対して、第1電圧よりも低い所定の第2電圧を印加すれば、結果として、光利用効率をさらに向上することが可能となることに想到し、本発明を完成させるに至った。
【0027】
本発明のプロジェクタは、照明光束を射出する照明装置と、前記照明装置からの光を複数の色光に分離して被照明領域に導光する色分離光学系と、VA型でかつノーマリーブラック方式の液晶パネル及び前記液晶パネルの光射出側に配置される射出側偏光板を有し、前記色分離光学系により導光された複数の色光をそれぞれ画像情報に応じて変調する複数の液晶ライトバルブと、前記複数の液晶ライトバルブによって変調された各色光を合成する色合成光学系と、前記色合成光学系で合成された画像光を投写する投写光学系と、前記複数の液晶ライトバルブの駆動を制御する液晶駆動装置とを備えるプロジェクタであって、前記複数の液晶ライトバルブのそれぞれは、前記液晶パネルに対して所定の第1電圧を印加した電圧ON状態のときに当該液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域が、当該液晶ライトバルブが配置される光路の色光の波長域と同じになるように又はそれよりも長波長側に存在するように構成されており、前記プロジェクタが最高輝度の画像を表示する場合に、前記複数の液晶ライトバルブのうち、前記電圧ON状態のときに前記液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域が、前記液晶ライトバルブが配置される光路の色光の波長域よりも長波長側に存在するように構成された前記液晶ライトバルブの前記液晶パネルに対して、前記第1電圧よりも低い所定の第2電圧を印加する電圧印加装置をさらに備えることを特徴とする。
【0028】
このため、本発明のプロジェクタによれば、複数の液晶ライトバルブのそれぞれが、(1)液晶パネルに対して所定の第1電圧を印加した電圧ON状態のときに当該液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域(λA)が、当該液晶ライトバルブが配置される光路の色光の波長域(λR,λG,λB)と同じになるように又はそれよりも長波長側に存在するように構成されているとともに、(2)上述の電圧印加装置を備えているため、上記波長域(λA)が上記波長域(λR,λG,λB)よりも長波長側に存在するように構成された液晶ライトバルブの液晶パネルに対して、電圧印加装置が所定の第2電圧を印加することにより、当該液晶ライトバルブが配置される光路の色光の光透過率を最大に近づける、または上記波長域(λR,λG,λB)の対応する色光の光路に配置される液晶ライトバルブの光透過率を揃えることが可能となる。その結果、液晶パネルに前記第1電圧が印加された液晶ライトバルブの波長域(λA)の光透過率と、液晶パネルに前記第2の電圧が印加された液晶ライトバルブが配置される光路の色光に対応する波長域(λR,λG,λB)の光透過率との差を小さくする、またはその差を無くすることが可能となるため、液晶ライトバルブにおける光の損失の発生を抑制することができ、光利用効率の低下を抑制することが可能となる。
【0029】
したがって、本発明のプロジェクタは、VA型でかつノーマリーブラック方式の液晶パネルを複数備えるプロジェクタにおいて、光利用効率をさらに向上することが可能なプロジェクタとなる。
【0030】
ところで、近年は、家庭で映画等を鑑賞するためのホーム用プロジェクタに対する需要が飛躍的に増加している。このようなホーム用プロジェクタにおいては、暗いシーンの再現性を向上したり人物の肌色を滑らかに再現したりすることが重要であるため、色温度が低く、投影される白い画像の色座標が黒体軌跡上に近い方がより好ましい。しかしながら、従来のVA型でかつノーマリーブラック方式の液晶パネルを複数備えるプロジェクタにおいては、上述のように赤色光の光利用効率が低いため、明るさを維持しつつ色温度を低下させたり、投影される白い画像の色座標が黒体軌跡上に近づけさせたりすることは困難である。
これに対し、本発明のプロジェクタによれば、上述のように、赤色光の光利用効率を向上することが可能となるため、明るさを維持しつつ色温度を低下させたり、投影される白い画像の色座標が黒体軌跡上に近づけさせたりすることが可能となる。その結果、本発明のプロジェクタは、家庭で映画等を鑑賞するためのホーム用プロジェクタに対して特に効果が大きい。
【0031】
本発明のプロジェクタにおいては、前記複数の液晶ライトバルブは、前記液晶パネルに対して前記第1電圧を印加した電圧ON状態のときに当該液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域が、前記色分離光学系で分離される前記複数の色光のうち最も長波長となる色光の波長域と同じ波長域に存在するように構成されていることが好ましい。
【0032】
このように構成することにより、すべての液晶ライトバルブの構成を同じものとすることができるため、プロジェクタを製造する際のコストを低減することが可能となる。
【0033】
本発明のプロジェクタにおいては、前記複数の液晶ライトバルブのうち少なくとも2つの前記液晶ライトバルブは、同一の構成からなることが好ましい。
【0034】
このように構成することによっても、プロジェクタを製造する際のコストを低減することが可能となる。
【0035】
本発明のプロジェクタにおいては、前記所定のバイアス電圧又は前記所定の第2電圧は、視感度が最大となる波長域における前記液晶ライトバルブの光透過率が最大となる電圧であることが好ましい。
【0036】
このように構成することにより、より明るい投写画像を得ることが可能となる。
【0037】
本発明のプロジェクタにおいては、前記所定のバイアス電圧又は前記所定の第2電圧は、三刺激値が最大となる波長域における前記液晶ライトバルブの光透過率が最大となる電圧であることが好ましい。
【0038】
このように構成することにより、より鮮やかな画像を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0039】
以下、本発明のプロジェクタについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【0040】
[実施形態1]
実施形態1では、TN型でかつノーマリーホワイト方式の液晶パネルを複数備えるプロジェクタの場合について説明する。
図1は、実施形態1に係るプロジェクタ1000の光学系を示す図である。
図2は、実施形態1に係るプロジェクタ1000を説明するために示す図である。図2(a)は後述する比較例に係るプロジェクタ1000aにおける液晶パネルに印加する所定のバイアス電圧と液晶ライトバルブの光透過率との関係を示す図であり、図2(b)は実施形態1に係るプロジェクタ1000における液晶パネルに印加する所定のバイアス電圧と液晶ライトバルブの光透過率との関係を示す図である。
図3は、実施形態1に係るプロジェクタ1000を説明するために示す図である。図3(a)は液晶パネル410R,410G,410Bに対して電圧を印加しない電圧OFF状態のときの、液晶パネル410R,410G,410Bに入射する光の偏光状態(直線偏光、楕円偏光、円偏光)を模式的に示す図であり、図3(b)は液晶パネル410G,410Bに対して所定のバイアス電圧が印加されたときの、液晶パネル410R,410G,410Bに入射する光の偏光状態を模式的に示す図である。
【0041】
実施形態1に係るプロジェクタ1000は、図1に示すように、照明装置100と、照明装置100からの照明光束を赤色光、緑色光及び青色光の3つの色光に分離して被照明領域に導光する色分離光学系200と、色分離光学系200で分離された3つの色光のそれぞれを画像情報に応じて変調する3つの液晶ライトバルブ400R,400G,400Bと、3つの液晶ライトバルブ400R,400G,400Bによって変調された色光を合成する色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム500と、クロスダイクロイックプリズム500によって合成された光をスクリーンSCR等の投写面に投写する投写光学系600と、画像情報に基づいて液晶ライトバルブ400R,400G,400Bにおける液晶パネル410R,410G,410Bを駆動する液晶駆動装置700(図示せず。)と、電圧印加装置710(図示せず。)とを備えたプロジェクタである。
【0042】
照明装置100は、被照明領域側に照明光束を射出する光源装置110と、光源装置110から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の第1小レンズ122を有する第1レンズアレイ120と、第1レンズアレイ120の複数の第1小レンズ122に対応する複数の第2小レンズ132を有する第2レンズアレイ130と、第2レンズアレイ130からの各部分光束を偏光方向の揃った略1種類の直線偏光に変換して射出する偏光変換素子140と、偏光変換素子140から射出される各部分光束を被照明領域で重畳させるための重畳レンズ150とを有する。
【0043】
光源装置110は、楕円面リフレクタ114と、楕円面リフレクタ114の第1焦点近傍に発光中心を有する発光管112と、発光管112から被照明領域側に向けて射出される光を発光管112に向けて反射する副鏡116と、楕円面リフレクタ114からの集束光を略平行光として射出する凹レンズ118とを有する。光源装置110は、照明光軸OCを中心軸とする光束を射出する。
【0044】
発光管112は、管球部と、管球部の両側に延びる一対の封止部とを有する。管球部は、球状に形成された石英ガラス製であって、この管球部内に配置された一対の電極と、管球部内に封入された水銀、希ガス及び少量のハロゲンとを有する。発光管112としては、種々の発光管を採用でき、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等を採用できる。
【0045】
楕円面リフレクタ114は、発光管112の一方の封止部に挿通・固着される筒状の首状部と、発光管112から放射された光を第2焦点位置に向けて反射する反射凹面とを有する。
【0046】
副鏡116は、発光管112の管球部の略半分を覆い、楕円面リフレクタ114の反射凹面と対向して配置される反射手段である。副鏡116は、発光管112の他方の封止部に挿通・固着されている。副鏡116は、発光管112から放射された光のうち楕円面リフレクタ114に向かわない光を発光管112に戻し、楕円面リフレクタ114に入射させる。
【0047】
凹レンズ118は、楕円面リフレクタ114の被照明領域側に配置されている。そして、楕円面リフレクタ114からの光を第1レンズアレイ120に向けて射出するように構成されている。
【0048】
第1レンズアレイ120は、凹レンズ118からの光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、複数の第1小レンズ122が照明光軸OCと直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。図示による説明は省略するが、第1小レンズ122の外形形状は、後述する液晶パネル410R,410G,410Bの画像形成領域の外形形状に関して相似形である。
【0049】
第2レンズアレイ130は、重畳レンズ150とともに、第1レンズアレイ120の各第1小レンズ122の像を液晶パネル410R,410G,410Bの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。第2レンズアレイ130は、第1レンズアレイ120と略同様な構成を有し、複数の第2小レンズ132が照明光軸OCに直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。
【0050】
偏光変換素子140は、第1レンズアレイ120により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略1種類の直線偏光として射出する偏光変換素子である。
偏光変換素子140は、光源装置110からの照明光束のうち一方の偏光成分(例えばP偏光成分)を有する光を透過し他方の偏光成分(例えばS偏光成分)を有する光を照明光軸OCに垂直な方向に反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の偏光成分を有する光を照明光軸OCに平行な方向に反射する反射層と、偏光分離層を透過した一方の偏光成分を有する光を他方の偏光成分を有する光に変換する位相差板とを有する。
【0051】
重畳レンズ150は、第1レンズアレイ120、第2レンズアレイ130及び偏光変換素子140を経た複数の部分光束を集光して液晶パネル410R,410G,410Bの画像形成領域近傍に重畳させるための光学素子である。重畳レンズ150は、重畳レンズ150の光軸と照明装置100の照明光軸OCとが略一致するように配置されている。なお、重畳レンズ150は、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。
【0052】
色分離光学系200は、ダイクロイックミラー210,220と、反射ミラー230,240,250と、入射側レンズ260と、リレーレンズ270とを有する。色分離光学系200は、重畳レンズ150から射出される照明光束を、赤色光、緑色光及び青色光の3つの色光に分離して、それぞれの色光を照明対象となる3つの液晶ライトバルブ400R,400G,400Bに導く機能を有する。
【0053】
ダイクロイックミラー210,220は、所定の波長領域の光束を反射し他の波長領域の光束を透過する波長選択膜が基板上に形成された光学素子である。光路前段に配置されるダイクロイックミラー210は、赤色光成分を反射し、その他の色光成分を透過させるミラーである。光路後段に配置されるダイクロイックミラー220は、緑色光成分を反射し、青色光成分を透過させるミラーである。
【0054】
ダイクロイックミラー210で反射された赤色光成分は、反射ミラー230により曲折され、集光レンズ300Rを介して赤色光用の液晶ライトバルブ400Rに入射する。集光レンズ300Rは、重畳レンズ150からの各部分光束を各主光線に対して略平行な光束に変換するために設けられている。なお、他の集光レンズ300G,300Bも、集光レンズ300Rと同様に構成されている。
【0055】
ダイクロイックミラー210を通過した緑色光成分及び青色光成分のうち緑色光成分は、ダイクロイックミラー220で反射され、集光レンズ300Gを通過して緑色光用の液晶ライトバルブ400Gに入射する。一方、青色光成分は、ダイクロイックミラー220を透過し、入射側レンズ260、入射側の反射ミラー240、リレーレンズ270、射出側の反射ミラー250及び集光レンズ300Bを通過して青色光用の液晶ライトバルブ400Bに入射する。入射側レンズ260、リレーレンズ270及び反射ミラー240,250は、ダイクロイックミラー220を透過した青色光成分を液晶ライトバルブ400Bまで導く機能を有する。
【0056】
液晶ライトバルブ400R,400G,400Bは、画像情報に応じて照明光束を変調するものであり、照明装置100の照明対象となる。
液晶ライトバルブ400R,400G,400Bは、液晶パネル410R,410G,410Bと、液晶パネル410R,410G,410Bの光入射側に配置される入射側偏光板420R,420G,420Bと、液晶パネル410R,410G,410Bの光射出側に配置され、入射側偏光板420R,420G,420Bを透過する光の偏光軸と直交する偏光軸の光を透過する射出側偏光板430R,430G,430Bとを有する。
【0057】
液晶パネル410R,410G,410Bは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、TN型でかつノーマリーホワイト方式の液晶パネルである。例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として、与えられた画像情報に従って、入射側偏光板420R,420G,420Bから射出される1種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
【0058】
入射側偏光板420R,420G,420B、液晶パネル410R,410G,410B及び射出側偏光板430R,430G,430Bによって入射する各色光の光変調が行われる。
【0059】
液晶ライトバルブ400R,400G,400Bのそれぞれは、液晶パネル410R,410G,410Bに対して電圧を印加しない電圧OFF状態のときに液晶ライトバルブ400R,400G,400Bの光透過率が最大となる光の波長域が、色分離光学系200で分離される3つの色光(赤色光、緑色光及び青色光)のうち最も長波長となる赤色光の波長域と同じ波長域に存在するように構成されている。
【0060】
したがって、液晶ライトバルブ400G,400Bは、電圧OFF状態のときに液晶ライトバルブ400G,400Bの光透過率が最大となる光の波長域が、液晶ライトバルブ400G,400Bが配置される光路の色光(緑色光又は青色光)の波長域よりも長波長側に存在することとなる。これらは、青色光、緑色光及び赤色光の間の屈折率に起因する。
【0061】
液晶駆動装置700は、各液晶パネル410R,410G,410Bに対して画像情報に基づく駆動電圧を供給し、液晶パネル410R,410G,410Bを駆動させる。
【0062】
電圧印加装置710は、液晶ライトバルブ400G,400Bの液晶パネル410G,410Bに対して、それぞれ所定のバイアス電圧を印加する機能を有する。当該所定のバイアス電圧は、それぞれの色光の波長領域範囲内での視感度が最大となる波長において、液晶ライトバルブの光透過率が色光毎に異ならないように光透過率の差を小さくする、又は無くするように調整された電圧である。詳しくは後述する。
【0063】
クロスダイクロイックプリズム500は、射出側偏光板から射出された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光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム500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略X字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略X字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって青色光及び赤色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、3つの色光が合成される。
【0064】
クロスダイクロイックプリズム500から射出されたカラー画像は、投写光学系600によって拡大投写され、スクリーンSCR上で大画面画像を形成する。
【0065】
ここで、実施形態1に係るプロジェクタ1000をさらに詳細に説明するにあたり、実施形態1の比較例に係るプロジェクタ1000aを説明する。
【0066】
比較例に係るプロジェクタ1000a(図示せず。)は、基本的には実施形態1に係るプロジェクタ1000とよく似た構成を有するが、液晶ライトバルブの構成が実施形態1に係るプロジェクタ1000とは異なる。
【0067】
すなわち、比較例に係るプロジェクタ1000aにおいては、赤色光用の液晶ライトバルブ、緑色光用の液晶ライトバルブ及び青色光用の液晶ライトバルブとして、液晶パネルに対して電圧を印加しない電圧OFF状態のときに当該液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域(λA0)が、青色光と緑色光との間に存在するように構成されている。
【0068】
このため、青色光用の液晶ライトバルブについては、電圧OFF時では、液晶パネルに入射する青色光の波長域(λB)の偏光は直線偏光であるが、液晶パネルから射出される青色光の波長域(λB)の偏光は、入射した直線偏光に交差する直線偏光よりもさらに変調された楕円偏光となってしまい(偏光状態については図7を援用して参照。)、液晶パネルで変調された後の青色光の波長域(λB)の光の一部が射出側偏光板で遮断されてしまうため、青色光の波長域(λB)の光透過率が低下する(図2(a)参照。)。このとき、青色光用の液晶パネルから射出される当該楕円偏光については、青色光用の液晶ライトバルブの液晶パネルに対して所定のバイアス電圧を印加することにより、青色光の波長域(λB)の光を射出側偏光板を透過する直線偏光に変調して液晶パネルから射出することができるため、液晶パネルに所定のバイアス電圧が印加された青色光用の液晶ライトバルブの上記波長域(λB)での光透過率を液晶パネルに電圧を印加しない場合の青色光用の液晶ライトバルブの上記波長域(λA0)での光透過率に近づける、または液晶パネルに所定のバイアス電圧が印加された青色光用の液晶ライトバルブの上記波長域(λB)での光透過率を液晶パネルに電圧を印加しない場合の青色光用の液晶ライトバルブの上記波長域(λA0)での光透過率に揃えることが可能となる。これにより、例えばプロジェクタ1000aで最高輝度の画像を表示する場合に、青色光用の液晶ライトバルブの液晶パネルに対して所定のバイアス電圧を印加して、液晶パネルに所定のバイアス電圧が印加された青色光用の液晶ライトバルブの上記波長域(λB)での光透過率と、液晶パネルに電圧を印加しない場合の青色光用の液晶ライトバルブの波長域(λA0)での光透過率の差を小さくする、または両者の光透過率の差を無くすることが可能となるため、上述した光の損失の発生を抑制することができ、青色光の光利用効率の低下を抑制することが可能となる。
【0069】
しかしながら、緑色光用の液晶ライトバルブ及び赤色光用の液晶ライトバルブについては、以下の理由から、緑色光及び赤色光の光利用効率の低下を抑制することができない。すなわち、緑色光用の液晶ライトバルブ及び赤色光用の液晶ライトバルブについては、電圧OFF時では、各液晶パネルに入射する緑色光の波長域(λG)及び赤色光の波長域(λR)の偏光は直線偏光であるが、各液晶パネルから射出される緑色光の波長域(λG)及び赤色光の波長域(λR)の偏光は、入射した直線偏光に交差する直線偏光となるまで変調されておらず、楕円偏光の状態で射出されてしまうため(偏光状態については図7を援用して参照。)、液晶パネルで変調された後の緑色光の波長域(λG)及び赤色光の波長域(λR)の光の一部が射出側偏光板で遮断されてしまい、緑色光の波長域(λG)及び赤色光の波長域(λR)の光透過率が低下する(図2(a)参照。)。このとき、緑色光用の液晶ライトバルブ及び赤色光用の液晶ライトバルブの液晶パネルに対して所定のバイアス電圧を印加したとしても、緑色光の波長域(λG)及び赤色光の波長域(λR)の光への変調の足りなさを補償することができず、緑色光の波長域(λG)での液晶ライトバルブの光透過率及び赤色光の波長域(λR)での液晶ライトバルブの光透過率を液晶パネルに電圧を印加しない場合の液晶ライトバルブの上記波長域(λA0)での光透過率に近づける、または上記波長域(λG)での液晶ライトバルブの光透過率及び上記波長域(λR)での液晶ライトバルブの光透過率を液晶パネルに電圧を印加しない場合の液晶ライトバルブの上記波長域(λA0)での光透過率に揃えることができない。つまり、緑色光用の液晶ライトバルブ及び赤色光用の液晶ライトバルブの各液晶パネルに所定のバイアス電圧を印加したとしても、各色光の波長域での液晶ライトバルブの光透過率を上げることはできない。その結果、例えばプロジェクタ1000aで最高輝度の画像を表示する場合に、緑色光及び赤色光については、上述した光の損失の発生を抑制することができず、緑色光及び赤色光の光利用効率の低下を抑制することができない。
【0070】
これに対し、上述のように構成された実施形態1に係るプロジェクタ1000によれば、液晶ライトバルブ400Rは、液晶パネル410Rに対して電圧を印加しない電圧OFF状態のときに当該液晶ライトバルブ400Rの光透過率が最大となる光の波長域(λA)が、赤色光の波長域(λR)と同じ波長域に存在するように構成されているため、赤色光の光利用効率を向上することが可能となる。
【0071】
また、実施形態1に係るプロジェクタ1000によれば、液晶ライトバルブ400G,400Bは、電圧OFF状態のときに液晶ライトバルブ400G,400Bの光透過率が最大となる光の波長域(λA)が、液晶ライトバルブ400G,400Bが配置される光路の色光の波長域(緑色光の波長域(λG)及び青色光の波長域(λB))よりも長波長側に存在するように構成されている。
このとき、電圧OFF時では、上述の比較例に係るプロジェクタ1000aの場合と同様に、図3(a)に示すように、各液晶パネル410G,410Bから射出される波長域(λG)及び波長域(λB)の偏光は、入射した直線偏光に交差する直線偏光よりもさらに変調された楕円偏光となってしまい、各液晶パネル410G,410Bで変調された後の波長域(λG)及び波長域(λB)の光の一部が射出側偏光板430G,430Bで遮断されてしまうため、波長域(λG)及び波長域(λB)の光透過率が低下する。しかしながら、緑色光用の液晶パネル410G及び青色光用の液晶パネル410Bから射出される当該楕円偏光については、上述した電圧印加装置710によって当該液晶パネル410G,410Bに対して所定のバイアス電圧を印加する(図2(b)参照。)ことにより、図3(b)に示すように、波長域(λG)及び波長域(λB)の光を射出側偏光板430G,430Bを透過する直線偏光に変調することができるため、液晶パネル410G,410Bに所定のバイアス電圧が印加された液晶ライトバルブ400G,400Bの上記波長域(λG)及び波長域(λB)での光透過率を液晶パネル410G,410Bに電圧を印加しない場合の液晶ライトバルブ400G,400Bの上記波長域(λA)での光透過率に近づける、または液晶パネル410G,410Bに所定のバイアス電圧が印加された液晶ライトバルブ400G,400Bの上記波長域(λG)及び波長域(λB)での光透過率を液晶パネル410G,410Bに電圧を印加しない場合の液晶ライトバルブ400G,400Bの上記波長域(λA)での光透過率に揃えることが可能となる。これにより、特にプロジェクタ1000で最高輝度の画像を表示する場合に、当該液晶ライトバルブ400G,400Bの上記波長域(λG)及び波長域(λB)での光透過率と液晶パネル410G,410Bに電圧を印加しない場合の液晶ライトバルブ400G,400Bの上記波長域(λA)での光透過率との差を小さくする、または両者の光透過率の差を無くすることが可能となるため、上述した光の損失の発生を抑制することができ、緑色光及び青色光の光利用効率の低下を抑制することが可能となる。
【0072】
したがって、実施形態1に係るプロジェクタ1000は、TN型でかつノーマリーホワイト方式の液晶パネルを複数備えるプロジェクタにおいて、光利用効率をさらに向上することが可能なプロジェクタとなる。
【0073】
また、実施形態1に係るプロジェクタ1000によれば、赤色光の光利用効率を向上することが可能となるため、明るさを維持しつつ色温度を低下させたり、投影される白い画像の色座標が黒体軌跡上に近づけさせたりすることが可能となる。その結果、実施形態1に係るプロジェクタ1000は、家庭で映画等を鑑賞するためのホーム用プロジェクタに対して特に効果が大きい。
【0074】
実施形態1に係るプロジェクタ1000においては、液晶ライトバルブ400R,400G,400Bは、液晶パネル410R,410G,410Bに対して電圧を印加しない電圧OFF状態のときに当該液晶ライトバルブ400R,400G,400Bの光透過率が最大となる光の波長域が、赤色光の波長域と同じ波長域に存在するように構成されている。これにより、すべての液晶ライトバルブの構成を同じものとすることができるため、プロジェクタを製造する際のコストを低減することが可能となる。
【0075】
実施形態1に係るプロジェクタ1000においては、電圧印加装置710が印加する所定のバイアス電圧は、視感度が最大となる電圧であるため、より明るい投写画像を得ることが可能となる。
【0076】
[実施形態2]
実施形態2では、VA型でかつノーマリーブラック方式の液晶パネルを複数備えるプロジェクタの場合について説明する。
図4は、実施形態2に係るプロジェクタ1002の光学系を示す図である。
図5は、実施形態2に係るプロジェクタ1002を説明するために示す図である。図5(a)は後述する比較例に係るプロジェクタ1002aにおける液晶パネルに印加する所定の第1電圧と液晶ライトバルブの光透過率との関係を示す図であり、図5(b)は実施形態2に係るプロジェクタ1002における液晶パネルに印加する所定の第2電圧と液晶ライトバルブの光透過率との関係を示す図である。
図6は、実施形態2に係るプロジェクタ1002を説明するために示す図である。図6(a)は液晶パネル412R,412G,412Bに対して第1電圧を印加した電圧ON状態のときの、液晶パネル412R,412G,412Bに入射する光の偏光状態(直線偏光、楕円偏光、円偏光)を模式的に示す図であり、図6(b)は液晶パネル412G,412Bに対して所定の第2電圧が印加されたときの、液晶パネル412R,412G,412Bに入射する光の偏光状態を模式的に示す図である。
なお、図4において、図1と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【0077】
実施形態2に係るプロジェクタ1002は、図4から分かるように、基本的には実施形態1に係るプロジェクタ1000と同様の構成を有するが、液晶ライトバルブの構成及び電圧印加装置を備えていない点で、実施形態1に係るプロジェクタ1000とは異なる。また、実施形態2に係るプロジェクタ1002は、液晶ライトバルブの構成及び電圧印加装置を備えていないことに応じて、液晶駆動装置の機能が、実施形態1に係るプロジェクタ1000とは異なる。
【0078】
すなわち、実施形態2に係るプロジェクタ1002においては、液晶ライトバルブ402R,402G,402Bは、VA型でかつノーマリーブラック方式の液晶パネル412R,412G,412Bと、液晶パネル412R,412G,412Bの光入射側に配置される入射側偏光板420R,420G,420Bと、液晶パネル412R,412G,412Bの光射出側に配置され、入射側偏光板420R,420G,420Bを透過する偏光の偏光軸と直交する偏光軸の偏光を透過する射出側偏光板430R,430G,430Bとを有する。
【0079】
液晶ライトバルブ402R,402G,402Bのそれぞれは、液晶パネル412R,412G,412Bに対して所定の第1電圧を印加した電圧ON状態のときに液晶ライトバルブ402R,402G,402Bの光透過率が最大となる光の波長域が、色分離光学系200で分離される3つの色光(赤色光、緑色光及び青色光)のうち最も長波長となる赤色光の波長域と同じ波長域に存在するように構成されている。
【0080】
したがって、液晶ライトバルブ402G,402Bは、電圧ON状態のときに液晶ライトバルブ402G,402Bの光透過率が最大となる光の波長域が、液晶ライトバルブ402G,402Bが配置される光路の色光(緑色光又は青色光)の波長域よりも長波長側に存在することとなる。
【0081】
液晶駆動装置702(図示せず。)は、各液晶パネル412R,412G,412Bに対して画像情報に基づく駆動電圧を供給し、液晶パネル412R,412G,412Bを駆動させる機能に加えて、液晶ライトバルブ402G,402Bの液晶パネル412G,412Bに対して、それぞれ所定の第2電圧を印加する機能を有する。当該所定の第2電圧は、それぞれの色光の波長領域範囲内での視感度が最大となる波長において、液晶ライトバルブの光透過率が色光毎に異ならないように光透過率の差を小さくする、又は無くするように調整された電圧である。
【0082】
実施形態2に係るプロジェクタ1002をさらに詳細に説明するにあたり、実施形態2の比較例に係るプロジェクタ1002aを説明する。
【0083】
比較例に係るプロジェクタ1002a(図示せず。)は、基本的には実施形態2に係るプロジェクタ1002とよく似た構成を有するが、液晶ライトバルブの構成が実施形態2に係るプロジェクタ1002とは異なる。
【0084】
すなわち、比較例に係るプロジェクタ1002aにおいては、赤色光用の液晶ライトバルブ、緑色光用の液晶ライトバルブ及び青色光用の液晶ライトバルブとして、液晶パネルに対して所定の第1電圧を印加した電圧ON状態のときに当該液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域(λA0)が、青色光と緑色光との間に存在するように構成されている。
【0085】
このため、青色光用の液晶ライトバルブについては、電圧ON時では、液晶パネルに入射する青色光の波長域(λB)の偏光は直線偏光であるが、液晶パネルから射出される青色光の波長域(λB)の偏光は、入射した直線偏光に交差する直線偏光よりもさらに変調された楕円偏光となってしまい(偏光状態については図8を援用して参照。)、液晶パネルで変調された後の青色光の波長域(λB)の光の一部が射出側偏光板で遮断されてしまうため、青色光の波長域(λB)の光透過率が低下する(図5(a)参照。)。このとき、青色光用の液晶パネルから射出される当該楕円偏光については、青色光用の液晶ライトバルブの液晶パネルに対して所定の第2電圧を印加することにより、青色光の波長域(λB)の光を射出側偏光板を透過する直線偏光に変調して液晶パネルから射出することができるため、液晶パネルに所定のバイアス電圧が印加された青色光用の液晶ライトバルブの上記波長域(λB)での光透過率を液晶パネルに電圧を印加しない場合の青色光用の液晶ライトバルブの上記波長域(λA0)での光透過率に近づける、または液晶パネルに所定のバイアス電圧が印加された青色光用の液晶ライトバルブの上記波長域(λB)での液晶ライトバルブの光透過率を液晶パネルに電圧を印加しない場合の青色光用の液晶ライトバルブの上記波長域(λA0)での光透過率に揃えることが可能となる。これにより、例えばプロジェクタ1002aで最高輝度の画像を表示する場合に、液晶パネルに所定のバイアス電圧が印加された青色光用の液晶ライトバルブの上記波長域(λB)での光透過率と液晶パネルに電圧を印加しない場合の青色光用の液晶ライトバルブの波長域(λA0)での光透過率の差を小さくする、または両者の光透過率の差を無くすることが可能となるため、上述した光の損失の発生を抑制することができ、青色光の光利用効率の低下を抑制することが可能となる。
【0086】
しかしながら、緑色光用の液晶ライトバルブ及び赤色光用の液晶ライトバルブについては、以下の理由から、緑色光及び赤色光の光利用効率の低下を抑制することができない。すなわち、緑色光用の液晶ライトバルブ及び赤色光用の液晶ライトバルブについては、電圧ON時では、各液晶パネルに入射する緑色光の波長域(λG)及び赤色光の波長域(λR)の偏光は直線偏光であるが、各液晶パネルから射出される緑色光の波長域(λG)及び赤色光の波長域(λR)の偏光は、入射した直線偏光に交差する直線偏光となるまで変調されておらず、楕円偏光の状態で射出されてしまうため(偏光状態については図8を援用して参照。)、液晶パネルで変調された後の緑色光の波長域(λG)及び赤色光の波長域(λR)の光の一部が射出側偏光板で遮断されてしまい、緑色光の波長域(λG)及び赤色光の波長域(λR)の光透過率が低下する(図5(a)参照。)。このとき、緑色光用の液晶ライトバルブ及び赤色光用の液晶ライトバルブの液晶パネルに対して所定の第2電圧を印加したとしても、緑色光の波長域(λG)及び赤色光の波長域(λR)の光への変調の足りなさを補償することができず、緑色光の波長域(λG)での液晶ライトバルブの光透過率及び赤色光の波長域(λR)での液晶ライトバルブの光透過率を液晶パネルに電圧を印加しない場合の液晶ライトバルブの上記波長域(λA0)での光透過率に近づける、または上記波長域(λG)での液晶ライトバルブの光透過率及び上記波長域(λR)での液晶ライトバルブの光透過率を液晶パネルに電圧を印加しない場合の液晶ライトバルブの上記波長域(λA0)での光透過率に揃えることができない。つまり、緑色光用の液晶ライトバルブ及び赤色光用の液晶ライトバルブの各液晶パネルに所定の第2電圧を印加したとしても、各色光の波長域での液晶ライトバルブの光透過率を上げることはできない。その結果、例えばプロジェクタ1002aで最高輝度の画像を表示する場合に、緑色光及び赤色光については、上述した光の損失の発生を抑制することができず、緑色光及び赤色光の光利用効率の低下を抑制することができない。
【0087】
これに対し、上述のように構成された実施形態2に係るプロジェクタ1002によれば、液晶ライトバルブ402Rは、液晶パネル412Rに対して第1電圧を印加した電圧ON状態のときに当該液晶ライトバルブ402Rの光透過率が最大となる光の波長域(λA)が、赤色光の波長域(λR)と同じ波長域に存在するように構成されているため、赤色光の光利用効率を向上することが可能となる。
【0088】
また、実施形態2に係るプロジェクタ1002によれば、液晶ライトバルブ402G,402Bは、電圧ON状態のときに液晶ライトバルブ402G,402Bの光透過率が最大となる光の波長域(λA)が、液晶ライトバルブ402G,402Bが配置される光路の色光の波長域(緑色光の波長域(λG)及び青色光の波長域(λB))よりも長波長側に存在するように構成されている。
このとき、電圧ON時では、上述の比較例に係るプロジェクタ1002aの場合と同様に、図6(a)に示すように、各液晶パネル412G,412Bから射出される波長域(λG)及び波長域(λB)の偏光は、入射した直線偏光に交差する直線偏光よりもさらに変調された楕円偏光となってしまい、各液晶パネル412G,412Bで変調された後の波長域(λG)及び波長域(λB)の光の一部が射出側偏光板430G,430Bで遮断されてしまうため、波長域(λG)及び波長域(λB)の光透過率が低下する。しかしながら、緑色光用の液晶パネル及び青色光用の液晶パネルから射出される当該楕円偏光については、上述した液晶駆動装置702によって当該液晶ライトバルブ402G,402Bに対して第1電圧よりも低い所定の第2電圧を印加する(図5(b)参照。)ことにより、図6(b)に示すように、波長域(λG)及び波長域(λB)の光を射出側偏光板430G,430Bを透過する直線偏光に変調することができるため、液晶パネル410G,410Bに第2電圧が印加された液晶ライトバルブ400G,400Bの上記波長域(λG)及び波長域(λB)での光透過率を液晶パネル410G,410Bに第1電圧が印加された場合の液晶ライトバルブ400G,400Bの上記波長域(λA)での光透過率に近づける、または液晶パネル410G,410Bに第2電圧が印加された液晶ライトバルブ400G,400Bの上記波長域(λG)及び波長域(λB)での光透過率を液晶パネル410G,410Bに第1電圧が印加された場合の液晶ライトバルブ400G,400Bの上記波長域(λA)での光透過率に揃えることが可能となる。これにより、特にプロジェクタ1002で最高輝度の画像を表示する場合に、当該液晶ライトバルブ400G,400Bの上記波長域(λG)及び波長域(λB)での光透過率と液晶パネル410G,410Bに電圧を印加しない場合の液晶ライトバルブ400G,400Bの上記波長域(λA)での光透過率との差を小さくする、または両者の光透過率の差を無くすることが可能となるため、上述した光の損失の発生を抑制することができ、緑色光及び青色光の光利用効率の低下を抑制することが可能となる。
【0089】
したがって、実施形態2に係るプロジェクタ1002は、VA型でかつノーマリーブラック方式の液晶パネルを複数備えるプロジェクタにおいて、光利用効率をさらに向上することが可能なプロジェクタとなる。
【0090】
また、実施形態2に係るプロジェクタ1002によれば、赤色光の光利用効率を向上することが可能となるため、明るさを維持しつつ色温度を低下させたり、投影される白い画像の色座標が黒体軌跡上に近づけさせたりすることが可能となる。その結果、実施形態2に係るプロジェクタ1002は、家庭で映画等を鑑賞するためのホーム用プロジェクタに対して特に効果が大きい。
【0091】
実施形態2に係るプロジェクタ1002においては、液晶ライトバルブ402R,402G,402Bは、液晶パネル412R,412G,412Bに対して第1電圧を印加した電圧ON状態のときに当該液晶ライトバルブ402R,402G,402Bの光透過率が最大となる光の波長域が、赤色光の波長域と同じ波長域に存在するように構成されている。これにより、すべての液晶ライトバルブの構成を同じものとすることができるため、プロジェクタを製造する際のコストを低減することが可能となる。
【0092】
実施形態2に係るプロジェクタ1002においては、液晶駆動装置702が印加する所定の第2電圧は、視感度が最大となる電圧であるため、より明るい投写画像を得ることが可能となる。
【0093】
以上、本発明のプロジェクタを上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、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。
【0094】
上記実施形態1においては、赤色光用の液晶ライトバルブ、緑色光用の液晶ライトバルブ及び青色光用の液晶ライトバルブとして、液晶パネルに対して電圧を印加しない電圧OFF状態のときに当該液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域が、赤色光の波長域と同じ波長域に存在するように構成された液晶ライトバルブを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、緑色光用の液晶ライトバルブとして、液晶パネルに対して電圧を印加しない電圧OFF状態のときに当該液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域が、緑色光の波長域と同じ波長域に存在するように構成された液晶ライトバルブを用いてもよい。また、青色光用の液晶ライトバルブとして、液晶パネルに対して電圧を印加しない電圧OFF状態のときに当該液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域が、青色光の波長域又は緑色光の波長域と同じ波長域に存在するように構成された液晶ライトバルブを用いてもよい。しかし、この場合においては、複数の液晶ライトバルブのうち少なくとも2つの液晶ライトバルブを同一の構成とし、電圧OFF状態のときに当該液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域よりも短い波長域の光を変調する液晶ライトバルブでは、プロジェクタが最高輝度の画像を表示する場合に、所定のバイアス電圧を印加して、変調する光の波長域での液晶ライトバルブの光透過率が最大値となるように調整することとする。
【0095】
上記実施形態2においては、赤色光用の液晶ライトバルブ、緑色光用の液晶ライトバルブ及び青色光用の液晶ライトバルブとして、液晶パネルに対して第1電圧を印加した電圧ON状態のときに当該液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域が、赤色光の波長域と同じ波長域に存在するように構成された液晶ライトバルブを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、緑色光用の液晶ライトバルブとして、液晶パネルに対して第1電圧を印加した電圧ON状態のときに当該液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域が、緑色光の波長域と同じ波長域に存在するように構成された液晶ライトバルブを用いてもよい。また、青色光用の液晶ライトバルブとして、液晶パネルに対して第1電圧を印加した電圧ON状態のときに当該液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域が、青色光の波長域又は緑色光の波長域と同じ波長域に存在するように構成された液晶ライトバルブを用いてもよい。しかし、この場合においては、複数の液晶ライトバルブのうち少なくとも2つの液晶ライトバルブを同一の構成とし、電圧ON状態のときに当該液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域よりも短い波長域の光を変調する液晶ライトバルブでは、プロジェクタが最高輝度の画像を表示する場合に、所定の第2電圧を印加して、変調する光の波長域での液晶ライトバルブの光透過率が最大値となるように調整することとする。
【0096】
上記各実施形態においては、赤色光用の液晶ライトバルブ、緑色光用の液晶ライトバルブ及び青色光用の液晶ライトバルブのすべてにおいて、同じ構成からなる液晶ライトバルブを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、3つの液晶ライトバルブのうち2つの液晶ライトバルブについて同じ構成からなるものを用いてもよい。
【0097】
上記各実施形態においては、電圧印加装置が印加する所定のバイアス電圧又は液晶駆動装置が印加する所定の第2電圧が、当該液晶パネルで変調される色光において視感度が最大となる波長域における液晶ライトバルブの透過率が最大となるように調整された電圧である場合を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、当該液晶パネルで変調される色光において三刺激値が最大となる波長域における液晶ライトバルブの光透過率が最大となるように調整された電圧であってもよい。具体的には、赤色光を変調する液晶パネルであれば、三刺激値Xが最大となる波長域の光透過率が最大となるようにバイアス電圧又は所定の第2電圧が設定され、緑色光を変調する液晶パネルであれば、三刺激値Yが最大となる波長域の光透過率が最大となるようにバイアス電圧又は所定の第2電圧が設定され、青色光を変調する液晶パネルであれば、三刺激値Zが最大となる波長域の光透過率が最大となるようにバイアス電圧又は所定の第2電圧が設定される。なお、いずれの場合であっても、色光毎の光透過率が同等となるように当該所定のバイアス電圧又は当該所定の第2電圧が微調整されていてもよい。
【0098】
上記実施形態1においては、液晶駆動装置と電圧印加装置とを別々に備える場合を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、液晶駆動装置と電圧印加装置とが一体となっており、当該装置が、上述の所定のバイアス電圧を印加する機能を有するものであってもよい。
【0099】
上記各実施形態においては、発光管に配設される反射手段として副鏡を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、反射手段として反射膜を用いることも好ましい。また、上記各実施形態においては、発光管に反射手段としての副鏡が配設されたプロジェクタを例示して説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、副鏡が配設されていないプロジェクタに本発明を適用することも可能である。
【0100】
上記各実施形態においては、光源装置として、楕円面リフレクタ及び凹レンズからなる光源装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、放物面リフレクタからなる光源装置を用いることも好ましい。
【0101】
上記各実施形態においては、光均一化光学系として、レンズアレイからなるレンズインテグレータ光学系を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ロッド部材からなるロッドインテグレータ光学系をも好ましく用いることができる。
【0102】
上記各実施形態は透過型のプロジェクタであるが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は反射型のプロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶装置等のように光変調手段としての電気光学変調装置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、反射型の液晶装置等のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクタにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクタと同様の効果を得ることができる。
具体的には、照明装置からの光が反射型液晶パネルの光入出射面から入射し液晶層を往復して当該光入射出面から射出され、その射出された光が偏光板によって投写する画像として利用する光と投写しない光とに分離される反射型の液晶ライトバルブの場合においても、ノーマリーホワイトであれば、電圧OFF状態で各色光のうちより長波長側の波長域の色光の画像として利用される光の照度が最大となるように各反射型液晶パネルを構成することにより、上記各実施形態の透過型の液晶ライトバルブと同様の効果を得ることができる。また、ノーマリーブラックであれば、所定の第1電圧を印加した電圧ON状態で各色光のうちより長波長側の波長域の色光の画像として利用される光の照度が最大となるように各反射型液晶パネルを構成することにより、上記各実施形態の透過型の液晶ライトバルブと同様の効果を得ることができる。
【0103】
上記実施形態に係るプロジェクタ1000及びプロジェクタ1002においては、3つの液晶ライトバルブ400B,400G,400Rを用いたプロジェクタを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、2つ又は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。
【0104】
本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクタに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクタに適用する場合にも可能である。
【図面の簡単な説明】
【0105】
【図1】実施形態1に係るプロジェクタ1000の光学系を示す図。
【図2】実施形態1に係るプロジェクタ1000を説明するために示す図。
【図3】実施形態1に係るプロジェクタ1000を説明するために示す図。
【図4】実施形態2に係るプロジェクタ1002の光学系を示す図。
【図5】実施形態2に係るプロジェクタ1002を説明するために示す図。
【図6】実施形態2に係るプロジェクタ1002を説明するために示す図。
【図7】従来のプロジェクタにおける問題点を説明するために示す図。
【図8】従来のプロジェクタにおける問題点を説明するために示す図。
【符号の説明】
【0106】
100…照明装置、110…光源装置、112…発光管、114…楕円面リフレクタ、116…副鏡、118…凹レンズ、120…第1レンズアレイ、122…第1小レンズ、130…第2レンズアレイ、132…第2小レンズ、140…偏光変換素子、150…重畳レンズ、200…色分離光学系、210,220…ダイクロイックミラー、230,240,250…反射ミラー、260…入射側レンズ、270…リレーレンズ、300R,300G,300B…集光レンズ、400R,400G,400B,402R,402G,402B…液晶ライトバルブ、410R,410G,410B,412R,412G,412B…液晶パネル、420R,420G,420B…入射側偏光板、430R,430G,430B…射出側偏光板、500…クロスダイクロイックプリズム、600…投写光学系、1000,1002…プロジェクタ、OC…照明光軸、SCR…スクリーン。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
照明光束を射出する照明装置と、
前記照明装置からの光を複数の色光に分離して被照明領域に導光する色分離光学系と、
TN型でかつノーマリーホワイト方式の液晶パネル及び前記液晶パネルの光射出側に配置される射出側偏光板を有し、前記色分離光学系により導光された複数の色光をそれぞれ画像情報に応じて変調する複数の液晶ライトバルブと、
前記複数の液晶ライトバルブによって変調された各色光を合成する色合成光学系と、
前記色合成光学系で合成された画像光を投写する投写光学系と、
前記複数の液晶ライトバルブの駆動を制御する液晶駆動装置とを備えるプロジェクタであって、
前記複数の液晶ライトバルブのそれぞれは、前記液晶パネルに対して電圧を印加しない電圧OFF状態のときに当該液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域が、当該液晶ライトバルブが配置される光路の色光の波長域と同じになるように又はそれよりも長波長側に存在するように構成されており、
前記プロジェクタが最高輝度の画像を表示する場合に、前記複数の液晶ライトバルブのうち、前記電圧OFF状態のときに前記液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域が、前記液晶ライトバルブが配置される光路の色光の波長域よりも長波長側に存在するように構成された前記液晶ライトバルブの前記液晶パネルに対して、所定のバイアス電圧を印加する電圧印加装置をさらに備えることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項2】
請求項1に記載のプロジェクタにおいて、
前記複数の液晶ライトバルブは、前記液晶パネルに対して電圧を印加しない電圧OFF状態のときに当該液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域が、前記色分離光学系で分離される前記複数の色光のうち最も長波長となる色光の波長域と同じ波長域に存在するように構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項3】
照明光束を射出する照明装置と、
前記照明装置からの光を複数の色光に分離して被照明領域に導光する色分離光学系と、
VA型でかつノーマリーブラック方式の液晶パネル及び前記液晶パネルの光射出側に配置される射出側偏光板を有し、前記色分離光学系により導光された複数の色光をそれぞれ画像情報に応じて変調する複数の液晶ライトバルブと、
前記複数の液晶ライトバルブによって変調された各色光を合成する色合成光学系と、
前記色合成光学系で合成された画像光を投写する投写光学系と、
前記複数の液晶ライトバルブの駆動を制御する液晶駆動装置とを備えるプロジェクタであって、
前記複数の液晶ライトバルブのそれぞれは、前記液晶パネルに対して所定の第1電圧を印加した電圧ON状態のときに当該液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域が、当該液晶ライトバルブが配置される光路の色光の波長域と同じになるように又はそれよりも長波長側に存在するように構成されており、
前記液晶駆動装置は、前記プロジェクタが最高輝度の画像を表示する場合に、前記複数の液晶ライトバルブのうち、前記電圧ON状態のときに前記液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域が、前記液晶ライトバルブが配置される光路の色光の波長域よりも長波長側に存在するように構成された前記液晶ライトバルブの前記液晶パネルに対して、前記第1電圧よりも低い所定の第2電圧を印加する機能を有することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項4】
請求項3に記載のプロジェクタにおいて、
前記複数の液晶ライトバルブは、前記液晶パネルに対して前記第1電圧を印加した電圧ON状態のときに当該液晶ライトバルブの光透過率が最大となる光の波長域が、前記色分離光学系で分離される前記複数の色光のうち最も長波長となる色光の波長域と同じ波長域に存在するように構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項5】
請求項1又は3に記載のプロジェクタにおいて、
前記複数の液晶ライトバルブのうち少なくとも2つの前記液晶ライトバルブは、同一の構成からなることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記所定のバイアス電圧又は前記所定の第2電圧は、視感度が最大となる波長域における前記液晶ライトバルブの光透過率が最大となる電圧であることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項7】
請求項1〜5のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記所定のバイアス電圧又は前記所定の第2電圧は、三刺激値が最大となる波長域における前記液晶ライトバルブの光透過率が最大となる電圧であることを特徴とするプロジェクタ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2009−186953(P2009−186953A)
【公開日】平成21年8月20日(2009.8.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−79944(P2008−79944)
【出願日】平成20年3月26日(2008.3.26)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】