JPH09258328A

JPH09258328A - プロジェクター

Info

Publication number: JPH09258328A
Application number: JP8070380A
Authority: JP
Inventors: Narihiro Yoshida; 成浩吉田; Yasunori Igasaki; 泰則伊ケ崎
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1996-03-26
Filing date: 1996-03-26
Publication date: 1997-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】高いコントラストを得ることができる平行配
向液晶空間光変調器型のプロジェクターを提供する。【解決手段】本発明のプロジェクターは、光路調節器
が定める光変調用光路上において、光路調節器と空間光
変調器との間に、平行配向液晶型の空間光変調器で生じ
る常光及び異常光間の位相差を補償する補償素子が設置
されている。空間光変調器で生じる常光及び異常光間の
位相差が補償素子によって補償されるので、常光及び異
常光間の位相差の波長分散が抑えられる。これにより、
画像書き込み装置からの投影用画像の入力がない場合、
すなわちプロジェクターのＯＦＦ状態における漏れ光が
低減され、高いコントラストが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶空間光変調器
を用いたプロジェクターに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、大画面プロジェクターとし
て、いくつかの方式の物が開発されている。現在、最も
多く使われている方式としては、単純マトリクス駆動Ｔ
Ｎ液晶ＴＶやＴＦＴアクティブマトリクス駆動ＴＮ液晶
ＴＶなどの、マトリクスタイプの液晶ＴＶを用いる方式
である。しかし、単純マトリクス駆動ＴＮ液晶ＴＶを用
いたプロジェクターは、動作スピードの間題から、画素
数を増やしていくと応答しきれなくなり、高解像度表示
が出来ないという間題点がある。また、ＴＦＴアクティ
ブマトリクス駆動ＴＮ液晶ＴＶを用いたプロジェクター
では、画素ごとに駆動素子があるため１画素に対する変
調部の開口率が低く、その結果、投射光強度が低く、高
解像度には対応可能であるが、その場合、１画素に占め
る駆動素子の面積割合が大きくなるため、開口率がより
低くなり、投射光強度も下がるといった間題点がある。
さらに、これらマトリクスタイプの液晶ＴＶを用いたプ
ロジェクタの共通の間題点として、投射画面を大きくす
ると、画素のマトリクスが見えてしまい、表示品質が落
ちるという問題点もある。

【０００３】他の方式のプロジェクターとしては、上記
の間題点を克服した物として、液晶空間光変調器を使用
したプロジェクターがある。この空間光変調器は、マト
リクス方式でなく開口率が１００％であり、高解像度デ
バイスであるため、多画素、高投射光強度に対応でき
る。

【０００４】ここで用いられる液晶空間光変調器として
は、アモルファスシリコンと複屈折制御（ＥＣＢ）液晶
とを組み合わせた物がある。このＥＣＢ液晶には、平行
配向液晶及び垂直配向液晶が含まれる。ここで、平行配
向液晶は、比誘電率異方性△εが正の液晶であって、全
ての液晶分子が基板面に対し平行に、かつ、同一方位に
配列しているものである。これに対し、垂直配向液晶
は、△εが負の液晶であって、全ての液晶分子が基板面
に対し垂直に、かつ、同一方位に配列しているものであ
る。

【０００５】垂直配向液晶を用いた空間光変調器を備え
るプロジェクタの利点としては、ＯＦＦ状態（空間光変
調器に対して投影すべき画像の入力がない状態）では液
晶分子が垂直になっていることから複屈折率Δｎが小さ
いため、投射光に対する波長分散が小さく、その結果、
ＯＦＦ状態での投影画像の黒レベルが低くなり、コント
ラストが高いことが挙げられる。しかし、配向膜の作製
にあたって、ＳｉＯなどの斜方蒸着膜を２段重ねた上に
垂直配向膜を塗布するという、非常に面倒な工程が必要
であり、大面積な液晶を大量生産することには向かない
という欠点がある。

【０００６】これに対し、平行配向液晶は、ポリイミド
などをラビングする簡単な方法で液晶を配向させること
により作製でき、大面積や大量生産に対応することが容
易であるという利点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】平行配向液晶空間光変
調器を用いたカラープロジェクタには、ＲＧＢそれそれ
の色に空間光変調器を１個ずつ使用した３板式の物や、
１個の空間光変調器で時系列にＲＧＢの各成分画像を表
示することでカラー画像を投影する単板式の物がある。

【０００８】しかしながら、いずれの方式のプロジェク
ターも、複屈折率△ｎが大きく温度による△ｎの変化や
波長分散性が大きいという平行配向液晶の特性に基づい
た問題点を有している。すなわち、いずれの方式でも、
空間光変調器の液晶部の複屈折性に起因して生じる常光
及び異常光間の位相差が投射光の波長に依存することか
ら波長分散が生じ、これにより漏れ光が大きくなるの
で、プロジェクターのＯＦＦ状態におけるコントラスト
が低い。また、３板式の物では、投射光の熱などにより
液晶部の温度が変化した場合、液晶の△ｎ値の温度依存
性により、当初の駆動電圧ではＯＦＦ状態での黒レベル
が低下してスクリーンが明るくなってしまうため、駆動
電圧の調整などが必要となったり、装置の温度が安定す
るまでウォーミングアップに数時間かかるといった問題
がある。また、単板式の物では、３板式と同様に液晶の
温度変化の間題が存在し、その他にも、液晶で生じる位
相変調の波長分散性に起因して、ＲＧＢそれぞれにおけ
る最適な駆動電圧が異なることになるため、複雑な駆動
が必要であり、また、空間光変調器の応答スピードもＲ
ＧＢの切り替えに追随できなくなるおそれがあるという
問題がある。また、ＲＧＢの投射光が３板式に比べて広
い波長幅を持っているため、波長分散の影響が大きく、
ＯＦＦ状態で良好な黒を得ることは一層困難であり、コ
ントラストが低くなりやすいという問題も有している。

【０００９】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたもので、平行配向液晶型の空間光変調器を備え、
容易に高いコントラストを達成できるプロジェクターを
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のプロジェクターは、（ａ）投射光源と、
（ｂ）この投射光源からの投射光の出力光路上に設置さ
れた偏光子と、（ｃ）この偏光子を通過した投射光の進
路上に設置され、偏光子からの光の少なくとも一部を光
変調用の光路上に出力し、かつ、この光変調用光路上を
進行して入射してくる光の少なくとも一部を検光用の光
路上に出力する光路調節器と、（ｄ）光変調用光路上に
設置された平行配向ＥＣＢ液晶型の空間光変調器と、
（ｅ）投影用画像をこの空間光変調器に送出して記録す
る画像書き込み装置と、（ｆ）検光用光路上に設置され
た検光子と、を備え、（ｇ）光変調用光路上において、
光路調節器と空間光変調器との間に、空間光変調器で生
じる常光及び異常光間の位相差を補償する補償素子が設
置されていることを特徴としている。

【００１１】ここで、この補償素子は、液晶セルであっ
ても良いし、位相差板であっても良い。また、上記の光
路調節器としては、ビームスプリッタ等を用いることが
できる。

【００１２】本発明のプロジェクターでは、平行配向液
晶型の空間光変調器で生じる常光及び異常光間の位相差
が補償素子によって補償されるので、常光及び異常光間
の位相差の波長分散が抑えられる。これにより、画像書
き込み装置からの投影用画像の入力がない場合、すなわ
ちプロジェクターのＯＦＦ状態における漏れ光が低減さ
れ、高いコントラストが得られる。

【００１３】上記の補償素子は、空間光変調器の液晶部
と略同一材料及び略同一厚さの平行配向ＥＣＢ液晶を備
えた液晶セルであると良い。この場合、補償素子と空間
光変調器との間で光変調に関する温度特性が略一致する
ので、補償素子や空間光変調器の動作温度が変化した場
合でも、高いコントラストが維持される。

【００１４】また、補償素子が上記の液晶セルである本
発明のプロジェクターは、（ｈ）検光子を通過した投射
光を検出する光センサーと、（ｉ）画像書き込み装置か
ら空間光変調器に投影用画像が送出されていない場合に
光センサーにより検出された光強度が極小となるような
値の駆動電圧を、液晶セル、あるいは空間光変調器に印
可させる駆動電圧制御用のコントローラーと、をさらに
備えていると良い。この場合、補償用の液晶セルの駆動
電圧が自動的に適切な値に設定されるので、容易に高い
コントラストを得ることができる。

【００１５】また、本発明のプロジェクターにおいて、
上記の補償素子は、少なくとも一つの動作温度の下で上
記の位相差を補償しうるものであれば良い。ある特定の
温度下でしか補償できない素子を用いる場合は、この補
償素子及び空間光変調器の動作温度をその特定の温度に
維持するような温度調節装置を設けると良い。

【００１６】次に、本発明のプロジェクターは、単一の
前記空間光変調器を備えたプロジェクターであって、
（ｊ）投射光源と光路調節器との間の光路上に設置さ
れ、前記投射光から所定波長の光を抽出する波長可変フ
ィルターと、（ｋ）この波長可変フィルターが抽出する
波長を切り替えるとともに、画像書き込み装置を制御し
て、投影用画像のうち波長可変フィルターの抽出波長を
有する成分画像を空間光変調器に記録させる波長制御用
のコントローラーと、をさらに備えていても良い。

【００１７】このプロジェクターによれば、例えば、波
長可変フィルターによってＲＧＢ（赤、緑、青）の各色
の光を所定の時間間隔で順次に抽出し、ＲＧＢの各成分
画像を所定の時間間隔で切り替えながら出力させること
で、カラー画像を投影することができる。

【００１８】次に、本発明のプロジェクターは、可視領
域を含む波長帯の投射光を出力する投射光源を備え、光
変調用光路上には、赤、緑、青のいずれか一色の光を抽
出する色選択素子、補償素子及び上記の空間光変調器か
らなる光学系が、赤、緑、青の各色ごとに三組設置され
ているものであっても良い。

【００１９】この場合、赤、緑、青の各色ごとに投射光
の常光及び異常光間の位相差が補償される。補償後の各
色の投射光を合成して出力すれば、カラー画像を投影す
ることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明に
おいて同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明
を省略する。また、図面の寸法比率は説明のものと必ず
しも一致していない。

【００２１】図１は、本実施形態のプロジェクター１０
０の構成図である。このプロジェクターは、主たる構成
要素として、投射光源１０、偏光子１６、ハーフミラー
１８、液晶補償セル２０、液晶空間光変調器２２、画像
書き込み装置２４及び検光子３０を備えている。

【００２２】図２は、偏光子１６、液晶補償セル２０、
液晶空間光変調器２２及び検光子３０の軸配置を説明す
るための図である。矢印Ａは偏光子１６の軸方向、矢印
Ｂは検光子３０の軸方向、矢印Ｃは液晶空間光変調器２
２の液晶配向方向、矢印Ｄは液晶補償セル２０の液晶配
向方向をそれぞれ示している。ここで、偏光子及び検光
子の軸方向とは、偏光子及び検光子によって抽出される
直線偏光の偏光方向（電界の振動方向）を表す。

【００２３】図１及び図２に示されるように、本実施形
態のプロジェクターは、平行配向ＥＣＢ（複屈折制御）
液晶型の空間光変調器を用いたプロジェクターであっ
て、空間光変調器の投射光源側に、その空間光変調器中
の液晶層と同一種類、同一層厚、同分子配列の液晶層を
備えた補償セルを、この補償セル中の液晶の長軸方向と
空間光変調器中の液晶の長軸方向とが直交するように配
置したものである。本プロジェクターは、単一の空間光
変調器を備えることから、単板式のプロジェクターに分
類される。

【００２４】投射光源１０からは白色の投射光が出力さ
れ、光源１０及び偏光子１６間の光路上に配置されたコ
リメーティングレンズ１２及びカラーフィルター１４を
順次に通過する。この白色投射光は、コリメーティング
レンズ１２によって平行光とされた後、カラーフィルタ
一１４によって所定波長域の光が抽出される。次いで、
投射光は、偏光子１６に入射し、偏光子１６の軸方向に
電界が振動する直線偏光が抽出される。

【００２５】偏光子１６を通過した投射光は、ハーフミ
ラー１８を透過した後、液晶補償セル２０により、後述
するような変調を受ける。この液晶補償セル２０には電
源２６が接続されており、液晶補償セル２０に駆動電圧
を印可するようになっている。

【００２６】図２に示すように、この液晶補償セル２０
は、偏光子１６が選択する偏光方向、すなわち偏光子の
軸方向と、−４５°の角度をもって交差している。な
お、図２において、Ａ→Ｃ→Ｂ→Ｄの方向、即ち時計回
りの角度を正の方位角と定義している。

【００２７】液晶補償セル２０を通過した投射光は、平
行配向液晶空間光変調器（ParallelAligned Liquidcrys
tal-Spatial Light Modulator;PAL-SLM）２２に入射す
る。図３は、このPAL-SLM２２の構造を示す断面図であ
る。このPAL-SLM２２は、平行配向ＥＣＢ（複屈折制
御）液晶４０を備えた液晶セルから構成されている。こ
の液晶セルは、液晶分子の長軸方向が基板面に平行に配
向するように処理された二つの基板を組み合わせ、駆動
電圧の印加により液晶が垂直方向に変化するようになっ
ているサンドイッチ型の液晶セルである。

【００２８】平行配向液晶４０は、誘電異方性△εが正
の液晶を平行ホモジニアス配向、すなわち液晶分子の長
軸方向がガラス基板４７及び４８の表面と略平行になる
ように配向させたものであり、PAL-SLM２２の光変調部
として機能する。液晶４０の両側には、配向層４１及び
４２が形成されている。ガラス基板４７及び配向層４１
の間には、光誘電層としてアモルファスシリコン（a-S
i）層４９が設けられている。a-Si層４９と配向層４１
との間には、誘電体多層膜ミラー４５が設けられてお
り、さらに、これだけではPAL-SLM２２に入射する投射
光を完全に反射することは難しいため、a-Si層４９と誘
電体ミラー４５との間に遮光層４６が設けられている。
基板４７及びa-Si層４９間、並びに基板４８及び配向層
４２間には、それぞれITO電極４３、４４が形成されて
おり、これらのITO電極間に電源２８（図１）から交流
電圧が印加されることによりPAL-SLM２２が駆動するよ
うになっている。基板４７及び４８の外表面には、それ
ぞれＡＲコート５０、５１が形成されている。

【００２９】図２に示されるように、PAL-SLM２２は、
偏光子１６の軸方向と液晶４０の配向方向とが４５°の
角度を持って交差するように配置されている。

【００３０】PAL-SLM２２のa-Si層４９には、画像書き
込み装置から書き込み光が照射されることにより、スク
リーン３４に投影すべき画像データが分布している。a-
Si層４９に書き込み光が入射すると、書き込み光で照明
された領域（明領域）では書き込み光の強度分布に応じ
てa-Siのインピーダンスが減少する。これにより、液晶
４０に印加される電圧が書き込み光の強度分布に対応し
て大きくなり、液晶の傾き状態が変化するため、見かけ
上の複屈折率Δｎが変化し位相差δからＩ＝Ｉ₀ｓｉｎ²
（δ／２）の式により、液晶４０を透過する光は、書き
込み光の強度分布に応じて変調される。こうして、PAL-
SLM２２に入射した投射光には、液晶４０を透過する際
に書き込み画像に応じた変調が与えられることになる。
この点は、従来のプロジェクターと同様である。

【００３１】投射光は、液晶４０を透過した後、誘電体
ミラー４５で反射され、液晶４０を再び透過して変調を
受けた後、PAL-SLM２２から出力される。この後、投射
光は再度補償セル２０を通過して変調を受けてから、ハ
ーフミラー１８で反射されて検光子３０を通過し、投影
レンズ３２によって拡大されてスクリーン３４ヘ投影さ
れる。これにより、スクリーン３４上にPAL-SLM２２に
書き込まれた画像が表示されることになる。

【００３２】次に、液晶補償セル２０の構造と機能を説
明する。図４は、この液晶補償セル２０の構造を示す断
面図である。液晶補償セル２０は、PAL-SLM２２の液晶
４０と同材料の液晶を、この液晶４０と同層厚で平行ホ
モジニアス配向させたものである。ガラス基板６５及び
液晶６０間には、ＩＴＯ電極６３及び配向層６１が設け
られ、ガラス基板６６及び液晶６０間には、ＩＴＯ電極
６４及び配向層６２が設けられている。基板６５、６６
の外表面には、ＡＲコートが形成されている。

【００３３】補償セルがない場合において、PAL-SLM２
２に画像の書き込みがない場合（プロジェクターのＯＦ
Ｆ状態）では、PAL-SLM２２に入射した投射光は、液晶
４０の複屈折率△ｎ₁（＝ｎ_1e−ｎ_1o；ｎ_1eは液晶４０
の常光屈折率、ｎ_1oは液晶４０の異常光屈折率）に応じ
た変調を受ける。この場合、液晶４０を往復した投射光
の常光と異常光との位相差δ₁は、次式で表される。

【００３４】 δ₁＝（２π／λ）・Δｎ₁・２ｄ₁ …（１）ここで、λはカラーフィルター１４を透過した投射光の
波長、△ｎ₁はPAL-SLM２２の液晶部４０の複屈折率、ｄ
₁はPAL-SLM２２の液晶４０の厚みを表す。

【００３５】上記（１）式に示されるように、投射光の
波長λにより位相差δ₁が異なった値となるため、波長
分散が生じることがわかる。このような波長分散が生じ
ると、ＯＦＦ状態において検光子３０から漏れて出射す
る光成分が大きくなるので、コントラストが低下する。

【００３６】一方、液晶補償セル２０を備える本プロジ
ェクタでは、液晶補償セル２０に入射した投射光は、液
晶６０の複屈折率△ｎ₂（＝ｎ_2e−ｎ_2o；ｎ_2eは液晶６
０の常光屈折率、ｎ_2oは液晶６０の異常光屈折率）に応
じた変調を受ける。PAL-SLM２２に画像の書き込みがな
いとき、液晶補償セル２０を往復した投射光の常光と異
常光との位相差δ₂は、次式で表される。

【００３７】 δ₂＝−（２π／λ）・Δｎ₂・２ｄ₂ …（２）ここで、λは（１）式と同様であり、Δｎ₂は補償セル
２２中の液晶６０の複屈折率、ｄ₂は補償セル２２中の
液晶６０の厚みを表す。また、（２）式の右辺の負符号
は、PAL-SLM２２の液晶４０の配向方向と補償セル２０
の液晶の配向方向とが直交していることによるものであ
る。

【００３８】上記（１）及び（２）式から分かるよう
に、補償セル２０及びPAL-SLM２２の各液晶部を往復し
た投射光の常光及び異常光間の位相差δは、次式のよう
に表される。

【００３９】 δ＝（２π／λ）・（Δｎ₁・２ｄ₁−Δｎ₂・２ｄ₂） …（３）（３）式から明らかなように、補償セル２０及びPAL-SL
M２２の双方の液晶間で複屈折率Δｎ及び厚みｄがそれ
ぞれ同じであれば、PAL-SLM２２による位相差δ₁と液晶
補償セル２０による位相差δ₂とが互いに相殺し、結果
として位相差が生じず、波長分散が起こらない。

【００４０】既に述べたように、本プロジェクター１０
０では、双方の液晶の厚みｄは等しく（ｄ₁＝ｄ₂）なっ
ている。また、補償セル２０中の液晶６０の複屈折率△
ｎ₂をPAL-SLM２２中の液晶４０の複屈折率Δｎ₁と等し
くするために、補償セル２０には、その液晶６０の傾き
が画像書き込み装置２４から何も書き込まれない時（Ｏ
ＦＦ状態）のPAL-SLM２２中の液晶４０の傾きと同じよ
うになるような電圧が電源２６から印加される。PAL-SL
M２２中の液晶４０の複屈折率Δｎ₁と補償セル２０の液
晶６０の複屈折率△ｎ₂とを同じにすることで、PAL-SLM
２２の液晶４０で変調された位相を補償セルにより相殺
し、位相差をなくすことができる。これにより、δの波
長分散性による間題はすべて解消される。

【００４１】また、本プロジェクター１００では、PAL-
SLM２２の液晶４０と補償セル２０の液晶６０とが同一
材料から構成されているので、プロジェクターの動作温
度が変化した場合でも、PAL-SLM２２及び補償セル２０
の特性が同じように変化する。このため、常光及び異常
光間の位相差δを打ち消す効果は維持され、温度変化に
よる動作状態の変化の間題も解消される。

【００４２】なお、PAL-SLM２２に書き込み光の入射が
ある場合、投影用画像が書き込まれた部分ではPAL-SLM
２２中の液晶４０の△ｎ₁と補償セル２２中の液晶６０
の△ｎ₂との間に差が生じるため、投射光には書き込み
画像に応じた位相差による変調が残る。従って、この場
合は、スクリーン３４上に書き込み画像が投影されるこ
とになる。

【００４３】本発明者は、補償セル２０を備える本プロ
ジェクターの場合及び本プロジェクターから補償セル２
０を取り除いた場合の双方において、ＯＦＦ状態（PAL-
SLM２２に画像の書き込みがない状態）の投射出力光
（投影レンズから出射する光）の分光特性を測定した。
この測定は、図５に示すように、図１のスクリーン３４
の代わりに分光器３６を配置して行う。測定に際して
は、投射光源１０として白色光を出力するタングステン
ランブを用い、カラーフィルター１４として中心波長63
0nmの狭帯域透過フィルターを用いて、赤色の投射光をP
AL-SLM２２に入射させた。PAL-SLM２２の駆動波形は1kH
z、2.5vとし、補償セル２０の駆動波形は1kHz、1.2vと
した。

【００４４】図６は、補償セル２０を備える本プロジェ
クターのＯＦＦ状態における投射出力光の分光特性（実
線）、本プロジェクターの構成から補償セル２０を取り
除いたプロジェクターのＯＦＦ状態における投射出力光
の分光特性（波線）、及び投射光源１０から出射したカ
ラーフィルタ通過後の投射光の分光特性（一点鎖線）を
示している。また、図７は、図６の実線及び波線の拡大
図である。

【００４５】これらの図、特に図７に示されるように、
補償セル２０を用いない場合（波線）は、PAL-SLM２２
が備える平行配向液晶４０の複屈折に基づいた波長分散
により、波長600nmの前後の波長において光強度が大き
くなっており、漏れ光（ＯＦＦ状態に出力される投射
光）が大きくなってしまう。一方、補償セル２０を備え
た本プロジェクターでは、PAL-SLM２２での位相変調が
打ち消されるため、波長分散を抑え、漏れ光を減少させ
ることができる。実際、図７では、補償セル２０を用い
ない場合には光強度が大きかった波長において光強度が
低減されており、漏れ光を減少できることが示されてい
る。

【００４６】さらに、本発明者は、図５の分光器３６の
位置にフォトディテクターを配置し、光学系全体の温度
を０℃、２０℃、４０℃の各温度に維持しながらPAL-SL
M２２の駆動電圧を変化させ、ＯＦＦ状態における投射
光の透過率（投射出力光の強度／光源１０の出力光強
度）を測定することで、温度特性を測定した。なお、測
定中における補償セル２０の駆動電圧は1.2vとした。

【００４７】図８に、PAL-SLM２２単体からなる（補償
セル２０を備えない）プロジェクターの温度特性を、図
９に、補償セル２０を備えた本プロジェクターの温度特
性を示す。ＯＦＦ状態での漏れ光を低減するという観点
からは、ＯＦＦ状態での投射光の透過率が極小となる駆
動電圧が最適な駆動電圧といえる。図８に示されるよう
に、PAL-SLM単体の場合では、動作温度の変化（０℃→
２０℃→４０℃）に応じてPAL-SLM２２の駆動最適電圧
が変化してしまっている。一方、補償セル２０を備えた
本プロジェクターの場合には、図９に示されるように、
動作温度が変化しても最適駆動電圧は殆ど変化していな
い。このため、補償セル２０を備える本プロジェクター
によれば、PAL-SLMの駆動電圧を動作温度に応じて調整
する必要なしに、高いコントラストを実現することがで
きる。

【００４８】なお、本実施形態では、PAL-SLMで生じる
常光及び異常光間の位相差を打ち消す手段として上記の
補償セル２０を用いたが、PAL-SLMでの位相差を打ち消
す位相差を投射光に与える素子であれば、他の物であっ
ても適用可能である。このような補償素子としては、例
えば、位相差フィルムに代表される位相差板を挙げるこ
とができる。位相差フィルムは、ポリカーボネートやポ
リビニルアルコール等のポリマーを一軸延伸したフィル
ムを重ね合わせて、所望の複屈折率を与えたものであ
る。このような位相差フィルムであっても、PAL-SLMで
の位相差を打ち消す位相差を投射光に与えることができ
るので、本発明のプロジェクターにおける補償素子とし
て適用することができる。

【００４９】また、本実施形態では、補償セル中の液晶
としてPAL-SLM中の液晶と同一材料、同一層厚の平行配
向液晶を用い、補償セルとPAL-SLMが同一の温度特性を
示すようにしたが、本発明における補償素子は、PAL-SL
Mと同一の温度特性を有するものでなくても良い。すな
わち、本発明における補償素子は、少なくともある一つ
の温度のもとでPAL-SLMでの位相差を打ち消す位相差を
投射光に与えることができれば良い。単一の温度下での
みPAL-SLMでの位相差を打ち消すような補償素子を用い
る場合には、この補償素子とPAL-SLMとを温度調節槽に
収容し、補償素子の動作温度を、PAL-SLMでの位相差を
打ち消す温度に維持すればよい。この場合も、複雑な調
整作業の必要なしに、高いコントラストを実現すること
ができる。

【００５０】

【実施例】

（実施例１）図１０は、上記実施形態に対応する本実施
例の構成を示す図である。このプロジェクター１００ａ
は、カラー画像をスクリーン３４上に投影する単板式の
プロジェクターである。

【００５１】このプロジェクター１００ａは、投射光源
としてキセノンランプ１０ａを備え、カラーフィルター
としてＵＶフィルター１４ａ、ＩＲフィルター１４ｂ及
びＲＧＢを切り替えるための波長可変フィルター１４ｃ
を備えている。キセノンランプ１０ａから出射した白色
光は、ＵＶフィルター１４ａ及びＩＲフィルター１４ｂ
によって赤外及び紫外成分がカットされた後、波長可変
フィルター１４ｃによってＲＧＢに対応したいずれかの
波長成分が選択される。

【００５２】偏光子１６と液晶補償セル２０との間の光
路上には、ビームスプリッター７２が配置されている。
ビームスプリッタ７２としては、上記実施形態で用いた
ハーフミラー１８のほかに、回折格子、拡散板、フレネ
ルゾーンプレートなどを用いることができる。

【００５３】ここでのPAL-SLM２２には入力側の基板に
ファイバーオプティカルプレート（ＦＯＰ）が用いられ
ており、面板としてＦＯＰ７１を用いた投影画像書き込
みＣＲＴ７０とカップリングされている。このＦＯＰ７
１及びＣＲＴ７０は、一つの画像書き込み装置２４ａを
構成している。波長可変フィルター１４ｃ及びＣＲＴ７
０は、ともにコントローラー７４に接続されている。コ
ントローラー７４は、波長可変フィルター１４ｃが透過
させる色（波長）を選択するとともに、投影用画像のう
ちこの色（波長）からなる成分画像をＣＲＴ７０に表示
させる。具体的に言えば、コントローラー７４は、フィ
ルター１４ｃで赤を透過させるときは、ＣＲＴ７０に赤
の成分画像を表示させるようにする。同様に、フィルタ
ー１４ｃで緑を透過させるときはＣＲＴ７０に緑の成分
画像を、青を透過させるときは、青の成分画像を表示さ
せるようにする。これにより、スクリーン３４上には、
ＲＧＢの各色の画像が重なり合ったカラー画像が投影さ
れることになる。ＲＧＢの切り替えを５ｍｓｅｃごとに
行えば、１５ｍｓｅｃで１フレームのカラー表示を行う
ことができる。

【００５４】本発明者は、このプロジェクター１００ａ
及びプロジェクター１００ａから補償セル２０を除いた
プロジェクターを用いて、画像書き込み装置２４ａから
の画像書き込みがない場合（ＯＦＦ状態）における、PA
L-SLM２２の駆動電圧に応じた投射光の透過率（投射出
力光の強度／光源１０ａの出力光強度）の変化を測定し
た。なお、補償セル２０には、1.2vの電圧を加えた。図
１１はプロジェクター１００ａから補償セル２０を除い
たプロジェクターの場合、図１２は本プロジェクター１
００ａの場合の測定結果を示す図である。画像書き込み
がない場合にスクリーン３４が暗いほど好ましいため、
透過率が極小となる電圧が最適な駆動電圧となる。図１
１に示されるように、補償セルを使用しない場合には、
ＲＧＢの各々に対する最適な駆動電圧が、Ｒ（630nm）
＝2.2v、Ｇ（530nm）＝2.6v、Ｂ（450nm）＝2.3vのよう
に、各色ごとに異なった値となった。これに対し、図１
２に示されるように、補償セルを用いた場合では、ＲＧ
Ｂすべての波長で2.5vという単一の駆動電圧を最適値と
して採用することができる。この結果から分かるよう
に、単板式のカラープロジェクターでは、本発明のよう
に補償セルを用いることで、PAL-SLMの駆動電圧を制御
する必要なしに高いコントラストを得ることができる。

【００５５】（実施例２）実施例１のプロジェクター１
００ａでは、補償セル２０の駆動電圧は、あらかじめ書
き込み光ＯＦＦ時の投射出力光を検出し、この投射出力
光の強度が最も小さくなる電圧に調整しておく必要があ
った。そこで、補償セル２０から出力する投射光の一部
が入射する位置に光センサーを配置し、その光センサー
の出力信号に応じて補償セル２０の駆動電圧を制御する
駆動電圧制御用のコントローラーを設置することで、自
動的に最適な投影画像を得ることができるようになる。

【００５６】図１３は、この駆動電圧制御用コントロー
ラー７８を備えるプロジェクター１００ｂの構成を示す
図であり、図１４は光センサー７６の平面配置図であ
る。図１３に示されるように、コントローラー７８は、
補償セル２０の電源２６と、検光子３０及び投影レンズ
３２間に配置された光センサ７６とにそれぞれ接続され
ている。光センサ７６は、図１４のように、投射光中の
画像を表示しない部分（黒部分）にセンサーの受光面が
位置するように配置され、コントローラー７８は、その
センサー出力が最も低くなるように、補償セル２０に加
わる電圧を随時制御する。このため、本実施例のプロジ
ェクターによれば、補償セル２０の駆動電圧の調整が不
要になる。投射光が補償セル２０をほぼ全て透過するの
に対してPAL-SLM２２では遮光層などで吸収されるた
め、補償セル２０とPAL-SLM２２との温度が異なってし
まう場合もあるが、このような場合にも、補償セルの駆
動電圧は、コントローラー７８によって最適な光出力が
得られるように自動的に調整される。従って、本実施例
によれば、一層容易に高いコントラストを得ることがで
きる。

【００５７】（実施例３）図１５は、実施例３のプロジ
ェクター１０１の構成を示す図である。本プロジェクタ
ー１０１は、３個のPAL-SLM２２ｄ（青色用）、２２ｅ
（赤色用）及び２２ｆ（緑色用）を備えた３板式のプロ
ジェターである。キセノンランプ１０ａから出射した白
色投射光は、ＵＶフィルター１４ａ及びＩＲフィルター
１４ｂによって赤外及び紫外成分がカットされた後、偏
光子１６を透過してからビームスプリッター７２に入射
する。ビームスプリッター７２で反射された投射光は、
赤色透過バンドパスフィルター１４ｅに入射し、ここを
透過した赤色成分が赤色用補償セル２０ｅに入射する。
また、ビームスプリッター７２を透過した投射光のうち
緑色の成分は、緑色反射板８０で反射されて緑色用補償
セル２０ｆに入射する。ビームスプリッター７２を透過
した投射光のうち緑色以外の成分は、緑色反射板８０を
透過して青色透過バンドパスフィルター１４ｄに入射
し、ここを透過した青色成分が青色用補償セル２０ｄに
入射する。各補償セル及びPAL-SLMに入射して戻ってき
た各色の投射光は、ビームスプリッター７２を介して合
成された後、検光子３０及び投影レンズ３２を透過して
スクリーン３４上にカラー画像を形成する。このような
３板式のプロジェクターの場合であっても、各PAL-SLM
ごとにPAL-SLMでの常光及び異常光間の位相差を打ち消
す補償素子を設置することで、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれのフ
ィルターの波長幅における位相差の波長分散を抑え、高
いコントラストを容易に得ることができる。

【００５８】

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明のプ
ロジェクターによれば、平行配向液晶型の空間光変調器
で生じる常光及び異常光間の位相差が補償素子によって
補償されるので、常光及び異常光間の位相差の波長分散
を抑えて、プロジェクターのＯＦＦ状態における漏れ光
を低減し、高いコントラストを容易に得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係るプロジェクターの構成を示す図
である。

【図２】偏光子、液晶補償セル、液晶空間光変調器及び
検光子の軸配置を説明するための図である。

【図３】PAL-SLMの構造を示す断面図である。

【図４】液晶補償セルの構造を示す断面図である。

【図５】プロジェクターのＯＦＦ状態における投射出力
光の分光特性を測定する際の分光器の配置を示す図であ
る。

【図６】補償セルを備えるプロジェクターのＯＦＦ状態
における投射出力光の分光特性（実線）、このプロジェ
クターの構成から補償セルを取り除いたプロジェクター
のＯＦＦ状態における投射出力光の分光特性（波線）、
及び投射光源から出射した投射光の分光特性（一点鎖
線）を示す図である。

【図７】図６の実線及び波線の拡大図である。

【図８】補償セルを備えないプロジェクターの温度特性
を示す図である。

【図９】補償セルを備えるプロジェクターの温度特性を
示す図である。

【図１０】実施例１のプロジェクターの構成を示す図で
ある。

【図１１】補償セルを用いない場合における、PAL-SLM
の駆動電圧に応じた投射光の透過率の変化を示す図であ
る。

【図１２】補償セルを用いた場合における、PAL-SLMの
駆動電圧に応じた投射光の透過率の変化を示す図であ
る。

【図１３】実施例２のプロジェクターの構成を示す図で
ある。

【図１４】光センサーの配置を示す図である。

【図１５】実施例３のプロジェクターの構成を示す図で
ある。

【符号の説明】

１０…投射光源、１２…コリメートレンズ、１４…カラ
ーフィルター、１６…偏光子、１８…ハーフミラー、２
０…補償セル、２２…PAL-SLM、２４…画像書き込み装
置、２６…補償セルの駆動電源、２８…PAL-SLMの駆動
電源、３０…検光子、３２…投影レンズ、３４…スクリ
ーン。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】投射光源と、この投射光源からの投射光
の出力光路上に設置された偏光子と、前記偏光子を通過
した前記投射光の進路上に設置され、前記偏光子からの
光の少なくとも一部を光変調用の光路上に出力し、か
つ、この光変調用光路上を進行して入射してくる光の少
なくとも一部を検光用の光路上に出力する光路調節器
と、前記光変調用光路上に設置された平行配向ＥＣＢ液
晶型の空間光変調器と、投影用画像をこの空間光変調器
に送出して記録する画像書き込み装置と、前記検光用光
路上に設置された検光子と、を備えるプロジェクターで
あって、前記光変調用光路上において、前記光路調節器と前記空
間光変調器との間には、前記空間光変調器で生じる常光
及び異常光間の位相差を補償する補償素子が設置されて
いることを特徴とするプロジェクター。
【請求項２】前記補償素子は、前記空間光変調器の液
晶部と略同一材料及び略同一厚さの平行配向ＥＣＢ液晶
を備えた液晶セルであることを特徴とする請求項１記載
のプロジェクター。
【請求項３】前記検光子を通過した前記投射光を検出
する光センサーと、前記画像書き込み装置から前記空間光変調器に投影用画
像が送出されていない場合において、前記光センサーに
より検出された光強度が極小となるような値の駆動電圧
を、前記液晶セル、あるいは前記空間光変調器に印可さ
せる駆動電圧制御用のコントローラーと、をさらに備えることを特徴とする請求項２記載のプロジ
ェクター。
【請求項４】前記補償素子及び前記空間光変調器の動
作温度を、前記補償素子が前記位相差を補償しうる温度
に維持する温度調節装置をさらに備えることを特徴とす
る請求項１記載のプロジェクター。
【請求項５】単一の前記空間光変調器を備え、前記投射光源と前記光路調節器との間の光路上に設置さ
れ、前記投射光から所定波長の光を抽出する波長可変フ
ィルターと、前記波長可変フィルターが抽出する波長を切り替えると
ともに、前記画像書き込み装置を制御して、投影用画像
のうち前記波長可変フィルターの抽出波長を有する成分
画像を前記空間光変調器に書き込むようにするコントロ
ーラーと、をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のプロジ
ェクター。
【請求項６】前記投射光源は、可視領域を含む波長帯
の投射光を出力し、前記光変調用光路上には、赤、緑、青のいずれか一色の
光を抽出する色選択素子、前記補償素子及び前記空間光
変調器からなる光学系が、赤、緑、青の各色ごとに三組
設置されていることを特徴とする請求項１記載のプロジ
ェクター。