WO2002001289A1

WO2002001289A1 - Projecteur

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Publication number: WO2002001289A1
Application number: PCT/JP2001/005378
Authority: WO
Inventors: Takeshi Takezawa; Toshiaki Hashizume; Hisamaro Kato
Original assignee: Seiko Epson Corporation
Priority date: 2000-06-28
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2002-01-03
Also published as: US6811262B2; TW586019B; US20040145711A1; JP2002014419A; US20020131027A1; US6805444B2

Description

明細書

プロジェクタ技術分野

この発明は、画像を投写表示するプロジェクタに関する。

背景技術

プロジェクタでは、照明光学系から射出された光を、液晶ライ卜バルブなどを用いて画像情報（画像信号）に応じて変調し、変調された光をスクリーン上に投写することにより画像表示を実現している。

液晶ライ卜バルブは、通常、液晶パネルと、その光入射面側や光射出面側に設けられた偏光板と、を備えている。偏光板は、偏光軸方向の光成分のみを透過し、他の光成分を遮断する機能を有している。これにより、液晶ライ卜バルブに入射した光は、画像情報に応じて変調される。

偏光板は、通常、偏光軸方向の光成分以外の光を遮断する際に発熱する。この発熱により偏光板の温度が上昇すると、偏光板自体の歪みや劣化が生じ、偏光板は、透過すべきでない光を透過してしまつたり、遮断すべきでない光を遮断してしまったりする。従来では、偏光板は、白板ガラスなどのガラス板上に貼り付けられて保持されていたが、偏光板の温度上昇を低減するために、近年では、熱伝導率の比較的高いサファイア基板上に貼り付けられている。

しかしながら、サファイア基板を製造するのは比較的困難であり、この結果、プロジェクタを製造するのも比較的困難となっていた。これは、サファイア自体の生産、および、サファイアの加工が比較的困難であるためである。なお、この問題は、サファイア部材を用いたプロジェクタに共通する問題である。発明の開示

この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであリ、プロジェクタを容易に製造することのできる技術を提供することを目的とする。

上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第 1の装置は、照明光を射出する照明光学系と、前記照明光学系からの光を画像情報に応じて変調する電気光学装置と、前記電気光学装置で得られる変調光線束を投写する投写光学系と、を備え、前記照明光学系と前記投写光学系とを含む光路中に、水晶で形成された水晶部材を含む光学部品を備えることを特徴とする。

本発明の第 1の装置では、水晶で形成された水晶部材を含む光学部品が備えられている。水晶部材は、従来用いられていたサファイア部材よりも製造が容易である。したがって、水晶部材を含む光学部品を容易に製造することが可能となり、この結果、プロジェクタを容易に製造することが可能となる。また、水晶は、従来用いられていたガラスよりも熱伝導率が高い。したがって、光学部品の温度上昇を低減させることができるという利点もある。

上記の装置において、前記水晶部材は、水晶の Z軸と前記水晶部材を通る光線束の中心軸とがほぼ垂直となるように配置されていることが好ましい。

水晶では、 Z軸に平行な面における熱伝導率が Z軸に垂直な面における熱伝導率より高い。このため、上記のようにすれば、光学部品の温度上昇をより低減させることができるとともに、光線束の中心軸と直交する面における面内温度分布をより均一にすることが可能となる。

ただし、この装置において、前記水晶部材を通る光が直線偏光光である場合には、前記水晶部材は、水晶の Z軸と前記直線偏光光の電気ベクトルとがほぼ平行またはほぼ垂直となるように配置されていることが好ましい。

こうすれば、一軸性結晶である水晶を直線偏光光が通過しても、その偏光状態がほとんど変化しない。

上記の装置において、前記水晶部材を、水晶の Z軸と前記水晶部材を通る光線束の中心軸とがほぼ平行となるように配置することも可能である。ただし、水晶部材を通る光線束の中心軸が、水晶の Z軸に対してあまり平行でない場合には、光の偏光状態が変化してしまう。したがって、このような水晶部材は、なるべく直線偏光光などの所定の偏光光を用いない位置、あるいは、偏光状態が変化しても影響の少ない位置に配置することが好ましい。

上記の装置において、前記光学部品は、前記水晶部材としての水晶基板と、前記水晶基板上に設けられた光学素子と、を備え、前記水晶基板の Z軸は、基板の表面とほぼ平行に設定されていることが好ましい。

こうすれば、水晶基板の表面と平行に光学素子の熱が伝わるので、光学素子の温度上昇をより低減させることが可能となるとともに、光学素子の面内温度分布をより均一にすることが可能となる。

この装置において、前記光学素子は、偏光板であり、前記偏光板は、その偏光軸と水晶の Z軸とがほぼ平行またはほぼ垂直となるように、前記水晶基板上に設けられていることが好ましい。

こうすれば、偏光板から射出された光が水晶基板に入射する場合に、偏光板から射出された直線偏光光の偏光状態を維持することが可能となる。一方、水晶基板から射出された光が偏光板に入射する場合には、偏光板によって、所定の直線偏光光のみを射出することが可能となる。また、後者の場合において、水晶基板に直線偏光光が入射する際には、入射する直線偏光光の偏光状態をほとんど変化させずに偏光板に入射させることができる。

また、前記光学部品が、前記水晶部材としての水晶基板と、前記水晶基板上に設けられた光学素子と、を備える場合において、前記水晶基板の Z軸は、基板の表面とほぼ垂直に設定されているようにしてもよい。

ただし、水晶部材を通る光線束の中心軸が、水晶の Z軸に対してあまり平行でない場合には、光の偏光状態が変化してしまう。したがって、このような水晶部材は、なるべく直線偏光光などの所定の偏光光を用いない位置、あるいは、偏光状態が変化しても影響の少ない位置に配置することが好ましい。上記の装置において、前記電気光学装置は一対の基板を有し、前記一対の基板のうち少なくとも一方が前記水晶部材からなる水晶基板であり、前記水晶基板の Z軸は、基板の表面とほぼ平行またはほぼ垂直に設定されていることが好ましい。こうすれば、電気光学装置の温度上昇を低減させることができる。

上記の装置において、前記水晶部材は、レンズであっても良い。

こうすれば、レンズの温度上昇を低減させることができる。また、このレンズに他の光学素子を貼り付けたり、近接させて配置したりするような場合には、このような光学素子の温度上昇をも低減させることが可能となる。

上記の装置において、前記照明光学系は、所定の偏光光を射出する偏光発生部を備え、前記偏光発生部は、入射する光を 2種類の偏光光に分離するための前記光学部品と、前記光学部品から射出される 2種類の偏光光のうちの一方を他方に揃えるための選択位相差板と、を備え、前記光学部品は、所定方向に沿って配列された複数の前記水晶部材と、前記複数の水晶部材の界面に交互に配列された偏光分離膜および反射膜と、を備えるようにしてもよい。

あるいは、上記の装置において、前記照明光学系は、所定の偏光光を射出する偏光発生部を備え、前記偏光発生部は、入射する光を 2種類の偏光光に分離するための前記光学部品と、前記光学部品から射出される 2種類の偏光光のうちの一方を他方に揃えるための位相差板と、を備え、前記光学部品は、前記水晶部材と、前記水晶部材に形成された偏光分離膜と、を備えるようにしてもよい。

このようにすれば、光学部品の温度上昇を低減させることが可能である。また、光学部品に位相差板が貼リ付けられる場合には、位相差板の温度上昇を低減することが可能となる。

本発明の第 2の装置は、照明光を射出する照明光学系と、前記照明光学系から射出された前記照明光を、 3つの色成分をそれぞれ有する第 1ないし第 3の色光に分離する色光分離光学系と、前記色光分離光学系により分離された第 1ないし第 3の色光を、画像情報に応じて変調して、第 1ないし第 3の変調光線束を生成する第 1ないし第 3の電気光学装置と、前記第 1ないし第 3の変調光線束を合成する色合成光学系と、前記色合成光学系から射出される合成光を投写する投写光学系と、を備え、前記照明光学系と前記投写光学系とを含む光路中に、水晶で形成された水晶部材を含む光学部品を備えることを特徴とする。

本発明の第 2の装置でも、水晶で形成された水晶部材を含む光学部品が備えられているので、第 1の装置と同様の作用■効果を奏する。

上記の装置において、前記色光分離光学系と前記色合成光学系とのうちの少なくとも一方は、前記光学部品を備えており、前記光学部品は、略 X字状に形成された界面によって区分される 4つの柱状の前記水晶部材と、前記界面に形成され、所定範囲の波長を有する光を選択する選択膜と、を備えるようにしてもよい。あるいは、上記の装置において、前記色光分離光学系と前記色合成光学系とのうちの少なくとも一方は、前記光学部品を備えており、前記光学部品は、前記水晶部材と、前記水晶部材に形成され、所定範囲の波長を有する光を選択する選択膜と、を備えるようにしてもよい。

このようにすれば、光学部品の温度上昇を低減させることが可能となる。特に、光学部品に偏光板や位相差板などの光学素子を貼り付けた場合には、光学素子の温度上昇を低減させることができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明を適用したプロジェクタを示す説明図である。

図 2は、図 1の照明光学系 1 0 0を拡大して示す説明図である。

図 3は、偏光発生光学系 1 6 0を示す説明図である。

図 4は、図 1のプロジェクタ 1 0 0 0の要部を示す説明図である。

図 5は、水晶の結晶構造を示す説明図である。

図 6は、本実施例で使用される水晶基板を示す説明図である。

図 7は、第 2の液晶ライトバルブ 3 0 0 G (図 4 ) の光射出面側に備えられた光学部品 3 6 0を示す説明図である。

図 8は、第 2の液晶ライ卜バルブ 3 0 0 G (図 4 ) に含まれる光学部品（液晶パネル） 3 0 1 Gの概略を示す説明図である。

図 9は、色合成光学系（図 4 ) として備えられた光学部品（クロスダイクロイックプリズム） 5 2 0を拡大して示す説明図である。

図 1 0は、他のダイクロイツクプリズム 5 5 0を示す説明図である。

図 1 1は、照明光学系 1 0 0 (図 2 ) に備えられた光学部品（偏光ビ一厶スプリツ夕アレイ） 6 4を拡大して示す説明図である。

図 1 2は、偏光ビー厶スプリツ夕を示す説明図である。

図 1 3は、照明光学系 1 0 0 (図 2 ) に備えられた光学部品（重畳レンズ） 1 7 0を示す説明図である。発明を実施するための最良の形態

A . プロジェクタの全体構成：

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。図 1は、本発明を適用したプロジェクタを示す説明図である。プロジェクタ 1 0 0 0は、光源装置 1 2 0を含む照明光学系 1 0 0と、色光分離光学系 2 0 0と、リレー光学系 2 2 0と、 3つの液晶ライトバルブ 3 0 0 R , 3 0 0 G , 3 0 0 Bと、クロスダイクロイツクプリズム 5 2 0と、投写レンズ 5 4 0とを備えている。

照明光学系 1 0 0 (図 1 ) から射出された光は、色光分離光学系 2 0 0において赤（R ) 、緑（G ) 、青（B ) の 3色の色光に分離される。分離された各色光は、液晶ライ卜バルブ 3 0 0 R , 3 0 0 G , 3 0 0 Bにおいて画像情報に応じて変調される。変調された各色光は、クロスダイクロイツクプリズム 5 2 0で合成され、投写レンズ 5 4 0によってスクリーン S C上にカラー画像が投写表示される。

図 2は、図 1の照明光学系 1 0 0を拡大して示す説明図である。この照明光学系 1 0 0は、光源装置 1 2 0と、第 1および第 2のレンズアレイ 1 4 0， 1 5 0 と、偏光発生光学系 1 6 0と、重畳レンズ 1 7 0とを備えている。光源装置 1 2 0と第 1および第 2のレンズアレイ 1 4 0， 1 5 0とは、光源光軸 1 2 0 a xを基準として配置されており、偏光発生光学系 1 6 0と重畳レンズ 1 7 0とは、システ厶光軸 1 0 0 a Xを基準として配置されている。光源光軸 1 2 0 a Xは、光源装置 1 2 0から射出される光線束の中心軸であり、システム光軸 1 O O a xは、偏光発生光学系 1 6 0より後段の光学素子から射出される光線束の中心軸である。図示するように、システム光軸 1 0 0 a xと光源光軸 1 2 0 a xとは、 x方向に所定のずれ量 D pだけほぼ平行にずれている。このずれ量 D pについては後述する。なお、図 2において照明光学系 1 0 0が照明する照明領域 L Aは、図 1の液晶ライ卜バルブ 3 0 0 R， 3 0 0 G , 3 0 0 Bに対応する。

光源装置 1 2 0は、略平行な光線束を射出する機能を有している。光源装置 1 2 0は、発光管 1 2 2と、回転楕円面形状の凹面を有するリフレクタ 1 2 4、と平行化レンズ 1 2 6とを備えている。発光管 1 2 2から射出された光は、リフレクタ 1 2 4によって反射され、反射光は、平行化レンズ 1 2 6によって光源光軸 1 2 0 a Xにほぼ平行な光に変換される。なお、光源装置としては、回転放物面形状の凹面を有するリフレクタを用いてもよい。

第 1のレンズアレイ 1 4 0は、マトリクス状に配列された複数の小レンズ 1 4 2を有している。各小レンズ 1 4 2は平凸レンズであり、 z方向から見たときの外形形状は、照明領域し A (液晶ライ卜バルブ）と相似形となるように設定されている。第 1のレンズアレイ 1 4 0は、光源装置 1 2 0から射出された略平行な光線束を複数の部分光線束に分割して射出する。

第 2のレンズアレイ 1 5 0は、マトリクス状に配列された複数の小レンズ 1 5 2を有しており、第 1のレンズアレイ 1 4 0と同様のものが用いられている。第 2のレンズアレイ 1 5 0は、第 1のレンズアレイ 1 4 0から射出された部分光線束のそれぞれの中心軸をシステム光軸 1 0 0 a Xとほぼ平行に揃える機能を有している。

第 1のレンズアレイ 1 4 0の各小レンズ 1 4 2から射出された部分光線束は、図示するように、第 2のレンズアレイ 1 5 0を介して、その近傍位置、すなわち、偏光発生光学系 1 6 0内において集光される。

図 3は、偏光発生光学系 1 6 0を示す説明図である。図 3 ( A) は、偏光発生光学系 1 6 0の斜視図を示しており、図 3 ( B ) は、 + y方向から見たときの平面図の一部を示している。偏光発生光学系 1 6 0は、遮光板 6 2と、偏光ビームスプリツ夕アレイ 6 4と、選択位相差板 6 6とを備えている。なお、偏光発生光学系 1 6 0は、本発明における偏光発生部に相当する。

偏光ビームスプリッタアレイ 6 4は、図 3 ( A) に示すように、略平行四辺形の断面を有する柱状の透光性部材 6 4 cが複数貼り合わされて構成されている。各透光性部材 6 4 cの界面には、偏光分離膜 6 4 aと反射膜 6 4 bとが交互に形成されている。なお、偏光分離膜 6 4 aとしては誘電体多層膜が用いられ、反射膜 6 4 bとしては誘電体多層膜や金属膜が用いられる。

遮光板 6 2は、遮光面 6 2 bと開口面 6 2 aとがストライプ状に配列されて構成されている。遮光板 6 2は、遮光面 6 2 bに入射する光線束を遮り、開口面 6 2 aに入射する光線束を通過させる機能を有している。遮光面 6 2 bと開口面 6 2 aとは、第 1のレンズアレイ 1 4 0 (図 2 ) から射出された部分光線束が偏光ビームスプリッタアレイ 6 4の偏光分離膜 6 4 aのみに入射し、反射膜 6 4 には入射しないように配列されている。具体的には、図 3 ( B ) に示すように、遮光板 6 2の開口面 6 2 aの中心は、偏光ビームスプリッ夕アレイ 6 4の偏光分離膜 6 4 aの中心とほぼ一致するように配置されている。また、開口面 6 2 aの X 方向の開口幅 W pは、偏光分離膜 6 4 aの X方向の大きさとほぼ等しく設定されている。このとき、遮光板 6 2の開口面 6 2 aを通過した光線束は、偏光分離膜 6 4 aのみに入射し、反射膜 6 4 bには入射しないこととなる。なお、遮光板 6 2としては、平板状の透明体（例えばガラス板）に遮光性の膜（例えばクロム膜や、アルミニウム膜、誘電体多層膜など）を部分的に形成したものを用いることができる。また、アルミニウム板のような遮光性の平板に開口部を設けたものを用いてもよい。

第 1のレンズアレイ 1 4 0 (図 2 ) から射出された各部分光線束は、図 3 ( B ) に実線で示すように、その主光線（中心軸）がシステム光軸 1 0 0 a Xにほぼ平行に遮光板 6 2の開口面 6 2 aに入射する。開口面 6 2 aを通過した部分光線束は、偏光分離膜 6 4 aに入射する。偏光分離膜 6 4 aは、入射した部分光線束を s偏光の部分光線束と p偏光の部分光線束とに分離する。このとき、 p偏光の部分光線束は偏光分離膜 6 4 aを透過し、 s偏光の部分光線束は偏光分離膜 6 4 a で反射される。偏光分離膜 6 4 aで反射された s偏光の部分光線束は、反射膜 6 4 bに向かい、反射膜 6 4 bにおいてさらに反射される。このとき、偏光分離膜 6 4 aを透過した p偏光の部分光線束と、反射膜 6 4 bで反射した s偏光の部分光線束とは、互いにほぼ平行となっている。

選択位相差板 6 6は、開口層 6 6 aと λ , 2位相差層 6 6 bとによって構成されている。開口層 6 6 aは、入射する直線偏光光をそのまま透過する機能を有している。一方、久ノ2位相差層6 6 &は、入射する直線偏光光を、偏光方向が直交する直線偏光光に変換する偏光変換素子としての機能を有している。本実施例においては、図 3 ( B ) に示すように、偏光分離膜 6 4 aを透過した p偏光の部分光線束は、 λ Ζ 2位相差層 6 6 bに入射する。したがって、 p偏光の部分光線束は、 λ / 2位相差層 6 6 bにおいて、 s偏光の部分光線束に変換されて射出される。一方、反射膜 6 4 bで反射された s偏光の部分光線束は、開口層 6 6 aに入射するので、 s偏光の部分光線束のまま射出される。すなわち、偏光発生光学系 1 6 0に入射した偏りのない部分光線束は、 s偏光の部分光線束に変換されて射出されることとなる。なお、反射膜 6 4 bで反射される s偏光の部分光線束の射出面だけに λ Z 2位相差層 6 6 bを配置することにより、偏光発生光学系 1 6 0に入射する部分光線束を p偏光の部分光線束に変換して射出することもできる。選択位相差板 6 6としては、開口層 6 6 aの部分に何も設けず、単に、 λ / 2位相差層 6 6 bを p偏光の部分光線束または s偏光の部分光線束の射出面に貼りつけるようなものであってもよい。

図 3 ( B ) から分かるように、偏光発生光学系 1 6 0から射出される 2つの s 偏光光の中心は、入射する偏りのない光（s偏光光 + p偏光光）の中心よりも + X方向にずれている。このずれ量は、 λ Ζ 2位相差層 6 6 bの幅 W p (すなわち、偏光分離膜 6 4 aの X方向の大きさ）の半分に等しい。このため、図 2に示すように、光源光軸 1 2 0 a xとシステム光軸 1 0 0 a xとは、 W p , 2に等しい距離 D pだけずれている。

第 1のレンズアレイ 1 4 0から射出された複数の部分光線束は、上記のように、偏光発生光学系 1 6 0によって各部分光線束ごとに 2つの部分光線束に分離されるとともに、それぞれ偏光方向の揃ったほぼ 1種類の直線偏光光に変換される。偏光方向の揃った複数の部分光線束は、図 2に示す重畳レンズ 1 7 0によって照明領域 L A上で重畳されることとなる。このとき、照明領域 L Aを照射する光の強度分布は、ほぼ均一となっている。

照明光学系 1 0 0 (図 1 ) は、偏光方向の揃った照明光（s偏光光）を射出し、色光分離光学系 2 0 0ゃリレー光学系 2 2 0を介して、液晶ライ卜バルブ 3 0 0 R , 3 0 0 G , 3 0 0 Bを照明する。

色光分離光学系 2 0 0は、 2枚のダイクロイツクミラー 2 0 2， 2 0 4と、反射ミラ一 2 0 8とを備えており、照明光学系 1 0 0から射出される光線束を、赤、緑、青の 3色の色光に分離する機能を有する。第 1のダイクロイツクミラー 2 0 2は、照明光学系 1 0 0から射出された光の赤色光成分を透過させるとともに、青色光成分と緑色光成分とを反射する。第 1のダイクロイツクミラー 2 0 2を透過した赤色光 Rは、反射ミラー 2 0 8で反射されて、クロスダイクロイツクブリズ厶 5 2 0へ向けて射出される。色光分離光学系 2 0 0から射出された赤色光 R は、フィールドレンズ 2 3 2を通って赤色光用の液晶ライ卜バルブ 3 0 0 Rに達する。このフィールドレンズ 2 3 2は、照明光学系 1 0 0から射出された各部分光線束をその中心軸に対して平行な光線束に変換する機能を有している。なお、他の液晶ライ卜バルブ 3 0 0 G , 3 0 0 Bの光入射面側に設けられたフィールドレンズ 2 3 4 , 2 3 0についても同様である。

第 1のダイクロイツクミラー 2 0 2で反射された青色光 Bと緑色光 Gのうち、緑色光 Gは第 2のダイクロイツクミラー 2 0 4によって反射されて、色光分離光学系 2 0 0からクロスダイクロイツクプリズム 5 2 0へ向けて射出される。色光分離光学系 2 0 0から射出された緑色光 Gは、フィールドレンズ 2 3 4を通って緑色光用の液晶ライ卜バルブ 3 0 O Gに達する。一方、第 2のダイクロイツクミラー 2 0 4を透過した青色光 Bは、色光分離光学系 2 0 0から射出されて、リレ一光学系 2 2 0'に入射する。

リレー光学系 2 2 0に入射した青色光 Bは、リレー光学系 2 2 0に備えられた入射側レンズ 2 2 2、リレーレンズ 2 2 6および反射ミラー 2 2 4， 2 2 8および射出側レンズ（フィールドレンズ） 2 3 0を通って青色光用の液晶ライ卜バルブ 3 0 0 Bに達する。なお、青色光 Bにリレー光学系 2 2 0が用いられているのは、青色光 Bの光路の長さが他の色光 R， Gの光路の長さよりも大きいためであり、リレー光学系 2 2 0を用いることにより入射側レンズ 2 2 2に入射した青色光 Bをそのまま、射出側レンズ 2 3 0に伝えることができる。

3つの液晶ライトバルブ 3 0 0 R , 3 0 0 G , 3 0 0 Bは、与えられた画像情報（画像信号）に従って、入射した 3色の色光をそれぞれ変調して変調光線束を生成する。各液晶ライ卜バルブは、それぞれ、液晶パネルと、その光入射面側および光射出面側に配置された偏光板とを備えている。なお、液晶ライ卜バルブの詳細については、さらに、後述する。

クロスダイクロイツクプリズム 5 2 0は、液晶ライ卜バルブ 3 0 0 R， 3 0 0 G , 3 0 0 Bを通って変調された 3色の色光（変調光線束）を合成してカラ一画像を表す合成光を生成する。クロスダイクロイツクプリズム 5 2 0には、赤色光反射膜 5 2 1と青色光反射膜 5 2 2とが、 4つの直角プリズムの界面に略 X字状に形成されている。赤色光反射膜 5 2 1は、赤色光を選択して反射する誘電体多層膜によって形成されており、青色光反射膜 5 2 2は、青色光を選択して反射する誘電体多層膜によって形成されている。これらの赤色光反射膜 5 2 1と青色光反射膜 5 2 2によって 3つの色光が合成されて、カラー画像を表す合成光が生成される。

ク口スダイクロイツクプリズム 5 2 0で生成された合成光は、投写レンズ 5 4 0の方向に射出される。投写レンズ 5 4 0は、クロスダイクロイツクプリズム 5 2 0から射出された合成光を投写して、スクリーン S C上にカラ一画像を表示する。なお、投写レンズ 5 4 0としてはテレセン卜リックレンズを用いることがでぎる。

図 4は、図 1のプロジェクタ 1 0 0 0の要部を示す説明図である。なお、図 4 では、図 1の偏光発生光学系〗 6 0からクロスダイクロイツクプリズム 5 2 0に至るまでの概略の光学系が、偏光方向に注目して描かれている。

図 2において説明したように、偏光発生光学系 1 6 0は s偏光光を射出する。 s偏光光は、前述したように 2つのダイクロイツクミラー 2 0 2， 2 0 4によつて赤色光 Rと緑色光 Gと青色光 Bとに分離される。ダイクロイツクミラー 2 0 2， 2 0 4を通過する際には偏光方向は変化しないので、 3色の光は s偏光光のままである。

第 1のダイクロイツクミラ一 2 0 2で分離された s偏光の赤色光 Rは、反射ミラー 2 0 8で反射され、第 1の液晶ライ卜バルブ 3 0 0 Rに入射する。液晶ライ卜バルブ 3 0 0 Rは、液晶パネル 3 0 1 Rと、その光入射面側および光射出面側に設けられた 2つの偏光板 3 0 2 R i， 3 0 2 R oとを備えている。また、液晶パネル 3 0 1 Rの光射出面側には、ぇ 2位相差板 3 0 3 Rが備えられている。第 1の偏光板 3 0 2 R ίは、第 1の透光性基板 3 0 7 Rに貼り付けられており、第 2の偏光板 3 0 2 R 0および λ 2位相差板 3 0 3 Rは、第 2の透光性基板 3 0 8 Rに貼り付けられている。第 1および第 2の偏光板 3 0 2 R i , 3 0 2 R o の偏光軸は、互いに直交するように設けられており、第 1の偏光板 3 0 2 R iは s偏光光を透過する s偏光透過用偏光板であり、第 2の偏光板 3 0 2 R 0は ρ偏光光を透過する P偏光透過用偏光板である。

第 1の液晶ライ卜バルブ 3 0 0 Rに入射した s偏光の赤色光 Rは、透光性基板 3 0 7 Rと s偏光透過用偏光板 3 0 2 R iとをほぼそのまま透過して、液晶パネル 3 0 ^ Rに入射する。液晶パネル 3 0 1 Rは入射した s偏光光の一部を p偏光光に変換し、光射出面側に配置された p偏光透過用偏光板 3 0 2 R 0からは、 p 偏光光のみが射出される。 P偏光透過用偏光板 3 0 2 R 0から射出された p偏光光は、透光性基板 3 0 8 Rを介して λ Ζ 2位相差板 3 0 3 Rに入射し、 λ / 2位相差板 3 0 3 Rにおいて s偏光光に変換されて射出される。

第 2のダイクロイツクミラ一 2 0 4で分離された s偏光の緑色光 Gは、そのまま第 2の液晶ライ卜バルブ 3 0 0 Gに入射する。第 2の液晶ライ卜バルブ 3 0 0 Gは、液晶パネル 3 0 1 Gと、液晶パネル 3 0 1 Gの光入射面側に設けられた s 偏光透過用偏光板 3 0 2 G iと、光射出面側に設けられた p偏光透過用偏光板 3 0 2 G 0とを備えている。第 1および第 2の偏光板 3 0 2 G i , 3 0 2 G oは、それぞれ透光性基板 3 0 7 G， 3 0 8 Gに貼り付けられている。第 2の液晶ライ卜バルブ 3 0 0 Gに入射する s偏光の緑色光 Gは、透光性基板 3 0 7 Gと s偏光透過用偏光板 3 0 2 G iとをほぼそのまま透過し、液晶パネル 3 0 1 Gに入射する。液晶パネル 3 0 1 Gは入射した s偏光光の一部を p偏光光に変換し、光射出面側に配置された P偏光透過用偏光板 3 0 2 G 0からは、 P偏光光のみが射出される。 p偏光透過用偏光板 3 0 2 G 0から射出された p偏光光は透光性基板 3 0 8 Gをほぼそのまま通過する。

第 2のダイクロイツクミラー 2 0 4で分離された s偏光の青色光 Bは、 2つの反射ミラ一 2 2 4， 2 2 8で反射され、第 3の液晶ライ卜バルブ 3 0 0 Bに入射する。第 3の液晶ライ卜バルブ 3 0 0 Bは、液晶パネル 3 0 1 Bと、 2つの偏光板 302 B i， 302 B oと、 λ/2位相差板 303 Βと、第 1の偏光板 303 B iが貼り付けられた第 1の透光性基板 307 Bと、第 2の偏光板 302 B iおよび λ/2位相差板 303 Βが貼り付けられた第 2の透光性基板 308 Βとを備えている。なお、第 3の液晶ライ卜バルブ 300 Βの構成は、第 1の液晶ライ卜バルブ 300 Rの構成と同じである。

なお、本実施例では 3つの液晶ライ卜バルブ 300 R， 300 G, 300 Bの光入射面側にはすべて s偏光透過用偏光板 302 R i , 302 G i , 302 B i が設けられており、光射出面側にはすべて p偏光透過用偏光板 302 R o， 30 2 G 0 , 302 B 0が設けられている。このとき、液晶パネル 30 1 R， 30 1 G， 301 Bの液晶の配向状態は同一に設定される。

また、本実施例において第 1および第 3の液晶ライ卜バルブ 300 R, 300 Bから射出される光が s偏光光となり、第 2の液晶ライ卜バルブ 300 Gから射出される光が P偏光光となるように、各液晶ライ卜バルブが構成されている。これは、クロスダイクロイツクプリズム 520の光の利用効率を高めるためである。すなわち、クロスダイクロイツクプリズム 520に形成された 2つの反射膜 52 1， 522の反射特性は、 s偏光光の方が p偏光光よりも優れており、逆に、透過特性は、 P偏光光の方が s偏光光よりも優れている。このため、 2つの反射膜 52 1， 522で反射すべき光を s偏光光とし、 2つの反射膜 52 1， 522を透過すべき光を P偏光光としている。

なお、本実施例の第 1ないし第 3の液晶パネル 30 1 R, 30 1 G, 30 1 B は、本発明における第 1ないし第 3の電気光学装置に相当する。

B. 光学部品（a) ：

ところで、図 4に示す透光性基板 307 R， 307 G, 307 B, 308 R, 308 G， 308 Bは、水晶で形成された水晶基板である。ここで、水晶とは、 S i 0₂ の単結晶を意味している。水晶としては、人工水晶を用いてもよいし、天然水晶を用いてもよい。

人工水晶は、周知の才ートクレーブと呼ばれる育成炉を用いて一度に大量に製造することが可能である。また、水晶は、従来、偏光板を保持するための透光性基板として利用されていたサファイアよりも硬度が低いため、所定形状とするための加工が容易である。このように、水晶基板は、比較的容易に製造することが可能である。

図 5は、水晶の結晶構造を示す説明図である。水晶は、三方晶系の結晶であり、 R面， r面， m面などの結晶面に囲まれている。また、図示するような関係で、水晶の X軸， Y軸， Z軸が決定されている。

図 6は、本実施例で使用される水晶基板を示す説明図である。図 6 (A) は、水晶の Z軸が、基板の表面とほぼ平行に、すなわち、基板の面内に含まれるように設けられた水晶基板 RC 1を示している。この水晶基板 RC 1は、図 5に示す水晶を順次研磨してゆくことにより得られる。例えば、図 5に示す Y軸および Z 軸によって形成される Y Z面に平行な面が、基板の表面となるように研磨することにより、水晶基板 RC 1を得ることができる。

一方、図 6 (B) は、水晶の軸が、基板の表面とほぼ垂直に設けられた水晶基板 RC 2を示している。この水晶基板 RC 2は、図 5に示す X軸および Y軸によって形成される XY面に平行な面が、基板の表面となるように研磨されたものである。

本実施例の透光性基板 307 R, 307 G, 307 B, 308 R, 308 G, 308 Bとしては、図 6 (A) ， (B) のいずれかに示すような水晶基板が用いられており、水晶基板上には、所定の関係で偏光板が貼り付けられる。

図 7 (A) 〜（C) は、第 2の液晶ライ卜バルブ 300 G (図 4) の光射出面側に備えられた光学部品 360を示す説明図である。この光学部品 360は、水晶基板 308 Gと、水晶基板 308 G上に設けられた偏光板 302 G oとを備えている。図 7 (A) 〜（C) は、水晶基板 308 Gと偏光板 302 G oとの種々の関係を示している。

図 7 (A) では、図 6 (A) に示すように、基板の表面とほぼ平行に水晶の Z 軸が設定された水晶基板 3 08 Gが用いられている。そして、偏光板 3 0 2 G o は、その偏光軸 p aと水晶基板の Z軸とがほぼ平行となるように、水晶基板 30 8 G上に貼り付けられている。具体的には、偏光板 3 02 G Oは、水晶の Z軸に対する偏光軸 P aの傾き角が約 3度以内となるように、水晶基板 308 G上に貼り付けられている。なお、後述するように、この傾き角は、できるだけ小さいことが好ましく、例えば、約 1度以内に設定することが好ましい。

図 7 (B) でも、図 6 (A) に示すように、基板の表面とほぼ平行に水晶の Z 軸が設定された水晶基板 3 08 Gが用いられている。しかし、図 7 (B) では、偏光板 30 2 G 0は、その偏光軸 p aと水晶の Z軸とがほぼ垂直となるように、水晶基板 3 08 G上に貼り付けられている。具体的には、偏光板 302 G Oは、 Z軸とほぼ垂直な方向 Zi に対する偏光軸 p aの傾き角が約 3度以内となるように、水晶基板 3 0 8上に貼り付けられている。なお、この傾き角も、できるだけ小さいことが好ましく、例えば、約 Ί度以内に設定することが好ましい。

図 7 (A) ， (B) において、偏光板 3 0 2 G 0の偏光軸 p aが水晶の Z軸とほぼ平行またはほぼ垂直となるように上記の傾き角が制御されているのは、水晶が光学的に一軸性の結晶であるためである。すなわち、水晶は、 Z軸が光学軸となっており、 Z軸方向の屈折率と Z軸と直交する方向の屈折率とが異なっている。このため、水晶に光を入射させると、複屈折により、光の偏光状態が変化してしまう場合がある。図 7 (A) ， (B) に示すように、 p偏光透過用偏光板 3 0 2 G oを通過した直線偏光（p偏光）の緑色光 Gの進行方向が光学軸（Z軸）とほぼ垂直となり、かつ、直線偏光光の電気ベクトルが光学軸（Z軸）とほぼ平行または垂直となる場合には、直線偏光光は偏光状態がほとんど変化せずに射出される。

—方、図 7 (C) では、図 6 (B) に示すように、基板の表面とほぼ垂直に水晶の Z軸が設定された水晶基板 3 0 8 Gが用いられている。このとき、偏光板 3 0 2 G 0の偏光軸 p aと水晶基板 3 0 8 Gの Z軸とは、常にほぼ直交することとなる。そして、偏光板 3 0 2 G 0から射出された p偏光の緑色光 Gは、水晶の光学軸（Z軸）方向とほぼ平行に進むので、水晶基板 3 0 8 Gを通ることによって偏光状態はほとんど変化しない。ただし、水晶基板 3 0 8 Gを通る p偏光の緑色光 Gが、水晶の Z軸に対してあまり平行でない場合には、光の偏光状態が変化してしまうので、水晶基板 3 0 8 Gには、水晶の Z軸に対して平行な光を入射させることが好ましい。

しかし、図 4に示すように、偏光板 3 0 2 G 0が液晶パネル 3 0 1 G側に貼り付けられていれば、水晶基板 3 0 8 Gにおいて偏光状態が変化したとしても画像光のコントラス卜を低下させずに済む。しかも、図 7 ( C ) のような関係で配置する場合には、偏光板 3 0 2 G 0を精度よく水晶基板 3 0 8 Gに貼り付ける必要がないので、偏光板 3 0 2 G 0を水晶基板 3 0 8 Gに容易に貼り付けることができるという利点がある。

なお、図 7 ( A) ， ( B ) に示すように、水晶の Z軸が基板の表面とほぼ平行に設定された水晶基板 3 0 8 Gを用いる場合には、図 4に示すように、偏光板 3 0 2 G 0から射出された光が水晶基板 3 0 8 Gに入射するように配置することが好ましい。仮に、水晶基板 3 0 8 G , 偏光板 3 0 2 G 0の順に光が入射するように配置される場合には、水晶基板 3 0 8 Gを通過することによって偏光状態が変化した変調光が偏光板 3 0 2 G 0に入射することとなる。このとき、偏光板 3 0 2 G oによって、透過すべき光の一部が遮断されてしまうので、液晶ライトバルブ 3 0 0 Gから射出される画像光（変調光）のコントラス卜が低下してしまう。 —方、図 4に示す順序で配置すれば、水晶基板 3 0 8 Gによって直線偏光光（p 偏光光）の偏光状態が多少変化したとしても、液晶ライ卜バルブ 3 0 0 Gから射出される画像光のコントラス卜を低下させずに済むという利点がある。

ところで、偏光板 3 0 2 G 0は、液晶パネル 3 0 1 Gから射出された変調光が入射する際、所定の偏光成分（P偏光光）以外の光成分を遮るため、発熱する。このような発熱は、偏光板を劣化させる原因となるので、偏光板の温度はできるだけ低くすることが好ましい。

水晶の熱伝導率は、 Z軸に平行な方向と垂直な方向とで異なっている。すなわち、水晶の熱伝導率は、 Z軸に平行な方向で約 9 . 3 (W/(m - k )) であり、 Z軸に垂直な方向で約 5 . 4 (WZ(m · k )) である。このように、水晶は、 Z 軸に平行な方向の熱伝導率の方が大きくなつている。

このため、図 7 ( A ) ， ( B ) に示すように、水晶の Z軸が基板の表面とほぼ平行に設定された水晶基板 3 0 8 Gを用いる場合には、図 7 ( C ) に示すように、水晶の Z軸が基板の表面とほぼ垂直に設定された水晶基板 3 0 8 Gを用いる場合と比較して、偏光板 3 0 2 G 0の温度上昇をより低減させることができるとともに、偏光板 3 0 2 G 0の面内温度分布をより均一にすることができるという利点がある。

なお、熱伝導率は、水晶よりもサファイアの方が大きいが、水晶基板の厚みを比較的厚くすることにより、サファイア基板と同等の放熱効果を得ることができる。例えば、サファイア基板が約 0 . 7 m mの厚みを有するときの放熱効果は、水晶基板を約 1 . 5 m mの厚みとすることにより実現できる。

図 7では、図 4に示す第 2の液晶ライ卜バルブ 3 0 0 Gの光射出面側に備えられた水晶基板 3 0 8 Gと偏光板 3 0 2 G oとの関係について説明したが、光入射面側に備えられた水晶基板 3 0 7 Gと偏光板 3 0 2 G iとの関係についても同様である。このとき、水晶基板 3 0 7 Gを、水晶の Z軸と入射する直線偏光光（s 偏光光）の電気ベクトルとがほぼ平行または垂直となるよう、かつ、水晶の Z軸が基板の表面とほぼ平行となるように配置することが好ましい。これにより、水晶基板 3 0 7 Gは、入射した s偏光光の偏光状態をほとんど変化させずに、 s偏光光を射出させることが可能となる。また、水晶の Z軸が基板の表面とほぼ垂直となるように水晶基板 3 0 7 Gを配置する場合には、水晶の Z軸に対してほぼ平行な s偏光光を入射させれば、偏光状態をほとんど変化させずに s偏光光を射出させることができる。

さらに、図 4に示すように、水晶基板 3 0 7 Gから射出された光が偏光板 3 0 2 G iに入射するように水晶基板 3 0 7 Gと偏光板 3 0 2 iとを配置することが好ましい。仮に、偏光板 3 0 2 G i , 水晶基板 3 0 7 Gの順に光が入射するように配置される場合に、水晶基板 3 0 7 Gの Z軸と偏光板 3 0 2 G iの偏光軸 p a との関係が精度よく調整されていないと、偏光板 3 0 2 G iから射出された直線偏光光が、水晶基板 3 0 7 Gを通過することによって偏光状態が変化してしまい、直線偏光光でない光が液晶パネル 3 0 1 Gに入射してしまう。また、水晶基板 3 0 7 Gの Z軸が基板の表面とほぼ垂直に配置され、水晶の Z軸に対してあまり平行でない光が入射する場合には、偏光状態が変化してしまう。このような光が液晶パネル 3 0 1 Gに入射すると、液晶ライ卜バルブ 3 0 0 Gから射出される画像光のコントラストが低下してしまう。すなわち、図 4に示す順序で配置すれば、水晶基板 3 0 7 Gによって、直線偏光光（s偏光光）の偏光状態が多少変化したとしても、その後、偏光板 3 0 2 G iを通過するので、液晶パネル 3 0 1 Gには直線偏光光（s偏光光）のみを入射させることができる。これにより、液晶ライ卜バルブ 3 0 0 Gから射出される画像光のコントラストを低下させずに済むという利点がある。

以上、第 2の液晶ライ卜バルブ 3 0 0 G (図 4 ) の光入射面側および光射出面側に備えられた水晶基板と偏光板との関係について説明したが、他の液晶ライ卜ノルブ 3 0 O R , 3 0 0 Bについても同様である。

なお、第 2の液晶ライ卜バルブ 3 0 0 Gでは、光射出面側に備えられた水晶基板 3 0 8 Gには、偏光板 3 0 2 G 0が貼り付けられているのみであるが、第 1および第 3の液晶ライ卜バルブ 3 0 0 R , 3 0 0 Bでは、光射出面側に設けられた水晶基板 3 0 8 R， 3 0 8 Bには、偏光板 3 0 2 R o， 3 0 2 B oの他に λ / 2 位相差板 3 0 3 R， 3 0 3 Bも貼り付けられている。 λノ 2位相差板 3 0 3 R , 3 0 3 Bも光が通ることによって発熱するが、偏光板と同様に、水晶基板 3 0 8 R , 3 0 8 Bによつて温度上昇が低減される。

図 7に示す光学部品 3 6 0のように、液晶ライ卜バルブの光入射面側および光射出面側に備えられた光学部品は、水晶部材としての水晶基板と、水晶基板上に設けられた偏光板や λ 2位相差板などの光学素子とを備えている。このように、光学部品を水晶を用いて構成すれば、光学部品を容易に製造することが可能となり、この結果、プロジェクタ 1 0 0 0を容易に製造することが可能となる。また、水晶は、熱伝導率が比較的高いので、光学部品の温度上昇を低減させることがでさる。

C . 光学部品（b ) ：

図 8は、第 2の液晶ライ卜バルブ 3 0 0 G (図 4 ) に含まれる光学部品（液晶パネル） 3 0 1 Gの概略を示す説明図である。図示するように、液晶パネル 3 0 1 Gは、一対の透光性基板 3 2 1， 3 2 2と、一対の透光性基板 3 2 1， 3 2 2 に挟まれた液晶層 3 3 0とを備えている。第 1の透光性基板 3 2 1の液晶層 3 3 0側の面には、透明な共通電極 3 2 1 aが形成されている。第 2の透光性基板 3

2 2の液晶層 3 3 0側の面には、薄膜トランジスタ（図示せず）と透明な画素電極 3 2 2 aとが画素毎にマトリクス状に形成されている。なお、この液晶パネル

3 0 1 Gは、アクティブマトリクス型の液晶パネルであり、他の液晶ライ卜バルブ 3 0 0 R， 3 0 0 Bに含まれる液晶パネル 3 0 1 R， 3 0 I Bについても同様である。

図 8において、一対の透光性基板 3 2 1， 3 2 2は、水晶基板で形成されている。第 1の水晶基板 3 2 1 において、水晶の Z軸は、基板の表面とほぼ平行、かつ、 y軸とほぼ平行となっている。このため、第 1の水晶基板 3 2 1に入射する s偏光の緑色光 Gは、偏光状態がほとんど変化せずに液晶層 3 3 0に入射する。液晶層 3 3 0に入射した s偏光光は、液晶層 3 3 0を通過することにより画素毎に偏光状態が変化し、液晶層 3 3 0からは変調光が射出される。なお、第 1の水晶基板 3 2 1において、水晶の Z軸は、 X軸とほぼ平行としても良い。第 2の水晶基板 3 2 2においても、水晶の Z軸は基板の表面とほぼ平行、かつ X軸とほぼ平行となっているので、第 2の水晶基板 3 2 2に入射した変調光は、そのままの偏光状態で第 2の水晶基板 3 2 2から射出されることとなる。なお、第 2の水晶基板 3 2 2において、水晶の Z軸は、 y軸とほぼ平行としても良い。

なお、第 1および第 2の水晶基板 3 2 1 , 3 2 2の Z軸は、図 8では、基板の表面とほぼ平行となっているが、基板の表面とほぼ垂直となるようにしてもよい。ただし、水晶基板 3 2 1 , 3 2 2を通過する光が水晶の Z軸とほぼ平行である場合には、光の偏光状態は変化されないが、水晶基板 3 2 1 , 3 2 2を通過する光が水晶の Z軸とあまり平行でな t、場合には、水晶基板を通過する偏光光の偏光状態が変化してしまうため、変化の程度に応じて液晶の配向方向や種類などを最適化する必要がある。さらに、水晶の Z軸を基板の表面とほぼ平行とした方が、液晶パネル 3 0 1 G自体の温度上昇をより低減させることができる。よって、図 8 のように、基板の表面とほぼ平行とした方が良い。

このように、光学部品（液晶パネル） 3 0 1 Gの光入射面および光射出面を形成する透光性基板として水晶基板 3 2 1 , 3 2 2を用いるようにすれば、光学部品 3 0 Ί Gを容易に製造することができるとともに、光学部品 3 0 1 Gの温度上昇を低減させることが可能となる。

D . 光学部品（c ) ：

図 9は、色合成光学系（図 4 ) として備えられた光学部品（クロスダイクロイックプリズム） 5 2 0を拡大して示す説明図である。前述したように、このクロスダイクロイツクプリズム 5 2 0は、略 X字状に形成された界面によって区分される 4つの直角プリズム（柱状の水晶部材） 5 1 1〜5 1 4を備えている。略 X 字状の界面には、所定範囲の波長を有する光を選択して反射させる赤色光反射膜 5 2 1および青色光反射膜 5 2 2が形成されている。

この光学部品 5 2 0において、 4つの直角プリズム 5 1 1 ~ 5 1 4は、水晶で形成されている。また、図 9では、 4つの直角プリズム 5 Ί 1〜5 1 4の水晶の Z軸は、図中 y方向とほぼ平行となっている。すなわち、各直角プリズム 5 1 1 〜5 1 4は、水晶の Z軸と各直角プリズムを通る光線束の中心軸とが常にほぼ垂直となるように配置されている。さらに、図 9では、 4つの直角プリズム 5 1 1 〜5 1 4を通る光は直線偏光光（s偏光光または p偏光光）であり、直角プリズ厶 5 1 1 - 5 1 4は、水晶の Z軸と直線偏光光の電気べクトルとが常にほぼ平行またはほぼ垂直となるように配置されている。

具体的には、第 1の直角プリズム 5 1 〗に入射する赤色光 R ( s偏光光）の電気べクトルは、赤色光反射膜 5 2 1で反射される前後において、 2つの直角プリズ厶 5 1 1 , 5 1 4の水晶の Z軸とほぼ平行となっている。第 3の直角プリズム 5 1 3に入射する青色光 B ( s偏光光）についても同様である。一方、第 2の直角プリズム 5 1 2に入射する緑色光 G ( p偏光光）の電気ベクトルは、 2つの反射膜 5 2 1， 5 2 2を透過する前後において、 4つの直角プリズム 5 1 1〜 5 1 4の水晶の Z軸とほぼ垂直となっている。このとき、第 1ないし第 3の直角プリズ厶 5 1 1〜5 1 3に入射した直線偏光光は、偏光状態がほとんど変化せずに第 4の直角プリズム 5 1 4から射出される。

なお、図 9では、 4つの直角プリズム 5 1 1〜5 1 4の水晶の Z軸は、図中 y 方向とほぼ平行となっているが、例えば、図中 z方向とほぼ平行としてもよい。図 9に示す光学部品（クロスダイクロイツクプリズム） 5 2 0においては、 4 つの直角プリズム 5 1 1〜5 1 4が水晶で形成されているので、光学部品 5 2 0 を容易に製造することが可能となるとともに、光学部品 5 2 0自体の温度上昇を低減させることが可能となる。

ところで、図 4では、第 1の液晶ライ卜バルブ 3 0 0 Rの λ / 2位相差板 3 0 3 Rは、水晶基板 3 0 8 Rに貼り付けられているが、第 1の直角プリズム 5 1 1 の光入射面に貼り付けるようにしてもよい。この場合には、直角プリズム 5 1 1 によって、人 2位相差板 3 0 3 Rの温度上昇が低減されることとなる。第 3の液晶ライ卜バルブ 3 0 0 Βの λ / 2位相差板 3 0 3 Βについても同様である。また、図 4では、第 2の液晶ライ卜バルブ 3 0 0 Gの偏光板 3 0 2 G oは水晶基板 3 0 8 Gに貼り付けられているが、第 2の直角プリズム 5 1 2の光入射面に貼り付けるようにしてもよい。この場合には、直角プリズム 5 1 2によって、偏光板 3 0 2 G 0の温度上昇が低減されるとともに、水晶基板 3 0 8 Gを省略することが可能となる。

本実施例では、色合成光学系の光学部品として、クロスダイクロイツクプリズ厶 5 2 0が用いられているが、これに代えて他のダイクロイツクプリズムを用いるようにしてもよい。

図 1 0は、他のダイクロイツクプリズム 5 5 0を示す説明図である。このダイクロイツクプリズム 5 5 0は、 2つの光学部品（色光選択プリズム） 5 6 0， 5 7 0を備えている。

第 1の色光選択プリズム 5 6 0は、 2つの直角プリズム 5 6 5 6 2を有しており、 2つの直角プリズム 5 6 1， 5 6 2の界面には、赤色光 Rを反射する赤色光反射膜 5 5 1が形成されている。各直角プリズム 5 6 1， 5 6 2は、水晶で形成されており、水晶の Z軸は、図中 y方向に設定されている。なお、第 2の色光選択プリズム 5 7 0についても、同様であり、 2つの直角プリズム 5 7 1， 5 7 2の界面には、青色光 Bを選択して反射する青色光反射膜 5 5 2が形成されている。

図 9のクロスダイクロイツクプリズム 5 2 0と同様に、第 1の色光選択プリズ厶 5 6 0の 2つの直角プリズム 5 6 1， 5 6 2と、第 2の色光選択プリズム 5 7 0の第 2の直角プリズム 5 7 2とに入射した直線偏光光は、偏光状態がほとんど変化せずに第 2の色光選択プリズム 5 7 0の第 2の直角プリズム 5 7 2から射出されることとなる。ところで、図 9のクロスダイクロイツクプリズム 5 2 0および図 1 0のダイクロイックプリズム 5 5 0は、 3つの色光を合成する色合成光学系として用いられているが、光の進行方向を逆にすれば、色光分離光学系として用いることもできる。すなわち、クロスダイクロイツクプリズム 5 2 0およびダイクロイツクブリズ厶 5 5 0の光射出面から白色光を入射させ、光入射面から各色光を射出させれば、色光分離光学系として利用することが可能である。したがって、これらのプリズム 5 2 0， 5 5 0を、図〗の色光分離光学系 2 0 0に代えて用いることも可能である。 E . 光学部品（d ) ：

図 1 1は、照明光学系 1 0 0 (図 2 ) に備えられた光学部品（偏光ビー厶スプリツ夕アレイ） 6 4を拡大して示す説明図である。なお、図 1 1は、図 3 ( B ) を拡大したものであり、図 3 ( B ) との対応関係を明確にするために遮光板 6 2 と選択位相差板 6 6とを離れた位置に図示している。

この偏光ビームスプリッタアレイ 6 4は、図 3で説明したように、略平行四辺形の断面を有する柱状の透光性部材 6 4 cが複数貼り合わされて構成されている。そして、各透光性部材 6 4 cの界面には、偏光分離膜 6 4 aと反射膜 6 4 bとが交互に設けられている。

各透光性部材 6 4 cは、水晶で形成された水晶部材である。また、図 Ί 1において、各水晶部材 6 4 cの水晶の Z軸は、図中 y方向とほぼ平行となっている。すなわち、水晶部材 6 4 cは、水晶の Z軸と水晶部材 6 4 cを通る光線束の中心軸とが常にほぼ垂直となるように配置されている。

偏光ビームスプリッタアレイ 6 4では、図 1 1に示すように、水晶部材 6 4 c 内を偏光分離膜 6 4 aで分離された直線偏光光（s偏光光または p偏光光）が通る。そして、図 1 1では、水晶部材 6 4 cは、水晶の Z軸と直線偏光光の電気べクトルとが常にほぼ平行またはほぼ垂直となるように配置されている。このとき、偏光分離膜 6 4 aで分離された s偏光光および p偏光光は、偏光状態がほとんど変化せずに偏光ビームスプリッ夕アレイ 6 4から射出されることとなる。

図 1 1に示す光学部品（偏光ビームスプリッタアレイ） 6 4においても、透光性部材 6 4 cが水晶で形成されているので、光学部品 6 4を容易に製造することが可能となるとともに、光学部品 6 4自体の温度上昇を低減させることが可能となる。また、偏光ビ一ムスプリッタアレイ 6 4に遮光板 6 2や選択位相差板 6 6 が貼り付けられた場合には、遮光板 6 2や選択位相差板 6 6の温度上昇をより低減させることができるとともに、温度分布をより均一にすることが可能となる。なお、図 1 1においては、各水晶部材 6 4 cの水晶の Z軸は、図中 y方向とほぼ平行となっているが、図中 X方向や z方向とほぼ平行となるようにしてもよい。ただし、各水晶部材 6 4 cの水晶の Z軸が図中 y方向とほぼ平行となっている場合には、偏光ビームスプリッ夕アレイ 6 4に遮光板 6 2や選択位相差板 6 6が貼リ付けられた際に、遮光板 6 2や選択位相差板 6 6の温度上昇をより低減させることができるとともに、温度分布をより均一にすることが可能となる。なお、上記のように水晶の Z軸の方向を変更した場合において、偏光分離膜 6 4 aで分離された s偏光光および p偏光光が X方向や z方向とほぼ平行に進むときには、偏光状態がほとんど変化せずに偏光ビームスプリッ夕アレイ 6 4から射出される。ところで、図 1 1では、図 1のプロジェクタ 1 0 0 0に搭載された偏光ビームスプリッタアレイ 6 4について説明したが、これに代えて偏光ビ一ムスプリッタを用いるようにしてもよい。

図 1 2は、偏光ビームスプリッタを示す説明図である。この光学部品（偏光ビ一厶スプリツ夕） 6 0 0は、略三角柱状の 2つの透光性部材 6 1 0， 6 2 0を備えている。 2つの透光性部材 6 1 0， 6 2 0の界面には、入射した偏りのない光 ( s + p ) を s偏光光と p偏光光とに分離する偏光分離膜 6 0 0 aが形成されている。なお、この偏光ビー厶スプリツ夕 6 0 0をプロジェクタ 1 0 0 0に適用する場合には、図 1 2に示すように、第 1の透光性部材 6 1 0の光射出面には λ / 2位相差板 6 3 0が配置され、第 1の透光性部材 6 1 0から射出される p偏光光は s偏光光に変換される。また、偏光ビー厶スプリツ夕 6 0 0から射出される光の進行方向を図中 z方向とするように、第 2の透光性部材 6 2 0の光射出面側には反射鏡（図示せず）が配置される。なお、この偏光ビームスプリッタ 6 0 0は、図 1 1に示す偏光ビームスプリッタアレイ 6 4を部分的に切り出したものに相当する。すなわち、偏光ビ一ムスプリッタアレイ 6 4の偏光分離膜 6 4 aを含む 1 つのブロックが、偏光ビームスプリッタ 6 0 0に相当する。

図 1 2において、 2つの透光性部材 6 1 0， 6 2 0は、水晶で形成された水晶部材である。また、各水晶部材 6 1 0， 6 2 0の水晶の Z軸は、図中 y方向とほぼ平行となっている。したがって、偏光分離膜 6 0 0 aで分離された s偏光光および P偏光光は、偏光状態がほとんど変化せずに偏光ビームスプリッタ 6 0 0から射出されることとなる。

このような偏光ビームスプリッ夕 6 0 0を用いた場合も、これを容易に製造することが可能となるとともに、偏光ビームスプリッ夕 6 0 0自体の温度上昇を低減させることが可能となる。

なお、図 1 2においては、第 1および第 2の水晶部材 6 1 0， 6 2 0の水晶の Z軸は、図中 y方向とほぼ平行となっているが、図中 X方向や z方向とほぼ平行となるようにしてもよい。ただし、各水晶部材 6 1 0 , 6 2 0の水晶の Z軸が図中 y方向とほぼ平行となっている場合には、偏光ビームスプリッ夕 6 0 0に入ノ 2位相差板 6 3 0が貼り付けられた際に、 λ Ζ 2位相差板 6 3 0の温度上昇をより低減させることができるとともに、温度分布をより均一にすることが可能となる。なお、上記のように水晶の Ζ軸の方向を変更した場合において、偏光分離膜 6 0 0 aで分離された s偏光光および ρ偏光光が X方向や ζ方向とほぼ平行に進むときには、偏光状態がほとんど変更されずに偏光ビームスプリッ夕 6 0 0から射出される。 F . 光学部品（e ) ：

図 1 3は、照明光学系 1 0 0 (図 2 ) に備えられた光学部品（重畳レンズ） Ί 7 0を示す説明図である。この重畳レンズ 1 7 0は、水晶で形成されている。また、図 1 3では、重畳レンズ 1 7 0の水晶の Z軸は、図中 y方向とほぼ平行となつている。このとき、重畳レンズ 1 7 0は、水晶の Z軸と重畳レンズ 1 7 0に入射する光線束の中心軸とがほぼ垂直となるように、また、水晶の Z軸と直線偏光光（s偏光光）の電気ベクトルとがほぼ平行となるように配置されることとなるので、水晶の Z軸方向に進む光の偏光状態はほとんど変化せずに射出される。この場合には、重畳レンズ 1 7 0自体の温度上昇をより低減させることができるとともに、重畳レンズ 1 7 0の面内温度分布をより均一にすることが可能となる。

なお、図 1 3においては、重畳レンズ 1 7 0の水晶の Z軸は、図中 y方向とほぼ平行となっているが、図中 X方向とほぼ平行となるようにしてもよい。

図 1 3では照明光学系 1 0 0 (図 2 ) の重畳レンズ 1 7 0に本発明を適用した場合について説明したが、照明光学系 1 0 0の他のレンズ、例えば、第 1および第 2のレンズアレイ 1 4 0， 1 5 0に適用してもよい。また、図 1に示すフィ一ルドレンズ 2 3 0， 2 3 2 , 2 3 4ゃ投写レンズ 5 4 0に適用してもよい。また、図 1 3においては、重畳レンズ 1 7 0の水晶の Z軸は、図中 z方向とほぼ平行となるようにしてもよい。ただし、重畳レンズ 1 7 0を通る光線束の中心軸が、水晶の Z軸に対してほぼ平行であれば光の偏光状態は変化しないが、水晶の Z軸に対してあまり平行でなければ光の偏光状態が変化してしまう。したがつて、このようなレンズは、なるべく直線偏光光などの所定の偏光光を用いない位置、あるいは、偏光状態が変化しても影響の少ない位置に配置することが好ましい。

以上説明したように、本実施例においては、照明光学系 1 0 0と投写レンズ 5 4 0とを含む光路中に、水晶で形成された水晶部材を含む種々の光学部品（図 7 〜図 1 3) を備えている。これにより、光学部品を比較的容易に製造することが可能となるため、プロジェクタ 1 000を比較的容易に製造することが可能となる。なお、この発明は上記の実施例や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。

(1 ) 上記実施例では、図 4に示すように、第 1ないし第 3の液晶ライトバルブ 300 R, 300 G, 300 Bの光入射面側の偏光板 302 R i， 302 G i , 302 B iは独立して設けられた水晶基板 307 R, 307 G, 307 B上に貼リ付けられているが、液晶パネル 30 1 R, 30 1 G, 30 1 Bの光入射面を形成する水晶基板 32 1 (図 8) 上に貼り付けるようにしてもよい。こうすれば、液晶ライ卜バルブの光入射面側の水晶基板 307 R， 307 G, 307 Bを省略することが可能となる。ただし、図 4に示すように、偏光板 302 R i， 302 G i， 302 B iを独立した水晶基板 307 R， 307 G， 307 B上に貝占り付ける場合の方が、偏光板の温度上昇をよリ低減させることができるという利点がある。なお、光射出面側の偏光板についても同様に省略可能である。一般に、水晶基板上に光学素子が設けられた光学部品は、液晶ライ卜バルブの光入射面側と光射出面側とのうちの少なくとも一方に備えられていればよい。

(2) 上記実施例では、図 7〜図 1 3に示したいずれの光学部品についても、水晶部材は、水晶の Z軸と水晶部材を通る光線束の中心軸とがほぼ垂直またはほぼ平行となるように配置されているが、偏光状態の変化の影響を考慮する必要がない場合には、水晶の Z軸が他の方向を向いていてもよい。この場合にも、光学部品を容易に製造することができ、この結果、プロジェクタを容易に製造することが可能となる。また、光学部品の温度上昇を低減させることが可能となる。このように、照明光学系と投写光学系とを含む光路中に、水晶で形成された水晶部材を含む光学部品を備えていればよい。

( 3 ) 上記実施例では、透過型のプロジェクタに本発明を適用した場合を例に説明しているが、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、透過型液晶パネルのように光変調手段としての電気光学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、反射型液晶パネルのように光変調手段としての電気光学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ほぼ同様の効果を得ることができる。

( 4 ) 上記実施例では、プロジェクタ 1 0 0 0は、電気光学装置として液晶パネルを備えているが、これに代えて、マイクロミラー型光変調装置を備えるようにしてもよい。マイクロミラー型光変調装置としては、例えば、 D M D (デジタルマイクロミラーデバイス）（T I社の商標）を用いることができる。電気光学装置としては、一般に、入射光を画像情報に応じて変調するものであればよい。

( 5 ) 上記実施例においては、カラー画像を表示するプロジェクタ 1 0 0 0を例に説明しているが、モノクロ画像を表示するプロジェクタにおいても同様である。産業上の利用可能性

この発明は、画像を投写表示可能な種々のプロジェクタに適用可能である。

Claims

請求の範囲 1 . 照明光を射出する照明光学系と、

前記照明光学系からの光を画像情報に応じて変調する電気光学装置と、前記電気光学装置で得られる変調光線束を投写する投写光学系と、

を備え、

前記照明光学系と前記投写光学系とを含む光路中に、水晶で形成された水晶部材を含む光学部品を備えることを特徴とするプロジェクタ。

2 . 請求項 1記載のプロジェクタであって、

前記水晶部材は、水晶の Z軸と前記水晶部材を通る光線束の中心軸とがほぼ垂直となるように配置されている、プロジェクタ。

3 . 請求項 2記載のプロジェクタであって、

前記水晶部材を通る光は直線偏光光であリ、

前記水晶部材は、水晶の Z軸と前記直線偏光光の電気べクトルとがほぼ平行またはほぼ垂直となるように配置されている、プロジェクタ。

4 . 請求項 1記載のプロジェクタであって、

前記水晶部材は、水晶の Z軸と前記水晶部材を通る光線束の中心軸とがほぼ平行となるように配置されている、プロジェクタ。

5 . 請求項 1記載のプロジェクタであって、

前記光学部品は、

前記水晶部材としての水晶基板と、

前記水晶基板上に設けられた光学素子と、を備え、

前記水晶基板の Z軸は、基板の表面とほぼ平行に設定されている、プロジ： Lク夕。

6 . 請求項 5記載のプロジェクタであって、

前記光学素子は、偏光板であり、

前記偏光板は、その偏光軸と水晶の Z軸とがほぼ平行またはほぼ垂直となるように、前記水晶基板上に設けられている、プロジェクタ。

7 . 請求項 1記載のプロジェクタであって、

前記光学部品は、

前記水晶部材としての水晶基板と、

前記水晶基板上に設けられた光学素子と、

を備え、

前記水晶基板の Z軸は、基板の表面とほぼ垂直に設定されている、プロジェクタ。

8 . 請求項 1記載のプロジェクタであって、

前記電気光学装置は、一対の基板を有し、

前記一対の基板のうち少なくとも一方が前記水晶部材からなる水晶基板であり , 前記水晶基板の Z軸は、基板の表面とほぼ平行またはほぼ垂直に設定されている、プロジェクタ。

9 . 請求項 1記載のプロジェクタであって、

前記水晶部材は、レンズである、プロジェクタ。

1 0 . 請求項 1記載のプロジェクタであって、

前記照明光学系は、

所定の偏光光を射出する偏光発生部を備え、

前記偏光発生部は、

入射する光を 2種類の偏光光に分離するための前記光学部品と、

前記光学部品から射出される 2種類の偏光光のうちの一方を他方に揃えるための選択位相差板と、

を備え、

前記光学部品は、

所定方向に沿って配列された複数の前記水晶部材と、

前記複数の水晶部材の界面に交互に配列された偏光分離膜および反射膜と、を備える、プロジェクタ。

1 1 . 請求項 1記載のプロジェクタであって、

前記照明光学系は、

所定の偏光光を射出する偏光発生部を備え、

前記偏光発生部は、

前記光学部品から射出される 2種類の偏光光のうちの一方を他方に揃えるための位相差板と、

を備え、

前記光学部品は、

前記水晶部材と、

前記水晶部材に形成された偏光分離膜と、

を備える、プロジェクタ。

1 2 . 照明光を射出する照明光学系と、

前記照明光学系から射出された前記照明光を、 3つの色成分をそれぞれ有する第 1ないし第 3の色光に分離する色光分離光学系と、

前記色光分離光学系により分離された第 1ないし第 3の色光を、画像情報に応じて変調して、第 1ないし第 3の変調光線束を生成する第 1ないし第 3の電気光学装置と、

前記第 1ないし第 3の変調光線束を合成する色合成光学系と、

前記色合成光学系から射出される合成光を投写する投写光学系と、

を備え、

1 3 . 請求項 1 2記載のプロジェクタであって、

1 4 . 請求項 1 3記載のプロジェクタであって、

前記水晶部材を通る光は直線偏光光であり、

1 5 . 請求項 1 2記載のプロジェクタであって、

1 6 . 請求項 1 2記載のプロジェクタであって、前記色光分離光学系と前記色合成光学系とのうちの少なくとも一方は、前記光学部品を備えており、

前記光学部品は、

略 X字状に形成された界面によって区分される 4つの柱状の前記水晶部材と、前記界面に形成され、所定範囲の波長を有する光を選択する選択膜と、を備える、プロジェクタ。

1 7 . 請求項 1 2記載のプロジェクタであって、

前記色光分離光学系と前記色合成光学系とのうちの少なくとも一方は、前記光学部品を備えており、

前記光学部品は、

前記水晶部材と、

前記水晶部材に形成され、所定範囲の波長を有する光を選択する選択膜と、を備える、プロジェクタ。