JP2001108940A

JP2001108940A - 照明装置及びそれを用いた投写型表示装置

Info

Publication number: JP2001108940A
Application number: JP28168799A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Uchiyama; 正一内山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-10-01
Filing date: 1999-10-01
Publication date: 2001-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的小型の光学系により、被照射面への入
射光線の平行性を維持しながら、明るく照度比の高い照
明光を得られる照明装置を実現すること。【解決手段】光源１からの光束を偏光面が互いに略直
交する第１及び第２の直線偏光光束６００ａ，６００ｂ
に分離し、ロッドレンズ５の入射面より入射し内面反射
させて出射面から出射し、前記出射光束を液晶バルブ９
の被照射面に照射する照明装置である。前記第１、第２
の直線偏光光束６００ａは、前記ロッドレンズ５の中心
軸方向に対して前記第２の直線偏光光束６００ｂの方が
深い角度で交差するように角度をつけて前記ロッドレン
ズ５の入射面より入射させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、照明装置及びそれ
を用いた投写型表示装置に関し、特に液晶を利用した電
気光学装置の画像を拡大投写する投写型表示装置に好適
なものである。

【０００２】

【背景技術】最近、液晶を利用したこの種の投写型表示
装置（液晶プロジェクタ）は、投写画像の明るさとその
均一性を示す照度比の改善に注目が集まっている。これ
らを同時に実現する技術としては、フライアイレンズの
組み合わせにより光束を分割し液晶パネル上で重畳させ
るとともに、その光路上で偏光分離及び偏光変換をす
る、いわゆるインテグレータ偏光変換光学系が主流にな
ってきている。この光学系は明るさと照度比の２つの特
性を両立させる一つの解ではあるが、液晶パネルへの入
射光線の発散角が広がるため、一方では、それを低減さ
せるための照明系も望まれている。

【０００３】液晶パネルへの入射光線の発散角を低減し
つつ照度比を改善する技術としては、特開平９−１６０
０３４号公報のような棒状の光学部材を用いた照明系が
提案されている。これらは、棒状の光学部材出射端面で
複数の光源像を重畳し、その出射端面の照明情報を液晶
パネル上に結像する光学系であるため、比較的小型の液
晶パネルに対しても入射光線の発散角を低減することが
できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述した棒状の光学部
材を用いた照明系は、比較的小型の液晶パネルをターゲ
ットにして入射光線の発散角を低減することを目的とし
た光学系であるが、偏光変換光学系を併用しながら本来
の特徴を維持する照明系は実現されていない。従って、
後述するような例えばマイクロレンズを利用した単板型
の投写型表示装置のように入射光線の平行性が重要視さ
れる光学系では明るさと照度比とがトレードオフの関係
にあった。

【０００５】本発明は上記課題を解決するものであり、
その目的とするところは、比較的小型の光学系により、
被照射面への入射光線の平行性を維持しながら、明るく
照度比の高い照明光を得られる棒状の光学部材を用いた
照明装置を実現することにある。また、その照明装置を
用いることによって、明るく照度比の高い画像投写の可
能な投写型表示装置を実現することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】（１）前記目的を達成す
るため、本発明の照明装置は、光源手段からの光束を偏
光面が互いに略直交する第１及び第２の直線偏光光束に
分離し、棒状の光学部材の入射面より入射し内面反射さ
せて出射面から出射し、前記出射光束を被照射面に対し
て照射する照明装置において、前記第１及び第２の直線
偏光光束は、前記第１の直線偏光光束に比べ前記第２の
直線偏光光束が、前記棒状の光学部材の中心軸方向に対
して角度をつけて、前記棒状の光学部材の入射面より入
射され、かつ前記第１及び第２の直線偏光光束は、それ
らの偏光面が、前記棒状の光学部材の反射面と非平行と
なるように、前記棒状の光学部材の入射面より入射され
ることを特徴とする。

【０００７】さらに、本発明の照明装置は、棒状の光学
部材と、光源手段からの光束を偏光面が互いに略直交す
る第１及び第２の直線偏光光束に分離し、棒状の光学部
材の入射面より入射する入射光学系と、前記棒状の光学
部材の出射面から出射される出射光束を被照射面に対し
て照射する出射光学系とを含み、前記入射光学系は、前
記第２の直線偏光光束を、前記第１の直線偏光光束に比
べ前記棒状の光学部材の中心軸方向に対して角度をつけ
て、前記棒状の光学部材の入射面より入射させ、かつ前
記第１及び第２の直線偏光光束を、それらの偏光面が前
記棒状の光学部材の反射面と非平行となるように、前記
棒状の光学部材の入射面より入射させることを特徴とす
る。

【０００８】本発明者は、棒状の光学部材内を直線偏光
光束が反射を繰り返しながら伝搬する際に、楕円偏光成
分が発生する現象を利用することにより、光の利用効率
を向上させる構成を考案した。

【０００９】一般的に、棒状の光学部材内を内面反射す
る際に反射光には楕円偏光が発生するが、本発明によれ
ば、前記第１の直線偏光光束に比べ前記第２の直線偏光
光束が、前記棒状の光学部材の中心軸方向に対して角度
をつけるようにして、前記第１及び第２の直線偏光光束
は、前記棒状の光学部材の入射面より入射される構成を
採用する。これにより、第１の偏光光束に比べ、第２の
偏光光束は、棒状の光学部材反射面への入射角度が小さ
くなるため、第１の偏光光束に比べて第２の偏光光束
は、反射の際に生ずるＰ−Ｓ偏光の位相差が大きい楕円
偏光化の程度が大きくなる。これは言い換えれば、第２
の偏光光束において第１の偏光光束と同等の偏光成分が
増加することを意味する。一方で、第１の偏光光束にお
いても同様な現象で第２の偏光光束と同等な成分が発生
するが、棒状の光学部材反射面への入射角度が大きい、
この成分の発生量は少ない。従って第１、第２の偏光光
束が棒状の光学部材から出射される際には、出射光束全
体で見ると第１の直線偏光光束成分が増加することとな
り、第１の直線偏光光束の光利用効率を高めることがで
きる。

【００１０】さらに本発明によれば、第１の直線偏光光
束に比べ第２の直線偏光光束が、棒状の光学部材の中心
軸方向に対して角度をつけるようにして棒状の光学部材
の入射面より入射される構成を採用するため、第１の直
線偏光光束の棒状の光学部材内での内面反射回数に対し
て、第２の直線偏光光束の棒状の光学部材内での内面反
射回数が多くなる。このように、第２の直線偏光光束の
棒状の光学部材内での内面反射回数が多くなる結果、第
２の偏光光束の楕円偏光化の程度がさらに大きくなり、
より効果的に第２の偏光光束において第１の偏光光束と
同等の偏光成分が増加し、出射光束全体で見たとき第１
の直線偏光光束の光利用効率をさらに高めることができ
る。

【００１１】このように、本発明によれば、棒状の光学
部材の前段側において光源手段からの光を第１及び第２
の直線偏光光束に分離し、棒状の光学部材に異なる角度
で入射することにより、光の利用効率を向上させる事が
でき、比較的小型の光学系により、被照射面の入射光線
の平行性を維持しながら、明るく照度の高い照明光を得
ることができる棒状の光学部材型の照明装置を実現でき
る。

【００１２】（２）また、本発明において、前記第２の
直線偏光光束は、前記棒状の光学部材の中心軸方向に沿
って、前記棒状の光学部材の入射面より入射されるよう
に形成してもよい。

【００１３】これにより、第１の直線偏光光束の光利用
効率をさらに高めることができる。

【００１４】（３）また、本発明の照明装置は、前記第
１、２の直線偏光光束の棒状の光学部材内での進行方向
をＺ軸方向とし、前記第２の直線偏光光束の最初の内面
反射位置で前記Ｚ軸に直交する仮想平面を想定し、前記
仮想平面が反射面と交差する直線方向をＸ軸方向とし、
前記Ｘ軸及びＺ軸と直交する方向をＹ軸方向としたと
き、前記第２の直線偏光光束は、その偏光面が前記仮想
平面内で前記Ｘ軸に対し４５度×（２Ｎ＋１）回転した
状態で、棒状の光学部材の反射面と交差するように設定
することが好ましい。ただし、Ｎは任意の整数とする。

【００１５】以上の構成とすることにより、第２の直線
偏光光束は棒状の光学部材内で内面反射を繰り返す度
に、楕円偏光がより効果的に発生し、第１の偏光光束と
同等の偏光成分が増加する。このため、第２の直線偏光
光束が棒状の光学部材から出射した際に、第１の直線偏
光光束と同等の偏光成分がより効果的に生成され、この
結果、さらに光の利用効率の高い、棒状の光学部材型の
照明装置を実現することができる。

【００１６】（４）また、本発明において、前記棒状の
光学部材は、内面が金属反射面として形成された中空棒
状の光学部材であることが好ましい。

【００１７】このように内面が金属反射面として形成さ
れた中空棒状の光学部材を用いることにより、第２の直
線偏光光束が内面反射を繰り返す度に、前述した楕円偏
光がさらに効果的に発生し、より光の利用効率の高い棒
状の光学部材型の照明装置を実現することができる。

【００１８】また、本発明において、棒状の光学部材の
断面形状は、被照射面の形状と相似形とすることが好ま
しく、例えば被照射面が四角形状をしている場合には、
棒状の光学部材は、前記照射面と相似形をした断面四角
形の四角柱型のものを用いることが好ましい。

【００１９】（５）また、本発明の照明装置は、前記棒
状の光学部材内を伝搬する前記第１及び第２の直線偏光
光束の進行方向を中心軸として、前記偏光面を時計方向
及び反時計方向の少なくとも一方に角度調整する角度調
整手段を含むことが好ましい。

【００２０】ここにおいて、前記角度調整手段は、前記
中心軸を中心として、時計方向及び反時計方向の少なく
とも一方に前記入射光学系と棒状の光学部材との相対角
度を調整するように形成することが好ましい。

【００２１】例えば、棒状の光学部材の出射面側にスク
リーンを設け、このスクリーン上に照射される出射光の
輝度をモニタしながら、第１及び第２の直線偏光光束の
直線偏光面を時計方向及び反時計方向の少なくとも一方
に角度調整し、その輝度が最大となる角度位置を見つけ
出し、その角度に第１及び第２の直線偏光光束の偏光面
を固定する。

【００２２】このようにすることにより、第１及び第２
の直線偏光光束の棒状の光学部材への入射が、適切な入
射条件を満足するように光学系を調整することができ
る。

【００２３】（６）また、本発明の照明装置において、
前記入射光学系は、光源手段と、前記光源手段からの光
束を偏光面が互いに略直交する第１及び第２の直線偏光
光束に分離する偏光分離手段と、前記偏向手段により進
行方向が揃えられた前記第１及び第２の直線偏光光束を
集光し、前記棒状の光学部材入射面より入射する集光手
段と、を含むように形成することが好ましい。

【００２４】以上のように、光源手段からの光束を偏光
分離し、その後棒状の光学部材により光束を拡散させず
に出射する構成を採用し、この出射光を被照射面に照射
するので、光束の広がりが少なく小型の照射面に対して
比較的平行性の高い照明を行うことができる。

【００２５】さらに、前記入射光学系は、前記第１及び
第２の直線偏光光束を収束させ前記棒状の光学部材の入
射面に一次光源像を結像させ、前記棒状の光学部材は、
入射面に入射される一次光源像からの光束を内面反射に
よって複数の光束に分割して射出し複数の二次光源像を
形成し、前記出射光学系は、前記複数の二次光源像を集
光し被照射面に照射するように形成することが好まし
い。

【００２６】このような構成とすることにより、棒状の
光学部材の内面反射を利用したインテグレーションによ
り、光束の広がりが少なく、小型の照射面に対して比較
的平衡性の高い効率のよい照明を行うことができる。

【００２７】また、前記偏光分離手段は、前記光源手段
からの光束を前記第１及び第２の直線偏光光束に分離す
る偏光分離膜を斜面に有する直角プリズムを用いて形成
され、前記直角プリズムの一側面側に前記光源手段が配
置され、他の側面側に前記集光手段が配置されるように
形成することが好ましい。

【００２８】以上の構成によれば、偏光分離手段から出
射される２つの直線偏光光束を偏光分離手段の同一の面
から出射させることができるため、以後の光束合成が容
易であり、従って偏光変換のための光学系全体が小型化
される。

【００２９】（７）また、本発明の投写型表示装置は、
上記の照明装置と、前記照明装置からの光束を複数の色
光に分離する分光手段と、前記分光手段からの光束を変
調する電気光学装置と、前記電気光学装置によって形成
された光を投写する投写手段とを備えることを特徴とす
る。

【００３０】本発明の構成によれば、比較的平行性が高
く照度比の高い照明光を用いることにより、照度比が高
く明るい投写画像を得ることができる。また、照明光に
平行性が要求される例えば単板型の投写型表示装置を高
輝度、高照度比で実現することができる。

【００３１】さらに、本発明は、上記本発明の投写型表
示装置において、前記分光手段は、前記照射手段あるい
は前記結像手段と前記電気光学装置との間に配置される
ことを特徴とする。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の好適な実施の形態を詳細に説明する。

【００３３】（照明装置の第１の実施の形態）図１は、
本発明による照明装置の第１の実施の形態を示す図であ
る。

【００３４】本実施の形態の照明装置は、光束インテグ
レーション機能である棒状の光学部材として、例えばロ
ッドレンズを用いる。

【００３５】そして本実施の形態の照明装置は、ロッド
レンズ５と、前記ロッドレンズ５に直線偏光光束を入射
する入射光学系１００と、ロッドレンズから出射される
出射光束を被照射面に対して照射する出射光学系２００
とを含む。

【００３６】前記ロッドレンズ５は透明な導光材料、例
えばガラス材によって形成された柱状の中実ロッドであ
り、光束が入射する入射端面と、光束を反射させて伝達
する４つの反射面と、伝達された光束が射出される射出
端面と、を有する６面体である。この場合、４つの反射
面では光損失を伴わない全反射を生じ、それを利用して
光の伝達を行うため、中実ロッドを用いたロッドレンズ
では高い光伝達効率を実現できる。なお、前記ロッドレ
ンズ５は光反射性材料、例えば反射ミラー（表面反射ミ
ラーが望ましい）によって形成された筒状の中空ロッド
であっても良い。その場合には、中空ロッドの内側に向
けられた光反射性部材の反射面で光は表面反射され、屈
折率が低い空気中を光は伝達する。そのため、先の中実
ロッドに比べて光伝達効率はやや低下するものの、ロッ
ドレンズの長さ（Ｚ軸方向の寸法）を短くできる特徴が
ある。

【００３７】前記入射光学系１００は、光源手段１から
の光束を直線偏光面が互いにほぼ直交する第１及び第２
の直線偏光光束６００ａ，６００ｂに分離し、この第１
及び第２の直線偏光光束６００ａ，６００ｂを、前記ロ
ッドレンズ５に入射するように構成されている。

【００３８】ロッドレンズ５は、入射面より入射された
光を内面反射させて出射面から出射する。このとき、ロ
ッドレンズ５は、入射された光束を内面反射によって複
数の光束に分割して出射し複数の二次光源像を形成する
光分割手段として機能する。

【００３９】前記出射光学系２００は、ロッドレンズ５
から出射される光束を集光し被照射面を有する液晶パネ
ル９を照明する。

【００４０】本実施の形態では、被照射面を有する電気
光学装置として液晶パネルを例にとり説明する。

【００４１】以下に、前記各部材の構成をより詳細に説
明する。

【００４２】前記入射光学系１００は、光源手段である
ランプ１と、反射手段であるリフレクタ２と、偏光分離
手段である偏光ビームスプリッタ３と、第１の集光手段
である集光レンズ４と、を含む。

【００４３】ランプ１から出射された光束は、パラボラ
形状のリフレクタ２によって反射され略平行光束となっ
て偏光ビームスプリッタ３に入射される。

【００４４】偏光ビームスプリッタ３は、斜面に偏光分
離膜（偏光分離面）３ｃが形成された直角プリズム３ａ
（断面が直角三角形の角柱プリズム）と、断面くさび形
状のくさび形プリズム３ｂとが偏光分離面３ｃを介して
接着剤にて接合されてなる。この偏光分離面３ｃはプリ
ズム３ａと３ｂの接合面のどちらに形成してから接合し
ても構わない。

【００４５】従って、偏光ビームスプリッタ３に入射さ
れた平行光束は、偏光分離面３ｃによって振動方向が互
いに略直交するＰ偏光光束（紙面と水平方向の偏光面を
有する第２の直線偏光光束６００ｂ）とＳ偏光光束（紙
面と垂直方向の偏光面を有する第１の直線偏光光束６０
０ａ）とに分離され、Ｓ偏光光束６００ａは反射されて
偏光ビームスプリッタ３の出射面から出射される。

【００４６】偏光分離面３ｃを透過したＰ偏光光束はく
さび形プリズム３ｂの斜面によって全反射され、くさび
形状の頂角に応じた角度だけＳ偏光とは異なった方向に
偏光ビームスプリッタ３の出射面から出射される。

【００４７】図には光源１からの光の光軸が、偏光分離
面３ｃで分離されてＳ偏光光束とＰ偏光光束で異なる方
向に反射されることが、一点鎖線で図示される。偏光ビ
ームスプリッタ３に入射する光束は、リフレクタ２によ
って平行化された直後の平行性の高い光束であるため、
偏光ビームスプリッタ３による偏光分離の効率を高めら
れる構成となっているが、光源１からの光を平行化する
集光レンズを設けて平行化した光を偏光ビームスプリッ
タ３に入射しても構わない。なお、くさび形プリズム３
ｂは、プリズムでなくミラー等の反射面を同様の角度で
配置しても構わないし、また、くさび形プリズム３ｂの
斜面に反射膜を形成して全反射させても構わない。

【００４８】集光レンズ４は、互いに異なる方向から入
射するＳ偏光光束６００ａとＰ偏光光束６００ｂとを集
光し、２つの光束をロッドレンズ５に入射するように射
出する。そして、集光レンズ４からその焦点距離隔てた
位置近傍で空間的に異なる位置に、Ｓ偏光光束６００ａ
による一次光源像Ｇ１ａとＰ偏光光束６００ｂによる一
次光源像Ｇ１ｂとが形成される。

【００４９】ロッドレンズ５には、中身が詰まっている
いわゆる中実タイプと、中身が中空タイプの２種類があ
る。中実タイプのロッドレンズは、例えば全体がガラス
製の棒状レンズとして形成されており、ロッドの内面で
光は全反射を繰り返しながら伝搬していく。

【００５０】中空タイプのロッドレンズは、中身が中空
な棒状のレンズであり、内面はミラーとして構成されて
いる。例えば、外枠はガラスで中心が空洞をした形状の
ものとして形成することができ、この際ガラス内面は反
射面として機能する。また、中空タイプの内面は、ミラ
ー反射面として形成してもよく、例えば金属反射面とし
て形成してもよい。このようなミラー反射面を有する中
空タイプのロッドレンズは、入射角が全反射角により制
限されないというメリットがある。

【００５１】本実施の形態では、後述するように、直線
偏光光束がロッドレンズ５内において内面反射をする際
に発生する楕円偏光を積極的に利用し、光の利用効率を
高めることを特徴としている。このため、内面反射時
に、大きな楕円偏光が発生する、金属反射面を有する中
空ロッドを用いる。なお、必要に応じて他のタイプのロ
ッドレンズを用いてもよい。

【００５２】ロッドレンズ５に入射された偏光光束は、
ロッドレンズ５内で内面反射を繰り返し、例えば図３に
示すような、複数の二次光源像Ｇ２、Ｇ３、…を形成す
る。

【００５３】図２（Ａ），（Ｂ）は、ロッドレンズ５の
入射面及び出射面である。

【００５４】同図に示すロッドレンズ５内において、ロ
ッドレンズ５の中心軸方向がＺａ軸の正方向、Ｚａ軸の
正方向側から見て３時の方向をＸａ軸の正方向、１２時
の方向をＹａ軸の正方向とする。

【００５５】ロッドレンズ５の断面形状はそれぞれ図２
（Ａ）に示すように横ａ、縦ｂの大きさの四角形であ
り、ロッドレンズ5の互いに対向する側面の内面は反射
面として機能し、互いに平行である。すなわち、図にお
いて、ロッドレンズの一対の互いに対向する対向反射面
同士は互いに平行である。また、ａとｂの比は被照射面
である液晶パネル９の画素領域（表示領域）の形状の比
と略等しく、それらは相似形である。

【００５６】ロッドレンズ５の長さは、二次光源像Ｇ
２、Ｇ３、…からの光束の中心光線（一点鎖線で図示さ
れる光軸）がロッドレンズの出射面の中心を通るように
設定されている。この際、この断面形状を、ロッドレン
ズの入射面へ集光レンズ４によって集光される入射光束
がロッドレンズが無い状態の場合に生じ得る光束の広が
りより十分に小さくなるように設定すると、光束の一部
がロッドレンズの内面で反射されて一次光源像の虚像と
なる二次光源像Ｇ２、Ｇ３、…が複数生成される。各二
次光源像は内面反射によるものである。図示される一次
光源像はＧ１であり、これはロッドレンズの内面での反
射無しに出射面に出射される光成分の虚像である。この
ように、内面反射回数毎に二次光源像が形成され、複数
の二次光源像からの光束がロッドレンズ５の出射面上で
重畳され、その出射面に対するロッドレンズ内からの光
出射方向も様々な方向からの重畳された光となるため、
その出射面上には明るさのムラが低減され照度比を高め
られた照明情報が形成されることになる。そしてこのロ
ッドレンズ５の出射面に射出された光束は、それぞれ結
像レンズ８によって被照射面である液晶パネル９に照射
される。

【００５７】なお、本実施の形態において、液晶パネル
９は電気光学装置の一例であって、ツイステッドネマチ
ック型、強誘電型など偏光板を必要とする液晶を用いた
場合は、図示しない一対の偏光板の間に液晶パネル９を
介在させて構成する。また、高分子分散型などの光散乱
型の液晶の場合は、偏光板を用いずに液晶パネルだけ配
置する。液晶パネル９は、複数の画素がマトリクス状に
配置されており、各画素毎にその画素の表示情報に応じ
た電圧を印加して、各画素毎に出射光量を可変させて入
射光の変調を行う。液晶パネル９が透過型液晶パネルで
ある場合には、入射側と反対側から光出射され、その変
調光により画像表示がなされる。先に述べたように、ロ
ッドレンズの断面形状は液晶パネル９の画素領域に応じ
た相似形状であるため、この出射面での光束の断面形状
も画素領域と相似形状となり、結像レンズ８により照射
された光は液晶パネル９の画像領域とほぼ一致又は包含
するように照射すると、光の利用効率は高くできる。ま
た、ロッドレンズからの出射光束も本来は拡散する光を
ロッドレンズ内面で反射させて重畳して光利用効率を上
げ尚且つ光束の断面において明るさのムラを低減した光
束であるため、液晶パネル９の画像領域には非常に明る
い光照射を行うことができる。

【００５８】以上説明したように、ロッドレンズ５の内
面反射を利用することによってインテグレーションをす
るため、光束の広がりが少なく小型の液晶パネル等の電
気光学装置に対しても比較的平行性の高い照明を、高効
率かつ高照度比で行うことができる。

【００５９】次に、本実施の形態の特徴的な構成につい
て説明する。

【００６０】本実施の形態の特徴は、ロッドレンズ５内
を第１及び第２の直線偏光光束６００ａ，６００ｂが伝
搬する際、内面反射により発生する楕円偏光を積極的に
利用し、第２の偏光光束６００ｂがロッドレンズから出
射する際、その出射光に第１の直線偏光光束６００ａと
同等の偏光成分を増加させるように構成し、この偏光成
分と前記第１の直線偏光光束とを用いて液晶バルブ９の
被照射面を照明するように構成したことにある。これに
より、ランプ１から供給される光の利用効率を高め、照
度比の高いロッドレンズ型の照明装置を実現できる。

【００６１】以下にその詳細を説明する。

【００６２】まず、図１に示す光学系において、各直線
偏光光束６００ａ，６００ｂの進行方向をＺ軸の正方
向、光の進行方向（Ｚ軸の正方向）から見て３時の方向
をＸ軸の正方向、１２時の方向をＹ軸の正方向とする。

【００６３】本実施の形態において、前記第１及び第２
の直線偏光光束６００ａ，６００ｂは、前記第１の直線
偏光光束６００ａに比べ前記第２の直線偏光光束６００
ｂが、前記ロッドレンズ５の中心軸Ｚａ方向に対して角
度をつけて、ロッドレンズ５の入射面より入射されるこ
とを特徴とする。

【００６４】本実施の形態では、偏光ビームスプリッタ
３で偏光分離された第１の直線偏光光束（実施の形態で
はＳ偏光光束）６００ａは、ロッドレンズ５の中心軸
（Ｚａ軸方向）に対して浅い角度で交差するように、ロ
ッドレンズ５の入射面より入射させる。このとき、第１
の直線偏光光束６００ａの偏光面６１０ａは、ロッドレ
ンズ５の反射面と非平行となるようにする。

【００６５】以上の構成とすることにより、ロッドレン
ズ５に入射された第１の直線偏光光束６００ａは、ロッ
ドレンズ５で内面反射される際に、反射面に対する入射
角度が大きくなるため、反射の際に生ずる楕円偏光化の
程度が小さくなる。この結果、第１の直線偏光光束６０
０ａは、入射光とほぼ同じ絶対値、具体的にはほぼ同一
の振幅をもつ直線偏光光束としてロッドレンズ５から出
射されることになる。ここにおいて、第1の直線偏光光
束６００ａは、できるだけ反射面に対する入射角を大き
く形成することが好ましく、必要に応じ、ロッドレンズ
５の中心軸Ｚａ方向に沿って入射するように形成しても
よい。この場合には、偏光面６１０ａがロッドレンズ５
の内面反射面と非平行になるように、第１の直線偏光光
束６００ａをロッドレンズ５に入射させるように配慮す
る必要がある。

【００６６】これに対して、偏光ビームスプリッタ３で
偏光分離される第２の直線偏光光束（本実施の形態では
Ｐ偏光光束）６００ｂは、ロッドレンズ５の中心軸に対
して前記第１の直線偏光光束６００ａに比べ角度をつけ
てロッドレンズ５の入射面より入射される。

【００６７】このように、第２の直線偏光光束６００ｂ
は、ロッドレンズ５の中心軸に対して角度を付けて入射
されるため、第２の直線偏光光束６００ｂがロッドレン
ズ５内で内面反射をする際に、反射面に対する入射角度
が小さくなる。この結果、第２の直線偏光光束６００ｂ
は、入射角の大きい第１の直線偏光光束６００ａに比
べ、反射の際に生ずるＰ−Ｓ偏光の位相差が大きい楕円
偏光が効果的に発生する。これは、言い換えれば、第２
の直線偏光光束６００ｂにおいて、反射を繰り返すたび
に第１の直線偏光光束６００ａと同等な偏光成分が増加
することを意味する。

【００６８】この結果、ロッドレンズ５内で内面反射を
繰り返してロッドレンズ５の出射面から出射される第２
の直線偏光光束６００ｂには、第１の直線偏光光束６０
０ａと同等の偏光成分が高い割合で含まれることにな
る。

【００６９】なお、第１の直線偏光光束６００ａにおい
ても同様な現象で第２の直線偏光光束６００ｂと同等な
成分が発生するが、前述したようにロッドレンズ５の反
射面への入射角度が大きいため、このような成分の発生
量は少ない。

【００７０】さらに、本実施の形態では第２の直線偏光
光束６００ｂは、ロッドレンズ５の中心軸に対して角度
をつけて入射されるため、結果として、第２の直線偏光
光束６００ｂのロッドレンズ５内における反射回数は、
第１の直線偏光光束６００ａよりも多くなる。

【００７１】以上の結果、第１、第２の直線偏光光束６
００ａ、６００ｂがロッドレンズ５から出射される際に
は、出射光束全体で見ると第１の直線偏光光束と同等な
光束成分が増加することになり、第１の直線偏光光束の
光利用効率を高めることができる。

【００７２】図２（Ａ）は、本実施の形態におけるロッ
ドレンズ５の入射面側における、第１及び第２の直線偏
光光束６００ａ、６００ｂの偏光面６１０ａ、偏光面６
１０ｂとロッドレンズ５の内面反射面との関係を示す。
同図に示すように、第１及び第２の直線偏光光束６００
ａ、６００ｂは、それらの偏光面６１０ａ、偏光面６１
０ｂがロッドレンズ５の反射面と45度の角度で交差する
ように、ロッドレンズ５の入射面から入射される。

【００７３】図２（Ｂ）は、本実施の形態におけるロッ
ドレンズ５の出射面側における、直線偏光光束６００に
含まれる第1の直線偏光光束と同等の偏光面６１０とロ
ッドレンズ５の内面反射面との関係を示す。

【００７４】上述したように、本発明によれば、ロッド
レンズから出射される第２の直線偏光光束６００ｂの第
１の直線偏光光束と同等な偏光成分と、同様にロッドレ
ンズ５から出射される第１の直線偏光光束６００ａと合
成すると、図２（Ｂ）に示すように、ロッドレンズ５の
出射面からの出射光に含まれる第１の直線偏光光束（実
施例ではＳ偏光光束）の振幅は、図２（Ａ）に示す入射
面側の振幅より大きなものとなる。

【００７５】従って、この第１の直線偏光光束を、出射
光学系２００を用いて液晶バルブ９の被照射面上に照射
することにより、光の利用効率の高い照明装置を実現す
ることができる。なお、本実施の形態では、出射光学系
２００内に偏光面回転手段として１／２波長板３０を設
け、ロッドレンズ５から出射される出射光のうち、第１
の直線偏光光束６００ａの偏光面６１０ａと同一偏光面
有する出射光を、液晶バルブ９の入射偏光面と同一方と
なるように偏光面回転する。これにより、ロッドレンズ
５の出射光の偏光面６１０ａと、液晶バルブ９の入射の
位相偏光面が、例えば４５°異なるように両者が物理的
に配置されている場合でも、出射光の偏光面を液晶バル
ブ９の入射偏光面に揃え、液晶バルブ９を照射すること
ができる。

【００７６】なお、液晶バルブ９の入射偏光面と、ロッ
ドレンズ５の出射光の偏光面と揃っている場合には、こ
のような１／２波長板等のような偏光変換手段は省略す
ることができる。

【００７７】図４〜図７には、前述した内面反射時にお
ける楕円偏光の発生原理が示されている。

【００７８】図５に示すように、直線偏光光束６００
が、ロッドレンズ５の反射面５ａで内面反射する場合を
想定する。このとき、直線偏光光束６００を基本にし
て、光の座標系を以下のように設定する。

【００７９】直線偏光光束６００のロッドレンズ５内で
の光進行方向をＺ軸、直線偏光光束６００の最初の内面
反射位置で前記Ｚ軸に直交する仮想平面を想定し、前記
仮想平面がロッドレンズ５の反射面５ａと交差する直線
方向をＸ軸方向とし、前記Ｘ軸及びＺ軸と直交する方向
をＹ軸方向と想定する。

【００８０】本実施の形態の特徴は、前記第２の直線偏
光光束６００ｂを、その偏光面６００ｂが前記仮想平面
内で前記Ｘ軸に対し４５×（２Ｎ＋１）度回転した状態
（ただし、Ｎは任意の整数とする）で、ロッドレンズ５
の反射面５ａと交差するように設定したことにある。こ
こでは、上記交差角が４５度に設定されている。以下に
その理由を説明する。

【００８１】入射光線６００におけるＸ，Ｙ、Ｚ軸をＸ
１、Ｙ１、反射光線におけるＸ，Ｙ、Ｚ軸をＸ２、Ｙ
２、Ｚ２軸とする。

【００８２】さらに、入射光線６００の偏光面６１０
が、図６に示すようにＸ１−Ｙ１座標面内において、Ｘ
Ｙ軸となす角がθであるとする。

【００８３】この入射光束６００ｂが反射面５ａで内面
反射されると、楕円偏光が発生し、その偏光状態６１０
が図７に示すような楕円偏光になる。

【００８４】この楕円偏光成分の発生の割合は、入射光
線６００の反射面５ａに対する入射角が小さい大きな割
合となる。

【００８５】図４には、入射光束６００のロッドレンズ
５の反射面５ａに対する入射角と、楕円偏光の発生の程
度との関係が示されている。横軸は、入射光束６００の
反射面５ａに対する入射角を表し、縦軸は内面反射によ
る楕円偏光の程度を位相差として表している。

【００８６】図中、１０００は、本実施の形態で用いら
れる反射面がアルミニウムで構成された中空ロッドレン
ズの特性であり、１１００は、ガラスを用いて構成され
た中実ロッドレンズの特性である。同図から、本実施の
形態のように、中空ロッドレンズを用いた場合には、楕
円偏光が効果的に発生することが理解される。

【００８７】本実施の形態の特徴は、第１の直線偏光光
束６００ａに比べて、第２の直線偏光光束６００ｂの、
ロッドレンズ５の反射面５ａへの入射角度を深く設定
し、第２の直線偏光光束６００ｂが第１の直線偏光光束
６００ａに比べて内面反射の際に発生するＰ−Ｓ偏光の
位相差が大きくなるように、すなわち楕円偏光化の程度
が大きくなるように形成したことにある。これは言い換
えれば、第２の直線偏光光束６００ｂにおいて、第１の
直線偏光光束６００ａと同等の偏光成分が、内面反射を
繰り返すたびに増加することを意味する。

【００８８】なお、第１の直線偏光光束６００ａにおい
ても同様な現象で第２の直線偏光光束６００ｂと同等な
成分が発生するが、ロッドレンズ反射面５ａへの入射角
度が浅いため、この成分の発生量が少ない。

【００８９】従って、第１、第２の直線偏光光束６００
ａ、６００ｂがロッドレンズ５から出射される際には、
出射光束全体で見ると、図２（Ｂ）に示すように第１の
直線偏光光束成分を増加させ、第１の直線偏光光束の光
利用効率を高めることができる。

【００９０】内面反射時に発生する楕円偏光成分の大き
さ（振幅）は、ＪｏｎｅｓＭａｔｒｉｘ表示で、以下
の式で表される。

【００９１】

【数１】ここでδは反射面におけるＰ−Ｓの位相差で、定数とみ
なすことかできる。従って、ｅｘｐｉ（δ／２）を
Ａとおき、ｅｘｐ−ｉ（δ／２）をＢとおいて上式を展
開すると、ｓｉｎθ・ｃｏｓθ（Ａ²＋Ｂ²）^0.5 が得られ、三角関数の公式からθ＝４５゜又はその奇数
倍で最大の絶対値が得られることがわかる。

【００９２】以上の説明から、直線偏光光束６００を、
ロッドレンズ５の反射面５ａに対して、図６に示すよう
交差角がθ＝４５゜又はその奇数倍となるように入射さ
せる構成を採用することにより、前記内面反射により、
楕円偏光が効果的に発生することが理解される。

【００９３】上記の理由から、本実施の形態では、図２
（Ａ）又は図６に示すように、第２の直線偏光光束（実
施の形態ではＰ偏光光束）６００ｂのロッドレンズ５内
における内面反射位置で、前記反射面５ａと偏光面６１
０ｂとの交差角θが４５度又はその奇数倍となるよう
に、前記第２の直線偏光光束６００ｂをロッドレンズ５
の入射面より入射させる構成を採用する。

【００９４】これにより、第２の直線偏光光束６００ｂ
に含まれる光成分のうち、約６割から７割程度の成分が
偏光面を９０゜回転させた第1の直線偏光光束と同等の
偏光面を有する直線偏光成分としてロッドレンズ５から
出射される。従って、この楕円偏光成分と、ロッドレン
ズ５内を伝搬する第１の直線偏光光束６００ａとを、出
射光学系２００で重畳することにより、第１の直線偏光
光束６００ａのほぼ１０割と、第２の直線偏光光束６０
０ｂの成分の６〜７割とを、液晶バルブ９の光源として
使用することができる。

【００９５】このように本実施の形態によれば、光の利
用効率が高いロッドレンズ型の照明装置を実現すること
ができる。

【００９６】（照明装置の第２の実施の形態）図８は、
本発明による照明装置の第２の実施の形態を示す図であ
る。

【００９７】なお、前記各実施の形態と同様の構成要素
については同一符号を付けて説明を省略する。

【００９８】本実施の形態の特徴は、前記ロッドレンズ
５と、入射光学系１００との相対的な位置関係を制御
し、入射光学系１００からロッドレンズ５へ入射する直
線偏光光束の偏光面の角度調整を行う角度調整手段４０
０を設けた点にある。

【００９９】このため、本実施の形態の入射光学系１０
０は、全体として１つの入射光学系ユニット３１０とし
て形成され、その外周にはリング状の歯車４２０が設け
られている。

【０１００】さらに、ロッドレンズ５の出射側には、１
／２波長板３０が回動可能に設けられており、この１／
２波長板３０の外周にも同様にリング状の歯車４２２が
設けられている。

【０１０１】そして、本実施の形態の角度調整手段４０
０は、モータ４１０を有し、その回転軸に、前記各歯車
４２０、４２２とかみ合うように歯車４１２、４１４が
設けられている。

【０１０２】そして、図示しない制御手段により、モー
タ４１０を駆動することにより、ロッドレンズ５へ入射
する直線偏光光束の振動面（偏光面）の角度を、ロッド
レンズ５内を伝搬する直線偏光光束の光軸を中心軸とし
て、時計方向及び反時計方向に角度調整する。１／２波
長板３０と、液晶パネル９との間には偏光板３２が設け
られている。

【０１０３】なお、３０ａ、３２ａ、９ａは、それぞれ
１／２波長板３０の主断面方向、偏光板３２の偏光軸、
液晶パネル９の入射偏光軸をそれぞれ表す。

【０１０４】図９に示すように、液晶パネル９の入射偏
光軸９ａを基準軸とし、入射光学系ユニット１００から
ロッドレンズ５に入射される第１の直線偏光光束６００
ａの直線偏光面６１０ａの前記交差角をθとした場合
に、１／２波長板３０の主断面方向３０ａの角度は、θ
／２となるように各部材の関係が設定されている。そし
て、図示しない制御手段を用いてモータ４１０を回転駆
動し、液晶パネル９上における輝度（または液晶パネル
９を介してスクリーン上に照射した画像の輝度）が最も
高くなるように、前記角度θを調整する。前記輝度が最
も高くなる位置が、ロッドレンズ５内を伝搬する第２の
直線偏光光束６００ｂの直線偏光面６１０ｂが、４５゜
の奇数倍の交差角でロッドレンズ５内を内面反射する角
度となる。このようにすることにより、前記交差角θが
最適角となるように、入射光学系１００からロッドレン
ズ５へ直線偏光光束６００ｂを確実に入射させることが
できる。

【０１０５】（投写型表示装置の実施の形態）図１０
は、本発明による投写型表示装置の実施の形態の全体の
構成を示す図である。本実施の形態の投写型表示装置
は、図１０には一例として第１の実施の形態を用いて示
している。従って、以上の照明装置の実施の形態におい
て説明した事項は、本実施の形態でも同様であるので、
共通する事項についての説明は省略する。

【０１０６】すでに説明したように、本発明の照明装置
ではロッドレンズ５の出射面上の照明情報（出射面の形
状に沿って出射される光束）が結像レンズ８により相似
拡大されて液晶パネル９を照明することになる。従っ
て、液晶パネル９の大きさにもよるが、結像レンズ８と
液晶パネル９または集光レンズ６２（集光レンズ６２は
入射光を平行化して液晶パネル９に照射する）との間に
は、拡大率に応じた空間が生じる。当然のことながら、
この距離が大きくなるほど液晶パネル９への入射光線の
平行性は高まることになる。本実施の形態においては、
この空間を利用し分光手段であるダイクロイックミラー
６０を配置した。

【０１０７】ダイクロイックミラー６０は、赤色光、緑
色光、青色光を選択的に反射または透過する互いに異な
る波長選択反射膜がそれぞれ形成された３枚のダイクロ
イックミラー６０Ｒ、６０Ｇ、６０Ｂを備えている。例
えば、ダイクロイックミラー６０Ｒは、赤色光を反射
し、緑色光、青色光を透過するミラーである。ダイクロ
イックミラー６０Ｇは、ダイクロイックミラー６０Ｒを
透過した緑色光、青色光をさらに分離するミラーであっ
て、緑色光を反射して、青色光を透過する。ダイクロイ
ックミラー６０Ｂは、ダイクロイックミラー６０Ｇを透
過した青色光を反射するミラーである。各ダイクロイッ
クミラー６０Ｒ、６０Ｇ、６０Ｂは、互いに所定の角度
を持って配置されており、反射された光はそれぞれ異な
る方向から液晶パネル９に入射する。本実施の形態では
液晶パネル９入射前に集光レンズ６２を透過しその屈折
作用を受けるが、光束の分離状態は保たれる。なお、ダ
イクロイックミラー６０は３枚のダイクロイックミラー
としているが、光学的に最後のミラー（６０Ｂ）は全反
射ミラーでもよく、少なくとも２つのダイクロイックミ
ラーを用いれば分光手段は構成できる。また、ダイクロ
イックミラーでなくとも波長選択反射膜が形成されたプ
リズムに置き換えてもよい。また、赤色光、緑色光、青
色光の色光の分光の順序はいずれでも構わない。

【０１０８】図１１は、図１０における液晶パネル９の
拡大図である。液晶パネル９は、上記の各光束をそれぞ
れ対応する画素に集光するためのマイクロレンズアレイ
７１を備えたアクティブマトリクス液晶パネルであり、
それらの前後には不図示の一対の偏光板が配置される。
液晶パネル９は、２枚の硝子等の透明基板７２、７３の
間にツイステッドネマチック（ＴＮ）液晶７４が封入さ
れ、一方の基板７４には共通電極７５及び不要光を遮光
するためのブラックマトリクス７６等が形成され、他方
の基板７３には画素電極７７、スイッチング素子として
の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）７８等が形成され、ＴＦ
Ｔ７８を介して画素電極７７に電圧が印加されると共通
電極７５との間に挟まれた液晶７４が駆動される構成で
ある。なお、他方の基板７３には、複数の走査線と複数
のデータ線が交差して配置され、その交差部付近にＴＦ
Ｔ７８がゲートを走査線、ソースをデータ線、ドレイン
を画素電極７７に接続して配置される。そして、走査線
には順次選択電圧が印加され、それに応じてオンした水
平方向の画素のＴＦＴ７８を介して各画素の駆動電圧が
画素電極７７に書き込まれる。ＴＦＴ７８は非選択電圧
の印加によりオフとなり印加された駆動電圧を図示され
ない蓄積容量等に保持する。液晶パネルの開口部（ブラ
ックマトリクス７６の開口部）に相当する領域に画素電
極７７は配置され、ＴＦＴ７８と画素電極７７（必要に
応じて画素電極に接続された蓄積容量）よにより各画素
が構成される。なお、液晶７４はＴＮだけでなく、強誘
電型や反強誘電型、この他水平配向型、垂直配向型など
種々用いることが可能である。なお、共通電極７５は各
画素電極７７に対して共通の全面電極として形成されて
いる。

【０１０９】また、エッチング等により硝子板上に形成
されたマイクロレンズアレイ７１と一方の基板７４と
が、マイクロレンズや一方の基板より低屈折率の樹脂層
７１を介して互いに接着されている。マイクロレンズア
レイ７１の単位レンズ（レンズの凸部または凹部）は、
液晶パネル９の水平方向（走査線方向）の画素ピッチの
３倍に相当するピッチを有し、ダイクロイックミラー６
０を異なる角度で反射して出射する赤色光、緑色光、青
色光がマイクロレンズアレイ７１の各単位レンズに異な
る角度で入射し、この各単位レンズにより赤色光、緑色
光、青色光がそれぞれ水平方向に隣接して単位レンズと
対応する３つの画素の画素電極７７付近で集光されるよ
うになる。マイクロレンズアレイ７１の各単位レンズ
は、各色光をこのレンズと対応する３つの隣接画素の画
素電極に入射光を集光するような焦点距離を有する。図
においては、液晶パネルに対して略直進して入射される
緑色光Ｇはマイクロレンズアレイ７１の単位レンズによ
り画素電極７７Ｇに集光されてそのまま出射される。一
方、ダイクロイックミラー６０Ｒと６０Ｂが６０Ｇに対
して有する角度に対応した角度で、緑色光Ｇに対して互
いに対称に入射される赤色光Ｒと青色光Ｂは、単位レン
ズにより画素電極７７Ｒと２９Ｂにそれぞれ集光され、
緑色光Ｇと対称な角度をもって出射される。なお、ダイ
クロイックミラー６０での分光の順序が異なれば、それ
に応じて図８に示される液晶パネル９への色光の入射位
置も異なる。

【０１１０】上記のようにして液晶パネル９の画素電極
７７近傍で集光した各光束は、液晶パネル９に印加され
た信号に応じた変調を受けて出射し、投写手段である投
写レンズ２１によって前方のスクリーン２２上に拡大投
写される。隣接する３つの画素により変調された３つの
色光は、投写レンズ２１によりスクリーン２２上におい
て同位置に重なるように投写される。なお、本投写型表
示装置は、スクリーン２２を背面から投写するリア型で
も、前面から投写するフロント型でも構わない。

【０１１１】本実施の形態によれば、比較的平行性が高
く照度比の高い照明光を用いることにより、照度比が高
く明るい投写画像を得ることができる。また、本実施の
形態で説明したような、照明光に高い平行性が要求され
る単板型の投写型表示装置を高輝度、高照度比で実現す
ることができる。その際、ダイクロイックミラー６０を
結像レンズ８と液晶パネル９との間に配置したので、イ
ンテグレーション（重畳）の終わった照明光に対して原
色光への分離が確実に行われその後の分光の乱れも少な
い。さらに、ダイクロイックミラー６０によって光路を
折り曲げるため、図８に示すように光学系を小型化する
ことができる。

【０１１２】なお、本実施の形態は単板型の投写型表示
装置に限られるものではなく、液晶パネルを３枚用いた
３板式の投写型表示装置に対しても適応可能である。ま
た、液晶パネルは透過型に限定されず反射型の液晶パネ
ルでも構わない。

【０１１３】（変形形態）以上説明した実施の形態に限
定されることなく、本発明の趣旨を変更しない範囲で種
々の変形や変更が可能である。

【０１１４】例えば、画素の配列順序はマイクロレンズ
の中心に緑色光の画素を配置する場合について説明した
が、その中心に赤色光または青色光の画素を配置しても
構わない。

【０１１５】また、ロッドレンズとして中空タイプのも
を用いる場合を例にとり説明したが、必要に応じて中実
タイプのロッドレンズを用いてもよい。

【０１１６】なお、本発明におけるロッドレンズは、硝
子や樹脂からなる柱状（棒状）の光伝搬材を指す。

【０１１７】また、各図で説明したＳ偏光とＰ偏光は、
逆であっても構わない。すなわち、前記実施の形態で
は、Ｐ偏光光束を第２の直線偏光光束、Ｓ偏光光束を第
１の直線偏光光束とする場合を例にとり説明したが、こ
れとは逆に、Ｐ偏光光束を第１の直線偏光光束とし、Ｓ
偏光光束を第２の直線偏光光束として用いてもよい。

【０１１８】また、本発明においては、ロッドレンズ５
の前段側に必要に応じてλ／２板を設け、偏光分離素子
により分離された各直線偏光光束をλ／２板により偏光
面を回転させた後、ロッドレンズ５へ入射させるように
構成してもよい。

【０１１９】以上詳しく説明したように、本発明の照明
装置によれば、比較的小型の光学系により、被照射面へ
の入射光線の平行性を維持しながら、明るく照度比の高
い照明光を得ることができる。また、その照明装置を用
いることによって、明るく照度比の高い画像投写の可能
な投写型表示装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による照明装置の第１の実施の形態を示
す図。

【図２】ロッドレンズの入射面、出射面の説明図。

【図３】本発明による照明装置のロッドレンズによる光
束分割の説明図。

【図４】直線偏光光束の反射面への入射角と楕円偏光と
の関係を示す説明図。

【図５】ロッドレンズ内における内面反射時の説明図。

【図６】反射面への入射光線の偏光面の説明図。

【図７】反射光線の偏光面の説明図。

【図８】本発明による照明装置の第２の実施の形態を示
す図。

【図９】第２の実施の形態の動作説明図。

【図１０】本発明による投写型表示装置の実施の形態を
示す図。

【図１１】本発明による投写型表示装置の液晶パネルの
説明図。

【符号の説明】

１ランプ２リフレクタ３偏光ビームスプリッタ４集光レンズ５、５ａ、５ｂロッドレンズ７１／２波長板８集光レンズ９液晶パネル１０１／４波長板１１反射ミラー１２プリズムアレイ２０偏光ビームスプリッタ１００入射光学系２００出射光学系４００角度調整手段６００ａ第１の直線偏光光束６００ｂ第２の直線偏光光束６１０ａ，６１０ｂ偏光面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源手段からの光束を偏光面が互いに略
直交する第１及び第２の直線偏光光束に分離し、棒状の
光学部材の入射面より入射し内面反射させて出射面から
出射し、前記出射光束を被照射面に対して照射する照明
装置において、前記第１及び第２の直線偏光光束は、前記第１の直線偏
光光束に比べ前記第２の直線偏光光束が、前記棒状の光
学部材の中心軸方向に対して角度をつけて、前記棒状の
光学部材の入射面より入射され、かつ前記第１及び第２の直線偏光光束は、それらの偏光
面が、前記棒状の光学部材の反射面と非平行となるよう
に、前記棒状の光学部材の入射面より入射されることを
特徴とする照明装置。
【請求項２】棒状の光学部材と、光源手段からの光束を偏光面が互いに略直交する第１及
び第２の直線偏光光束に分離し、棒状の光学部材の入射
面より入射する入射光学系と、前記棒状の光学部材の出射面から出射される出射光束を
被照射面に対して照射する出射光学系とを含み、前記入射光学系は、前記第２の直線偏光光束を、前記第１の直線偏光光束に
比べ前記棒状の光学部材の中心軸方向に対して角度をつ
けて、前記棒状の光学部材の入射面より入射させ、かつ前記第１及び第２の直線偏光光束を、それらの偏光
面が前記棒状の光学部材の反射面と非平行となるよう
に、前記棒状の光学部材の入射面より入射させることを
特徴とする照明装置。
【請求項３】請求項１、２のいずれかにおいて、前記第２の直線偏光光束は、前記棒状の光学部材の中心
軸方向に沿って、前記棒状の光学部材の入射面より入射
されることを特徴とする照明装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、前記第１、２の直線偏光光束の棒状の光学部材内での進
行方向をＺ軸方向とし、前記第２の直線偏光光束の最初
の内面反射位置で前記Ｚ軸に直交する仮想平面を想定
し、前記仮想平面が反射面と交差する直線方向をＸ軸方
向とし、前記Ｘ軸及びＺ軸と直交する方向をＹ軸方向と
したとき、前記第２の直線偏光光束は、その偏光面が前記仮想平面
内で前記Ｘ軸に対し４５×（２N+1）度回転した状態
（ただし、Ｎは任意の整数とする）で、棒状の光学部材
の反射面と交差するように設定されることを特徴とする
照明装置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかにおいて、前記棒状の光学部材は、内面が金属反射面として形成さ
れた中空棒状の光学部材であることを特徴とする照明装
置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかにおいて、前記棒状の光学部材は、四角柱型の棒状の光学部材であ
ることを特徴とする照明装置。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかにおいて、前記棒状の光学部材内を伝搬する前記第１及び第２の直
線偏光光束の進行方向を中心軸として、前記偏光面を時
計方向及び反時計方向の少なくとも一方に角度調整する
角度調整手段を含むことを特徴とする照明装置。
【請求項８】請求項７において、前記角度調整手段は、前記中心軸を中心として、時計方向及び反時計方向の少
なくとも一方に前記入射光学系と棒状の光学部材との相
対角度を調整することを特徴とする照明装置。
【請求項９】請求項２〜８のいずれかにおいて、前記入射光学系は、光源手段と、前記光源手段からの光束を偏光面が互いに略直交する第
１及び第２の直線偏光光束に分離する偏光分離手段と、前記偏向手段により進行方向が揃えられた前記第１及び
第２の直線偏光光束を集光し、前記棒状の光学部材の入
射面より入射する集光手段と、を含むことを特徴とする照明装置。
【請求項１０】請求項９において、前記入射光学系は、前記第１及び第２の直線偏光光束を収束させ前記棒状の
光学部材の入射面に一次光源像を結像させ、前記棒状の光学部材は、入射面に入射される一次光源像からの光束を内面反射に
よって複数の光束に分割して射出し複数の二次光源像を
形成し、前記出射光学系は、前記複数の二次光源像を集光し被照射面に照射すること
を特徴とする照明装置。
【請求項１１】請求項９、１０のいずれかにおいて、前記偏光分離手段は、前記光源手段からの光束を前記第１及び第２の直線偏光
光束に分離する偏光分離膜を斜面に有する直角プリズム
を用いて形成され、前記直角プリズムの一側面側に前記
光源手段が配置され、他の側面側に前記集光手段が配置
されることを特徴とする照明装置。
【請求項１２】請求項１〜１１のいずれかに記載の照
明装置と、前記照明装置からの光束を複数の色光に分離する分光手
段と、前記分光手段からの光束を変調する電気光学装置と、前記電気光学装置によって形成された光を投写する投写
手段と、を備えることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項１３】請求項１２に記載の投写型表示装置に
おいて、前記分光手段は、前記結像手段あるいは前記照射手段と前記電気光学装置
との間に配置されることを特徴とする投写型表示装置。