JP2003140089A - 偏光照明装置及びそれを用いた投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １／２波長位相板の性能劣化のない偏光照明
装置及びそれを用いた投射型表示装置を提供する。 【解決手段】 光源光を単一偏光に変換して被照明体を
照明する偏光照明装置において、入射した光源光を複数
光束に分割して射出するインテグレータ３０の射出面３
０ａと１／２波長位相板４２が規則的に配置された偏光
ビームスプリッタアレイ４０の入射面４０ａとの間に、
インテグレータ３０の射出面３０ａからの光のうち所定
の振動方向の偏光を遮光する遮光部３７を、インテグレ
ータ３０の射出面３０ａ及び偏光ビームスプリッタアレ
イ４０の入射面４０ａのそれぞれに対して空隙を介して
配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、偏光照明装置及び
それを用いた投射型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来の単一偏光照明装置の概略構
成図である。

【０００３】投射型表示装置は単一偏光照明装置５１０
とライトバルブ５６０とを備えている。

【０００４】単一偏光照明装置５１０は、光源５２０
と、いわゆるフライアインテグレータ５３０と、１／２
波長位相板５４２を配置した偏光ビームスプリッタアレ
イ５４０とを備えている。

【０００５】光源５２０はランプ５２１と放物面鏡等の
凹面鏡５２２とで構成される。

【０００６】フライアインテグレータ５３０は第１レン
ズ板５３１と第２レンズ板５３２とを有する。

【０００７】第１レンズ板５３１には複数のレンズ５３
１ａが平面的に行列形状に配置されている。また、第２
レンズ板５３２には複数のレンズ５３２ａが平面的に行
列形状に配置されている。レンズ５３１ａの焦点位置に
レンズ５３２ａが配置されている。

【０００８】偏光ビームスプリッタアレイ５４０は複数
の偏光ビームスプリッタ５４１で構成されている。偏光
ビームスプリッタアレイ５４０の射出面５４０ａには１
／２波長位相板５４２が規則的に配置されている。

【０００９】ライトバルブ５６０は偏光板５６２，５６
３と液晶パネル５６４とで構成される。

【００１０】光源５２０から射出された光は、フライア
インテグレータ５３０に入射される。このとき、第２レ
ンズ板５３２の個々のレンズ５３２ａには輝点（図示せ
ず）が形成される。

【００１１】各輝点から射出された光は第２レンズ板５
３２の近傍に配置された偏光ビームスプリッタアレイ５
４０の偏光ビームスプリッタ５４１に入射する。

【００１２】偏光ビームスプリッタ５４１に入射した光
は、偏光ビームスプリッタ５４１を透過するＰ偏光と、
偏光分離部５４１ａで反射して隣接する偏光ビームスプ
リッタ５４１に入射し、その偏光分離部５４１ａで反射
されて射出されるＳ偏光とに偏光分離される。

【００１３】また、偏光ビームスプリッタ５４１を透過
したＰ偏光は１／２波長位相板５４２によってＳ偏光に
変換される。

【００１４】その結果、単一偏光照明装置５１０からＳ
偏光だけが単一偏光となって射出される。

【００１５】単一偏光照明装置５１０から射出されたＳ
偏光はコンデンサレンズ５５０を通って進行し、フィー
ルドレンズ５６１を通って被照明体であるライトバルブ
５６０に照明光として入射する。

【００１６】ライトバルブ５６０で照明光を画像情報に
応じて変調し、図示しないスクリーン上に投射して画像
表示を行う。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光源５２０
を構成するランプ５２１の放電電極間距離は有限な大き
さを有するので、光源５２０は点光源でなくなり、第２
レンズ板５３２のレンズ５３２ａ上に形成される輝点も
ある程度広がりを有するものとなる。特に、第２レンズ
板５３２の中心付近を通る光軸Ｌの近傍においては第２
レンズ５３２ａの広い範囲を覆うような大きさとなる。

【００１８】このため、第２レンズ板５３２のレンズ５
３２ａの輝点から射出した光は、１／２波長位相板５４
２を配置している偏光ビームスプリッタ５４１だけでな
く、１／２波長位相板５４２を配置していない偏光ビー
ムスプリッタ５４１に入射する。

【００１９】１／２波長位相板５４２を配置していない
偏光ビームスプリッタ５４１に入射した光のうち、Ｐ偏
光は偏光分離部５４１ａを透過してＰ偏光のまま射出さ
れる。

【００２０】これに対し、偏光分離部５４１ａで反射さ
れるＳ偏光は隣接する偏光ビームスプリッタ５４１に入
射し、その偏光分離部５４１ａで反射されて射出され
る。このとき、偏光ビームスプリッタ５４１の射出面５
４０ａに配置された１／２波長位相板５４２によってＰ
偏光に変換される。

【００２１】したがって、この単一偏光照明装置５１０
では第２レンズ板５３２のレンズ５３２ａの輝点から射
出した光は全てＳ偏光に変換されず、単一偏光照明装置
５１０から射出される光にＰ偏光が一部混じるという問
題がある。

【００２２】ところで、ライトバルブ５６０では２種類
の偏光光のうち一方の偏光光だけが利用され、他方の偏
光光は利用されないため、照明光の利用効率が悪くな
る。そのため、ライトバルブ５６０への照明輝度が下が
り、投射型表示装置によってスクリーン上に投射される
投射像の輝度が低下する。

【００２３】この問題に対し、特開２０００−１９４０
６８号公報には、偏光ビームスプリッタアレイに遮光板
を設け、余分な光を偏光ビームスプリッタに入射させな
い技術が開示されている。

【００２４】しかし、この遮光板は偏光ビームスプリッ
タアレイに密着しているため、光源光を吸収して発生し
た遮光板の熱が偏光ビームスプリッタアレイを通して選
択位相差板（１／２波長位相板）に伝達され、選択位相
差板の性能劣化、最悪の場合には焼損するおそれがあ
る。

【００２５】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は１／２波長位相板の性能劣化を防
止できる偏光照明装置及びそれを用いた投射型表示装置
を提供することである。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１記載の発明は、光源光を単一偏光に変換して被
照明体を照明する偏光照明装置において、前記光源光を
複数の光束に分割して射出するインテグレータと、前記
インテグレータの射出光を入射し、Ｐ偏光とＳ偏光とに
偏光分離し、前記Ｐ偏光を透過し、前記Ｓ偏光を反射す
る偏光分離部を有する第１偏光ビームスプリッタと、前
記偏光分離部と略平行に形成され、前記偏光分離部によ
り反射された前記Ｓ偏光を入射させて前記Ｐ偏光と同一
方向へ反射する偏光分離部を有する第２偏光ビームスプ
リッタとを、交互に複数組有してなる偏光ビームスプリ
ッタアレイと、前記偏光ビームスプリッタアレイの前記
Ｐ偏光の射出面又は前記Ｓ偏光の射出面のいずれか一方
に対応させて配置される１／２波長位相板と、前記イン
テグレータの射出面と前記偏光ビームスプリッタアレイ
の入射面との間に設けられ、前記インテグレータの射出
光が前記インテグレータの射出面と対向する前記第２偏
光ビームスプリッタの入射面に入射しないように、この
入射面に対向させて配置される遮光部材とを有し、前記
遮光部材は前記偏光ビームスプリッタアレイから所定の
空隙を介して配置したことを特徴とする。

【００２７】遮光部材を、偏光ビームスプリッタアレイ
から所定の空隙を介して配置したため、光源光を吸収し
て発生した遮光板材の熱の伝達が空隙によって遮断さ
れ、偏光ビームスプリッタアレイの加熱を防止できる。

【００２８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の偏
光照明装置において、前記遮光部材はガラス基板上に金
属膜を形成していることを特徴とする。

【００２９】請求項３記載の発明は、請求項１記載の偏
光照明装置において、前記遮光部材は金属板で形成され
ていることを特徴とする。

【００３０】請求項４記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれか１項記載の偏光照明装置において、前記所定の空
隙は遮光部材の周辺部に設けられたスペーサ又は突起に
よって略０．５〜１ｍｍに維持されていることを特徴と
する。

【００３１】請求項５記載の発明は、ライトバルブの射
出光を投射する構成の投射型表示装置において、前記被
照明体としてのライトバルブの照明装置として、請求項
１に記載の偏光照明装置を用いた投射型表示装置。

【００３２】被照明体への照明輝度が下がり、スクリー
ンへの投射像の輝度が低下することを防止できる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基いて説明する。

【００３４】図１はこの発明の第１実施形態に係る投射
型表示装置の基本構成を示す図である。

【００３５】投射型表示装置は単一偏光照明装置１０と
コンデンサレンズ５０と色分解光学系７０と投射レンズ
９０とを備える。

【００３６】単一偏光照明装置１０は、光源２０と、い
わゆるフライアインテグレータ３０と、遮光部材３５
と、偏光ビームスプリッタアレイ４０とを備えている。

【００３７】光源２０はランプ２１と放物面鏡等の凹面
鏡２２とで構成される。

【００３８】フライアインテグレータ３０は第１レンズ
板３１と第２レンズ板３２とを有する。

【００３９】第１レンズ板３１には複数のレンズ３１ａ
が平面的に行列形状に配置されている。また、第２レン
ズ板３２には複数のレンズ３２ａが平面的に行列形状に
配置されている。レンズ３１ａの焦点位置にレンズ３２
ａが配置されている。

【００４０】レンズ３１ａ及びレンズ３２ａの形状は後
述するライトバルブ６０の被照明領域の形状と相似であ
る。

【００４１】遮光部材３５は第２レンズ板３２の射出面
３０ａと偏光ビームスプリッタアレイ４０の入射面４０
ａとの間に配置されている。遮光部材３５は第２レンズ
板３２の射出面３０ａ及び偏光ビームスプリッタアレイ
４０の入射面４０ａのそれぞれに対して空隙を介して対
向している。空隙は熱放散の効果と光が蹴られる量とを
考慮して０．５〜１ｍｍ程度とするのが好ましい。

【００４２】遮光部材３５は透明ガラス板３６上に帯状
に遮光部３７が規則的に形成され、遮光部３７間には光
の通過を担保する開口部３８が形成されている。遮光部
３７は第２レンズ板３２のレンズ３２ａの境界部に対向
する位置に、開口部３８はレンズ３２ａの中心部に対向
する位置にそれぞれ配置されている。

【００４３】偏光ビームスプリッタアレイ４０は複数の
偏光ビームスプリッタ４１ａ，４１ｂをアレイ形状に形
成したものであって、偏光分離部を平行に配置すること
により形成されている。

【００４４】形状をより詳細に説明すると、偏光ビーム
スプリッタアレイ４０には、インテグレータ３０の射出
光を入射し、Ｐ偏光とＳ偏光とに偏光分離し、Ｐ偏光を
透過し、Ｓ偏光を反射する偏光分離部を有する第１偏光
ビームスプリッタ４１ａと、その偏光分離部と略平行に
形成され、偏光分離部により反射されたＳ偏光を入射さ
せてＰ偏光と同一方向へ反射する偏光分離部を有する第
２偏光ビームスプリッタ４１ｂとが、交互に複数組形成
されている。

【００４５】色分解光学系７０は、クロスダイクロイッ
クミラー７１と折曲げミラー７２Ｂ，７２ＲＧとＧ光反
射ダイクロイックミラー７３とフィールドレンズ７４
Ｂ，７４Ｒ，７４Ｇと偏光板７５Ｂ，７５Ｒ，７５Ｇと
偏光ビームスプリッタ７６Ｂ，７６Ｒ，７６Ｇとライト
バルブ６０Ｂ，６０Ｒ，６０Ｇとクロスダイクロイック
プリズム７７とを備えている。

【００４６】クロスダイクロイックミラー７１は、Ｂ
（青）光反射ダイクロイックミラー７１ＢとＲ（赤）
光、Ｇ（緑）光を反射するダイクロイックミラー７１Ｒ
Ｇとを互いに直交するようにＸ型に配置している。

【００４７】クロスダイクロイックミラー７１は、入射
した白色Ｓ偏光を、互いに入射光軸Ｌに直交するととも
に、反対方向に進行するＢ光と、Ｒ光及びＧ光の混合光
とに色分解する。

【００４８】折曲げミラー７２Ｂは色分解されたＢ光の
進行方向を変える。折曲げミラー７２ＲＧは色分解され
たＲ光とＧ光との混合光の進行方向を変える。

【００４９】Ｇ光反射ダイクロイックミラー７３は色分
解されたＲ光とＧ光の混合光をＲ光とＧ光とに色分解す
る。

【００５０】フィールドレンズ７４Ｂ，７４Ｒ，７４Ｇ
は、投射レンズ９０中の開口絞り（図示せず）によって
定義される主光線を、投射レンズ９０とフィールドレン
ズ７４Ｂ，７４Ｒ，７４Ｇとの間の光路中において光軸
に平行に、すなわち、テレセントリックな関係にする。

【００５１】偏光板７５Ｂ，７５Ｒ，７５Ｇは入射する
各光の偏光の純度を向上させ、純度の良好なＳ偏光を偏
光ビームスプリッタ７６Ｂ，７６Ｒ，７６Ｇに入射させ
る。

【００５２】偏光ビームスプリッタ７６Ｂ，７６Ｒ，７
６Ｇに入射された光は偏光分離部によって反射され、射
出面から射出する。また、偏光ビームスプリッタ７６
Ｂ，７６Ｒ，７６Ｇはライトバルブ６０Ｂ，６０Ｒ，６
０Ｇで反射された光を偏光分離部を透過する変調光であ
るＰ偏光と偏光分離部で反射する非変調光たるＳ偏光と
に偏光分離する。

【００５３】ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｒ，６０Ｇは、
例えば電気書き込み式反射型ライトバルブであり、複数
の画素を行列形状に配置している。ライトバルブ６０
Ｂ，６０Ｒ，６０Ｇは、入射する偏光（Ｓ偏光）のうち
の色信号によって決定される選択された特定の画素に該
当する部分に入射する光だけを振動方向の異なる偏光
（Ｐ偏光）に変換させて反射させ、非選択の画素に該当
する部分に入射した光はそのままの偏光（Ｓ偏光）で反
射させる。

【００５４】クロスダイクロイックプリズム７７は内部
にＲ光反射ダイクロイック膜７７ＲとＢ光反射ダイクロ
イック膜７７Ｂとを互いに直交するように配置した複合
プリズム部材である。

【００５５】投射レンズ９０は、図示しないが、クロス
ダイクロイックプリズム７７側の前群レンズとスクリー
ン側の後群レンズと両レンズ群の間に配置される開口絞
りとを有する。開口絞りは前群レンズの焦点位置に配置
された、いわゆるテレセントリックな構成を有し、開口
絞りの中央を通過する光線として定義される主光線は投
射レンズ９０とフィールドレンズ７５Ｂ，７５Ｒ，７５
Ｇとの間の光路中において光軸に平行な、すなわちテレ
セントリックな構成を有する。

【００５６】光源２０から射出された略平行光束の光源
光は第１レンズ板３１に入射する。光はライトバルブ６
０Ｂ，６０Ｒ，６０Ｇの被照明領域の形状で定義される
開口によって決定される形状の複数の光束に分割され
る。

【００５７】第２レンズ板３２のレンズ３２ａには光源
像の輝点が形成される。

【００５８】第２レンズ板３２の輝点から射出され、遮
光部材３５の遮光部３７間の開口部３８を通過した光
は、遮光部材３５と空隙を介して配置された偏光ビーム
スプリッタアレイ４０に入射する。

【００５９】開口部３８から射出された光は偏光ビーム
スプリッタアレイ４０のレンズ３２ａの中央部に相当す
る位置に配置された第１偏光ビームスプリッタ４１ａに
入射し、第１偏光ビームスプリッタ４１ａを透過するＰ
偏光と、偏光分離部で反射されて隣接の第２偏光ビーム
スプリッタ４１ｂに入射し、その偏光分離部で更に前記
Ｐ偏光と同じ方向へ反射されて射出されるＳ偏光とに偏
光分離される。

【００６０】第１偏光ビームスプリッタ４１ａを透過し
たＰ偏光は射出面に配置された１／２波長位相板４２に
よってＳ偏光に変換される。すなわち、遮光部材３５の
開口部３８を通って入射した光は全てＳ偏光に変換され
て、単一偏光照明装置１０から射出される。

【００６１】コンデンサレンズ５０を通った複数の光束
は各色分解光学系７０の一部を構成するクロスダイクロ
イックミラー７１に入射する。

【００６２】クロスダイクロイックミラー７１で色分解
されたＢ光は折り曲げミラー７２Ｂで進行方向を変え、
フィールドレンズ７４Ｂ及び偏光板７５Ｂを通って偏光
ビームスプリッタ７６Ｂに入射する。

【００６３】一方、クロスダイクロイックミラー７１で
色分解されたＲ光及びＧ光の混合光は折り曲げミラー７
２ＲＧで方向を変え、光軸Ｌ上に配置されたＧ光反射ダ
イクロイックミラー７３に入射する。Ｇ光反射ダイクロ
イックミラー７３に入射した光は、Ｇ光反射ダイクロイ
ックミラー７３を透過して進行するＲ光と、Ｇ光反射ダ
イクロイックミラー７３で反射されて進行方向を変える
Ｇ光とに色分解される。

【００６４】この色分解されたＲ光はフィールドレンズ
７４Ｒ及び偏光板７５Ｒを通って偏光ビームスプリッタ
７６Ｒに入射する。

【００６５】一方、色分解されたＧ光はフィールドレン
ズ７４Ｇ及び偏光板７５Ｇを通って偏光ビームスプリッ
タ７６Ｇに入射する。

【００６６】編光ビームスプリッタ７６Ｂ，７６Ｒ，７
６Ｇに入射した各色光は偏光分離部によって反射されて
射出面から射出され、射出面近傍に配置されたライトバ
ルブ６０Ｂ，６０Ｒ，６０Ｇにそれぞれ入射する。

【００６７】ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｒ，６０Ｇで反
射された光は再度各色光用の偏光ビームスプリッタ７６
Ｂ，７６Ｒ，７６Ｇに入射し、偏光分離部によって透過
する変調光であるＰ偏光と反射する非変調光であるＳ偏
光とに偏光分離される。

【００６８】そして、変調光であるＰ偏光を取り出して
（検光して）クロスダイクロイックプリズム７７に各色
光毎に異なる入射面から入射させる。

【００６９】クロスダイクロイックプリズム７７に入射
したＢ光の変調光はＢ光ダイクロイック膜７７Ｂで反射
され、Ｒ光はＲ光反射ダイクロイック膜７７Ｒで反射さ
れ、Ｇ光は両膜７７Ｂ，７７Ｒを透過し、色合成されて
射出面から射出される。

【００７０】投射レンズ９０に入射した光は図示しない
スクリーン上にフルカラー像を投射する。

【００７１】次に、第２レンズ板３２、遮光部材３５、
偏光ビームスプリッタアレイ４０、１／２波長位相板４
２の関係を図２及び図３に基いて詳細に説明する。

【００７２】図２は単一偏光照明装置の部分拡大図、図
３はその分解斜視図である。

【００７３】図３において、第２レンズ板３２上に輝点
３２ｂを模式的に図示した。

【００７４】図２の（ａ）、（ｂ）は図３の光軸Ｌ近傍
の大きい輝点３２ｂ上の所定部を示し、（ａ）はレンズ
３２ａの略中央部からの射出光線、（ｂ）は光軸Ｌ近傍
で隣接するレンズ３２ａ同士の境界近傍部からの射出光
線である。

【００７５】第２レンズ板３２に行列形状に配置された
複数のレンズ３２ａには、図３に示すように、輝点３２
ｂが形成される。光軸Ｌ近傍の複数のレンズ３２ａ上に
形成される輝点３２ｂはほとんどレンズ３２ａを覆って
しまう大きさである。

【００７６】遮光部材３５上の遮光部３７は透明ガラス
部材３６上に帯状に形成されている。遮光部３７の幅は
第２レンズ板３２のレンズ３２ａの横幅の略１／２の大
きさである。遮光部３７はアルミニウム膜またはクロム
膜等の金属膜を真空蒸着等の膜形成法にて形成されてい
る。

【００７７】この遮光部材３５と偏光ビームスプリッタ
アレイ４０との間は遮光部材３５の４箇所に取り付けら
れたガラス製のスペーサ３６ａによって前述した０．５
〜１ｍｍの空隙が形成されている。

【００７８】偏光ビームスプリッタアレイ４０を形成す
る偏光ビームスプリッタ４１ａ，４１ｂの断面形状は略
正方形形状であってその一辺の長さは、第２レンズ板３
２のレンズ３２ａの断面の一辺の長さの略１／２であ
る。

【００７９】偏光ビームスプリッタ４１ｂ，４１ａは、
第２レンズ板３２のレンズ３２ａの境界部及び中央部に
対向するように配置される。

【００８０】レンズ３２ａの中央部に対向する位置にあ
る第１偏光ビームスプリッタ４１ａの射出面だけに１／
２波長位相板４２が帯状に配置されている。

【００８１】図２に示すように、（ａ）部からの光線は
遮光部材３５の開口部３８を通って、偏光ビームスプリ
ッタアレイ４０の第１偏光ビームスプリッタ４１ａに入
射したＰ偏光は射出面に配置された１／２波長位相板４
２によってＳ偏光に変換されて射出される。

【００８２】偏光分離部で反射され、隣接する第２偏光
ビームスプリッタ４１ｂに入射したＳ偏光は、その偏光
分離部で反射されて、Ｓ偏光のまま第２偏光ビームスプ
リッタ４１ｂからＰ偏光と同じ方向へ射出される。

【００８３】一方、（ｂ）部からの光線は、偏光ビーム
スプリッタアレイ４０から空隙を介して配置された遮光
部材４０の遮光部３７によって遮光され、反射されて逆
光し、光源２０方向へ進行して廃棄される。

【００８４】この実施形態によれば、以下の効果を奏す
る。

【００８５】（１）遮光部材３５は第２レンズ板３２と
偏光ビームスプリッタアレイ４０との間に配置され、し
かも第２レンズ板３２と偏光ビームスプリッタアレイ４
０とのそれぞれに対して熱伝導の悪い空隙を介して対向
しているので、遮光部３７に当たった光によって遮光部
３７に発生した熱が直接偏光ビームスプリッタ４１ａ，
４１ｂに伝搬されて１／２波長位相板４２の性能を劣化
（最悪の場合には焼損）させることを防ぐことができ
る。そのため、昨今の光源の高出力化に伴う、被照明体
たるライトバルブ６０Ｂ，６０Ｒ，６０Ｇの高輝度化に
際し、特に単一偏光による高輝度照明の維持が可能とな
る。

【００８６】（２）第２レンズ板３２と偏光ビームスプ
リッタアレイ４０との間に配置された帯状の遮光部３７
によって偏光ビームスプリッタアレイ４０ならびに１／
２波長位相板４２を通って射出されるＰ偏光をカットす
る構成としたので、純度の良好な偏光（Ｓ偏光）だけを
射出することができ、偏光板７５Ｂ，７５Ｒ，７５Ｇに
よって吸収されるＰ偏光成分を極力少なくすることがで
きる。そのため、偏光板７５Ｂ，７５Ｒ，７５Ｇの光吸
収によって発生する熱を少なくすることができ、熱に起
因する偏光板７５Ｂ，７５Ｒ，７５Ｇの性能劣化を防止
でき、偏光度の良好な各各色光を偏光ビームスプリッタ
７６Ｂ，７６Ｒ，７６Ｇへ入射させるできる。これによ
り各色ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒに偏光度の
良好な光を導くことが可能となり、コントラストの良好
な光をライトバルブ６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒで反射さ
せ、投射像のコントラストの良好な投射像の投射を維持
することができる投射型表示装置を提供することができ
る。

【００８７】（３）投射レンズ９０が、いわゆるテレセ
ントリックな構成を有しているため、投射像のコントラ
ストを良好にすることができる他に、カラーシェーディ
ングの発生を押さえることができる。

【００８８】なお、上記実施形態では、単一偏光照明装
置１０による単一偏光を色分解光学系７０で色分解し、
各色光毎に配置した偏光ビームスプリッタ７６Ｂ，７６
Ｒ，７６Ｇを通して各ライトバルブ６０Ｂ，６０Ｒ，６
０Ｇに入射し、変調して半射させ、偏光ビームスプリッ
タ７６Ｂ，７６Ｒ，７６Ｇで検光して、色合成して投射
する構成であったが、本発明の偏光照明装置はこの構成
に限定されるものではない。例えば、単一偏光照明装置
１０からの単一偏光照明光を色分解光学系で時分割し、
単一の偏光ビームスプリッタを通して単一のライトバル
ブに時分割で各色光を入射させ、偏光ビームスプリッタ
で検光して投射レンズで投射する構成や、使用するライ
トバルブとして透過型のライトバルブをＲ、Ｇ、Ｂ光毎
に配置し、色分解光学系にて色分解して各色ライトバル
ブに入射させ、変調光を色合成して投射させる構成とし
てもよいことはいうまでもない。

【００８９】また、上記の実施形態では、第１レンズ板
３１と第２レンズ板３２とを分離した構造のフライアイ
インテグレータ３０を用いたが、フライアイインテグレ
ータ３０は分離型に限定されるものではなく、一体型の
フライアイインテグレータを用いることもできる。一体
型のフライアイインテグレータを用いたときでも分離型
のフライアイインテグレータを用いたときと同様の効果
を奏することができる。

【００９０】単一偏光照明としてＰ偏光を射出したいと
きは、第１偏光ビームスプリッタ４１ａの射出面でな
く、第２偏光ビームスプリッタ４１ｂの射出面に１／２
波長位相板４２を配置すればよい。

【００９１】図４はこの発明の第２実施形態に係る単一
偏光照明装置の部分拡大図、図５はその分解斜視図であ
り、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付して
その説明を省略する。

【００９２】第１実施形態ではガラス基板３６上にアル
ミニウム膜またはクロム膜等の金属膜を真空蒸着等する
ことによって遮光部材３５を形成したが、この第２実施
形態ではアルミニウム金属板等の金属板１３６をエッチ
ングすることによって遮光部材１３５を形成した。

【００９３】遮光部材１３５は、遮光部１３７と、遮光
部１３７間に形成される開口部１３８と、遮光部１３７
の長手方向の両端に形成された枠部１３９とを有する
（図５参照）。

【００９４】遮光部材１３５は、第２レンズ板３２と偏
光ビームスプリッタアレイ４０との間に配置され、第２
レンズ板３２及び偏光ビームスプリッタアレイ４０のそ
れぞれに対して空隙を介して対向し、第２偏光ビームス
プリッタ４１ｂへのインテグレータ方向からの入射を遮
断する。

【００９５】この遮光部材１３５と偏光ビームスプリッ
タアレイ１４０との間に配置され、遮光部材１３５にプ
レス加工によって形成された４つの突起１３６ａによっ
て両者１３５，１４０間に０．５〜１ｍｍの空隙が形成
される。

【００９６】遮光部１３７は第２レンズ板３２のレンズ
３２ａの境界部と１／２波長位相板４２を配置していな
い第２偏光ビームスプリッタ４１ｂとに対向する。

【００９７】この実施形態によれば、第１実施形態と同
様の効果を奏する。

【００９８】図６はこの発明の第３実施形態に係る単一
偏光照明装置の概略構成図である。

【００９９】第１実施形態及び第２実施形態ではインテ
グレータとしていわゆるフライアイインテグレータを採
用したが、この第３実施形態ではフライアイインテグレ
ータに代えてロッドインテグレータを採用した。

【０１００】ここでは、ライトバルブ３６０の単一偏光
照明装置の構成図だけを説明し、投射型表示装置の説明
は省略する。

【０１０１】単一偏光照明装置２１０は、光源２２０
と、ロッドインテグレータ２３０と、リレーレンズ２３
３と、遮光部材２３５と、偏光ビームスプリッタアレイ
２４０とを備えている。

【０１０２】光源２２０はランプ２２１と放物面鏡等の
凹面鏡２２２とで構成される。

【０１０３】ロッドインテグレータ２３０は所定の長さ
を有する直方体の透明ガラス部材で構成されている。ロ
ッドインテグレータ２３０の断面形状は被照明体である
ライトバルブ３６０と相似形である。ロッドインテグレ
ータ２３０の入射面２３０ａは光源２２０から射出され
る光源光の集光点に位置する。

【０１０４】遮光部材２３５はロッドインテグレータ２
３０の射出面２３０ｂと偏光ビームスプリッタアレイ２
４０の入射面２４０ａとの間に配置されている。遮光部
材２３５はロッドインテグレータ２３０の射出面２３０
ｂ及び偏光ビームスプリッタアレイ２４０の入射面２４
０ａのそれぞれに対して０．５〜１ｍｍ程度の空隙を介
して対向している。

【０１０５】偏光ビームスプリッタアレイ２４０は複数
の偏光ビームスプリッタ２４１ａ，２４１ｂで構成され
ている。偏光ビームスプリッタアレイ２４０の射出面に
は１／２波長位相板２４２が規則的に配置されている。

【０１０６】ライトバルブ３６０は電気書き込み式反射
型ライトバルブであり、複数の画素が行列形状に配置さ
れている。

【０１０７】光源２２０から射出される光源光はロッド
インテグレータ３０２の入射面２３０ａから入射し、図
６に示すように進行し、長さで決定される回数（この実
施形態では１回）の内面全反射を行って射出面２３０ｂ
から射出される。このとき、入射面２３０ａの集光部に
一次光源像ａ１が、入射面２３０ａと同一平面上に一次
光源虚像ａ２とａ３とが形成される。

【０１０８】したがって、ロッドインテグレータ２３０
の射出面２３０ｂはこの一次光源像ａ１、一次虚像ａ
２，ａ３からの光が重畳して照明され、均一面光源とみ
なすことができる。

【０１０９】なお、ロッドインテグレータ２３０の長さ
を長くすれば、内面全反射の回数が増え、形成される虚
像の数が増すので射出面２３０ｂの均一性を向上させる
ことができる。

【０１１０】ロッドインテグレータ２３０の射出面２３
０ｂを射出した複数の光束はリレーレンズ２３３を通っ
て遮光部材２３５の開口部２３８を通過して偏光ビーム
スプリッタアレイ２４０の入射面２４０ａに入射する。

【０１１１】リレーレンズ２３３は、一次光源像ａ１の
像である二次光源像を偏光ビームスプリッタ２４１内
に、光源虚像ａ２，ａ３の二次像を他の偏光ビームスプ
リッタ２４１内に形成する。

【０１１２】そして、偏光ビームスプリッタ２４１ａ中
に形成された二次光源像からの光で偏光分離部を通過す
るＰ偏光は射出面に配置された１／２波長位相板２４２
によってＳ偏光に変換され、偏光分離部を反射したＳ偏
光は隣接する偏光ビームスプリッタ２４１ｂに入射し、
その偏光分離部で反射されてＳ偏光のまま射出される。

【０１１３】なお、実際には、光源２２０のランプ２２
１の輝点は所定の大きさを有しているため、一次光源像
ａ１、一次光源虚像ａ２，ａ３は所定の大きさを有する
が、これらから射出される光は、一部偏光ビームスプリ
ッタアレイ２４０に入射する前に遮光部２３７でカット
される。すなわち、遮光部２３７によって偏光度の悪化
が防止される。

【０１１４】偏光ビームスプリッタアレイ２４０の偏光
ビームスプリッタ２４１ａ，２４１ｂから射出されたＳ
偏光はコンデンサレンズ２５０に入射し、更にフィール
ドレンズ７４、偏光板７５、偏光ビームスプリッタ７６
を通ってライトバルブ３６０上に入射する。このとき、
Ｓ偏光は重畳され、単一偏光（Ｓ偏光）による均一照明
が達成される。

【０１１５】この第３実施形態によれば、第１実施形態
及び第２実施形態と同様の効果を奏する。

【０１１６】なお、この第３実施形態では、遮光部２３
５を第２実施形態で用いた遮光部材１３５と同様な構成
としたが、第１実施形態で用いた遮光部材３５と同様の
構成としてもいいことは言うまでもない。

【０１１７】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の偏光照明
装置によれば、光源光を吸収して発生した遮光板の熱が
偏光ビームスプリッタアレイを通して１／２波長位相板
に伝達され、１／２波長位相板の性能劣化を防止するこ
とができる。

【０１１８】この発明の投射型表示装置によれば、１／
２波長位相板の性能劣化も防止できるため、コントラス
トが良好で高輝度の投射像を維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の第１実施形態に係る投射型表
示装置の基本構成を示す図である。

【図２】図２は単一偏光照明装置の部分拡大図である。

【図３】図３は図２の分解斜視図である。

【図４】図４はこの発明の第２実施形態に係る単一偏光
照明装置の部分拡大図である。

【図５】図５はその分解斜視図である。

【図６】図６はこの発明の第３実施形態に係る単一偏光
照明装置の概略構成図である。

【図７】図７は従来の単一偏光照明装置の概略構成図で
ある。

【符号の説明】

１０ 単一偏光照明装置 ２０，２２０ 光源 ３０，２３０ インテグレータ ３０ａ，２３０ｂ 入射面 ３５，２３５ 遮光部材 ４０，２４０ 偏光ビームスプリッタアレイ ４０ａ，２４０ａ 出射面 ４１ａ，４１ｂ，２４１ａ，２４１ｂ 偏光ビームスプ
リッタ ４２，２４２ １／２波長位相板 ６０Ｂ，６０Ｒ，６０Ｇ，３６０ ライトバルブ（被照
明体）

フロントページの続き (72)発明者 服部 徹夫 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 Ｆターム(参考） 2H099 AA12 BA09 CA01 CA06 CA08 CA11 DA03

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源光を単一偏光に変換して被照明体を
   照明する偏光照明装置において、 前記光源光を複数の光束に分割して射出するインテグレ
   ータと、 前記インテグレータの射出光を入射し、Ｐ偏光とＳ偏光
   とに偏光分離し、前記Ｐ偏光を透過し、前記Ｓ偏光を反
   射する偏光分離部を有する第１偏光ビームスプリッタ
   と、前記偏光分離部と略平行に形成され、前記偏光分離
   部により反射された前記Ｓ偏光を入射させて前記Ｐ偏光
   と同一方向へ反射する偏光分離部を有する第２偏光ビー
   ムスプリッタとを、交互に複数組有してなる偏光ビーム
   スプリッタアレイと、 前記偏光ビームスプリッタアレイの前記Ｐ偏光の射出面
   又は前記Ｓ偏光の射出面のいずれか一方に対応させて配
   置される１／２波長位相板と、 前記インテグレータの射出面と前記偏光ビームスプリッ
   タアレイの入射面との間に設けられ、前記インテグレー
   タの射出光が前記インテグレータの射出面と対向する前
   記第２偏光ビームスプリッタの入射面に入射しないよう
   に、この入射面に対向させて配置される遮光部材とを有
   し、 前記遮光部材は前記偏光ビームスプリッタアレイから所
   定の空隙を介して配置したことを特徴とする偏光照明装
   置。
2. 【請求項２】 前記遮光部材はガラス基板上に金属膜を
   形成していることを特徴とする請求項１記載の偏光照明
   装置。
3. 【請求項３】 前記遮光部材は金属板で形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の偏光照明装置。
4. 【請求項４】 前記所定の空隙は遮光部材の周辺部に設
   けられたスペーサ又は突起によって略０．５〜１ｍｍに
   維持されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
   か１項記載の偏光照明装置。
5. 【請求項５】 ライトバルブの射出光を投射する構成の
   投射型表示装置において、前記被照明体としてのライト
   バルブの照明装置として、前記請求項１に記載の偏光照
   明装置を用いた投射型表示装置。