JP2003185975A - Device for projecting image - Google Patents

Device for projecting image

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JP2003185975A JP2002287811A JP2002287811A JP2003185975A JP 2003185975 A JP2003185975 A JP 2003185975A JP 2002287811 A JP2002287811 A JP 2002287811A JP 2002287811 A JP2002287811 A JP 2002287811A JP 2003185975 A JP2003185975 A JP 2003185975A
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英明 光武
Noritaka Mochizuki
則孝 望月
Shigeru Kawasaki
茂 川崎
Kazumi Kimura
一己 木村
Junko Aragaki
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image projecting device having a compact polarization conversion system. <P>SOLUTION: This image projecting device is provided with a supplying part for supplying polarization light, a forming part for forming image light with the polarization light, and a projecting part for projecting the image light. The supplying part has a plate-like polarizing element. The unit 20 of the plate- like polarizing element comprises three incident side prisms 21<SB>1</SB>to 21<SB>3</SB>, two outgoing side prisms 22<SB>1</SB>and 22<SB>2</SB>, quarter-wavelength plates 23<SB>1</SB>and 23<SB>2</SB>and polarization separation operating films 24<SB>1</SB>and 24<SB>2</SB>provided on a contact face between the incident side prism 21<SB>1</SB>and the outgoing side prisms 22<SB>1</SB>and 22<SB>2</SB>, respectively, a total reflection mirror 25<SB>1</SB>provided on a contact face between the incident side prism 21<SB>2</SB>and the outgoing side prism 22<SB>1</SB>, and a total reflection mirror 25<SB>3</SB>provided on a contact face between the incident side prism 21<SB>3</SB>and the outgoing side prism 22<SB>2</SB>. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、画像投影装置に関
する。 【0002】 【従来の技術】図12は、この種の画像投影装置の従来
例の一つを示す要部構成図である。 【0003】この画像投影装置は、ハロゲンランプ,メ
タルハライドランプなどからなる、非偏光光を発する光
源101と、光源101から発せられた非偏光光の一部を反射
する反射ミラー102と、光源101から直接または反射ミラ
ー102 を介して入射される非偏光光の熱線を吸収または
反射する熱線カットフィルタ103と、熱線が除去された
非偏光光を非偏光平行光に変換するコンデンサレンズ10
4と、非偏光平行光を直線偏光光に変換する偏光板105
と、直線偏光光をビデオ信号に応じて変調することによ
り画像を発生せしめる画像発生器である液晶ライトバル
ブ107と、液晶ライトバルブ107で変調された直線偏光光
のうちその透過軸方向の成分のみを透過する偏光板108
と、偏光板108を透過した直線偏光光をスクリーン(不
図示)に投射して前記画像を投影する投影光学系である
投写レンズ110とからなる。 【0004】図13は、この種の画像投影装置の他の従
来例を示す要部構成図である。 【0005】この画像投影装置は、図12に示した画像
投影装置の2つの偏光板105,108の代わりに、2つの偏
光ビームスプリッタ106,109を液晶ライトバルブ107の
前後にそれぞれ配置したものである。 【0006】図12および図13に示した画像投影装置
は、光源101から発せられた非偏光光のうち偏光板105ま
たは偏光ビームスプリッタ106を透過した直線偏光光の
みを液晶ライトバルブ107の照明光として利用するた
め、偏光板105または偏光ビームスプリッタ106を透過し
ない直線偏光光が損失となり、光の利用効率が50%以
下になるという欠点がある。 【0007】この欠点を解消した画像投影装置として、
図14に示す特開昭61−90584号公報に記載され
ているものがある。 【0008】この画像投影装置では、コンデンサレンズ
104から出射される非偏光平行光は偏光ビームスプリッ
タ111に入射し、偏光ビームスプリッタ111の作用面(2
つの直角プリズムが互いに接着された斜面に形成された
蒸着膜)111aでP偏光光LPはそのまま透過し、S偏光
光LSは上方に直角に反射して全反射プリズム112に入射
する。S偏光光LSは全反射プリズム112で右方に直角に
反射されることにより、偏光ビームスプリッタ111を透
過してくるP偏光光LPと同一方向に全反射プリズム112
から出射される。ここで、S偏光光LSとは偏光ビーム
スプリッタ111の作用面111aに平行な偏光面を有する直
線偏光光のことであり、P偏光光LPとはS偏光成分LS
と直交する偏光面を有する直線偏光光のことである。全
反射プリズム112の出射側には1/2波長板113が配置さ
れ、全反射プリズム112より出射されたS偏光光LSは、
1/2波長板113を透過することにより偏光面が90°
回転され、P偏光光LP *に変換される。また、偏光ビー
ムスプリッタ111および1/2波長板113の出射側にはそ
れぞれ光路変更用のクサビ型レンズ114,115が配置さ
れ、偏光ビームスプリッタ111を透過してくるP偏光光
Pおよび1/2波長板113で変換されたP偏光光LP *
光路が変更され、液晶ライトバルブ117の入射側の面上
の点P0で交差して合成光となる。 【0009】したがって、この画像投影装置では、偏光
ビームスプリッタ111で分離されたS偏光光LSおよびP
偏光光LPの両方で液晶ライトバルブ117を照明すること
ができるため、図12および図13に示した画像投影装
置よりも光の利用効率を倍にすることができる。 【0010】上記の他の先行技術文献としては、特開昭
63−121821号公報(光の利用効率を向上させた
液晶表示装置)、米国特許第2748659号明細書
(偏光変換素子を備える自動車のヘッドライト)、米国
特許第2810324号明細書(高効率偏光装置)など
がある。 【0011】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した特開
昭61−90584号公報記載の画像投影装置は、P偏
光光LPと1/2波長板113で変換されたP偏光光LP *
を図14に示す角度θをもって液晶ライトバルブ117に
それぞれ入射させるため、入射角による特性劣化が大き
い液晶ライトバルブ117を使用する場合には、クサビ型
レンズ114,115から液晶ライトバルブ117までの距離を
かなり大きくとり、入射角を小さくする必要があるとい
う欠点がある。 【0012】この欠点を解消する方法としては、図14
のクサビ型レンズ114,115を取り除き、P偏光光LP
1/2波長板113で変換されたP偏光光LP *とを互いに
平行のまま液晶ライトバルブ117に入射させる並列照明
方式が考えられる。しかし、この並列照明方式を特開昭
61−90584号公報記載の画像投影装置に適用して
も、光源111が完全な点光源あるいは線光源でない限
り、コンデンサレンズ104から出射される非偏光平行光
は完全なものでないため、前記2つのP偏光成分LP
P *も完全に平行なものとはならない。このことを図1
5を用いて説明する。 【0013】有限な径φをもつ光源101から発せられる
非偏光光は、距離Lを隔てて配置されたコンデンサレン
ズ104により集束されるが、コンデンサレンズ104の出射
光は完全な平行光とはならず、角度2ω(ω=tan-1
{(φ/2)/L})の範囲で拡がりをもつ非平行光と
なる。この非平行光のうち光線αは、偏光ビームスプリ
ッタ111の作用を受けずに1/2波長板113に入射するた
め、1/2波長板113からS偏光光およびP偏光光をと
もに含んだまま出射する。また、光線βは、偏光ビーム
スプリッタ111でS偏光光LSとなるが、全反射プリズム
112で反射されたのち、再び偏光ビームスプリッタ111で
反射され、光線β1で示すように全く別の位置からP偏
光光LP *として1/2波長板113から出射するか、図1
5に光線β2で示すように1/2波長板113の界面で吸収
されたりそのまま透過するため損失光となる。 【0014】したがって、上述した特開昭61−905
84号公報記載の画像投影装置は、並列照明方式で使用
するには問題があるため、クサビ型レンズ114,115が必
須となるが、液晶ライトバルブ117の光入射角特性を考
慮すると、図14に示す角度θをあまり大きくすること
ができず、クサビ型レンズ114,115と液晶ライトバルブ
117との距離を一定値以上小さくすることができないの
で、装置全体のコンパクト化を妨げるとともに、光源10
1と液晶ライトバルブ117との距離の増加に伴う照明効率
(光の利用率)の低下を招くという欠点がある。 【0015】また、上述した特開昭61−90584号
公報記載の画像投影装置は、偏光ビームスプリッタ111
および全反射プリズム112などが必要であるため、図1
2に示したものよりも装置全体が大きくなるという欠点
がある。 【0016】本発明の目的は、偏光変換系のコンパクト
化を図ることのできる画像投影装置を提供することにあ
る。 【0017】 【課題を解決するための手段】第1の発明の画像投影装
置は、照明光学系と、前記照明光学系からの偏光光で画
像光を形成する画像形成手段と、前記画像光を投影する
投影光学系とを備え、前記照明光学系は、光源からの光
の光路を横切る所定方向に沿って複数の集光レンズが並
んだレンズ群と、前記所定方向に並べられた断面が平行
四辺形の複数のガラス部材を有し、前記所定方向に沿っ
て並んだ複数の単位を有し、前記レンズ群からの前記所
定方向に並んだ複数の光束のそれぞれが前記複数の単位
のうちの対応する単位に入射する偏光素子と、前記偏光
素子の前記複数の単位からの偏光光により前記画像形成
手段を照明する光学系と、を有し、前記偏光素子の前記
複数の単位はそれぞれ、入射光を互いに偏光方向が直交
する反射光および透過光に分割する分割部と、前記反射
光および前記透過光の一方を反射して他方の進行方向と
ほぼ同じ方向に向ける反射部と、前記反射光および前記
透過光の少なくとも一方の偏光方向を変化させて両者の
偏光方向を一致させる変調部と、を有することを特徴と
する。 【0018】第2の発明の画像投影装置は、照明光学系
と、前記照明光学系からの偏光光で画像光を形成する画
像形成手段と、前記画像光を投影する投影光学系とを備
え、前記照明光学系は、光源からの光の光路を横切る所
定方向に沿って複数のレンズが並んだレンズ群と、前記
所定方向に並べられた断面が平行四辺形の複数のガラス
部材を有し、前記所定方向に沿って並んだ複数の単位を
有し、前記レンズ群からの前記所定方向に並んだ複数の
光束のそれぞれが前記複数の単位のうちの対応する単位
に入射する偏光素子と、前記偏光素子の前記複数の単位
からの偏光光により前記画像形成手段を照明する光学系
と、を有し、前記偏光素子の前記複数の単位はそれぞ
れ、前記入射する光束をP偏光光とS偏光光に分離する
偏光分離膜と、該偏光分離膜を透過したP偏光光をS偏
光光に変換する1/2波長板と、前記偏光分離膜で反射
したS偏光光を反射して前記1/2波長板を出射する前
記S偏光光の進行方向とほぼ同じ方向に向ける反射膜
と、を有することを特徴とする。 【0019】第3の発明の画像投影装置は、照明光学系
と、前記照明光学系からの偏光光で画像光を形成する画
像形成手段と、前記画像光を投影する投影光学系とを備
え、前記照明光学系は、光源からの光の光路を横切る所
定方向に沿って複数のレンズが並んだレンズ群と、前記
所定方向に並べられた断面が平行四辺形の複数のガラス
部材を有し、前記所定方向に沿って並んだ複数の単位を
有し、前記レンズ群からの前記所定方向に並んだ複数の
光束のそれぞれが前記複数の単位のうちの対応する単位
に入射する偏光素子と、前記偏光素子の前記複数の単位
からの偏光光により前記画像形成手段を照明する光学系
と、を有し、前記偏光素子の前記複数の単位はそれぞ
れ、前記入射する光束をP偏光光とS偏光光に分離する
偏光分離膜と、該偏光分離膜で反射したS偏光光をP偏
光光に変換する1/2波長板と、前記1/2波長板から
のP偏光光を反射して前記偏光分離膜を透過したP偏光
光の進行方向とほぼ同じ方向に向ける反射膜と、を有す
ることを特徴とする。 【0020】第4の発明の画像投影装置は、照明光学系
と、前記照明光学系からの偏光光で画像光を形成する画
像形成手段と、前記画像光を投影する投影光学系とを備
え、前記照明光学系は、光源からの光の光路を横切る所
定方向に沿って複数のレンズが並んだレンズ群と、前記
所定方向に並べられた断面が平行四辺形の複数のガラス
部材を有し、前記所定方向に沿って並んだ複数の単位を
有し、前記レンズ群からの前記所定方向に並んだ複数の
光束のそれぞれが前記複数の単位のうちの対応する単位
に入射する偏光素子と、前記偏光素子の前記複数の単位
からの偏光光により前記画像形成手段を照明する光学系
と、を有し、前記偏光素子の前記複数の単位はそれぞ
れ、前記入射する光束をP偏光光とS偏光光に分離する
偏光分離膜と、該偏光分離膜で反射したS偏光光を反射
して前記偏光分離膜を透過したP偏光光の進行方向とほ
ぼ同じ方向に向ける反射膜と、前記反射膜で反射したS
偏光光をP偏光光に変換する1/2波長板と、を有する
ことを特徴とする。 【0021】第5の発明の画像投影装置は、照明光学系
と、前記照明光学系からの偏光光で画像光を形成する画
像形成手段と、前記画像光を投影する投影光学系とを備
え、前記照明光学系は、光源からの光の光路を横切る所
定方向に沿って複数のレンズが並んだレンズ群と、前記
所定方向に並べられた断面が平行四辺形の複数のガラス
部材を有し、前記所定方向に沿って並んだ複数の単位を
有し、前記レンズ群からの前記所定方向に並んだ複数の
光束のそれぞれが前記複数の単位のうちの対応する単位
に入射する偏光素子と、前記偏光素子の前記複数の単位
からの偏光光により前記画像形成手段を照明する光学系
と、を有し、前記偏光素子の前記複数の単位はそれぞ
れ、互いに逆向きにほぼ同じ角度で前記光束に対し傾い
ており且つ各一方の偏光分離膜で反射した光が各他方の
偏光分離膜に入射するように傾いた、前記入射する光束
をP偏光光とS偏光光に分離する一対の偏光分離膜と、
該一対の偏光分離膜のそれぞれが反射したS偏光光をP
偏光光に変換するために該一対の偏光分離膜の対向する
面に設けた一対の1/4波長板と、前記各一方の偏光分
離膜で反射したS偏光光が前記一対の1/4波長板を通
過して偏光変換された後で前記各他方の偏光分離膜を通
過したP偏光光を反射して、前記一対の偏光分離膜を前
記1/4波長板を介さず透過したP偏光光とほぼ同じ進
行方向に向けるために、前記一対の偏光分離膜を挟むよ
うに配した一対の反射膜と、を有することを特徴とす
る。 【0022】第6の発明の画像投影装置は、照明光学系
と、前記照明光学系からの偏光光で画像光を形成する画
像形成手段と、前記画像光を投影する投影光学系とを備
え、前記照明光学系は、光源からの光の光路を横切る所
定方向に沿って複数の集光レンズが並んだレンズ群と、
前記所定方向に並べられた断面が平行四辺形の複数のガ
ラス部材を有し、前記所定方向に沿って並んだ複数の単
位を有し、前記レンズ群からの前記所定方向に並んだ複
数の光束のそれぞれが前記複数の単位のうちの対応する
単位に入射する偏光素子と、前記偏光素子の前記複数の
単位からの偏光光により前記画像形成手段を照明する光
学系と、を有し、前記偏光素子の前記複数の単位はそれ
ぞれ、互いに逆向きにほぼ同じ角度で前記光束に対し傾
いており且つ各一方の偏光分離膜で反射した光が各他方
の偏光分離膜に入射するようにした、前記入射する光束
をP偏光光とS偏光光に分離する一対の偏光分離膜と、
該一対の偏光分離膜のそれぞれが反射したS偏光光をP
偏光光に変換するために該一対の偏光分離膜の中間に設
けた1/2波長板と、前記各一方の偏光分離膜で反射し
たS偏光光が前記1/2波長板を通過して偏光変換され
た後で前記各他方の偏光分離膜を通過したP偏光光を反
射して、前記一対の偏光分離膜を前記1/2波長板を介
さず透過したP偏光光とほぼ同じ進行方向に向けるため
に、前記一対の偏光分離膜を挟むように配した一対の反
射膜と、を有することを特徴とする。 【0023】第1〜6の発明の画像投影装置のいずれか
において、前記画像形成手段は、液晶表示素子と、該液
晶表示素子の光出射側に該液晶表示素子から分離して設
けた偏光板とを有してもよく、また、前記照明光学系は
前記光源としてのランプと該ランプからの光を前記偏光
素子の方へ反射する凹面鏡を有してもよい。 【0024】第2〜6の発明の画像投影装置のいずれか
において、前記各単位において前記波長板と前記偏光分
離膜とは双方共前記単位を構成するプリズム上に設けら
れてもよい。 【0025】第1の発明の画像投影装置において、前記
各単位において前記変調部と前記分割部とは双方共前記
単位を構成するプリズム上に設けられてもよい。 【0026】上述した画像投影装置のいずれかにおい
て、前記レンズ群は、前記所定方向にレンズが並ぶフラ
イアイレンズ或いは前記所定方向にレンズが並ぶレンチ
キュラーレンズを有してもよい。 【0027】また、第2〜6の発明の画像投影装置のい
ずれかにおいて、前記波長板は、雲母や水晶などの結
晶、延伸した高分子フィルム、分子軸をそろえて配向さ
せた低分子液晶、側鎖型高分子液晶、或いは高分子中に
低分子液晶を高分子中に分散させた高分子液晶で構成し
てもよい。 【0028】また、第1の発明の画像投影装置におい
て、前記変調部は、雲母や水晶などの結晶、延伸した高
分子フィルム、分子軸をそろえて配向させた低分子液
晶、側鎖型高分子液晶、或いは高分子中に低分子液晶を
高分子中に分散させた高分子液晶で構成してもよい。 【0029】以上説明した発明の画像投影装置のいずれ
かにおいて、前記供給手段は、R,G,Bの三色の前記
偏光光を得るための複数のダイクロイックミラーを有
し、前記画像形成手段は前記R,G,Bの三色の偏光光
によりR,G,B三色の画像光を形成する3つの液晶表
示装置を有し、前記投影手段が、前記R,G,B三色の
画像光を合成して投影するように構成してもよい。 【0030】 【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。 【0031】図1は本発明の画像形成装置に用いられる
板状偏光素子の第1の実施例を示す、板状偏光素子の単
位20の構成図である。 【0032】本実施例の板状偏光素子の単位20は、断
面が直角三角形の三角柱の形状を有する第1の入射側プ
リズム211と、第1の入射側プリズム211の両隣に互
いに斜面を接触させて並べられた、第1の入射側プリズ
ム211と同じ形状を有する第1および第2の出射側プ
リズム221,222と、第1の出射側プリズム221
第1の入射側プリズム211と反対側で互いに斜面を接
触させて並べられた、第1の入射側プリズム211の半
分の形状を有する第2の入射側プリズム212と、第2
の出射側プリズム222の第1の入射側プリズム211
反対側で互いに斜面を接触させて並べられた、第2の入
射側プリズム212と同じ形状を有する第3の入射側プ
リズム213とからなり、3つの入射側プリズム211
213と2つの出射側プリズム221,222とが一体と
なって一枚の平行平板を構成している。また、第1の入
射側プリズム211と第1の出射側プリズム221との接
触面には、第1の入射側プリズム211側に第1の1/
4波長板231が設けられており、第1の出射側プリズ
ム221側に第1の偏光分離作用膜241が設けられてい
る。さらに、第1の入射側プリズム211と第2の出射
側プリズム222との接触面には、第1の入射側プリズ
ム211側に第2の1/4波長板232が設けられてお
り、第2の出射側プリズム222側に第2の偏光分離作
用膜242が設けられている。第2の入射側プリズム2
2と第1の出射側プリズム221との接触面には、第1
の全反射ミラー251が形成されており、第3の入射側
プリズム213と第2の出射側プリズム222との接触面
には、第2の全反射ミラー252が形成されている。こ
こで、第1および第2の偏光分離作用膜241,24
2は、膜面に対して平行な偏光面を有するS偏光光を反
射し、膜面に対して垂直な偏光面を有するP偏光光を透
過する特性を有する。また、第1および第2の1/4波
長板231,232は、第1および第2の入射光P1,P2
のように入射角45゜で入射してくる光に対して作用す
るものであり、その軸方向はS偏光光を円偏光に変換す
るように選択されている。 【0033】すなわち、本実施例の板状偏光素子の単位
20では、第1の入射側プリズム211と第1の出射側
プリズム221との接触面および第1の入射側プリズム
211と第2の出射側プリズム222との接触面が、非偏
光光(第1および第2の入射光P1,P2)に対してほぼ
同じ角度の傾きをもち一方からの反射光(第1および第
2のS偏光光LS1,LS2)が他方へ向かうよう互いに向
き合う一対の分割面として機能し、第1および第2の偏
光分離作用膜241,242が、入射光を互いに偏光面が
直交する反射光(第1および第2のS偏光光LS1
S2)および透過光(第1および第2のP偏光光LP1
P2)に分割する分割部として機能する。また、第1お
よび第2の全反射ミラー251,252が、反射光および
透過光の一方(第1および第2のS偏光光LS1,LS2
を反射して他方(第1および第2のP偏光光LP1
P2)の進行方向とほぼ同じ方向に向ける反射部として
機能する。さらに、第1および第2の1/4波長板23
1,232が反射光および透過光の少なくとも一方(第1
および第2のS偏光光LS1,LS2)の偏光面を変化させ
て両者の偏光面を一致させる変調部として機能する。 【0034】次に、本実施例の板状偏光素子の単位20
の動作について説明する。 【0035】第1の入射側プリズム211と第1の出射
側プリズム221との接触面に対して45゜の入射角で
入射する、ランダムな偏光面を有する第1の入射光P1
は、第1の1/4波長板231を透過したのち第1の偏
光分離作用膜241に入射し、膜面に対して垂直な偏光
面を有する第1のP偏光光LP1が第1の偏光分離作用膜
241を透過し、膜面に対して平行な偏光面を有する第
1のS偏光光LS1が第1の偏光分離作用膜241で右方
に直角に反射されることにより、第1のP偏光光LP 1
第1のS偏光光LS1とに分割される。第1のP偏光光L
P1は第1の出射側プリズム221の出射面から出射す
る。一方、第1のS偏光光LS1は、第1の1/4波長板
231を透過することにより円偏光に変換されたのち、
第2の1/4波長板232を透過することにより第2の
偏光分離作用膜242の膜面に対して垂直な偏光面を有
する第1の変換されたP偏光光LP1 *に変換される。第
1の変換されたP偏光光LP1 *は第2の偏光分離作用膜
242を透過したのち、第2の全反射ミラー252で上方
に直角に反射されて、第2の出射側プリズム222の出
射面から第1のP偏光光LP1の進行方向と同じ方向に出
射する。 【0036】また、第1の入射側プリズム211と第2
の出射側プリズム222との接触面に対して45゜の入
射角で入射する、ランダムな偏光面を有する第2の入射
光P2は、第2の1/4波長板232を透過したのち第2
の偏光分離作用膜242に入射し、膜面に対して垂直な
偏光面を有する第2のP偏光光LP2が第2の偏光分離作
用膜242を透過し、膜面に対して平行な偏光面を有す
る第2のS偏光光LS2が第2の偏光分離作用膜242
左方に直角に反射されることにより、第2のP偏光光L
P2と第2のS偏光光LS2とに分割される。第2のP偏光
光LP2は第2の出射側プリズム222の出射面から出射
する。一方、第2のS偏光光LS2は、第2の1/4波長
板232を透過することにより円偏光に変換されたの
ち、第1の1/4波長板231を透過することにより第
1の偏光分離作用膜241の膜面に対して垂直な偏光面
を有する第2の変換されたP偏光光LP2 *に変換され
る。第2の変換されたP偏光光LP2 *は第1の偏光分離
作用膜241を透過したのち、第1の全反射ミラー251
で上方に直角に反射されて、第1の出射側プリズム22
1の出射面から第2のP偏光光LP2の進行方向と同じ方
向に出射する。 【0037】したがって、本実施例の板状偏光素子の単
位20は、第1の入射側プリズム211に入射する第1
および第2の入射光P1,P2を第1および第2のP偏光
光LP 1,LP2と第1および第2の変換されたP偏光光L
P1 *,LP2 *とに損失なく変換して、出射面全面から出射
させることができる。 【0038】次に、本実施例の板状偏光素子の単位20
の各構成部品の材料について説明する。 【0039】第1,第2および第3の入射側プリズム2
1〜213および第1および第2の出射側プリズム22
1,222は、ガラスまたはプラスチックなどで構成する
ことができるが、第1および第2の偏光分離作用膜24
1,242の分離機能を最適に保つためには、屈折率選択
の自由度が大きいガラスで構成した方がよい。また、プ
リズムを用いないで平行平板の組合わせとすることも可
能であるが、この場合には、P偏光光の透過率がプリズ
ムを用いた場合よりも劣る。第1および第2の1/4波
長板231,232は、雲母や水晶などの結晶性のもの,
延伸した高分子フィルム,一定の厚さをもつ、一定方向
に分子軸を揃えて配向させた低分子液晶,側鎖型高分子
液晶、または高分子中に分散させた低分子液晶などで構
成することができる。第1および第2の偏光分離作用膜
241,242は、公知の光学多層膜で構成できる。第1
および第2の全反射ミラー251,252は、アルミ蒸着
ミラーを用いてもよいし、第2および第3の入射側プリ
ズム212,213を取除いて、第1および第2の出射側
プリズム221,222の第1の入射側プリズム22 1
反対側の斜面を空気境界面としてもよい。 【0040】図1に示した単位20を複数並べて板状偏
光素子を構成する一構成例としては、図2に示すように
単位20を横方向に複数並べて構成した板状偏光素子4
1がある。また、他の構成例としては、図3に示すよう
に単位20を横方向に複数並べて構成した列を、互いに
隣合う列同士ではピッチを半分ずらして複数列並べて構
成した板状偏光素子41aがある。なお、図2および図
3に示した板状偏光素子41,41aにおいては、互い
に隣合う単位同士の接続面となる入射側プリズム(図1
に示す第2の入射側プリズム212と第3の入射側プリ
ズム213)は一体的に構成されてもよい。 【0041】図4は本発明の画像形成装置に用いられる
板状偏光素子の第2の実施例を示す、板状偏光素子の単
位20aの構成図である。 【0042】本実施例の板状偏光素子の単位20aが図
1に示した板状偏光素子の単位20と異なる点は、第1
および第2の1/4波長板231,232の代わりに、1
/2波長板26が第1の入射側プリズム211と第1の
出射側プリズム221との接触面および第1の入射側プ
リズム211と第2の出射側プリズム222との接触面の
中間に設けられていることである。 【0043】本実施例の板状偏光素子の単位20aで
は、第1の入射光P1は、第1のP偏光光LP1が第1の
偏光分離作用膜241を透過し、第1のS偏光光LS1
第1の偏光分離作用膜241で右方に直角に反射される
ことにより、第1のP偏光光LP 1と第1のS偏光光LS1
とに分割される。第1のP偏光光LP1は第1の出射側プ
リズム221の出射面から出射する。一方、第1のS偏
光光LS1は、1/2波長板26を透過することにより偏
光面が90゜回転されて第1の変換されたP偏光光LP1
*に変換される。第1の変換されたP偏光光LP1 *は第2
の偏光分離作用膜242を透過したのち、第2の全反射
ミラー252で上方に直角に反射されて、第2の出射側
プリズム222の出射面から第1のP偏光光LP1の進行
方向と同じ方向に出射する。また、第2の入射光P
2は、第2のP偏光光LP2が第2の偏光分離作用膜242
を透過し、第2のS偏光光LS2が第2の偏光分離作用膜
242で左方に直角に反射されることにより、第2のP
偏光光LP2と第2のS偏光光LS2とに分割される。第2
のP偏光光LP2は第2の出射側プリズム222の出射面
から出射する。一方、第2のS偏光光LS2は、1/2波
長板26を透過することにより偏光面が90゜回転され
て第2の変換されたP偏光光LP2 *に変換される。第2
の変換されたP偏光光LP2 *は第1の偏光分離作用膜2
1を透過したのち、第1の全反射ミラー251で上方に
直角に反射されて、第1の出射側プリズム221の出射
面から第2のP偏光光LP2の進行方向と同じ方向に出射
する。したがって、本実施例の板状偏光素子の単位20
aもまた、第1の入射側プリズム211に入射する第1
および第2の入射光P1,P2を第1および第2のP偏光
光LP1,L P2と第1および第2の変換されたP偏光光L
P1 *,LP2 *とに損失なく変換して、出射面全面から出射
させることができる。なお、1/2波長板26は、第1
の入射側プリズム211と第1の出射側プリズム221
の接触面および第1の入射側プリズム211と第2の出
射側プリズム222との接触面の間であればどこに設け
られてもよい。 【0044】図5は本発明の画像形成装置に用いられる
板状偏光素子の第3の実施例を示す、板状偏光素子の単
位30の構成図である。 【0045】本実施例の板状偏光素子の単位30は、分
割部(偏光分離作用膜34)が非偏光光(入射光P)に
対して斜設され、反射部(全反射膜35)が分割部に対
して平行に配され、変調部として1/2波長板36が反
射光(S偏光光LS)の光路、特に反射部(全反射膜3
5)で反射された反射光(S偏光光LS)の光路に配さ
れて構成されている。 【0046】すなわち、本実施例の板状偏光素子の単位
30は、断面が平行四辺形の第1のガラス部材31
1と、第1のガラス部材311の両隣に互いに斜面を接触
させて並べられた、断面が直角三角形の第2および第3
のガラス部材312,313とからなり、3つのガラス部
材311〜313が一体となって一枚の平行平板を構成し
ている。また、第1のガラス部材311と第2のガラス
部材312との接触面には、全反射膜35が設けられて
おり、第1のガラス部材311と第3のガラス部材313
との接触面には、偏光分離作用膜34が設けられてい
る。さらに、第1のガラス部材311の出射面(入射光
Pが入射する面と反対側の面)には、1/2波長板36
が設けられている。ここで、偏光分離作用膜34は、膜
面に対して平行な偏光面を有するS偏光光を反射し、膜
面に対して垂直な偏光面を有するP偏光光を透過する特
性を有する。また、1/2波長板36は、入射角90゜
で入射してくる光に対して作用するものである。したが
って、本実施例の板状偏光素子の単位30では、偏光分
離作用膜34が、入射光を互いに偏光面が直交する反射
光(S偏光光LS)および透過光(P偏光光LP)に分割
する分割部として機能する。また、全反射膜35が、反
射光および透過光の一方(S偏光光LS)を反射して他
方(P偏光光LP)の進行方向とほぼ同じ方向に向ける
反射部として機能する。さらに、1/2波長板36が反
射光および透過光の少なくとも一方(S偏光光LS)の
偏光面を変化させて両者の偏光面を一致させる変調部と
して機能する。 【0047】次に、本実施例の板状偏光素子の単位30
の動作について説明する。 【0048】偏光分離作用膜34の膜面に対して45゜
の入射角で入射する、ランダムな偏光面を有する入射光
Pは、膜面に対して垂直な偏光面を有するP偏光光LP
が偏光分離作用膜34を透過し、膜面に対して平行な偏
光面を有するS偏光光LSが偏光分離作用膜34で左方
に直角に反射されることにより、P偏光光LPとS偏光
光LSとに分割される。P偏光光LPは第3のガラス部材
313の出射面(入射光Pが入射する面と反対側の面)
から出射する。一方、S偏光光LSは全反射膜35で上
方に直角に反射され、第2のガラス部材312の出射面
からP偏光光LPの進行方向と同じ方向に出射したの
ち、1/2波長板36を透過することにより偏光面が9
0゜回転されてP偏光光LP *に変換される。したがっ
て、本実施例の板状偏光素子の単位30は、第1のガラ
ス部材311に入射する入射光PをP偏光光LPと前記変
換されたP偏光光LP *とに損失なく変換して、出射面全
面から出射させることができる。 【0049】図5に示した単位30を複数並べて板状偏
光素子を構成する構成例としては、図1に示した単位2
0と同様に図2および図3に示した構成例がある。ここ
で、図5に示した単位30は、板状偏光素子を構成する
際、断面が平行四辺形のガラス部材を複数並べて構成で
きるため、図1に示した単位20よりも加工性に優れて
いるという効果がある。すなわち、単位20は、偏光分
離作用膜34を片面に設けたガラス板と全反射膜35
(たとえば、アルミ蒸着膜)を片面に設けたガラス板と
を交互に積層して、45゜の断面で切断し、切断面を光
学研磨したのち、1/2波長板36を接着することによ
り容易に作成できる。 【0050】図6は本発明の画像形成装置に用いられる
板状偏光素子の第4の実施例を示す、板状偏光素子の単
位30aの構成図である。 【0051】本実施例の板状偏光素子の単位30aが図
5に示した板状偏光素子の単位30と異なる点は、1/
2波長板36が偏光分離作用膜34(分割部)と全反射
膜35(反射部)との間に配されていることである。 【0052】本実施例の板状偏光素子の単位30aで
は、入射光Pは、P偏光光LPが偏光分離作用膜34を
透過し、S偏光光LSが偏光分離作用膜34で左方に直
角に反射されることにより、P偏光光LPとS偏光光LS
とに分割される。P偏光光LPは第3のガラス部材313
の出射面から出射する。一方、S偏光光LSは1/2波
長板36を透過することにより偏光面が90゜回転され
てP偏光光LP *に変換されたのち、全反射膜35で上方
に直角に反射され、第2のガラス部材312の出射面か
らP偏光光LPの進行方向と同じ方向に出射する。した
がって、本実施例の板状偏光素子の単位30aは、第1
のガラス部材311に入射する入射光PをP偏光光LP
前記変換されたP偏光光LP *とに損失なく変換して、出
射面全面から出射させることができる。 【0053】図7は本発明の画像形成装置に用いられる
板状偏光素子の第5の実施例を示す、板状偏光素子の単
位30bの構成図である。 【0054】本実施例の板状偏光素子の単位30bが図
5に示した板状偏光素子の単位30と異なる点は、1/
2波長板36が透過光(P偏光光LP)の光路である第
3のガラス部材313の出射面に接着されていることで
ある。 【0055】本実施例の板状偏光素子の単位30bで
は、入射光Pは、P偏光光LPが偏光分離作用膜34を
透過し、S偏光光LSが偏光分離作用膜34で左方に直
角に反射されることにより、P偏光光LPとS偏光光LS
とに分割される。P偏光光LPは第3のガラス部材313
の出射面から出射したのち、1/2波長板36を透過す
ることにより偏光面が90゜回転されてS偏光光LS *
変換されて出射する。一方、S偏光光LSは全反射膜3
5で上方に直角に反射され、第2のガラス部材312
出射面から前記変換されたS偏光光LSの進行方向と同
じ方向に出射する。したがって、本実施例の板状偏光素
子の単位30bは、第1のガラス部材31 1に入射する
入射光PをS偏光光LSと前記変換されたS偏光光LS *
とに損失なく変換して、出射面全面から出射させること
ができる。 【0056】図8は本発明の画像形成装置に用いられる
偏光変換ユニットの第1の実施例の一部分を示す斜視図
である。 【0057】本実施例の偏光変換ユニット40は、図2
に示した板状偏光素子41と、板状偏光素子41の入射
側に設けられた、非偏光光を柵状パターンの非偏光光に
変換する変換手段である両面レンチキュラーレンズ42
とからなる。ここで、板状偏光素子41は、両面レンチ
キュラーレンズ42から出射する柵状パターンの非偏光
光の光軸に対してほぼ直交するよう配され、柵状パター
ンの非偏光光を透過させてほぼ稠密な偏光光に変換す
る。また、図9に示すように、両面レンチキュラーレン
ズ42の入射光P1〜P3(非偏光光)の入射側の面に
は、入射光P1〜P3を集束させる作用をもつ、正パワー
レンズからなる集束作用面431〜433が、板状偏光素
子41の各単位201〜203と同じピッチで設けられて
いる。また、両面レンチキュラーレンズ42の入射光P
1〜P3の出射側の面には、集束された入射光P1〜P3
発散させて平行光にする作用をもつ、負パワーレンズか
らなる発散作用面441〜443が、各単位201〜203
の第1の入射側プリズム211(図1参照)と互いに対
向するよう設けられている。さらに、各発散作用面44
1〜443の間には、平面である非作用面451,452
設けられている。 【0058】したがって、両面レンチキュラーレンズ4
2の入射面に直角に入射してくる入射光P1〜P3は集束
作用面431〜433で集束されることにより、図9に示
すように、非作用面451,452には入射せず発散作用
面441〜443にのみ入射したのち、発散作用面441
〜443で平行光にされて出射するため、両面レンチキ
ュラーレンズ42から出射する光は柵状パターンの非偏
光光となる。この柵状パターンの非偏光光は板状偏光素
子41で偏光光に変換されたのち、各単位201〜203
の出射面の全面から出射する。なお、発散作用面441
〜443の焦点距離の絶対値を集束作用面431〜433
の焦点距離の半分とすることにより、両面レンチキュラ
ーレンズ42から出射する柵状パターンの非偏光光の光
束幅を集束作用面431〜433のピッチの半分にするこ
とができる。また、非作用面451,452に吸収膜を設
けることにより、乱反射などによる悪影響を軽減するこ
とができる。 【0059】本実施例の偏光変換ユニット40は、以下
に示す利点を有する。 【0060】(1)両面レンチキュラーレンズ42で入
射光P1〜P3を柵状パターンの非偏光光に変換して板状
偏光素子41の各単位201〜203に入射させるため、
各単位201〜203のサイズを小さくすることができ
る。また、板状偏光素子41の各単位201〜203のサ
イズをさらに小さくするためには、両面レンチキュラー
レンズ42の集束作用面431〜433のピッチを小さく
して柵状パターンの分割数を多くすればよい。 【0061】(2)光源が有限の径を有するものであっ
ても、入射光P1〜P3は板状偏光素子41の各単位20
1〜203の第1および第2の偏光分離作用膜241,4
2に必ず入射するため、図14に示した従来の画像投
影装置における欠点が解消でき、光の利用効率および出
射光の偏光度を向上させることができる。特に、第1お
よび第2の偏光分離作用膜241,242は、S偏光光に
対する反射率を100%にすることが比較的容易である
ため、出射光の偏光度を高く保つことができる。 【0062】(3)板状偏光素子41の各単位201
203の構成部品である、第1,第2および第3の入射
側プリズム211〜213と第1および第2の出射側プリ
ズム221,222とは、形状およびサイズを同じにする
ことができるため、製造上部品の種類を減らすことがで
き、低コスト化が図れる。特に、コスト的に大きな割合
を占めるプリズムの種類を減らすことができるため、低
コスト化の効果が非常に大きい。 【0063】両面レンチキュラーレンズ42は、成形性
の容易さ,透過率などの光学特性を考慮すると、アクリ
ル板を押出し成形したものまたはコンプレッション成形
したものを用いることができる。ただし、特に耐熱性が
要求される場合には、ガラス部材からなるコンプレッシ
ョン成形したものまたは研磨成形したものが好ましい。
また、両面レンチキュラーレンズ42は一体成形で構成
してもよく、片面レンチキュラーレンズを貼り合わせて
構成してもよい。また、光源が有限な径を有する場合に
は、発散作用面441〜443の焦点距離の絶対値を集束
作用面431〜433の焦点距離の半分以下とすることに
より、柵状パターンの非偏光光の光束存在領域と光束不
存在領域との比を1:1にすることができる。 【0064】本実施例の偏光変換ユニット40は、図2
に示した板状偏光素子41と両面レンチキュラーレンズ
42とを用いて構成されたが、図4〜図7に示した単位
20a,30,30a,30bからなる板状偏光素子と
両面レンチキュラーレンズとを用いて構成してもよい。 【0065】次に、本発明の画像形成装置に用いられる
偏光変換ユニットの第2の実施例について説明する。 【0066】本実施例の偏光変換ユニットは、図3に示
した板状偏光素子41aと、板状偏光素子41aの入射
側に設けられた、非偏光光を格子状パターンの非偏光光
に変換する変換手段である両面フライアイレンズとから
なる。本実施例の偏光変換ユニットにおいては、両面フ
ライアイレンズで入射光を上下および左右方向に分割し
たのち、板状偏光素子41aの各単位201〜205の第
1の入射側プリズム211に入射させる。なお、本実施
例においても、図4〜図7に示した単位20a,30,
30a,30bからなる板状偏光素子と両面フライアイ
レンズとを用いて構成してもよい。 【0067】図10は本発明の画像投影装置の第1の実
施例を示す概略構成図である。 【0068】本実施例の画像投影装置は、第1のコンデ
ンサレンズ64からの平行白色光(非偏光光)を白色直
線偏光光に変換する照明光学系として図8に示した偏光
変換ユニット40を用いている点が、図14に示した画
像投影装置と異なる。なお、本実施例の画像投影装置で
は、偏光変換ユニット40と液晶ライトバルブ66との
間に、偏光変換ユニット40からの白色直線偏光光を投
写レンズ68の瞳内に集光させる第2のコンデンサレン
ズ65が設けられている。 【0069】したがって、本実施例の画像投影装置は、
本発明の偏光変換ユニットである偏光変換ユニット40
を用いて液晶ライトバルブ66を照明するため、光源6
1から発せられた白色光(非偏光光)を損失なく液晶ラ
イトバルブ66に入射させることができるとともに、光
源61から液晶ライトバルブ66までの距離を短くする
ことができるため、画像投影装置のコンパクト化が図れ
る。 【0070】図11は本発明の画像投影装置の第2の実
施例を示す概略構成図である。 【0071】本実施例の画像投影装置は、非偏光光(白
色光)を発する光源71と、反射ミラー72と、熱線カ
ットフィルタ73と、第1のコンデンサレンズ74と、
光源71からの非偏光光を偏光光に変換する照明光学系
と、偏光光をビデオ信号に応じて変調することにより画
像を発生せしめる画像発生部と、画像を投影する投影光
学系とからなる。ここで、照明光学系は、非偏光光であ
る白色光を赤,緑,青の各色の非偏光光に分解する、第
1の分解用ダイクロイックミラー81,第2の分解用ダ
イクロイックミラー82および分解用反射ミラー83か
らなる色分解系と、各色の非偏光光の光路にそれぞれ設
けられた、図8に示した偏光変換ユニット40と同様の
構成をもつ偏光変換ユニット40R,40G,40Bと、
赤用コンデンサレンズ75R,緑用コンデンサレンズ7
Gおよび青用コンデンサレンズ75Bとから構成されて
いる。また、画像発生部は、赤,緑,青の各色の画像を
発生させる3個の発生器である赤色用液晶ライトバルブ
76R,緑色用液晶ライトバルブ76Gおよび青色用液晶
ライトバルブ76Bからなる。さらに、投影光学系は、
第1の合成用ダイクロイックミラー84と、合成用反射
ミラー85と、第2の合成用ダイクロイックミラー86
と、投写レンズ78とからなる。 【0072】本実施例の画像投影装置では、赤色の非偏
光光PRが第1の分解用ダイクロイックミラー81で上
方に直角に反射され、また、第1の分解用ダイクロイッ
クミラー81を透過したシアンの非偏光光PG+PBのう
ち青色の非偏光光PBが第2の分解用ダイクロイックミ
ラー82を透過し、緑色の非偏光光PGが第2の分解用
ダイクロイックミラー82で上方に直角に反射されるこ
とにより、第1のコンデンサレンズ74から出射され
た、非偏光光である平行白色光PR+PG+PBは、赤,
緑,青の各色の非偏光光PR,PG,PBに分解される。
なお、赤色の非偏光光PRは分解用反射ミラー83で左
方に直角に反射されたのち、赤用偏光変換ユニット40
Rに入射して、赤色の偏光光に変換される。また、緑色
の非偏光光PGは第2の分解用ダイクロイックミラー8
2で反射されたのち、緑色用偏光変換ユニット40G
入射して、緑色の偏光光に変換される。さらに、青色の
非偏光光PBは第2の分解用ダイクロイックミラー82
を透過したのち、青色用偏光変換ユニット40Bに入射
して、青色の偏光光に変換される。 【0073】赤色の偏光光は、赤用コンデンサレンズ7
Rを介して赤色用液晶ライトバルブ76Rに入射され、
カラービデオ信号の赤色成分に応じて偏光面が回転させ
られることにより変調され、P偏光光およびS偏光光の
両方を含む光束になり、さらに赤用偏光板77Rにより
直線偏光の赤色画像光R*に変換される。同様にして、
緑色の偏光光は、緑色用液晶ライトバルブ76Gおよび
緑用偏光板77Gの作用により、カラービデオ信号の緑
色成分に応じて変調された緑色画像光G*に変換され、
また、青色の偏光光は、青色用液晶ライトバルブ76B
および青用偏光板77Bの作用により、カラービデオ信
号の青色成分に応じて変調された青色画像光B*に変換
される。 【0074】赤色画像光R*と緑色画像光G*とは、第1
の合成用ダイクロイックミラー84で合成されて黄色画
像光R*+G*に変換されたのち、第2の合成用ダイクロ
イックミラー86に入射する。また、青色画像光B
*は、合成用反射ミラー85で上方に直角に反射された
のち、第2の合成用ダイクロイックミラー86に入射す
る。そして、黄色画像光R*+G*が第2の合成用ダイク
ロイックミラー86を透過し、青色画像光B*が第2の
合成用ダイクロイックミラー86で左方に直角に反射さ
れることにより、黄色画像光R*+G*と青色画像光B*
とが合成されて、カラービデオ信号に応じて変調された
白色画像光R*+G*+B*に変換される。白色画像光R*
+G*+B*は、投写レンズ78によりスクリーン(不図
示)に拡大投射され、スクリーンにカラー画像が投写さ
れる。 【0075】本実施例の画像投射装置は、赤,緑,青の
各色の非偏光光PR,PG,PBごとに偏光変換ユニット
をもつことにより、以下に示す効果を有する。 【0076】(1)赤用偏光変換ユニット40R,緑用
偏光変換ユニット40Gおよび青用偏光変換ユニット4
Bの各単位に用いられている1/4波長板および偏光
分離作用膜(図1参照)の波長依存性を零にすることは
困難であるため、非偏光光である平行白色光PR+PG
Bを入射光とするよりも、赤,緑,青の各色の非偏光
光PR,PG,PBを入射光とした方が光の利用効率の向
上が図れる。 【0077】(2)一般に光源71は有限な径を有する
ため、光源71から発せられる白色光は必ず有限の拡が
り角をもつ。また、有限の拡がり角をもつ光のビーム径
を何らかの光学系によって圧縮すると、ビーム径の圧縮
比に逆比例して拡がり角が大きくなる。したがって、図
14に示した従来の画像投影装置では、偏光変換ユニッ
トと液晶ライトバルブ117までの距離が大きいため、有
限の拡がり角をもつ光のビーム径を圧縮しても、光の拡
がり角の増加により液晶ライトバルブ117への集光効率
が低下する。一方、本実施例の画像投影装置では、薄い
平板形状の偏光変換ユニットを用いているため、偏光変
換ユニットを液晶ライトバルブに近接して設置できるの
で、赤,緑,青の各色の非偏光光PR,PG,PBの拡が
り角の増加による液晶ライトバルブ117への集光効率の
低下を防げる。 【0078】次に、本発明の画像投射装置の第3の実施
例について説明する。 【0079】本実施例の画像投射装置は、緑用偏光変換
ユニット40Gおよび青用偏光変換ユニット40Bの代わ
りに、第1の分解用ダイクロイックミラー81と第2の
分解用ダイクロイックミラー82との間(緑色の非偏光
光PGと青色の非偏光光PBとの共通光路)に設けられた
シアン用偏光変換ユニットを有する点が、図11に示し
た画像投射装置と異なる。 【0080】複数の偏光変換ユニットを用いる場合に
は、光源から発せられる光の利用効率および色ムラの発
生抑圧の点から、各偏光変換ユニットは光学的に等価な
位置(光の進行方向および振幅などが等価な位置)にそ
れぞれ配置された方がよいため、図11に示した画像投
射装置のように構成することが望ましいが、部品点数の
削減を優先する場合などでは、本実施例の画像投射装置
のように構成して、偏光変換ユニットの個数を減らして
も、従来の画像投射装置よりも光の利用効率を向上をさ
せることができるとともに、装置全体のコンパクト化も
図れる。 【0081】なお、図11に示した画像投射装置におい
て、各色用の偏光変換ユニット40 R,40G,40B
して、図4〜図7に示した単位20a,30,30a,
30bからなる板状偏光素子と両面レンチキュラーレン
ズとを組み合わせた構成のもの、または図3に示した板
状偏光素子41aと両面フライアイレンズとを組み合わ
せた構成のものを用いてもよい。また、本発明の画像投
射装置の構成は、図11に示した構成に限定されること
はなく、たとえば、特開昭62ー59919号公報のよ
うに、各色フィルタを用いて白色光を各色光に分解し、
液晶ライトバルブで変調された各色光をキューブプリズ
ムで合成する画像投射装置において、各色フィルタごと
に図8に示した偏光変換ユニット40を配置してもよ
い。また、特開昭62ー1391号公報のように、第1
のキューブプリズムで白色光を各色光に分解し、反射型
液晶ライトバルブで変調された各色光を第2のキューブ
プリズムで合成する画像投射装置において、第1のキュ
ーブプリズムの各色光の出射面に図8に示した偏光変換
ユニット40を配置してもよい。 【0082】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コンパクトな系で光源から発せられた非偏光光を偏光光
に変換して光の利用効率を向上させることができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] [0001] The present invention relates to an image projection apparatus.
I do. [0002] FIG. 12 shows a conventional image projection apparatus of this type.
It is a principal part block diagram which shows one of the examples. [0003] This image projection apparatus comprises a halogen lamp,
Light that emits unpolarized light, such as a talhalide lamp
Reflects source 101 and a portion of unpolarized light emitted from light source 101
Reflective mirror 102 and a direct or reflective mirror from light source 101
Absorbs the heat rays of unpolarized light incident through
Reflected heat ray cut filter 103 and heat ray removed
Condenser lens 10 that converts unpolarized light into unpolarized parallel light
4 and a polarizer 105 that converts unpolarized parallel light into linearly polarized light
By modulating the linearly polarized light according to the video signal.
LCD light bulb, which is an image generator that generates an image
Light and linearly polarized light modulated by the liquid crystal light valve 107
Polarizing plate 108 that transmits only the component in the transmission axis direction
And the linearly polarized light transmitted through the polarizing plate 108
(Not shown) to project the image.
And a projection lens 110. FIG. 13 shows another conventional image projection apparatus of this type.
It is a principal part block diagram which shows a conventional example. [0005] This image projection apparatus uses the image projection device shown in FIG.
Instead of the two polarizers 105 and 108 of the projection device, two polarizers
The light beam splitters 106 and 109 are connected to the liquid crystal light valve 107
They are arranged before and after, respectively. The image projection apparatus shown in FIGS. 12 and 13
Of the unpolarized light emitted from the light source 101 to the polarizing plate 105
Or the linearly polarized light transmitted through the polarizing beam splitter 106.
Is used as illumination light for the liquid crystal light valve 107.
Through the polarizing plate 105 or the polarizing beam splitter 106
No linearly polarized light is lost, and the light utilization efficiency is 50% or less.
There is a drawback that it goes down. [0007] As an image projection device that has solved this disadvantage,
This is described in JP-A-61-90584 shown in FIG.
There are things that are. In this image projection apparatus, a condenser lens
The unpolarized parallel light emitted from 104 is polarized beam split
To the working surface (2) of the polarizing beam splitter 111.
Right angle prisms are formed on a slope that is glued together
Evaporated film) 111aAnd P-polarized light LPIs transmitted as it is, S-polarized light
Light LSReflects upward at a right angle and enters the total reflection prism 112
I do. S-polarized light LSIs at right angle with total reflection prism 112
The reflected light transmits through the polarizing beam splitter 111.
P-polarized light LPTotal reflection prism 112 in the same direction as
Is emitted from. Here, the S-polarized light LSIs a polarized beam
Working surface 111 of splitter 111aWith a plane of polarization parallel to
Linearly polarized light, P-polarized light LPIs the S-polarized component LS
Linearly polarized light having a polarization plane orthogonal to all
A half-wave plate 113 is disposed on the exit side of the reflecting prism 112.
S-polarized light L emitted from the total reflection prism 112SIs
The polarization plane is 90 ° by transmitting through the half-wave plate 113
Rotated, P-polarized light LP *Is converted to In addition,
The output side of the splitter 111 and the half-wave plate 113
Wedge-shaped lenses 114 and 115 for changing the optical path are arranged respectively.
P-polarized light transmitted through the polarizing beam splitter 111
LPAnd the P-polarized light L converted by the half-wave plate 113P *Is
The optical path has been changed, and on the surface on the incident side of the liquid crystal light valve 117
Point P0And intersect with each other to form a combined light. Therefore, in this image projection device, the polarization
S-polarized light L separated by the beam splitter 111SAnd P
Polarized light LPIlluminating the LCD light valve 117 with both
The image projection device shown in FIGS.
The light use efficiency can be doubled as compared with the arrangement. As another prior art document mentioned above, Japanese Patent Application Laid-Open
No. 63-121821 (Improved light use efficiency
Liquid crystal display device), U.S. Pat.
(Automotive headlight with polarization conversion element), USA
Patent No. 2810324 (high-efficiency polarizer) etc.
There is. [0011] However, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open
The image projection device described in Japanese Patent Application Laid-Open No.
Light light LPAnd the P-polarized light L converted by the half-wave plate 113P *When
To the liquid crystal light valve 117 at an angle θ shown in FIG.
Since each is incident, the characteristic deterioration due to the incident angle is large
When using a liquid crystal light valve 117, the wedge type
The distance from the lenses 114 and 115 to the liquid crystal light valve 117
Takes quite large, it is necessary to reduce the incident angle
There are drawbacks. As a method for solving this disadvantage, FIG.
Remove the wedge-shaped lenses 114 and 115 of the P-polarized light LPWhen
P-polarized light L converted by the half-wave plate 113P *And each other
Parallel illumination that enters the liquid crystal light valve 117 as parallel
A method is conceivable. However, this parallel lighting system is disclosed in
Application to an image projection device described in JP-A-61-90584
Also, unless light source 111 is a perfect point or line light source.
And the unpolarized parallel light emitted from the condenser lens 104
Is not perfect, the two P-polarized light components LP,
LP *Are not completely parallel. This is shown in FIG.
5 will be described. Emitted from a light source 101 having a finite diameter φ
The unpolarized light is transmitted through a condenser lens that is arranged at a distance L.
Focused by the lens 104, but emitted by the condenser lens 104.
The light is not completely parallel light, and has an angle of 2ω (ω = tan-1
Non-parallel light with a spread in the range of {(φ / 2) / L})
Become. The ray α of the non-parallel light is a polarized beam splitter.
Incident on the half-wave plate 113 without being affected by the
S-polarized light and P-polarized light from the half-wave plate 113
The light is emitted while including The ray β is a polarized beam
S-polarized light L by splitter 111SBut total reflection prism
After being reflected by 112, it is again reflected by the polarizing beam splitter 111.
Reflected, ray β1As shown in the figure, P
Light light LP *Out of the half-wave plate 113 as shown in FIG.
5 to ray βTwoAbsorbed at the interface of the half-wave plate 113 as shown by
It is lost light because it is transmitted or transmitted as it is. Accordingly, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-905 is disclosed.
The image projection device described in No. 84 is used in a parallel illumination system.
Wedge-shaped lenses 114 and 115 are necessary
However, consider the light incident angle characteristics of the liquid crystal light valve 117.
Considering that the angle θ shown in FIG.
Not work, wedge-shaped lenses 114 and 115 and liquid crystal light valve
The distance to 117 can't be reduced by more than a certain value
This hinders the downsizing of the entire device, and
Lighting efficiency with increasing distance between 1 and LCD light valve 117
(Light utilization rate) is disadvantageously reduced. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-90584 mentioned above.
The image projection device described in the publication includes a polarizing beam splitter 111
1 and a total reflection prism 112 are required.
The disadvantage that the whole device is larger than that shown in 2
There is. An object of the present invention is to provide a compact polarization conversion system.
To provide an image projection device capable of
You. [0017] An image projection apparatus according to a first aspect of the present invention.
The image is formed by an illumination optical system and polarized light from the illumination optical system.
Image forming means for forming image light, and projecting the image light
A projection optical system, wherein the illumination optical system includes a light source.
A plurality of condensing lenses are arranged side by side in a predetermined direction
The lens group and the cross section arranged in the predetermined direction are parallel.
It has a plurality of quadrilateral glass members, and extends along the predetermined direction.
A plurality of units arranged side by side, and
Each of the plurality of light beams arranged in a predetermined direction is the plurality of units.
A polarizing element incident on a corresponding unit of
Forming the image with polarized light from the plurality of units of the device
And an optical system for illuminating the means,
Each of the units polarizes the incident light orthogonal to each other
A dividing section for dividing the reflected light and the transmitted light into
Reflecting one of the light and the transmitted light to the other traveling direction
A reflecting portion for turning in substantially the same direction, the reflected light and the
By changing the polarization direction of at least one of the transmitted light,
And a modulation unit for matching the polarization directions.
I do. An image projection apparatus according to a second aspect of the present invention provides an illumination optical system.
And an image forming an image light with polarized light from the illumination optical system.
Image forming means, and a projection optical system for projecting the image light.
The illumination optical system is provided at a position where the light traverses the optical path of the light from the light source.
A lens group in which a plurality of lenses are arranged in a fixed direction;
Plural glass parallel cross-sections arranged in a predetermined direction
A plurality of units having a member and arranged along the predetermined direction.
Having a plurality of lenses arranged in the predetermined direction from the lens group.
Each of the luminous flux is a corresponding unit of the plurality of units
And the plurality of units of the polarizing element
Optical system for illuminating the image forming means with polarized light from
And the plurality of units of the polarizing element are each
And separates the incident light beam into P-polarized light and S-polarized light.
A polarization separating film, and converting the p-polarized light transmitted through the polarization separating film into s-polarized light.
Reflection by a half-wave plate that converts light into light and the polarization separation film
Before reflecting the S-polarized light and exiting the half-wave plate
Reflecting film for directing in almost the same direction as the traveling direction of the S-polarized light
And having the following. An image projection apparatus according to a third aspect of the present invention provides an illumination optical system.
And an image forming an image light with polarized light from the illumination optical system.
Image forming means, and a projection optical system for projecting the image light.
The illumination optical system is provided at a position where the light traverses the optical path of light from the light source.
A lens group in which a plurality of lenses are arranged in a fixed direction;
Plural glass parallel cross-sections arranged in a predetermined direction
A plurality of units having a member and arranged along the predetermined direction.
Having a plurality of lenses arranged in the predetermined direction from the lens group.
Each of the luminous flux is a corresponding unit of the plurality of units
And the plurality of units of the polarizing element
Optical system for illuminating the image forming means with polarized light from
And the plurality of units of the polarizing element are each
And separates the incident light beam into P-polarized light and S-polarized light.
A polarization separation film, and s-polarized light reflected by the polarization separation film
A half-wave plate that converts the light into light, and the half-wave plate
P-polarized light that reflects the P-polarized light and transmits through the polarization separation film
And a reflective film for directing light in substantially the same direction as the traveling direction of light.
It is characterized by that. An image projection apparatus according to a fourth aspect of the present invention is an illumination optical system.
And an image forming an image light with polarized light from the illumination optical system.
Image forming means, and a projection optical system for projecting the image light.
The illumination optical system is provided at a position where the light traverses the optical path of the light from the light source.
A lens group in which a plurality of lenses are arranged in a fixed direction;
Plural glass parallel cross-sections arranged in a predetermined direction
A plurality of units having a member and arranged along the predetermined direction.
Having a plurality of lenses arranged in the predetermined direction from the lens group.
Each of the luminous flux is a corresponding unit of the plurality of units
And the plurality of units of the polarizing element
Optical system for illuminating the image forming means with polarized light from
And the plurality of units of the polarizing element are each
And separates the incident light beam into P-polarized light and S-polarized light.
Reflects a polarized light separating film and s-polarized light reflected by the polarized light separating film
And the traveling direction of the P-polarized light transmitted through the polarization separation film.
A reflective film oriented in the same direction, and S reflected by the reflective film.
A half-wave plate for converting polarized light into P-polarized light
It is characterized by the following. An image projection apparatus according to a fifth aspect of the present invention provides an illumination optical system.
And an image forming an image light with polarized light from the illumination optical system.
Image forming means, and a projection optical system for projecting the image light.
The illumination optical system is provided at a position where the light traverses the optical path of the light from the light source.
A lens group in which a plurality of lenses are arranged in a fixed direction;
Plural glass parallel cross-sections arranged in a predetermined direction
A plurality of units having a member and arranged along the predetermined direction.
Having a plurality of lenses arranged in the predetermined direction from the lens group.
Each of the luminous flux is a corresponding unit of the plurality of units
And the plurality of units of the polarizing element
Optical system for illuminating the image forming means with polarized light from
And the plurality of units of the polarizing element are each
And are inclined with respect to the light beam at substantially the same angle in opposite directions.
And the light reflected by each one of the polarization separation films
The incident light flux inclined so as to be incident on the polarization separation film.
A pair of polarization separation films for separating P-polarized light and S-polarized light,
The S-polarized light reflected by each of the pair of polarized light separating films is represented by P
The pair of polarized light separating films are opposed to each other to convert the polarized light into polarized light.
A pair of quarter-wave plates provided on the surface,
The S-polarized light reflected by the release film passes through the pair of quarter-wave plates.
After passing through the other polarization separation film,
The pair of polarized light separating films is reflected by reflecting the
Almost the same progress as P-polarized light transmitted without passing through the quarter-wave plate
In order to face in the row direction, the pair of polarization separation films is sandwiched.
And a pair of reflective films arranged in
You. An image projection apparatus according to a sixth aspect of the present invention is an illumination optical system.
And an image forming an image light with polarized light from the illumination optical system.
Image forming means, and a projection optical system for projecting the image light.
The illumination optical system is provided at a position where the light traverses the optical path of the light from the light source.
A lens group in which a plurality of condenser lenses are arranged along a fixed direction,
The cross-sections arranged in the predetermined direction have a plurality of parallelograms.
A plurality of unit members having a lath member and arranged in the predetermined direction.
And a plurality of lenses arranged in the predetermined direction from the lens group.
Each of the number of luminous fluxes corresponds to one of the plurality of units
A polarizing element incident on a unit, and the plurality of polarizing elements
Light for illuminating the image forming means with polarized light from a unit
A plurality of units of the polarizing element,
The light beams are inclined at substantially the same angle in opposite directions to each other.
Light reflected by one of the polarization splitting films
The incident light beam is incident on the polarization splitting film
A pair of polarization separation films for separating P-polarized light and S-polarized light,
The S-polarized light reflected by each of the pair of polarized light separating films is represented by P
In order to convert the light into polarized light, it is provided between the pair of polarized light separating films.
The light is reflected by the half-wave plate and
S-polarized light passes through the half-wave plate and is polarization-converted.
After that, the P-polarized light that has passed through each of the other polarization separation films is deflected.
And irradiates the pair of polarization separation films through the half-wave plate.
In the same traveling direction as the transmitted P-polarized light
In addition, a pair of counters arranged so as to sandwich the pair of polarization separation films
And a projection film. Any one of the image projection apparatuses according to the first to sixth inventions
In the above, the image forming means includes a liquid crystal display element and the liquid
On the light emitting side of the liquid crystal display element separately from the liquid crystal display element.
And an illumination optical system.
A lamp as the light source and the polarized light from the lamp
It may have a concave mirror that reflects towards the element. Any one of the image projection apparatuses according to the second to sixth aspects of the invention.
In each of the units, the wave plate and the polarization component
The release film is both provided on the prism constituting the unit.
It may be. In the image projection apparatus according to the first invention,
In each unit, the modulating unit and the dividing unit are both
It may be provided on a prism constituting a unit. In any of the above-described image projection apparatuses,
The lens group includes a lens array of lenses in the predetermined direction.
Eye lens or wrench in which lenses are aligned in the predetermined direction
It may have a lens. The image projection apparatus according to the second to sixth inventions
In any case, the wave plate may be a material such as mica or quartz.
Crystal, stretched polymer film, aligned with molecular axis
Low-molecular liquid crystal, side-chain high-molecular liquid crystal, or polymer
It consists of a polymer liquid crystal in which a low molecular liquid crystal is dispersed in a polymer.
May be. Further, in the image projection apparatus according to the first invention,
The modulating section may be made of a crystal such as mica or quartz,
Molecular films, low molecular liquids with aligned molecular axes
Crystal, side chain type polymer liquid crystal, or low molecular liquid crystal in polymer
It may be composed of a polymer liquid crystal dispersed in a polymer. Any of the image projectors of the invention described above
In the above, the supply means may include three colors of R, G, and B.
Has multiple dichroic mirrors for obtaining polarized light
And the image forming means is a three-color polarized light of R, G, and B.
Liquid crystal table which forms image light of R, G, B three colors by
And a projection device, wherein the projection means is provided for the three colors of R, G, and B.
You may comprise so that image light may be combined and projected. [0030] DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
A description will be given with reference to a plane. FIG. 1 is used in the image forming apparatus of the present invention.
1 shows a first embodiment of a plate-like polarizing element.
FIG. The unit 20 of the plate-like polarizing element of this embodiment is
A first entrance side surface having a triangular prism shape of a right triangle
Rhythm 211And the first incident side prism 211On both sides of each other
The first prism on the incident side, which is lined up with the slope
M211First and second exit side plugs having the same shape as
Rhythm 221, 22TwoAnd the first exit side prism 221of
First incident side prism 211Slopes on opposite sides
First incident side prism 21 arranged to be touched1Half of
Second incident-side prism 21 having a minute shapeTwoAnd the second
Exit side prism 22TwoFirst incident side prism 211When
A second entry, lined up with the slopes touching each other on opposite sides
Launch side prism 21TwoA third entrance side pump having the same shape as
Rhythm 21ThreeAnd three incident-side prisms 211~
21ThreeAnd two exit-side prisms 221, 22TwoAnd together
Thus, one parallel flat plate is formed. In addition, the first input
Launch side prism 211And the first exit side prism 221Contact with
The first incident side prism 21 is provided on the contact surface.1The first 1 /
4-wavelength plate 231Are provided, and the first exit side prism is provided.
Room 221The first polarization splitting film 24 on the side1Is provided
You. Further, the first incident side prism 211And the second emission
Side prism 22TwoThe first incident side prism is
M211A second quarter-wave plate 23 on the sideTwoIs provided
The second exit-side prism 22TwoSecond polarization separation on the side
Film 24TwoIs provided. Second incident side prism 2
1TwoAnd the first exit side prism 221The contact surface with
Total reflection mirror 251Is formed on the third incident side.
Prism 21ThreeAnd the second exit side prism 22TwoContact surface with
Has a second total reflection mirror 25TwoIs formed. This
Here, the first and second polarization separation films 24 are formed.1, 24
TwoReflects S-polarized light having a plane of polarization parallel to the film plane.
And transmits P-polarized light having a polarization plane perpendicular to the film plane.
Have the properties to pass. Also, the first and second quarter waves
Long plate 231, 23TwoIs the first and second incident light P1, PTwo
Acts on light incident at an incident angle of 45 ° as in
Whose axial direction converts S-polarized light into circularly polarized light.
Has been selected to be. That is, the unit of the plate-like polarizing element of this embodiment is
In 20, the first incident side prism 211And the first exit side
Prism 221Contact surface and first incident side prism
211And the second exit side prism 22TwoThe contact surface with
Light (first and second incident light P1, PTwoAbout)
Reflected light from one side having the same angle of inclination (first and
2 S-polarized light LS1, LS2) Towards each other so that they go to the other
It functions as a pair of split surfaces that meet each other, and
Light separation film 241, 24TwoHowever, the planes of polarization of the incident light
The orthogonal reflected light (first and second S-polarized light LS1,
LS2) And transmitted light (first and second P-polarized light LP1,
LP2) Functions as a dividing unit. In addition, the first
And second total reflection mirror 251, 25TwoBut reflected light and
One of the transmitted lights (the first and second S-polarized lights LS1, LS2)
And the other (first and second P-polarized light LP1,
LP2) As a reflector that points in almost the same direction as the traveling direction
Function. Further, the first and second quarter-wave plates 23
1, 23TwoIs at least one of reflected light and transmitted light (first
And the second S-polarized light LS1, LS2Change the polarization plane)
Function as a modulator for matching the polarization planes of the two. Next, the unit 20 of the plate-like polarizing element of the present embodiment will be described.
The operation of will be described. First incident side prism 211And the first emission
Side prism 22145 ° incident angle to the contact surface with
Incident first incident light P having a random plane of polarization1
Is the first quarter-wave plate 231After passing through the first
Light separation film 241Incident on and polarized perpendicular to the film plane
First P-polarized light L having a surfaceP1Is the first polarization separating film
241Having a polarization plane parallel to the film plane.
1 S-polarized light LS1Is the first polarization separating film 241On the right
Is reflected at right angles to the first P-polarized light LP 1When
First S-polarized light LS1And divided into First P-polarized light L
P1Is the first exit-side prism 221Exit from the exit surface of
You. On the other hand, the first S-polarized light LS1Is the first quarter-wave plate
231After being converted into circularly polarized light by transmitting
Second quarter wave plate 23TwoThrough the second
Polarized light separating film 24TwoPolarization plane perpendicular to the film surface
Converted first P-polarized light LP1 *Is converted to No.
1 converted P-polarized light LP1 *Is the second polarization separating film
24TwoAfter passing through the second total reflection mirror 25TwoAt the top
Is reflected at right angles to the second exit side prism 22TwoOut of
First P-polarized light L from launch surfaceP1In the same direction as
Shoot. The first incident side prism 211And the second
Exit side prism 22Two45 ° into the contact surface with
A second incidence with a random plane of polarization incident at an angle of incidence
Light PTwoIs the second quarter-wave plate 23TwoAfter passing through the second
Polarization separating film 24TwoAnd incident perpendicular to the film surface
Second P-polarized light L having a plane of polarizationP2Is the second polarization separation
Film 24TwoHas a plane of polarization parallel to the film plane
Second S-polarized light LS2Is the second polarization splitting film 24Twoso
By being reflected at right angles to the left, the second P-polarized light L
P2And the second S-polarized light LS2And divided into Second P-polarized light
Light LP2Is the second exit side prism 22TwoExit from exit surface of
I do. On the other hand, the second S-polarized light LS2Is the second quarter wavelength
Board 23TwoWas converted into circularly polarized light by passing through
The first quarter-wave plate 231Through the
1 polarized light separating film 241Polarization plane perpendicular to film surface
Converted P-polarized light L havingP2 *Is converted to
You. Second converted P-polarized light LP2 *Is the first polarization separation
Working film 241Through the first total reflection mirror 251
Is reflected upward at a right angle to the first exit side prism 22
1From the exit surface of the second P-polarized light LP2The same as the direction of travel
It emits in the direction. Accordingly, the plate-like polarizing element of this embodiment is simply
The position 20 is a first incident side prism 211First incident on
And the second incident light P1, PTwoTo the first and second P-polarized light
Light LP 1, LP2And the first and second converted P-polarized light L
P1 *, LP2 *And output from the entire exit surface
Can be done. Next, the unit 20 of the plate-like polarizing element of this embodiment is described.
The material of each component will be described. First, second and third entrance-side prisms 2
11~ 21ThreeAnd first and second exit-side prisms 22
1, 22TwoConsists of glass or plastic
The first and second polarization splitting films 24
1, 24TwoIn order to keep the separation function of
It is better to use a glass with a large degree of freedom. Also,
It is possible to use a combination of parallel plates without using rhythm
In this case, the transmittance of the P-polarized light
It is inferior to the case using a system. 1st and 2nd quarter wave
Long plate 231, 23TwoAre crystalline ones such as mica or quartz,
Stretched polymer film, constant thickness, constant direction
-Molecule liquid crystal, side-chain type polymer aligned with aligned molecular axes
It is composed of liquid crystal or low-molecular liquid crystal dispersed in a polymer.
Can be achieved. First and second polarized light separating action films
241, 24TwoCan be composed of a known optical multilayer film. First
And second total reflection mirror 251, 25TwoIs aluminum deposition
Mirrors may be used, and second and third entrance side pre-
Zum 21Two, 21ThreeRemoving the first and second exit sides
Prism 221, 22TwoFirst incident side prism 22 1When
The opposite slope may be the air boundary. A plurality of units 20 shown in FIG.
As an example of a configuration of an optical element, as shown in FIG.
Plate-shaped polarizing element 4 configured by arranging a plurality of units 20 in the horizontal direction
There is one. As another configuration example, as shown in FIG.
A row composed of a plurality of units 20 arranged in the horizontal direction
Adjacent rows can be arranged in multiple rows with the pitch shifted by half.
There is a plate-shaped polarizing element 41a formed. 2 and FIG.
In the plate-shaped polarizing elements 41 and 41a shown in FIG.
The entrance-side prism (see FIG. 1), which is a connection surface between adjacent units
The second incident side prism 21 shown in FIG.TwoAnd the third entrance side pre
Zum 21Three) May be integrally configured. FIG. 4 is used in the image forming apparatus of the present invention.
Example 2 of a plate-like polarizing element according to a second embodiment of the present invention.
It is a block diagram of the position 20a. The unit 20a of the plate-like polarizing element of this embodiment is shown in FIG.
The difference from the unit 20 of the plate-like polarizing element shown in FIG.
And the second quarter-wave plate 231, 23TwoInstead of 1
/ 2 wavelength plate 26 is the first incident side prism 211And the first
Exit prism 221Contact surface and the first entrance side
Rhythm 211And the second exit side prism 22TwoWith the contact surface
It is provided in the middle. In the unit 20a of the plate-like polarizing element of this embodiment,
Is the first incident light P1Is the first P-polarized light LP1Is the first
Polarized light separating film 241Through the first S-polarized light LS1But
First polarization separation film 241Is reflected at right angles to the right
Thus, the first P-polarized light LP 1And the first S-polarized light LS1
And divided into First P-polarized light LP1Is the first exit side
Rhythm 221Out of the light exit surface. On the other hand, the first S bias
Light light LS1Is polarized by transmitting through the half-wave plate 26.
The first converted P-polarized light L having its light plane rotated by 90 °P1
*Is converted to First converted P-polarized light LP1 *Is the second
Polarization separating film 24Two, Then the second total reflection
Mirror 25TwoIs reflected upward at right angles to the second exit side
Prism 22TwoFrom the exit surface of the first P-polarized light LP1Progress
The light is emitted in the same direction as the direction. Further, the second incident light P
TwoIs the second P-polarized light LP2Is the second polarization splitting film 24Two
And the second S-polarized light LS2Is the second polarization separating film
24TwoAt right angles to the second P
Polarized light LP2And the second S-polarized light LS2And divided into Second
P-polarized light LP2Is the second exit side prism 22TwoOutgoing surface of
Emitted from On the other hand, the second S-polarized light LS2Is a 1/2 wave
By passing through the long plate 26, the polarization plane is rotated by 90 °.
And the second converted P-polarized light LP2 *Is converted to Second
Converted P-polarized light LP2 *Is the first polarization separation film 2
41Through the first total reflection mirror 251Up at
Reflected at right angles, the first exit side prism 221Outgoing
From the surface, the second P-polarized light LP2Emitted in the same direction as
I do. Therefore, the unit 20 of the plate-like polarizing element of this embodiment is
a is also the first incident side prism 211First incident on
And the second incident light P1, PTwoTo the first and second P-polarized light
Light LP1, L P2And the first and second converted P-polarized light L
P1 *, LP2 *And output from the entire exit surface
Can be done. In addition, the half-wave plate 26 is the first
Incident side prism 211And the first exit side prism 221When
Contact surface and first incident side prism 211And the second out
Launch side prism 22TwoAnywhere between the contact surfaces
You may be. FIG. 5 is used in the image forming apparatus of the present invention.
Example 3 shows a third example of a plate-like polarizing element,
FIG. The unit 30 of the plate-like polarizing element of this embodiment is
The split part (polarized light separating action film 34) converts the unpolarized light (incident light P)
The reflection part (total reflection film 35) is inclined with respect to the division part.
Are arranged in parallel, and the half-wave plate 36 is
Incident light (S-polarized light LS), Especially the reflection portion (total reflection film 3).
5) reflected light (S-polarized light LS) Arranged in the light path
It is composed. That is, the unit of the plate-like polarizing element of this embodiment is
30 is a first glass member 31 having a parallelogram cross section.
1And the first glass member 311Contact the slope with each other on both sides of
The second and third sections are arranged in a right triangle,
Glass member 31Two, 31ThreeConsists of three glass parts
Lumber 311~ 31ThreeAre integrated into a single parallel plate
ing. Also, the first glass member 311And the second glass
Member 31TwoA total reflection film 35 is provided on the contact surface with
The first glass member 311And the third glass member 31Three
The polarization separation film 34 is provided on the contact surface with
You. Further, the first glass member 311Exit surface (incident light
A half-wave plate 36 is provided on the surface opposite to the surface on which P is incident.
Is provided. Here, the polarization separation film 34 is a film
Reflects S-polarized light having a plane of polarization parallel to the
A P-polarized light having a polarization plane perpendicular to the
Has the property. The half-wave plate 36 has an incident angle of 90 °.
And acts on the incoming light. But
Therefore, in the unit 30 of the plate-like polarizing element of the present embodiment, the polarization component
The separating film 34 reflects the incident light so that the planes of polarization are orthogonal to each other.
Light (S-polarized light LS) And transmitted light (P-polarized light LPSplit into)
Function as a dividing unit. Further, the total reflection film 35
One of the emitted light and the transmitted light (S-polarized light LS) Reflect others
(P-polarized light LP) In the same direction as the direction of travel
It functions as a reflector. Further, the half-wave plate 36 is
At least one of emitted light and transmitted light (S-polarized light LS)of
A modulator that changes the plane of polarization to match both planes of polarization
Function. Next, the unit 30 of the plate-like polarizing element of this embodiment is used.
The operation of will be described. 45 ° with respect to the surface of the polarization separation film 34
Incident light with random plane of polarization incident at an angle of incidence
P is a P-polarized light L having a polarization plane perpendicular to the film planeP
Is transmitted through the polarization separation film 34 and is polarized parallel to the film surface.
S-polarized light L having an optical surfaceSIs the polarization separation film 34 on the left
At right angles to the P-polarized light LPAnd S-polarized light
Light LSAnd divided into P-polarized light LPIs the third glass member
31ThreeExit surface (surface opposite to the surface on which incident light P is incident)
Emitted from On the other hand, S-polarized light LSIs on the total reflection film 35
Reflected at right angles to the second glass member 31TwoOutgoing surface of
To P-polarized light LPEmitted in the same direction as
That is, by transmitting through the half-wave plate 36, the polarization plane becomes 9
P-polarized light L rotated by 0 °P *Is converted to Accordingly
The unit 30 of the plate-like polarizing element of the present embodiment is the first glass.
Member 311The incident light P incident on the P-polarized light LPAnd the strange
The converted P-polarized light LP *To the entire exit surface
Can be emitted from the surface. A plurality of units 30 shown in FIG.
As an example of the configuration of the optical element, the unit 2 shown in FIG.
Similarly to FIG. 0, there are configuration examples shown in FIGS. here
The unit 30 shown in FIG. 5 constitutes a plate-like polarizing element.
In this case, the configuration is such that multiple parallelogram glass members are
It has better workability than the unit 20 shown in FIG.
There is an effect that there is. That is, the unit 20 is
Glass plate provided with release film 34 on one side and total reflection film 35
(For example, an aluminum vapor-deposited film) on one side with a glass plate
Are alternately laminated, cut at a 45 ° cross section, and the cut surface is
After polishing, the half-wave plate 36 is bonded.
Can be created easily. FIG. 6 is used in the image forming apparatus of the present invention.
Example 4 of a plate-like polarizing element according to a fourth embodiment of the present invention.
It is a block diagram of the position 30a. The unit 30a of the plate-like polarizing element of this embodiment is shown in FIG.
The difference from the unit 30 of the plate-like polarizing element shown in FIG.
The two-wavelength plate 36 is combined with the polarization separation film 34 (divided portion) and total reflection
That is, it is arranged between the film 35 (reflection portion). In the unit 30a of the plate-like polarizing element of this embodiment,
Is the incident light P is the P-polarized light LPChanges the polarization separation film 34
Transmitted, S-polarized light LSIs directly to the left by the polarization separation film 34.
By being reflected at an angle, the P-polarized light LPAnd S-polarized light LS
And divided into P-polarized light LPIs the third glass member 31Three
Out of the light exit surface. On the other hand, S-polarized light LSIs 1/2 wave
By passing through the long plate 36, the plane of polarization is rotated by 90 °.
P-polarized light LP *After being converted to
Is reflected at right angles to the second glass member 31TwoOutgoing surface of
P-polarized light LPAre emitted in the same direction as the traveling direction of. did
Therefore, the unit 30a of the plate-shaped polarizing element of the present embodiment is the first unit.
Glass member 311The incident light P incident on the P-polarized light LPWhen
The converted P-polarized light LP *And without loss,
The light can be emitted from the entire launch surface. FIG. 7 is used in the image forming apparatus of the present invention.
Example 5 of a plate-like polarizing element according to a fifth embodiment of the present invention.
It is a block diagram of the position 30b. The unit 30b of the plate-like polarizing element of this embodiment is shown in FIG.
The difference from the unit 30 of the plate-like polarizing element shown in FIG.
The two-wavelength plate 36 transmits light (P-polarized light LP) Is the optical path
Glass member 31 of 3ThreeIs bonded to the exit surface of
is there. In the unit 30b of the plate-like polarizing element of this embodiment,
Is the incident light P is the P-polarized light LPChanges the polarization separation film 34
Transmitted, S-polarized light LSIs directly to the left by the polarization separation film 34.
By being reflected at an angle, the P-polarized light LPAnd S-polarized light LS
And divided into P-polarized light LPIs the third glass member 31Three
After exiting from the exit surface, the light passes through the half-wave plate 36.
As a result, the polarization plane is rotated by 90 °, and the S-polarized light LS *To
It is converted and emitted. On the other hand, S-polarized light LSIs the total reflection film 3
5 is reflected upward at a right angle to the second glass member 31Twoof
From the exit surface, the converted S-polarized light LSSame as the direction of travel
Emit in the same direction. Therefore, the plate-shaped polarizer of the present embodiment
The child unit 30b is the first glass member 31 1Incident on
Incident light P is converted to S-polarized light LSAnd the converted S-polarized light LS *
And output from the entire exit surface
Can be. FIG. 8 is used in the image forming apparatus of the present invention.
1 is a perspective view showing a part of a first embodiment of a polarization conversion unit.
It is. The polarization conversion unit 40 of this embodiment is similar to that of FIG.
And the incidence of the plate-like polarizing element 41 shown in FIG.
The non-polarized light provided on the side into non-polarized light in a fence-like pattern
Double-sided lenticular lens 42 as conversion means for conversion
Consists of Here, the plate-shaped polarizing element 41 is a double-sided wrench.
Non-polarized light with a fence pattern emitted from the lens 42
It is arranged so as to be almost perpendicular to the optical axis of light, and is a fence-shaped putter.
And converts the unpolarized light into nearly dense polarized light.
You. In addition, as shown in FIG.
Incident light P1~ PThree(Non-polarized light) incident surface
Is the incident light P1~ PThreePositive power that has the function of focusing
Focusing surface 43 composed of a lens1~ 43ThreeIs a plate-shaped polarizer
Each unit 20 of child 411~ 20ThreeProvided at the same pitch as
I have. Also, the incident light P of the double-sided lenticular lens 42
1~ PThreeOf the incident light P1~ PThreeTo
Is it a negative power lens that has the effect of diverging into parallel light?
Divergent surface 441~ 44ThreeBut each unit is 201~ 20Three
First incident side prism 211(See Fig. 1)
It is provided to face. Furthermore, each diverging surface 44
1~ 44ThreeBetween the non-working surface 45 which is a plane1, 45TwoBut
Is provided. Therefore, the double-sided lenticular lens 4
Incident light P which is incident on the incidence surface at a right angle1~ PThreeIs focused
Working surface 431~ 43ThreeShown in FIG.
As shown in FIG.1, 45TwoDivergent without incident
Face 441~ 44ThreeDiverging surface 441
~ 44ThreeTo be collimated by the
The light exiting from the lens 42 is non-polarized in a fence-like pattern.
It becomes light. The non-polarized light in this fence pattern is a plate-shaped polarizer.
After being converted into polarized light by the element 41, each unit 201~ 20Three
The light exits from the entire exit surface. The diverging surface 441
~ 44ThreeThe absolute value of the focal length of1~ 43Three
By using half the focal length of a double-sided lenticular
-Unpolarized light having a fence-like pattern emitted from the lens 42
Focusing surface 431~ 43ThreeHalf the pitch of
Can be. In addition, the non-operation surface 451, 45TwoAbsorption membrane
To reduce the adverse effects of diffuse reflection, etc.
Can be. The polarization conversion unit 40 of this embodiment is as follows.
Has the following advantages. (1) Enter with a double-sided lenticular lens 42
Light P1~ PThreeInto a non-polarized light with a fence-like pattern
Each unit 20 of the polarizing element 411~ 20ThreeTo be incident on
Each unit 201~ 20ThreeCan reduce the size of
You. Further, each unit 20 of the plate-like polarizing element 411~ 20ThreeNo
To further reduce the size, double-sided lenticular
Focusing surface 43 of lens 421~ 43ThreeThe pitch of the
Then, the number of divisions of the fence pattern may be increased. (2) The light source has a finite diameter.
However, the incident light P1~ PThreeDenotes each unit 20 of the plate-like polarizing element 41
1~ 20ThreeFirst and second polarization separation films 241, 4
5TwoOf the conventional image projection shown in FIG.
The disadvantages of the shadow device can be eliminated, and the light utilization efficiency and output
The degree of polarization of the emitted light can be improved. In particular, the first
And second polarization separation film 241, 24TwoIs for S-polarized light
It is relatively easy to set the reflectivity to 100%
Therefore, the degree of polarization of the emitted light can be kept high. (3) Each unit 20 of the plate-shaped polarizing element 411~
20ThreeThe first, second and third incident components
Side prism 211~ 21ThreeAnd first and second emission side pre-
Zum 221, 22TwoMeans the same shape and size
Can reduce the number of parts in production.
Cost can be reduced. In particular, a large percentage in terms of cost
Prism type that occupies
The effect of cost reduction is very large. The double-sided lenticular lens 42 has good moldability.
Considering optical characteristics such as ease of transmission and transmittance,
Extrusion or compression molding
Can be used. However, especially heat resistance
If required, compression made of glass
It is preferable to use a molded or polished product.
The double-sided lenticular lens 42 is formed by integral molding.
You can also attach a single-sided lenticular lens
You may comprise. Also, when the light source has a finite diameter
Is a diverging surface 441~ 44ThreeFocus Absolute Value of Focal Length
Working surface 431~ 43ThreeLess than half the focal length of
Therefore, the light flux existing area of the non-polarized light in the fence pattern and the light flux
The ratio with respect to the existence area can be set to 1: 1. The polarization conversion unit 40 of this embodiment is similar to that of FIG.
Plate-like polarizing element 41 and double-sided lenticular lens shown in FIG.
42, but the unit shown in FIGS.
A plate-like polarizing element comprising 20a, 30, 30a, and 30b;
You may comprise using a double-sided lenticular lens. Next, the image forming apparatus of the present invention is used.
A second embodiment of the polarization conversion unit will be described. The polarization conversion unit of this embodiment is shown in FIG.
Plate-shaped polarizing element 41a and incidence of the plate-shaped polarizing element 41a
The non-polarized light on the side
From a double-sided fly-eye lens
Become. In the polarization conversion unit of this embodiment, the double-sided
The incoming light is split vertically and horizontally by a lie-eye lens.
After that, each unit 20 of the plate-shaped polarizing element 41a1~ 20FiveNo.
1 incident side prism 211Incident on This implementation
Also in the example, the units 20a, 30, and 30 shown in FIGS.
Plate-shaped polarizing element composed of 30a and 30b and double-sided fly-eye
You may comprise using a lens. FIG. 10 shows a first embodiment of the image projection apparatus according to the present invention.
It is a schematic structure figure showing an example. The image projection apparatus according to the present embodiment has a first
Parallel white light (non-polarized light) from the sensor lens 64
Polarized light shown in FIG. 8 as an illumination optical system for converting to linearly polarized light
The point that the conversion unit 40 is used is different from the image shown in FIG.
Different from the image projection device. Note that the image projection device of the present embodiment
Of the polarization conversion unit 40 and the liquid crystal light valve 66
In between, the white linearly polarized light from the polarization conversion unit 40 is projected.
Second condenser lens for condensing light in the pupil of the imaging lens 68
The door 65 is provided. Therefore, the image projection apparatus of this embodiment is
Polarization conversion unit 40 which is the polarization conversion unit of the present invention
To illuminate the liquid crystal light valve 66 using the
The white light (non-polarized light) emitted from 1
Light to the light valve 66
Shorten the distance from the source 61 to the liquid crystal light valve 66
Can reduce the size of the image projection device.
You. FIG. 11 shows a second embodiment of the image projection apparatus according to the present invention.
It is a schematic structure figure showing an example. The image projection apparatus according to the present embodiment uses a non-polarized light (white
A light source 71 for emitting colored light), a reflecting mirror 72,
A cut filter 73, a first condenser lens 74,
Illumination optical system that converts unpolarized light from light source 71 to polarized light
Image by modulating the polarized light according to the video signal.
An image generator for generating an image, and projection light for projecting the image
Consisting of academics. Here, the illumination optical system is a non-polarized light.
White light into red, green, and blue unpolarized light.
The first dichroic mirror 81 for disassembly and the second dichroic mirror for disassembly
Ecroic mirror 82 and reflection mirror 83 for disassembly
Color separation system, and the optical path for unpolarized light of each color.
The same as the polarization conversion unit 40 shown in FIG.
Polarization conversion unit 40 having configurationR, 40G, 40BWhen,
Red condenser lens 75R, Green condenser lens 7
5GAnd blue condenser lens 75BAnd is composed of
I have. In addition, the image generating unit generates an image of each color of red, green, and blue.
Liquid crystal light valve for red which is three generators
76R, Green liquid crystal light valve 76GAnd blue liquid crystal
Light valve 76BConsists of Further, the projection optical system includes:
First combining dichroic mirror 84 and combining reflection
Mirror 85 and second dichroic mirror 86 for synthesis
And a projection lens 78. In the image projection apparatus of this embodiment, the red
Light light PRIs on the first disassembly dichroic mirror 81
And a first dichroic disassembly
Non-polarized light P transmitted through the mirror 81G+ PBBaby
Blue unpolarized light PBIs the second dichroic mixer for decomposition
And the green unpolarized light PGIs for the second disassembly
The light is reflected upward by the dichroic mirror 82 at right angles.
As a result, the light is emitted from the first condenser lens 74
In addition, the parallel white light P which is unpolarized lightR+ PG+ PBIs red,
Unpolarized light P of each color of green and blueR, PG, PBIs decomposed into
Note that the red unpolarized light PRIs the reflection mirror 83 for disassembly, left
After being reflected at right angles to the right, the polarization conversion unit 40 for red
RAnd is converted into red polarized light. Also green
Unpolarized light PGIs a second dichroic mirror for disassembly 8
After being reflected at 2, the green polarization conversion unit 40GTo
The incident light is converted into green polarized light. In addition, the blue
Unpolarized light PBIs a second dichroic mirror for disassembly 82
And then the blue polarization conversion unit 40BIncident on
Then, it is converted into blue polarized light. The red polarized light is supplied to the red condenser lens 7.
5RThrough the liquid crystal light valve 76 for redRIncident on
The plane of polarization is rotated according to the red component of the color video signal.
Of the P-polarized light and S-polarized light
It becomes a luminous flux including both, and further a polarizing plate 77 for red.RBy
Linearly polarized red image light R*Is converted to Similarly,
The green polarized light is supplied to the liquid crystal light valve 76 for green.Gand
Green polarizing plate 77GOf the color video signal green
Green image light G modulated according to color components*Is converted to
Further, the blue polarized light is supplied to the blue liquid crystal light valve 76.B
And blue polarizing plate 77BOf the color video signal
Blue image light B modulated according to the blue component of the signal*Conversion to
Is done. Red image light R*And green image light G*Is the first
Synthesized by the dichroic mirror 84 for synthesis
Image light R*+ G*After the conversion, the second synthesis dichroic
The light enters the Ick mirror 86. In addition, blue image light B
*Was reflected upward at a right angle by the reflecting mirror 85 for synthesis.
After that, the light enters the second dichroic mirror 86 for synthesis.
You. Then, the yellow image light R*+ G*Is the second synthetic dike
The blue image light B transmitted through the Loic mirror 86*Is the second
Reflected at right angle to left by dichroic mirror 86 for synthesis
The yellow image light R*+ G*And blue image light B*
Were synthesized and modulated according to the color video signal.
White image light R*+ G*+ B*Is converted to White image light R*
+ G*+ B*Is screen (not shown) by the projection lens 78.
Shown), and a color image is projected on the screen.
It is. The image projection apparatus according to the present embodiment has a red, green, and blue
Unpolarized light P of each colorR, PG, PBPolarization conversion unit for each
Has the following effects. (1) Red polarization conversion unit 40R, For green
Polarization conversion unit 40GAnd blue polarization conversion unit 4
0BQuarter-wave plate and polarization used for each unit
Zeroing the wavelength dependence of the separation membrane (see Fig. 1)
Since it is difficult, the parallel white light PR+ PG+
PB, Unpolarized red, green, and blue colors
Light PR, PG, PBThe light use efficiency
I can improve it. (2) Generally, the light source 71 has a finite diameter
Therefore, the white light emitted from the light source 71 always has a finite spread.
With an angle. The beam diameter of light with a finite divergence angle
Is compressed by some optical system, the beam diameter is reduced.
The divergence angle increases in inverse proportion to the ratio. Therefore, the figure
In the conventional image projection apparatus shown in FIG.
Yes, because the distance between the
Even if the beam diameter of light with a minimum divergence angle is compressed, the light
Light collection efficiency to the liquid crystal light valve 117 due to increase in the angle of inclination
Decreases. On the other hand, in the image projection apparatus of the present embodiment,
Since a flat plate polarization conversion unit is used, the polarization
Replacement unit can be installed close to the liquid crystal light valve
And the unpolarized light P of each color of red, green, and blueR, PG, PBExpansion
The light collection efficiency of the liquid crystal light valve 117
Prevents decline. Next, a third embodiment of the image projection apparatus of the present invention will be described.
An example will be described. The image projection apparatus according to the present embodiment uses a green polarization converter.
Unit 40GAnd blue polarization conversion unit 40BInstead of
In addition, the first disassembly dichroic mirror 81 and the second
Between the splitting dichroic mirror 82 (green non-polarized light
Light PGAnd blue unpolarized light PBAnd a common optical path)
The point having the polarization conversion unit for cyan is shown in FIG.
Image projection device. When a plurality of polarization conversion units are used,
Indicates the efficiency of light emitted from the light source and
In terms of raw suppression, each polarization conversion unit is optically equivalent.
Position (where the traveling direction and amplitude of light are equivalent).
Since it is better to arrange them respectively, the image projection shown in FIG.
Although it is desirable to configure it like a shooting device, the number of parts
In the case where reduction is prioritized, for example, the image projection apparatus of the present embodiment is used.
And reduce the number of polarization conversion units.
Also improve light utilization efficiency over conventional image projection equipment.
As well as making the entire device more compact
I can do it. In the image projection device shown in FIG.
And the polarization conversion unit 40 for each color. R, 40G, 40BWhen
Then, the units 20a, 30, 30a, shown in FIGS.
Plate-shaped polarizing element composed of 30b and double-sided lenticular lens
And the plate shown in FIG.
-Shaped polarizing element 41a combined with a double-sided fly-eye lens
It is also possible to use one having a configuration in which it is provided. In addition, the image projection of the present invention
The configuration of the shooting device is limited to the configuration shown in FIG.
However, for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-59919.
As described above, the white light is separated into each color light using each color filter,
Cube prism for each color light modulated by liquid crystal light valve
For each color filter in an image projection device that combines images
The polarization conversion unit 40 shown in FIG.
No. In addition, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-1391,
Of white light into each color light by the cube prism
Each color light modulated by the liquid crystal light valve is converted to a second cube.
In an image projection apparatus that combines images using a prism,
The polarization conversion shown in FIG. 8 on the emission surface of each color light of the prism
The unit 40 may be arranged. [0082] As described above, according to the present invention,
Unpolarized light emitted from a light source in a compact system is polarized light
To improve the light use efficiency.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の画像投影装置に用いられる板状偏光素
子の第1の実施例を示す、板状偏光素子の単位20の構
成図である。 【図2】図1に示した単位20を複数並べて板状偏光素
子を構成した一構成例を示す部分図である。 【図3】図1に示した単位20を複数並べて板状偏光素
子を構成した他の構成例を示す部分図である。 【図4】本発明の画像投影装置に用いられる板状偏光素
子の第2の実施例を示す、板状偏光素子の単位20aの
構成図である。 【図5】本発明の画像投影装置に用いられる板状偏光素
子の第3の実施例を示す、板状偏光素子の単位30の構
成図である。 【図6】本発明の画像投影装置に用いられる板状偏光素
子の第4の実施例を示す、板状偏光素子の単位30aの
構成図である。 【図7】本発明の画像投影装置に用いられる板状偏光素
子の第5の実施例を示す、板状偏光素子の単位30bの
構成図である。 【図8】本発明の画像投影装置に用いられる偏光変換ユ
ニットの第1の実施例の一部分を示す斜視図である。 【図9】図8に示した両面レンチキュラーレンズ42の
動作を説明する図である。 【図10】本発明の画像投影装置の第1の実施例を示す
概略構成図である。 【図11】本発明の画像投影装置の第2の実施例を示す
概略構成図である。 【図12】従来の投写型表示装置の一例を示す要部構成
図である。 【図13】従来の投写型表示装置の他の例を示す要部構
成図である。 【図14】特開昭61−90584号公報に記載されて
いる投写型表示装置を示す要部構成図である。 【図15】図14の投写表示装置において並列照明方式
を適用したときの問題点を説明する図である。 【符号の説明】 20,201〜205,20a,30,30a,30b
単位 211〜213 入射側プリズム 221,222 出射側プリズム 231,232 1/4波長板 241,242,34 偏光分離作用膜 251,252 全反射ミラー 311〜313 ガラス部材 35 全反射膜 36 1/2波長板 40 偏光変換ユニット 40R 赤用偏光変換ユニット 40G 緑用偏光変換ユニット 40B 青用偏光変換ユニット 41 板状偏光素子 42 両面レンチキュラーレンズ 431〜433 集束作用面 441〜443 発散作用面 451,452 非作用面 61,71 光源 62,72 反射ミラー 63,73 熱線カットフィルタ 64,74 第1のコンデンサレンズ 65 第2のコンデンサレンズ 66 液晶ライトバルブ 67 偏光板 68,78 投写レンズ 75R 赤用コンデンサレンズ 75G 緑用コンデンサレンズ 75B 青用コンデンサレンズ 76R 赤用液晶ライトバルブ 76G 緑用液晶ライトバルブ 76B 青用液晶ライトバルブ 77R 赤用偏光板 77G 緑用偏光板 77B 青用偏光板 81 第1の分解用ダイクロイックミラー 82 第2の分解用ダイクロイックミラー 83 分解用反射ミラー 84 第1の合成用ダイクロイックミラー 85 合成用反射ミラー 86 第2の合成用ダイクロイックミラー P,P1,P2,P3 入射光 LP,LP1,LP2 P偏光光 LS,LS1,LS2 S偏光光 LP *,LP1 *,LP2 * 変換されたP偏光光 LS *,LS1 *,LS2 * 変換されたS偏光光 PR+PG+PB 平行白色光 PR 赤色の非偏光光 PG 緑色の非偏光光 PB 青色の非偏光光 R* 赤色画像光 G* 緑色画像光 B* 青色画像光 R*+G* 黄色画像光 R*+G*+B* 白色画像光
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram of a plate-shaped polarizing element unit 20 showing a first embodiment of a plate-shaped polarizing element used in the image projection apparatus of the present invention. FIG. 2 is a partial view showing one configuration example in which a plurality of units 20 shown in FIG. 1 are arranged to form a plate-shaped polarizing element. FIG. 3 is a partial view showing another configuration example in which a plurality of units 20 shown in FIG. 1 are arranged to form a plate-like polarizing element. FIG. 4 is a configuration diagram of a plate-shaped polarizing element unit 20a showing a second embodiment of the plate-shaped polarizing element used in the image projection apparatus of the present invention. FIG. 5 is a configuration diagram of a plate-shaped polarizing element unit 30 showing a third embodiment of the plate-shaped polarizing element used in the image projection apparatus of the present invention. FIG. 6 is a configuration diagram of a plate-shaped polarizing element unit 30a showing a fourth embodiment of the plate-shaped polarizing element used in the image projection device of the present invention. FIG. 7 is a configuration diagram of a plate-like polarizing element unit 30b showing a fifth embodiment of the plate-like polarizing element used in the image projection apparatus of the present invention. FIG. 8 is a perspective view showing a part of a first embodiment of the polarization conversion unit used in the image projection apparatus of the present invention. FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the double-sided lenticular lens shown in FIG. FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of the image projection apparatus of the present invention. FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the image projection apparatus of the present invention. FIG. 12 is a main part configuration diagram showing an example of a conventional projection display device. FIG. 13 is a main part configuration diagram showing another example of a conventional projection display device. FIG. 14 is a main part configuration diagram showing a projection type display device described in JP-A-61-90584. FIG. 15 is a diagram illustrating a problem when a parallel illumination method is applied to the projection display device of FIG. 14; [Description of Signs] 20, 20 1 to 20 5 , 20a, 30, 30a, 30b
Units 21 1 to 21 3 Incident side prisms 22 1 , 22 2 Outgoing side prisms 23 1 , 23 2 1/4 wavelength plates 24 1 , 24 2 , 34 Polarized light separating films 25 1 , 25 2 Total reflection mirrors 31 1 to 31 3 glass member 35 Total reflection film 36 1/2 wavelength plate 40 Polarization conversion unit 40 R Red light conversion unit 40 G Green light polarization conversion unit 40 B Blue light polarization conversion unit 41 Plate-shaped polarizing element 42 Double-sided lenticular lens 43 1 to 43 3 focusing action surface 44 1-44 3 diverging working surfaces 45 1, 45 2 nonoperating surface 61 and 71 light sources 62, 72 reflecting mirror 63, 73 heat ray cut filter 64, 74 first condenser lens 65 second condenser lens 66 liquid crystal light valves 67 polarizer 68, 78 projection lens 75 R red condenser lens 75 G green condenser lens 75 B for blue condenser lens 76 R red Liquid crystal light valve 76 G for green liquid crystal light valve 76 B for blue liquid crystal light valves 77 R for red polarizing plate 77 G for green polarizer 77 B for blue polarizing plate 81 first decomposition dichroic mirror 82 second cracking dichroic mirror 83 cracking reflecting mirror 84 first synthesizing dichroic mirror 85 for synthesizing reflection mirror 86 second synthesizing dichroic mirror P, P 1, P 2, P 3 the incident light L P, L P1, L P2 P -polarized light L S, L S1, L S2 S -polarized light L P *, L P1 *, L P2 * converted P-polarized light L S *, L S1 *, S is L S2 * convert polarized light P R + P G + P B parallel white light P R red unpolarized light P G green unpolarized light P B blue unpolarized light R * red image light G * green image light B * blue image light R * + G * yellow image light R * + G * + B * White image light

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03B 21/14 G03B 21/14 A (72)発明者 川崎 茂 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 木村 一己 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 新嘉喜 純子 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 2H049 BA05 BA06 BA07 BB03 BC22 2H088 EA14 EA15 HA13 HA15 HA20 HA21 HA24 HA28 MA06 MA20 2H091 FA05Z FA08X FA08Z FA14X FA26X FA26Z FA41Z FB07 FB08 FC02 FC15 FD15 LA11 MA07 2H099 AA12 BA09 BA17 CA05 DA00 2K103 AA01 AA05 AA11 AA16 AB07 BC14 BC25 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification FI FI Theme Court ゛ (Reference) G03B 21/14 G03B 21/14 A (72) Inventor Shigeru Kawasaki 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Within Canon Inc. (72) Inventor Kazumi Kimura 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Junko Shinkaki 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. F-term (for reference) 2H049 BA05 BA06 BA07 BB03 BC22 2H088 EA14 EA15 HA13 HA15 HA20 HA21 HA24 HA28 MA06 MA20 2H091 FA05Z FA08X FA08Z FA14X FA26X FA26Z FA41Z FB07 FB08 FC02 FC15 FD15 LA11 MA07 2H0A01A07 DA05 BC14 BC25

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 照明光学系と、 前記照明光学系からの偏光光で画像光を形成する画像形
成手段と、 前記画像光を投影する投影光学系とを備え、 前記照明光学系は、 光源からの光の光路を横切る所定方向に沿って複数の集
光レンズが並んだレンズ群と、 前記所定方向に並べられた断面が平行四辺形の複数のガ
ラス部材を有し、前記所定方向に沿って並んだ複数の単
位を有し、前記レンズ群からの前記所定方向に並んだ複
数の光束のそれぞれが前記複数の単位のうちの対応する
単位に入射する偏光素子と、 前記偏光素子の前記複数の単位からの偏光光により前記
画像形成手段を照明する光学系と、を有し、 前記偏光素子の前記複数の単位はそれぞれ、 入射光を互いに偏光方向が直交する反射光および透過光
に分割する分割部と、前記反射光および前記透過光の一
方を反射して他方の進行方向とほぼ同じ方向に向ける反
射部と、 前記反射光および前記透過光の少なくとも一方の偏光方
向を変化させて両者の偏光方向を一致させる変調部と、
を有することを特徴とする画像投影装置。
1. An illumination optical system comprising: an illumination optical system; image forming means for forming image light with polarized light from the illumination optical system; and a projection optical system for projecting the image light. The optical system includes a lens group in which a plurality of condenser lenses are arranged along a predetermined direction crossing an optical path of light from the light source, and a plurality of glass members having a parallelogram-shaped cross section arranged in the predetermined direction, A polarizing element having a plurality of units arranged in the predetermined direction, and each of a plurality of light beams arranged in the predetermined direction from the lens group being incident on a corresponding unit of the plurality of units; An optical system for illuminating the image forming means with polarized light from the plurality of units of the polarizing element, wherein the plurality of units of the polarizing element are respectively a reflected light and a reflected light whose polarization directions are orthogonal to each other. Dividing into transmitted light Part, a reflecting part for reflecting one of the reflected light and the transmitted light and directing the reflected light and the transmitted light in the same direction as the other traveling direction, A modulating unit for matching directions,
An image projection device comprising:
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