JP2003228024A - 光学装置およびこの光学装置を用いたプロジェクタ - Google Patents
光学装置およびこの光学装置を用いたプロジェクタInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 液晶プロジェクタ装置等に使用される光学装
置の小型化を図るとともに、偏光光への変換効率を向上
させ、均一で高い集光効率を得ること。 【解決手段】 反射面が半割の放物面となっている主鏡
１２ａと、半割の球面状の反射面を有する補助鏡１２ｂ
とを各々の焦点を一致させて組み合わせ、該焦点にアー
ク中心を合わせて放電ランプ１１を配置した光源部１０
から放出される光を、偏光変換素子２０に入射する。偏
光変換素子２０は、光源部１０から放出される光が入射
し、該入射光をＰ偏光光とＳ偏光光に分け、一方を透過
させ、他方を反射する第１の光学素子２１と、該第１の
光学素子からの反射光が入射し、上記第１の光学素子が
出射する偏光光と同一の偏光光を、同一方向に出射する
第２の光学素子２２とから構成され、該偏光変換部２０
から出射する偏光光は、インテグレータレンズ１３ａに
入射して、均一化され被照射面に照射される。
置の小型化を図るとともに、偏光光への変換効率を向上
させ、均一で高い集光効率を得ること。 【解決手段】 反射面が半割の放物面となっている主鏡
１２ａと、半割の球面状の反射面を有する補助鏡１２ｂ
とを各々の焦点を一致させて組み合わせ、該焦点にアー
ク中心を合わせて放電ランプ１１を配置した光源部１０
から放出される光を、偏光変換素子２０に入射する。偏
光変換素子２０は、光源部１０から放出される光が入射
し、該入射光をＰ偏光光とＳ偏光光に分け、一方を透過
させ、他方を反射する第１の光学素子２１と、該第１の
光学素子からの反射光が入射し、上記第１の光学素子が
出射する偏光光と同一の偏光光を、同一方向に出射する
第２の光学素子２２とから構成され、該偏光変換部２０
から出射する偏光光は、インテグレータレンズ１３ａに
入射して、均一化され被照射面に照射される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ショートアーク放
電ランプを用いた光源部を有する光学装置およびこの光
学装置を用いたプロジェクタに関する。
電ランプを用いた光源部を有する光学装置およびこの光
学装置を用いたプロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶プロジェクタ装置等、プロジェクタ
装置の投射用光源として、光源ランプ、偏光変換素子等
を用いた光学装置が使用される。上記光学装置において
は、光源ランプから放射される光を光軸に平行な光にし
て、上記偏光変換素子に入射することにより、効率よく
偏光光に変換することが要求される。図６に従来の上記
光学装置の構成例を示す。上記光学装置は、図６（ａ）
に示すように、ショートアーク型放電ランプ等の光源ラ
ンプ１１と、凹面鏡（以下集光鏡という）１２と、光を
平均化するための第１、第２のインテグレータレンズ１
３ａ，１３ｂと、薄型偏光変換素子１４と、視野レンズ
１５とから構成される。
装置の投射用光源として、光源ランプ、偏光変換素子等
を用いた光学装置が使用される。上記光学装置において
は、光源ランプから放射される光を光軸に平行な光にし
て、上記偏光変換素子に入射することにより、効率よく
偏光光に変換することが要求される。図６に従来の上記
光学装置の構成例を示す。上記光学装置は、図６（ａ）
に示すように、ショートアーク型放電ランプ等の光源ラ
ンプ１１と、凹面鏡（以下集光鏡という）１２と、光を
平均化するための第１、第２のインテグレータレンズ１
３ａ，１３ｂと、薄型偏光変換素子１４と、視野レンズ
１５とから構成される。
【０００３】そして、光源ランプ１１から放射される光
を光源ランプ１１のアーク軸と一致した光軸を持つ集光
鏡１２等で集光し、平行光を第１のインテグレータレン
ズ１３ａ、第２のインテグレータレンズ１３ｂに入射す
る。第１、第２のインテグレータレンズ１３ａ，１３ｂ
は、光源ランプ１１が放出する光を被照射面に重畳照明
し、被照射面における照度分布を平均化する。第１、第
２のインテグレータレンズ１３ａ，１３ｂにより平均化
された光は薄型偏光変換素子１４に入射する。薄型偏光
変換素子１４は、入射する光を例えばＳ偏光光（縦偏光
波：以下Ｓ波という）に変換し、このＳ波は視野レンズ
１５を介して液晶パネル１６に入射する。液晶パネル１
６は、液晶パネル本体の前後に偏光板を設けたものであ
り、液晶パネル本体の光入射側に設けられた前偏光板に
より、入射光を例えばＳ波に変換し、液晶パネル本体の
光出射側に設けられた後偏光板により出射光をＰ偏光光
（横偏光波：以下Ｐ波という）に変換する。したがっ
て、上記のように薄型偏光変換素子１３により、液晶パ
ネル１６に入射する光を予めＳ波に変換しておくことに
より、上記前偏光板の加熱を防止することができる。
を光源ランプ１１のアーク軸と一致した光軸を持つ集光
鏡１２等で集光し、平行光を第１のインテグレータレン
ズ１３ａ、第２のインテグレータレンズ１３ｂに入射す
る。第１、第２のインテグレータレンズ１３ａ，１３ｂ
は、光源ランプ１１が放出する光を被照射面に重畳照明
し、被照射面における照度分布を平均化する。第１、第
２のインテグレータレンズ１３ａ，１３ｂにより平均化
された光は薄型偏光変換素子１４に入射する。薄型偏光
変換素子１４は、入射する光を例えばＳ偏光光（縦偏光
波：以下Ｓ波という）に変換し、このＳ波は視野レンズ
１５を介して液晶パネル１６に入射する。液晶パネル１
６は、液晶パネル本体の前後に偏光板を設けたものであ
り、液晶パネル本体の光入射側に設けられた前偏光板に
より、入射光を例えばＳ波に変換し、液晶パネル本体の
光出射側に設けられた後偏光板により出射光をＰ偏光光
（横偏光波：以下Ｐ波という）に変換する。したがっ
て、上記のように薄型偏光変換素子１３により、液晶パ
ネル１６に入射する光を予めＳ波に変換しておくことに
より、上記前偏光板の加熱を防止することができる。
【０００４】薄型偏光変換素子１４は、図６（ｂ）に示
すように、遮光マスク１４ａと、偏光分離面１４ｂを有
する光学素子１４ｃと、位相を９０°回転させる１／２
波長位相差板１４ｄ（以下１／２位相差板という）とか
ら構成される。なお、上記偏光分離面１４ｂは、該偏光
分離面１４ｂに対して所定の入射角を有する光の内、Ｐ
偏光光成分を透過し上記Ｓ波成分を反射する。上記第２
のインテグレータレンズ１３ｂから出射する光は、上記
遮光マスク１４ａ間に形成された開口部から光学素子１
４ｃに入射し、その内、Ｐ波成分は上記偏光分離面１４
ｂを透過し、光学素子１４ｃの出射側に設けられた１／
２位相差板１４ｄでＳ波に変換され、薄型偏光変換素子
１４から出射する。一方、上記遮光マスク１４ａ間の開
口部から入射する光の内、Ｓ波成分は上記偏光分離面１
４ｂで反射して、１／２位相差板１４ｄの間に形成され
た開口部を介して、薄型偏光変換素子１４から出射す
る。
すように、遮光マスク１４ａと、偏光分離面１４ｂを有
する光学素子１４ｃと、位相を９０°回転させる１／２
波長位相差板１４ｄ（以下１／２位相差板という）とか
ら構成される。なお、上記偏光分離面１４ｂは、該偏光
分離面１４ｂに対して所定の入射角を有する光の内、Ｐ
偏光光成分を透過し上記Ｓ波成分を反射する。上記第２
のインテグレータレンズ１３ｂから出射する光は、上記
遮光マスク１４ａ間に形成された開口部から光学素子１
４ｃに入射し、その内、Ｐ波成分は上記偏光分離面１４
ｂを透過し、光学素子１４ｃの出射側に設けられた１／
２位相差板１４ｄでＳ波に変換され、薄型偏光変換素子
１４から出射する。一方、上記遮光マスク１４ａ間の開
口部から入射する光の内、Ｓ波成分は上記偏光分離面１
４ｂで反射して、１／２位相差板１４ｄの間に形成され
た開口部を介して、薄型偏光変換素子１４から出射す
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】近年、上記のような光
学装置を使用した液晶プロジェクタ装置が広く利用され
るようになってきており、これに伴い、持ち運びを容易
にするため装置の小型軽量化が強く要望されるようにな
ってきている。また、利用場所も従来のような暗くした
室内だけでなく、明るい場所で使われるようになってき
ており、このため光源を、より明るくすることが望まれ
ている。しかし、図６に示した従来の光学装置は、以下
の理由により上記要求に十分に答えることができなかっ
た。 (1) 小型化を図るため、集光鏡１２を小さくすると集光
効率が低下し、必要とされる明るさを確保できなくな
る。 (2) 制限された開口で光源からの放射光を効率良く集光
させるためには、集光鏡１１の焦点距離をより短くする
必要があるが、焦点距離の短い集光鏡は、有限サイズの
光源に対し発散角度を大きくする。発散角が大きくなる
と、偏光分離面１４ａ，１４ｂへの入射角が所定の角度
とならず偏光光の変換効率が低下する。なお、より点光
源に近い光源サイズが望まれるが、光源サイズの小型化
は、光源の発光効率と光束維持率の低下を招く。
学装置を使用した液晶プロジェクタ装置が広く利用され
るようになってきており、これに伴い、持ち運びを容易
にするため装置の小型軽量化が強く要望されるようにな
ってきている。また、利用場所も従来のような暗くした
室内だけでなく、明るい場所で使われるようになってき
ており、このため光源を、より明るくすることが望まれ
ている。しかし、図６に示した従来の光学装置は、以下
の理由により上記要求に十分に答えることができなかっ
た。 (1) 小型化を図るため、集光鏡１２を小さくすると集光
効率が低下し、必要とされる明るさを確保できなくな
る。 (2) 制限された開口で光源からの放射光を効率良く集光
させるためには、集光鏡１１の焦点距離をより短くする
必要があるが、焦点距離の短い集光鏡は、有限サイズの
光源に対し発散角度を大きくする。発散角が大きくなる
と、偏光分離面１４ａ，１４ｂへの入射角が所定の角度
とならず偏光光の変換効率が低下する。なお、より点光
源に近い光源サイズが望まれるが、光源サイズの小型化
は、光源の発光効率と光束維持率の低下を招く。
【０００６】(3) 前記図６に示したように、薄型偏光変
換素子１４は、幅定ピッチで遮光マスク１４ａが設けら
れ、その間に交互に有効開口が形成されている。そし
て、この有効開口に入射できない光線は利用できない。
すなわち、薄型偏光変換素子１４の入射側には、図７に
示すように遮光マスク１４ａが設けられ、その間に形成
された有効開口から入射する光（有効発散角度θ以内の
光）はＳ波に変換されるが、有効発散角度θを超える光
（同図の斜線部分）は、遮光マスク１４ａで遮光され利
用できない。これは、光源部からの光線の発散成分を制
限していることを意味しており、この有効発散角度を超
える光線は、損失となり光学系の集光効率が低下する。
以上のように、液晶プロジェクタ等に使用される従来の
光学装置は、小型化を図ろうとすると、光の強度が低下
したり、偏光光への変換効率が低下するといった問題が
あった。本発明は上記従来技術の問題点から鑑みなされ
たものであって、本発明の目的は、液晶プロジェクタ装
置等に使用される光学装置の小型軽量化を図るととも
に、偏光光への変換効率を向上させ、均一で高い集光効
率の光学装置を提供することである。
換素子１４は、幅定ピッチで遮光マスク１４ａが設けら
れ、その間に交互に有効開口が形成されている。そし
て、この有効開口に入射できない光線は利用できない。
すなわち、薄型偏光変換素子１４の入射側には、図７に
示すように遮光マスク１４ａが設けられ、その間に形成
された有効開口から入射する光（有効発散角度θ以内の
光）はＳ波に変換されるが、有効発散角度θを超える光
（同図の斜線部分）は、遮光マスク１４ａで遮光され利
用できない。これは、光源部からの光線の発散成分を制
限していることを意味しており、この有効発散角度を超
える光線は、損失となり光学系の集光効率が低下する。
以上のように、液晶プロジェクタ等に使用される従来の
光学装置は、小型化を図ろうとすると、光の強度が低下
したり、偏光光への変換効率が低下するといった問題が
あった。本発明は上記従来技術の問題点から鑑みなされ
たものであって、本発明の目的は、液晶プロジェクタ装
置等に使用される光学装置の小型軽量化を図るととも
に、偏光光への変換効率を向上させ、均一で高い集光効
率の光学装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明においては、以下
のようにして上記課題を解決する。 （１）反射面が半割の放物面となっている主鏡と、該主
鏡に反射光を入射させる半割の球面状の反射面を有する
補助鏡とを各々の焦点を一致させて組み合わせた構成の
反射鏡と、該反射鏡の焦点にアーク中心を合わせて配置
した放電ランプとから光源部を構成する。そして、上記
光源部から放出される光が入射し、該入射光をＰ偏光光
とＳ偏光光に分け、一方を透過させ、他方を反射する第
１の光学素子と、該第１の光学素子からの反射光が入射
し、上記第１の光学素子が出射する偏光光と同一の偏光
光を、同一方向に出射する第２の光学素子とからなる偏
光変換素子を設け、該偏光変換素子が出射する偏光光
を、該偏光変換素子の光出射側に設けられたインテグレ
ータレンズに入射する。 （２）上記（１）において、第１、第２の光学素子を以
下のように構成する。第１、第２の光学素子に、前記光
源部の主鏡の光軸に対し４５°の角度をなす偏光分離面
を設け、上記主鏡の光軸を含む面で、互いの偏光分離面
が交差するように組み合わせ、上記第１の光学素子の偏
光分離面を、該偏光分離面で反射した光が、第２の光学
素子に入射するように配置する。また、上記第２の光学
素子の光源部側の上記主鏡の光軸に直交する面に１／４
波長位相差板と反射板を設ける。そして、上記光源部か
ら放出される光を、上記第１の光学素子の偏光分離面で
Ｐ偏光光とＳ偏光光に分け、一方を第１の光学素子を透
過させ、他方を反射して上記第２の光学素子に入射させ
る。また、第２の光学素子に入射した偏光光を、その偏
光分離面で反射させ、上記１／４波長位相差板を通過し
て反射板で反射し、再び上記１／４波長位相差板を通過
させて、上記第１の光学素子の透過光と同一の偏光光と
して、上記第１の光学素子の透過光と同一方向に出射す
る。 （３）上記（１）において、第１、第２の光学素子を以
下のように構成する。上記第１光学素子に、複数の偏光
分離面を設ける。また、上記第２の光学素子を、反射面
が上記偏光分離面と平行に配置された反射板と、１／２
波長位相差板から構成する。上記第１の光学素子の複数
の偏光分離面を、各偏光分離面で反射した光が、第２の
光学素子に入射するように前記光源部の主鏡の光軸に対
し４５°の角度で配置し、各偏光分離面と交わり該偏光
分離面に垂直な平面と、上記反射板の反射面が、上記主
鏡の光軸を含む面で、交差するように組み合わせる。上
記光源部から放出される光は、上記第１の光学素子の偏
光分離面でＰ偏光光とＳ偏光光に分けられて一方は第１
の光学素子を透過し、他方は反射して上記第２の光学素
子に入射し、第２の光学素子に入射した偏光光は、上記
反射板で反射して１／２波長位相差板を透過して上記第
１の光学素子の透過光と同一の偏光光とされ、上記第１
の光学素子の透過光と同一方向に出射する。また、上記
の構成において、１／２波長位相差板を第２の光学素子
の出射側に設けずに、第１の光学素子の出射側に設けて
もよい。この場合、上記光源部から放出される光は、上
記第１の光学素子の偏光分離面でＰ偏光光とＳ偏光光に
分けられて一方は第１の光学素子を透過して上記１／２
波長位相差板を透過し、他方は反射して上記第２の光学
素子に入射し、上記反射板で反射して上記第１の光学素
子の出射光と同一方向に出射する。 （４）上記（１）〜（３）において、偏光変換素子の出
射側に色分離ミラーを設け、該色分離ミラーを、上記偏
光変換素子から出射する偏光光が、該色分離ミラーから
見てＳ偏光光となるように配置する。 （５）上記（１）〜（４）の光学装置をプロジェクタに
適用する。以上のように、本発明においては、反射面が
放物面となっている半割り状の主鏡と、該主鏡に反射光
を入射させる半割の球面状の反射面を有する補助鏡とを
組み合わせ、上記主鏡と補助鏡の焦点にアーク中心を合
わせて放電ランプを配置した光源部を設け、該光源部か
ら放出される上記主鏡の光軸に非対称の光を、偏光変換
素子に入射し、該偏光変換素子で、上記光軸に非対称の
光を軸対称にするとともに偏光光に変換して、インテグ
レータレンズを介して被照射面に照射するように構成し
たので、小型で均一性が高く、集光効率の良い光学装置
を得ることができる。
のようにして上記課題を解決する。 （１）反射面が半割の放物面となっている主鏡と、該主
鏡に反射光を入射させる半割の球面状の反射面を有する
補助鏡とを各々の焦点を一致させて組み合わせた構成の
反射鏡と、該反射鏡の焦点にアーク中心を合わせて配置
した放電ランプとから光源部を構成する。そして、上記
光源部から放出される光が入射し、該入射光をＰ偏光光
とＳ偏光光に分け、一方を透過させ、他方を反射する第
１の光学素子と、該第１の光学素子からの反射光が入射
し、上記第１の光学素子が出射する偏光光と同一の偏光
光を、同一方向に出射する第２の光学素子とからなる偏
光変換素子を設け、該偏光変換素子が出射する偏光光
を、該偏光変換素子の光出射側に設けられたインテグレ
ータレンズに入射する。 （２）上記（１）において、第１、第２の光学素子を以
下のように構成する。第１、第２の光学素子に、前記光
源部の主鏡の光軸に対し４５°の角度をなす偏光分離面
を設け、上記主鏡の光軸を含む面で、互いの偏光分離面
が交差するように組み合わせ、上記第１の光学素子の偏
光分離面を、該偏光分離面で反射した光が、第２の光学
素子に入射するように配置する。また、上記第２の光学
素子の光源部側の上記主鏡の光軸に直交する面に１／４
波長位相差板と反射板を設ける。そして、上記光源部か
ら放出される光を、上記第１の光学素子の偏光分離面で
Ｐ偏光光とＳ偏光光に分け、一方を第１の光学素子を透
過させ、他方を反射して上記第２の光学素子に入射させ
る。また、第２の光学素子に入射した偏光光を、その偏
光分離面で反射させ、上記１／４波長位相差板を通過し
て反射板で反射し、再び上記１／４波長位相差板を通過
させて、上記第１の光学素子の透過光と同一の偏光光と
して、上記第１の光学素子の透過光と同一方向に出射す
る。 （３）上記（１）において、第１、第２の光学素子を以
下のように構成する。上記第１光学素子に、複数の偏光
分離面を設ける。また、上記第２の光学素子を、反射面
が上記偏光分離面と平行に配置された反射板と、１／２
波長位相差板から構成する。上記第１の光学素子の複数
の偏光分離面を、各偏光分離面で反射した光が、第２の
光学素子に入射するように前記光源部の主鏡の光軸に対
し４５°の角度で配置し、各偏光分離面と交わり該偏光
分離面に垂直な平面と、上記反射板の反射面が、上記主
鏡の光軸を含む面で、交差するように組み合わせる。上
記光源部から放出される光は、上記第１の光学素子の偏
光分離面でＰ偏光光とＳ偏光光に分けられて一方は第１
の光学素子を透過し、他方は反射して上記第２の光学素
子に入射し、第２の光学素子に入射した偏光光は、上記
反射板で反射して１／２波長位相差板を透過して上記第
１の光学素子の透過光と同一の偏光光とされ、上記第１
の光学素子の透過光と同一方向に出射する。また、上記
の構成において、１／２波長位相差板を第２の光学素子
の出射側に設けずに、第１の光学素子の出射側に設けて
もよい。この場合、上記光源部から放出される光は、上
記第１の光学素子の偏光分離面でＰ偏光光とＳ偏光光に
分けられて一方は第１の光学素子を透過して上記１／２
波長位相差板を透過し、他方は反射して上記第２の光学
素子に入射し、上記反射板で反射して上記第１の光学素
子の出射光と同一方向に出射する。 （４）上記（１）〜（３）において、偏光変換素子の出
射側に色分離ミラーを設け、該色分離ミラーを、上記偏
光変換素子から出射する偏光光が、該色分離ミラーから
見てＳ偏光光となるように配置する。 （５）上記（１）〜（４）の光学装置をプロジェクタに
適用する。以上のように、本発明においては、反射面が
放物面となっている半割り状の主鏡と、該主鏡に反射光
を入射させる半割の球面状の反射面を有する補助鏡とを
組み合わせ、上記主鏡と補助鏡の焦点にアーク中心を合
わせて放電ランプを配置した光源部を設け、該光源部か
ら放出される上記主鏡の光軸に非対称の光を、偏光変換
素子に入射し、該偏光変換素子で、上記光軸に非対称の
光を軸対称にするとともに偏光光に変換して、インテグ
レータレンズを介して被照射面に照射するように構成し
たので、小型で均一性が高く、集光効率の良い光学装置
を得ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施例を示
す図である。図１に示すように本実施例の光源部１０
は、反射面が半割りの放物面となった主鏡１２ａと、球
面状の反射面を有する補助鏡１２ｂと、前記したショー
トアーク型放電ランプ等の光源ランプ１１から構成さ
れ、主鏡１２ａと補助鏡１２ｂは各々の焦点が一致する
ように組み合わされ、その焦点位置にアーク中心を合わ
せて光源ランプ１１が配置されている。上記主鏡１２ａ
の光軸と光源ランプ１１のランプアーク軸は一致し、補
助鏡１２ｂの光軸は、ランプアーク軸に垂直になるよう
に配置されている。光源ランプ１１から放出される光
は、同図の矢印に示すように、主鏡１２ａで反射して、
主鏡１２ａの前面開口から平行光として出射するととも
に、上記補助鏡１２ｂで反射して光源ランプ１１に戻
り、該光源ランプ１１を透過して上記主鏡１２ａで反射
し、上記前面の開口から平行光として出射する。上記構
成の光源部は、主鏡が半割り状であるので、従来の集光
鏡を用いた光源部に比べ、小型軽量化を図ることができ
る。また、補助鏡１２ｂで反射した光が光源ランプ１１
に戻り、該光源ランプ１１を透過して上記主鏡１２ａに
入射するので、主鏡１２ａが半割り状であっても、従来
の光源部に比べ、単位面積当たりの光の放射強度は高く
なる。すなわち、上記のように補助鏡１２ｂで反射した
光が光源ランプ１１に戻るので、光源ランプ１１に対し
て補助鏡１２ｂの反対方向における補助鏡光軸近傍での
輝度は、従来の光源部の倍近い輝度となり、単位面積当
たりの光の放射強度は高くなる。なお、上記光源部の主
鏡は半割り状であるので、光源部からの出射光の照度分
布は、光軸に対して非対称となるが、後述する本実施例
の偏光変換素子を用いれば、出射光の対称性を確保する
ことができる。
す図である。図１に示すように本実施例の光源部１０
は、反射面が半割りの放物面となった主鏡１２ａと、球
面状の反射面を有する補助鏡１２ｂと、前記したショー
トアーク型放電ランプ等の光源ランプ１１から構成さ
れ、主鏡１２ａと補助鏡１２ｂは各々の焦点が一致する
ように組み合わされ、その焦点位置にアーク中心を合わ
せて光源ランプ１１が配置されている。上記主鏡１２ａ
の光軸と光源ランプ１１のランプアーク軸は一致し、補
助鏡１２ｂの光軸は、ランプアーク軸に垂直になるよう
に配置されている。光源ランプ１１から放出される光
は、同図の矢印に示すように、主鏡１２ａで反射して、
主鏡１２ａの前面開口から平行光として出射するととも
に、上記補助鏡１２ｂで反射して光源ランプ１１に戻
り、該光源ランプ１１を透過して上記主鏡１２ａで反射
し、上記前面の開口から平行光として出射する。上記構
成の光源部は、主鏡が半割り状であるので、従来の集光
鏡を用いた光源部に比べ、小型軽量化を図ることができ
る。また、補助鏡１２ｂで反射した光が光源ランプ１１
に戻り、該光源ランプ１１を透過して上記主鏡１２ａに
入射するので、主鏡１２ａが半割り状であっても、従来
の光源部に比べ、単位面積当たりの光の放射強度は高く
なる。すなわち、上記のように補助鏡１２ｂで反射した
光が光源ランプ１１に戻るので、光源ランプ１１に対し
て補助鏡１２ｂの反対方向における補助鏡光軸近傍での
輝度は、従来の光源部の倍近い輝度となり、単位面積当
たりの光の放射強度は高くなる。なお、上記光源部の主
鏡は半割り状であるので、光源部からの出射光の照度分
布は、光軸に対して非対称となるが、後述する本実施例
の偏光変換素子を用いれば、出射光の対称性を確保する
ことができる。
【０００９】上記主鏡１２ａの前面開口側には、本実施
例の偏光変換素子２０が配置されている。偏光変換素子
２０は、偏光分離面２１ａを有する第１の光学素子２１
と、偏光分離面２２ａを有する第２の光学素子２２と、
第２の光学素子２２の光源部１０側に設けられた１／４
位相差板２３ａと反射膜２３ｂから構成される。第１、
第２の光学素子２１，２２は三角柱形状の光透過性を持
つガラス等の部材２１ｂ，２１ｃおよび２２ｂ，２２ｃ
をそれぞれ２個組み合わせ、その間に偏光分離面２１ａ
を設けたものであり、前記したように、偏光分離面２１
ａ，２２ａは、該偏光分離面２１ａ，２２ａに対して所
定の入射角を有する光の内、Ｐ偏光光（横偏光波：以下
Ｐ波という）成分を透過し上記Ｓ波成分を反射する。前
記光源部１０の主鏡１２ａの前面開口から出射する平行
光は、第１の光学素子２１に入射し、その光のＰ波成分
は、第１の光学素子２１の偏光分離面２１ａを透過し
て、第１の光学素子２１から出射する。また、第１の光
学素子２１に入射する光のＳ波成分は、偏光分離面２１
ａで反射して、第２の光学素子２２の偏光分離面２２ａ
に入射する。そして、該偏光分離面２２ａで反射したＳ
波成分は、１／４位相差板２３ａを介して反射膜２３ｂ
で反射し、さらに１／４位相差板２３ａを通過してＰ波
に変換され、上記偏光分離面２２ａを透過して、第２の
光学素子２２から出射する。上記第１、第２の光学素子
２１，２２から出射するＰ波成分は、前記したように第
１のインテグレータレンズ１３ａに入射し、さらに前記
図６に示したように、第２のインテグレータレンズ（図
示せず）、視野レンズ（図示せず）を介して、液晶パネ
ル等の被照射体（図示せず）に照射される。
例の偏光変換素子２０が配置されている。偏光変換素子
２０は、偏光分離面２１ａを有する第１の光学素子２１
と、偏光分離面２２ａを有する第２の光学素子２２と、
第２の光学素子２２の光源部１０側に設けられた１／４
位相差板２３ａと反射膜２３ｂから構成される。第１、
第２の光学素子２１，２２は三角柱形状の光透過性を持
つガラス等の部材２１ｂ，２１ｃおよび２２ｂ，２２ｃ
をそれぞれ２個組み合わせ、その間に偏光分離面２１ａ
を設けたものであり、前記したように、偏光分離面２１
ａ，２２ａは、該偏光分離面２１ａ，２２ａに対して所
定の入射角を有する光の内、Ｐ偏光光（横偏光波：以下
Ｐ波という）成分を透過し上記Ｓ波成分を反射する。前
記光源部１０の主鏡１２ａの前面開口から出射する平行
光は、第１の光学素子２１に入射し、その光のＰ波成分
は、第１の光学素子２１の偏光分離面２１ａを透過し
て、第１の光学素子２１から出射する。また、第１の光
学素子２１に入射する光のＳ波成分は、偏光分離面２１
ａで反射して、第２の光学素子２２の偏光分離面２２ａ
に入射する。そして、該偏光分離面２２ａで反射したＳ
波成分は、１／４位相差板２３ａを介して反射膜２３ｂ
で反射し、さらに１／４位相差板２３ａを通過してＰ波
に変換され、上記偏光分離面２２ａを透過して、第２の
光学素子２２から出射する。上記第１、第２の光学素子
２１，２２から出射するＰ波成分は、前記したように第
１のインテグレータレンズ１３ａに入射し、さらに前記
図６に示したように、第２のインテグレータレンズ（図
示せず）、視野レンズ（図示せず）を介して、液晶パネ
ル等の被照射体（図示せず）に照射される。
【００１０】本実施例において、光源部１０の主鏡１１
ｂは前記したように半割りの放物面状であるので光源部
１０からの出射光の光芒の形状は半円もしくはそれに近
い形であり、第１の光学素子２１から出射するＰ波成分
の光芒Ａも図１（ｂ）に示すように半円もしくはそれに
近い形となる。しかし、光源部１０から放出される光の
内、Ｓ波成分は、偏光分離面２１ａで反射して第２の光
学素子２２にも入射し、第２の光学素子２２で光源部１
０からの出射光が軸対称に反転されるので、第２の光学
素子２２から出射するＰ波の光芒Ｂは、図１（ｂ）に示
すように上記光芒Ａを軸対称に折り返した形状となる。
したがって、偏光素子２０から出射するＰ波成分の光芒
の形状は、全体として略円もしくはそれに近い形状とな
る。
ｂは前記したように半割りの放物面状であるので光源部
１０からの出射光の光芒の形状は半円もしくはそれに近
い形であり、第１の光学素子２１から出射するＰ波成分
の光芒Ａも図１（ｂ）に示すように半円もしくはそれに
近い形となる。しかし、光源部１０から放出される光の
内、Ｓ波成分は、偏光分離面２１ａで反射して第２の光
学素子２２にも入射し、第２の光学素子２２で光源部１
０からの出射光が軸対称に反転されるので、第２の光学
素子２２から出射するＰ波の光芒Ｂは、図１（ｂ）に示
すように上記光芒Ａを軸対称に折り返した形状となる。
したがって、偏光素子２０から出射するＰ波成分の光芒
の形状は、全体として略円もしくはそれに近い形状とな
る。
【００１１】一般に光軸に近い光線程、被照射面までの
光学透過率が高く、光軸対称である方がインテグレータ
での均一性確保が容易である。このためインテグレータ
面での出射光の照度分布は、ガウス分布状であることが
好ましい。本実施例においては、上記のように半割り形
状の主鏡１１ａを用いているため、光源部１０からの出
射光の照度分布は、光軸対称に対し非対称となるが、偏
光変換素子２０により光軸に対する光の照度分布を対称
にしているので、従来のものと同様インテグレータによ
る照度分布の均一性を確保することができた。本実施例
の光学装置においては、従来の光学装置に比べ光線の有
効発散角度が２倍となり、主鏡の有効開口からの出射光
は、概ね有効に被照射面に集光ができた。このため、従
来光学装置に比べ、１．３倍のスクリーン照度と同等の
均一性が得られた。
光学透過率が高く、光軸対称である方がインテグレータ
での均一性確保が容易である。このためインテグレータ
面での出射光の照度分布は、ガウス分布状であることが
好ましい。本実施例においては、上記のように半割り形
状の主鏡１１ａを用いているため、光源部１０からの出
射光の照度分布は、光軸対称に対し非対称となるが、偏
光変換素子２０により光軸に対する光の照度分布を対称
にしているので、従来のものと同様インテグレータによ
る照度分布の均一性を確保することができた。本実施例
の光学装置においては、従来の光学装置に比べ光線の有
効発散角度が２倍となり、主鏡の有効開口からの出射光
は、概ね有効に被照射面に集光ができた。このため、従
来光学装置に比べ、１．３倍のスクリーン照度と同等の
均一性が得られた。
【００１２】ところで、カラー液晶パネルのプロジェク
タ装置においては、図２に示すように、上記インテグレ
ータレンズ１３ａ，１３ｂ、視野レンズ１５の後段にダ
イクロイックミラー等の色分離ミラー１７が設けられ
る。なお、図２（ａ）は図１の光学装置を図１のＡ方向
から見た図を示し、図２では光源部１０は省略されてい
る。また、図２（ｂ）は図２（ａ）の偏光変換素子２０
を、図１と同一方向から見た図を示している。上記ダイ
ロイックミラー等を用いたの色分離においては、光線の
入射角度の依存が小さく、立ち上がり特性が急峻である
色分離面に対し垂直成分（Ｓ波）を利用するようにする
のが好ましい。一方、偏光変換素子２０では、偏光分離
面２１ａ，２２ａに対して入射角を有する成分（Ｐ波）
が透過となる。従って、偏光交換素子２０の偏光分離面
が色分離面と同一方向の場合に、ダイクロイックミラー
等での色分離をＳ波で行うためには、偏光変換素子２０
の出射側にλ／２位相差板を配置する必要があり光損失
が増える。そこで、図２に示すように、偏光変換素子２
０の偏光分離面２１ａ，２２ａと色分離ミラー１７を、
偏光変換素子２０から出射するＰ波が、色分離ミラー１
７から見てＳ波となるように配置すれば、上記問題を回
避することができる。すなわち、偏光変換素子２０の偏
光分離面２１ａ，２２ａの傾き方向に対して、色分離ミ
ラー１７の傾き方向を、光軸を中心に９０°回転させれ
ば、偏光変換素子２０から出射するＰ波は、色分離ミラ
ー１７から見てＳ波となり、色分離面に対し垂直成分
（Ｓ波）を利用した色分離が可能となる。
タ装置においては、図２に示すように、上記インテグレ
ータレンズ１３ａ，１３ｂ、視野レンズ１５の後段にダ
イクロイックミラー等の色分離ミラー１７が設けられ
る。なお、図２（ａ）は図１の光学装置を図１のＡ方向
から見た図を示し、図２では光源部１０は省略されてい
る。また、図２（ｂ）は図２（ａ）の偏光変換素子２０
を、図１と同一方向から見た図を示している。上記ダイ
ロイックミラー等を用いたの色分離においては、光線の
入射角度の依存が小さく、立ち上がり特性が急峻である
色分離面に対し垂直成分（Ｓ波）を利用するようにする
のが好ましい。一方、偏光変換素子２０では、偏光分離
面２１ａ，２２ａに対して入射角を有する成分（Ｐ波）
が透過となる。従って、偏光交換素子２０の偏光分離面
が色分離面と同一方向の場合に、ダイクロイックミラー
等での色分離をＳ波で行うためには、偏光変換素子２０
の出射側にλ／２位相差板を配置する必要があり光損失
が増える。そこで、図２に示すように、偏光変換素子２
０の偏光分離面２１ａ，２２ａと色分離ミラー１７を、
偏光変換素子２０から出射するＰ波が、色分離ミラー１
７から見てＳ波となるように配置すれば、上記問題を回
避することができる。すなわち、偏光変換素子２０の偏
光分離面２１ａ，２２ａの傾き方向に対して、色分離ミ
ラー１７の傾き方向を、光軸を中心に９０°回転させれ
ば、偏光変換素子２０から出射するＰ波は、色分離ミラ
ー１７から見てＳ波となり、色分離面に対し垂直成分
（Ｓ波）を利用した色分離が可能となる。
【００１３】上記プロジェクタ用光学装置においては、
光源部１０から照射される光により偏光変換素子２０の
温度が上昇する。特に、光源部１０から照射される光の
強度を大きくすると、それに応じて偏光変換素子２０の
温度が上昇するが、偏光変換素子２０の偏光分離面は耐
熱性の点で問題があり、温度が高くなると偏光分離面と
しての機能を果たさなくなる。このため、偏光分離面を
１００°Ｃ以下に保つことが要求される。このため、偏
光変換素子２０を効率的に冷却できるような構成とする
ことが望ましい。以下、偏光変換素子２０を効率的に冷
却できるようにした実施例について説明する。なお、以
下では、偏光変換素子の構成のみを示すが、その他の構
成は前記図１に示したものと同様である。図３は本発明
の第２の実施例を示す図である。図３（ａ）は図１と同
様、偏光変換素子２０を側面から見た図を示し、図３
（ｂ）は図３（ａ）をＡ方向から見た図を示しており、
本実施例は、図１の光学装置において、偏光変換素子２
０の光出射側の部材を階段状に構成することにより、効
率的に冷却できるようにしたものである。図３におい
て、図１に示したものと同一のものには同一の符号が付
されており、本実施例においては、偏光変換素子２０の
第１、第２の光学素子２１，２２の光出射側の部材２１
ｃ、２２ｃを同図に示すように複数の三角柱状の部材で
構成したものであり、その他の構成は図１に示したもの
と同様である。本実施例においては、上記構成としたの
で、図１のものと比べ、偏光変換素子２０の偏光分離面
２１ａ，２２ａからの熱放散が容易となり、偏光分離面
２１ａ，２２ａの温度上昇を抑えることができる。特
に、上記構成において第１、第２の光学素子２１，２２
の光出射側の部材２１ｂ、２２ｂに、図３（ｂ）に示す
ように冷却風を吹き付ければ、効果的に偏光分離面の温
度上昇を抑えることができる。
光源部１０から照射される光により偏光変換素子２０の
温度が上昇する。特に、光源部１０から照射される光の
強度を大きくすると、それに応じて偏光変換素子２０の
温度が上昇するが、偏光変換素子２０の偏光分離面は耐
熱性の点で問題があり、温度が高くなると偏光分離面と
しての機能を果たさなくなる。このため、偏光分離面を
１００°Ｃ以下に保つことが要求される。このため、偏
光変換素子２０を効率的に冷却できるような構成とする
ことが望ましい。以下、偏光変換素子２０を効率的に冷
却できるようにした実施例について説明する。なお、以
下では、偏光変換素子の構成のみを示すが、その他の構
成は前記図１に示したものと同様である。図３は本発明
の第２の実施例を示す図である。図３（ａ）は図１と同
様、偏光変換素子２０を側面から見た図を示し、図３
（ｂ）は図３（ａ）をＡ方向から見た図を示しており、
本実施例は、図１の光学装置において、偏光変換素子２
０の光出射側の部材を階段状に構成することにより、効
率的に冷却できるようにしたものである。図３におい
て、図１に示したものと同一のものには同一の符号が付
されており、本実施例においては、偏光変換素子２０の
第１、第２の光学素子２１，２２の光出射側の部材２１
ｃ、２２ｃを同図に示すように複数の三角柱状の部材で
構成したものであり、その他の構成は図１に示したもの
と同様である。本実施例においては、上記構成としたの
で、図１のものと比べ、偏光変換素子２０の偏光分離面
２１ａ，２２ａからの熱放散が容易となり、偏光分離面
２１ａ，２２ａの温度上昇を抑えることができる。特
に、上記構成において第１、第２の光学素子２１，２２
の光出射側の部材２１ｂ、２２ｂに、図３（ｂ）に示す
ように冷却風を吹き付ければ、効果的に偏光分離面の温
度上昇を抑えることができる。
【００１４】図４は本発明の第３の実施例を示す図であ
り、本実施例は、第１の光学素子を複数の光学素子に分
割し、上記のように偏光変換素子２０を効率的に冷却で
きるように構成するとともに、第２の光学素子として反
射板を用い、該反射板の光出射側に１／２位相差板を設
けたものである。図４において、第１の光学素子２１
は、前記図１に示した三角柱形状の光透過性部材の間に
偏光分離面２１ａを設けた複数の光学素子２１−１〜２
１−ｎからなり、また、第２の光学素子２２は反射面が
光軸に対して＋４５°（反時計方向を＋とする）傾けて
配置した反射板２４から構成され、その光出射側には、
１／２位相差板２５が設けられている。上記第１の光学
素子２１の各光学部材２１−１〜２１−ｎの偏光分離面
２１ａは、該偏光分離面２１ａで反射したＳ波成分が、
反射板２４に入射するように光軸に対して＋４５°の角
度で配置され、各偏光分離面２１ａと交わり該偏光分離
面２１ａに垂直な平面と、上記反射板２４の反射面は、
上記主鏡の光軸を含む面で、交差するように組み合わさ
れている。すなわち、各偏光分離面２１ａは、上記第２
の光学素子２２からの距離が大きくなる程、光源部から
の距離が大きくなるように、その中心を結ぶ線が入射す
る光の光軸に対して−４５°の角度になるように配置さ
れている。
り、本実施例は、第１の光学素子を複数の光学素子に分
割し、上記のように偏光変換素子２０を効率的に冷却で
きるように構成するとともに、第２の光学素子として反
射板を用い、該反射板の光出射側に１／２位相差板を設
けたものである。図４において、第１の光学素子２１
は、前記図１に示した三角柱形状の光透過性部材の間に
偏光分離面２１ａを設けた複数の光学素子２１−１〜２
１−ｎからなり、また、第２の光学素子２２は反射面が
光軸に対して＋４５°（反時計方向を＋とする）傾けて
配置した反射板２４から構成され、その光出射側には、
１／２位相差板２５が設けられている。上記第１の光学
素子２１の各光学部材２１−１〜２１−ｎの偏光分離面
２１ａは、該偏光分離面２１ａで反射したＳ波成分が、
反射板２４に入射するように光軸に対して＋４５°の角
度で配置され、各偏光分離面２１ａと交わり該偏光分離
面２１ａに垂直な平面と、上記反射板２４の反射面は、
上記主鏡の光軸を含む面で、交差するように組み合わさ
れている。すなわち、各偏光分離面２１ａは、上記第２
の光学素子２２からの距離が大きくなる程、光源部から
の距離が大きくなるように、その中心を結ぶ線が入射す
る光の光軸に対して−４５°の角度になるように配置さ
れている。
【００１５】図示しない光源部１０から出射する平行光
は、第１の光学素子２１の各光学部材２１−１〜２１−
ｎの偏光分離面２１ａに入射し、そのＰ波成分は、各光
学部材２１−１〜２１−ｎの偏光分離面２１ａを透過し
て、各光学部材２１−１〜２１−ｎから出射する。ま
た、各光学部材２１−１〜２１−ｎの偏光分離面２１ａ
に入射する光のＳ波成分は、偏光分離面２１ａで反射し
て、第２の光学素子２２の反射板２４に入射する。そし
て、該反射板２４で反射したＳ波成分は、１／２位相差
板２５によりＰ波に変換され出射する。上記第１、第２
の光学素子２１，２２から出射するＰ波成分は、前記し
たように第１のインテグレータレンズ、第２のインテグ
レータレンズ、視野レンズを介して、液晶パネル等の被
照射体に照射される。本実施例においては、上記構成と
したので、図３のものと同様、偏光変換素子２０からの
熱放散が容易となり、各光学部材２１−１〜２１−ｎの
偏光分離面の温度上昇を抑えることができる。特に、偏
光変換素子２０の各光学部材２１−１〜２１−ｎに図３
（ｂ）に示したように冷却風を吹き付ければ、効果的に
偏光分離面の温度上昇を抑えることができる。また、軽
量化をすることができる。
は、第１の光学素子２１の各光学部材２１−１〜２１−
ｎの偏光分離面２１ａに入射し、そのＰ波成分は、各光
学部材２１−１〜２１−ｎの偏光分離面２１ａを透過し
て、各光学部材２１−１〜２１−ｎから出射する。ま
た、各光学部材２１−１〜２１−ｎの偏光分離面２１ａ
に入射する光のＳ波成分は、偏光分離面２１ａで反射し
て、第２の光学素子２２の反射板２４に入射する。そし
て、該反射板２４で反射したＳ波成分は、１／２位相差
板２５によりＰ波に変換され出射する。上記第１、第２
の光学素子２１，２２から出射するＰ波成分は、前記し
たように第１のインテグレータレンズ、第２のインテグ
レータレンズ、視野レンズを介して、液晶パネル等の被
照射体に照射される。本実施例においては、上記構成と
したので、図３のものと同様、偏光変換素子２０からの
熱放散が容易となり、各光学部材２１−１〜２１−ｎの
偏光分離面の温度上昇を抑えることができる。特に、偏
光変換素子２０の各光学部材２１−１〜２１−ｎに図３
（ｂ）に示したように冷却風を吹き付ければ、効果的に
偏光分離面の温度上昇を抑えることができる。また、軽
量化をすることができる。
【００１６】図５は図４に示した実施例の変形例を示す
図であり、図５においては、１／２位相差板２５を第１
の光学素子２１の光出射側に設けたものである。図５に
おいて、第１の光学素子２１の各光学部材２１−１〜２
１−ｎの偏光分離面を透過するＰ波成分は、１／２位相
差板２５でＳ波に変換される。また、第２の光学素子２
２の反射板２４で反射したＳ波成分はそのまま出射す
る。したがって、図５の偏光変換素子２０からはＳ波成
分が出射することになる。図５の変形例においては、上
記のように偏光変換素子２０からＳ波成分が出射するの
で、前記図２に示したようにダイクロイックミラー等の
色分離ミラーが設けられる場合であっても、偏光変換素
子２０の偏光分離面２１ａの傾き方向と、色分離ミラー
１７の傾き方向を直交するように配置する必要はない。
本実施例においても、図４のものと同様、偏光変換素子
２０からの熱放散が容易となり、各光学部材２１−１〜
２１−ｎの偏光分離面の温度上昇を抑えることができ
る。なお、前記図１の構成において、第１の光学素子２
１のみを、図３に示したように階段状に構成したり、図
４に示すように複数の光学部材から構成してもよい。ま
た、図１の構成において、第２の光学素子２２を図３に
示したように複数の光学部材で構成してもよい。
図であり、図５においては、１／２位相差板２５を第１
の光学素子２１の光出射側に設けたものである。図５に
おいて、第１の光学素子２１の各光学部材２１−１〜２
１−ｎの偏光分離面を透過するＰ波成分は、１／２位相
差板２５でＳ波に変換される。また、第２の光学素子２
２の反射板２４で反射したＳ波成分はそのまま出射す
る。したがって、図５の偏光変換素子２０からはＳ波成
分が出射することになる。図５の変形例においては、上
記のように偏光変換素子２０からＳ波成分が出射するの
で、前記図２に示したようにダイクロイックミラー等の
色分離ミラーが設けられる場合であっても、偏光変換素
子２０の偏光分離面２１ａの傾き方向と、色分離ミラー
１７の傾き方向を直交するように配置する必要はない。
本実施例においても、図４のものと同様、偏光変換素子
２０からの熱放散が容易となり、各光学部材２１−１〜
２１−ｎの偏光分離面の温度上昇を抑えることができ
る。なお、前記図１の構成において、第１の光学素子２
１のみを、図３に示したように階段状に構成したり、図
４に示すように複数の光学部材から構成してもよい。ま
た、図１の構成において、第２の光学素子２２を図３に
示したように複数の光学部材で構成してもよい。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
以下の効果を得ることができる。 （１）反射面が放物面となっている半割り状の主鏡と、
該主鏡に反射光を入射させる半割の球面状の反射面を有
する補助鏡とを組み合わせ、上記主鏡と補助鏡の焦点に
アーク中心を合わせて放電ランプを配置した光源部を設
けたので、単一凹面鏡による従来の光源部に比べ、補助
鏡の戻し光により、単位面積あたりの放射強度が高くす
ることができる。このため、放射強度を低下させること
なく、光源部の小型軽量化を図ることができる。 （２）上記光源部から放出される光が入射する偏光変換
素子を、光源部から放出される光が入射し該入射光をＰ
偏光光とＳ偏光光に分け、一方を透過させ他方を反射す
る第１の光学素子と、該第１の光学素子からの反射光が
入射し、上記第１の光学素子が出射する偏光光と同一の
偏光光を、同一方向に出射する第２の光学素子とから構
成したので、上記光源部から放出される光軸に非対称の
出射光を、光軸に対して対称な偏光光に変換することが
できる。このため、被照射面での光の均一性を確保する
ことができる。また、従来の偏光変換素子のように、遮
光マスクを備えていないので、主鏡の有効開口からの出
射光を、概ね有効に被照射面に集光させることができ、
被照射面における照度を向上させることができる。 （３）偏光変換素子の第１の光学素子、および／または
第１，２の光学素子を複数の偏光分離面を有する光学部
材で構成することにより、偏光分離面を効率的に冷却す
ることが可能となり、偏光分離面の耐熱性の問題に容易
に対処することができる。 （４）偏光変換素子の光出射側に色分離ミラーを設ける
際、該色分離ミラーを、上記偏光変換素子から出射する
偏光光が、該色分離ミラーから見てＳ偏光光となるよう
に配置すれば、色分離を効率よく行うことができる。
以下の効果を得ることができる。 （１）反射面が放物面となっている半割り状の主鏡と、
該主鏡に反射光を入射させる半割の球面状の反射面を有
する補助鏡とを組み合わせ、上記主鏡と補助鏡の焦点に
アーク中心を合わせて放電ランプを配置した光源部を設
けたので、単一凹面鏡による従来の光源部に比べ、補助
鏡の戻し光により、単位面積あたりの放射強度が高くす
ることができる。このため、放射強度を低下させること
なく、光源部の小型軽量化を図ることができる。 （２）上記光源部から放出される光が入射する偏光変換
素子を、光源部から放出される光が入射し該入射光をＰ
偏光光とＳ偏光光に分け、一方を透過させ他方を反射す
る第１の光学素子と、該第１の光学素子からの反射光が
入射し、上記第１の光学素子が出射する偏光光と同一の
偏光光を、同一方向に出射する第２の光学素子とから構
成したので、上記光源部から放出される光軸に非対称の
出射光を、光軸に対して対称な偏光光に変換することが
できる。このため、被照射面での光の均一性を確保する
ことができる。また、従来の偏光変換素子のように、遮
光マスクを備えていないので、主鏡の有効開口からの出
射光を、概ね有効に被照射面に集光させることができ、
被照射面における照度を向上させることができる。 （３）偏光変換素子の第１の光学素子、および／または
第１，２の光学素子を複数の偏光分離面を有する光学部
材で構成することにより、偏光分離面を効率的に冷却す
ることが可能となり、偏光分離面の耐熱性の問題に容易
に対処することができる。 （４）偏光変換素子の光出射側に色分離ミラーを設ける
際、該色分離ミラーを、上記偏光変換素子から出射する
偏光光が、該色分離ミラーから見てＳ偏光光となるよう
に配置すれば、色分離を効率よく行うことができる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図２】色分離ミラーを設けた場合の配置を説明する図
である。
である。
【図３】本発明の第２の実施例を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施例を示す図である。
【図５】図４に示した実施例の変形例を示す図である。
【図６】従来の液晶プロジェクタ用光学装置の構成例を
示す図である。
示す図である。
【図７】図６に示す光学装置における有効発散角を説明
する図である。
する図である。
１０ 光源部
１１ 光源ランプ
１２ａ 主鏡
１２ｂ 補助鏡
１３ａ，１３ｂ インテグレータレンズ
１５ 視野レンズ
１６ 液晶パネル
１７ 色分離ミラー
２０ 偏光変換素子
２１ 第１の光学素子
２１ａ，２２ａ 偏光分離面
２２ 第２の光学素子
２３ａ １／４位相差板
２３ｂ 反射膜
２４ 反射板
２５ １／２位相差板
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５ Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５ ２Ｈ０９９
1/1335 ５１０ 1/1335 ５１０
Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｅ
21/14 21/14 Ａ
(72)発明者 杉谷 晃彦
兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシオ
電機株式会社内
Ｆターム(参考） 2H042 CA09 CA10 CA14 CA17
2H049 BA05 BA47 BB02 BC22
2H052 BA02 BA03 BA07 BA09 BA14
2H088 EA12 HA16 HA17 HA18 HA20
HA21 HA25 HA28 MA06 MA20
2H091 FA10Z FA17Z FA29Z FA41Z
FD06 LA18 LA30 MA07
2H099 AA12 BA09 BA17 CA02 CA07
CA08 CA11
Claims (5)
- 【請求項１】 反射面が半割の放物面となっている主鏡
と、該主鏡に反射光を入射させる半割の球面状の反射面
を有する補助鏡とを各々の焦点を一致させて組み合わせ
た構成の反射鏡と、該反射鏡の焦点にアーク中心を合わ
せて配置した放電ランプとからなる光源部と、 上記光源部から放出される光が入射し、該入射光をＰ偏
光光とＳ偏光光に分け、一方を透過させ、他方を反射す
る第１の光学素子と、該第１の光学素子からの反射光が
入射し、第１の光学素子が出射する偏光光と同一の偏光
光を、同一方向に出射する第２の光学素子とからなる偏
光変換素子と、 上記偏光変換素子の光出射側に配置されたインテグレー
タレンズとから構成される光学装置。 - 【請求項２】 上記偏光変換素子の第１、第２の光学素
子は、前記光源部の主鏡の光軸に対し４５°の角度をな
す偏光分離面を有し、上記主鏡の光軸を含む面で、互い
の偏光分離面が交差するように組み合わされ、上記第１
の光学素子の偏光分離面は、該偏光分離面で反射した光
が、第２の光学素子に入射するように配置されており、 上記第２の光学素子は、光源部側の上記主鏡の光軸に直
交する面に１／４波長位相差板と反射板を有することを
特徴とする請求項１の光学装置。 - 【請求項３】 上記第１光学素子は、複数の偏光分離面
を有し、 上記第２の光学素子は、反射面が上記偏光分離面と平行
に配置された反射板を有し、 上記第１の光学素子の複数の偏光分離面は、各偏光分離
面で反射した光が、第２の光学素子に入射するように前
記光源部の主鏡の光軸に対し４５°の角度をなし、各偏
光分離面と交わり該偏光分離面に垂直な平面と、上記反
射板の反射面は、上記主鏡の光軸を含む面で、交差する
ように組み合わされており、 上記第１の光学素子もしくは第２の光学素子の光出射側
に１／２波長位相差板が設けられていることを特徴とす
る請求項１の光学装置。 - 【請求項４】 上記偏光変換素子の出射側には色分離ミ
ラーが設けられ、該色分離ミラーは、上記偏光変換素子
から出射する偏光光が、該色分離ミラーから見てＳ偏光
光となるように配置されていることを特徴とする請求項
１，２または請求項３の光学装置。 - 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれか記載の
光学装置を備えたプロジェクタ。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002026597A JP2003228024A (ja) | 2002-02-04 | 2002-02-04 | 光学装置およびこの光学装置を用いたプロジェクタ |
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|---|---|
| JP2003228024A true JP2003228024A (ja) | 2003-08-15 |
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ID=27748380
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| JP2002026597A Pending JP2003228024A (ja) | 2002-02-04 | 2002-02-04 | 光学装置およびこの光学装置を用いたプロジェクタ |
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