JP2006113605A - 偏光照明装置および投写型表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】偏光照明装置1は、偏光方向がランダムな光を出射する光源部2と、矩形状の外形を有する複数の矩形集光レンズから構成され、前記光源から出射される光を集光して、複数の2次光源像を形成するための第1のレンズ板3と、前記複数の2次光源像が形成される位置の近傍に置かれ、集光レンズアレイ、偏光分離プリズムアレイ420、λ/2位相差板430、および出射側レンズ440を備えた第2のレンズ板4とを有している。インテグレータ光学系を構成する第1のレンズ板3によって微小な2次光源像を生成した段階で、偏光光の分離が行なわれる。よって、偏光光の分離に伴う光路の空間的な広がりを抑制できるので、偏光変換光学系を備えているにもかかわらず、偏光照明装置の小型化を達成できる。
【選択図】図1
Description
(実施例1)
図1は、実施例1の偏光照明装置の要部を平面的にみた概略構成図である。本例の偏光照明装置1はシステム光軸Lに沿って配置した光源部2、第1のレンズ板3、第2のレンズ板4から大略構成されている。光源部2から出射された光は、第1のレンズ板3により第2のレンズ板4内に集光され、第2のレンズ板4を通過する過程においてランダムな偏光光は偏光方向が揃った1種類の偏光光に変換され、照明領域5に至るようになっている。
実施例1においては、第1のレンズ板3により形成される2次光源像が偏光ビームスプリッター421の部分に位置するように、光源部2はその光源光軸Rがシステム光軸Lに対して僅かな角度をなすように配置する必要があったが、変角プリズムを配置することで、光源光軸Rをシステム光軸Lと一致させ、光源部を傾けずに配置させることが出来る。
システム光軸Lに対して僅かに傾けた状態で配置する必要がある光源部2をシステム光軸L上に配置できるようにするためには、上記の実施例2で示した方法以外にも、第1のレンズ板3を構成する矩形集光レンズ301を偏心系のレンズにする方法によっても実現可能である。図5に示す実施例3は、このような構成を備えた偏光照明装置である。
上記の実施例1乃至3において用いた第2のレンズ板4は、何れも集光レンズアレイ410と出射側レンズ440を備えている。偏光ビームプリズムアレイ410に入射する光は、その主光線の傾きがシステム光軸Lと平行であることが理想的であることから、集光レンズアレイ421は第1のレンズ板3を構成する矩形集光レンズ301と同一のレンズにより構成される場合が多く、また、出射側レンズ440は第2のレンズ板4上のシステム光軸Lから離れた異なる位置を通過した光束を所定の照明領域5上に重畳結合させるために必要である。
上記の実施例1乃至3においては、何れの場合も光源部2及び第1のレンズ板3をシステム光軸L上に配置し、光源部2の向きや、或いは第1のレンズ板3のレンズ特性を調節することにより、偏光ビームスプリッタ421の所定の位置に2次光源像を結像させていた。これらに対して、光源部2及び第1のレンズ板3をシステム光軸に対して平行移動させることによっても、同様の結果を得ることが出来る。
上記の実施例5においては、2次光源像の結像位置は常に偏光ビームスプリッタ421上に限定される点に着目して、集光レンズ411として、その横幅が偏光ビームスプリッタ421の横幅Wpに等しい大きさの集光ハーフレンズ414を使用している。このような集光ハーフレンズ414は、通常の集光レンズ、例えば前述した実施例1ないし3に示す集光レンズ411の両端をカットすることにより製作される。
上述した各実施例においては、第2のレンズ板4の構成要素の一つである偏光分離プリズムアレイ420に形成されている偏光ビームスプリッタ421の偏光分離膜423および反射ミラー422の反射面424は、システム光軸Lに対して同一方向に傾斜している。この構成を採用する代わりに、偏光分離膜423および反射膜424の傾斜方向がシステム光軸Lに対して左右対象となる構成を採用することもできる。
上記の実施例6では、第1のレンズ板3によって形成される2次光源像の大きさに対応させて、第2のレンズ板4の集光レンズアレイ410を構成する各集光レンズの寸法形状を設定している。同様に、偏光分離プリズムアレイ420を構成する各偏光ビームスプリッタおよび反射ミラーの寸法形状を設定している。
図11には、実施例1ないし6の偏光照明装置のうち、図5に示した偏光照明装置100が組み込まれた投写型表示装置の例を示してある。
イクロイックプリズム3413には、赤色反射の誘電体多層膜と青色反射の誘電体多層膜とが十字状に形成されており、それぞれの変調光束を合成する。ここで合成された光束は、投写レンズ3414(投写手段)を通過してスクリーン3415上に映像を形成することになる。
なお、上記の各実施例においては、偏光分離手段で、例えばP偏光をS偏光に揃えるようにしているが、勿論、偏光方向はいずれの方向に揃えてもよい。また、P偏光光およびS偏光光の双方に対して、位相差層によって偏光面の回転作用を与えて、偏光面を揃えてもよい。
以上説明したように、本発明に係る偏光照明装置では、偏光方向の揃った偏光光を照射領域に照射できる。従って、液晶ライトバルブを用いた投写型表示装置に本発明に係る偏光照明装置を用いた場合には、偏光面が揃った偏光光を液晶ライトバルブに供給できるので、光の利用効率が向上し、投写映像の明るさを向上することができる。また、偏光板による光吸収量が低減するので、偏光板での温度上昇が抑制される。それ故、冷却装置の小型化や低騒音化を実現できる。
2 光源部
3 第1のレンズ板
301 矩形集光レンズ
310、311、312、314A〜314D 矩形集光レンズ
4 第2のレンズ板
410 集光レンズアレイ
411、412、413 集光レンズ
414 集光ハーフミラー
415 偏心系の集光レンズ
416、416A〜416D 集光レンズ
420 偏光分離プリズムアレイ
421、421A、421B、425A、426A 偏光ビームスプリッタ
422、422A、422B、425B、426B 反射ミラー
423、423A、423B 偏光分離膜
424,424A、424B 反射膜
430 λ/2位相差板
440 出射側レンズ
5 照明領域
6 変角プリズム
3400 投写型表示装置
3401 青色緑色反射ダイクロイックミラー
3402 反射ミラー
3403 液晶ライトバルブ
3404 ダイクロイックミラー
3405 液晶ライトバルブ3405
3406 入射側レンズ
3407 反射ミラー
3408 リレーレンズ
3450 導光手段
3410 出射側レンズ
3409 反射ミラー
3411 液晶ライトバルブ
3413 ダイクロイックプリズム
3414 投写レンズ(投写手段)
3415 スクリーン
Claims (18)
- 偏光方向がランダムな光を出射する光源部と、
矩形状の外形を有する複数の矩形集光レンズから構成され、前記光源部から出射される光を集光して複数の2次光源像を形成するための第1のレンズ板と、
前記複数の2次光源像が形成される位置の近傍に置かれ、集光レンズアレイ、偏光分離プリズムアレイ、λ/2位相差板、および出射側レンズを備えた第2のレンズ板とを有し、
前記集光レンズアレイは複数の集光レンズからなり、
前記偏光分離プリズムアレイは、ランダムな偏光光をP偏光光とS偏光光に分離するものであって、複数の偏光ビームスプリッタと複数の反射ミラーから構成され、
前記λ/2位相差板は前記偏光分離プリズムアレイの出射面の側に配置されており、
前記出射側レンズは前記λ/2位相差板の出射面の側に配置されている
ことを特徴とする偏光照明装置。 - 請求項1において、前記第2のレンズ板を構成する前記集光レンズは、前記第1のレンズ板を構成する前記矩形集光レンズと相似形であることを特徴とする偏光照明装置。
- 請求項1において、前記第2のレンズ板を構成する前記の複数の偏光ビームスプリッタは、前記第1のレンズ板を構成する前記矩形集光レンズのそれぞれによって形成される前記2次光源像の大きさ及び形状に対応する寸法形状に設定されていることを特徴とする偏光照明装置。
- 請求項3において、前記第2のレンズ板を構成する前記集光レンズは、前記第1のレンズ板を構成する前記矩形集光レンズのそれぞれによって形成される前記2次光源像の大きさ及び形状に対応する寸法形状に設定されていることを特徴とする偏光照明装置。
- 請求項1ないし4のうちの何れかの項において、前記光源部と前記第1のレンズ板の間には、変角レンズが配置されていることを特徴とする偏光照明装置。
- 請求項5において、前記変角レンズは前記第1のレンズ板と一体化されていることを特徴とする偏光照明装置。
- 請求項1ないし4のうちの何れかの項において、前記第1のレンズ板を構成する前記矩形集光レンズのうちの少なくとも一つは偏心系のレンズであることを特徴とする偏光照明装置。
- 請求項1ないし4のうちの何れかの項において、前記第2のレンズ板の前記集光レンズアレイを構成する前記集光レンズのうちの少なくとも一つは偏心系レンズであることを特徴とする偏光照明装置。
- 請求項8において、少なくとも前記集光レンズアレイの前記偏心系レンズの偏心量を調整することにより、前記第2のレンズ板の構成要素である前記出射側レンズを省略したことを特徴とする偏光照明装置。
- 請求項1ないし4のうちの何れかの項において、前記光源部の光軸および前記第1のレンズ板をシステム光軸に対して前記偏光ビームスプリッタの横幅の半分の量だけ平行移動した位置に配置してあることを特徴とする偏光照明装置。
- 請求項1ないし10のうちの何れかの項において、前記第2のレンズ板の前記集光レンズアレイを構成する前記集光レンズの横幅は、前記偏光ビームスプリッタの横幅に等しいことを特徴とする偏光照明装置。
- 請求項1ないし11のうちの何れかの項において、前記λ/2位相差板はTN(ツイステッド・ネマチック)液晶で形成されていることを特徴とする偏光照明装置。
- 請求項1ないし12のうちの何れかの項において、前記偏光分離プリズムアレイは、前記偏光ビームスプリッタとして、内部に前記偏光分離膜が形成された四角柱状のプリズム合成体を有していると共に、前記反射ミラーとして、内部に反射膜が形成された四角柱状のプリズム合成体を有していることを特徴とする偏光照明装置。
- 請求項13において、前記偏光分離膜が形成された前記プリズム合成体と前記反射ミラーが形成された前記プリズム合成体は、前記システム光軸に対して直角の方向に一列に配列されていることを特徴とする偏光照明装置。
- 請求項14において、前記偏光分離膜が形成された前記プリズム合成体と前記反射ミラーが形成された前記プリズム合成体は、前記システム光軸に対して直角の方向に交互に配列されていると共に、前記偏光分離膜のそれぞれが前記システム光軸に対してほぼ同一の傾斜角度となるように配列されていることを特徴とする偏光照明装置。
- 請求項14において、前記偏光分離膜が形成された前記プリズム合成体と前記反射ミラーが形成された前記プリズム合成体は、前記システム光軸に対して直角の方向に配列されていると共に、前記偏光分離膜のそれぞれが前記システム光軸の両側では、当該光軸に対して左右対称な傾斜角度で配列されていることを特徴とする偏光照明装置。
- 偏光照明装置と、この偏光照明装置からの光束に含まれる偏光光を変調して画像情報を含ませる液晶ライトバルブを備えた変調手段と、変調光束をスクリーン上に投写表示する投写光学系とを有する投写型表示装置において、
前記偏光照明装置は、
偏光方向がランダムな光を出射する光源と、矩形状の外形を有する複数の矩形集光レンズから構成され、前記光源から出射される光を集光して、複数の2次光源像を形成するための第1のレンズ板と、前記複数の2次光源像が形成される位置の近傍に置かれ、集光レンズアレイ、偏光分離プリズムアレイ、出射側レンズおよびλ/2位相差板を備えた第2のレンズ板とを有し、
前記集光レンズアレイは複数の集光レンズからなり、前記偏光分離プリズムアレイはランダムな偏光光をP偏光光とS偏光光に分離するものであって、複数の偏光ビームスプリッタと複数の反射ミラーから構成され、前記λ/2位相差板は偏光分離プリズムアレイの出射面の側に配置されていることを特徴とする投写型表示装置。 - 請求項17において、更に、前記偏光照明装置からの光束を2つ以上の光束に分離する色光分離手段と、前記変調手段によって変調された後の変調光束を合成する色光合成手段とを有し、当該色光合成手段により得られた合成光束が前記投写光学系を介してスクリーン上に投写表示されるようになっていることを特徴とする投写型表示装置。
Priority Applications (1)
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JP2005360874A JP3826950B2 (ja) | 1995-03-09 | 2005-12-14 | 偏光照明装置および投写型表示装置 |
Applications Claiming Priority (2)
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JP2005360874A JP3826950B2 (ja) | 1995-03-09 | 2005-12-14 | 偏光照明装置および投写型表示装置 |
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JP2005360874A Expired - Lifetime JP3826950B2 (ja) | 1995-03-09 | 2005-12-14 | 偏光照明装置および投写型表示装置 |
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