JP2586841B2 - 偏光変換素子およびこれを用いた映像投射装置 - Google Patents
偏光変換素子およびこれを用いた映像投射装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、映像投射装置の光学部
品等として用いられる偏光変換素子およびこれを用いた
映像投射装置に関する。
品等として用いられる偏光変換素子およびこれを用いた
映像投射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図８（ａ）および（ｂ）は、この種の偏
光変換素子が適用される従来の映像投射装置の一例にお
ける光学系構造の一部を示す。図８（ａ）および（ｂ）
において、この装置は、透過型液晶パネルを用いて映像
をスクリーンに投射する映像投射装置（液晶プロジェク
タと呼ばれることが多い）である。図中左側が光源側、
右側が投射レンズ側であり、液晶パネル９４０の光源側
には偏光板９３０が、投射レンズ側には検光板９５０が
配置されている。
光変換素子が適用される従来の映像投射装置の一例にお
ける光学系構造の一部を示す。図８（ａ）および（ｂ）
において、この装置は、透過型液晶パネルを用いて映像
をスクリーンに投射する映像投射装置（液晶プロジェク
タと呼ばれることが多い）である。図中左側が光源側、
右側が投射レンズ側であり、液晶パネル９４０の光源側
には偏光板９３０が、投射レンズ側には検光板９５０が
配置されている。
【０００３】さて、液晶パネル９４０に電圧が印加され
ていない状態では、その液晶分子９４１は入射側で図中
縦方向に配列し、出射側に行くにしたがい図中横方向に
９０度ねじれて配列してゆく。このような状態の液晶パ
ネル９４０に光が入射すると、液晶パネル９４０の軸方
向に合う振動方向を有する偏光は、液晶軸と同じ様に変
位し、入射光から９０度回転した偏光で出射する。一
方、液晶パネル９４０に一定値以上の電圧を印加する
と、液晶パネル９４０内の液晶分子９４１はパネルに垂
直に配列し、偏光軸を９０度回転させる性質を失う。つ
まり、入射偏光は、そのままの偏光方向で出射する。
ていない状態では、その液晶分子９４１は入射側で図中
縦方向に配列し、出射側に行くにしたがい図中横方向に
９０度ねじれて配列してゆく。このような状態の液晶パ
ネル９４０に光が入射すると、液晶パネル９４０の軸方
向に合う振動方向を有する偏光は、液晶軸と同じ様に変
位し、入射光から９０度回転した偏光で出射する。一
方、液晶パネル９４０に一定値以上の電圧を印加する
と、液晶パネル９４０内の液晶分子９４１はパネルに垂
直に配列し、偏光軸を９０度回転させる性質を失う。つ
まり、入射偏光は、そのままの偏光方向で出射する。
【０００４】偏光板９３０および検光板９５０は、一偏
光成分のみを透過させる特徴を持ち、この両者は実際に
は同じ偏光板としての構造を呈し、配置を違えたもので
あるが装置部品として、区別する。偏光板９３０は、通
常、液晶パネル９４０の入射面側の分子配列方向に偏光
軸を合わせて配置される。検光板９５０は、偏光板９３
０と９０度をなす角度で配置される。
光成分のみを透過させる特徴を持ち、この両者は実際に
は同じ偏光板としての構造を呈し、配置を違えたもので
あるが装置部品として、区別する。偏光板９３０は、通
常、液晶パネル９４０の入射面側の分子配列方向に偏光
軸を合わせて配置される。検光板９５０は、偏光板９３
０と９０度をなす角度で配置される。
【０００５】いま、図８（ａ）において、液晶パネル９
４０に電圧が印加されていない状態では、偏光板９３０
に入射する光は１方向の偏光に分離され、液晶パネル９
４０に入射する。電圧が印加されていない状態の液晶パ
ネル９４０は、入射した偏光を９０度振動方向を回転さ
せ出射させる。９０度回転した偏光は検光板９５０と同
じ振動方向になり、光は透過されることになる。一方、
図８（ｂ）において、液晶パネル９４０に電圧が印加さ
れている状態では、上述のごとく、液晶パネル９４０は
入射偏光を同じ振動方向で出射させるため、検光板９５
０を透過することができず、光は遮断される。この特性
を利用して液晶パネル９４０を多数のセル（画素）で構
成、個々のセルに電圧を印加させることで光の透過・遮
断を行い、明暗によって画像を再現させる。
４０に電圧が印加されていない状態では、偏光板９３０
に入射する光は１方向の偏光に分離され、液晶パネル９
４０に入射する。電圧が印加されていない状態の液晶パ
ネル９４０は、入射した偏光を９０度振動方向を回転さ
せ出射させる。９０度回転した偏光は検光板９５０と同
じ振動方向になり、光は透過されることになる。一方、
図８（ｂ）において、液晶パネル９４０に電圧が印加さ
れている状態では、上述のごとく、液晶パネル９４０は
入射偏光を同じ振動方向で出射させるため、検光板９５
０を透過することができず、光は遮断される。この特性
を利用して液晶パネル９４０を多数のセル（画素）で構
成、個々のセルに電圧を印加させることで光の透過・遮
断を行い、明暗によって画像を再現させる。
【０００６】ところで、偏光板９３０で透過されなかっ
た残りの偏光成分は、偏光板９３０に留まり、熱とな
る。つまり、光源からの光は、その半分以上が利用され
ない無駄なものとなる。よって、映像投射装置により投
射される映像の照度が十分には高くない場合もある。ま
た、偏光板９３０自体も熱に非常に弱く、光源からの光
が強力であれば偏光板９３０にかかる負担は大きくな
り、製品の信頼性低下する虞もある。
た残りの偏光成分は、偏光板９３０に留まり、熱とな
る。つまり、光源からの光は、その半分以上が利用され
ない無駄なものとなる。よって、映像投射装置により投
射される映像の照度が十分には高くない場合もある。ま
た、偏光板９３０自体も熱に非常に弱く、光源からの光
が強力であれば偏光板９３０にかかる負担は大きくな
り、製品の信頼性低下する虞もある。
【０００７】投射される映像の照度を高くする方法とし
て、例えば、特開平４−７６５１７号公報では、偏光板
の入射側に偏光ビームスプリッタ（以後、一部を除いて
ＰＢＳと記す）を用いた偏光変換部を配置し、予め偏光
に分離してから偏光板に入射することで、光源を有効に
利用すると共に、偏光板の負担を軽減する構造が提案さ
れている。即ち、この公報に開示された偏光変換部は、
４５度プリズムを２つ貼り合わせたような構成のＰＢＳ
と、反射ミラーと、１／２波長板とを有している。そし
て、ＰＢＳに入射された光は、光軸に対して９０度の方
向にＳ偏光が分離される。このＳ偏光をさらに反射ミラ
ーにより光軸方向に反射し、１／２波長板により偏光方
向を変換してＰ偏光とし、偏光板に入射するようにして
いる。この従来の偏光変換部を映像投射装置に適用した
場合には、光源からの光のうち、偏光変換部を有してい
ないときに利用されなかった光が偏光板に応じた偏光に
されて利用されるので、スクリーン全体上の照度が向上
する。
て、例えば、特開平４−７６５１７号公報では、偏光板
の入射側に偏光ビームスプリッタ（以後、一部を除いて
ＰＢＳと記す）を用いた偏光変換部を配置し、予め偏光
に分離してから偏光板に入射することで、光源を有効に
利用すると共に、偏光板の負担を軽減する構造が提案さ
れている。即ち、この公報に開示された偏光変換部は、
４５度プリズムを２つ貼り合わせたような構成のＰＢＳ
と、反射ミラーと、１／２波長板とを有している。そし
て、ＰＢＳに入射された光は、光軸に対して９０度の方
向にＳ偏光が分離される。このＳ偏光をさらに反射ミラ
ーにより光軸方向に反射し、１／２波長板により偏光方
向を変換してＰ偏光とし、偏光板に入射するようにして
いる。この従来の偏光変換部を映像投射装置に適用した
場合には、光源からの光のうち、偏光変換部を有してい
ないときに利用されなかった光が偏光板に応じた偏光に
されて利用されるので、スクリーン全体上の照度が向上
する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図９は、一般の光源、
即ち、偏光変換部を用いない場合の光源を持つ映像投射
装置による投射状態を示す照度分布図である。図９にお
いて、斜視的に表された四角形は仮想スクリーンであ
り、仮想スクリーン上に描かれた線は照度を示す。図中
高さが高い線ほど、照度が高い。尚、実際のスクリーン
は地上に対して垂直に設置されるのが普通であるから、
図９中の左右方向を水平方向に奥行き方向を上下方向と
みなす。さて、図９を参照すると、一般の光源からの光
によれば、その中央部の照度が高く（明るく）、周辺部
の照度が低い（暗い）という傾向にある。即ち、スクリ
ーン投射時の映像は、中心のみ明るい均一性に劣る画像
となる。
即ち、偏光変換部を用いない場合の光源を持つ映像投射
装置による投射状態を示す照度分布図である。図９にお
いて、斜視的に表された四角形は仮想スクリーンであ
り、仮想スクリーン上に描かれた線は照度を示す。図中
高さが高い線ほど、照度が高い。尚、実際のスクリーン
は地上に対して垂直に設置されるのが普通であるから、
図９中の左右方向を水平方向に奥行き方向を上下方向と
みなす。さて、図９を参照すると、一般の光源からの光
によれば、その中央部の照度が高く（明るく）、周辺部
の照度が低い（暗い）という傾向にある。即ち、スクリ
ーン投射時の映像は、中心のみ明るい均一性に劣る画像
となる。
【０００９】前述した偏光変換部を用いた場合にも、ス
クリーン全体上としては照度が向上するものの、上記傾
向は全面的には改善されず、スクリーン投射時の映像は
中心のみが明るいような均一性に劣る画像であるという
問題点がある。
クリーン全体上としては照度が向上するものの、上記傾
向は全面的には改善されず、スクリーン投射時の映像は
中心のみが明るいような均一性に劣る画像であるという
問題点がある。
【００１０】本発明の課題は、スクリーン全体上の照度
が高いことは勿論、スクリーン上にてその各所の照度の
均一性に優れる偏光変換素子を提供することである。
が高いことは勿論、スクリーン上にてその各所の照度の
均一性に優れる偏光変換素子を提供することである。
【００１１】本発明の他の課題は、スクリーン全体上の
照度が高いことは勿論、スクリーン上にてその各所の照
度の均一性に優れる映像投射装置を提供することであ
る。
照度が高いことは勿論、スクリーン上にてその各所の照
度の均一性に優れる映像投射装置を提供することであ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、光源と
所定の直線偏光のみを透過する偏光板との間の光軸上に
配され、前記光源からの円偏光を前記所定の直線偏光に
変換して前記偏光板へ出射する偏光変換素子において、
前記円偏光を互いに直交する第１の直線偏光と第２の直
線偏光とに分離して出射する偏光ビームスプリッタ片の
４つを該第２の直線偏光の出射方向が上下左右にかつ外
側向きとなるように組み合わせて成り、前記第１の直線
偏光の出射方向が光軸方向になるように配される偏光ビ
ームスプリッタと、前記第２の直線偏光を光軸方向に反
射するように前記偏光ビームスプリッタの上下左右に配
される４つの反射ミラーと、上下または左右の一対の前
記偏光ビームスプリッタ片から出射される前記第１の直
線偏光に対面するように配される第１の対の１／２波長
板と、左右または上下の一対の前記偏光ビームスプリッ
タ片から出射される前記第２の直線偏光に対面するよう
に配される第２の対の１／２波長板とを有することを特
徴とする偏光変換素子が得られる。
所定の直線偏光のみを透過する偏光板との間の光軸上に
配され、前記光源からの円偏光を前記所定の直線偏光に
変換して前記偏光板へ出射する偏光変換素子において、
前記円偏光を互いに直交する第１の直線偏光と第２の直
線偏光とに分離して出射する偏光ビームスプリッタ片の
４つを該第２の直線偏光の出射方向が上下左右にかつ外
側向きとなるように組み合わせて成り、前記第１の直線
偏光の出射方向が光軸方向になるように配される偏光ビ
ームスプリッタと、前記第２の直線偏光を光軸方向に反
射するように前記偏光ビームスプリッタの上下左右に配
される４つの反射ミラーと、上下または左右の一対の前
記偏光ビームスプリッタ片から出射される前記第１の直
線偏光に対面するように配される第１の対の１／２波長
板と、左右または上下の一対の前記偏光ビームスプリッ
タ片から出射される前記第２の直線偏光に対面するよう
に配される第２の対の１／２波長板とを有することを特
徴とする偏光変換素子が得られる。
【００１３】前記偏光ビームスプリッタ片は、頂角９０
度の二等辺三角形を呈する一対の底面を持つ三角柱の外
形を呈し、一対の前記底面の一方から入射される前記円
偏光について、一対の前記底面の他方から前記第１の直
線偏光を出射する一方、一対の前記底面の両底辺に挟ま
れた側面から前記第２の直線偏光を出射するものであっ
てもよい。
度の二等辺三角形を呈する一対の底面を持つ三角柱の外
形を呈し、一対の前記底面の一方から入射される前記円
偏光について、一対の前記底面の他方から前記第１の直
線偏光を出射する一方、一対の前記底面の両底辺に挟ま
れた側面から前記第２の直線偏光を出射するものであっ
てもよい。
【００１４】本発明によればまた、光源と、所定の直線
偏光のみを透過する偏光板と、駆動電圧に応じて偏光板
からの直線偏光の偏光面を回転する液晶パネルと、１つ
の直線偏光のみを透過する検光板と、検光板からの透過
光を投射する投射レンズとを有し、さらに、前記偏光変
換素子を有する偏光変換素子を用いた映像投射装置が得
られる。
偏光のみを透過する偏光板と、駆動電圧に応じて偏光板
からの直線偏光の偏光面を回転する液晶パネルと、１つ
の直線偏光のみを透過する検光板と、検光板からの透過
光を投射する投射レンズとを有し、さらに、前記偏光変
換素子を有する偏光変換素子を用いた映像投射装置が得
られる。
【００１５】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の一実施例に
よる偏光変換素子およびこれを用いた映像投射装置を説
明する。
よる偏光変換素子およびこれを用いた映像投射装置を説
明する。
【００１６】図１は、本実施例による偏光変換素子を用
いた映像投射装置の光学系を示す概略図である。図１に
おいて、本映像投射装置は、従来例と同様に、光源１０
と、１つの直線偏光のみを透過する偏光板３０と、駆動
電圧に応じて偏光板３０からの直線偏光の偏光面を回転
する液晶パネル４０と、１つの直線偏光のみを透過する
検光板５０と、検光板５０からの透過光を投射する投射
レンズ６０とを有している。本映像投射装置はさらに、
光源１０と偏光板３０との間の光軸上に、光源１０から
の円偏光を偏光板３０に対応する１つの直線偏光にする
偏光変換素子２０を有している。
いた映像投射装置の光学系を示す概略図である。図１に
おいて、本映像投射装置は、従来例と同様に、光源１０
と、１つの直線偏光のみを透過する偏光板３０と、駆動
電圧に応じて偏光板３０からの直線偏光の偏光面を回転
する液晶パネル４０と、１つの直線偏光のみを透過する
検光板５０と、検光板５０からの透過光を投射する投射
レンズ６０とを有している。本映像投射装置はさらに、
光源１０と偏光板３０との間の光軸上に、光源１０から
の円偏光を偏光板３０に対応する１つの直線偏光にする
偏光変換素子２０を有している。
【００１７】図２は、本発明の実施例による偏光変換素
子である、図１中の偏光変換素子２０を示す概略図であ
る。図２において、偏光変換素子２０は、ＰＢＳ２１
と、４つの反射ミラー２２−１、２２−２、２２−３、
および２２−４と、４つの１／２波長板２３−１、２３
−２、２３−３、および２３−４とから構成されてい
る。
子である、図１中の偏光変換素子２０を示す概略図であ
る。図２において、偏光変換素子２０は、ＰＢＳ２１
と、４つの反射ミラー２２−１、２２−２、２２−３、
および２２−４と、４つの１／２波長板２３−１、２３
−２、２３−３、および２３−４とから構成されてい
る。
【００１８】図３は、図２におけるＰＢＳ２１を示す概
略図である。図３において、ＰＢＳ２１は、三角柱形状
を呈する４つのＰＢＳ片２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、およ
び２１ｄを貼り合わせてなる。４つのＰＢＳ片２１ａ〜
２１ｄにはそれぞれ、偏光分離面２１１ａ、２１１ｂ、
２１１ｃ、および２１１ｄがを形成されている。このよ
うに、偏光分離面２１１ａ〜２１１ｄをおくことで、光
源１０（図１）からの入射光Ｉは、第１の直線偏光とし
ての透過偏光Ｔ（１つにまとめて描いている）と、第２
の直線偏光としての４方向の分離偏光Ｒａ、Ｒｂ、Ｒ
ｃ、およびＲｄとに分離される。４方向の分離偏光Ｒａ
〜Ｒｄは、反射ミラー２２−１、２２−２、２２−３、
２２−４（図２）により、透過偏光Ｔと共に、偏光板３
０（図１）側に出射される。
略図である。図３において、ＰＢＳ２１は、三角柱形状
を呈する４つのＰＢＳ片２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、およ
び２１ｄを貼り合わせてなる。４つのＰＢＳ片２１ａ〜
２１ｄにはそれぞれ、偏光分離面２１１ａ、２１１ｂ、
２１１ｃ、および２１１ｄがを形成されている。このよ
うに、偏光分離面２１１ａ〜２１１ｄをおくことで、光
源１０（図１）からの入射光Ｉは、第１の直線偏光とし
ての透過偏光Ｔ（１つにまとめて描いている）と、第２
の直線偏光としての４方向の分離偏光Ｒａ、Ｒｂ、Ｒ
ｃ、およびＲｄとに分離される。４方向の分離偏光Ｒａ
〜Ｒｄは、反射ミラー２２−１、２２−２、２２−３、
２２−４（図２）により、透過偏光Ｔと共に、偏光板３
０（図１）側に出射される。
【００１９】ここで、透過偏光Ｔおよび分離偏光Ｒａ〜
Ｒｄの各振動方向は、偏光分離面２１１ａ〜２１１ｄの
形成角度によって異なる。
Ｒｄの各振動方向は、偏光分離面２１１ａ〜２１１ｄの
形成角度によって異なる。
【００２０】図４（ａ）および（ｂ）はＰＢＳ片２１ａ
〜２１ｄを示す図であり、（ａ）は概略的な斜視図、
（ｂ）は三面図である。図４（ａ）および（ｂ）におい
て、ＰＢＳ片２１ａ〜２１ｄのそれぞれは、底辺２・
Ｌ、頂角９０度の二等辺三角形を呈する底面を持つ三角
柱（高さＬ）状の外形を呈している。そして、偏光分離
面２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、および２１１ｄはそ
れぞれ、ＰＢＳ片２１ａ〜２１ｄそれぞれの一方の底面
の頂点から他方の底面の底辺に拡がるように形成されて
いる。
〜２１ｄを示す図であり、（ａ）は概略的な斜視図、
（ｂ）は三面図である。図４（ａ）および（ｂ）におい
て、ＰＢＳ片２１ａ〜２１ｄのそれぞれは、底辺２・
Ｌ、頂角９０度の二等辺三角形を呈する底面を持つ三角
柱（高さＬ）状の外形を呈している。そして、偏光分離
面２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、および２１１ｄはそ
れぞれ、ＰＢＳ片２１ａ〜２１ｄそれぞれの一方の底面
の頂点から他方の底面の底辺に拡がるように形成されて
いる。
【００２１】図５は、ＰＢＳ２１の偏光分離作用を説明
するために、便宜上ＰＢＳ２１のうちのＰＢＳ片２１ａ
とＰＢＳ片２１ｃとのみを抽出して示した概略図であ
る。図５において、ＰＢＳ片２１ａおよびＰＢＳ片２１
ｃに円偏光の入射光Ｉが入射されると、まず、ＰＢＳ片
２１ａでは、その偏光分離面２１１ａにより分離された
Ｐ偏光の透過偏光Ｔａはｘ方向に振動し、Ｓ偏光の分離
偏光Ｒａはｙ方向（反射ミラーにより反射後）に振動す
る。一方、ＰＢＳ片２１ｃでは、その偏光分離面２１１
ｃにより分離されたＰ´偏光の透過偏光Ｔｃはｙ方向に
振動し、Ｓ´偏光の分離偏光Ｒｃはｘ方向（反射ミラー
により反射後）に振動する。即ち、Ｐ偏光の透過偏光Ｔ
ａとＳ´偏光の分離偏光Ｒｃが同じ振動方向（ｘ方向）
で、Ｓ偏光の分離偏光ＲａとＰ´偏光の透過偏光Ｔｃが
同じ振動方向（ｙ方向）でそれぞれ分離することにな
る。尚、この偏光分離作用は、図５に示さなないＰＢＳ
片２１ｂとＰＢＳ片２１ｄでも同様である。
するために、便宜上ＰＢＳ２１のうちのＰＢＳ片２１ａ
とＰＢＳ片２１ｃとのみを抽出して示した概略図であ
る。図５において、ＰＢＳ片２１ａおよびＰＢＳ片２１
ｃに円偏光の入射光Ｉが入射されると、まず、ＰＢＳ片
２１ａでは、その偏光分離面２１１ａにより分離された
Ｐ偏光の透過偏光Ｔａはｘ方向に振動し、Ｓ偏光の分離
偏光Ｒａはｙ方向（反射ミラーにより反射後）に振動す
る。一方、ＰＢＳ片２１ｃでは、その偏光分離面２１１
ｃにより分離されたＰ´偏光の透過偏光Ｔｃはｙ方向に
振動し、Ｓ´偏光の分離偏光Ｒｃはｘ方向（反射ミラー
により反射後）に振動する。即ち、Ｐ偏光の透過偏光Ｔ
ａとＳ´偏光の分離偏光Ｒｃが同じ振動方向（ｘ方向）
で、Ｓ偏光の分離偏光ＲａとＰ´偏光の透過偏光Ｔｃが
同じ振動方向（ｙ方向）でそれぞれ分離することにな
る。尚、この偏光分離作用は、図５に示さなないＰＢＳ
片２１ｂとＰＢＳ片２１ｄでも同様である。
【００２２】ここで、再び図２を参照すると、透過偏光
Ｔａが出射される面には１／２波長板２３−１が設けら
れ、分離偏光Ｒｃが反射されて出射される面には１／２
波長板２３−３が設けられているので、Ｐ偏光の透過偏
光ＴａとＳ´偏光の分離偏光Ｒｃは共に、ｙ方向に変換
される。したがって、偏光変換素子２０からから出射さ
れる直線偏光は、全て同じ振動方向（ｙ方向）となる。
Ｔａが出射される面には１／２波長板２３−１が設けら
れ、分離偏光Ｒｃが反射されて出射される面には１／２
波長板２３−３が設けられているので、Ｐ偏光の透過偏
光ＴａとＳ´偏光の分離偏光Ｒｃは共に、ｙ方向に変換
される。したがって、偏光変換素子２０からから出射さ
れる直線偏光は、全て同じ振動方向（ｙ方向）となる。
【００２３】さて、図１に示した映像投射装置におい
て、その偏光変換素子２０からの出射光のうちの、ＰＢ
Ｓ２１からの透過偏光（同じ振動方向成分）によれば、
投射レンズ６０から図示しないスクリーン上に投射され
る投射光の照度分布は、図９に示したごとく、従来例と
同様である。ただし、本発明においては、偏光変換素子
２０からの出射光のうちの、反射ミラー２２−１および
２２−２、ならびに反射ミラー２２−３および２２−４
から１／２波長板２３−３および２３−４を通した分離
偏光（同じ振動方向成分）によれば、スクリーン上に投
射される投射光の照度分布は、図６のようになる。即
ち、図６において、分離偏光は、スクリーンの周辺部
（上下左右）に照射される。ただし、分離偏光は４つに
分割されることから、その最も明るい照度は図９におけ
る中心部の最も明るい照度の１／４となる。よって、偏
光変換素子２０を用いた本映像投射装置によるスクリー
ン上の投射状態は、図９および図６の照度分布を合成し
た状態、即ち、図７に示した状態となる。図７におい
て、スククリーン全体上の照度が高いことは勿論、スク
リーン上にてその各所の照度の均一性に優れている。
尚、実際の照度は、ＰＢＳの透過率等により、照度の理
論的な合成値よりも数％低い値となる。
て、その偏光変換素子２０からの出射光のうちの、ＰＢ
Ｓ２１からの透過偏光（同じ振動方向成分）によれば、
投射レンズ６０から図示しないスクリーン上に投射され
る投射光の照度分布は、図９に示したごとく、従来例と
同様である。ただし、本発明においては、偏光変換素子
２０からの出射光のうちの、反射ミラー２２−１および
２２−２、ならびに反射ミラー２２−３および２２−４
から１／２波長板２３−３および２３−４を通した分離
偏光（同じ振動方向成分）によれば、スクリーン上に投
射される投射光の照度分布は、図６のようになる。即
ち、図６において、分離偏光は、スクリーンの周辺部
（上下左右）に照射される。ただし、分離偏光は４つに
分割されることから、その最も明るい照度は図９におけ
る中心部の最も明るい照度の１／４となる。よって、偏
光変換素子２０を用いた本映像投射装置によるスクリー
ン上の投射状態は、図９および図６の照度分布を合成し
た状態、即ち、図７に示した状態となる。図７におい
て、スククリーン全体上の照度が高いことは勿論、スク
リーン上にてその各所の照度の均一性に優れている。
尚、実際の照度は、ＰＢＳの透過率等により、照度の理
論的な合成値よりも数％低い値となる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、円偏光を互いに直交す
る第１の直線偏光と第２の直線偏光とに分離して出射す
る偏光ビームスプリッタ片の４つを第２の直線偏光の出
射方向が上下左右にかつ外側向きとなるように組み合わ
せて成り、第１の直線偏光の出射方向が光軸方向になる
ように配される偏光ビームスプリッタと、第２の直線偏
光を光軸方向に反射するように偏光ビームスプリッタの
上下左右に配される４つの反射ミラーと、上下または左
右の一対の偏光ビームスプリッタ片から出射される第１
の直線偏光に対面するように配される第１の対の１／２
波長板と、左右または上下の一対の偏光ビームスプリッ
タ片から出射される第２の直線偏光に対面するように配
される第２の対の１／２波長板とを有しているため、ス
クリーン全体上の照度が高いことは勿論、スクリーン上
にてその各所の照度の均一性に優れている。
る第１の直線偏光と第２の直線偏光とに分離して出射す
る偏光ビームスプリッタ片の４つを第２の直線偏光の出
射方向が上下左右にかつ外側向きとなるように組み合わ
せて成り、第１の直線偏光の出射方向が光軸方向になる
ように配される偏光ビームスプリッタと、第２の直線偏
光を光軸方向に反射するように偏光ビームスプリッタの
上下左右に配される４つの反射ミラーと、上下または左
右の一対の偏光ビームスプリッタ片から出射される第１
の直線偏光に対面するように配される第１の対の１／２
波長板と、左右または上下の一対の偏光ビームスプリッ
タ片から出射される第２の直線偏光に対面するように配
される第２の対の１／２波長板とを有しているため、ス
クリーン全体上の照度が高いことは勿論、スクリーン上
にてその各所の照度の均一性に優れている。
【図１】本発明の一実施例による偏光変換素子を用いた
映像投射装置の光学系を示す図である。
映像投射装置の光学系を示す図である。
【図２】本発明の一実施例による偏光変換素子を示す概
略図である。
略図である。
【図３】図２に示す偏光変換素子におけるＰＢＳを示す
概略図である。
概略図である。
【図４】図３に示すＰＢＳにおけるＰＢＳ片を示す概略
図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は三面図である。
図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は三面図である。
【図５】図２に示す偏光変換素子におけるＰＢＳの偏光
分離作用を説明するための概略図である。
分離作用を説明するための概略図である。
【図６】図２に示す映像投射装置の投射状態を説明する
ための照度分布図である。
ための照度分布図である。
【図７】図２に示す映像投射装置の投射状態を説明する
ための照度分布図である。
ための照度分布図である。
【図８】従来例および本発明が適用される透過型の液晶
パネルを用いた映像投射方法の原理図である。
パネルを用いた映像投射方法の原理図である。
【図９】従来例による映像投射装置の投射状態を説明す
るための照度分布図である。
るための照度分布図である。
１０ 光源 ２０ 偏光変換素子 ２１ ＰＢＳ ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ ＰＢＳ片 ２２−１、２２−２、２２−３、２２−４ 反射ミラー ２３−１、２３−２、２３−３、２３−４ １／２波長
板 ３０ 偏光板 ４０ 液晶パネル ５０ 検光板 ６０ 投射レンズ ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄ 偏光分離面
板 ３０ 偏光板 ４０ 液晶パネル ５０ 検光板 ６０ 投射レンズ ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄ 偏光分離面
Claims (3)
- 【請求項１】 光源と所定の直線偏光のみを透過する偏
光板との間の光軸上に配され、前記光源からの円偏光を
前記所定の直線偏光に変換して前記偏光板へ出射する偏
光変換素子において、前記円偏光を互いに直交する第１
の直線偏光と第２の直線偏光とに分離して出射する偏光
ビームスプリッタ片の４つを該第２の直線偏光の出射方
向が上下左右にかつ外側向きとなるように組み合わせて
成り、前記第１の直線偏光の出射方向が光軸方向になる
ように配される偏光ビームスプリッタと、前記第２の直
線偏光を光軸方向に反射するように前記偏光ビームスプ
リッタの上下左右に配される４つの反射ミラーと、上下
または左右の一対の前記偏光ビームスプリッタ片から出
射される前記第１の直線偏光に対面するように配される
第１の対の１／２波長板と、左右または上下の一対の前
記偏光ビームスプリッタ片から出射される前記第２の直
線偏光に対面するように配される第２の対の１／２波長
板とを有することを特徴とする偏光変換素子。 - 【請求項２】 前記偏光ビームスプリッタ片は、頂角９
０度の二等辺三角形を呈する一対の底面を持つ三角柱の
外形を呈し、一対の前記底面の一方から入射される前記
円偏光について、一対の前記底面の他方から前記第１の
直線偏光を出射する一方、一対の前記底面の両底辺に挟
まれた側面から前記第２の直線偏光を出射する請求項１
記載の偏光変換素子。 - 【請求項３】 光源と、所定の直線偏光のみを透過する
偏光板と、駆動電圧に応じて偏光板からの直線偏光の偏
光面を回転する液晶パネルと、１つの直線偏光のみを透
過する検光板と、検光板からの透過光を投射する投射レ
ンズとを有し、さらに、請求項１または２記載の偏光変
換素子を有する偏光変換素子を用いた映像投射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6309003A JP2586841B2 (ja) | 1994-12-13 | 1994-12-13 | 偏光変換素子およびこれを用いた映像投射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6309003A JP2586841B2 (ja) | 1994-12-13 | 1994-12-13 | 偏光変換素子およびこれを用いた映像投射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08166562A JPH08166562A (ja) | 1996-06-25 |
| JP2586841B2 true JP2586841B2 (ja) | 1997-03-05 |
Family
ID=17987740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6309003A Expired - Lifetime JP2586841B2 (ja) | 1994-12-13 | 1994-12-13 | 偏光変換素子およびこれを用いた映像投射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2586841B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1134678C (zh) * | 1996-08-20 | 2004-01-14 | 精工爱普生株式会社 | 光学元件、偏振光照明装置及投影型显示装置 |
-
1994
- 1994-12-13 JP JP6309003A patent/JP2586841B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08166562A (ja) | 1996-06-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19961015 |