JP2989710B2 - 板状偏光素子、該素子を備える偏光変換ユニット、および該ユニットを備える画像装置と画像投影装置 - Google Patents

板状偏光素子、該素子を備える偏光変換ユニット、および該ユニットを備える画像装置と画像投影装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、入射された種々な偏光
方向成分を持つ光を、偏光方向を揃えて出射する偏光素
子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より図１７に示すような構成の画像
投影装置が知られている。
【０００３】光源1550に発生した光束をダイクロイック
ミラー1551，1552でＲ，Ｇ，Ｂに分離し、全反射ミラー
1553も使用して液晶ライトバルブ1554，1555，1556へ導
き、さらに全反射ミラー1557で光路を曲げ、ダイクロイ
ックミラー1558，1559でＲ，Ｇ，Ｂの３つの像の合成を
行ない、投射レンズ1560で図示していないスクリーン上
に投射する投射光学系である。
【０００４】このような画像投影装置においては、液晶
ライトバルブ1554，1555，1556は液晶板を偏光素子であ
る２枚の偏光板を挟んだ形態とし、種々な偏光方向を持
つ自然光が入射側の偏光板に入射されると、１つの偏光
方向以外の偏光は該入射側の偏光板で吸収され、液晶板
には1つの偏光成分の光のみが入射される構成がとられ
る。
【０００５】一方、特開昭61−90584号公報に記載され
たものにおいては、入射側の偏光板を廃し、その代わり
にプリズムと偏光素子であるビームスプリッタとを用い
て偏光方向を一方向に揃えて液晶板に入射させる構成が
とられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図１７に示したものに
おいては、入射側の偏光板で、該偏光板の偏光方向以外
の光が吸収されてしまうために投射画面が暗くなるとい
う問題点があり、さらに、吸収された光によって液晶板
の温度が上昇し、液晶板の劣化を招いてしまうという問
題点がある。
【０００７】一方、特開昭61−90584号公報に記載され
たものにおいては、偏光ビームスプリッタとプリズムを
使用しているために、装置が大型化するうえに、プリズ
ムの研磨に手間とコストがかかるという問題点があっ
た。プリズムのようにガラスブロックを用いているもの
は重くなりすぎて、画像投影装置としてのポータビリデ
ィが悪くなる。
【０００８】本発明は上述した各従来技術が有する問題
点に鑑みてなされたものであって、入射光を効率よく用
いることができ、低コストかつ小型の画像投影装置を実
現することのできる偏光素子を実現することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の板状偏光素子
は、透明平行平板の一方の面に、該一方の面又は他方の
面側から該平行平板に入射する入射光を反射光及び透過
光に分割する偏光分離膜を備え、該反射光及び透過光の
一方の光を該透明平行平板の前記他方の面に設けた反射
面で反射して他方の光の光路とほぼ平行な光路に向け、
該反射光及び透過光の少なくとも一方の光の偏光面を変
化させ双方の光の偏光面を一致させる。
【００１０】また、本発明の偏光変換ユニットは、格子
状の非偏光光を供給する照明系と、該非偏光光をほぼ稠
密な偏光光に変換せしめるべく該照明系の光軸に対して
斜設した偏光素子とを備え、該偏光素子が、一方の面に
偏光分離膜を備えた透明平行平板を有し、該偏光分離膜
で生じた格子状反射光と格子状透過光の一方の光を透明
平行平板の他方の面に設けた反射面で反射して他方の光
の光路とほぼ平行な光路に向け、該格子状反射光と格子
状透過光の少なくとも一方の光の偏光面を変化させ双方
の光の偏光面を一致させる。
【００１１】また、本発明の画像投影装置は、非偏光光
を発する光源と、該光源からの非偏光光を偏光光に変換
する照明光学系と、該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と、該画
像を投影する投影光学系とを備える装置において、前記
照明光学系が、前記非偏光光を格子状の光パターンに変
換する変換系と、該格子状光パターンをほぼ稠密に偏光
光に変換せしめるべく該変換系の光軸に対して斜設した
偏光素子とを有し、該偏光素子が、一方の面に偏光分離
膜を備えた透明平行平板を有し、該偏光分離膜で生じた
格子状反射光と格子状透過光の一方の光を透明平行平板
の他方の面に設けた反射面で反射して他方の光の光路と
ほぼ平行な光路に向け、該格子状反射光と格子状透過光
の少なくとも一方の光の偏光面を変化させ双方の光の偏
光面を一致させる。本発明の他の形態による偏光素子
は、一方の面に偏光分離膜を他方の面に反射膜を形成し
た透明板を有し、前記一方の面の偏光分離膜により分離
された反射光と透過光のうちの透過光を前記他方の面の
反射膜で反射することにより前記偏光分離膜に戻し、前
記透過光と反射光の少なくとも一方の偏光方向を変化さ
せることにより双方の偏光方向を一致させることを特徴
とする。 本発明の他の形態による偏光変換ユニットは、
上記の偏光素子と、前記偏光素子に複数の光束を入射さ
せるためのレンズアレイとを有する。 本発明による画像
装置は、上記の偏光素子または偏光変換ユニットと、偏
光素子または偏光変換ユニットからの偏光光を変調して
画像光を発生しめる画像発生器とを有することを特徴と
する。 本発明の他の形態による画像投影装置は、上記の
偏光素子または偏光変換ユニットと、偏光素子または偏
光変換ユニットからの偏光光を変調して画像光を発生し
める画像発生器と、該画像発生器からの前記画像光を投
影する投影系を有することを特徴とする。
【００１２】
【作用】平行平板の一方の面に設けられた偏光分離膜に
よって反射された光と、偏光分離膜を透過して平行平板
の他方の面にて上記偏光分離膜による反射光とほぼ平行
な光路に反射される光のいずれかの偏光面が双方が一致
するように変化させるので、偏光分離膜によって反射さ
れた光と、該偏光分離膜を透過した光の偏光面および進
行方向は揃ったものとなる。
【００１３】
【実施例】図１は本発明の偏光素子の第１の実施例の構
成を示す図である。
【００１４】本実施例は、シリンドリカル微小レンズ10
11，1012，1013から構成される樹脂成形品であり、入射
光を格子状の非偏光光として出射する照明系である集光
レンズ101と、該集光レンズ101の光軸に対して４５度の
角度で設けられた透明な光学材料による平行平板103と
で構成されている。該シリンドリカル微小レンズ1011，
1012，1013のそれぞれは入射側の面が正のパワーを、出
射側の面が負のパワーを有し、負のパワーが正のパワー
の２倍の大きさを持ち、平行光である入射光が、その１
／２の幅の平行光となって出射されるアフォーカルコン
バーターの機能を持っている。
【００１５】平行平板103の集光レンズ101側の面には、
多層膜で構成される偏光分離膜104と膜状の１／２λ板
（１／２波長膜）106のペアが、４５度方向から見た各
シリンドリカル微小レンズ1011〜1013のピッチでありか
つそれぞれの幅が各シリンドリカル微小レンズ1011〜10
13で集光された光束の幅と略同一の幅となるようにスト
ライブ状に設けられている。平行平板103の反集光レン
ズ101側の面には高反射処理を施したアルミ全反射膜105
が全面に設けられている。
【００１６】集光レンズ101に入射する光束102を略平行
光とすると、該光束102は集光レンズ101の各シリンドリ
カル微小レンズ1011〜1013で１／２の幅の格子状の平行
光に圧縮され、平行平板103の集光レンズ101側の面に設
けられた偏光分離膜104で以下のように分離される。
【００１７】Ｓ偏光102Sは入射光に対して直交する方向
に反射され、Ｐ偏光102Pは透過する。透過したＰ偏光10
2Pは平行平板103の反入射側の面に設けられたアルミ全
反射膜105で反射され、この後、１／２λ板106を通るこ
とによって偏光方向が９０度回転し、Ｓ偏光となって出
射する。このようにして入射された自然光はＳ偏光に揃
えられる。尚、アルミ全反射膜105を形成せずに、平行
平板103の反入射側の面を全反射面に設定し、この面で
Ｐ偏光を反射させてもよい。
【００１８】図２は上記のように構成された偏光素子が
組込まれた画像投影装置の構成を示す図である。
【００１９】光源250が発生する種々な偏光方向を持つ
平行光束は、図１に示した偏光素子によってＳ偏光のみ
に変換され、出射される。
【００２０】本実施例におけるダイクロイックミラー25
1,252,258,259、全反射ミラー253,257、液晶ライトバル
ブ254,255,256および投射レンズ260のそれぞれは図１７
に示したダイクロイックミラー1551,1552,1558,1559、
全反射ミラー1553,1557、液晶ライトバルブ1554,1555,1
556および投射レンズ1560と同様に構成されている。
【００２１】液晶ライトバルブ254,255,256のそれぞれ
は、ＲＧＢの各色の画像を発生させる３個の発生器から
構成される画像発生器（不図示）より入力されるビデオ
信号に応じて内蔵する複数の液晶素子を変調することに
より画像を発生させる。ダイクロイックミラー251,252,
258,259のそれぞれは、図１に示した偏光素子によって
Ｓ偏光のみに変換された照明光をＲＧＢの３色の非偏光
光に分解する色分解系を構成するものである。
【００２２】上記の構成とすることにより、各液晶ライ
トバルブ254，255，256での光量ロスが無くなるので投
射画像を明るくでき、光の吸収によって熱の発生も生じ
なくなる。この場合、液晶ライトバルブの入射側の偏光
板を設ける必要もなくなり、このように構成してもよ
い。
【００２３】ここで、偏光素子の入射面を紙面と垂直な
面になる様にし、紙面と垂直な方向に光源250が配置さ
れる様にすれば各ダイクロイックミラーに対しＰ偏光が
入射する形にすることができるので色分解−合成が効率
よくできる。
【００２４】図３は本発明の第２の実施例の構成を示す
図である。
【００２５】本実施例は、集光レンズ101の光軸に対し
て４５度の角度で設けられた平行平板103の集光レンズ
側の面に、多層膜で構成される偏光分離膜304を全面に
設け、該偏光分離膜上に膜状の１／２λ板306を４５度
方向から見た略シリンドリカル微小レンズ1011〜1013の
ピッチで、かつ、各シリンドリカル微小レンズで集光さ
れた光束の幅と略同一の幅で設けている。この他の構成
は図１に示した第１の実施例と同様であるため同一の番
号を付して説明は省略する。
【００２６】上記の様な構成にすることにより、偏光分
離膜を蒸着するときにマスキングする必要は無く、制作
工程をさらに単純化することができる。
【００２７】図４は本発明の第３の実施例の構成を示す
図である。
【００２８】本実施例は、第２の実施例において、偏光
分離膜304上に直接形成されていた膜状の１／２λ板406
を、保持用平行平板409上に形成したうえで、該保持用
平行平板409を偏光分離膜304を介して平行平板103に接
合したものである。また、反集光レンズ101側の面の全
面に設けられていたアルミ全反射膜305は、４５度方向
から見て略シリンドリカル微小レンズ1011〜1013のピッ
チで、かつ、それぞれの幅は各シリンドリカル微小レン
ズで集光された光束の幅と略同一の幅で設けられたアル
ミ全反射膜405として迷光が正規光の出射方向へ反射し
ないものとし、さらに、平行平板103の反集光レンズ101
側の全面を覆う吸収塗料411を設けて迷光カットの効果
をあげている。又、平行平板103上に１／２λ板406を格
子状に、保持用平板409上に偏光分離膜304を格子状に、
互いの位相が反転するように形成し、互いに接合しても
よい。又、１／２λ板406と偏光分離膜304の双方を保持
用平行板409上に形成し、平行平板103と保持用平行板40
9とを貼り合わせてもよい。
【００２９】図５は本発明の第４の実施例の構成を示す
図である。
【００３０】本実施例は、平行平板103の全面に偏光回
転手段を設けたものである。本実施例では、集光レンズ
101の光軸に対して４５度の角度で設けられた平行平板1
03の集光レンズ101側の面には、多層膜で構成された偏
光分離膜504が４５度方向から見てシリンドリカル微小
レンズ1011〜1013のピッチで、かつ、各シリンドリカル
微小レンズで集光された光束の幅と略同一の幅で設けら
れている。一方、平行平板103の反集光レンズ101側の面
には、膜状の１／４λ板506が全面に設けられ、さら
に、アルミ全反射膜505が全面に蒸着された保持用平行
平板510がアルミ全反射膜505と１／４λ板506とが対向
するように設けられている。
【００３１】上記のような構成とすることにより、膜状
の１／４λ板506を全面に付ければ良いので制作工程を
単純化することができる。
【００３２】偏光変換素子に入射する光束102を略平行
光とすると、集光レンズ101を構成する各シリンドリカ
ル微小レンズ1011〜1013で光束幅が圧縮され、平行平板
103の集光レンズ101側の面に設けられた偏光分離膜504
によってＳ偏光102Sは反射され、Ｐ偏光102Pは透過す
る。透過したＰ偏光102Pは、平行平板103の反入射レン
ズ101側の面に設けられた１／４λ板506を通過すること
により円偏光となり、アルミ全反射膜505で反射された
後に再び１／４λ板506を通過することにより偏光方向
が９０度回転したＳ偏光となって偏光分離膜504の間か
ら出射する。 上記のようにして入射した自然光をＳ偏
光に揃えることができる。
【００３３】図６は本発明の第５の実施例の構成を示す
図である。
【００３４】本実施例は、図５に示した第４の実施例と
同様に、偏光回転手段を平行平板103の全面に設けたも
のである。
【００３５】本実施例では、集光レンズ101の光軸に対
して４５度の角度で設けられた平行平板103の集光レン
ズ101側の面には膜状の１／４λ板606が全面に設けられ
ている。該１／４λ板606上には、偏光分離膜604が、４
５度方向から見たシリンドリカル微小レンズ1011〜1013
のピッチで、かつ各シリンドリカル微小レンズで集光さ
れた光束の幅と略同一の幅で設けられ、一方、平行平板
103の反集光レンズ101側の面にはアルミ全反射膜605が
全面に蒸着されている。
【００３６】上記のように、膜状の１／４λ板606を全
面に付ける構成とすることにより、制作工程を単純化す
ることができる。
【００３７】偏光素子に入射する光束102は集光レンズ1
01を構成する各シリンドリカル微小レンズ1011〜1013で
光束幅が圧縮され、平行平板103の集光レンズ101側の面
に設けられた偏光分離膜604によってＳ偏光102Sは入射
光に対して直交する方向に反射され、Ｐ偏光102Pは透過
する。透過したＰ偏光102Pは、１／４λ板606を通過す
ることにより円偏光となり、平行平板103の反集光レン
ズ101側の面に設けられたアルミ全反射膜605で反射され
た後に、再び１／４λ板606を通過することにより偏光
方向が９０度回転されたＳ偏光となって偏光分離膜604
の間から出射する。
【００３８】上記のようにして入射した自然光をＳ偏光
に揃えることができる。
【００３９】なお、本実施例では平行光から外れた照明
光が迷光とならないように、平行平板103の集光レンズ1
01側の部分に上記平行光から外れた照明光を遮り、出射
光は通すように遮光板612を出射光と略平行に設けて出
射光の偏光の純度を向上している。
【００４０】図７は本発明の第６の実施例の構成を示す
図である。
【００４１】本実施例は、平行平板に微小プリズムを組
み合わせたものである。
【００４２】集光レンズ101の光軸に対して４５度の角
度で設けられた平行平板103の集光レンズ101側の面に
は、多層膜で構成された偏光分離膜704と膜状の１／２
λ板706のペアが、４５度方向から見たシリンドリカル
微小レンズ1011〜1013のピッチで、かつそれぞれの幅は
各シリンドリカル微小レンズで集光された光束の幅と略
同一の幅で設けられ、平行平板103の反集光レンズ101側
の面にはアルミ全反射膜705が全面に設けられている。
さらに、平行平板103の集光レンズ101側の面には、集光
レンズ101の光軸に対して略垂直の平面および出射光に
対して略垂直の平面を持つ微小プリズム7081〜7085から
なるプリズム板708が平行平板103に接合して設けられて
いる。
【００４３】偏光素子に入射する光束102を略平行光と
すると、集光レンズ101を構成するシリンドリカル微小
レンズ1011〜1013で光束幅が圧縮され、プリズム板708
を構成する微小プリズム7081〜7085に入射し、平行平板
103の集光レンズ101側の面に設けられた偏光分離膜704
でＳ偏光102SとＰ偏光102Pに分離される。Ｓ偏光102S
は、入射光102に対して直交する方向に反射してプリズ
ム板708を構成する各微小プリズム7081，7083，7085等
と通って出射する。Ｐ偏光102Pは偏光分離膜704を透過
し、平行平板103の反集光レンズ101側の面に設けられた
アルミ全反射膜705で反射され、１／２λ板706を通過す
ることにより、偏光方向が９０度回転されたＳ偏光とな
り、さらにプリズム板708を構成する微小プリズム70
82，7084等と通って出射する。
【００４４】上記のようにして入射した自然光をＳ偏光
に揃えることができる。
【００４５】本実施例のように、偏光分離膜を光学媒質
中に設ける構成とすると、広帯域に亙って消光比を高く
することができる。
【００４６】図８は本発明の第７の実施例の構成を示す
図である。
【００４７】本実施例は、図７に示した第６の実施例と
同様に、平行平板に微小プリズムを組み合わせたもので
ある。
【００４８】集光レンズ101の光軸に対して４５度の角
度で設けられた平行平板103の集光レンズ101側の面には
多層膜で構成された偏光分離膜804が全面に設けられて
おり、反集光レンズ101側の面にはアルミ全反射膜805が
全面に設けられている。さらに平行平板103の集光レン
ズ101側の面には、集光レンズ101の光軸に対して略垂直
の平面および出射光に対して略垂直の平面を持つ微小プ
リズム8081〜8085からなるプリズム板808が平行平板103
に接合して設けられている。
【００４９】プリズム板808を構成する微小プリズム808
1〜8085のうち、各シリンドリカル微小レンズの中間に
位置する微小プリズム8082，8084等の各出射部には、そ
れぞれ膜状の１／２λ板806が設けられ、出射部と垂直
の面には、それぞれ遮光部材812が設けられている。
【００５０】上記のような構成とすることにより、図７
に示した第６の実施例と同様に入射した自然光をＳ偏光
に揃えることができ、さらに、遮光部材812を設けたこ
とにより迷光を除去することができ、消光比を高いもの
とすることができた。
【００５１】図９は本発明の第８の実施例の構成を示す
図であり、透過型の偏光素子に適用したものである。
【００５２】本実施例の偏光素子は、アフォーカルコン
バーターの機能を有するシリンドリカル微小レンズ9011
〜9013より構成される樹脂成形品の集光レンズ901と、
該集光レンズ901の光軸に対して平面部が４５度の角度
を有するように配置された平行平板903とから構成され
ている。平行平板903の反集光レンズ901側の面には多層
膜で構成された偏光分離膜904と膜状の１／２λ板906の
ペアが、４５度方向から見たシリンドリカル微小レンズ
9011〜9013のピッチであり、かつ、それぞれの幅は各シ
リンドリカル微小レンズで集光された光束も幅と略同一
の幅で設けられており、平行平板903の集光レンズ901側
の面にはアルミ全反射膜905が、４５度方向から見たシ
リンドリカル微小レンズ9011〜9013のピッチであり、か
つ、それぞれの幅が各シリンドリカル微小レンズで集光
された光束の幅と略同一の幅となるように設けられてい
る。
【００５３】偏光素子に入射した光束902を略平行光と
すると、光束902は集光レンズ901を構成するシリンドリ
カル微小レンズ9011〜9013によって光束幅が圧縮され、
平行平板903の集光レンズ901側に設けられたアルミ全反
射膜905の間を通って平行平板903の反集光レンズ901側
の面に設けられた偏光分離膜904に入射する。偏光分離
膜904に入射した光束902はＰ偏光902PとＳ偏光902Sとに
分離される。Ｐ偏光902Pは偏光分離膜902を透過し出射
される。一方、Ｓ偏光902Sは反射して平行平板903の集
光レンズ901側に設けられた高反射アルミ全反射膜905で
反射され、平行平板903の反集光レンズ901側に設けられ
た１／２λ板906を通って出射される。該１／２λ板906
を通ることにより、偏光方向が９０度回転されてＰ偏光
として出射される。
【００５４】上記のようにして、入射した自然光をＰ偏
光に揃えることができる。
【００５５】図１０は本発明の第９の実施例の構成を示
す図であり、図９に示した第８の実施例と同様に透過型
の偏光素子に適用したものである。
【００５６】本実施例は、平行平板903の反集光レンズ9
01側に膜状の１／２λ板1006を４５度方向から見たシリ
ンドリカル微小レンズ9011〜9013のピッチであり、か
つ、それぞれの幅が各シリンドリカル微小レンズで集光
された光束の幅と略同一の幅となるように設け、同じく
平行平板903の反集光レンズ901側の全面に多層膜で構成
された偏光分離膜104を設けた。一方、平行平板903の集
光レンズ901側の面には、アルミ（あるいは銀）の全反
射膜1005が、４５度方向から見たシリンドリカル微小レ
ンズ9011〜9013のピッチであり、かつ、それぞれの幅が
各シリンドリカル微小レンズで集光された光束の幅と略
同一の幅となるように設けられている。この他の構成は
図９に示した第８の実施例と同様であるため同じ番号を
付して説明は省略する。
【００５７】上記のような構成とすることにより、図９
に示した第８の実施例と同様に入射した自然光をＰ偏光
に揃えることができる。また、本実施例のものにおいて
は、偏光分離膜が全面に設けられているので、これを形
成するときにマスクする必要が無く、製造工程を単純化
することができる。また、偏光分離膜が全面に設けられ
ているため、入射光はすべて偏光分離膜を介して出射光
となるので、出射光の偏光比がさらによくなるという効
果も有する。
【００５８】図１１は本発明の第１０の実施例の構成を
示す図であり、図９および図１０に示した第８および第
９の実施例と同様に透過型の偏光素子に適用したもので
ある。
【００５９】本実施例は、平行平板903の反集光レンズ9
01側の面に、偏光分離膜1104を４５度方向から見たシリ
ンドリカル微小レンズ9011〜9013のピッチであり、か
つ、それぞれの幅が各シリンドリカル微小レンズで集光
された光束の幅と略同一の幅となるように設け、一方、
平行平板903の集光レンズ901側の面には、膜状の１／４
λ板1106を設け、さらに１／４λ板1106上にアルミ（あ
るいは銀）の全反射膜1105を４５度方向から見たシリン
ドリカル微小レンズ9011〜9013のピッチであり、かつ、
それぞれの幅が各シリンドリカル微小レンズで集光され
た光束の幅と略同一の幅となるように設けたものであ
る。また、反集光レンズ901側の偏光分離膜1104の両側
には不要光を吸収除去するための吸収部材1116が設けら
れている。この他の構成は図９および図１０にそれぞれ
示した第８および第９の実施例都同様であるため同じ番
号を付して説明は省略する。
【００６０】上記のような構成とすることにより、膜状
の１／４λ板1106は全面に設ければよいため、製造工程
を単純化することができる。
【００６１】図１２は本発明の第１１の実施例の構成を
示す図である。
【００６２】本実施例においては、集光レンズ1301はシ
リンドリカル微小レンズ13011〜13013によって構成さ
れ、平行平板903は集光レンズ1301の光軸に対して４５
度の角度で設けられている。平行平板903の反集光レン
ズ1301側の面には、１／２λ板1306が設けられ、その上
に、多層膜で構成された偏光分離膜1304が全面に設けら
れている。また、平行平板903の集光レンズ1301側の面
には高反射処理が施されたアルミ全反射膜1305が設けら
れている。これらの１／２λ板1306およびアルミ全反射
膜1305のいずれも４５度方向から見たシリンドリカル微
小レンズ13011〜13013のピッチであり、かつ、それぞれ
の幅が各シリンドリカル微小レンズで集光された光束の
幅と略同一の幅となるように設けられている。これらの
偏光分離膜1304およびアルミ全反射膜1305の上部には平
行平板903を全面にわたって覆う出射側プリズム板1307
および入射側プリズム板1308がそれぞれ設けられてい
る。出射側プリズム板1307は微小プリズム13071〜13075
から構成され、入射側プリズム板1308は微小プリズム13
081〜13083から構成されている。これらの微小プリズム
13071〜13075、13081〜13083のいずれも集光レンズ1301
の光軸に対して垂直な平面（出射部）と平行な平面とを
有するもので、各シリンドリカル微小レンズに対して、
出射側プリズム板1307を構成する微小プリズムは２個ず
つ設けられ、入射側プリズム板1308を構成する微小プリ
ズムは１個ずつ設けられている。集光レンズ1301を構成
するシリンドリカル微小レンズ13011〜13013は平行光か
ら外れた光が損失光となることを防ぐために、各シリン
ドリカル微小レンズ13011〜13013は段差をもって配設さ
れ、それぞれに対応する微小プリズム13081〜13083に近
接するように構成されている。
【００６３】上記のように構成された偏光素子に入射す
る光束902を平行光束とすると、光束902は集光レンズ13
01を構成するシリンドリカル微小レンズ13011〜13013に
よって１／２の幅に圧縮されて入射側プリズム板1308を
構成する微小プリズム1308 1〜13083に入射し、平行平板
903の集光レンズ1301側の面に設けられたアルミ全反射
膜1305の隙間を通った後に平行平板903の反集光レンズ1
301側の面に設けられた偏光分離膜1304によってＰ偏光9
02PとＳ偏光902Sとに分離される。Ｐ偏光902Pは該偏光
分離膜1304を透過し、出射側プリズム板1307を構成する
微小プリズム13071、13073等を通って出射する。一方、
Ｓ偏光902Sは、入射光に直交する方向に反射され、平行
平板903の集光レンズ1301側の面に設けられたアルミ全
反射膜1305で反射された後に１／２λ板1306、偏光光分
離膜1304、出射側プリズム板1307を構成する微小プリズ
ム13072、13074等を順に通って出射される。該１／２λ
板1306を通る際に偏光方向が９０度回転してＰ偏光とな
るため、出射光はすべてＰ偏光となる。
【００６４】上記のようにして、入射した自然光をＰ偏
光に揃えることができる。また、本実施例もさらに偏光
比がよくなるという効果を有する。
【００６５】図１３は本発明の第１２の実施例の構成を
示す図である。
【００６６】本実施例は図１２に示した実施例と同様の
構成を有する変換ユニット14011〜14013を用い、これら
複数のユニットの各端部を揃え、かつ平行に設置して省
スペースを図ったものである。
【００６７】このような構成とすることにより、偏光変
換素子の占有体積、特に集光レンズの光軸方向の寸法を
小さくすることができる。例えば図示するような３個の
ユニットに分割することにより、集光レンズの光軸方向
の寸法を約１／３とすることができ、これを用いて構成
される画像投影装置装置の小型化に寄与することができ
る。
【００６８】なお、各実施例におい偏光回転手段として
１／２λ板を用いるものとして説明したが、この他にも
１／４λ板を２回通る構成や、液晶板等の旋光製物質や
ファラデーセル等の偏光面回転装置を用いて偏光方向を
回転させるものとしてもよい。
【００６９】また、照明系についてはシリンドリカル微
小レンズから構成される集光レンズとして説明したが、
該照明系が、多数個の発光素子を並べた光源部と、光源
部にて発生した光を平均化する、もしくは複数個に分割
するフライアイレンズとを備えるものとしてもよい。
【００７０】また、集光レンズを構成するシリンドリカ
ル微小レンズの光学面についてはとくに述べなかった
が、非球面とすることにより集光性能を上げることがで
き、香料の損失およびフレア光の発生を大幅に減少させ
ることができる。
【００７１】集光部材について言えば、集光部材はプリ
ズムで構成されてもよい。また、集光部材を回転対象の
レンズとし、市松模様状に配列してもよい。この場合、
全反射ミラー、偏光分離膜、偏光回転手段（１／２λ板
等）のうち、離散的に配列されるものについては上記集
光部材の配列状態に応じて配列されるものとすればよ
い。
【００７２】また、図３〜図１３に示した各偏光ユニッ
トによる画像投影装置は、上記各効果を備えたものとな
る。
【００７３】図１４は本発明の第１３の実施例の構成を
示す図である。
【００７４】本実施例の偏光素子は、アフォーカルコン
バーターの機能を有するシリンドリカル微小レンズ2901
1〜29013より構成される樹脂成形品の集光レンズ2901
と、該集光レンズ2901と光軸に対して平面部が４５度の
角度を有するように配置された平行平板2903とから構成
されている。該シリンドリカル微小レンズ29011，290
12，29013のそれぞれは入射側の面が正のパワーを、出
射側の面が負のパワーを有し、負のパワーが正のパワー
の２倍の大きさを持ち、平行光である入射光が、その１
／２の幅の平行光となって出射されるアフォーカルコン
バーターの機能を持っている。平行平板2903の集光レン
ズ2901側の面には高反射処理をされたアルミ全反射膜29
05が、４５度方向から見たシリンドリカル微小レンズ29
011〜29013のピッチであり、かつ、それぞれの幅が各シ
リンドリカル微小レンズで集光された光束の幅と略同一
の幅となるようにストライプ状に設けられている。平行
平板2903の反集光レンズ2901側の面には略全面に膜状の
１／４λ板2906を設け、さらに１／４λ板2906上に多層
膜で構成された偏光分離膜2904がやはり略全面に設けら
れている。
【００７５】偏光素子に入射した光束2902を略平行光と
すると、光束2902は集光レンズ2901を構成するシリンド
リカル微小レンズ29011〜29013によって光束幅が圧縮分
離され、平行平板2903の集光レンズ2901側にストライプ
状に設けられたアルミ全反射膜2905の間を通って平行平
板2903の反集光レンズ2901側の面に設けられた１／４λ
板2906を透過した後偏光分離膜2904に入射する。偏光分
離膜2904に入射した光束2902はＰ偏光2902PとＳ偏光290
2Sとに分離される。Ｐ偏光2902Pは偏光分離膜2904を透
過し出射される。一方、Ｓ偏光2902Sは反射して平行平
板2903の反集光レンズ2901側に設けられた１／４λ板29
06を通って円偏光に変換された後に平行平板2903の集光
レンズ2901側に設けられた高反射アルミ全反射膜2905で
反射され、さらに平行平板2903の反集光レンズ2901側に
設けられた１／４λ板2906を通って出射される。該１／
４λ板2906を往復で通る時に、偏光方向が９０度回転さ
れてＰ偏光として出射される。
【００７６】このようにして、入射した自然光をＰ偏光
に揃えることができる。
【００７７】上記のような構成とすることにより、パタ
ーン形成の困難な偏光分離膜2904及び膜状の１／４λ板
2906は全面に設ければよいため、製造工程を単純化する
ことができる。アルミ全反射膜2905をストライプ状に蒸
着して設けることは容易である。
【００７８】図１５は上記のように構成された偏光素子
が組込まれた画像投影装置の構成を示す図である。
【００７９】光源2250が発生する種々な偏光方向を持つ
平行光束は、図１４に示した偏光素子によってＰ偏光の
みに変換され、出射される。
【００８０】本実施例におけるダイクロイックミラー22
51，2252，2258，2259、全反射ミラー2253，2257、液晶
ライトバルブ2254，2255，2256および投影レンズ2260の
それぞれは図１７に示したダイクロイックミラー1551,1
552,1558,1559、全反射ミラー1553,1557、液晶ライトバ
ルブ1554,1555,1556および投射レンズ1560と同様に構成
されている。
【００８１】液晶ライトバルブ2254，2255，2256のそれ
ぞれは、ＲＧＢの各色の画像を発生させる３個の発生器
から構成される画像発生器（不図示）より入力されるビ
デオ信号に応じて内蔵する複数の液晶素子を変調するこ
とにより画像を発生させる。ダイクロイックミラー225
1，2252，2258，2259のそれぞれは、図１４に示した偏
光素子によってＰ偏光のみに変換された照明光をＲＧＢ
の３色の光束に分解する色分解系を構成するものであ
る。
【００８２】上記の構成とすることにより、各液晶ライ
トバルブ2254，2255，2256での光量ロスが無くなるので
投射画像を明るくでき、光の吸収によって熱の発生も生
じなくなる。この場合、液晶ライトバルブの入射側の偏
光板を設ける必要もなくなり、このように構成してもよ
い。また、この様な構成にすれば各ダイクロイックミラ
ーに対しＰ偏光が入射する形にすることができるので色
分解−合成が効率よくできる。
【００８３】図１６は本発明の第１５の実施例の構成を
示す図である。
【００８４】本実施例においては、集光レンズ2301はシ
リンドリカル微小レンズ23011〜23013によって構成さ
れ、平行平板2103は集光レンズ2301の光軸に対して４５
度の角度で設けられている。平行平板2103の反集光レン
ズ2301側の面には、多層膜で構成された偏光分離膜2304
が全面に設けられている。平行平板2103は集光レンズ23
01側の面には１／４λ板2306が設けられ、１／４λ板23
06の上面には高反射処理が施されたアルミ全反射膜2305
がストライプ状に設けられている。ストライプ状に設け
られているアルミ全反射膜2305は４５度方向から見たシ
リンドリカル微小レンズ23011〜23013のピッチであり、
かつ、それぞれの幅が各シリンドリカル微小レンズで集
光された光束の幅と略同一の幅となるように設けられて
いる。これらの偏光分離膜2304およびアルミ全反射膜23
05の上部には平行平板2103を全面にわたって覆う出射側
プリズム板2307および入射側プリズム板2308がそれぞれ
設けられている。出射側プリズム板2307は微小プリズム
23071〜23075から構成され、入射側プリズム板2308は微
小プリズム23081〜23083から構成されている。これらの
微小プリズム23071〜23075、23081〜23083のいずれも集
光レンズ2301の光軸に対して垂直な平面（出射部）と平
行な平面とを有するもので、各シリンドリカル微小レン
ズに対して、出射側プリズム板2307を構成する微小プリ
ズムは２個ずつ設けられており、入射側プリズム板2308
を構成する微小プリズムは１個ずつ設けられている。集
光レンズ2301を構成するシリンドリカル微小レンズ2301
1〜23013は平行光から外れた光が損失光となることを防
ぐために、各シリンドリカル微小レンズ23011〜23013は
段差をもって配設され、それぞれに対応する微小プリズ
ム23081〜23083に近接するように構成されている。
【００８５】上記のように構成された偏光素子に入射す
る光束2102を平行光束とすると、光束2102は集光レンズ
2301を構成するシリンドリカル微小レンズ23011〜23013
によって１／２の幅に圧縮されて入射側プリズム板2308
を構成する微小プリズム2308 1〜23083に入射し、平行平
板2103の集光レンズ2301側の面にストライプ状に設けら
れたアルミ全反射膜2305の隙間を通った後に平行平板21
03の反集光レンズ2301側の面に設けられた偏光分離膜23
04によってＰ偏光2102PとＳ偏光2102Sとに分離される。
Ｐ偏光2102Pは該偏光分離膜2304を透過し、出射側プリ
ズム板2307を構成する微小プリズム23071，23073等を通
って出射する。一方、Ｓ偏光2102Sは、入射光に直交す
る方向に反射され、平行平板2103の集光レンズ2301側の
面に設けられた１／４λ板2306を透過してアルミ全反射
膜2305で反射されるが、さらに１／４λ板2306を透過
し、出射側プリズム板2307を構成する微小プリズム2307
2，23074等を順に通って出射される。該１／４λ板2306
を往復で通る際に偏光方向が９０度回転してＰ偏光とな
るため、出射光はすべてＰ偏光となる。
【００８６】上記のようにして、入射した自然光をＰ偏
光に揃えることができる。
【００８７】なお、各実施例において偏光回転手段とし
て１／４λ板を２回通る構成として説明したが、液晶板
等の旋光製物質やファラデーセル等の偏光面回転装置を
用いて偏光方向を回転させるものとしてもよい。また、
偏光方向回転手段、偏光分離膜、全反射ミラーは平行平
板に直接設けなくても別の薄い第２の平行平板に形成し
て前記平行平板に接着するような構成としても良い。そ
の方が信頼性が高くなる場合がある。
【００８８】また、照明系についてはシリンドリカル微
小レンズから構成される集光レンズとして説明したが、
該照明系が、多数個の発光素子を並べた光源部と、光源
部にて発生した光を平均化する、もしくは複数個に分割
するフライアイレンズとを備えるものとしてもよい。
【００８９】また、集光レンズを構成するシリンドリカ
ル微小レンズの光学面についてはとくに述べなかった
が、非球面とすることにより集光性能を上げることがで
き、光量の損失およびフレア光の発生を大幅に減少させ
ることができる。
【００９０】集光部材について言えば、集光部材はプリ
ズムで構成されてもよい。また、集光部材を回転対称の
レンズとし、市松模様状に配列してもよい。この場合、
全反射ミラーのように離散的に配列されるものについて
は上記集光部材の配列状態に応じて配列されるものとす
ればよい。
【００９１】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。 １．入射光を効率よく利用することができ、画像投影装
置の投射画像を明るくすることができる効果がある。 ２．パターン状に形成することの困難な偏光分離膜、お
よび偏光回転作用が生じる素子（膜）を平行平板上に全
面に設け、パターン状に蒸着することの容易なアルミ全
反射膜をストライプ上に形成するという構成上及び製造
上簡単な構成で光の方向及び偏光状態を揃えることがで
きる。 ３．偏光変換ユニットを小型、軽量とすることができ、
これによる画像投影装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例による画像投影装置の構
成を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施例の構成を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施例の構成を示す図である。
【図５】本発明の第４の実施例の構成を示す図である。
【図６】本発明の第５の実施例の構成を示す図である。
【図７】本発明の第６の実施例の構成を示す図である。
【図８】本発明の第７の実施例の構成を示す図である。
【図９】本発明の第８の実施例の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第９の実施例の構成を示す図であ
る。
【図１１】本発明の第１０の実施例の構成を示す図であ
る。
【図１２】本発明の第１１の実施例の構成を示す図であ
る。
【図１３】本発明の第１２の実施例の構成を示す図であ
る。
【図１４】本発明の第１３の実施例の構成を示す図であ
る。
【図１５】本発明の第１３の実施例による画像投影装置
の構成を示す図である。
【図１６】本発明の第１４の実施例の構成を示す図であ
る。
【図１７】従来例の構成を示す図である。
【符号の説明】
101,901,1301,2901，2303 集光レンズ 1011〜1013,9011〜9013,13011〜13013,29011〜29013,23
011〜23013 シリンドリカル微小レンズ 102,902,2102 光束 102P,902P,2102P Ｐ偏光 102S,902S,2102S Ｓ偏光 103,903,2103 平行平板 104,304,504,604,704,804,904,1004,1104,1304,2904，2
304 偏光分離膜 105,505,605,705,805,905,1105,1305,2905，2305 ア
ルミ全反射膜 106,306,406,506,706,806,906,1006,1306 １／２λ
板 250,2250 光源 251,252,258,259,2251，2252，2258，2259 ダイクロ
イックミラー 253,257,2253，2257 全反射ミラー 254,255,256,2254，2255，2256 液晶ライトバルブ 260 投射レンズ 409,510 保持用平行板 411 吸収塗料 606,1106,2106，2306 １／４λ板 708,808 プリズム板 7081〜7085,8081〜8085,13071〜13075,13081〜13083,23
071〜23075、23081〜23083 微小プリズム 812 遮光部材 1005 全反射膜 1116 吸収部材 1307,2307 出射側プリズム板 1308,2308 入射側プリズム板 14011〜14013 変換ユニット 2260 投影レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０３Ｂ 33/12 Ｇ０３Ｂ 33/12 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ａ

Claims (41)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 透明平行平板の一方の面に、該一方の面
    又は他方の面側から該平行平板に入射する入射光を反射
    光及び透過光に分割する偏光分離膜を備え、該反射光及
    び透過光の一方の光を該透明平行平板の前記他方の面に
    設けた反射面で反射して他方の光の光路とほぼ平行な光
    路に向け、該反射光及び透過光の少なくとも一方の光の
    偏光面を変化させ双方の光の偏光面を一致させることを
    特徴とする板状偏光素子。
  2. 【請求項２】 前記反射光及び透過光の一方の光の偏光
    面を変化させ他方の光の偏光面と一致させるべく前記透
    明平行平板の前記一方の面の所定箇所に１／２λ膜が形
    成されることを特徴とする請求項１の板状偏光素子。
  3. 【請求項３】 前記反射光及び透過光の一方の光の偏光
    面を変化させ他方の光の偏光面と一致させるべく前記透
    明平行平板の前記一方の面の近傍に１／２λ板が配され
    ることを特徴とする請求項１の板状偏光素子。
  4. 【請求項４】 前記反射光及び透過光の一方の光の偏光
    面を変化させ他方の光の偏光面と一致させるべく前記透
    明平行平板の前記一方または他方の面に１／４λ膜が形
    成されることを特徴とする請求項１の板状偏光素子。
  5. 【請求項５】 格子状の非偏光光を供給する照明系と、
    該非偏光光をほぼ稠密な偏光光に変換せしめるべく該照
    明系の光軸に対して斜設した偏光素子とを備え、該偏光
    素子が、一方の面に偏光分離膜を備えた透明平行平板を
    有し、該偏光分離膜で生じた格子状反射光と格子状透過
    光の一方の光を透明平行平板の他方の面に設けた反射面
    で反射して他方の光の光路とほぼ平行な光路に向け、該
    格子状反射光と格子状透過光の少なくとも一方の光の偏
    光面を変化させ双方の光の偏光面を一致させることを特
    徴とする偏光変換ユニット。
  6. 【請求項６】 前記照明系が、多数個の発光素子を並べ
    た光源部とフライアイレンズとを備えることを特徴とす
    る請求項５の偏光変換ユニット。
  7. 【請求項７】 前記照明系が、光源からの光を複数個に
    分割するフライアイレンズを備えることを特徴とする請
    求項５の偏光変換ユニット。
  8. 【請求項８】 前記透明平行平板の他方の面のほぼ全面
    に反射膜が形成されることを特徴とする請求項５の偏光
    変換ユニット。
  9. 【請求項９】 前記透明平行平板の一方の面のほぼ全面
    に前記偏光分離膜が形成されることを特徴とする請求項
    ５の偏光変換ユニット。
  10. 【請求項１０】 前記偏光素子が前記格子状非偏光光を
    前記透明平行平板の一方の面で受光し、前記偏光分離膜
    から前記格子状透過光を前記透明平行平板の他方の面に
    向けるようにし、前記偏光分離膜上に、前記透明平行平
    板の他方の面で反射した前記格子状透過光の偏光面を変
    化させ前記格子状反射光の偏光面と一致させるべく、１
    ／２λ板を格子状に形成することを特徴とする請求項９
    の偏光変換ユニット。
  11. 【請求項１１】 前記透明平行平板の他方の面のほぼ全
    面に反射膜が形成されることを特徴とする請求項１０の
    偏光変換ユニット。
  12. 【請求項１２】 前記偏光素子が前記格子状非偏光光を
    前記透明平行平板の一方の面で受光し、前記偏光分離膜
    から前記格子状透過光を前記透明平行平板の他方の面に
    向けるようにし、前記格子状透過光を前記透明平行平板
    の他方の面で反射させると共に前記格子状反射光の偏光
    面と一致させるべく前記透明平行平板の他方の面のほぼ
    全面に１／４λ板と反射膜とを形成することを特徴とす
    る請求項５の偏光変換ユニット。
  13. 【請求項１３】 前記偏光素子が前記格子状非偏光光を
    前記透明平行平板の一方の面で受光し、前記偏光分離膜
    を格子状に形成し前記偏光分離膜から前記格子状透過光
    を前記透明平行平板の他方の面に向けるようにし、前記
    透明平行平板の一方の面に前記透明平行平板の他方の面
    で反射した前記格子状反射光の偏光面を前記格子状透過
    光の偏光面と一致させるべく、１／２λ膜を前記偏光分
    離膜と交互に格子状に形成することを特徴とする請求項
    ５の偏光変換ユニット。
  14. 【請求項１４】 非偏光光を発する光源と、該光源から
    の非偏光光を偏光光に変換する照明光学系と、該偏光光
    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
    しめる画像発生器と、該画像を投影する投影光学系とを
    備える装置において、前記照明光学系が、前記非偏光光
    を格子状の光パターンに変換する変換系と、該格子状光
    パターンをほぼ稠密に偏光光に変換せしめるべく該変換
    系の光軸に対して斜設した偏光素子とを有し、該偏光素
    子が、一方の面に偏光分離膜を備えた透明平行平板を有
    し、該偏光分離膜で生じた格子状反射光と格子状透過光
    の一方の光を透明平行平板の他方の面に設けた反射面で
    反射して他方の光の光路とほぼ平行な光路に向け、該格
    子状反射光と格子状透過光の少なくとも一方の光の偏光
    面を変化させ双方の光の偏光面を一致させることを特徴
    とする画像投影装置。
  15. 【請求項１５】 非偏光光を発する光源と、該光源から
    の非偏光光を偏光光に変換する照明光学系と、該偏光光
    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
    しめる画像発生器と、該画像を投影する投影光学系とを
    備える装置において、前記画像発生器はＲＧＢの各色の
    画像を発生させる３個の発生器を有し、前記照明光学系
    が前記非偏光光をＲＧＢの３色の非偏光光に分解する色
    分解系を有し、該色分解系が該ＲＧＢの３色の非偏光光
    の各光路に非偏光光を格子状の光パターンに変換する変
    換系と該格子状光パターンをほぼ稠密に偏光光に変換せ
    しめるべく該変換系の光軸に対して斜設した偏光素子と
    を有し、該偏光素子の各々が、一方の面に偏光分離膜を
    設けた透明平行平板を有し、該偏光分離膜で生じた格子
    状反射光と格子状透過光の一方の光を透明平行平板の他
    方の面に設けた反射面で反射して他方の光の光路とほぼ
    平行な光路に向け、該格子状反射光と格子状透過光の少
    なくとも一方の光の偏光面を変化させ双方の光の偏光面
    を一致させることを特徴とする画像投影装置。
  16. 【請求項１６】 非偏光光を発する光源と、該光源から
    の非偏光光を偏光光に変換する照明光学系と、該偏光光
    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
    しめる画像発生器と、該画像を投影する投影光学系とを
    備える装置において、前記画像発生器はＲＧＢの各色の
    画像を発生させる３個の発生器を有し、前記照明光学系
    が前記非偏光光をＲＧＢの３色の非偏光光に分解する色
    分解系を有し、該色分解系が該ＲＧＢの内の２色の非偏
    光光の共通光路と他の一色の非偏光光の光路の夫々に非
    偏光光を格子状の光パターンに変換する変換系と該格子
    状光パターンをほぼ稠密に偏光光に変換せしめるべく該
    変換系の光軸に対して斜設した偏光素子とを有し、該偏
    光素子の各々が、一方の面に偏光分離膜を備えた透明平
    行平板を有し、該偏光分離膜で生じた格子状反射光と格
    子状透過光の一方の光を透明平行平板の他方の面に設け
    た反射面で反射して他方の光の光路とほぼ平行な光路に
    向け、該格子状反射光と格子状透過光の少なくとも一方
    の光の偏光面を変化させ双方の光の偏光面を一致させる
    ことを特徴とする画像投影装置。
  17. 【請求項１７】 透明平行平板の一方の面に、該平行平
    板の他方の面側から該平行平板に入射する入射光を反射
    光及び透過光に分割する偏光分離膜を略全面に設け、該
    反射光を該平行平板の前記他方の面に断続的な形で設け
    た反射面で反射して該透過光の光路と略平行な光路に向
    け、偏光面を回転する偏光面回転手段を該偏光分離膜と
    該反射面の間に該平行平板の略全面に設けることにより
    該反射光の偏光面を変化させ双方の光の偏光面を一致さ
    せることを特徴とする板状偏光素子。
  18. 【請求項１８】 該偏光面回転手段が、該平行平板のい
    ずれか一方の面に設けられた１／４λ膜であることを特
    徴とする請求項１７の板状偏光素子。
  19. 【請求項１９】 該偏光面回転手段が、旋光性物質であ
    ることを特徴とする請求項１７の板状偏光素子。
  20. 【請求項２０】 該平行平板を旋光性物質で構成し、前
    記偏光面回転手段としたことを特徴とする請求項１７の
    板状偏光素子。
  21. 【請求項２１】 ストライプ状の光束を供給する照明系
    と、該光束をほぼ稠密な偏光光に変換せしめるべく該照
    明系の光軸に対して斜設した偏光素子とを備え、該偏光
    素子が、透明平行平板の一方の面に、照明系から該透明
    平行平板の他方の面を透過して入射する入射光を反射光
    及び透過光に分割する偏光分離膜を略全面に設け、該反
    射光を該透明平行平板の前記他方の面に断続的な形で設
    けた反射面で反射して該透過光の光路と略平行な光路に
    向け、偏光面を回転する偏光面回転手段を該偏光分離膜
    と該反射面の間に該平行平板の略全面に設ける構成とす
    ることにより該反射光の偏光面を変化させ双方の光の偏
    光面を一致させることを特徴とする板状偏光素子ユニッ
    ト。
  22. 【請求項２２】 前記照明系が、多数個の発光素子を並
    べた光源部とシリンドリカルレンズとを備えることを特
    徴とする請求項５又は２１の偏光変換ユニット。
  23. 【請求項２３】 前記照明系が、光源からの光を複数個
    に分割するシリンドリカルレンズを備えることを特徴と
    する請求項５又は２１の偏光変換ユニット。
  24. 【請求項２４】 光源と、該光源からの光束を偏光光に
    変換する照明光学系と、該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と、
    該画像を投影する投影光学系とを備える装置において、
    前記照明光学系が、前記光源からの光束をストライプ状
    に変換する変換系と、該格子状光パターンをほぼ稠密に
    偏光光に変換せしめるべく該変換系の光軸に対して斜設
    した偏光素子とを有し、該偏光素子が、透明平行平板の
    一方の面に、照明系から該透明平行平板の他方の面を透
    過して入射する入射光を反射光及び透過光に分割する偏
    光分離膜を略全面に設け、該反射光を該透明平行平板の
    前記他方の面に断続的な形で設けた反射面で反射して該
    透過光の光路と略平行な光路に向け、偏光面を回転する
    偏光面回転手段を該偏光分離膜と該反射面の間に該平行
    平板の略全面に設ける構成とすることにより該反射光の
    偏光面を変化させ双方の光の偏光面を一致させることを
    特徴とする画像投影装置。
  25. 【請求項２５】 光源と、該光源からの光束を偏光光に
    変換する照明光学系と、該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と、
    該画像を投影する投影光学系とを備える装置において、
    前記画像発生器はＲＧＢの各色の画像を発生させる３個
    の発生器を有し、前記照明光学系が前記光束をＲＧＢの
    ３色の光束に分離する色分解系を有し、該色分解系が該
    ＲＧＢの３色の光束の各光路に光束をストライプ状の光
    パターンに変換する変換系と該ストライプ状光パターン
    をほぼ稠密に偏光光に変換せしめるべく該変換系の光軸
    に対して斜設した偏光素子とを有し、該偏光素子の各々
    が、透明平行平板の一方の面に、照明系から該透明平行
    平板の他方の面を透過して入射する入射光を反射光及び
    透過光に分割する偏光分離膜を略全面に設け、該反射光
    を該透明平行平板の前記他方の面に断続的な形で設けた
    反射面で反射して該透過光の光路と略平行な光路に向
    け、偏光面を回転する偏光面回転手段を該偏光分離膜と
    該反射面の間に該平行平板の略全面に設ける構成とする
    ことにより該反射光の偏光面を変化させ双方の光の偏光
    面を一致させることを特徴とする画像投影装置。
  26. 【請求項２６】 光源と、該光源からの光束を偏光光に
    変換する照明光学系と、該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と、
    該画像を投影する投影光学系とを備える装置において、
    前記画像発生器はＲＧＢの各色の画像を発生させる３個
    の発生器を有し、前記照明光学系が前記光束をＲＧＢの
    ３色の光束に分離する色分解系を有し、該色分解系が該
    ＲＧＢの内の２色の光束の共通光路と他の一色の光束の
    光路の夫々に光束をストライプ状の光パターンに変換す
    る変換系と該ストライプ状光パターンをほぼ稠密に偏光
    光に変換せしめるべく該変換系の光軸に対して斜設した
    偏光素子とを有し、該偏光素子の各々が、透明平行平板
    の一方の面に、照明系から該透明平行平板の他方の面を
    透過して入射する入射光を反射光及び透過光に分割する
    偏光分離膜を略全面に設け、該反射光を該透明平行平板
    の前記他方の面に断続的な形で設けた反射面で反射して
    該透過光の光路と略平行な光路に向け、偏光面を回転す
    る偏光面回転手段を該偏光分離膜と該反射面の間に該平
    行平板の略全面に設ける構成とすることにより該反射光
    の偏光面を変化させ双方の光の偏光面を一致させること
    を特徴とする画像投影装置。
  27. 【請求項２７】 前記偏光素子が前記格子状非偏光光を
    前記透明平行平板の前記他方の面で受光し、前記一方の
    面の偏光分離膜で前記格子状透過光と前記格子状反射光
    とに分離し、前記格子状反射光を前記透明平行平板の前
    記他方の面に向けるようにし、前記一方の面上に、前記
    透明平行平板の他方の面で反射した前記格子状反射光の
    偏光面を変化させ前記格子状透過光の偏光面と一致させ
    るべく、１／２λ板を格子状に形成することを特徴とす
    る請求項９に記載の偏光変換ユニット。
  28. 【請求項２８】 一方の面に偏光分離膜を他方の面に反
    射膜を形成した透明板を有し、前記一方の面の偏光分離
    膜により分離された反射光と透過光のうちの透過光を前
    記他方の面の反射膜で反射することにより前記偏光分離
    膜に戻し、前記透過光と反射光の少なくとも一方の偏光
    方向を変化させることにより双方の偏光方向を一致させ
    ることを特徴とする偏光素子。
  29. 【請求項２９】 前記一方の面上に前記一方の面に斜面
    が重なるように直角プリズム手段を配置し、前記直角プ
    リズム手段の互いに直交する面の一方を通して光を前記
    透明板に入射させ、前記直角プリズム手段の前記互いに
    直交する面の他方を通して前記透明板からの光を取り出
    すことを特徴とする請求項２８の偏光素子。
  30. 【請求項３０】 前記一方の面の全面に前記偏光分離膜
    が形成され、前記他方の面の全面に前記反射膜が形成さ
    れていることを特徴とする請求項２８の偏光素子。
  31. 【請求項３１】 前記一方の面の全面に前記偏光分離膜
    が形成され、前記他方の面に間欠的に前記反射膜が形成
    されていることを特徴とする請求項２８の偏光素子。
  32. 【請求項３２】 前記一方の面に間欠的に前記偏光分離
    膜が形成され、前記他方の面の全面に前記反射膜が形成
    されていることを特徴とする請求項２８の偏光素子。
  33. 【請求項３３】 前記透過光と反射光の一方をλ／２板
    を一度通すことによりその偏光方向を９０度回転させる
    ことによつて前記透過光と前記反射光の偏光方向を一致
    させることを特徴とする請求項２８の偏光素子。
  34. 【請求項３４】 前記λ／２板が前記透明板上に配置さ
    れていることを特徴とする請求項３３の偏光素子。
  35. 【請求項３５】 前記λ／２板が前記透明板から離れた
    場所に配置してあることを特徴とする請求項３３の偏光
    素子。
  36. 【請求項３６】 前記透過光と反射光の一方をλ／４板
    を二度通すことによりその偏光方向を９０度回転させる
    ことによつて前記透過光と前記反射光の偏光方向を一致
    させることを特徴とする請求項２８の偏光素子。
  37. 【請求項３７】 前記λ／４板が前記透明板上に形成さ
    れていることを特徴とする請求項３６の偏光素子。
  38. 【請求項３８】 請求項２８乃至請求項２７のいずれか
    の偏光素子と、前記偏光素子に複数の光束を入射させる
    ためのレンズアレイとを有することを特徴とする偏光変
    換ユニット。
  39. 【請求項３９】 前記レンズアレイはシリンドリカルレ
    ンズアレイまたはフライアイレンズより成ることを特徴
    とする請求項３８の偏光変換ユニット。
  40. 【請求項４０】 請求項３０乃至請求項３７のいずれか
    の偏光素子または請求項３８と請求項３９のいずれかの
    偏光変換ユニットと、前記偏光素子または前記偏光変換
    ユニットからの偏光光を変調して画像光を発生しめる画
    像発生器とを有することを特徴とする画像装置。
  41. 【請求項４１】 請求項３０乃至請求項３７のいずれか
    の偏光素子または請求項３８と請求項３９のいずれかの
    偏光変換ユニットと、前記偏光素子または前記偏光変換
    ユニットからの偏光光を変調して画像光を発生しめる画
    像発生器と、該画像発生器からの前記画像光を投影する
    投影系を有することを特徴とする画像投影装置。
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