JP3276559B2 - 偏光照明系及び該照明系を用いた投射型表示装置 - Google Patents
偏光照明系及び該照明系を用いた投射型表示装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、偏光照明系及び該
偏光照明系を用いた投射型表示装置に関し、より詳細に
は、偏光変調を利用する透過型ライトバルブを有する投
射型表示装置に適用し得る一定の偏光を所定の強度分布
で得る光の利用効率の良い照明系、及びその照明系を用
いた投射型表示装置に関する。
偏光照明系を用いた投射型表示装置に関し、より詳細に
は、偏光変調を利用する透過型ライトバルブを有する投
射型表示装置に適用し得る一定の偏光を所定の強度分布
で得る光の利用効率の良い照明系、及びその照明系を用
いた投射型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光源と反射鏡とコレステリック液
晶層を用いて、一様な円偏光の光を取り出す手段とし
て、例えば、特開平３−４５９０６号公報で提案されて
いる様な方法が提案されている。この方法は、光源を中
心に置く半球面反射鏡と光源を挟んで反対側に反射鏡と
同一形状の半球面のコレステリック液晶層を配置する。
ここでは、光源から発せられた光は、球面反射鏡にて反
射されるか直接か、どちらかによりコレステリック液晶
層に到達する。コレステリック液晶層は、既知の通り、
液晶の分子の螺旋ねじれの逆回転の円偏光成分を透過
し、螺旋ねじれと同回転の円偏光成分を反射する。例え
ば、右回りの円偏光を反射し、左回りの円偏光を透過す
るコレステリック液晶層であるとすると、左回りの円偏
光はそのまま透過し、反射された右回りの円偏光は光源
を挟んだ半球面反射鏡に到達する。到達した右回りの円
偏光は、反射鏡で再び反射するが、反射の際、偏光の回
転方向が逆になる。従って、左回りの円偏光となり、再
びコレステリック液晶層に到達し、今度は、コレステリ
ック液晶層を透過する。この結果、コレステリック液晶
層を透過した光線の合計は、コレステリック液晶層に入
射する光線の強度と等しく、かつ偏光の回転方向が一様
な円偏光となるようにし、１／４波長板を透過すること
により直線偏光光が得られるものである。
晶層を用いて、一様な円偏光の光を取り出す手段とし
て、例えば、特開平３−４５９０６号公報で提案されて
いる様な方法が提案されている。この方法は、光源を中
心に置く半球面反射鏡と光源を挟んで反対側に反射鏡と
同一形状の半球面のコレステリック液晶層を配置する。
ここでは、光源から発せられた光は、球面反射鏡にて反
射されるか直接か、どちらかによりコレステリック液晶
層に到達する。コレステリック液晶層は、既知の通り、
液晶の分子の螺旋ねじれの逆回転の円偏光成分を透過
し、螺旋ねじれと同回転の円偏光成分を反射する。例え
ば、右回りの円偏光を反射し、左回りの円偏光を透過す
るコレステリック液晶層であるとすると、左回りの円偏
光はそのまま透過し、反射された右回りの円偏光は光源
を挟んだ半球面反射鏡に到達する。到達した右回りの円
偏光は、反射鏡で再び反射するが、反射の際、偏光の回
転方向が逆になる。従って、左回りの円偏光となり、再
びコレステリック液晶層に到達し、今度は、コレステリ
ック液晶層を透過する。この結果、コレステリック液晶
層を透過した光線の合計は、コレステリック液晶層に入
射する光線の強度と等しく、かつ偏光の回転方向が一様
な円偏光となるようにし、１／４波長板を透過すること
により直線偏光光が得られるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術では、半球面反射鏡の中心又は放物面反射鏡も
しくは楕円面反射鏡の焦点に光源を配置する場合、現実
には、図７のように、反射鏡１０２の回転対称軸ＡＸ′
を中心とする穴１０１を通して光源を保持している。そ
のため、穴１０１の部分は反射鏡としての役割を果たす
ことができず、その穴１０１の部分からの光の角度成分
は存在しない。また、コレステリック液晶層によって反
射された光線は、再び光源に戻るため、最終的にコレス
テリック液晶層を透過した回転方向のそろった円偏光の
角度特性は、前述の反射鏡の形状でのみ決まることにな
り、被照射面における照射光の角度特性、或いは、強度
分布は、要求を満足する偏光光が得られるものではなか
った。本発明は、このような従来技術における問題点に
鑑みてなされたもので、被照射面における照射光の角度
特性、或いは、強度分布の改善された偏光照明系及び該
照明系を用いた投射型表示装置を提供することをその解
決すべき課題とする。
従来技術では、半球面反射鏡の中心又は放物面反射鏡も
しくは楕円面反射鏡の焦点に光源を配置する場合、現実
には、図７のように、反射鏡１０２の回転対称軸ＡＸ′
を中心とする穴１０１を通して光源を保持している。そ
のため、穴１０１の部分は反射鏡としての役割を果たす
ことができず、その穴１０１の部分からの光の角度成分
は存在しない。また、コレステリック液晶層によって反
射された光線は、再び光源に戻るため、最終的にコレス
テリック液晶層を透過した回転方向のそろった円偏光の
角度特性は、前述の反射鏡の形状でのみ決まることにな
り、被照射面における照射光の角度特性、或いは、強度
分布は、要求を満足する偏光光が得られるものではなか
った。本発明は、このような従来技術における問題点に
鑑みてなされたもので、被照射面における照射光の角度
特性、或いは、強度分布の改善された偏光照明系及び該
照明系を用いた投射型表示装置を提供することをその解
決すべき課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、光源
と、該光源からの光を集光し所定の偏光を照明光として
出射させる集光照射光学系を有する偏光照明系におい
て、前記集光照射光学系は、焦点をもつ回転曲面を反射
面とし前記光源位置に該焦点を配した第１の反射鏡と、
コレステリック液晶層と、第２の反射鏡とを備え、前記
第１の反射鏡からの光を前記コレステリック液晶層に作
用させ、該作用光の中の反射光のみを第２の反射鏡を経
て再び前記コレステリック液晶層に作用させ、前記コレ
ステリック液晶層を透過する光を照明光として用いるよ
うにし、コレステリック液晶層での反射光を第２の反射
鏡で反射させることにより、円偏光の回転方向を反転
し、再びコレステリック液晶層に作用する場合に透過光
となるので、円偏光の回転方向が一定で、１／４波長板
を透過することにより、一様な直線偏光光となり、か
つ、光源光を有効に利用することとなり、また、第２の
反射鏡で照射状態を変化させ、照射面での角度特性及び
強度分布を変えることを可能にするものである。
と、該光源からの光を集光し所定の偏光を照明光として
出射させる集光照射光学系を有する偏光照明系におい
て、前記集光照射光学系は、焦点をもつ回転曲面を反射
面とし前記光源位置に該焦点を配した第１の反射鏡と、
コレステリック液晶層と、第２の反射鏡とを備え、前記
第１の反射鏡からの光を前記コレステリック液晶層に作
用させ、該作用光の中の反射光のみを第２の反射鏡を経
て再び前記コレステリック液晶層に作用させ、前記コレ
ステリック液晶層を透過する光を照明光として用いるよ
うにし、コレステリック液晶層での反射光を第２の反射
鏡で反射させることにより、円偏光の回転方向を反転
し、再びコレステリック液晶層に作用する場合に透過光
となるので、円偏光の回転方向が一定で、１／４波長板
を透過することにより、一様な直線偏光光となり、か
つ、光源光を有効に利用することとなり、また、第２の
反射鏡で照射状態を変化させ、照射面での角度特性及び
強度分布を変えることを可能にするものである。
【０００５】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記第１の反射鏡の反射面を楕円回転面とし、前記
コレステリック液晶層を平面をなす層とし、前記第２の
反射鏡を前記コレステリック液晶層で反射する光が集ま
る位置を焦点とする放物回転面を反射面とする鏡とし、
さらに、前記第１の反射鏡で反射し、直接に前記コレス
テリック液晶層を透過する光に凹レンズを作用させるよ
うにし、コレステリック液晶層を透過する光の中凹レン
ズを通る光、放物回転反射面をもつ第２の反射鏡からコ
レステリック液晶層を透過する光のいずれをも平行で回
転方向が一定な円偏光となり、１／４波長板を透過する
ことにより、一様な直線偏光光の照明光として利用する
ことを可能とするものである。
て、前記第１の反射鏡の反射面を楕円回転面とし、前記
コレステリック液晶層を平面をなす層とし、前記第２の
反射鏡を前記コレステリック液晶層で反射する光が集ま
る位置を焦点とする放物回転面を反射面とする鏡とし、
さらに、前記第１の反射鏡で反射し、直接に前記コレス
テリック液晶層を透過する光に凹レンズを作用させるよ
うにし、コレステリック液晶層を透過する光の中凹レン
ズを通る光、放物回転反射面をもつ第２の反射鏡からコ
レステリック液晶層を透過する光のいずれをも平行で回
転方向が一定な円偏光となり、１／４波長板を透過する
ことにより、一様な直線偏光光の照明光として利用する
ことを可能とするものである。
【０００６】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、前記第１の反射鏡及び前記第２の反射鏡の各反射面
を放物回転面とし、前記コレステリック液晶層を放物回
転面をなす層とするとともに該液晶層の放物回転面の焦
点位置を前記第２の反射鏡の放物回転面の焦点位置と一
致させるようにし、第１の反射鏡から直接に、また、第
２の反射鏡を経てコレステリック液晶層に作用し透過す
る光のいずれをも平行で回転方向が一定な円偏光とな
り、１／４波長板を透過することにより、一様な直線偏
光光の照明光として利用することを可能とするものであ
る。
て、前記第１の反射鏡及び前記第２の反射鏡の各反射面
を放物回転面とし、前記コレステリック液晶層を放物回
転面をなす層とするとともに該液晶層の放物回転面の焦
点位置を前記第２の反射鏡の放物回転面の焦点位置と一
致させるようにし、第１の反射鏡から直接に、また、第
２の反射鏡を経てコレステリック液晶層に作用し透過す
る光のいずれをも平行で回転方向が一定な円偏光とな
り、１／４波長板を透過することにより、一様な直線偏
光光の照明光として利用することを可能とするものであ
る。
【０００７】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、前記第１の反射鏡の反射面を楕円回転面とし、前記
コレステリック液晶層を前記第１の反射鏡の楕円回転面
の光源が配されていないもう一つの焦点位置と一致させ
た焦点位置をもつ放物回転面をなす層とし、前記第２の
反射鏡を前記もう一つの焦点位置をピンホールとした平
面反射鏡とし、第１の反射鏡からピンホールを通り直接
に、また、第２の反射鏡を経てコレステリック液晶層に
作用し透過する光のいずれをも回転方向が一定な円偏光
となり、１／４波長板を透過することにより、一様な直
線偏光光の照明光として利用することを可能とするもの
である。
て、前記第１の反射鏡の反射面を楕円回転面とし、前記
コレステリック液晶層を前記第１の反射鏡の楕円回転面
の光源が配されていないもう一つの焦点位置と一致させ
た焦点位置をもつ放物回転面をなす層とし、前記第２の
反射鏡を前記もう一つの焦点位置をピンホールとした平
面反射鏡とし、第１の反射鏡からピンホールを通り直接
に、また、第２の反射鏡を経てコレステリック液晶層に
作用し透過する光のいずれをも回転方向が一定な円偏光
となり、１／４波長板を透過することにより、一様な直
線偏光光の照明光として利用することを可能とするもの
である。
【０００８】請求項５の発明は、請求項１の発明におい
て、前記第１の反射鏡の反射面を楕円回転面とし、前記
コレステリック液晶層を平面をなす層としてこれを前記
楕円回転面のもう一方の焦点の外側に配し、前記第２の
反射鏡を前記コレステリック液晶層の反射面による前記
もう一方の焦点の虚像位置を焦点とする回転曲面で該も
う一方の焦点を曲面上に含む面を反射面とする鏡とする
とともに、該回転曲面上の前記もう一方の焦点位置をピ
ンホールとして光源からの光を透過させるようにし、平
面状のコレステリック液晶層で反射し第２の反射鏡でさ
らに反射する光と第１の反射鏡からピンホールを通る直
接光のいずれをも回転方向が一定な円偏光となり、１／
４波長板を透過することにより、一様な直線偏光光の照
明光として利用することを可能とするものである。
て、前記第１の反射鏡の反射面を楕円回転面とし、前記
コレステリック液晶層を平面をなす層としてこれを前記
楕円回転面のもう一方の焦点の外側に配し、前記第２の
反射鏡を前記コレステリック液晶層の反射面による前記
もう一方の焦点の虚像位置を焦点とする回転曲面で該も
う一方の焦点を曲面上に含む面を反射面とする鏡とする
とともに、該回転曲面上の前記もう一方の焦点位置をピ
ンホールとして光源からの光を透過させるようにし、平
面状のコレステリック液晶層で反射し第２の反射鏡でさ
らに反射する光と第１の反射鏡からピンホールを通る直
接光のいずれをも回転方向が一定な円偏光となり、１／
４波長板を透過することにより、一様な直線偏光光の照
明光として利用することを可能とするものである。
【０００９】請求項６の発明は、請求項５の発明におい
て、前記第２の反射鏡を放物回転面とし、第２の反射鏡
からの反射光を光軸と平行するものである。
て、前記第２の反射鏡を放物回転面とし、第２の反射鏡
からの反射光を光軸と平行するものである。
【００１０】請求項７の発明は、請求項５の発明におい
て、前記第２の反射鏡を球面とし、光学系をシンプルに
構成することを可能にするものである。
て、前記第２の反射鏡を球面とし、光学系をシンプルに
構成することを可能にするものである。
【００１１】請求項８の発明は、請求項５の発明におい
て、前記第２の反射鏡を楕円回転面とし、コンパクトな
光学系を可能とするものである。
て、前記第２の反射鏡を楕円回転面とし、コンパクトな
光学系を可能とするものである。
【００１２】請求項９の発明は、請求項１ないし８のい
ずれかに記載の偏光照明系からの光が作用する偏光変調
を利用する透過型ライトバルブと、該透過型ライトバル
ブで生じる画像を投射する投射光学手段を有し、光源光
を効率良く用いて、明るくムラのない画像を表示し得る
投射型表示装置を構成し得る。
ずれかに記載の偏光照明系からの光が作用する偏光変調
を利用する透過型ライトバルブと、該透過型ライトバル
ブで生じる画像を投射する投射光学手段を有し、光源光
を効率良く用いて、明るくムラのない画像を表示し得る
投射型表示装置を構成し得る。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る偏光照明系の
実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、
本発明の偏光照明系の一実施形態の構成をその作用とと
もに説明するための光軸AXを含む断面図（Ａ）、及び、
得られる結果が表示されている多数本の光線追跡図
（Ｂ）を示すものである。図１（Ａ）において、１は光
源、２は第１の反射鏡としての楕円反射鏡、３はコレス
テリック液晶層、４は平凹レンズ、５は第２の反射鏡と
しての放物面反射鏡、６は１／４波長板である。
実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、
本発明の偏光照明系の一実施形態の構成をその作用とと
もに説明するための光軸AXを含む断面図（Ａ）、及び、
得られる結果が表示されている多数本の光線追跡図
（Ｂ）を示すものである。図１（Ａ）において、１は光
源、２は第１の反射鏡としての楕円反射鏡、３はコレス
テリック液晶層、４は平凹レンズ、５は第２の反射鏡と
しての放物面反射鏡、６は１／４波長板である。
【００１４】ここで、上記した光学要素の配置と機能を
その動作とともに説明すると、光源１は第１の反射鏡
（楕円鏡）２の第１焦点F1に配置され、光源１から発し
た光線は、第１の反射鏡（楕円鏡）２によって反射さ
れ、光線L1及びL2となり、平凹レンズ４の平面側に貼り
付けてあるコレステリック液晶層３に到達する。ここ
で、光線L1及びL2は、自然光であり、右回り及び左回り
の円偏光も含まれている。コレステリック液晶層３は、
例えば、右回りの円偏光を反射し、左回りの円偏光を透
過する分子のねじれとすると、左回りの円偏光は、その
ままコレステリック液晶層３を透過し、光線L3及びL4と
して平凹レンズ４を透過屈折して１／４波長板６に達す
る。
その動作とともに説明すると、光源１は第１の反射鏡
（楕円鏡）２の第１焦点F1に配置され、光源１から発し
た光線は、第１の反射鏡（楕円鏡）２によって反射さ
れ、光線L1及びL2となり、平凹レンズ４の平面側に貼り
付けてあるコレステリック液晶層３に到達する。ここ
で、光線L1及びL2は、自然光であり、右回り及び左回り
の円偏光も含まれている。コレステリック液晶層３は、
例えば、右回りの円偏光を反射し、左回りの円偏光を透
過する分子のねじれとすると、左回りの円偏光は、その
ままコレステリック液晶層３を透過し、光線L3及びL4と
して平凹レンズ４を透過屈折して１／４波長板６に達す
る。
【００１５】コレステリック液晶層３で反射された右回
りの円偏光L5及びL6は、点F3にて光軸AXと交わる。これ
は、光源１が第１の反射鏡（楕円鏡）２の第１焦点F1に
あることより、光源１から発せられた光線は、第１の反
射鏡（楕円鏡）２の第２焦点F2に集光するので、コレス
テリック液晶層３で反射された右回りの円偏光も第１の
反射鏡（楕円鏡）２の第２焦点１０をコレステリック液
晶層３の平面で折り返した点F2′に集光する。点F2′に
集光した右回りの円偏光L5及びL6は、このF2′点を焦点
F3とする第２の反射鏡（放物面鏡）５によって反射さ
れ、光軸AXに平行な光線L7及びL8となる。第２の反射鏡
（放物面鏡）５の半径は、第１の反射鏡（楕円鏡）２の
光源保持用の穴径となる点P2と第１の反射鏡（楕円鏡）
２の第２焦点F2とを結ぶ線との交点の高さより小であれ
ば、光路の障害になることはない。
りの円偏光L5及びL6は、点F3にて光軸AXと交わる。これ
は、光源１が第１の反射鏡（楕円鏡）２の第１焦点F1に
あることより、光源１から発せられた光線は、第１の反
射鏡（楕円鏡）２の第２焦点F2に集光するので、コレス
テリック液晶層３で反射された右回りの円偏光も第１の
反射鏡（楕円鏡）２の第２焦点１０をコレステリック液
晶層３の平面で折り返した点F2′に集光する。点F2′に
集光した右回りの円偏光L5及びL6は、このF2′点を焦点
F3とする第２の反射鏡（放物面鏡）５によって反射さ
れ、光軸AXに平行な光線L7及びL8となる。第２の反射鏡
（放物面鏡）５の半径は、第１の反射鏡（楕円鏡）２の
光源保持用の穴径となる点P2と第１の反射鏡（楕円鏡）
２の第２焦点F2とを結ぶ線との交点の高さより小であれ
ば、光路の障害になることはない。
【００１６】ここで、第２の反射鏡（放物面鏡）５で反
射された光線L7及びL8は、反射の際、偏光の回転方向が
逆になるので、左回りの円偏光となる。光線L7及びL8
は、コレステリック液晶層３に再び到達し、左回りの円
偏光よりコレステリック液晶層３を透過し、平凹レンズ
４を透過する。平凹レンズ４の凹面側は、光軸AXを中心
に半径ｒの部分が平面になっており、光線L7及びL8は、
平凹レンズ４透過後も光軸AXに平行な光線となる。平凹
レンズ４の凹面側の平面部の半径ｒは、第１の反射鏡
（楕円鏡）２の光源保持用の穴径となる点P2と第１の反
射鏡（楕円鏡）２の第２焦点F2とを結ぶ線と、平凹レン
ズ４の凹面側との交点で決まる。このように、平凹レン
ズ４を透過した光線L3，L4，L7 および L8 の和は、光
源１から発せられた光線の強度に略等しく、円偏光の回
転方向が一致している。これらを１／４波長板６を透過
させることにより、一様な直線偏光光となる。また、第
２の反射鏡（放物面鏡）５の反射により、光軸AX近辺に
密な平行光線を集光することができる。図１（Ｂ）は、
光源１より光線が、被照射面を照射する状態を表わすた
めに、多数本の光線追跡図を示すもので、光軸AXの近辺
にも平行光束が集光されていることが分かる。
射された光線L7及びL8は、反射の際、偏光の回転方向が
逆になるので、左回りの円偏光となる。光線L7及びL8
は、コレステリック液晶層３に再び到達し、左回りの円
偏光よりコレステリック液晶層３を透過し、平凹レンズ
４を透過する。平凹レンズ４の凹面側は、光軸AXを中心
に半径ｒの部分が平面になっており、光線L7及びL8は、
平凹レンズ４透過後も光軸AXに平行な光線となる。平凹
レンズ４の凹面側の平面部の半径ｒは、第１の反射鏡
（楕円鏡）２の光源保持用の穴径となる点P2と第１の反
射鏡（楕円鏡）２の第２焦点F2とを結ぶ線と、平凹レン
ズ４の凹面側との交点で決まる。このように、平凹レン
ズ４を透過した光線L3，L4，L7 および L8 の和は、光
源１から発せられた光線の強度に略等しく、円偏光の回
転方向が一致している。これらを１／４波長板６を透過
させることにより、一様な直線偏光光となる。また、第
２の反射鏡（放物面鏡）５の反射により、光軸AX近辺に
密な平行光線を集光することができる。図１（Ｂ）は、
光源１より光線が、被照射面を照射する状態を表わすた
めに、多数本の光線追跡図を示すもので、光軸AXの近辺
にも平行光束が集光されていることが分かる。
【００１７】図２は、本発明の偏光照明系のもう一つの
実施形態の構成をその作用とともに説明するための光軸
AXを含む断面図（Ａ）、及び、得られる結果が表示され
ている多数本の光線追跡図（Ｂ）を示すものである。図
２（Ａ）において、２１は光源、２２は点F1を焦点とす
る第１の反射鏡としての放物面鏡、２３は点F3を焦点と
する放物面形状のコレステリック液晶層、２５は点F3を
焦点とする第２の反射鏡としての放物面鏡、２６は１／
４波長板である。
実施形態の構成をその作用とともに説明するための光軸
AXを含む断面図（Ａ）、及び、得られる結果が表示され
ている多数本の光線追跡図（Ｂ）を示すものである。図
２（Ａ）において、２１は光源、２２は点F1を焦点とす
る第１の反射鏡としての放物面鏡、２３は点F3を焦点と
する放物面形状のコレステリック液晶層、２５は点F3を
焦点とする第２の反射鏡としての放物面鏡、２６は１／
４波長板である。
【００１８】ここで、上記の光学要素の配置と機能をそ
の動作とともに説明すると、光源２１から発せられた光
線は、第１の反射鏡（放物面鏡）２２で反射し、光線L2
1及びL22のように、光軸AXに平行な光線となり、放物面
形状のコレステリック液晶層２３に到達する。ここで、
上記した実施形態と同様に、コレステリック液晶層２３
は、例えば、右回りの円偏光を反射し、左回りの円偏光
を透過する分子のねじれとすると、左回りの円偏光は、
そのままコレステリック液晶層２３を透過し、光線L23
及びL24となり、１／４波長板２６に達する。コレステ
リック液晶層２３で反射された右回りの円偏光L25及びL
26は、放物面２３の焦点である点F3にて光軸AXと交わ
る。点F3に集光した右回りの円偏光L25及びL26は、点F3
を焦点とする第２の反射鏡（放物面鏡）２５によって反
射され、光軸AXに平行な光線L27及びL28となる。第２の
反射鏡（放物面鏡）２５の半径は、第１の反射鏡（放物
面鏡）２２の光源保持用の穴径より小であれば障害がな
い。
の動作とともに説明すると、光源２１から発せられた光
線は、第１の反射鏡（放物面鏡）２２で反射し、光線L2
1及びL22のように、光軸AXに平行な光線となり、放物面
形状のコレステリック液晶層２３に到達する。ここで、
上記した実施形態と同様に、コレステリック液晶層２３
は、例えば、右回りの円偏光を反射し、左回りの円偏光
を透過する分子のねじれとすると、左回りの円偏光は、
そのままコレステリック液晶層２３を透過し、光線L23
及びL24となり、１／４波長板２６に達する。コレステ
リック液晶層２３で反射された右回りの円偏光L25及びL
26は、放物面２３の焦点である点F3にて光軸AXと交わ
る。点F3に集光した右回りの円偏光L25及びL26は、点F3
を焦点とする第２の反射鏡（放物面鏡）２５によって反
射され、光軸AXに平行な光線L27及びL28となる。第２の
反射鏡（放物面鏡）２５の半径は、第１の反射鏡（放物
面鏡）２２の光源保持用の穴径より小であれば障害がな
い。
【００１９】ここで、第２の反射鏡（放物鏡面）２５に
よって反射された光線L27及びL28は、反射の際、偏光の
回転方向が逆になるので、左回りの円偏光となる。従っ
て、光線L27及びL28は、コレステリック液晶層２３に再
び到達し、左回りの円偏光となっていることにより、コ
レステリック液晶層２３を透過する。このように、コレ
ステリック液晶層２３を透過した光線L23，L24，L27 及
び L28 の和は、光源２１から発せられた光線の強度に
等しく、円偏光の回転方向が一致している。これらを１
／４波長板２６を透過させることにより、一様な直線偏
光光となる。また、第２の反射鏡（放物面鏡）２５の反
射により、光軸AX近辺に密な平行光線を集光することが
できる。図２（Ｂ）は、光源２１より光線が、被照射面
を照射する状態を表わすために、多数本の光線追跡図を
示すもので、光軸AXの近辺にも平行光束が集光されてい
ることが分かる。
よって反射された光線L27及びL28は、反射の際、偏光の
回転方向が逆になるので、左回りの円偏光となる。従っ
て、光線L27及びL28は、コレステリック液晶層２３に再
び到達し、左回りの円偏光となっていることにより、コ
レステリック液晶層２３を透過する。このように、コレ
ステリック液晶層２３を透過した光線L23，L24，L27 及
び L28 の和は、光源２１から発せられた光線の強度に
等しく、円偏光の回転方向が一致している。これらを１
／４波長板２６を透過させることにより、一様な直線偏
光光となる。また、第２の反射鏡（放物面鏡）２５の反
射により、光軸AX近辺に密な平行光線を集光することが
できる。図２（Ｂ）は、光源２１より光線が、被照射面
を照射する状態を表わすために、多数本の光線追跡図を
示すもので、光軸AXの近辺にも平行光束が集光されてい
ることが分かる。
【００２０】図３は、本発明の偏光照明系のもう一つの
実施形態の構成をその作用とともに説明するための光軸
AXを含む断面図（Ａ）、及び、得られる結果が表示され
ている多数本の光線追跡図（Ｂ）を示すものである。図
３（Ａ）において、３１は光源、３２は点F1を第１焦点
とする第１の反射鏡としての楕円鏡、３３は点３８を焦
点とする放物面形状のコレステリック液晶層、３７は点
３８にピンホールがある平面反射鏡、３６は１／４波長
板である。
実施形態の構成をその作用とともに説明するための光軸
AXを含む断面図（Ａ）、及び、得られる結果が表示され
ている多数本の光線追跡図（Ｂ）を示すものである。図
３（Ａ）において、３１は光源、３２は点F1を第１焦点
とする第１の反射鏡としての楕円鏡、３３は点３８を焦
点とする放物面形状のコレステリック液晶層、３７は点
３８にピンホールがある平面反射鏡、３６は１／４波長
板である。
【００２１】ここで、上記の光学要素の配置と機能をそ
の動作とともに説明すると、光源３１から発せられた光
線は、第１の反射鏡（楕円鏡）３２で反射し、光線L31
及びS32となり、第１の反射鏡（楕円鏡）３２の第２焦
点F2となる点３８に集光する。点３８で集光した光線L3
1及びL32は、平面反射鏡３７の点３８にあるピンホール
を通過し、コレステリック液晶層３３に到達する。ここ
で、上記したところの二つの実施形態と同様に、コレス
テリック液晶層３３は、例えば、右回りの円偏光を反射
し、左回りの円偏光を透過する分子のねじれとすると、
左回りの円偏光は、そのままコレステリック液晶層３３
を透過し、光線L33及びL34となる。また、光線L31及びL
32が放物面形状であるコレステリック液晶層３３の焦点
を通過していることより、反射された右回りの円偏光L3
5及びL36は、光軸AXに平行な光線となる。コレステリッ
ク液晶層３３で反射された円偏光L35及びL36は、平面反
射鏡３７によって反射され、光線L37及びL38となる。こ
こで、光線L37及びL38は、反射の際、偏光の回転方向が
逆になるので、左回りの円偏光となる。従って、光線L3
7及びL38は、コレステリック液晶層３３に再び到達し、
左回りの円偏光となっていることにより、コレステリッ
ク液晶層３３を透過する。
の動作とともに説明すると、光源３１から発せられた光
線は、第１の反射鏡（楕円鏡）３２で反射し、光線L31
及びS32となり、第１の反射鏡（楕円鏡）３２の第２焦
点F2となる点３８に集光する。点３８で集光した光線L3
1及びL32は、平面反射鏡３７の点３８にあるピンホール
を通過し、コレステリック液晶層３３に到達する。ここ
で、上記したところの二つの実施形態と同様に、コレス
テリック液晶層３３は、例えば、右回りの円偏光を反射
し、左回りの円偏光を透過する分子のねじれとすると、
左回りの円偏光は、そのままコレステリック液晶層３３
を透過し、光線L33及びL34となる。また、光線L31及びL
32が放物面形状であるコレステリック液晶層３３の焦点
を通過していることより、反射された右回りの円偏光L3
5及びL36は、光軸AXに平行な光線となる。コレステリッ
ク液晶層３３で反射された円偏光L35及びL36は、平面反
射鏡３７によって反射され、光線L37及びL38となる。こ
こで、光線L37及びL38は、反射の際、偏光の回転方向が
逆になるので、左回りの円偏光となる。従って、光線L3
7及びL38は、コレステリック液晶層３３に再び到達し、
左回りの円偏光となっていることにより、コレステリッ
ク液晶層３３を透過する。
【００２２】このように、コレステリック液晶層３３を
透過した光線L33，L34，L37 およびL38 の和は、光源３
１から発せられた光線の強度に等しく、円偏光の回転方
向が一致している。これらを１／４波長板３６を透過さ
せることにより、一様な直線偏光光となる。また、平面
反射鏡３７の反射により、光軸AXに平行光線を集光する
ことができる。図３（Ｂ）は、光源３１より光線が、被
照射面を照射する状態を表わすために、多数本の光線追
跡図を示すもので、光軸AXの近辺にも平行光束が集光さ
れていることが分かる。
透過した光線L33，L34，L37 およびL38 の和は、光源３
１から発せられた光線の強度に等しく、円偏光の回転方
向が一致している。これらを１／４波長板３６を透過さ
せることにより、一様な直線偏光光となる。また、平面
反射鏡３７の反射により、光軸AXに平行光線を集光する
ことができる。図３（Ｂ）は、光源３１より光線が、被
照射面を照射する状態を表わすために、多数本の光線追
跡図を示すもので、光軸AXの近辺にも平行光束が集光さ
れていることが分かる。
【００２３】図４は、本発明の偏光照明系の実施形態の
構成をその作用とともに説明するための光軸ＡＸを含む
断面図を示すものである。図４において、４１は光源、
４２は第１の反射鏡としての楕円反射鏡、４３は平面状
をなすコレステリック液晶層、４５は点F3を焦点とする
第２の反射鏡としての放物面反射鏡で点F2にピンホール
がある。４７は１／４波長板である。
構成をその作用とともに説明するための光軸ＡＸを含む
断面図を示すものである。図４において、４１は光源、
４２は第１の反射鏡としての楕円反射鏡、４３は平面状
をなすコレステリック液晶層、４５は点F3を焦点とする
第２の反射鏡としての放物面反射鏡で点F2にピンホール
がある。４７は１／４波長板である。
【００２４】ここに、光源４１は第１の反射鏡（楕円
鏡）４２の第１焦点F1に配置され、光源４１から発した
光線は第１の反射鏡（楕円鏡）４２によって反射され、
光線L41及びL42となる。光線L41及びL42は、第１の反射
鏡（楕円鏡）４２の第２焦点である点F3に集光する。こ
の焦点F3の位置は、第２の反射鏡（放物面反射鏡）４５
上に開けられたピンホールでもあり、ここを通過した光
がコレステリック液晶層４３に到達する。ここで、光線
L41及びL42は自然光であり右回り及び左回りの円偏光も
含まれる。コレステリック液晶層４３は、例えば、右回
りの円偏光を反射し左回りの円偏光を透過する分子のね
じれとすると、左回りの円偏光はそのままコレステリッ
ク液晶層４３を透過し光線L43及びL44となる。
鏡）４２の第１焦点F1に配置され、光源４１から発した
光線は第１の反射鏡（楕円鏡）４２によって反射され、
光線L41及びL42となる。光線L41及びL42は、第１の反射
鏡（楕円鏡）４２の第２焦点である点F3に集光する。こ
の焦点F3の位置は、第２の反射鏡（放物面反射鏡）４５
上に開けられたピンホールでもあり、ここを通過した光
がコレステリック液晶層４３に到達する。ここで、光線
L41及びL42は自然光であり右回り及び左回りの円偏光も
含まれる。コレステリック液晶層４３は、例えば、右回
りの円偏光を反射し左回りの円偏光を透過する分子のね
じれとすると、左回りの円偏光はそのままコレステリッ
ク液晶層４３を透過し光線L43及びL44となる。
【００２５】反射された右回りの円偏光L45及びL46は、
点F2から出た光線がコレステリック液晶層４３で完全反
射された光線であり、点F2をコレステリック液晶層４３
で折り返した点F2″すなわちF2の虚像位置から発せられ
た光線と等しいと考えられる。右回りの円偏光L45及びL
46は、点F2″を焦点F3とする第２の反射鏡（放物面鏡）
４５によって反射され、光軸ＡＸに平行な光線L47及びL
48となる。第２の反射鏡（放物面鏡）４５には点F2にピ
ンホールが開いており、光源４１から発せられ第１の反
射鏡（楕円鏡）４２で反射された全ての光線は、焦点の
位置でもある点F2にあるこのピンホールを通過するので
光路の障害になることはない。
点F2から出た光線がコレステリック液晶層４３で完全反
射された光線であり、点F2をコレステリック液晶層４３
で折り返した点F2″すなわちF2の虚像位置から発せられ
た光線と等しいと考えられる。右回りの円偏光L45及びL
46は、点F2″を焦点F3とする第２の反射鏡（放物面鏡）
４５によって反射され、光軸ＡＸに平行な光線L47及びL
48となる。第２の反射鏡（放物面鏡）４５には点F2にピ
ンホールが開いており、光源４１から発せられ第１の反
射鏡（楕円鏡）４２で反射された全ての光線は、焦点の
位置でもある点F2にあるこのピンホールを通過するので
光路の障害になることはない。
【００２６】ここで、第２の反射鏡（放物面鏡）４５で
反射された光線L47及びL48は、反射の際偏光の回転方向
が逆になるので左回りの円偏光となり、コレステリック
液晶層４３に再び到達し、左回りの円偏光となっている
ために今度は、コレステリック液晶層４３を通過する。
このようにしたコレステリック液晶層４３を透過した光
線L43，L44，L47及びL48の和は光源４１から発せらせた
光線の強度に等しく、円偏光の回転方向が一致してい
る。これらを１／４波長板４７を透過させることにより
直線偏光光が得られる。また、第２の反射鏡（放物面
鏡）４５の反射により、光軸ＡＸに平行な光線を集光す
ることができる。この光軸ＡＸに略平行で光源からの光
を効率良く直線偏光となされた照明光は、液晶パネルの
照明光として適しており、特に投射光学系を持つ液晶プ
ロジェクタへ用いるのに適している。
反射された光線L47及びL48は、反射の際偏光の回転方向
が逆になるので左回りの円偏光となり、コレステリック
液晶層４３に再び到達し、左回りの円偏光となっている
ために今度は、コレステリック液晶層４３を通過する。
このようにしたコレステリック液晶層４３を透過した光
線L43，L44，L47及びL48の和は光源４１から発せらせた
光線の強度に等しく、円偏光の回転方向が一致してい
る。これらを１／４波長板４７を透過させることにより
直線偏光光が得られる。また、第２の反射鏡（放物面
鏡）４５の反射により、光軸ＡＸに平行な光線を集光す
ることができる。この光軸ＡＸに略平行で光源からの光
を効率良く直線偏光となされた照明光は、液晶パネルの
照明光として適しており、特に投射光学系を持つ液晶プ
ロジェクタへ用いるのに適している。
【００２７】図５は、本発明の偏光照明系の実施形態の
構成をその作用とともに説明するための光軸ＡＸを含む
断面図を示すものである。５１は光源、５２は光源が配
されている位置を第１焦点F1とする第１の反射鏡として
の楕円鏡、５３は平面のコレステリック液晶層、５５
は、点F2″を焦点F3する第２の反射鏡としての球面鏡で
点F2にピンホールがある。５７は１／４波長板である。
構成をその作用とともに説明するための光軸ＡＸを含む
断面図を示すものである。５１は光源、５２は光源が配
されている位置を第１焦点F1とする第１の反射鏡として
の楕円鏡、５３は平面のコレステリック液晶層、５５
は、点F2″を焦点F3する第２の反射鏡としての球面鏡で
点F2にピンホールがある。５７は１／４波長板である。
【００２８】ここに、光源５１は第１の反射鏡（楕円
鏡）５２の第１焦点F1に配置され、光源５１から発した
光線は第１の反射鏡（楕円鏡）５２によって反射され光
線L51，L52及びL53となる。光線L51，L52及びL53は第１
の反射鏡（楕円鏡）５２の第２焦点である点F2に集光
し、第２の反射鏡の球面鏡５５のピンホールを通過し、
コレステリック液晶層５３に到達する。ここで、光線L5
1，L52及びL53は自然光であり右回り及び左回りの円偏
光も含まれる。コレステリック液晶層５３は例えば、右
回りの円偏光を反射し左回リの円偏光を含まれる。コレ
ステリック液晶層５３は例えば右回りの円偏光を反射し
た左回りの円偏光を透過する分子のねじれとすると、左
回りの円偏光はそのままコレステリック液晶層５３を透
過し光線L54，L55及びL56となる。
鏡）５２の第１焦点F1に配置され、光源５１から発した
光線は第１の反射鏡（楕円鏡）５２によって反射され光
線L51，L52及びL53となる。光線L51，L52及びL53は第１
の反射鏡（楕円鏡）５２の第２焦点である点F2に集光
し、第２の反射鏡の球面鏡５５のピンホールを通過し、
コレステリック液晶層５３に到達する。ここで、光線L5
1，L52及びL53は自然光であり右回り及び左回りの円偏
光も含まれる。コレステリック液晶層５３は例えば、右
回りの円偏光を反射し左回リの円偏光を含まれる。コレ
ステリック液晶層５３は例えば右回りの円偏光を反射し
た左回りの円偏光を透過する分子のねじれとすると、左
回りの円偏光はそのままコレステリック液晶層５３を透
過し光線L54，L55及びL56となる。
【００２９】反射された右回りの円偏光L57，L58及びL5
9は、点F2から出た光線がコレステリック液晶層５３で
完全反射された光線であり、点F2をコレステリック液晶
層５３で折り返した点F2″すなわち点F2の虚像位置から
発せられた光線と等しいと考えられる。右回りの円偏光
L57，L58及びL59は、点F2″を中心F3とする第２の反射
鏡（球面鏡）５５によって反射されL70，L71及びL72と
なる。第２の反射鏡（球面鏡）５５には点F2にピンホー
ルが開いており、光源５１から発せられ第１の反射鏡
（楕円鏡）５２で反射された光線は全て楕円鏡の焦点で
もある点F2にあるこのピンホールを通過するので光路の
障害になることはない。
9は、点F2から出た光線がコレステリック液晶層５３で
完全反射された光線であり、点F2をコレステリック液晶
層５３で折り返した点F2″すなわち点F2の虚像位置から
発せられた光線と等しいと考えられる。右回りの円偏光
L57，L58及びL59は、点F2″を中心F3とする第２の反射
鏡（球面鏡）５５によって反射されL70，L71及びL72と
なる。第２の反射鏡（球面鏡）５５には点F2にピンホー
ルが開いており、光源５１から発せられ第１の反射鏡
（楕円鏡）５２で反射された光線は全て楕円鏡の焦点で
もある点F2にあるこのピンホールを通過するので光路の
障害になることはない。
【００３０】ここで、第２の反射鏡（球面鏡）５５で反
射された光線L70，L71及びL72は、反射の際、偏光の回
転方向が逆になるので左回りの円偏光となり、L70，L71
及びL72はコレステリック液晶層５３に再び到達し、左
回りの円偏光となっているために今度は、コレステリッ
ク液晶層５３を透過し、点F3で集光した後、１／４波長
板５７に到達する。このように、コレステリック液晶層
５３を透過した光線L54，L55，L56，L70，L71及びL72の
和は光源５１から発せられた光線の強度に等しく、円偏
光の回転方向が一致している。これらの光線は、１／４
波長板５７を透過させることにより直線偏光光となって
出射される。また、第２の反射鏡（球面鏡）５５の反射
により、第１の反射鏡（楕円鏡）５２から反射光線と同
じ角度特性を持つた光線を集光することができる。この
ように、軸光ＡＸの近傍から直線偏光として出射する照
明光は、明るく液晶パネルの照明光として適したものと
なる。
射された光線L70，L71及びL72は、反射の際、偏光の回
転方向が逆になるので左回りの円偏光となり、L70，L71
及びL72はコレステリック液晶層５３に再び到達し、左
回りの円偏光となっているために今度は、コレステリッ
ク液晶層５３を透過し、点F3で集光した後、１／４波長
板５７に到達する。このように、コレステリック液晶層
５３を透過した光線L54，L55，L56，L70，L71及びL72の
和は光源５１から発せられた光線の強度に等しく、円偏
光の回転方向が一致している。これらの光線は、１／４
波長板５７を透過させることにより直線偏光光となって
出射される。また、第２の反射鏡（球面鏡）５５の反射
により、第１の反射鏡（楕円鏡）５２から反射光線と同
じ角度特性を持つた光線を集光することができる。この
ように、軸光ＡＸの近傍から直線偏光として出射する照
明光は、明るく液晶パネルの照明光として適したものと
なる。
【００３１】図６は、本発明の偏光照明系の実施形態の
構成をその作用とともに説明するための光軸ＡＸを含む
断面図を示すものである。６１は光源、６２は光源が配
されている位置を第１焦点F1とする第１の反射鏡として
の楕円反射鏡、６３は平面のコレステリック液晶層、６
５は点F3及びF4を焦点とする第２の反射鏡としての楕円
反射鏡で点F2にピンホールがある。６７は１／４波長板
である。
構成をその作用とともに説明するための光軸ＡＸを含む
断面図を示すものである。６１は光源、６２は光源が配
されている位置を第１焦点F1とする第１の反射鏡として
の楕円反射鏡、６３は平面のコレステリック液晶層、６
５は点F3及びF4を焦点とする第２の反射鏡としての楕円
反射鏡で点F2にピンホールがある。６７は１／４波長板
である。
【００３２】ここに、光源６１は第１の反射鏡（楕円
鏡）６２の第１の焦点にF1に配置され、光源６１から発
した光線は、第１の反射鏡（楕円鏡）６２によって反射
され光線L61，L62，及びL63となる。光線L61，L62及びL
63は第１の反射鏡（楕円鏡）６２の第２焦点である点F2
に集光し、第２の反射鏡（楕円反射鏡）６５のピンホー
ルを通過し、平面のコレステリック液晶層６３に到達す
る。ここで、光線L61，L62及びL63は自然光であり右回
り及び左回りの円偏光も含まれる。平面のコレステリッ
ク液晶層６３は、例えば、右回りの円偏光を反射し左回
りの円偏光を透過する分子のねじれとすると、左回りの
円偏光はそのままコレステリック液晶層６３を透過し光
線L64，L65及びL66となる。
鏡）６２の第１の焦点にF1に配置され、光源６１から発
した光線は、第１の反射鏡（楕円鏡）６２によって反射
され光線L61，L62，及びL63となる。光線L61，L62及びL
63は第１の反射鏡（楕円鏡）６２の第２焦点である点F2
に集光し、第２の反射鏡（楕円反射鏡）６５のピンホー
ルを通過し、平面のコレステリック液晶層６３に到達す
る。ここで、光線L61，L62及びL63は自然光であり右回
り及び左回りの円偏光も含まれる。平面のコレステリッ
ク液晶層６３は、例えば、右回りの円偏光を反射し左回
りの円偏光を透過する分子のねじれとすると、左回りの
円偏光はそのままコレステリック液晶層６３を透過し光
線L64，L65及びL66となる。
【００３３】反射された右回りの円偏光L67，L68及びL6
9は、点F2から出た光線がコレステリック液晶層６３で
完全反射された光線であり、点F2をコレステリック液晶
層６３で折り返した点F2″すなわちF2の虚像位置から発
せられた光線と等しいと考えられる。また、点F4は光軸
ＡＸとコレステリック液晶層６３の交点である。右回り
の円偏光L67，L67及びL69は、点F4及び点F3を焦点とす
る第２の反射鏡（楕円鏡）６５によって反射され光線L8
0，L81及びL82となる。第２の反射鏡（楕円鏡）６５に
は点F2にピンホールが開いており、光線６１から発せら
れ第１の反射鏡（楕円鏡）６２で反射された光線は全て
楕円鏡の焦点である点F2にあるこのピンホールを通過す
るので光路の障害になることはない。
9は、点F2から出た光線がコレステリック液晶層６３で
完全反射された光線であり、点F2をコレステリック液晶
層６３で折り返した点F2″すなわちF2の虚像位置から発
せられた光線と等しいと考えられる。また、点F4は光軸
ＡＸとコレステリック液晶層６３の交点である。右回り
の円偏光L67，L67及びL69は、点F4及び点F3を焦点とす
る第２の反射鏡（楕円鏡）６５によって反射され光線L8
0，L81及びL82となる。第２の反射鏡（楕円鏡）６５に
は点F2にピンホールが開いており、光線６１から発せら
れ第１の反射鏡（楕円鏡）６２で反射された光線は全て
楕円鏡の焦点である点F2にあるこのピンホールを通過す
るので光路の障害になることはない。
【００３４】ここで第２の反射鏡（放物面鏡）６５で反
射された光線L80，L81及びL82は、反射の際偏光の回転
方向が逆になるので、左回りの円偏光となる。光線L8
0，L81及びL82はコレステリック液晶層６３に再び到達
し、左回りの円偏光となっているために、今度は、コレ
ステリック液晶層６３を透過する。このようにコレステ
リック液晶層６３を透過した光線L64，L65，L66，L80，
L81及びL82の和は光源６１から発せられた光線の強度に
等しく、円偏光の方向が一致している。これらの光線を
１／４波長板６７を透過させることにより直線偏光光が
得られる。このように、光源からの光を効率良く直線偏
光として集光して出射するので、液晶パネルの照明光と
して適したものが提供されることになる。
射された光線L80，L81及びL82は、反射の際偏光の回転
方向が逆になるので、左回りの円偏光となる。光線L8
0，L81及びL82はコレステリック液晶層６３に再び到達
し、左回りの円偏光となっているために、今度は、コレ
ステリック液晶層６３を透過する。このようにコレステ
リック液晶層６３を透過した光線L64，L65，L66，L80，
L81及びL82の和は光源６１から発せられた光線の強度に
等しく、円偏光の方向が一致している。これらの光線を
１／４波長板６７を透過させることにより直線偏光光が
得られる。このように、光源からの光を効率良く直線偏
光として集光して出射するので、液晶パネルの照明光と
して適したものが提供されることになる。
【００３５】
請求項１の効果：コレステリック液晶層は、液晶の分子
の螺旋ねじれの逆回転の円偏光成分を透過し、螺旋ねじ
れと同回転の円偏光成分を反射するので、第１の反射鏡
で反射集光され、コレステリック液晶層に到達する光線
のうち、一方向回りの円偏光はそのまま透過し、反射さ
れた他方向回りの円偏光は第２の反射鏡で再び反射する
が、反射の際、偏光の回転方向が逆になって再びコレス
テリック液晶層に到達した光は、コレステリック液晶層
を透過する。この結果、コレステリック液晶層を透過し
た光線の合計は、コレステリック液晶層に入射する光線
の強度と略等しくなって、光源光を効率良く利用するこ
とができ、かつ、回転方向がそろった円偏光となってい
る。また、コレステリック液晶層の形状と第２の反射鏡
の形状との関係により、コレステリック液晶層で反射さ
れた光線を入射光線とは異なる角度特性（光軸に平行な
光線）や照射位置をもつ光として取り出すことにより、
その強度分布を変化させることができ、この種の偏光照
明光学系として有効な手段を提供し得る。
の螺旋ねじれの逆回転の円偏光成分を透過し、螺旋ねじ
れと同回転の円偏光成分を反射するので、第１の反射鏡
で反射集光され、コレステリック液晶層に到達する光線
のうち、一方向回りの円偏光はそのまま透過し、反射さ
れた他方向回りの円偏光は第２の反射鏡で再び反射する
が、反射の際、偏光の回転方向が逆になって再びコレス
テリック液晶層に到達した光は、コレステリック液晶層
を透過する。この結果、コレステリック液晶層を透過し
た光線の合計は、コレステリック液晶層に入射する光線
の強度と略等しくなって、光源光を効率良く利用するこ
とができ、かつ、回転方向がそろった円偏光となってい
る。また、コレステリック液晶層の形状と第２の反射鏡
の形状との関係により、コレステリック液晶層で反射さ
れた光線を入射光線とは異なる角度特性（光軸に平行な
光線）や照射位置をもつ光として取り出すことにより、
その強度分布を変化させることができ、この種の偏光照
明光学系として有効な手段を提供し得る。
【００３６】請求項２の効果：請求項１の効果に加え
て、第１の反射鏡を楕円回転面として、光学系の構成と
してコンパクトで、一様な直線偏光の平行光として、光
軸付近にも強度分布をもつ明るい照明光を発生させるこ
とが可能となる。
て、第１の反射鏡を楕円回転面として、光学系の構成と
してコンパクトで、一様な直線偏光の平行光として、光
軸付近にも強度分布をもつ明るい照明光を発生させるこ
とが可能となる。
【００３７】請求項３の効果：請求項１の効果に加え
て、第１及び第２の反射鏡及びコレステリック液晶層の
形状を放物回転面とすることにより、よりシンプルな構
成で、一様な直線偏光の平行光として、光軸付近にも強
度分布をもつ照明光を発生させることが可能となる。
て、第１及び第２の反射鏡及びコレステリック液晶層の
形状を放物回転面とすることにより、よりシンプルな構
成で、一様な直線偏光の平行光として、光軸付近にも強
度分布をもつ照明光を発生させることが可能となる。
【００３８】請求項４の効果：請求項１の効果に加え
て、第１の反射鏡を楕円回転面とし、コレステリック液
晶層を放物回転面とし、第２の反射面を平面鏡として、
光学系の構成としてよりコンパクトで、一様な直線偏光
の光軸付近にも強度分布をもつ明るい照明光を発生させ
ることが可能となる。
て、第１の反射鏡を楕円回転面とし、コレステリック液
晶層を放物回転面とし、第２の反射面を平面鏡として、
光学系の構成としてよりコンパクトで、一様な直線偏光
の光軸付近にも強度分布をもつ明るい照明光を発生させ
ることが可能となる。
【００３９】請求項５の効果：請求項１の効果に加え
て、第１の反射鏡を楕円回転面としてその焦点位置の外
側に平面のコレステリック液晶層を配したことにより、
光軸方向には比較的長くなるがコンパクトで、光源光が
障害を受けないで光軸近傍にも分布をもつ一様な直線偏
光光として液晶パネル等の照明に適した照明光を得るこ
とができる。
て、第１の反射鏡を楕円回転面としてその焦点位置の外
側に平面のコレステリック液晶層を配したことにより、
光軸方向には比較的長くなるがコンパクトで、光源光が
障害を受けないで光軸近傍にも分布をもつ一様な直線偏
光光として液晶パネル等の照明に適した照明光を得るこ
とができる。
【００４０】請求項６の効果：請求項５の効果に加え
て、第２の反射鏡の反射面を放物回転面とすることによ
り、光軸に平行な角度特性をもつ光の割合が多く、液晶
パネル照明用として有利である。また、請求項４ではコ
レステリック液晶層が放物回転面であるのに対して、平
面の液晶層でよく製造上有利である。
て、第２の反射鏡の反射面を放物回転面とすることによ
り、光軸に平行な角度特性をもつ光の割合が多く、液晶
パネル照明用として有利である。また、請求項４ではコ
レステリック液晶層が放物回転面であるのに対して、平
面の液晶層でよく製造上有利である。
【００４１】請求項７の効果：請求項５の効果に加え
て、第２の反射鏡を球面鏡とすることにより第２の反射
鏡の製造も簡単となり、光学系の構成もよりシンプルに
することができる。
て、第２の反射鏡を球面鏡とすることにより第２の反射
鏡の製造も簡単となり、光学系の構成もよりシンプルに
することができる。
【００４２】請求項８の効果：請求項５の効果に加え
て、第２の反射鏡の反射面を楕円回転面とすることによ
り、請求項６又は請求項７に比してもコンパクトな光学
系を構成できる。
て、第２の反射鏡の反射面を楕円回転面とすることによ
り、請求項６又は請求項７に比してもコンパクトな光学
系を構成できる。
【００４３】請求項９の効果：請求項１ないし８のいず
れかに記載の偏光照明系によると、均一な偏光性（その
円偏光に１／４波長板を作用させることにより得られる
直線偏光）及びほぼ一定の範囲の角度特性をもつ明るい
照明光が得られ、これを偏光変調方式のライトバルブの
照明系に用いて構成される投射型表示装置（例えば、液
晶プロジェクタ）では、明るく、かつ光強度分布の改善
されたムラのない画像が形成されることになり、また、
コストや大きさの面でも効果的な設計や製造が可能とな
る。
れかに記載の偏光照明系によると、均一な偏光性（その
円偏光に１／４波長板を作用させることにより得られる
直線偏光）及びほぼ一定の範囲の角度特性をもつ明るい
照明光が得られ、これを偏光変調方式のライトバルブの
照明系に用いて構成される投射型表示装置（例えば、液
晶プロジェクタ）では、明るく、かつ光強度分布の改善
されたムラのない画像が形成されることになり、また、
コストや大きさの面でも効果的な設計や製造が可能とな
る。
【図１】本発明の偏光照明系の一実施形態の構成をその
作用とともに説明するための光軸AXを含む断面図
（Ａ）、及び、得られる結果が表示されている多数本の
光線追跡図（Ｂ）を示すものである。
作用とともに説明するための光軸AXを含む断面図
（Ａ）、及び、得られる結果が表示されている多数本の
光線追跡図（Ｂ）を示すものである。
【図２】本発明の偏光照明系のもう一つの実施形態の構
成をその作用とともに説明するための光軸AXを含む断面
図（Ａ）、及び、得られる結果が表示されている多数本
の光線追跡図（Ｂ）を示すものである。
成をその作用とともに説明するための光軸AXを含む断面
図（Ａ）、及び、得られる結果が表示されている多数本
の光線追跡図（Ｂ）を示すものである。
【図３】本発明の偏光照明系のもう一つの実施形態の構
成をその作用とともに説明するための光軸AXを含む断面
図（Ａ）、及び、得られる結果が表示されている多数本
の光線追跡図（Ｂ）を示すものである。
成をその作用とともに説明するための光軸AXを含む断面
図（Ａ）、及び、得られる結果が表示されている多数本
の光線追跡図（Ｂ）を示すものである。
【図４】本発明の偏光照明系の実施形態の構成をその作
用とともに説明するための光軸AXを含む断面図を示すも
のである。
用とともに説明するための光軸AXを含む断面図を示すも
のである。
【図５】本発明の偏光照明系の実施形態の構成をその作
用とともに説明するための光軸AXを含む断面図を示すも
のである。
用とともに説明するための光軸AXを含む断面図を示すも
のである。
【図６】本発明の偏光照明系の実施形態の構成をその作
用とともに説明するための光軸AXを含む断面図を示すも
のである。
用とともに説明するための光軸AXを含む断面図を示すも
のである。
【図７】楕円反射鏡を用いた従来の平行光照明系を説明
するための概略図を示すものである。
するための概略図を示すものである。
１，２１，３１，４１，５１，６１…光源、２，３２，
４２，５２，６２…楕円反射鏡、３，４３，５３，６３
…コレステリック液晶層、４…平凹レンズ、５，２２，
２５，４５…放物面反射鏡、６，２６，３６…１／４波
長板、２３，３３…放物面形状のコレステリック液晶
層、３７…ピンホールがある平面反射鏡、４７，５７，
６７…１／４波長板、F1，F2，F2′，F3，F4…焦点、F
2″…焦点の虚像位置、L1〜L8，L21〜L28，L31〜L38，L
41〜L48，L51〜L59，L61〜L69，L71，72，L80〜L82…光
線、AX，AX′…光軸。
４２，５２，６２…楕円反射鏡、３，４３，５３，６３
…コレステリック液晶層、４…平凹レンズ、５，２２，
２５，４５…放物面反射鏡、６，２６，３６…１／４波
長板、２３，３３…放物面形状のコレステリック液晶
層、３７…ピンホールがある平面反射鏡、４７，５７，
６７…１／４波長板、F1，F2，F2′，F3，F4…焦点、F
2″…焦点の虚像位置、L1〜L8，L21〜L28，L31〜L38，L
41〜L48，L51〜L59，L61〜L69，L71，72，L80〜L82…光
線、AX，AX′…光軸。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６０ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６０Ａ Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ａ Ｋ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/13357 G02F 1/13 505 G02B 5/30 G09F 9/00 F21V 13/04
Claims (9)
- 【請求項１】 光源と、該光源からの光を集光し所定の
偏光を照明光として出射させる集光照射光学系を有する
偏光照明系において、前記集光照射光学系は、焦点をも
つ回転曲面を反射面とし前記光源位置に該焦点を配した
第１の反射鏡と、コレステリック液晶層と、第２の反射
鏡とを備え、前記第１の反射鏡からの光を前記コレステ
リック液晶層に作用させ、該作用光の中の反射光のみを
第２の反射鏡を経て再び前記コレステリック液晶層に作
用させ、前記コレステリック液晶層を透過する光を照明
光として用いるようにしたことを特徴とする偏光照明
系。 - 【請求項２】 前記第１の反射鏡の反射面を楕円回転面
とし、前記コレステリック液晶層を平面をなす層とし、
前記第２の反射鏡を前記コレステリック液晶層で反射す
る光が集まる位置を焦点とする放物回転面を反射面とす
る鏡とし、さらに、前記第１の反射鏡で反射し、直接に
前記コレステリック液晶層を透過する光に凹レンズを作
用させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の偏
光照明系。 - 【請求項３】 前記第１の反射鏡及び前記第２の反射鏡
の各反射面を放物回転面とし、前記コレステリック液晶
層を放物回転面をなす層とするとともに該液晶層の放物
回転面の焦点位置を前記第２の反射鏡の放物回転面の焦
点位置と一致させるようにしたことを特徴とする請求項
１記載の偏光照明系。 - 【請求項４】 前記第１の反射鏡の反射面を楕円回転面
とし、前記コレステリック液晶層を前記第１の反射鏡の
楕円回転面の光源が配されていないもう一つの焦点位置
と一致させた焦点位置をもつ放物回転面をなす層とし、
前記第２の反射鏡を前記もう一つの焦点位置をピンホー
ルとした平面反射鏡としたことを特徴とする請求項１記
載の偏光照明系。 - 【請求項５】 前記第１の反射鏡の反射面を楕円回転面
とし、前記コレステリック液晶層を平面をなす層として
これを前記楕円回転面のもう一方の焦点の外側に配し、
前記第２の反射鏡を前記コレステリック液晶層の反射面
による前記もう一方の焦点の虚像位置を焦点とする回転
曲面で該もう一方の焦点を曲面上に含む面を反射面とす
る鏡とするとともに、該回転曲面上の前記もう一方の焦
点位置をピンホールとして光源からの光を透過させるよ
うにしたことを特徴とする請求項１記載の偏光照明系。 - 【請求項６】 前記第２の反射鏡を放物回転面としたこ
とを特徴とする請求項５記載の偏光照明系。 - 【請求項７】 前記第２の反射鏡を球面としたことを特
徴とする請求項５記載の偏光照明系。 - 【請求項８】 前記第２の反射鏡を楕円回転面としたこ
とを特徴とする請求項５記載の偏光照明系。 - 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれかに記載の偏
光照明系からの光が作用する偏光変調を利用する透過型
ライトバイブと、該透過型ライトバルブで生じる画像を
投射する投射光学手段を有することを特徴とする投射型
表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15678796A JP3276559B2 (ja) | 1996-03-12 | 1996-06-18 | 偏光照明系及び該照明系を用いた投射型表示装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-54801 | 1996-03-12 | ||
| JP5480196 | 1996-03-12 | ||
| JP15678796A JP3276559B2 (ja) | 1996-03-12 | 1996-06-18 | 偏光照明系及び該照明系を用いた投射型表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09304772A JPH09304772A (ja) | 1997-11-28 |
| JP3276559B2 true JP3276559B2 (ja) | 2002-04-22 |
Family
ID=26395612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15678796A Expired - Fee Related JP3276559B2 (ja) | 1996-03-12 | 1996-06-18 | 偏光照明系及び該照明系を用いた投射型表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3276559B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3269494B2 (ja) | 1998-12-21 | 2002-03-25 | セイコーエプソン株式会社 | 照明装置及び投写型表示装置 |
| DE10064233C1 (de) * | 2000-12-22 | 2002-05-29 | Xetos Ag | Optisches System |
| JP7313346B2 (ja) * | 2018-05-30 | 2023-07-24 | 富士フイルム株式会社 | 信号検出システム |
-
1996
- 1996-06-18 JP JP15678796A patent/JP3276559B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09304772A (ja) | 1997-11-28 |
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