JPH04156420A - 偏光変換合成素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 偏光により画像を可視化する非発光型の画像表示装置に
おいて、無偏光光から効率良く１つの直線偏光光を得る
為の素子に関し、 直線偏光の光を効率良く得ることができると同時に、平
行な光束を得ることができる偏光変換合成素子を実現す
ることを目的とし、 偏光分離素子と、直線偏光の偏光方向を換える偏光変換
素子と、直線偏光の光路を変える光路変更素子とから成
り、 偏光分離素子が分離した２つの偏光光のうち、少なくと
も一方の偏光光の偏光方向を、偏光変換素子で換えて他
方の偏光光の偏光方向と一致させ、少な（とも一方の偏
光光の進行方向を、光路変更素子で変えて他方の偏光光
の進行方向と一致させ、偏光方向と進行方向とを一致さ
せた前記の２つの直線偏光光が、最終的に前記各素子の
いずれかの素子から出射する際のそれぞれの出射端面を
、同一平面内でかつ隣あって並ぶように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、偏光により画像を可視化する非発光型の画像
表示装置において、無偏光光から効率良く１つの直線偏
光光を得る為の素子に関する。

液晶パネルを使用した投射型の画像表示装置は、直線偏
光の光を液晶パネルに照射し、該液晶パネルで偏光の空
間位相変調を行ってからスクリーンに投射し、拡大画像
を表示する仕組みである。

したがって、明るい画像を得るためには、液晶パネルに
照射する直線偏光光の強度を高くする必要がある。

しかし、−船釣に、投射用の光源が放射する光は無偏光
である。

そのため、無偏光光から効率良く直線偏光光を得る素子
が求められている。

また、投射型の画像表示装置としては、ユーザーの機動
性を高めるボークビリティ（可搬性）に冨んだ小型の装
置が求められている。

〔従来の技術〕

広い波長帯域の無偏光光から直線偏光の光を得る方法と
しては、基本的に、次の２つが方法がある。

■偏光分離素子を使用する方法 光学素子（偏光子や偏光ビームスプリッタ）によって、
特定方向に振動する直線偏光を分離または吸収すること
により、これと直交する方向に振動する直線偏光を得る
方法である。

■偏光分離した一方の偏光光と他方の偏光光とを合成す
る方法 偏光ビームスプリッタで無偏光光を直交する２つの直線
偏光に分離し、一方の偏光光の偏光方向を９０°回転し
た後、前記２つの直線偏光光を特定の空間位置で重ね合
せる方法である。

次に、前記■■のについて、投射型の画像表示装置を例
示して説明する （１）偏光分離素子を使用した投射型液晶表示装置 第６図は、投射型液晶表示装置の概要を説明するブロッ
ク図で、（ａ）は全体の構成を説明する図（ｂ）は液晶
表示器を説明する図、である。

すなわち、液晶表示器１の画像を投射レンズ２でスクリ
ーン３に投射する仕組みである。

尚、光源４ａとリフレクタ６ａは、投射光を供給する手
段であり、集光レンズ５は、光源４ａから放射される光
から平行な光を得るための手段である。

ところで、液晶光器１は、液晶パネル１八を挟んで偏光
フィルム７と偏光フィルム８とを配置して構成している
。

すなわち、図上の左側から光が入射し、右側へ透過する
ものとすると、偏光フィルム７で、入射する無偏光光か
ら不要な偏光を除去して直線偏光光を得て、該直線偏光
光を液晶パネル誦で空間位相変調し、偏光フィルム８で
可視像化している。

（２）偏光変換合成素子を使用した投射型液晶表示装置 第７図は、偏光変換合成素子を使用した投射型液晶表示
装置を説明する斜視図、である。

液晶パネルＩＢの画像を投射レンズでスクリーンに投射
する点は、前記（１）の装置と同様である−　６　＝ が、該液晶パネルＩＢに照射する直線偏光光を得る手段
が異なっている。

すなわち、光源４ｂとりフレフタ６ｂとは投射光を供給
する手段であるが、直線偏光光を得るために偏光変換合
成素子９を使用している。

偏光変換合成素子９は、偏光ビームスプリッタ１．０ａ
と４個の直角プリズム１．Ｉａ、　Ｉｌｂ、　１］、ｃ
、　１．１ｄおよび合成用プリズム１２ａ、１２ｂから
成る。

次に、偏光変換合成素子９て直線偏光の光が得られる過
程を第８図を用いて説明する。

第８図は、偏光変換合成素子の作動を説明する斜視図で
、（ａ）および（ｂ）は２つの偏光光が合成されるまで
の過程を、各光路毎に分解して説明する図、である。

１）第１の光路（第８図（ａ）） まず最初に、Ｐ偏光光成分とＳ偏光光成分とからなる無
偏光の入射光を、偏光ビームスプリッタ１０ａで互いに
Ｐ偏光の光とＳ偏光の光とに分離する。

そして、Ｓ偏光光を光路変更用の直角ブリス１．１１、
ａ、ｌｌｂと光の合成用プリズム１２ａを通して液晶パ
ネルＩＢに照射する。

第１の光路の場合、直角プリズム１．１ａ、Ｉｌｂで光
路変更をする際に、偏光方向の変化は無い。

尚、合成用プリズム１．２ａは、次に説明する第２の光
路の光と合成する為の手段である。

２）第２の光路（第８図（ｂ）） 偏光ビームスブリック１．０ａで分離したＳ偏光の光が
、直角プリズムｌｌｃで光路を変更する際には、その偏
光方向に変化は無い。

しかし、直角プリズム１．１６で光路変更する際に偏光
方向が９０°変化し、Ｓ偏光の光になる。

そして、合成用プリズム１．２ｂを通して液晶パネルＩ
Ｂに照射する。

以上の１）２）のように、互いに直交する偏光光を同一
偏光光に変換し、合成用プリズム１２ａ、］、２ｂを用
いて、液晶パネルＩＢ上で合成している。

したがって、捨て去る偏光光が無（、光源の光を効率良
く利用できる。

すなわち、前記（１）の装置と比較して、光源の光の利
用率は約２倍近くに高まり、明るい投射像を得ることが
できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記の従来例（１）および（２）には、次のような問題
がある。

（１）偏光分離素子を使用した投射型液晶表示装置の問
題点 不要の直線偏光光を排除して捨て去るため、光量が半減
する。

さらに、偏光フィルム８の吸収が約１０％程度あるため
、初ＸＪＩ光量の５０％以上の光量が失われる。

また、偏光フィルム７に代えて偏光ビームスプリッタを
使用した場合は、その分離漏れが数％程度ある。

このため、投射に必要とする光量の２倍以上の光量が必
要となり、高輝度の光源が要求され、電力効率も低い。

＝９− （２）偏光変換合成素子を使用した投射型液晶表示装置
の問題点 本装置は、前記（１）の装置の効率の低さを改善した装
置である。

しかし、投射像の解像度が低くなり易く、装置も大型化
する問題がある。

第９図は、問題点を説明するブロック図で、第７図を図
面の上側から見た図、である。

すなわち、波長と偏光方向が同じで、出射面が異なる２
つの光束を重ね合わせている為、合成したそれぞれの光
束の光軸ば平行にならない。

したがって、液晶パネルＩＢの投射像の輪郭が不鮮明と
なり、解像度が低下するのである。

また、前記の問題の影響を少なくするためには、両光束
相互がなす角度θを小さく抑える必要がある。

しかし、そのためには、偏光変換合成素子９と液晶パネ
ルＩＢとの間隔りを大きく採る必要があり、装置が無用
に大型化することになる。

今、合成用プリズム１２ａ、　１２ｂから出射する光束
の直径、すなわち、両プリズム１．２ａ、１２ｂの中心
間隔を２ｒとし、両光束の成す角度θが小さい値である
とすると、次式が成立する。

Ｌζ２ｒ／θ−−−−−−−−−−（１）投写型液晶表
示装置に許される角度θは、レンズ系や液晶パネルの許
容入射角度で決まるが、距離りに換算して光束直径２ｒ
の数倍〜１０倍、場合によってはそれ以上必要である。

例えば、２インチの液晶パネルを使用し、光束を照射す
る場合、偏光変換合成素子９から液晶パネルＩＢの位置
迄、あるいは投写レンズの位置迄の距離は５インチから
２０インチ、場合によってはそれ以上が必要である。

これは画像表示装置、特に光学系の大型化を意味し、ボ
ークビリティ　（可搬性）の低い装置となり、機動性も
低くなる。

本発明の技術的課題は、偏光変換合成素子における以上
のような問題を解消し、直線偏光の光を効率良く得るこ
とができると同時に、平行な光束を得ることができる偏
光変換合成素子を実現することによって、消費電力が少
な（、明るく鮮明な画像が得られ、大きさも小型の画像
表示装置を実現することにある。

［課題を解決するための手段］ 第１図は、本発明の基本原理を説明するブロック図、で
ある。

本発明は、出射する２つの光束を隣合わせて平行に配置
し、かつ、その出射端面が同一平面となるように偏光変
換合成素子を構成しているところに特徴がある。

（１）基本構成 本発明の偏光変換合成素子は、次の■〜■の３種類の素
子を組み合わせて構成する。

■入射した光を互いに偏光方向が直交する２つの直線偏
光に分離する偏光分離素子１０■直線偏光の偏光方向を
換える偏光変換素子１４■直線偏光の光路を変える光路
変更素子１３そして、その組み合わせの条件は、次の■
〜■である。

■偏光分離素子１０が分離した２つの偏光光のうち、少
なくとも一方の偏光光の偏光方向を、偏光変換素子１４
で換えて他方の偏光光の偏光方向と一致させる。

■偏光分離素子１０が分離した２つの偏光光のうち、少
なくとも一方の偏光光の進行方向を、光路変更素子１３
で変えて他方の偏光光の進行方向と一致させる。

■前記■と■によって、偏光方向と進行方向とを一致さ
せた２つの直線偏光光が、最終的に前記各素子１０．１
３．１４のいずれかの素子１０，１３．１４から出射す
る際のそれぞれの出射端面１５，１６を、同一平面でか
つ隣あって並ぶように構成する。

すなわち、以上の■〜■を満足して構成した偏光変換合
成素子である。

（２）具体的素子構成−１ 前記（１）の偏光変換合成素子において、偏光変換素子
１０を偏光ビームスプリッタで、偏光変換素子１４を反
射ミラーで、光路変更素子１３を反射ミラーで構成した
偏光変換合成素子。

（３）具体的素子構成−２ 前記（１）の偏光変換合成素子において、偏光変換素子
１０を偏光ビームスプリッタで、偏光変換素子１４を偏
光方向を回転させる旋光性を有する素子で、光路変更素
子１３を反射ミラーで構成した偏光変換合成素子。

〔作用〕

（１）基本構成 本発明の偏光変換合成素子は、偏光分離素子１０で分離
したＳ偏光の光２１あるいはＰ偏光の光２２の偏光方向
を換え、最終的にどちらか一方の偏光方向に統一してい
る。

したがって、偏光分離による損失光が発生しない。

また、光路変更素子１３で統一された両偏光光の進行方
向を平行に揃えている。

したがって、偏光変換合成素子から出射される直線偏光
光を、単一の光学素子から出射される光束として取り扱
うことができる。

さらに、統一された両偏光光が出射するそれぞれの出射
端面１５．１６を、同一平面内でかつ隣合わせて並べで
ある。

したがって、両出射端面から出射する直線偏光に回折を
生じることがなく、連続した１つの光束として取り扱・
うことかできる。

（２）具体的素子構成−１および一２ 偏光ビームスプリンタは、無偏光の光を、偏光方向が直
交する２つの偏光光に分離することができる。

反射ミラーは、入射する直線偏光が該反射ミラーの反射
面に対してＳ偏光で入射すると、反射した直線偏光の光
はＰ偏光に換わる。

したがって、反射ミラーを偏光変換素子として使用する
ことができる。

尚、反射ミラーは、入射する直線偏光光の進行方向を変
えることができる。

また、直線偏光光の偏光方向を回転させることができる
旋光性を有する素子は、その旋光量を９０°に設定する
ことによって、Ｓ偏光をＩ）偏光に、あるいば、Ｐ偏光
をＳ偏光に換えることができる。

（実施例］ 次に、本発明の偏光変換合成素子を、実際」二どのよう
に具体化できるかを実施例で説明する。

（１）実施例−１ 第２図は、実施例−１を説明する図で、（ａ）は偏光変
換合成素子の斜視回、（ｂ）は（ａ）を上から見た図、
（ｃ）は入射光の形状を説明する図、（ｃりは出射光の
形状を説明する図、である。

１）構成 本実施例の偏光変換合成素子９ａは、偏光分離素子に偏
光ビームスプリッタ１０ｂを使用し、光路変更素子にミ
ラー１３ａを、偏光変換素子に旋光フィルムすなわぢ液
晶フィルム１４ａを使用した。

そして、偏光ビームスプリッタ１０ｂの入射面以外は遮
光膜］、７ａで覆い、不要な光が出射面に漏れないよう
にしている。

また、その配置は、偏光ビームスプリッタ１０１）の分
離膜に対してミラー１３ａの反射面が平行になるように
配置し、該偏光ビームスプリッタ１０ｂとミラー１．３
ａとを貼り合わせた。

他方、前記ミラー］、３ａの出射面には液晶フィルム１
４ａを貼り合わせた。

ちなみに、可視光の波長帯域４００〜７００ｎｍにおい
て、波長に依存せずに偏光面を９０°回転する旋光子す
なわち液晶フィルム１４ａとしては、ＴＮ型液晶を液晶
層面に水平に配向し、入射波長（４００〜７００ｎｍ）
よりも十分長い周期でツイストさせて９０゜ひねったも
のを使用した。

また、旋光性を有するフィルムとしては、波長帯域４０
０〜７００ｎｍの範囲において波長依存性がないもので
あれば何でも良く、前記に例示したＴ　Ｎ液晶を用いた
素子に限定する必要は無い。

尚、偏光ヒームスブリッタ１．Ｏｂの出射端面１５ａと
液晶フィルム１４ａの出射端面１６ａとを同一平面で並
ばせるために、偏光ビームスプリッタ１０ｈの出射端を
やや延長し、寸法を揃えである。

２）作動 Ｓ偏光成分２１とＰ偏光成分２２とから成る無偏光の光
は、遮光膜１７ａの開１」から偏光ビームスプリンタ１
０ｂに入射させる。

つまり、第２図（ｃ）に示すよ・うに、入射光束１８の
うち、光量のバラツキが大きい周辺部１８ｂを遮光し、
遮光膜１７ａの開口部形状と同じ矩形の光束１８ａを得
る。

そして、偏光ビームスプリッタ１０ｂに入射した光はＳ
偏光光とＰ偏光光に分離され、Ｐ偏光光は該偏光ビーム
スプリッタ１０ｂの出射端面１５ａから出射して出射光
Ａ　Ｉ９となる。

他方、Ｓ偏光光は偏光ヒームスプリンタ１０ｂおよびミ
ラー１．３ａで反射され、出射光Ａ　１９と平行になる
。そして、液晶フィルム１４ａにより偏光面を９０°回
転させられて出射光Ａ］、９と同じ偏光方向となり、出
射端面１６ａから出射して出射光Ｂ２０となる。

面、第２図（ｄ）に示すように、出射光Ａ　１９と出射
光Ｂ　２０とは隣接して出射するので、その出射光束の
横幅は、遮光膜１７ａの開口部より入射した光束幅の２
倍となる。

また、出射端面１５ａと出射端面１６ａとを同一平面に
揃えているため、該両出射端面１５ａ、　１６ｂの界面
で出射光に回折を生じることが無い。

３）効率の検討 本実施例の偏光変換合成素子９ａにおける光量損失は、
遮光膜１７ａにより捨て去る入射光束の周辺部１８ｂを
除けば、次の■〜■にまとめることができる。

■ミラー１３ａで吸収される光または透過する光。

■液晶フィルム１４ａで吸収される光。

■液晶フィルム１４ａから光が出射する時に端面反射さ
れる光。

■偏光ビームスプリッタ１０ｂに光が入射する時と出射
する時に端面反射される光。

ところで、ミラー１３ａ　としてＳｉｎｇをコートした
薄着アルミニウム膜やＳ偏光反射型の偏光ビームスプリ
ッタを用いれば、波長帯域４００〜７００ｎｍにおいて
Ｓ偏光はほとんど透過されない。

また、本実施例に使用した液晶フィルム１４ａは、配向
膜と基板、ＴＮ液晶層、スペーサから成るが、端面反射
による以外の光量損失は殆ど無い。

したがって、本実施例の偏光変換合成素子９ａにおける
光量損失は、殆どが端面反射によるものであり、その値
は１０％以下に抑えることができる。

ちなみに、光の入射面から出射面までに空間を挟まない
接着構造とた本実施例においては、その入射端面と出射
端面１５ａ、　１６ａに、中心波長５５０ｎｍの反射防
止コートを施すことによって、約５％程度までに光量損
失を減らすことが可能である。

（２）実施例−２ 第３図は、実施例−２を説明する図で、（ａ）は偏光変
換合成素子の斜視図、（ｂ）　（ｃ）は反射ブロックの
斜視図、（ｄ）は偏光ビームスプリッタの斜視図、であ
る。

Ｉ）構成 本実施例の偏光変換合成素子９ｂは、偏光分離素子に偏
光ビームスプリッタ１０ｃを使用し、光路変更素子およ
び偏光変換素子に反射ブロック２３．２４を使用し、各
素子を貼り合わせた構造である。

尚、反射ブロック２３．２４の反射面２５ａ、　２５ｂ
、　２５ｃ。

２５ｄには、５ｉＯ７をコーティングした蒸着アルミニ
ュウム膜やＳ偏光を反射するように設計した誘電体多層
膜を使用する。

また、偏光ビームスプリッタ１０ｃ　、２つの反射ブロ
ック２３．２４の形状は、偏光ビームスブリック１０ｃ
の光の入射端面の大きさを基本寸法として設計し、反射
ブロック２３．２４においては、光が反射する際の人出
射角が４５°になるように設計した。

そして、偏光ビームスプリッタ１０ｃの出射端面を延長
し、反射ブロック２４の出射端面と同一平面になるよう
に寸法設計を行った。

２）作動 Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とから成る無偏光の光は、偏光
ビームスプリッタ１０ｃによりＳ偏光光とＰ偏光光とに
分離される。

そして、Ｐ偏光光は偏光ビームスプリッタ１０ｃをその
まま直進し、出射端面から出射して出射光Ａ　１９ａと
なる。

他方、Ｓ偏光光は偏光ビームスプリッタ１０ｃで分離・
反射され、反射ブロック２３の反射面２５ａへ進行し、
該反射面２５ａで反射することによって、Ｓ偏光からＰ
偏光に偏光変換される。

そして、反射ブロック２３の反射面２５ｂおよび反射ブ
ロン２２４０反射面２５ｃ、　２５ｄでＰ偏光を保った
まま光路変更し、該反射ブロック２４から出射して出射
光Ｂ　２０ａとなる。

したがって、出射光Ａ　１９ａと出射光Ｂ　２０ａとは
、出射端面が同一平面であり同一方向に進行する１つの
Ｐ偏光光束となる。

（３）実施例−３ 第４図は、実施例−３を説明する斜視図、である。

１）構成 本実施例の偏光変換合成素子９ｃは、偏光分離素子に偏
光ビームスプリッタ１０ｄを使用し、光路変更素子およ
び偏光変換素子に反射ブロック２３，２６゜２７を使用
し、各素子を貼り合わせた構造である。

尚、反射フロック２３は、実施例−２と同一のブロック
を使用している。

また、各反射ブロック２３，２６．２７の反射面２５ａ
　、　２５ｂ、　２５ｅ、　２５ｆには、実施例−２と
同様に、５ｉＯｚをコーチインクした蒸着アルミニュウ
ム膜やＳ偏光を反射するように設計した誘電体多層膜を
使用する。

そして、偏光ビームスプリッタ１０ｄ　、３つの反射ブ
ロック２３．２６．２７の形状は、実施例〜２と同様に
、偏光ヒームスプリッタｌｏｄの光の入射端面の大きさ
を基本寸法として設計し、反射フロック２３，２６゜２
７においては、光が反射する際の人出射角が４５゜にな
るよ・うに設計した。

最終的には、同図に示すように、反射ブロック２６の右
側端面の−Ｊ−半分と下半分とが２つの光束の出射端面
となる。

２）作動 本実施例は、偏光ビームスプリッタ１０ｃｌで分離した
各偏光光が、出射端面から出射する迄の反射回数が同一
になるように設計した。

したがって、反射面２５ａ、　２５ｂ、　２５ｅ、　２
５ｆでの光量損失が等しくなり、実施例−２に比べて光
量差の少ない合成光を得ることができる。

すなわち、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とから成る無偏光の
光は、偏光ヒーＪ、スプリッタ１．ＯｄによりＳ偏光光
とＩ〕偏光光とに分離される。

そして、Ｐ偏光光は偏光ヒームスプリンタ１．（Ｍをそ
のまま直進し、反射ブロン９２フ０反射面２５ｅと反射
フロック２６の反射面２５ｆでＩ）偏光を保ったまま光
路変更し、該反射ブロック２６から出射して出射光Ａ　
１．９ｂとなる。

他方、Ｓ偏光光は偏光ビームスプリッタ１０ｃｌて分離
・反射され、反射ブロック２３の反射面２５ａへ進行し
、該反射面２５ａで反射することによって、Ｓ偏光から
Ｐ偏光に偏光変換される。

そして、反射ブロック２３の反射面２５ｂでＰ偏光を保
ったまま光路変更し、反射ブロック２６を素通りして出
射光Ｂ　２０ｂとなる。

したがって、出射光Ａ　１．９ｂと出射光Ｂ　２０ｂと
は、出射端面が同一平面であり同一方向に進行する１つ
のＰ偏光光束となる。

尚、本実施例の場合の出射光の形状は、出射光Ａ　１９
ｂと出射光Ｂ　２０ｂの出射端面が図上で縦方向に並ん
でいる為、入射光の形状２８を幕に積み重ねた出射光の
形状２９をしている。

（４）その他の実施例 １）遮光膜と端面反射防止ヨー１〜 実施例−１において、遮光膜が漏洩光に対して有効であ
ること、また、端面反射防止コートを施すことが端面反
射による光量損失を改善する上で効果のあることを示し
た。

これらのことは、実施例−２あるいは実施例−３にも有
効であることは言うまでもない。

２）出射光束の縦横比 実施例−１〜実施例−３の偏光変換合成素子９ａ、９ｂ
。

９ｃにおいては、その図にも示すように出射光束の形状
が長方形である。

すなわち、実施例−１〜実施例３ては、出射光束の縦横
比が入射光束の縦横比の２倍になるからである。

しかし、合成後の光束の縦横比を、１：１あるいは３：
４や９：１６にしたい場合には、入射する光束を特定の
方向に伸長または短縮する構造とすることで、任意の縦
横比を実用できる。

次に、その方法を例示する。

■遮光膜の開口形状を長方形にする。

■偏光分離素子や光路変更素子、偏光変換素子において
、光路形状を長方形に設計する。

■光源のりフレフタを楕円系または類似の構造とし、偏
光分離素子に照射する光束の形状を該偏光分離素子に合
わせる。

■プリズムと空間の界面への入ル１光と屈折光を含む面
内において、光束幅が伸長または短縮する原理を用いる
。すなわち、光路にプリズムを挿入する。

以」二の各方法を個別あるいは組み合わせて用いること
により、目的とする縦横比の出射光束を得−２６＝ るごときができる。

３）合成光の光量差 すでに、実施例−３において、出射光Ａと出射光Ｂの履
歴の違いが、該出射光Ａと出射光Ｂとの光量差を生じる
ことを示した。

そして、実施例−３が実施例−２に比較して、出射光Ａ
と出射光Ｂとの光量差が少なくなることを説明した。

しかし、さらに厳密に光量差を少なくしてバランスの高
い光束を得たい場合には、大きい光量を示す出射光に光
量調整のために減光素子を挿入すればよい。

また、減光素子としては、例えばハーフミラ−の透過率
を必要とする値に設計し、該ハーフミラ−を光量の大き
い出射端面に貼り合わる。

尚、減光素子を貼り合わせる場合には、その出射端を他
方の出射光の出射端に合わせ、回折を防止するようにす
ると一層良好な結果が得られる。

（５）投射型液晶表示装置の実施例（実施例−４）第５
図は、実施例−１の偏光変換合成素子を使用した投射型
液晶表示装置の実施例で、（ａ）は装置を上から見たフ
ロック図、（ｂ）は（ａ）を横から見た図、である。

すなわち、光源４ｃとリフレクタ６Ｃの組み合わせによ
って放射される光は、遮光板１７ａによって偏光変換合
成素子９ａの入射面にのみ照射する。

そして、偏光変換合成素子９ａから出射した光を集光レ
ンズ５ａで光束径を整え、液晶パネルＩＤに照射する。

液晶パネルＩＤで形成した像は、投射レンズ２ａでスク
リーンに投射し、拡大画像を得る。

本実施例に図示するように、偏光変換合成素子９ａと液
晶パネルＩＤとの配置上の制約は無い。

〔発明の効果〕

以上のように本発明の偏光変換合成素子によれば、直線
偏光の光を効率良く得ることができると同時に、平行な
光束を得ることができる。

したがって、本発明の偏光変換合成素子を投射型の液晶
表示装置に用いることによって、光源の光の利用率が高
くなり、消費電力が少なくなる。

また、合成して出射する光束が平衡であり回折光も無い
ため、投射される像の輪郭が鮮明となる。

更に、偏光変換合成素子と液晶パネルを接近して配置で
きるので、投射装置を小型にすることができる。

その結果、小型で消費電力が少ないにもかかわらず、明
るく鮮明な画像が得られる画像表示装置を実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の基本原理を説明するブロック図、 第２図は、実施例−１を説明する図で、（ａ）は偏光変
換合成素子の斜視図、（ｂ）は（ａ）を上から見た図、
（ｃ）は入射光の形状を説明する図、（ｄ）は出射光の
形状を説明する図、 第３図は、実施例−２を説明する図で、（ａ）は偏＝２
９− 光変換合成素子の斜視図、（ｂ）　（ｃ）は反射ブロッ
クの斜視図、（ｄ）は偏光ビームスプリッタの斜視図、 第４図は、実施例−３を説明する斜視図、第５図は、実
施例−１の偏光変換合成素子を使用した投射型液晶表示
装置の実施例で、（ａ）は装置を上から見たブロック図
、（ｂ）は（ａ）を横から見たブロック図、 第６図は、投射型液晶表示装置の概要を説明するブロッ
ク図で、（ａ）は全体の構成を説明する図、（ｂ）は液
晶表示器を説明する図、 第７図は、偏光変換合成素子を使用した投射型液晶表示
装置を説明する斜視図、 第８図は、偏光変換合成素子の作動を説明する斜視図で
、（ａ）および（ｂ）は２つの偏光光が合成されるまで
の過程を、各光路毎に分解して説明する図、 第９図は、問題点を説明するブロック図で、第７図を図
面の上側から見た図、である。 図において、１は液晶表示器、ＬＡ、　ＩＢ、　ＩＣ，
１０は液晶パネル、２，２ａは投射レンズ、３はスクリ
ーン、４．４ａ、４ｂ、４ｃは光源、５．５ａは集光レ
ンズ、６ａ、６ｂ、６ｃはリフレクタ、７，８は偏光フ
ィルム、９．９ａ、　９ｂ、　９ｃは偏光変換合成素子
、１０ば偏光分離素子、１０ａ、１０１１、１．、ＯＣ
，１０ｄば偏光ビームスプリッタ、ｌｌａ、　ｌｌｂ、
　１１Ｃ，ｌｉｄば直角ブリスム、１２ａ、１２ｂは合
成用プリズム、１３ば光路変更素子、１３ａはミラー、
１４は偏光変換素子、１４ａは旋光子（液晶フィルム）
　１．５．１５ａ。 １６、１６ａは光の出射端面、１７は遮光板、１７ａは
遮光膜（遮光板）、１８は入射光、１８ａは入射光の有
効エリア、１８１〕は入射光の削除されるエリア、１９
゜１９ａ、１９ｂは出射光Ａ、２０．２０ａ、　２０ｂ
は出射光Ｂ、２１ばＳ偏光、２２はＰ偏光、２３，２４
，２６．２７は反射ブロック、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ
、２５ｄ、２５ｅ、２５ｆ　は反射ブロックの反射面、
２８ば入射光の形状、２９は出射光の形状、をそれぞれ
示している。 特許出願人　　　　　冨士通株式会社 復代理人　弁理士　　福　島　康　文 −３１＝

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入射した光を互いに偏光方向が直交する２つの直線
   偏光に分離する偏光分離素子（１０）と、直線偏光の偏
   光方向を換える偏光変換素子（１４）と、直線偏光の光
   路を変える光路変更素子（１３）とから成り、 偏光分離素子（１０）が分離した２つの偏光光のうち、 少なくとも一方の偏光光の偏光方向を、偏光変換素子（
   １４）で換えて他方の偏光光の偏光方向と一致させ、 少なくとも一方の偏光光の進行方向を、光路変更素子（
   １３）で変えて他方の偏光光の進行方向と一致させ、 偏光方向と進行方向とを一致させた前記の２つの直線偏
   光光が、最終的に前記各素子（１０、１３、１４）のい
   ずれかの素子（１０、１３、１４）から出射する際のそ
   れぞれの出射端面（１５、１６）を、同一平面内でかつ
   隣あって並べて成ること、 を特徴とする偏光変換合成素子。 ２、請求項１記載の偏光変換合成素子において、偏光変
   換素子（１０）が偏光ビームスプリッタであり、偏光変
   換素子（１４）が反射ミラー、光路変更素子（１３）が
   反射ミラー、であること、 を特徴とする偏光変換合成素子。 ３、請求項１記載の偏光変換合成素子において、偏光変
   換素子（１０）が偏光ビームスプリッタであり、偏光変
   換素子（１４）が偏光方向を回転させる旋光性を有する
   素子、光路変更素子（１３）が反射ミラー、であること
   、 を特徴とする偏光変換合成素子。