JPH04245201A - 照明装置及びそれに用いる光学部材 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は照明装置及びそれに用い
る光学部材に関し、特に液晶ＴＶや液晶プロジェクター
等における液晶表示素子を所定の方向に振動している偏
光状態の光束で照明する際に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えばＴＦＴ液晶表示素子を
用いた液晶プロジェクターとして図４に示す構成のもの
が知られている。

【０００３】図４において光源４１より出射した白色光
によりコンデンサレンズ４２を介して液晶表示素子４３
を照明している。この白色光は液晶表示素子４３の画像
情報により透過率変化として変調される。これにより液
晶表示素子４３の画像情報を投影レンズ４４によりスク
リーン４５面上に投影している。

【０００４】この液晶表示素子４３は図５、図６に示す
ように偏光子４３ａ、液晶層４３ｂ、そして検光子４３
ｃより構成している。そして偏光子４３ａによって入射
してきた白色光のうち垂直成分の偏光のみが通過し、平
行成分の偏光は吸収又は反射する。垂直成分の偏光のう
ち液晶層４３ｂで偏光方向が回転、例えば９０度回転す
ると偏光子４３ａと偏光方位が直交している検光子４３
ｃを偏光方向の回転角に応じて通過する。これにより液
晶表示素子４３の画像情報を投影レンズ４４によりスク
リーン４５面上に投影するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の液晶プロジェク
ターで用いている液晶表示素子は２枚の偏光板を互いに
偏光方向が直交するように対向配置し、その間に液晶層
を挟んで構成している。この為液晶表示素子を通過する
光束は最初に入射する偏光板の偏光方向により決まり、
その他の方向に振動している光束は反射又は偏光板に吸
収されて熱となる等、光の利用効率が悪く、表示素子が
観察しずらかった。

【０００６】これに対して光源からの放射光量を増大さ
せて液晶表示素子に入射する光量を増加させると、偏光
板に吸収される光量が増加して、液晶表示素子の温度が
上昇し、画像情報のコントラストが低下してくるという
問題点があった。

【０００７】液晶表示素子の温度上昇を防ぐ為に冷却手
段を用いる方法もあるが、この方法は装置全体が複雑に
なり、又大型化してくるという問題点があった。

【０００８】本発明はＴＦＴ液晶表示素子のように２枚
の偏光板を互いに偏光方向が直交するように対向させ、
その間に液晶層を挟んで構成した液晶表示素子を被照明
物体（被投影物体）として用いたときに、該被照明物体
を効率的に照明し、良好なる投影画像が容易に得られる
液晶プロジェクター等に好適な照明装置及びそれに用い
る光学部材の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の照明装置は光源
手段と被照明物体との間の光路中に配置した光学部材に
より、該光源手段からの光束を一方向に振動した偏光状
態の光束として射出させて該被照明物体を照明する際、
該光学部材は入射光束を偏光板を介して一方向に振動す
る反射光とそれと直交する方向に振動する透過光の２つ
の光束に分割し、このうち一方の光束を波長板と反射鏡
を用いて該波長板を往復通過させて振動方向を９０度回
転させて該偏光板に導光し、該偏光板を介した２つの光
束で該被照明物体を照明するようにしたことを特徴とし
ている。

【００１０】又、本発明の照明装置に用いる光学部材と
しては入射光束を偏光板を介して互いに偏光方向が直交
する２つの光束に分割し、このうち一方の光束を波長板
と反射鏡とを用いて該波長板を往復通過させ偏光方向を
９０度回転させて該偏光板に再入射させ、該偏光板を介
して２つの光束の振動方向を揃えて射出させるようにし
たことを特徴としている。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の照明装置を液晶プロジェクタ
ーに適用したときの一実施例の要部概略図、図２は図１
の一部分の拡大説明図である。

【００１２】同図において３１、３２、３３は各々赤色
用、緑色用、青色用の液晶表示素子（画像）であり、図
５で示す液晶表示素子と同様の構成より成っている。

【００１３】２３、２４は各々全反射ミラー、１１は光
源手段としての白色光源でありコリメートされた光束を
放射している。

【００１４】１３は光学部材であり、後述する構成より
成っており、入射光束を一方向に偏光した光束として射
出している。

【００１５】２１は赤反射ダイクロイックミラーであり
光源１１からの光束のうち赤色光を反射させ全反射ミラ
ー２３を介して赤色用の液晶表示素子３１を照明してい
る。２２は緑反射ダイクロイックミラーであり、赤反射
ダイクロイックミラー２１を通過した緑色光を反射させ
て緑色用の液晶表示素子３２を照明している。青色用の
液晶表示素子３３は白色光源１１からの光束のうち赤反
射ダイクロイックミラー２１と緑反射ダイクロイックミ
ラー２２を通過した青色光で照明されている。

【００１６】２６は緑反射ダイクロイックミラー、２５
は赤、緑反射ダイクロイックミラーである。

【００１７】ダイクロイックミラー２５、２６は同じ厚
さの平行平面板より成り各々画像を合成する合成ミラー
としての機能を有している。

【００１８】１２は投射レンズであり、合成ミラー２５
で合成されたカラー画像をスクリーン面上（不図示）に
投影している。

【００１９】本実施例では白色光源１１からの白色光を
ダイクロイックミラー２１、２２で赤色、緑色、青色の
３つの色光に色分解し、これらの各色光により各々赤色
用、緑色用、青色用の液晶表示素子３１、３２、３３を
照明している。そしてダイクロイックミラー２５、２６
より成る合成ミラーにより各液晶表示素子３１、３２、
３３を光学的に合成し投射レンズ１２によりスクリーン
面上（不図示）に投影し、カラー画像を得ている。

【００２０】本実施例の光学部材１３は光源１１からの
白色光を例えば紙面と平行方向に振動方向を有する偏光
状態の光束（以下「光束ＬＨ」という。）はそのまま通
過させ、紙面と垂直方向に振動方向を有する偏光状態の
光束（以下「光束ＬＶ」という。）は紙面に平行方向に
振動方向を有する偏光状態の光束に変換して全体として
同一方向に振動方向を有する偏光状態の光束として射出
させている。そして同一の振動方向の偏光で液晶表示素
子を照明するようにしている。

【００２１】次に本実施例の光学部材１３の構成を図２
を用いて説明する。

【００２２】図２において１、２は各々プリズムである
。Ｐ１１は偏光板であり、白色光源１１からの光束のう
ち光束ＬＨを透過させ、光束ＬＶを反射させる光学性質
を有している。偏光板Ｐ１１はプリズム１の射出面１ｂ
に接着固定している。

【００２３】Ｐ１２はλ／４波長板であり、プリズム１
の面１ｃに接着固定している。Ｍ１、Ｍ２は各々ミラー
又はミラー面である。ミラーＭ１はλ／４波長板Ｐ１２
に接着している。ミラーＭ２はプリズム２の面２ｂに接
着している。

【００２４】同図では白色光源１１からの白色光はプリ
ズム１の入射面１ａから入射して偏光板Ｐ１１に入射す
る。このとき白色光のうち光束ＬＨは実線で示すように
偏光板Ｐ１１を通過し、射出面１ｂより射出する。

【００２５】一方白色光のうち光束ＬＶは点線で示すよ
うに偏光板Ｐ１１で反射し、λ／４波長板Ｐ１２を通過
し、ミラーＭ１で反射し、再度λ／４波長板Ｐ１２を通
過し、偏光方向を９０度回転し、即ち紙面と平行方向に
振動する偏光状態の光束ＬＨ’に変換して、偏光板Ｐ１
１に導光している。

【００２６】このとき光束ＬＨ’は先の光束ＬＨと同様
に偏光板Ｐ１１を通過し、射出面１ｂより射出する。こ
のようにプリズム１から射出する光束ＬＨと光束ＬＨ’
はいずれも振動方向が同一の偏光となっている。

【００２７】そしてプリズム１の射出面１ｂを通過した
光束ＬＨはプリズム２の入射面２ａより入射し射出面２
ｃより射出して、図１に示す赤反射ダイクロイックミラ
ー２１に入射している。

【００２８】又射出面１ｂを通過した光束ＬＨ’はプリ
ズム２の入射面２ａより入射し、ミラーＭ２で反射し、
入射面２ａで全反射した後、射出面２ｃより射出して、
先の光束ＬＨと同様に図１に示す赤反射ダイクロイック
ミラー２１に入射している。

【００２９】本実施例ではプリズム２は主に光学部材１
３から射出する２つの光束ＬＨ、ＬＨ’の進行方向を接
近させる光学性質を有している。又プリズム２の形状、
特に角度θ５は光束ＬＨが入射面２ａより入射し、射出
面２ｃより直接射出すると共に、光束ＬＨ’が入射面２
ａより入射し、ミラーＭ２で反射した後、入射面２ａで
全反射して射出面２ｃより射出するように設定している
。

【００３０】このように本実施例では白色光源１１から
出射した白色光を光学部材１３を介して同一の振動方向
を有する偏光として射出させ、液晶表示素子の照明を効
率良く行っている。

【００３１】次に本実施例のプリズム１、２の具体的形
状を図２に示す角度θを用いて示す。

【００３２】θ１＝９０度 θ２＝２１．９度 θ３＝１３６．２度 θ４＝３４．５度 θ５＝２１度 θ６＝４２度 プリズム１、２の材質の屈折率ｎはｎ＝１．５２である
。

【００３３】図３は本発明に係る光学部材１３の他の実
施例の要部概略図である。

【００３４】本実施例では図２に示す実施例に比べてプ
リズム１を用いないで構成し、白色光源１１からの白色
光を直接、偏光板Ｐ１１に入射させている点が異ってお
り、この他の構成は図２の実施例と同じである。

【００３５】次に本実施例の光学部材１３の具体的形状
を図３に示す角度θを用いて示す。

【００３６】θ３１＝５５．４度 θ３２＝３４．４度 θ３３＝３４．４度 θ３４＝２１度 θ３５＝４２度 プリズム２の材質の屈折率ｎはｎ＝１．５２である。

【００３７】

【発明の効果】本発明によればＴＦＴ液晶表示素子のよ
うに２枚の偏光板を互いに偏光方向が直交するように対
向配置させ、その間に液晶層を挟んで構成した液晶表示
素子を被照明物体（被投影物体）として用いたときに、
前述したような光学部材を光源手段と被照明物体との間
の光路中に配置することにより該被照明物体を効率的に
照明し、良好なる投影画像が得られる液晶プロジェクタ
ー等に好適な照明装置及びそれに用いる光学部材を達成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を液晶プロジェクターに適用したときの
一実施例の要部概略図

【図２】図１の光学部材の拡大説明図

【図３】図１の光学部材の他の実施例の拡大説明図

【図
４】従来の液晶プロジェクターの要部概略図

【図５】図
４の液晶表示素子の説明図

【図６】図４の液晶表示素子の模式図

【符号の説明】

１１　　光源手段 １２　　投影レンズ １３　　光学部材 ２１　　赤反射ダイクロイックミラー ２２　　緑反射ダイクロイックミラー ２６　　緑反射ダイクロイックミラー ２５　　赤、緑反射ダイクロイックミラー３１　　液晶
表示素子 ３２　　液晶表示素子 ３３　　液晶表示素子 １　　プリズム ２　　プリズム Ｐ１１　　偏光板 Ｐ１２　　λ／４波長板 Ｍ１　　ミラー Ｍ２　　ミラー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光源手段と被照明物体との間の光路中
   に配置した光学部材により、該光源手段からの光束を一
   方向に振動した偏光状態の光束として射出させて該被照
   明物体を照明する際、該光学部材は入射光束を偏光板を
   介して一方向に振動する反射光とそれと直交する方向に
   振動する透過光の２つの光束に分割し、このうち一方の
   光束を波長板と反射鏡を用いて該波長板を往復通過させ
   て振動方向を９０度回転させて該偏光板に導光し、該偏
   光板を介した２つの光束で該被照明物体を照明するよう
   にしたことを特徴とする照明装置。
2. 【請求項２】　　入射光束を偏光板を介して互いに偏光
   方向が直交する２つの光束に分割し、このうち一方の光
   束を波長板と反射鏡とを用いて該波長板を往復通過させ
   偏光方向を９０度回転させて該偏光板に再入射させ、該
   偏光板を介して２つの光束の振動方向を揃えて射出させ
   るようにしたことを特徴とする光学部材。