JPH04331913A - 偏光照明素子および該素子を有する投写型表示装置 - 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】本発明は偏光照明素子および該素
子を有する投写型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、スクリーンに投写される画像の高
輝度化を図ることを目的として、不定偏光光を互いに直
交する偏光面を有する第１の直線偏光光と第２の直線偏
光光とに分離し、該第１の直線偏光光の偏光面をほぼ９
０゜回転させて前記第２の直線偏光光の偏光面と等しく
したのち、前記第１の直線偏光光と前記第２の直線偏光
光とを別々に出射する偏光照明素子により、液晶ライト
バルブを照明する投写型表示装置の提案がなされている
。

【０００３】図９は、この種の投写型表示装置の従来例
の一つを示す概略構成図である。

【０００４】この投写型表示装置は、光源３０１　，反
射ミラー３０２　，赤外線カットフィルタ３０３　およ
びコンデンサレンズ３０４　からなる光源部と、偏光ビ
ームスプリッタ３１１　，全反射プリズム３１２　およ
びλ／２光学位相板３１３　からなる偏光照明素子と、
液晶ライトバルブ３２０　と、偏光板３２５　と、投写
用平凸レンズ３２６と、投写レンズ３２７とから構成さ
れている。

【０００５】光源３０１　から出射した不定偏光光であ
る白色光は、赤外線カットフィルタ３０３で可視光以外
の赤外線などの光が吸収されたのち、コンデンサレンズ
３０４　で平行白色光に変換されて、光源部から出射す
る。光源部から出射した平行白色光は偏光ビームスプリ
ッタ３１１　に入射し、偏光ビームスプリッタ３１１　
の作用面（２つの直角プリズムが互いに接着される斜面
に形成される蒸着膜）３１１ａでＰ偏光光ＬＰ（第２の
直線偏光光）が透過され、Ｐ偏光光ＬＰ　と互いに直交
する偏光面を有するＳ偏光光ＬＳ　（第１の直線偏光光
）が上方に直角に反射されることにより、Ｐ偏光光ＬＰ
　とＳ偏光光ＬＳ　とに分離される。ここで、Ｓ偏光光
ＬＳ　は偏光ビームスプリッタ３１１　の作用面３１１
ａに平行な偏光面を有する。Ｐ偏光光ＬＰ　は偏光ビー
ムスプリッタ３１１　の出射面から出射する。また、Ｓ
偏光光ＬＳ　は全反射プリズム３１２　に入射し、全反
射プリズム３１２　の斜面で右方に直角に反射されたの
ち、Ｐ偏光光ＬＰ　と平行に全反射プリズム３１２　の
出射面から出射する。このとき、Ｓ偏光光ＬＳ　は、全
反射プリズム３１２　の出射面と互いに対向して設けら
れたλ／２光学位相板３１３　を透過することにより、
偏光面が９０°回転させられてＰ偏光光（変換されたＰ
偏光光ＬＰ＊）に変換される。偏光ビームスプリッタ３
１１　から出射したＰ偏光光ＬＰ　とλ／２光学位相板
３１３　から出射した変換されたＰ偏光光ＬＰ＊とは、
液晶ライトバルブ３２０　に互いに平行に入射し、液晶
ライトバルブ３２０　で画像信号に応じて変調されて、
Ｐ偏光光とＳ偏光光とを含む画像光に変換される。該画
像光のＰ偏光光が偏光板３２５　を透過したのち、投写
用平凸レンズ３２６　により集光されて投写レンズ３２
６　の瞳位置に光像を作る。該光像が投写レンズ３２７
　によりスクリーン（不図示）に投写されることにより
、スクリーンに画像が投写される。したがって、この投
写型表示装置は、光源部から出射した平行白色光（不定
偏光光）を偏光ビームスプリッタ３１１　でＰ偏光光Ｌ
Ｐ　とＳ偏光光ＬＳ　（互いに直交する偏光面をもつ第
１の直線偏光光と第２の直線偏光光）に分離し、Ｓ偏光
光ＬＳ　をλ／２光学位相板３１３　でＰ偏光光（変換
されたＰ偏光光ＬＰ＊）に変換することにより、Ｐ偏光
光ＬＰ　と変換されたＰ偏光光ＬＰ＊とで液晶ライトバ
ルブ３２０　を照明することができるため、Ｓ偏光光Ｌ
Ｓ　を液晶ライトバルブ３２０　の前に配設した偏光板
で吸収し、Ｐ偏光光ＬＰ　のみで液晶ライトバルブ３２
０　を照明する投写型表示装置よりも、スクリーンに拡
大投写される画像の輝度を向上させることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た投写型表示装置は、偏光ビームスプリッタ３１１　の
作用面３１１ａの特性による反射損失あるいは透過損失
，偏光分離率と、λ／２光学位相板３１３　におけるリ
タデーション量の波長依存性と、全反射プリズム３１２
　の斜面における反射損失などとの影響の足し合わせに
より、偏光ビームスプリッタ３１１　から出射したＰ偏
光光ＬＰ　の単位面積当りの光量とλ／２光学位相板３
１３　から出射した変換されたＰ偏光光ＬＰ＊の単位面
積当りの光量とにアンバランスが生じるため、スクリー
ンに投写された画像に輝度差が発生するという欠点があ
る。

【０００７】また、光源３０１　が完全な点光源あるい
は線光源でない限り、コンデンサレンズ３０４　から出
射した平行白色光は完全なものとならないため、偏光ビ
ームスプリッタ３１１　から出射したＰ偏光光ＬＰ　お
よびλ／２光学位相板３１３　から出射した変換された
Ｐ偏光光ＬＰ＊も完全なものとならないという欠点があ
る。このことを図１０を用いて説明する。

【０００８】有限な径φをもつ光源３０１　から出射し
た白色光は、距離Ｌを隔てて配置されたコンデンサレン
ズ３０４　により集光されるが、コンデンサレンズ３０
４　の出射光は完全な平行光とはならず、角度２ω（ω
＝ｔａｎ−１｛（φ／２）／Ｌ｝）の範囲に拡がりをも
つ非平行光となる。該非平行光のうち光線αは、偏光ビ
ームスプリッタ３１１　の作用を受けずにλ／２光学位
相板３１３　に入射するため、λ／２光学位相板３１３
　からＳ偏光光ＬＳ　とＰ偏光光ＬＰ　とをともに含ん
だまま出射する。また、光線βは、偏光ビームスプリッ
タ３１１　で反射されたＳ偏光光ＬＳ　が、全反射プリ
ズム３１２　の斜面で反射されたのち、再び偏光ビーム
スプリッタ３１１　で反射されて、光線β１　で示すよ
うに全く別の位置からＰ偏光光ＬＰ＊としてλ／２光学
位相板３１３　から出射するか、光線β２　で示すよう
にλ／２光学位相板３１３　の界面で吸収されたりその
まま透過する。

【０００９】本発明の目的は、液晶ライトバルブを均一
に照明することができ、スクリーンに投写された画像に
生じる輝度差を軽減することができる偏光照明素子およ
び該素子を有する投写型表示装置を提供することにある
。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の偏光照明素子は
、前記第１の直線偏光光の光路上に設けられた、該第１
の直線偏光光を集光させる第１の光学素子と、前記第２
の直線偏光光の光路上に設けられた、該第２の直線偏光
光を発散させる第２の光学素子との少なくとも一方を含
む。

【００１１】また、本発明の投写型表示装置は、偏光照
明素子が、請求項１記載の偏光照明素子である。

【００１２】

【作用】本発明の偏光照明素子は、不定偏光光を第１の
直線偏光光と第２の直線偏光光とに分離する際および第
１の直線偏光光の偏光面を回転する際に、第１の直線偏
光光の単位面積当りの光量が第２の直線偏光光の単位面
積当りの光量よりも小さくなっても、第１の直線偏光光
を第１の光学素子で集光させて出射することおよび第２
の直線偏光光を第２の光学素子で発散させて出射するこ
との少なくとも一方を行うことにより、単位面積当りの
光量を第１の直線偏光光と第２の直線偏光光とで等しく
することができる。

【００１３】また、本発明の投写型表示装置は、本発明
の偏光照明素子で液晶ライトバルブを照明することによ
り、液晶ライトバルブを均一に照射することができる。

【００１４】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１５】図１は本発明の偏光照明素子の第１の実施
例を示す概略構成図である。

【００１６】本実施例の偏光照明素子２０は、光源部１
０から出射した平行白色光ＬＳ＋ＬＰ（不定偏光光）を
、互いに直交する偏光面をもつＰ偏光光ＬＰ　（第２の
直線偏光光）とＳ偏光光ＬＳ　（第１の直線偏光光）と
に分離し、Ｓ偏光光ＬＳ　の偏光面を９０°回転させて
Ｐ偏光光（変換されたＰ偏光光ＬＰ＊）に変換すること
によりＰ偏光光ＬＰ　とＳ偏光光ＬＳ　との偏光面を等
しくしたのち、Ｐ偏光光ＬＰ　と変換されたＰ偏光光Ｌ
Ｐ＊とを別々に出射するものである。ここで、光源部１
０は、ハロゲンランプ，メタルハライドランプなどから
なる、白色光を出射する光源１１と、光源１１から出射
した白色光の一部を反射する反射ミラー１２と、光源１
１から直接または反射ミラー１２を介して入射する白色
光の熱線を吸収または反射する熱線カットフィルタ１３
と、熱線が除去された白色光を平行白色光ＬＳ＋ＬＰに
変換するコンデンサレンズ１４とからなる。また、偏光
照明素子２０は、入射面の一端と４５°の角度をもって
一端が接する作用面（２つの直角プリズムが互いに接着
された斜面に形成された蒸着膜）２１ａおよび入射面の
一端と９０°の角度をもって一端が接する出射面を有す
る偏光ビームスプリッタ２１と、偏光ビームスプリッタ
２１の作用面２１ａの他端と９０°の角度をもって一端
が接する全反射面２２ａを有し、Ｐ偏光光ＬＰ　を右方
に直角に反射して出射面から出射させる全反射プリズム
２２と、偏光ビームスプリッタ２１の作用面２１ａの他
端と４５°の角度をもって一端が接するとともに、偏光
ビームスプリッタ２１の入射面の他端と９０°の角度を
もって他端が接しており、Ｓ偏光光ＬＳ　が垂直に入射
されるλ／４光学位相板２３と、アルミ蒸着膜または光
学多層膜からなる反射面がλ／４光学位相板２３の偏光
ビームスプリッタ２１と反対側の面に接着されており、
λ／４光学位相板２３を透過してくるＳ偏光光ＬＳ　を
λ／４光学位相板２３の方向に反射させる反射板２４と
、平面側が偏光ビームスプリッタ２１の出射面に密着さ
れて設けられた、第１の光学素子である平凸レンズ２５
とからなる。

【００１７】コンデンサレンズ１４から出射した平行白
色光ＬＳ＋ＬＰは、偏光ビームスプリッタ２１の作用面
２１ａでＰ偏光光ＬＰ　が透過され、Ｓ偏光光ＬＳ　が
左方に直角に反射されることにより、Ｐ偏光光ＬＰ　と
Ｓ偏光光ＬＳ　とに分離される。Ｓ偏光光ＬＳ　はλ／
４光学位相板２３に垂直に入射したのち、λ／４光学位
相板２３を透過し、反射板２４の反射面で反射され、再
びλ／４光学位相板２３を透過することにより、偏光面
が９０°回転させられてＰ偏光光に変換される。変換さ
れたＰ偏光光ＬＰ＊は偏光ビームスプリッタ２１の作用
面２１ａをそのまま透過して、偏光ビームスプリッタ２
１の出射面から出射する。このとき、偏光ビームスプリ
ッタ２１の出射面の上端部および下端部から出射する変
換されたＰ偏光光ＬＰ＊は、破線で示すように集光され
て平凸レンズ２５から出射する。一方、Ｐ偏光光ＬＰ　
は、全反射プリズム２２の全反射面２２ａで右方に直角
に反射されたのち、全反射プリズム２２の出射面から出
射する。

【００１８】したがって、本実施例の偏光照明素子２０
では、偏光ビームスプリッタ２１の作用面２１ａのＳ偏
光光ＬＳ　に対する反射効率，λ／４光学位相板２３の
リタデーション量の波長依存性および反射板２４の反射
ロスなどの影響により、変換されたＰ偏光光ＬＰ＊の単
位面積当りの光量がＰ偏光光ＬＰ　の単位面積当りの光
量よりも小さくなっても、変換されたＰ偏光光ＬＰ＊を
平凸レンズ２５で集光させて出射させることにより、変
換されたＰ偏光光ＬＰ＊の光量不足を補うことができる
。なお、図１に示した実施例では、偏光ビームスプリッ
タ２１の出射面の上端（全反射プリズム２２との接合部
）から出射した変換されたＰ偏光光ＬＰ＊は平凸レンズ
２５で集光されるため、全反射プリズム２２の出射面の
下端（偏光ビームスプリッタ２１との接合部）から出射
したＰ偏光光ＬＰ　との間にすき間が生じているが、光
源１１が有限の径を有する場合には、変換されたＰ偏光
光ＬＰ＊とＰ偏光光ＬＰ　とは有限のスポット径を有す
るため、問題となることはない。

【００１９】本実施例の偏光照明素子２０では、光源１
１が有限の径を有するときには、コンデンサレンズ１４
から出射した平行白色光ＬＳ＋ＬＰは完全な平行光とな
らないが、図２に光線α１，α２，α３　で示すように
、偏光ビームスプリッタ２１の入射面に入射した平行白
色光ＬＳ＋ＬＰは必ず偏光ビームスプリッタ２１の作用
面２１ａに入射するため、平行白色光ＬＳ＋ＬＰをＰ偏
光光ＬＰ　とＳ偏光光ＬＳ　とに分離することができる
。しかも、Ｓ偏光光ＬＳ　は必ずλ／４光学位相板２３
に入射するため、その偏光面を９０゜回転させてＰ偏光
光に変換することができる。逆に、Ｐ偏光光ＬＰ　がλ
／４光学位相板２３に入射することはない。また、光線
γのように、平行白色光ＬＳ＋ＬＰがλ／４光学位相板
２３に対して斜めに入射した場合には、λ／４光学位相
板２３で透過あるいは吸収されて光量損失となる可能性
があるが、偏光ビームスプリッタ２１λ／４光学位相板
２３との接合面に、光線γのように入射角が大きい光は
反射し、入射角の小さい正常光は透過する光学多層膜を
形成することにより、光量損失を防止することができる
。光線δのように、平行白色光ＬＳ＋ＬＰが全反射プリ
ズム２２の全反射面２２ａに対して全反射角以下で入射
した場合には、Ｐ偏光光ＬＰ　の一部が全反射面２２ａ
を透過して光量損失が生じるが、全反射面２２ａに反射
光学多層膜あるいは金属反射膜などを形成することによ
り、光量損失を防止することができる。

【００２０】図３は、本発明の偏光照明素子の第２の実
施例を示す概略構成図である。

【００２１】本実施例の偏光照明素子３０が図１に示し
た偏光照明素子２０と異なる点は、平凸レンズ２５が偏
光ビームスプリッタ３１の出射面に設けられていないこ
と、および反射板２４の代わりに、第１の光学素子であ
る凹面反射鏡３４がλ／４光学位相板３３の偏光ビーム
スプリッタ３１と反対側に設けられていることである。

【００２２】偏光ビームスプリッタ３１の作用面３１ａ
で分離されたＰ偏光光ＬＰ　は、全反射プリズム３２の
全反射面３２ａで右方に直角に反射されて、全反射プリ
ズム３２の出射面から出射する。また、偏光ビームスプ
リッタ３１の作用面３１ａで分離されたＳ偏光光ＬＳ　
は、λ／４光学位相板３３と凹面反射鏡３４とでＰ偏光
光（変換されたＰ偏光光ＬＰ＊）に変換されたのち、偏
光ビームスプリッタ３１の出射面から出射する。このと
き、偏光ビームスプリッタ３１の出射面の上端部および
下端部から出射する変換されたＰ偏光光ＬＰ＊は、破線
で示すように凹面反射鏡３４で集光されて出射する。

【００２３】図４は、本発明の偏光照明素子の第３の実
施例を示す概略構成図である。

【００２４】本実施例の偏光照明素子４０が図１に示し
た偏光照明素子２０と異なる点は、偏光ビームスプリッ
タ３１の出射面に設けられた平凸レンズ２５の代わりに
、平面側が全反射プリズム４２の出射面に密着されて設
けられた、第２の光学素子である平凹レンズ４５を有す
ることである。

【００２５】偏光ビームスプリッタ４１の作用面４１ａ
で分離されたＰ偏光光ＬＰ　は、全反射プリズム４２の
全反射面４２ａで右方に直角に反射されて、全反射プリ
ズム４２の出射面から出射する。このとき、全反射プリ
ズム４２の出射面の上端部および下端部から出射するＰ
偏光光ＬＰ　は、破線で示すように平凹レンズ４５で発
散されて出射する。また、偏光ビームスプリッタ４１の
作用面４１ａで分離されたＳ偏光光ＬＳ　は、λ／４光
学位相板４３と反射板４４とでＰ偏光光（変換されたＰ
偏光光ＬＰ＊）に変換されたのち、偏光ビームスプリッ
タ４１の出射面から出射する。

【００２６】したがって、本実施例の偏光照明素子４０
では、偏光ビームスプリッタ４１の作用面４１ａのＳ偏
光光ＬＳ　に対する反射効率，λ／４光学位相板４３の
リタデーション量の波長依存性および反射板４４の反射
ロスなどの影響により、変換されたＰ偏光光ＬＰ＊の単
位面積当りの光量がＰ偏光光ＬＰ　の単位面積当りの光
量よりも小さくなっても、Ｐ偏光光ＬＰ　を平凹レンズ
４５で発散させて出射させることにより、変換されたＰ
偏光光ＬＰ＊の光量不足を補うことができる。なお、偏
光ビームスプリッタ４１の出射面の上端（全反射プリズ
ム４２との接合部）から出射した変換されたＰ偏光光Ｌ
Ｐ＊は平凹レンズ４５で発散されるため、全反射プリズ
ム４２の出射面の下端（偏光ビームスプリッタ４１との
接合部）から出射したＰ偏光光ＬＰ　と重なるが、光源
が有限の径を有する場合には、変換されたＰ偏光光ＬＰ
＊とＰ偏光光ＬＰ　とは有限のスポット径を有するため
、問題とならない。

【００２７】図５は、本発明の偏光照明素子の第４の実
施例を示す概略構成図である。

【００２８】本実施例の偏光照明素子５０が図４に示し
た偏光照明素子４０と異なる点は、平凹レンズ４５が全
反射プリズム４２の出射面に設けられていないこと、お
よび全反射プリズム４２の全反射面４２ａがＰ偏光光Ｌ
Ｐ　の入射側に対して凸の曲面（すなわち、全反射プリ
ズム４２が第２の光学素子）となっていることである。 偏光ビームスプリッタ５１の作用面５１ａで分離された
Ｐ偏光光ＬＰ　は、全反射プリズム５２の全反射面５２
ａで右方に直角に反射されて、全反射プリズム５２の出
射面から出射する。このとき、全反射プリズム５２の出
射面の上端部および下端部から出射するＰ偏光光ＬＰ　
は、破線で示すように全反射面５２ａで発散されて出射
する。 また、偏光ビームスプリッタ５１の作用面５１ａで分離
されたＳ偏光光ＬＳ　は、λ／４光学位相板５３と反射
板５４とでＰ偏光光（変換されたＰ偏光光ＬＰ＊）に変
換されたのち、偏光ビームスプリッタ５１の出射面から
出射する。

【００２９】図６は、本発明の偏光照明素子の第５の実
施例を示す概略構成図である。

【００３０】本実施例の偏光照明素子６０が図１に示し
た偏光照明素子２０と異なる点は、平面側が全反射プリ
ズム４２の出射面に密着されて設けられた、第２の光学
素子である平凹レンズ６６を有することである。

【００３１】偏光ビームスプリッタ６１の作用面６１ａ
で分離されたＰ偏光光ＬＰ　は、全反射プリズム６２の
全反射面６２ａで右方に直角に反射されて、全反射プリ
ズム６２の出射面から出射する。このとき、全反射プリ
ズム６２の出射面の上端部および下端部から出射するＰ
偏光光ＬＰ　は、破線で示すように平凹レンズ６６で発
散されて出射する。また、偏光ビームスプリッタ６１の
作用面６１ａで分離されたＳ偏光光ＬＳ　は、λ／４光
学位相板６３と反射板６４とでＰ偏光光（変換されたＰ
偏光光ＬＰ＊）に変換されたのち、偏光ビームスプリッ
タ６１の出射面から出射する。このとき、偏光ビームス
プリッタ６１の出射面の上端部および下端部から出射す
る変換されたＰ偏光光ＬＰ＊は、破線で示すように集光
されて平凸レンズ６５から出射する。

【００３２】図７は、本発明の偏光照明素子の第６の実
施例を示す概略構成図である。

【００３３】本実施例の偏光照明素子７０が、図１に示
した偏光照明素子１０と異なる点は、Ｓ偏光光ＬＳ　と
変換されたＳ偏光光ＬＳ＊とを出射することである。す
なわち、本実施例の偏光照明素子７０は、光源部１０か
ら出射した平行白色光ＬＳ＋ＬＰのＰ偏光光ＬＰ　を透
過させるとともにＳ偏光光ＬＳ　を上方に直角に反射さ
せる第１の作用面（３つの直角プリズムが接着される２
つの斜面の一つに形成される蒸着膜）７１ａ、および一
端が第１の作用面７１ａと直角に接する同様の第２の作
用面（２つの斜面の他の一つに形成される蒸着膜）７１
ｂをもつ偏光ビームスプリッタ７１と、一端が第２の作
用面７１ｂの他端と互いに４５゜の角度で接し、偏光ビ
ームスプリッタ７１の反入射面側に接着されたλ／４光
学位相板７３と、λ／４光学位相板７３の偏光ビームス
プリッタ７１と反対側に接着された反射面をもつ反射板
７４と、偏光ビームスプリッタ７１のλ／４光学位相板
７３側の出射面に密着されて設けられた、第１の光学素
子である平凸レンズ７５とからなる。コンデンサレンズ
１４から出射した平行白色光ＬＳ＋ＬＰは、Ｐ偏光光Ｌ
Ｐ　が偏光ビームスプリッタ７１の第１の作用面７１ａ
を透過し、Ｓ偏光光ＬＳ　が第１の作用面７１ａで上方
に直角に反射されることにより、Ｐ偏光光ＬＰ　（第１
の直線偏光光）とＳ偏光光ＬＳ　（第２の直線偏光光）
とに分離される。Ｐ偏光光ＬＰ　は偏光ビームスプリッ
タ７１の第２の作用面７１ｂを透過し、λ／４光学位相
板７３に垂直に入射したのち、λ／４光学位相板７３を
透過し、反射板７４の反射面で反射され、再びλ／４光
学位相板７３を透過することにより、偏光面が９０°回
転させられてＳ偏光光（変換されたＳ偏光光ＬＳ＊）に
変換される。Ｓ偏光光ＬＳ　は偏光ビームスプリッタ６
１の光源部１０側の出射面から出射する。また、変換さ
れたＳ偏光光ＬＳ＊は、偏光ビームスプリッタ７１の第
２の作用面７１ｂで上方に直角に反射されて偏光ビーム
スプリッタ７１のλ／４光学位相板７３側の出射面から
出射する。このとき、偏光ビームスプリッタ７１の出射
面の左端部および中央部から出射する変換されたＳ偏光
光ＬＳ＊は、破線で示すように平凸レンズ７５で集光さ
れて出射する。

【００３４】以上の説明において、図１に示した平凸レ
ンズ２５は、偏光ビームスプリッタ２１の出射面に密着
されて設けられたが、偏光ビームスプリッタ２１と一体
化してもよい。なお、偏光ビームスプリッタ２１と一体
化した場合には、光学部品間（偏光ビームスプリッタ２
１と平凸レンズ２５との間）の表面反射ロスが少なくな
るという効果が生じる。図４に示した平凹レンズ４５と
、図６に示した平凹レンズ６５および平凸レンズ６５と
、図７に示した平凸レンズ７５についても同様である。 また、偏光照明素子の構造は、図１に示した偏光照明素
子２０のように、λ／４光学位相板２３と反射板２４と
を用いてＳ偏光光ＬＳまたはＰ偏光光ＬＰ　の偏光面を
９０゜回転させるものに限らず、たとえば、図９に示し
た偏光照明素子のように、λ／２光学位相板３１３　を
用いて行うものでもよい。

【００３５】次に、本発明による偏光照明素子を他の光
学部品と組み合わせて構成した投写型表示装置の実施例
について説明する。

【００３６】図８は、図１に示した偏光照明素子２０を
有する投写型表示装置の一実施例の要部を示す図である
。

【００３７】本実施例の投写型表示装置は、平行白色光
ＬＳ＋ＬＰ（不定偏光光）を出射する図１に示した光源
部１０と、光源部１０から出射した平行白色光ＬＳ＋Ｌ
Ｐを互いに直交する偏光面をもつＰ偏光光ＬＰ　とＳ偏
光光ＬＳ　とに分離し、Ｓ偏光光ＬＳの偏光面を９０°
回転させてＰ偏光光（変換されたＰ偏光光ＬＰ＊）に変
換することによりＰ偏光光ＬＰ　とＳ偏光光ＬＳとの偏
光面を等しくし、Ｐ偏光光ＬＰ　と変換されたＰ偏光光
ＬＰ＊とを別々に出射する図１に示した偏光照明素子２
０と、偏光照明素子２０から別々に出射したＰ偏光光Ｌ
Ｐ　と変換されたＰ偏光光ＬＰ＊が入射される液晶ライ
トバルブ８１と、液晶ライトバルブ７１の出射面と互い
に対向して設けられた偏光板８２と、偏光板８２の液晶
ライトバルブ８１と反対側に、偏光板８２側が平面とな
るように設けられた投写用平凸レンズ８３と、投写用平
凸レンズ８３の偏光板８２と反対側に設けられた投写レ
ンズ８４とからなる。

【００３８】光源部１０から出射した平行白色光ＬＳ＋
ＬＰは、偏光照明素子２０で２つの直線偏光光（Ｐ偏光
光ＬＰ　と変換されたＰ偏光光ＬＰ＊）に分離されて出
射される。偏光照明素子２０から出射したＰ偏光光ＬＰ
　と変換されたＰ偏光光ＬＰ＊とは、液晶ライトバルブ
８１に入射し、液晶ライトバルブ８１で画像信号に応じ
て変調されて、Ｐ偏光光とＳ偏光光とを含む画像光に変
換される。該画像光のＰ偏光光が偏光板８２を透過した
のち、投写用平凸レンズ８３により集光されて投写レン
ズ８４の瞳位置に光像を作る。該光像が投写レンズ８４
によりスクリーン（不図示）に投写されることにより、
スクリーンに画像が投写される。

【００３９】したがって、本実施例の投写型表示装置は
、図１に示した偏光照明素子２０で液晶ライトバルブ８
１を照明することにより、液晶ライトバルブ８１を均一
に照明することができるため、不図示のスクリーンに投
写される画像の輝度差をなくすことができる。

【００４０】なお、偏光照明素子２０の代わりに、図３
〜図７に示した各偏光照明素子３０，４０，５０，６０
，７０を用いても同様の効果が得られる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は次の効果が
ある。請求項１の発明は、第１の直線偏光光を第１の光
学素子で集光させて出射することおよび第２の直線偏光
光を第２の光学素子で発散させて出射することの少なく
とも一方を行うことにより、単位面積当りにの光量を第
１の直線偏光光と第２の直線偏光光とで等しくすること
ができるため、液晶ライトバルブを均一に照明すること
ができる。また、請求項２の発明は、本発明の偏光照明
素子で液晶ライトバルブを照明することにより、液晶ラ
イトバルブを均一に照明することができるため、スクリ
ーンに投写された画像に生じる輝度差をなくすことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の偏光照明素子の第１の実施例を示す概
略構成図である。

【図２】図１に示した偏光照明素子２０における光路の
説明図である。

【図３】本発明の偏光照明素子の第２の実施例を示す概
略構成図である。

【図４】本発明の偏光照明素子の第３の実施例を示す概
略構成図である。

【図５】本発明の偏光照明素子の第４の実施例を示す概
略構成図である。

【図６】本発明の偏光照明素子の第５の実施例を示す概
略構成図である。

【図７】本発明の偏光照明素子の第６の実施例を示す概
略構成図である。

【図８】図１に示した偏光照明素子２０を有する投写型
表示装置の一実施例の要部を示す図である。

【図９】この種の投写型表示装置の従来例の一つを示す
概略構成図である。

【図１０】図９に示した投写型表示装置の欠点を説明す
るための図である。

【符号の説明】

１０　　　　　　光源部 １１　　　　　　光源 １２　　　　　　反射ミラー １３　　　　　　熱線カットフィルタ １４　　　　　　コンデンサレンズ ２０，３０，４０，５０，６０，７０　　　　　　偏光
照明素子 ２１，３１，４１，５１，６１，７１　　　　　　偏光
ビームスプリッタ ２１ａ，３１ａ，４１ａ，５１ａ，６１ａ，７１ａ，６
１ｂ　　　　　　作用面 ２２，３２，４２，５２，６２　　　　　　　　　　　
　全反射プリズム ２２ａ，３２ａ，４２ａ，５２ａ，６２ａ　　　　　　
全反射面 ２３，３２，４３，５３，６３，７３　　　　　　λ／
４光学位相板 ２４，４４，５４，６４，７４　　　　　　反射板２５
，６５，７５　　　　　　平凸レンズ３４　　　　　　
　　凹面反射鏡 ４５，６６　　　　　　平凹レンズ ８１　　　　　　　　液晶ライトバルブ８２　　　　　
　　　偏光板 ８３　　　　　　　　投写用平凸レンズ８４　　　　　
　　　投写レンズ ＬＰ　　　　　　　　　Ｐ偏光光 ＬＳ　　　　　　　　　Ｓ偏光光 ＬＰ＊　　　　　　　　変換されたＰ偏光光ＬＳ＊　　
　　　　　　変換されたＳ偏光光ＬＳ＋ＬＰ　　　　平
行白色光

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　不定偏光光を互いに直交する偏光面を
   有する第１の直線偏光光と第２の直線偏光光とに分離し
   、該第１の直線偏光光の偏光面をほぼ９０゜回転させて
   前記第２の直線偏光光の偏光面と等しくしたのち、前記
   第１の直線偏光光と前記第２の直線偏光光とを別々に出
   射する偏光照明素子において、前記第１の直線偏光光の
   光路上に設けられた、該第１の直線偏光光を集光させる
   第１の光学素子と、前記第２の直線偏光光の光路上に設
   けられた、該第２の直線偏光光を発散させる第２の光学
   素子との少なくとも一方を含むことを特徴とする偏光照
   明素子。
2. 【請求項２】　　不定偏光光を出射する光源と、該光源
   から出射した不定偏光光を互いに直交する偏光面を有す
   る第１の直線偏光光と第２の直線偏光光とに分離し、該
   第１の直線偏光光の偏光面をほぼ９０゜回転させて前記
   第２の直線偏光光の偏光面と等しくしたのち、前記第１
   の直線偏光光と前記第２の直線偏光光とを別々に出射す
   る偏光照明素子と、該偏光照明素子により照明される液
   晶ライトバルブとを含む投写型表示装置において、前記
   偏光照明素子が、請求項１記載の偏光照明素子であるこ
   とを特徴とする投写型表示装置。