JPH05196892A - 偏光照明装置及び該偏光照明装置を用いた投写型表示装置 - Google Patents

偏光照明装置及び該偏光照明装置を用いた投写型表示装置

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JPH05196892A
JPH05196892A JP4008468A JP846892A JPH05196892A JP H05196892 A JPH05196892 A JP H05196892A JP 4008468 A JP4008468 A JP 4008468A JP 846892 A JP846892 A JP 846892A JP H05196892 A JPH05196892 A JP H05196892A
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light
polarized
polarized light
light source
illumination device
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JP4008468A
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Kazumi Kimura
一己 木村
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Canon Inc
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3167—Modulator illumination systems for polarizing the light beam
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学位相板を用いずに、偏光光の振動方向を
変調できる光利用効率の高い偏光照明装置を提供する。 【構成】 光源と、該光源の背面に設けた反射鏡からな
る集光手段と、該集光手段からの光を互いに偏光方向が
異なる第１、第２の偏光光に分離する偏光分離手段と、
前記第１の偏光光を前記集光手段に戻す再帰手段のみか
らなり、前記再帰手段からの第１の偏光光を前記集光手
段の反射鏡で斜入射反射させることにより前記第１の偏
光光の振動方向を変調して再び出射するよう構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は偏光照明装置及び該偏光
照明装置を有する投写型表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１３は偏光照明装置を用いた投写表示
装置の従来例の１つを示す要部構成図である。１は光
源、２は反射鏡、６は偏光ビームスプリッタ、２０は偏
光分離作用膜、７は液晶ライトバルブ、１３はλ／４光
学位相板である。図１３において２つの偏光分離作用膜
２０1 と２０2 はほぼ９０度の角度で互いの端部が接し
ている。反射鏡２によって略平行光となった光源１から
のランダム光Ａｏは偏光ビームスプリッタ６の第１の偏
光分離作用膜２０1 により、Ｐ偏光光Ａｐ1 は透過さ
れ、Ｓ偏光光Ａｓは反射される。Ｓ偏光光Ａｓは更に光
路に設置されている第２の偏光分離作用膜２０2 で反射
され、光学軸が所望の方向に設定されているλ／４光学
位相板１３を通過後、円偏光光Ａｒとなり、光源１、反
射鏡２を介して再度λ／４光学位相板１３を通過する事
によりＰ偏光光を含む光Ａｐ2 となって偏光分離作用膜
２０1 を透過し、液晶ライトバルブ７に入射する。
【０００３】この投写表示装置は、偏光分離作用膜２０
1 又は２０2 で分離されるＰ偏光光ＡｐとＳ偏光光Ａｓ
の両偏光光を、同じ偏光方向を持つ偏光光とし、液晶ラ
イトバルブ７を照明しようとするもので、偏光照明装置
を用いない投写表示装置に比べて光利用効率のアップが
図れる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
では光学位相板を用いている為、光が通過する際、吸収
や反射によって光量が低下してしまう。一般に使われて
いる、プラスティック製の光学位相板は光の透過率が約
９０％であり、特に従来例で示した、一度光源１に戻っ
てから出射する光束は、光学位相板を計３回通過するこ
とになるので、大幅に光量を損失してしまう。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決する為に成されたものであり、本発明は、光源と、該
光源の背面に設けた反射鏡からなる集光手段と、該集光
手段からの光を互いに偏光方向が異なる第１、第２の偏
光光に分離する偏光分離手段と、前記第１の偏光光を前
記集光手段に戻す再帰手段のみからなり、前記再帰手段
からの第１の偏光光を前記集光手段の反射鏡で斜入射反
射させることにより前記第１の偏光光の振動方向を変調
して出射することを特徴とする。
【０００６】
【実施例】図１に本発明の実施例を示す。
【０００７】１は光源としてのメタルハライドランプ、
２は集光手段としての回転放物面形状をした反射鏡、２
０は偏光分離作用膜（以下、ＰＢＳ膜と記す）、２１
ａ、２１ｂは直角プリズム、２２は平面反射鏡であり、
偏光分離手段はＰＢＳ膜２０、直角プリズム２１ａ、２
１ｂ、平面反射鏡２２から構成される。光源１は放物面
鏡２の焦点位置２ｃに設けられ、これによって略平行光
束を得ることができる。略平行光束は偏光ビームスプリ
ッタで２つの直線偏光光に分離され、一方の偏光光は偏
光ビームスプリッタの一方の出射面に設けられた平面反
射鏡２２によって垂直反射され、放物面鏡２に戻る光束
（以下、再帰光と記す）となる。
【０００８】次に、不定偏光光である略平行光から直線
偏光光を得るまでの過程を具体的に説明する。
【０００９】放物面鏡２の焦点２ｃに置かれた光源の中
心から発した光線ｌ10は、放物面鏡２によって平行光ｌ
11になりプリズム２１ｂに入射する。この時ｌ11は偏光
方向が不定である自然光である。ＰＢＳ膜に達した光線
ｌ11はここで偏光分離作用を受け、偏光方向の異なる一
対の直線偏光光ｌ11P 、ｌ11S に分離される。ｌ11Pは
偏光方向、つまり偏光の振動方向が紙面内にあり一般に
Ｐ偏光光と呼ばれ、ＰＢＳ膜２０を透過して２１ａプリ
ズム内を進み光線ｌ11の入射面と反対側にある出射面か
ら出射し、偏光照明光となる。
【００１０】一方、ｌ11S は偏光の振動方向が紙面に垂
直で一般にＳ偏光光と呼ばれ、ＰＢＳ膜２０により垂直
に反射され２１ｂプリズム内を平面反射鏡２２方向へ進
む。平面反射鏡２２はＳ偏光光ｌ11S の進行方向に対し
て垂直に設置されているので、Ｓ偏光光は進行方向を１
８０度変えて再びＰＢＳ膜２０方向へ進む。ｌ11S はＳ
偏光光なのでＰＢＳ膜２０で再び反射されて、ＰＢＳ膜
２０へ向かって来たときと同一の光路（図では分かりや
すくするために反射前後の光路をずらして示した）を反
対に戻り放物面鏡２への再帰光ｌ11S ′になる。再帰光
ｌ11S ′は平行光束であるので放物面鏡２上の点２ａで
反射されて焦点２ｃにある光源１に戻る。
【００１１】再帰光ｌ11S ′はあたかも光源１から発し
た光のように再び放物面鏡２に向かい、点２ｂで反射さ
れ平行光束ｌ12となってプリズム２１ｂへ再入射する。
平行光束ｌ21は後述する事情により、偏光状態が大幅に
乱されており、ＰＢＳ膜２０で一対の直線偏光光ｌ12P
とｌ12S に分離される。ｌ12P はｌ11P と同様、Ｐ偏光
光でありＰＢＳ膜を透過してプリズム２１ａ中を進み出
射して、偏光照明光となる。一方、ｌ12S はｌ11S と同
様に平面反射鏡２２を介して光源へ戻る再帰光として振
る舞う。以上のような過程を繰り返して、原理的には自
然光をすべて偏光光に変換することができる。
【００１２】偏光分離手段によって分離され、集光手段
に戻された後の直線偏光光の偏光状態の変化について図
２、図３を用いて説明する。
【００１３】図２に於て、放物面鏡２上の２点２ａ、２
ｂで再帰光ｌ21が反射され、ｌ22、ｌ23となって出射す
る。２ｃは放物面鏡２の焦点、Ｇａ、Ｇｂは点２ａ、２
ｂの接平面、Ｈａ、Ｈｂは点２ａ、２ｂの法線を示す。
【００１４】再帰光ｌ21の振動方向は紙面に対してαi
だけ傾いている。αi は方位角と呼ばれ、光の伝播方向
に対して振動方向が時計回りに回る時を正とする。図３
はこの方位角αi を説明するもので、図１の反射鏡２の
開口をＰＢＳ膜の置いてある方向から見ており、図３中
ｍ1 を含む面は図１に於て紙面内にあり、ｍ2 を含む面
は図１に於て紙面に垂直である。図３中矢印で再帰光ｌ
21の振動方向を示している。この振動方向からαi だけ
回転させたｍ3 で切り取られた断面図が図２である。
【００１５】前述したように再帰光ｌ21は直線偏光光で
あり、直線偏光光がある境界面で反射（例えば図２の点
２ａでの反射）する場合、一般に ｔａｎαr ＝−ｔａｎαi ｛ｃｏｓ（θi −ｘ）／ｃｏｓ（θi ＋ｘ）｝ ・・・１式 但し、 ｓｉｎｘ＝ｓｉｎθi ／ｎ ・・・２式 が成立する。αi は光ｌ21の入射時の方位角（図３に示
すように振動方向と平面ｍ3 のなす角と呼ぶ事にす
る）、αr は反射時の同じく方位角、ｎは放物面鏡２の
屈折率、θi は平面Ｇａ、Ｇｂに対する入射角である
（「光学の原理、東海大出版会」より）。
【００１６】屈折率ｎは放物面鏡２が誘電体であるなら
実数、導体であるなら複素数をとり、これにより反射後
の偏光状態の変化の仕方が違ってくる。
【００１７】まず誘電体、つまり屈折率ｎが実数の場合
について述べる。ｎは光ｌ21が進行している空間の媒質
（図２では空気）からみた放物面鏡２の媒質の屈折率で
ありｎ＞１である。このため、２式よりｘも実数で表さ
れ、１式よりαr も実数となる。よって１式より振動方
向は平面ｍ3 から遠ざかる方向に回転する（「光学の原
理」Ｐ７１より）。その時のαr はθi によって異なる
ことは１式、２式よりわかる。また、図２からもわかる
ようにθi は０＜θi ＜θimax（θimaxは点２ａが放物
面鏡２の端部であるとき）とあらゆる値を取るので、光
ｌ22の方位角もあらゆる値を取る。
【００１８】また、点２ｂでの反射に於ても入射角が、 θib＝π／２−θia ・・・３式 を満たしながらあらゆる値を取るので、結果として光ｌ
23の方位角もあらゆる値を取る可能性があり、図２の紙
面内を進行する光ｌ23を含む出射光の振動方向はバラバ
ラで、トータル的にみて偏光していない状態となる。２
は回転放物面鏡であることから当然光ｌ21の方位角αi
も、−π／２＜αi ＜π／２の間であらゆる値をとるの
で、この点からもトータル的に放物面鏡２からの出射光
の偏光がくずれることがわかる。
【００１９】よって、放物面鏡２を介した光ｌ23は図１
に示したＰＢＳ膜２０で一対の相異なる直線偏光光に再
び分離されるのである。
【００２０】一方、放物面鏡２が導体の場合、つまり屈
折率ｎが複素数を取る場合は事情が異なる。ｎが複素数
であることから２式よりｘが複素数になる。よって、１
式よりαr が複素数となるため、位相とびが生じて反射
した光ｌ22は一般に楕円偏光光となる（「光学の原理」
Ｐ９１１より）。
【００２１】楕円偏光光となった光ｌ22が次の反射点２
ｂに於て反射することによって再び直線偏光光となるた
めの必要条件のひとつは θia＝θra＝θib ・・・４式 である（θraは点２ａでの反射角）。なぜなら直線偏光
光が入射角θi で入射した界面で、反射角θr （＝θ
i ）で反射され、位相差δが生じて楕円偏光光になると
き、光の逆進性から位相差−δの楕円偏光光が入射角θ
r （＝θi ）で同様な界面に入射して反射されると直線
偏光光になる。つまり、直線偏光光と、位相差がδであ
る楕円偏光光が、反射によって可逆になるためには少な
くとも４式を満たすことが必要となる。
【００２２】今、θia＋θib＝π／２であることから４
式は一般には満たされない。例え満たしたとしても、図
２のような放物面鏡２の反射点２ａ、２ｂで夫々π／２
だけ位相差が生じないとｌ23はｌ21と同じ振動方向を持
つ直線偏光光になり得ない。よって、ｌ23が直線偏光光
になることはないと考えてよいので図１で示したＰＢＳ
膜２０で、一対の直線偏光光に分離されるのは明らかで
ある。
【００２３】ところで、方位角αi ＝０またはπ／２の
時、光ｌ21と光ｌ23の振動方向は一致し、つまり振動方
向が放物面鏡２を介しても回転せずＰＢＳ膜に対して常
にＳ偏光光として作用し、ＰＢＳ膜２０を介して平面反
射鏡２２と放物面鏡２を行ったり来たりして照明光とし
て作用しないという事態が生じる。
【００２４】また、誘電体の反射面での反射の時、振動
方向の回転（αの変化）が小さく光ｌ23のＰＢＳ膜２０
に対してのＰ偏光光の成分がＳ偏光光の成分より少ない
ということや、導体の反射面での反射の時、生じる位相
差が小さい等の状態が生じて直線偏光光に近い楕円偏光
光となり、同じくＰＢＳ膜２０に対してのＰ偏光光の成
分が少ない、ということが生じる場合がある。このよう
な時、再帰光ｌ21の振動方向を積極的に乱すために、光
源ランプの表面を拡散面にするとよい。
【００２５】拡散面は通常、微小なプリズムが多数表面
を覆った状態と考えられ、プリズムには偏光光の振動方
向を変化させる能力が一般には非常に小さいため、拡散
面も偏光光の振動方向を変化させる能力が非常に小さ
い。しかしながら、拡散面は光の進行方向を変化させる
ことができ、例えば図４のようにある振動方向を持った
偏光光ｌ22が光源１の表面で拡散されて偏光光ｌ221 、
ｌ222 、ｌ223 、ｌ224のように分岐し、放物面鏡２の
様々な点で様々な入射角、方位角で反射することによ
り、偏光光ｌ23以外にそれぞれ異なった偏光光ｌ231 、
ｌ232 、ｌ233 を得ることができて、偏光光の振動方向
を更に乱すことができる。
【００２６】拡散面をランプ表面もしくは近傍に設ける
理由は、拡散面で拡散された光をあたかも光源１から発
した光のように振る舞わせるためである。仮にそれ以外
の場所に拡散面があると、集光手段によって略平行光が
得られなくなってしまう。
【００２７】本実施例のＰＢＳ膜は一般に誘電多層膜に
よって形成され、２つの直角プリズム２１ａ、２１ｂの
間に挟まれて接着されており、一般に言う偏光ビームス
プリッタである。入射角が４５度の光に対してＰ偏光光
とＳ偏光光に分離するように設計されている。入射角が
４５度から大巾にずれない限り、他の入射角の光に対応
した偏光ビームスプリッタも製作可能である。
【００２８】平面反射鏡２２は一般にはガラス平面上に
アルミ蒸着したものが用いられるが、反射率向上のため
に増反射コートを設けるなどの対策を行ってもよい。ま
た、偏光ビームスプリッタによって分離されたＳ偏光光
の進行方向に対して反射面が垂直になるように設置され
なければならない。
【００２９】放物面鏡２は、光源１が多量の赤外光を放
出しているので、被照明体の昇温を防止する為にコール
ドミラーで形成するとよい。本実施例ではその断面の形
状が一般にｙ＝ａｘ2 で表せるような回転放物面形状の
反射鏡を用いたが、光源の発光特性に合わせてより集光
性を高める為にｙ＝ａｘ2 ＋ｂｘ4 ＋ｃｘ6 （ａ≫ｂ、
ｃ）で表せるような断面を持った略放物形のものを用い
てもよい。また、楕円形状の反射鏡と屈折素子を組み合
わせた集光手段を用いてもよい。その他集光率を向上さ
せるために複数の鏡面で構成したり、補助の鏡を用いて
集光手段から出射される光束の断面形状を調整したり、
また他の非球面を導入した集光手段など、略平行光が得
られる構成であれば殆どの集光手段が適用できる。但
し、より好ましくは、反射に於ける損失が少ないならば
集光手段へ戻された光の反射鏡での反射回数の多いほう
が、偏光光の振動方向をより乱すことができるので望ま
しい。
【００３０】本発明の偏光照明装置は集光手段の反射鏡
へ向かう再帰光が従来例のようにλ／４光学位相板を通
過しないため、直線偏光光のままなので、 １．反射時に於ける直線偏光光の振動方向の旋回。 ２．更に導体の反射鏡の場合、反射時の位相とびによる
直線偏光光から楕円偏光光への変調。 の２つの作用により、再帰光を、ＰＢＳ膜２０で再びＰ
偏光光とＳ偏光光に分離できるような光にすることがで
きる。
【００３１】以下に本発明の偏光照明装置の他の実施例
を示す。
【００３２】図５（ａ）はプリズム２１ａ、２１ｂとＰ
ＢＳ膜２０で形成された偏光ビームスプリッタによって
分離されたＰ偏光光を、放物面鏡２２で集光手段つまり
放物面鏡２へ戻すような構成となっており、第１の実施
例でのＳ偏光光を集光手段へ戻すという点に対しての差
異となっている。
【００３３】図５（ｂ）は及び図５（ｃ）の実施例はＰ
ＢＳ膜２０を、断面が直角三角形の形状をした三角柱プ
リズム２１ｃ、２１ｄでぞれぞれ挟んで接着したもので
ある。図５（ｂ）に於て集光手段（放物面鏡２）を介し
てプリズム２１ｃに入射した光はＰＢＳ膜２０若しくは
全反射面ｃに達する。ＰＢＳ膜２０に達した光はＰＢＳ
膜２０によってＳ偏光光とＰ偏光光に分離され、Ｐ偏光
光はプリズム２１ｄの出射面から出射し、Ｓ偏光光はＰ
ＢＳ膜で反射されて全反射面ｃに達し、更にここで反射
されて集光手段へ戻る再帰光となる。
【００３４】一方、プリズム２１ｃに入射した光のうち
全反射面ｃに達した光は、ここで反射されてＰＢＳ膜２
０へ向かう。そしてＰＢＳ膜２０でＳ偏光光とＰ偏光光
に分離されてＳ偏光光は反射され集光手段へ向かう再帰
光となる。Ｐ偏光光は全反射面ｄによって反射され出射
面より出射する。
【００３５】図５（ｃ）に於て集光手段（放物面鏡２）
を介してプリズム２１ｃに入射した光もＰＢＳ膜２０若
しくは全反射面ｃに達する。ＰＢＳ膜２０に達した光は
ＰＢＳ膜２０によってＳ偏光光とＰ偏光光に分離され、
Ｐ偏光光は全反射面ｄによって反射された後出射面から
出射し、Ｓ偏光光はＰＢＳ膜で反射されて全反射面ｃに
達し、更にここで反射されて集光手段へ戻る再帰光とな
る。
【００３６】一方、プリズム２１ｃに入射した光のうち
全反射面ｃに達した光は、ここで反射されてＰＢＳ膜２
０へ向かう。そしてＰＢＳ膜２０でＳ偏光光とＰ偏光光
に分離されてＳ偏光光は反射され集光手段へ向かう再帰
光となる。Ｐ偏光光はプリズム２１ｄの出射面より出射
する。
【００３７】図６の実施例では、断面が直角三角形の形
状をした３つの三角柱プリズム２１ｅ、２１ｆ、２１ｇ
が図のように組み合わされており、夫々のプリズムの境
界面にＰＢＳ膜２０ａ、２０ｂが設けられている。
【００３８】放物面鏡２を介して入射してきた光はプリ
ズム２１ｅを透過してＰＢＳ膜２０ａまたは２０ｂでＰ
偏光光とＳ偏光光に分離され、Ｐ偏光光はそのまま出射
面から出射し、Ｓ偏光光は他方のＰＢＳ膜で反射されて
放物面鏡２へ戻る再帰光となる。
【００３９】図５（ｂ）、図５（ｃ）、図６で示した実
施例は図１や図５（ａ）に於ける実施例に比べてプリズ
ムで形成される部分が約半分の体積になるので、コンパ
クトかつ安価な偏光照明装置が実現できるという効果も
有する。
【００４０】図７の実施例は前記各実施例で用いたプリ
スム及びＰＢＳ膜の代わりにガラス平板層２３を用いて
いる。一般にブリュースター角θi を保っていればガラ
ス平板でも偏光分離特性を有するので、ガラス平板を複
数枚重ねればＰＢＳ膜を形成しなくても、偏光分離手段
とすることができる。重ねる枚数が多い程偏光分離性能
は良くなるが透過率が低くなる可能性があるので必要に
応じてガラス平板間に誘電体多層膜によるＰＢＳ膜を設
けてもよい。平面反射鏡２２はガラス平板層２３で反射
される光を、同じ光路で戻す様に前記反射される光に対
して垂直に配置されている。
【００４１】図７（ｂ）は図７（ａ）の応用例で、ガラ
ス平板層２３と平面反射鏡２２を一つの単位として、集
光手段の光軸を対称軸にして二組設けたものである。
【００４２】図７（ａ）、（ｂ）の実施例はプリズムを
用いた実施例に比べて軽量、安価になる。また、図７
（ｂ）の実施例は図７（ａ）の実施例に対して部品点数
は増えるが、小型化できるというメリットがある。
【００４３】尚、図５から図７の実施例に於て集光手段
へ戻される再帰光は、図１で示した実施例と同様に、集
光手段である放物面鏡２での反射によって偏光状態を乱
されて再び集光手段から出射してくる。
【００４４】図８は他の実施例で、二組の光源と集光手
段を有している。一方の集光手段からの光のうちＰＢＳ
膜２０で反射されたＳ偏光光は他方の集光手段へ向かう
ように構成されており、双方の集光手段からの光のうち
ＰＢＳ膜２０を透過するＰ偏光光どうしを同一の方向に
向けるための反射面２２を有するプリズム２１ｈを備え
ている。
【００４５】図９は他の実施例で、二組の光源、集光手
段、ＰＢＳ膜を有している。図９（ａ）では一方の集光
手段からの光のうち一方のＰＢＳ膜で反射されたＳ偏光
光は他方のＰＢＳ膜を介して他方の集光手段へ向かうよ
うに構成されており、双方の集光手段からの光のうちＰ
ＢＳ膜を透過するＰ偏光光どうしは、同一の方向へ出射
する。
【００４６】図９（ｂ）では一方の集光手段からの光の
うち一方のＰＢＳ膜を透過したＰ偏光光は他方のＰＢＳ
膜を介して他方の集光手段へ向かうように構成されてお
り、双方の集光手段からの光のうちＰＢＳ膜で反射する
Ｓ偏光光どうしは、同一の方向へ出射する。
【００４７】図８、図９の実施例は、光源を２個用いて
いるので、大幅な光量アップが計れる。通常、光量を上
げるには単純に光源の出力を上げることが考えられる
が、光源の出力を上げると必然的に光源の発光部が大き
くなってしまい、集光手段を介した光の平行性が悪くな
ってしまう。液晶ライトバルブのような角度依存性のあ
る被照明体を照明する場合、照明光は平行光に近いこと
が必要条件となるので、本実施例のように発光部を大き
くせずに光量アップが図れるのは、非常に好ましい。
【００４８】図１０に他の実施例を示す。本実施例は、
図５（ｂ）または図６の実施例のプリズムによる構成部
分を小型にして、同一平面上に複数個並べたものであ
る。本図に於て２０はＰＢＳ膜、２０′はＰＢＳ膜また
は反射膜である。
【００４９】次に、再帰光の平行性の低下を最小限にす
るための実施例を以下に示す。ランプの管球部表面で再
帰光が散乱する用に構成すると、ランプ管球部表面を二
次光源として前記再帰光が振る舞うので、ランプの径が
実質的に大きくなったことになり、平行性が低下してし
まう。よって平行性の低下を最小限にする為にはランプ
の管球部表面で散乱が起きない様な光源を用いればよ
い。具体的にはランプの管球部を滑らかにするなどの方
法が考えられる。また、一般にはメタルハライドランプ
よりキセノンランプのほうが管球部を滑らかに形成する
ことができるので、ランプの管球部に光が当たっても散
乱しにくいランプを形成しやすくなる。
【００５０】更に、再帰光がランプ管球部及び発光部を
通過する際に吸収され、ひいては損失光となってしまう
のを防ぐ為の実施例を図１１に示す。
【００５１】本実施例が図５（ｂ）の実施例と異なると
ころはプリズム２１ｃをプリズム２１ｃ′に置き換えた
点のみである。
【００５２】本実施例は、直角三角形を断面とする三角
柱の形状をした直角プリズム２１ｄと、該直角プリズム
２１ｄの直角を挟んでいる面と、同じ形、同じ面積を持
つ面を備えた、直角に近い鋭角プリズム２１ｃ′（図中
破線を含んだ断面積が直角三角形である）を図のように
張り合わせたものであり、張り合わせ面にＰＢＳ膜２０
を設けたものである。尚、多層膜であるＰＢＳ膜２０は
直角プリズム２１ｄ、鋭角プリズム２１ｃのどちらか一
方の面のみに設けて張り合わせても良いし、互いの面に
設けて張り合わせても良い。また、必要に応じて全反射
面ｃ、ｄにアルミ蒸着などを施しても良い。
【００５３】図１１において放物面鏡２を介して平行化
された平行光ｌ11は、ＰＢＳ膜２０により平行光ｌ11の
うちＰ偏光光ｌ11P はそのまま透過して直角プリズム２
１ｄより出射される。一方ＰＢＳ膜２０で反射されたＳ
偏光光ｌ11S は全反射面ｃで反射され、再帰光ｌ11S ′
となる。ＰＢＳ膜２０と全反射面ｃは直角をなしていな
いので、再帰光ｌ11S ′は前記平行光ｌ11とは平行とな
らずに放物面鏡２へ向かう。再帰光ｌ11S ′は、放物面
鏡２を介して該放物面鏡２の焦点位置に置かれた光源１
へと向かう。ここで、放物面鏡２で反射することによっ
て偏光光の振動方向が乱れる原理は第１の実施例と同様
なので省略する。また、前述したように再帰光ｌ11S ′
は平行光ｌ11と平行でないために放物面鏡２で反射され
ても正確に光源１へは向かわず、発光部を避けて通過す
る事になる。発光部を避けて通過した、つまり発光部に
よって吸収されない再帰光ｌ11S は再び放物面鏡２を介
して光ｌ12となってプリズム２１ｃ′へ再入射し、ＰＢ
Ｓ膜２０で光ｌ12P と光ｌ12S に再び分離される。本実
施例においてはＰＢＳ膜２０を介して放物面鏡２及び光
源１へ戻ってくる光束の光軸が光源の発光部を通過しな
いというところが本質なので、全反射面ｃが平行光ｌ11
と４５度をなすようにし、ＰＢＳ膜２０が平行光ｌ11と
４５度以外の角をなすように設定しても構わない。ま
た、ＰＢＳ膜２０と全反射面ｃの一方又は両方に曲率を
持たせる事によって再帰光の光路が発光部を通過しない
ようにする事も出来る。このとき留意すべき事は、平行
光でなくなった光ｌ12のＰＢＳ膜２０への入射角が、角
度依存性のあるＰＢＳ膜２０の許容角度を大幅に越えな
いことである。
【００５４】本実施例は図５（ｂ）の応用例と考えるこ
とができるが、他の実施例においても光を光源の方面へ
戻す為の平面反射鏡や全反射面の傾きを変えたり、曲率
を持たせることによって本実施例と同様の効果を持たせ
ることができる。
【００５５】図１２に本発明の投写型表示装置の実施例
を示す。偏光照明装置２４は前述したような実施例のう
ちのいずれかを用いている。
【００５６】偏光照明装置２４からの偏光光は液晶ライ
トバルブ７を通過することによって、画像情報を含んだ
光束となり、偏光板８で画像光のみ透過し、投写レンズ
１０を介して不図示のスクリーンに該画像光が投影され
る。
【００５７】色分解光学系を偏光照明装置２４と液晶ラ
イトバルブ７の間に、色合成光学系５を液晶ライトバル
ブ７と投写レンズ１０の間に設け、各色の光路毎に液晶
ライトバルブを設けてもよい。また、色分解光学系の一
部もしくは全部を偏光照明装置の集光手段と偏光分離手
段の間に設けてもよい。この場合、複数の偏光分離手段
が必要となるが、一般にＰＢＳ膜には波長依存性がある
ので、色分解した後に夫々の色光に適したＰＢＳ膜を容
易すれば、効率アップ、良好な色再現性に関するよりよ
い設計が可能となる。
【００５８】また、色合成光学系を用いずに複数の投写
レンズで投写し、スクリーン上で複数の画像光を合成し
てもよいし、色分解光学系を用いずに偏光照明装置を複
数用意し、それらに対応する液晶ライトバルブを照明し
てもよい。
【００５９】図１２の実施例に於て、液晶ライトバルブ
７の前に検光子としての偏光板を設ければ、液晶ライト
バルブ７に入射する偏光光の偏光比を更に高めることが
できる。
【００６０】尚、本発明は以上の実施例に限定されるも
のではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々の構
成が可能であることはいうまでもない。
【００６１】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、光源と、
該光源の背面に設けた反射鏡からなる集光手段と、該集
光手段からの光を互いに偏光方向が異なる第１、第２の
偏光光に分離する偏光分離手段と、前記第１の偏光光を
前記集光手段に戻す再帰手段のみからなり、前記再帰手
段からの第１の偏光光を前記集光手段の反射鏡で斜入射
反射させることにより前記第１の偏光光の振動方向を変
調して出射するので、光の損失の少ない偏光照明装置が
実現できる。また、λ／４光学位相板は一般に波長依存
性を有するので、λ／４光学位相板を用いずに偏光光の
振動方向を変調できるということは色むらを防ぐという
意味でも効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の偏光照明装置の実施例の作用説明図
【図２】本発明の偏光照明装置の作用の原理説明図
【図３】本発明の偏光照明装置の作用の原理説明図
【図４】本発明の偏光照明装置の他の実施例
【図５】本発明の偏光照明装置の他の実施例
【図６】本発明の偏光照明装置の他の実施例
【図７】本発明の偏光照明装置の他の実施例
【図８】本発明の偏光照明装置の他の実施例
【図９】本発明の偏光照明装置の他の実施例
【図１０】本発明の偏光照明装置の他の実施例
【図１１】本発明の偏光照明装置の他の実施例
【図１２】本発明の投写型表示装置の実施例
【図１３】従来の投写型表示装置の概略構成図
【符号の説明】
１ 光源 ２ 反射鏡 ７ 液晶ライトバルブ ６ 偏光ビームスプリッタ ８ 偏光板 １０ 投写レンズ １３ λ／４光学位相板 ２０ 偏光分離作用膜（ＰＢＳ膜） ２１ プリズム ２２ 平面反射鏡 ２４ 偏光照明装置

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光源と、該光源の背面に設けた反射鏡か
    らなる集光手段と、該集光手段からの光を互いに偏光方
    向が異なる第１、第２の偏光光に分離する偏光分離手段
    と、前記第１の偏光光を前記集光手段に戻す再帰手段の
    みからなり、前記再帰手段からの第１の偏光光を前記集
    光手段の反射鏡で斜入射反射させることにより前記第１
    の偏光光の振動方向を変調して出射することを特徴とす
    る偏光照明装置。
  2. 【請求項２】 前記光源は、メタルハライドランプ、キ
    セノンランプ等の放電管型光源を用いることを特徴とす
    る請求項１記載の偏光照明装置。
  3. 【請求項３】 前記集光手段は放物形状によって構成さ
    れる回転体、柱形状体鏡であり、該放物形の焦点近傍に
    前記光源を配置したことを特徴とする請求項１又は２記
    載の偏光照明装置。
  4. 【請求項４】 前記集光手段は楕円形状によって構成さ
    れる回転体、柱形状体鏡を備えており、該楕円形の焦点
    近傍に前記光源を配置したことを特徴とする請求項１又
    は２記載の偏光照明装置。
  5. 【請求項５】 前記集光手段は、前記光源から発する光
    のうち前記偏光分離手段以外へ向かう光を前記光源へ戻
    す為の反射手段を備えたことを特徴とする請求項１、
    ２、３又は４記載の偏光照明装置。
  6. 【請求項６】 前記再帰手段が、前記集光手段へ戻され
    る前記第一の偏光光の少なくとも一部が前記光源を通過
    しないように構成されていることを特徴とする請求項
    １、２、３、４又は５記載の偏光照明装置。
  7. 【請求項７】 前記偏光分離手段は、誘電体多層膜から
    なる偏光分離作用膜を備えることを特徴とする請求項
    １、２、３、４、５又は６記載の偏光照明装置。
  8. 【請求項８】 偏光照明装置と、該偏光照明装置からの
    偏光光を変調することにより画像光を形成する画像光形
    成手段と、該画像光形成手段により形成された画像光を
    投影する投影手段とを有する投写型表示装置において、
    前記偏光照明装置は、光源と、該光源の背面に設けた反
    射鏡からなる集光手段と、該集光手段からの光を互いに
    偏光方向が異なる第１、第２の偏光光に分離する偏光分
    離手段と、前記第１の偏光光を前記集光手段に戻す再帰
    手段のみからなり、前記再帰手段からの第１の偏光光を
    前記集光手段の反射鏡で斜入射反射させることにより前
    記第１の偏光光の振動方向を変調して出射することを特
    徴とする投写型表示装置。
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EP93100788A EP0552725B1 (en) 1992-01-21 1993-01-20 Polarization illumination apparatus and projector using the apparatus
DE69312747T DE69312747T2 (de) 1992-01-21 1993-01-20 Vorrichtung zur Beleuchtung mit polarisiertem Licht und Projektor, der diese Vorrichtung verwendet
US08/006,816 US5452128A (en) 1992-01-21 1993-01-21 Polarization illumination apparatus and projector using the apparatus

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09133905A (ja) * 1995-06-21 1997-05-20 Thomson Multimedia Sa 光偏向装置及びその装置を利用する液晶バルブ型の投射システム
USRE39040E1 (en) 1996-08-19 2006-03-28 Seiko Epson Corporation Projector
USRE39702E1 (en) 1996-08-19 2007-06-26 Seiko Epson Corporation Projector
JP2007279749A (ja) * 2007-04-12 2007-10-25 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 投射型表示装置
JP2021182161A (ja) * 2016-11-21 2021-11-25 マクセル株式会社 情報表示装置

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2242295A (en) * 1994-04-06 1995-10-30 Minnesota Mining And Manufacturing Company Polarized light sources
JPH07294850A (ja) * 1994-04-22 1995-11-10 Canon Inc 照明装置及びそれを用いた投影装置
JP2738324B2 (ja) * 1995-01-23 1998-04-08 日本電気株式会社 投写型液晶表示装置
FR2733601B1 (fr) * 1995-04-28 1997-06-27 Thomson Multimedia Sa Dispositif de separation de polarisation et application a un systeme d'eclairement d'un ecran a cristal liquide
FR2733604B1 (fr) * 1995-04-28 1997-06-27 Thomson Multimedia Sa Dispositif d'eclairement
FR2733619B1 (fr) * 1995-04-28 1997-06-27 Thomson Multimedia Sa Systeme d'eclairement d'un ecran a cristal liquide
DE69626124T2 (de) * 1995-06-26 2003-10-09 Minnesota Mining & Mfg Diffus reflektierende mehrschicht-polarisatoren und spiegel
WO1997001788A1 (en) * 1995-06-26 1997-01-16 Minnesota Mining And Manufacturing Company Transflective displays with reflective polarizing transflector
JPH11510948A (ja) * 1995-08-11 1999-09-21 ミネソタ マイニング アンド マニュファクチャリング カンパニー 多層光学フィルムを用いたエレクトロルミネッセンスランプ
US5743612A (en) * 1995-11-10 1998-04-28 Hitachi, Ltd Liquid crystal projector
US5959704A (en) 1996-02-08 1999-09-28 Fujitsu Limited Display device having diffraction grating
US5975703A (en) 1996-09-30 1999-11-02 Digital Optics International Image projection system
JP3110336B2 (ja) * 1996-10-30 2000-11-20 日本電気株式会社 投射型カラー液晶表示装置
JPH10186282A (ja) * 1996-11-11 1998-07-14 Sharp Corp 投影型画像表示装置
DE69819091T2 (de) 1997-08-26 2004-07-15 Victor Company of Japan, Ltd., Yokohama Projektions-Anzeigevorrichtung mit Beleuchtungseinrichtung und Polarisations-Strahlenteilern
US5940149A (en) * 1997-12-11 1999-08-17 Minnesota Mining And Manufacturing Company Planar polarizer for LCD projectors
JPH11183848A (ja) * 1997-12-17 1999-07-09 Seiko Epson Corp 偏光照明装置および投写型表示装置
DE69925215T2 (de) * 1998-04-02 2006-01-26 Koninklijke Philips Electronics N.V. Bildprojektionssystem mit verbesserter helligkeit
US6064523A (en) * 1998-06-29 2000-05-16 International Business Machines Corporation Apparatus for polarization conversion
US6532047B1 (en) 1998-10-27 2003-03-11 Ushiodenki Kabushiki Kaisha Irradiation device for polarized light for optical alignment of a liquid crystal cell element
JP3317915B2 (ja) * 1999-03-12 2002-08-26 エヌイーシービューテクノロジー株式会社 映像投射装置
US6196699B1 (en) * 1999-03-31 2001-03-06 Philips Electronics North America Corp. Dual lamp illumination system and projection system incorporating same
US6341038B1 (en) * 2000-02-22 2002-01-22 International Business Machines Corporation Apparatus for polarization conversion
US6778724B2 (en) * 2000-11-28 2004-08-17 The Regents Of The University Of California Optical switching and sorting of biological samples and microparticles transported in a micro-fluidic device, including integrated bio-chip devices
KR100534575B1 (ko) * 2001-04-24 2005-12-07 삼성에스디아이 주식회사 프로젝션시스템의 광전환장치
GB0116446D0 (en) * 2001-07-06 2001-08-29 Barco Nv Smearing reduction on lcd and lcos projectors
US6899440B2 (en) * 2002-05-17 2005-05-31 Infocus Corporation Polarized light source system with mirror and polarization converter
US7144133B2 (en) * 2002-05-17 2006-12-05 Infocus Corporation Transflective color recovery
JP3645890B2 (ja) 2002-06-07 2005-05-11 Ｎｅｃビューテクノロジー株式会社 プロジェクタ装置
US7159987B2 (en) * 2003-04-21 2007-01-09 Seiko Epson Corporation Display device, lighting device and projector
WO2004106983A2 (en) * 2003-05-22 2004-12-09 Optical Research Associates Illumination in optical systems
WO2004106982A2 (en) * 2003-05-22 2004-12-09 Optical Research Associates Optical combiner designs and head mounted displays
US7206133B2 (en) * 2003-05-22 2007-04-17 Optical Research Associates Light distribution apparatus and methods for illuminating optical systems
JP2007516452A (ja) * 2003-06-24 2007-06-21 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 投射型ディスプレイ等の光学系において反射光を再利用する方法及び装置
US7450310B2 (en) * 2005-05-03 2008-11-11 Optical Research Associates Head mounted display devices
EP1792225A4 (en) 2004-09-01 2010-07-28 Optical Res Associates HIGH COMPACT HEAD DISPLAY DEVICES WITH INCLINE / DECENTRE LENS ELEMENT
TWI269112B (en) * 2005-04-28 2006-12-21 Young Optics Inc Optical projecting device and polarizing light source module thereof
US20070019274A1 (en) * 2005-07-25 2007-01-25 Scott Lerner Double pass light modulator
DE102006032810A1 (de) 2006-07-14 2008-01-17 Carl Zeiss Smt Ag Beleuchtungsoptik für eine Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage, Beleuchtungssystem mit einer derartigen Beleuchtungsoptik, mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen Beleuchtungssystem, mikrolithografisches Herstellungsverfahren für Bauelemente sowie mit diesem Verfahren hergestelltes Bauelement
US20080231953A1 (en) * 2007-03-22 2008-09-25 Young Garrett J System and Method for LED Polarization Recycling
US8721149B2 (en) 2008-01-30 2014-05-13 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Illumination device having a tapered light guide
EP2247978A4 (en) 2008-01-30 2012-12-26 Qualcomm Mems Technologies Inc THIN LIGHTING SYSTEM
US8422132B2 (en) * 2008-12-02 2013-04-16 Shanghai Lexvu Opto Microelectronics Technology Co., Ltd. Integrated planar polarizing device
US20100182572A1 (en) * 2009-01-19 2010-07-22 Herb He Huang polarizer assembly and a reflective modulation-imager projection system

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1734022A (en) * 1929-10-29 Signments
US2887566A (en) * 1952-11-14 1959-05-19 Marks Polarized Corp Glare-eliminating optical system
US3153740A (en) * 1960-08-19 1964-10-20 Gen Motors Corp Light-polarizing lamp
FR1354010A (fr) * 1963-04-22 1964-02-28 Felix Levy Phare d'automobile ou autre véhicule anti-éblouissant
US3508809A (en) * 1967-12-29 1970-04-28 Rca Corp High efficiency light polarization system
US3566099A (en) * 1968-09-16 1971-02-23 Polaroid Corp Light projection assembly
US3631288A (en) * 1970-01-23 1971-12-28 Polaroid Corp Simplified polarized light projection assembly
JPS63168626A (ja) * 1987-01-06 1988-07-12 Citizen Watch Co Ltd 液晶表示体
US5042921A (en) * 1988-10-25 1991-08-27 Casio Computer Co., Ltd. Liquid crystal display apparatus
EP0422661A3 (en) * 1989-10-13 1992-07-01 Mitsubishi Rayon Co., Ltd Polarization forming optical device and polarization beam splitter
US5142387A (en) * 1990-04-11 1992-08-25 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Projection-type display device having light source means including a first and second concave mirrors
DE4123479A1 (de) * 1990-07-24 1992-01-30 Thomson Brandt Gmbh Einrichtung zur beleuchtung mit polarisiertem licht
JP2913864B2 (ja) * 1991-03-04 1999-06-28 株式会社日立製作所 偏光変換光学系及び偏光ビームスプリッタ及び液晶表示装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09133905A (ja) * 1995-06-21 1997-05-20 Thomson Multimedia Sa 光偏向装置及びその装置を利用する液晶バルブ型の投射システム
USRE39040E1 (en) 1996-08-19 2006-03-28 Seiko Epson Corporation Projector
USRE39702E1 (en) 1996-08-19 2007-06-26 Seiko Epson Corporation Projector
USRE41680E1 (en) 1996-08-19 2010-09-14 Seiko Epson Corporation Projector
JP2007279749A (ja) * 2007-04-12 2007-10-25 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 投射型表示装置
JP4610577B2 (ja) * 2007-04-12 2011-01-12 株式会社半導体エネルギー研究所 投射型表示装置
JP2021182161A (ja) * 2016-11-21 2021-11-25 マクセル株式会社 情報表示装置

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Publication number Publication date
DE69312747T2 (de) 1998-01-15
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US5452128A (en) 1995-09-19

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