JPH0522734A - 板状偏光素子および該素子を備える画像投影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 板状偏光素子および該素子を備える画像投影
装置を、光の利用効率の向上および画像投影装置のコン
パクト化が図れるようにする。 【構成】 板状偏光素子の単位２０は、３つの入射側プ
リズム２１₁ 〜２１₃ と、２つの出射側プリズム２
２₁，２２₂と、第１の入射側プリズム２１₁ と第１およ
び第２の出射側プリズム２２₁，２２₂との接触面にそれ
ぞれ設けられた第１，第２の１／４波長板２３₁，２３₂
および第１，第２の偏光分離作用膜２４₁，２４₂と、第
２の入射側プリズム２１₂ と第１の出射側プリズム２２
₁ との接触面に形成された第１の全反射ミラー２５₁
と、第３の入射側プリズム２１₃ と第２の出射側プリズ
ム２２₂ との接触面に形成された第２の全反射ミラー２
５₂ と、第２および第３の入射側プリズム２１₂，２１₃
の入射面にそれぞれ形成された第１および第２の反射
体２６₁，２６₂とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板状偏光素子および該
素子を備える画像投影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１２は、この種の画像投影装置の従来
例の一つを示す要部構成図である。

【０００３】この画像投影装置は、ハロゲンランプ，メ
タルハライドランプなどからなる、非偏光光を発する光
源101 と、光源101 から発せられた非偏光光の一部を反
射する反射ミラー102 と、光源101 から直接または反射
ミラー102 を介して入射される非偏光光の熱線を吸収ま
たは反射する熱線カットフィルタ103 と、熱線が除去さ
れた非偏光光を非偏光平行光に変換するコンデンサレン
ズ104 と、非偏光平行光を直線偏光光に変換する偏光板
105 と、直線偏光光をビデオ信号に応じて変調すること
により画像を発生せしめる画像発生器である液晶ライト
バルブ107 と、液晶ライトバルブ107 で変調された直線
偏光光のうちその透過軸方向の成分のみを透過する偏光
板108 と、偏光板108 を透過した直線偏光光をスクリー
ン（不図示）に投射して前記画像を投影する投影光学系
である投写レンズ110 とからなる。

【０００４】図１３は、この種の画像投影装置の他の従
来例を示す要部構成図である。

【０００５】この画像投影装置は、図１２に示した画像
投影装置の２つの偏光板105，108の代わりに、２つの偏
光ビームスプリッタ106，109を液晶ライトバルブ107 の
前後にそれぞれ配置したものである。

【０００６】図１２および図１３に示した画像投影装置
は、光源101 から発せられた非偏光光のうち偏光板105
または偏光ビームスプリッタ106 を透過した直線偏光光
のみを液晶ライトバルブ107 の照明光として利用するた
め、偏光板105 または偏光ビームスプリッタ106を透過
しない直線偏光光が損失となり、光の利用効率が５０％
以下になるという欠点がある。

【０００７】この欠点を解消した画像投影装置として、
図１４に示す特開昭６１−９０５８４号公報に記載され
ているものがある。

【０００８】この画像投影装置では、コンデンサレンズ
104 から出射される非偏光平行光は偏光ビームスプリッ
タ111 に入射し、偏光ビームスプリッタ111 の作用面
（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）111_aでＰ偏光光Ｌ _P はそのまま透過し、Ｓ
偏光光Ｌ_S は上方に直角に反射して全反射プリズム112
に入射する。Ｓ偏光光Ｌ_S は全反射プリズム112 で右方
に直角に反射されることにより、偏光ビームスプリッタ
111 を透過してくるＰ偏光光Ｌ_P と同一方向に全反射プ
リズム112 から出射される。ここで、Ｓ偏光光Ｌ_S とは
偏光ビームスプリッタ111 の作用面111_aに平行な偏光面
を有する直線偏光光のことであり、Ｐ偏光光Ｌ_P とはＳ
偏光成分Ｌ_S と直交する偏光面を有する直線偏光光のこ
とである。全反射プリズム112 の出射側には１／２波長
板113 が配置され、全反射プリズム112 より出射された
Ｓ偏光光Ｌ_S は、１／２波長板113 を透過することによ
り偏光面が９０°回転され、Ｐ偏光光Ｌ_P ^*に変換され
る。また、偏光ビームスプリッタ111 および１／２波長
板113 の出射側にはそれぞれ光路変更用のクサビ型レン
ズ114，115が配置され、偏光ビームスプリッタ111 を透
過してくるＰ偏光光Ｌ_Pおよび１／２波長板113 で変換
されたＰ偏光光Ｌ_P ^*は光路が変更され、液晶ライトバル
ブ117 の入射側の面上の点Ｐ₀ で交差して合成光とな
る。

【０００９】したがって、この画像投影装置では、偏光
ビームスプリッタ111 で分離されたＳ偏光光Ｌ_S および
Ｐ偏光光Ｌ_P の両方で液晶ライトバルブ117 を照明する
ことができるため、図８および図９に示した画像投影装
置よりも光の利用効率を倍にすることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した特開
昭６１−９０５８４号公報記載の画像投影装置は、Ｐ偏
光光Ｌ_P と１／２波長板113 で変換されたＰ偏光光Ｌ_P ^*
とを 図１４に示す角度θをもって液晶ライトバルブ11
7 にそれぞれ入射させるため、入射角による特性劣化が
大きい液晶ライトバルブ117 を使用する場合には、クサ
ビ型レンズ114，115から液晶ライトバルブ117 までの距
離をかなり大きくとり、入射角を小さくする必要がある
という欠点がある。

【００１１】この欠点を解消する方法としては、図１４
のクサビ型レンズ114，115を取り除き、Ｐ偏光光Ｌ_P と
１／２波長板113で変換されたＰ偏光光Ｌ_P ^*とを互いに
平行のまま液晶ライトバルブ117 に入射させる並列照明
方式が考えられる。しかし、この並列照明方式を特開昭
６１−９０５８４号公報記載の画像投影装置に適用して
も、光源111 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104 から出射される非偏光平行光
は完全なものでないため、前記２つのＰ偏光成分Ｌ_P，
Ｌ_P ^* も完全に平行なものとはならない。このことを図
１５を用いて説明する。

【００１２】有限な径φをもつ光源101 から発せられる
非偏光光は 距離Ｌを隔てて配置されたコンデンサレン
ズ104 により集束されるが、コンデンサレンズ104 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｝）の範囲で拡がりをもつ非平行光
となる。この非平行光のうち光線αは、偏光ビームスプ
リッタ111 の作用を受けずに１／２波長板113 に入射す
るため、１／２波長板113 からＳ偏光光およびＰ偏光光
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111 でＳ偏光光Ｌ_S となるが、全反射プ
リズム112 で反射されたのち、再び偏光ビームスプリッ
タ111 で反射され、光線β₁ で示すように全く別の位置
からＰ偏光光Ｌ_P ^*として１／２波長板113 から出射する
か、図１５に光線β₂ で示すように１／２波長板113 の
界面で吸収されたりそのまま透過するため損失光とな
る。

【００１３】したがって、上述した特開昭６１−９０５
８４号公報記載の画像投影装置は、並列照明方式で使用
するには問題があるため、クサビ型レンズ114，115が必
須となるが、液晶ライトバルブ117 の光入射角特性を考
慮すると、図１４に示す角度θをあまり大きくすること
ができず、クサビ型レンズ114，115と液晶ライトバルブ
117 との距離を一定値以上小さくすることができないの
で、装置全体のコンパクト化を妨げるとともに、光源10
1 と液晶ライトバルブ117 との距離の増加に伴う照明効
率（光の利用率）の低下を招くという欠点がある。

【００１４】また、上述した特開昭６１−９０５８４号
公報記載の画像投影装置は、偏光ビームスプリッタ111
および全反射プリズム112 などが必要であるため、図１
２に示したものよりも装置全体が大きくなるという欠点
がある。

【００１５】本発明の目的は、光源から発せられた非偏
光光を損失なく画像発生器に入射させることができると
ともに、画像投影装置のコンパクト化が図れる板状偏光
素子および該素子を備える画像投影装置を提供すること
にある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の板状偏光素子
は、光源手段より出射された非偏光光を偏光光に変換す
る単位が、複数並べられて構成された板状偏光素子であ
って、前記単位が、前記非偏光光の一部分を互いに偏光
面が直交する反射光および透過光に分割する分割部と、
前記反射光および前記透過光の一方を反射して他方の進
行方向とほぼ同じ方向に向ける反射部と、前記反射光お
よび前記透過光の少なくとも一方の偏光面を変化させて
両者の偏光面を一致させる変調部と、前記分割部に入射
する以外の前記非偏光光の他の部分を反射して前記光源
手段に戻す反射手段とを有し、該反射手段で反射された
前記非偏光光の他の部分を前記光源手段を介して前記分
割部で受ける。

【００１７】ここで、前記分割部が、各々が前記非偏光
光に対してほぼ同じ角度の傾きをもち一方からの反射光
が他方へ向かうよう互いに向き合う一対の分割面にそれ
ぞれ設けられた偏光分離作用膜であり、前記変調部が、
前記一対の分割面の互いに向き合う面の前記偏光分離作
用膜と反対側にそれぞれ設けられた１／４波長板であ
り、前記反射部が、前記一対の分割面の一方からの反射
光を他方の分割面に設けられた前記１／４波長板および
前記偏光分離作用膜を介して反射する、前記一対の分割
面を挟む一対の反射面であってもよい。

【００１８】また、前記１／４波長板の代わりに、１／
２波長板が前記一対の分割面の間に設けられていてもよ
い。

【００１９】さらに、前記１／２波長板が前記一対の分
割面の間の光路の中間に配されていてもよい。

【００２０】前記分割部が前記非偏光光に対して斜設さ
れ、前記反射部が前記分割部に対して平行に配され、前
記変調部として１／２波長板が前記反射光の光路に配さ
れていてもよい。

【００２１】また、前記１／２波長板は、前記反射部で
反射された前記反射光の光路に配されていてもよい。

【００２２】前記１／２波長板は、前記分割部と前記反
射部との間に配されていてもよい。さらに、前記分割部
が前記非偏光光に対して斜設され、前記反射部が前記分
割部に対して平行に配され、前記変調部として１／２波
長板が前記透過光の光路に配されていてもよい。

【００２３】本発明の画像投影装置は、非偏光光を発す
る光源と、該光源からの非偏光光を偏光光に変換する照
明光学系と、前記偏光光をビデオ信号に応じて変調する
ことにより画像を発生せしめる画像発生器と、前記画像
を投影する投影光学系とを備える画像投影装置におい
て、前記照明光学系が、本発明の板状偏光素子を有す
る。

【００２４】または、非偏光光を発する光源と、該光源
からの非偏光光を偏光光に変換する照明光学系と、前記
偏光光をビデオ信号に応じて変調することにより画像を
発生せしめる画像発生器と、前記画像を投影する投影光
学系とを備える画像投影装置において、前記画像発生器
が、赤，緑，青の各色の画像を発生させる３個の発生器
を有し、前記照明光学系が、前記非偏光光を赤，緑，青
の各色の非偏光光に分解する色分解系と、前記各色の非
偏光光の光路のそれぞれに設けられた本発明の板状偏光
素子とを有する。

【００２５】または、非偏光光を発する光源と、該光源
からの非偏光光を偏光光に変換する照明光学系と、前記
偏光光をビデオ信号に応じて変調することにより画像を
発生せしめる画像発生器と、前記画像を投影する投影光
学系とを備える画像投影装置において、前記画像発生器
が、赤，緑，青の各色の画像を発生させる３個の発生器
を有し、前記照明光学系が、前記非偏光光を赤，緑，青
の各色の非偏光光に分解する色分解系と、前記各色の非
偏光光のうち２色の非偏光光の共通光路および他の１色
の非偏光光の光路のそれぞれに設けられた本発明の板状
偏光素子とを有する。

【００２６】

【作用】本発明の板状偏光素子は、各単位ごとに分割部
と反射部と変調部とを有するため、各単位ごとに非偏光
光である入射光を偏光光に変換できるとともに、各単位
に入射してくる入射光の光束を非常に小さくすることが
できるため、各単位の入射光の進行方向に対する大きさ
を非常に小さくすることができるので、板状偏光素子の
コンパクト化が図れる。また、分割部に入射する以外の
入射光を反射手段で反射して光源に戻すことにより、該
入射光を光源で反射させて分割部に入射させるようにで
きる。

【００２７】本発明の画像投影装置は、照明光学系が本
発明の板状偏光素子を有するため、光源から発せられた
非偏光光をほとんど損失なく板状偏光素子で偏光光に変
換することができるため、光の利用効率を向上させるこ
とができるとともに、偏光素子の形状を板状とすること
ができ、板状偏光素子と画像発生器との間の距離を小さ
くすることができるため、装置全体のコンパクト化が図
れる。また、カラー画像の場合には、赤，緑，青の各色
の非偏光光の光路のそれぞれに本発明の板状偏光素子を
設けることにより、板状偏光素子の波長依存性を補償す
ることができるため、光の利用効率をさらに向上させる
ことができる。なお、この場合には、赤，緑，青の各色
の非偏光光のうち２色の非偏光光の共通光路および他の
１色の非偏光光の光路のそれぞれに本発明の板状偏光素
子を設けても、従来のものよりも光の利用効率を向上さ
せることができる。

【００２８】

【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。

【００２９】図１は本発明の板状偏光素子の第１の実施
例を示す、板状偏光素子の単位２０の構成図である。

【００３０】本実施例の板状偏光素子の単位２０は、断
面が直角三角形の三角柱の形状を有する第１の入射側プ
リズム２１₁ と、第１の入射側プリズム２１₁ の両隣に
互いに斜面を接触させて並べられた、第１の入射側プリ
ズム２１₁ と同じ形状を有する第１および第２の出射側
プリズム２２₁，２２₂と、第１の出射側プリズム２２ ₁
の第１の入射側プリズム２１₁ と反対側で互いに斜面を
接触させて並べられた、第１の入射側プリズム２１₁ の
半分の形状を有する第２の入射側プリズム２１ ₂ と、第
２の出射側プリズム２２₂ の第１の入射側プリズム２１
₁ と反対側で互いに斜面を接触させて並べられた、第２
の入射側プリズム２１₂ と同じ形状を有する第３の入射
側プリズム２１₃ とからなり、３つの入射側プリズム２
１₁ 〜２１₃ と２つの出射側プリズム２２₁，２２₂とが
一体となって一枚の平行平板を構成している。

【００３１】また、単位２０は、以下に示す構成要素か
らなる。

【００３２】（１）分割部 第１の入射側プリズム２１₁ と第１の出射側プリズム２
２₁ との接触面の第１の出射側プリズム２２₁ 側に設け
られた第１の偏光分離作用膜２４₁ と、第１の入射側プ
リズム２１₁ と第２の出射側プリズム２２₂ との接触面
の第２の出射側プリズム２２₂ 側に設けられた第２の偏
光分離作用膜２４₂ とが、非偏光光（図１では第１およ
び第２の入射光Ｐ₁，Ｐ₂）を互いに偏光面が直交する反
射光（図１では第１および第２のＳ偏光光Ｌ_S1，Ｌ_S2）
および透過光（図１では第１および第２のＰ偏光光
Ｌ_P1，Ｌ_P2）に分割する分割部として機能する。ここ
で、第１および第２の偏光分離作用膜２４₁，２４₂は、
膜面に対して平行な偏光面を有するＳ偏光光を反射し、
膜面に対して垂直な偏光面を有するＰ偏光光を透過する
特性を有する。また、第１の入射側プリズム２１₁ と第
１の出射側プリズム２２₁との接触面および第１の入射
側プリズム２１₁ と第２の出射側プリズム２２₂ との接
触面は、非偏光光に対してほぼ同じ角度の傾きをもち一
方からの反射光が他方へ向かうよう互いに向き合う一対
の分割面として機能する。

【００３３】（２）変調部 第１の入射側プリズム２１₁ と第１の出射側プリズム２
２₁ との接触面の第１の入射側プリズム２１₁ 側に設け
られた第１の１／４波長板２３₁ と、第１の入射側プリ
ズム２１₁ と第２の出射側プリズム２２₂ との接触面の
第１の入射側プリズム２１₁ 側に設けられた第２の１／
４波長板２３₂ とは、反射光および透過光の少なくとも
一方（図１では第１および第２のＳ偏光光Ｌ_S1，Ｌ_S2）
の偏光面を変化させて両者の偏光面を一致させる変調部
として機能する。ここで、第１および第２の１／４波長
板２３₁，２３₂は、第１および第２の入射光Ｐ₁，Ｐ₂の
ように入射角４５゜で入射してくる光に対して作用する
ものであり、その軸方向はＳ偏光光を円偏光に変換する
ように選択されている。

【００３４】（３）反射部 第２の入射側プリズム２１₂ と第１の出射側プリズム２
２₁ との接触面に形成された第１の全反射ミラー２５₁
と、第３の入射側プリズム２１₃ と第２の出射側プリズ
ム２２₂ との接触面に形成された第２の全反射ミラー２
５₂ とは、反射光および透過光の一方（図１では第１お
よび第２のＳ偏光光Ｌ_S1，Ｌ_S2）を反射して他方（図１
では第１および第２のＰ偏光光Ｌ_P1，Ｌ_P2）の進行方向
とほぼ同じ方向に向ける反射部として機能する。

【００３５】（４）反射手段 第２の入射側プリズム２１₂ の入射面に形成された第１
の反射体２７₁ と、第３の入射側プリズム２１₃ の入射
面に形成された第２の反射体２７₂ とは、前記分割部以
外に入射する以外の非偏光光（図１では第３の入射光Ｐ
₃ と第４の入射光Ｐ₄ ）を反射して光源に戻す反射手段
として機能する。すなわち、図２に示すように、単位２
０を複数並べて板状偏光素子を構成したとき、非偏光光
を出射する光源９０の板状偏光素子と反対側に放物形状
の反射ミラー９１を設けるとともに、光源９０を反射ミ
ラー９１の焦点位置に配設することにより、図示実線で
示す第１の反射体２７₁ に入射する非偏光光Ｌを第１の
反射体２７₁ で反射させて、光源９０に同一光路上を通
して戻し、反射ミラー９１で反射させて、板状偏光素子
を構成する別の単位２０の分割部に入射させることがで
きる。このとき、光源９０に戻された非偏光光の一部は
光源９０で拡散されるが、該非偏光光は２次光源として
作用し、反射ミラー９１で反射されて平行光として再度
出射されて利用される。なお、反射ミラー９１の代わり
に、楕円鏡と平行化光学素子（凸レンズ，凹レンズ，フ
レネルレンズなど）を用いてもよく、球面鏡と平行化光
学素子とを用いてもよい。

【００３６】次に、本実施例の板状偏光素子の単位２０
の動作について説明する。

【００３７】第１の入射側プリズム２１₁ と第１の出射
側プリズム２２₁ との接触面に対して４５゜の入射角で
入射する、ランダムな偏光面を有する第１の入射光Ｐ₁
は、第１の１／４波長板２３₁ を透過したのち第１の偏
光分離作用膜２４₁ に入射し、膜面に対して垂直な偏光
面を有する第１のＰ偏光光Ｌ_P1が第１の偏光分離作用膜
２４₁ を透過し、膜面に対して平行な偏光面を有する第
１のＳ偏光光Ｌ_S1が第１の偏光分離作用膜２４₁ で図示
右方に直角に反射されることにより、第１のＰ偏光光Ｌ
_P1と第１のＳ偏光光Ｌ_S1とに分割される。第１のＰ偏光
光Ｌ_P1は第１の出射側プリズム２２₁ の出射面から出射
する。一方、第１のＳ偏光光Ｌ_S1は、第１の１／４波長
板２３₁ を透過することにより円偏光に変換されたの
ち、第２の１／４波長板２３₂ を透過することにより第
２の偏光分離作用膜２４₂ の膜面に対して垂直な偏光面
を有する第１の変換されたＰ偏光光Ｌ_P1 ^* に変換され
る。第１の変換されたＰ偏光光Ｌ_P1 ^* は第２の偏光分離
作用膜２４₂ を透過したのち、第２の全反射ミラー２５
₂ で図示上方に直角に反射されて、第２の出射側プリズ
ム２２₂ の出射面から第１のＰ偏光光Ｌ_P1の進行方向と
同じ方向に出射する。

【００３８】また、第１の入射側プリズム２１₁ と第２
の出射側プリズム２２₂ との接触面に対して４５゜の入
射角で入射する、ランダムな偏光面を有する第２の入射
光Ｐ ₂ は、第２の１／４波長板２３₂ を透過したのち第
２の偏光分離作用膜２４₂ 入射し、膜面に対して垂直な
偏光面を有する第２のＰ偏光光Ｌ_P2が第２の偏光分離作
用膜２４₂ を透過し、膜面に対して平行な偏光面を有す
る第２のＳ偏光光Ｌ_S2が第２の偏光分離作用膜２４₂ で
図示左方に直角に反射されることにより、第２のＰ偏光
光Ｌ_P2と第２のＳ偏光光Ｌ_S2とに分割される。第２のＰ
偏光光Ｌ_P2は第２の出射側プリズム２２₂ の出射面から
出射する。一方、第２のＳ偏光光Ｌ_S2は、第２の１／４
波長板２３₂ を透過することにより円偏光に変換された
のち、第１の１／４波長板２３₁ を透過することにより
第１の偏光分離作用膜２４₁ の膜面に対して垂直な偏光
面を有する第２の変換されたＰ偏光光Ｌ_P2 ^* に変換され
る。第２の変換されたＰ偏光光Ｌ_P2 ^* は第１の偏光分離
作用膜２４₁ を透過したのち、第１の全反射ミラー２５
₁ で図示上方に直角に反射されて、第１の出射側プリズ
ム２２₁ の出射面から第２のＰ偏光光Ｌ_P2の進行方向と
同じ方向に出射する。

【００３９】したがって、本実施例の板状偏光素子の単
位２０は、第１の入射側プリズム２１₁ に入射する第１
および第２の入射光Ｐ₁，Ｐ₂を第１および第２のＰ偏光
光Ｌ _P1，Ｌ_P2と第１および第２の変換されたＰ偏光光Ｌ
_P1 ^*，Ｌ_P2 ^*とに損失なく変換して、出射面全面から出射
させることができる。

【００４０】第１の反射体２７₁ は、第１の出射側プリ
ズム２２₁ と第２の入射側プリズム２１₂ との接触面に
対して４５゜の入射角で入射する、ランダムな偏光面を
有する第３の入射光Ｐ₃ を反射させて光源に戻す。ま
た、第２の反射体２７₂ は、第２の出射側プリズム２１
₂ と第３の入射側プリズム２１₃ との接触面に対して４
５゜の入射角で入射する、ランダムな偏光面を有する第
４の入射光Ｐ₄ を反射させて光源に戻す。

【００４１】次に、本実施例の板状偏光素子の単位２０
の各構成部品の材料について説明する。

【００４２】第１，第２および第３の入射側プリズム２
１₁〜２１₃および第１および第２の出射側プリズム２２
₁，２２₂は、ガラスまたはプラスチックなどで構成する
ことができるが、第１および第２の偏光分離作用膜２４
₁，２４₂の分離機能を最適に保つためには、屈折率選択
の自由度が大きいガラスで構成した方がよい。

【００４３】第１および第２の偏光分離作用膜２４₁，
２４₂は、公知の光学多層膜で構成できる。

【００４４】第１および第２の１／４波長板２３₁，２
３₂は、雲母や水晶などの結晶性のもの，延伸した高分
子フィルム，一定の厚さをもつ、一定方向に分子軸を揃
えて配向させた低分子液晶，側鎖型高分子液晶、または
高分子中に分散させた低分子液晶など、入射角４５°で
入射する光束に対して１／４波長の位相変化を与えるも
ので構成することができる。

【００４５】第１および第２の全反射ミラー２５₁，２
５₂はアルミ蒸着ミラーを用いてもよいし、第２および
第３の入射側プリズム２１₂，２１₃を取除いて、第１お
よび第２の出射側プリズム２２₁，２２₂の第１の入射側
プリズム２２₁ と反対側の斜面を空気境界面としてもよ
い。

【００４６】第１および第２の反射体２７₁，２７₂は、
アルミ蒸着ミラーなどで構成することができる。

【００４７】次に、図１に示した単位２０を複数並べて
構成した板状偏光素子について説明する。

【００４８】単位２０を複数並べて板状偏光素子を構成
する一構成例としては、図３に示すように単位２０を横
方向に複数並べて構成した板状偏光素子４１がある。ま
た、他の構成例としては、図４に示すように単位２０を
横方向に複数並べて構成した列を、互いに隣合う列同士
ではピッチを半分ずらして複数列並べて構成した板状偏
光素子４１ａがある。なお、図３および図４に示した板
状偏光素子４１，４１ａにおいては、互いに隣合う単位
同士の接続面となる入射側プリズム（図１に示す第２の
入射側プリズム２１₂ と第３の入射側プリズム２１₃ ）
および各反射体２７₁，２７₂は、それぞれ一体的に構成
されてもよい。

【００４９】図５は、本発明の板状偏光素子の第２の実
施例を示す、板状偏光素子の単位２０ａの構成図であ
る。

【００５０】本実施例の板状偏光素子の単位２０ａが図
１に示した板状偏光素子の単位２０と異なる点は、第１
の反射体２７₁ が第１の出射側プリズム２２₁ と第２の
入射側プリズム２１₂ との接触面の第２の入射側プリズ
ム２１₂ 側に形成されている点、および第２の反射体２
７₂ が第２の出射側プリズム２２₂ と第３の入射側プリ
ズム２１₃ との接触面の第３の入射側プリズム２１₃ 側
に形成されている点である。

【００５１】すなわち、本実施例の板状偏光素子の単位
２０ａでは、第３の入射光Ｐ₃ を第１の反射体２７₁ で
図示左方に反射し、第４の入射光Ｐ₄ を第２の反射体２
７₂で図示右方に反射する。その結果、単位２０ａを複
数並べて図２に示したような板状偏光素子を構成した場
合、第１の反射体２７₁ で反射された第３の入射光Ｐ ₃
を、図５に示した単位２０ａの図示左隣に設けられる単
位２０ａの第２の反射体２７₂ で図示下方に反射して光
源に戻すことができる。また、第２の反射体２７₂ で反
射された第４の入射光Ｐ₄ を、図５に示した単位２０ａ
の図示右隣に設けられる単位２０ａの第１の反射体２７
₁ で図示下方に反射して光源に戻すことができる。

【００５２】なお、第１および第２の反射体２７₁，２
７₂を設ける代わりに、第１および第２の全反射ミラー
２５₁，２５₂の裏面も全反射ミラーとしてもよい。

【００５３】図６は、本発明の板状偏光素子の第３の実
施例を示す、板状偏光素子の単位２０ｂの構成図であ
る。

【００５４】本実施例の板状偏光素子の単位２０ｂが図
１に示した板状偏光素子の単位２０と異なる点は、第１
および第２の１／４波長板２３₁，２３₂の代わりに、１
／２波長板２６が第１の入射側プリズム２１₁と第１の
出射側プリズム２２₁ との接触面および第１の入射側プ
リズム２１₁ と第２の出射側プリズム２２₂ との接触面
の中間に設けられていることである。

【００５５】本実施例の板状偏光素子の単位２０ｂで
は、第１の入射光Ｐ₁ は、第１のＰ偏光光Ｌ_P1が第１の
偏光分離作用膜２４₁を透過し、第１のＳ偏光光Ｌ_S1が
第１の偏光分離作用膜２４₁ で図示右方に直角に反射さ
れることにより、第１のＰ偏光光Ｌ_P1と第１のＳ偏光光
Ｌ_S1とに分割される。第１のＰ偏光光Ｌ_P1は第１の出射
側プリズム２２₁ の出射面から出射する。一方、第１の
Ｓ偏光光Ｌ_S1は、１／２波長板２６を透過することによ
り偏光面が９０゜回転されて第１の変換されたＰ偏光光
Ｌ_P1 ^* に変換される。第１の変換されたＰ偏光光Ｌ_P1 ^*
は第２の偏光分離作用膜２４₂ を透過したのち、第２の
全反射ミラー２５₂ で図示上方に直角に反射されて、第
２の出射側プリズム２２₂ の出射面から第１のＰ偏光光
Ｌ_P1の進行方向と同じ方向に出射する。また、第２の入
射光Ｐ₂ は、第２のＰ偏光光Ｌ_P2が第２の偏光分離作用
膜２４₂ を透過し、第２のＳ偏光光Ｌ_S2が第２の偏光分
離作用膜２４₂ で図示左方に直角に反射されることによ
り、第２のＰ偏光光Ｌ_P2と第２のＳ偏光光Ｌ_S2とに分割
される。第２のＰ偏光光Ｌ_P2は第２の出射側プリズム２
２₂ の出射面から出射する。一方、第２のＳ偏光光Ｌ_S2
は、１／２波長板２６を透過することにより偏光面が９
０゜回転されて第２の変換されたＰ偏光光Ｌ_P2 ^* に変換
される。第２の変換されたＰ偏光光Ｌ_P2 ^* は第１の偏光
分離作用膜２４ ₁ を透過したのち、第１の全反射ミラー
２５₁ で図示上方に直角に反射されて、第１の出射側プ
リズム２２₁ の出射面から第２のＰ偏光光Ｌ_P2の進行方
向と同じ方向に出射する。

【００５６】したがって、本実施例の板状偏光素子の単
位２０ｂもまた、第１の入射側プリズム２１₁ に入射す
る第１および第２の入射光Ｐ₁，Ｐ₂を第１および第２の
Ｐ偏光光Ｌ_P1，Ｌ_P2と第１および第２の変換されたＰ偏
光光Ｌ_P1 ^* ，Ｌ_P2 ^* とに損失なく変換して、出射面全面
から出射させることができる。

【００５７】また、第３の入射光Ｐ₃ は、第１の反射体
２７₁ で反射されて光源に戻る。また、第４の入射光Ｐ
₄ は、第２の反射体２７₂ で反射されて光源に戻る。

【００５８】なお、１／２波長板２６は、第１の入射側
プリズム２１₁ と第１の出射側プリズム２２₁ との接触
面および第１の入射側プリズム２１₁ と第２の出射側プ
リズム２２₂ との接触面の間であればどこに設けられて
もよい。

【００５９】図７は、本発明の板状偏光素子の第４の実
施例を示す、板状偏光素子の単位３０の構成図である。

【００６０】本実施例の板状偏光素子の単位３０は、分
割部（偏光分離作用膜３４）が非偏光光（第１の入射光
Ｐ₁ ）に対して斜設され、反射部（全反射膜３５）が分
割部に対して平行に配され、変調部として１／２波長板
３６が反射光（Ｓ偏光光Ｌ_S）の光路、特に反射部（全
反射膜３５）で反射された反射光（Ｓ偏光光Ｌ_S ）の光
路に配されて構成されている。

【００６１】すなわち、本実施例の板状偏光素子の単位
３０は、断面が平行四辺形の第１のガラス部材３１₁
と、第１のガラス部材３１₁ の両隣に互いに斜面を接触
させて並べられた、断面が直角三角形の第２および第３
のガラス部材３１₂，３１₃とからなり、３つのガラス部
材３１₁ 〜３１₃ が一体となって一枚の平行平板を構成
している。また、第１のガラス部材３１₁ と第２のガラ
ス部材３１₂ との接触面には、全反射膜３５が設けられ
ており、第１のガラス部材３１₁ と第３のガラス部材３
１₃ との接触面には、偏光分離作用膜３４が設けられて
いる。さらに、第１のガラス部材３１₁ の出射面（第１
の入射光Ｐ₁ が入射する面と反対側の面）には、１／２
波長板３６が設けられている。ここで、偏光分離作用膜
３４は、膜面に対して平行な偏光面を有するＳ偏光光を
反射し、膜面に対して垂直な偏光面を有するＰ偏光光を
透過する特性を有する。また、１／２波長板３６は、入
射角９０゜で入射してくる光に対して作用するものであ
る。

【００６２】したがって、本実施例の板状偏光素子の単
位３０では、偏光分離作用膜３４が、入射光を互いに偏
光面が直交する反射光（Ｓ偏光光Ｌ_S ）および透過光
（Ｐ偏光光Ｌ_P ）に分割する分割部として機能する。ま
た、全反射膜３５が、反射光および透過光の一方（Ｓ偏
光光Ｌ_S ）を反射して他方（Ｐ偏光光Ｌ_P ）の進行方向
とほぼ同じ方向に向ける反射部として機能する。さら
に、１／２波長板３６が反射光および透過光の少なくと
も一方（Ｓ偏光光Ｌ_S ）の偏光面を変化させて両者の偏
光面を一致させる変調部として機能する。

【００６３】また、第２のガラス部材３１₂ の入射面に
は、反射体３７が形成されている。次に、本実施例の板
状偏光素子の単位３０の動作について説明する。

【００６４】偏光分離作用膜３４の膜面に対して４５゜
の入射角で入射する、ランダムな偏光面を有する第１の
入射光Ｐ₁ は、膜面に対して垂直な偏光面を有するＰ偏
光光Ｌ_P が偏光分離作用膜３４を透過し、膜面に対して
平行な偏光面を有するＳ偏光光Ｌ_S が偏光分離作用膜３
４で図示左方に直角に反射されることにより、Ｐ偏光光
Ｌ_P とＳ偏光光Ｌ_S とに分割される。Ｐ偏光光Ｌ_P は第
３のガラス部材３１₃の出射面（第１の入射光Ｐ₁ が入
射する面と反対側の面）から出射する。一方、Ｓ偏光光
Ｌ_S は全反射膜３５で図示上方に直角に反射され、第２
のガラス部材３１₂ の出射面からＰ偏光光Ｌ_P の進行方
向と同じ方向に出射したのち、１／２波長板３６を透過
することにより偏光面が９０゜回転されてＰ偏光光Ｌ_P ^*
に変換される。したがって、本実施例の板状偏光素子の
単位３０は、第１のガラス部材３１₁ に入射する第１の
入射光Ｐ₁ をＰ偏光光Ｌ_P と前記変換されたＰ偏光光Ｌ
_P ^*とに損失なく変換して、出射面全面から出射させるこ
とができる。

【００６５】また、全反射面３５に対して４５゜の入射
角で入射する、ランダムな偏光面を有する第２の入射光
Ｐ₂ は、反射体３７で反射されて光源に戻る。

【００６６】図７に示した単位３０を複数並べて板状偏
光素子を構成する構成例としては、図１に示した単位２
０と同様に図３および図４に示した構成例がある。

【００６７】ここで、図７に示した単位３０は、板状偏
光素子を構成する際、断面が平行四辺形のガラス部材を
複数並べて構成できるため、図１に示した単位２０より
も加工性に優れているという効果がある。すなわち、単
位２０は、偏光分離作用膜３４を片面に設けたガラス板
と全反射膜３５（たとえば、アルミ蒸着膜）を片面に設
けたガラス板とを交互に積層して、４５゜の断面で切断
し、切断面を光学研磨したのち、１／２波長板３６を接
着することにより容易に作成できる。

【００６８】図８は、本発明の板状偏光素子の第５の実
施例を示す、板状偏光素子の単位３０ａの構成図であ
る。

【００６９】本実施例の板状偏光素子の単位３０ａが図
７に示した板状偏光素子の単位３０と異なる点は、１／
２波長板３６が偏光分離作用膜３４（分割部）と全反射
膜３５（反射部）との間に配されていることである。

【００７０】本実施例の板状偏光素子の単位３０ａで
は、第１の入射光Ｐ₁ は、Ｐ偏光光Ｌ _P が偏光分離作用
膜３４を透過し、Ｓ偏光光Ｌ_S が偏光分離作用膜３４で
図示左方に直角に反射されることにより、Ｐ偏光光Ｌ_P
とＳ偏光光Ｌ_S とに分割される。Ｐ偏光光Ｌ_P は第３の
ガラス部材３１₃ の出射面から出射する。一方、Ｓ偏光
光Ｌ_S は１／２波長板３６を透過することにより偏光面
が９０゜回転されてＰ偏光光Ｌ_P ^*に変換されたのち、全
反射膜３５で図示上方に直角に反射され、第２のガラス
部材３１₂ の出射面からＰ偏光光Ｌ_P の進行方向と同じ
方向に出射する。したがって、本実施例の板状偏光素子
の単位３０ａは、第１のガラス部材３１₁に入射する入
射光ＰをＰ偏光光Ｌ_P と前記変換されたＰ偏光光Ｌ_P ^*と
に損失なく変換して、出射面全面から出射させることが
できる。

【００７１】また、全反射面３５に対して４５゜の入射
角で入射する、ランダムな偏光面を有する第２の入射光
Ｐ₂ は、反射体３７で反射されて光源に戻る。

【００７２】図９は、本発明の板状偏光素子の第６の実
施例を示す、板状偏光素子の単位３０ｂの構成図であ
る。

【００７３】本実施例の板状偏光素子の単位３０ｂが図
７に示した板状偏光素子の単位３０と異なる点は、１／
２波長板３６が透過光（Ｐ偏光光Ｌ_P ）の光路である第
３のガラス部材３１₃ の出射面に接着されていることで
ある。

【００７４】本実施例の板状偏光素子の単位３０ｂで
は、第１の入射光Ｐ₁ は、Ｐ偏光光Ｌ _P が偏光分離作用
膜３４を透過し、Ｓ偏光光Ｌ_S が偏光分離作用膜３４で
図示左方に直角に反射されることにより、Ｐ偏光光Ｌ_P
とＳ偏光光Ｌ_S とに分割される。Ｐ偏光光Ｌ_P は第３の
ガラス部材３１₃ の出射面から出射したのち、１／２波
長板３６を透過することにより偏光面が９０゜回転され
てＳ偏光光Ｌ_S ^*に変換されて出射する。一方、Ｓ偏光光
Ｌ_S は全反射膜３５で図示上方に直角に反射され、第２
のガラス部材３１₂の出射面から前記変換されたＳ偏光
光Ｌ_S の進行方向と同じ方向に出射する。したがって、
本実施例の板状偏光素子の単位３０ｂは、第１のガラス
部材３１₁ に入射する入射光ＰをＳ偏光光Ｌ_S と前記変
換されたＳ偏光光Ｌ_S ^*とに損失なく変換して、出射面全
面から出射させることができる。また、全反射面３５に
対して４５゜の入射角で入射する、ランダムな偏光面を
有する第２の入射光Ｐ₂ は、反射体３７で反射されて光
源に戻る。

【００７５】図１０は、本発明の画像投影装置の第１の
実施例を示す概略構成図である。

【００７６】本実施例の画像投影装置は、第１のコンデ
ンサレンズ６４からの平行白色光（非偏光光）を白色直
線偏光光に変換する照明光学系として図３に示した板状
偏光素子４１を用いている点が、図１２に示した従来の
画像投影装置と異なる。なお、本実施例の画像投影装置
では、板状偏光素子４１と液晶ライトバルブ６６との間
に、板状偏光素子４１からの白色直線偏光光を投写レン
ズ６８の瞳内に集光させる第２のコンデンサレンズ６５
が設けられている。

【００７７】本実施例の画像投影装置は、本発明の板状
偏光素子である板状偏光素子４１を用いて液晶ライトバ
ルブ６６を照明するため、光源６１から発せられた白色
光（非偏光光）をほとんど損失なく液晶ライトバルブ６
６に入射させることができるとともに、光源６１から液
晶ライトバルブ６６までの距離を短くすることができる
ため、画像投影装置のコンパクト化が図れる。

【００７８】図１１は本発明の画像投影装置の第２の実
施例を示す概略構成図である。

【００７９】本実施例の画像投影装置は、非偏光光（白
色光）を発する光源７１と、反射ミラー７２と、熱線カ
ットフィルタ７３と、第１のコンデンサレンズ７４と、
光源７１からの非偏光光を偏光光に変換する照明光学系
と、偏光光をビデオ信号に応じて変調することにより画
像を発生せしめる画像発生部と、画像を投影する投影光
学系とからなる。

【００８０】ここで、照明光学系は、非偏光光である白
色光を赤，緑，青の各色の非偏光光に分解する、第１の
分解用ダイクロイックミラー８１，第２の分解用ダイク
ロイックミラー８２および分解用反射ミラー８３からな
る色分解系と、各色の非偏光光の光路にそれぞれ設けら
れた、図３に示した板状偏光素子４１と同様の構成をも
つ赤色用板状偏光素子４１_R ，緑色用板状偏光素子４１
_G および青色用板状偏光素子４１_B と、赤用コンデンサ
レンズ７５_R ，緑用コンデンサレンズ７５_G および青用
コンデンサレンズ７５_B とから構成されている。また、
画像発生部は、赤，緑，青の各色の画像を発生させる３
個の発生器である赤色用液晶ライトバルブ７６_R ，緑色
用液晶ライトバルブ７６_G および青色用液晶ライトバル
ブ７６_Bからなる。さらに、投影光学系は、第１の合成
用ダイクロイックミラー８４と、合成用反射ミラー８５
と、第２の合成用ダイクロイックミラー８６と、投写レ
ンズ７８とからなる。

【００８１】本実施例の画像投影装置では、赤色の非偏
光光Ｐ_R が第１の分解用ダイクロイックミラー８１で図
示上方に直角に反射され、また、第１の分解用ダイクロ
イックミラー８１を透過したシアンの非偏光光Ｐ_G＋Ｐ_B
のうち青色の非偏光光Ｐ_B が第２の分解用ダイクロイッ
クミラー８２を透過し、緑色の非偏光光Ｐ_G が第２の分
解用ダイクロイックミラー８２で図示上方に直角に反射
されることにより、第１のコンデンサレンズ７４から出
射された、非偏光光である平行白色光Ｐ_R＋Ｐ_G＋Ｐ
_Bは、赤，緑，青の各色の非偏光光Ｐ_R，Ｐ_G，Ｐ_B に分
解される。なお、赤色の非偏光光Ｐ_R は分解用反射ミラ
ー８３で図示左方に直角に反射されたのち、赤色用板状
偏光素子４１_R に入射して、赤色の偏光光に変換され
る。また、緑色の非偏光光Ｐ_G は第２の分解用ダイクロ
イックミラー８２で反射されたのち、緑色用板状偏光素
子４１_G に入射して、緑色の偏光光に変換される。さら
に、青色の非偏光光Ｐ_B は第２の分解用ダイクロイック
ミラー８２を透過したのち、青色用板状偏光素子４１_B
に入射して、青色の偏光光に変換される。

【００８２】赤色の偏光光は、赤用コンデンサレンズ７
５_R を介して赤色用液晶ライトバルブ７６_R に入射さ
れ、カラービデオ信号の赤色成分に応じて偏光面が回転
させられることにより変調され、Ｐ偏光光およびＳ偏光
光の両方を含む光束になり、さらに赤用偏光板７７_R に
より直線偏光の赤色画像光Ｒ^* に変換される。同様にし
て、緑色の偏光光は、緑色用液晶ライトバルブ７６_G お
よび緑用偏光板７７_G の作用により、カラービデオ信号
の緑色成分に応じて変調された緑色画像光Ｇ^* に変換さ
れ、また、青色の偏光光は、青色用液晶ライトバルブ７
６_B および青用偏光板７７_B の作用により、カラービデ
オ信号の青色成分に応じて変調された青色画像光Ｂ^* に
変換される。

【００８３】赤色画像光Ｒ^* と緑色画像光Ｇ^* とは、第
１の合成用ダイクロイックミラー８４で合成されて黄色
画像光Ｒ^*＋Ｇ^*に変換されたのち、第２の合成用ダイク
ロイックミラー８６に入射する。また、青色画像光Ｂ^*
は、合成用反射ミラー８５で図示上方に直角に反射され
たのち、第２の合成用ダイクロイックミラー８６に入射
する。そして、黄色画像光Ｒ^*＋Ｇ^*が第２の合成用ダイ
クロイックミラー８６を透過し、青色画像光Ｂ^* が第２
の合成用ダイクロイックミラー８６で図示左方に直角に
反射されることにより、黄色画像光Ｒ^*＋Ｇ^*と青色画像
光Ｂ^* とが合成されて、カラービデオ信号に応じて変調
された白色画像光Ｒ^*＋Ｇ^*＋Ｂ^* に変換される。白色画
像光Ｒ^*＋Ｇ^*＋Ｂ^* は、投写レンズ７８によりスクリー
ン（不図示）に拡大投射され、スクリーンにカラー画像
が投写される。

【００８４】本実施例の画像投射装置は、赤，緑，青の
各色の非偏光光Ｐ_R，Ｐ_G，Ｐ_B ごとに板状偏光素子をも
つことにより、以下に示す効果を有する。

【００８５】（１）赤色用板状偏光素子４１_R ，緑色用
板状偏光素子４１_G および青色用板状偏光素子４１_B の
各単位に用いられている１／４波長板および偏光分離作
用膜（図１参照）の波長依存性を零にすることは困難で
あるため、非偏光光である平行白色光Ｐ_R＋Ｐ_G＋Ｐ_Bを
入射光とするよりも、赤，緑，青の各色の非偏光光
Ｐ_R，Ｐ_G，Ｐ_B を入射光とした方が光の利用効率の向上
が図れる。

【００８６】（２）一般に光源７１は有限な径を有する
ため、光源７１から発せられる白色光は必ず有限の拡が
り角をもつ。また、有限の拡がり角をもつ光のビーム径
を何らかの光学系によって圧縮すると、ビーム径の圧縮
比に逆比例して拡がり角が大きくなる。したがって、図
１４に示した従来の画像投影装置では、偏光変換ユニッ
トと液晶ライトバルブ117 までの距離が大きいため、有
限の拡がり角をもつ光のビーム径を圧縮しても、光の拡
がり角の増加により液晶ライトバルブ117 への集光効率
が低下する。一方、本実施例の画像投影装置では、薄い
平板形状の板状偏光素子を用いているため、板状偏光素
子を液晶ライトバルブに近接して設置できるので、赤，
緑，青の各色の非偏光光Ｐ_R，Ｐ_G，Ｐ_B の拡がり角の増
加による液晶ライトバルブへの集光効率の低下を防げ
る。

【００８７】次に、本発明の画像投射装置の第３の実施
例について説明する。

【００８８】本実施例の画像投射装置が図１１に示した
画像投射装置と異なる点は、緑色用板状偏光素子４１_G
および青色用板状偏光素子４１_B の代わりに、第１の分
解用ダイクロイックミラー８１と第２の分解用ダイクロ
イックミラー８２との間（緑色の非偏光光Ｐ_G と青色の
非偏光光Ｐ_B との共通光路）に設けられたシアン用板状
偏光素子を有することである。

【００８９】複数の板状偏光素子を用いる場合には、光
源から発せられる光の利用効率および色ムラの発生抑圧
の点から、各板状偏光素子は光学的に等価な位置（光の
進行方向および振幅などが等価な位置）にそれぞれ配置
された方がよいため、図１１に示した画像投射装置のよ
うに構成することが望ましいが、部品点数の削減を優先
する場合などでは、本実施例の画像投射装置のように構
成して、板状偏光素子の個数を減らしても、従来の画像
投射装置よりも光の利用効率を向上をさせることができ
るとともに、装置全体のコンパクト化も図れる。

【００９０】なお、図１１に示した画像投射装置におい
て、各色用の板状偏光素子４１_R，４１_G，４１_B とし
て、図５〜図９に示した各単位２０ａ，２０ｂ，３０，
３０ａ，３０ｂからなる板状偏光素子、または図４に示
した板状偏光素子４１ａを用いてもよい。

【００９１】本発明の画像投射装置の構成は、図１０お
よび図１１に示した構成に限定されることはなく、たと
えば、特開昭６２ー５９９１９号公報のように、各色フ
ィルタを用いて白色光を各色光に分解し、液晶ライトバ
ルブで変調された各色光をキューブプリズムで合成する
画像投射装置において、各色フィルタごとに図３に示し
た板状偏光素子４１を配置してもよい。また、特開昭６
２ー１３９１号公報のように、第１のキューブプリズム
で白色光を各色光に分解し、反射型液晶ライトバルブで
変調された各色光を第２のキューブプリズムで合成する
画像投射装置において、第１のキューブプリズムの各色
光の出射面に図３に示した板状偏光素子４１を配置して
もよい。

【００９２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は次のよう
な効果がある。

【００９３】請求項１から請求項８の発明は、分割部と
反射部と変調部と反射手段とを有する単位の入射光の進
行方向に対する大きさを非常に小さくすることができる
ため、板状偏光素子のコンパクト化が図れる。

【００９４】また、請求項９から請求項１１の発明は、
光源から発せられた非偏光光をほとんど損失なく板状偏
光素子で偏光光に変換することができるため、光の利用
効率を向上させることができるとともに、板状偏光素子
と画像発生器との間の距離を小さくすることができるた
め、装置全体のコンパクト化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の板状偏光素子の第１の実施例を示す、
板状偏光素子の単位の構成図である。

【図２】図１に示した第１および第２の反射体の機能を
説明するための図である。

【図３】図１に示した単位を複数並べて板状偏光素子を
構成した一構成例を示す部分図である。

【図４】図１に示した単位を複数並べて板状偏光素子を
構成した他の構成例を示す部分図である。

【図５】本発明の板状偏光素子の第２の実施例を示す、
板状偏光素子の単位の構成図である。

【図６】本発明の板状偏光素子の第３の実施例を示す、
板状偏光素子の単位の構成図である。

【図７】本発明の板状偏光素子の第４の実施例を示す、
板状偏光素子の単位の構成図である。

【図８】本発明の板状偏光素子の第５の実施例を示す、
板状偏光素子の単位の構成図である。

【図９】本発明の板状偏光素子の第６の実施例を示す、
板状偏光素子の単位の構成図である。

【図１０】本発明の画像投影装置の第１の実施例を示す
概略構成図である。

【図１１】本発明の画像投影装置の第２の実施例を示す
概略構成図である。

【図１２】この種の投写型表示装置の従来例の一つを示
す要部構成図である。

【図１３】この種の投写型表示装置の他の従来例を示す
要部構成図である。

【図１４】特開昭６１−９０５８４号公報に記載されて
いる投写型表示装置を示す要部構成図である。

【図１５】図１４の投写表示装置において並列照明方式
を適用したときの問題点を説明する図である。

【符号の説明】

２０，２０₁〜２０₅，２０ａ，２０ｂ，３０，３０ａ，
３０ｂ 単位 ２１₁〜２１₃ 入射側プリズム ２２₁，２２₂ 出射側プリズム ２３₁，２３₂ １／４波長板 ２４₁，２４₂，３４ 偏光分離作用膜 ２５₁，２５₂ 全反射ミラー ２６，３６ １／２波長板 ２７₁，２７₂，３７ 反射体 ３１₁〜３１₃ ガラス部材 ３５ 全反射膜 ４１，４１ａ 板状偏光素子 ４１_R 赤色用板状偏光素子 ４１_G 緑色用板状偏光素子 ４１_B 青色用板状偏光素子 ６１，７１，９０ 光源 ６２，７２，９１ 反射ミラー ６３，７３ 熱線カットフィルタ ６４，７４ 第１のコンデンサレンズ ６５ 第２のコンデンサレンズ ６６ 液晶ライトバルブ ６７ 偏光板 ６８，７８ 投写レンズ ７５_R 赤用コンデンサレンズ ７５_G 緑用コンデンサレンズ ７５_B 青用コンデンサレンズ ７６_R 赤用液晶ライトバルブ ７６_G 緑用液晶ライトバルブ ７６_B 青用液晶ライトバルブ ７７_R 赤用偏光板 ７７_G 緑用偏光板 ７７_B 青用偏光板 ８１ 第１の分解用ダイクロイックミラー ８２ 第２の分解用ダイクロイックミラー ８３ 分解用反射ミラー ８４ 第１の合成用ダイクロイックミラー ８５ 合成用反射ミラー ８６ 第２の合成用ダイクロイックミラー Ｐ，Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄ 入射光 Ｌ_P，Ｌ_P1，Ｌ_P2 Ｐ偏光光 Ｌ_S，Ｌ_S1，Ｌ_S2 Ｓ偏光光 Ｌ_P ^*，Ｌ_P1 ^*，Ｌ_P2 ^* 変換されたＰ偏光光 Ｌ_S ^*，Ｌ_S1 ^*，Ｌ_S2 ^* 変換されたＳ偏光光 Ｐ_R＋Ｐ_G＋Ｐ_B 平行白色光 Ｐ_R 赤色の非偏光光 Ｐ_G 緑色の非偏光光 Ｐ_B 青色の非偏光光 Ｒ^* 赤色画像光 Ｇ^* 緑色画像光 Ｂ^* 青色画像光 Ｒ^*＋Ｇ^* 黄色画像光 Ｒ^*＋Ｇ^*＋Ｂ^* 白色画像光

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源手段より出射された非偏光光を偏光
   光に変換する単位が、複数並べられて構成された板状偏
   光素子であって、 前記単位が、 前記非偏光光の一部分を互いに偏光面が直交する反射光
   および透過光に分割する分割部と、 前記反射光および前記透過光の一方を反射して他方の進
   行方向とほぼ同じ方向に向ける反射部と、 前記反射光および前記透過光の少なくとも一方の偏光面
   を変化させて両者の偏光面を一致させる変調部と、 前記分割部に入射する以外の前記非偏光光の他の部分を
   反射して前記光源手段に戻す反射手段とを有し、 該反射手段で反射された前記非偏光光の他の部分を前記
   光源手段を介して前記分割部で受けることを特徴とする
   板状偏光素子。
2. 【請求項２】 前記分割部が、各々が前記非偏光光に対
   してほぼ同じ角度の傾きをもち一方からの反射光が他方
   へ向かうよう互いに向き合う一対の分割面にそれぞれ設
   けられた偏光分離作用膜であり、 前記変調部が、前記一対の分割面の互いに向き合う面の
   前記偏光分離作用膜と反対側にそれぞれ設けられた１／
   ４波長板であり、 前記反射部が、前記一対の分割面の一方からの反射光を
   他方の分割面に設けられた前記１／４波長板および前記
   偏光分離作用膜を介して反射する、前記一対の分割面を
   挟む一対の反射面であることを特徴とする請求項１の板
   状偏光素子。
3. 【請求項３】 前記１／４波長板の代わりに、１／２波
   長板が前記一対の分割面の間に設けられていることを特
   徴とする請求項２の板状偏光素子。
4. 【請求項４】 前記１／２波長板が前記一対の分割面の
   間の光路の中間に配されていることを特徴とする請求項
   ３の板状偏光素子。
5. 【請求項５】 前記分割部が前記非偏光光に対して斜設
   され、前記反射部が前記分割部に対して平行に配され、
   前記変調部として１／２波長板が前記反射光の光路に配
   されていることを特徴とする請求項１の板状偏光素子。
6. 【請求項６】 前記１／２波長板は、前記反射部で反射
   された前記反射光の光路に配されていることを特徴とす
   る請求項５の板状偏光素子。
7. 【請求項７】 前記１／２波長板は、前記分割部と前記
   反射部との間に配されていることを特徴とする請求項５
   の板状偏光素子。
8. 【請求項８】 前記分割部が前記非偏光光に対して斜設
   され、前記反射部が前記分割部に対して平行に配され、
   前記変調部として１／２波長板が前記透過光の光路に配
   されていることを特徴とする請求項１の板状偏光素子。
9. 【請求項９】 非偏光光を発する光源と、該光源からの
   非偏光光を偏光光に変換する照明光学系と、前記偏光光
   をビデオ信号に応じて変調することにより画像を発生せ
   しめる画像発生器と、前記画像を投影する投影光学系と
   を備える画像投影装置において、 前記照明光学系が、請求項１乃至請求項８いずれか１項
   の板状偏光素子を有することを特徴とする画像投影装
   置。
10. 【請求項１０】 非偏光光を発する光源と、該光源から
    の非偏光光を偏光光に変換する照明光学系と、前記偏光
    光をビデオ信号に応じて変調することにより画像を発生
    せしめる画像発生器と、前記画像を投影する投影光学系
    とを備える画像投影装置において、 前記画像発生器が、赤，緑，青の各色の画像を発生させ
    る３個の発生器を有し、 前記照明光学系が、前記非偏光光を赤，緑，青の各色の
    非偏光光に分解する色分解系と、前記各色の非偏光光の
    光路のそれぞれに設けられた請求項１乃至請求項８いず
    れか１項の板状偏光素子とを有することを特徴とする画
    像投影装置。
11. 【請求項１１】 非偏光光を発する光源と、該光源から
    の非偏光光を偏光光に変換する照明光学系と、前記偏光
    光をビデオ信号に応じて変調することにより画像を発生
    せしめる画像発生器と、前記画像を投影する投影光学系
    とを備える画像投影装置において、 前記画像発生器が、赤，緑，青の各色の画像を発生させ
    る３個の発生器を有し、 前記照明光学系が、前記非偏光光を赤，緑，青の各色の
    非偏光光に分解する色分解系と、前記各色の非偏光光の
    うち２色の非偏光光の共通光路および他の１色の非偏光
    光の光路のそれぞれに設けられた請求項１乃至請求項８
    いずれか１項の板状偏光素子とを有することを特徴とす
    る画像投影装置。