JPH06202041A - 偏光照明装置および投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光の利用効率をより向上させる。 【構成】 放物面反射鏡２の焦点位置近傍に配置された
光源１と、光源１からの光束が直接または放物面反射鏡
２を介して入射されるλ／４光学位相板３と、λ／４光
学位相板３から出射される光束のＰ偏光成分ＬP を透過
させ、Ｓ偏光成分ＬS を反射させる偏光ビームスプリッ
タ４とを有する。偏光ビームスプリッタ４のＳ偏光成分
ＬS が反射して得られる側には、再帰反射面を構成する
コーナーキューブアレイ５が設けられている。コーナー
キューブアレイ５に入射したＳ偏光成分ＬS は、入射方
向と平行に反射されて光源１に戻る。光源１に戻ったＳ
偏光成分ＬS が再び偏光ビームスプリッタ４に入射され
る際には、λ／４光学位相板３によりＰ偏光成分ＬP に
変換され、偏光ビームスプリッタ４を透過する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として液晶ライトバ
ルブを用いた投射型表示装置の照明として利用される偏
光照明装置、および該偏光照明装置を有する投射型表示
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶ライトバルブを用いた投射型表示装
置では、液晶ライトバルブの性質上、照明光の偏光方向
が単一方向に揃っていることが求められる。従来、単一
方向成分のみを持つ直線偏光を得るための最も平易な方
法としては、偏光板を利用したものが古くから知られて
いるが、偏光板においては非選択方向成分の偏光は吸収
によって損失する、すなわち一方向の直線偏光成分しか
利用できないため、全光量の２分の１は理論上失われる
ことになり光の利用効率の点であまり望ましくない。そ
こで最近では、光の利用効率を改善する目的で、偏光板
を用いることなく偏光方向を単一方向に揃えることので
きる偏光照明装置を備えた投射型表示装置が提案されて
いる。

【０００３】図１１は、従来の投射型表示装置の一例の
構成図である。この投射型表示装置は図１１に示すよう
に、光源１０１と、光源１０１から発せられる光束の一
部を反射する反射鏡１０２と、光源１０１からの光束が
直接または反射鏡１０２を介して入射されるλ／４光学
位相板１０３と、λ／４光学位相板１０３を透過した光
束の、Ｐ偏光成分ＬP を通過し、Ｓ偏光成分ＬS を反射
させる偏光ビームスプリッタ１０４と、偏光ビームスプ
リッタ１０４を透過したＰ偏光成分ＬP を画像信号に応
じて変調する液晶ライトバルブ１０６と、変調されたＰ
偏光成分ＬP のうちその透過軸方向の成分のみを透過す
る偏光板１０７と、偏光板１０７を透過するＰ偏光成分
ＬP をスクリーン（不図示）に拡大投射する投写レンズ
１０８とを有する。さらに、偏光ビームスプリッタ１０
４のＳ偏光成分ＬS が反射して得られる側には再帰反射
面１０５が設けられる。

【０００４】これにより、光源１０１から発せられ、λ
／４光学位相板１０３を透過した光束は、偏光ビームス
プリッタ１０４によりＰ偏光成分ＬP とＳ偏光成分ＬS
とに分離される。Ｐ偏光成分ＬP は、そのまま偏光ビー
ムスプリッタ１０４を透過し、液晶ライトバルブ１０６
を照明する。一方、Ｓ偏光成分ＬS は、偏光ビームスプ
リッタ１０４で反射され、再帰反射面１０５で再度反射
された後、偏光ビームスプリッタ１０４で再び反射され
る。そしてこの反射光はλ／４光学位相板１０３を介し
て光源１０１に照射され、さらに反射鏡１０２で反射さ
れてλ／４光学位相板１０３に再度入射される。λ／４
光学位相板１０３に再度入射されたＳ偏光成分ＬS はそ
の偏光方向が９０°回転されてＰ偏光成分ＬP に変換さ
れるため、そのまま偏光ビームスプリッタ１０４を透過
して液晶ライトバルブ１０６を照明する。したがって、
液晶ライトバルブ１０６に入射する光束全てＰ偏光成分
ＬP に揃えられ、理論上１００％の光利用効率が得られ
ると考えられている。

【０００５】また、光の利用効率を改善した他の従来例
としては、図１２に示すものが知られている。

【０００６】図１２に示した投射型表示装置は、光源１
３１と、反射鏡１３２と、光源１３１から直接または反
射鏡１３２を介して入射される光束の熱線を吸収または
反射する熱線カットフィルタ１４１と、熱線カットフィ
ルタ１４１を透過した光束の、Ｐ偏光成分ＬP を通過
し、Ｓ偏光成分ＬS を反射させる偏光ビームスプリッタ
１３４とを有し、偏光ビームスプリッタ１３４の、Ｓ偏
光成分ＬS が反射して得られる側には全反射プリズム１
４２が設けられている。Ｓ偏光成分ＬS は、この全反射
プリズム１４２で直角に反射して、偏光ビームスプリッ
タ１３４を通過するＰ偏光成分ＬP と同一方向に出射さ
れる。全反射プリズム１４２の出射側にはλ／２光学位
相板１４３が配置され、全反射プリズム１４２より出射
されるＳ偏光成分ＬS は、λ／２光学位相板１４３によ
りその偏光方向が９０°回転され、Ｐ偏光成分ＬP に変
換される。また、偏光ビームスプリッタ１３４およびλ
／２光学位相板１４３の出射側には光路変更用のくさび
型プリズム１４５が配置され、変更ビームスプリッタ１
３４から出射されるＰ偏光成分ＬP およびλ／２光学位
相板１４３で変換されたＰ偏光成分ＬP は、それぞれ光
路が変更され、液晶ライトバルブ１４６の入射側の面上
の点Ｐ₀ で交差して合成光となる。

【０００７】このように、この投射型表示装置では、変
更ビームスプリッタ１３４で分離されるＳ偏光成分ＬS
をＰ偏光成分ＬP に変換して偏光ビームスプリッタ１３
４を透過するＰ偏光成分ＬP と平行に出射させ、両方で
液晶ライトバルブ１４６を照明することで、光源１３１
の光の利用効率を向上させている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た各投射型表示装置のうち、図１１に示したものでは、
実際に有限の大きさを持つ光源を用いた場合、光軸近傍
とその周辺部とでは偏光ビームスプリッターに対する入
射角が異なるため、全ての光束が再帰反射面に対して垂
直入射することはない。その結果、鏡面である再帰反射
面に対する入射光と反射光とは同一の光路をとらないた
め、偏光ビームスプリッターで再反射した光は必ずしも
光源位置に再入射する（戻る）わけではなく、実際の光
利用効率は偏光板を利用した場合の２倍までは達しない
という問題点があった。

【０００９】一方、図１２に示したものでは、光源の像
が投写レンズの瞳面上に結像されるのが最も照明効率が
良いのであるが、見かけ上２つの光源からの光が液晶ラ
イトバルブ面上で交差する２軸の光学系となっているた
めに、投射レンズの瞳の位置では２つの光源が分離して
結像されている。このため、投射レンズは極めて大きな
瞳を有するものが必要となる。これは実際的ではなく、
結果として投影レンズによる光源のけられを生じ、かえ
って光源の光の利用効率を低下させてしまうという問題
点があった。また、２つの偏光成分をくさび形プリズム
で合成するためにはくさび形プリズムと液晶ライトバル
ブとを図１２に示した間隔Ｌだけあける必要があるの
で、光学系が大きくなるという問題点もあった。

【００１０】本発明の目的は、光の利用効率をより向上
させる偏光照明装置および該偏光照明装置を備えた投射
型表示装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の偏光照明装置は、光源と、該光源から発せられ
る光束を反射させる反射手段と、前記光源および前記反
射手段からの入射光束の一方の偏光成分を透過し他方の
偏光成分を反射する偏光分離手段と、前記一方または他
方の偏光成分の入射光束を、該入射光束の入射方向と略
平行に反射させる反射光学手段とを具備することを特徴
とする。

【００１２】また、光源と、該光源から発せられる光束
を反射させる第１の反射手段と、前記光源および前記第
１の反射手段からの入射光束の一方の偏光成分を透過し
他方の偏光成分を反射するとともに、前記各偏光成分を
一成分に揃えて第１および第２の光束を被照明領域に向
けて出射する偏光分離手段と、前記光源および前記第１
の反射手段の出射側に設けられ、前記第１および第２の
光束により前記被照明領域を照明するよう該被照明領域
の形状に対応した開口を有する第２の反射手段とを具備
するものであってもよい。

【００１３】本発明の投射型表示装置は、光源と、該光
源から発せられる光束を反射させる反射手段と、前記光
源及び前記反射手段からの入射光束の一方の偏光成分を
透過し他方の偏光成分を反射する偏光分離手段と、前記
一方または他方の偏光成分の入射光束を、該入射光束の
入射方向と略平行に反射させる反射光学手段と、投射す
べき像を形成し前記偏光分離手段からの照明光束を入射
する像形成手段と、該像形成手段からの像光束を被投射
側に向けて投射する投射光学手段とを具備することを特
徴とする。

【００１４】また、光源と、該光源から発せられる光束
を反射させる第１の反射手段と、前記光源および前記第
１の反射手段からの入射光束の一方の偏光成分を透過し
他方の偏光成分を反射するとともに、前記各偏光成分を
一成分に揃えて第１および第２の光束を出射する偏光分
離手段と、投射すべき像を形成し前記偏光分離手段から
の照明光束を入射する像形成手段と、前記光源および前
記第１の反射手段の出射側に設けられ、前記第１および
第２の光束により前記像形成手段を照明するよう該像形
成手段の被照明領域の形状に対応した開口を有する第２
の反射手段と、前記像形成手段からの２つの光束の光軸
が交差する位置の近傍に瞳を対応させ、該像形成手段か
らの像光束を被投射側に投射する投射光学手段とを具備
するものであってもよい。

【００１５】

【作用】上記のとおり構成された請求項１に記載の偏光
照明装置の発明では、光源から発せられた光束は、光源
から直接あるいは反射手段で反射されて偏光分離手段に
入射し、そのうちの一方の偏光成分のみが偏光分離手段
を透過して照明光として利用される。一方、光源から発
せられた光束の他方の偏光成分は、偏光分離手段により
反射され、反射光学手段に入射する。反射光学手段に入
射された他方の偏光成分は、反射光学手段で反射されて
再び偏光分離手段に入射され、偏光分離手段で再反射さ
れる。偏光分離手段で再反射された他方の偏光成分は、
反射手段により光源位置に戻された後、再び偏光分離手
段に入射する。このとき、他方の偏光成分は反射手段で
の反射を繰り返すうちに偏光が乱れているので、偏光分
離手段により再度２つの偏光成分に分離され、偏光分離
手段を透過した偏光成分が照明光として利用される。こ
こで、反射光学手段は、入射光束を入射方向と略平行に
反射されるものであるので、反射光学手段への入射光が
反射光学手段に対して垂直に入射しなくても、反射光学
手段に入射された光束は確実に光源位置に戻される。そ
の結果、偏光分離手段に入射された光束を有効に利用で
き、光の利用効率が向上する。

【００１６】

【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。

【００１７】（第１実施例）図１は、本発明の偏光照明
装置の第１実施例の構成図である。この偏光照明装置は
図１に示すように、反射手段としての放物面反射鏡２の
焦点位置近傍に配置された、ハロゲンランプ、あるいは
メタルハライドランプ等からなる光源１と、光源１から
の光束が直接または放物面反射鏡２を介して入射される
λ／４光学位相板３と、λ／４光学位相板３から出射さ
れる光束のＰ偏光成分ＬP を透過させ、Ｓ偏光成分ＬS
を反射させる作用面（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）４ａが形成された偏光
分離手段としての偏光ビームスプリッタ４とを有する。
さらに、偏光ビームスプリッタ４のＳ偏光成分ＬS が反
射して得られる側には、反射光学手段を構成するコーナ
ーキューブアレイ５が設けられている。

【００１８】この偏光照明装置では、光源１から発した
光束は、直接または放物面反射鏡２で反射後、λ／４光
学位相板３を透過する。λ／４光学位相板３から出射し
た光束は、偏光ビームスプリッタ４の作用面４ａでその
Ｐ偏光成分ＬP が透過され、Ｓ偏光成分ＬS が反射され
ることにより、Ｐ偏光成分ＬP とＳ偏光成分ＬS とに分
離される。

【００１９】偏光ビームスプリッタ４の作用面４ａで反
射されたＳ偏光成分ＬS は、コーナーキューブアレイ５
へ入射する。コーナーキューブアレイ５は、図２に示す
ように立方体の１つの頂点Ａと、それに隣接する３つの
頂点Ｂ、Ｃ、Ｄとで定められる四面体のコーナーキュー
ブプリズム５ａを複数個並べたものであり、入射方向に
関わらず、光束を入射した方向と同一の方向に（平行
に）反射させる働きがある。このため、コーナーキュー
ブアレイ５に入射したＳ偏光成分ＬS は、入射光路と平
行に、ほぼ同一の光路をとって偏光ビームスプリッタ４
に再入射する。偏光ビームスプリッタ４に再入射したＳ
偏光成分ＬS は再び作用面４ａで反射され、λ／４光学
位相板３に再入射する。そして、放物面反射鏡２で反射
した後、光源１に再入射し、再び放物面反射鏡２で反射
してλ／４光学位相板３を透過する。これにより、Ｓ偏
光成分ＬS はその偏光面が９０°回転してＰ偏光成分Ｌ
P に変換される。変換されたＰ偏光成分ＬP は偏光ビー
ムスプリッタ４の作用面４ａをそのまま通過し、偏光ビ
ームスプリッタ４から出射される。

【００２０】以上説明したように、反射光学手段として
コーナーキューブアレイ５を用いることで、偏光ビーム
スプリッタ４で反射したＳ偏光成分ＬS がコーナーキュ
ーブアレイ５に垂直に入射しなくても、コーナーキュー
ブアレイ５に対する入射光と反射光とは平行でほぼ同一
の光路をとり、偏光ビームスプリッタ４で再反射したＳ
偏光成分ＬS は必ず光源１の位置に戻る。その結果、光
源１が有限の大きさを持つものであっても、偏光ビーム
スプリッタ４からは光源１の全光量がＰ偏光成分ＬP に
変換されて出射するので、光の利用効率を高めて、投射
光の輝度を向上させることができる。

【００２１】次に、本実施例の偏光照明装置を備えた投
射型表示装置について図３を参照して説明する。図３
は、図１に示した偏光照明装置を備えた投射型表示装置
の一実施例の構成図である。

【００２２】この投射型表示装置は図３に示すように、
図１に示した偏光照明装置１０と、偏光照明装置１０の
出射側に設けられて、偏光照明装置１０の偏光ビームス
プリッタ４から出射したＰ偏光成分ＬP を画像信号に応
じて変調する、像形成手段としての液晶ライトバルブ６
と、変調されたＰ偏光成分ＬP のうちその透過軸方向の
成分のみを透過する偏光板７と、偏光板７を透過するＰ
偏光成分ＬP を被投射側に配置されたスクリーン（不図
示）に拡大投射する投射光学手段としての投写レンズ８
とを有する。

【００２３】光源１から発せられた光束は、偏光ビーム
スプリッタ４でＰ偏光成分ＬP とＳ偏光成分ＬS とに分
離され、Ｐ偏光成分ＬP は偏光ビームスプリッタ４を透
過して液晶ライトバルブ６を照明する。一方、Ｓ偏光成
分ＬS は、前述したようにコーナーキューブアレイ５お
よび偏光ビームスプリッタ４で反射されて光源１に戻
り、再度偏光ビームスプリッタ４に入射するが、このと
きλ／４光学位相板３によりＰ偏光成分ＬP に変換され
ているので、偏光ビームスプリッタ４を透過して液晶ラ
イトバルブ６を照明する。結局、光源１から発せられる
光束は、全てＰ偏光成分ＬP に揃えられて液晶ライトバ
ルブ６に入射するため、偏光板７との組み合せにより画
像が形成され、投射レンズ８によりスクリーン（不図
示）上に拡大投影される。

【００２４】このように本投射型表示装置では、図１に
示した偏光照明装置により液晶ライトバルブ６を照明す
るので、光源１から発せられる光束をより有効に利用で
き、スクリーン上に拡大投影される画像の明るさを明る
くすることができる。

【００２５】本実施例では、放物面反射鏡２と偏光ビー
ムスプリッタ４との間にλ／４光学位相板３を配置した
ものの例を示したが、λ／４光学位相板３はかならずし
も設けなくてもよい。その理由は、Ｓ偏光成分ＬS がコ
ーナーキューブアレイ５で反射されて光源１の位置に戻
り、再度偏光ビームスプリッタ４に入射する際には、曲
面である放物面反射境２での反射が繰り返されることに
より偏光が乱れてＰ偏光成分Ｌp に変換されるものもで
てくるためである。

【００２６】（第２実施例）図４は、本発明の偏光照明
装置の第２実施例の反射光学手段の構成図である。本実
施例は、反射光学手段として、第１実施例で用いたコー
ナーキューブアレイ５（図１参照）にかえて、凸レンズ
であるキャッツアイレンズ１５ａの焦点面に高反射率の
反射鏡面１５ｂを設けた、いわゆるキャッツアイ光学系
を用いたものである。その他の構成については第１実施
例のものと同様であるのでその説明は省略する。

【００２７】偏光ビームスプリッタ（不図示）で反射さ
れたＳ偏光成分ＬS は、キヤッツアイレンズ１５ａに入
射すると屈折作用を受け、反射鏡面１５ｂで反射され
る。キャッツアイ光学系は、入射した光束を、入射方向
によらずにその方向へ反射させる働きがあるので、反射
鏡面１５ｂで反射したＳ偏光成分ＬS は、入射方向によ
らずにその方向と平行な光路をとって偏光ビームスプリ
ッタに再入射する。そして、第１実施例と同様に、偏光
ビームスプリッタに再入射したＳ偏光成分ＬS は光源
（不図示）に戻り、偏光方向がＰ偏光成分ＬP に変換さ
れて再度偏光ビームスプリッターに入射し、照明光とし
て利用されるので、光利用効率が向上する。

【００２８】（第３実施例）図５は、本発明の偏光照明
装置の第３実施例の反射光学手段の構成図である。本実
施例は、反射光学手段として、第１実施例で用いたコー
ナーキューブアレイ５（図１参照）にかえて、収斂作用
を有する複数個の透明球体２５ａを同一平面上に密着し
て保持するとともに、各透明球体２５ａの焦点面に反射
鏡面２５ｂを設けたものにより構成したものである。そ
の他の構成については第１実施例のものと同様であるの
で、その説明は省略する。

【００２９】偏光ビームスプリッタ（不図示）で反射さ
れたＳ偏光成分ＬS は、透明球体２５ａに入射すると屈
折作用を受け、反射鏡面１５ｂで反射される。このと
き、反射鏡面１５ｂで反射したＳ偏光成分ＬS は、入射
した方向によらずにその方向と平行な光路をとって偏光
ビームスプリッタに再入射する。そして、偏光ビームス
プリッタにに再入射したＳ偏光成分ＬS が照明光として
利用される原理は、第１実施例および第２実施例と同様
である。

【００３０】（第４実施例）図６は、本発明の偏光照明
装置の第４実施例の構成図である。本偏光照明装置は、
ハロゲンランプあるいはメタルハライドランプ等からな
る光源３１と、放物面あるいは楕円面あるいは光源３１
の大きさを考慮した非球面形状の、第１の反射手段とし
ての反射鏡３２と、光源３１から直接または反射鏡３２
を介して入射される光束の熱線を吸収または反射する熱
線カットフィルタ４１と、熱線カットフィルタ４１を透
過した光束のＰ偏光成分ＬP を通過させ、Ｓ偏光成分Ｌ
S を反射させる偏光ビームスプリッタ３４とを有し、偏
光ビームスプリッタ３４の、Ｓ偏光成分ＬS が反射して
得られる側には全反射プリズム４２が設けられている。
Ｓ偏光成分ＬS は、この全反射プリズム４２で直角に反
射して、偏光ビームスプリッタ３４を通過するＰ偏光成
分ＬP と同一方向に出射される。全反射プリズム４２の
出射側にはλ／２光学位相板４３が配置され、全反射プ
リズム４２より出射されるＳ偏光成分ＬS は、λ／２光
学位相板４３によりその偏光方向が９０°回転され、Ｐ
偏光成分ＬP に変換される。これら偏光ビームスプリッ
タ３４、全反射プリズム４２、およびλ／２光学位相板
４３により、入射光束の一方の偏光成分を透過し他方の
偏光成分を反射するとともに、各偏光成分を一成分に揃
えて第１および第２の光束を被照明領域に向けて出射す
る偏光分離手段を構成する。

【００３１】また、反射鏡３２の開口端縁部には、光源
３１から直接軸外へ放射される光束の一部を再度光源３
１の方向へ反射させる、第２の反射手段としての再帰反
射鏡４４が設けられている。再帰反射鏡４４は、光源３
１の近傍に曲率中心がくるように反射鏡３２に対向配置
された球面鏡である。再帰反射鏡４４の中央部には、図
７に示すように光源３１から発せられる光束の光軸上か
ら見て、縦方向が後述する液晶ライトバルブ４６（図８
参照）の半分の形状にほぼ一致する矩形状の開口４４ａ
が形成されている。これにより、光源３１から発せられ
た光束は全て、開口４４ａを介して平行光として出射さ
れ、偏光ビームスプリッタ３４に入射する。また、光源
３１から発せられる光束の光軸上から見た、偏光ビーム
スプリッタ３４の断面は、その縦横比が照明する液晶ラ
イトバルブ４６（図８参照）の縦横比の１／２となって
おり、合成された矩形光束の断面がこの液晶ライトバル
ブ４６の縦横比に一致している。

【００３２】以上説明したように、光源３１から発せら
れた光束は、再帰反射鏡４４の中央部に設けられた矩形
の開口４４ａを介して、矩形の偏光ビームスプリッタ３
４に入射され、これが全てＰ偏光成分ＬP に揃えられて
出射されるため、光源３１から発せられる光束の利用効
率を向上させることができる。

【００３３】図８は、図６に示した偏光照明装置を備え
た投射型表示装置の一実施例の構成図である。本投射型
表示装置は、図６に示した偏光照明装置５０と、偏光照
明装置５０の出射側に配置された光路変更用のくさび型
プリズム４５と、くさび型プリズム４５により光路が偏
光されたＰ偏光成分ＬP を画像信号に応じて変調するた
めの、像形成手段としての液晶ライトバルブ４６と、変
調されたＰ偏光成分ＬP のうちその透過軸方向の成分の
みを透過する偏光板４７と、偏光板４７を透過するＰ偏
光成分ＬP をスクリーン（不図示）に拡大投射する投射
光学手段としての投写レンズ４８とを有する。

【００３４】これにより、偏光照明装置５０の偏光ビー
ムスプリッタ３４およびλ／２光学位相板４３からそれ
ぞれ出射されたＰ偏光成分ＬP は、くさび型プリズム４
５で各々光軸を傾けながら液晶ライトバルブ４６を通過
し、偏光板４７により変調された画像が投写レンズ４８
で投射される。その際、くさび型プリズム４５で光軸を
傾けた各々の光束が投写レンズ４８の瞳近傍で交差して
スクリーン（不図示）に投射される。その結果、投写レ
ンズ４８の瞳を大きくすることなく偏光変換が利用でき
る。

【００３５】図９は、図６に示した偏光照明装置を備え
た投射型表示装置の他の実施例の構成図である。本投射
型表示装置は、偏光照明装置５０の偏光ビームスプリッ
タ３４およびλ／２光学位相板４３からそれぞれ出射さ
れたＰ偏光成分を色分解系により三原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）
に分解し、それを再度合成して投写レンズ５８を介して
スクリーン（不図示）に投射するものである。図８に示
したものと同様のくさび型プリズム５５、液晶ライトバ
ルブ５６、および偏光板５７は、それぞれ前記色分解系
により分解された各色毎に配置されており、各液晶ライ
トバルブ５６は、三原色各々の画像信号を個別に形成す
るように同期作動する。

【００３６】以上説明した本実施例で、偏光ビームスプ
リッタ３４を透過するＰ偏光成分と、λ／２光学位相板
４３から出射するＰ偏光成分成分とでは、それぞれ透過
率が異なるために、投影面上での光量ムラが発生する場
合がある。光量の均一化をはかるために、例えば偏光ビ
ームスプリッタ３４に光学薄膜を施し、偏光ビームスプ
リッタ３４からの通過光の光量を減少させ、λ／２光学
位相板４３からの出射光の光量と一致させることによ
り、投影面上での光量分布を均一化することが可能であ
る。また、くさび型プリズム４５、５５の各々の分割面
に異なる反射防止膜を施すことでも同一の効果が得られ
る。

【００３７】（第５実施例）図１０は、本発明の偏光照
明装置の第５実施例の構成図である。この偏光照明装置
は、熱線カットフィルタ７１から出射される光束のＰ偏
光成分ＬP を透過させ、Ｓ偏光成分ＬS を反射させる作
用面６４ａを有する偏光ビームスプリッタ６４と、一端
が偏光ビムスプリッタ６４の作用面６４ａの一端と互い
に直角に接する、前記透過されるＰ偏光成分ＬP を直角
に反射する全反射面７２ａを有する全反射プリズム７２
と、一端が偏光ビームスプリッタ６４の作用面６４ａの
一端と互いに４５°の角度で接し、かつ全反射プリズム
７２の全反射面７２ａの一端と接する、前記反射される
Ｓ偏光成分ＬS が入射されるλ／４光学位相板７３と、
λ／４光学位相板７３に接着されたアルミ蒸着膜または
光学多層膜よりなる反射面を有する反射板７３ａとを備
えている。偏光ビームスプリッタ６４は、図面に垂直な
方向に長手を有した矩形の開口形状となっている。な
お、光源６１、反射鏡６２、再帰反射鏡７４、および熱
線カットフィルタ７１は、それぞれ第４実施例のものと
同様のものでよいのでその説明は省略する。

【００３８】この偏光照明装置では、光源６１から発し
た光束は、再帰反射鏡７４の矩形の開口を介して熱線カ
ットフィルタ７１に入射され、熱線が吸収または反射さ
れて熱線カットフィルタ７１から射出される。このと
き、光源６１から軸外へ直接放射される光束は、再帰反
射鏡７４により光源６１の位置に反射されるので、光源
６１からの光束は全て熱線カットフィルタ７１に入射さ
れる。熱線カットフィルタ７１から出射される光束は、
偏光ビームスプリッタ６４の作用面６４ａでそのＰ偏光
成分ＬP が透過され、Ｓ偏光成分ＬS が反射されること
により、Ｐ偏光成分ＬP とＳ偏光成分ＬS とに分離され
る。反射されるＳ偏光成分ＬS は、λ／４光学位相板７
３に入射し、反射板７３ａで反射され再びλ／４光学位
相板７３を通過することにより、その偏光面が９０°回
転してＰ偏光成分ＬP に変換される。変換されたＰ偏光
成分ＬP は作用面６４ａをそのまま透過し偏光ビームス
プリッタ６４から出射される。一方、透過されるＰ偏光
成分ＬP は全反射プリズム７２で反射され、前記変換さ
れたＰ偏光成分ＬP と平行に全反射プリズム７２から出
射される。

【００３９】以上説明したように、光源６１から発せら
れた光束は全て熱線カットフィルタ７１に入射され、さ
らに熱線カットフィルタ７１から出射された光束は全て
Ｐ偏光成分ＬP に揃えられて、液晶ライトバルブ（不図
示）の照明光として利用することができるので、光の利
用効率が改善される。また、一つの光線に関しては、全
反射プリズム７２から出射されるＰ偏光成分ＬP と偏光
ビームスプリッタ６４から出射されるＰ偏光成分ＬP と
が図示左右対称となる。そのため、光源６１の配置のず
れ等により偏光ビームスプリッタ６４への入射光束にア
ンバランスが生じても、全反射プリズムから出射される
Ｐ偏光成分ＬP と偏光ビームスプリッタ６４から出射さ
れるＰ偏光成分ＬP との接合部において照度が急激に変
化することを防止できる。さらに、偏光ビームスプリッ
タ６４の作用面６４ａと、λ／４光学位相板７３と、全
反射プリズム７２の作用面７２ａとが前述した角度で接
するように構成されているため、全反射プリズム７２か
ら出射されるＰ偏光成分ＬP と偏光ビームスプリッタ６
４から出射されるＰ偏光成分ＬP との光路長は等しくな
り、非コリメート光を使用した際の照度のアンバランス
の発生を防止することができる。

【００４０】また、この偏光照明装置では、偏光ビーム
スプリッタ６４への入射光束がλ／４光学位相板７３に
対して斜めに入射した場合、λ／４光学位相板７３で透
過あるいは吸収されて光量損失となるおそれがあるが、
これは、偏光ビームスプリッタ６４とλ／４光学位相板
７３との接合面に、入射角が大きい光線は反射し、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
により防止することができる。さらに、偏光ビームスプ
リッタ６４への入射光束が全反射プリズム７２の全反射
面７２ａに対して全反射角以下で入射した場合、一部透
過によりＰ偏光成分ＬP に光量損失が生じるが、この損
失も、全反射面７２ａに反射光学多層膜または金属反射
膜等を形成することにより防止することができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明は以上説明したとおり構成されて
いるので、以下に記載する効果を奏する。

【００４２】請求項１に記載の偏光照明装置の発明で
は、反射光学手段が、入射光束をその入射方向と略平行
に反射させるものなので、反射光学に入射された光束は
確実に光源位置に戻される。その結果、偏光分離手段に
入射した光束を有効に照明光として利用することがで
き、光の利用効率を向上させることができる。

【００４３】請求項２に記載の偏光照明装置の発明で
は、偏光分離手段から出射される第１および第２の光束
により被照明領域を照明するよう、被照明領域の形状に
対応した開口を有する第２の反射手段を具備すること
で、光源からの光束をこの開口を介して被照明領域に照
射することができ、光の利用効率を向上させることがで
きる。

【００４４】請求項３および４に記載の投射型表示装置
では、上述した本発明の偏光照明装置を備えるため、光
源からの光を最大限利用して像形成手段を照明するの
で、被照明領域に表示される画像の明るさを向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の偏光照明装置の第１実施例の構成図で
ある。

【図２】図１に示したコーナーキューブアレイの要部斜
視図である。

【図３】図１に示した偏光照明装置を備えた投射型表示
装置の一実施例の構成図である。

【図４】本発明の偏光照明装置の第２実施例の反射光学
手段の構成図である。

【図５】本発明の偏光照明装置の第３実施例の反射光学
手段の構成図である。

【図６】本発明の偏光照明装置の第４実施例の構成図で
ある。

【図７】図６に示した偏光照明装置の再帰反射鏡を、偏
光ビームスプリッタ側から見た図である。

【図８】図６に示した偏光照明装置を備えた投射型表示
装置の一実施例の構成図である。

【図９】図６に示した偏光照明装置を備えた投射型表示
装置の他の実施例の構成図である。

【図１０】本発明の偏光照明装置の第５実施例の構成図
である。

【図１１】従来の投射型表示装置の一例の構成図であ
る。

【図１２】従来の投射型表示装置の他の例の要部構成図
である。

【符号の説明】

１、３１、６１ 光源 ２ 放物面反射鏡 ３、７３ λ／４光学位相板 ４、３４、６４ 偏光ビームスプリッター ４ａ、６４ａ 作用面 ５ コーナーキューブアレイ ５ａ コーナーキューブプリズム ６、４６、５６ 液晶ライトバルブ ７、４７、５７ 偏光板 ８、４８、５８ 投写レンズ １０、５０ 偏光照明装置 １５ａ キャッツアイレンズ １５ｂ、２５ｂ 反射鏡面 ２５ａ 透明球体 ３２、６２ 反射鏡 ４１、７１ 熱線カットフィルタ ４２、７２ 全反射プリズム ４３ λ／２光学位相板 ４４、７４ 再帰反射鏡 ４５、５５ くさび型プリズム ７２ａ 全反射面 ７３ａ 反射板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、 該光源から発せられる光束を反射させる反射手段と、 前記光源および前記反射手段からの入射光束の一方の偏
   光成分を透過し他方の偏光成分を反射する偏光分離手段
   と、 前記一方または他方の偏光成分の入射光束を、該入射光
   束の入射方向と略平行に反射させる反射光学手段とを具
   備することを特徴とする偏光照明装置。
2. 【請求項２】 光源と、 該光源から発せられる光束を反射させる第１の反射手段
   と、 前記光源および前記第１の反射手段からの入射光束の一
   方の偏光成分を透過し他方の偏光成分を反射するととも
   に、前記各偏光成分を一成分に揃えて第１および第２の
   光束を被照明領域に向けて出射する偏光分離手段と、 前記光源および前記第１の反射手段の出射側に設けら
   れ、前記第１および第２の光束により前記被照明領域を
   照明するよう該被照明領域の形状に対応した開口を有す
   る第２の反射手段とを具備することを特徴とする偏光照
   明装置。
3. 【請求項３】 光源と、 該光源から発せられる光束を反射させる反射手段と、 前記光源及び前記反射手段からの入射光束の一方の偏光
   成分を透過し他方の偏光成分を反射する偏光分離手段
   と、 前記一方または他方の偏光成分の入射光束を、該入射光
   束の入射方向と略平行に反射させる反射光学手段と、 投射すべき像を形成し前記偏光分離手段からの照明光束
   を入射する像形成手段と、 該像形成手段からの像光束を被投射側に向けて投射する
   投射光学手段とを具備することを特徴とする投射型表示
   装置。
4. 【請求項４】 光源と、 該光源から発せられる光束を反射させる第１の反射手段
   と、 前記光源および前記第１の反射手段からの入射光束の一
   方の偏光成分を透過し他方の偏光成分を反射するととも
   に、前記各偏光成分を一成分に揃えて第１および第２の
   光束を出射する偏光分離手段と、 投射すべき像を形成し前記偏光分離手段からの照明光束
   を入射する像形成手段と、 前記光源および前記第１の反射手段の出射側に設けら
   れ、前記第１および第２の光束により前記像形成手段を
   照明するよう該像形成手段の被照明領域の形状に対応し
   た開口を有する第２の反射手段と、 前記像形成手段からの２つの光束の光軸が交差する位置
   の近傍に瞳を対応させ、該像形成手段からの像光束を被
   投射側に投射する投射光学手段とを具備することを特徴
   とする投射型表示装置。