JPH06265823A - 照明光学系及び投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 偏光変換要素を伴った照明光学系において、
偏光変換後の２つの出射光束の重畳結合効率を高め、光
利用効率の高い且つ照度ムラの小さい照明光学系を提供
することにある。更に、光利用効率の高い且つ照度ムラ
の小さい照明光学系を用いた表示画像品位に優れた投写
型表示装置を提供することにある。 【効果】 偏光変換要素から照明領域への光伝達に際し
て光の発散損失が殆ど発生せず、２つの光束を効果的に
重畳結合して、照明領域へと伝達できることから、照度
ムラの少ない明るい偏光の照明光学系を実現できる。ま
た、その照明光学系を用いた明るい投写型表示装置を実
現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は照明光学系及び該照明光
学系を備えた投写型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】投写型表示装置の解決すべき課題とし
て、表示画面の明るさの向上が挙げられる。液晶ライト
バルブに代表されるライトバルブでは、その多くが偏光
を利用して画像表示を行うため、光源からの光の内、片
方の偏光成分しか表示には利用されず、従って、光利用
効率が低いという欠点を本質的に有している。

【０００３】この欠点を改善するために、従来、例えば
特開昭６３−１２１８２１、特開昭６３−１６８６２２
に示されているように、偏光変換要素を用いて予め光源
からのランダム偏光を一種類の偏光に変換しておいた後
にライトバルブに入射させることで、表示画像の明るさ
を向上させる提案がなされている。

【０００４】具体的には、図６に示す様に、偏光ビーム
スプリッタ等の偏光分離素子６１を用いて、光源１０か
らのランダム偏光１１を２つの直線偏光（Ｐ偏光１２、
Ｓ偏光１３）に分離した後、片方の偏光（ここではＰ偏
光１２）の偏光面をλ／２位相差板１４により９０度回
転させ（便宜上Ｓ’偏光１５と呼ぶ）、他方の偏光（こ
こではＳ偏光１３）と偏光面を一致させ、全体として一
種類の偏光（ここではＳ偏光）とし、ライトバルブ３１
を照明するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】先に示した従来の偏光
変換要素では、偏光分離素子における偏光分離効率が２
つの偏光成分間で異なること、及び、位相差板の有無に
よって透過光量の差を生じること等により、実際の使用
に際してはＳ偏光とＰ偏光を重畳して、照明領域に導く
必要がある。しかし、一般的な投写型表示装置に使用さ
れる光源からの光の平行性は悪いため重畳時に光が発散
し（つまり、大きな光損失を生じる）、或いは、偏光変
換要素からの出射時の照度分布が保存されないために、
理想的な重畳結合を行えないという問題点がある。重畳
結合時における効率の低下は、照明領域における利用可
能な光量の減少、或いは、大きな照度ムラの発生を意味
するものである。

【０００６】そこで、本発明は以上のような問題点を解
決するもので、その目的とするところは、偏光変換要素
を伴った照明光学系において、偏光変換後の２つの出射
光束の重畳結合効率を高め、光利用効率の高い且つ照度
ムラの小さい照明光学系を提供することにある。更に、
光利用効率の高い且つ照度ムラの小さい照明光学系を用
いた表示画像品位に優れた投写型表示装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の照明光学系は、光源からのランダム偏光を
Ｐ波とＳ波の２つの直線偏光に分離する偏光分離要素、
及び、分離された前記２つの偏光の内の片方の直線偏光
の偏光面を９０゜回転させ、他方の直線偏光の偏光面と
一致させる偏光面回転要素、とからなる偏光変換要素を
伴った照明光学系において、前記偏光変換要素から出射
される２つの偏光（偏光面回転作用を受けた偏光と受け
ない偏光）をほぼ重畳した状態で照明領域へと導くため
の光伝達要素を前記偏光変換要素と前記照明領域の間に
配置し、前記光伝達要素は、前記偏光変換要素からの光
の入射部に配置される２つの入射部集光レンズ、前記照
明領域の手前（光源側）に配置される１つの出射部集光
レンズ、及び、前記入射部集光レンズと前記出射部集光
レンズとの間の光路中に配置される２つの中央部集光レ
ンズにより構成され、前記２つの入射部集光レンズは対
応する前記２つの中央部集光レンズ近傍に光源像を各々
形成するように、前記２つの中央部集光レンズは前記２
つの入射部集光レンズ近傍の像を前記１つの出射部集光
レンズ近傍に形成するように、更に、前記１つの出射部
集光レンズは前記２つの入射部集光レンズから前記２つ
の中央部集光レンズを通ってきた光を前記照明領域へと
伝達するようにしたことを特徴とする。

【０００８】２つの偏光の重畳様式から、２つの入射部
集光レンズの内、少なくとも１つのレンズは偏心系のレ
ンズであることを特徴とする。

【０００９】１つの出射部集光レンズのレンズ光軸を対
称中心として、２つの入射部集光レンズのレンズ中心軸
が対称位置にある場合には、２つの入射部集光レンズを
一体化できるため、２つの入射部集光レンズが一つのレ
ンズに一体化していることを特徴とする。

【００１０】更に、本発明の照明光学系は偏光面回転要
素はλ／２位相差板であることを特徴とし、偏光面回転
要素はＴＮ（ツイステッド・ネマチック）型液晶素子で
あることを特徴とする。

【００１１】また、本発明の投写型表示装置は、本発明
の照明光学系と、前記照明光学系からの光を画像信号に
より変調して画像を形成するライトバルブと、形成され
た画像をスクリーン上に投写表示する投写光学系と、か
ら構成されることを特徴とする。

【００１２】更に、他の本発明の投写型表示装置は、本
発明の照明光学系と、光源からの光を３原色光（青、
緑、赤）に分離する色光分離要素と、各原色光を画像信
号により変調して画像を形成する３つのライトバルブ
と、各原色光からなる３種の画像を１つに合成する色合
成要素と、合成された画像をスクリーン上に投写表示す
る投写光学系と、から構成されることを特徴とする。

【００１３】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものでは
ない。

【００１４】尚、以下の実施例では、Ｓ偏光の偏光面を
回転させてＰ偏光化する場合を例に示すが、Ｓ偏光をＰ
偏光化する場合においても、本発明の特徴は失われな
い。また、各実施例において、同一（含む同種）の部品
には同一の部品番号が付されている。

【００１５】（実施例１）図１は本発明の照明光学系の
第１の実施例を示す断面略図である。光源１０から出射
されたランダム偏光１１は偏光分離要素である偏光ビー
ムスプリッタ１６によりＰ偏光１２とＳ偏光１３の２つ
の直線偏光に分離される。偏光ビームスプリッタの偏光
分離能は入射角依存性を持つことから、光源としては、
平行性に優れた光を出射できる短アーク長のランプを備
えた光源が適当である。分離されたＰ偏光は偏光面回転
要素であるλ／２位相差板１４を透過することで、偏光
面が９０度回転しＳ偏光となる（以下便宜的にＳ’偏光
１５と呼ぶ）。一方、Ｓ偏光１３は反射ミラー１７でそ
の光路を折り曲げられるだけで、そのままＳ偏光として
出射される。アルミニウムの蒸着膜からなる反射ミラー
においては、Ｐ偏光よりもＳ偏光の反射率が高いため、
Ｓ偏光の光路を反射ミラー１７で折り曲げる配置構成と
することが理想的である。尚、ここではプリズム型の反
射ミラーを用いたが、一般的な平面反射ミラーでも十分
である。以上の構成により、偏光分離要素及び偏光面回
転要素からなる偏光変換要素からは、基本的にはＳ偏光
のみが出射されることになる。

【００１６】次に、偏光変換要素と照明領域２３の間に
は、２つの凸レンズ状の入射部集光レンズ（その１、１
８），（その２、１９）、２つの凸レンズ状の中央部集
光レンズ（その１、２０），（その２、２１）、及び、
１つの凸レンズ状の出射部集光レンズ２２からなる光伝
達要素が配置されている。ここで、入射部集光レンズの
レンズ中心軸２４及び中央部集光レンズのレンズ中心軸
２５は、出射部集光レンズのレンズ中心軸２６を対称軸
として各々平行シフトの関係にあり、入射部集光レンズ
と出射部集光レンズの略中心を結ぶ直線上に中央部集光
レンズの略中心が来るように配置されている。従って、
入力部集光レンズ１８，１９は偏心レンズ（レンズの球
面形状を形成する曲率中心がレンズ中心から外れている
レンズ）となっている。もっとも、一般的な凸レンズ
（非偏心レンズ）とプリズムを組み合わせることで偏心
レンズと同様の機能を持たせることが可能であるが、光
路長を短くできる点及び低コスト化が可能な点で、偏心
レンズの方が有効である。

【００１７】中央部集光レンズは入射部集光レンズの合
焦位置近傍に配置され、更に、出射部集光レンズは入射
部集光レンズにより形成された光源像２９を照明領域２
３に導けるように、また、中央部集光レンズは入射部集
光レンズ近傍の像２８を出射部集光レンズ近傍にほぼ同
じ大きさの像３０として伝達出来るように各々配置され
ている。そのため、中央部集光レンズ２０，２１は入射
部集光レンズ１８，１９と出射部集光レンズ２２のほぼ
中間位置に配置されている。従って、中央部集光レンズ
の焦点距離は、入射部集光レンズと出射部集光レンズ間
距離の概ね１／４に等しいものとなり、入射部集光レン
ズ及び出射部集光レンズの焦点距離は概ね等しく、且
つ、中央部集光レンズの焦点距離の概ね２倍の値となっ
ている。但し、光源から入射部集光レンズに入射する光
の平行性によっては（入射部集光レンズのレンズ中心軸
に対して発散しながら入射する場合や、逆に集束しなが
ら入射する場合がある）、中央部集光レンズ中に光源像
２９を形成できるように、入射部集光レンズの焦点距離
特性を適宜最適化することが必要であり、その場合には
入射部集光レンズの焦点距離は中央部集光レンズの焦点
距離の概ね２倍になるとは限らない。

【００１８】今、入射部集光レンズ（その１、１８）、
中央部集光レンズ（その２、２０）、出射部集光レンズ
２２からなるＳ’偏光伝達用の光学系にのみ注目する。
入射部集光レンズ１８近傍にある像２８は、中央部集光
レンズ２０によって出射部集光レンズ２２近傍にほぼ等
倍の像３０として伝達される。これにより、入射部集光
レンズを通り中央部集光レンズに入った光は全て出射部
集光レンズへと導かれる。

【００１９】一方、入射部集光レンズ１８及び出射部集
光レンズ２２の焦点が共に中央部集光レンズ２０の中心
近傍にあることから、中央部集光レンズ２０の中央付近
に入射した光は、レンズによる屈折作用を殆ど受けるこ
となくそのまま出射部集光レンズ２２へと導かれ、ま
た、中央部集光レンズ２０の周辺部に入射した光は屈折
作用を受け光路を変えて、やはり、出射部集光レンズ２
２へと導かれる。

【００２０】従って、入射部集光レンズにより形成され
る光源像２９の大きさよりも中央部集光レンズ２０の寸
法が大きければ、入射部集光レンズに入射したＳ’偏光
は全て出射部集光レンズを通して照明領域２３へと出射
されることになる。加えて、中央部集光レンズによる等
倍像の伝達作用により、偏光変換要素から出射された
Ｓ’偏光を、その光束径や強度分布（これのみ１８０度
反転）を保存しつつ、且つ殆ど光損失を伴うことなく照
明領域２３へと導くことが可能となる。

【００２１】Ｓ偏光に対しても上記と全く同じ作用を有
する光伝達要素が構成されていることから、偏光変換要
素から出射されたＳ偏光に付いても全く同様に照明領域
へと導かれる。Ｓ偏光及びＳ’偏光用の２つの光伝達要
素は、出射部集光レンズのレンズ中心軸に対してほぼ対
称になるように配置され、出射部集光レンズが共有され
ていることから、２つ光伝達要素により２つの偏光がほ
ぼ重畳された状態で照明領域へと導かれる。

【００２２】従って、以上の構成をとることにより、偏
光変換要素から出射された２つの光束は、殆ど光損失を
伴うことなく照明領域へと伝達さる。加えて、光伝達要
素により偏光変換要素を出射した直後の光束分布が殆ど
そのまま保存されて照明領域へと伝達されるため、２つ
の光束の重畳過程においても、照明領域における新たな
照度ムラの発生を最小限にとどめることが出来る。光源
が理想的な点光源でない場合、偏光変換要素を出射する
光は大部分が発散光であるため、光伝達要素がない場合
には、照明領域に達する間に光束径が大幅に広がり、結
果として、照明領域に達する間に大きな光損失と新たな
照度ムラの発生を伴う。しかし、本発明のごとく、光伝
達要素を配置することにより、伝達経路において光の発
散損失が殆どないことから、照明領域への光伝達効率を
大幅に高めることが出来、その結果、全体としても、光
源からのランダム偏光を特定の直線偏光に変え照明領域
へ伝達する際の効率を極めて高くすることが可能とな
る。

【００２３】（実施例２）図２は本発明の照明光学系を
用いた投写型表示装置の第１の実施例を示す断面略図で
ある。偏光面回転要素であるλ／２位相差板１４、偏光
分離要素である偏光ビームスプリッタ１６、反射ミラー
１７等からなる偏光変換要素、及び、３種のレンズから
なる光伝達要素、その両者から構成される照明光学系は
実施例１の照明光学系で用いたものと動作的に同じであ
る。但し、この照明光学系においては、２つの入射部集
光レンズを一枚のレンズとして一体化して用いている。
これは、出射部集光レンズのレンズ中心軸を対称中心と
して、２つの偏光（図１におけるＳ偏光とＳ’偏光に相
当する）が重畳集光されることから、入射部集光レンズ
としては同一のレンズ特性を有する２つのレンズが、出
射部集光レンズのレンズ中心軸を中心に鏡像関係をなす
様に配置されるため、出射部集光レンズのレンズ中心軸
と一体化したレンズのレンズ中心軸が一致するように１
つのレンズを入射部集光レンズとして置き換えることが
可能となるためである。

【００２４】光源１０からのランダム偏光は本発明の照
明光学系によりＳ偏光として重畳結合され、フィールド
レンズ３６を経てライトバルブ３１に照明光として導か
れる。ここでは、ライトバルブとして液晶ライトバルブ
を１枚のみ用いており、液晶ライトバルブの両表面には
各々２枚の偏光板が貼られている。光の入射側に位置す
る偏光板の透過軸はＳ偏光の偏光軸と一致する様に、他
方、光の出射側に位置する偏光板の透過軸はＳ偏光の偏
光軸と直交する様に各偏光板は配置されている。本実施
例の場合、液晶ライトバルブにはＳ偏光が入射するた
め、本来ならば入射側の偏光板は不要であるが、液晶ラ
イトバルブに入射する偏光の偏光度を向上させるために
用いている。液晶ライトバルブは画像信号に応じて透過
光量を変化させ、透過光量差により表示画像を形成する
ものであり、液晶を利用したものが一般的である。しか
し、液晶の他にも、電気光学結晶などの様に光学特性の
変化として画像信号を形成できるものならライトバルブ
として使用できる。ライトバルブにより形成された表示
画像は、投写レンズ３２によりスクリーン３３面に拡大
投写される。尚、フィールドレンズは液晶ライトバルブ
を経て投写レンズに入射する光の入射効率を高めるため
に設置されているものであり、投写レンズの特性によっ
ては必ずしも必要というものではない。

【００２５】一般に、投写型表示装置では投写レンズに
おける光損失や拡大投写に伴う光の分散により、スクリ
ーン面における表示画像は大変暗くなる。よって、明る
い表示画像を得るためには、ライトバルブを照明する照
明光の光量を可能な限り多くすることが必要不可欠であ
る。従って、図２に示す様に、本発明による照明光学系
をこの様な投写装置に組み入れることにより、ライトバ
ルブの照明効率を上げられ、結果として明るい表示画像
を得ることが可能となる。

【００２６】（実施例３）図３は本発明の照明光学系を
用いた投写型表示装置の第２の実施例を示す断面略図で
ある。本実施例の基本的構成は先の実施例２の場合と同
様であり、従って、各部品類の機能及び動作も実施例２
の場合と同様である。しかし、本実施例においては、偏
光面回転要素としてＴＮ型液晶素子３５を用いたこと、
及び、あおり投写光学系（投写レンズの光軸と垂直な関
係にある平面を軸として、ライトバルブとスクリーンが
対称位置関係にない光学配置）を採用している点が特徴
的な違いである。

【００２７】ＴＮ（ツイステッド・ネマチック）型液晶
素子は、２枚の透明基板の隙間に、ネマチック液晶を捻
りながらホノジニアス配向させたもので（全体の捻れ角
度は９０度）、ネマチック液晶の配向方向に合わせて偏
光を入射させると、液晶分子の捻れ状態に応じて光の偏
光面を回転させることが出来る素子である。従って、こ
のＴＮ型液晶素子はλ／２位相差板として用いることが
可能である。

【００２８】本実施例では、入射部集光レンズ（その
２、１９）のレンズ中心軸２４、中央部集光レンズ２１
のレンズ中心軸２５、及び、出射部集光レンズ２２のレ
ンズ中心軸２６が同一直線上に位置するように３つのレ
ンズが配置されており、他方、入射部集光レンズ（その
１、１８）及び中央部集光レンズ２０は実施例２の図２
に示されているごとく、平行シフトの関係になるように
配置されている。そのため、２つの入射部集光レンズ１
８，１９間で、レンズ特性及びレンズ形状は違ってい
る。また、ライトバルブ３１と投写レンズ３２も平行シ
フトの関係にあり、入射部集光レンズ（その１、１８）
の中心と出射部集光レンズ２２の中心を結ぶ直線、及
び、入射部集光レンズ（その２、１９）の中心と出射部
集光レンズ２２の中心を結ぶ２つの直線のほぼ中間位置
に、投写レンズの中心が来るように配置されている。以
上の様にライトバルブ、投写レンズ、及び、スクリーン
を配置することにより、表示画像を投写型表示装置の設
置水平面よりも上方に投写することが出来る。

【００２９】この様な光学系を実現することにより、投
写型表示装置よりも上方に表示画像を投写することが出
来る。投写型表示装置においてあおり投写光学系の採用
は使用形態の拡大という点で必要不可欠なものであり、
本発明の照明光学系はこの様なあおり投写光学系におい
ても十分有効に機能するものと言える。

【００３０】（実施例４）図４は本発明の照明光学系を
用いた投写型表示装置の第３の実施例を示す断面略図で
ある。本実施例の特徴は、照明光学系の途中に光源から
の光を３原色に分解する色分離要素、３枚の液晶ライト
バルブ、及び、液晶ライトバルブにより形成された３つ
の表示画像を合成する色合成要素を用いてカラー化され
た表示画像の拡大投写を可能にした点にある。但し、液
晶ライトバルブを照明する照明光学系の基本的な構造は
実施例２の場合と同じである。

【００３１】一体化された入射部集光レンズ３４の後
（反光源側）には青色光のみを選択的に反射する青反射
ダイクロイックミラー５３が置かれ、ここで２分された
２つの光束は各々反射ミラー５１（但し、青色光は両面
反射ミラー５２）により２ヶ所の中央部集光レンズ５
４，６０に導かれる。青反射ダイクロイックミラーを透
過した光は、中央部集光レンズ５４を経た後、緑反射ダ
イクロイックミラー５５により緑色光（反射光）と赤色
光（透過光）に再び２分され、各々反射ミラー５１（但
し、緑色光は両面反射ミラー５２）により光路を曲げら
れた後、出射部集光レンズ２２を経て、各々対応する緑
用ライトバルブ５７及び赤用ライトバルブ５６に達す
る。一方、青色光は２枚の反射ミラー５１により光路を
曲げられた後、出射側集光レンズ２２を経て青用液晶ラ
イトバルブ５８に達する。３枚の液晶ライトバルブの各
々には、実施例２で示した様に２枚づつの偏光板が貼ら
れている。

【００３２】３枚の液晶ライトバルブにより形成された
３枚の表示画像（青色画像、緑色画像、赤色画像）は色
合成要素である色合成用ダイクロイックプリズム５９に
より、一枚のカラー化された表示画像に合成され、投写
レンズ３２によりスクリーン３３面に拡大投写される。

【００３３】３枚のライトバルブを用いた投写型表示装
置は高解像度化がはかれることから、投写型表示装置の
主流になっている。本発明の照明光学系は、この様な投
写型表示装置に組み込んだ場合においても、その機能を
有効に発揮させることが可能であり、明るい表示画像を
得るための有力な手段となり得る。

【００３４】（実施例５）図５は本発明の照明光学系の
第２の実施例を示す断面略図である。本実施例の特徴
は、中央部集光レンズが入射部集光レンズと出射部集光
レンズのほぼ中間位置には配置されておらず、入射部集
光レンズと出射部集光レンズを結ぶ直線上ではあるが、
入射部集光レンズ１８，１９−中央部集光レンズ２０，
２１間距離：中央部集光レンズ−出射部集光レンズ２２
間距離≒１：２となる位置に中央部集光レンズを配置し
たことにある。同時に、入射部集光レンズの焦点距離を
１とした場合、中央部集光レンズの焦点距離はほぼ２／
３であり、出射部集光レンズの焦点距離はほぼ２になる
ように、各々のレンズの焦点距離は設定されている。

【００３５】上記の構成をとることにより、光源１０か
らの光束径を約２倍に拡大して照明領域へと導くことが
出来る。

【００３６】光伝達要素を用いない場合でも、光源光の
非平行性のため、偏光変換要素から出射された光はその
光束径を拡大しつつ照明領域に達するが、その場合には
照明領域近傍において２つの光束（Ｓ偏光とＳ’偏光）
の重畳が効果的に行われず、従って、照明領域に達する
までにかなりの光量損失を伴う。しかし、本発明の照明
光学系では、２つの光束の重畳位置を正確に制御できる
こと、及び、集光状態で光の伝達を行うため、伝達経路
において光の発散損失が殆どないことから、光束径を拡
大しつつも高効率で照明領域へ光束を導くことが可能で
ある。

【００３７】以上のように、光伝達要素におけるレンズ
の焦点距離特性及びレンズの配置関係を変えることで、
光の損失を殆ど伴うことなく照明領域に導く光束径を任
意の大きさに（もちろん縮小も可能である）制御するこ
とが可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように本発明の照明光学系で
は、偏光変換要素に光伝達要素を組み合わせることによ
り、ランダム偏光を特定の直線偏光に変換し、変換後の
２つの光束を光の発散損失を殆ど生じることなく効果的
に重畳結合しつつ照明領域に導くことが出来るため、結
果として、偏光のみを高効率で出射する明るい照明光学
系を実現できる。特に、光束変換要素から照明領域にい
たる過程において、光束分布及び光束径の保存が行われ
るため、光束の重畳結合時に新たな照度ムラの発生を抑
えることが可能となり、非常に効率の高い偏光照明光学
系となる。更に、光伝達要素における光の発散損失が殆
どないことから、本発明の照明光学系は点光源性の悪い
光源を用いた照明系として特に有用である。

【００３９】更に、本発明の照明光学系を用いることに
より、照度ムラの少ない明るい投写型表示装置を実現す
ることが出来き、本発明の照明光学系は、特に高精細型
の投写型表示装置の照明系として極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の照明光学系における第１の実施例の構
成を示す断面略図。

【図２】本発明の照明光学系を用いた投写型液晶表示装
置における第１の実施例の構成を示す断面略図。

【図３】本発明の照明光学系を用いた投写型液晶表示装
置における第２の実施例の構成を示す断面略図。

【図４】本発明の照明光学系を用いた投写型液晶表示装
置における第３の実施例の構成を示す断面略図。

【図５】本発明の照明光学系における第２の実施例の構
成を示す断面略図。

【図６】従来の偏光変換要素のみを用いた照明光学系の
概要を示す断面略図。

【符号の説明】

１０ 光源 １１ ランダム偏光（自然光） １２ Ｐ偏光 １３ Ｓ偏光 １４ λ／２位相差板 １５ Ｓ’偏光（Ｐ偏光から変換されたＳ偏光） １６ 偏光ビームスプリッタ １７ 反射ミラー １８ 入射部集光レンズ（その１） １９ 入射部集光レンズ（その２） ２０ 中央部集光レンズ（その１） ２１ 中央部集光レンズ（その２） ２２ 出射部集光レンズ ２３ 照明領域 ２４ 入射部集光レンズのレンズ中心軸 ２５ 中央部集光レンズのレンズ中心軸 ２６ 出射部集光レンズのレンズ中心軸 ２８ 入射部集光レンズ近傍の像 ２９ 中央部集光レンズ近傍の光源像 ３０ 出射部集光レンズ近傍へ伝達された像 ３１ ライトバルブ ３２ 投写レンズ ３３ スクリーン ３４ 一体化された入射部集光レンズ ３５ ＴＮ型液晶素子 ３６ フィールドレンズ ５１ 反射ミラー ５２ 両面反射ミラー ５３ 青反射ダイクロイックミラー ５４ 中央部集光レンズ（その１） ５５ 緑反射ダイクロイックミラー ５６ 赤用液晶ライトバルブ ５７ 緑用液晶ライトバルブ ５８ 青用液晶ライトバルブ ５９ 色合成用ダイクロイックプリズム ６０ 中央部集光レンズ（その２） ６１ 偏光分離要素

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｂ 9187−5Ｃ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からのランダム偏光をＰ波とＳ波の
   ２つの直線偏光に分離する偏光分離要素、及び、分離さ
   れた前記２つの偏光の内の片方の直線偏光の偏光面を９
   ０゜回転させ、他方の直線偏光の偏光面と一致させる偏
   光面回転要素、とからなる偏光変換要素を伴った照明光
   学系において、 前記偏光変換要素から出射される２つの偏光（偏光面回
   転作用を受けた偏光と受けない偏光）をほぼ重畳した状
   態で照明領域へと導くための光伝達要素を前記偏光変換
   要素と前記照明領域の間に配置し、 前記光伝達要素は、前記偏光変換要素からの光の入射部
   に配置される２つの入射部集光レンズ、前記照明領域の
   手前（光源側）に配置される１つの出射部集光レンズ、
   及び、前記入射部集光レンズと前記出射部集光レンズと
   の間の光路中に配置される２つの中央部集光レンズによ
   り構成され、 前記２つの入射部集光レンズは対応する前記２つの中央
   部集光レンズ近傍に光源像を各々形成するように、前記
   ２つの中央部集光レンズは前記２つの入射部集光レンズ
   近傍の像を前記１つの出射部集光レンズ近傍に形成する
   ように、更に、前記１つの出射部集光レンズは前記２つ
   の入射部集光レンズから前記２つの中央部集光レンズを
   通ってきた光を前記照明領域へと伝達するようにしたこ
   とを特徴とする照明光学系。
2. 【請求項２】 請求項１記載の２つの入射部集光レンズ
   の内、少なくとも１つのレンズは偏心系のレンズである
   ことを特徴とする照明光学系。
3. 【請求項３】 請求項１記載の２つの入射部集光レンズ
   が一つのレンズに一体化していることを特徴とする照明
   光学系。
4. 【請求項４】 請求項１記載の偏光面回転要素はλ／２
   位相差板であることを特徴とする照明光学系。
5. 【請求項５】 請求項１記載の偏光面回転要素はＴＮ
   （ツイステッド・ネマチック）型液晶素子であることを
   特徴とする照明光学系。
6. 【請求項６】 請求項１記載の照明光学系と、前記照明
   光学系からの光を画像信号により変調して画像を形成す
   るライトバルブと、形成された画像をスクリーン上に投
   写表示する投写光学系と、から構成されることを特徴と
   する投写型表示装置。
7. 【請求項７】 請求項１記載の照明光学系と、光源から
   の光を３原色光（青、緑、赤）に分離する色光分離要素
   と、各原色光を画像信号により変調して画像を形成する
   ３つのライトバルブと、各原色光からなる３種の画像を
   １つに合成する色合成要素と、合成された画像をスクリ
   ーン上に投写表示する投写光学系と、から構成されるこ
   とを特徴とする投写型表示装置。