JPH07244282A - 照明装置及びそれを用いた投影装置 - Google Patents

照明装置及びそれを用いた投影装置

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JPH07244282A
JPH07244282A JP6060365A JP6036594A JPH07244282A JP H07244282 A JPH07244282 A JP H07244282A JP 6060365 A JP6060365 A JP 6060365A JP 6036594 A JP6036594 A JP 6036594A JP H07244282 A JPH07244282 A JP H07244282A
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Nozomi Kitagishi
望 北岸
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光源から出射する光束を効率良く投影画像に
導光し、光束の利用効率を増大させることにより明るい
投影画像の観察を行うことができる照明装置及びそれを
用いた投影画像を得ること。 【構成】 光源と該光源からの光束を2つの偏光成分の
光束に分離し、該分離した2つの偏光成分のうち一方の
偏光方向を他方の光束の偏光方向と一致させて射出する
偏光素子とを有する偏光生成手段を少なくとも2つ設
け、該2つの偏光生成手段から互いに偏光方向が異なる
光束を射出させるようにし、該2つの偏光生成手段から
の光束を偏光ビームスプリッターを介して合成し、一方
向から射出させて被照射面を照射するようにしたこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は照明装置及びそれを用い
た投影装置に関し、特に複数の光源からの光束の有効利
用を図り投影画像を効率良く照明し、投影レンズにより
該投影画像をスクリーン面上に投影するようにした、例
えばスライドプロジェクターや液晶プロジェクター等の
装置に好適なものである。
【0002】
【従来の技術】従来よりフィルムや液晶ライトバルブ
(液晶表示素子)等に表示された投影像原画をスクリー
ン面上に拡大投影するようにした投影装置が種々と提案
されている。
【0003】従来の投影装置において投影画像として透
過型の液晶パネル(液晶ライトバルブ)を用いて該画像
を拡大投影する場合には光源から射出した光束のうち、
一方向の直線偏光成分の光束を抽出して該光束で投影画
像を照明するようにしている。そして該投影画像を投影
レンズでスクリーン面上に拡大投影している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の投影装置では光
源から出射される光束のうち一方向の直線偏光成分の光
束しか照明に利用していない為、照明効率が低く最大で
も50%の利用効率しかならないという問題点があっ
た。
【0005】投影装置として周囲をあまり暗くしないで
も投影画像を観察することができるようにするには投影
画像を明るくする必要がある。一般に明るい投影画像を
得るには照明用の光源の数を増やして並べて配置したり
又は強力な光を射出する大型光源を用いる必要がある。
【0006】しかしながら光源の数を増やしたり、大型
光源を用いると全光量は増加するが、光源が拡がってき
て装置全体が大型化及び複雑化してくるという問題点が
あった。
【0007】本発明は、複数の光源と該複数の光源毎に
入射した光束の偏光方向を揃えて出射するようにした偏
光素子を設け、該偏光素子からの光束を偏光ビームスプ
リッターを介して合成し、該合成した光束を利用するこ
とにより光源からの光束の有効利用を図り、投影画像を
効率良く照明し、スクリーン面上に明るい投影画像が容
易に得られる照明装置及びそれを用いた投影装置の提供
を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の照明装置は、光
源と該光源からの光束を2つの偏光成分の光束に分離
し、該分離した2つの偏光成分のうち一方の偏光方向を
他方の光束の偏光方向と一致させて射出する偏光素子と
を有する偏光生成手段を少なくとも2つ設け、該2つの
偏光生成手段から互いに偏光方向が異なる光束を射出さ
せるようにし、該2つの偏光生成手段からの光束を偏光
ビームスプリッターを介して合成し、一方向から射出さ
せて被照射面を照射するようにしたことを特徴としてい
る。
【0009】本発明の投影装置は、 (1−1)光源と該光源からの光束を2つの偏光成分の
光束に分離し、該分離した2つの偏光成分のうち一方の
偏光方向を他方の光束の偏光方向と一致させて射出する
偏光素子とを有する偏光生成手段を少なくとも2つ設
け、該2つの偏光生成手段から互いに偏光方向が異なる
光束を射出させるようにし、該2つの偏光生成手段から
の光束を偏光ビームスプリッターを介して合成し、該偏
光ビームスプリッターからの光束で投射画像を照明し、
該投射画像を投影レンズで所定面上に投影したことを特
徴としている。
【0010】(1−2)光源と該光源からの光束を2つ
の偏光成分の光束に分離し、該分離した2つの偏光成分
のうち一方の偏光方向を他方の光束の偏光方向と一致さ
せて射出する偏光素子とを有する偏光生成手段を少なく
とも2つ設け、該2つの偏光生成手段から互いに偏光方
向が異なる光束を射出させるようにし、該2つの偏光生
成手段からの光束を偏光ビームスプリッターを介して合
成し、該偏光ビームスプリッターからの光束を入射光を
一方向の偏光方向の光束に変換して射出する偏光部材を
介して液晶表示素子に導光し、該液晶表示素子で表示さ
れた画像情報を投射レンズで所定面上に投射するように
したことを特徴としている。
【0011】特に、前記液晶表示素子は偏光方向を回転
するタイプの表示素子であることを特徴としている。
【0012】
【実施例】図1は本発明の実施例1の光学系の要部概略
図である。図中101,102は各々偏光生成手段であ
り、互いに偏光方向が異なる(90度偏光方向が異な
る)直線偏光を射出している。
【0013】同図では偏光生成手段101からは偏光方
向が紙面に垂直なS偏光を射出し、偏光生成手段102
からは偏光方向が紙面と平行なP偏光を射出する場合を
示している。
【0014】図中、1(2)は光源(光源手段)であ
り、ハロゲンランプやメタルハライドランプより成って
いる。1a(2a)はリフレクターであり、放物面形状
等の反射面より成っており、光源1(2)から発した光
束を効果的に後述する投影画像9の方向へ導いている。
3(4)はフィルターであり、光源1(2)からの光束
に含まれる紫外線と赤外線をカットしている。5(6)
は偏光素子であり、入射光束の偏光方向を一致させて射
出させている。偏光素子5(6)は平行四辺形プリズム
5−2(6−2)と直角プリズム5−1(6−1)そし
て光学要素5−5(6−5)を有している。
【0015】まず偏光素子5は光源1からの光束のうち
S偏光を偏光膜5−3で反射させ、ミラー5−4で反射
させて射出面5−2aより射出している。又光源1から
の光束のうちP偏光は偏光膜5−3を通過させ、偏光方
向を90度回転させるλ/2板のような光学要素5−5
を介してS偏光として射出面5−1aより射出させてい
る。
【0016】一方偏光素子6は光源2からの光束のうち
S偏光を偏光膜6−3で反射させてミラー6−4で反射
させた後、偏光方向を90度回転させるλ/2板のよう
な光学要素6−5を介してP偏光として射出面6−2a
より射出している。又光源2からの光束のうちP偏光は
偏光膜6−3を通過させて射出面6−1aより射出させ
ている。
【0017】7は偏光ビームスプリッターであり、偏光
膜7−3によりS偏光を反射させ、P偏光を透過させて
いる。偏光生成手段101,102からの光束を偏光ビ
ームスプリッター7に各々入射させている。これにより
偏光生成手段101,102からの偏光方向が互いに直
交する2つの直線偏光を偏光ビームスプリッター7で合
成して射出面7−1aより射出させている。
【0018】8はコンデンサーレンズであり、偏光ビー
ムスプリッター7からの光束(P偏光とS偏光)を集光
してスライド等の投影画像9を照明している。10は投
影レンズであり、投影画像9をスクリーン(不図示)面
上に拡大投影している。
【0019】本実施例では光源1からの光束をS偏光、
光源2からの光束をP偏光に変換し、双方の光束を偏光
ビームスプリッターで光軸方向に重ね合わせたような状
態で合成している。これにより2つの光源からの光束を
損失なく利用して投影画像を従来の方法に比べて倍の明
るさで照明し、スクリーン面上で明るい投影画像を得て
いる。
【0020】図2は本発明の実施例2の要部概略図であ
る。
【0021】本実施例では投影画像として偏光方向を回
転させる性質を有する液晶表示素子を用いたカラー液晶
プロジェクターに適用した場合を示している。
【0022】図2において偏光生成手段101,10
2、偏光ビームスプリッター7の構成は図1の実施例1
と同じである為、偏光ビームスプリッター7以降の構成
について説明する。
【0023】20は集光部材であり、紙面に垂直方向に
延びた複数のシリンドリカルレンズを配列して構成して
おり、偏光ビームスプリッター7からの光束を集光して
いる。103は偏光部材であり、入射光束の偏光方向を
揃えて射出する光学作用を有している。偏光部材103
は複数の微細な平行四辺形プリズムを1次元方向に接合
する際、例えば平行四辺形プリズム21と22との接合
面に偏光膜23を設けている。そして平行四辺形プリズ
ム21の斜面24を全反射ミラーとし、平行四辺形プリ
ズムの射出面に位相板25を設けている。
【0024】本実施例ではこのようなユニットを複数個
1次元方向に配列した扁平形状の部材より構成してい
る。
【0025】本実施例ではこのような構成の偏光部材1
03により集光部材20からの入射光束の偏光方向を一
致させて射出している。
【0026】15−1,15−2,15−3は各々液晶
パネルであり、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の
各色に対応したモノクローム画像を表示する、例えばT
N型等の液晶表示素子より成っている。
【0027】11は第1のダイクロイックミラーであ
り、偏光部材103からの光束を第1の色光(例えば
赤)と第2,第3の色光(例えばG,B)に分離してい
る。12は第2のダイクロイックミラーであり、第2の
色光(G)と第3の色光(B)に分離している。16は
第3の色光(B)を反射する全反射ミラーで、13は第
1の色光(R)を反射する全反射ミラーである。17は
第3のダイクロイックミラーであり、第1の色光(R)
と第2の色光(G)とを合成している。18は第4のダ
イクロイックミラーであり、第1,第2の色光(R,
G)と第3の色光(B)とを合成している。
【0028】10は投射レンズ(投影レンズ)であり、
各液晶パネル15−1,15−2,15−3の画像(投
影像原画)を合成してスクリーン面上に所定の倍率で拡
大投影している。14−1,14−2,14−3は各々
コンデンサーレンズであり、各液晶パネル15−1,1
5−23,15−3に至る照明光束を投射レンズ10の
パネル側瞳上に集光している。
【0029】各液晶パネル15−1,15−2,15−
3の前後には偏光方向の直交する偏光フィルター(不図
示)がおかれ、該液晶パネル15−1,15−2,15
−3の入射側の偏光フィルターは照明光束を偏光とする
偏光子としての光学的作用を有し、射出側の偏光フィル
ターは該液晶パネル15−1,15−2,15−3で偏
光方向が旋回しない光束をカットし、変調する検光子と
しての光学的作用を有している。
【0030】同図では以上のような構成により各液晶パ
ネル15−1,15−2,15−3に形成された画像情
報を重ね合わせて投射レンズ10によりスクリーン(不
図示)面上に拡大投影している。
【0031】本実施例において偏光ビームスプリッター
7を射出した照明光がそのまま液晶パネル15−1,1
5−2,15−3に入射すると、液晶パネルの光源側に
設けられている偏光板で一方向の偏光が吸収されてしま
い、本発明の効果が発揮されない。
【0032】そこで本実施例では明るさを倍増する為に
偏光ビームスプリッター7と投射画像である液晶パネル
との間に、入射光を上記偏光板の偏光軸と同じ方向の偏
光に揃えて射出する偏光部材103を設けている。尚こ
の偏光部材103は前記偏光素子5又は6と同じもので
も良い。
【0033】本実施例では以上のような構成により、実
施例1と同様に光源からの光束の有効利用を図って投影
画像を照明している。尚本実施例においては、 (イ)高分子分散形液晶(Polymer-Dispersed Liquid C
rystal)を液晶パネルに使用し、シュリーレン光学系で
構成する液晶プロジェクターにも使用できる。このとき
は偏光ビームスプリッターと投射画像である液晶パネル
との間の偏光部材は不要である。
【0034】(ロ)本発明は投光器やヘッドライトのよ
うな単純な照明装置にも適用可能である。
【0035】(ハ)実施例1の照明系を2組使用し、更
に偏光ビームスプリッターで重ね合わせるような構成も
可能であり、その場合は1つの光源を使用した場合に比
べ、約4倍の明るさの光源が得られることになる。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば以上のように、複数の光
源と該複数の光源毎に入射した光束の偏光方向を揃えて
出射するようにした偏光素子を設け、該偏光素子からの
光束を偏光ビームスプリッターを介して合成し、該合成
した光束を利用することにより光源からの光束の有効利
用を図り、投影画像を効率良く照明し、スクリーン面上
に明るい投影画像が容易に得られる照明装置及びそれを
用いた投影装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1の要部概略図
【図2】 本発明の実施例2の要部概略図
【符号の説明】
101,102 偏光生成手段 103 偏光部材 1,2 光源 3,4 フィルター 5,6 偏光素子 7 偏光ビームスプリッター 8 コンデンサーレンズ 9 投影画像 10 投影レンズ 15−1,15−2,15−3 液晶表示素子 11,12,17,18 ダイクロイックミラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 5/74 A 9/31 C

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源と該光源からの光束を2つの偏光成
    分の光束に分離し、該分離した2つの偏光成分のうち一
    方の偏光方向を他方の光束の偏光方向と一致させて射出
    する偏光素子とを有する偏光生成手段を少なくとも2つ
    設け、該2つの偏光生成手段から互いに偏光方向が異な
    る光束を射出させるようにし、該2つの偏光生成手段か
    らの光束を偏光ビームスプリッターを介して合成し、一
    方向から射出させて被照射面を照射するようにしたこと
    を特徴とする照明装置。
  2. 【請求項2】 光源と該光源からの光束を2つの偏光成
    分の光束に分離し、該分離した2つの偏光成分のうち一
    方の偏光方向を他方の光束の偏光方向と一致させて射出
    する偏光素子とを有する偏光生成手段を少なくとも2つ
    設け、該2つの偏光生成手段から互いに偏光方向が異な
    る光束を射出させるようにし、該2つの偏光生成手段か
    らの光束を偏光ビームスプリッターを介して合成し、該
    偏光ビームスプリッターからの光束で投射画像を照明
    し、該投射画像を投影レンズで所定面上に投影したこと
    を特徴とする投影装置。
  3. 【請求項3】 光源と該光源からの光束を2つの偏光成
    分の光束に分離し、該分離した2つの偏光成分のうち一
    方の偏光方向を他方の光束の偏光方向と一致させて射出
    する偏光素子とを有する偏光生成手段を少なくとも2つ
    設け、該2つの偏光生成手段から互いに偏光方向が異な
    る光束を射出させるようにし、該2つの偏光生成手段か
    らの光束を偏光ビームスプリッターを介して合成し、該
    偏光ビームスプリッターからの光束を入射光を一方向の
    偏光方向の光束に変換して射出する偏光部材を介して液
    晶表示素子に導光し、該液晶表示素子で表示された画像
    情報を投射レンズで所定面上に投射するようにしたこと
    を特徴とする投影装置。
  4. 【請求項4】 前記液晶表示素子は偏光方向を回転する
    タイプの表示素子であることを特徴とする請求項3の投
    影装置。
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