JPH0756167A - 偏光光源装置及びそれを用いた投写型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光束の利用効率を高め、かつ十分な液晶ライ
トバルブの照明及び投写画面照度の均一化を達成し、装
置の小型化と軽量化と低コスト化とを図る。 【構成】 光源ランプ１及び放物面反射鏡２からの光束
は各々偏光ビームスプリッタプリズム３−１〜３−４，
４−１〜４−４からなる偏光ビームスプリッタアレイで
Ｐ偏光光及びＳ偏光光に分離される。偏光ビームスプリ
ッタアレイを透過したＰ偏光光は偏光板９を介して液晶
ライトバルブ１０の照明に寄与する。偏光ビームスプリ
ッタアレイで反射されたＳ偏光光は位相差板５−１〜５
−４，６−１〜６−４で偏光方向が９０度回転されてＰ
偏光光に変換され、光束反射素子７，８でその光路が折
り曲げられて偏光板９を介して液晶ライトバルブ１０に
入射され、照明光として利用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は偏光光源装置及びそれを
用いた投写型液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の投写型液晶表示装置にお
いては、図５に示すよう、光源ランプ１から射出された
光束及びその光源ランプ１からの光束が放物面反射鏡２
で反射された略平行光束の熱線を熱線カットフィルタ１
８で吸収または反射し、それらの光束から熱線を除去し
ている。

【０００３】この熱線が除去された光束は偏光板９で直
線偏光光に変換され、液晶ライトバルブ１０で画像信号
に応じて変調される。変調された直線偏光光は偏光板１
１で透過軸方向の成分のみが透過され、投写レンズ１７
を介してスクリーン（図示せず）上に拡大投写される。

【０００４】また、他の投写型液晶表示装置において
は、図６に示すように、光源ランプ１から射出された光
束及びその光源ランプ１からの光束が放物面反射鏡２で
反射された略平行光束の熱線を熱線カットフィルタ１８
で吸収または反射し、それらの光束から熱線を除去して
いる。

【０００５】この熱線が除去された光束は偏光ビームス
プリッタ２０で直線偏光光に変換され、液晶ライトバル
ブ１０で画像信号に応じて変調される。変調された直線
偏光光は偏光ビームスプリッタ２１で透過軸方向の成分
のみが透過され、投写レンズ１７を介してスクリーン
（図示せず）上に拡大投写される。

【０００６】上記のような構成の投写型液晶表示装置で
は、光源ランプ１から発せられる光束のうち、偏光板９
あるいは偏光ビームスプリッタ２０を透過する直線偏光
成分のみが液晶ライトバルブ１０の照明光として利用さ
れる。したがって、偏光板９あるいは偏光ビームスプリ
ッタ２０を透過する直線偏光光と直交する直線偏光成分
は損失となるため、光源ランプ１から発せられる光束の
利用効率は５０％以下となる。

【０００７】この液晶ライトバルブ１０の照明光として
利用されない直線偏光成分は偏光板９において熱に変換
されるので、その偏光板９の温度が上昇して偏光板９の
変質を招くとともに、投写画質の劣化の原因となる。

【０００８】また、投写画質を明るくするために光源ラ
ンプ１から発せられる光束の光量を増加させると、偏光
板９の著しい性能劣化と液晶ライトバルブ１０の特性変
化を起こし易くなる。

【０００９】これらの問題点を改善した投写型液晶表示
装置が特開平３−１５２５２３号公報に提案されてい
る。この投写型液晶表示装置では、図７に示すように、
光源ランプ１から射出された光束及びその光源ランプ１
からの光束が放物面反射鏡２で反射されて略平行となっ
た光束を偏光ビームスプリッタ２２でＰ偏光成分及びＳ
偏光成分に分離している。

【００１０】すなわち、偏光ビームスプリッタ２２はそ
の作用面で平行光束のＰ偏光成分をそのまま透過して反
射ミラー２３に出射するとともに、平行光束のＳ偏光成
分を直角に反射して反射ミラー２４に出射する。

【００１１】これらＰ偏光光及びＳ偏光光は反射ミラー
２３，２４で夫々反射され、各々対応する波長板２５，
２６で液晶ライトバルブ１０の偏光面と同一偏光軸とな
るように調整された後に、合成用プリズム２７によって
合成される。

【００１２】この合成用プリズム２７で合成された偏光
光は集光レンズ１６及び偏光板９を介して液晶ライトバ
ルブ１０に入射され、液晶ライトバルブ１０で画像信号
に応じて変調される。液晶ライトバルブ１０で変調され
た直線偏光光は偏光板１１で透過軸方向の成分のみが透
過され、投写レンズ１７を介してスクリーン（図示せ
ず）上に拡大投写される。

【００１３】上記の投写型液晶表示装置では偏光ビーム
スプリッタ２２で分離されたＰ偏光光及びＳ偏光光の両
方で液晶ライトバルブ１０を照明することができるの
で、図５及び図６に示すような投写型液晶表示装置より
も光束の利用効率を高めることができる。

【００１４】しかしながら、図７に示すような投写型液
晶表示装置では液晶ライトバルブ１０の有効表示範囲を
十分に照明するために、偏光ビームスプリッタ２２の光
束出射面２２ａ及び合成用プリズム２７の傾斜面２７ａ
を液晶ライトバルブ１０の有効表示範囲に相当する大き
さにする必要がある。よって、偏光ビームスプリッタ２
２及び合成用プリズム２７が大きくなって重くなり、こ
の点が投写型液晶表示装置の軽量化にとってデメリット
となる。

【００１５】また、光源ランプ１及び放物面反射鏡２か
らの光束を液晶ライトバルブ１０の全域に対して有効的
に活用するには放物面反射鏡２の開口面積が液晶ライト
バルブ１０の有効表示範囲に近い大きさを持つことが望
ましい。

【００１６】これを図７に示すような投写型液晶表示装
置に適用すると、投写画面の中心部分と周辺部分の照度
変化が大きくなるので、投写画面で均一的な高照度を得
ることができない。

【００１７】つまり、放物面反射鏡２の開口面積を液晶
ライトバルブ１０の有効表示範囲に近い大きさとする
と、光源ランプ１及び放物面反射鏡２からの光束による
照明光１１１は、図８（ａ）に示すように、液晶ライト
バルブ１０の有効表示範囲１０ａを囲むような円形とな
る。

【００１８】また、偏光ビームスプリッタ２２を透過し
た光束及び偏光ビームスプリッタ２２を反射した光束各
々の照度分布は、図８（ｂ）に示すように、中央部分が
強くかつ周辺部分が弱い同一の強度分布である。そのた
め、これら照明光束が合成用プリズム２７で合成される
と、同一の強度分布を持つ光束が重ね合わされた光束と
なる。

【００１９】液晶ライトバルブ１０は合成用プリズム２
７によって合成された光束で照明されるので、液晶ライ
トバルブ１０面上は同一の強度分布を持つ光束が重ね合
わされた光束で照明されることとなり、その照度分布は
中央部分が強くかつ周辺部分が弱い分布となって中央部
分と周辺部分との間に照度差が生ずる。

【００２０】投写画面の照度分布は液晶ライトバルブ１
０面上の照度分布が反映されるため、投写画像の中心照
度と周辺照度との間に不均一が生ずる。

【００２１】この問題点を改善するために、図９に示す
ような平面構成が考えられる。すなわち、光源ランプ１
及び放物面反射鏡２からの不定偏光光を、各々の作用面
が直交する２つの偏光ビームスプリッタプリズム２８，
２９を用いてＰ偏光光及びＳ偏光光に分離する。

【００２２】分離反射後のＳ偏光光の光路を２つの反射
ミラー３０，３１で変更して液晶ライトバルブ１０の照
明に利用することで、投写画面照度の均一性を向上させ
ることができる。

【００２３】このとき、偏光ビームスプリッタプリズム
２８，２９による反射光束のＳ偏光光あるいは透過光束
のＰ偏光光の光路中に位相差板３２，３３を挿入するこ
とで、これらＳ偏光光及びＰ偏光光を同一の偏光光に揃
えて液晶ライトバルブ１０の照明を行っている。

【００２４】しかしながら、投写型液晶表示装置を上記
のような構成としても、液晶ライトバルブ１０の有効表
示領域１０ａを十分にカバーする偏光ビームスプリッタ
透過光束を得ようとすると、偏光ビームスプリッタ反射
光束１１２，１１３が反射ミラー３０，３１による光路
変更後に偏光ビームスプリッタプリズム２８，２９に遮
蔽されてしまうため、十分な液晶ライトバルブ１０の照
明及び投写画面照度の均一化を達成することができな
い。

【００２５】さらに、偏光ビームスプリッタプリズム２
８，２９は可視光の波長に対して十分な消光比を得るた
めにはコストが高い高屈折率硝材を用いる必要があり、
偏光ビームスプリッタの体積が偏光光源装置のコストに
大きな影響を与えている。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の投写型
液晶表示装置では、光源ランプから発せられる光束のう
ち偏光板または偏光ビームスプリッタを透過する直線偏
光成分のみが液晶ライトバルブの照明光として利用され
るので、偏光板または偏光ビームスプリッタを透過する
直線偏光光と直交する直線偏光成分は損失となり、光源
ランプから発せられる光束の利用効率が５０％以下とな
る。

【００２７】また、液晶ライトバルブの照明光として利
用されない直線偏光成分は偏光板において熱に変換され
るので、その偏光板の温度が上昇して偏光板の変質を招
くとともに、投写画質の劣化の原因となる。さらに、投
写画質を明るくするために光源ランプから発せられる光
束の光量を増加させると、偏光板の著しい性能劣化と液
晶ライトバルブの特性変化を起こし易くなる。

【００２８】これらの問題点を改善した投写型液晶表示
装置では偏光ビームスプリッタで分離されたＰ偏光光及
びＳ偏光光の両方で液晶ライトバルブを照明することが
できので、光束の利用効率を高めることができる。

【００２９】しかしながら、液晶ライトバルブの有効表
示範囲を十分に照明するために、偏光ビームスプリッタ
の光束出射面及び合成用プリズムの傾斜面を液晶ライト
バルブの有効表示範囲に相当する大きさにする必要があ
るので、偏光ビームスプリッタ及び合成用プリズムが大
きくなって重くなり、装置の軽量化を図る上でデメリッ
トとなる。

【００３０】また、光源及び放物面反射鏡からの光束を
液晶ライトバルブの全域に対して有効的に活用するには
放物面反射鏡の開口面積が液晶ライトバルブの有効表示
範囲に近い大きさを持つことが望ましい。しかしなが
ら、放物面反射鏡の開口面積を液晶ライトバルブの有効
表示範囲に近い大きさとすると、投写画面の中心部分と
周辺部分の照度変化が大きくなるので、投写画面で均一
的な高照度を得ることができない。

【００３１】この問題点を改善した投写型液晶表示装置
では、液晶ライトバルブの有効表示領域を十分にカバー
する偏光ビームスプリッタ透過光束を得られるような構
成とすると、偏光ビームスプリッタ反射光束が反射ミラ
ーによる光路変更後に偏光ビームスプリッタプリズムに
遮蔽されてしまうため、十分な液晶ライトバルブの照明
及び投写画面照度の均一化を達成することができない。

【００３２】また、偏光ビームスプリッタプリズムは可
視光の波長に対して十分な消光比を得るためにはコスト
が高い高屈折率硝材を用いる必要があり、偏光ビームス
プリッタの体積が偏光光源装置のコストに大きな影響を
与えることとなる。

【００３３】そこで、本発明の目的は上記問題点を解消
し、光束の利用効率を高め、かつ十分な液晶ライトバル
ブの照明及び投写画面照度の均一化を達成し、装置の小
型化と軽量化と低コスト化とを図ることができる偏光光
源装置及びそれを用いた投写型液晶表示装置を提供する
ことにある。

【００３４】

【課題を解決するための手段】本発明による偏光光源装
置は、光源ランプと前記光源ランプからの放射光を反射
する放物面反射鏡とからなる光源装置と、前記光源装置
から射出される不定偏光光を透過及び反射してＰ偏光光
とＳ偏光光とに分離する分離手段と、前記分離手段で分
離された前記Ｐ偏光光及び前記Ｓ偏光光のうち一方を他
方の直線偏光光に変換する変換手段と、前記分離手段で
分離された前記Ｐ偏光光及び前記Ｓ偏光光のうち前記分
離手段で反射された直線偏光光の光路を屈折する屈折手
段とを備えている。

【００３５】また、本発明による投写型液晶表示装置
は、光源ランプと前記光源ランプからの放射光を反射す
る放物面反射鏡とからなる光源装置と、前記光源装置か
ら射出される不定偏光光を透過及び反射してＰ偏光光と
Ｓ偏光光とに分離する分離手段と、前記分離手段で分離
された前記Ｐ偏光光及び前記Ｓ偏光光のうち一方を他方
の直線偏光光に変換する変換手段と、前記分離手段で分
離された前記Ｐ偏光光及び前記Ｓ偏光光のうち前記分離
手段で反射された直線偏光光の光路を屈折する屈折手段
とを有する偏光光源装置と、前記偏光光源装置からの直
線偏光光を照明光とする液晶ライトバルブとを備えてい
る。

【００３６】

【作用】本発明の構成によれば、光源ランプと放物面反
射鏡とからなる光源装置から射出される不定偏光光は偏
光ビームスプリッタアレイと光束反射素子と位相差板と
からなる偏光分離器内において、まず偏光ビームスプリ
ッタアレイの誘電体多層膜に入射して互いに直交関係に
ある二つの直線偏光光であるＰ偏光光及びＳ偏光光に分
離される。

【００３７】偏光ビームスプリッタアレイを透過するＰ
偏光成分はそのまま直進して液晶ライトバルブの照明に
寄与し、偏光ビームスプリッタアレイで反射したＳ偏光
成分光束反射素子によって光路を曲げられて液晶ライト
バルブの照明光束として利用される。

【００３８】このとき、光源装置からの光束のうち偏光
ビームスプリッタアレイを透過後または反射後のどちら
か一方の直線偏光光に対して位相差板を挿入すること
で、偏光分離器を射出した光束の偏光方向を同一とす
る。

【００３９】これによって、光源ランプで発生する光の
利用効率を向上させることが可能となり、特に画面周辺
部の明るさが向上するので、投写画面照度の均一性を増
加させることができる。

【００４０】また、偏光分離器から射出された光束は直
線偏光光に変換されているので、偏光板による光の吸収
がほとんど起こらず、偏光板の熱による変質及び性能劣
化がなくなる。

【００４１】さらに、この直線偏光光が偏光板を透過し
て液晶ライトバルブに入射されても、液晶ライトバルブ
で熱による温度上昇が起こりにくいため、液晶ライトバ
ルブの特性変化がなくなり、高画質投写画像が得られ
る。

【００４２】さらにまた、偏光ビームスプリッタアレイ
を最低２個以上の偏光ビームスプリッタプリズムの集合
体とすることで、偏光ビームスプリッタアレイによる反
射光束の光束反射素子への入射角度が４５°以下になる
ように、また光束反射素子の一端が偏光ビームスプリッ
タアレイの端部を構成する偏光ビームスプリッタプリズ
ムの作用面を持たない頂角と接するように配置すること
ができる。よって、光束反射素子で反射された光束が偏
光ビームスプリッタアレイに遮蔽されることなく、液晶
ライトバルブを有効に照明することができる。

【００４３】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。

【００４４】図１は本発明の一実施例を示す構成平面図
である。図において、光源ランプ１はメタルハライドラ
ンプやキセノンランプ、あるいはハロゲンランプ等から
なり、この光源ランプ１から放射された光束は放物面反
射鏡２によって反射されて略平行な不定偏光光となり、
偏光分離器に入射される。

【００４５】偏光分離器は各々偏光ビームスプリッタプ
リズム３−１〜３−４，４−１〜４−４からなる偏光ビ
ームスプリッタアレイと、この偏光ビームスプリッタア
レイで反射された直線偏光光の偏光方向を９０度回転さ
せる位相差板５−１〜５−４，６−１〜６−４と、位相
差板５−１〜５−４，６−１〜６−４で偏光方向が９０
度回転された直線偏光光の光路を折り曲げる光束反射素
子７，８とから構成されている。

【００４６】したがって、光源ランプ１からの光束は２
つの偏光ビームスプリッタアレイで夫々偏光方向が互い
に直交する２つの直線偏光光のＰ偏光光及びＳ偏光光に
分離される。

【００４７】Ｐ偏光光は偏光ビームスプリッタアレイを
構成する偏光ビームスプリッタプリズム３−１〜３−
４，４−１〜４−４各々の作用面（偏光分離面）を透過
し、偏光板９を介して液晶ライトバルブ１０の照明に寄
与する。

【００４８】Ｓ偏光光は偏光ビームスプリッタプリズム
３−１〜３−４，４−１〜４−４各々の作用面で反射さ
れ、位相差板５−１〜５−４，６−１〜６−４で偏光方
向が９０度回転されてＰ偏光光に変換される。この後、
直線偏光光は光束反射素子７，８で光路が折り曲げら
れ、偏光板９を介して液晶ライトバルブ１０に入射され
て照明光として利用される。

【００４９】ここで、位相差板５−１〜５−４，６−１
〜６−４は直線偏光光の偏光方向を９０度回転させる作
用を持つ１／２波長板であり、位相差板５−１〜５−
４，６−１〜６−４各々を透過後の光束はＰ偏光光とな
る。よって、光源ランプ１及び放物面反射鏡２からの光
束は偏光分離器で全て同一の直線偏光光であるＰ偏光光
となり、液晶ライトバルブ１０の照明光として利用され
る。

【００５０】このように、従来では照明に利用されてい
なかった直線偏光成分を照明光として利用しているの
で、投写画面の直線偏光光への偏光効率が約２倍とな
る。よって、光源ランプ１及び放物面反射鏡２からなる
光源装置の光利用効率が向上するとともに、偏光板９の
温度上昇に起因する劣化及び液晶ライトバルブ１０の熱
による特性変化を抑制することができるので、投写画像
の劣化は生じない。

【００５１】また、偏光ビームスプリッタプリズム３−
１〜３−４，４−１〜４−４各々の作用面で反射されか
つ光束反射素子７，８で光路が折り曲げられた直線偏光
光は、偏光ビームスプリッタプリズム３−１〜３−４，
４−１〜４−４で遮蔽されることなく、液晶ライトバル
ブ１０の照明光として利用される。

【００５２】図２は本発明の一実施例における偏光ビー
ムスプリッタアレイの斜視図である。図２（ａ）は偏光
ビームスプリッタアレイを構成する偏光ビームスプリッ
タプリズム３−１の構成を示し、図２（ｂ）は偏光ビー
ムスプリッタアレイの構成を示している。

【００５３】偏光ビームスプリッタプリズム３−１は４
５度の直角プリズム３ａ−１，３ｂ−１と、直角プリズ
ム３ａ−１，３ｂ−１各々の当接面にＳｉＯ2 ，Ｍｇ
Ｆ，ＴｉＯ2 等が蒸着されて形成された誘電体多層膜３
ｃ−１とから構成されている。

【００５４】この誘電体多層膜３ｃ−１は全可視域にわ
たってＳ偏光成分を反射し、Ｐ偏光成分を透過させる特
性を持っている。よって、光源ランプ１及び放物面反射
鏡２からの光束はこの誘電体多層膜３ｃ−１でＳ偏光成
分とＰ偏光成分とに分離される。

【００５５】尚、図２（ａ）では偏光ビームスプリッタ
プリズム３−１の構成のみを図示したが、他の偏光ビー
ムスプリッタプリズム３−２〜３−４，４−１〜４−４
も偏光ビームスプリッタプリズム３−１と同様の構成で
あり、偏光ビームスプリッタプリズム３−１と同様の働
きを行う。

【００５６】偏光ビームスプリッタアレイ３，４は各々
偏光ビームスプリッタプリズム３−１〜３−４，４−１
〜４−４から構成され、偏光ビームスプリッタプリズム
３−１〜３−４，４−１〜４−４各々の作用面（偏光分
離面）（誘電体多層膜３ｃ−１〜３ｃ−４，４ｃ−１〜
４ｃ−４の部分）が互いに平行となるように配列されて
いる。

【００５７】また、偏光ビームスプリッタアレイ３，４
各々の先頭の偏光ビームスプリッタプリズム３−１，４
−１は夫々の作用面が直交するように接合されており、
偏光ビームスプリッタアレイ３，４は偏光ビームスプリ
ッタプリズム３−１，４−１の接合面が光源ランプ１の
光軸と略同一となるように配置されている。

【００５８】したがって、偏光ビームスプリッタアレイ
３，４各々の偏光ビームスプリッタプリズム３−１〜３
−４，４−１〜４−４の作用面は光源ランプ１及び放物
面反射鏡２からの略平行な光束に対して４５度の角度と
なる。また、偏光ビームスプリッタアレイ３，４各々は
光源ランプ１の光軸に対して互いに対象となる。

【００５９】尚、偏光ビームスプリッタプリズム３−１
〜３−４，４−１〜４−４各々の作用面は互いに平行と
なるように配列され、かつ先頭の偏光ビームスプリッタ
プリズム３−１，４−１各々の作用面が直交するように
接合されていれば、偏光ビームスプリッタプリズム３−
１〜３−４，４−１〜４−４各々の作用面が一直線上に
並ぶように配列することも可能である。

【００６０】この場合にも、偏光ビームスプリッタプリ
ズム３−１〜３−４，４−１〜４−４の作用面は光源ラ
ンプ１及び放物面反射鏡２からなる光源装置からの略平
行な光束に対して４５度の角度となる。

【００６１】図３は本発明の他の実施例の偏光光源装置
を用いた投写型液晶表示装置の構成平面図である。図に
おいて、光源ランプ１と放物面反射鏡２とからなる光源
装置からの不定偏光光は偏光分離器によってそのほとん
どが同一の偏光方向を持つ直線偏光光に変換される。

【００６２】この偏光分離器を構成する偏光ビームスプ
リッタアレイには角度依存性があることと、光源装置か
らの不定偏光光の全てが完全な平行光束でないこととか
ら、液晶ライトバルブ１０の直前に偏光板９を配置し、
偏光度の高い直線偏光光として投写画像のコントラスト
比に代表される画質低下を防いでいる。

【００６３】この偏光板９に入射される直線偏光光には
従来例と異なってＳ偏光成分がほとんど含まれていない
ことから、従来例で用いている偏光板の偏光特性よりも
性能が劣っていても十分な透過光の偏光度を得ることが
できる。したがって、偏光特性の劣る全体的に透過率の
高い偏光板を用いることが可能となり、光源装置からの
光の利用効率をさらに向上させることができる。

【００６４】偏光板９を透過した光束は液晶ライトバル
ブ１０で変調された後に、偏光板１１で検光されて投写
レンズ１７を介してスクリーン（図示せず）に拡大投写
される。

【００６５】これによって、液晶ライトバルブ１０に入
力された映像がスクリーン上に結像する。また、偏光板
９の直前には集光レンズ１６が配置されており、光源装
置からの光束の投写レンズ１７への入射効率を高めてい
る。

【００６６】本実施例では白黒映像を投写する投写型液
晶表示装置の構成を示しているが、偏光分離器と偏光板
９との間にダイクロイックミラーやダイクロイックプリ
ズム等の色分解光学素子を設けて光源装置からの白色光
を３原色に分光し、夫々の光束に対して液晶ライトバル
ブ１０で変調を行った後に、色合成光学素子によって色
合成して投写レンズ１７から拡大投写を行えばカラー表
示が可能となる。

【００６７】また、本実施例では偏光分離器を構成する
２つの偏光ビームスプリッタアレイが各々３個の偏光ビ
ームスプリッタプリズム１２−１〜１２−３，１３−１
〜１３−３で構成されているが、偏光ビームスプリッタ
アレイを構成する偏光ビームスプリッタプリズムの数が
多くなればなるほど、偏光ビームスプリッタプリズムの
体積が小さくなるので、装置の軽量化につながる。

【００６８】尚、本実施例の如く、偏光ビームスプリッ
タアレイを大きな偏光ビームスプリッタプリズム１２−
１，１３−１と、小さな偏光ビームスプリッタプリズム
１２−２〜１２−３，１３−２〜１３−３とで構成する
ことも可能であり、その組み合わせは限定されない。

【００６９】図４（ａ）は本発明の液晶ライトバルブ１
０における投写光束の形状を示す図であり、図４（ｂ）
は投写画面の照度分布を示す図である。これら図４
（ａ）及び図４（ｂ）を用いて本発明による投写画面の
照度について以下説明する。

【００７０】図１及び図３に示すように、液晶ライトバ
ルブ１０の有効表示領域１０ａに相当する開口部を持つ
比較的大きな放物面反射鏡２が使用される場合、従来例
においては光束反射素子で反射した光束が偏光ビームス
プリッタアレイで遮蔽されている。

【００７１】しかしながら、これらの実施例では偏光ビ
ームスプリッタアレイが複数の偏光ビームスプリッタプ
リズムから構成されているので、光束反射素子７，８で
反射した光束が偏光ビームスプリッタアレイで遮蔽され
ることなく、全ての光束を照明に利用することができ
る。よって、光源装置の光の利用効率の向上を達成する
ことができるとともに、投写画面の照度均一化も達成す
ることができる。

【００７２】つまり、上述した本発明の一実施例及び他
の実施例では、図４（ａ）に示すように、液晶ライトバ
ルブ１０の有効表示領域１０ａに偏光ビームスプリッタ
アレイを透過した直線偏光光１０１と、偏光ビームスプ
リッタアレイで反射された直線偏光光１０２，１０３と
が照射される。

【００７３】一般に、光源装置から発せられる光束の照
度分布は光軸の中心部分が強く、光軸から離れるにした
がって弱くなる。そのため、従来は液晶ライトバルブ１
０面上の中央部分と周辺部分との間に照度差が生じ、投
写画像の中心照度と周辺照度との間に不均一が生じてい
る。

【００７４】これに対し、本発明の一実施例及び他の実
施例では、光源装置から発せられる光束のうちＳ偏光光
は偏光ビームスプリッタアレイ及び光束反射素子７．８
で強度分布を反転して液晶ライトバルブ１０の照明に利
用される。

【００７５】このため、強度の大きな光源ランプ１の中
央部の光束のＳ偏光成分を液晶ライトバルブ１０の周辺
部分の照明に利用することができるので、図４（ｂ）に
示すように、投写画面における照度分布が均一化され
る。また、光束反射素子７，８の設置角度を変えること
によって、任意の画面照度比を得られるように制御する
ことができる。

【００７６】このように、光源装置からの不定偏光光を
複数の偏光ビームスプリッタプリズム３−１〜３−４，
４−１〜４−４，１２−１〜１２−３，１３−１〜１３
−３で構成された偏光ビームスプリッタアレイと、光束
反射素子７，８と、位相差板５−１〜５−４，６−１〜
６−４，１４−１〜１４−３，１５−１〜１５−３とか
らなる偏光分離器で互いに直交関係にあるＰ偏光光及び
Ｓ偏光光に分離し、かつ同一の偏光方向を持つ直線偏光
光に変換して液晶ライトバルブ１０の照明に利用するこ
とによって、光源装置の光の利用効率を向上させること
ができる。

【００７７】また、偏光板９には偏光分離器で同一の偏
光方向を持つ直線偏光光に変換されたＰ偏光光及びＳ偏
光光が入射されるので、偏光板９の温度上昇に起因する
劣化及び液晶ライトバルブ１０の熱による特性変化を抑
制することができ、投写画像の画質劣化を改善すること
ができる。

【００７８】さらに、光源装置から発せられる光束のう
ちＳ偏光光の強度分布を偏光ビームスプリッタアレイ及
び光束反射素子７．８で反転して液晶ライトバルブ１０
の照明に利用しているので、投写画面の明るさの均一性
を向上させることができるとともに、投写画面の照度分
布を任意に可変制御できる。

【００７９】さらにまた、偏光ビームスプリッタアレイ
を複数の偏光ビームスプリッタプリズム３−１〜３−
４，４−１〜４−４，１２−１〜１２−３，１３−１〜
１３−３で構成することによって、装置の小型化及び軽
量化を図り、同時に装置の低コスト化を図ることができ
る。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
源ランプと光源ランプからの放射光を反射する放物面反
射鏡とからなる光源装置から射出される不定偏光光をＰ
偏光光とＳ偏光光とに分離し、分離したＰ偏光光及びＳ
偏光光のうち一方を他方の直線偏光光に変換するととも
に、反射によって分離された直線偏光光の光路を屈折さ
せることによって、光束の利用効率を高め、かつ十分な
液晶ライトバルブの照明及び投写画面照度の均一化を達
成し、装置の小型化と軽量化と低コスト化とを図ること
ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成平面図である。

【図２】（ａ）は偏光ビームスプリッタアレイを構成す
る偏光ビームスプリッタプリズムの構成を示す図であ
り、（ｂ）は偏光ビームスプリッタアレイの構成を示す
図である。

【図３】本発明の他の実施例の偏光光源装置を用いた投
写型液晶表示装置の構成平面図である。

【図４】（ａ）は本発明の液晶ライトバルブにおける投
写光束の形状を示す図であり、（ｂ）は投写画面の照度
分布を示す図である。

【図５】従来例を示す構成平面図である。

【図６】従来例を示す構成平面図である。

【図７】従来例を示す構成平面図である。

【図８】（ａ）は従来例の液晶ライトバルブにおける投
写光束の形状を示す図であり、（ｂ）は液晶ライトバル
ブ画上の照度分布を示す図である。

【図９】従来例を示す構成平面図である。

【符号の説明】

１ 光源ランプ ２ 放物面反射鏡 ３，４ 偏光ビームスプリッタアレイ ３−１〜３−４，４−１〜４−４，１２−１〜１２−
３，１３−１〜１３−４ 偏光ビームスプリッタプリズ
ム ５−１〜５−４，６−１〜６−４，１４−１〜１４−
３，１５−１〜１５−４ 位相差板 ７，８ 光束反射素子 ９，１１ 偏光板 １０ 液晶ライトバルブ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源ランプと前記光源ランプからの放射
   光を反射する放物面反射鏡とからなる光源装置と、前記
   光源装置から射出される不定偏光光を透過及び反射して
   Ｐ偏光光とＳ偏光光とに分離する分離手段と、前記分離
   手段で分離された前記Ｐ偏光光及び前記Ｓ偏光光のうち
   一方を他方の直線偏光光に変換する変換手段と、前記分
   離手段で分離された前記Ｐ偏光光及び前記Ｓ偏光光のう
   ち前記分離手段で反射された直線偏光光の光路を屈折す
   る屈折手段とを有することを特徴とする偏光光源装置。
2. 【請求項２】 前記分離手段は、各々の作用面が互いに
   平行となるように配置された複数の偏光ビームスプリッ
   タプリズムから夫々構成された第１及び第２の偏光ビー
   ムスプリッタアレイを含み、前記第１及び第２の偏光ビ
   ームスプリッタアレイは各々の作用面が直交するよう接
   合されかつその接合面が前記光源装置の光軸と略同一と
   なるよう構成されたことを特徴とする請求項１記載の偏
   光光源装置。
3. 【請求項３】 光源ランプと前記光源ランプからの放射
   光を反射する放物面反射鏡とからなる光源装置と、前記
   光源装置から射出される不定偏光光を透過及び反射して
   Ｐ偏光光とＳ偏光光とに分離する分離手段と、前記分離
   手段で分離された前記Ｐ偏光光及び前記Ｓ偏光光のうち
   一方を他方の直線偏光光に変換する変換手段と、前記分
   離手段で分離された前記Ｐ偏光光及び前記Ｓ偏光光のう
   ち前記分離手段で反射された直線偏光光の光路を屈折す
   る屈折手段とを有する偏光光源装置と、前記偏光光源装
   置からの直線偏光光を照明光とする液晶ライトバルブと
   を含むことを特徴とする投写型液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記偏光光源装置の前記分離手段は、各
   々の作用面が互いに平行となるように配置された複数の
   偏光ビームスプリッタプリズムから夫々構成された第１
   及び第２の偏光ビームスプリッタアレイを含み、前記第
   １及び第２の偏光ビームスプリッタアレイは各々の作用
   面が直交するよう接合されかつその接合面が前記光源装
   置の光軸と略同一となるよう構成されたことを特徴とす
   る請求項３記載の投写型液晶表示装置。