JPH0772428A - 投写型液晶表示装置の偏光光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 投射画像の画質の向上、小型・軽量化および
長寿命化を可能とする投写型液晶表示装置の偏光光源装
置を得る。 【構成】 偏光ビームスプリッタ１３の作用面は、略平
行入射光の光軸１９と４５度の角度をなし、１／２波長
板１４は、偏光ビームスプリッタ１３の反射光束の光路
中にこの偏光ビームスプリッタ１３の作用面と４５度の
角度をなし、光束反射素子１５は、偏光ビームスプリッ
タ１３の作用面と９０度以下の所定の角度をなし、１／
２波長板１４を光軸１９に対し平行とし偏光ビームスプ
リッタ１３と光束反射素子１５を１／２波長板１４に対
し面対称に配置する。光源部から略平行のビームが入射
されると、一方の偏光光は偏光ビームスプリッタ１３を
透過して直進し、他方の偏光光は反射され１／２波長板
１４および偏光ビームスプリッタ１３を通過し光束反射
素子１５で光路を変えられ出射され、液晶ライトバルブ
１７上で直進光と重合される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、投写型液晶表示装置の
偏光光源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、投射型液晶表示装置において光学
系の改良に関し多くの提案がなされている。その幾つか
を以下に掲げる。

【０００３】図６は、従来の一般的な投写型液晶表示装
置の光学系の構成例を示している。この投写型液晶表示
装置は、メタルハライドランプやキセノンランプなどか
らなる光源ランプ１０１と、光源ランプ１０１から発せ
られる光束の一部を反射し、略平行光束を発生させる放
射面反射鏡１０２と、光源ランプ１０１から直接または
反射鏡１０２を介して入射される光束の熱線を吸収また
は反射する熱線フィルタ１０３と、該熱線が除去された
前記平行光束を直線偏光光に変換する偏光板１０４と、
該直線偏光光を画像信号に応じて変調する液晶ライトバ
ルブ１０５と、該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１０６と、該透過す
る直線偏光光を不図示のスクリーンに拡大投写する投写
レンズ１０７とを有する。

【０００４】図７は、投写型液晶表示装置の他の従来例
を示す平面構成図である。この投写型液晶表示装置で
は、図６に示した従来例の投写型液晶表示装置の２つの
偏光板１０４、１０６の代わりに２つの偏光ビームスプ
リッタ２０４、２０７を液晶ライトバルブの前後に配置
したものである。

【０００５】このような構成の投写型液晶表示装置で
は、光源ランプ１０１または２０１から発せられる光束
の内、偏光板１０４あるいは偏光ビームスプリッタ２０
４を透過する一の直線偏光成分のみが液晶ライトバルブ
１０５または２０６の照明光として利用され、該直線偏
光光と直交する他の直線偏光成分は損失となるため、光
の利用効率は５０％以下となる欠点がある。また、該照
明光として利用されない直線偏光成分は、偏光板１０４
において熱に変換されて偏光板１０４の温度上昇による
変質を招き、投写画像の画質の劣化の原因となる。そし
て、投写画像の画面を明るくするために光源ランプ１０
１の発光光量を増すと、著しい偏光板１０４の性能劣化
と液晶ライトバルブ１０５の特性変化を起こし易くな
る。

【０００６】図７に示す従来例の欠点を改善した投写型
液晶表示装置として、図８に示す特開平３−１５２５２
３号公報に記載されたものがある。この投写型液晶表示
装置では、光源ランプ３０１から出射され、または反射
鏡３０２で反射される略平行光束は偏光ビームスプリッ
タ３０３に入射し、偏光ビームスプリッタ３０３の作用
面で入射光のｐ偏光成分はそのまま通過して反射ミラー
３０４に入射し、ｓ偏光成分は直角に反射して反射ミラ
ー３０５に入射する。そしてｐおよびｓ偏光光は各々の
波長板３０６および３０７によって液晶ライトバルブ３
１１の偏光面と同一偏光軸になるように調整された後、
合成用プリズム３０８によって再合成され、液晶ライト
バルブ３１１に入射する。この投写型液晶表示装置で
は、偏光ビームスプリッタ３０３で分離されるｓ偏光光
およびｐ偏光光の両方で液晶ライトバルブ３１１を照明
することができ、図６および図７の投写型液晶表示装置
よりも光の利用効率を高めることができる。

【０００７】しかしながら、図８の投写型液晶表示装置
では、液晶ライトバルブ３１１の有効表示領域を十分に
照明するためには、偏光ビームスプリッタ３０３および
合成用プリズム３０８の光束出射面３１４および斜辺３
１５は、液晶ライトバルブ３１１の有効表示領域に相当
する大きさが最低限必要になり、偏光ビームスプリッタ
３０３および合成用プリズム３０８は重くなり、装置の
軽量化に対してデメリットとなる。また、光源ランプ３
０１および反射鏡３０２からの光束を、液晶ライトバル
ブ３１１の全域に対して有効的に活用するには、光源反
射鏡の開口面積は液晶ライトバルブ３１１の有効表示領
域に近い大きさを持つことが望ましく、このような構成
を従来例３の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り、投写
画面の均一な高照度は得られないと言う欠点がある。

【０００８】このことを図９および図１０を用いて説明
する。光源部で発生する光束の液晶ライトバルブ面上４
０２における断面形状は、図９に示す照明光４０１とな
る。そして、偏光ビームスプリッタおよび合成用プリズ
ムにより照明光束は同一の照度分布を持つ光束であるこ
とから、液晶ライトバルブ面上では前記同一照度分布を
持つ光束の重ね合わされた光束による照明光となる（図
１０参照）。

【０００９】光源ランプ３０１と反射鏡３０２により発
生する光束の照度分布は、一般に中央部分は強く周辺部
分は弱い分布となっており、液晶ライトバルブ３１１面
上の照度分布も中央と隅では照度差が生まれる。投写画
面の照度分布は液晶ライトバルブ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の不均一を
起こすという欠点がある。

【００１０】この欠点を除去する提案として特開平４−
３３８２１号公報がある。この提案は図１１に示す平面
構成に関するものであり、光源ランプ６０１および反射
鏡６０２からの不定偏光光を作用面が直交である２つの
偏光ビームスプリッタプリズム６０３、６０４を用いて
ｐ偏光光およびｓ偏光光に分離し、分離反射後のｓ偏光
光を２つの反射ミラー６０５、６０６により光路を変更
して液晶ライトバルブ６１０の照明に利用することによ
り投写画面照度の均一性を図っている。この時、偏光ビ
ームスプリッタプリズム６０３、６０４による反射光束
のｓ偏光光あるいは透過光束のｐ偏光光の光路中には、
位相差板６０７、６０８を挿入し同一偏光光に揃えて照
明を行う。

【００１１】しかし、この様な構成を用いても液晶ライ
トバルブ６１０の有効表示領域を十分にカバーする偏光
ビームスプリッタの透過光束を得ようとすると、偏光ビ
ームスプリッタの反射光束６１２、６１３が反射ミラー
６０５、６０６による光路変更後に偏光ビームスプリッ
タプリズム６０３、６０４に遮蔽されてしまう欠点があ
り、十分な液晶ライトバルブ６１０の照明および投写画
面照度の均一化を達成できない。さらに、光源ランプ６
０１が完全な点光源でないために反射ミラー６０５、６
０６による反射光束の前記偏光ビームスプリッタプリズ
ム６０３および６０４に遮蔽される光束成分も発生し、
光利用効率の低下を招いている。また、前記偏光ビーム
スプリッタプリズム６０３、６０４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
率消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く依存するという欠点
がある。

【００１２】さらに、偏光光源装置の小型・軽量化およ
び光利用効率の向上を目的としたものとして、特開平３
−１２６９１０号公報が提案されている。特開平３−１
２６９１０号公報記載のものは、図１２に示す平面図の
如く、反射鏡７０２と組み合わせた不定偏光光を形成す
る光源ランプ７０１と、偏光ビームスプリッタ７０３，
反射ミラー７０４，プリズム反射面７０５とによって構
成される。光源からの不特定偏光光は、先ず光源ランプ
の光軸に対して作用面が４５度になるように配置された
偏光ビームスプリッタ７０３に入射して、直交関係にあ
る２つの直線偏光光に分離され、偏光ビームスプリッタ
７０３を透過した直線偏光成分の光は直進し、偏光ビー
ムスプリッタ７０３で反射した直線偏光成分は光軸に対
して直交する方向に進む。そしてこの直線偏光成分は、
基板面上に多数の反射鏡面が互いに直交するように形成
されたプリズム反射面７０５で偏波面を９０度回転した
後、偏光ビームスプリッタ７０３に向かって逆戻りす
る。その後、この光線は偏光ビームスプリッタ７０３を
透過し、作用面に対して９０度に配置された反射ミラー
７０４により反射され、偏波面の揃った同一偏光光を得
ることができる。そして偏光ビームスプリッタ７０３を
多数の偏光ビームスプリッタの集合体とし小型・軽量化
を果たしている。また、偏光ビームスプリッタ７０３と
反射ミラー７０４を光軸線に対して対称に配置すること
で光源ランプ７０１と反射鏡７０２の大きさに比べて取
り出せる光束の大きさを稼いでいる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な構成の偏光光源装置では２組の複数から成る偏光ビー
ムスプリッタ７０３，７０３の作用面同士が直交して接
し、且つ２つの反射ミラー７０４，７０４が上記の偏光
ビームスプリッタ７０３，７０３の接点と反対側の端部
において、偏光ビームスプリッタの作用面に対して９０
度に接して配置されている。この構成では、偏光ビーム
スプリッタ７０３，７０３を透過する光束と偏光ビーム
スプリッタ７０３と反射ミラー７０４とで反射される光
束の位置関係は、液晶ライトバルブ上で図１３に示す状
態となる。この状態で得られるビーム断面の照度分布
は、図１４に示すように均一性に欠け、投射型液晶表示
装置用の照明光としては不的確となる。また、対称構成
の偏光ビームスプリッタの対称中心に大きさの無視でき
ないプリズム反射面７０５を有することから投写型液晶
表示装置に適用した場合には、投写画面の中央の上下方
向で照度が低下してしまう問題点も伴う。

【００１４】本発明は、光源ランプから直線偏光光への
効率の良い変換，照度分布の平坦性向上，光度の増強，
発熱量の抑制、さらに、軽量化，小型化，低コスト化
し、画質の向上と装置の長寿命化をなし得る投写型液晶
表示装置用の偏光光源装置を提供することを目的とす
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、第１の発明の投写型液晶表示装置の偏光光源装置
は、略平行入射光をｐ偏光とｓ偏光に分離してこれらの
何れか一方の偏光に統一し出力する装置であり、少なく
とも２つの偏光ビームスプリッタと、少なくとも１つの
１／２波長板と、少なくとも２つの光束反射素子とを有
し、偏光ビームスプリッタの作用面は、略平行入射光の
光軸と４５度の角度をなし、１／２波長板は、偏光ビー
ムスプリッタの反射光束の光路中にこの偏光ビームスプ
リッタの作用面と４５度の角度をなし、光束反射素子
は、偏光ビームスプリッタの作用面と９０度以下の所定
の角度をなし、１／２波長板を光軸に対し平行とし、偏
光ビームスプリッタと光束反射素子を１／２波長板に対
し面対称に配置したことを特徴としている。

【００１６】第２の発明の投写型液晶表示装置の偏光光
源装置は、略平行入射光をｐ偏光とｓ偏光に分離してこ
れらの何れか一方の偏光に統一し出力する装置であり、
少なくとも２つの偏光ビームスプリッタプリズムと、少
なくとも１つの１／２波長板と、少なくとも２つの光束
反射素子とを有し、偏光ビームスプリッタプリズムは、
複数のプリズム型偏光ビームスプリッタの作用面を隣接
且つ平行に配置したアレイであり、このアレイの作用面
は略平行入射光の光軸と４５度の角度をなし、１／２波
長板は、偏光ビームスプリッタプリズムの反射光束の光
路中にこの偏光ビームスプリッタプリズムの作用面と４
５度の角度をなし、光束反射素子は、偏光ビームスプリ
ッタプリズムの作用面と９０度以下の所定の角度をな
し、１／２波長板を光軸に対し平行とし偏光ビームスプ
リッタプリズムと光束反射素子を１／２波長板に対し面
対称に配置したことを特徴としている。

【００１７】

【作用】第１の発明の投写型液晶表示装置の偏光光源装
置によれば、偏光ビームスプリッタの作用面は光軸と４
５度の角度をなし、１／２波長板は偏光ビームスプリッ
タの反射光束の光路中に偏光ビームスプリッタの作用面
と４５度の角度をなし、光束反射素子は偏光ビームスプ
リッタの作用面と９０度以下の所定の角度をなし、１／
２波長板を光軸に対し平行とし、偏光ビームスプリッタ
と光束反射素子を１／２波長板に対し面対称に配置して
いる。この構成により偏光ビームスプリッタで反射され
たビームの偏光は１／２波長板で位相変換され偏光ビー
ムスプリッタを透過し、光束反射素子で反射され、偏光
ビームスプリッタを透過し直進するビームの偏光光と同
一偏光とされ、反射光路が光軸に対し交差方向とされる
ため、２つのビームを同一偏光光とし重合させることが
できる。

【００１８】第２の発明の投写型液晶表示装置の偏光光
源装置によれば、複数のプリズム型偏光ビームスプリッ
タの作用面を隣接且つ平行に配置してアレイとした偏光
ビームスプリッタプリズムを用い、アレイの作用面は略
平行入射光の光軸と４５度の角度をなし、１／２波長板
は偏光ビームスプリッタプリズムの反射光束の光路中に
偏光ビームスプリッタプリズムの作用面と４５度の角度
をなし、光束反射素子は偏光ビームスプリッタプリズム
の作用面と９０度以下の所定の角度をなし、１／２波長
板を光軸に対し平行とし偏光ビームスプリッタプリズム
と光束反射素子を１／２波長板に対し面対称に配置して
いる。この構成により偏光ビームスプリッタで反射され
た偏光光のビームは１／２波長板で位相変換され偏光ビ
ームスプリッタを透過し、光束反射素子で反射され、偏
光ビームスプリッタを透過し直進するビームの偏光光と
同一偏光とされ、反射光路が光軸に対し交差方向とされ
るため、２つのビームを同一偏光光とし重合させること
ができる。

【００１９】

【実施例】次に添付図面を参照して本発明による投写型
液晶表示装置用の偏光光源装置の実施例を詳細に説明す
る。図１〜図４を参照すると第１の発明の偏光光源装置
が適用される投射型液晶表示装置の光学系の実施例が示
されている。以下、発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。

【００２０】図１の実施例の光学系は、光源部と偏光光
源装置と画像形成部とで構成される。

【００２１】光源部は、光源ランプ１１および反射鏡１
２を有し、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ハ
ロゲンランプ等の光源ランプ１１から放射される光束
を、放物面状の反射鏡１２で反射し、略平行な不定偏光
光で構成された光束ビームを出力する。

【００２２】偏光光源装置は、偏光ビームスプリッタ１
３，１３、１／２波長板１４、光束反射素子１５，１５
とを有している。

【００２３】偏光ビームスプリッタ１３，１３は、透明
板に透明板に互いに偏光方向の異なる直線偏光に分離す
る誘電体多層膜を形成した板状体であり、４５度の入射
光束に対し全可視域にわたって、直線偏光の相互に９０
度の位相差を持つ２種類の偏光光の内、ｐ偏光光を透過
しｓ偏光光を反射する特性を有する偏光分離器である。
２個の偏光ビームスプリッタ１３，１３は、両者の一方
の端部において隣接し、相互に９０度，略平行の入射光
束の光軸に対し４５度に配置される。入射光に対する位
置関係は、入射光束の進行方向に対し逆Ｖ字状とされ
る。

【００２４】１／２波長板１４は、通過する光の進行方
向に対する垂直面において、９０度の位相変換を行う位
相板である。この１／２波長板１４を通過したｓ偏光光
はｐ偏光光へ変換される。この１／２波長板１４は、一
の端部が２個の偏光ビームスプリッタ１３，１３の隣接
端に隣接し、略平行の入射光束の光軸に対し平行であ
り、偏光ビームスプリッタ１３．１３で反射されるｓ偏
光光の光路内に配置される。よって、偏光ビームスプリ
ッタ１３，１３と１／２波長板１４とは、平面形状が傘
と傘の柄に類似した配置関係とされる。入射光に対する
位置関係は、入射光の中心軸と平行であり、且つ１／２
波長板の中心線とは重なり合う。

【００２５】光束反射素子１５，１５は、ビームの光軸
を変更させるための反射板である。１／２波長板１４で
ｓ偏光光からｐ偏光光へ変換された光束は、偏光ビーム
スプリッタ１３を透過し、この透過したｐ偏光光は光束
反射素子１５により光路を変更され偏光光源装置から出
力される。光束反射素子１５，１５は、２個の偏光ビー
ムスプリッタ１３，１３が相互に隣接する端部の反対側
の端部に隣接し、両者の作用面間の角度が垂直より所定
角度αだけ小さく配置される。よって、２個の偏光ビー
ムスプリッタ１３，１３と２個の光束反射素子１５，１
５とは、入射光束の光軸の進行方向に対し平面形状がＷ
字状となる。

【００２６】画像形成部は、偏光板１６，１６と液晶ラ
イトバルブを有して構成され、偏光光源装置から出射さ
れたビームを入射光とし、前後の偏光板１６，１６で検
光し、液晶ライトバルブへ結像した画像を不図示のスク
リーンへ投射させる。

【００２７】上記のように構成された実施例の光学系に
おいて、光源ランプ１１から放射された光束は、放物面
状の反射鏡１２により反射されて略平行な不定偏光光と
なり、偏光光源装置へ入射される。偏光光源装置では、
偏光ビームスプリッタ１３，１３で４５度の入射光束に
対して全可視域にわたってｐ偏光光を透過させ、ｓ偏光
成分を反射する。例えば、２個の偏光ビームスプリッタ
１３，１３の一方の偏光ビームスプリッタ１３で反射さ
れたｓ偏光光は、１／２波長板１４へ垂直に入射し、ｐ
偏光光に変換され、他方の偏光ビームスプリッタ１３を
透過する。他方のビームスプリッタ１３を透過したｐ偏
光光は、光束反射素子１５で光路を変更され、光軸に交
差する、光束反射素子１５の設定角度に基づいた方向へ
反射される。入射光束の光軸に対し仰角をもって光束反
射素子１５で反射されたｐ偏光光は、画像形成部を構成
する液晶ライトバルブ１７の面上で直進光のｐ偏光光と
重合する。

【００２８】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が照明光として利用されるため、
投写画面の直線偏光光への変換効率が約２倍となり、光
源の光利用効率は向上すると同時に偏光板１６，１６の
温度上昇に起因する劣化および液晶ライトバルブ１７の
熱による特性変化を抑制し、投写画像の劣化は生じな
い。

【００２９】さらに、光源ランプ１１と反射鏡１２によ
り形成される指向性光束の持つ非平行光束成分は、光束
反射素子１５，１５が偏光ビームスプリッタ１３，１３
の作用面に対して９０度以下に配置されているため、光
束反射素子１５，１５による光束は偏光ビームスプリッ
タ１３，１３に遮蔽されることなくすべて液晶ライトバ
ルブ１７の照明に寄与する。本実施例の偏光光源装置か
ら発射される光束は、偏光方向が同一の直線偏光光に変
換されているため、画像形成部の偏光板１６，１６によ
る光の吸収はほとんど起こらず、光利用効率が向上す
る。

【００３０】図２は、図１の実施例の変更例を示すもの
であり、投写型液晶表示装置の光学系の構成平面図であ
る。この実施例は、図１の実施例にコンデンサレンズ２
１を追加し、照光面の光度の増強を図ったものである。

【００３１】本実施例によれば、光源ランプ１１と放物
面反射鏡１２による偏光光源装置からの不特定偏光光
は、偏光分離器によりその殆どが同一偏光方向の直線偏
光光に変換される。前記偏光分離器を構成する偏光ビー
ムスプリッタ１３，１３には特性の角度依存性があるこ
とと、偏光光源装置からの不定偏光光の全てが完全な平
行光束でないことのため、液晶ライトバルブ１７の直前
には偏光板１６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の低下
を防いでいる。この偏光板１６は、図６の従来例の偏光
板と違い、ｓ偏光成分を殆ど含んでいないため、図６の
従来例で用いる偏光板の偏光特性より性能が劣っていて
も十分な透過光の偏光度を得ることができる。従って、
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
とが可能になり、光源の光利用効率はさらに向上する。
偏光板１６を透過した光束は、液晶ライトバルブ１７で
変調された後、後方の偏光板１６で偏光され、投写レン
ズ２２により不図示のスクリーンに拡大投写されて、前
記液晶ライトバルブ１７に入力された映像を結像する。
また、偏光板１６の直前にはコンデンサレンズ２１を配
置して光源からの光束の投写レンズ２２への入射効率を
高めている。

【００３２】本実施例では、白黒映像の構成を示してあ
るが、偏光光源装置と偏光板１６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
設けて光源からの白色光を３原色に分光し、それぞれの
光束に対して液晶ライトバルブで変調後、色合成光学素
子により色合成してレンズにより拡大投写を行えばフル
カラー表示ができる。図２に示すように液晶ライトバル
ブ１７の表示領域に相当する開口を持つ比較的大きな放
物面状の反射鏡１２を使用する場合でも、光束反射素子
１３，１３により反射した光束が偏光ビームスプリッタ
１３，１３により遮蔽されることなく照明に利用でき、
光源の光利用効率の向上を達成するとともに、投写画面
照度の均一化が達成出来る。

【００３３】図３は、液晶ライトバルブ１７における投
写光束の断面図である。偏光光源装置から発せられる光
束の照度分布は、一般に光軸の中心部分は強く、光軸か
ら離れるに従い弱くなる照度分布を示す。偏光光源装置
から発せられる光束のうち、光束反射素子による光束
は、主に液晶ライトバルブの画面の左右方向を各々照明
し、光源ランプの光軸と略平行に偏光ビームスプリッタ
に入射した光束は、主に液晶ライトバルブの画面を全域
にわたり照明する。

【００３４】上記の光束反射素子によるｐ偏光光は照度
分布が反転して液晶ライトパネル１７の照明に利用され
るため、照度の大きな光源ランプ１１の中央部の光束成
分が液晶ライトバルブ１７の周辺部分の照明に利用さ
れ、投写画面の照度分布の均一性は向上する。その結
果、図４に示した均一照度分布が得られる。また、光束
反射素子１５，１５の設置角度を変えることにより任意
に画面照度比を制御可能になる。

【００３５】図５は、第２の発明の実施例を示す平面図
である。第２の発明を第１の発明と対比すると、第２の
発明が偏光ビームスプリッタ１３に板状の偏光板を用い
るに対し第２の発明は偏光ビームスプリッタプリズム５
３を用いている。その他は基本的な構成において第１の
発明と同一である。

【００３６】偏光ビームスプリッタプリズム５３，５３
は、光の入射角が４５度に対してｐ偏光光を透過し、ｓ
偏光光を反射させる特性を有するプリズム状の偏光ビー
ムスプリッタを多数用い、隣接する作用面同士を互いに
平行になるように接して配置し、この隣接作用面により
形成された９０度の稜線方向に配列したアレイ構造を有
している。

【００３７】図５の光学系において、光源ランプ１１お
よび光源反射鏡１２により発生した略平行な不定偏光光
は、光源ランプ１１の光軸５９に対して４５度の角度に
配置された偏光ビームスプリッタプリズム５３，５３に
入射し、前記偏光ビームスプリッタプリズム５３，５３
を透過後のｐ偏光光はそのまま直進し、液晶ライトバル
ブ１７の主に全域の照明を行う。一方、偏光ビームスプ
リッタプリズム５３において反射されたｓ偏光光は、反
射光の光路内に挿入された１／２波長板１４でｐ偏光光
に変換され、変換後のｐ偏光光は、他方の偏光ビームス
プリッタプリズム５３へ入射する。入射したｐ偏光光は
偏光ビームスプリッタ５３を透過後に、光束反射素子１
５，１５により光路を曲げられ、液晶ライトバルブ１７
へ照射され、主に液晶ライトバルブ１７の左右方向周辺
部の照明に寄与するように設定される。

【００３８】上記の偏光ビームスプリッタプリズム５３
の作用面と９０度以下に配置された光束反射素子１５に
より、１／２波長板１４と偏光ビームスプリッタプリズ
ム５３を透過した後の光束を、偏光ビームスプリッタプ
リズム５３，５３で遮蔽されること無く、液晶ライトバ
ルブ１７の照明光に利用できる。光源ランプ１１が点光
源でないことおよび光源部から出射される光束の照度分
布が平坦でないことに起因する投射画面の照度のバラツ
キを抑制することができる。

【００３９】プリズム状の偏光ビームスプリッタにおい
て、小型のものと大型のものとを比較すると、小型のも
のは大型のものに対し級数的に廉価となる。また、対作
用面積における体積を小さくすることができる。よっ
て、偏光ビームスプリッタ５３の構成は、そのアレイを
構成するプリズム状のビームスプリッタの構成数が多け
れば多いほどコスト的には有利である。また同時に軽量
化にも有利であり、その数によらず原理的な効果は同じ
である。

【００４０】本発明によれば、光源の光利用効率が大幅
に向上するという効果と偏光板の熱による劣化にともな
う画質劣化を改善する効果と投写画面の明るさの均一性
を向上させる効果と投写画面照度分布を任意に制御出来
るという効果がある。偏光ビームスプリッタを平板型あ
るいは多数のアレイ構造とすることにより、第１の発明
では簡易な構造で、第２の発明ではアレイを構成するプ
リズム状の偏光ビームスプリッタの数を増して容易に対
応が可能となる。

【００４１】なお、上述の実施例は本発明の好適な実施
の一例ではあるが、本発明はこれに限定されるものでは
なく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実
施可能である。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の投写型液晶表示装置の偏光光源装置は、偏光ビームス
プリッタで反射された偏光光を１／２波長板で位相変調
し、光束反射素子により偏光ビームスプリッタの作用面
と９０度以下の所定の角度で反射させるため、偏光ビー
ムスプリッタを透過し直進するビームの偏光光と同一偏
光光とし２つのビームを重合させることができる。この
ため、簡単な構造で光利用効率の向上，発熱の抑制，偏
光板の劣化防止，出射ビームの照度の向上および照度分
布の均一化、並びに小型，軽量化を可能とする。

【００４３】また、本発明の投写型液晶表示装置の偏光
光源装置は、複数のプリズム型偏光ビームスプリッタの
作用面を隣接且つ平行に配置してアレイとした偏光ビー
ムスプリッタプリズムを用い、偏光ビームスプリッタプ
リズムで反射された偏光光を１／２波長板で位相変調
し、光束反射素子により偏光ビームスプリッタプリズム
の作用面と９０度以下の所定の角度で反射させるため、
偏光ビームスプリッタプリズムを透過し直進するビーム
の偏光光と同一偏光光とし２つのビームを重合させるこ
とができる。このため、光利用効率の向上，発熱の抑
制，偏光板の劣化防止，出射ビームの照度の向上および
照度分布の均一化、並びに小型，軽量，低コスト化を可
能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による偏光光源装置の一実施例を適用し
た投写型液晶表示装置の光学系の構成図である。

【図２】本発明による偏光光源装置の他の実施例を適用
した投写型液晶表示装置の光学系の構成図である。

【図３】図２の偏光光源装置の出力する投写光束のビー
ム断面を示す図である。

【図４】図２の偏光光源装置の出力する投写光束の照度
分布を表す図である。

【図５】本発明による偏光光源装置の他の実施例を適用
した投写型液晶表示装置の光学系の構成図である。

【図６】従来の偏光光源装置の構成例を示す図である。

【図７】従来の偏光光源装置の他の構成例を示す図であ
る。

【図８】従来の偏光光源装置の他の構成例を示す図であ
る。

【図９】図８の偏光光源装置が出力するビームの照明光
の形状を説明する図である。

【図１０】図８の偏光光源装置が出力するビームの照明
光の照度分布状態を表す図である。

【図１１】従来の偏光光源装置の他の構成例を示す図で
ある。

【図１２】従来の偏光光源装置の他の構成例を示す図で
ある。

【図１３】図１２の偏光光源装置が出力するビームの照
明光の形状を説明する図である。

【図１４】図１２の偏光光源装置が出力するビームの照
明光の照度分布状態を表す図である。

【符号の説明】

１１ 光源ランプ １２ 反射鏡 １３ 偏光ビームスプリッタ １４ １／２波長板 １５ 光束反射素子 １６ 偏光板 １７ 液晶ライトバルブ １９ 光軸 ２１ コンデンサレンズ ２２ 投写レンズ ５３ 偏光ビームスプリッタプリズム

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略平行入射光をｐ偏光とｓ偏光に分離し
   てこれらの何れか一方の偏光に統一し出力する投写型液
   晶表示装置の偏光光源装置において、該偏光光源装置
   は、 少なくとも２つの偏光ビームスプリッタと、少なくとも
   １つの１／２波長板と、少なくとも２つの光束反射素子
   とを有し、 前記偏光ビームスプリッタの作用面は、前記略平行入射
   光の光軸と４５度の角度をなし、 前記１／２波長板は、前記偏光ビームスプリッタの反射
   光束の光路中に該偏光ビームスプリッタの作用面と４５
   度の角度をなし、 前記光束反射素子は、前記偏光ビームスプリッタの作用
   面と９０度以下の所定の角度をなし、 前記１／２波長板を前記光軸に対し平行とし、前記偏光
   ビームスプリッタと前記光束反射素子を前記１／２波長
   板に対し面対称に配置したことを特徴とする投写型液晶
   表示装置の偏光光源装置。
2. 【請求項２】 前記偏光ビームスプリッタおよび前記光
   束反射素子は、前記略平行入射光の進行方向に対しＷ字
   形状に配置され、該Ｗ字形状の中央の２辺を偏光ビーム
   スプリッタ、両端の２辺を光束反射素子で構成し、作用
   面が角度９０度で接する２つの偏光ビームスプリッタの
   接点部へ１／２波長板の１辺を近接して配置したことを
   特徴とする請求項１記載の投写型液晶表示装置の偏光光
   源装置。
3. 【請求項３】 前記偏光ビームスプリッタは、透明板に
   互いに偏光方向の異なる直線偏光に分離する誘電体多層
   膜が形成されていることを特徴とする請求項１または２
   記載の投写型液晶表示装置の偏光光源装置。
4. 【請求項４】 略平行入射光をｐ偏光とｓ偏光に分離し
   てこれらの何れか一方の偏光に統一し出力する投写型液
   晶表示装置用の偏光光源装置において、該偏光光源装置
   は、 少なくとも２つの偏光ビームスプリッタプリズムと、少
   なくとも１つの１／２波長板と、少なくとも２つの光束
   反射素子とを有しており、 前記偏光ビームスプリッタプリズムは、複数のプリズム
   型偏光ビームスプリッタの作用面を隣接且つ平行に配置
   したアレイであり、該アレイの作用面は前記略平行入射
   光の光軸と４５度の角度をなし、 前記１／２波長板は、前記偏光ビームスプリッタプリズ
   ムの反射光束の光路中に該偏光ビームスプリッタプリズ
   ムの作用面と４５度の角度をなし、 前記光束反射素子は、前記偏光ビームスプリッタプリズ
   ムの作用面と９０度以下の所定の角度を成し、 前記１／２波長板を前記光軸に対し平行とし前記偏光ビ
   ームスプリッタプリズムと前記光束反射素子を前記１／
   ２波長板に対し面対称に配置したことを特徴とする投写
   型液晶表示装置の偏光光源装置。