JPH08234205A

JPH08234205A - 偏光照明装置および投写型表示装置

Info

Publication number: JPH08234205A
Application number: JP7339753A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Ito; 嘉高伊藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1995-12-26
Publication date: 1996-09-13

Abstract

(57)【要約】【課題】温度変化の激しい投写型表示装置等の照明装
置として利用するのに適した偏光照明装置を提案するこ
と。【解決手段】偏光照明装置（４００）は、光源（４０
１）と、インテグレータ光学系（４０３）と、光源から
出射された偏光光を偏光方向が直交する２つの偏光光
（Ｓ、Ｐ）に分離して９０度未満の角度で方向分離する
偏光分離手段（４０２）と、２つの偏光光の偏光方向を
揃える偏光変換手段（４４６）とを有している。偏光分
離手段（４０２）は、インテグレータ光学系の第１のレ
ンズ板（４４１）の入射側および出射側のうちの何れか
一方の側に配置される。偏光分離手段（４０２）として
は、熱的に安定した誘電体多層膜からなる偏光分離膜
（４２６）を備えたプリズムビームスプリッタを採用し
ている。偏光光の偏光方向を揃えることによりその殆ど
を利用でき、また明るさも均一な偏光光を出射できるの
で、液晶ライトバルブを備えた投写型表示装置の照明装
置として用いるのに適している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、偏光方向を揃えた
偏光光を用いて矩形の照明領域などを均一に照明する偏
光照明装置に関するものである。また、本発明は、この
偏光照明装置から出射された偏光光をライトバルブによ
り変調して映像をスクリーン上に拡大表示する投写型表
示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶ライトバルブ等の矩形の照明領域を
均一に照明する光学系としては、従来より、２枚のレン
ズ板を用いたインテグレータ光学系が知られている。イ
ンテグレータ光学系は、例えば、特開平３−１１１８０
６号公報に開示されており、液晶ライトバルブを用いた
投写型表示装置の照明装置としてすでに実用化されてい
る。

【０００３】偏光光を変調するタイプの液晶ライトバル
ブを用いた一般的な投写型表示装置では、一種類の偏光
光しか利用できないため、明るい投写映像を得るには、
光の利用効率を高めることが重要である。この投写型表
示装置において、光の利用効率を向上させることを目的
として、例えば、特開平６−２０２０９４号公報には、
インテグレータ照明法に偏光変換法を組み合わせた新規
な照明光学系が提案されている。

【０００４】この公報に開示されている照明光学系を図
２１に示してある。図２１（Ａ）に示すように、偏光照
明装置１００は、光源１０１と、インテグレータ光学系
１０２と、液晶を用いた偏光分離器１０３と、偏光変換
素子であるλ／２位相差板１０４を備えている。インテ
グレータ光学系１０２は、第１のレンズ板１０５、およ
び第２のレンズ板１０６から構成されている。第１のレ
ンズ板１０５の入射面側、すなわち、その光源１０１の
側には、偏光分離器１０３が配置されている。第２のレ
ンズ板１０６の出射面にはλ／２位相差板１０４が一体
形成されており、さらに、この位相差板１０４の出射面
にはフィールドレンズ１０７が貼り付けられている。

【０００５】図２１（Ｂ）に示すように、インテグレー
タ光学系１０２の第１のレンズ板１０５は、複数の微小
な矩形レンズ１０８を備えており、第２のレンズ板１０
６も、矩形レンズ１０８と相似形の微小なレンズを同数
備えるものが用いられる。

【０００６】光源１０１から出射された偏光方向がラン
ダムな偏光光（実際には、Ｐ偏光光とＳ偏光光との混合
光と考えられる。）は、液晶材料を主要な構成要素とす
る偏光分離器１０３に入射され、この偏光分離器１０３
が有する偏光光毎の出射角度依存特性によって、出射角
度がわずかに異なるＰ偏光光とＳ偏光光に分離される。
図において角度θで方向分離される。偏光分離器１０３
を出た２つの偏光光はインテグレータ光学系１０２の第
１のレンズ板１０５に入射され、それを構成している各
矩形レンズ１０８の焦点位置付近、即ち、対応する第２
のレンズ板１０６の各矩形レンズの内側に、Ｐ偏光光に
よる光源像とＳ偏光光による光源像とからなる一対の二
次光源像を形成する。

【０００７】一対の二次光源像の数は、第１のレンズ板
を構成する矩形レンズの数に等しい。ここで、第２のレ
ンズ板１０６の出射側には二次光源像の各形成位置に合
わせてλ／２位相差板１０４が配置されているので、こ
の位相差板１０４を一方の偏光光（例えば、Ｐ偏光光）
が通過することにより、この偏光光は偏光面の回転作用
を受け、他方の偏光光（たとえば、Ｓ偏光光）と偏光面
が揃った状態となる。この後は、出射側のフィールドレ
ンズ１０７を介して偏光方向が揃った光束が液晶パネル
等の照明領域１０９に集められ、この照明領域１０９を
ほぼ均一に照射する。したがって、原理的には、光源１
０１からの光束は、全て照明領域１０９に入射すること
なる。

【０００８】図２２には、偏光分離器１０３の構成を示
してあり、液晶層１１１をのこりぎ状の溝を有するプリ
ズム基板１１２とガラス基板１１３で挟んだ構造となっ
ている。液晶分子はプリズム基板１１２の溝に平行に配
向されるので、基板に垂直に入射する光束は、液晶分子
に対する異常光と常光に分かれて、方向的に分離される
ことになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように構成される
偏光照明装置では、偏光分離手段として液晶材料を用い
ている。液晶材料を用いた光学系では、光の利用効率が
向上するので、明るい投写映像を得ることができる。し
かし、液晶材料は、屈折率の温度依存性が大きいので、
著しい温度変化が発生する可能性のある投写型表示装置
の照明系に組み込むと、偏光分離角が温度に応じて変動
するので不安定になるという問題点がある。

【００１０】本発明の課題は、温度変化に影響されない
安定した偏光分離角を備えた偏光分離手段を用いること
により、著しい温度変化に伴う環境下においても優れた
性能を安定して発揮することのできる偏光照明装置を実
現することにある。

【００１１】また、本発明の課題は、かかる偏光照明装
置を用いて、光の利用効率を向上して、明るい投写映像
を形成することのできる投写型表示装置を実現すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の偏光照明装置は、偏光方向がランダムな
偏光光を出射する光源と、複数のレンズから構成されて
いる第１のレンズ板および複数のレンズから構成される
第２のレンズ板を備えたインテグレータ光学系とを有
し、前記光源からの出射光が前記第１のレンズ板を介し
て前記第２のレンズ板を構成している各レンズの入射面
上にそれぞれ２次光源像として投写され、当該第２のレ
ンズ板からの出射光を用いて被照射対象物を照明する形
式のものにおいて、前記光源から出射された偏光光を偏
光方向が直交する２つの偏光光に分離して９０度未満の
角度で方向分離する偏光分離手段と、前記２つの偏光光
の偏光方向を揃える偏光変換手段とを有する構成を採用
している。これに加えて、当該偏光分離手段として、誘
電体多層膜からなる偏光分離膜を備え、該偏光分離膜に
よって前記光源部から出射された偏光光を偏光方向が直
交する２つの偏光光に分離して９０度未満のずれをもつ
角度方向に出射するプリズムビームスプリッタを採用
し、当該プリズムビームスプリッタを、前記インテグレ
ータ光学系の前記第１のレンズ板の入射側および出射側
のうちの何れか一方の側に配置する構成を採用してい
る。

【００１３】ここで、前記偏光分離手段による２つの偏
光光の分離方向は、インテグレータ光学系から出射され
る偏光光の照明領域が長方形等のように一方の側に長い
場合には、その長手方向になるようにすることが望まし
い。

【００１４】また、インレグレータ光学系を構成してい
る第２のレンズ板においては、これを構成している各微
小レンズの形状を、第１のレンズ板における各矩形レン
ズと相似形にすることができる。

【００１５】この代わりに、第２のレンズ板の各微小レ
ンズの形状および大きさは、前記第１のレンズ板の前記
矩形レンズのそれぞれを介して形成される各２次光源像
の大きさに応じて決定することが望ましい。このように
すれば、光の利用効率を改善でき、より明るく、しかも
明るさにムラの無い均一な照明を行なうことが可能にな
る。

【００１６】次に、上記の偏光分離手段であるプリズム
ビームスプリッタの構成としては、次のものを採用でき
る。

【００１７】（１）平板状の四角柱プリズムと、該四角
柱プリズムの対向する２つの側面部のうちの一方の側面
部に斜面部が接合された三角柱プリズムとを有し、前記
四角柱プリズムと前記三角柱プリズムとの接合部分に
は、前記偏光分離膜が形成され、前記四角柱プリズムの
他方の側面部には、前記２つの偏光光のうち、前記偏光
分離膜を透過した偏光光を所定の方向に反射するための
反射膜が形成された構成のプリズムビームスプリッタを
採用できる。

【００１８】上記の三角柱プリズムとしては、その内部
に液体を充填したものを使用することができる。

【００１９】（２）平板状の第１の四角柱プリズムと、
該四角柱プリズムの対向する２つの側面部のうちの一方
の側面部に側面部が接合された平板状の第２の四角柱プ
リズムとを有し、前記第１の四角柱プリズムと前記第２
の四角柱プリズムとの接合部分には、前記偏光分離膜が
形成され、前記第１の四角柱プリズムの他方の側面部に
は、前記２つの偏光光のうち、前記偏光分離膜を透過し
た偏光光を所定の方向に反射するための反射膜が形成さ
れた構成のプリズムビームスプリッタを採用できる。

【００２０】（３）平板状の四角柱プリズムと、該四角
柱プリズムの対向する２つの側面部のうちの一方の側面
部に斜面部が接合された複数の三角柱プリズムとを有
し、前記四角柱プリズムと前記三角柱プリズムとの接合
部分には、前記偏光分離膜が形成され、前記四角柱プリ
ズムの他方の側面部には、前記２つの偏光光のうち、前
記偏光分離膜を透過した偏光光を所定の方向に反射する
ための反射膜が形成された構成のプリズムビームスプリ
ッタを採用できる。

【００２１】上記の三角柱プリズムとしては、その内部
に液体を充填したものを使用することができる。

【００２２】（４）斜面部に前記偏光分離膜が形成され
た第１の三角柱プリズムと、前記２つの偏光光のうち、
前記偏光分離膜を透過した偏光光を所定の方向に反射す
るための反射膜が斜面部に形成された第２の三角柱プリ
ズムとを有し、該第２の三角柱プリズムと前記第１の三
角柱プリズムとは、斜面部の間に液体を充填した状態で
一体化された構成のプリズムビームスプリッタを採用で
きる。

【００２３】（５）平板状の四角柱プリズムと、該四角
柱プリズムの対向する２つの側面部のうちの一方の側面
部に斜面部が接合された第１の三角柱プリズムと、前記
四角柱プリズムの他方の側面部に斜面部が接合された第
２の三角柱プリズムとを備える四角柱状のプリズム合成
体を複数有し；該プリズム合成体では、前記四角柱プリ
ズムと前記第１の三角柱プリズムとの接合部分に前記偏
光分離膜が形成され、前記四角柱プリズムと前記第２の
三角柱プリズムとの接合部分に反射膜が形成されている
とともに、前記プリズム合成体は、前記インテグレータ
光学系の光軸に対して直角の方向に、かつ前記偏光分離
膜同士が平行になるように一列に配置され；前記反射膜
は、該反射膜が形成されたプリズム合成体に入射された
前記光源部からの前記ランダムな偏光光を一方側で隣接
するプリズム合成体に出射するとともに、他方側で隣接
するプリズム合成体から入射されてくる偏光方向がラン
ダムな偏光光のうち、同じプリズム合成体に形成されて
いる前記偏光分離膜を透過した偏光光を所定の方向に反
射するようになっているプリズムビームスプリッタを採
用できる。

【００２４】この場合、前記プリズム合成体は、前記偏
光分離膜が前記インテグレータ光学系の光軸に対して例
えば約４５度の角度をなすように設定される。

【００２５】（６）内部に前記偏光分離膜が形成された
四角柱状のプリズム合成体を複数有し、該プリズム合成
体は、前記偏光分離膜が略同じ向きで前記インテグレー
タ光学系の光軸に対して直角の方向に一列に配置された
プリズムビームスプリッタを採用できる。

【００２６】（７）内部に前記偏光分離膜が形成された
四角柱状のプリズム合成体を複数有し、該プリズム合成
体は、前記インテグレータ光学系の光軸に対して直角の
方向に一列に配置されているとともに、前記インテグレ
ータ光学系の光軸の両側では、前記偏光分離膜の向きが
略反対となっているプリズムビームスプリッタを採用で
きる。

【００２７】なお、上記のようにプリズムビームスプリ
ッタがプリズム合成体を備えている場合には、このプリ
ズム合成体の幅寸法を次のように設定できる。インテグ
レータ光学系の第１のレンズ板を構成する各レンズが矩
形レンズとすれば、プリズム合成体の幅寸法は、この矩
形レンズの幅寸法の１／ｎ（ｎは１以上の整数）とする
ことができる。

【００２８】また、偏光分離手段とインテグレータ光学
系の間には、変角プリズムを配置することができ、この
場合には、変角プリズム、偏光分離手段及びインテグレ
ータ光学系の内の少なくとも２つ以上の光学素子を一体
化することが出来る。また、光源と偏光分離手段の間に
変角プリズムを配置することもでき、この場合には、変
角プリズムを偏光分離手段の入射側光学素子と一体化の
ものとして構成できる。さらには、変角プリズムを、偏
光分離手段およびインレグレータ光学系の第１のレンズ
板に対して一体化した構造のものとすることもできる。

【００２９】次に、インテグレータ光学系の第１のレン
ズ板よりも光源側に配置する代わりに、第１のレンズ板
と第２のレンズ板の間の光路上に配置する構成を採用で
きる。

【００３０】インテグレータ光学系の第１レンズ板と第
２レンズ板の間に、特に上記の（１）と（４）に示す構
造のプリズムビームスプリッタを偏光分離手段として配
置する構成においては、上記の直角プリズムの入射面
に、インテグレータ光学系の第１のレンズ板を接合した
状態に配置し、これよりも光源側の位置に変角プリズム
を配置して、光源からの出射光を、第１レンズ板に対し
て、直角入射ではなく或る程度の入射角度を持たせて入
射させればよい。勿論、第１レンズ板と直角プリズムの
入射面の間に変角プリズムを配置してもよい。また、プ
リズムビームスプリッタの出射面と第２レンズ板との間
に変角プリズムを配置してもよい。

【００３１】変角プリズムを使用する代わりに、第１の
レンズ板を構成している矩形レンズを変角レンズとして
もよい。

【００３２】一方、本発明は、上記の各構成の偏光照明
装置を備えた投写型表示装置に関するものである。すな
わち、照明装置と、この照明装置からの光束に含まれる
偏光光を変調して画像情報を含ませる液晶ライトバルブ
を備えた変調手段と、変調光束をスクリーン上に投写表
示する投写光学系とを有する投写型表示装置において、
前記照明装置として、上記の各構成の偏光照明装置を適
用した構成を採用している。

【００３３】一般的には、投写型表示装置は、前記照明
装置からの光束を少なくとも２つの光束に分離する色光
分離手段と、前記変調手段によって変調された後の変調
光束を合成する色光合成手段とを有し、当該色光合成手
段により得られた合成光束を前記投写光学系を介してス
クリーン上にカラー画像を投写表示する構成となってい
る。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
実施の形態を説明する。

【００３５】なお、以下の各実施例の説明および添付図
面においては、相互に対応する部分には同一の符号を付
して、それらの説明の重複を回避している。

【００３６】（実施例１）図１に示す実施例１に係る偏
光照明装置は、偏光分離手段として、偏光分離角の温度
依存性に優れたプリズムビームスプリッタを偏光分離手
段として用いることにより、著しい温度変化を伴う環境
下においてもすぐれた性能を安定して発揮できるように
している。

【００３７】図１は本例の偏光照明装置を平面的に見た
場合の概略構成を示してある。本例の偏光照明装置４０
０は、その直角に折れ曲がるシステム光軸Ｌに沿って、
光源部４０１、偏光分離部４０２、およびインテグレー
タ光学系４０３を有し、光源部４０１から放射された光
は、偏光分離部４０２およびインテグレータ光学系４０
３を通って矩形状の照明領域４０４に至るようになって
いる。

【００３８】光源部４０１は、光源ランプ４１１と、放
物面リフレクター４１２から大略構成されており、光源
ランプ４０１から放射された偏光方向がランダムな偏光
光（以下、単に、ランダムな偏光光という。）は、放物
面リフレクター４１２によって一方向に反射され、略平
行な光束となって偏光分離部４０２に入射されるように
なっている。ここで、放物面リフレクター４１２に代え
て、楕円面リフレクター、球面リフレクターなどを用い
ることもできる。

【００３９】偏光分離部４０２は、一般的なビームスプ
リッタをベースに改良したものであり、三角柱形状を有
する直角プリズム４２１（三角柱プリズム）と、平板状
の四角柱プリズム４２２から大略構成されている。本例
では、偏光分離部４０２の出射面４２３には、三角柱形
状をもつ変角プリズム４２４が光学的に接着されてい
る。

【００４０】図２に示すように、直角プリズム４２１の
斜面部４２５には、偏光分離膜４２６が形成され、この
偏光分離膜４２６を挟むようにして、直角プリズム４２
１の斜面部４２５に四角柱プリズム４２２の第１の側面
部４２７が光学的に接着されている。四角柱プリズム４
２２では、第１の側面部４２７に対向する第２の側面部
４２８には、反射膜４２９が形成されている。偏光分離
膜４２６は、偏光分離部４０２の入射面４３１に対して
角度αをなすように形成され、本例において、角度α
は、４５度である。反射膜４２９は、偏光分離膜４２６
に対してΘの角度をなすように形成されている。但し、
偏光分離膜４２６と入射面４３１とがなす角度αについ
ては、４５度に限定されることなく、光源部４０１から
の入射光束の入射角に応じて設定すればよい。

【００４１】本例において、直角プリズム４２１および
四角柱プリズム４２２は、熱的に安定なガラス材料から
構成されている。偏光分離膜４２６は、無機材料からな
る誘電体多層膜で構成されている。反射膜４２９は、一
般的なアルミニウム蒸着膜で構成されている。

【００４２】偏光分離部４０２および変角プリズム４２
４の後段には、第１のレンズ板４４１および第２のレン
ズ板４４２を備えるインテグレータ光学系４０３が構成
されている。第１のレンズ板４４１および第２のレンズ
板４４２は、図１（Ｂ）を用いて説明したように、いず
れも同じ数の微小なレンズ４４３、４４４を備える複合
レンズ体である。ここで、第１のレンズ板４４１の微小
レンズ４４３は、照明領域４０４と相似形の横長の矩形
形状を有している。

【００４３】さらに、本例においては、第２のレンズ板
４４２には、微小レンズ４４４と、出射側の平凸レンズ
４４５との間に、偏光変換素子としてのλ／２位相差板
４４６が形成されている。λ／２位相差板４４６は、後
述する過程を経て第１のレンズ板４４１が２次光源像を
形成する位置にシステム光軸Ｌに対して垂直な向きに形
成されている。また、λ／２位相差板４４６に形成され
ている位相差層４４７は、Ｓ偏光光およびＰ偏光光が形
成する二次光源像のうち、Ｐ偏光光が二次光源像を形成
する位置に対応するように規則的に形成されている。

【００４４】このように構成した偏光照明装置４００に
おいて、図１に示すように、光源部４０１からは、ラン
ダムな偏光光が放射され、偏光分離部４０２に入射され
る。偏光分離部４０２に入射されたランダムな偏光光
は、Ｐ偏光光とＳ偏光光との混合光として考えることが
でき、偏光分離部４０２において、混合光は、偏光分離
膜４２６によってＰ偏光光とＳ偏光光の２種類の偏光光
に横方向（図１の上下方向）に分離される。すなわち、
ランダムな偏光光に含まれるＳ偏光成分は、偏光分離膜
４２６で反射されてその進行方向を変えるが、Ｐ偏光成
分は、偏光分離膜４２６をそのまま透過し、反射膜４２
９で初めて反射される。ここで、反射膜４２９は、偏光
分離膜４２６に対してΘの角度をなすように形成されて
いるため、２種類の偏光光は、ガラス材料で構成された
各プリズム内で２Θの角度差をもって進行方向が横方向
（図１の上下方向、すなわち、照明領域４０４の長手方
向に相当する。）にわずかに分離されたことになる。

【００４５】また、わずかに進行方向を分離された２種
類の偏光光は、変角プリズム４２４を出射する際に、横
方向において、システム光軸Ｌを挟んでほぼ対称な入射
角をもつように出射角が設定され、この状態でインテグ
レータ光学系４０３に入射される。

【００４６】インテグレータ光学系４０３において、２
種類の偏光光は、第１のレンズ板４４１に入射して、第
２のレンズ板４４２の中に二次光源像をそれぞれ形成す
る。この二次光源像を形成する位置にλ／２位相差板４
４６が配置されている。

【００４７】ここで、２種類の偏光光は、偏光分離部４
０２で進行方向を横方向にわずかに分離されているた
め、第１のレンズ板４４１に対する入射角がわずかに異
なる。従って、照明領域４０４の側から第２のレンズ板
４４２を見た場合に２種類の偏光光が形成する二次光源
像は図３に示ようになる。すなわち、２種類の偏光光
は、Ｐ偏光光が形成する二次光源像Ｃ１（円形の像のう
ち、左上がりの斜線を付した領域）とＳ偏光光が形成す
る二次光源像Ｃ２（円形の像のうち、右上がりの斜線を
付した領域）の２つの二次光源像を横方向に並ぶ状態で
形成されることになる。しかも、第１のレンズ板４４１
を構成する各微小レンズ４４３は、Ｐ偏光光による二次
光源像Ｃ１と、Ｓ偏光光による二次光源像Ｃ２をそれぞ
れ形成する。これに対して、λ／２位相差板４４６で
は、Ｐ偏光光による二次光源像Ｃ１の形成位置に対応し
て位相差層４４７が選択的に形成されている。従って、
Ｐ偏光光は、位相差層４４７を通過する際に偏光面の回
転作用を受け、Ｐ偏光光は、Ｓ偏光光へと変換される。
一方、Ｓ偏光光は、位相差層４４７を通過しないので、
偏光面の回転作用を受けずにλ／２位相差板４４６を通
過する。従って、インテグレータ光学系４０３から出射
される光束の殆どは、Ｓ偏光光に揃えられる。

【００４８】このようにしてＳ偏光光に揃えられた光束
は、平凸レンズ４４５によって照明領域４０４に照射さ
れる。すなわち、第１のレンズ板４４１の微小レンズ４
４３で切り出されたイメージ面は、第２のレンズ板４４
２によって一か所に重畳結像され、λ／２位相差板４４
６を通過する際に１種類の偏光光に変換されてほとんど
全ての光が照明領域４０４へと達するので、照明領域４
０４は、ほとんど一種類の偏光光で均一に照明される。

【００４９】以上説明したように、本例の偏光照明装置
４００によれば、光源部４０１から放射されたランダム
な偏光光を偏光分離部４０２で２種類の偏光光に方向分
離した後、各偏光光をλ／２位相差板４４６の所定の領
域に導いて、Ｐ偏光光をＳ偏光光に転換する。従って、
光源部４０１から放射されたランダムな偏光光をほとん
どＳ偏光光に揃えた状態で照明領域４０４に照射でき
る。

【００５０】しかも、２種類の偏光光をそれぞれλ／２
位相差板４４６の所定の領域に導くには、偏光分離部４
０２の偏光分離性能が高いことが必要であるが、本例で
は、ガラス製のプリズムと、無機材料からなる誘電体多
層膜とを利用して偏光分離部４０２を構成してあるの
で、偏光分離部４０２の偏光分離性能は、熱的に安定で
ある。それゆえに、大きな光出力が要求される照明装置
においても常に安定した偏光分離性能を発揮するので、
満足の得られる性能を有する偏光照明装置を実現でき
る。

【００５１】また、変角プリズム４２４は、偏光分離部
４０２とインテグレータ光学系４０３との間において偏
光分離部４０２の出射面４２３に接合され、偏光分離部
４０２と一体化してある。このため、直角プリズム４２
１と変角プリズム４２４との界面における光反射による
光量損失を削減できる。

【００５２】さらに、本例では、偏光分離部４０２から
出射された２種類の偏光光は、横方向に分離されている
ことから、第２のレンズ板４４２の微小レンズ４４４を
横長の矩形にしてある。このため、横長の矩形形状を有
する照明領域４０４を形成する場合でも、光量を無駄に
することがない。ここで、横長の矩形形状を有する照明
領域４０４は、たとえば、各種の映像を写し出すのに用
いたとき、縦長の映像よりも見やすいとともに、画像に
迫力があるという利点がある。

【００５３】なお、第２のレンズ板４４２の出射側に配
置されている平凸レンズ４４５は、第２のレンズ板４４
２から出射される光束を照明領域４０４に導くために配
置されている。従って、第２のレンズ板４４２を偏心レ
ンズとすれば、平凸レンズ４４５を省略することができ
る。

【００５４】また、本例では、λ／２位相差板４４６の
位相差層４４７にＰ偏光光を集光したが、逆に、Ｓ偏光
光を位相差層４４６に集光してもよい。この場合には、
Ｓ偏光光がＰ偏光に変換するので、Ｐ偏光光に揃えた状
態で照明領域４０４に照射できる。また、λ／２位相差
板４４６を配置する位置については、微小レンズ４４４
と平凸レンズ４４５との間に限らず、二次光源像が形成
される位置近傍ならば他の位置でもよく、限定がない。

【００５５】さらに、特性の異なる２種類の位相差層
を、Ｐ偏光光による集光位置と、Ｓ偏光光による集光位
置のそれぞれに配置し、ある特定の偏光方向を有する１
種類の偏光光に揃えてもよい。

【００５６】なお、本例では、第１のレンズ板４４１の
微小レンズ４４３を横長の矩形レンズとしたが、第２の
レンズ板４４２の微小レンズ４４４については、その形
状についての限定がない。但し、図３に示すように、Ｐ
偏光光が形成する二次光源像Ｃ１と、Ｓ偏光光が形成す
る二次光源像Ｃ２は、横方向に並ぶ状態で形成されるの
で、かかる像の形成位置に対応させて、第２のレンズ板
４４２の微小レンズ４４４の形状については、第１のレ
ンズ板４４１の微小レンズ４４３と相似形の横長の矩形
レンズとしてもよい。

【００５７】ここで、第２のレンズ板４４２の各微小レ
ンズ４４４の形状は、第１のレンズ板の微小レンズ４４
３の相似形とする代わりに、次のようにしても良い。一
般に、第２のレンズ板４４２の各微小レンズ４４４に形
成される二次光源像の大きさは、システム光軸Ｌの近傍
において大きく、そこから離れるにつれて小さくなる。
そこで、第２のレンズ板４４２の各微小レンズ４４４の
大きさは、それぞれに形成される二次光源像を包含する
ことのできる形状および大きさとなるように決定する。
このように微小レンズ４４４を決定することにより、光
の利用効率を高めることができ、より明るい均一な照明
を行うことが可能になる。

【００５８】（実施例２）実施例１において、変角プリ
ズム４２４は、２種類の偏光光の出射方向を所定の方向
に設定するために配置されているので、その配置位置に
ついては、偏光分離部の出射側に限らず、偏光分離部の
入射側、すなわち、光源部側やインテグレータ光学系の
第１のレンズ板に隣接する位置であってもよい。

【００５９】すなわち、図４に示す実施例２に係る偏光
照明装置のように構成してもよい。この偏光照明装置、
および、以下に説明する各実施例では、基本的な構成が
実施例１に係る偏光照明装置と同じであるため、同じ機
能を有する部分には同じ符号を付して、その説明を省略
する。

【００６０】図４に示す偏光照明装置５００では、変角
プリズム４２４を、同じく偏光分離部４０２とインテグ
レータ光学系４０３との間に配置してあるが、インテグ
レータ光学系４０３の第１のレンズ板４４１に接合され
て、インテグレータ光学系４０３と一体化してある。こ
のため、変角プリズム４２４と、第１のレンズ板４４１
との界面における光反射による光量損失を削減できる。

【００６１】（実施例３）また、図５に示す偏光照明装
置６００のように、変角プリズム４２４を偏光分離部４
０２と光源部４０１との間に配置すると共に、偏光分離
部４０２の入射面４３１に接合し、偏光分離部４０２と
一体化してもよい。この場合には、変角プリズム４２４
と直角プリズム４２１との界面における光反射による光
量損失を削減できる。また、かかる構造の場合には、偏
光分離部４０２の出射面４２３に対して、インテグレー
タ光学系４０３の第１のレンズ板４４１を接続して、変
角プリズム４２４、偏光分離部４０２、およびインテグ
レータ光学系４０３を一体化してもよい。この場合に
は、さらに、界面における光反射による光量損失を削減
できる。

【００６２】なお、光源部４０１の向きを、点線で示す
ように、システム光軸Ｌに対してわずかに傾ければ、変
角プリズム４２４を省略することもできる。

【００６３】（実施例４）なお、図６に示す偏光照明装
置７００では、偏光分離部４０２において、入射面４３
１と偏光分離膜４２６とがなす角度が４５度であり、入
射面４３１と反射膜４２９とがなす角度が４５度以下の
場合には、変角レンズ４２４の向きを図１に示す場合と
は逆にすればよい。従って、偏光分離部４０２の形状が
変わっても、インテグレータ光学系４０３などの構造
は、そのままでよく、変更する必要がない。

【００６４】（実施例５）図７に示す偏光照明装置８０
０では、各光学系の配置は、実施例１と同じであるが、
偏光分離部４０２を構成する直角プリズム４２１（三角
柱プリズム）および四角柱プリズム４２２のうち、直角
プリズム４２１は、その壁面を構成する６枚の透明板を
備えるプリズム構造体４２１Ｇと、その内部に充填され
た液体４２１Ｌで構成されている。従って、直角プリズ
ム４２１の低コスト化を図ることができる。また、直角
プリズム４２１では、液体４２１Ｌとして比重の小さな
液体をプリズム構造体４２１Ｇの内部に充填することに
よって、その軽量化を図ることができる。

【００６５】同様に、偏光分離膜４２６と反射膜４２９
との挟まれた部分、すなわち、四角柱プリズム４２２の
内部に透明な液体を充填した場合には、四角柱プリズム
４２２の低コスト化および軽量化を図ることができる。

【００６６】（実施例６）図８に示す偏光分離装置９０
０の偏光分離部４０２では、対向する２つの側面部のう
ちの第１の側面部９２１に偏光分離膜４２６が形成さ
れ、第２の側面部９２２に反射膜４２９が形成された平
板状の四角柱プリズム４２２を用いてある。四角柱プリ
ズム４２２の第１の側面部９２１に対しては、偏光分離
膜４２６を挟むようにして複数の小型の直角プリズム９
１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ、９１Ｄ（三角柱プリズム）の斜
面部９１１Ａ、９１１Ｂ、９１１Ｃ、９１１Ｄが接合さ
れている。偏光分離部４０２の出射面、すなわち、各直
角プリズム９１Ａ〜９１Ｄの出射面には、小型の変角プ
リズム９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃ、９０Ｄが接合されてい
る。ここで、直角プリズム９１Ａ〜９１Ｄ（三角柱プリ
ズム）の数と、第１のレンズ板４４１において幅方向に
整列する微小レンズ４４３の数とは、一致している必要
はない。

【００６７】このように構成すると、直角プリズム９１
Ａ〜９１Ｄ、および変角プリズム９０Ａ〜９０Ｄとして
は、数は多いが、小型のものでよいので、全体として
は、軽量化および低コスト化を図ることができる。

【００６８】（実施例７）図９に示す偏光照明装置１０
００の偏光分離部４０２では、対向する２つの側面部の
うちの第１の側面部４２７に偏光分離膜４２６が形成さ
れ、第２の側面部４２８に反射膜４２９が形成された平
板状の第１の四角柱プリズム４２２と、偏光分離膜４２
６を挟むようにして第１の四角柱プリズム４２２に一体
化された平板状の第２の四角柱プリズム４２２Ａとを有
している。このように構成した偏光照明装置１０００で
は、薄い第１および第２の四角柱プリズム４２２、４２
２Ａで偏光分離部４０２を構成できるので、その軽量化
及び低コスト化を図ることができる。

【００６９】（実施例８）図１０に示す偏光照明装置１
１００の偏光分離部４０２では、斜面部１１０１に偏光
分離膜４２６が形成された第１の三角柱プリズム１１０
２と、斜面部１１０３に反射膜４２９が形成された第２
の三角柱プリズム１１０４とが用いられている。第１の
三角柱プリズム１１０２と、第２の三角柱プリズム１１
０４とは、斜面部１１０１（偏光分離膜４２６）と斜面
部１１０３（反射膜４２９）とが所定の隙間Ｇを隔てた
状態に枠体（図示せず。）などで固定され、一体になっ
ている。ここで、隙間Ｇの内部には、液体Ｈが充填され
ているとともに、液体Ｈは、シール材１１０５によって
隙間Ｇの内部に保持されている。

【００７０】このように構成した偏光照明装置１１００
では、実施例１ないし実施例７のようにプリズムの厚さ
を利用して偏光分離膜４２６と反射膜４２９との間に隙
間を確保して所定の角度Θを形成する場合と相違して、
隙間Ｇを任意に狭くできるので、光の損失を低減できる
という利点があり、更に、低コスト化を図ることが出来
る。

【００７１】（実施例９）図１１、図１２は、実施例９
に係る偏光照明装置の要部を平面的にみた概略構成図、
およびその偏光分離部に用いたプリズムの構成を示す外
観図である。

【００７２】図１１において、本例の偏光照明装置１２
００も、実施例１の偏光照明装置と同様に、システム光
軸Ｌに沿って、光源部４０１、偏光分離部１２０１、お
よびインテグレータ光学系４０３を有し、光源部４０１
から放射された光は、偏光分離部１２０１およびインテ
グレータ光学系４０３を通って矩形状の照明領域４０４
に至るようになっている。但し、光源部４０１は、矩形
状の照明領域４０１に向いており、システム光軸Ｌは全
体として直線的である。

【００７３】光源部４０１は、実施例１と同様、光源ラ
ンプ４１１から放射されたランダムな偏光光が放物面リ
フレクター４１２によって一方方向に反射され、略平行
な光束となって偏光分離部１２０１に入射されるように
なっている。ここで、光源部４０１は、システム光軸Ｌ
に対して所定の角度をなす方向に向いている。

【００７４】偏光分離部１２０１は、三角柱形状を有す
る第１および第２の直角プリズム１２０２、１２０３
（三角柱プリズム）と、平板状の四角柱プリズム１２０
４から構成された四角柱形状のプリズム合成体１２０５
Ａ、１２０５Ｂ、１２０５Ｃ、１２０５Ｄ、１２０５Ｅ
から構成されている。

【００７５】プリズム合成体１２０５Ａ〜１２０５Ｄで
は、図１２に示すように、まず、四角柱プリズム１２０
４の対向する２つの側面部１２１１、１２１２のうち、
第１の側面部１２１１に偏光分離膜４２６が形成され、
第２の側面部１２１２に反射膜４２９が形成されてい
る。第１の直角プリズム１２０２の斜面部１２２１は、
偏光分離膜４２６を挟むようにして四角柱プリズム１２
０４の第１の側面部１２１１に接合されている。また、
第２の直角プリズム１２０３の斜面部１２３１は、反射
膜４２９を挟むようにして四角柱プリズム１２０４の第
２の側面部１２１２に接合されている。但し、プリズム
合成体１２０５Ｅについては、光源部４０１からのラン
ダムな偏光光を反射する機能のみを担っているので、偏
光分離膜４２６が形成されていない。従って、プリズム
合成体１２０５Ｅに代えて、その他の反射機能を有する
光学部品を用いることもできる。

【００７６】このように構成した四角柱状のプリズム合
成体１２０５Ａ〜１２０５Ｅは、いずれも同じ向きでシ
ステム光軸Ｌに対して直角をなす横方向に一列に配列さ
れている。従って、各プリズム合成体１２０５Ａ〜１２
０５Ｄの間では、偏光分離膜４２６同士が平行であり、
反射膜４２９同士も平行である。

【００７７】ここで、偏光分離膜４２６は、偏光分離部
１２０１の入射面１２４１に対して角度αをなすように
形成され、本例では、角度αは、４５度である。反射膜
４２９は、偏光分離膜４２６に対してΘの角度をなすよ
うに形成されている。

【００７８】本例でも、第１および第２の直角プリズム
１２０２、１２０３、および四角柱プリズム１２０４
は、熱的に安定なガラス材料から構成されている。偏光
分離膜４２６は、誘電体多層膜で構成されている。反射
膜４２９は、一般的なアルミニウム蒸着膜で構成されて
いる。

【００７９】再び、図１１において、本例では、光源部
４０１をシステム光軸Ｌに対して所定の角度をなす方向
に向けることにより、偏光分離部１２０１から出射され
る偏光光の向きを調整してあるため、変角プリズムを省
いてある。

【００８０】本例では、後述のように、光源部４０１か
らの光がプリズム合成体１２０５Ａ〜１２０５Ｅの１個
分に相当する幅だけ横方向（図１１における上方）にシ
フトしながら偏光分離部１２０１を通過する。したがっ
て、光源部４０１をシステム光軸Ｌに対してプリズム合
成体１２０５Ａ〜１２０５Ｅの１個分に相当する幅寸法
だけ光のシフト方向とは反対側（図１１における下方）
にずらしてある。

【００８１】偏光分離部１２０１の後段には、第１のレ
ンズ板４４１および第２のレンズ板４４２からなる２つ
のレンズ板で構成されたインテグレータ光学系４０３が
構成されている。第１のレンズ板４４１および第２のレ
ンズ板４４２は、同じ数の微小なレンズ４４３、４４４
を備える複合レンズ体である。微小レンズ４４３は、照
明領域４０４に対応して矩形であり、かつ、照明領域４
０４の相似形になっている。さらに、第２のレンズ板４
４２には、微小レンズ４４４と、出射側の平凸レンズ４
５１との間にλ／２位相差板４４６が形成されている。
λ／２位相差板４４６には、第１のレンズ板４４１が二
次光源像を形成する位置に位相差層４４７が形成され、
位相差層４４７は、Ｓ偏光光およびＰ偏光光が形成する
二次光源像のうち、Ｐ偏光光が二次光源像を形成する位
置に規則的に形成されている。

【００８２】このように構成した偏光照明装置１２００
において、光源部４０１からは、ランダムな偏光光が放
射され、偏光分離部１２０１に入射される。偏光分離部
１２０１に入射したランダムな偏光光は、まず、反射膜
４２９で横方向に反射し、隣接するプリズム合成体１２
０５Ａ〜１２０５Ｄに入射される。ここで、ランダムな
偏光光は、Ｐ偏光光とＳ偏光光との混合光として考える
ことができるので、混合光は、偏光分離膜４２６によっ
てＰ偏光光とＳ偏光光の２種類の偏光光に横方向に分離
される。すなわち、隣接するプリズム合成体１２０５Ａ
〜１２０５Ｄにシフトしたランダムな偏光光のうち、Ｓ
偏光成分は、偏光分離膜４２６で反射されてその進行方
向を変えるが、Ｐ偏光成分は、偏光分離膜４２６をその
まま透過し、反射膜４２９で初めて反射される。ここ
で、反射膜４２９は、偏光分離膜４２６に対してΘの角
度をなすように形成されているため、２種類の偏光光
は、ガラス材料で構成された各プリズム内で２Θの角度
差をもって進行方向が横方向にわずかに分離されたこと
になる。

【００８３】そして、進行方向を分離された２種類の偏
光光は、インテグレータ光学系４０３に入射される。イ
ンテグレータ光学系４０３において、偏光分離部１２０
１で進行方向をわずかに分離された２種類の偏光光は、
第１のレンズ板４４１に入射して、第２のレンズ板４４
２の中に二次光源像を形成する。ここで、二次光源像を
形成する位置はλ／２位相差板４４６が形成されている
位置である。しかも、λ／２位相差板４４６では、Ｐ偏
光光による二次光源像の形成位置に対応して位相差層４
４７が選択的に形成されている。したがってＰ偏光光
は、位相差層４４７を通過する際に偏光面の回転作用を
受け、Ｐ偏光光は、Ｓ偏光光へと変換される。一方、Ｓ
偏光光は、位相差層４４７を通過しないので、偏光面の
回転作用を受けずにλ／２位相差板４４６を通過する。
従って、インテグレータ光学系４０３から出射される光
束のほとんどは、Ｓ偏光の状態にある。このようにして
Ｓ偏光とされた状態の光束は、偏心レンズ１２３１によ
って照明領域４０４に照射される。

【００８４】以上説明したように、本例の偏光照明装置
１２００によれば、光源部４０１から放射されたランダ
ムな偏光光を偏光分離部１２０１で２種類の偏光光に方
向分離した後、各偏光光をλ／２位相差板４４６の所定
の領域に導いて、Ｐ偏光光をＳ偏光光に転換する。従っ
て、光源部４０１から放射されたランダムな偏光光をほ
とんどＳ偏光光に揃えた状態で照明領域４０４に照射で
きるという効果を奏する。ここで、２種類の偏光光をそ
れぞれλ／２位相差板４４６の所定の領域に導くには、
偏光分離部１２０１の偏光分離性能が高いことが必要で
あるが、本例では、ガラス製のプリズムと、誘電体多層
膜とを利用して偏光分離部１２０１を構成してあるの
で、偏光分離部１２０１の偏光分離性能は、熱的に安定
である。それ故、大きな光出力が要求される照明装置に
おいても常に安定した偏光分離性能を発揮するので、満
足の得られる性能を有する偏光照明装置を実現できる。

【００８５】また、本例では、偏光分離部１２０１から
出射された２種類の偏光光は、横方向に分離されている
ことから、第２のレンズ板４４２の微小レンズ４４４を
横長の矩形に形成してある。このため、光量を無駄にす
ることなく、横長の矩形形状を有する照明領域４０４を
形成できる。かかる横長の矩形形状を有する照明領域４
０４は、たとえば、各種の映像を写し出したときに、縦
長の投写パターンよりも見やすいとともに、迫力がある
という利点がある。

【００８６】（実施例９の変形例）なお、実施例９で
は、第１のレンズ板４４１の微小レンズ４４３の幅と、
四角柱プリズム合成体１２０５Ａ〜１２０５Ｅの１個分
に相当する幅とを同じにしてある。すなわち、ｎを１以
上の整数としたときに、プリズム合成体１２０５Ａ〜１
２０５Ｅの幅寸法Ｗ１を、第１のレンズ板４４１の矩形
レンズ４４３の幅寸法Ｗ２の１／ｎ倍として表せば、ｎ
が１である条件に相当する。ｎを２、３・・・と大きく
していくと、それに伴って、プリズム合成体１２０５Ａ
〜１２０５Ｅの１個分に相当する幅が狭くなるので、プ
リズム合成体１２０５Ａ〜１２０５Ｅの厚さを薄くでき
る。

【００８７】たとえば、ｎを２に設定した場合には、図
１３に示す偏光照明装置１２５０の偏光分離部１２０１
となる。すなわち、四角柱状のプリズム合成体１２０５
Ａ、１２０５Ｂ、１２０５Ｃ・・・の幅寸法Ｗ１は、第
１のレンズ板４４１の矩形レンズ４４３の幅寸法Ｗ２の
１／２倍である。この場合には、偏光分離部１２０１の
薄型化を図ることができるとともに、光源部４０１をシ
ステム光軸Ｌからずらす距離Ｘが短くなるため、結果と
して、より小型の偏光照明装置を実現できる。

【００８８】一方、図１１に示す例では、偏光分離部１
２０１を第１のレンズ板４４１の手前側に配置している
が、この代わりに、第１のレンズ板４４１と第２のレン
ズ板４４２の間に配置することもできる。

【００８９】（実施例１０）図１４は、実施例１０に係
る偏光照明装置の要部を平面的にみた概略構成図であ
る。本例の偏光照明装置１４００も、実施例１の偏光照
明装置と同様、システム光軸Ｌに沿って、光源部４０
１、偏光分離部１４０１、およびインテグレータ光学系
４０３を有し、光源部４０１から放射された光は、偏光
分離部１４０１およびインテグレータ光学系４０３を通
って矩形状の照明領域４０４に至るようになっている。
但し、光源部４０１は、矩形状の照明領域４０４に向い
ており、システム光軸Ｌは、全体として直線的である。

【００９０】光源部４０１は、実施例１と同様、光源ラ
ンプ４１１から放射されたランダムな偏光光が放物面リ
フレクター４１２によって一方向に反射され、略平行な
光束となって偏光分離部１４０１に入射されるようにな
っている。

【００９１】偏光分離部１４０１は、三角柱形状を有す
る第１および第２の直角プリズム１４０２および１４０
３（三角柱プリズム）から構成された四角柱形状のプリ
ズム合成体１４０４Ａ、１４０１Ｂ、１４０４Ｃ、１４
０４Ｄ、１４０４Ｅから構成されている。

【００９２】プリズム合成体１４０４Ａ〜１４０４Ｄで
は、第１の直角プリズム１４０２の斜面部１４１１に偏
光分離膜４２６が形成され、第２の直角プリズム１４０
３の斜面部１４１２は、偏光分離膜４２６を挟むように
して第１の直角プリズム１４０２の斜面部１４１１に接
合されている。なお、プリズム合成体１４０４Ａは、プ
リズム合成体１４０４Ｂで分離されたＳ偏光光を反射す
る機能のみを担っている。

【００９３】このように構成したプリズム合成体１４０
４Ａ〜１４０４Ｅは、いずれも略同じ向きでシステム光
軸Ｌに対して直角をなす横方向に配列されている。但
し、本例では、各プリズム合成体１４０４Ａ〜１４０４
Ｅは、いずれも幅は同じ寸法であるが、各プリズム合成
体１４０４Ａ〜１４０４Ｅの厚さが異なっている。従っ
て、偏光分離部１４０１の入射面１４２１に対して各プ
リズム合成体１４０４Ａ〜１４０４Ｅの偏光分離膜４２
６がなす角度が少しずつ異なる。

【００９４】本例においては、第１および第２の直角プ
リズム１４０２、１４０３は、熱的に安定なガラス材料
から構成されている。また、偏光分離膜４２６は、誘電
体多層膜で構成されている。

【００９５】本例でも、変角レンズを用いて偏光分離部
１４０１から出射される偏光光の向きを調整してもよい
が、本例では、光源部４０１をシステム光軸Ｌに対して
所定の角度をなす方向に向けることにより、偏光分離部
１４０１から出射される偏光光の向きを調整してあるた
め、変角プリズムを省いてある。

【００９６】偏光分離部１４０１の後段には、第１のレ
ンズ板４４１および第２のレンズ板４４２を備えるイン
テグレータ光学系４０３が構成されている。また、レン
ズ板４４１および第２のレンズ板４４２は、いずれも同
じ数の微小なレンズ４４３、４４４を備える複合レンズ
体である。ここで、第１のレンズ板４４１の微小レンズ
４４３は、照明領域４０４に対応して矩形であり、か
つ、照明領域４０４の相似形になっている。なお、第１
のレンズ板４４１の微小レンズ４４３のうち、両端に位
置する微小レンズ４４３Ａ（斜線を付した微小レンズ）
では、Ｐ偏光光またはＳ偏光光のみが入射されるため、
その出射方向を他の部分と変えてある。

【００９７】本例では、第２のレンズ板４４２は、微小
レンズ４４４と、出射側の平凸レンズ４４５との間にλ
／２位相差板１４３０が形成されている。λ／２位相差
板１４３０では、Ｓ偏光光およびＰ偏光光が形成する二
次光源像のうち、Ｐ偏光光が二次光源像を形成する位置
に位相差層１４３１が規則的に形成されている。

【００９８】このように構成した偏光照明装置１４００
においても、光源部４０１からのランダムな偏光光が偏
光分離部１４０１に入射され、ランダムな偏光光は、偏
光分離膜４２６によってＰ偏光光およびＳ偏光光の２種
類の偏光光に横方向に分離される。

【００９９】この原理を、プリズム合成体１４０４Ｃに
入射したランダムな偏光光を例に説明する。まず、プリ
ズム合成体１４０４Ｃに入射したランダムな偏光光に含
まれるＳ偏光成分は、偏光分離膜４２６で反射されてそ
の進行方向を変えて、隣接するプリズム合成体１４０４
Ｂに入射される。次に、Ｓ偏光成分は、プリズム合成体
１４０４Ｂにおいて、偏光分離膜４２６で反射され、偏
光分離部１４０１から出射される。一方、ランダムな偏
光光に含まれるＰ偏光成分は、プリズム合成体１４０４
Ｃにおいて、偏光分離膜４２６をそのまま透過する。こ
こで、各プリズム合成体１４０４Ａ〜１４０４Ｅでは、
偏光分離部１４０１の入射面１４２１に対して偏光分離
膜４２６がなす角度角度Θ′が僅かな角度ずつずれてい
るので、２種類の偏光光は、ガラス材料で構成された各
プリズム内で僅かに角度差をもって進行方向が横方向に
分離されたことになる。

【０１００】進行方向を分離された２種類の偏光光は、
インテグレータ光学系４０３に入射される。インテグレ
ータ光学系４０３において、偏光分離部１４０１で進行
方向をわずかに分離された２種類の偏光光は、第１のレ
ンズ板４４１に入射して、第２のレンズ板４４２の中に
二次光源像を形成する。この二次光源像を形成する位置
は、λ／２位相差板１４３０が形成されている位置であ
る。しかも、λ／２位相差板１４３０では、Ｐ偏光光に
よる二次光源像の形成位置に対応して位相差層１４３１
が選択的に形成されている。従って、Ｐ偏光光は、位相
差層１４３１を通過する際に偏光面の回転作用を受け、
Ｐ偏光光は、Ｓ偏光光へと変換される。一方、Ｓ偏光光
は、位相差層１４３１を通過しないので、偏光面の回転
作用を受けずにλ／２位相差板１４３０を通過する。従
って、インテグレータ光学系４０３から出射される光束
のほとんどは、Ｓ偏光の状態にある。このようにしてＳ
偏光とされた状態の光束は、偏心レンズ１２３１によっ
て照明領域４０４に照射される。

【０１０１】以上説明したように、本例の偏光照明装置
１４００によれば、光源部４０１から放射されたランダ
ムな偏光光を偏光分離部１４０１で２種類の偏光光に方
向分離した後、各偏光光をλ／２位相差板１４３０の所
定の領域に導いて、Ｐ偏光光をＳ偏光光に転換する。従
って、光源部４０１から放射されたランダムな偏光光を
ほとんどＳ偏光光に揃えた状態で照明領域４０４に照射
できるという効果を奏する。しかも、ガラス製のプリズ
ムと、誘電体多層膜とを利用して偏光分離部１４０１を
構成してあるので、偏光分離部１４０１の偏光分離性能
は、熱的に安定である。それゆえに、大きな光出力が要
求される照明装置においても常に安定した偏光分離性能
を発揮するので、満足の得られる性能を有する偏光照明
装置を実現できる。

【０１０２】また、本例では、偏光分離部１４０１から
出射された２種類の偏光光は、横方向に分離されている
ことから、横長の矩形形状を有する照明領域４０４を形
成するのに適している。

【０１０３】なお、本例では、偏光分離部１４０１を第
１のレンズ板４４１の手前側に配置しているが、この代
わりに、第１のレンズ板４４１と第２のレンズ板４４２
の間に配置してもよい。

【０１０４】（実施例１０の変形例）図１５には上記の
実施例１０（図１４参照）の変形例に係る偏光照明装置
１９００を示してある。この変形例においては、インテ
グレータ光学系４０３を構成している第２のレンズ板１
４４２の構成が異なっている。すなわち、第２のレンズ
板１４４２は、Ｐ偏光光およびＳ偏光光の双方が入射し
て２つの二次光源像が形成される微小レンズ１４４２
Ａ、１４４２Ｂ、１４４２Ｃと、これらの微小レンズよ
りもシステム光軸Ｌから離れた周辺に位置している単一
の二次光源像のみが形成される微小レンズ１４４２Ｄ、
１４４２Ｅを備えている。そして、微小レンズ１４４２
Ａないし１４４２Ｃの形状および寸法は、２つの二次光
源像を包含するように設定されている。これに対して、
微小レンズ１４４２Ｄ、１４４２Ｅは、単一の二次光源
像を包含する形状および大きさに設定されている。一般
には、システム光軸Ｌに近い側の微小レンズに形成され
る二次光源像の方が、遠い側（周辺側）の微小レンズに
形成される二次光源像よりも大きくなるので、システム
光軸Ｌに近い所に位置する微小レンズ１４４２Ａないし
１４４２Ｃの幅（偏光分離方向の寸法）は、微小レンズ
１４４２Ｄ、１４４２Ｅの幅よりも大きく設定される。
特に、本例の場合には、微小レンズ１４４２Ｂの幅が最
大になるように設定することが望ましい。なお、二次光
源像を所定の位置に導くために、第１のレンズ板４４１
の設置角度およびプリズムビームスプリッタの偏光分離
膜の設置角度を適切に設定する必要がある。

【０１０５】このように、第２のレンズ板１４４２を構
成している微小レンズの大きさおよび形状を設定するこ
とにより、限られた面積内において微小レンズを効率良
く配列できるとともに、光の利用効率を高め、より明る
く、しかも明るさにムラのない照明を実現できる。

【０１０６】（実施例１１）図１６は、実施例１１に係
る偏光照明装置の要部を平面的にみた概略構成図であ
る。図において、本例の偏光照明装置１５００も、実施
例１０の偏光照明装置と同様、システム光軸Ｌに沿っ
て、光源部４０１、偏光分離部１５０１、およびインテ
グレータ光学系４０３を有し、光源部４０１から放射さ
れた光は、偏光分離部１５０１およびインテグレータ光
学系４０３を通って矩形状の照明領域４０４に至るよう
になっている。光源部４０１は、矩形状の照明領域４０
４に向いており、システム光軸Ｌは、全体として直線的
である。本例でも、光源部４０１をシステム光軸Ｌに対
して所定の角度をなす方向に向けることにより、偏光分
離部１５０１から出射される偏光光の向きを調整してあ
るため、変角プリズムを省いてある。

【０１０７】偏光分離部１５０１は三角柱形状を有する
第１および第２の直角プリズム１５０２、１５０３（三
角柱プリズム）から構成された四角柱形状のプリズム合
成体１５０４Ａ、１５０４Ｂ、１５０４Ｃ、１５０４
Ｄ、１５０４Ｅ、１５０４Ｆから構成されている。

【０１０８】プリズム合成体１５０４Ａ〜１５０４Ｆで
は、第１の直角プリズム１５０２の斜面部１５１０に偏
光分離膜４２６が形成され、第２の直角プリズム１５０
３の斜面部１５１１は、偏光分離膜４２６を挟むように
して第１の直角プリズム１５０２の斜面部１５１０に接
合されている。

【０１０９】このように構成したプリズム合成体１５０
４Ａ〜１５０４Ｆは、各偏光分離膜４２６の向きがシス
テム光軸Ｌの両側において略反対である。すなわち、光
源部４０１の側からみると、システム光軸Ｌに対して右
側では、分離膜４２６が外側を向き、システム光軸Ｌに
対して左側でも、分離膜４２６が外側を向いている。ま
た、各プリズム合成体１５０４Ａ〜１５０４Ｆは、いず
れも幅は同じ寸法であるが、各プリズム合成体１５０４
Ａ〜１５０４Ｆの厚さが異なる。従って、偏光分離部１
５０１の入射面１５３０に対して各プリズム合成体１５
０４Ａ〜１５０４Ｆの偏光分離膜４２６がなす角度が異
なる。なお、プリズム合成体１５０４Ａ、１５０４Ｆ
は、プリズム合成体１５０４Ｂ、１５０４Ｅで分離され
たＳ偏光光を反射する機能のみを担っている。

【０１１０】本例においても、第１および第２の直角プ
リズム１５０２、１５０３は、熱的に安定なガラス材料
から構成されている。また、偏光分離膜４２６は、誘電
体多層膜で構成されている。

【０１１１】偏光分離部１５０１の後段には、第１のレ
ンズ板４４１および第２のレンズ板４４２からなる２つ
のレンズ板を備えるインテグレータ光学系４０３が構成
されている。第１のレンズ板４４１および第２のレンズ
板４４２は、いずれも同じ数の微小なレンズ４４３、４
４４を備える複合レンズ体である。第１のレンズ板４４
１の微小レンズ４４３は、照明領域４０４に対応して矩
形であり、かつ、照明領域４０４の相似形になってい
る。なお、第１のレンズ板４４１の微小レンズ４４３の
うち、斜線を付した微小レンズ４４３Ａでは、Ｓ偏光光
或いはＰ偏光光の内のどちらか一方の光束のみが入射さ
れるため、その出射方向を他の部分と変えてある。

【０１１２】第２のレンズ板４４２には、微小レンズ４
４４と、出射側の平凸レンズ４４５との間にλ／２位相
差板１５５０が形成されている。また、λ／２位相差板
１５５０に形成されている位相差層１５５１は、Ｓ偏光
光およびＰ偏光光が形成する二次光源像のうち、Ｐ偏光
光が二次光源像を形成する位置に形成されている。

【０１１３】このように構成した偏光照明装置１５００
において、光源部４０１からのランダムな偏光光は、偏
光分離部１５０１に入射され、Ｐ偏光光とＳ偏光光の２
種類の偏光光に横方向に分離される。ここにおいて、各
プリズム合成体１５０４Ａ〜１５０４Ｆでは、偏光分離
部１５０１の入射面１５３０に対して偏光分離膜４２６
がなす角度Θ′が僅かな角度ずつずれているので、２種
類の偏光光は、ガラス材料で構成された各プリズム内で
僅かに角度差をもって進行方向が横方向に分離されたこ
とになる。そして、進行方向を分離された２種類の偏光
光は、インテグレータ光学系４０３に入射される。イン
テグレータ光学系４０３において、偏光分離部１５０１
で進行方向をわずかに分離された２種類の偏光光は、第
１のレンズ板４４１に入射して、第２のレンズ板４４２
の中に二次光源像を形成する。この二次光源像を形成す
る位置のうち、Ｐ偏光光による二次光源像の形成位置に
は位相差層１５５１が選択的に形成されている。従っ
て、Ｐ偏光光は、位相差層１５５１を通過する際に偏光
面の回転作用を受け、Ｐ偏光光は、Ｓ偏光光へと変換さ
れる。一方、Ｓ偏光光は、位相差層１５５１を通過しな
いので、偏光面の回転作用を受けずにλ／２位相差板１
５５０を通過する。従って、インテグレータ光学系４０
３から出射される光束のほとんどは、Ｓ偏光の状態にあ
る。このようにしてＳ偏光とされた状態の光束は、平凸
レンズ４４５によって照明領域４０４に照射される。

【０１１４】以上説明したように、本例の偏光照明装置
１５００でも、光源部４０１から放射されたランダムな
偏光光を偏光分離部１５０１で２種類の偏光光に方向分
離した後、各偏光光をλ／２位相差板１５５０の所定の
領域に導いて、Ｐ偏光光をＳ偏光光に転換する。したが
って、光源部４０１から放射されたランダムな偏光光を
ほとんどＳ偏光光に揃えた状態で照明領域４０４に照射
できるという効果を奏する。また、ガラス製のプリズム
と、誘電体多層膜とを利用して偏光分離部１５０１を構
成してあるので、偏光分離部１５０１の偏光分離性能
は、熱的に安定である。それ故、大きな光出力が要求さ
れる照明装置においても常に安定した偏光分離性能を発
揮するので、満足の得られる性能を有する偏光照明装置
を実現できる。

【０１１５】また、本例では、偏光分離部１５０１から
出射された２種類の偏光光は、横方向に分離されている
ことから、横長の矩形形状を有する照明領域４０４を形
成するのに適している。

【０１１６】なお、本例では偏光分離部１５０１を第１
のレンズ板の手前側に配置しているが、この代わりに、
第１のレンズ板４４１と第２のレンズ板４４２の間に配
置してもよい。

【０１１７】（実施例１１の変形例）図１７には、上記
の実施例１１（図１６参照）の変形例に係る偏光照明装
置２０００を示してある。異なる点は、インテグレータ
光学系４０３を構成している第２のレンズ板１５４２の
微小レンズの形状および大きさである。すなわち、２つ
の二次光源像が形成される微小レンズ１５４２Ａ，１５
４２Ｂの幅寸法（偏光分離方向の寸法）は、単一の二次
光源像が形成される微小レンズ１５４２Ｃ、１５４２
Ｄ、１５４２Ｅ、１５４２Ｆの幅寸法の２倍に設定され
ている。

【０１１８】このように、形成される二次光源像の大き
さに応じて、微小レンズの大きさを設定することによ
り、限られた面積のなかで効率良く微小レンズを配列す
ることができ、その結果、光の利用効率を改善でき、よ
り明るく、しかも明るさムラのない照明を実現できる。

【０１１９】（実施例１２）図１８には、本例の別の偏
光照明装置を示してある。本例の偏光照明装置１８００
も、基本的には、光源４０１と、偏光分離部４０２と、
インテグレータ光学系４０３を備えている。しかし、上
記の各実施例においては、偏光分離部を構成しているプ
リズムビームスプリッタをインテグレータ光学系の第１
のレンズ板よりも光源の側に配置した構成を採用してい
る。しかるに、本例の装置では、偏光分離部を構成する
プリズムビームスプリッタを、第１のレンズ板と第２の
レンズ板の間に配置した構成を採用し、光学系を一層コ
ンパクトに構成している。

【０１２０】図１８に示すように、光源４０１からのラ
ンダムな偏光光は、システム光軸Ｌに沿って出射され
て、偏光分離部４０２の入射側に配置されている変角プ
リズム１８０１に入射する。この変角プリズム１８０１
により偏光光の進行方向は僅かに傾けられる。従って、
偏光光は、変角プリズム１８０１の出射側に配置されて
いるインテグレータ光学系４０３を構成している第１の
レンズ板４４１に対して垂直入射方向に対してθだけ傾
斜して入射する。図においては、システム光軸Ｌに対し
て右側にθだけ傾斜した方向に沿って入射する。

【０１２１】第１のレンズ板４４１は、プリズムビーム
スプリッタ１８１０の構成素子である直角プリズム１８
１１の入射面１８１２に光学的に貼り合わされている。
直角プリズム１８１１の入射面１８１２に直交する出射
面１８１３には、偏光変換素子であるλ／２位相差板４
４６が貼り合わされており、このλ／２位相差板４４６
の出射面にはインテグレータ光学系の第２のレンズ板４
４２が貼り合わされている。

【０１２２】プリズムビームスリッタ１８１０は、直角
プリズム１８１１と、この傾斜面１８１３に貼り合わせ
た略平板状の四角柱プリズム１８２０を備えている。そ
して、前述した例と同様に、直角プリズム１８１１の傾
斜面１８１４には偏光分離膜４２６が形成されており、
ここに当たった偏光光のうち、たとえば、Ｓ偏光のみが
全面反射され、Ｐ偏光はそのまま通過するように構成さ
れている。また、四角柱プリズム１８２０の外側傾斜面
１８２１には反射膜４２９が形成されており、ここに当
たったＰ偏光が全面反射されるようになっている。

【０１２３】本例では、偏光分離膜４２６と反射膜４２
９のなす角度を適切に設定することにより、変角プリズ
ム１８０１を通って僅かに屈折した状態で入射したラン
ダムな偏光光が、これらの膜４２６、４２９で反射され
て、システム光軸Ｌに対して対称な角度で反対側に振り
分けられてλ／２位相差板４４６の側に出射するように
構成されている。図においては、システム光軸Ｌに対し
て上下に同一の角度だけ振り分けられた状態となる。

【０１２４】λ／２位相差板４４６は、通過する偏光の
方向を９０度回転させる位相差層（図において斜線で示
す部分）４４７と、偏光をそのまま通過させる層４４８
とを備えている。この構成は前述の各実施例と同様であ
る。偏光分離部４０２において分離されると共に、シス
テム光軸Ｌに対して上下に対称な方向に振り分けられた
Ｐ偏光とＳ偏光のうち、Ｓ偏光は位相差層４４７の部分
に入射する。これに対してＰ偏光の側は層４４８の側に
入射する。したがって、Ｓ偏光は偏光方向が９０度回転
してＰ偏光となって出射する。この結果、第２のレンズ
板４４２にはＰ偏光に揃った光が入射し、ここを介し
て、照明領域４０４に向かうことになる。

【０１２５】このように構成した本例の偏光照明装置１
８００を用いても、前記の各実施例と同様な効果を得る
ことができる。また、本例の構成では、インテグレータ
光学系を構成している第１および第２のレンズ板がそれ
ぞれ、プリズムビームスプリッタの入射面および出射面
に貼り合わされて一体化されている。したがって、構成
をコンパクトにできると共に、光学素子の空気との界面
を少なくすることができるので、光の利用効率を高める
ことができる。

【０１２６】ここで、変角プリズム１８０１を光学経路
に配置する理由は、上記のように分離されたＰ偏光およ
びＳ偏光をシステム光軸に対して対称となるように振り
分けるためである。したって、変角プリズム１８０１
は、第１のレンズ板の入射側ではなく、その出射側に配
置してもよい。例えば、図１８（Ｂ）に示すように、プ
リズムビームスプリッタの入射面に変角プリズム１８０
１を貼り合わせ、この変角プリズム１８０１の入射面に
第１のレンズ板を貼り合わせるようにしてもよい。この
ようにすれば、変角プリズムと第１のレンズ板の間の空
気との界面も無くすことができる。

【０１２７】さらに、変角プリズムを省略して、第１の
レンズ板として、図１８（Ｃ）に示すように、偏心系の
レンズから構成したものを使用してもよい。

【０１２８】次に、本例では、第２のレンズ板４４２を
構成する微少レンズ４４４の数は、第１のレンズ板４４
１を構成する微少レンズ４４３の数と同数とすることも
できる。しかし、その２倍として、例えば、図１８
（Ｄ）に示すように、第２のレンズ板４４４のぞれぞれ
を、λ／２位相板４４６の位相差層４４７およびそれ以
外の層４４８に対応した一対のレンズ４４４Ａ、４４４
Ｂから構成することが望ましい。その理由は、それぞれ
の偏光光に対応させて設置してレンズの特性を変えるこ
とにより、第１のレンズ板と第２のレンズ板との間にで
きる僅かに異なるＰ、Ｓ偏光光の光路差を吸収し、第２
のレンズ板により形成される第１のレンズ板の像の大き
さを、照明領域において全て同じにするためである。

【０１２９】（実施例９の偏光照明装置を用いた投写型
表示装置の例）上述した実施例１乃至１２の偏光照明装
置は、液晶ライトバルブを備えた投写型表示装置に用い
ることができる。

【０１３０】図１９には、上記の実施例９の装置（図１
１参照）を投写型表示装置（液晶プロジェクター）に適
用した例である。

【０１３１】図に示す投写型表示装置１６００には、ラ
ンダムな偏光光を一方向に出射する光源部４０１が構成
され、この光源部４０１から放射されたランダムな偏光
光は、偏光分離部１２０１において、２種類の偏光光に
分離するとともに、分離された各偏光光のうち、Ｐ偏光
光については、インテグレータ光学系４０３のλ／２位
相差板４４６によって、Ｓ偏光光に転換するようになっ
ている。

【０１３２】かかる偏光照明装置１６００から出射され
た光束は、まず、青色緑色反射ダイクロイックミラー１
６０１において、赤色光が透過して、青色光および緑色
光が反射するようになっている。赤色光は、反射ミラー
１６０２で反射され、第１の液晶ライトバルブ１６０３
に達する。一方、青色光および緑色光のうち、緑色光
は、緑色反射ダイクロイックミラー１６０４によって反
射され、第２の液晶ライトバルブ１６０５に達する。

【０１３３】ここで、青色光は、他の２色光に比べて長
い光路長（赤色光の光路長と緑色光の光路長は等しい）
をもつため、青色光に対しては、入射側レンズ１６０
６、リレーレンズ１６０８、および出射側レンズ１６１
０からなるリレーレンズ系で構成した導光手段１６５０
を設けてある。すなわち、青色光は、緑色反射ダイクロ
イックミラー１６０４を透過した後、まず、出射側レン
ズ１６０６、および反射ミラー１６０７を経て、リレー
レンズ１６０８に導かれ、このリレーレンズ１６０８に
集束された後、反射ミラー１６０９によって出射側レン
ズ１６１０に導かれ、しかる後に、第３の液晶ライトバ
ルブ１６１１に達する。ここで、第１および第３の液晶
ライトバルブ１６０３、１６０５、１６１１は、それぞ
れの色光を変調し、各色に対応した映像情報を含ませた
後、変調した色光をダイクロイックプリズム１６１３
（色合成手段）に入射する。ダイクロイックプリズム１
６１３は、赤色反射の誘電体多層膜と、青色反射の誘電
体多層膜とを十字状に有しており、それぞれの変調光束
を合成する。ここで合成された光束は、投写レンズ１６
１４（投写手段）を通過してスクリーン１６１５上に映
像を形成することになる。

【０１３４】このように構成した投写型表示装置１６０
０では、１種類の偏光光を変調するタイプの液晶ライト
バルブが用いられている。したがって、従来の照明装置
を用いてランダムな偏光光を液晶ライトバルブに導く
と、ランダムな偏光光のうちの半分は、偏光板で吸収さ
れて熱に変わってしまうため、光の利用効率が低いとと
もに、偏光板の発熱を抑える大型で騒音が大きな冷却装
置が必要であるという問題点があったが、本例の投写型
表示装置１６００では、かかる問題点が大幅に解消され
ている。

【０１３５】すなわち、本例の投写型表示装置１６００
では、偏光照明装置１２００において、一方の偏光光
（たとえば、Ｐ偏光光）のみに対して、λ／２位相差板
４４６によって偏光面の回転作用を与え、他方の偏光光
（たとえば、Ｓ偏光光）と偏光面が揃った状態とする。
それゆえ、偏光方向の揃った偏光光が第１ないし第３の
液晶ライトバルブ１６０３、１６０５、１６１１に導か
れるので、光の利用効率が向上し、明るい投写映像を得
ることができる。また、偏光板による光吸収量が低減す
るので、偏光板での温度上昇が抑制される。それ故、冷
却装置の小型化や低騒音化を実現できる。しかも、偏光
照明装置１２００では、偏光分離膜として熱的に安定な
誘電体多層膜を用いているため、偏光分離部１２０１の
偏光分離性能は、熱的に安定である。それ故、大きな光
出力が要求される投写型表示装置１６００においても常
に安定した偏光分離性能を発揮する。

【０１３６】さらに、偏光照明装置１６００では、偏光
分離部１２０１から出射された２種類の偏光光は、横方
向に分離されていることから、光量を無駄にすることな
く、横長の矩形形状を有する照明領域を形成できる。そ
れゆえ、偏光照明装置１２００は、見やすくて、かつ、
迫力のある映像を投写できる横長の液晶ライトバルブ用
に適している。

【０１３７】それに加えて、本例では、色合成手段とし
ては、ダイクロイックプリズム１６１３を用いているた
め、小型化が可能である。また、本例では、光路長が他
の２色光よりも長い青色光に対しては、入射側レンズ１
６０６、リレーレンズ１６０８、および出射側レンズ１
６１０からなるリレーレンズ系で構成した導光手段１６
５０を設けてあるため、色ムラなどが生じない。

【０１３８】（実施例１の偏光照明装置を用いた投写型
表示装置の例）投写型表示装置としては、図２０に示す
ように、ミラー光学系で色合成手段を構成してもよい。
図２０に示す投写型表示装置１７００は、図１に示した
偏光照明装置４００が用いられており、この偏光照明装
置４００でも、光源部４０１から放射されたランダムな
偏光光は、偏光分離部４０２において、２種類の偏光光
に分離するとともに、分離された各偏光光のうち、Ｐ偏
光光については、インテグレータ光学系４０３のλ／２
位相差板４４６によって、Ｓ偏光光に転換するようにな
っている。

【０１３９】かかる偏光照明装置４００から出射された
光束は、まず、赤色反射ダイクロイックミラー１７０１
において、赤色光が反射し、青色光および緑色光が透過
するようになっている。ここで、赤色光は、反射ミラー
１７０５で反射され、第１の液晶ライトバルブ１７０７
に達する。一方、青色光および緑色光のうち、緑色光
は、緑色反射ダイクロイックミラー１７０２によって反
射され、第２の液晶ライトバルブ１７０８に達する。青
色光は、緑色反射ダイクロイックミラー１７０２を透過
した後、第３の液晶ライトバルブ１７０９に達する。し
かる後、第１および第３の液晶ライトバルブ１７０７、
１７０８、１７０９は、それぞれの色光を変調し、各色
に対応した映像情報を含ませた後、変調した色光を出射
する。ここで、色変調された赤色光は、緑色反射ダイク
ロイックミラー１７０３および青色反射ダイクロイック
ミラー１７０４を透過して、投写レンズ１７１０（投写
手段）に達する。色変調された緑色光は、緑色反射ダイ
クロイックミラー１７０３で反射した後、青色反射ダイ
クロイックミラー１７０４を透過して、投写レンズ１７
１０に達する。色変調された青色光は、青色反射ダイク
ロイックミラー１７０４で反射した後、投写レンズ１７
１０に達する。

【０１４０】このように、ダイクロイックミラーからな
るミラー光学系で色合成手段を構成した投写型表示装置
１７００においても、１種類の偏光光を変調するタイプ
の液晶ライトバルブが用いられているため、従来の照明
装置を用いてランダムな偏光光を液晶ライトバルブに導
くと、ランダムな偏光光のうちの半分は、偏光板で吸収
されて熱に変わってしまう。従って、従来の照明装置で
は光の利用効率が低いとともに、偏光板の発熱を抑える
大型で騒音の大きな冷却装置が必要であるという問題点
があったが、本例の投写型表示装置１７００では、かか
る問題点が大幅に解消されている。

【０１４１】すなわち、本例の投写型表示装置１７００
では、偏光照明装置４００において、一方の偏光光（例
えば、Ｐ偏光光）のみに対して、λ／２位相差板４４６
によって偏光面の回転作用を与え、他方の偏光光（たと
えば、Ｓ偏光光）と偏光面が揃った状態とする。それゆ
え、偏光方向の揃った偏光光が第１ないし第３の液晶ラ
イトバルブ１７０７、１７０８、１７０９に導かれるの
で、光の利用効率が向上し、明るい投写映像を得ること
ができる。また、偏光板による光吸収量が低減するの
で、偏光板での温度上昇が抑制される。それゆえ、冷却
装置の小型化や低騒音化を実現できる。しかも、偏光照
明装置４００では、偏光分離膜として熱的に安定な誘電
体多層膜を用いているため、偏光分離部４０３の偏光分
離性能は、熱的に安定である。それ故、大きな光出力が
要求される投写型表示装置１７００においても常に安定
した偏光分離性能を発揮する。

【０１４２】（その他の実施形態）なお、上記の各実施
例においては、偏光分離手段で、例えばＰ偏光をＳ偏光
に揃えるようにしているが、勿論、偏光方向はいずれの
方向に揃えてもよい。また、Ｐ偏光光およびＳ偏光光の
双方に対して、位相差層によって偏光面の回転作用を与
えて、偏光面を揃えてもよい。

【０１４３】一方、各実施例では、λ／２位相差板とし
て一般的な高分子フィルムからなるものを想定してい
る。しかし、これらの位相差板をツイステッド・ネマチ
ック液晶（ＴＮ液晶）を用いて構成してもよい。ＴＮ液
晶を用いた場合には、位相差板の波長依存性を小さくで
きるので、一般的な高分子フィルムを用いた場合に比
べ、λ／２位相差板の偏光変換性能を向上させることが
できる。

【０１４４】

【発明の効果】本発明の偏光照明装置では、インテグレ
ータ光学系を備えた照明装置において、光源から出射さ
れた偏光光を偏光方向が直交する２つの偏光光に分離し
て９０度未満の角度で方向分離する偏光分離手段と、こ
れらの偏光光の偏光方向を揃える偏光変換手段とを有
し、偏光分離手段を、インテグレータ光学系を構成して
いる第１のレンズ板の入射側および出射側のうちの何れ
か一方の側に配置した構成を採用している。

【０１４５】したがって、本発明の偏光照明装置によれ
ば、偏光方向の揃った偏光光を照射領域に照射できる。
従って、液晶ライトバルブを用いた投写型表示装置に本
発明に係る偏光照明装置を用いた場合には、偏光面が揃
った偏光光を液晶ライトバルブに供給できるので、光の
利用効率が向上し、投写映像の明るさを向上することが
できる。また、偏光板による光吸収量が低減するので、
偏光板での温度上昇が抑制される。それ故、冷却装置の
小型化や低騒音化を実現できる。

【０１４６】また、本発明では、インレグレータ光学系
の特徴である微小な２次光源像を生成するというプロセ
スを利用して偏光光の分離により生ずる空間的な広がり
を回避している。したがって、偏光変換素子を備えた光
学系であるにもかかわらず、装置寸法を、従来の照明装
置と同じ程度の寸法に抑えることができる。

【０１４７】さらにまた、本発明では、偏光分離手段と
してプリズムビームスプリッタを用いている。プリズム
ビームスプリッタは、偏光分離膜として熱的に安定な誘
電体多層膜を備えているので、偏光分離部の偏光分離性
能は熱的に安定である。このため、大きな光出力が要求
される投写型表示装置においても常に安定した偏光分離
性能を発揮できる。

【０１４８】プリズムビームスプリッタを第１のレンズ
板の入射面側に配置する構成を採用すると、Ｐ偏光光と
Ｓ偏光光との分離特性が良好になる。なぜならば、プリ
ズムビームスプリッタは光の入射角に対してその分離特
性が左右される。そのため、リフレクタによって略平行
化した光をプリズムビームスプリッタに入射させること
により光の分離特性が、より良好で安定したものとなる
からである。

【０１４９】また、プリズムビームスプリッタを第１の
レンズ板の出射面側に配置する構成を採用すると、より
装置を小型化することができる。なぜならば、第１のレ
ンズ板と第２のレンズ板との隙間を狭くできるからであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る偏光照明装置の光学系
の概略構成図である。

【図２】図１の装置の偏光分離部の構成を示す説明図で
ある。

【図３】図１の装置のインテグレータ光学系における第
２のレンズ板における２次光源像の形成位置を示す説明
図である。

【図４】本発明の実施例２に係る偏光照明装置の光学系
の概略構成図である。

【図５】本発明の実施例３に係る偏光照明装置の光学系
の概略構成図である。

【図６】本発明の実施例４に係る偏光照明装置の光学系
の概略構成図である。

【図７】本発明の実施例５に係る偏光照明装置の光学系
の概略構成図である。

【図８】本発明の実施例６に係る偏光照明装置の光学系
の概略構成図である。

【図９】本発明の実施例７に係る偏光照明装置の光学系
の概略構成図である。

【図１０】本発明の実施例８に係る偏光照明装置の光学
系の概略構成図である。

【図１１】本発明の実施例９に係る偏光照明装置の光学
系の概略構成図である。

【図１２】図１１の装置の偏光分離部の構成を示す斜視
図である。

【図１３】実施例９に係る偏光照明装置の変形例を示す
光学系の概略構成図である。

【図１４】本発明の実施例１０に係る偏光照明装置の光
学系の概略構成図である。

【図１５】実施例１０の変形例に係る偏光照明装置の光
学系の概略構成図である。

【図１６】本発明の実施例１１に係る偏光照明装置の光
学系の概略構成図である。

【図１７】実施例１１の変形例に係る偏光照明装置の光
学系の概略構成図である。

【図１８】本発明の実施例１２に係る偏光照明装置の光
学系の概略構成図である。

【図１９】図１１に示す偏光照明光学系を備えた投写型
表示装置の例を示す光学系の概略構成図である。

【図２０】図１に示す偏光照明光学系を備えた投写型表
示装置の例を示す光学系の概略構成図である。

【図２１】従来の偏光照明装置の光学系を示す図であ
り、（Ａ）はその概略構成図、（Ｂ）はその第１のレン
ズ板の斜視図である。

【図２２】図２１の装置における偏光分離器の概略構成
図である。

【符号の説明】

４００偏光照明装置４０１光源部４０２偏光分離部４０３インテグレータ光学系４０４照明領域４１１光源ランプ４２１直角プリズム（三角柱プリズム）４２２四角柱プリズム４２６偏光分離膜４２９反射膜４４１第１のレンズ板４４２第２のレンズ板４４６ λ／２位相差板４２４変角プリズム

───────────────────────────────────────────────────── 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 9/31 Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】偏光方向がランダムな光を出射する光源
と、複数の矩形レンズから構成されている第１のレンズ
板および複数の微小レンズから構成される第２のレンズ
板を備えたインテグレータ光学系とを有し、前記光源か
らの出射光が前記第１のレンズ板を介して前記第２のレ
ンズ板を構成している各レンズの入射面上にそれぞれ２
次光源像として投写され、当該第２のレンズ板からの出
射光を用いて被照明対象物を照明する照明装置におい
て、前記光源から出射された偏光光を偏光方向が直交する２
つの偏光光に分離して９０度未満の角度で方向分離する
偏光分離手段と、前記２つの偏光光の偏光方向を揃える
偏光変換手段とを有し、前記偏光分離手段は、誘電体多層膜からなる偏光分離膜
を備え、該偏光分離膜によって前記光源部から出射され
た偏光光を偏光方向が直交する２つの偏光光に分離して
９０度未満のずれをもつ角度方向に出射するプリズムビ
ームスプリッタであり、当該偏光分離手段は、更に、前記インテグレータ光学系
の前記第１のレンズ板の入射側および出射側のうちの何
れか一方の側に配置されていることを特徴とする偏光照
明装置。
【請求項２】請求項１において、前記偏光分離手段に
よる前記２つの偏光光の分離方向は、前記インテグレー
タ光学系から出射される偏光光の照明領域の長手方向に
一致していることを特徴とする偏光照明装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記第２の
レンズ板を構成している前記微小レンズは、前記第１の
レンズ板を構成している矩形レンズと相似形であること
を特徴とする偏光照明装置。
【請求項４】請求項１または２において、前記第２の
レンズ板を構成している前記微小レンズのそれぞれは、
前記第１のレンズ板の前記矩形レンズのそれぞれを介し
て形成される各２次光源像の大きさに応じて、その形状
および大きさが決定されていることを特徴とする偏光照
明装置。
【請求項５】請求項１ないし４のうちの何れかにおい
て、前記偏光分離手段としてのプリズムピームスプリッ
タは、前記インテグレータ光学系の前記第１のレンズ板
の入射側に配置されていることを特徴とする偏光照明装
置。
【請求項６】請求項５において、前記偏光分離手段と
してのプリズムビームスプリッタは、平板状の四角柱プ
リズムと、該四角柱プリズムの対向する２つの側面部の
うちの一方の側面部に斜面部が接合された三角柱プリズ
ムとを有し、前記四角柱プリズムと前記三角柱プリズム
との接合部分には、前記偏光分離膜が形成され、前記四
角柱プリズムの他方の側面部には、前記２つの偏光光の
うち、前記偏光分離膜を透過した偏光光を所定の方向に
反射するための反射膜が形成されていることを特徴とす
る偏光照明装置。
【請求項７】請求項５において、前記偏光分離手段と
してのプリズムビームスプリッタは、平板状の第１の四
角柱プリズムと、該四角柱プリズムの対向する２つの側
面部のうちの一方の側面部に側面部が接合された平板状
の第２の四角柱プリズムとを有し、前記第１の四角柱プ
リズムと前記第２の四角柱プリズムの接合部分には、前
記偏光分離膜が形成され、前記第１の四角柱プリズムの
他方の側面部には、前記２つの偏光光のうち、前記偏光
分離膜を透過した偏光光を所定の方向に反射するための
反射膜が形成されていることを特徴とする偏光照明装
置。
【請求項８】請求項５において、前記偏光分離手段と
してのプリズムビームスプリッタは、平板状の四角柱プ
リズムと、該四角柱プリズムの対向する２つの側面部の
うちの一方の側面部に斜面部が接合された複数の三角柱
プリズムを有し、前記四角柱プリズムと前記三角柱プリ
ズムの接合部分には、前記偏光分離膜が形成され、前記
四角柱プリズムの他方の側面部には、前記２つの偏光光
のうち、前記偏光分離膜を透過した偏光光を所定の方向
に反射するための反射膜が形成されていることを特徴と
する偏光照明装置。
【請求項９】請求項６または８において、前記三角柱
プリズムの内部には液体が充填してあることを特徴とす
る偏光照明装置。
【請求項１０】請求項５において、前記偏光分離手段
としてのプリズムビームスプリッタは、斜面部に前記偏
光分離膜が形成された第１の三角柱プリズムと、前記２
つの偏光光のうち、前記偏光分離膜を透過した偏光光を
所定の方向に反射するための反射膜が斜面部に形成され
た第２の三角柱プリズムとを有し、該第２の三角柱プリ
ズムと前記第１の三角柱プリズムとは、斜面部の間に液
体を充填した状態で一体化されていることを特徴とする
偏光照明装置。
【請求項１１】請求項１ないし４のうちの何れかの項
において、前記偏光分離手段としてのプリズムビームス
プリッタは、前記第１のレンズ板と前記第２のレンズ板
の間に配列されていることを特徴とする偏光照明装置。
【請求項１２】請求項１１において、前記偏光分離手
段としてのプリズムビームスプリッタは、平板状の四角
柱プリズムと、該四角柱プリズムの対向する２つの側面
部のうちの一方の側面部に斜面部が接合された三角柱プ
リズムとを有し、前記四角柱プリズムと前記三角柱プリ
ズムとの接合部分には、前記偏光分離膜が形成され、前
記四角柱プリズムの他方の側面部には、前記２つの偏光
光のうち、前記偏光分離膜を透過した偏光光を所定の方
向に反射するための反射膜が形成されていることを特徴
とする偏光照明装置。
【請求項１３】請求項１１において、前記偏光分離手
段としてのプリズムビームスプリッタは、平板状の第１
の四角柱プリズムと、該四角柱プリズムの対向する２つ
の側面部のうちの一方の側面部に側面部が接合された平
板状の第２の四角柱プリズムとを有し、前記第１の四角
柱プリズムと前記第２の四角柱プリズムの接合部分に
は、前記偏光分離膜が形成され、前記第１の四角柱プリ
ズムの他方の側面部には、前記２つの偏光光のうち、前
記偏光分離膜を透過した偏光光を所定の方向に反射する
ための反射膜が形成されていることを特徴とする偏光照
明装置。
【請求項１４】請求項１１において、前記偏光分離手
段としてのプリズムビームスプリッタは、平板状の四角
柱プリズムと、該四角柱プリズムの対向する２つの側面
部のうちの一方の側面部に斜面部が接合された複数の三
角柱プリズムを有し、前記四角柱プリズムと前記三角柱
プリズムの接合部分には、前記偏光分離膜が形成され、
前記四角柱プリズムの他方の側面部には、前記２つの偏
光光のうち、前記偏光分離膜を透過した偏光光を所定の
方向に反射するための反射膜が形成されていることを特
徴とする偏光照明装置。
【請求項１５】請求項１２または１４において、前記
三角柱プリズムの内部には液体が充填してあることを特
徴とする偏光照明装置。
【請求項１６】請求項１１において、前記偏光分離手
段としてのプリズムビームスプリッタは、斜面部に前記
偏光分離膜が形成された第１の三角柱プリズムと、前記
２つの偏光光のうち、前記偏光分離膜を透過した偏光光
を所定の方向に反射するための反射膜が斜面部に形成さ
れた第２の三角柱プリズムとを有し、該第２の三角柱プ
リズムと前記第１の三角柱プリズムとは、斜面部の間に
液体を充填した状態で一体化されていることを特徴とす
る偏光照明装置。
【請求項１７】請求項１２ないし１６のうちの何れか
の項において、前記光源と前記第１のレンズ板の間に
は、変角プリズムが配置されていることを特徴とする偏
光照明装置。
【請求項１８】請求項１２ないし１６のうちの何れか
の項において、前記第１のレンズ板と前記偏光分離手段
との間には、変角プリズムが配置されていることを特徴
とする偏光照明装置。
【請求項１９】請求項１８において、前記変角プリズ
ムは、前記第１のレンズ板と前記偏光分離手段に対して
一体化されていることを特徴とする偏光照明装置。
【請求項２０】請求項１２ないし１６のうちの何れか
の項において、前記第１のレンズ板を構成している複数
の前記矩形レンズは、変角レンズであることを特徴とす
る偏光照明装置。
【請求項２１】請求項１ないし４のうちの何れかの項
において、前記偏光分離手段としてのプリズムビームス
プリッタは、平板状の四角柱プリズムと、該四角柱プリ
ズムの対向する２つの側面部のうちの一方の側面部に斜
面部が接合された第１の三角柱プリズムと、前記四角柱
プリズムの他方の側面部に斜面部が接合された第２の三
角柱プリズムとを備える四角柱状のプリズム合成体を複
数有し、該プリズム合成体では、前記四角柱プリズムと前記第１
の三角柱プリズムとの接合部分に前記偏光分離膜が形成
され、前記四角柱プリズムと前記第２の三角柱プリズム
との接合部分に反射膜が形成されているとともに、前記
プリズム合成体は、前記インテグレータ光学系の光軸に
対して直角の方向に、かつ前記偏光分離膜同士が平行に
なるように一列に配置され、前記反射膜は、該反射膜が形成されたプリズム合成体に
入射された前記光源部からの前記ランダムな偏光光を一
方側で隣接するプリズム合成体に出射するとともに、他
方側で隣接するプリズム合成体から入射されてくる偏光
方向がランダムな偏光光のうち、同じプリズム合成体に
形成されている前記偏光分離膜を透過した偏光光を所定
の方向に反射することを特徴とする偏光照明装置。
【請求項２２】請求項２１において、前記プリズム合
成体は、前記偏光分離膜が前記インテグレータ光学系の
光軸に対して約４５度の角度をなしていることを特徴と
する偏光照明装置。
【請求項２３】請求項１ないし４のうちの何れかの項
において、前記偏光分離手段としてのプリズムビームス
プリッタは、内部に前記偏光分離膜が形成された四角柱
状のプリズム合成体を複数有し、該プリズム合成体は、
前記偏光分離膜が略同じ向きで前記インテグレータ光学
系の光軸に対して直角の方向に一列に配置されているこ
とを特徴とする偏光照明装置。
【請求項２４】請求項１ないし４のうちの何れかの項
において、前記偏光分離手段としてのプリズムビームス
プリッタは、内部に前記偏光分離膜が形成された四角柱
状のプリズム合成体を複数有し、該プリズム合成体は、
前記インテグレータ光学系の光軸に対して直角の方向に
一列に配置されているとともに、前記インテグレータ光
学系の光軸の両側では、前記偏光分離膜の向きが略反対
であることを特徴とする偏光照明装置。
【請求項２５】請求項２１ないし２４のうちの何れか
の項において、前記プリズム合成体の幅寸法は、前記矩
形レンズの幅寸法の１／ｎ（ｎは１以上の整数）である
ことを特徴とする偏光照明装置。
【請求項２６】請求項５ないし１０及び請求項２１な
いし２４のうちの何れかの項において、前記偏光分離手
段と前記インテグレータ光学系の間には、変角プリズム
が配置されていることを特徴とする偏光照明装置。
【請求項２７】請求項５ないし１０及び請求項２１な
いし２４のうちの何れかの項において、前記光源と前記
偏光分離手段との間には、変角プリズムが配置されてい
ることを特徴とする偏光照明装置。
【請求項２８】請求項２６または２７において、前記
変角プリズム、前記偏光分離手段および前記第１のレン
ズ板のうちすくなくとも２つは一体化されていることを
特徴とする偏光照明装置。
【請求項２９】照明装置と、この照明装置からの光束
に含まれる偏光光を変調して画像情報を含ませる液晶ラ
イトバルブを備えた変調手段と、変調光束をスクリーン
上に投写表示する投写光学系とを有する投写型表示装置
において、前記照明装置は、偏光方向がランダムな光を出射する光
源と、複数のレンズから構成されている第１のレンズ板
および複数のレンズから構成される第２のレンズ板を備
えたインテグレータ光学系とを有し、前記光源からの出
射光が前記第１のレンズ板を介して前記第２のレンズ板
を構成している各レンズの入射面上にそれぞれ２次光源
像として投写され、当該第２のレンズ板からの出射光に
より前記変調手段を照明するようになっており、当該照明装置は、更に、前記光源から出射された偏光光
を偏光方向が直交する２つの偏光光に分離して９０度未
満の角度で方向分離する偏光分離手段と、前記２つの偏
光光の偏光方向を揃える偏光変換手段とを有し、前記偏光分離手段は、誘電体多層膜からなる偏光分離膜
を備え、該偏光分離膜によって前記光源部から出射され
た偏光光を偏光方向が直交する２つの偏光光に分離して
９０°以下のずれをもつ角度方向に出射するプリズムビ
ームスプリッタであり、前記インテグレータ光学系の前
記第１のレンズ板の入射側および出射側のうちの何れか
一方の側に配置されていることを特徴とする投写型表示
装置。
【請求項３０】請求項２９において、更に、前記照明
装置からの光束を少なくとも２つの光束に分離する色光
分離手段と、前記変調手段によって変調された後の変調
光束を合成する色光合成手段とを有し、当該色光合成手
段により得られた合成光束が前記投写光学系を介してス
クリーン上に投写表示されるようになっていることを特
徴とする投写型表示装置。