JPH10161065A - 偏光照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度を要する偏光分離面の設定や、光屈折
手段の屈折率の設定作業が不要で、コストや工程上の問
題を生じない偏光照明装置を提供する。 【解決手段】 平行光束照射手段１からの平行光束を、
光束圧縮手段２によりこの平行光束よりも幅の狭い平行
な光束に圧縮する。偏光分離手段３の偏光分離面21m に
より、平行光束をＰ偏光成分の平行光束とＳ偏光成分の
平行光束に分離する。反射面22r により、分離されたＰ
偏光成分の平行光束を、Ｓ偏光成分の平行光束と平行な
方向に反射させる。偏光分離された２つの平行光束のい
ずれかを、位相差板４によって他の平行光束の偏光成分
に変換する。Ｐ偏光光およびＳ偏光光は光合成手段５に
よって合成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源から放射され
た光の偏光方向を揃える光学系を備えた偏光照明装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】白色光源の偏光方向を揃える光学系を有
し、光源光の光束の利用率を高め、高輝度化を可能とし
た偏光照明装置として、たとえば特開平８−２３４２０
５号公報に記載の構成が知られている。

【０００３】この特開平８−２３４２０５号公報には、
偏光分離手段は偏光方向がランダムな平行光束を入射
し、この平行光束を偏光分離膜が形成された第１面に
て、偏光方向に対応した反射・透過特性によりＰ偏光光
とＳ偏光光とに分離し、この第１面を透過した偏光光
を、反射面が形成された第２面にて反射させ、これら第
１面と第２面との角度差により、分離されたＰ偏光光と
Ｓ偏光光とを相異なる方向に反射させている。そして、
これらＰ偏光光およびＳ偏光光のいずれか一方を位相差
板に入射させることにより偏光面を回転させ、他方の偏
光光と同じ偏光方向に変換して、光源からのランダム光
の偏光方向を揃えている。

【０００４】そして、偏光分離手段によって相異なる方
向に偏光分離されたＰ偏光光とＳ偏光光との進行方向
は、光学系の光軸方向に対して非対称であるため、光軸
を対象にして位相差板に入射できるようにする必要があ
る。このため偏光分離手段と位相差板との間に、変角プ
リズムといわれる光屈折手段を設けることを必要とす
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、Ｐ偏光光
とＳ偏光光とを相異なる角度で反射させるための、第１
面と第２面との角度差の設定や、光屈折手段の屈折率の
設定などは、相互に高い精度を要するため、多くの工程
を要し、コスト高を招くなどの問題を有している。

【０００６】本発明は、高精度を要する偏光分離面の設
定や、光屈折手段の屈折率の設定作業が不要で、コスト
や工程を抑えることができる偏光照明装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の偏光照明
装置は、平行光束を照射する平行光束照射手段と、この
平行光束照射手段からの平行光束をこの平行光束よりも
幅の狭い平行光束に圧縮する光束圧縮手段と、この光束
圧縮手段からの平行光束の光路中に配設され、この平行
光束をＰ偏光成分の平行光束とＳ偏光成分の平行光束に
分離する偏光分離面、および、この偏光分離面で分離さ
れたいずれか一方の偏光成分の平行光束の光路中に設け
られ、この平行光束を他方の偏光成分の平行光束と平行
な方向に反射させる反射面を有する偏光分離手段と、こ
の偏光分離手段により偏光分離された２つの平行光束の
いずれかの光路中に設けられ、対応する平行光束の偏光
成分を他の平行光束の偏光成分に変換する位相差板とを
具備したもので、平行光束照射手段からの平行光束を、
光束圧縮手段によりこの平行光束よりも幅の狭い平行な
光束に圧縮し、偏光分離手段の偏光分離面によりこの平
行光束をＰ偏光成分の平行光束とＳ偏光成分の平行光束
とに分離し、反射面により分離されたいずれか一方の偏
光成分の平行光束を他方の偏光成分の平行光束と平行な
方向に反射させ、この偏光分離された２つの平行光束の
いずれかを、位相差板によって他の平行光束の偏光成分
に変換している。

【０００８】請求項２記載の偏光照明装置は、平行光束
を照射する平行光束照射手段と、この平行光束照射手段
からの平行光束をこの平行光束よりも幅の狭い平行光束
に圧縮する光束圧縮手段と、この光束圧縮手段からの平
行光束の光路中に配設され、この平行光束をＰ偏光成分
の平行光束とＳ偏光成分の平行光束とに分離する第１の
偏光分離面、この第１の偏光分離面で反射分離された第
１の平行光束の光路中に設けられ、この第１の平行光束
を前記第１の偏光分離面で透過分離された第２の平行光
束と平行で反対の方向に反射させる前記第１の偏光分離
面と同じ偏光特性の第２の偏光分離面、および、この第
２の偏光分離面で反射する第１の平行光束の光路中に設
けられた反射手段を有する偏光分離手段と、この偏光分
離手段における反射手段と前記第２の偏光分離面との間
に設けられ、この間の平行光束の偏光成分を前記第２の
平行光束の偏光成分に変換する位相差板とを具備したも
ので、光束圧縮手段によって幅方向を圧縮された平行光
束を偏光分離手段の第１の偏光分離面によってＰ偏光成
分の平行光束とＳ偏光成分の平行光束に分離し、この第
１の偏光分離面で反射分離された第１の平行光束を第１
の偏光分離面と同じ偏光特性を有する第２の偏光分離面
によって、第１の偏光分離面で透過分離された第２の平
行光束と平行で、反対の方向に反射させ、第２の偏光分
離面で反射する第１の平行光束を反射手段によって反対
向きに反射させるさせるとともに、平行光束の偏光成分
を位相差板によって第２の平行光束の偏光成分に変換し
ている。

【０００９】請求項３記載の偏光照明装置は、請求項１
または２記載の偏光照明装置において、偏光分離手段の
第１の偏光分離面は、光束圧縮手段からの平行光束の一
方の偏光成分を、この平行光束に直交する２方向に分割
して反射分離し、第２の偏光分離面は、第１の偏光分離
面により分割された各平行光束に対応して設けられ、こ
の第２の偏光分離面に対応して反射手段が設けられたも
ので、光束圧縮手段からの平行光束の一方の偏光成分を
対称的に２分割するので、光束圧縮手段と偏光分離手段
の光軸を一致させることができ、しかも各部品を対称構
造により無駄なく配置構成できる。

【００１０】請求項４記載の偏光照明装置は、請求項１
ないし３いずれか記載の偏光照明装置において、光束圧
縮手段は、平行光束照射手段からの平行光束の幅を１／
３以下に圧縮するもので、平行光束照射手段からの平行
光束の幅を１／３以下に圧縮するので、偏光分離手段の
側方への突出を、平行光束照射手段からの平行光束の幅
以下にすることができ、装置全体ををコンパクトに構成
できる。

【００１１】請求項５に記載の偏光照明装置は、請求項
１ないし３いずれか記載の偏光照明装置において、光束
圧縮手段は、平行光束照射手段からの平行光束を複数の
平行光束に分割するとともに、これら分割された平行光
束の幅の総和が、前記平行光束照射手段からの平行光束
の幅の１／２以下に圧縮し、これら分割された複数の平
行光束毎に偏光分離手段を設けるとともに、これら偏光
分離手段に対応して位相差板を設けたもので、光束圧縮
手段により、平行光束照射手段からの平行光束を複数の
平行光束に分割するとともに、これら分割された平行光
束の幅の総和が平行光束照射手段からの平行光束の幅の
１／２以下になるように圧縮し、各平行光束毎に偏光分
離と位相差板による偏光成分の変換し、平行光束の幅を
１／２以下に圧縮しているため、各偏光分離手段の反射
面の辺長を適切な長さにすることができ、隣の分割され
た平行光束に対する干渉を防止できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の偏光照明装置の一
実施の形態を図面を参照して説明する。

【００１３】図１に示す偏光照明装置は、平行光束照射
手段１、光束圧縮手段２、偏光分離手段３、位相差板と
しての１／２波長板４および光合成手段５を平行光束照
射手段１の照射方向に沿って順次配設して構成される。

【００１４】まず、平行光束照射手段１は、偏光方向が
ランダムなランダム光の発光部11を有し、この発光部11
の背面側にはリフレクタ12が設けられ、このリフレクタ
12の前面側には熱線カットガラス13が設けられている。
また、リフレクタ12は放物面の鏡面を有し、焦点位置に
発光部11を位置決めしており、発光部11から放射された
ランダム光を平行光束に反射して、前面側に配設された
熱線カットガラス13を介して出射する。そして、熱線カ
ットガラス13は、いわゆるＵＶ−ＩＲカットガラスであ
り、リフレクタ12で反射された平行光束から赤外光およ
び紫外光を選択的に除去し、熱線カットガラス13の熱線
除去作用により、偏光照明装置の構成部品や、この偏光
照明装置が適用される、たとえば投射装置などの構成部
品の発熱を抑える。

【００１５】また、平行光束照射手段１の前方に光束圧
縮手段２が設けられており、この光束圧縮手段２はこの
平行光束照射手段１からの照射方向に向って順次配設さ
れた集光レンズ15と発散レンズ16とを有している。これ
ら集光レンズ15および発散レンズ16は、それぞれの焦点
位置が互いに一致するように設定され、このため、平行
光束照射手段１から集光レンズ15に入射した平行光束
は、発散レンズ16から光束幅を圧縮された平行光束の状
態で出射される。

【００１６】ここで、光束圧縮手段２による光束の圧縮
率は、圧縮前の幅に対し圧縮後の光束の幅が３０％以下
になるように設定することが好ましい。

【００１７】さらに、光束圧縮手段２の出射側に偏光分
離手段３が設けられており、この偏光分離手段３は三角
断面の柱状の直角プリズム21と、菱形断面の柱状の菱形
プリズム22とを有する。そして、直角プリズム21は、直
角面の辺長を圧縮された平行光束の幅と等しく設定した
もので、傾斜面が光束圧縮手段２側を向き、直角面の一
方が平行光束と垂直になるように配置される。また、菱
形プリズム22は、直角プリズム21の傾斜面と辺長の等し
い互いに平行な２つの長面と、この直角プリズム21の直
角面の一方の辺長と等しい互いに平行な２つの短面とを
有し、これら長面と短面との角度を直角プリズム21の直
角面と傾斜面との角度、たとえばそれぞれ４５°で等し
く設定している。

【００１８】また、この菱形プリズム22は、一方の長面
が直角プリズム21の傾斜面と、偏光分離面21m を介して
接合するように組み立てられる。したがって、この菱形
プリズム22の一方の短面は直角プリズム21の直角面の一
方とともに、平行光束と垂直になるように配置される。
すなわち、光束圧縮手段２からの平行光束は、菱形プリ
ズム22に対し一方の短面から垂直に入射し、偏光分離面
21m に４５°の角度で入射する。

【００１９】さらに、直角プリズム21の傾斜面に形成さ
れた偏光分離面21m は、平行光束のＰ偏光成分およびＳ
偏光成分のいずれか一方を透過し、他方を反射する偏光
分離特性を有し、たとえばＰ偏光成分を透過し、Ｓ偏光
成分を反射する。また、この偏光分離面21m と接合して
いる菱形プリズム22の一方の長面と平行な他方の長面に
は反射面22r が形成されている。なお、直角プリズム21
の斜面と菱形プリズム22の一方の長面とは、前述のよう
に偏光分離面21m を介して接合されるが、この接合され
る部分は光の透過を許容するように、いわゆるＵＶ接着
剤などにより光学的に接着し、一体に構成する。また、
偏光分離面21m は、無機質の誘電体多層膜の蒸着により
形成しており、反射面22r はアルミニウム蒸着を施すこ
とによって形成している。

【００２０】また、１／２波長板４は、菱形プリズム22
の他方の短面にバルサム材などにより光学的に接着され
ており、この菱形プリズム22内を通って、他方の短面か
ら出射される平行光束の偏光面を回転させ、この偏光成
分、たとえばＳ偏光成分を他の偏光成分、たとえばＰ偏
光成分の平行光束に変換する。

【００２１】さらに、光合成手段５は、直角プリズム21
の垂直面、すなわち偏光分離手段３の出射面および１／
２波長板４の出射面と対向するように配設されており、
集光レンズ31およびインテグレータレンズ32，33により
構成されている。

【００２２】そして、平行光束照射手段１から照射され
たランダム光の平行光束は、光束圧縮手段２により所定
の圧縮率にて幅方向が圧縮され、偏光分離手段３に入射
される。すなわち、平行光束照射手段１からの平行光束
は、菱形プリズム22の一方の短面から垂直に入射し、光
学的に接着された偏光分離面21m に４５°の角度で入射
する。

【００２３】この偏光分離面21m に入射された平行光束
のうち、一方の偏光成分、たとえばＰ偏光成分は、この
偏光分離面21m を透過して直角プリズム21内を直進し、
この直角プリズム21の垂直面から出射される。

【００２４】これに対し、他方の偏光成分、たとえばＳ
偏光成分は、偏光分離面21m で反射され、菱形プリズム
22の他方の長面に達し、この菱形プリズム22に形成され
た反射面22r によりＰ偏光成分と平行な方向に再度反射
され、菱形プリズム22の他方の短面から出射する。そし
て、この他方の短面である出射面に光学的に接着した１
／２波長板４によって、出射光の偏光面が回転させら
れ、Ｓ偏光成分からＰ偏光成分の平行光束に変換され
る。

【００２５】このように、偏光分離手段３の直角プリズ
ム21からの出射光と、１／２波長板４からの出射光と
は、それぞれ一方の偏光成分であるＰ偏光成分に揃えら
れた偏光光であり、これらＰ偏光光およびＳ偏光光は光
合成手段５によって合成され、図示しない照明対象に照
射される。

【００２６】ここで、上述の偏光照明装置では、偏光分
離手段３により偏光分離されたＰ偏光光とＳ偏光光とを
平行な状態で出射させているので、従来のＰ偏光光とＳ
偏光光とを相異なる角度で反射させるために、第１面と
第２面との角度差の設定や、光屈折手段の屈折率の設定
等、相互に高い精度を要する作業が不要となり、その後
の偏光成分を揃えて合成するための１／２波長板４や光
合成手段５の構成も簡潔となる。

【００２７】また、光束圧縮手段２によって、平行光束
照射手段１からの光束の幅が３０％以下になるように圧
縮することが好ましいとしているが、これは次の理由に
よる。すなわち、偏光分離手段３および１／２波長板４
から出射される平行光束の合計幅は、光束圧縮手段２か
ら出射される平行光束の倍の幅になるので、圧縮された
平行光束の幅が１／３より大きくなると、偏光分離手段
３の幅寸法が大きくなり、平行光束照射手段１から出射
される平行光束に対して側方に突出して配設されるの
で、装置の小型化のために好ましくないためである。

【００２８】次に、他の実施の形態を図２を参照して説
明する。

【００２９】図２に示すように、この偏光照明装置は、
平行光束照射手段１からの平行光束を圧縮するとともに
複数の平行光束に分割し、これら分割された平行光束毎
に偏光方向を揃えるものである。

【００３０】この偏光照明装置は、平行光束照射手段
１、光束圧縮手段41、偏光分離手段42、位相差板として
の１／２波長板43、光合成手段５を、平行光束照射手段
１からの照射方向に沿って順次配設して構成される。

【００３１】そして、光束圧縮手段41は、平行光束照射
手段１からの平行光束を複数の平行光束に分割、たとえ
ば４分割するとともに、これら分割された平行光束の幅
の総和が、平行光束照射手段１からの平行光束の幅の、
好ましくは１／２以下になるように圧縮するもので、集
光用の第１レンズ45と、発散用の第２レンズ46とで構成
される。そして、第１レンズ45は、光学特性が同じ複数
の集光レンズＬs を規則的に配置して一体に構成したも
のである。また、第２レンズ46も、光学特性が同じ複数
の発散レンズＬt を規則的に配置して一体に構成してい
る。

【００３２】次に、第１レンズ45および第２レンズ46の
具体的な構成を図３を参照して説明する。

【００３３】図３に示すように、第１レンズ45における
各集光レンズＬs は、それぞれ矩形の外形に形成されて
おり、隣接する集光レンズＬs 相互間に隙間が生じない
ように、マトリクス状に一体に配置構成される。したが
って、平行光束照射手段１から第１レンズ45に入射した
平行光束は各集光レンズＬs 毎に収束され、これら集光
レンズＬa の数に対応した複数の平行光束に分割され、
第２レンズ46側に出射される。この際、相隣接する集光
レンズＬs は互いに隙間なく形成されているため、これ
ら集光レンズＬs に入射した平行光束は、光量損失なく
分割され出射される。

【００３４】また、第２レンズ46の各発散レンズＬt
は、第１レンズ45の各集光レンズＬsに対し、それぞれ
光軸を一致させて配設しており、これら各集光レンズＬ
s と各発散レンズＬt とは１対１に対応している。ま
た、これら各集光レンズＬs と各発散レンズＬt の焦点
距離が一致するように配置している。

【００３５】これらの結果、光束圧縮手段41は、平行光
束照射手段１から照射された平行光束を分割された複数
の平行な光束、いわゆる分割平行光束に圧縮する。この
場合、分割平行光束の幅の総和が、平行光束照射手段１
からの平行光束の幅の１／２以下になるように圧縮する
ことが好ましい。

【００３６】また、偏光分離手段42は、光束圧縮手段41
の出射側に、上述の分割された平行光束毎に対応して設
けられる。これら各偏光分離手段42は、両側部に位置す
る三角断面の柱状の直角プリズム51，52と、これら直角
プリズム51，52の間に接合状態で順次組合される複数の
菱形断面の柱状の菱形プリズム53₁ 〜53₇ とで構成され
る。

【００３７】さらに、直角プリズム51，52は、両直角面
の辺長を分割された平行光束の幅と等しく設定したもの
で、光束圧縮手段41から見て左側に位置する直角プリズ
ム51は、傾斜面が光束圧縮手段41側を向き、直角面の一
方が平行光束と垂直になるように配置される。これに対
し、右側に位置するものは、傾斜面が光束圧縮手段２と
反対の方向に向き、直角面の一方が平行光束と垂直をな
るように配置される。

【００３８】また、各菱形プリズム53₁ 〜53₇ は、直角
プリズム51，52の傾斜面と辺長の等しい互いに平行な２
つの長面と、この直角プリズム51，52の直角面の辺長と
等しい互いに平行な２つの短面とを有し、これら長面と
短面との角度を、直角プリズム51の直角面と傾斜面との
角度をそれぞれ４５°と等しく設定したものである。

【００３９】さらに、これら各菱形プリズム53₁ 〜53₇
は、前述のように両側の直角プリズム51，52間に接合状
態で組み合わせられるが、このうち、直角プリズム51，
52に隣接する菱形プリズム53₁ ，53₇ は、それぞれ一方
の長面が直角プリズム51，52の傾斜面と接するように配
置される。一方、他の菱形プリズム53₂ 〜53₆ は、互い
に隣接する他の菱形プリズム53₁ 〜53₇ の長面と接する
ように配置する。

【００４０】このため、各菱形プリズム53₁ 〜53₇ の一
方の短面は、光束圧縮手段41に対し、この光束圧縮手段
41からの分割された平行光束と垂直になるように対面す
る。また、他方の短面は、後続の光合成手段５側に対向
する。

【００４１】ここで、左側の直角プリズム51に隣接する
菱形プリズム53₁ は、一方の短面が分割された平行光束
の入射面となるように、光束圧縮手段41の対応する拡散
レンズＬt と対向して配置される。また、この菱形プリ
ズム51₁ の一方の長面は、直角プリズム51の傾斜面と、
この間に形成された偏光分離面42m を介して光学的に接
着している。さらに、この菱形プリズム51₁ の他方の長
面には反射面42r が形成されており、この反射面42r を
挟んで右側に隣接する菱形プリズム54の一方の長面と接
着される。

【００４２】また、左端から３番目の菱形プリズム51₃
の一方の短面も、分割された左から２番目の平行光束の
入射面となるように配置される。この菱形プリズム51₃
の一方の長面は、左側に隣接する菱形プリズム53₂ の他
方の長面と偏光分離面42m を介して光学的に接着し、さ
らに、この菱形プリズム53₃ の他方の長面は右側に隣接
する菱形プリズム53₄ の一方の長面と、反射面42r を挟
んで接着される。

【００４３】このように、各菱形プリズム53₁ 〜53
₇ は、左右に隣接する菱形プリズム53₁〜53₇ と偏光分
離面42m および反射面42r を介して組み合され、このう
ち、奇数番目の菱形プリズム53₁ ，53₃ ，53₅ ，53₇ の
一方の短面が、光束圧縮手段41からの分割された平行光
束の入射面となるように配置される。なお、左右端の菱
形プリズム53₁ ，53₇ は、直角プリズム51，52と組み合
される。したがって、右端の菱形プリズム53₇ の他方の
長面は、右側に隣接する直角プリズム52の傾斜面と反射
面42r を挟んで接着される。

【００４４】また、偏光分離面42m は、平行光束のＰ偏
光成分およびＳ偏光成分のいずれか一方を透過し、他方
を反射、たとえばＰ偏光成分を透過し、Ｓ偏光成分を反
射する偏光特性を有する。このため、左端の直角プリズ
ム51の平行光束と垂直な短面および偶数番目の菱形プリ
ズム53₂ ，53₄ ，53₆ の他方の短面は、それぞれ偏光分
離面42m を透過した一方の偏光光、たとえばＰ偏光光の
出射面となる。これに対し、奇数番目の菱形プリズム53
₁ ，53₃ ，53₅ ，53₇ の他方の短面は、偏光分離面42m
で反射され、反射面42r で反射された他方の偏光光、た
とえばＳ偏光光の出射面となる。

【００４５】さらに、１／２波長板43は、奇数番目の菱
形プリズム53₁ ，53₃ ，53₅ ，53₇の他方の短面に、そ
れぞれ光学的に接着されており、これら菱形プリズム53
₁ ，53₃ ，53₅ ，53₇ 内を通って、この他方の短面から
出射される平行光束の偏光面を回転させ、Ｓ偏光光をＰ
偏光光に変換する。

【００４６】また、光合成手段５は、図１で示したもの
と同様のもので、偏光分離手段42の出射面および１／２
波長板43の出射面と対向するように配置されており、一
方の偏光成分に揃えられた偏光光、たとえばＰ偏光光を
合成して、図示しない照明対象に出射する。

【００４７】そして、平行光束照射手段１からの平行光
束は、光束圧縮手段41により幅方向が圧縮された複数の
平行光束となって、偏光分離手段42に入射される。すな
わち、各分割平行光束は奇数番目の菱形プリズム53₁ ，
53₃ ，53₅ ，53₇ の一方の短面からそれぞれ垂直に入射
し、偏光分離面42m に４５°の角度で入射する。そし
て、この偏光分離面42m にて一方の偏光成分、たとえば
Ｐ偏光成分は透過し、直角プリズム51の垂直面および偶
数番目の菱形プリズム53₂ ，53₄ ，53₆ の他方の短面か
らＰ偏光光として出射される。

【００４８】これに対し、他方の偏光成分、たとえばＳ
偏光成分は、各偏光分離面42m でそれぞれ反射され、各
反射面42r に入射される。そして、各反射面42r にて、
Ｐ偏光光と平行な方向に再度反射され、奇数番目の菱形
プリズム53₁ ，53₃ ，53₅ ，53₇ の他方の短面からそれ
ぞれＳ偏光光として出射する。これらＳ偏光光は、出射
面に光学的に接着している１／２波長板43によって、偏
光面が回転させられ、Ｓ偏光光からＰ偏光光に変換され
る。

【００４９】このように、一方の偏光成分、たとえばＰ
偏光成分に揃えられた各分割平行光束は光合成手段５に
よって合成され、図示しない照明対象に照射される。

【００５０】ここで、光束圧縮手段41における発散レン
ズＬt から出射される分割平行光束の幅を、集光レンズ
Ｌs に入射される入射する光束に対して１／２以下の幅
にすることが好ましいとしているが、それは次の理由に
よる。

【００５１】すなわち、各分割平行光束の圧縮幅を１／
２とすると、これら分割平行光束の幅と分割平行光束間
の間隔が等しくなるため、偏光分離手段42において反射
面42r を挟むプリズム同士を接着することができる。こ
のため、偏光分離面42m を挟むプリズムを光学的に接着
することにより、複数のプリズム53₁ 〜53₇ を有する偏
光分離手段42を一体に構成することができる。

【００５２】また、発散レンズＬt から出射される分割
平行光束の幅を、集光レンズＬs に入射される入射する
光束に対して１／２より大きくすると、菱形プリズム53
₁ ，53₃ ，53₅ ，53₇ の各反射面42r の辺長が長くな
り、隣の分割平行光束内にこの反射面42r が干渉してし
まい、照射光の損失を招くことになるが、１／２以下に
すると、このような干渉が生じず、照射光の損失を生じ
ることなく、十分な光量を得ることができる。

【００５３】なお、図４の例では、図２で示した光束圧
縮手段41における集光用第１レンズ45として、半円筒形
の凸面を複数個並行に形成したものを用い、また、発散
用第２レンズ46として、半円筒形の凹面を複数個並行に
形成したものを用いている。

【００５４】図５で示す偏光照明装置は、図２で示した
偏光照明装置の光束圧縮手段41に代えて、別の光束圧縮
手段61を用いたものである。この光束圧縮手段61も、平
行光束照射手段１からの平行光束を複数の平行光束に分
割するとともに、これら分割された平行光束の幅の総和
が、平行光束照射手段１からの平行光束の幅の好ましく
は１／２以下になるように圧縮するもので、第１レンズ
62と第２レンズ63を有している。

【００５５】また、第１レンズ62は、光学特性が同じ複
数の集光レンズＬs1を規則的に配置して一体に構成した
ものである。また、第２レンズ63も、光学特性が互いに
同じ複数の集光レンズＬs2を規則的に配置して一体に構
成したものである。ただし、第２レンズ63を構成する各
集光レンズＬs2は、第１レンズ62の各集光レンズＬs1と
は反対向きに対向配置する。

【００５６】これらの結果、第１レンズ62により集光し
た光束を第２レンズ63で発散させることになり、複数に
分割され、所定の圧縮率で幅方向を圧縮された分割平行
光束が得られる。

【００５７】次に、上記第１レンズ62および第２レンズ
63の具体的な構成を図６および図７を参照して説明す
る。

【００５８】図６の例では、各集光レンズＬs1，Ｌs2
は、図示のようにそれぞれ矩形および円形の外形に個別
に形成されており、また、図７の例では、各集光レンズ
Ｌs1，Ｌs2として、半円筒形の凸面を複数個並行に形成
したものを用いており、これら各集光レンズＬs1，Ｌs2
はいずれも隣接する各レンズ相互間に隙間が生じないよ
うに一体に構成される。したがって、これら集光レンズ
Ｌs1，Ｌs2に入射した平行光束は、光量損失なく分割さ
れ出射される。

【００５９】図８で示す偏光照明装置は、図２で示した
偏光照明装置の光束圧縮手段41に代えて別の光束圧縮手
段71を設けたものである。

【００６０】この光束圧縮手段71も、平行光束照射手段
１からの平行光束を所定の圧縮率で複数の平行光束に分
割するものであるが、図２で示した光束圧縮手段41のよ
うに集光用の第１レンズ62と発散用の第２レンズ63とを
別々に設けずに、これら第１レンズ62および第２レンズ
63の両者を図示のように一体化したものである。すなわ
ち、平行光束照射手段１との対向面には集光機能を有す
る凸面Ｌssを形成し、偏光分離手段42との対向面には発
散機能を有する凹面Ｌttを形成したものである。

【００６１】このように構成することにより、平行光束
照射手段１からの平行光束は、各凸面Ｌssにて集光され
た後、各凹面Ｌttにて発散することになり、複数に分割
され、所定の圧縮率で幅方向を圧縮された分割平行光束
となる。

【００６２】次に、この光束圧縮手段71の具体的なレン
ズ構成を図９および図１０を参照して説明する。

【００６３】図９の例では、各凸面Ｌssおよび各凹面Ｌ
ttは、図示のようにそれぞれ矩形および円形の外形に個
別に形成されており、また、図１０の例では、それぞれ
半円筒形の各凸面Ｌssおよび各凹面Ｌttをそれぞれ複数
個並行に形成したものを用いており、これらはいずれも
隣接する相互間に隙間が生じないように一体に構成され
る。したがって、各凸面Ｌssに入射した平行光束は、光
量損失なく分割され出射される。

【００６４】また、他の実施の形態を図１１を参照して
説明する。

【００６５】この図１１に示す実施の形態の偏光照明装
置は、図１で示した偏光照明装置における偏光分離手段
３および１／２波長板４に代えて、別の偏光分離手段81
および位相差板としての１／４波長板82を用いている。

【００６６】まず、偏光分離手段81は、３つの三角断面
の柱状の直角プリズム83₁ ，83₂ ，83₃ と反射手段84と
を有する。このうち、２つの直角プリズム83₁ ，83₂ は
同形のもので、光束圧縮手段２からの平行光束の幅と等
しい辺長の直角面をそれぞれ有しており、これらの各傾
斜面が開角９０°のＶ型になるように組み合わされる。
また、直角プリズム83₃ は、両直角プリズム83₁ ，83₂
の各傾斜面の辺長と等しい直角面を有するもので、これ
ら直角面は、図示のように、両直角プリズム83₁ ，83₂
の傾斜面と、偏光分離面83_1m，83_2mを挟んで光学的に接
着している。

【００６７】これら直角プリズム83₁ ，83₂ ，83₃ は、
直角プリズム83₁ の傾斜面と直角プリズム83³ の一方の
直角面との間に挟まれた偏光分離面、すなわち第１の偏
光分離面83_1mが、光束圧縮手段２からの平行光束の光路
中に位置し、この平行光束が第１の偏光分離面83_1mに４
５°の角度で入射するように配設される。この第１の偏
光分離面83_1mは、光束圧縮手段２からの平行光束のう
ち、一方の偏光成分、たとえばＰ偏光成分を透過分離
し、他方の偏光成分、たとえばＳ偏光成分を反射分離す
る。

【００６８】この第１の偏光分離面83_1mと直角の他の偏
光分離面、いわゆる第２の偏光分離面83_2mは、第１の偏
光分離面83_1mと同じ偏光特性を有するもので、第１の偏
光分離面83_1mで反射分離された第１の平行光束、たとえ
ばＳ偏光光の光路中に設けられ、この第１の平行光束
を、第１の偏光分離面83_1mで透過分離された第２の平行
光束、たとえばＰ偏光光と平行で、反対の方向に反射さ
せる。

【００６９】また、反射手段84は、第２の偏光分離面83
_2mで反射した第１の平行光束の光路中に位置するよう
に、光束圧縮手段２を構成する発散レンズ22の発散機能
に影響のない部分に設けられている。

【００７０】さらに、１／４波長板82は、偏光分離手段
81における反射手段84と第２の偏光分離面83_2mとの間に
設けられ、この間の平行光束の偏光成分、たとえばＳ偏
光成分を第２の平行光束の偏光成分、たとえばＰ偏光成
分に変換する。

【００７１】そして、光束圧縮手段２によって所定の圧
縮率、たとえば圧縮前の１／３以下が幅が好ましく、圧
縮された平行光束は、偏光分離手段81を構成する直角プ
リズム83₃ の底面の右半面部分に垂直に入射され、第１
の偏光分離面83_1mに４５°の角度で入射される。この第
１の偏光分離膜83_1mにおいて、第１の偏光成分、たとえ
ばＳ偏光成分は反射分離され、第２の偏光成分、たとえ
ばＰ偏光成分は透過分離される。そして、透過分離され
たＰ偏光成分の平行光束は、直角プリズム83₁内を通
り、垂直面から光束合成手段５に向って出射される。

【００７２】これに対し、第１の偏光分離面83_1mにて反
射分離したＳ偏光成分の平行光束は、第２の偏光分離膜
83_2mに４５°の角度で入射されるが、第１の偏光分離膜
83_1mを同じ偏光特性により、左方に反射される。このよ
うに第２の偏光分離膜83_2mにて反射されたＳ偏光光は、
直角プリズム83₃ の底面の左半面部分から出射され、反
射手段84に達する。

【００７３】そして、反射手段84の表面には１／４波長
板82が設けられており、反射手段84に達したＳ偏光光は
この１／４波長板82を往復通過することにより偏光面が
回転させられ、Ｐ偏光光に変換される。この変換された
Ｐ偏光光は、再び直角プリズム83₃ の底面の左半面部分
に垂直に入射し、さらに第２の偏光分離面83_2mに４５°
の角度で入射する。また、第２の偏光分離膜83_2mはＰ偏
光成分を透過する偏光分離特性であるため、このＰ偏光
光は第２の偏光分離面83_2mを透過し、さらに直角プリズ
ム83₂ を通ってその垂直面から出射される。

【００７４】すなわち、これら偏光分離手段81および１
／４波長板82によって、光束圧縮手段２からの平行光束
はＰ偏光成分に揃えられ、直角プリズム83₁ ，83₂ の各
垂直面からＰ偏光光として出射される。そして、これら
両Ｐ偏光光は後段の光束合成手段５によって合成され、
図示しない照明対象に向って出射される。

【００７５】さらに、他の実施の形態の偏光照明装置を
図１２を参照して説明する。

【００７６】この偏光照明装置は、図１１で説明した偏
光照明装置と基本的に同じ偏光分離機能を有するもので
あるが、平行光束照射手段１からの平行光束を、複数の
平行光束に分割し、しかも、分割された平行光束の幅の
総和が、平行光束照射手段１からの平行光束の幅の１／
２以下になるように圧縮している。このような光束圧縮
手段として、ここでは図８で示した一体型の光束圧縮手
段71を用いている。なお、図２あるいは図５で示した光
束圧縮手段41，61を用いても同様の効果を得ることがで
きる。

【００７７】そして、光束圧縮手段71からは複数の分割
平行光束が生じるので、これら分割平行光束毎に偏光分
離手段91および位相差板としての１／４波長板92を設け
る。そして、各偏光分離手段91は、図１１で示した偏光
分離手段81と基本的に同じ構成であるが、複数個の偏光
分離手段91を隣接して一体に構成するため、光束出射側
のプリズム構造が異なる。

【００７８】すなわち、各偏光分離手段91は、図１３で
示すように、光束出射側に設けられる３種類の三角断面
を有する柱状の直角プリズム93₁ ，93₂ ，93₃ 、およ
び、光束入射側に設けられる１種類の三角断面の柱状の
直角プリズム93₄ と、図１４または図１５で示すよう
に、光束圧縮手段71側に設けられた、各分割平行光束毎
の反射手段94とを有する。

【００７９】また、直角プリズム93₁ ，93₂ は同形のも
ので、光束圧縮手段71からの平行光束の幅と等しい辺長
の直角面をそれぞれ有しており、これらの傾斜面が互い
に対向するように両端部に配設される。さらに、直角プ
リズム93₃ は、直角プリズム93₁ ，93₂ の各傾斜面の辺
長と等しい直角面と、光束圧縮手段71からの平行光束の
幅の２倍の辺長を有する底面とを有する。そして、この
直角プリズム93₃ は、分割平行光束の数に対応して複数
個隣接される。たとえば分割平行光束が４本であるた
め、直角プリズム93₃ は３個設けられ、両端部には直角
プリズム93₁ ，93₂ が設けられる。

【００８０】これら直角プリズム93₁ ，93₃ ，・・，93
₂ は、隣接するプリズム93₁ ，93₃，・・，93₂ の傾斜
面が、図示のように開角９０°のＶ型になるように組み
合わされる。このため、直角プリズム93₁ ，93₂ の直角
面の一方、および、各直角プリズム93₃ の底面は、一直
線状に配置され、偏光分離された光束の出射面となる。

【００８１】また、光束入射側の直角プリズム93₄ は、
上記直角プリズム93₃ と同形のもので、これら直角プリ
ズム93₄ ，93₃ の直角面は、図示のように、各直角プリ
ズム93₁ ，93₃ ，・・，93₂ 間に形成された開角９０°
のＶ型傾斜面と、偏光分離面93_5m，93_6mを挟んで光学的
に接着している。

【００８２】これら一体構成された直角プリズム93₁ ，
93₃ ，・・，93₂ は、Ｖ型の偏光分離面93_5m，93_6mのう
ち、光束圧縮手段71からみて左側の偏光分離面、いわゆ
る第１の偏光分離面93_5mが、光束圧縮手段71からの各分
割平行光束の光路中に位置し、これら各平行光束が各第
１の偏光分離面93_5mに４５°の角度で入射するように配
設される。この第１の偏光分離面93_5mは、光束圧縮手段
71からの平行光束のうち、一方の偏光成分、たとえばＰ
偏光成分を透過分離し、他方の偏光成分、たとえばＳ偏
光成分を反射分離する。

【００８３】この第１の偏光分離面93_5mと直角の右側の
偏光分離面、いわゆる第２の偏光分離面93_6mは、第１の
偏光分離面93_5mと同じ偏光特性を有するもので、第１の
偏光分離面93_5mで反射分離された第１の平行光束である
Ｓ偏光光の光路中に設けられ、この第１の平行光束を第
１の偏光分離面93_5mで透過分離された第２の平行光束で
あるＰ偏光光と平行で、反対の方向に反射させる。

【００８４】また、反射手段94は、各第２の偏光分離面
93_6mで反射した各第１の平行光束の光路中にそれぞれ位
置するように、光束圧縮手段71の圧縮機能とは関係のな
い部分それぞれに設けられている。

【００８５】さらに、１／４波長板92は、各偏光分離手
段91における各反射手段94と各第２の偏光分離面93_6mと
の間にそれぞれ設けられ、この間の平行光束の偏光成分
であるＳ偏光成分を第２の平行光束の偏光成分であるＰ
偏光成分に変換する。

【００８６】そして、光束圧縮手段71によって所定の圧
縮率で圧縮および分割された複数の分割平行光束は、各
偏光分離手段91を構成する直角プリズム93₄ の底面の右
半面部分にそれぞれ垂直に入射され、さらに第１の偏光
分離面93_5mに４５°の角度でそれぞれ入射される。これ
ら各第１の偏光分離面93_5mにおいて、第１の偏光成分で
あるＳ偏光成分は反射分離され、第２の偏光成分である
Ｐ偏光成分は透過分離される。そして、透過分離された
Ｐ偏光成分の平行光束は、直角プリズム93₁ 内および直
角プリズム93₃ の右側部分をそれぞれ通り、それらの垂
直面から光束合成手段５に向って出射される。

【００８７】これに対し、各第１の偏光分離面93_5mにて
それぞれ反射分離したＳ偏光成分の平行光束は、第２の
偏光分離面93_6mに４５°の角度でそれぞれ入射される。
そして、第２の偏光分離面93_6mは、第１の偏光分離面93
_5mと同じ偏光特性により、このＳ偏光光を左方にそれぞ
れ反射させる。このように各第２の偏光分離面93_6mにて
反射されたＳ偏光光は、直角プリズム93₄ の底面の左半
面部分からそれぞれ出射され、各反射手段94に達する。

【００８８】また、各反射手段94の表面には１／４波長
板92がそれぞれ設けられており、反射手段94に達したＳ
偏光光は、この１／４波長板92を往復通過することによ
り偏光面が回転させられ、Ｐ偏光光に変換される。この
変換されたＰ偏光光は、再び直角プリズム93₄ の底面の
左半面部分にそれぞれ垂直に入射し、さらに、各第２の
偏光分離面93_6mに４５°の角度で入射する。そして、こ
れら各第２の偏光分離面93_6mを透過し、さらに直角プリ
ズム93₃ の左側部分および直角プリズム93₂ 内を通っ
て、垂直面から出射される。

【００８９】すなわち、これら偏光分離手段91および１
／４波長板92によって、光束圧縮手段71からの各分割平
行光束はそれぞれＰ偏光成分に揃えられ、直角プリズム
93₃，93₂ の各垂直面からＰ偏光光として出射される。
そして、これら各Ｐ偏光光は後段の光束合成手段５によ
って合成され、図示しない照明対象に出射される。

【００９０】ここで、光束圧縮手段71の具体例として
は、図９に示すように、各凸面Ｌssおよび各凹面Ｌtt
を、矩形および円形の外形に個別に形成したものや、図
１０に示すように、それぞれ半円筒形の各凸面Ｌssおよ
び各凹面Ｌttをそれぞれ複数個並行に形成したものを用
いればよい。ただし、図１４および図１５で示すよう
に、凹面Ｌtt側の圧縮機能に関係のない位置、すなわち
各凹面Ｌtt間に、反射手段94および１／４波長板92をそ
れぞれ設けている。

【００９１】またさらに、他の実施の形態の偏光照明装
置を図１６を参照して説明する。

【００９２】この図１６に示す偏光照明装置は、図１１
で示した偏光照明装置における偏光分離手段81および１
／４波長板82に代えて、別の偏光分離手段101 および位
相差板としての１／４波長板102 を用いている。

【００９３】偏光分離手段101 は、光束圧縮手段２から
の平行光束の偏光成分を、図８で示した偏光分離装置81
と同様に、第１の偏光分離面、第２の偏光分離面および
反射手段を用いて偏光分離するものであるが、光束圧縮
手段２からの平行光束全てを同じ方向に反射分離するの
ではなく、光束圧縮手段２からの平行光束を２分割し、
それぞれについて偏光分離する。

【００９４】そして、各偏光分離手段101 は、光束出射
側に設けられる３個の三角断面の柱状の直角プリズム10
3 ₁ ，103 ₂ ，103 ₃ および光束入射側に設けられる２
個の三角断面の柱状の直角プリズム103 ₄ ，103 ₅ と、
光束圧縮手段２側に設けられた、分割された光束毎の反
射手段104a，104bとで構成される。

【００９５】また、直角プリズム103 ₄ ，103 ₅ は同形
のもので、光束圧縮手段71からの平行光束の幅の１／２
の辺長を有する直角面をそれぞれ有している。さらに、
直角プリズム103 ₃ は、直角プリズム103 ₁ ，103 ₂ の
各傾斜面の辺長と等しい直角面と、光束圧縮手段71から
の平行光束の幅と等しい辺長を有する底面とを有する。
この直角プリズム103 ₃ は、直角面の頂角が光束圧縮手
段２からの平行光束の幅方向中心に位置し、底面が同平
行光束と垂直になるように配設される。

【００９６】そして、この直角プリズム103 ₃ の両側に
は、直角プリズム103 ₁ ，103 ₂ が直角プリズム103 ₃
の直角面に対しそれぞれ開角９０°のＶ型になるよう
に、各傾斜面を対向させて配設される。

【００９７】また、光束入射側の直角プリズム103 ₄ ，
103 ₅ は、直角プリズム103 ₃ と同形のもので、これら
直角面は各直角プリズム103 ₁ ，103 ₃ ，103 ₂ 間に形
成された開角９０°のＶ型傾斜面内にはめ込まれる。こ
れら互いに対向する傾斜面間は、偏光分離面103 _6m，10
3 _7mを挟んで光学的に接着している。

【００９８】そして、各偏光分離面103 _6m，103 _7mのう
ち、直角プリズム103 ₃ の直角面に形成された一対の偏
光分離面103 _6mをそれぞれ第１の偏光分離面とし、直角
プリズム103 ₁ ，103 ₂ の傾斜面にそれぞれ形成された
と偏光分離面103 _7mをぞれぞれ第２の偏光分離面とす
る。これら第１の偏光分離面103 _6m、第２の偏光分離面
103 _7mは、それぞれ一方の偏光成分であるＰ偏光成分を
透過分離し、他方の偏光成分であるＳ偏光成分を反射分
離する。

【００９９】また、反射手段104a，104bは、各第２の偏
光分離面103 _7mでの反射光路中に位置するように、光束
圧縮手段２を構成する発散レンズ22の発散機能とは関係
のない部分にそれぞれ設けられている。

【０１００】さらに、１／４波長板102 は、偏光分離手
段101 における反射手段104a，104bと対応する第２の偏
光分離面103 _7mとの間にそれぞれ設けられ、この間の平
行光束の偏光面を回転させ、偏光成分を変換する。

【０１０１】そして、光束圧縮手段２によって所定の圧
縮率、たとえば圧縮前の１／３以下が幅が好ましく、圧
縮された平行光束は偏光分離手段101 を構成する直角プ
リズム103 ₄ ，103 ₅ の底面の中央よりの半面部分にそ
れぞれ垂直に入射され、各第１の偏光分離面103 _6mにそ
れぞれ４５°の角度で入射される。この第１の偏光分離
面103 _6mにおいて、第１の偏光成分であるＳ偏光成分は
反射分離され、第２の偏光成分であるＰ偏光成分は透過
分離される。そして、透過分離されたＰ偏光成分の各平
行光束は、直角プリズム103 ₃ 内を通り、垂直面から光
束合成手段５に向って出射される。

【０１０２】これに対し、各第１の偏光分離面103 _6mに
てそれぞれ反射分離したＳ偏光成分の平行光束は、各第
２の偏光分離面103 _7mに４５°の角度で入射するが、こ
のＳ偏光光は図示左方に反射される。このように各第２
の偏光分離面103 _7mにてそれぞれ反射されたＳ偏光光
は、各直角プリズム103 ₄ ，103 ₅ の底面の外よりの半
面部分から出射され、反射手段104a，104bに達する。

【０１０３】また、反射手段104a，104bの表面には１／
４波長板102 がそれぞれ設けられており、反射手段104
a，104bに達したＳ偏光光は、この１／４波長板102 を
往復通過することにより、Ｐ偏光光に変換される。この
変換されたＰ偏光光は、再び直角プリズム103 ₄ ，103
₅ の底面の外よりの半面部分にそれぞれ垂直に入射し、
第２の偏光分離面103 _7mにぞれぞれ４５°の角度で入射
する。さらに、第２の偏光分離面103 _7mはＰ偏光成分を
透過する偏光特性であるため、第２の偏光分離面637mを
透過したＰ偏光光は直角プリズム103 ₁ ，103 ₂ 内を通
って垂直面から出射される。

【０１０４】すなわち、これら偏光分離手段101 および
１／４波長板102 によって、光束圧縮手段２からの平行
光束はＰ偏光成分に揃えられ、直角プリズム103 ₁ ，10
3 ₃，103 ₂ の各垂直面からＰ偏光光として出射され
る。そして、光束合成手段５によって合成され、図示し
ない照明対象に向って出射される。

【０１０５】さらに、他の実施の形態の偏光照明装置を
図１７を参照して説明する。

【０１０６】この偏光照明装置は、図１１で説明した偏
光照明装置と基本的に同じ偏光分離機能を有するもので
あるが、平行光束照射手段１からの平行光束を、複数の
平行光束に分割し、分割された平行光束の幅の総和が、
分割前の平行光束の幅の１／２以下になるように圧縮す
る光束圧縮手段71を用いている。これは図８で示したも
のと基本的に同じ構成である。

【０１０７】まず、光束圧縮手段71からは複数の分割平
行光束が生じるので、これら分割平行光束毎に偏光分離
手段111 および位相差板としての１／４波長板112 ，11
3 を設ける。そして、各偏光分離手段111 は、図１１で
示した偏光分離手段101 と基本的に同じ構成であるが、
複数個の偏光分離手段111 を隣接して一体に構成するた
め、プリズム構造および反射手段114 ，115 が異なる。

【０１０８】そして、光束出射側のプリズム116 は、透
明材の表面に開溝幅が分割平行光束の幅に等しい開角９
０°のＶ型溝を分割平行光束数ｎに対して２ｎ個、平行
に隣接形成することにより、これらＶ型溝間に底辺長が
分割平行光束の幅に等しい頂角９０°の断面三角形状の
凸部を２ｎ−１個、一体に形成する。

【０１０９】これに対し、光束入射側のプリズム117
は、透明材の表面に、光束出射側プリズム116 の各Ｖ型
溝と同形の頂角９０°の断面三角形状の凸部を２ｎ個、
一体に形成したものである。

【０１１０】これらプリズム116 ，117 は、凸部とＶ型
溝とが互いに噛み合うように組み合わされ、プリズム11
6 ，117 の互いに接合する傾斜面間は、一方の偏光成分
であるＰ偏光成分を透過分離し、他方の偏光成分である
Ｓ偏光成分を反射分離する偏光分離面117m，118mをそれ
ぞれ挟んで光学的に接着される。

【０１１１】これらのプリズム118m，119mは、光束出射
側のプリズム116 に形成された凸部の頂角が、１つおき
に光束圧縮手段71からの複数の分割平行光束の幅方向中
心に位置するように配置される。

【０１１２】また、この偏光分離手段111 を構成する反
射手段114 ，115 は、分割平行光束と等しい幅を有する
反射手段114 と、１／２の幅の反射手段115 を有する。
これらは光束圧縮手段71側の、分割された平行光束の出
射部分に隣接して設けられる。

【０１１３】さらに、１／４波長板112 ，113 は偏光分
離手段111 における反射手段114 ，115 に対応して表面
に設けられ、これら反射手段114 ，115 に入射される平
行光束の偏光面を回転させて偏光成分を変換する。

【０１１４】そしてて、光束圧縮手段71によって所定の
圧縮率で圧縮および分割された複数の分割平行光束は、
偏光分離手段111 にそれぞれ垂直に入射される。この分
割平行光束は、その幅方向中心に頂角が位置するよう
に、９０°の角度に配設された一対の第１偏光分離面11
8mに、それぞれ４５°の角度で入射される。

【０１１５】これら各第１偏光分離面118mにおいて、第
１の偏光成分であるＳ偏光成分は左右に反射分離され、
第２の偏光成分であるＰ偏光成分は透過分離される。透
過分離されたＰ偏光成分の平行光束はプリズム117 内を
通り、垂直面から光束合成手段５に向って出射される。

【０１１６】これに対し、各第１偏光分離面118mにてそ
れぞれ反射分離したＳ偏光成分の平行光束は、それぞれ
９０°の角度で対向する第２の偏光分離面119mに４５°
の角度でそれぞれ入射され、第１の偏光分離面118mと同
じ偏光特性により、このＳ偏光光を図示左方にそれぞれ
反射させる。このように各第２の偏光分離面119mにて反
射されたＳ偏光光は、プリズム117 の垂直面から出射さ
れ、対応する反射手段114 ，115 に達する。

【０１１７】また、各反射手段114 ，115 の表面には１
／４波長板112 ，113 がそれぞれ設けられており、反射
手段114 ，115 に達したＳ偏光光は対応する１／４波長
板112 ，113 を往復通過することによりＰ偏光光に変換
される。この変換されたＰ偏光光は再びプリズム117 の
垂直面に入射し、各第２の偏光分離面119mを透過し、プ
リズム116 内を通って、垂直面から出射される。

【０１１８】上記実施の形態によれば、プリズム116 ，
117 を細かな鋸波状に形成でき、金型成型などにより低
コストで作成できる。

【０１１９】

【発明の効果】請求項１記載の偏光照明装置によれば、
平行光束照射手段からの平行光束を、光束圧縮手段によ
りこの平行光束よりも幅の狭い平行な光束に圧縮し、偏
光分離手段の偏光分離面によりこの平行光束をＰ偏光成
分の平行光束とＳ偏光成分の平行光束とに分離し、反射
面により分離されたいずれか一方の偏光成分の平行光束
を他方の偏光成分の平行光束と平行な方向に反射させ、
この偏光分離された２つの平行光束のいずれかを、位相
差板によって他の平行光束の偏光成分に変換でき、従来
のように高精度を要する偏光分離面の設定や、光屈折手
段の屈折率の設定作業が不要で、コストや工程上の問題
を生じることなく偏光照射装置を構成できる。

【０１２０】請求項２記載の偏光照明装置によれば、光
束圧縮手段によって幅方向を圧縮された平行光束を偏光
分離手段の第１の偏光分離面によってＰ偏光成分の平行
光束とＳ偏光成分の平行光束に分離し、この第１の偏光
分離面で反射分離された第１の平行光束を第１の偏光分
離面と同じ偏光特性を有する第２の偏光分離面によっ
て、第１の偏光分離面で透過分離された第２の平行光束
と平行で、反対の方向に反射させ、第２の偏光分離面で
反射する第１の平行光束を反射手段によって反対向きに
反射させるさせるとともに、平行光束の偏光成分を位相
差板によって第２の平行光束の偏光成分に変換し、従来
のように高精度を要する偏光分離面の設定や、光屈折手
段の屈折率の設定作業が不要で、コストや工程上の問題
を生じることなく偏光照射装置を構成できる。

【０１２１】請求項３記載の偏光照明装置によれば、請
求項１または２記載の偏光照明装置に加え、光束圧縮手
段からの平行光束の一方の偏光成分を対称的に２分割す
るので、光束圧縮手段と偏光分離手段の光軸を一致させ
ることができ、しかも各部品を対称構造により無駄なく
配置構成できる。

【０１２２】請求項４記載の偏光照明装置によれば、請
求項１ないし３いずれか記載の偏光照明装置に加え、平
行光束照射手段からの平行光束の幅を１／３以下に圧縮
するので、偏光分離手段の側方への突出を、平行光束照
射手段からの平行光束の幅以下にすることができ、装置
全体をコンパクトに構成できる。

【０１２３】請求項５に記載の偏光照明装置によれば、
請求項１ないし３いずれか記載の偏光照明装置に加え、
光束圧縮手段により、平行光束照射手段からの平行光束
を複数の平行光束に分割するとともに、これら分割され
た平行光束の幅の総和が平行光束照射手段からの平行光
束の幅の１／２以下になるように圧縮し、各平行光束毎
に偏光分離と位相差板による偏光成分の変換し、平行光
束の幅を１／２以下に圧縮しているため、各偏光分離手
段の反射面の辺長を適切な長さにすることができ、隣の
分割された平行光束に対する干渉を防止できる。

【０１２４】従来のように高精度を要する偏光分離面の
設定や、光屈折手段の屈折率の設定作業が不要で、コス
トや工程上の問題を生じることなく偏光照射装置を構成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の偏光照明装置の一実施の形態を示す平
面図である。

【図２】同上他の実施形態を示す平面図である。

【図３】同上実施の形態の光束圧縮手段および偏光分離
手段の具体例を示す斜視図である。

【図４】同上他の光束圧縮手段および偏光分離手段の具
体例を示す斜視図である。

【図５】同上また他の実施の形態を示す平面図である。

【図６】同上実施の形態の光束圧縮手段および偏光分離
手段の具体例を示す斜視図である。

【図７】同上他の光束圧縮手段および偏光分離手段の具
体例を示す斜視図である。

【図８】同上さらに他の実施の形態を示す平面図であ
る。

【図９】同上実施の形態の光束圧縮手段および偏光分離
手段の具体例を示す斜視図である。

【図１０】同上他の光束圧縮手段および偏光分離手段の
具体例を示す斜視図である。

【図１１】同上またさらに他の実施の形態を示す平面図
である。

【図１２】同上さらに他の実施の形態を示す平面図であ
る。

【図１３】同上実施の形態の光束圧縮手段および偏光分
離手段の具体例を示す斜視図である。

【図１４】同上他の光束圧縮手段および偏光分離手段の
具体例を示す斜視図である。

【図１５】同上また他の光束圧縮手段および偏光分離手
段の具体例を示す斜視図である。

【図１６】同上またさらに他の実施の形態を示す平面図
である。

【図１７】同上さらに他の実施の形態を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１ 平行光束照射手段 ２，41，61，71 光束圧縮手段 ３，42，81，91，101 ，111 偏光分離手段 21m ，42m ，83_1m，83_2m，93_5m，93_6m，103 _6m，103
_7m，117m，118m偏光分離面 22r ，42r 反射面 ４，43 位相差板としての１／２波長板 82，92，102 ，112 ，113 位相差板としての１／４
波長板 ５ 光合成手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０ Ｇ０２Ｂ 27/00 Ｅ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平行光束を照射する平行光束照射手段
   と、 この平行光束照射手段からの平行光束をこの平行光束よ
   りも幅の狭い平行光束に圧縮する光束圧縮手段と、 この光束圧縮手段からの平行光束の光路中に配設され、
   この平行光束をＰ偏光成分の平行光束とＳ偏光成分の平
   行光束に分離する偏光分離面、および、この偏光分離面
   で分離されたいずれか一方の偏光成分の平行光束の光路
   中に設けられ、この平行光束を他方の偏光成分の平行光
   束と平行な方向に反射させる反射面を有する偏光分離手
   段と、 この偏光分離手段により偏光分離された２つの平行光束
   のいずれかの光路中に設けられ、対応する平行光束の偏
   光成分を他の平行光束の偏光成分に変換する位相差板と
   を具備したことを特徴とする偏光照明装置。
2. 【請求項２】 平行光束を照射する平行光束照射手段
   と、 この平行光束照射手段からの平行光束をこの平行光束よ
   りも幅の狭い平行光束に圧縮する光束圧縮手段と、 この光束圧縮手段からの平行光束の光路中に配設され、
   この平行光束をＰ偏光成分の平行光束とＳ偏光成分の平
   行光束とに分離する第１の偏光分離面、この第１の偏光
   分離面で反射分離された第１の平行光束の光路中に設け
   られ、この第１の平行光束を前記第１の偏光分離面で透
   過分離された第２の平行光束と平行で反対の方向に反射
   させる前記第１の偏光分離面と同じ偏光特性の第２の偏
   光分離面、および、この第２の偏光分離面で反射する第
   １の平行光束の光路中に設けられた反射手段を有する偏
   光分離手段と、 この偏光分離手段における反射手段と前記第２の偏光分
   離面との間に設けられ、この間の平行光束の偏光成分を
   前記第２の平行光束の偏光成分に変換する位相差板とを
   具備したことを特徴とする偏光照明装置。
3. 【請求項３】 偏光分離手段の第１の偏光分離面は、光
   束圧縮手段からの平行光束の一方の偏光成分を、この平
   行光束に直交する２方向に分割して反射分離し、 第２の偏光分離面は、第１の偏光分離面により分割され
   た各平行光束に対応して設けられ、この第２の偏光分離
   面に対応して反射手段が設けられたことを特徴とする請
   求項１または２記載の偏光照明装置。
4. 【請求項４】 光束圧縮手段は、平行光束照射手段から
   の平行光束の幅を１／３以下に圧縮することを特徴とす
   る請求項１ないし３いずれか記載の偏光照明装置。
5. 【請求項５】 光束圧縮手段は、平行光束照射手段から
   の平行光束を複数の平行光束に分割するとともに、これ
   ら分割された平行光束の幅の総和が、前記平行光束照射
   手段からの平行光束の幅の１／２以下に圧縮し、 これら分割された複数の平行光束毎に偏光分離手段を設
   けるとともに、これら偏光分離手段に対応して位相差板
   を設けたことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記
   載の偏光照明装置。