JPH10221690A - 偏光光照明装置及び投写型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ランダム光を発する光源を用いた照明装置に
おいて２種の偏光方向の光の偏光方向を揃えて効率よく
照明し、セットの大きさを犠牲にすることなく、輝度分
布を一様にして照明することを目的とする。 【解決手段】 光源部２０１と、インテグレーター光学
系２０２を有する照明装置に於いて、偏光方向が直交す
る２つの偏光光に分離して、２つの略平行光にする偏光
分離部２０３を有し、前記２つの偏光方向の光の偏光方
向をそろえる偏光変換部２０４とを備え、先のインテグ
レーター光学系２０２は第１のレンズ板２１３が第２の
レンズ板２１４上に光源像をおよそ列を形成して配列す
るよう設定された矩形レンズの集合体であり、第２のレ
ンズ板は第２のレンズ板上に形成された前記光源像の大
きさに応じた開口部を持つ微小レンズの集合体である構
成から成る。

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そろえた
偏光光を用いて矩形に領域に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投写する投写型画像表示装置
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ー光学系が知られており、液晶
ライトバルブを用いた投写型画像表示装置の照明装置と
して既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画像表示装置では、一種類の
偏光方向の光しか利用できないため、光の利用効率は必
ずしも十分であるとは言えなかった。この投写型画像表
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、たとえば、特開平８−２３４２０５号公報にはイ
ンテグレーター光学系に偏光変換法を組み合わせた新規
な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
１４に示してある。図１４に示すように偏光光照明装置
１００は光源１０１と、インテグレーター光学系１０２
と、偏光分離部１０３と、偏光変換素子であるλ／２位
相差板１０４を備えている。インテグレーター光学系１
０２は第１のレンズ板１０５，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の光源側には
偏光分離部１０３が配置されている。第２のレンズ板１
０６はλ／２位相差板１０４が一体となって掲載されて
おり、この位相差板１０４の出射側には平凸レンズ１０
７が貼り付けられている。図１５に示すようにインテグ
レーター光学系１０２の第１のレンズ板１０５は複数の
微小な矩形レンズを備えており、第２レンズ板１０６も
前記矩形レンズに相似形の微小なレンズを同数備えたも
のを用いている。

【０００５】光源１０１から出射された偏光方向がラン
ダムな光は偏光分離部１０３に入射される。この偏光分
離部１０３は直角プリズム１０９と四角柱プリズム１１
０からおおよそ構成され、偏光分離部１０３の出射面に
は図のような偏角プリズム１１１が光学的に接着されて
いる。直角プリズム１０９の斜面部１１２には偏光分離
膜１１３を挟むようにして四角柱プリズム１１０の第１
の側面部１１４に対向する第２の側面部１１５には反射
膜１１６が設けられている。偏光分離膜１１３は入射面
１１７に対して角度αをなすように構成され反射膜１１
６は偏光分離膜１１３に対しβの角度をなすように構成
されている。

【０００６】第１のレンズ板１０３及び第２のレンズ板
１０６はいずれも同数の微小なレンズを備えている。こ
こで第２のレンズ板１０６には微小レンズと出射側の平
凸レンズ１０７との間にλ／２位相差板１０４が形成さ
れている。λ／２位相差板１０４に形成されている位相
差層１１８は、Ｓ偏光光及び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
応するよう規則的に対応させている。

【０００７】この偏光光照明装置１００に入射した偏光
方向がランダムな光は偏光分離部１０３に入射すること
で偏光分離膜１１３によってＰ偏光光とＳ偏光光の２種
の光に分離される。Ｓ偏光光は偏光分離膜１１３で反射
されるがＰ偏光光はこれを透過し、反射膜１１６で反射
される。これにより２種の偏光光は２βの角度差を持っ
て分離されたことになる。

【０００８】２種の偏光光は第１のレンズ板１０５に入
射して第２のレンズ板１０６の中に２次光源像をそれぞ
れ形成する。この光源像を形成する位置にλ／２位相差
板１０４が配置されている。ここで照明領域１１９側か
ら第２のレンズ板１０６を見たとき２種の偏光光が形成
する光源像が対になって現れる。この際、λ／２位相差
板１０４ではＰ偏光光による像の形成位置に位相差層１
１８が選択的に形成されている。従ってＰ偏光光はＳ偏
光光に変換される。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１０７によって照明領域１１９に照
射される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように構成される
偏光光照明装置では２種の偏光方向の光を角度を持って
分離するためこの分離角と第２のレンズ板上の光源像の
分離幅から設計的に制約が出来、自由度が少ない。

【００１０】特にこの分離角をあまり大きく取ると２種
の光路（片方は偏光変換された光）の光を効率よく照明
領域に入れることは困難となることから分離角は小さく
せざるを得ず、結果的にインテグレーター光学系のが第
１のレンズ板と第２のレンズ板との間隔が大きくなりセ
ット全体の小型化が困難となる。

【００１１】また、投写型画像表示装置としての構成を
考えたときに第２レンズ板はそこに形成される光源像を
蹴られなく利用出来、しかも第２レンズ板有効部全体形
状を小型化することは投写レンズのＦナンバーを大きく
でき、投写レンズの性能確保、大きさ、コスト面から望
ましい。そこで特開平５−３４６５５７のように第２レ
ンズ板上に形成される光源像に合わせてその微小レンズ
の開口面積を最適化することで第２レンズ板の小型化を
図ると行った提案がなされている。

【００１２】本発明の課題は２種の偏光方向の光の偏光
方向を揃えて効率よく照明することを可能にすること、
さらに従来手段にあったように本来の照明系の設計に制
約を加えずに、セットの大きさを犠牲にすることなくこ
れを実現することに加えて、特に投写型画像表示装置に
構成した場合に投写レンズの大きさ、コストを抑えるこ
とを可能とする。また同じ明るさの投写レンズを用いた
際には光利用率を上げることでより明るい投写画像を提
供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明の偏光光照明装置は、偏光方向がランダムな光
を出射する光源と、複数の矩形レンズからなる第１のレ
ンズ板と複数の微小レンズの集合体である第２のレンズ
板からなるインテグレーター光学系と、前記光源から出
射された光を偏光方向が直交する２つの偏光光に分離し
て、２つの略平行光にする偏光分離手段と、前記２つの
偏光方向の光の偏光方向をそろえる偏光変換手段とを備
え、前記第１のレンズ板は光源像が第２のレンズ板上に
およそ列を形成して光源像が配列するよう開口部と曲率
中心をずらして設定された矩形レンズの集合体であり、
前記第２のレンズ板は第２のレンズ板上に形成された前
記光源像の大きさに応じた開口部を持つ微小レンズの集
合体であり、前記偏光分離手段は前記第２のレンズ板か
ら出射された光に対し斜めに設けられた偏光分離膜を備
えた偏光分離面を備えて光の偏光方向により、透過また
は反射してこれを分離する偏光ビームスプリッターと、
当該偏光ビームスプリッターで反射された光を透過光の
方向に反射する反射手段から構成され、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
を用いて被照明物を照明することを特徴とするまた前記
偏光分離手段から出射された光のうち、前記偏光分離面
を透過した光と反射した光に異なる作用を加えて照明位
置においてすべての第１のレンズ板上の矩形レンズ像が
重畳される照明位置整合手段が設けられている構成も有
する。

【００１４】また、前記偏光分離手段に備えられた偏光
分離面で反射された偏光方向の光を反射する反射面は、
照明位置において前記偏光分離面を透過した偏光方向の
光と反射された偏光方向の光が形成する第１のレンズ板
上の矩形レンズ像が重畳されるよう傾きが設定されてい
ることでも構成できる。

【００１５】加工上有利であれば前記偏光分離手段は偏
光分離面と反射手段が平行な面からなる平行四辺形のプ
リズムの集合体であっても構成できる。

【００１６】偏光変換手段はλ／２板であることで構成
で容易に構成できる。照明位置整合手段についてはプリ
ズム部と平面部、あるいは形状の異なる２つのプリズム
部から成っていることを特徴とする構成、プリズム部は
微小プリズムの集合体から成っていることを特徴とする
構成でも成り立つ。

【００１７】偏光ビームスプリッターの偏光分離膜は誘
電体多層膜からなることを特徴とすることで耐熱性に優
れる構成がとれる。

【００１８】また、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入力信号に応じて画像表
示を行う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拡大投写する投写光学系とを有する
投写型画像表示装置において、前記照明装置は、先に述
べた偏光光照明装置を用いることで投写型画像表示装置
を構成できる。

【００１９】更に前記照明手段からの光を少なくとも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って得られた合成光束が
前記投写光学系を通してスクリーン上に拡大投写される
ように構成されていることでも投写型画像表示装置を構
成できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明による偏光光照明装置は、
偏光方向がランダムな光を出射する光源と、複数の矩形
レンズからなる第１のレンズ板と複数の微小レンズの集
合体である第２のレンズ板からなるインテグレーター光
学系と、前記光源から出射された光を偏光方向が直交す
る２つの偏光光に分離して、２つの略平行光にする偏光
分離手段と、前記２つの偏光方向の光の偏光方向をそろ
える偏光変換手段とを備え、前記第１のレンズ板は光源
像が第２のレンズ板上におよそ列を形成して光源像が配
列するよう開口部と曲率中心をずらして設定された矩形
レンズの集合体であり、前記第２のレンズ板は第２のレ
ンズ板上に形成された前記光源像の大きさに応じた開口
部を持つ微小レンズの集合体であり、前記偏光分離手段
は前記第２のレンズ板から出射された光に対し斜めに設
けられた偏光分離膜を備えた偏光分離面を備えて光の偏
光方向により、透過または反射してこれを分離する偏光
ビームスプリッターと、当該偏光ビームスプリッターで
反射された光を透過光の方向に反射する反射手段から構
成され、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物を照明するこ
とを特徴とする偏光分離した光を全て同じ偏光方向とし
た上、設計の自由度は高く、かつ第２のレンズ板を最小
の大きさに構成できることからより光利用率の向上を図
ることが出来る。

【００２１】以下、実施の形態について図を用いて説明
する。 （実施の形態１）図１は実施の形態１の概略構成図であ
る。本例の偏光光照明装置２００はシステム光軸に沿っ
て光源部２０１、インテグレーター光学系２０２、偏光
分離部２０３を有し、光源部２０１から射出された光は
インテグレーター光学系２０２、偏光分離部２０３、偏
光変換部２０４を通って矩形の照明領域２０５に至る。

【００２２】光源部２０１は光源２１１と、リフレクタ
ー２１２とからなり、光源から出射される偏光方向がラ
ンダムな偏光光はリフレクター２１２によって一方向に
反射され、インテグレーター光学系２０２に入射する。
このリフレクター２１２の反射面の形状は放物面でも、
楕円面でも、球面でも光学系の設計により使用できる。

【００２３】第１のレンズ板２１３は図２に示すような
矩形の微小なレンズの複合レンズ体である。ここの入射
した光は個々の微小レンズにより集光せしめられる。こ
の微小レンズにより形成される光源像は第２のレンズ板
２１４上に形成されるよう設定されている。図３にこの
第２のレンズ板２１４の外観を示す。ここに形成される
微小レンズは第１のレンズ板２１３上に形成された微小
レンズと同じ数だけ配置されている。この微小レンズは
第１のレンズ板２１３上の各矩形レンズにより、第２の
レンズ板２１４上に形成される光源像２１５の大きさに
合わせて、その開口面積、形状が設定されており、しか
も図３から明らかなように、第２レンズ板２１４上の光
源像２１５はおよそ列をなすよう配置されている。この
列の数は第１のレンズ板２１３の矩形レンズが成す数よ
りも少なく設定されている。

【００２４】第１のレンズ板２１３上の矩形レンズで集
光された光は第２のレンズ板２１４上の微小レンズを透
過した後ガラスプリズムからなる偏光分離部２０３に入
射する。図４に偏光分離部２０３を示す。ここで偏光ビ
ームスプリッター２１６は三角柱のプリズム２１７で偏
光分離膜２１８を挟み込み、前記第２のレンズ板２１４
上の微小レンズの成す列に合わせて配置されている。ま
た、その偏光ビームスプリッター２１６間には図にある
ように反射ミラー２１９が偏光ビームスプリッター２１
６と対を成して設けられている。

【００２５】先の第２のレンズ板２１４から出射した光
は偏光ビームスプリッター２１６に入射後偏光分離膜２
１８により偏光方向により透過光と反射光に分離せしめ
られる。この透過光はそのまま照明領域２０５を照明す
る。反射光はその進行方向に対し斜めに置かれた反射ミ
ラー２１９で照明領域２０５を照明するよう反射せしめ
られる。この光は反射ミラー２１９近傍に配置された偏
光変換手段２０４である位相差板２２０を透過すること
で偏光方向が９０度変換され照明領域２０５に到達する
光の偏光方向はすべて揃う。

【００２６】ここでは偏光分離膜２１８での反射光の光
路上に偏光変換手段２０４を設けたが、偏光分離膜２１
８での透過光の光路上に偏光変換手段２０４を設けても
構成可能である。

【００２７】本実施の形態では第２のレンズ板２１４上
の光源像２１５の列は第１のレンズ板２１３上の矩形レ
ンズによって形成される列６本に対して３本としたがこ
れに限定されることはなく第１のレンズ板２１３上の矩
形レンズによって形成される列より第２のレンズ板２１
４上の光源像２１５の列の数が少なければ良い。これは
照明領域２０５から偏光分離部２０３を通して見た第２
のレンズ板２１４を出来るだけ小さくするために必要な
構成であり、第１のレンズ板２１３上の矩形レンズによ
って形成される第２のレンズ板２１４上の光源像２１５
に合わせた各微小レンズが効率を落とさず小さく形成で
きるかと言うことと共に、偏光分離部２０３の偏光ビー
ムスプリッター２１６に第２のレンズ板２１４の微小レ
ンズから出射した光が入射するよう反射ミラー２１９の
間隔をあけて光源像の列が形成されていることから、第
１のレンズ板２１３上の矩形レンズによって形成される
列の数と第２のレンズ板２１４上の光源像２１５の列の
数が同じであれば照明領域２０５から偏光分離部２０３
を通して見た第２のレンズ板２１４の大きさは第１のレ
ンズ板２１３の倍の大きさにもなってしまい（第２のレ
ンズ板２１４上の微小レンズはそこに出来る光源像に合
わせて最小化していることからここまで大きくならない
が）、装置の大型化、高コスト化を招く。

【００２８】また後に示す投写型画像表示装置を構成し
た場合には投写レンズで全ての光を利用しようとすると
投写レンズの大型化、高コスト化を招く。投写レンズを
従来と変えなければ光を十分取り込めないことからせっ
かく偏光変換しても従来の偏光変換のない従来の構成の
ものと比べて投写画像で得られる明るさはあまり変わら
ない。従って如何に第２のレンズ板２１４上の微小レン
ズをそこに出来る光源像に合わせて最小化するかと共
に、この列の数を減らせるように第２のレンズ板２１４
上の微小レンズを面積の無駄を極力減らして、直線状に
配列する。

【００２９】ただし第２のレンズ板２１４上の光源像２
１５の列は少なければ良いというものでない。たとえば
この列を１本としたときには図５のように一方向に長い
偏光ビームスプリッターが必要となるか、図６のように
幅のある光源像の集合体となる。図５の場合は結局周辺
の光を用いるためには装置の大型化等の問題は生じてし
まう。図６の場合は偏光ビームスプリッターが大型化し
て高コスト化してしまうことと、偏光ビームスプリッタ
ーの偏光分離膜を透過する光と反射する光とで照明領域
に達する光路長が大きく異なってくることから透過側の
光で照明領域を全て照明しようとすると、反射側の光で
照明する範囲はこれより非常に大きくなってしまい、光
利用率の面で望ましくない。更にこのとき投写型画像表
示装置を構成した場合には投写レンズに入る光の向きに
より光強度が変わることを意味しているから、得られた
投写画像には照度ムラが生じるといった問題を生じる。
したがって第２のレンズ板２１４上の光源像２１５の列
は複数本あることが望ましい。

【００３０】本実施の形態では２つのガラスプリズムに
より偏光分離部２０３の１ユニットを形成したが本発明
はこれにとらわれるものではなく、図７にあるような平
行四辺形のフ゜リス゛ムを接合してなる構成でも成り立ち、こ
の際には反射面の精度等が加工上有利となる。ただし偏
光分離膜２１８を透過する光と反射される光は光路がず
れてしまうことから照明領域２０５上でロスまたは照度
ムラが生じる。従ってこの際には偏光分離膜２１８を透
過する光と反射される光の光路上のいずれか一方、ある
いは２つの光路上に光路を曲げて照明領域２０５で２つ
の光路の光からなる第１のレンズ板２１３上の矩形レン
ズの像が重畳されるよう構成される必要がある。図７に
おいては偏光分離膜２１８で反射された光に対して照明
位置整合手段としてのフ゜リス゛ム２２１によって光路を曲げ
て構成した。ここで偏光分離膜２１８を透過した光につ
いて照明位置整合手段を設けても、両方の光路を曲げて
も照明領域２０５で投写像が重畳されればよい。

【００３１】この照明位置整合手段は偏光分離手段に一
体化した形でも構成できることは言うまでもない。

【００３２】図７の例では照明位置整合手段をフ゜リス゛ム２
２１としたが図８のようにマイクロフ゜リス゛ム２２２を用いてシ
ート状に構成しても同じ効果を得られると同時にスペー
ス的にも有利となる。また、照明位置整合手段を図１に
あるような偏光分離手段がフ゜リス゛ムと反射ミラーとからな
る構成においても用いることは可能である。

【００３３】本実施の形態では偏光方向変換手段として
λ／２位相差板を用いたがこれにとらわれるものでな
く、偏光方向が変更できる雲母板や有機材料でも可能で
あることは言うまでもない。

【００３４】ちなみに先に説明したが本実施の形態によ
る照明領域２０５から偏光分離部２０３を通して見た第
２のレンズ板２１４の形状を従来構成等との違いを整
理、比較すると次のようになる。図９は従来の第２のレ
ンズ板上の微小レンズの光源像に対する最適化なしで本
発明にある偏光変換を行うための第２のレンズ板形状。
図１０は従来の第２のレンズ板上の微小レンズの光源像
に対する最適化なしで本発明にある偏光変換を行うため
の第２のレンズ板を照明領域から偏光分離部を通して見
た第２のレンズ板の形状。図１１は本発明による第２の
レンズ板の形状。図１２は本発明による偏光変換部を通
して見た第２のレンズ板の形状。特に図１０と図１２で
の大きさの差を見れば明らかなように本発明によれば光
源から出た光の偏光方向を揃え、装置もコンパクトに形
成できる。またその出射光は平行度が高いことから液晶
パネル等の入射角依存性の高いデバイスを照明するには
有利で有ると言える。

【００３５】（実施の形態２）図１３は前記実施の形態
の装置を投写型画像表示装置に応用した例である。

【００３６】図に示す投写型画像表示装置３００にはラ
ンダムな偏光光を一方向に出射する光源部２０１が構成
され、この光源部２０１から出射されたランダムな偏光
光はインテグレーター光学系２０２、偏光分離部２０３
で２種の偏光光に分離すると共に、分離された偏光光の
うち一方向については偏光変換部のλ／２位相差板２２
４によって偏光方向を変換し、一つの偏光方向に揃える
ように構成されている。

【００３７】このような偏光光照明装置２００から出射
された光束はまず赤反射ダイクロイックミラー３０１に
おいて赤色光が反射され、青、緑色光は透過する。

【００３８】赤色光は反射ミラー３０２で反射され、第
１の液晶ライトバルブ３０３に達する。一方青色光及び
緑色光のうち、緑色光は緑反射ダイクロイックミラー３
０４によって反射され、第２の液晶ライトバルブ３０５
に達する。青色光は緑反射ダイクロイックミラー３０４
を透過した後、この入射側レンズ３０６、リレーレンズ
３０８，出射側レンズ３１０からなるリレーレンズ系に
反射ミラー３０７，反射ミラー３０９を加えた形で構成
された導光手段３５０により第３の液晶ライトバルブ３
１１に導かれる。ここで第１、第２、第３の液晶ライト
バルブ３０３、３０５、３１１はそれぞれ色光を変調
し、各色に対応した映像信号にあわせて変調した色光を
ダイクロイックプリズム３１３（色合成手段）に入射す
る。ダイクロイックプリズム３１３は赤反射の誘電体多
層膜と青反射の誘電体多層膜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３１４（投写手段）を透過してスクリーン３
１５上に映像を形成する。

【００３９】このようにして構成した投写型画像表示装
置３００では１種類の偏光光を変調するタイプの液晶パ
ネルが用いられている。従って従来のランダムな偏光光
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
利用率が低いと共に、偏光板の発熱を抑えるため大型で
騒音の大きい冷却装置が必要であるといった問題点があ
ったが本例の投写型画像表示装置３００ではかかる問題
が大幅に解消できる。

【００４０】すなわち、本例の投写型画像表示装置３０
０では、偏光光照明装置２００において一方の偏光光の
みに対してλ／２位相差板２２４によって偏光面の回転
作用を与え、他方の偏光方向と偏光方向がそろった状態
にする。それゆえ、偏光方向がそろった偏光光が第１、
第２、第３の液晶ライトバルブ３０３、３０５、３１１
みに導かれるので光利用率が向上し明るい投写画像を得
ることが出来る。また、偏光板での光吸収が低減できる
ので、偏光板での温度上昇が抑えられる。これにより冷
却装置を小型化、低騒音化する事が出来る。

【００４１】更に本実施の形態によれば第２のレンズ板
２１４の微小レンズは第２のレンズ板２１４上の光源像
２１５におよそ最適化してその開口面積、形状を最小化
出来ることから偏光変換手段を通してみた見かけの第２
のレンズ板の面積も小さく構成できる。よって投写レン
ズのＦナンバーは見かけの第２のレンズ板の見かけの大
きさをパネルから第２のレンズ板までの距離の関係から
決まり、この第２のレンズ板の見かけの大きさを小さく
できればＦナンバーを小さく、すなわち投写レンズを明
るくする必要が無くなることから、従来の偏光変換を行
わない装置に用いていた投写レンズ、あるいはそれに近
いもので投写画像の高輝度化を十分に実現することが出
来る。

【００４２】

【発明の効果】以上のように本発明の偏光光照明装置で
は、インテグレータ光学系を用いた照明装置に於いて、
光源からのランダム偏光光を第２レンズ板に異形開口設
計を用いたインテグレーター光学系を通った後に偏光方
向が直交する偏光光を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た構
成を採用している。

【００４３】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より平行度の高い光として
被照明領域に照射できる。これにより液晶ライトバルブ
を用いた投写型画像表示装置に本発明にかかる偏光光照
明装置を用いた場合には、偏光面が揃った偏光光を液晶
パネルに供給できるので、光の利用効率が向上し、投写
画像の明るさを向上することが出来る。また、偏光板に
よる熱吸収が減少することから偏光板での温度上昇が抑
制されることから冷却装置の小型化や低騒音化を実現で
きる。これと同時にコンパクト化や低コスト化も実現す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の構成図

【図２】第１のレンズ板の外形図

【図３】第２のレンズ板の外観図

【図４】偏光分離部構成拡大図

【図５】第２のレンズ板、偏光分離部構成例説明図
（１）

【図６】第２のレンズ板、偏光分離部構成例説明図
（２）

【図７】偏光分離部の別構成例を示す図

【図８】照明位置整合手段の構成例を示す図

【図９】従来の偏光変換を行うための第２のレンズ板形
状を示す図

【図１０】従来の偏光変換を行うための第２のレンズ板
を照明領域から偏光分離部を通して見た第２のレンズ板
の形状を示す図

【図１１】本発明による第２のレンズ板の形状を示す図

【図１２】本発明による偏光変換部を通して見た第２の
レンズ板の形状を示す図

【図１３】実施の形態２の構成図

【図１４】従来例の構成説明図

【図１５】従来例の第１のレンズ板説明図

【符号の説明】

１００ 偏光光照明装置 １０１ 光源 １０２ インテグレーター光学系 １０３ 偏光分離部 １０４ λ／２位相差板 １０５ 第１のレンズ板 １０６ 第２のレンズ板 １０７ 平凸レンズ１０７ １０９ 直角プリズム １１０ 四角柱プリズム １１１ 偏角プリズム １１２ 斜面部 １１３ 偏光分離膜 １１４ 第１の側面部 １１５ 第２の側面部 １１６ 反射膜 １１７ 入射面 １１８ 位相差層 １１９ 照明領域 ２００ 偏光光照明装置 ２０１ 光源部 ２０２ インテグレーター光学系 ２０３ 偏光分離部 ２０４ 偏光変換部 ２０５ 矩形の照明領域 ２１１ 光源 ２１２ リフレクター ２１３ 第１のレンズ板 ２１４ 第２のレンズ板 ２１５ 光源像 ２１６ 偏光ビームスプリッター ２１７ フ゜リス゛ム ２１８ 偏光分離膜 ２１９ 反射ミラー ２２０ 位相差板 ２２１ フ゜リス゛ム ２２２ マイクロフ゜リス゛ム ３００ 投写型画像表示装置 ３０１ 赤反射ダイクロイックミラー ３０２ 反射ミラー ３０３ 第１の液晶ライトバルブ ３０４ 緑反射ダイクロイックミラー ３０５ 第２の液晶ライトバルブ ３０６ 入射側レンズ ３０７ 反射ミラー ３０８ リレーレンズ ３０９ 反射ミラー ３１０ 出射側レンズ ３１１ 第３の液晶ライトバルブ ３１３ ダイクロイックプリズム ３１４ 投写レンズ ３１５ スクリーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｂ 27/28 Ｇ０２Ｂ 27/28 Ｚ Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５ Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５ Ｇ０３Ｂ 33/12 Ｇ０３Ｂ 33/12

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【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なる第１のレンズ板と複数の
   微小レンズの集合体である第２のレンズ板からなるイン
   テグレーター光学系と、前記光源から出射された光を偏
   光方向が直交する２つの偏光光に分離して、２つの略平
   行光にする偏光分離手段と、前記２つの偏光方向の光の
   偏光方向をそろえる偏光変換手段とを備え、前記第１の
   レンズ板は光源像が第２のレンズ板上におよそ列を形成
   して光源像が配列するよう開口部と曲率中心をずらして
   設定された矩形レンズの集合体であり、前記第２のレン
   ズ板は第２のレンズ板上に形成された前記光源像の大き
   さに応じた開口部を持つ微小レンズの集合体であり、前
   記偏光分離手段は前記第２のレンズ板から出射された光
   に対し斜めに設けられた偏光分離膜を備えた偏光分離面
   を備えて光の偏光方向により、透過または反射してこれ
   を分離する偏光ビームスプリッターと、当該偏光ビーム
   スプリッターで反射された光を透過光の方向に反射する
   反射手段から構成され、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
   物を照明することを特徴とする偏光光照明装置。
2. 【請求項２】 偏光分離手段から出射された光のうち、
   偏光分離面を透過した光と反射した光に異なる作用を加
   えて照明位置においてすべての第１のレンズ板上の矩形
   レンズ像を重畳する照明位置整合手段を設けることを特
   徴とする請求項１記載の偏光光照明装置。
3. 【請求項３】 偏光分離手段に備えられた偏光分離面で
   反射された偏光方向の光を反射する反射面は、照明位置
   において前記偏光分離面を透過した偏光方向の光と反射
   された偏光方向の光が形成する第１のレンズ板上の矩形
   レンズ像が重畳されるよう傾きが設定されていることを
   特徴とする請求項１記載の偏光光照明装置。
4. 【請求項４】 第１のレンズ板が第２のレンズ板上に形
   成する光源像の列の数は第１レンズ板の矩形レンズが形
   成する列の数未満であり、それぞれ平行に並んで配置さ
   れることを特徴とする請求項１記載の偏光光照明装置。
5. 【請求項５】 偏光分離手段は偏光分離面と反射手段が
   平行な面からなる平行四辺形のプリズムの集合体である
   ことを特徴とする請求項１記載の偏光光照明装置。
6. 【請求項６】 偏光変換手段はλ／２板であることを特
   徴とする請求項１記載の偏光光照明装置。
7. 【請求項７】 照明位置整合手段はプリズム部と平面
   部、あるいは形状の異なる２つのプリズム部から成って
   いることを特徴とする請求項２記載の偏光光照明装置。
8. 【請求項８】 照明位置整合手段のプリズム部は微小プ
   リズムの集合体から成っていることを特徴とする請求項
   ２記載の偏光光照明装置。
9. 【請求項９】 偏光ビームスプリッターの偏光分離膜は
   誘電体多層膜からなることを特徴とする請求項１記載の
   偏光光照明装置。
10. 【請求項１０】 請求項１記載の偏光光照明装置と、こ
    の照明装置からの光束に含まれる偏光光を変調して入力
    信号に応じて画像表示を行う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拡大投写する投
    写光学系とを備えたことを特徴とする投写型画像表示装
    置。
11. 【請求項１１】 照明手段からの光を少なくとも２つの
    光束に分離する色光分離手段と、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設け、
    前記色光合成手段によって得られた合成光束が前記投写
    光学系を通してスクリーン上に拡大投写されるように構
    成されることを特徴とする請求項１０記載の投写型画像
    表示装置。