JPH11119161A - 偏光装置および投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来方法の本来有する機能を十分に発揮さ
せ、さらなる高輝度偏光照明を達成する偏光装置および
投射型表示装置を提供する。 【解決手段】 光源部１と、この光源部１から射出した
光源光を複数のレンズ２ａの構成する開口によって決定
される光束に分割する第１レンズ板２と、この第１レン
ズ板２の複数のレンズ２ａがそれぞれ輝点を構成する複
数のレンズ３ａを有する第２レンズ板３と、第２レンズ
板３の複数のレンズ３ａの個々の輝点から射出された光
をＰ偏光とＳ偏光に偏光分離して射出するＰＢＳ５，６
が複数連続して構成されたＰＢＳアレイ４と、このＰＢ
Ｓアレイ４射出面側に設けられ、このＰＢＳアレイ４に
よって偏光分離されて射出したＰ偏光とＳ偏光のうちの
一方の偏光を他方の偏光に変換させるための１／２波長
板７とを有する偏光装置において、ＰＢＳアレイ４の射
出面の略中央部では、１／２波長板７がＰＢＳアレイ４
を構成するＰＢＳ５，６の射出面の複数個に渡って全面
に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、投射型表示装置に
おいて使用される液晶ライトバルブの偏光照明装置に使
用する偏光装置及び、この偏光装置を使用した偏光照明
装置により照明された前記ライトバルブから射出された
変調光を映像としてスクリーン上に投射する投射型表示
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、液晶ライトバルブ等の矩形照
明領域を均一に照明する方法として２枚のレンズ板を用
いた、いわゆるフライアイレンズ板を使用した照明装置
が知られている。

【０００３】そして、この照明装置における照明効率を
向上させたものとして前記２枚のレンズ板の２枚目の射
出面に偏光ビームスプリッタアレイと１／２波長板とを
所定の位置に配置し、光源光の利用効率を目指した偏光
照明装置ならびに当該照明装置を使用した投射型表示装
置の提案がなされている（特開平８−３０４７３９号公
報参照）。

【０００４】図７には、上記公報の実施例５の変形例と
して説明された偏光装置ならびに投射型表示装置の説明
として使用された図８を記載する。

【０００５】この図７に示す従来例は、光源ランプ１０
０と放物面鏡等の凹面鏡である放物面リフレクター１０
１とから光源部１０２が構成され、この光源部１０２か
ら射出された略平行光束は、複数のレンズ１０３が平面
的に配置された第１レンズ板１０４に入射する。そし
て、この第１レンズ板１０４から射出された光は、第２
レンズ板１０５の複数のレンズ１０６に入射する。この
際には、第２レンズ板１０５の各レンズ１０６は、それ
ぞれ第１レンズ板１０４の各レンズ１０３の形状に対応
して形成されると共に、これらレンズ１０３の焦点位置
に配置されているため、第１レンズ板１０４の各レンズ
１０３からの光は第２レンズ板１０５のレンズ１０６に
集光される。

【０００６】そして、この第２レンズ板１０５の射出面
側には、複数の偏光ビームスプリッタ（以下「ＰＢＳ」
という。）１０７からなる偏光ビームスプリッタアレイ
（以下「ＰＢＳアレイ」という。）１０８が配置され、
このＰＢＳアレイ１０８の射出面には、ＰＢＳ１０７の
一つ置きに１／２波長板１０９が配置されている。さら
に、この１／２波長板１０９の射出面側には、コンデン
サーレンズ１１０が配置されている。

【０００７】図に従えば、第１レンズ板１０４のレンズ
１０３に入射した略平行光束は前述のように第２レンズ
板１０５のレンズ１０６の略中央部に集光されて当該レ
ンズ１０６を射出し、ＰＢＳアレイ１０８を構成するＰ
ＢＳ１０７に入射し、これらＰＢＳ１０７の斜めに配置
された偏光分離部１０７ａを透過して、そのまま射出す
るＰ偏光と、当該ＰＢＳ１０７の偏光分離部１０７ａに
よって反射され、隣接するＰＢＳ１０７に入射されるＳ
偏光とに偏光分離される。当該隣接するＰＢＳ１０７に
入射されたＳ偏光は、当該ＰＢＳ１０７の偏光分離部１
０７ａによって反射され、前記レンズ１０６への入射光
軸と同じ方向に射出される。

【０００８】そして、前記ＰＢＳ１０７の射出面であっ
て、Ｐ偏光射出面には１／２波長板１０９が配置されて
おり、当該１／２波長板１０９に入射したＰ偏光はＳ偏
光に変換されて射出され、この結果、入射した光源光は
すべてＳ偏光として射出されることとなる。

【０００９】当該Ｓ偏光はコンデンサーレンズ１１０を
経由してライトバルブ１１１に入射され、当該ライトバ
ルブ１１１が効率よく照明されることとなる。

【００１０】このようなものにあっては、ＰＢＳアレイ
１０８や１／２波長板１０９等を配置することにより、
確かに第１レンズ板１０４ならびに第２レンズ板１０５
のみ使用する照明装置と比較すると、Ｓ偏光におけるラ
イトバルブ１１１への偏光照明と言う点においては、格
段に高輝度照明が可能となる。

【００１１】つまり、第１レンズ板１０４と第２レンズ
板１０５を用い、ＰＢＳアレイ１０８等を使用しない方
法においては、ランダム偏光光がライトバルブ１１１に
対して照明されるために、当該ライトバルブ１１１に対
して入射光として使用されるのはその内の一方方向の直
線偏光光であるからである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、近来の投射型
表示装置の投射像への高輝度化に対する要求はとどまる
ところを知らず、さらなる高輝度化が要望されている。

【００１３】この点で、従来方法における偏光照明装置
は後述のように決して満足できるものでなく、本発明者
らはこの偏光照明装置を光源部を含んだ総合的な偏光装
置と見なして研究し、当該偏光装置が本来有する機能が
十分に発揮されていないことを見い出した。

【００１４】そこで、本発明の課題は、従来方法の本来
有する機能を十分に発揮させ、さらなる高輝度偏光照明
を達成する事にある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】かかる課題に着目し、請
求項１に記載された発明は、光源部と、複数のレンズを
平面的に配置したレンズ板であって、前記光源部から射
出した光源光を当該複数のレンズの構成する開口によっ
て決定される光束に分割する第１レンズ板と、複数のレ
ンズを平面的に有する他のレンズ板であって、前記第１
レンズ板の複数のレンズがそれぞれ当該他のレンズ板の
複数のレンズ上に輝点を構成する第２レンズ板と、該第
２レンズ板の複数のレンズの個々の輝点から射出された
光が入射され、当該入射光をＰ偏光とＳ偏光に偏光分離
して射出する偏光ビームスプリッタが複数連続して構成
された偏光ビームスプリッタアレイと、該偏光ビームス
プリッタアレイ射出面側に設けられ、該偏光ビームスプ
リッタアレイによって偏光分離されて射出したＰ偏光と
Ｓ偏光のうちの一方の偏光を他方の偏光に変換させるた
めの１／２波長板とを有する偏光装置において、前記偏
光ビームスプリッタアレイの射出面の略中央部では、前
記１／２波長板が前記偏光ビームスプリッタアレイを構
成する偏光ビームスプリッタの射出面の複数個に渡って
全面に配置されている偏光装置としたことを特徴とす
る。

【００１６】請求項２に記載された発明は、光源部と、
複数のレンズを平面的に配置したレンズ板であって、前
記光源部から射出した光源光を当該複数のレンズの構成
する開口によって決定される光束に分割する第１レンズ
板と、複数のレンズを平面的に有する他のレンズ板であ
って、前記第１レンズ板の複数のレンズがそれぞれ当該
他のレンズ板の複数のレンズ上に輝点を構成する第２レ
ンズ板と、該第２レンズ板の複数のレンズの個々の輝点
から射出された光が入射される複数の偏光ビームスプリ
ッタが連続して構成され、当該入射光を前記偏光ビーム
スプリッタの偏光分離部を透過する第１偏光と、当該偏
光分離部にて反射され、隣接する偏光ビームスプリッタ
に入射させ、当該隣接する偏光ビームスプリッタの偏光
分離部によって前記第１偏光と同じ方向に第２偏光を射
出させる偏光ビームスプリッタアレイと、該偏光ビーム
スプリッタアレイ射出面側に設けられ、該偏光ビームス
プリッタアレイによって偏光分離されて射出した第１偏
光及び第２偏光のうちの一方を他方の偏光に変換させる
ための１／２波長板とを有する偏光装置において、前記
偏光ビームスプリッタアレイの射出面の略中央部では、
前記１／２波長板が前記偏光ビームスプリッタアレイを
構成する偏光ビームスプリッタの射出面の複数個に渡っ
て全面に配置されている偏光装置としたことを特徴とす
る。

【００１７】請求項３に記載された発明は、光源部を含
む偏光装置と、該偏光装置から射出するＰ偏光またはＳ
偏光をＲ光、Ｇ光ならびにＢ光に分解する色分解光学系
と、該色分解光学系による各色光を各色光の信号によっ
て変調して射出させる各色光毎に配置されたライトバル
ブと、該各色光のライトバルブの射出光から変調光を検
光する検光光学系と、該検光光学系による各色検光光を
色合成する合成光学系と、該合成光学系による合成光を
投射する投射光学系とを有する投射型表示装置におい
て、前記偏光装置は、光源部と、複数のレンズを平面的
に配置したレンズ板であって、前記光源部から射出した
光源光を当該複数のレンズの構成する開口によって決定
される光束に分割する第１レンズ板と、複数のレンズを
平面的に有する他のレンズ板であって、前記第１レンズ
板の複数のレンズがそれぞれ当該他のレンズ板の複数の
レンズ上に輝点を構成する第２レンズ板と、該第２レン
ズ板の複数のレンズの個々の輝点から射出された光が入
射され、当該入射光をＰ偏光とＳ偏光に偏光分離して射
出する偏光ビームスプリッタが複数連続して構成された
偏光ビームスプリッタアレイと、該偏光ビームスプリッ
タアレイ射出面側に設けられ、該偏光ビームスプリッタ
アレイによって偏光分離されて射出したＰ偏光とＳ偏光
のうちの一方の偏光を他方の偏光に変換させるための１
／２波長板とを有する偏光装置であって、前記偏光ビー
ムスプリッタアレイの射出面の略中央部では、前記１／
２波長板が前記偏光ビームスプリッタアレイを構成する
偏光ビームスプリッタの射出面の複数個に渡って全面に
配置されている偏光装置である投射型表示装置としたこ
とを特徴とする。

【００１８】請求項４に記載された発明は、光源部を含
む偏光装置と、該偏光装置を射出するＰ偏光またはＳ偏
光をＲ光、Ｇ光ならびにＢ光に分解する色分解光学系
と、該色分解光学系による各色光を各色光の信号によっ
て変調して射出させる各色光毎に配置されたライトバル
ブと、該各色光のライトバルブの射出光から変調光を検
光する検光光学系と、該検光光学系による各色検光光を
色合成する合成光学系と、該合成光学系による合成光を
投射する投射光学系とを有する投射型表示装置におい
て、前記偏光装置は、光源部と、複数のレンズを平面的
に配置したレンズ板であって、前記光源部から射出した
光源光を当該複数のレンズの構成する開口によって決定
される光束に分割する第１レンズ板と、複数のレンズを
平面的に有する他のレンズ板であって、前記第１レンズ
板の複数のレンズがそれぞれ当該他のレンズ板の複数の
レンズ上に輝点を構成する第２のレンズ板と、該第２レ
ンズ板の複数のレンズの個々の輝点から射出された光が
入射される複数の偏光ビームスプリッタが連続して構成
され、当該入射光を前記偏光ビームスプリッタの偏光分
離部を透過する第１偏光と、当該偏光分離部にて反射さ
れ、隣接する偏光ビームスプリッタに入射させ、当該隣
接する偏光ビームスプリッタの偏光分離部によって前記
第１偏光と同じ方向に第２偏光を射出させる偏光ビーム
スプリッタアレイと、該偏光ビームスプリッタアレイ射
出面側に設けられ、該偏光ビームスプリッタアレイによ
って偏光分離されて射出した第１偏光及び第２偏光のう
ちの一方を他方の偏光に変換させるための１／２波長板
とを有する偏光装置であって、前記偏光ビームスプリッ
タアレイの射出面の略中央部では、前記１／２波長板が
前記偏光ビームスプリッタアレイを構成する偏光ビーム
スプリッタの射出面の複数個に渡って全面に配置されて
いる偏光装置である投射型表示装置としたことを特徴と
する。

【００１９】

【発明の実施の形態】

［本発明達成のための従来方法の解析］図５は、従来方
法における偏光装置の一部を示す拡大図である。この図
には、第１レンズ板１０４，第２レンズ板１０５，ＰＢ
Ｓアレイ１０８及び１／２波長板１０９が記載されてい
る。ここでの偏光装置は、それら以外に光源部１０２を
含むが、コンデンサーレンズ１１０を含まない概念であ
り、偏光照明装置は、その偏光装置にコンデンサーレン
ズ１１０を含む概念である。

【００２０】当図の記載によれば、第１および２レンズ
板１０４，１０５の光軸近辺に入射する光源光は、第２
レンズ板１０５のレンズ１０６に集光され、当該レンズ
１０６中心に小さい輝点を形成する旨、説明されてい
る。

【００２１】しかし、本発明者らは、上記従来の偏光装
置のうちの、第１レンズ板１０４ならびに第２レンズ板
１０５の中央部については、従来例記載（小さい輝点を
形成する）のとおりではなく、第２レンズ板１０５の略
中央部のレンズ１０６については、その輝点の大きさは
ほぼ当該レンズ１０６の形成する開口全体に及んでお
り、さらにその大きな輝点の輝度分布は中心よりその外
周部の方が高いことを発見した。

【００２２】これは、光源部１０２の中心部に所定の大
きさを有する光源ランプ１００を有しているからと理解
され、この様子を図６に記載する。つまり、第１レンズ
板１０４の略中央部に配置されるレンズ１０３には、光
束は光軸に平行に入射せず、所定の傾きを有して入射す
ることがその原因であり、その結果、当該レンズ１０３
に入射した光束は、第２レンズ板１０５の対応するレン
ズ１０６に対してそのレンズ１０６の構成する開口全体
の輝点として入射するのである。

【００２３】すなわち、第２レンズ板１０５のレンズ１
０６には、図示する〜の光束が当該レンズ１０６に
対して中央、外周部それぞれに入射する。その内のに
示す中央部に入射する光束よりも、に示す外周部に
入射する光束の方が多いのである。これは前記第１レン
ズ板１０４のレンズ１０３に対して光軸に平行に入射す
る光束よりも、光軸に対して角度を有して入射する光束
の方が多いためである。

【００２４】このに示す光束は、光軸近傍のレンズ１
０６に入射して、当該レンズ１０６を透過し、ＰＢＳ１
０７に入射されて偏光分離部１０７ａを透過するＰ偏光
と、この偏光分離部１０７ａにて反射されて隣接のＰＢ
Ｓ１０７に入射するＳ偏光に分離される。このＳ偏光は
入射した隣接のＰＢＳ１０７の偏光分離部１０７ａによ
って反射されて当該ＰＢＳ１０７を射出する。前記Ｐ偏
光はＰＢＳ１０７射出面に配置された１／２波長板１０
９を経由してＳ偏光（ーＳ）に変換され、結局、Ｓ偏
光として射出される。

【００２５】そして、かかるＳ偏光により、ライトバル
ブ１１１が照明される。

【００２６】一方、、に示す光軸近傍のレンズ１０
６の外周部に入射した光束は、当該レンズ１０６を経由
してＰＢＳ１０７に入射されるが、当該ＰＢＳ１０７の
偏光分離部１０７ａを透過して射出するＰ偏光は、１／
２波長板１０９から外れているため、そのままＰ偏光
（ーＰ，ーＰ）として射出される。また、ＰＢＳ１
０７の偏光分離部１０７ａによって反射されたＳ偏光
は、隣接のＰＢＳ１０７に入射し、偏光分離部１０７ａ
によって反射されて当該ＰＢＳ１０７を射出し、射出面
に配置されている１／２波長板１０９によってＰ偏光に
変換されてしまう。

【００２７】かかるＰ偏光は、ライトバルブ１１１を構
成する当該入射ライトバルブ入射側に配置したＳ偏光透
過の偏光板（図示省略）によって吸収されてしまい、ラ
イトバルブ１１１の照明光、最終的には、投射光として
使用されていない。

【００２８】従って、本来、ライトバルブ１１１の入射
偏光として必要なＳ偏光は、レンズ１０６の中心近傍に
入射した光線のみから形成され、周辺部に入射した光
線，はＰ偏光として射出されるために、ライトバル
ブ１１１の照明に寄与せず、不要のＰ偏光，が当該
第２レンズ板１０５の光軸周辺部（中央部）から発生し
てしまうのである。このようにライトバルブ１１１の照
明に寄与しないＰ偏光が発生するため、上記従来公報の
投射型表示装置においては、投射像の高輝度化を十分に
満足させていなかったのである。

【００２９】かかる解析に基づき、以下に前記課題を解
決するための発明の実施の形態を記載する。

【００３０】［発明の実施の形態１］図１乃至図４は、
本発明の実施の形態１に係る偏光装置ならびにそれを採
用した投射型表示装置を示す図である。

【００３１】図１によれば、光源部１がランプ１ａと放
物面鏡からなる凹面鏡１ｂとから構成され、この光源部
１から射出される略平行光束の光源光は図示しない赤外
線吸収フィルターならびに紫外線吸収フィルターを経由
してレンズ２ａを平面的に配置した第１レンズ板２に入
射され、当該第１レンズ板２の個々のレンズ２ａによっ
て形成される開口にて決定される光束に分割される。そ
して、かかる光束が第２レンズ板３に入射されるように
なっている。

【００３２】この第２レンズ板３は、複数のレンズ３ａ
が平面的に配置され、これらレンズ３ａが、前記第１レ
ンズ板２の個々のレンズ２ａと対応して配置され、各レ
ンズ２ａの焦点位置に設定されている。

【００３３】なお、これら各レンズ２ａ，３ａは、実際
には後述のように横８×縦１０個形成されているが、図
１では細かくなりすぎるので断面構成図として５個が記
載されている。

【００３４】このような第１レンズ板２と第２レンズ板
３とで、いわゆるフライアイインテグレータが構成され
ている。

【００３５】そして、第１レンズ板２のレンズ２ａを経
由した光源光は上記のように、対応する第２レンズ板３
のレンズ３ａを通過し、第２レンズ板３の射出面に近接
または接着して配置されたＰＢＳアレイ４に入射され
る。

【００３６】このＰＢＳアレイ４は、断面が正方形の四
角柱状を呈するＰＢＳ５，６が交互に複数個、この実施
の形態では１６個が互いに側面が接着されることにより
連続して配置されて構成され、板状を呈している。な
お、図１では、ＰＢＳ５，６を１６個記載すると、細か
くなり過ぎ、見難いため、１０個記載されている。

【００３７】これら各ＰＢＳ５，６の内、ＰＢＳ５は、
第２レンズ板３の各レンズ３ａの中央部に対応して配置
され、ＰＢＳ６は、各レンズ３ａの境界部分に対応して
配置されている。

【００３８】これら各ＰＢＳ５，６には、偏光分離部５
ａ，６ａが対角線状に配置されて光軸に対して４５°傾
き、これら各偏光分離部５ａ，６ａがすべて平行に配置
されている。

【００３９】そして、かかるＰＢＳアレイ４の射出面の
所定位置には１／２波長板７が接着されて配置されてい
る。

【００４０】前記のように第２レンズ板３のレンズ３ａ
を通過した光は、当該レンズ３ａを射出し、前記のＰＢ
Ｓアレイ４を構成するＰＢＳ５に入射され、当該ＰＢＳ
５の偏光分離部５ａを通過するＰ偏光と、当該ＰＢＳ５
の偏光分離部５ａにて反射されるＳ偏光であって、当該
ＰＢＳ５を側面から射出され、隣接のＰＢＳ６に入射
し、当該隣接ＰＢＳ６の偏光分離部６ａによって反射さ
れるＳ偏光とに偏光分離される。

【００４１】この内の隣接のＰＢＳ６の射出面には、前
記１／２波長板７が配置され、当該波長板７を経由して
Ｐ偏光に変換されて射出されることとなる。

【００４２】以上により、光源光は全てＰ偏光となって
上記説明の光源部１、第１レンズ板２、第２レンズ板
３、ＰＢＳアレイ５、１／２波長板７にて構成される偏
光光学系である偏光装置を射出する。

【００４３】そして、かかる偏光装置を射出したＰ偏光
は、コンデンサーレンズ８を経てクロスダイクロイック
ミラー１１に入射される。このクロスダイクロイックミ
ラー１１は、Ｂ光反射ダイクロイックミラー１０とＧ，
Ｒ光反射ダイクロイックミラー９とが互いに直交し、入
射光軸に対して４５度の入射になるように配置されてい
る。このクロスダイクロイックミラー１１により、互い
に平行であって、反対方向の光軸であるＲ光と、Ｇ，Ｒ
混合光とに色分離される。

【００４４】この色分離されたＢ光は、折曲げミラー１
２によって光軸を直角に変えて進行し、当該Ｐ偏光のＢ
光が透過するように偏光分離部を配置したＢ光用偏光ビ
ームスプリッタ１３Ｂに入射される。

【００４５】一方、前記Ｒ，Ｇ混合光は、折曲げミラー
１４によって光軸を直角に変えて進行し、光軸上であっ
て入射光軸に対して４５度の入射角に配置されたＧ光反
射ダイクロイックミラー１５に入射され、反射されて光
軸を直角に変えて進行するＧ光と、そのまま進行するＲ
光とに色分離される。

【００４６】この色分離されたＧ光ならびにＲ光は、そ
れぞれＰ偏光であり、当該各光はそれぞれＰ偏光が透過
するように偏光分離部が配置されているＧ光用偏光ビー
ムスプリッタ１３ＧならびにＲ光用偏光ビームスプリッ
タ１３Ｒに入射される。

【００４７】すなわち、ダイクロイックミラー９、１０
とダイクロイックミラー１５によってＲ，Ｇ，Ｂ光に分
解する「色分解光学系」を構成している。

【００４８】各色光用偏光ビームスプリッタ１３Ｂ，１
３Ｇ，１３Ｒに入射し、当該偏光ビームスプリッタ１３
Ｂ，１３Ｇ，１３Ｒを透過した各色光射出面近傍には、
それぞれＢ光用ライトバルブ１６Ｂ、Ｇ光用ライトバル
ブ１６Ｇ、Ｒ光用ライトバルブ１６Ｒが配置されてい
る。

【００４９】本実施の形態において使用した前記ライト
バルブ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂは電気書き込み式反射型
ライトバルブであって、各色信号によって所定の画素部
分の入射偏光（Ｐ偏光）を選択された箇所のみ変調光
（Ｓ偏光）として、非選択箇所は入射光と同じＰ偏光と
して反射射出する機能を有する。

【００５０】各色光用ライトバルブ１６Ｒ，１６Ｇ，１
６Ｂを射出した光は、それぞれ再度各色光用偏光ビーム
スプリッタ１３Ｂ，１３Ｇ，１３Ｒに入射されて、当該
偏光ビームスプリッタ１３Ｂ，１３Ｇ，１３Ｒの偏光分
離部により変調光（Ｓ偏光）のみを反射させて検光、射
出させ、非変調光（Ｐ偏光）はそのまま進行させて廃棄
させる。これら偏光ビームスプリッタ１３Ｂ，１３Ｇ，
１３Ｒは、各色光用ライトバルブ１６Ｒ，１６Ｇ，１６
Ｂの射出光から変調光を検出する「検光光学系」を構成
している。そして、当該各色検光光が「合成光学系」を
構成するクロスダイクロイックプリズム１８にそれぞれ
異なる入射面から入射され色合成を実施する。

【００５１】このクロスダイクロイックプリズム１８
は、内部にＢ光反射ダイクロイック膜１８ＢならびにＲ
光反射ダイクロイック膜１８Ｒを互いに直交するように
配置したプリズムであって、当該プリズム１８に入射し
た前記検光光であるＲ光ならびにＢ光は、前記ダイクロ
イック膜１８Ｒならびにダイクロイック膜１８Ｂによっ
て反射されて互いに光軸を直角に変え、互いに同じ方向
に進行し、当該プリズム１８を射出する。

【００５２】一方、Ｇ光の検光光は、両ダイクロイック
膜１８Ｂ，１８Ｒをそのまま透過進行して、前記Ｒ光、
Ｂ光と同じ光軸方向に進行、射出されることにより、
Ｒ，Ｇ，Ｂ光の色合成が達成される。

【００５３】当該合成光は「投射光学系」を構成する投
射レンズ１９に入射されて図示しないスクリーン上にフ
ルカラー像として投射される。

【００５４】以上が本発明に係る投射型表示装置の構成
である。

【００５５】ここで、本発明に係る偏光装置について図
２乃至図４を用いてさらに詳細に説明する。

【００５６】図４は、本発明に係る偏光装置の前記第２
レンズ板３、ＰＢＳアレイ４ならびに１／２波長板７を
当該部材の射出面側から眺めた斜視図を示している。

【００５７】第２レンズ板３のレンズ３ａは、前記のよ
うに横８×縦１０の配列を有しており、当該レンズ板３
射出面側には、複数のＰＢＳ５，６から成るＰＢＳアレ
イ４が接着され、ＰＢＳ５，６の偏光分離部５ａ,６ａ
がすべて平行に配置されるように構成されている。

【００５８】このＰＢＳ５，６の横幅は、前記レンズ板
３のレンズ３ａの横幅の半分の長さであって、ＰＢＳ５
は前記第２レンズ板３の各レンズ３ａの略中央部に一致
するように配置され、ＰＢＳ６は前記第２レンズ板３の
各レンズ３ａの境界部に一致するように配置されてい
る。

【００５９】さらに、ＰＢＳアレイ４の射出面側には、
１／２波長板７（図４中斜線部分）が接着されている
が、その配置する位置は、当該アレイ４略中央部を除い
て、各レンズ３ａの境界部分に一つ置きに配置されたＰ
ＢＳ６の射出面前面に配置されている。

【００６０】そして、ＰＢＳアレイ４の略中央部におい
ては、第２レンズ板３のレンズ３ａの２×２個の４個分
に対応する部分で、ＰＢＳ５，６複数個に渡って前面に
１／２波長板７が配置されている。

【００６１】なお、図４において図示するＡ−Ａ’線
は、ＰＢＳアレイ４と第２レンズ板３を上下方向の略中
央において幅方向に沿って断面する位置を示し、又、Ｂ
−Ｂ’線は、その上側の部分を幅方向に沿って断面する
位置を示す。

【００６２】図２は、前記Ａ−Ａ’線の切断部分を上部
から眺めた本発明に係る偏光装置とコンデンサーレンズ
８、偏光ビームスプリッタ１３ならびにライトバルブ１
６を説明した構成図と光線図を示しており、図３は前記
Ｂ−Ｂ’線の切断部分を上部から眺めた本発明に係る偏
光装置とコンデンサーレンズ８、偏光ビームスプリッタ
１３ならびにライトバルブ１６を説明した構成図と光線
図を示している。

【００６３】これら図２及び図３は、本来ならば図１に
記載のようにＲ光、Ｇ光ならびにＢ光を説明すべきであ
るが、各色光とも各ライトバルブ１６Ｂ，１６Ｇ，１６
Ｒまでの光路長はすべて同じであることより、色分解光
学系の説明は省略し、各ライトバルブ１６Ｂ，１６Ｇ，
１６Ｒはライトバルブ１６とし、各色光用偏光ビームス
プリッタ１３Ｂ，１３Ｇ，１３Ｒは偏光ビームスプリッ
タ１３として説明する。

【００６４】かかる図２によれば、光源部１から射出さ
れた略平行光の光源光は、前述のように第１レンズ板２
に入射され、当該レンズ板２を構成するレンズ２ａ（横
８×縦１０個から構成されている）によって、当該レン
ズ２ａの形成する開口によって複数の光束に分割され、
且つ各分割された光束は当該レンズ２ａに対応する第２
レンズ板３を構成するレンズ３ａに入射されるわけであ
るが、光源部１の有する特性によって第２レンズ板３の
略中央部を除く外周部においては、図２の最も外側に記
載した第２レンズ板３のレンズ３ａに記載のように、当
該レンズ３ａには当該レンズ３ａ中央に集光され、点光
源としての輝点を構成する。

【００６５】当該レンズ３ａの輝点から射出した光は、
図２に示すように、ＰＢＳアレイ４を構成するＰＢＳ５
の一つに入射され、当該ＰＢＳ５を射出するＰ偏光と、
偏光分離部５ａによって反射されるＳ偏光に偏光分離さ
れる。当該Ｓ偏光は隣接するＰＢＳ６に入射され、当該
ＰＢＳ６の偏光分離部６ａによって反射されて射出さ
れ、射出面に配置された１／２波長板７によってＰ偏光
に変換される。これら２つのＰＢＳ５，６から射出され
るＰ偏光は、いずれもコンデンサーレンズ８を経由して
偏光ビームスプリッタ１３を経由し、ライトバルブ１６
の全体を効率よく照明する。なお、前述のように、偏光
ビームスプリッタ１３の偏光分離部は入射偏光に対して
透過させる配置となっているために、前述の説明の通り
となる。

【００６６】しかし、前述のように、第２レンズ板３の
略中央部のレンズ３ａに対しては、光源ランプ１ａ等の
影響により、第２レンズ板３の外周部と異なり、そのレ
ンズ３ａ中央部に輝点は生じず、輝点は広がりを有し、
その広がりはレンズ３ａの中心部より周りに高輝度の部
分が発生する。

【００６７】本実施の形態においては、図４に示すよう
に、前記第２レンズ板３のレンズ３ａの横８×縦１０の
配置の内の中央部２×２の部分に関して全部分に、１／
２波長板７を配置した構成となっている。

【００６８】そして、図２の光軸に隣接する第２レンズ
板３のレンズ３ａに対しては、上記のようにそのレンズ
３ａの外周部に輝点が生じることとなるために、当該輝
点から射出した光は、ＰＢＳ６に入射する。そして、こ
のＰＢＳ６の偏光分離部６ａを透過したＰ偏光は、ＰＢ
Ｓ６の射出部に配置された１／２波長板７を透過してＳ
偏光に変換されて射出される。また、その偏光分離部６
ａにて反射されたＳ偏光は、隣接のＰＢＳ５に入射さ
れ、この偏光分離部５ａによって反射され、当該ＰＢＳ
５射出面には１／２波長板７が配置されているためにＰ
偏光に変換されて射出される。

【００６９】偏光装置を射出したこれらＰ偏光とＳ偏光
はコンデンサーレンズ８によって偏光ビームスプリッタ
１３に入射され、このうちのＰ偏光はライトバルブ１６
上に照明されることとなる。

【００７０】このように従来ならば上記のように大部分
がＳ偏光として偏光ビームスプリッタ１３に入射して廃
棄されてしまうのに対し、本実施の形態においてはその
半分をライトバルブ１６への照明光として使用すること
ができる。

【００７１】一方、図３には、図４のＢ−Ｂ’線の位置
の切断による、すなわち、第２レンズ板３の前記略中央
部以外の外周部における構成図と光線図を記載した。

【００７２】この外周部においては、光源部１のランプ
１ａ等の影響はあまり受けることはなく、第１レンズ板
２のレンズ２ａに入射した光源光は、対応する第２レン
ズ板３のレンズ３ａに集光され、当該レンズ３ａの略中
央部に輝点を形成する。

【００７３】図３には、図２と同様に第２レンズ板３の
外周部における両側と幅方向中心部（第２レンズ板３の
中央部ではない）のレンズ３ａについて光線図を示し
た。なお、当該外周部においては、図４に記載のように
１／２波長板７は、第２レンズ板３のレンズ３ａの個々
に入射する入射光がそのまま透過する位置に配置された
ＰＢＳ５の射出面に配置されず、それらに隣接するＰＢ
Ｓ６の射出面に配置された構成となっている。

【００７４】これによれば、第１レンズ板２の両側のレ
ンズ２ａに入射した光源光束は、それに対応する第２レ
ンズ板３のレンズ３ａに集光され、当該レンズ３ａ上に
輝点を構成する。この輝点より射出された光は、当該レ
ンズ３ａ射出面に配置されたＰＢＳアレイ４のＰＢＳ５
に入射され、当該ＰＢＳ５を透過、射出するＰ偏光と、
偏光分離部５ａにて反射されるＳ偏光とに偏光分離さ
れ、当該Ｓ偏光は隣接ＰＢＳ６に入射されて、偏光分離
部６ａによって反射射出され、当該ＰＢＳ６射出面に配
置された１／２波長板７によってＰ偏光に変換されて射
出される。

【００７５】また、第１レンズ板２の外周部における幅
方向中心部のレンズ２ａに入射する光源光は、前述の第
１レンズ板２の両側と同様に第２レンズ板３の対応した
レンズ３ａの略中央部に輝点を形成することから、同様
にそのレンズ３ａの背部に形成されたＰＢＳアレイ４の
ＰＢＳ５に入射され、このＰＢＳ５を透過するＰ偏光
と、反射して隣接するＰＢＳ６に入射されるＳ偏光とに
分離される。そして、このＳ偏光は、ＰＢＳ６射出面に
配置された１／２波長板７によってＰ偏光に変換されて
射出される。

【００７６】そして、かかる偏光装置から射出されたＰ
偏光は、同様にコンデンサーレンズ８によって偏光ビー
ムスプリッタ１３を経てライトバルブ１６を照明する。

【００７７】以上のように、本発明においては、第２レ
ンズ板３の略中央部においては、当該レンズ板３を構成
するレンズ３ａの中心部よりその周辺部の方が光量分布
が高い点に鑑み、当該部分背部に配置されるＰＢＳアレ
イ４に配置した１／２波長板７によって、従来方法にお
いては当該部分に対応する箇所から射出される光はライ
トバルブ１６を照明させることができなかったのに対し
て、当該部分からの射出光の全部とは言えないが、略半
分の光をライトバルブ１６に対して照明光として利用す
ることができる。その結果、当該ライトバルブ１６に対
して高輝度の照明を達成することができ、高輝度の投射
像を得ることができるという多大の効果を奏することが
できる。

【００７８】なお、本発明において使用した第１レンズ
板２ならびに第２レンズ板３は、それぞれ横８×縦１０
個のレンズ２ａ,３ａを有するレンズ板であり、１／２
波長板７配置位置を複数のＰＢＳ５，６に連続させた略
中央部の位置は、前記横８×縦１０個のレンズ２ａ,３
ａのうちの中央部２×２個の位置としたが、この構成に
限定されるものではない。すなわち、略中央部の位置
は、光軸を中心とする位置で同じであるが、その領域の
大きさはランプの大きさ等に起因するものであって本実
施の形態のこの大きさに限定されない。また、１／２波
長板７がＰＢＳ５，６の複数に渡って前面に配置された
略中央部の形状は、上記実施の形態では、四角形であっ
たが、これに限らず、円形や楕円形状等でも良いことは
勿論である。さらに、第１レンズ板２ならびに第２レン
ズ板３を構成するレンズ２ａ，３ａの数も、その配置方
もこの方法に限定されることはない。

【００７９】しかも、本実施の形態に示す投射装置で
は、ライトバルブ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂは、各色光用
偏光ビームスプリッタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂを透過し
たＰ偏光が入射する構成での実施の形態であったが、各
偏光ビームスプリッタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの偏光分
離部を経て反射したＳ偏光が入射されるように、当該偏
光ビームスプリッタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ射出面近傍
に各色ライトバルブ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂを配置する
構成も考えられる。この際には、本実施の形態に係る偏
光照明装置が射出する偏光がＳ偏光となるように構成す
る必要がある。そのためには、図４に示す、略中央部に
配置した第２レンズ板３の横２×縦２個のレンズ３ａに
対応する全領域の１／２波長板７は、そのままの状態と
し、当該領域以外の外周部に一列おきに配置したＰＢＳ
アレイ４背部に形成した１／２波長板７形成部と非形成
部を逆にして構成すれば良い。すなわち、図４の略中央
部の斜線部の１／２波長板７はそのままに、外周部の形
成部（斜線部）を非形成部（白抜き部分）とし、非形成
部（白抜き部分）を１／２波長板７形成部とすればよい
のである。

【００８０】

【発明の効果】以上説明してきたように、各請求項に記
載された発明によれば、第２レンズ板の略中央部におい
ては、当該レンズ板を構成するレンズの中心部よりその
周辺部の方が光量分布が高い点に鑑み、偏光ビームスプ
リッタアレイの射出面の略中央部では、１／２波長板が
偏光ビームスプリッタアレイを構成する偏光ビームスプ
リッタの射出面の複数個に渡って全面に配置されている
ため、従来方法においては当該部分に対応する箇所から
射出される光はライトバルブを照明することができなか
ったのに対して、当該部分からの射出光の全部とは言え
ないが、略半分の光をライトバルブに対して照明光とし
て利用することができる。その結果、当該ライトバルブ
への高輝度に照明を達成することができ、高輝度の投射
像を得ることができるという多大の効果を奏することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態に係る偏光装置と投射型
表示装置を説明する構成図である。

【図２】同実施の形態に係る偏光装置を説明する略中央
部にて切断した構成図と光線図である。

【図３】同実施の形態に係る偏光装置を説明する外周部
にて切断した構成図と光線図である。

【図４】同実施の形態に係る偏光装置に使用する偏光ビ
ームスプリッタアレイ等の斜視構成図である。

【図５】従来例の偏光照明装置の主要部の拡大図であ
る。

【図６】同従来例の偏光照明装置の主要部における欠点
を説明する図である。

【図７】同従来例の偏光照明装置の全体説明構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 光源部 ２ 第１レンズ板 2a 第１レンズ板を構成するレンズ ３ 第２レンズ板 3a 第２レンズ板を構成するレンズ ４ ＰＢＳアレイ 5,6 ＰＢＳアレイを構成するＰＢＳ ７ １／２波長板 ８ コンデンサーレンズ 9,10,11,15 ダイクロイックミラー（色分解光学系） 12,14 折曲げミラー 13,13R,13G,13B 偏光ビームスプリッタ（検光光学系） 16,16R,16G,16B ライトバルブ 18 クロスダイクロイックプリズム（合成光学系） 19 投射レンズ（投射光学系）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源部と、 複数のレンズを平面的に配置したレンズ板であって、前
   記光源部から射出した光源光を当該複数のレンズの構成
   する開口によって決定される光束に分割する第１レンズ
   板と、 複数のレンズを平面的に有する他のレンズ板であって、
   前記第１レンズ板の複数のレンズがそれぞれ当該他のレ
   ンズ板の複数のレンズ上に輝点を構成する第２レンズ板
   と、 該第２レンズ板の複数のレンズの個々の輝点から射出さ
   れた光が入射され、当該入射光をＰ偏光とＳ偏光に偏光
   分離して射出する偏光ビームスプリッタが複数連続して
   構成された偏光ビームスプリッタアレイと、 該偏光ビームスプリッタアレイ射出面側に設けられ、該
   偏光ビームスプリッタアレイによって偏光分離されて射
   出したＰ偏光とＳ偏光のうちの一方の偏光を他方の偏光
   に変換させるための１／２波長板とを有する偏光装置に
   おいて、 前記偏光ビームスプリッタアレイの射出面の略中央部で
   は、前記１／２波長板が前記偏光ビームスプリッタアレ
   イを構成する偏光ビームスプリッタの射出面の複数個に
   渡って全面に配置されていることを特徴とする偏光装
   置。
2. 【請求項２】光源部と、 複数のレンズを平面的に配置したレンズ板であって、前
   記光源部から射出した光源光を当該複数のレンズの構成
   する開口によって決定される光束に分割する第１レンズ
   板と、 複数のレンズを平面的に有する他のレンズ板であって、
   前記第１レンズ板の複数のレンズがそれぞれ当該他のレ
   ンズ板の複数のレンズ上に輝点を構成する第２レンズ板
   と、 該第２レンズ板の複数のレンズの個々の輝点から射出さ
   れた光が入射される複数の偏光ビームスプリッタが連続
   して構成され、当該入射光を前記偏光ビームスプリッタ
   の偏光分離部を透過する第１偏光と、当該偏光分離部に
   て反射され、隣接する偏光ビームスプリッタに入射さ
   せ、当該隣接する偏光ビームスプリッタの偏光分離部に
   よって前記第１偏光と同じ方向に第２偏光を射出させる
   偏光ビームスプリッタアレイと、 該偏光ビームスプリッタアレイ射出面側に設けられ、該
   偏光ビームスプリッタアレイによって偏光分離されて射
   出した第１偏光及び第２偏光のうちの一方を他方の偏光
   に変換させるための１／２波長板とを有する偏光装置に
   おいて、 前記偏光ビームスプリッタアレイの射出面の略中央部で
   は、前記１／２波長板が前記偏光ビームスプリッタアレ
   イを構成する偏光ビームスプリッタの射出面の複数個に
   渡って全面に配置されていることを特徴とする偏光装
   置。
3. 【請求項３】光源部を含む偏光装置と、 該偏光装置から射出するＰ偏光またはＳ偏光をＲ光、Ｇ
   光ならびにＢ光に分解する色分解光学系と、 該色分解光学系による各色光を各色光の信号によって変
   調して射出させる各色光毎に配置されたライトバルブ
   と、 該各色光のライトバルブの射出光から変調光を検光する
   検光光学系と、 該検光光学系による各色検光光を色合成する合成光学系
   と、 該合成光学系による合成光を投射する投射光学系と、を
   有する投射型表示装置において、 前記偏光装置は、 光源部と、 複数のレンズを平面的に配置したレンズ板であって、前
   記光源部から射出した光源光を当該複数のレンズの構成
   する開口によって決定される光束に分割する第１レンズ
   板と、 複数のレンズを平面的に有する他のレンズ板であって、
   前記第１レンズ板の複数のレンズがそれぞれ当該他のレ
   ンズ板の複数のレンズ上に輝点を構成する第２レンズ板
   と、 該第２レンズ板の複数のレンズの個々の輝点から射出さ
   れた光が入射され、当該入射光をＰ偏光とＳ偏光に偏光
   分離して射出する偏光ビームスプリッタが複数連続して
   構成された偏光ビームスプリッタアレイと、 該偏光ビームスプリッタアレイ射出面側に設けられ、該
   偏光ビームスプリッタアレイによって偏光分離されて射
   出したＰ偏光とＳ偏光のうちの一方の偏光を他方の偏光
   に変換させるための１／２波長板とを有する偏光装置で
   あって、 前記偏光ビームスプリッタアレイの射出面の略中央部で
   は、前記１／２波長板が前記偏光ビームスプリッタアレ
   イを構成する偏光ビームスプリッタの射出面の複数個に
   渡って全面に配置されている偏光装置であることを特徴
   とする投射型表示装置。
4. 【請求項４】光源部を含む偏光装置と、 該偏光装置を射出するＰ偏光またはＳ偏光をＲ光、Ｇ光
   ならびにＢ光に分解する色分解光学系と、 該色分解光学系による各色光を各色光の信号によって変
   調して射出させる各色光毎に配置されたライトバルブ
   と、 該各色光のライトバルブの射出光から変調光を検光する
   検光光学系と、 該検光光学系による各色検光光を色合成する合成光学系
   と、 該合成光学系による合成光を投射する投射光学系と、を
   有する投射型表示装置において、 前記偏光装置は、 光源部と、 複数のレンズを平面的に配置したレンズ板であって、前
   記光源部から射出した光源光を当該複数のレンズの構成
   する開口によって決定される光束に分割する第１レンズ
   板と、 複数のレンズを平面的に有する他のレンズ板であって、
   前記第１レンズ板の複数のレンズがそれぞれ当該他のレ
   ンズ板の複数のレンズ上に輝点を構成する第２のレンズ
   板と、 該第２レンズ板の複数のレンズの個々の輝点から射出さ
   れた光が入射される複数の偏光ビームスプリッタが連続
   して構成され、当該入射光を前記偏光ビームスプリッタ
   の偏光分離部を透過する第１偏光と、当該偏光分離部に
   て反射され、隣接する偏光ビームスプリッタに入射さ
   せ、当該隣接する偏光ビームスプリッタの偏光分離部に
   よって前記第１偏光と同じ方向に第２偏光を射出させる
   偏光ビームスプリッタアレイと、 該偏光ビームスプリッタアレイ射出面側に設けられ、該
   偏光ビームスプリッタアレイによって偏光分離されて射
   出した第１偏光及び第２偏光のうちの一方を他方の偏光
   に変換させるための１／２波長板とを有する偏光装置で
   あって、 前記偏光ビームスプリッタアレイの射出面の略中央部で
   は、前記１／２波長板が前記偏光ビームスプリッタアレ
   イを構成する偏光ビームスプリッタの射出面の複数個に
   渡って全面に配置されている偏光装置であることを特徴
   とする投射型表示装置。