JPH11174384A - 照明用光学装置 - Google Patents
照明用光学装置Info
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- JPH11174384A JPH11174384A JP9346279A JP34627997A JPH11174384A JP H11174384 A JPH11174384 A JP H11174384A JP 9346279 A JP9346279 A JP 9346279A JP 34627997 A JP34627997 A JP 34627997A JP H11174384 A JPH11174384 A JP H11174384A
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- lens
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- Polarising Elements (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 軽量かつコンパクトで、高い偏光変換効率を
有する偏光変換光学装置を提供する。 【解決手段】 偏光方向がランダムな光を出射する光源
と、該光源から出射される光を平行光とする反射鏡と、
光学的インテグレータ機能を有する第１のレンズアレイ
と第２のレンズアレイと、該第２のレンズアレイからの
光を被照射面に集光および照射させるレンズとを具備す
る照明用光学装置において、第１のレンズアレイに隣接
して複屈折性材料からなる複数個の三角プリズムが配置
され、第２のレンズアレイに隣接して複数個のλ／２板
が配置され、かつ前期第１のレンズアレイの各々のレン
ズが、前記三角プリズムのＰ偏光成分とＳ偏光成分に対
する平均的な偏角を相殺する量の偏芯を有していること
を特徴とする。
有する偏光変換光学装置を提供する。 【解決手段】 偏光方向がランダムな光を出射する光源
と、該光源から出射される光を平行光とする反射鏡と、
光学的インテグレータ機能を有する第１のレンズアレイ
と第２のレンズアレイと、該第２のレンズアレイからの
光を被照射面に集光および照射させるレンズとを具備す
る照明用光学装置において、第１のレンズアレイに隣接
して複屈折性材料からなる複数個の三角プリズムが配置
され、第２のレンズアレイに隣接して複数個のλ／２板
が配置され、かつ前期第１のレンズアレイの各々のレン
ズが、前記三角プリズムのＰ偏光成分とＳ偏光成分に対
する平均的な偏角を相殺する量の偏芯を有していること
を特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶素子などのラ
イトバルブを用いた投射型液晶表示装置に好適に用いら
れる照明用光学装置に関し、特に高効率化、高輝度化を
するための偏光変換光学装置を具備する照明用光学装置
に関するものである。
イトバルブを用いた投射型液晶表示装置に好適に用いら
れる照明用光学装置に関し、特に高効率化、高輝度化を
するための偏光変換光学装置を具備する照明用光学装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液晶素子などのライトバルブを用いた投
射型液晶表示装置を高輝度化にするためには、偏光板等
での損失を抑え、ライトバルブに効率よく直線偏光の入
射光を供給する照明用光学装置を適用することが重要な
課題である。前記目的のために、従来、図４に示すよう
なＰＢＳアレイとλ／２板を組み合わせた偏光変換光学
装置を用いた照明用光学装置が利用されている。図４に
おいて、光源１が発する光は、反射放物面鏡２により平
行光となり、第１のレンズアレイ４ｚに入射する。第１
のレンズアレイ４ｚは被照射面９と相似形の複数個のレ
ンズより構成され、入射光を第２のレンズアレイ６ｚの
対となるレンズの中心部に集光させる。そして、第２の
レンズアレイ６ｚと、レンズ７及びレンズ８は、第１の
レンズアレイ４ｚの各々のレンズ形状を被照射面９に複
数個重ね合わせて結像させる作用があり、光学的インテ
グレータを構成している。
射型液晶表示装置を高輝度化にするためには、偏光板等
での損失を抑え、ライトバルブに効率よく直線偏光の入
射光を供給する照明用光学装置を適用することが重要な
課題である。前記目的のために、従来、図４に示すよう
なＰＢＳアレイとλ／２板を組み合わせた偏光変換光学
装置を用いた照明用光学装置が利用されている。図４に
おいて、光源１が発する光は、反射放物面鏡２により平
行光となり、第１のレンズアレイ４ｚに入射する。第１
のレンズアレイ４ｚは被照射面９と相似形の複数個のレ
ンズより構成され、入射光を第２のレンズアレイ６ｚの
対となるレンズの中心部に集光させる。そして、第２の
レンズアレイ６ｚと、レンズ７及びレンズ８は、第１の
レンズアレイ４ｚの各々のレンズ形状を被照射面９に複
数個重ね合わせて結像させる作用があり、光学的インテ
グレータを構成している。
【０００３】偏光変換素子３０は、第２のレンズアレイ
６ｚと同一ピッチで、ＰＢＳとλ／２板を配列したもの
であり、その動作原理を図５に示す。ＰＢＳは第２のレ
ンズアレイ６ｚの直後に配置されているため、第１のレ
ンズアレイ４ｚによって集光された光は、各々のＰＢＳ
の入射光４１となる。ＰＢＳの斜面３１は、誘電体多層
膜を蒸着した干渉フィルターの一種であり、入射光４１
のＰ偏光成分を透過させ、Ｓ偏光成分を反射する作用を
もつ。ＰＢＳを透過したＰ偏光成分４２は、そのまま偏
光変換素子３０より出射される。一方、反射されたＳ偏
光成分４３は、反射面３２で再び反射され、その後λ／
２板５ｚでＰ偏光成分に変換され、偏光変換素子３０か
ら出射される。前記のようにして、光源の不定偏光光
は、その大部分がＰ偏光成分に変換されるため、偏光板
での損失を抑え、光の利用効率を高めることが可能とな
る。
６ｚと同一ピッチで、ＰＢＳとλ／２板を配列したもの
であり、その動作原理を図５に示す。ＰＢＳは第２のレ
ンズアレイ６ｚの直後に配置されているため、第１のレ
ンズアレイ４ｚによって集光された光は、各々のＰＢＳ
の入射光４１となる。ＰＢＳの斜面３１は、誘電体多層
膜を蒸着した干渉フィルターの一種であり、入射光４１
のＰ偏光成分を透過させ、Ｓ偏光成分を反射する作用を
もつ。ＰＢＳを透過したＰ偏光成分４２は、そのまま偏
光変換素子３０より出射される。一方、反射されたＳ偏
光成分４３は、反射面３２で再び反射され、その後λ／
２板５ｚでＰ偏光成分に変換され、偏光変換素子３０か
ら出射される。前記のようにして、光源の不定偏光光
は、その大部分がＰ偏光成分に変換されるため、偏光板
での損失を抑え、光の利用効率を高めることが可能とな
る。
【０００４】また、他の従来例として、特開平９−１４
６０６４号公報には、図６に示すようなウォラストンプ
リズムとλ／２板を組み合わせた偏光変換光学装置が開
示されている。図６において、光源５０１が発する不定
偏光光は反射鏡５０２で反射され、ＵＶ−ＩＲカットフ
ィルタによって、不要な波長域を除去された後、ウォラ
ストンプリズム５０５に入射する。ウォラストンプリズ
ム５０５は、入射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分を、光軸
に対してほぼ対照的な角度で分岐させる作用を有する。
これによって、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とは、第１のレ
ンズアレイ５０４に異なる角度で入射して、光束５２
４、５２５に示されるように、第２レンズアレイ５１０
近傍に分かれて集光する。こうして、第１レンズアレイ
５０４のレンズ数に比べて、２倍の光源像が第２レンズ
アレイ５１０近傍に形成される。
６０６４号公報には、図６に示すようなウォラストンプ
リズムとλ／２板を組み合わせた偏光変換光学装置が開
示されている。図６において、光源５０１が発する不定
偏光光は反射鏡５０２で反射され、ＵＶ−ＩＲカットフ
ィルタによって、不要な波長域を除去された後、ウォラ
ストンプリズム５０５に入射する。ウォラストンプリズ
ム５０５は、入射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分を、光軸
に対してほぼ対照的な角度で分岐させる作用を有する。
これによって、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とは、第１のレ
ンズアレイ５０４に異なる角度で入射して、光束５２
４、５２５に示されるように、第２レンズアレイ５１０
近傍に分かれて集光する。こうして、第１レンズアレイ
５０４のレンズ数に比べて、２倍の光源像が第２レンズ
アレイ５１０近傍に形成される。
【０００５】上記光源像に対応した第２レンズアレイ５
１０の一部に、λ／２板５０９が取り付けられ、例え
ば、光束５２５で形成される光源像に対応するレンズ部
のみに取り付けされ、光束５２５の偏光方向は、光束５
２４の偏光方向と同一方向に変換される。このため、光
源の不定偏光光は、ほとんどが同一方向の偏光成分に変
換され、偏光板等での損失を抑え、光の利用効率を高め
ることが可能となる。
１０の一部に、λ／２板５０９が取り付けられ、例え
ば、光束５２５で形成される光源像に対応するレンズ部
のみに取り付けされ、光束５２５の偏光方向は、光束５
２４の偏光方向と同一方向に変換される。このため、光
源の不定偏光光は、ほとんどが同一方向の偏光成分に変
換され、偏光板等での損失を抑え、光の利用効率を高め
ることが可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
４に示すようなＰＢＳアレイを用いた偏光変換素子の場
合、ＰＢＳ特性には入射角依存性と波長依存性があり、
液晶プロジェクタ等で利用されるような角度広がりを持
った広帯域の白色光に対して、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分
を効率よく分離することは困難である。また、分離され
たＳ偏光は反射面で一度反射した後に、出射する構成と
なっているが、反射面の反射率を１００％に保つことは
難しく、Ｓ偏光の一部が損失してしまう。このため、従
来のようなＰＢＳアレイを用いた偏光変換素子では、そ
の高効率化に限界を有していた。
４に示すようなＰＢＳアレイを用いた偏光変換素子の場
合、ＰＢＳ特性には入射角依存性と波長依存性があり、
液晶プロジェクタ等で利用されるような角度広がりを持
った広帯域の白色光に対して、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分
を効率よく分離することは困難である。また、分離され
たＳ偏光は反射面で一度反射した後に、出射する構成と
なっているが、反射面の反射率を１００％に保つことは
難しく、Ｓ偏光の一部が損失してしまう。このため、従
来のようなＰＢＳアレイを用いた偏光変換素子では、そ
の高効率化に限界を有していた。
【０００７】また、上記ウォラストンプリズムによる偏
光変換光学装置ではＰ偏光成分とＳ偏光成分とを良好な
特性で分離するため、プリズム材料として方解石などの
複屈折性を示す結晶を用いるが、図６に示されるよう
に、大きさが反射鏡の直径並の巨大な結晶が必要とな
る。通常、これらの反射鏡は直径が少なくとも６０ｍｍ
程度あり、このような大きさの方解石の結晶は、入手が
困難か、あるいは非常にコストアップとなり、ウォラス
トンプリズムを作製すること、そのものが困難となる。
光変換光学装置ではＰ偏光成分とＳ偏光成分とを良好な
特性で分離するため、プリズム材料として方解石などの
複屈折性を示す結晶を用いるが、図６に示されるよう
に、大きさが反射鏡の直径並の巨大な結晶が必要とな
る。通常、これらの反射鏡は直径が少なくとも６０ｍｍ
程度あり、このような大きさの方解石の結晶は、入手が
困難か、あるいは非常にコストアップとなり、ウォラス
トンプリズムを作製すること、そのものが困難となる。
【０００８】さらに、上記従来技術による偏光変換光学
装置では、偏光分離素子であるＰＢＳアレイやウォラス
トンプリズムが共に直方体状のガラスブロックであるこ
とから、システムの軽量化が妨げられるといった問題点
も有していた。
装置では、偏光分離素子であるＰＢＳアレイやウォラス
トンプリズムが共に直方体状のガラスブロックであるこ
とから、システムの軽量化が妨げられるといった問題点
も有していた。
【０００９】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたものであり、軽量かつコンパクトで、高い偏光変
換効率を有する偏光変換光学装置を提供することを目的
とする。
されたものであり、軽量かつコンパクトで、高い偏光変
換効率を有する偏光変換光学装置を提供することを目的
とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願請求項１記載の照明用光学装置は、偏光方向が
ランダムな光を出射する光源と、該光源から出射される
光を平行光とする反射鏡と、光学的インテグレータ機能
を有する第１のレンズアレイと第２のレンズアレイと、
該第２のレンズアレイからの光を被照射面に集光および
照射させるレンズとを具備する照明用光学装置におい
て、第１のレンズアレイに隣接して複屈折性材料からな
る複数個の三角プリズムが配置され、第２のレンズアレ
イに隣接して複数個のλ／２板が配置され、かつ前期第
１のレンズアレイの各々のレンズが、前記三角プリズム
のＰ偏光成分とＳ偏光成分に対する平均的な偏角を相殺
する量の偏芯を有していることを特徴とする。好ましく
は、前記複数個の三角プリズムが、第１のレンズアレイ
のピッチに合わせて配置されていることを特徴とする。
に、本願請求項１記載の照明用光学装置は、偏光方向が
ランダムな光を出射する光源と、該光源から出射される
光を平行光とする反射鏡と、光学的インテグレータ機能
を有する第１のレンズアレイと第２のレンズアレイと、
該第２のレンズアレイからの光を被照射面に集光および
照射させるレンズとを具備する照明用光学装置におい
て、第１のレンズアレイに隣接して複屈折性材料からな
る複数個の三角プリズムが配置され、第２のレンズアレ
イに隣接して複数個のλ／２板が配置され、かつ前期第
１のレンズアレイの各々のレンズが、前記三角プリズム
のＰ偏光成分とＳ偏光成分に対する平均的な偏角を相殺
する量の偏芯を有していることを特徴とする。好ましく
は、前記複数個の三角プリズムが、第１のレンズアレイ
のピッチに合わせて配置されていることを特徴とする。
【００１１】また、請求項２記載の照明用光学装置は、
前記複数個の三角プリズムが、その頂点の向きを交互に
反転して配置されたことを特徴とする。さらに、請求項
３記載の照明用光学装置は、前記記載の装置において、
前記第１のレンズアレイの各々のレンズ面が、水平方向
と垂直方向とで異なる曲率を有するトーリック面である
ことを特徴とする。
前記複数個の三角プリズムが、その頂点の向きを交互に
反転して配置されたことを特徴とする。さらに、請求項
３記載の照明用光学装置は、前記記載の装置において、
前記第１のレンズアレイの各々のレンズ面が、水平方向
と垂直方向とで異なる曲率を有するトーリック面である
ことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に、図面を用いて本発明の実
施の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実
施形態にかかる偏光変換光学装置を用いた照明用光学系
の構成概略図である。図１の照明用光学系は、光源１、
反射鏡２、被照射面９と、光学的インテグレータの作用
を有する２つのレンズアレイ４ａと６ａ、レンズ７と
８、偏光分離・変換素子である偏光プリズム３ａ、λ／
２板５ａとにより構成される。
施の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実
施形態にかかる偏光変換光学装置を用いた照明用光学系
の構成概略図である。図１の照明用光学系は、光源１、
反射鏡２、被照射面９と、光学的インテグレータの作用
を有する２つのレンズアレイ４ａと６ａ、レンズ７と
８、偏光分離・変換素子である偏光プリズム３ａ、λ／
２板５ａとにより構成される。
【００１３】前記照明用光学系において、まず、光源１
が発する光は、反射放物面鏡２により平行光となり、偏
光プリズム３ａに入射する。偏光プリズム３ａは、入射
光のＰ偏光成分とＳ偏光成分を所定の角度で分岐させ
る。分岐したＰ偏光成分とＳ偏光成分は第１のレンズア
レイ４ａによって、第２のレンズアレイ６上の異なる位
置に集光される。このうち、片方の偏光成分はλ／２板
５ａによって偏光方向が９０度回転する。その結果、照
明光はすべて同一の偏光方向に変換される。そして、第
２のレンズアレイ６とレンズ７と８が、第１のレンズア
レイ４ａのレンズ形状を多数重ねて結像させながら、被
照射面９を照明する。
が発する光は、反射放物面鏡２により平行光となり、偏
光プリズム３ａに入射する。偏光プリズム３ａは、入射
光のＰ偏光成分とＳ偏光成分を所定の角度で分岐させ
る。分岐したＰ偏光成分とＳ偏光成分は第１のレンズア
レイ４ａによって、第２のレンズアレイ６上の異なる位
置に集光される。このうち、片方の偏光成分はλ／２板
５ａによって偏光方向が９０度回転する。その結果、照
明光はすべて同一の偏光方向に変換される。そして、第
２のレンズアレイ６とレンズ７と８が、第１のレンズア
レイ４ａのレンズ形状を多数重ねて結像させながら、被
照射面９を照明する。
【００１４】図３は、上記の偏光変換の原理をより詳細
に説明するための説明図であり、図１のレンズアレイ部
の繰り返し単位の一部を抽出したものである。図３に
は、第１のレンズアレイのレンズ４、第２のレンズアレ
イのレンズ６と、それらの直前に配置された偏光プリズ
ム３とλ／２板５を示している。
に説明するための説明図であり、図１のレンズアレイ部
の繰り返し単位の一部を抽出したものである。図３に
は、第１のレンズアレイのレンズ４、第２のレンズアレ
イのレンズ６と、それらの直前に配置された偏光プリズ
ム３とλ／２板５を示している。
【００１５】まず、入射光２１は、偏光プリズム３によ
って、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とに分離される。偏光プ
リズム３は、入射面が傾斜した三角プリズムである。プ
リズムの形状は、図３に示す他、入射面と出射面が非平
行であれば、例えば、出射面側に傾斜をつけるなど、ど
のようなものでも適宜選択して用いることができること
は言うまでもない。また、偏光プリズム３は、光学的異
方性を有する複屈折性材料で作られており、入射光のＰ
偏光成分とＳ偏光成分に対して、異なる屈折率を示すよ
うに結晶軸を選択する。このため、偏光プリズム３の入
射光２１は、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分で異なる屈折力を
受け、例えばＰ偏光成分が２２の光路、Ｓ偏光成分が２
３の光路と言うように、２つの方向に分離され、レンズ
４に入射される。
って、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とに分離される。偏光プ
リズム３は、入射面が傾斜した三角プリズムである。プ
リズムの形状は、図３に示す他、入射面と出射面が非平
行であれば、例えば、出射面側に傾斜をつけるなど、ど
のようなものでも適宜選択して用いることができること
は言うまでもない。また、偏光プリズム３は、光学的異
方性を有する複屈折性材料で作られており、入射光のＰ
偏光成分とＳ偏光成分に対して、異なる屈折率を示すよ
うに結晶軸を選択する。このため、偏光プリズム３の入
射光２１は、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分で異なる屈折力を
受け、例えばＰ偏光成分が２２の光路、Ｓ偏光成分が２
３の光路と言うように、２つの方向に分離され、レンズ
４に入射される。
【００１６】レンズ４は、レンズ６付近に焦点を持つ、
例えば球面レンズであり、偏光プリズム３のＰ偏光成分
とＳ偏光成分に対する平均的な偏角を相殺する量の偏芯
を具備するように設定されることが重要である。レンズ
面の形状は、各種収差を補正するため、球面以外に、水
平方向と垂直方向で異なる曲率を有するトーリック面と
したり、高次多項式で表現される非球面形状としてもよ
い。各偏光成分２２、２３はレンズの有する偏芯によっ
て、ほぼ対照的にレンズ４を出射し、レンズ６上の異な
る位置、例えばＰ偏光成分は位置２４に、Ｓ偏光成分は
位置２５に集光される。なお、偏光プリズムと第１のレ
ンズアレイの配置に関しては、図３とは逆に、第１のレ
ンズアレイの直後に偏光プリズムを配置してもよく、こ
のような配置においても、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とが
レンズ５上の異なる位置２４、２５に集光される上記作
用に変化はない。
例えば球面レンズであり、偏光プリズム３のＰ偏光成分
とＳ偏光成分に対する平均的な偏角を相殺する量の偏芯
を具備するように設定されることが重要である。レンズ
面の形状は、各種収差を補正するため、球面以外に、水
平方向と垂直方向で異なる曲率を有するトーリック面と
したり、高次多項式で表現される非球面形状としてもよ
い。各偏光成分２２、２３はレンズの有する偏芯によっ
て、ほぼ対照的にレンズ４を出射し、レンズ６上の異な
る位置、例えばＰ偏光成分は位置２４に、Ｓ偏光成分は
位置２５に集光される。なお、偏光プリズムと第１のレ
ンズアレイの配置に関しては、図３とは逆に、第１のレ
ンズアレイの直後に偏光プリズムを配置してもよく、こ
のような配置においても、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とが
レンズ５上の異なる位置２４、２５に集光される上記作
用に変化はない。
【００１７】レンズ６には、例えばＳ偏光成分が集光さ
れる位置２５にλ／２板５が、貼り付けられている。図
３では、λ／２板５をレンズ６の直前に貼り付けている
が、これはレンズ６の直後であってもよい。λ／２板に
は偏光方向を９０度回転させる作用があるため、入射し
たＳ偏光成分はＰ偏光成分に変換される。その結果、レ
ンズ６の出射光はすべてがＰ偏光成分となる。あるい
は、λ／２板５をＰ偏光成分の集光位置２４に配置すれ
ば、レンズ６の出射光はそのすべてがＳ偏光成分とな
る。
れる位置２５にλ／２板５が、貼り付けられている。図
３では、λ／２板５をレンズ６の直前に貼り付けている
が、これはレンズ６の直後であってもよい。λ／２板に
は偏光方向を９０度回転させる作用があるため、入射し
たＳ偏光成分はＰ偏光成分に変換される。その結果、レ
ンズ６の出射光はすべてがＰ偏光成分となる。あるい
は、λ／２板５をＰ偏光成分の集光位置２４に配置すれ
ば、レンズ６の出射光はそのすべてがＳ偏光成分とな
る。
【００１８】上述のように構成することにより、光源の
不定偏光光を特定の偏光成分に変換する偏光変換光学装
置が、高効率かつ軽量で、コンパクトなものとして作製
されることが可能となる。
不定偏光光を特定の偏光成分に変換する偏光変換光学装
置が、高効率かつ軽量で、コンパクトなものとして作製
されることが可能となる。
【００１９】図２に、本発明による第２の実施形態にか
かる偏光変換光学装置の構成概略図を示す。照明用光学
装置の配置構成は、図１とほぼ同様であるが、偏光プリ
ズム３ｂの頂点の向きを交互に反転させて配列してお
り、それに合わせて、第１のレンズアレイ４ｂの偏芯と
波長板５ｂの貼り付け位置を変更している。このような
構成にすることにより、第２のレンズアレイにおいて集
光される各偏光成分を隣接するレンズ間で同一方向と
し、隣り合ったλ／２板を共有させている。動作原理に
関しては、図１の場合と同様である。
かる偏光変換光学装置の構成概略図を示す。照明用光学
装置の配置構成は、図１とほぼ同様であるが、偏光プリ
ズム３ｂの頂点の向きを交互に反転させて配列してお
り、それに合わせて、第１のレンズアレイ４ｂの偏芯と
波長板５ｂの貼り付け位置を変更している。このような
構成にすることにより、第２のレンズアレイにおいて集
光される各偏光成分を隣接するレンズ間で同一方向と
し、隣り合ったλ／２板を共有させている。動作原理に
関しては、図１の場合と同様である。
【００２０】上記の実施形態においては、光学的インテ
グレータを構成する２つのレンズアレイがすべて同一形
状であるものを説明した。しかしながら、本発明による
偏光変換光学装置は、２つのレンズアレイの大きさが異
なる場合や、第２のレンズアレイを異形分割した場合で
あっても、偏光プリズムの頂角や取り付け方向、第１の
レンズアレイの偏芯を適切に選択することにより、本発
明が実施できることは言うまでもない。
グレータを構成する２つのレンズアレイがすべて同一形
状であるものを説明した。しかしながら、本発明による
偏光変換光学装置は、２つのレンズアレイの大きさが異
なる場合や、第２のレンズアレイを異形分割した場合で
あっても、偏光プリズムの頂角や取り付け方向、第１の
レンズアレイの偏芯を適切に選択することにより、本発
明が実施できることは言うまでもない。
【００２１】
【発明の効果】上述のように、請求項１記載の発明によ
れば、複屈折性を有する複数個の三角プリズムにより入
射光を偏光分離することによって、波長依存性を示さな
い高効率の偏光変換光学装置を実現すると共に、複屈折
材料からなるプリズムの大きさを入手が容易な大きさま
で小型化し、コスト削減も可能とする。さらに、同程度
の厚さの直方体状プリズムを使用する、従来のＰＢＳア
レイ方式と比較して、ガラス材料が占める体積を半減さ
せて、軽量かつコンパクト化することが可能となる。さ
らに、偏芯を設けたことにより、Ｐ偏光成分とＳ偏光成
分が第１のレンズアレイを対照的に出射するようになる
ため、リフレクタと２つのレンズアレイを一直線上に配
置することが可能となり、光学系のアライメントが容易
となる。
れば、複屈折性を有する複数個の三角プリズムにより入
射光を偏光分離することによって、波長依存性を示さな
い高効率の偏光変換光学装置を実現すると共に、複屈折
材料からなるプリズムの大きさを入手が容易な大きさま
で小型化し、コスト削減も可能とする。さらに、同程度
の厚さの直方体状プリズムを使用する、従来のＰＢＳア
レイ方式と比較して、ガラス材料が占める体積を半減さ
せて、軽量かつコンパクト化することが可能となる。さ
らに、偏芯を設けたことにより、Ｐ偏光成分とＳ偏光成
分が第１のレンズアレイを対照的に出射するようになる
ため、リフレクタと２つのレンズアレイを一直線上に配
置することが可能となり、光学系のアライメントが容易
となる。
【００２２】請求項２記載の発明によれば、第２のレン
ズアレイにおいて集光された各々の偏光成分が隣接する
レンズ間で同一方向となるため、隣接したλ／２板を共
有し、該板の数を半減させ、作製工程をより簡素化する
ことができる。
ズアレイにおいて集光された各々の偏光成分が隣接する
レンズ間で同一方向となるため、隣接したλ／２板を共
有し、該板の数を半減させ、作製工程をより簡素化する
ことができる。
【００２３】請求項３記載の発明によれば、第１のレン
ズアレイの各々のレンズ面を水平方向と垂直方向とで異
なる曲率を有するトーリック面とすることにより、偏光
プリズムで生じる非点収差が補正され、第２のレンズア
レイにおいて、効率よく光が集束するため、偏光変換効
率をより高めることが可能となる。
ズアレイの各々のレンズ面を水平方向と垂直方向とで異
なる曲率を有するトーリック面とすることにより、偏光
プリズムで生じる非点収差が補正され、第２のレンズア
レイにおいて、効率よく光が集束するため、偏光変換効
率をより高めることが可能となる。
【図１】本発明の第１の実施形態による照明用光学装置
の構成概略図である。
の構成概略図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による照明用光学装置
の構成概略図である。
の構成概略図である。
【図３】本発明の偏光変換光学装置の動作原理説明図で
ある。
ある。
【図４】従来のＰＢＳアレイを用いた照明用光学装置の
構成概略図である。
構成概略図である。
【図５】従来のＰＢＳアレイの動作原理説明図である。
【図６】従来のウォラストンプリズムを用いた照明用光
学装置の構成概略図である。
学装置の構成概略図である。
１、５０１ 光源 ２、５０２ 反射鏡 ３、３ａ、３ｂ 偏光プリズム ４、４ａ、４ｂ、４ｚ、５０４ 第１のレンズアレイ ５、５ａ、５ｂ、５ｚ、５０９ λ／２板 ６、６ｚ、５１０ 第２のレンズアレイ ７、８ 集光用レンズ ９ 被照射面 ２１、４１ 入射光 ２２、４２ Ｐ偏光成分の光路 ２３、４３ Ｓ偏光成分の光路 ２４ Ｐ偏光成分の集光位置 ２５ Ｓ偏光成分の集光位置 ３０ 偏光変換素子（ＰＢＳ及びλ／２板） ３１ ＰＢＳの斜面 ３２ 反射面 ５０３ ＵＶ−ＩＲカットフィルタ ５０５ ウォラストンプリズム ５２４、５２５ 光束
Claims (3)
- 【請求項１】 偏光方向がランダムな光を出射する光源
と、該光源から出射される光を平行光とする反射鏡と、
光学的インテグレータ機能を有する第１のレンズアレイ
と第２のレンズアレイと、該第２のレンズアレイからの
光を被照射面に集光および照射させるレンズとを具備す
る照明用光学装置において、第１のレンズアレイに隣接
して複屈折性材料からなる複数個の三角プリズムが配置
され、第２のレンズアレイに隣接して複数個のλ／２板
が配置され、かつ前期第１のレンズアレイの各々のレン
ズが、前記三角プリズムのＰ偏光成分とＳ偏光成分に対
する平均的な偏角を相殺する量の偏芯を有していること
を特徴とする照明用光学装置。 - 【請求項２】 前記複数個の三角プリズムが、その頂点
の向きを交互に反転して配置されたことを特徴とする照
明用光学装置。 - 【請求項３】 前記第１のレンズアレイの各々のレンズ
面が、水平方向と垂直方向とで異なる曲率を有するトー
リック面であることを特徴とする請求項１乃至２記載の
照明用光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9346279A JPH11174384A (ja) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | 照明用光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9346279A JPH11174384A (ja) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | 照明用光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11174384A true JPH11174384A (ja) | 1999-07-02 |
Family
ID=18382330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9346279A Pending JPH11174384A (ja) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | 照明用光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11174384A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100478906B1 (ko) * | 1999-02-23 | 2005-03-28 | 세이코 엡슨 가부시키가이샤 | 편광 변환 광학계, 조명 광학계, 및 투사기 |
| JP2007078951A (ja) * | 2005-09-13 | 2007-03-29 | Canon Inc | 光学系および画像投射装置 |
-
1997
- 1997-12-16 JP JP9346279A patent/JPH11174384A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100478906B1 (ko) * | 1999-02-23 | 2005-03-28 | 세이코 엡슨 가부시키가이샤 | 편광 변환 광학계, 조명 광학계, 및 투사기 |
| JP2007078951A (ja) * | 2005-09-13 | 2007-03-29 | Canon Inc | 光学系および画像投射装置 |
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