KR100267153B1 - 편광장치 및 이를 이용한 투사 광학 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 편광장치 및 이를 이용한 투사 광학 장치에 관한 것으로, 표시 화면의 조도를 높게 하여 1000∼1200 루멘으로 하는 것을 과제로 한다. 해결수단은 광이 진행하는 순서로, 350W의 메탈 할라이드 램프(11)와, 편광장치(13)와, 라이트 밸브(15)와, 검광자(16)와, 투사렌즈(19)를 갖는다. 편광장치(13)는 반사형인 제1 편광 요소(20)와, 염료계 분자를 분산한 구성의 흡수형인 제2 편광 요소(21)가 각각의 투과축(22, 24)을 동시에 X축 방향으로 일치시켜 배치된 구성이다. 제1 편광요소(20)는 광을 흡수하지 않고, 가열되기 어렵다. 제2 편광 요소(21)가 흡수하는 것은 제1 편광 요소(20)에 의해서 반사시키지 않고 남은 Y편광에 한하고, 제2 편광 요소(21)도 가열되기 어렵다. 제2 편광 요소(21)는 편광도가 높은 편광을 내보내도록 구성한다.

Description

편광장치 및 이를 이용한 투사 광학 장치

본 발명은 편광장치 및 이를 이용한 투사 광학 장치에 관한 것이다.

최근, 라이트 밸브(light valve)를 사용한 투사 광학 장치는 표시 화면의 품질의 향상를 위해서 고조도화가 요구되고 있다. 종래는, 표시 화면의 조도는 약 600 루멘(lumen)이지만, 최근에서는, 1000∼1200 루멘의 조도가 요구되고 있다. 표시 화면의 고조도화를 위해서는 광원의 광도를 높게 할 필요가 있어, 종래에는 250W의 메탈 할라이드 램프(metal halide lamp)였으나, 예를들어 350W의 메탈 할 라이드 램프를 사용해야만 했다. 메탈 할라이드 램프로 와트수를 높이면 라이트 밸브와 메탈 할라이드 램프 사이에 배치된 편광장치의 표면에서의 조도가 종래의 최대 100만 룩스(lux)로부터 최대 약 200만 룩스로 약 2배로 늘어난다. 따라서, 편광장치를 열에 강한 구성으로 해야만 했다.

종래의 라이트 밸브를 사용한 투사 광학 장치는 광이 진행하는 순서에 따라 250W의 메탈 할라이드 램프, 편광장치, 라이트 밸브, 검광자, 투사 렌즈가 배치된 구성이다.

편광장치는 염료계 분자를 분산하거나, 옥소계 분자를 분산한 구성이다. 이 편광 장치는 라이트 밸브에 있어서 불필요한 불필요 편광을 주로 흡수시키고, 라이트 밸브에 있어서 필요한 필요 편광은 주로 투과시키는 소위 흡수형이다.

라이트 밸브에 있어서 불필요한 불필요 편광이 흡수되면, 열로 변환되어, 편광장치의 온도가 상승하게 된다. 수명등 신뢰성을 보증하기 위해서 염료계 분자를 분산한 편광자에서는 편광자 자체의 온도를 70℃ 이하, 옥소계 분자를 분산한 편광자에서는 편광자 자체의 온도를 60℃ 이하로 설정할 필요가 있다. 250W의 메탈 할라이드 램프를 350W의 메탈 할라이드 램프로 한 경우에는 편광자에는 최대 200만 룩스의 광이 조사되어, 이것의 약 절반인 불필요 편광을 흡수함으로서 온도가 상기한 허용 온도 이상으로 상승해 버린다. 따라서, 편광자의 온도를 상기 허용 온도 이하로 억제하기 위해서 대규모의 냉각 구조가 필요하고, 그 결과, 투사 광학 장치가 대형화 되고 또 고가로 된다.

따라서, 본 발명은 상기 과제를 해결한 편광 장치 및 이를 이용한 투사 광학장치를 제공하는 것을 개괄적 과제로 한다. 본 발명의 더 구체적인 과제는, 광원으로 부터의 불필요 광을 반사하여 소망하는 편광 성분만을 통과시키는 편광장치 및 이러한 편광장치를 이용한 투사 광학 장치를 제공하는 것에 있다.

제1도는 본 발명의 제1 실시예가 되는 투사 광학 장치를 나타낸 도면.

제2도는 제1도 중의 제1 편광 요소를 나타낸 도면.

제3도는 제2도의 제1 편광 요소의 변형예를 나타낸 도면.

제4도는 제1 편광 요소의 투과율 특성을 나타낸 도면.

제5도는 제1 편광 요소의 반사율 특성을 나타낸 도면.

제6도는 제2 편광 요소의 투과율 특성을 나타낸 도면.

제7도는 편광장치의 투과율 특성을 나타낸 도면.

제8도는 제1 편광 요소의 구성예 및 그 반사 특성을 나타낸 도면.

제9도는 제1 편광 요소의 다른 구성예 및 그 반사 특성을 나타낸 도면.

제10도는 제1 편광 요소의 또 다른 구성예를 나타낸 도면.

제11도는 제1 편광 요소의 또 다른 구성예를 나타낸 도면.

제12도는 본 발명의 제2 실시예가 되는 투사 광학 장치를 나타낸 도면.

제13도는 본 발명의 제3 실시예가 되는 투사 광학 장치를 나타낸 도면.

제14도는 본 발명의 제4 실시예가 되는 투사 광학 장치를 나타낸 도면.

제15도는 본 발명의 제5 실시예가 되는 투사 광학 장치를 나타낸 도면.

제16도는 본 발명의 제6 실시예가 되는 투사 광학 장치를 나타낸 도면.

제17도는 제12도 중의 편광장치(80B)를 취출하여 나타낸 도면.

제18도는 제17도의 편광장치의 필요 편광의 투과율 특성을 나타낸 도면.

제19도는 제4도 중의 선1와 제6도중의 선Ⅳ를 나란히 나타낸 도면.

제20도는 본 발명의 제7 실시예가 되는 투사 광학 장치를 나타낸 도면.

제21도는 본 발명의 제8 실시예가 되는 투사 광학 장치를 나타낸 도면.

제22도는 미광의 발생을 설명하는 도면.

제23도는 미광을 설명하는 상세한 도면,

제24도는 본 발명의 제9 실시예를 나타낸 도면.

제25도는 본 발명의 제10 실시예가 되는 투사 광학 장치의 일부를 나타낸 도면.

제26도는 본 발명의 제 11 실시예가 되는 투사 광학 장치의 일부를 나타낸 도면.

제27도는 본 발명의 제 12실시예가 되는 투사 광학 장치의 일부를 나타낸 도면.

제28도는 본 발명의 제 13실시예가 되는 투사 광학 장치의 일부를 나타낸 도면.

제29도는 본 발명의 제 14실시예가 되는 투사 광학 장치의 일부를 나타낸 도면.

제30도는 본 발명의 제 15실시예가 되는 투사 광학 장치의 일부를 나타낸 도면.

제31도는 본 발명의 제 16실시예가 되는 투사 광학 장치의 일부를 나타낸 도면.

제32도는 본 발명의 제17 실시예가 되는 투사 광학 장치의 일부를 나타낸 도면.

제33도는 본 발명의 제 18실시예가 되는 투사 광학 장치의 일부를 나타낸 도면.

제34도는 본 발명의 제 19실시예가 되는 투사 광학 장치의 일부를 나타낸 도면.

제35도는 본 발명의 제 20실시예가 되는 투사 광학 장치의 일부를 나타낸 도면.

제36도는 본 발명의 제 21실시예가 되는 투사 광학 장치의 일부를 나타낸 도면.

제37도는 본 발명의 제 22실시예가 되는 투사 광학 장치의 일부를 나타낸 도면.

제38도는 본 발명의 제 23실시예가 되는 투사 광학 장치의 일부를 나타낸 도면.

제39도는 본 발명의 제 24실시예가 되는 투사 광학 장치의 일부를 나타낸 도면.

제40도는 본 발명의 제 25실시예가 되는 투사 광학 장치의 일부를 나타낸 도면.

제41도는 본 발명의 제 26실시예가 되는 투사 광학 장치의 일부를 나타낸 도면.

제42도는 본 발명의 제 27실시예가 되는 투사 광학 장치의 일부를 나타낸 도면.

제43도는 본 발명의 제 28실시예가 되는 투사 광학 장치의 일부를 나타낸 도면.

제44도는 본 발명의 제 29실시예가 되는 투사 광학 장치의 일부를 나타낸 도면.

제45 (a), (b)도는, 본 발명의 제30 실시예에 의한 편광 처리 장치의 구성을 나타낸 도면.

제46도는 본 발명의 제31 실시예에 의한 편광 처리 장치의 구성을 나타낸 도면.

제47도는 본 발명의 제31 실시예에 의한 편광 처리 장치의 구성을 나타낸 다른 도면.

제48도는 본 발명의 제32 실시예에 의한 편광 처리 장치의 구성을 나타낸 도면.

제49도는 본 발명의 제33 실시예에 의한 편광 처리 장치의 구성을 나타낸 도면.

제50도는 본 발명의 제34 실시예에 의한 편광 처리 장치의 구성을 나타낸 도면.

제51도는 본 발명의 제35 실시예에 의한 편광 처리 장치의 구성을 나타낸 도면.

제52도는 본 발명의 제36 실시예에 의한 편광 처리 장치의 구성을 나타낸 도면.

제53도는 본 발명의 제37 실시예에 의한 편광 처리 장치의 구성을 나타낸 다른 도면.

제54도는 본 발명의 제38 실시예에 의한 편광 처리 장치의 구성을 나타낸 도면.

제55도는 본 발명의 제39 실시예에 의한 투사 광학 장치의 구성을 나타낸 도면.

제56도는 본 발명의 제40 실시예에 의한 투사 광학 장치의 구성을 나타낸 도면.

제57도는 본 발명의 제41 실시예에 의한 직사형 액정 표시 장치의 구성을 나타낸 도면.

제58도는 본 발명의 제42 실시예에 의한 직사형 액정 표시 장치의 구성을 나타낸 도면.

제59도는 종래의 광원으로부터 출사되는 백색광빔의 스팩트럼을 나타낸 도면.

제60도는 자외선 차단 필터의 특성을 나타낸 도면.

제61도는 제59도의 스팩트럼의 광빔을 제60도의 필터에 통과시킨 경우의 스팩트럼을 나타낸 도면.

제62도는 제61도의 스팩트럼의 광빔을 반사형 편광 요소에 통과시킨 경우에 얻어지는 스팩트럼을 나타낸 도면.

제63도는 본 발명의 제43 실시예에 의한 투사 광학 장치의 구성을 나타낸 도면.

제64도는 본 발명의 제44 실시예에 의한 투사 광학 장치의 구성을 나타낸 도면.

제65도는 본 발명의 제45 실시예에 의한 투사 광학 장치의 구성을 나타낸 도면.

제66도는 본 발명의 제46 실시예에 의한 투사 광학 장치의 구성을 나타낸 도면.

제67도는 본 발명의 제47 실시예에 의한 투사 광학 장치의 구성을 나타낸 도면.

제68도는 본 발명의 제48 실시예에 의한 투사 광학 장치의 구성을 나타낸 도면.

제69 (a), (b)도는, 제68도의 구성에서 사용되는 자외선 차단 필터의 작용을 설명하는 도면.

제70도는 제68도의 구성에서 사용되는 자외선 차단 필터의 작용을 설명하는 다른 도면.

제71도는 본 발명의 제49 실시예에 의한 자외선 차단 필터의 구성을 나타낸 도면.

제72 (a), (b)도는, 본 발명의 제50 실시예에 의한 자외선 차단 필터의 구성을 나타낸 도면.

제73 (a), (b)도는, 본 발명의 제51 실시예에 의한 자외선 차단 필터의 구성을 나타낸 도면.

본 발명은, 상기 과제를,

청구항1에 기재한 바와같이

입사광이 조사되어 이것을 소정의 편광면을 갖는 편광으로 변환하는 편광장치이고,

상기 입사광 중에 포함된 편광성분 중, 상기 소정의 편광면을 갖는 편광성분을 선택적으로 통과시키고, 다른 편광 성분을 반사하는 제1 편광 요소와,

상기 소정의 편광면을 갖는 편광 성분을 투과시키고, 다른 편광 성분을 흡수하는 제2 편광 요소로 되고,

상기 제1 편광 요소와 상기 제2 편광 요소는 각각의 투과축을 일치시켜 배치 설비되고,

이 때, 상기 제1 편광 요소는 상기 제2 편광 요소에 대하여 상기 입사광의 광로상, 상류측에 위치하도록 배치된 구성으로 한 것을 특징으로 하는 편광 장치에 의해, 또는

청구항 2에 기재한 바와 같이, 상기 제1 편광 요소와 상기 제2 편광 요소는 서로 밀착하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항1 기재의 편광 장치에 의해, 또는

청구항 3에 기재한 바와 같이

또, 상기 제1 편광 요소 보다도 상기 입사광의 광로상, 상류측에 배치 설비된 콘덴서 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 청구항1 또는 2기재의 편광장치에 의해, 또는

청구항 4에 기재한 바와 같이,

상기 콘덴서 렌즈는 상기 제1 편광 요소에 밀착하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항3 기재의 편광 장치에 의해,

또는 청구항 5에 기재한 바와 같이,

상기 제1 편광 요소는 우회전의 원편광 및 좌회전의 원편광중 한쪽을 선택적으로 반사시키는 액정층과, 상기 제1 편광 요소를 통과하는 광빔의 광로상, 상기 액정층에 인접하여 형성되어 통과하는 광빔의 위상을 약 1/4 파장 변화시키는 위상차 보상판으로 된 것을 특징으로 하는 청구항 1∼ 4중, 어느 한항 기재의 편광장치에 의해서 또는

청구항 6에 기재한 바와같이,

상기 제1 편광 요소는, 삼원색의 제1 색의 광빔에 대하여 작용하고, 우회전의 원편광 성분 및 좌회전의 원편광 성분중 한쪽을 선택적으로 반사하는 제1 액정층과, 삼원색의 제2 색의 광빔에 대하여 작용하여 우회전의 원편광 성분 및 좌회전의 원편광 성분중 한쪽을 선택적으로 반사하는 제2 액정층과, 삼원색의 제3 색의 광빔에 대하여 작용하여 우회전의 원편광 성분 및 좌회전의 원편광 성분중 한쪽을 선택적으로 반사하는 제3 액정층을 적층한 적층 구조와, 상기 적층 구조의 일측에 형성되어 상기 적층 구조를 통과하는 광빔의 위상을 약 1/4 파장 변화시키는 위상차 보상층으로 된 것을 특징으로 하는 청구항1 기재의 편광 장치에 의해 또는

청구항7에 기재한 바와 같이,

상기 제1 편광 요소는, 삼원색의 제1 색의 광빔에 대하여 작용하여 우회전의 원편 광성분 및 좌회전의 원편광 성분의 한쪽을 선택적으로 반사하는 제1 액정층과, 상기 제1 색의 광빔에 대하여 작용하여 그 위상을 약 1/4 파장 변화시키는 제1 위상차 보상층과, 삼원색의 제2 색의 광빔에 대하여 작용하여 우회전의 원편광성분 및 좌회전의 원편광 성분의 한쪽을 선택적으로 반사하는 제2 액정층과, 상기 제2 색의 광빔에 대하여 작용하여 그 위상을 약 1/4 파장 변화시키는 제2 위상차 보상층과, 삼원색의 제3 색의 광빔에 대하여 작용하여 우회전의 원편광 성분 및 좌회전의 원편광 성분의 한쪽을 선택적으로 반사하는 제3 액정층과, 상기 제3 색의 광빔에 대하여 작용하여 그 위상을 약 1/4 파장 변화시키는 제3 위상차 보상층으로 된 것을 특징으로 하는 청구항1 기재의 편광 장치에 의해 또는

청구항 8에 기재한 바와 같이,

상기 제1 편광 요소는, 상기 입사광이 입사하는 측에 자외선을 차단하는 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 청구항 1∼7중, 어느 한항 기재의 편광 장치에 의해, 또는

청구항9에 기재한 바와 같이,

상기 필터는 다층막으로 되고, 자외선을 반사하는 자외선 반사 필터인 것을 특징으로 하는 청구항8 기재의 편광 장치에 의해, 또는

청구항 10에 기재한 바와 같이,

상기 필터는 상기 입사광의 광로중에 배치 설비되고, 각각 자외선을 반사하는 복수의 필터 요소로 된 것을 특징으로 하는 청구항8 또는 9기재의 편광 장치에 의해, 또는

청구항 11에 기재한 바와 같이,

상기 복수의 필터 요소중, 하나의 필터 요소는 다른 필터 요소에 대하여 경사져 배치 설비된 것을 특징으로 하는 청구항10 기재의 편광 장치에 의해, 또는

청구항 12에 기재한 바와 같이,

상기 필터는, 상기 제1 편광 요소 상에 밀착하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 8 내지 10중, 어느 한항 기재의 편광 장치에 의해, 또는

청구항 13에 기재한 바와 같이,

광원과,

상기 광원으로 부터 출사되는 출사광빔의 광로중에 배치 설비되고 이것을 복수의 색광빔으로 분리하는 색분리 광학계와, 각각 상기 복수의 색광빔의 하나의 광로중에 배치 설비되고 상기 광로를 통과하는 색광빔을 공간 변조하여 변조색 광빔을 형성하는 복수의 라이트 밸브와,

각각, 상기 복수의 라이트 밸브중 하나로 입사하는 색광빔의 입사 광로중에 삽입되고, 상기 입사광로를 통과하는 색광빔을 소정의 편광면에 편광시키는 복수의 편광 수단과,

상기 변조색 광빔을 합성하여 형성한 합성광빔을 스크린상에 투사하는 투사광학계로 된 투사 광학 장치에 있어서,

상기 복수의 편광 수단중의 적어도 하나는 상기 입사색 광빔중의 편광 성분중 상기 소정의 편광면을 갖는 소정의 직선 편광 성분을 선택적으로 통과시키고, 상기 직선 편광 성분 이외의 편광 성분을 실질적으로 반사하는 반사형 편광 요소를 갖는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 14에 기재한 바와같이,

상기 복수의 편광 수단의 각각이 상기 반사형 편광 요소를 갖는 것을 특징으로 하는 청구항13 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 15에 기재한 바와 같이,

상기 반사형 편광 요소를 갖는 편광수단은 상기 색광빔의 진행 방향위, 상기 반사형 편광 요소 보다도 후방으로 상기 직선 편광 성분을 선택적으로 통과시키고, 상기 직선 편광성분 이외의 편광성분을 실질적으로 흡수하는 흡수형 편광 요소를, 상기 반사형 편광 요소의 투과축과 상기 흡수형 편광 요소의 투과축이 실질적으로 일치하도록 더 배치 설비한 것을 특징으로 하는 청구항 13 또는 14 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 16에 기재한 바와 같이,

상기 반사형 편광 요소는 액정을 포함하는 반사층과, 상기 반사층상에 적층되어 통과하는 색광빔의 위상을 약 1/4 파장만큼 변위시키는 위상차층으로 된 것을 특징으로 하는 청구항 13∼15중, 어느 한항 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 17에 기재한 바와 같이,

상기 복수의 편광 수단 중 적어도 하나는 상기 색광빔이 입사하는 측으로 상기 입사광 빔중의 편광 성분중, 상기 소정의 편광면을 갖는 소정의 직선 편광 성분을 선택적으로 통과시키고, 상기 직선 편광 성분 이외의 편광성분을 실질적으로 흡수하는 흡수형 편광 요소를 갖는 것을 특징으로 하는 청구항 13 기재의 투사 광학장치에 의해, 또는

청구항 18에 기재한 바와 같이,

상기 흡수형 편광 요소는, 상기 색분리 광학계에서 분리된 색광빔중, 가장 조도가 낮은 것에 대해서 설비되는 것을 특징으로 하는 청구항 17 기재의 투사 광학장치에 의해, 또는

청구항 19에 기재한 바와 같이,

상기 흡수형 편광 요소는, 청색광빔에 대해서 설비되는 것을 특징으로 하는 청구항 17 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 20에 기재한 바와 같이,

또, 상기 투사 광학 장치는 광원으로부터 상기 반사형 편광 요소에 도달하는 미광의 광로상에, 상기 미광을 차단하도록 설비한 마스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 청구항 13∼19중, 어느 한항 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 21에 기재한 바와 같이,

상기 분리 광학계가 형성하는 복수의 색광빔은 제1 색광빔과 제2 색광빔을 포함하고,

상기 복수의 라이트 밸브는, 상기 제1 색광빔에 작용하는 제1 라이트 밸브와, 상기 제2 색광빔에 작용하는 제2 라이트 밸브를 포함하고,

상기 편광 수단은 상기 제1 색광빔에 작용하는 제1 편광 수단과, 상기 제2 색광빔에 작용하는 제2 편광 수단을 포함하고,

상기 제1 및 제2 편광 수단 중, 적어도 제1 편광 수단은 상기 반사형 편광 요소를 포함하고,

상기 제1 편광 수단과 상기 제2 편광 수단은 상기 제2 편광 수단의 투과축이 상기 제1 편광 수단에 있어서 상기 반사형 편광 요소에 의해서 반사되어 상기 제2 편광 수단으로 입사되는 미광의 편광면과 교차하도록 형성된 것을 특징으로 하는 청구항 13∼19중, 어느 한항 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 22에 기재한 바와 같이,

상기 제1 편광 수단과 상기 제2 편광 수단은 통과광빔의 방향을 동일하게 하여 비교한 경우, 상기 제1 편광 수단의 투과축이 상기 제2 편광 수단의 투과축과 교차하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 청구항 21 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 23에 기재한 바와 같이,

상기 제1 편광수단과 상기 제2 편광 수단은 통과광빔의 방향을 동일하게 하여 비교한 경우, 상기 제1 편광 수단의 투과축과 상기 제2 편광 수단의 제2 투과축이 약 90도 각도로 교차하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 청구항 21 또는 22기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 24에 기재한 바와 같이,

또, 상기 제1 및 제2 편광 수단의 적어도 한쪽은 상기 제1 편광 수단에 있어서 상기 반사형 편광 요소에 의해 반사되고 상기 제2 편광 수단에 입사되는 미광의 광로중에 배치 설비되어 통과하는 미광의 위상을 변화시키는 위상 변화 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 청구항 21 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 25에 기재한 바와 같이,

상기 위상 변화 수단은, 통과하는 광의 위상을 대략 절반 파장만큼 변화시키는 것을 특징으로 하는 청구항 24 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 26에 기재한 바와 같이,

상기 위상 변화 수단은 상기 제1 편광 수단과 제2 편광 수단중 어느한 쪽에 포함되는 것을 특징으로 하는 청구항 25 기재의 투사 광학 장치에 의해 또는

청구항 27에 기재한 바와 같이,

상기 위상 변화 수단은, 각각 통과하는 광의 위상을 약 1/4 파장만큼 변화시키는 제1 및 제2 1/4 파장 위상차판으로 되고, 상기 제1 편광수단은 상기 제1의 1/4 파장 위상차판을 포함하고, 상기 제2 편광수단은 상기 제2의 1/4 파장 위상차판을 포함하는 것을 특징으로 하는 청구항 24 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 28에 기재한 바와 같이,

상기 위상 변화 수단은, 각각 통과하는 광의 위상을 약 1/3 파장만큼 변화시키는 1/3파장 위상차판 및 통과하는 광의 위상을 약 1/6 파장만큼 변화시키는 1/6파장 위상차판으로 되고, 상기 제1 편광수단은 상기 1/3 파장 위상차판과 1/6 파장 위상차판의 한쪽을 포함하고, 상기 제2 편광수단은 상기 1/3 파장 위상차판과 1/6파장 위상차판의 다른쪽을 포함하는 것을 특징으로 하는 청구항 24 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 29에 기재한 바와 같이,

상기 제1 편광수단은 상기 제1 색광빔의 광로상, 상기 반사형 편광 요소의 후방에, 흡수형 편광 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 청구항 21∼23중, 어느 한항 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 30에 기재한 바와 같이,

상기 흡수형 편광 요소는, 상기 반사형 편광 요소의 투과축과 실질적으로 일치하는 투과축을 갖는 것을 특징으로 하는 청구항 29 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 31에 기재한 바와 같이,

상기 제1 편광수단은, 또 상기 반사형 편광 요소와 상기 흡수형 편광 요소의 사이로 통과하는 광의 위상을 변화시키는 위상차판을 설비한 것을 특징으로 하는 청구항 29 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 32에 기재한 바와같이,

상기 제2 편광수단은 상기 제2 색광빔의 광로상, 상기 반사형 편광 요소의 후방에, 흡수형 편광 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 청구항 21∼23중, 어느 한항 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 33에 기재한 바와 같이,

상기 흡수형 편광 요소는 상기 반사형 편광 요소의 투과축과 실질적으로 일치하는 투과축을 갖는 것을 특징으로 하는 청구항 32 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 34에 기재한 바와 같이,

상기 제2 편광 수단은 상기 반사형 편광 요소와 상기 흡수형 편광 요소의 사이로 통과하는 광의 위상을 변화시키는 위상변화 수단을 더 설비한 것을 특징으로 하는 청구항 32 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 35에 기재한 바와 같이,

상기 복수의 라이트 밸브중 하나는, 대응하는 편광수단의 투과축에 교차하는 편광축을 갖는 것을 특징으로 하는 청구항 13 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 36에 기재한 바와 같이,

상기 하나의 액정라이트 밸브를, 다른 액정라이트 밸브의 구동모드를 반전시킨 반전 구동 모드로 구동하는 것을 특징으로 하는 청구항35 기재의 투사 광학장치에 의해, 또는

청구항 37에 기재한 바와 같이,

상기 제1 편광수단을 구성하는 반사형 편광 요소는, 그 반사면상에, 반사광을 분산시켜 불규칙한 형상을 형성하는 것을 특징으로 하는 청구항 21 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 38에 기재한 바와 같이,

상기 제1 편광수단을 구성하는 반사형 편광 요소는, 그 반사면상에 반사광을 분산시켜 규칙적인 형상을 형성하는 것을 특징으로 하는 청구항 21 기재의 투사 광학장치에 의해 또는

청구항 39에 기재한 바와 같이

상기 제1 편광 수단과 상기 제2 편광 수단은 분리 광학계를 구성하는 동일의 하프 미러에 의해 서로 분리된 각각의 색광빔의 궤적상에 존재하고,

또한 서로가 인접하여 배치된 것을 특징으로 하는 청구항 21∼26기재의 투사 광학 장치에 의해 또는

청구항 40에 기재한 바와 같이,

상기 제1 편광 수단과 상기 제2 편광 수단의 광로상에는 제1 위상 변화 수단과 제2 위상 변화 수단이 각각 배치 설비되고, 상기 제1 위상 변화 수단과 상기 제2 위상 변화 수단은, 통과하는 광에 대하여 가산하면 약 1/2 파장분의 위상변화가 되는 제1 및 제2 위상변화를 각각 부여하는 것을 특징으로 하는 청구항 21∼23 및 39중, 어느 한항 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 41에 기재한 바와 같이,

상기 위상 변화 수단은 상기 반사형 편광 요소에 밀착하여 형성되는 것을 특징으로 하는 청구항 24∼28, 31, 34, 39, 40중, 어느 한항 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 42에 기재한 바와 같이,

상기 위상차판은, 상기 반사형 편광 요소와 상기 흡수형 편광 요소의 사이에, 밀착하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 31 또는 34기재의 투사 광학장치에 의해, 또는

청구항 43에 기재한 바와 같이,

상기 반사형 편광 요소는, 상기 광원으로 부터의 출사광빔이 입사하는 측에, 자외선을 차단하는 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 청구항 13∼42중, 어느 한항 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 44에 기재한 바와 같이,

상기 필터는 다층막으로 되고 자외선을 반사하는 자외선 반사 필터인 것을 특징으로 하는 청구항43 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 45에 기재한 바와 같이,

상기 필터는 상기 입사광의 광로중에 배치 설비되고, 각각 자외선을 반사하는 복수의 필터 요소로 되는 것을 특징으로 하는 청구항 43 또는 44 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 46에 기재한 바와 같이,

상기 복수의 필터요소 중, 하나의 필터 요소는 다른 필터 요소에 대하여 경사져 배치 설비되는 것을 특징으로 하는 청구항 45기재의 투사 광학 장치에 의해, 또한

청구항 47에 기개한 바와 같이,

상기 필터는 상기 제1 편광 요소상에 밀착하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 43∼46중, 어느 한항 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 48에 기재한 바와 같이,

광원과,

상기 광원으로 부터 출사하는 출사광빔의 광로중에 배치 설비되고, 이것을 복수의 색광빔으로 분리하는 색분리 광학계와,

각각, 상기 복수의 색광빔중 하나의 광로중에 배치 설비되고, 상기 광로를 통과하는 색광빔을 공간 변조하여 변조색 광빔을 형성하는 복수의 라이트 밸브와,

각각, 상기 복수의 라이트 밸브중 하나에 입사하는 색광빔의 입사 광로중에 삽입되어, 상기 입사광로를 통과하는 색광빔을 소정의 편광면에 편광시키는 복수의 편광 수단과,

상기 변조색 광빔을 합성하여 형성한 합성광빔을 스크린상에 투사하는 투사 광학계로 되는 투사 광학 장치에 있어서,

상기 복수의 편광수단중 적어도 하나는 상기 입사색 광빔중의 편광 성분 중, 상기 소정의 편광면을 갖는 소정의 직선 편광성분을 선택적으로 통과시키고, 상기 직선 편광 성분 이외의 편광 성분을 실질적으로 반사하는 반사형 편광 요소를 상기 입사색 광빔의 광로에 대하여 경사시켜 갖는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 49에 기재한 바와 같이,

상기 경사진 반사형 편광 요소는 입사색 광빔의 광로에 대하여, 상기 반사형 편광 요소가 형성된 미광이 상기 제2 라이트 밸브로부터 벗어나는 경사각으로 설정되는 것을 특징으로 하는 청구항 48 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 50에 기재한 바와 같이,

상기 반사형 편광 요소는 상기 광원으로 부터의 출사 광빔이 입사하는 측에, 자외선을 차단하는 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 청구항 48 또는 49 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 51에 기재한 바와 같이,

상기 필터는 다층막으로 되고, 자외선을 반사하는 자외선 반사 필터인 것을 특징으로 하는 청구항 50 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 52에 기재한 바와 같이,

상기 필터는 상기 입사광의 광로중에 배치 설비되어 각각 자외선을 반사하는 복수의 필터 요소로 되는 것을 특징으로 하는 청구항 50 또는 51 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 53에 기재한 바와 같이,

상기 복수의 필터요소 중, 하나의 필터요소는 다른 필터 요소에 대하여 경사져 배치 설비되는 것을 특징으로 하는 청구항 52 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또한

청구항 54에 기재한 바와 같이,

상기 필터는 상기 제1 편광 요소상에, 밀착하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 50∼53중, 어느 한항 기재의 투사 광학 장치에 의해, 또는

청구항 55에 기재한 바와같이,

광원과,

상기 광원으로 부터 출사한 광빔의 광로내에 배치 설비되고, 각각 상기 광빔을 집광시키는 복수의 집광 요소와,

상기 복수의 집광 요소를 통과하는 광빔의 각각의 광로내에 배치 설비되고 소정의 편광면을 갖는 편광 성분을 선택적으로 통과시키고, 상기 소정의 편광면 이외의 편광면을 갖는 편광 성분을 반사시키는 반사형 편광 요소와,

상기 반사형 편광 요소를 통과한 통과 광빔의 광로내에 배치 설비되어 상기 통과광빔을 공간적으로 변조하는 공간 변조 요소와,

상기 복수집광 요소에 의해 집광되는 광빔이 도달하지 않는 광학적 무효 영역에 형성되어 상기 반사형 편광 요소에 의해 반사된 편광 성분으로 되는 반사광빔을 상기 공간 변조 요소의 방향으로 반사하는 반사수단과,

상기 반사광빔의 광로내에 배치 설비되어 상기 공간 변조 요소에 입사하는 상기 반사광빔의 편광면을 회전시키는 편광면 회전 수단을 구비한 광학 표시 장치에 의해, 또는

청구항 56에 기재한 바와 같이,

상기 반사형 편광 요소는 상기 반사광빔이 상기 반사 수단에 입사하도록, 상기 복수의 집광 요소의 광축에 대하여 경사지게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 55 기재의 광학 표시 장치에 의해, 또는

청구항 57에 기재한 바와 같이,

상기 각각의 집광 요소는 볼록 렌즈로 되는 것을 특징으로 하는 청구항 52 또는 56 기재의 광학 표시 장치에 의해, 또는

청구항 58에 기재한 바와 같이,

상기 각각의 집광 요소는, 원통 렌즈로 되는 것을 특징으로 하는 청구항 52 또는 56 기재의 광학 표시 장치에 의해, 또는

청구항 59에 기재한 바와 같이, 상기 원통 렌즈는 광축의 한쪽에만, 비대칭으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 58 기재의 광학 표시 장치에 의해, 또는

청구항 60에 기재한 바와 같이,

상기 복수의 집광 요소는 광축이 입사광의 광로에 대하여 경사지도록 배치설비되는 것을 특징으로 하는 청구항 55∼59중, 어느 한항 기재의 광학 표시 장치에 의해, 또는

청구항 61에 기재한 바와 같이,

상기 반사형 편광 요소는 상기 반사광빔을 산란시키는 산란층을 담지한 것을 특징으로 하는 청구항 55∼60중, 어느 한항 기재의 광학 표시 장치에 의해 또는

청구항 62에 기재한 바와같이,

상기 반사형 편광 요소와 상기 공간 변조 요소의 사이에는, 상기 복수의 집광 요소로 집광된 광빔을 실질적으로 평행광으로 변환하는 광학 요소가 설비되는 것을 특징으로 하는 청구항 55∼61중, 어느 한 항 기재의 광학 표시 장치에 의해, 또는

청구항 63에 기재한 바와 같이,

상기 편광면 회전 수단은 상기 반사 수단에 의해 반사된 광빔의 광로중에 배치 설비되고, 통과하는 광빔의 위상을 약 1/2 파장 변화시키는 위상차 보상판으로 되는 것을 특징으로 하는 청구항 55∼62중, 어느 한항 기재의 광학 표시 장치에 의해, 또는

청구항 64에 기재한 바와 같이,

상기 편광면 회전 수단은 상기 반사형 편광 요소와 상기 반사 수단의 사이에 배치 설비되어 통과하는 광빔의 위상을 약 1/4 파장 변화시키는 위상차 보상판으로 되는 것을 특징으로 하는 청구항 55∼62중, 어느 한항 기재의 광학 표시 장치에 의해, 또는

청구항 65에 기재한 바와 같이,

상기 복수의 집광 요소는 서로 결합한 일체적인 광학 부재를 형성하고, 상기 반사형 편광 요소 및 상기 위상차 보상판이 상기 광학부재에 대응하는 영역을 커버하여 각각 연속적으로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 64 기재의 광학 표시 장치에 의해, 또는

청구항 66에 기재한 바와 같이,

상기 복수의 집광 요소의 각각은 측벽에 형성되고, 상기 측벽에는 반사막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 55∼63중, 어느 한항 기재의 광학 표시장치에 의해, 또는

청구항 67에 기재한 바와 같이,

상기 광학 표시 장치는 또 상기 공간 변조 요소를 통과한 광빔을 스크린에 투사하는 투사 광학계를 구비하여 투사 광학 장치를 형성하는 것을 특징으로 하는 청구항 55∼66중, 어느 한항 기재의 광학 표시 장치에 의해, 또는

청구항 68에 기재한 바와 같이,

상기 복수의 집광 요소와, 상기 반사형 편광 요소와, 상기 반사 수단과, 상기 편광면 회전 수단이, 입사광이 실질적으로 모든 에너지를 소망하는 편광면을 갖는 편광광빔으로 변환하는 광처리 장치를 형성하고, 상기 투사 광학 장치는 상기 광원으로 형성된 광빔을 복수의 색광빔으로 분리하는 색분리 광학계를 구비하고, 상기 공간 변조 요소는 상기 복수의 색광빔의 각각에 대해서 설비되어 있고, 상기 광처리 장치는 상기 광원과 상기 광처리 장치의 사이에 설비되는 것을 특징으로 하는 청구항 67 기재의 광학 표시 장치에 의해, 또는

청구항 69에 기재한 바와 같이,

상기 복수의 집광 요소와, 상기 반사형 편광 요소와, 상기 반사 수단과, 상기 편광면 회전 수단이, 입사광이 실질적으로 모든 에너지를 소망하는 편광면을 갖는 편광광빔으로 변환하는 광처리 장치를 형성하고, 상기 투사 광학 장치는 상기 광원으로 형성된 광빔을 복수의 색광빔으로 분리하는 색분리 광학계를 구비하고, 상기 공간 변조 요소는 상기 복수의 색광빔의 각각에 대해서 설비되어 있고, 상기 광처리 장치는 상기 복수의 공간 변조 요소의 각각에 대해서 설비되는 것을 특징으로 하는 청구항 67 기재의 광학 표시 장치에 의해, 또는

청구항 70에 기재한 바와 같이,

상기 광학 표시 장치는 직시형 표시 장치인 것을 특징으로 하는 청구항 55∼66 기재의 광학 표시 장치에 의해, 또는

청구항 71에 기재한 바와 같이,

상기 반사형 편광 요소는 상기 광원으로 부터의 출사광빔이 입사하는 측에, 자외선을 차단하는 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 청구항 55 또는 70 기재의 광학 표시 장치에 의해, 또는

청구항 72에 기재한 바와 같이,

상기 필터는 다층막으로 되고, 자외선을 반사하는 자외선 반사 필터인 것을 특징으로 하는 청구항 71 기재의 광학 표시 장치에 의해, 또는

청구항 73에 기재한 바와 같이,

상기 필터는 상기 입사광의 광로중에 배치 설비되고, 각각 자외선을 반사하는 복수의 필터 요소로 되는 청구항 71 또는 72 기재의 광학 표시 장치에 의해, 또한

청구항 74에 기재한 바와 같이,

상기 복수의 필터 요소중, 하나의 필터 요소는 다른 필터 요소에 대하여 경사져 배치 설비되는 것을 특징으로 하는 청구항 73 기재의 광학 표시 장치에 의해, 또한

청구항 75에 기재한 바와 같이,

상기 필터는 상기 제1 편광 요소상에, 밀착하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 71∼74중, 어느 한항 기재의 광학 표시 장치에 의해서 해결한다.

본 발명의 편광 장치에 의하면, 흡수형 편광 요소의 앞에 반사형 편광 요소를 배치 설비함으로서, 흡수형 편광 요소로 입사하는 불필요한 편광 에너지를 실질적으로 감소시킬 수 있고, 그 결과, 본 발명의 편광 장치는 고출력 광원을 사용한 투사 광학 장치등에도, 특별한 냉각기구 없이 사용 가능하다. 또한, 반사형 편광요소의 배후에 흡수형 편광 요소를 배치 설비 함으로서 가령 반사형 편광 요소의 편광 특성이 불충분 하더라도 흡수형 편광 요소에 의해서, 직선성이 우수한 직선 편광을 얻는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 편광 장치를 사용하여 투사 광학 장치를 형성하는 경우, 광량이 적은 색성분에 대해서는 흡수형 편광 요소를 사용하고 한편, 광량이 큰 색성분에 대하여 반사형 편광 요소를 사용할 수 있다. 즉, 본 발명에 의해서 투사 광학장치를 알맞게 설계하는 것이 가능하게 된다.

또, 본 발명의 편광 장치를 사용하여 투사 광학 장치를 형성하는 경우, 각색의 편광 광학계의 편광방향을 반사형 편광 요소에서 반사된 불필요 편광 성분의 편광 방향을 감안하여 결정해 놓음으로서, 반사형 편광 요소로 형성된 미광의 영향을 실질적으로 제거하는 것이 가능하게 된다.

또, 본 발명에서는 반사형 편광 요소에 의해 반사된 불필요 편광 성분의 편광면을 회전시킴으로서 광원으로 형성된 광빔이 실질적으로 모든 에너지를 필요 편광 성분의 형성에 사용할 수 있어, 표시 품질을 현저하게 향상시킬 수 있다.

또한, 반사형 편광 요소의 앞에, 광원측에 UV 컷 필터를 형성함으로서, 광원으로 부터 발사되는 자외선에 의해 발생하는 반사형 편광 요소의 열화를 회피할 수 있다.

[실시예 1]

도1은 본 발명의 제1 실시예가 되는 투사 광학 장치(10)를 나타낸다. 광이 진행하는 순서로, 메탈 할라이드 램프(11)와, 메탈 할라이드 램프(11)로 부터의 자연광(12)을 입사하는 편광 장치(13)와, 편광 장치(13)를 투과한 평면 편광(14)이 입사되는 라이트 밸브(15)와, 라이트 밸브(15)를 투과한 평면 편광이 입사되는 검광자(16)와, 검광자(16)를 투과한 광(17)을 스크린(18)상에 투사하는 투사렌즈(19)를 갖는다. 메탈 할라이드 램프(11)의 와트수는 종래보다 높은 와트 예를들어, 350W이다. 도1 중, X 축은 수평, Y 축은 수직이며, 직교하고 있다. Z축은 투사 광학장치(10)의 광축(10a)과 일치하고 있다.

라이트 밸브(15)는 트위스트 네마틱형 액정 또는 수직 배향 모드 액정등의 액정층을 한쌍의 유리기판 사이에 봉입하여 되는 액정패널이고, 전압 무인가 시는 편광의 진동면을 90도 회전시키고, 전압 인가시는 편광의 진동면을 회전시키지 않는다.

편광 장치(13)는 메탈 할라이드 램프(11)측에 위치하는 제1 편광 요소(20)와, 라이트 밸브(15)측에 위치하는 제2 편광 요소(21)로 되고, 1개의 편광자와 동일하게 취급된다.

제1 편광 요소(20)는 반사형으로 직교하는 투과축(22)과 반사축(23)을 갖는다. 제1의 편광 요소(20)의 구조에 대해서는 후술한다. 제2 편광 요소(21)는 흡수형으로 직교하는 투과축(24)과 흡수축(25)을 갖는다. 제2 편광 요소(21)는 옥소계 분자를 분산한 구성의 것이고, 편광도는 높다. 제1 편광 요소(20)와 제2 편광 요소(21)는 각각의 투과축(22, 24)을 같이 X 축 방향으로 일치시켜 배치하고 있다. 제1 편광 요소(20)는 후술하는 Y 편광(31)을 반사시키고 편광 장치(13)(제2 편광 요소(21))가 가열되지 않도록 하기 위해서 설비되어 있다. 제2 편광 요소(21)는 제1 편광 요소(20)에 의해서 반사되지 않고 남은 Y 편광을 흡수하여 편광도가 높은 X 편광(30)을 취출하기 위하여 환언하면, 콘트라스트(contrast)가 좋은 고품질의 화면을 얻기 위해서 설비되어 있다.

또, 편광 장치(13)는, 제1 편광 요소(20)를 복수개 나란히 설비한 구성 또는 제2 편광 요소(21)를 복수개 나란히 설비한 구성 또는 제1 편광 요소(20) 및 제2 편광 요소(21)를 함께 복수개 나란히 설비한 구성이어도 좋다.

검광자(16)(analyzer)는 직교하는 투과축(26)과 흡수축(27)을 갖는다. 검광자(16)는 투과축(26)을 Y 축방향으로 향한 방향으로 배치하고 있다. 제1 편광 요소(20) 및 제2 편광 요소(21)와, 검광자(16)는 제1 편광 요소(20) 및 제2 편광 요소(21)의 투과축(22, 24)과, 검광자(16)의 투과축(26)이 직교한 위치 관계에 있다.

메탈 할라이드 램프(11)로 부터의 자연광(12)은 진동면이 X-Z 면인 편광(이하, X 편광이라 함)(30)과, 진동면이 Y-Z 면인 편광(이하, Y 편광이라 함)(31)으로 구성되어 있다고 생각할 수 있다.

검광자(16) 및 편광 장치(13)가 상기한 바와 같이 배치되어 있고, 라이트 밸브(15)는 전압 무인가 시는 편광의 진동면을 90도 회전시키고, 전압 인가시는 편광의 진동면을 회전시키지 않기 때문에, 라이트 밸브(15)에 있어서 필요한 필요편광은 X 편광(30)이고, 라이트 밸브(15)에 있어서 불필요한 불필요 편광은 Y 편광(31)이다. 필요 편광이란 스크린(18)상에 화상을 형성하기 위해서 필요한 편광인 의미이다. 불필요 편광이란 스크린(18)상의 화상의 질을 저하시키는 편광의 의미이다.

다음에, 상기 투사 광학 장치(10)의 동작에 대해서 설명한다.

메탈 할라이드 램프(11)로부터 자연광(12)은 편광 장치(13)로 입사된다. 자연광(12)은 우선 제1 편광 요소(20)에 입사하고, Y 편광(31)은 부호(31a)로 나타낸 바와같이 반사되어, X 편광(30)만이 제1 편광 요소(20)를 투과한다. 제1 편광 요소(20)를 투과한 편광(32)은 X 편광(30)에 제1 편광 요소(20)에서 반사하지 않고 남은 작은 Y 편광이 포함된 것이다. 이 편광(32)은 이어서, 제2 편광 요소(21)로 입사하여 Y 편광은 흡수되고 X 편광만이 투과한다. 여기서, 제2 편광 요소(21)의 투과축(24)은 제1 편광 요소(20)의 투과축(22)과 일치하고 있기 때문에, X 편광은 제2 편광 요소(21)를 감쇠시키지 않고 투과한다.

편광 장치(13)를 투과한 편광(필요편광)(14)은 라이트 밸브(15)로 입사하여, 전압무인가시는 편광의 진동면이 90도 회전되어, 부호 33으로 나타낸 편광이 되어 투과하고, 전압인가시는 편광의 진동면이 회전되지 않고, 부호 34로 나타낸 편광의 상태로 투과한다. 편광(33)은 검광자(16)를 투과하고 투사 렌즈(19)에 의해서, 스크린(18)상에 투사된다. 편광(34)은 검광자(16)를 투과할 수 없다. 이와 같이, 라이트 밸브(15)로의 전압의 인가, 무인가에 의해서, 광의 투과 및 비투과가 제어되고, 광이 변조되어 스크린(18)상에 화상이 표시된다.

여기서, 투사 광학 장치(10)(편광 장치(13))의 특성에 대해서 설명한다.

제1 편광 요소(20)는 Y 편광(31)을 흡수하는 것이 아니고 반사시키기 때문에, 종래보다 높은 와트인 350W의 메탈 할라이드 램프(11)를 사용하거나 특별한 냉각장치를 설비하지 않더라도, 제1 편광 요소(20)의 온도의 상승을 억제하여 사용 한도 온도 이상으로는 상승하지 않는다.

제2 편광 요소(21)에 대해서 살펴보면, 제1 편광 요소(20)에서 반사되지 않고 남은 Y 편광(31)을 흡수한다. 그러나, 후술한 바와같이 Y 편광(31)의 대부분은 제1 편광 요소(20)에서 반사되고, 제2 편광 요소(21)에서 흡수되는 Y 편광(31)은 적어 제2 편광 요소(21)는 거의 발열하지 않는다. 따라서, 종래보다 높은 와트인 350W의 메탈 할라이드 램프(11)를 사용하거나, 특별한 냉각장치를 설비하지 않더라도, 제2 편광 요소(21)의 온도의 상승은 억제되어 사용한도 온도 이상으로는 상승하지 않는다.

따라서, 편광 장치(13)는 종래보다 현저하게 발열되기 어렵다. 이것에 의해, 특별한 냉각장치를 설비하지 않고 350W의 메탈 할라이드 램프(11)를 사용할 수 있고, 투사 광학 장치(10)는 특별한 냉각 장치를 내장하지 않은 구조로, 더구나 종래보다 조도가 높은 1000∼1200 루멘 조도의 표시 화면을 형성할 수 있다.

또한, 제2 편광 요소(21)를 설비함으로서 제1 편광 요소(20)에 의해서 반사하지 않고서 남은 Y 편광을 흡수하고, 편광도가 높은 X 편광(30)을 취출하여, 투사 광학 장치(10)는 콘트라스트가 큰 표시 화면을 형성할 수 있다.

다음에, 제1 편광 요소(20)의 구조 및 작용에 대해서 설명한다.

도2(a)에 나타낸 바와같이, 제1 편광 요소(20)는 유리기판(40)상에 콜레스테릭 액정(cholesteric liquid crystal) 층(41)과, 1/4λ 판(42)이 적층된 구조이다. 제1 편광 요소(20)는 콜레스테릭 액정층(41)이 메탈 할라이드 램프(11)측에 위치하고, 1/4λ판(42)이 라이트 밸브(15)측에 위치하는 방향으로 설비되어 있다.

도2(b)는 제1의 편광 요소(20)의 작용을 나타낸다. 자연광(12)은 우회전의 원편광(45)과 좌회전의 원편광(46)으로 성립되어 있는 것으로 생각할 수 있다. 콜레스테릭 액정층(41)은 우회전의 원편광(45)을 반사시키고, 좌회전의 원편광(46)을 투과시킨다. 투과한 좌회전의 원편광(46)은, 1서λ판(42)을 투과하여 직선편광인 X 편광(32)이 된다.

도2(a)에 나타낸 바와같이, 제1 편광 요소(20)는 유리기판(40)상에 콜레스테릭 액정 층(41)과, 1/4λ판(42)이 적층된 구조이기 때문에 두께(tl)는 얇다. 따라서 도2(a)에 나타낸 구조의 제1 편광 요소(20)를 사용함으로서, 편광 장치(13)는 소형으로 되어 있다.

도3은 제1 편광 요소의 변형예를 나타낸다. 이 제1 편광 요소(20A)는 유리 기판(40)상에 1/4λ판(43)과, 콜레스테릭 액정 층(41)과, 1/4λ판(42)이 적층된 구성이다. 이 제1 편광 요소(20A)는 콜레스테릭 액정 층(41)의 양측에 1/4λ 판(42, 43)을 갖는 구성이기 때문에, 도3(a)에 나타낸 방향, 도3(b)에 나타낸 방향의 어느쪽 방향으로도 사용할 수 있다. 즉, 제2 편광 요소(20A)는 방향성을 갖지 않는다.

다음에, 제1 편광 요소(20), 제1 편광 요소(21), 편광 장치(13)의 특성에 대해서 설명한다.

도4 내지 도7의 투과율 100%는 한쪽의 편광에 대한 표기이고, 이 표기에 따르면 메탈 할라이드 램프(11)로 부터의 출사광은 직교하는 2개의 편광의 합, 즉 200%가 된다.

도4 및 도5는 제1 편광 요소(20)의 특성을 나타내고, 도6은 제2 편광 요소(21)의 특성을 나타낸다. 도7은 편광 장치(13)의 특성을 나타낸다.

도4 중, 선 I는, 제1 편광 요소(20)의 필요 편광(X 편광)의 투과율 Tla(λ):≒90%의 파장 의존성을 나타내고, 선 Ⅱ는 불필요 편광(Y 편광)의 투과율 Tlb(λ):≒5%의 파장 의존성을 나타낸다.

도5의 선 Ⅲ는 제1 편광 요소(20)의 불필요 편광(Y 편광)의 반사율 파장 의존성을 나타낸다. 도6중, 선 IV는 제2 편광 요소(21)가 필요한 편광(X 편광)의 투과율 T2a(λ):≒95%의 파장 의존성을 나타내고, 선 V는 불필요 편광(Y 편광)의 투과율 T2b(λ):≒0.5%의 파장 의존성을 나타낸다. 도6에서 제2 편광 요소(21)는, 편광도가 높음을 알수 있다.

편광 장치(13)로 부터 출사되는 광 중, 필요한 편광(X 편광)은 도4의 선 I로 나타내는 투과율과, 도6의 선 Ⅳ로 나타내는 투과율의 각 파장 마다의 곱「=Tla(λ)×T2a(λ):≒85.5%」로 되고, 도7중 선 Ⅵ와 같이 표시되고, 거의 감쇠 없이 출사된다. 또, 불필요 편광(Y 편광)은, 동일하게 도4의 선 Ⅱ로 나타내는 투과율과 도6의 선 V로 나타내는 투과율의 각 파장마다의 곱「=Tlb(λ)×T2b(λ):≒0.25%」로 되고, 도7중 선 Ⅶ와 같이 표시되고 거의 없게 된다.

도7에서 편광 장치(13)는 편광도가 높음을 알 수 있다.

또, 편광 장치(13)로 흡수되어 열로 변환되는 광량은 제2 편광 요소(21)에서 흡수되는 불필요 편광성분(Y 편광)만, 즉, Tlb(λ)×(100%-T2b(λ)):≒5.0%로 되어 거의 발열하지 않는다.

또, 상기한 바와 같이 제1 편광 요소(20)(반사타입)에서는 불필요 편광의 일부(수%) 및 필요 편광의 일부는 흡수되고 있다. 제2 편광 요소(21)(흡수타입)에서도, 필요 편광의 일부(수%)를 흡수하고, 불필요 편광의 일부(수%)를 투과해 버린다.

도8(a)는 상기 제1 편광 요소(20)의 보다 상세한 구성을 나타낸다.

도8(a)를 참조하면, 편광 요소(20)는 상기 유리기판(40) 상에 형성되고, 입사광 중의 청색광 성분에 대해서 한쪽의 원편광 성분 예를들어 좌회전 성분만 통과시키고 다른쪽의 원편광 성분 예를들어 우회전 성분을 반사하는 제1 콜레스테릭 액정층(41B)과 상기 콜레스테릭 액정층(41B)상에 형성되고, 동일하게 입사광 중의 녹색광 성분에 대해서 좌회전 성분만을 통과시키고 우회전 성분을 반사하는 제2콜레스테릭 액정층(41G)과 상기 콜레스테릭 액정층(41G)상에 형성되고, 입사광중의 적색광 성분에 대해서 동일하게 좌회전 성분만 통과시키고 우회전 성분을 반사하는 제3 콜레스테릭 액정층(41R)을 포함하고, 또 상기 λ/4판(42)이 상기 콜레스테릭 액정층(41R)상에 형성되어 있다.

이러한 구성의 편광 요소(20)에서는 적, 청, 녹의 삼원색의 각 성분에 대해서, 각각 우회전 성분이 반사·제거되기 때문에, λ/4판(42)의 출사측에는 적, 청, 녹의 직선 편광성분이 얻어진다.

도8(b)는 상기 콜레스테릭 액정층(41B, 41G, 41R)에서의 우회전 광성분에 대해서 반사율의 파장 의존성을 나타낸다.

도8(b)를 참조하면 라인(B)은 액정층(41B)에 대한 것이고, 라인(G)은 액정층(41G)에 대한 것이고, 또 라인(R)은 액정층(41R)에 대한 것을 나타내지만, 각각의 액정층은 대응하는 파장범위에 있어서 100% 가까운 반사율을 나타냄을 알 수 있다. 도6도 참조하면 즉, 도8(a)에 나타낸 바와같이 액정층(41B, 41B, 41R)을 적층함으로서 400nm에서 700nm를 넘는 파장범위에 있어서 우회전 광성분을 거의 완전히 반사·제거하는 것이 가능함을 알 수 있다.

도9(a)는 도8(a)의 편광 요소(20₁)의 일변형예를 나타낸다.

도9(a)를 참조하면, 도시한 편광 요소(20)는 λ/4판(42)을 유리 기판(40)과 콜레스테릭 액정층(41B) 사이에 배치 설비한 구성을 갖고, 따라서 기판(40)으로 입사한다. 우회전 및 좌회전 원편광 성분을 포함하는 입사광은 우선 λ/4판(42)에 있어서 편광면을 회전시키고, 콜레스테릭 액정층(41B∼41R)로 되는 액정층 스택으로 입사한다. 이 경우 액정층(41B)은 입사광을 구성하는 청색파장의 광성분중 우회전 원편광 성분을 반사시켜 좌회전 원편광 성분을 직선편광으로 변환하여 통과시킨다. 동일하게 액정층(41G)은 액정층(41B)을 통과한 입사광을 구성하는 녹색파장의 광성분 중 우회전 원편광 성분을 반사시켜 좌회전 원편광 성분을 직선 편광으로 변환하여 통과시킨다. 또, 액정층(41R)은 액정층(41G)을 통과한 입사광을 구성하는 적색파장의 광성분 중, 우회전 원편광 성분을 반사시켜 좌회전 원편광 성분을 직선 편광으로 변환하여 통과시킨다.

도9(b)는, 도9(a)의 각 액정층(41B∼41R)에 대해서 원편광을 직선 편광으로 변환할 때의 변환 효율과 파장의 관계를 나타낸다.

도9(b)를 참조하면 도8(b)와 마찬가지로 각 콜레스테릭 액정층(41B∼41R)은 각각의 파장에 있어서 100% 가까운 변환효율을 나타낸다. 환언하면, 편광 요소(20₁)는 기판(20)에 입사하는 자연 원편광 상태의 입사광 중, 우회전의 원편광 성분을 넓은 파장범위에 걸쳐 100%에 가까운 반사율로 반사하면서 동시에 입사광중의 좌회전 원편광 성분을 소망하는 직선편광으로 효율적으로 변환한다.

도10은 또 다른 편광 요소(20₂)의 구성을 나타낸다.

도10을 참조하면, 편광 요소(20₂)는 편광 요소(20₁)와 같이 유리기판(40)상에콜레스테릭 액정층의 스택을 형성한 구성을 갖지만, 본 실시예에 있어서는 기판(40)과 콜레스테릭 액정층(41B) 사이에, 청색광에 작용하여 그 편광면을 회전시키는 λ/4판(42B)이 형성되고, 액정층(41B)과 그 위의 콜레스테릭 액정층(41G) 사이에는 녹색광에 작용하여 그 편광면을 회전시키는 λ/4판(42G)이 형성된다. 또, 액정층(41G)과 그 위의 콜레스테릭 액정층(41R)의 사이에는 적색광에 작용하여 그 편광면을 회전시키는 λ/4판(42R)이 형성된다.

이러한 구성에 있어서도, 입사광 중의 각 색의 파장에 대해서 우회전 원편광 성분이 선택적으로 반사되어, 좌회전 원편광 성분에 유래하는 직선편광이 액정층(41R)의 출사측면에 얻어진다.

도11은 또 다른 편광 요소(20₃)의 구성을 나타낸다.

도11의 실시예에서는 앞의 편광 요소(20, 20₁∼20₂)에서 사용된 유리기판(40)이 생략되고, 콜레스테릭 액정의 액적(42D)을 수지 매트릭스(40F)중에 분산시킨 구조를 갖는다. 이러한 구성에서도 입사광 중의 한쪽 원편광 성분이 선택적으로 반사되고, 다른쪽 원편광 성분이 통과된다.

후에 설명한 바와같이, 편광 요소(20₃)는 가요싱이고, 필요에 따라서 다른 광학요소에 붙여 사용할 수 있다.

[실시예 2]

다음에 본 발명의 제2 실시예가 되는 투사 광학 장치(10A)에 대해서 도12를 참조하여 설명한다.

투사 광학 장치(10A)는 편광 장치(13A) 이외는 도1에 나타낸 투사 광학 장치(10)와 동일하다. 도12 중, 도1에 나타낸 구성 부분과 동일한 구성 부분에는 동일한 부호를 붙인다.

편광 장치(13A)는 제2 편광 요소(21)가 아크릴산 애스테르계 공중합 중합체제의 접착제에 의해서 라이트 밸브(15)에 접착되어 있는 구성이다.

이 구성에 의하면, 도1중 라이트 밸브(50)의 제2 편광 요소(21)에 대향하는 면(50)에서 유리와 공기의 굴절율차에 의해서 발생되고 있는 약 4%의 표면 반사와, 제2 편광 요소(21)의 라이트 밸브(50)에 대향하는 면(51)에서 발생되고 있는 2∼4%의 표면반사가 없게 되고, 편광 장치(13A)는 도1 증의 편광 장치(13)에 비교하여 그 만큼 필요 편광(X 편광)의 투과율이 향상된다. 이것에 의하여, 투사 광학 장치(10A)는, 도1중의 투사 광학 장치(10) 보다 조금 조도가 높은 표시 화면을 형성할 수 있다.

또, 상기한 바와같이 제2 편광 요소(21)는 발열하지 않기 때문에, 라이트 밸브(50)에 접착하더라도 문제는 일어나지 않는다.

또, 제2 편광 요소(21) 자체가 필름등이고 얇은 경우에는(도11 참조) 왜곡 등이 생기기 쉽지만 제2 편광 요소(21)를 라이트 밸브(50)에 접착함으로서 왜곡등이 생기지 않게 된다.

또, 제2 편광 요소(21)를 접착하는 대상이 기존 부품인 라이트 밸브(50)이고, 제2 편광 요소(21)를 접착하기 위해서 사용하고 있는 유리기판이 불요해지고, 부품수도 적게 할 수 있다.

[실시예 3]

다음에, 본 발명의 제3 실시예가 되는 투사 광학 장치(60)에 대해서, 도13을 참조하고 설명한다.

투사 광학 장치(60)는 편광 장치(61) 이외는 도1에 나타낸 투사 광학 장치(10)와 같다. 도13중 도1에 나타낸 구성 부분과 동일한 구성 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 또, 도1과 같이 동작하는 부분의 설명은 생략한다.

편광 장치(61)는 메탈 할라이드 램프(11)측에 위치하는 제1 편광 요소(20)와, 라이트 밸브(15)측에 위치하는 제2 편광 요소(21)와, 제1 편광 요소(20)보다 메탈 할라이드 램프(11)측에 위치하는 평볼록(凸)의 콘덴서 렌즈(62)로 되고, 1개의 편광자와 동일하게 취급된다.

메탈 할라이드 램프(11)로부터의 자연광(12)은 광축(60a)과 평행하게 되어, 편광 장치(61)로 입사한다. 자연광(12)은 우선 콘덴서 렌즈(62)에서 굴절되어 투사 렌즈(19)를 향하도록 집광되어 제1 편광 요소(20)로 경사져 입사한다. Y 편광(31)은 부호31b로 나타낸 바와같이 반사되어 콘덴서 렌즈(62)로 굴절되어 Y 편광(31c)이 되어 메탈 할라이드 램프(11)에서 차광판(63)으로 향한다.

반사한 Y 편광(31c)이 메탈 할라이드 램프(11)로 복귀하지 않기 때문에 반사한 Y 편광(31c)에 의해서 메탈 할라이드 램프(11)가 쓸데없이 가열되는 일은 일어나지 않고, 따라서 메탈 할라이드 램프(11)의 수명은 쓸모 없게 짧아지는 일은 없다. 반사한 Y 편광(31c)은 차광판(62)에 이르려 여기에 흡수된다.

[실시예 4]

다음에, 본 발명의 제4 실시예가 되는 투사 광학 장치(60A)에 대해서 도14를 참조하여 설명한다.

투사 광학 장치(60A)는 편광 장치(61A) 이외는 도9에 나타낸 투사 광학 장치(60)와 동일하다. 도14중, 도13에 나타낸 구성 부분과 동일한 구성 부분은 동일한 부호를 붙인다.

편광 장치(61A)는 제1 편광 요소(20)가 아크릴산 에스테르계 공중합 폴리머제의 접착재에 의해서 평볼록의 콘덴서 렌즈(62)에 접착되어 있는 구성이다.

이 구성에 의하면, 도13중 콘덴서 렌즈(62)의 제1 편광 요소(20)에 대향하는 면(52)에서 유리와 공기의 굴절율차에 의해서 발생되는 약 4%의 표면 반사와, 제1 편광 요소(21)의 라이트 밸브(50)에 대향하는 면(53)에서 발생하는 2∼4%의 표면반사가 없게 되어 편광 장치(61A)는 도13중의 편광 장치(61)에 비하여, 그 만큼, 필요 편광(X 편광)의 투과율이 향상된다. 이것에 의해서 투사 광학 장치(60A)는 도1 중의 투사 광학 장치(10) 보다도 약간 조도가 높은 표시 화면을 형성할 수 있다.

또, 상기한 바와같이 제1 편광 요소(20)는 발열하지 않거나 또는 발열하더라도 얼마되지 않기 때문에 콘덴서 렌즈(62)에 접착되더라도 문제는 일어나지 않는다.

또, 제1 편광 요소(20) 자체가 필름등으로 얇은 경우에는 쉽게 왜곡등이 발생하게 되어도 제1 편광 요소(20)를 콘덴서 렌즈(62)에 접착함으로서 왜곡등이 생기지 않게 된다. 또, 제1 편광 요소(20)를 접착하는 대상이 기존 부품인 콘덴서 렌즈(62)이고, 제1 편광 요소(20)를 접착하기 위해서 사용하고 있는 유리기판이 불필요하여 부품수도 적게 할 수 있다.

[실시예 5]

다음에, 본 발명의 제5 실시예가 되는 투사 광학 장치(70)에 대해서, 도15를 참조하여 설명한다.

투사 광학 장치(70)는 350W의 메탈 할라이드 램프(11)와, 500nm 이하의 광을 투과하고, 그 이외의 광을 반사하는 다이클로익· 미러(dichroic mirror)(71)와, 600nm 이상의 광을 반사하고, 그 이외의 광을 투과하는 다이클로익·미러(72)와 반사미러(73)와 도9에 나타낸 구성의 편광 장치(61R, 61G, 61B)와 라이트 밸브(15R, 15G, 15B)와 검광자(16R, 16G, 16B)와 500nm 이하의 광을 투과하고 이 이외의 광을 반사하는 다이클로익·미러(74)와 반사미러(75)와, 500nm∼600nm의 광을 투과하고, 그 이외의 광을 반사하는 다이클로익·미러(76)와, 라이트 밸브의 상을 스크린(18) 상에 확대 투사하는 투사렌즈(19)로 된다.

편광 장치(61R, 61G, 61B)는 콘덴서 렌즈(62R, 62G, 62B)와 불필요 편광을 반사하는 타입의 제1 편광 요소(20R, 20G, 20B)와 불필요 편광을 흡수하는 타입의 제2 편광 요소(21R, 21G, 21B)를 조합시켜 구성된다.

메탈 할라이드 램프(11)로 부터 출사된 백색광(W)은 다이클로익·미러(71, 72)에 의해 파장이 600nm 이상인 R광, 파장이 500∼600nm인 G광, 파장이 500nm 이하인 B광으로 색 분리된 후, 각각의 색의 라이트 밸브에 의해 변조된다. 그후, 다이클로익·미러(74, 76)에 의해 색합성 된 후, 투사렌즈(19)에서 스크린(18)상에 확대 투사된다.

R 광은 편광 장치(61R)를 투과한다. R 광의 광량이 메탈 할라이드 램프(11)로 부터 출사된 백색광(W)의 광량의 1/3로 되어 있고, 제2 편광 요소(21R)의 광 흡수량은 적기 때문에, 제2 편광 요소(21R)는 거의 가열되지 않는다. 제1 편광 요소(20R)는 반사 타입이기 때문에 거의 가열되지 않는다.

G 광은 편광 장치(61G)를 투과한다. 상기한 이유에 의해서 제2 편광 요소(21G) 및 제1 편광 요소(20G)는 거의 가열되지 않는다. B 광은 편광 장치(61B)를 투과한다. 상기한 이유에 의해서 제2 편광 요소(21B) 및 제1 편광 요소(20B)는 거의 가열되지 않는다,

상기 편광 장치(61R, 61G, 61B) 대신에, 도1에 나타낸 구성의 편광 장치(13)를 설비한 구성도 좋다.

[실시예 6]

다음에 본 발명의 제6 실시예가 되는 투사 광학 장치(70A)에 대해서 도16을 참조하여 설명한다.

투사 광학 장치(70A)는 도15중의 3개의 편광 장치(61R, 61G, 61B)중 편광장치(61B)를 편광 장치(80B)로 변경한 구성이다. 도16중, 도11에 나타낸 구성부분과 같은 구성 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다. 편광 장치(80B)는 도17에 나타낸 바와같이, 메탈 할라이드 램프(11)측으로부터 순차로 콘덴서렌즈(62B)와 제1 번째의 제2 편광 요소(21-1)와 제2 번째의 제2 편광 요소(21-2)를 갖는 구성 이다.

제1번째의 제2 편광 요소(21-1) 및 제2 번째의 제2 편광 요소(21-2)는 다같이 흡수형이고, 직교하는 투과축(24)과 흡수축(25)을 갖는다. 환언하면, 편광 장치(80B)는 편광 장치(61R 또는 61G)와 다르고, 반사형의 편광 장치에서는 없는 흡수형의 편광 장치이다. 제1 번째의 제2 편광 요소(21-1)는 불필요 편광의 50%를 흡수하고, 필요한 편광을 거의 100% 투과하는 염료계 분자를 분산시킨 수지로 이루어진다. 제2번째의 제2 편광 요소(21-2)는 불필요 편광의 거의 100%를 흡수하고, 필요한 편광을 거의 100% 투과하는 염료계 분자를 분산시킨 수지로 이루어진다. 제1번째의 제2 편광 요소(21-1)와 제2번째의 제2 편광 요소(21-2)는, 각각의 투과축(24, 24)이 함께 X축 방향으로 정렬되어 일치한 상태로 나란히 되어 있다.

편광 장치(80 B)의 필요 편광(X 편광)에 대한 투과율 특성은 도5의 선 IV로 나타낸 투과율의 각 파장 마다의 제곱이 되고, 도18중 선 X로 나타낸다.

선 X를 도7중의 선 VI (도15중, 파선으로 나타냄)와 비교하면, 편광 장치(80B)의 투과율 쪽이 편광 장치(13)(61) 투과율 보다 파장이 약 500nm 이상의 범위에서는 a% 높고, 또 파장이 약 400∼500nm의 범위에서는 b% 높다. 즉 b>a 이다. a% 높은 것은 도19중 선 IV가 선 I 보다 al % 높은 것에 기인한다. b% 높은 것은 선 IV가 상승하고 있는 부위의 파장이 선 I가 상승하고 있는 부위의 파장보다 조금 낮은 것에 기인한다.

파장이 500nm 이하인 B광에 대해서 보면, 편광 장치(80B)의 필요 편광(X 편광)에 대한 투과율은 도15중의 편광 장치(61B)의 필요 편광(X 편광)에 대한 투과율보다 조금 높다. 따라서 투사 광학 장치(70A)는 스크린(18)상에 도15의 투사 광학 장치(70)에 비하여 B 광이 약간 밝은 화상을 투사시킬 수 있다.

또, 냉각장치를 설비하는 등의 구성에 따라서, 도15중의 편광 장치(61R, 61G)를 도17에 나타낸 편광 장치(80B)와 같은 구성의 편광 장치로 변경한 구성으로 해도 좋다. 편광 장치(61R)를 도17에 나타낸 편광 장치(80B)와 동일한 구성의 편광장치로 변경한 구성에 의하면, 도15의 투사 광학 장치(70)에 비교하여 R 광이 약간 밝은 화상을 투사시킬 수 있다. 편광 장치(61G)를 도17에 나타낸 편광 장치(80B)와 같은 구성의 편광 장치로 변경한 구성에 의하면 도15의 투사 광학 장치(70)에 비하여 G 광이 약간 밝은 화상을 투사시킬 수 있다.

일반적으로 흡수형편광 장치는 반사형편광 장치보다도, 얻어지는 편광도가 높고, 이 때문에 본 발명에서는 편광 장치(13) 또는 도16의 편광 장치(61G, 61R)에 있어서, 반사형 편광자(20) 뒤에 흡수형 편광자(21)를 배치하여 편광 장치로부터 출사되는 출사광빔의 편광상태를 더 조정할 수 있도록 하고 있다. 또한 청색광(B)등 광량이 적은 광성분에 대해서는 흡수형 편광자(21)를 사용하고, 한편 광량이 많은 광성분에 대해서는 반사형 편광자와 흡수형 편광자를 순차 배열하여 사용함으로서, 콘트라스트가 높은 풀컬러 표시를 실현할 수 있다.

[실시예 7]

다음에, 본 발명의 제7실시예가 되는 투사 광학 장치(90)에 대해서, 도20을 참조하여 설명한다. 도20중 도1 및 도16에 나타낸 구성 부분과 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙인다.

투사 광학 장치(90)는 350W의 메탈 할라이드 램프(11)와 편광 장치(13)와 편광 장치(100)와 라이트 밸브(15-1, 15-2), 검광자(16-1, 16-2), 투사렌즈(19-1, 19-2)로 되는 광학계에 있어서, 메탈 할라이드 램프(11)와 편광 장치(13), 편광 장치(100) 사이에 색분리 광학계(91)를 배치한 것이다. 색분리 광학계(91)는 다이클로익·미러(92)와 미러(93)로 된다. 다이클로익·미러(92)는 파장 600nm 이하의 광을 투과하고, 그 이외는 반사한다. 편광 장치(13)는 불필요 편광을 반사하는 타입의 제1 편광 요소(20)와 불필요 편광을 흡수하는 타입의 제2 편광 요소(21)로 된다. 또 편광 장치(100)는 제1 번째의 제2 편광 요소(21)1와 제2 번쩨의 제2 편광 요소(21-2)가 각각의 투과축이 같이 X 축방향으로 정렬시켜 일치된 상태로 나란히 되어 있는 구성이다. 편광 장치(100)는 도18에 선 X으로 나타낸 투과 특성을 갖는다.

메탈 할라이드 램프(11)로 부터 출사된 백색광(W)은 다이클로익·미러(92)에 의해 600nm 이하의 광(A)은 직진하고, 600nm 이상의 광(B)은 반사되어 직각으로 굽는다. 600nm 이상의 광(B)은 미러(93)에 의해 방향이 변경된다. 그 후, 광선(B)는 편광 장치(100)로 입사되고, 불필요 편광 중 50%는 제1 번째의 제2 편광 요소(21-1)에서 흡수되어 열로 변환된다. 제1 번쌔의 제2 편광 요소(21-1)를 출사한 필요 편광의 거의 100%와 불필요 편광의 50%는 제2 번째의 제2 편광 요소(21-2)로 입사되고, 필요 편광은 투과되고 불필요 편광은 모두 흡수된다. 흡수된 불필요 편광은 제2 번째의 제2 편광 요소(21-2)에서 열로 변환된다. 제2 번째의 제2 편광 요소(21-2)를 출사한 광, 필요 편광만은 라이트 밸브(15-2)로 조사되어, 변조된 후, 검광자(16-2)를 거쳐서 투사렌즈(19-2)에 의해 스크린(18)상에 투사된다.

동일하게 광선(A)은 편광 장치(13)의 제1 편광 요소(20)로 입사되어 불필요 편광의 거의 100%가 다이클로익·미러(92) 방향으로 반사되고, 필요 편광은 투과된다. 제1 편광 요소(20)를 출사한 필요 편광은 제2 편광 요소(21)로 입사되고, 남은 불필요 편광의 모두는 흡수되고, 필요 편광은 투과된다. 제2 편광 요소(21)를 출사한 필요 편광은 라이트 밸브(15-1)로 조사되고, 변조된 후 검광자(16-1)를 지나서, 투사렌즈(19-1)에 의해 스크린(18)상에 투사된다. 투사 렌즈(19-2)에서의 투사와 투사렌즈(19-1)에서의 투사에 의해 스크린(18)상에 상(象)이 형성된다.

이 때, 편광 장치(100)에서는 600nm 이상의 광의 중 불필요 편광, 즉, 전광량의 반을 2매의 제2 편광 요소(21-1, 21-2)로 등분 흡수되어 열로 변환한다. 그러나, 400nm∼700nm의 전광량을100%로 하면 광선(B)은 600nm 이상의 광이고, 광량은 1/3, 불필요 편광은 이 광량의 1/2, 각 편광 요소에서 흡수하는 광량은 그 1/2이기 때문에, 각 편광 요소에서의 발열은 전광량의 1/12로 열적으로는 문제가 되지 않는다. 또, 편광 장치(13)의 편광 요소(20)와 같은 불필요 편광을 반사하는 타입의 편광 요소에서는 필요 편광의 투과율이 85% 정도이고, 편광 요소(21)의 필요 편광의 투과율 90%의 조합인 편광 장치(13)의 필요 편광의 투과율은 77% 정도인데 대해서 편광 요소(21-1)와 편광 요소(21-2)의 조합인 편광 장치(100)에서는 각각의 편광 요소의 필요 편광의 투과율이 90% 정도이기 때문에, 투과율이 81% 정도가 되어, 편광 장치(13)보다 고투과율을 기대할 수 있다.

본 실시예와 같이, 열적으로 특히 문제가 없는 광선에 대한 편광 장치(100)에는 불필요 편광을 흡수하는 타입의 편광 요소의 편성을 사용하고, 열적으로 문제가 있는 광선에 대한 편광 장치(13)에는 불필요 편광을 반사하는 타입의 편광 요소의 조합을 사용함으로서, 고투과율의 투사 광학 장치(90)를 실현할 수있다. 여기서 열적으로 문제가 있는 광선은 광량이 큰 파장성분을 의미하고, 실제의 액정 표시 장치에서는, 적색(R)∼녹색(G)에 걸친 스팩트럼에 대응한다. 이것에 대해서 청색광(B)등 광량이 작은 스팩트럼 성분에서는 흡수형의 편광 요소를 사용하더라도 편광 요소의 발열은 바람직하 않지만 큰 문제는 되지 않고, 따라서 흡수형의 편광 요소를 사용함으로서 이 들 특정한 파장의 광에 대해서는, 원 또는 타원 편광 성분을 차단한 우수한 직선편광을 얻는 것이 가능하게 된다.

상기에서는 광선의 광량에 의한 선택을 행하여, 편광 장치를 바꾸는 예를 설명했으나, 냉각용팬의 위치 관계등으로 부터 발생하는 냉각능력의 차이에 의해 편광 장치를 바꾸더라도 동일한 효과를 기대할 수 있다.

[실시예 8]

다음에 본 빌명의 제8 실시예에 의한 투사 광학 장치에 대해서, 도21(a), (b)를 참조하면서 설명한다. 다만, 앞에 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙여 설명을 생략한다.

도21(a)를 참조하면, 본실시예에 의한 투사 광학 장치는 도21(a)의 블록도상에서는, 도15의 블록도에 나타낸 것과 동일한 구성을 갖지만, 도15의 편광 장치(61G, 61R, 61B) 대신에 도21(b)에 나타낸 구성의 반사형편광자를 이용한 편광 장치(61G', 61R', 61B)를 사용하는 점이 다르다.

도21(b)를 참조하면, 반사형편광자, 예를들어 20G'는 기판(40)상에, 녹색광의 λ/4 판(42G)만을 형성하고 또 그위에 녹색광에 대해서 작용하는 콜레스테릭 액정층(41G)만을 형성한 구성을 갖는다. 반사형 편광자(20R', 20B')도 동일한 구성을 갖는다,

도21(a)에 나타낸 광원으로부터의 백색광이 다이클로익 미러에 의해 RGB의 삼원색으로 분해되고, 각각의 경로를 거쳐 변조된 후 합성되는 구성에서는 도8(a)에 나타낸 것 같은 콜레스테릭 액정층(41B∼41R)을 적층한 구조는 필요없어 편광장치(61G' , 61R', 61B')의 구성이 간단하게 된다.

[실시예 9]

그런데, 본 발명의 투사 광학 장치에서는 액정 라이트 밸브에 반사형의 편광 요소를 사용하기 때문에, 고휘도 광원(11)에서 출사한 강력한 광의 일부가 이러한 편광 요소에서 반사되어 미광이 되는 문제가 있다. 이러한 미광은 스크린에 도달하면 표시되는 화상의 화질이 저하된다. 종래의 투사 광학 장치에서는 편광 요소에 반사형의 것이 사용되지 않고, 또 광원의 휘도도 비교적 낮기 때문에 이러한 미광의 문제는 그다지 심각한 것이 아니었다. 그러나, 본 발명의 투사 광학 장치에서는 이러한 미광을 차단하는 대책을 행하는 것이 바람직하다.

도22는 도15 또는 도16, 또는 도21의 풀컬러 투사 광학 장치에 있어서의, 이러한 미광의 발생을 설명하는 도면이고, 또 도23은 도22의 일부를 확대하여 상세히 나타낸 도면이다. 단, 앞에 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.

도22, 23을 참조하면, 광원(11)으로 부터 경사져 출사된 자연광의 일부가 콘덴서 렌즈(62R)의 하부에 미광(L)으로서 입사하면, 미광(L)은 콘덴서 렌즈(62R)에 의해 액정 라이트 밸브(15R)의 방향으로 구부러져 반사형 편광 요소(20R)로 입사한다. 편광 요소(20R)는 도22 및 23중에 화살표로 나타낸 투과축을 갖고 있고, 이 투과축에 맞춰 흡수형 편광 요소(21R)의 투과축 및 액정 라이트 밸브(15R)의 방위가 화살표로 나타낸 바와같이 결정되어 있다. 다만, 여기서 상기「방위」란 액정층을 사이에 끼우는 한쌍의 기판중, 입사측 기판에 담지된 분자 배향막의 배향방향을 의미한다. 따라서, 입사광(L)은 편광 요소(20R)에 의해 반사되어 화살표로 나타낸 편광면을 갖는 직선 편광으로 되는 미광(L')이 형성된다. 단, 편광 요소(20R)는 도21(b)에 나타낸 바와같이 입사측에 1/4λ 판(42R)을 형성하여 콜레스테릭 액정층(41R)을 그 구석측에 배치설비한 구성을 갖는다.

형성된 미광(L')은 도22에 나타낸 바와같이 라이트 밸브(15G)로 입사되고, 이것을 통과한 후광학계(19)에 의해 스크린상에 결상되지만, 이 때 스크린상에 착색 스포트를 형성해 버린다.

따라서, 본 실시예에서는 이러한 미광을 차단하기 위해서 도24에 나타낸 바와 같이 콘덴서 렌즈(62R)에 부착편(62Y)에 의해 차광부(62X)를 형성한다. 이러한 렌즈(62R)에 형성한 차광부(62X)는 라이트 밸브(15R)를 통과하는 광의 광량을 감소시키므로 차광부(62X)를 형성하는 영역은 콘덴서 렌즈(62R)의 하부 즉 광원(11)으로부터 미광(L)이 직접 입사되는 부분에만 한정된다.

본 실시예에 의하면 스크린에 투사되는 투사광은 다소 광량이 희생 되지만, 예를들어 도21(a) 등의 구성에 최소한의 변경을 가함으로서 효과적으로 미광를 차단하는 것이 가능하게 된다.

[실시예 10]

도25는 도22의 구성에 있어서 미광(L')을 차단할 수 있는 본 발명의 제10 실시예에 의한 풀컬러 투사 광학 장치의 구성을 나타낸다. 다만, 앞에 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도25를 참조하면 본 실시예에서는 편광 요소(20R, 21R)의 편광축(투과축)의 방향을 도23에 나타낸 바와같이 직교하는 방향으로 설정하면서 동시에 라이트 밸브(15R)의 방위를 이에 대응시키고, 도22, 23의 상태에 대해서 90도 회전시킨다. 다만, 본실시예 및 이하의 실시예에 있어서는 투과축 또는 편광면의 방향은 R, G, B의 각 광빔 또는 미광(L')에 대해서 빔의 광로에 수직인 면내에서 본 경우에, 투과축이 R, G, B의 각 광빔의 광로에 의해 규정되는 평면에 대하여 이루는 각도로 나타나게 된다. 따라서 본 실시예에서는 편광 요소(20R)의 투과축의 방향과 편광 요소(20)G의 투과축의 방향이 동일하게 된다.

이러한 구성에서는 반사형 편광 요소(20R)에서 반사된 미광(L')의 편광면은 도22에 나타낸 미광(L')의 편광면과 직교하고, 이 때문에, 미광(L')은 라이트 밸브(15G)의 입사측에 배치 설비된 편광 요소(20G, 21G)에 의해 차단되어, 라이트밸브(15)에 입사함이 회피된다. 다만, 본 실시예에서는 편광 요소(20G)의 투과축이 편광 요소(20R)의 투과축에 엄밀히 직교할 필요는 없고, 미광(L')의 강도 여하 또는 목표로 하는 표시품질 여하에 따라 상기 직교 상태 근방의 적당한 범위로 설정하면 된다.

[실시예 11]

도26은 본 발명의 제11 실시예에 의한 풀컬러 투사 광학 장치의 일부를 나타낸다. 다만, 도26중 앞에 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 설명은 생략한다.

도26을 참조하면, 본 실시예에서는 흡수형 편광 요소(21R) 및 라이트 밸브(15R)는 도22 또는 도23과 같은 방향으로 배향되고 반사형 편광 요소(20R) 만이 미광(L')을 반사하도록 도25의 경우와 같이 배향된다. 이 경우 반사형 편광 요소(20R)의 투과축의 방향과 흡수형 편광 요소(21R)의 투과축의 방향이 도26에 각각 화살표로 나타낸 바와같이 직교하기 때문에, 본 실시예에서는 반사형 편광 요소(20R)와 흡수형 편광 요소(21R)의 사이에 λ/2 위상차판(2/λ)을 삽입하여 반사형 편광 요소(20R)를 통과한 편광의 편광면을 상기 흡수형 편광 요소(21R)의 투과축에 일치하도록 회전시킨다. 단 λ/2 위상차판은 파장이 λ로 통과하는 광의 위상을 λ/2만 지연시키는 작용을 한다.

이러한 구성에 있어서도 반사형 편광 요소(20R)에서 반사된 미광(L')의 편광면은 다음 편광 요소(20G, 21G)의 투과축과 직교하기 때문에, 편광 요소(20G, 21G)에 의해 효과적으로 차단된다. 본 실시예에 있어서도, 편광 요소(20G)의 투과축은 편광 요소(20R)의 투과축에 염밀히 직교할 필요는 없고, 미광(L')의 강도 여하 또는 목표로 하는 표시 품질 여하에 따라 상기 직교 상태의 근반의 적당한 범위로 설정하면 된다. 또, 위상차판도 엄밀히 λ/2의 위상차를 형성하는 것일 필요는 없다.

[실시예 12]

도27은 본 발명의 제12 실시예에 의한 풀컬러 투사 광학 장치의 일부를 나타낸다. 도27중 앞에 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 설명은 생략한다.

도27을 참조하면 본 실시예에서는 편광 요소(20R 및 21R)의 각각의 투과축의 방향을 도22, 23의 경우와 같이 설정하고, 이것에 따라 라이트 밸브(15R)의 방향도 도22, 23의 경우와 동일하게 설정한다. 또, 편광 요소(21G) 및 라이트 밸브(15G)의 방향도, 도 22, 23과 동일하게 설정한다.

한편, 상기 반사형 편광 요소(20R)에 의해 생긴 미광(L')을 차단하기 위해서, 도27의 실시예에서는 반사형 편광 요소(20G)의 방향을 도22, 23과 직교하는 방향으로 설정하고 또 상기 편광 요소(20G)를 통과한 편광의 편광면을 편광 요소(21G)의 투과축에 일치하도록 회전시키기 때문에, 도26의 실시예에서 편광 요소(20R)와 편광 요소(21R)의 사이에 배치 설비되어 있던 λ/2 위상차판(λ/2)을 편광 요소(20G)와 편광 요소(21G)의 사이에 개재시킨다.

본 실시예에서도 앞의 실시예와 같이 반사형 편광 요소(20R)에서 형성된 미광(L')을 편광 요소(20G)에 의해 차단함이 가능하게 된다. 또, 편광 요소(20G)의 투과축은 편광 요소(20R)의 투과축에 엄밀히 직교할 필요는 없고, 미광(L')의 강도여하 또는 목표로 하는 표시 품질 여하에 따라 상기 직교 상태 근방의 적당한 범위로 설정하면 된다. 또, 위상차판도 엄밀히 λ/2의 위상차를 형성하는 것일 필요는 없다.

[실시예 13]

도28은 본 발명의 제13 실시예에 의한 풀컬러 투사 광학 장치의 일부를 나타낸다. 도28중, 앞에 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.

도28을 참조하면, 본 실시예에서는 도22 또는 23과 동일한 구성에 있어서, 앞의 실시예에서 미광(L')의 편광면을 90도 회전시키는데 사용한 λ/2 위상차판(λ/2)을 콘덴서 렌즈(62G)와 반사형 편광 요소(20G)의 사이에 배치 설비한다.

이러한 구성에서는 편광 요소(20R)에서 형성된 미광(L')의 편광면이 상기 위상차판 λ/2에 의해 편광 요소(20G)의 투과축에 직교하도록 90도 회전되기 때문에 미광(L')은 편광 요소(20G) 및 그 뒤의 편광 요소(21G)에 의해 실질적으로 완전히 차단된다. 또 편광 요소(20G)의 투과축은 편광 요소(20R)의 투과축에 엄밀히 직교할 필요는 없고, 미광(L')의 강도 여하 또는 목표로 하는 표시품질의 여하에 따라, 상기 직교 상태 근방의 적당한 범위로 설정하면 된다. 또, 위상차판(λ/2)도 엄밀하게 위상차 λ/2를 발생시키는 것일 필요는 없다.

[실시예 14]

도29는 본 발명의 제14 실시예에의한 풀컬러 투사 광학 장치의 일부를 나타낸다. 도29중, 앞에 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.

도29를 참조하면, 본 실시예에서는 도22 또는 23과 동일한 구성에 있어서, 앞의 실시예에 있어 미광(L')의 편광면을 90도 회전시키는데 사용한 λ/2 위상차판(λ/2)을 콘덴서 렌즈(62R)와 반사형 편광 요소(20R)의 사이에 배치 설비한다.

이러한 구성에서도 편광 요소(20R)에서 형성된 미광(L')의 편광면이 상기 위상차판(λ/2)에 의해 편광 요소(20G)의 투과축에 직교하도록 90도 회전되기 때문에, 미광(L')은 편광 요소(20G) 및 그 뒤의 편광 요소(21G)에 의해서 실질적으로 완전히 차단된다. 또, 편광 요소(20G)의 투과축은 편광 요소(20R)의 투과축으로 엄밀히 직교할 필요는 없고, 미광(L')의 강도 여하 또는 목표로 하는 표시품질 여하에 따라, 상기 직교 상태 근방의 적당한 범위로 설정하면 된다. 또한, 위상차판(λ/2)도 엄밀히 위상차 λ/2를 발생시키는 것일 필요는 없다.

[실시예 15]

도30은 본 발명의 제15 실시예에 의한 풀컬러 투사 광학 장치의 일부의 구성을 나타낸다.

도30을 참조하면, 본 실시예는 도25의 구성과 유사하나, 흡수형 편광 요소(21R 및 21G)를 생략하여 구성을 간소화 하고 있다. 본 실시예의 구성에서는 편광 요소가 21R 또는 21G만이기 때문에 얻어지는 R 또는 G의 광빔의 편광의 직선성은 양호하지 않지만 구성이 간단하기 때문에 저렴한 비용으로 구성할 수 있다.

본 실시예의 그 밖의 특징은 앞의 설명에서 명백하므로 설명을 생략한다.

[실시예 16]

도31은 본 발명의 제16 실시예에의한 풀컬러 투사 광학 장치의 일부의 구성을 나타낸다.

도31을 참조하면 본 실시예는 도26의 구성과 유사하나, 도30의 실시예와 동일하게 흡수형 편광 요소(21R 및 21G)를 생략하여 구성을 간소화 하고 있다. 본 실시예의 구성에서는 편광 요소가 21R 또는 21G 뿐이므로, 얻어지는 R 또는 G의 광빔의 편광의 직선성은 양호하지 않지만, 구성이 간단하기 때문에 저렴한 비용으로 구성할 수 있다. 본 실시예의 그 밖의 특징은 앞의 설명에서 명백하여 설명을 생략한다.

[실시예 17]

도32는 본 발명의 제17 실시예에의한 풀컬러 투사 광학 장치의 일부의 구성을 나타낸다.

도32를 참조하면 본실시예는 도30의 실시예의 일변형예이며, 도30의 반사형 편광 요소(20G)와 라이트 밸브(15G) 사이에 λ/2 위상차판(λ/2)이 삽입되어 있다. 이에 따라, 라이트 밸브(15G)는 도32의 실시예에서는 도30의 경우에 대하여 90도 회전되어 배치 설비된다. 본 실시예의 그 밖의 특징은 앞에 설명한 실시예로 부터 명백하므로 설명은 생략한다.

[실시예 18]

도33은 본 발명의 제18 실시예에 의한 풀컬러 투사 광학 장치의 일부의 구성을 나타낸다.

도33을 참조하면, 본 실시예는 도28의 실시예의 일 변형예이며, 도28의 장치로부터 흡수형 편광 요소(21R 및 21G)를 생략한 구성을 갖는다. 본 실시예의 그 밖의 특징은 앞에 설명한 실시예로 부터 명백하므로 설명은 생략한다.

[실시예 19]

도34는 본 발명의 제19 실시예에 의한 풀컬러 투사 광학 장치의 일부의 구성을 나타낸다.

도34를 참조하면 본 실시예는 도29의 실시예의 일변형예이며, 도29의 장치로 부터 흡수형 편광 요소(21R 및 21G)를 생략한 구성을 갖는다. 본 실시예의 그 밖의 특징은 앞에 설명한 실시예로부터 명백하므로 설명은 생략한다.

[실시예 20]

이상에서 설명한 제9 실시예 이하의 각 실시예에서는 도35(a)에 나타낸 바와같이, 반사형 편광 요소(20R)에서 반사된 미광(L')은 각도(β)로 발산하면서 라이트 밸브(15G)의 좌반쪽으로 입사되고, 이것이 미러(75)에서 반사되어 스크린상에 투사된다. 도35(a)의 예에서는 미광(L')의 중심은 미러(75)의 대략 아래 가장자리를 통과한다.

따라서, 본 실시예는 이러한 미광(L')의 라이트 밸브(15G)로의 입사를 회피하고자 도35(b)에 나타낸 바와같이 구성한다. 다만, 도35(b)중 앞에 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도35(b)를 참조하면, 편광 요소(20R)를 라이트 밸브(15R)를 통과하는 R 광의 광로에 수직인 면에서 좌측 내지 반시계 둘레로 각도(α)만큼 경사지게 한다. 예를들어 도35(a)의 경우, 각도(α)를 상기 발산각(β)의 1/2 이상으로 설정함으로서(α≥β/2), 미광(L')을 미러(75)로 부터 완전히 제거함이 가능하게 된다.

편광 요소(20R)의 경사는 상기한 예에 한정되는 것은 아니고, 반사된 미광(L')이 미러(75)로 부터 빗나가는 것이면, 어떻게 설정하더라도 좋다. 다만, 각도(α)가 서서히 커지면, R 광의 광로에 평행한 방향에서 본 경우의 편광 요소(20R)의 겉보기 투과축의 방향이 진짜 투과축의 방향과 다소 어긋나기 때문에, 편광 요소(20R)의 투과축의 방향을 이렇게 어긋나지 않게 대응하여 수정할 필요가 있다.

본 실시예의 그 밖의 특징은 앞의 설명으로 부터 명백하므로, 설명을 생략한다. 다만, 도35(a), (b)중 앞에 설명한 부분에는 대응하는 참조 부호를 붙이고 있다.

[실시예 21]

도36은 본 발명의 제21 실시예에 의한 풀컬러 투사 광학 장치의 일부를 나타낸다. 다만, 도36중 앞에 설명한 부분에는 동일한 참조부호를 붙이고 설명은 생략한다.

본 실시예는 도35의 실시예의 일변형예로서 반사형 편광 요소(20R 또는 20G)의 배후에 배치 설비되는 흡수형 편광 요소(21R 또는 21G)를 생략한 것이다.

본실시예에서도 미광(L)이 입사하는 반사형 편광 요소(20)가 각도(α)만큼 경사져 배치 설비되어 있기 때문에, 반사된 미광(L')이 미러(75)에서 반사되어, 투사 광학계(19)에 의해 스크린에 투사되는 문제를 피할 수 있다.

본 실시예의 그 밖의 특징은 앞의 설명으로 부터 명백하므로 설명은 생략한다.

[실시예 22]

도37은 본 발명의 제22 실시예에 의한 풀컬러 투사 광학 장치의 일부를 나타낸다. 다만, 도37중 앞에 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명은 생략한다.

본 실시예는 앞에 설명한 도28의 실시예의 일변형예로서 도28의 실시예의 λ/2 위상차판 대신에, 통과하는 광빔의 위상을 λ/4만큼 늦추는 λ/4 위상차판(λ/4)를 콘덴서 렌즈(62G)와 반사형 편광 요소(20G) 사이에 배치 설비하고 또 편광 요소(20R)에서 반사된 미광(L')의 위상과 편광 요소(20G)에 입사하는 미광(L')의 위상 사이의 위상차가 λ/2가 되도록, 콘덴서 렌즈(62R)와 편광 요소(20R)의 사이에도, λ/4 위상차판(λ/4)을 삽입한다. 이러한 구성에 있어서도 편광 요소(20R)에서 반사된 미광(R')의 편광면이 편광 요소(20G 또는 21G)의 투과축과 직교하기 때문에, 라이트 밸브(15G)로 입사하는 미광(L')이 효과적으로 차단된다.

[실시예 23]

도38은 본 발명의 제23 실시예에 의한 풀컬러 투사 광학 장치의 일부를 나타낸다. 다만 도38중 앞에 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 설명은 생략한다.

본 실시예는 앞에 설명한 도37의 실시예의 일변형예로서 도37의 실시예의 한쪽의 λ/4 위상차판 대신에 통과하는 광빔의 위상을 λ/6만큼 늦춘 λ/6 위상차판(λ/6)을 또 다른쪽의 λ/4 위상차판 대신에 통과하는 광빔의 위상을 λ/3만큼 늦추는 λ/3 위상차판(λ/3)을 배치 설비한다. 위상차판(λ/3)와 위상차판(λ/6)이 형성하는 위상차의 합계는 앞의 실시예와 동일하게 λ/2가 되기 때문에, 이러한 구성에 있어서도 편광 요소(20R)에서 반사된 미광(R')의 편광면은 편광 요소(20G 또는 21G)의 투과축과 직교한다. 즉, 본 실시예에서도 라이트 밸브(15G)에 입사하는 미광(L')은 효과적으로 차단된다. 도38중 괄호내에 나타낸 바와같이, 위상차판(λ/3)와 위상차판(λ/16) 는 서로 바꾸어도 좋다.

[실시예 24]

도39는 본 발명의 제24 실시예에 의한 풀컬러 투사 광학 장치의 일부를 나타낸다. 다만, 앞에 설명한 부분에는 동일한 참조부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도39의 실시예는 도37의 실시예의 일변형예로서 도37의 구성에 있어서 흡수형 편광 요소(21R 및 21G)를 생략하고 있다. 이러한 구성에서도 반사형 편광 요소(20R)에 의해 반사된 미광(L')은 위상차판(λ/4)를 2회 통과함으로서 편광면이 90도 회전하고, 그 결과 편광 요소(20G)에서 효과적으로 차단된다.

[실시예 25]

도40은 본 발명의 제25 실시예에 의한 풀컬러 투사 광학 장치의 일부를 나타낸다. 다만, 앞에 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도40의 실시예는 도38의 실시예의 일변형예로서 도38의 구성에 있어서 흡수형 편광 요소(21R 및 21G)를 생략하고 있다. 이러한 구성도 반사형 편광 요소(20R)에 의해 반사된 미광(L')은 위상차판(λ/3) 및 위상차판(λ/6)를 순차 통과함으로서 편광면이 90도 회전하고, 그 결과 편광 요소(20G)에서 효과적으로 차단된다. 앞의 실시예와 동일하게 위상차판(λ/3 및 λ/6)의 순서는 바꾸어도 좋다.

[실시예 26]

도41(a), (b)는, 본 발명의 제26실시예에 의한 풀컬러 투사 광학 장치의 일부로서 특히 위상차판의 구성을 나타낸다.

도41(a)를 참조하면, 반사형 편광 요소(20R 또는 20G)는 유리 기판(20S)의 일 측에 밀착하여 형성되고, λ/2, λ/3, λ4, λ6의 어느것 이라도 좋은 위상차판이 유리 기판(20)의 다른 측에 동일하게 밀착하여 형성되어 있다. 이러한 구성에서는 편광 요소와 위상차판을 공기중에 있어서, 별도로 이간하여 배치 설비한 경우에 비하여 계면에서의 반사에 의한 광 손실이 경감된다.

도41(b)는 흡수형 편광 요소(21R 또는 21G)를 유리 기판(21S)의 일 측에 밀착하여 형성하고, 다른 측에 위상차판(λ/2, λ/3, λ/4 또는 λ/6)을 형성한 구성을 나타낸다. 이 경우에도 계면에서의 반사에의한 광손실을 경감시킬 수 있다.

[실시예 27]

도42(a), (b)는 본 발명의 제27 실시예에 의한 반사형 편광 요소(21R)의 구성을 나타낸다.

도42(a)를 참조하면, 편광 요소(21R)는 도41(a)의 예와 동일하게 유리기판(21S)상에 형성하나, 본 실시예의 편광 요소(21R)는 그 반사면상에 다수의 불규칙한 요철(21r)을 형성하고, 이러한 요철(21r)에 의해서 반사광을 난반사시킨다. 그 결과, 미광(L')은 라이트 밸브(15G)로 균일하게 확산되어 입사하고, 스크린상에 투사되더라도 눈에 띄지 않게 된다.

도42(b)는 도42(a)의 일 변형예로서 상기 요철(21r) 대신에 훔(21g)을 균일하게 형성하고 있다. 이 경우에도, 동일한 미광(L')을 확산시키는 효과를 얻을 수 있다.

[실시예 28]

도43은 본 발명의 제28 실시예에 의한 풀컬러 투사 광학 장치의 구성을 나타낸다. 다만, 앞에 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명은 생략한다. 본 실시예는 도25의 실시예의 일변형예로 볼수 있다.

도43을 참조하면 본 실시예의 투사 광학 장치는, 도25의 실시예에 있어서 라이트 밸브(15R)의 방향을 도25의 경우에 대하여 90도 회전시킨 구성을 갖는다. 이 경우, 라이트 밸브(15R)로 입사하는 광빔의 편광면의 방향이 라이트 밸브(15R)의 방향과 직교하므로 라이트 밸브(15R)는 라이트 밸브(15G)와 같이 소위 노멀 화이트모드로 구동한 경우, 역으로 노멀 블랙 모드로 동작된다.

이 때문에, 본 실시예에서는 라이트 밸브(15R)를 노멀 블랙모드의 구동신호로 구동하여 라이트 밸브(15R)에서 얻어지는 R 광의 화상신호를 라이트 밸브(15G)에서 얻어지는 G 광의 화상신호와 같이 노멀 화이트로 되어 있다. 본 실시예의 구성에 의해서도, 미광(L')을 도25의 실시예와 같이 차단할 수 있다.

[실시예 29]

도44는 본 발명의 제29 실시예에 의한 풀컬러 투사 광학 장치의 구성을 나타낸다. 다만, 앞에 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도44를 참조하면, 본 실시예의 장치는 도43의 장치에 있어서 흡수형 편광요소(21R, 21G)를 생략한 일변형예로서 라이트 밸브(15R)는 도43의 실시예와 같이, 노멀 블랙모드의 구동신호에에 의해서 구동된다. 본 실시예의 그 밖의 특징은 도43의 실시예와 동일하므로 설명은 생략한다.

[실시예 30]

도45(a)는 본 발명의 제30 실시예에 의한 편광 처리 장치(110)의 구성을 나타낸다.

앞의 실시예에서는 어느 것이나 광원으로부터 출사한 출사광빔 중, 필요 편광 성분만이 반사형 편광 요소를 통과하여, 화상정보 등의 표시에 사용되나, 상기 반사형 편광 요소에서 반사된 불필요 편광 성분은 소멸되므로, 절각휘도가 높은 광원을 사용하더라도 그 능력의 반밖에 사용되지 않았다.

이것에 대하여, 편광 처리 장치(110)에서는 광원으로 부터 입사하는 광빔의 광로(l, m, n)상에 평볼록 렌즈 요소(111a, 111b)를 포함하는 일체적인 광학부재(111)를 배치 설비하고, 앞에 도8(a), (b), 도9(a), (b) 또는 도10 (a), (b)에서 설명한 반사형 편광 요소(20)에 대응하는 상기 반사형 편광 요소(112a, 112b)를, 각각 상기 렌즈 요소(111a, 111b)에서 집광되는 광빔의 광로상에 상기 렌즈 요소(111a 또는 111b)의 광축에 대해서 경사지게 배치 설비한다. 이러한 렌즈(111a, 111b)를 포함하는 광학 요소(111)에서는 상기 렌즈(111a, 111b)에서 집광되는 광빔이 도달하지 않는 광학적으로 무효인 영역이 형성되지만, 본 실시예에서는 이러한 광학적 무효 영역에 상기 반사형 편광 요소(112a)에서 반사된 불필요 편광 성분을 반사하는 미러(113)를 배치 설비한다.

미러(113)는 상기 불필요 편광 성분을 상기 반사형 광학 요소(112a)와 인접하는 반사형광학요소(112b) 사이에 형성된 빈틈에서 편향시키고 또 이러한 빈틈을 통과하는 광빔의 위상을 약 λ/2만 늦추는 λ/2 위상차 보상판(114)을 형성한다.

이러한 구성에 의하면, 렌즈 요소(111a)에 의해 집속되어 상기 반사형 편광 요소(112a)에 입사하는 광선(l, m, n)중 필요 편광 성분(la, ma, na)은 그대로 통과하는데 반해서, 불필요 편광성분(lb, mb, nb)는 반사형 편광 요소(112a)에서 반사된 후 미러(113)로 편향되어, 상기 위상차 보상판(114)을 통과한다. 이 때, 편향 성분(lb, mb, nb)의 편광면은 상기 위상차 보상판(114)에 의해 약 90도 회전하여 상기 필요 편향 성분(la, ma, na)의 편광면과 실질적으로 일치한다. 그 결과 이러한 편향 처리 장치(110)를 설비함으로서 광원에서 형성되는 출사광의 흡수되는 만큼을 제외한 실질적으로 모든 에너지를, 표시를 위해 사용할 수 있어 특히 휘도가 높은 밝은 표시가 가능하게 된다.

도45(b)는 편향 처리 장치(110)의 일변형예를 나타낸다.

도45(b)를 참조하면, 본 실시예에서는 상기λ/2 위상차 보상판(114) 대신에 통과 광빔의 위상을 λ/4만큼 늦추는 λ/4 위상차 보상판(114a)를 설비하고 또 상기 반사형 편향요소(112a, 112b)를 통과한 필요 편광 성분의 위상, 따라서 편광면을 90도 회전시키는 λ/4 위상차판(114b)을 설비하고 있다. 이러한 구성에서도, 상기 필요 편광성분(la, ma, na)의 편광면과, 상기 위상차 보상판(114a)을 통과한 광빔의 편광면을 일치시킬 수 있다.

[실시예 31]

도46, 47은 본 발명의 제31 실시예에 의한 편광 처리 장치(120)의 구성을 나타낸다.

도46, 47을 참조하면, 본 실시예에서는 상기 미러(113)가 상기 평볼록 렌즈 요소(111a, 111b)로 되는 광학부재(111)의 출사측 평탄면에 형성되고, 상기 반사형 편광 요소(112a, 112b)는 상기 광학부재의 출사측 평탄면상에 형성된 투명기판(115)상에 형성된다. 이 때, 상기 반사형 편광 요소(112a, 112b)는 반사된 불필요 편광 성분이 상기 평탄면 상의 미러(113)에서 반사된 후 상기 λ/2 위상차 보상판(114)을 통과하도록, 상기 투명 기판(115)상에 있어서 경사각이 최적화된다.

본 실시예의 구성에서는 도47에 나타낸 바와같이, 광학부재(111)의 출사측 평탄면은 상기 렌즈 요소(111a, 111b)에서 집광되는 광빔의 광로에 대응하여, 미러(113)를 구성하는 반사막으로 덮여지고, 미러(113) 중에는 복수의 개구부 또는 핀홀(113a)이 형성되어 있다. 이러한 구성에서는 광학 부재(111)와 미러(113)가 일체로 형성되기 몌문에 제조비용을 저하시킬 수 있다. 도47에 나타낸 바와같이, 렌즈 요소(111a, 111b, …)는 소위 가장 기밀하게 충전된 상태로 형성되고, 그 결과 도47중에 나타낸 무효영역(113X)의 면적이 최소로 된다. 즉, 도47에 나타낸 렌즈 요소의 배열에 의해서 편광 처리 장치(120)의 광이용 효율이 최대가 된다.

[실시예 32]

도48은 본 발명의 제32 실시예에 의한 편광 처리 장치(130)의 구성을 나타낸다. 다만, 도48중 앞에 설명한 부분에는 대응하는 참조부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도48을 참조하면, 편광 처리 장치(130)는 도46의 편광 처리 장치(120)의 일변형예로서, 상기 평볼록 렌즈 요소(111a, 111b)를 포함하는 광학부재(111) 대신에, 평볼록 렌즈 요소(131a, 131b)를 포함하는 광학부재(131)를 사용한다. 원통렌즈 요소(131a, 131b)는 평행하게 뻗어 있고, 이것에 대응하여 미러(113)도 평행하게 뻗어 있는 스트라이프상으로 형성되어 있다. 미러(113)는 렌즈 요소(131a, 131b)에 의해 형성되는 광학적 무효 영역에 대응하여 형성되고 또, 본 실시예에서는 상기 투명기판(115) 상에, 상기 반사형 편광 요소(112a, 112b)가 각각 상기 렌즈 요소(131a) 및 렌즈 요소(131b)의 집속 광빔의 광로에 대응하여 평행한 스트라이프상으로 형성된다. 또, 상기 스트라이프상의 미러(113)에 대응하여, 스트라이프상의 λ/4 위상차 보상판(114)이 상기 투명기판(115) 상에 스트라이프상으로 형성된다. 상기 반사형 편광 요소(112a, 112b)는 반사된 불필요 편광성분이 상기 미러(113)로 입사하여, 반사된 후 상기 λ/4 위상차 보상판(114)을 통과하도록 경사각을 최적화한다.

[실시예 33]

도49는 본 발명의 제33 실시예에 의한 편광 처리 장치(140)를 나타낸다. 다만, 도49중 앞에 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도49을 참조하면, 편광 처리 장치(140)는 도48의 편광 처리 장치(130)의 일변형예로서 상기 원통 렌즈 요소(131a, 131b) 대신에, 원통 렌즈 요소(131a 또는 131b)중 광축면의 한 쪽에 위치하는 부분에만 형성되는 비대칭인 원통 렌즈요소(141a, 141b)를 포함하는 광학부재(141)를 이용한다. 렌즈요소(141a, 141b)가 광축에 대하여 비대칭이기 때문에, 렌즈 요소(141a, 141b)는 입사광빔을 경사지게 집속하고, 그 결과 상기 반사형 편광 요소(112a 또는 112b)가 상기 광축에 대하여 경사져 있지 않더라도, 반사된 불필요 편광성분은 상기 미러(113)로 입사하고 또 반사되어 상기 편광 요소(112a 및 112b)의 사이에 형성된 λ/4 위상차 보상판(114)을 통과한다.

편광 처리 장치(140)는 반사형 편광 요소(112a, 112b)를 경사지게 할 필요가 없기 때문에 편광 처리 장치(130)보다도 제조가 더 용이하게 된다.

[실시예 34]

도50은 본 발명의 제34 실시예에 의한 편광 처리 장치(150)의 구성을 나타낸다. 다만, 도50중 앞에 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도50을 참조하면, 편광 처리 장치(150)는 도48의 편광 처리 장치(130)와 유사한 구성을 갖지만, 입사광빔의 광로에 대하여 렌즈 요소(131a, 131b)의 광축면이 경사지도록 배치 설비되어 있고, 상기 반사형 편광 요소(112a, 112b)는 상기 투명 기판(115)상에 상기 렌즈 요소(131a, 131b)의 광축면에 대하여 직교하도록, 환언하면 경사각이 제로가 되도록 형성되어 있다.

이러한 구성에서는 반사형 편광 요소(112a, 112)b의 경사각이 제로여도 입사 광빔이 상기 렌즈 요소(131a, 131b)의 광축면에 대하여 경사져 입사하기 때문에, 상기 반사형 편광 요소(112a, 112b)에서 반사된 불필요 편광성분은 상기 미러(113)로 입사한 후, 상기 λ/4 위상차 보상판(114)을 통과한다.

[실시예 35]

도51은 본 발명의 제35 실시예에 의한 편광 처리 장치(160)의 구성을 나타낸다. 다만, 도51중 앞에 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도51을 참조하면 편광 처리 장치(160)는 도50의 편광 처리 장치(150)와 유사한 구성을 갖지만 상기 반사형 편광 요소(112a, 112b)상에 입사광을 산란시키는 산란 요소(117)를 설비한 점에서 다르다. 산란 요소(117)를 설비함으로서 상기 반사형 편광 요소(112a, 112b)에 의해 반사된 불필요 편광성분을, 확실히 미러(13) 및 λ/2 위상차 보상판(114)으로 입사시킴이 가능하게 된다.

[실시예 36]

도52는 본 발명의 제36 실시예에 의한 편광 처리 장치(170)의 구성을 나타낸다. 다만, 도52중 앞에 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도52를 참조하면 편광 처리 장치(170)는 도48의 편광 처리 장치(130)와 유사한 구성을 갖지만, 상기 반사형 편광 요소(112a 및 112b)를 통과한 편광 광빔의 광로중에 상기 렌즈 요소(131a, 131b)에 각각 대응하는 렌즈 요소(118a, 118b)를 포함하는 광학 부재(118)를 배치 설비한 점이 다르다.

광학부재(118)를 배치 설비함으로서, 편광 처리 장치(170)로 부터 출사하는 광빔을 평행광빔에 가깝게 함이 가능하다.

마찬가지로 구성은 원통 렌즈가 아니고 통상의 평볼록 렌즈 어레이(111)를 사용한 도46의 편광 처리 장치(120)에 대해서도 유효하다.

[실시예 37]

도53은, 본 발명의 제37 실시예에 의한 편광 처리 장치(180)의 구성을 나타낸다. 다만, 도53중 앞에 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도53을 참조하면, 편광 처리 장치(180)는 도49의 편광 처리 장치(140)의 일변형예이지만 상기 투명 기판(115) 하면이 반사형 편광 요소(112)에 의해서 연속적으로 덮여져 있고, 상기 반사형 편광 요소(112)와 상기 미러(113) 사이의 투명기판(115) 중에는 통과 광빔의 위상을 약 λ/4만 늦추는λ/4 위상차 보상판(119)을 상기 반사형 편광 요소(112)에 평행하게 연속하여 뻗어 있도록 개재시킨다.

이러한 구성에서는 상기 렌즈 요소(141a)로 입사하여 반사형 편광 요소(112)로 반사된 광빔은 상기 λ/4 위상차 보상판(119)을, 미러(113)를 향해서 통과할 때에 원편광빔으로 변환되고 또 미러(113)으로 부터 상기 반사형 편광 요소(112)를 향해서 위상차 보상판(119)을 2회째로 통과할 때에, 당초의 편광면에 대하여 약 90도 회전한 편광면을 갖는 직선 편광빔으로 변환된다. 얻어진 직선 편광빔은 상기 반사형 편광 요소(112)의 투과축에 일치하는 편광면을 갖기 때문에, 상기 반사형 편광 요소(112)를 통과한다.

도53의 편광 처리 장치(180)는 구조가 특히 간단하고, 염가로 제작할 수 있다.

[실시예 38]

도54(a), (b)는 각각 본 발명의 제38실시예에 의한 광학부재(111)의 다른 구성을 나다낸다.

도54(a), (b)를 참조하면, 광학 부재(111)를 구성하는 각각의 평볼록 렌즈 요소(111a, 111b)는 측벽면이 상기 미러(113)의 연장부를 이루는 반사막에 의해 덮여지고, 그 결과 입사하는 광빔중, 상기 미러(113)에 대응하는 광학적 무효 영역에 도달하여 차단되는 광선의 비율이 감소한다.

도54(a)의 구성에서는 측벽면이 경사져 있어 상기 미러(113)에 의해 차단되는 광선의 비율을 감소시키는 것은 보다 효과적이지만, 도54(b)의 수직인 측벽면을 갖는 구성 쪽이 제작이 용이하다.

도54(a), (b)의 구성은 광학부재(111) 이외에 원통 렌즈 어레이로 되는 광학부재(131)에 대해서도 유효하다.

[실시예 39]

도55는 본 발명의 편광 처리 장치(190)를 도15에 나타낸 컬러 투사 광학 장치(70)에 적용한 본 발명의 제39 실시예에 의한 투사 광학 장치(200)를 나타낸다. 다만 도55중, 앞에 설명한 부분에 대응하는 부분에는 대응하는 참조부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도55를 참조함면, 상기 편광 처리 장치(190)는 앞에 설명한 편광 처리 장치(110∼180)중 어느 것이어도 좋고, 광원(11)의 출사측, 즉 광원(11)과 다이클로익미러(71) 사이에 배치 설비되어 있다. 편광 처리 장치(190)를 형성함으로서, 광원(11)으로 부터 출사하는 광에너지가 실질적으로 전부를 소망하는 편광면을 갖는 편광광빔으로 변환할 수 있어, 투사 광학계(19)에 의해 도시하지 않은 스크린상에 투사되는 상의 밝기가 종래의 불필요 편광 성분을 없애는 경우에 비교하여 크게 향상된다.

도55의 그 밖의 특징은 앞에 설명한 바와 같으며, 설명을 생략한다. 도55중, 라이트 밸브(15R, 15G, 15B)는 어느 것도 도시하고 있지 않은 입사측 편광 요소와 출사측 편광 요소를 포함하고, 입사측 편광 요소의 편광면은 상기 편광 처리 장치(190)를 출사하는 편광광빔의 편광면과 일치되어 있다.

[실시예 40]

도56은 본 발명의 제40 실시예에 의한 투사 광학 장치(210)의 구성을 나타낸다. 다만, 도56중, 앞에 설명한 부분과 동일한 부분에는 동일한 참조부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도56을 참조하면 투사 광학 장치(210)는 도55의 투사 광학 장치(200)와 유사한 구성을 갖지만 라이트 밸브(15R, 15G, 15B)의 각각에 대응하고 편광 처리 장치(190R, 190G, 190R)가 형성되어 있다. 이러한 구성에서는 편광 처리 장치, 예를 들어 편광 처리 장치(190R)에서 출사한 편광광빔이 직접 대응하는 라이트 밸브(15R)에 입사하기 때문에, 라이트 밸브의 입사측 편광 요소를 생략하는 것이 가능하다.

본 실시예의 다른 특징은 앞에 설명한 바와 같으며 설명을 생략한다.

[실시예 41]

이상, 본 발명에 의한 편광 처리 장치의 투사 광학 장치에의 응용을 설명했지만, 본 발명에 의한 반사형 편광 요소를 이용한 편광 처리 장치는 고출력의 투사 광학 장치뿐만 아니라, 직시형 액정 표시 장치에 있어서, 표시 밝기를 증대시키는 것에도 유효하다.

도57은, 이러한 본 발명의 편광 처리 장치를 이용한 직시측 액정 표시 장치(220)의 구성을 나타낸다.

도57을 참조하면, 액정 표시 장치(220)는 면광원(221)과, 상기 면광원(221)에 대면하도록 배치 설비된 액정패널(229)을 포함하고, 액정패널(229)은 통상과 같이, 한 쌍의 대향하는 유리기판(224, 227)사이에 봉입된 액정층(225)을 포함하고, 그 아래측 유리 기판(224)의 상기 광원(221)에 면하는 측에는 입사측 편광판(223)이 또 위쪽 유리 기판(227)의 출사측에는, 상기 입사측 편광판(223)의 편광면과 직교하는 편광면을 갖는 출사측 편광판(228)이 형성되어 있다. 또, 상기 출사측 유리 기판(227)은 액정층(225)을 봉입하는 측에 컬러 필터(226)를 형성한다. 도57중 상기 유리 기판(224 및 227)은 상기 액정층(225)에 접하는 측에 도시를 생략했지만 통상의 분자 배향막 및 전극을 형성한다.

도57의 액정 표시 장치(220)는 또 상기 면광원(221)과 상기 액정 패널(229)의 사이에 앞에서 설명한 편광 처리 장치(110∼180)의 어떤 것이어도 좋은 편광 처리 장치(222)를 배치 설비한다. 이 때, 상기 입사측 편광판(223)의 편광면을 상기 편광 처리 장치(222)로 부터 출사하는 편광광빔의 편광면에 일치시킨다. 그 결과, 면광원(221)에 의해 형성된 광빔의 에너지는 실질적으로 모두 상기 입사측편광판(223)의 편광면과 일치하는 편광면을 갖는 편광광빔으로 변환되어, 직시형표시 장치(220)에 의해 얻어지는 표시 밝기가 크게 향상된다.

[실시예 42]

도57은 본 발명의 제42 실시예에 의한 직시형 액정 표시 장치(230)의 구성을 나타낸다. 다만, 도58중 앞에 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도58을 참조하면, 액정 표시 장치(230)는 도57의 액정 표시 장치(220)와 유사한 구성을 갖지만, 상기 편광 처리 장치(222)와 액정 패널(229)의 사이에 상기 편광 처리 장치(222)로부터 출사한 광빔을 확산시키는 산란판(231)을 배치 설비한 점에서 다르다. 산란판(231)을 배치 설비함으로서 액정 패널(229)을 균일하게 조명함이 가능하게 된다.

실시예 41 또는 42의 직시형 액정 표시 장치(220, 230)에서는 또한 필요한 밝기를 얻는데, 보다 소출력의 광원을 사용할 수 있어, 휴대용 정보 처리 장치등에 적용한 경우, 한정된 전지로 보다 장시간의 조작이 가능하게 된다.

[실시예 43]

이상의 각 실시예에 있어서, 반사형 편광 요소는 예를들어 도8(a)에서 설명한 바와같이, 액정층의 적층에 의해 형성되어 있지만, 이러한 유기물로 되는 반사형 편광 요소를 W 램프등의 고휘도 광원에 대하여 사용한 경우, 광원으로부터 출사하는 광빔중에 포함되는 자외선 성분에 의해, 액정층이 열화되는 문제가 발생할 수 있다.

도59는 W 램프의 발광 스팩트럼을 나타낸다.

도59를 참조하면, 스팩트럼중에는 파장이 약 400nm 이하의 자외선 성분(UV) 파장이 약 400∼700nm 범위의 가시광성분 및 파장이 700nm 이상의 적외성분(IR)이 포함되지만, 포함되는 자외선 성분(UV)의 비율이 수%에 달함을 알 수 있다.

따라서, 본 실시예에 있어서는, 도60에 나타낸 스팩트럼의 자외선 차단 필터를 광원과 반사형 편광 요소 사이에 배치 설비하여 도59의 자외선 성분(UV)을 차단한다. 자외선 차단 필터는 자외선 성분의 99% 이상을 반사한다. 예를들어 SiO₂막과 Al₂O₃막을 교대로 적층한 다층막 필터로 되고, 그 결과 투과되는 자외선 성분은 1% 이하로 역제된다.

도61은 이러한 자외선 차단 필터를 통과시킨 광원으로 부터의 광빔의 스팩트럼을 나타낸다. 도61에서 알수 있는 바와같이, 필터를 통과한 광빔에는 자외선 성분이 거의 포함되지 않음을 알수 있다. 다층막을 이용한 자외선 차단 필터에서는 입사빔의 편광에 대한 투과 특성의 의존성은 생기지 않는다.

또한, 도62는 도61의 스팩트럼을 갖는 광빔을 반사형 편광 요소를 통과시킨 경우에 얻어지는 스팩트럼을 나타낸다.

도63은 이러한 자외선 차단 필터를 사용한 본 발명의 제43 실시예에 의한 투사 광학 장치(300)의 구성을 나타낸다. 단 앞에 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도63을 참조하면, 투사 광학 장치(300)는 도1에 나타낸 투사 광학 장치와 유사한 구성을 갖지만, 광원(11)과 반사형 편광 요소(20) 사이에, 다층막 구성의 자외선 차단 필터(301)를 설비하는 점에서 다르다. 자외선 차단 필터(301)는 도60에 나타낸 스팩트럼을 갖고 파장이 약 400nm 이하의 자외선 성분을 광원(11)의 방향으로 반사한다. 그 결과 반사형 편광 요소(20)의 자외선에 의한 열화를 회피할 수 있다.

투사 광학 장치(300)의 그 밖의 특징은 앞에 도1에서 설명한 바와 같으며, 설명을 생략한다.

[실시예 44]

도64는 본 발명의 제44 실시예에 의한 투사 광학 장치(310)의 구성을 나타낸다. 다만, 도64중, 앞에 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도64를 참조하면 투사 광학 장치(310)는 도13의 투사 광학 장치와 유사한 구성을 갖지만, 렌즈(62)와 반사형 편광 요소(20) 사이에, 도63의 것과 동일하고 다층막 구성의 자외선 차단 필터(301)가 배치 설비되어 있다.

도64의 투사 광학 장치(310)에서는 상기 반사형 편광요소(20)의 자외선 성분에 의한 열화가 회피되는 이외에 렌즈(62)를 설비함으로서, 상기 반사형 편광 요소(20)에 의해 반사되어, 필터(301)를 거쳐서 복귀되는 불필요 편광이 상기 광원으로 부터 제거되어 광원(11)의 온도상승이 회피된다.

[실시예 45]

도65는 본 발명의 제45 실시예에 의한 투사 광학 장치(320)의 구성을 나타낸다. 다만, 도65중 앞에 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도65를 참조하면 투사 광학 장치(320)는 도15의 투사 광학 장치(70)의 일변형예로 생각할 수 있고, 상기 광원(11)에서 출사된, 자외선 성분(UV)을 포함하는 백색광빔 W은 다이클로익 미러(71A)에 의해, 적색광 빔성분(R)만이 편광되어 미러(73A)에서 반사된 후, 반사형 편광 요소(20R), 흡수형 편광 요소(21R)를 순차 통과하여 공간 변조 요소(15R)에 도달한다. 공간 변조 요소(15R)를 통과한 적색광빔(R)은 또 출사측 편광 요소(16R)를 통과한 후, 도시를 생략한 합성 광학계를 거쳐서 투사 렌즈(19)(도시하지 않음)에 도달한다.

한편, 상기 백색광빔중의 청색성분(B), 녹색성분(G) 및 자외선 성분(UV)은 상기 다이클로익 미러(lA)를 직진하여 통과하고, 자외선 차단 필터(301)에 입사하여, 자외선 성분(UV)이 반사·제거된다. 그 결과, 청색성분(B) 및 녹색성분(G)은 반사형 편광 요소(20BG) 및 흡수형 편광 요소(21BG)를 통과한 후, 공간 변조 요소(15BG)에 도달하여 공간 변조된다. 공간 변조된 광빔은 또 출사측편광 요소(16BG)를 통과한 후, 도시를 생략한 합성 광학계를 거쳐서, 투사렌즈(19)(도시하지 않음)에 도달한다.

본 실시예에서는 자외선 차단 필터(301)를 색분리 광학계의 뒤의 필요한 장소에만 형성하고 있기 때문에 구성이 간소화된다.

[실시예 46]

도66은 본 발명의 제46 실시예에 의한, 투사 광학 장치(330)의 구성을 나타낸다. 다만, 도66중 앞에 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도66을 참조하면, 투사 광학 장치(330)는 도63의 투사 광학 장치(300)의 일변형예로 생각할 수 있고, 상기 광원(11)의 광출사 개구부에 인접하여, 별도의 자외선 차단 필터(302)를 상기 자외선 차단 필터(301)에 대향하여 배치 설비한다. 이러한 구성에 의하면, 필터(301 및 302)에 의해, 자외선의 차단이 이중으로 행해진다. 예를들어, 필터(301 및 302)가 각각 99%의 자외선을 반사하는 경우, 필터(301 및 302)를 조합시킴으로서 99.9%의 자외선을 반사할 수 있다.

본 실시예에서는 또 다수의 자외선 차단 필터를 조합시키는 것도 가능하다. 이 경우, 반사형 편광 요소(20)에 도달하는 자외선의 강도는 자외선 차단 필터의 수를 N으로 하면 N승에 비례하여 감소한다.

[실시예 47]

도67은 본 발명의 제47 실시예에 의한 투사 광학 장치(340)의 구성을 나타낸다. 다만, 도67중, 앞에 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도67을 참조하면, 투사 광학 장치(340)는 도15의 투사 광학 장치의 일변형예이고, 상기 광원(11)의 개구부에 자외선 차단 필터(302)가 형성되고 또 자외선 차단 필터(301)가 상기 콘덴서 렌즈(62B)의 뒤쪽에, 상기 반사형 편광 요소(20B)와 대면하도록 형성되어 있다.

도67의 구성에서는 광원(11)에서 형성된 백색광 빔중의 자외선 성분은 우선 필터(302)에 의해 반사되지만, 남은 자외선성분은 청색광빔(B)과 함께 다이클로익미러(71)를 통과하여, 미러(73)에서 반사된 후 콘덴서 렌즈(62B)의 이면의 필터(301)에 의해서 더 반사된다. 그 결과, 반사형 편광 요소(20B)에 도달하는 자외선 성분은 거의 완전히 차단된다.

한편, 다이클로익 미러(71)에 의해 편향된 적 또는 녹색의 광빔(R, G)에는 자외선 성분은 포함되지 않기 때문에, 콘덴서 렌즈(62G 또는 62R)에 자외선 차단 필터를 형성할 필요는 없다.

이러한 구성에 의하면, 투사 광학 장치의 구성을 쓸데없이 복잡하게 할 필요가 없고 자외선에 노출되는 반사형 편향 요소의 열화를 효과적으로 억제할 수 있다.

[실시예 48]

도68은 본 발명의 제48 실시예에 의한 투사 광학 장치(350)의 구성을 나타낸다. 다만, 도68중 앞에 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도68을 참조하면, 투사 광학 장치(350)는 도66의 투사 광학 장치(330)의 일변형예이고, 상기 광원(11)의 개구부에 형성되는 자외선 차단 필터(302)를 광원 개구부의 크기(L)와 대략 같은 거리만큼 떨어 트린 동일구성의 자외선 차단 필터(302a 및 302b)로 형성한다.

도69(a)는 이러한 필터(302a 및 302b)를 근접하여 배치 설비한 경우의 자외선 성분의 필터(302a 및 302b)에 의한 반사를 나타낸다.

도69(a)를 참조하면, 필터(302a, 302b)의 간격이 좁은 경우, 자외선 성분은 필터(302a와 302b)의 사이에서 반복 반사되고, 그때마다 정도로 일정한 비율, 예를 들어 0.01%의 자외선 성분이 필터(302a 또는 302b)에서 외측으로 누설되게 된다. 반사의 반복이 많으면 많을 수록 필터로 부터의 자외선 성분의 누설은 많아진다.

이에 대하여 도69(b)는 필터(302a와 302b)의 간격을 증대시킨 경우를 나타낸다. 도69(b)의 경우에는 필터(302a와 302b)의 간격이 크기 때문에, 자외선 성분의 다중 반사 회수는 감소하고, 필터로 부터의 자외선 성분의 누설도 감소한다.

도70은 도68의 구성에 있어서, 필터(302a와 302b) 사이의 거리를 여러가지로 변화시킨 경우의 필터(302b)로 부터 출사하는 자외선 성분의 투과율을 나타낸다.

도70을 참조하면, 실선으로 나타낸 바와 같이, 필터(302a 및 302b)로 되는 자외선 차단 필터의 자외선 성분 투과율은 필터(302a와 302b)의 거리가 증대함에 따라서 감소하고, 도68에 나타낸 바와같이 필터(302a와 302b)의 거리가 광원(11)의 개구부의 크기와 대략 동일한 점에서, 실질적으로 제로가 된다.

[실시예 49]

도71은 필터(302a 및 302b)로 되는 자외선 차단 필터(302)의 다른 실시예를 나타낸다.

도71을 참조하면, 필터(302b)는 필터(302a)에 대하여 경사지게 설비되고, 그 결과, 필터(302a)와 필터(302b) 사이에서 반사되는 자외선 성분은 측방으로 인도되어 빠르게 비산 한다. 그 결과, 도70에 파선으로 나타낸 바와같이, 필터(302a와 302b)를 서로 경사시킨 경우에는 필터간의 거리가 보다 짧은 경우에도 자외선 투과율을 감소시킬수 있다.

[실시예 50]

도72(a), (b)는 본 발명의 제50 실시예에 의한 반사형 편광 요소(360, 370)의 구성을 나타낸다. 다만, 앞에 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도72(a)를 참조하면, 반사형 편광 요소(360)는 도2(a)에 나타낸 반사형 편광 요소(20)의 일변형예로서 자외선 차단 필터(301)를 반사형 편광 요소(20)의 일부를 구성하는 유리 기판(40)의 입사측에 직접 형성한다. 필터(301)는 앞에도 설명한 바와같이, SiO₂막과 Al₂O₃막을 교대로 적층하여 형성하기 때문에, 유리기판(40) 상에 용이하게 형성할 수 있다.

도72(b)의 예에서는 반사형 편광 요소(370)는 상기 자외선 차단 필터(301)를 상기 유리 기판(40)의 출사측에 필터(301)가 기판(40)과 액정층(41)의 사이에 개재하도록 포함한다. 또, 기판(40)의 입사측에는 반사 방지막(371)이 형성되어 있다. 도 72(a), (b)의 어느쪽의 구성에 있어서도, 자외선 차단 필터(301)는 유리기판(40)에 밀착되어 있고, 필터(301)의 자유 표면에 의한 광반사 및 이것에 따르는 광손실이 회피된다.

[실시예 51]

도73(a), (b)는 본 발명의 제51 실시예에 의한 자외선 차단 필터의 예를 나타낸다. 다만, 도73(a), (b)중 앞에 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도73(a)의 예에서는 콘덴서 렌즈(62R, 62G, 62B)중 어떠한 것이라도 좋은 렌즈(62)의 입사측에, 상기 자외선 차단 필터(301)가 예를들어 SiO₂막과 Al₂O₃막의 적층으로서 코팅되어 있다. 또한, 도73(b)의 예에서 필터(301)는 반사형 편광 요소(20)가 형성되는 평볼록 렌즈(62)의 평탄면상에 요소(20)와 렌즈(62) 사이에 개재하도록 형성되어 있다.

이들의 구성에 의해서도, 자유표면에 의한 광손실의 문제가 최소화된다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지내에서 여러가지 변형·변경이 가능하다.

청구항1 기재의 본 발명의 특징에 의하면,

입사광이 조사되고, 그것을 소정의 편광면을 갖는 편광으로 변환하는 편광 장치에 있어서 상기 입사광중에 포함되는 편광성분 중, 상기 소정의 편광면을 갖는 편광성분을 선택적으로 통과시키고 다른 편광성분을 반사하는 제1 편광 요소와, 상기 소정의 편광면을 갖는 편광 성분을 투과시키고 다른 편광 성분을 흡수하는 제2 편광 요소를 설비하여 상기 제1 편광 요소와 상기 제2 편광 요소를 각각의 투과축을 일치시켜 배치 설비하고, 상기 제1 편광 요소를 상기 제2 편광 요소에 대하여 상기 입사광의 광로상 상류측에 배치함으로서 강력한 입사광이 입사하더라도 편광장치의 온도 상승을 특별한 냉각장치를 사용하지 않고 효과적으로 회피하는 것이 가능하게 된다.

청구항 2 기재의 본 발명의 특징에 의하면,

상기 제1 편광 요소와 상기 제2 편광 요소를 서로 밀착하여 형성함으로서, 각 편광 요소계면 에서의 반사에 기인하는 광손실이 회피된다.

청구항3 기재의 본 발명의 특징에 의하면,

또, 상기 제1 편광 요소보다도 상기 입사광의 광로상, 상류측에 콘덴서 렌즈를 설비함으로서, 편광 장치로의 입사광의 광로를 최적화할 수 있다.

청구항 4 기재의 본 발명의 특징에 의하면,

상기 콘덴서 렌즈를 상기 제1 편광 요소에 밀착하여 형성함으로서 렌즈와 편광 요소의 계면에서의 반사를 최소화할 수 있다.

청구항5 기재의 본 발명의 특징에 의하면,

상기 제1 편광 요소를, 우회전의 원편광 및 좌회전 편광의 한쪽을 선택적으로 반사시키는 액정층과, 상기 제1 편광 요소를 통과하는 광빔의 광로상 상기 액정층에 인접하여 형성되어 통과하는 광빔의 위상을 약 1/4 파장 변화시키는 위상차 보상 판으로 구성함으로서 상기 액정층을 통과한 원편광으로 부터 상기 위상차 보상 판에 의하여 직선편광을 얻을 수 있다.

청구항6, 7 기재의 본 발명의 특징에 의하면,

상기 제1 편광 요소를 삼원색의 제1 색의 광빔에 대하여 작용하여 우회전의 원편광성분 및 좌회전의 원편광성분의 한쪽을 선택적으로 반사하는 제1 액정층과, 삼원색의 제2 색의 광빔에 대하여 작용하여 우회전의 원편광 성분 및 좌회전의 원편광 성분의 한쪽을 선택적으로 반사하는 제2 액정층과, 삼원색의 제3 색의 광빔에 대하여 작용하여, 우회전의 원편광 성분 및 좌회전의 원편광 성분의 한쪽을 선택적으로 반사하는 제3 액정층을 적층한 적층구조와, 상기 적층구조의 일측에 형성되어, 상기 적층구조를 통과하는 광빔의 위상을 약 1/4 파장 변화시키는 위상차 보상층으로 구성함으로서 가시 파장역의 모두에 걸쳐 효과적으로 작용하는 반사형 편광 장치가 얻어진다.

청구항 8∼11, 43∼47, 50∼54, 또는 71∼75 기재의 본 발명의 특징에 의하면, 상기 반사형 편광 요소의 입사측에 자외선 차단 필터를 설비함으로서, 반사형 편광 요소의 자외선에 의한 열화를 회피할 수 있게 된다.

청구항 12∼16 기재의 본 발명의 특징에 의하면,

광원과, 상기 광원으로부터 출사하는 출사광빔의 광로중에 배치 설비되고, 이 그것을 복수의 색광빔으로 분리하는 색분리 광학계와, 각각 상기 복수의 색광빔중 하나의 광로중에 배치 설비되어 상기 광로를 통과하는 색광빔을 공간 변조하여 변조 색광빔을 형성하는 복수의 라이트 밸브와, 각각 상기 복수의 라이트 밸브중 하나에 입사하는 색광빔의 입사광로중에 삽입되어 상기 입사광로를 통과하는 색광빔을 소정의 편광면에 편광시키는 복수의 편광 수단과, 상기 변조색 광빔을 합성하여 형성한 합성광빔을 스크린상에 투사하는 투사 광학계로 되는 투사 광학 장치에 있어서, 상기 복수의 편광 수단중 적어도 하나를 상기 입사색 광빔중의 편광 성분 중, 상기 소정의 편광면을 갖는 소정의 직선 편광성분을 선택적으로 통과시켜 상기 직선 편광 성분 이외의 편광 성분을 실질적으로 반사하는 반사형 편광 요소를 갖도록 구성함으로서 고출력 광원을 사용하면서 편광 수단의 냉각이 필요 없는 소형이고 저가인 투사 광학 장치가 얻어진다.

청구항 17∼19 기재의 본 발명의 특징에 의하면,

상기 복수의 편광 수단 중의 적어도 하나에, 상기 색광빔이 입사하는 측에 상기 입사광빔중의 편광성분 중, 상기 소정의 편광면을 갖는 소정의 직선 편광성분을 선택적으로 통과시키고 상기 직선 편광 성분 이외의 편광 성분을 실질적으로 흡수하는 흡수형 편광 요소를 설비함으로서 광량이 적은 색성분에 대해서는 흡수형 편광 요소를 사용할 수 있게 되어 투사 광학 장치의 구성이 더 간단히 되면서 동시에 구성의 자유도가 증가한다.

청구항 20 기재의 본 발명의 특징에 의하면,

또, 광원으로 부터 상기 반사형 편광 요소에 도달하는 미광의 광로상에 상기 미광를 차단하도록 마스크를 설비함으로서, 고출력 광원과 반사형 편광 요소를 조합시켜 사용하는데 수반하는 미광이 생기더라도 그것이 표시품질을 손상하지 않도록 차단할 수 있다.

청구항 21∼23, 39 기재의 본 발명의 특징에서는

상기 분리광학계가 형성하는 복수의 색광빔이 제1 색광빔과 제2 색광빔을 포함하고, 상기 복수의 라이트 밸브가 상기 제1 색광빔에 작용하는 제1 라이트 밸브와, 상기 제2 색광빔에 작용하는 제2 라이트 밸브를 포함하고, 또한 상기 편광 수단이 상기 제1 색광빔에 작용하는 제1 편광수단과, 상기 제2 색광빔에 작용하는 제2 편광수단을 포함하고, 또 상기 제1 및 제2 편광수단 중, 적어도 제1 편광수단이 상기 반사형 편광 요소를 포함하는 경우에, 상기 제1 편광수단과 상기 제2 편광수단을 상기 제2 편광수단의 투과축이 상기 제1 편광수단에 있어서 상기 반사형 편광 요소에 의해 반사되어 상기 제2 편광수단에 입사하는 미광의 편광면과 교차하도록 형성함으로서 상기 제1 편광수단에서 반사되어 상기 제2 편광수단을 거쳐서 상기 제2 라이트 밸브에 입사하는 미광를 차단하는 것이 가능하게 된다.

청구항 24∼28 기재의 본 발명의 특징에 의하면,

또, 상기 제1 및 제2 편광 수단중 적어도 한쪽에, 상기 제1 편광수단에 있어서 상기 반사형 편광 요소에 의해 반사되어 상기 제2 편광수단에 입사하는 미광의 광로중에 설비되어 통과하는 미광의 위상을 변화시키는 위상변화 수단을 형성함으로서, 제1 및 제2 편광수단의 편광축 방향을 자유 자재로 설정하면서, 미광를 효과적으로 차단하는 것이 가능하게 된다.

청구항 29∼30 기재의 본 발명의 특징에 의하면,

상기 제1 편광수단을 상기 제1 색광빔의 광로상 상기 반사형 편광 요소의 후방에, 흡수형 편광 요소를 포함하도록 형성함으로서, 반사형 편광 요소로 형성된 편광광빔의 편광도를 더 향상시킬 수 있다.

청구항 31 기재의 본 발명의 특징에 의하면,

상기 제1 편광수단중, 또 상기 반사형 편광 요소와 상기 흡수형 편광 요소의 사이에 통과하는 광의 위상을 변화되는 위상차판을 설비함으로서, 반사형 편광 요소와 흡수형 편광 요소의 투과축을 반드시 일치시킬 필요가 없어, 투사 광학 장치의 설계 자유도가 증가한다.

청구항 32∼33 기재의 본 발명의 특징에 의하면,

상기 제2 편광수단을 제2 색광빔의 광로상, 상기 반사형 편광 요소의 후방에, 흡수형 편광 요소를 포함하도록 형성함으로서 반사형 편광 요소에 의해 형성된 편광광빔의 편광도를 더 향상시킬 수 있다.

청구항 34, 35 기재의 본 발명의 특징에 의하면,

상기 제2 편광수단중, 또 상기 반사형 편광 요소와 상기 흡수형 편광 요소의 사이에 통과하는 광의 위상이 변화되는 위상 변화 수단을 설비함으로서, 반사형 편광 요소와 흡수형 편광 요소의 투과축을 반드시 일치시킬 필요가 없게 되어 투사 광학 장치의 설계 자유도가 증가한다.

청구항 35, 36 기재의 본 발명의 특징에 의하면,

상기 복수의 라이트 밸브의 하나를 대응하는 편광수단의 투과축에 교차하는 편광축을 갖도록 구성하고, 상기 하나의 액정 라이트 밸브를 다른 액정라이트 밸브의 구동모드를 반전시킨 반전 구동 모드로 구동함으로서 투사 광학 장치의 구성 자유도가 더 향상한다.

청구항 37, 38 기재의 본 발명의 특징에 의하면,

상기 제1 편광수단을 구성하는 반사형 편광 요소의 반사면 상에 반사광을 분산시키는 형상을 형성함므로서, 반사형 편광 요소가 형성한 미광를 눈에 띄지 않게 할 수 있다.

청구항 41, 42 기재의 본 발명의 특징에 의하면,

상기 위상 변화 수단을 상기 반사형 편광 요소 또는 흡수형 편광 요소에 밀착하여 형성함으로서, 반사에 의한 광손실을 경감할 수 있다.

청구항 39, 40 기재의 본 발명의 특징에 의하면,

상기 제1 편광 수단을 구성하는 반사 편광 요소를 상기 제1 색광빔의 광로에 대하여 경사지게 배치 설비함으로서 반사 편광 요소로 형성된 미광을 상기 제2 라이트 밸브로 부터 간단히 제거함이 가능하게 된다.

청구항 55∼69 기재의 본 발명의 특징에 의하면,

광원과,

상기 광원으로부터 출사한 광빔의 광로내에 배치 설비되고, 각각 상기 광빔을 집광시키는 복수의 집광 요소와,

상기 복수의 집광 요소를 통과하는 광빔의 각각의 광로내에 배치 설비되고, 소정의 편광면을 갖는 편광 성분을 선택적으로 통과시키고, 상기 소정의 편광면 이외의 편광면을 갖는 편광성분을 반사시키는 반사형 편광 요소와,

상기 반사형 편광 요소를 통과한 통과광 빔의 광로내에 배치 설비되어 상기 통과광빔을 공간적으로 변조하는 공간 변조 요소와,

상기 복수집광 요소에 의해 집광되는 광빔이 도달하지 않는 광학적 무효 영역에 형성되어 상기 반사형 편광 요소에 의해 반사된 편광성분으로 되는 반사광빔을 상기 공간 변조 요소의 방향으로 반사하는 반사 수단과,

상기 반사광빔의 광로내에 배치 설비되어 상기 공간 변조 요소로 입사하는 상기 반사광빔의 편광면을 회전시키는 편광면 회전 수단을 구비한 광학 표시 장치에 의해 반사형 편광 요소에 의해 차단되는 불필요 편광을 필요 편광으로 변환할 수 있어, 스크린상에서의 표시 밝기를 향상시킬 수 있다.

청구항 70 기재의 본 발명의 특징에 의하면,

반사형 편광 요소로 차단되는 불필요 편광 성분을 필요 편광 성분으로 변환함으로서, 직시형 액정 표시 장치 밝기를 크게 향상시킬 수 있다.

Claims (75)

1. 입사광이 조사되어 그것을 소정의 편광면을 갖는 편광으로 변환하는 편광 장치 이고,

   상기 입사광 중에 포함되는 편광 성분 중, 상기 소정의 편광면을 갖는 편광 성분을 선택적으로 통과시키고 다른 편광 성분을 반사하는 제1 편광 요소와,

   상기 소정의 편광면을 갖는 편광 성분을 투과시키고 다른 편광 성분을 흡수하는 제2 편광 요소로 되고,

   상기 제1 편광 요소와 상기 제2 편광 요소는, 각각의 투과축을 일치시켜 배치 설비되고,

   이 때, 상기 제1 편광 요소는 상기 제2 편광 요소에 대하여 상기 입사광의 광로상, 상류측에 위치하도록 배치된 구성으로 한 것을 특징으로 하는 편광 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 편광 요소와 상기 제2 편광 요소는, 서로 밀착하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 편광 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1 편광 요소보다도 상기 입사광의 광로상, 상류측에 배치 설비된 콘덴서 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 콘덴서 렌즈는 상기 제1 편광 요소에 밀착하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 편광 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 제1 편광 요소는 우회전의 원편광 및 좌회전의 원편광의 한쪽을 선택적으로 반사시키는 액정층과, 상기 제1 편광 요소를 통과하는 광빔의 광로상, 상기 액정층에 인접하여 형성되어 통과하는 광빔의 위상을 약 1/4 파장 변화시키는 위상차 보상판으로 된 것을 특징으로 하는 편광 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 제1 편광 요소는 삼원색의 제1 색의 광빔에 대하여 작용하여 우회전의 원편광 성분 및 좌회전의 원편광 성분의 한쪽을 선택적으로 반사하는 제1 액정층과, 삼원색의 제2 색의 광빔에 대하여 작용하여 우회전의 원편광 성분 및 좌회전의 원편광 성분의 한쪽을 선택적으로 반사하는 제2 액정층과, 삼원색의 제3 색의 광빔에 대하여 작용하여 우회전의 원편광 성분 및 좌회전의 원편광 성분의 한쪽을 선택적으로 반사하는 제3 액정층을 적층한 적층구조와, 상기 적층구조의 일측에 형성되어 상기 적층구조를 통과하는 광빔의 위상을 약 1/4 파장 변화시키는 위상차 보상층으로 된 것을 특징으로 하는 편광 장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 제1 편광 요소는 삼원색의 제1 색의 광빔에 대하여 작용하여, 우회전의 원편광 성분 및 좌회전의 원편광 성분의 한쪽을 선택적으로 반사하는 제1 액정층과, 상기 제1 색의 광빔에 대하여 작용하여 그 위상을 약 1/4 과장 변화시키는 제1 위상차 보상층과, 삼원색중 제2 색의 광빔에 대하여 작용하여 우회전의 원편광 성분 및 좌회전의 원편광 성분의 한쪽을 선택적으로 반사하는 제2 액정층과, 상기 제2 색의 광빔에 대하여 작용하여 그 위상을 약 1/4 파장 변화시키는 제2 위상차 보상층과, 삼원색의 제3 색 광빔에 대하여 작용하여 우회전의 원편광 성분 및 좌회전의 원편광 성분의 한쪽을 선택적으로 반사하는 제3 액정층과, 상기 제3 색 광빔에 대하여 작용하여 그 위상을 약 1/4 파장 변화시키는 제3 위상차 보상층으로 된 것을 특징으로 하는 편광 장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 제1 편광 요소는 상기 입사광이 입사하는 측에 자외선을 차단하는 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 편광 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 필터는 다층막으로 되고, 자외선을 반사하는 자외선 반사 필터인 것을 특징으로 하는 편광 장치.
10. 제8항에 있어서,

    상기 필터는, 상기 입사광의 광로중에 배치 설비되어 각각 자외선을 반사하는 복수의 필터 요소로 된 것을 특징으로 하는 편광 장치.
11. 제10항에 있어서,

    상기 복수의 필터 요소 중, 하나의 필터 요소는 다른 필터 요소에 대하여 경사져 배치 설비된 것을 특징으로 하는 편광 장치.
12. 제8항에 있어서,

    상기 필터는, 상기 제1 편광 요소 상에 밀착하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 편광 장치.
13. 광원과,

    상기 광원으로부터 출사하는 출사광빔의 광로중에 배치 설비되어 그것을 복수의 색광빔으로 분리하는 색분리 광학계와,

    각각, 상기 복수의 색광빔 중 하나의 광로중에 배치 설비되어 상기 광로를 통과하는 색광빔을 공간 변조하여 변조색 광빔을 형성하는 복수의 라이트 밸브와,

    각각, 상기 복수의 라이트 밸브중 하나에 입사하는 색광빔의 입사 광로중에 삽입되어 상기 입사 광로를 통과하는 색광빔을 소정의 편광면에 편광시키는 편광 수단과,

    상기 변조색 광빔을 합성하고, 형성된 합성광빔을 스크린상에 투사하는 투사 광학계로 된 투사 광학 장치에 있어서,

    상기 복수의 편광 수단중의 적어도 하나는 상기 입사색 광빔중의 편광성분 중, 상기 소정의 편광면을 갖는 소정의 직선 편광 성분을 선택적으로 통과시키고, 상기 직선 편광 성분 이외의 편광성분을 실질적으로 반사하는 반사형 편광 요소를 갖는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
14. 제13항에 있어서,

    상기 복수의 편광 수단의 각각이, 상기 반사형 편광 요소를 갖는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
15. 제13항에 있어서,

    상기 반사형 편광 요소를 갖는 편광 수단은, 상기 색광빔의 진헹 방향 위, 상기 반사형 편광 요소 보다도 후방으로, 상기 직선 편광 성분을 선택적으로 통과시키고 상기 직선 편광 성분 이외의 편광 성분을 실질적으로 흡수하는 흡수형 편광 요소를, 상기 반사형 편광 요소의 투과축과 상기 흡수형 편광 요소의 투과축이 실질적으로 일치하도록 더 배치 설비한 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
16. 제13항에 있어서,

    상기 반사형 편광 요소는, 액정을 포함하는 반사층과, 상기 반사층상에 적층되어 통과하는 색광빔의 위상을 약 1/4 파장만큼 변위시키는 위상차층으로 된 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
17. 제13항에 있어서,

    상기 복수의 편광 수단 중 적어도 하나는, 상기 색광빔이 입사되는 측에 상기 입사광빔 중의 편광성분 중 상기 소정의 편광 성분을 갖는 소정의 직선 편광 성분을 선택적으로 통과시키고, 상기 편광성분 이외의 편광 성분을 실질적으로 흡수하는 흡수형 편광 요소를 갖는 것을 특징으로 하는 투과 광학 장치.
18. 제17항에 있어서,

    상기 흡수형 편광 성분 요소는 상기 색분리 광학계에서 분리된 색광빔 중, 가장 조도가 낮은 것에 대해서 설비되어 있는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
19. 제17항에 있어서,

    상기 흡수형 편광 요소는 청색광 빔에 대해서 설비되어 있는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
20. 제13항에 있어서,

    상기 투사 광학 장치는 광원으로 부터 상기 반사형 편광요소에 도달하는 미광의 광로상에 상기 미광을 차단하도록 설비한 마스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
21. 제13항에 있어서,

    상기 분리광학계가 형성하는 복수의 색광빔은 제1 색광빔과 제2 색광 빔을 포함하고,

    상기 복수의 라이트 밸브는 상기 제1 색광 빔에 작용하는 제1 라이트 밸브와, 상기 제2 색광 빔에 작용하는 제2 라이트 밸브를 포함하고,

    상기 편광수단은 상기 제1 색광 빔에 작용하는 제1 편광수단과, 상기 제2 색광 편광 빔에 작용하는 제2 편광 수단을 포함하고,

    상기 제1 및 제2 편광수단 중 적어도 제1 편광수단은 상기 반사형 편광요소를 포함하고,

    상기 제1 편광 수단 및 상기 제2 편광 수단은 상기 제2 편광 수단의 투과축이 상기 제1 편광 수단에서 상기 반사형 편광 요소에 의해서 반사되어 상기 제2 편광수단으로 입사하는 미광의 편광면과 교차하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
22. 제21항에 있어서,

    상기 제1 편광 수단과 상기 제2 편광 수단은 통과광 빔의 방향을 같게 하여 비교한 경우 상기 제1 편광 수단의 투과축이 상기 제2 편광 수단의 투과축과 교차하도록 형성된 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
23. 제21항에 있어서,

    상기 제1의 편광수단과 상기 제2 편광수단은 통과광빔의 방향을 같게 하여 비교한 경우, 상기 제1 편광수단의 투과축과 상기 제2 편광수단의 제2 투과축이 약 90도 각도로 교차하도록 형성된 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
24. 제21항에 있어서,

    상기 제1 및 제2 편광수단중 적어도 한쪽은 상기 제1 편광수단에서 상기 반사형 편광 요소에 의해 반사되어 상기 제2 편광수단으로 입사하는 미광의 광로중에 배치 설비되어 통과하는 미광의 위상을 변화시키는 위상 변화 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
25. 제24항에 있어서,

    상기 위상 변화 수단은 통과하는 광의 위상을 약 반파장만큼 변화시키는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
26. 제25항에 있어서,

    상기 위상 변화수단은, 상기 제1 편광 수단과 제2 편광 수단 중 어느 한쪽에 포함된 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
27. 제24항에 있어서,

    상기 위상 변화 수단은, 각각 통과하는 광의 위상을 약 1/4 파장 만금 변화시키는 제1 및 제2의 1/4 파장 위상차판으로 되고, 상기 제1 편광 수단은 상기 제1의 1/4파장 위상차판을 포함하고, 상기 제2 편광수단은 상기 제2의 1/4 파장 위상 차판을 포함하는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
28. 제24항에 있어서,

    상기 위상 변화 수단은, 각각 통과하는 광의 위상을 약 1/3 파장만큼 변화시키는 1/3 파장 위상차판 및 통과하는 광의 위상을 약 1/6 파장만큼 변화 시키는 1/6 파장 위상차판으로 되고, 상기 제1 편광수단은 상기 1/3 파장 위상차판과 1/6 파장 위상차판의 한쪽을 포함하고, 상기 제2 편광수단은 상기 1/3 파장 위상차판과 1/6 파장 위상차판의 다른쪽을 포함하는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
29. 제21항에 있어서,

    상기 제1 편광수단은, 상기 제1 색광빔의 광로상, 상기 반사형 편광 요소의 후방에, 흡수형 편광 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
30. 제29항에 있어서,

    상기 흡수형 편광 요소는 상기 반사형 편광 요소의 투과축과 실질적으로 일치하는 투과축을 갖는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
31. 제29항에 있어서,

    상기 제1 편광수단은, 상기 반사형 편광 요소와 상기 흡수형 편광 요소의 사이로 통과하는 광의 위상을 변화시키는 위상차판을 더 설비한 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
32. 제21항에 있어서,

    상기 제2 편광수단은, 상기 제2 색광빔의 광로상, 상기 반사형 편광 요소의 후방에, 흡수형 편광 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
33. 제32항에 있어서,

    상기 흡수형 편광 요소는, 상기 반사형 편광 요소의 투과축과 실질적으로 일치하는 투과축을 갖는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
34. 제32항에 있어서,

    상기 제2 편광수단은, 상기 반사형 편광 요소와 상기 흡수형 편광 요소의 사이로 통과하는 광의 위상을 변화시키는 위상 변화 수단을 더 설비한 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
35. 제13항에 있어서,

    상기 복수의 라이트 밸브중 하나는, 대응하는 편광 수단의 투과축에 교차하는 편광축을 갖는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
36. 제35항에 있어서,

    상기 하나의 액정 라이트 밸브를, 다른 액정라이트 밸브의 구동 모드를 반전시킨 반전 구동 모드로 구동하는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
37. 제21항에 있어서,

    상기 제1 편광 수단을 구성하는 반사형 편광 요소는, 그 반사면상에 반사광을 분산시키는 불규칙한 형상이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
38. 제21항에 있어서,

    상기 제1 편광수단을 구성하는 반사형 편광 요소는, 그 반사면상에 반사광을 분산시키는 규칙적인 형상이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
39. 제21항에 있어서,

    상기 제1 편광수단과 상기 제2 편광수단은, 분리 광학계를 구성하는 동일한 하프 미러로 서로 분리된 각각의 색광빔의 궤적상에 존재하고, 또한 서로가 인접하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
40. 제21항에 있어서,

    상기 제1 편광 수단과 상기 제2 편광 수단의 광로상에는 제1 위상 변화 수단과 제2 위상 변화 수단이 각각 배치 설비되고, 상기 제1 위상 변화 수단과 상기 제2 위상 변화 수단은 통과하는 광에 대하여 가산하면 약 1/2 파장 만큼 위상 변화가 되는 되는 제1 및 제2 위상 변화를 각각 부여하는 것을 특징으로 하는 투사 광학장치.
41. 제24항에 있어서,

    상기 위상 변화 수단은, 상기 반사형 편광 요소에 밀착하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
42. 제31항에 있어서,

    상기 위상차판은, 상기 반사형 편광 요소와 상기 흡수형 편광 요소 사이에 밀착하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
43. 제13항에 있어서,

    상기 반사형 편광 요소는, 상기 광원으로 부터의 출사광빔이 입사하는 측에 자외선을 차단하는 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
44. 제43항에 있어서,

    상기 필터는 다층막으로 되고, 자외선을 반사하는 자외선 반사 필터인 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
45. 제43항에 있어서,

    상기 필터는 상기 입사광의 광로중에 배치 설비되어 각각 자외선을 반사하는 복수의 필터 요소로 된 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
46. 제45항에 있어서,

    상기 복수의 필터 요소 중 하나의 필터 요소는 다른 필터 요소에 대하여 경사져 배치 설비된 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
47. 제43항에 있어서,

    상기 필터는, 상기 제1 편광 요소상에 밀착하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
48. 광원과,

    상기 광원으로부터 출사하는 출사광빔의 광로중에 배치 설비되고, 그것을 복수의 색광빔으로 분리하는 색분리 광학계와,

    각각, 상기 복수의 색광빔중 하나의 광로중에 배치 설비되어 상기 광로를 통과하는 색광빔을 공간 변조하여 변조색 광빔을 형성하는 복수의 라이트 밸브와,

    각각, 상기 복수의 라이트 밸브중 하나에 입사하는 색광빔의 입사광로 중에 삽입되어, 상기 입사광로를 통과하는 색광빔을 소정의 편광면에 편광시키는 복수의 편광수단과,

    상기 변조색 광빔을 합성하여 형성한 합성광빔을 스크린상에 투사하는 투사광학계로 된 투사 광학 장치에 있어서,

    상기 복수의 편광수단 중 적어도 하나는 상기 입사색광빔 중의 편광성분중, 상기 소정의 편광면을 갖는 소정의 직선 편광 성분을 선택적으로 통과시키고, 상기 직선 편광 성분 이외의 편광성분을 실질적으로 반사하는 반사형 편광 요소를 상기 입사색 광빔의 광로에 대하여 경사시켜 갖는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
49. 제48항에 있어서,

    상기 경사진 반사형 편광 요소는, 입사색 광빔의 광로에 대하여 상기 반사형 편광 요소가 형성한 미광이 상기 제2 라이트 밸브로 부터 벗어나는 경사각으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
50. 제48항에 있어서,

    상기 반사형 편광 요소는, 상기 광원으로 부터의 출사광빔이 입사하는 측에, 자외선을 차단하는 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
51. 제50항에 있어서,

    상기 필터는 다층막으로 되고, 자외선을 반사하는 자외선 반사 필터인 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
52. 제50항에 있어서,

    상기 필터는, 상기 입사광의 광로중에 배치 설비되어 각각 자외선을 반사하는 복수의 필터요소로 된 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
53. 제52항에 있어서,

    상기 복수의 필터요소 중, 하나의 필터 요소는 다른 상기 제1 필터요소에 대하여 경사지게 배치 설비되어 있는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
54. 제50항에 있어서,

    상기 필터는 상기 제1 편광 요소상에 밀착하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투사 광학 장치.
55. 광원과,

    상기 광원으로 부터 출사한 광빔의 광로내에 배치 설비되어 각각 상기 광빔을 집광시키는 복수의 집광 요소와,

    상기 복수의 집광 요소를 통과하는 광빔의 각각의 광로내에 배치 설비되어 소정의 편광면을 갖는 편광성분을 선택적으로 통과시키고, 상기 소정의 편광면 이외의 편광면을 갖는 편광성분을 반사시키는 반사형 편광 요소와,

    상기 반사형 편광 요소를 통과한 통과광 빔의 광로내에 배치 설비되어 상기 통과광 빔을 공간적으로 변조하는 공간 변조 요소와,

    상기 복수집광 요소에 의해 집광되는 광빔이 도달하지 않는 광학적 무효 영역에 형성되어 상기 반사형 편광 요소에 의해 반사된 편광 성분으로 되는 반사광빔을 상기 공간 변조 요소의 방향으로 반사하는 반사수단과,

    상기 반사광빔의 광로내에 배치 설비되어 상기 공간 변조 요소로 입사하는 상기 반사광빔의 편광면을 회전시키는 편광면 회전 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 광학표시 장치.
56. 제55항에 있어서,

    상기 반사형 편광 요소는, 상기 반사광빔이 상기 반사 수단에 입사하도록 상기 복수의 집광 요소의 광축에 대하여 경사경 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학표시장치.
57. 제55항에 있어서,

    상기 각각의 집광 요소는, 볼록 렌즈로 된 것을 특징으로 하는 광학 표시 장치.
58. 제55항에 있어서,

    상기 각각의 집광 요소는, 원통렌즈로 된 것을 특징으로 하는 광학 표시 장치.
59. 제58항에 있어서,

    상기 원통렌즈는, 광축의 한쪽 측에만 비대칭으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 표시 장치.
60. 제55항에 있어서,

    상기 복수의 집광 요소는, 광축이 입사광의 광로에 대하여 경사지도록 배치 설비되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 표시 장치.
61. 제55항에 있어서,

    상기 반사형 편광 요소는, 상기 반사광빔을 산란시키는 산란층을 담지하는 것을 특징으로 하는 광학 표시 장치.
62. 제55항에 있어서,

    상기 반사형 편광 요소와 상기 공간 변조 요소의 사이에는 상기 복수의 집광 요소에서 집광된 광빔을 실질적으로 평행광으로 변환하는 광학요소가 설비되어 있는 것을 특징으로 하는 광학표시장치.
63. 제55항에 있어서,

    상기 편광면 회전 수단은, 상기 반사 수단에 의해 반사된 광빔의 광로중에 배치 설비되어 통과하는 광빔의 위상을 약 1/2 파장 변화시키는 위상차 보상판으로 된 것을 특징으로 하는 광학표시장치.
64. 제55항에 있어서,

    상기 편광면 회전 수단은, 상기 반사형 편광 요소와 상기 반사 수단 사이에 배치 설비되어, 통과하는 광빔의 위상을 약 1/4 파장 변화시키는 위상차 보상판으로 된 것을 특징으로 하는 광학 표시 장치.
65. 제64항에 있어서,

    상기 복수의 집광 요소는 서로 결합된 일체적인 광학 부재를 형성하고, 상기 반사형 편광 요소 및 상기 위상차 보상판은 상기 광학 부재에 대응하는 영역을 커버하고, 각각 연속적으로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 광학표시장치.
66. 제65항에 있어서,

    상기 복수의 집광 요소의 각각은 측벽으로 이루어지고, 상기 측벽에는 반사막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 표시 장치.
67. 제55항에 있어서,

    상기 광학 표시 장치는, 상기 공간 변조 요소를 통과한 광빔을 스크린에 투사하는 투사 광학계를 더 구비하여 투사 광학 장치를 형성하는 것을 특징으로 하는 광학 표시 장치.
68. 제67항에 있어서,

    상기 복수의 집광 요소와, 상기 반사형 편광 요소와, 상기 반사 수단과 상기 편광면 회전 수단이 입사광의 실질적으로 모든 에너지를 소망하는 편광면을 갖는 편광광빔으로 변환하는 광처리 장치를 형성하고, 상기 투사 광학 장치는 상기 광원으로 형성된 광빔을 복수의 색광빔으로 분리하는 색분리 광학계를 구비하고, 상기 공간 변조 요소는 상기 복수의 색광빔의 각각에 대해서 설비되어 있고, 상기 광처리 장치는 상기 광원과 상기 광처리 장치의 사이에 설비되는 것을 특징으로 하는 광학표시장치.
69. 제67항에 있어서,

    상기 복수의 집광 요소와, 상기 반사형 편광 요소와, 상기 반사수단과, 상기 편광면 회전 수단이, 입사광의 실질적으로 모든 에너지를, 소망하는 편광면을 갖는 편광광빔으로 변환하는 광처리 장치를 형성하고, 상기 투사 광학 장치는 상기 광원으로 형성된 광빔음 복수의 색광빔으로 분리하는 색분리 광학계들 구비하고, 상기 공간 변조 요소는 상기 복수의 색광빔의 각각에 대해서 설비되어 있고, 상기 광처리 장치는 상기 복수의 공간 변조 요소의 각각에 대해서 설비되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 표시 장치.
70. 제55항에 있어서,

    상기 광학 표시 장치는 직시형 표시 장치인 것을 특징으로 하는 광학표시장치.
71. 제55항에 있어서,

    상기 반사형 편광 요소는, 상기 광원으로 부터의 출사광빔이 입사하는 측에, 자외선을 차단하는 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 광학 표시 장치.
72. 제71항에 있어서,

    상기 필터는 다층막으로 되고, 자외선을 반사하는 자외선 반사 필터인 것을 특징으로 광학표시장치.
73. 제71항에 있어서,

    상기 필터는 상기 입사광의 광로중에 배치 설비되어 각각 자외선을 반사하는 복수의 필터 요소로 된 것을 특징으로 하는 광학 표시 장치.
74. 제73항에 있어서,

    상기 복수의 필터 요소 중, 하나의 필터 요소는 다른 필터 요소에 대하여 경사져 배치 설비되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 표시 장치.
75. 제71항에 있어서,

    상기 필터는 상기 제1 편광 요소상에 밀착하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 표시 장치.

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