KR19990071450A - 편광 조명장치 및 투사형 표시장치 - Google Patents

Abstract

복수의 광원을 쓰면서도 조명각을 크게 하지 않고, 또한, 양쪽의 편광 성분을 이용하는 것이 가능한 편광 조명장치를 제공하며, 또, 매우 밝은 투사 화상을 투사하는 것이 가능한 투사형 표시장치를 제공하는 것이다.

편광 조명장치(1)에서는 제1 및 제2의 광원부(101, 102)로부터 출사된 랜덤한 편광 광을 편광 분리·합성 광학 소자(201)로 각각 2종류의 편광 광으로 방향 분리한 후, x 방향에 어긋난 2차 광원상을 형성시키고 편광 방향이 일치한다. 이 때에, 제1 및 제2의 광원부(101, 102)로부터의 출사 광에 있어서, S 편광 광에 의한 2차 광원상끼리, 및 P 편광 광에 의한 2차 광원상끼리가 겹치도록, 제1 내지 제3의 집광 미러판(301, 302, 303) 내의 최소한 2개의 집광 미러판은 편광 분리·합성 광학 소자(201)의 대략 중심축에 대해서 평행 시프트하여 배치되어 있다.

Description

편광 조명장치 및 투사형 표시장치

본 발명은 편광 방향을 일치한 편광 광(光)을 써서 직사각형의 조명 영역 등을 균일하게 조명하는 편광 조명장치, 및 해당 편광 조명장치를 쓴 투사형 표시장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 2개의 광원부로부터 출사된 광의 편광 방향을 일치하면서 합성하기 위한 구조기술에 관한 것이다.

액정 소자와 같이 특정한 편광 광을 변조하는 타입의 변조 소자를 쓴 액정 표시장치에서는, 광원으로부터 출사되는 광이 갖는 2종류의 편광 성분중, 한쪽의 편광 성분밖에 이용할 수 없다. 따라서, 밝은 투사 화상을 얻기 위해서는 광의 이용 효율을 높일 필요가 있다. 그러나, 유일한 광원을 쓴 투사형 표시장치에서 광의 이용 효율을 높이기 위해서는 한도가 있기 때문에, 복수의 광원을 써서 광량을 늘리는 것도 밝은 투사 화상을 얻기 위한 하나의 수단이다.

그러나, 단일 광원을 복수 나열한 것만으로는, 광원상(光源像)의 면적이 복수배가 되어, 피조명 영역을 조명하는 광의 각도 분포도 확대할(조명각의 증대) 뿐이고, 어떤 일정한 면적에 있어서의 광량은 유일한 광원을 쓴 경우와 같다. 따라서, 이 경우는 복수의 광원을 쓰더라도 실질적으로 일정 면적당의 광량은 증가하지 않게 된다.

또한, 광원을 복수개 써서 광량을 늘리었다고 해도, 광원으로부터 출사되는 광이 갖는 2종류의 편광 성분중, 한쪽의 편광 성분밖에 이용할 수 없으면, 그 광량의 반은 낭비하게 되어, 그 효과는 반감해 버린다.

그래서, 본 발명의 과제는, 복수의 광원을 쓰면서도 조명각을 크게 하지 않고, 또한, 양쪽의 편광 성분을 이용할 수 있는 편광 조명장치를 제공하고, 또, 매우 밝은 투사 화상을 투사할 수 있는 투사형 표시장치를 제공하는 데에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는,

제1의 면측으로부터 입사한 광을 2종류의 편광 광으로 분리하여, 한쪽을 제3의 면측으로 출사하고, 다른쪽을 제4의 면측으로 출사하는 제1의 편광 분리막과, 제2의 면측으로부터 입사한 광을 2종류의 편광 광으로 분리하여, 한쪽을 제4의 면측으로 출사하고, 다른쪽을 제5의 면측으로 출사하는 제2의 편광 분리막을 갖는 대략 6면체 형상의 편광 분리·합성 광학 소자와,

상기 편광 분리·합성 광학 소자의 제1, 제2의 면에 각각 광을 입사시키는 제1, 제2의 광원부와,

상기 편광 분리·합성 광학 소자의 제3의 면측에 배치되어, 각각 입사광의 진행방향을 대략 반전시킴과 동시에 집광상을 형성하는 복수의 미소 집광 반사 소자를 구비한 제1의 집광 반사 광학 소자와,

상기 편광 분리·합성 광학 소자의 제4의 면측에 배치되어, 각각 입사광의 진행방향을 대략 반전시킴과 동시에 집광상을 형성하는 복수의 미소 집광 반사 소자를 구비한 제2의 집광 반사 광학 소자와,

상기 편광 분리·합성 광학 소자의 제5의 면측에 배치되어, 각각 입사광의 진행방향을 대략 반전시킴과 동시에 집광상을 형성하는 복수의 미소 집광 반사 소자를 구비한 제3의 집광 반사 광학 소자와,

상기 편광 분리·합성 광학 소자의 제3의 면과 상기 제1의 집광 반사 광학 소자와의 사이에 배치된 제1의 편광상태 변환 광학 소자와,

상기 편광 분리·합성 광학 소자의 제4의 면과 상기 제2의 집광 반사 광학 소자와의 사이에 배치된 제2의 편광상태 변환 광학 소자와,

상기 편광 분리·합성 광학 소자의 제5의 면과 상기 제3의 집광 반사 광학 소자와의 사이에 배치된 제3의 편광상태 변환 광학 소자와,

상기 편광 분리·합성 광학 소자의 제6의 면측에 배치되어, 상기 편광 분리·합성 광학 소자로부터 출사된 광의 편광 방향을 일치하는 편광 변환 광학 소자를 구비한 편광 조명장치이고,

상기 제1의 집광 반사 광학 소자 및 상기 제3의 집광 반사 광학 소자의 상기 미소 집광 반사 소자에 의해서 반사되어 상기 편광 변환 광학 소자에 입사하는 광의 주광선과, 상기 제2의 집광 반사 광학 소자의 상기 미소 집광 반사 소자에 의해서 반사되어 상기 편광 변환 광학 소자에 입사하는 광의 주광선과는, 서로 평행하고, 또한 겹치지 않는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 편광 조명장치에서는 편광 분리·합성 광학 소자의 제1, 제2의 면에 광을 입사시키는 제1 및 제2의 광원부로부터 출사된 랜덤한 편광 광을, 편광 분리·합성 광학 소자에 의해 2종류의 편광 광, 즉 P 편광 광, S 편광 광으로 분리한다. 그리고, 각 편광 광을, 편광 분리·합성 광학 소자의 제3, 제4, 제5의 면측에 각각 배치된 제1, 제2, 제3의 집광 반사 광학 소자에 의해서, 복수의 중간 광속으로 분리한다. 더욱이, 각각의 중간 광속의 편광 방향을, 편광 분리·합성 광학 소자의 제6의 면측에 배치된 편광 변환 광학 소자에 의해 일치한다. 따라서, 2개의 광원부를 쓰고 있음에도 불구하고, 조명 광의 피조명 영역에 대한 입사 각도(조명각)를 크게 하지 않고, 조명하는 면적을 거의 1개의 광원부가 조명하는 면적과 같게 할 수 있다. 이 때문에, 일정 면적당의 광량을 1개의 광원부를 쓴 경우와 비교해서 약 2배로 할 수 있기 때문에, 조명 영역을 매우 밝게 조명할 수 있게 된다. 또, 각 집광 반사 광학 소자에 의해서 분리된 중간 광속을, 1개소의 피조명 영역상에서 중첩하도록 하면, 피조명 영역을 균일하게 조명할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명의 편광 조명장치를 표시장치의 광원으로서 쓰면, 아주 균일한 화상을 얻을 수 있다. 게다가 또, 본 발명의 편광 조명장치에서는, 제1 및 제2의 광원부로부터 출사된 랜덤한 편광 광을 거의 손실을 수반하지 않고 P 편광 광이나 S 편광 광 등에 일치하여 합성할 수 있다. 따라서, 액정 소자와 같은 특정한 편광 광을 변조하는 타입의 변조 소자를 쓴 표시장치에 본 발명의 편광 조명장치를 채용하면, 아주 밝은 화상을 얻을 수 있게 된다. 또한, 제1의 집광 반사 광학 소자 및 제3의 집광 반사 광학 소자의 미소 집광 반사 소자에 의해서 반사되어 편광 변환 광학 소자에 입사하는 광의 주광선과, 제2의 집광 반사 광학 소자의 미소 집광 반사 소자에 의해서 반사되어 편광 변환 광학 소자에 입사하는 광의 주광선이 서로 평행하다. 이것은 제1 내지 제3의 집광 반사 광학 소자의 미소 집광 반사 소자에 의해서 반사된 광이 거의 같은 각도로 편광 분리·합성소자에 입사하는 것을 의미한다. 따라서, 편광 분리·합성소자의 편광 분리·합성 특성이 광의 입사 각도에 의존하기 쉬운 경우라도, 안정한 편광 분리·합성을 할 수 있고, 얼룩이 적은 조명 광을 얻을 수 있게 된다.

본 발명에 있어서, 제1의 집광 반사 광학 소자가 편광 분리·합성 광학 소자의 제3의 면과 거의 평행하게 배치되고, 제2의 집광 반사 광학 소자가 편광 분리·합성 광학 소자의 제4의 면과 거의 평행하게 배치되고, 제3의 집광 반사 광학 소자가 편광 분리·합성 광학 소자의 제5의 면과 거의 평행하게 배치되어 있는 경우에는, 제1의 집광 반사 광학 소자, 제2의 집광 반사 광학 소자, 제3의 집광 반사 광학 소자를, 제1의 집광 반사 광학 소자 및 제3의 집광 반사 광학 소자의 미소 집광 반사 소자에 의해서 반사되어 편광 변환 광학 소자에 입사하는 광의 주광선과, 제2의 집광 반사 광학 소자의 미소 집광 반사 소자에 의해서 반사되어 편광 변환 광학 소자에 입사하는 광의 주광선이 서로 평행하고, 또한 겹치지 않도록 배치하면 좋다. 이와 같이 제1, 제2, 제3의 집광 반사 광학 소자를 배치하면, 집광 반사 광학 소자를 구성하는 미소 집광 반사 소자에 의해서, P 편광 광 및 S 편광 광에 의한 각각의 2차 광원상을 공간적으로 다른 소정의 위치에 형성할 수가 있다.

단, 상기의 제1 내지 제3의 집광 반사 광학 소자를 배치하는 위치에 관해서는 명확히 규정되는 성질의 것이 아니다. 결국, 제1 및 제2의 광원부의 각각으로부터의 출사 광에 포함되고 있는 P 편광 광에 의한 2차 광원상과 S 편광 광에 의한 2차 광원상이, 각각 공간적으로 분리된 위치에 형성되는 동시에, 제1의 광원부의 출사 광에 포함되고 있는 P 편광 광에 의한 2차 광원상과 제2의 광원부의 출사 광에 포함되고 있는 P 편광 광에 의한 2차 광원상이 겹치도록, 또, 제1의 광원부의 출사 광에 포함되고 있는 S 편광 광에 의한 2차 광원상과 제2의 광원부의 출사 광에 포함되고 있는 S 편광 광에 의한 2차 광원상이 겹치도록, 제1 내지 제3의 집광 반사 광학 소자를 배치하면 좋다.

본 발명에 있어서, 상기 미소 집광 반사 소자의 개구형상은 피조명 영역의 형상과 상사형(相似形)으로 할 수 있다. 광원부로부터의 광은 집광 반사 광학 소자에 의해서 복수의 광이 분할되어 최종적으로 피조명 영역에서 중첩되기 때문에, 상기와 같은 구성을 채용함으로써, 광원부로부터의 광을 낭비 없이 피조명 영역에 인도할 수 있게 된다.

본 발명에 있어서, 상기 편광 변환 광학 소자의 입사면측 또는 출사면측에는 상기 편광 분리·합성 광학 소자로부터 출사된 광을 집광하기 위해서, 복수의 집광 소자를 구비한 집광 광학 소자를 배치할 수가 있다. 이와 같이 집광 광학 소자를 배치함으로써, 집광 반사 광학 소자에 의해서 분할 형성된 복수의 광의 각각을 집광하면서 편광 변환 광학 소자의 소정의 장소에 효과적으로 인도할 수 있게 되므로, 편광 변환 광학 소자에 있어서의 편광 변환 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 제1 내지 제3의 집광 반사 광학 소자를 구성하는 미소 집광 반사 소자의 수가 각각 다른 경우에는 가장 많은 반사 광학 소자에 의해서 구성되는 집광 반사 광학 소자에 있어서, 거기에 사용되고 있는 반사 광학 소자 수의 2배 수의 집광 소자에 의해서 집광 광학 소자를 구성하면 된다.

본 발명에 있어서, 상기 편광 변환 광학 소자의 출사면측에는 상기 편광 변환 광학 소자로부터 출사된 광을 피조명 영역상에 중첩하는 중첩 광학 소자를 배치할 수가 있다. 이와 같이 중첩 광학 소자를 배치함으로써, 집광 반사 광학 소자에 의해서 분할 형성된 복수의 광의 각각을 피조명 영역에 효과적으로 인도할 수 있게 되므로, 조명 효율을 향상시키는 효과가 있다.

본 발명에 있어서, 상기 편광 변환 광학 소자의 출사면측에는, 상기 편광 변환 광학 소자로부터 출사된 광의 광로를 변경하는 광로 변경 광학 소자를 배치할 수가 있다. 치수가 비교적 큰 2개의 광원부의 광축에 의해서 규정되는 평면과 평행한 방향으로 조명 광을 출사할 수 있도록 광로 변경 광학 소자를 배치하면, 편광 조명장치의 한쪽 방향의 두께를 엷게 할 수 있고, 박형(薄型)의 편광 조명장치를 실현시킬 수 있다. 따라서 이 편광 조명장치를 투사형 표시장치 등의 광원으로서 쓴 경우에는 조밀한 투사형 표시장치를 얻는 것도 가능해진다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 내지 제3의 집광 반사 광학 소자의 상기 미소 집광 반사 소자는 어느 것이나 복수의 곡면 반사 미러로 구성할 수 있다. 또한, 상기 제1 내지 제3의 집광 반사 광학 소자의 상기 미소 집광 반사 소자는 렌즈와, 상기 렌즈의 상기 편광 분리·합성 광학 소자와는 반대측의 면에 설치된 반사면에서 구성할 수도 있다. 이와 같이 구성하면, 광원부로부터의 광을 복수의 중간 광속에 용이하게 분리할 수가 있다. 여기서, 곡면 반사 미러를 편심 미러로 하거나, 또는, 렌즈를 편심 렌즈로 하면, 상술한 편광 변환 광학 소자나 집광 광학 소자를 소형화할 수 있는 동시에, 상술한 중첩 광학 소자를 쓰지 않아도, 효과적으로 광을 피조명 영역으로 인도할 수 있다.

본 발명에 따른 편광 조명장치는 편광 조명장치로부터 출사된 광을 변조하는 광 변조 소자와, 상기 광 변조 소자에 의해서 변조된 광을 투사하는 투사 광학계를 갖는 투사형 표시장치에 쓸 수 있다.

나아가, 본 발명에 관한 편광 조명장치는 편광 조명장치로부터 출사된 광을 복수의 색광으로 분리하는 색광 분리 광학 소자와, 상기 색광 분리 광학 소자에 의해서 분리된 색광을 각각 변조하는 복수의 광 변조 소자와, 상기 복수의 광 변조 소자에 의해서 변조된 광을 합성하는 색광 합성 광학 소자와, 상기 색광 합성 광학 소자에 의해서 합성된 광을 투사하는 투사 광학계를 갖는 컬러 화상을 표시할 수 있는 투사형 표시장치에 쓸 수도 있다.

또한, 본 발명에 관한 편광 조명장치는 편광 조명장치로부터 출사된 광을 변조하는 반사형 광 변조 소자와, 상기 편광 조명장치로부터 출사된 광, 및, 상기 반사형 광 변조 소자에 의해서 변조된 광에 포함되는 복수의 편광 성분을 분리하는 편광 분리 광학 소자와, 상기 반사형 광 변조 소자에 의해서 변조되어, 상기 편광 분리 광학 소자를 통해서 출사된 광을 투사하는 투사 광학계를 갖는 투사형 표시장치에 쓸 수도 있다.

또한, 본 발명에 관한 편광 조명장치는 편광 조명장치로부터 출사된 광을 복수의 색광으로 분리하는 색광 분리 광학 소자와, 상기 색광 분리 광학 소자에 의해서 분리된 색광을 각각 변조하는 복수의 반사형 광 변조 소자와, 상기 색광 분리 광학 소자에 의해서 분리된 각 색광, 및, 상기 복수의 반사형 광 변조 소자에 의해서 변조된 각 색광에 포함되는 복수의 편광 성분을 분리하는 복수의 편광 분리 광학 소자와, 각각의 상기 반사형 광 변조 소자에 의해서 변조되고, 각각의 상기 편광 분리 광학 소자를 통해서 출사된 광을 합성하는 색광 합성 광학 소자와, 상기 색광 합성 광학 소자에 의해서 합성된 광을 투사하는 투사 광학계를 갖는 투사형 표시장치에 쓸 수도 있다.

이렇게 해서, 본 발명의 편광 조명장치를 쓴 투사형 표시장치를 구성하면, 밝고, 또한, 밝기가 균일한 투사 화상을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 편광 조명장치는 편광 방향이 일치한 광속을 출사하므로, 광 변조 소자로서 액정 소자를 쓴 투사형 표시장치에 적합하다.

상기 투사형 표시장치에서는 상기 제1, 제2의 광원부중, 최소한 한쪽이 착탈가능하게 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 투사형 표시장치를 운반할 때에 어느 한쪽의 광원부를 떼는 것이 가능해지고, 운반성이 향상한다.

또한, 상기 투사형 표시장치에서는 상기 제1, 제2의 광원부중, 최소한 한쪽이 선택 점등 가능하게 되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 예를 들면, 투사형 표시장치를 배터리 구동할 때에 한쪽의 광원만을 선택 점등함으로써 배터리의 수명시간을 연장시킬 수 있다. 또, 주위가 밝은 장소에서 투사 화상을 관찰하는 경우에는, 2개의 광원부를 점등시키고, 주위가 어두운 장소에서 투사 화상을 관찰하는 경우에는 한쪽만을 선택 점등시킨다고 하는 바와 같이 투사 화상의 밝기를 환경이나 관찰자의 기호에 따라서 적당히 변화시키는 것이 가능해진다.

더욱이, 상기 투사형 표시장치에서는 상기 제1, 제2의 광원부로부터 출사되는 광의 분광 특성이나 휘도 특성을 서로 다른 특성으로 할 수도 있다. 이와 같이 구성하면, 조명 광의 색조를 소정의 색조에 용이하게 설정할 수가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예 1에 관한 편광 조명장치로 구성한 광학계의 개략구성도.

도 2는 편광 분리·합성 광학 소자(201)의 상세한 구조를 설명하기 위한 도면.

도 3은 본 발명의 실시 예 1에 관한 편광 조명장치로 구성한 광학계의 기본구성을 나타내는 개략 구성도.

도 4는 도 1에 도시하는 편광 조명장치의 집광 미러판의 사시도.

도 5는 도 1에 도시하는 편광 조명장치에서의 편광 동작을 나타내는 설명도. 도 6은 도 1에 도시하는 편광 조명장치의 렌즈판의 사시도.

도 7은 도 1에 도시하는 편광 조명장치의 집광 렌즈판에 있어서의 2차 광원상의 형성 위치를 나타내는 설명도.

도 8은 본 발명의 실시 예 2에 관한 편광 조명장치로 구성한 광학계의 개략 구성도.

도 9는 본 발명의 실시 예 3에 관한 편광 조명장치로 구성한 광학계의 기본구성을 나타내는 개략 구성도.

도 10은 본 발명의 실시 예 4에 관한 편광 조명장치로 구성한 광학계의 기본구성을 나타내는 개략 구성도.

도 11은 실시 예 5로서, 실시 예 1 내지 4에 관한 편광 조명장치에 쓸 수 있는 집광 미러판의 사시도.

도 12는 도 1, 도 3에 도시하는 편광 조명 광학계를 구비한 투사형 표시장치 예의 광학계의 x z 평면에 있어서의 개략 구성도.

도 13은 도 12에 도시하는 투사형 표시장치의 광학계의 y z 평면에 있어서의 개략 구성도.

도 14는 편광 조명장치의 광원 램프의 발광 스펙트럼에 관해서 나타내는 설명도.

도 15는 도 1, 도 3에 도시하는 편광 조명 광학계를 구비한 투사형 표시장치의 다른 예의 광학계의 x z 평면에서의 개략 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1, 2, 3, 4: 편광 조명장치 5, 6: 투사형 표시장치

L, L1, L2: 시스템 광축 101: 제1의 광원부

102: 제2의 광원부 111, 112: 광원 램프

121, 122: 방물면 램프 201: 편광 분리·합성 광학 소자

202: 프리즘 구조체 211: 제1의 편광 분리막

212: 제2의 편광 분리막 251: 프리즘 구조체

252: 투명판 253: 제1의 편광 분리판

262: 편광 분리막

291: 제1의 삼각추 프리즘 292: 제1의 사각추 프리즘

293: 제1의 프리즘 합성체 294: 제2의 사각추 프리즘

295: 제2의 삼각추 프리즘 296: 제2의 프리즘 합성체

301: 제1의 집광 미러판 302: 제2의 집광 미러판

303: 제3의 집광 미러판 304: 집광 미러판

305: 미소 렌즈 306: 반사 미러판

311: 미소 집광 미러 321: 평판형상의 미러판

351: 제1의 λ／4 위상차판 352: 제2의 λ／4 위상차판

353: 제3의 λ／4 위상차판 401: 집광 렌즈부

411: 집광 렌즈판 421: λ／2 위상차판

422: 위상차층 431: 중첩 렌즈

501: 반환 반사 미러

701: 청색광 녹색광 반사 다이크로익 미러

702, 707, 709: 반사 미러 703: 제1의 액정 라이트 밸브

704, 807: 녹색광 반사 다이크로익 미러 705: 제2의 액정 라이트 밸브

706: 입사측 렌즈 708: 릴레이 렌즈

710: 출사측 렌즈 711: 제3의 액정 라이트 밸브

713: 크로스 다이크로익 프리즘 714: 투사 렌즈

716: 평행화 렌즈 750: 도광수단

804: 색광 분리용 크로스 다이크로익 프리즘

808: 제1의 편광 빔 스플릿터 809: 제2의 편광 빔 스플릿터

810: 제3의 편광 빔 스플릿터 811: 편광 분리면

812: 색광 합성용 크로스 다이크로익 프리즘

이하에, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

또한, 이하의 각 실시예의 설명 및 첨부 도면에 있어서는 서로 대응하는 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 그들의 설명의 중복을 피하고 있다. 또, 서로 직교하는 3개의 공간축을 x축, y축, z축으로 하고, x축으로 평행한 2개의 방향을 각각 +x 방향 및 -x 방향, y축으로 평행한 2개의 방향을 각각 +y 방향 및 -y 방향, z축으로 평행한 2개의 방향을 각각 +z 방향 및 -z 방향으로 한다.

(실시예 1)

도 1은 본 발명의 편광 조명장치의 제1의 실시예를 나타내는 사시도이다. 본 실시 예에서는, 편광 방향이 랜덤한 광(이하, 「랜덤한 편광 광」이라 칭한다.)을 출사하는 제1의 광원부(101)와 제2의 광원부(102)의 2개의 광원부가 설치되어 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에 관한 편광 조명장치(1)는, x y 평면내에서 직각으로 교차하는 시스템 광축(L1, L)에 따라서, 제1의 광원부(101), 편광 분리·합성 광학 소자(201), 제1의 λ／4 위상차판(351)(제1의 편광상태 변환 광학 소자)과 제2의 λ／4 위상차판(352)(제2의 편광상태 변환 광학 소자), 제1의 집광 미러판(301)(제1의 집광 반사 광학 소자)과 제2의 집광 미러판(302)(제2의 집광 반사 광학 소자), 집광 렌즈부(401)(집광 광학 소자, 편광 변환 광학 소자 및 중첩 광학 소자), 및 반환 반사 미러(501)(광로 변경 광학 소자)를 가지고 있다. 제1의 광원부(101)로부터 출사된 랜덤한 편광 광은, 후에 설명하는 대로, 편광 분리·합성 광학 소자(201)에 있어서 2종류의 편광 광으로 분리된 후, 제1의 λ／4 위상차판(351), 제1의 집광 미러판(301), 제2의 λ／4 위상차판(352), 제2의 집광 미러판(302), 편광 분리·합성 광학 소자(201), 및 집광 렌즈부(401)에 의해 다시 1종류의 편광 광으로서 합성되고, 반환 반사 미러(501)를 통과해서, 직사각형 모양의 피조명 영역(601)에 도달하게 되어 있다.

또한, y z 평면내에서 직각으로 교차하는 시스템 광축(L2, L)에 따라서, 제2의 광원부(102), 상기의 편광 분리·합성 광학 소자(201), 제3의 λ／4 위상차판(353)(제3의 편광상태 변환 광학 소자)과 상기의 제2의 λ／4 위상차판(352), 제3의 집광 미러판(303)(제3의 집광 반사 광학 소자)과 상기의 제2의 집광 미러판(302), 상기의 집광 렌즈부(401), 및 상기의 반환 반사 미러(501)가 배치된 구성으로 되어 있다. 제2의 광원부(102)로부터 출사된 랜덤한 편광 광은, 후에 설명하는 대로, 편광 분리·합성 광학 소자(201)에 있어서 2종류의 편광 광으로 분리된 후, 제3의 λ／4 위상차판(353), 제3의 집광 미러판(303), 제2의 λ／4 위상차판(352), 제2의 집광 미러판(302), 편광 분리·합성 광학 소자(201), 및 집광 렌즈부(401)에 의해 다시 l종류의 편광 광으로서 합성되고, 마찬가지로 반환 반사 미러(501)를 통과해서, 직사각형 모양의 피조명 영역(601)에 도달하게 되어 있다. 더욱이, 반환 반사 미러(501)에 의해서 그 진행방향을 약 90도 구부려진 조명 광의 출사방향은 제1 및 제2의 광원부(101, 102)를 포함하는 평면에 대해서 거의 평행하다.

제1 및 제2의 광원부(101, 102)는 각각 광원 램프(111, 112)와, 방물면(放物面) 반사경(121, 122)으로부터 대략 구성되어 있고, 광원 램프(111, 112)로부터 방사된 랜덤한 편광 광은 각각 방물면 반사경(121, 122)에 의해서 1방향으로 반사되고, 거의 평행한 광속으로 되어 편광 분리·합성 광학 소자(201)에 입사한다. 여기서, 방물면 반사경(121, 122)을 대신하여, 타원면 반사경, 구면 반사경 등도 쓸 수 있다.

편광 분리·합성 광학 소자(201)는 대략 6면체 형상의 편광 빔 스플릿터이고, 유전체 다층막으로 구성되는 제1 및 제2의 편광 분리막(211, 212)을 유리제의 프리즘(202)에 내장한 구조로 되어 있다. 제1의 편광 분리막(211)은 제1의 광원부(101)로부터의 출사 광에 대해서 경사 배치되어, 편광 분리·합성 광학 소자(201)의 제1의 면(221)에 대해서 각도 α1=45도를 이루도록 형성되어 있다. 또한, 제2의 편광 분리막(212)은 제2의 광원부(102)로부터의 출사 광에 대해서 경사 배치되고, 편광 분리·합성 광학 소자(201)의 제2의 면(222)에 대해서 각도 α2=45도를 이루도록 형성되어 있다.

도 2는 이 편광 분리·합성 광학 소자(201)의 상세한 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 편광 분리 합성 광학 소자(201)는 2개의 삼각추(錐) 프리즘(291, 295)과 2개의 사각추 프리즘(292, 294)으로 구성되어 있다.

제1의 삼각추 프리즘(291)의 측면 BDH와 제1의 사각추 프리즘(292)의 측면 BDH와의 사이, 및, 제2의 사각추 프리즘(294)의 측면 BFH와 제2의 삼각추 프리즘(295)의 측면 BFH와의 사이에는 각각 제1의 편광 분리막(211)이 형성되어 있다. 이 제1의 편광 분리막(211)은 예를 들면, 제1의 삼각추 프리즘(291)의 측면 BDH와 제1의 사각추 프리즘(292)의 측면 BDH중 어느 한쪽과, 제2의 사각추 프리즘(294)의 측면 BFH와 제2의 삼각추 프리즘의 측면 BFH중 어느 한쪽에, 각각 유전체 다층막을 증착함으로써 형성된다. 여기서, 제1의 편광 분리막(211)을 형성하는 면은 제1의 삼각추 프리즘(291)의 측면 BDH와 제1의 사각추 프리즘(292)의 측면 BDH중 어느 쪽이라도 좋고, 또한, 제2의 삼각추 프리즘(294)의 측면 BFH와 제2의 사각추 프리즘(295)의 측면 BFH의 어느 쪽이라도 좋다. 그러나, 2개의 프리즘에 형성되는 제1의 편광 분리막(211)은 평탄한 것이 바람직하기 때문에, 제1의 삼각추 프리즘(291)의 측면 BDH와 제2의 사각추 프리즘(294)의 측면 BFH에 형성하든가, 또는, 제1의 사각추 프리즘(292)의 측면 BDH와 제2의 삼각추 프리즘(295)의 측면 BFH에 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 제1의 삼각추 프리즘(291)의 측면 ABH와 제2의 사각추 프리즘(294)의 측면 ABH와의 사이, 및, 제1의 사각추 프리즘(292)의 측면 BGH와 제2의 삼각추 프리즘(295)의 측면 BGH와의 사이에는 각각 제2의 편광 분리막(212)이 형성되어 있다. 이 제2의 편광 분리막(212)은 제1의 삼각추 프리즘(291)의 측면 ABH와 제2의 사각추 프리즘(294)의 측면 ABH중 어느 한쪽과, 제1의 사각추 프리즘(292)의 측면 BGF와 제2의 삼각추 프리즘(295)의 측면 BGH중 어느 한쪽에, 각각 유전체 다층막을 증착함으로써 형성된다. 여기서, 제2의 편광 분리막(212)을 형성하는 면은 제1의 삼각추 프리즘(291)의 측면 ABH와 제2의 사각추 프리즘(294)의 측면 ABH중 어느 쪽이라도 좋고, 또한, 제1의 사각추 프리즘(292)의 측면 BGH와 제2의 삼각추 프리즘(295)의 측면 BGH중 어느 쪽이라도 좋다. 그러나, 2개의 프리즘에 형성되는 제2의 편광 분리막(212)은 평탄한 것이 바람직하기 때문에, 제1의 삼각추 프리즘(291)의 측면 ABH와 제1의 사각추 프리즘의 측면 BGH에 형성하든가, 또는, 제2의 사각추 프리즘(294)의 측면 ABH와 제2의 삼각추 프리즘(295)의 측면 BGH에 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 제1의 삼각추 프리즘(291)과 제1의 사각추 프리즘(292)의 제1의 편광 분리막(211)이 형성된 면 BDH가 접착됨으로써, 제1의 프리즘 합성체(293)가 형성된다. 또한, 제2의 사각추 프리즘(294)과 제2의 삼각추 프리즘(295)의 편광 분리막(211)이 형성된 면 BFH가 접착됨으로써, 제2의 프리즘 합성체(296)가 형성된다. 최후로, 2개의 프리즘 합성체(293, 296)의 제2의 편광 분리막(212)이 형성된 면 ABGH가 접착됨에 따라, 편광 분리·합성 광학 소자(201)를 완성한다. 물론, 상기에 나타낸 4개의 프리즘의 조립 순서는 일례에 불과하기 때문에, 상기의 순서에 한정되는 것이 아니다.

다시, 도 1에 의거해서 설명한다. 편광 분리·합성 광학 소자(201)의 제3의 면측(231)에는 이것과 대향해서 제1의 λ／4 위상차판(351)이, 또한 그 위상차판의 외측에는 제1의 집광 미러판(301)이 배치되어 있다. 그리고, 본 예에서는, 제1의 λ／4 위상차판(351)과 제1의 집광 미러판(301)이 제3의 면(231)과 거의 평행하게 배치되어 있다. 또한, 편광 분리·합성 광학 소자(201)의 제4의 면(232)측에는 이것과 대향해서 제2의 λ／4 위상차판(352)이, 또한 그 위상차판의 외측에는 제2의 집광 미러판(302)이 배치되어 있다. 그리고, 본 예에서는 제2의 λ／4 위상차판(352)과 제2의 집광 미러판(302)이 제4의 면(232)과 거의 평행하게 배치되어 있다. 게다가,편광 분리·합성 광학 소자(201)의 제5의 면(233)측에는, 이것과 대향해서 제3의 λ／4 위상차판(353)이, 또한 그 위상차판의 외측에는 제3의 집광 미러판(303)이 배치되어 있다. 그리고, 본 예에서는, 제3의 λ／4 위상차판(353)과 제3의 집광 미러판(303)이 제5의 면(233)과 거의 평행하게 배치되어 있다. 제1 내지 제3의 집광 미러판(301, 302, 303)의 구성의 상세한 설명은 후술한다. 또한, 도 1에서는, 보기쉬움을 우선하여, 제1 내지 제3의 λ／4 위상차판(351, 352, 353)은 편광 분리·합성 광학 소자(201)로부터 분리해서 그리고 있지만, 편광 분리·합성 광학 소자(201)에 밀착시켜 배치하는 쪽이 바람직하다.

편광 분리·합성 광학 소자(201)의 제6의 면(234) 측에는, 후에 자세히 설명하는 집광 렌즈판(411), λ／2 위상차판(421)(편광 변환 광학 소자), 및 중첩 렌즈(431)(중첩 광학 소자)에 의해 구성된 집광 렌즈부(401)가 시스템 광축(L)에 대해서 수직 방향으로 설치되어 있다.

이상과 같이 구성된 편광 조명장치(1)에 있어서, 제1의 광원부(101)로부터 출사된 랜덤한 편광 광이 그 편광 방향에 따라서 2종류의 편광 광으로 분리되는 과정에 관해서 설명한다. 도 3은, 도 1의 x y 평면에서의 단면도를 나타낸 것이다. 여기서, 상기 과정의 설명에는 직접 관계가 없으므로, 반환 반사 미러(501)는 생략되고, 따라서, 집광 렌즈부(401)로부터 피조명 영역(601)에 도달하는 광로는 직선적으로 표현되고 있다. 또한, 이 점에 관해서는, 후술하는 도 9 및 도 10에 있어서도 같다.

제1의 광원부(101)로부터 출사된 랜덤한 편광 광은 P 편광 광과 S 편광 광과의 혼합광으로서 생각할 수 있다. 제1의 광원부(101)로부터 출사되어, 편광 분리·합성 광학 소자(201)의 제1의 면(221)에 입사한 혼합 광은, 제1의 편광 분리막(211)에 의해서 P 편광 광과 S 편광 광의 2종류의 편광 광으로 분리된다. 즉, 랜덤한 편광 광에 포함되는 P 편광 광은, 제1의 편광 분리막(211)을 그대로 투과하여 제3의 면(231)으로 향하지만, S 편광 광은 제1의 편광 분리막(211)으로 반사되어 편광 분리·합성 광학 소자(201)의 제4의 면(232)으로 진행방향을 바꾼다.

편광 분리·합성 광학 소자(201)에 의해 분리된 2종류의 편광 광은, 제1 및 제2의 λ／4 위상차판(351, 352)을 통과하고, 제1 및 제2의 집광 미러판(301, 302)에 의해 각각 반사된다.

이들의 집광 미러판(301, 302)은 그 외관도를 도 4에 도시하는 바와 같이, 피조명 영역(601)과 거의 상사관계에 있는 것 같은, 어느 것이나 직사각형 모양의 외형을 갖는 동일한 미소 집광 미러(311)를 매트릭스형상으로 복수 배열하고, 그 표면에 알루미늄의 증착막이나 유전체 다층막 등으로 이루어지는 반사면(312)을 형성하여 구성되는 것이다. 본 실시예에서는, 미소 집광 미러(311)의 반사면(312)은 구면(球面)형상으로 형성되어 있다. 단, 이 반사면(312)의 곡률형상은, 방물면형상, 타원면형상, 또는 트릭 면형상이라도 좋고, 그들은 제1 및 제2의 광원부(101, 102)로부터의 입사광의 특성에 따라서 설정할 수 있다. 또한, 후술하는 제3의 집광 미러판(303)도 같다.

제1의 편광 분리막(211)에 의해 분리된 P 편광 광 및 S 편광 광은 각각 제1 및 제2의 λ／4 위상차판(351, 352)을 통과하여, 제1 및 제2의 집광 미러판(301, 302)에 의해 반사되고, 두 번째 λ／4 위상차판(351, 352)을 통과하는 동안에, 편광 광의 진행방향을 대략 180도 반전됨과 동시에 편광 방향이 90도 회전한다. 이 편광 광의 변화의 모양을 도 5에 의해 설명한다. 또한, 이 도면에서는 설명의 간략화를 위해, 집광 미러판(301, 302)을 평면형상의 미러판(321)으로서 그려져 있다. λ／4 위상차판(351, 352)에 입사한 P 편광 광(322)은, λ／4 위상차판에 의해 우회의 원(圓) 편광 광(323)(단, λ／4 위상차판의 설치의 방법에 의해서는 좌회의 원 편광 광이 된다.)으로 변환되어 미러판(321)에 도달한다. 미러판(321)에 의해 광은 반사됨과 동시에 편광면의 회전방향도 변화한다. 즉, 우회의 원 편광 광은 좌회의 원 편광 광으로(좌회의 원 편광 광은 우회의 원 편광 광으로)변화한다. 미러판(321)에 의해 광의 진행방향이 대략 180도 반전되고, 동시에 좌로 회전하는 원편광 광(324)으로 된 편광 광은 두 번째 λ／4 위상차판(351, 352)을 통과할 때에 S 편광 광(325)으로 변환된다. 또한, 같은 과정을 거쳐서, S 편광 광(325)은 P 편광 광(322)으로 변환된다.

다시, 도 3에 의거해서 설명한다. 따라서, 제3의 면(231)에 도달한 P 편광 광은, 제1의 λ／4 위상차판(351) 및 제1의 집광 미러판(301)에 의해 편광 광의 진행방향을 대략 180도 반전되면 동시에 S 편광 광으로 변환되고, 제1의 편광 분리막(211)에서 반사되어 진행방향을 바꾸고, 제6의 면(234)으로 향한다. 다른쪽, 제4의 면(232)에 도달한 S 편광 광은, 제2의 λ／4 위상차판(352) 및 제2의 집광 미러판(302)에 의해 편광 광의 진행방향을 대략 180도 반전되면 동시에 P 편광 광으로 변환되고, 이번은 제1의 편광 분리막(211)을 그대로 투과하고, 제6의 면(234)으로 향한다. 즉 제1의 편광 분리막(211)은 편광 합성막으로서도 기능하고 있는 것으로 구성되기 때문에, 편광 분리·합성 광학 소자(201)는 편광 분리·합성 광학 소자로서 기능한다.

제1 및 제2의 집광 미러판(301, 302)은 집광 작용을 갖는 미소 집광 미러(311)에 의해 구성되어 있기 때문에, 편광 광의 진행방향은 대략 반전시킴과 동시에, 각각의 집광 미러판(301, 302)을 구성하는 미소 집광 미러(311)와 동수의 복수의 집광상을 형성한다. 이들의 집광상은 광원상으로 달라지지 않기 때문에, 이하에서는 2차 광원상이라고 부른다.

집광 렌즈판(411)은 그 외관을 도 6에 도시하는 바와 같이, 직사각형 모양의 미소 렌즈(412)로 구성되는 복합 렌즈체이고, 제1 내지 제3의 집광 미러판(301, 302, 303)을 구성하는 미소 집광 미러(311) 수의 2배 수의 미소 렌즈(412)에 의해서 집광 렌즈판(411)은 구성되어 있다. 단, 제1 내지 제3의 집광 미러판(301, 302, 303)을 구성하는 미소 집광 미러(311)의 수가 각각 다른 경우에는, 가장 많은 미소 집광 미러(311)에 의해서 구성되는 집광 미러판에 있어서, 그 집광 미러판을 구성하는 미소 집광 미러 수의 2배 수의 미소 렌즈(412)에 의해서 집광 렌즈판(411)은 구성된다.

여기서, 제1의 집광 미러판(301)은 x축에 대해서 집광 미러판(301)의 대략 중심이 β1만큼 +y 방향으로 시프트한 상태에 배치되어 있다. 또, 제2의 집광 미러판(302)은 y축에 대해서 집광 미러판(302)의 대략 중심이 β2만큼 -x 방향으로 시프트한 상태에 각각 배치되어 있다.

상기한 바와 같이 각각의 집광 미러판은 그 위치가 x축 또는 y축에 대해서 어긋나 있으므로, 제1의 집광 미러판(301)의 미소 집광 미러(311)에 의해서 반사되어 집광 렌즈부(401)에 입사하는 S 편광 광의 주광선과, 제2의 집광 미러판(302)의 미소 집광 미러(311)에 의해서 반사되어 집광 렌즈부(401)에 입사하는 P 편광 광의 주광선과는 서로 평행하고, 또한 겹치지 않는다. 즉, 제1의 집광 미러판(301)에 의해서 형성되는 S 편광 광에 의한 2차 광원상과 제2의 집광 미러판(302)에 의해서 형성되는 P 편광 광에 의한 2차 광원상과는, x축 방향으로 약간 다른 위치에 형성되게 된다. 본 실시예의 경우에는 P 편광 광에 의한 2차 광원상과 S 편광 광에 의한 2차 광원상과의 배열 간격은 β1+β2와 같다. 즉, 피조명 영역(601)측으로부터 집광 렌즈판(411)을 본 경우에 2종류의 편광 광이 형성하는 2차 광원상을 도 7에 도시하면, P 편광 광이 형성하는 2차 광원상 C1(원형의 형상중, 우측 상단 사선을 붙인 영역)과, S 편광 광이 형성하는 2차 광원상 C2(원형의 형상중, 좌측 상단 사선을 붙인 영역)의 2개의 2차 광원상이 β1+β2의 간격을 사이에 두고 x축 방향으로 나열하는 상태로 형성되게 된다. 이것에 대해서, 집광 렌즈판(411)의 피조사 영역(601)측의 면에는 P 편광 광에 의한 2차 광원상 C1의 형성위치에 대응하여 위상차층(422)이 선택적으로 형성된 λ／2 위상차판(421)이 설치되고 있다. 따라서, P 편광 광은, 위상차층(422)을 통과할 때에 편광면의 회전작용을 받고, P 편광 광은 S 편광 광으로 변환된다. 한편, S 편광 광은, 위상차층(422)을 통과하지 않으므로, 편광면의 회전작용을 받지 않고 그대로 λ／2 위상차판(421)을 통과한다. 그 때문에, 집광 렌즈부(401)로부터 출사되는 광의 대부분은 S 편광 광에 일치된다.

이렇게 하여 S 편광 광에 일치된 광은 λ／2 위상차판(421)의 피조사 영역(601)측의 면에 배치된 중첩 렌즈(431)에 의해서, 1개소의 피조명 영역(601)상에서 중첩된다. 이 경우, 도 3에서는 생략되고 있지만, 우선 도 1에 도시하는 바와 같이, 중첩 렌즈(431)와 피조명 영역(601)과의 사이에 배치된 반환 반사 미러(501)에 의해서, 조명 광은 그 진행방향이 약 90도 구부러지고, 피조명 영역(601)에 도달한다. 즉, 제1 및 제2의 집광 미러판(301, 302)의 미소 집광 미러(311)에 의해서 반출된 복수의 이미지 면은 집광 렌즈판(411)과 중첩 렌즈(431)에 의해서 1개소에 중첩되는 동시에, λ／2 위상차판(421)을 통과할 때에 1종류의 편광 광으로 변환되어 거의 모든 광이 피조명 영역(601)에 도달하기 때문에, 피조명 영역(601)은 거의 1종류의 편광 광으로 조명된다. 동시에, 피조명 영역(601)은 복수의 2차 광원상에 의해서 조명되므로, 조명강도의 얼룩이 매우 적고, 피조명 영역(601)은 균일하게 조명된다.

다시, 도 1에 의거해서 설명한다. 제1의 광원부(101)로부터 출사된 랜덤한 편광 광의 경우와 원리적으로는 같은 과정을 거쳐, 제2의 광원부(102)로부터 출사된 랜덤한 편광 광도 편광 분리·합성 광학 소자(201), 제2 및 제3의 집광 미러판(302, 303), 제2 및 제3의 λ／4 위상차판(352, 353) 등에 의해서 편광 방향에 따라서 약간 다른 위치에 집광된 후, 집광 렌즈부(401)에서 1종류의 편광 광으로 변환되어 1개소의 피조명 영역(601)을 균일하게 조명한다.

즉, 제2의 광원부(102)로부터 출사된 랜덤한 편광 광중, P 편광 광은 편광 분리·합성 광학 소자(201)의 제2의 편광 분리막(212)을 그대로 투과하여 제5의 면(233)으로 향하지만, S 편광 광은 제2의 편광 분리막(212)으로 반사되어 제4의 면(232)으로 진행방향을 바꾼다. 이와 같이 분리된 P 편광 광 및 S 편광 광은, 각각 제3 및 제2의 λ／4 위상차판(353, 352)을 통과하고, 제3 및 제2의 집광 미러판(303, 302)에 의해 반사되고, 두 번째 λ／4 위상차판(353, 352)을 통과한다. 따라서, 제5의 면(233)에 도달한 P 편광 광은 제3의 λ／4 위상차판(353) 및 제3의 집광 미러판(303)에 의해 편광 광의 진행방향이 대략 180도 반전됨과 동시에 S 편광 광으로 변환되고, 제2의 편광 분리막(212)으로 반사되어 진행방향을 바꾸고, 제6의 면(234)으로 향한다. 다른쪽, 제4의 면(232)에 도달한 S 편광 광은, 제2의 λ／4 위상차판(352) 및 제2의 집광 미러판(302)에 의해 편광 광의 진행방향이 대략 180도 반전되면 동시에 P 편광 광으로 변환되고, 제2의 편광 분리막(212)을 그대로 투과하여, 제6의 면(234)으로 향한다.

여기서, 제3의 집광 미러판(303)도, 제1 및 제2의 집광 미러판(301, 302)과 같이, 집광작용을 갖는 미소 집광 미러(311)에 의해 구성되고, z축에 대해서 집광 미러판(303)의 대략 중심이 β3만큼 +x 방향으로 시프트한 상태에 배치되어 있다. 따라서, 제2의 집광 미러판(302)의 미소 집광 미러(311)에 의해서 반사되어 집광 렌즈부(401)에 입사하는 P 편광 광의 주광선과, 제3의 집광 미러판(303)의 미소 집광 미러(311)에 의해서 반사되어 집광 렌즈부(401)에 입사하는 S 편광 광의 주광선과는 서로 평행하고, 또한 겹치지 않는다. 즉, 제2의 집광 미러판(302)에 의해서 형성되는 P 편광 광에 의한 2차 광원상과, 제3의 집광 미러판(303)에 의해서 형성되는 S 편광 광에 의한 2차 광원상과는 약간 다른 위치에 형성되게 된다. 단, 이때 형성되는 2종류의 2차 광원상(P 편광 광에 의한 2차 광원상과 S 편광 광에 의한 2차 광원상)은 제1의 광원부(101)로부터 출사된 광에 의해서 형성되는 2종류의 2차 광원상과, 각각 편광 방향이 일치하도록 겹친다. 즉, 제1의 광원부(101)로부터의 출사 광에 포함되고 있는 P 편광 광에 의한 2차 광원상과, 제2의 광원부(102)로부터의 출사 광에 포함되고 있는 P 편광 광에 의한 2차 광원상과는 겹치도록 같은 위치에 형성된다고 하는 상태이다. 그 때문에, 제3의 집광 미러판의 시프트량 β3은 β1과 같아지도록 설정되어 있다. 이상에 의해, 제2의 광원부(102)로부터의 출사 광도, 제1의 광원부(101)로부터의 출사 광과 같이 S 편광 광에 일치된다. 그 결과, 제1 및 제2의 광원부(101, 102)로부터의 출사 광은 S 편광 광으로서 합성되어, 반환 반사 미러(501)를 통과해서 피조명 영역(601)에 도달한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예의 편광 조명장치(1)에 의하면, 제1 및 제2의 광원부(101, 102)로부터 출사된 랜덤한 편광 광을 편광 분리·합성 광학 소자(201)로 2종류의 편광 광으로 분리한 후, 각 편광 광을 λ／2 위상차판(421)의 소정의 영역에 인도하여 P 편광 광을 S 편광 광으로 변환한다. 따라서, 제1 및 제2의 광원부(101, 102)로부터 출사된 랜덤한 편광 광을 손실하지 않고, 거의 S 편광 광에 일치한 상태로 합성할 수 있기 때문에, 피조명 영역(601)을 밝게 조명할 수 있다고 하는 효과를 갖는다. 또, 2개의 광원부(101, 102)를 쓰고 있음에도 불구하고, 조명 광의 피조명 영역에 대한 입사 각도(조명각)를 크게하지 않고, 2개의 광원부(101, 102)로부터의 조명 광을 합성할 수 있기 때문에, 조명 광의 단면적은 1개의 광원부를 쓴 경우와 같고, 따라서, 일정 면적당의 광량을 1개의 광원부를 쓴 경우와 비교해서 2배로 할 수 있다. 더욱이, 제1 및 제2의 광원부(101, 102)로 구성되는 2개의 광원부를 설치한다고 하더라도, 쌍방을 x z 평면상에 배치할 수 있다. 이 경우, 집광 렌즈부(401)로부터 출사된 조명 광의 진행방향을 바꾸는 반환 반사 미러(501)가 배치되어 있기 때문에, 2개의 광원부가 배치되어 있는 x z 평면과 조명 광의 출사방향을 평행으로 할 수 있다. 그 때문에, 조명장치의 박형화나 저배화(低背化)에 적합하다. 즉, 집광 렌즈부(401)의 후단에 배치된 반환 반사 미러(501)에 의해서 편광 조명장치의 소형화를 위한 설계의 자유도는 더욱 향상한다.

더구나, 2종류의 편광 광을 각각 λ／2 위상차판(421)의 소정의 영역에 인도하기 위해서는 편광 분리·합성 광학 소자(201)의 편광 분리성능이 높은 것이 필요하지만, 본 실시예에 있어서는, 유리제의 프리즘과, 무기재료로 이루어지는 유전체 다층막을 이용하여 편광 분리·합성 광학 소자(201)를 구성하고 있으므로, 편광 분리·합성 광학 소자(201)의 편광 분리 성능은 열적으로 안정하다. 그 때문에, 큰 광출력이 요구되는 조명장치에 있어서도 항상 안정한 편광 분리 성능을 발휘할 수 있기 때문에, 만족할 수 있는 성능을 갖는 편광 조명장치를 실현할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 가로 길이의 직사각형 모양인 피조명 영역(601)의 형상에 맞추어, 제1 내지 제3의 집광 미러판(301, 302, 303)의 미소 집광 미러(311)를 가로 길이의 직사각형 모양(피조명 영역의 형상과 거의 상사형)으로 하고, 동시에 편광 분리·합성 광학 소자(201)로부터 출사된 2종류의 편광 광의 분리의 방향(2종류의 편광 광에 의해서 형성되는 2차 광원상이 나열하는 방향)도 피조명 영역(601)의 형상에 맞추어 가로방향(x방향)으로 설정되어 있다. 이 때문에, 가로 길이의 직사각형 모양을 갖는 피조명 영역(601)을 형성하는 경우라도, 광량을 낭비하지 않고 조명 효율을 높일 수 있다.

또한, 제1의 집광 미러판(301) 및 제3의 집광 미러판(303)의 미소 집광 반사 소자에 의해서 반사되어 집광 렌즈부(401)에 입사하는 S 편광 광의 주광선과, 제2의 집광 반사 광학 소자의 미소 집광 반사 소자에 의해서 반사되어 집광 렌즈부(401)에 입사하는 P 편광 광의 주광선이 서로 평행하다고 하는 것은 제1 내지 제3의 집광 반사 광학 소자의 미소 집광 반사 소자에 의해서 반사된 광이 거의 같은 각도로 편광 분리·합성 소자(201)에 입사하는 것을 의미한다. 따라서, 편광 분리·합성 소자(201)의 편광 분리·합성 특성이 광의 입사 각도에 의존하기 쉬운 경우라도 안정한 편광 분리·합성을 할 수 있고, 얼룩이 적은 조명 광을 얻을 수 있게 된다.

본 실시예에 있어서 설명해 온 제1 내지 제3의 집광 미러판(301, 302, 303)의 x축, y축, z축으로부터의 시프트량(β1, β2, β3)과 그들의 시프트의 방향은 본 실시예에 한정되는 것이 아니다. 결국, 제1 및 제2의 광원부(101, 102)의 각각으로부터의 출사 광에 포함되고 있는 P 편광 광에 의한 2차 광원상과 S 편광 광에 의한 2차 광원상이 각각 공간적으로 분리된 위치에 형성되는 동시에, 제1의 광원부(101)의 출사 광에 포함되고 있는 P 편광 광에 의한 2차 광원상과 제2의 광원부(102)의 출사 광에 포함되고 있는 P 편광 광에 의한 2차 광원상이 겹치도록, 또, 제1의 광원부(101)의 출사 광에 포함되고 있는 S 편광 광에 의한 2차 광원상과 제2의 광원부(l02)의 출사 광에 포함되고 있는 S 편광 광에 의한 2차 광원상이 겹치도록 제1 내지 제3의 집광 미러판의 시프트량(β1, β2, β3)과 그들의 시프트의 방향을 각각 설정하면 좋다.

따라서, 제1 내지 제3의 집광 미러판의 모두를 대응하는 각각의 축(x축, y축, z축)에 대해서 반드시 평행 시프트시킬 필요는 없다. 예를 들면, 제2의 집광 미러판(302)만을 평행 시프트시키고, 제1 및 제3의 집광 미러판(301, 303)은 평행 시프트시키지 않고, 각각의 집광 미러판의 대략 중심을 x축 또는 z축이 통과하도록 배치하여도 좋다. 반대로, 제1 및 제3의 집광 미러판(301, 303)만을 평행 시프트시키고, 제2의 집광 미러판(302)은 평행 시프트시키지 않고, 제2의 집광 미러판(302)의 대략 중심을 y축이 통과하도록 배치하여도 좋다. 단, 제1 내지 제3의 집광 미러판의 시프트량과 그들의 시프트의 방향에 의해서는 집광 렌즈부(401)를 y축에 대해서 같이 시프트시킬 필요가 있는 경우도 있다.

또한, 본 실시예에 있어서는 λ／2 위상차판(421)을 집광 렌즈판(411)의 피조명 영역측에 배치하였지만, 2차 광원상이 형성되는 위치 근방이면 다른 위치라도 좋고, 한정은 없다. 예를 들면 λ／2 위상차판(421)을 집광 렌즈판(411)의 광원부측에 배치하여도 좋다.

또한, 집광 렌즈판(411)을 구성하는 미소 렌즈(412)를 편심 렌즈로 하면, 각각의 미소 렌즈(412)를 출사하는 광의 방향을 피조명 영역(601)으로 향할 수 있기 때문에, 집광 렌즈판(411)에 중첩 렌즈(431)의 기능을 합쳐서 유지시킬 수 있다. 또는, 제1 내지 제3의 집광 미러판(301, 302, 303)을 구성하는 미소 집광 미러(311)를 편심 미러로 하면, 미소 집광 미러(311)를 출사하는 광의 방향을 피조명 영역(601)으로 향할 수 있기 때문에, 동일하게 제1 내지 제3의 집광 미러판(301, 302, 303)에 중첩 렌즈(431)의 기능을 합쳐서 유지시키는 것도 가능하다. 그들의 경우에는 중첩 렌즈(431)를 생략할 수 있기 때문에, 편광 조명장치의 저 비용화가 가능해진다. 단, 후자의 경우에는 도 7에서 도시한 P 편광 광에 의해서 형성되는 2차 광원상과 S 편광 광에 의해서 형성되는 2차 광원상과의 간격은 β1+β2 보다도 좁아진다.

또한, 제1 및 제2의 광원부(101, 102)로부터 출사되는 광의 평행성이 높은 경우에는 집광 렌즈판(411)을 생략하는 것도 가능하다.

또한, 집광 렌즈판(411)을 구성하는 미소 렌즈(412)는 가로 길이의 직사각형 렌즈로 하였지만, 그 형상에 관해서는 특히 한정이 없다. 단, 도 7에 도시하는 바와 같이, P 편광 광이 형성하는 2차 광원상 C1과 S 편광 광이 형성하는 2차 광원상 C2는 가로방향으로 나열하는 상태에 형성되기 때문에, 각각의 2차 광원상의 형성위치에 대응시켜, 집광 렌즈판(411)을 구성하는 미소 렌즈(412)의 형상을 결정하는 것이 바람직하다.

또, 특성이 다른 2종류의 위상차층을, P 편광 광에 의한 2차 광원상의 형성위치와 S 편광 광에 의한 2차 광원상의 형성위치의 각각에 배치하고, 어떤 특정한 편광 방향을 갖는 1종류의 편광 광에 일치하여도 좋으며, 위상차층(422)을 S 편광 광에 의한 2차 광원상 C2의 형성되는 위치에 배치하여, 조명 광을 P 편광 광으로 하는 구성으로 하여도 좋다.

(실시예 2)

도 1에 도시하는 편광 조명장치(1)에서는 P 편광 광이 형성하는 2차 광원상과 S 편광 광이 형성하는 2차 광원상이 x축으로 거의 평행하게 나열하도록, 제1 내지 제3의 집광 미러판(301, 302, 303)을 배치하였지만, 도 8에 도시하는 편광 조명장치(2)와 같이, P 편광 광이 형성하는 2차 광원상과 S 편광 광이 형성하는 2차 광원상이 z축으로 평행하게 나열하도록, 제1 내지 제3의 집광 미러판(301, 302, 303)을 배치하여도 좋다. 이 경우에는 예를 들면, 제1의 집광 미러판(301)은 그 대략 중심이 x축에 대해서 γ1만큼 -z 방향에, 제2의 집광 미러판(302)은 그 대략 중심이 y축에 대해서 γ2만큼 +z 방향에, 제3의 집광 미러판(303)은 그 대략 중심이 z축에 대해서 γ3만큼 +y 방향에, 각각 평행 시프트한 상태로 설정하면 좋다. 또한 이 경우에 있어서도, 편광 조명장치로서의 기본적인 원리에 관해서는 편광 조명장치(1)와 같기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.

(실시예 3)

도 9(xy 평면에서의 단면도를 도시하고 있다.)에 도시하는 편광 조명장치(3)에서는, 각 광학계의 배치는 실시예 1과 거의 같지만, 벽면을 구성하는 6장의 투명판(252)으로 프리즘 구조체(251)를 구성하고, 그 내부에 제1의 편광 분리막(211)이 형성되어 있는 평판상의 제1의 편광 분리판(253)과 제2의 편광 분리막(도시하지 않음)이 형성되어 있는 평판상의 제2의 편광 분리판(도시하지 않음． 또, 제2의 편광 분리판은 제1의 편광 분리판(253)에 의해서 분리되기 때문에, 정확히는 2장 필요)을 배치하고, 또한 액체(254)를 충전하여 구성되는 구조체를 편광 분리·합성 광학 소자(201)로서 쓰고 있는 점에 특징이 있다. 여기서, 투명판, 제1 및 제2의 편광 분리판, 및 액체의 각각의 굴절율을 대략 일치시켜 둘 필요가 있다. 이것에 의해, 편광 분리·합성 광학 소자(201)의 저 비용화 및 경량화를 꾀할 수 있다.

또한, 편광 조명장치(3)에서는 실시예 1에서 설명한 바와 같이, 집광 렌즈부(401)의 집광 렌즈판(411)을 구성하는 미소 렌즈를 편심계의 렌즈로 함으로써, 집광 렌즈판(411)에 중첩 렌즈의 기능을 합쳐 유지시키고, 중첩 렌즈를 생략한 구성으로 하고 있다. 이것에 의해서, 편광 조명장치의 저 비용화 및 경량화를 꾀할 수 있다.

(실시예 4)

도 10에 도시하는 편광 조명장치(4)에서는 각 광학계의 배치는, 실시예 1과 동일하지만, 편광 분리·합성 광학 소자(201)를 평판상의 구조체로 하고 있는 데에 특징이 있다. 즉, 편광 분리막(262)을 2장의 유리기판(263)으로 끼워둔 구조의 2장(한쪽의 편광 분리판은 다른쪽의 편광 분리판에 의해서 분리되므로, 정확히는 3장)의 편광 분리판(261)을 시스템 광축 L(L1, L 2)에 대해서 α=45도의 각도를 이루도록 배치함으로써, 6면체 형상의 프리즘을 쓴 편광 분리·합성 광학 소자(201)(도 1참조)와 거의 동일한 기능을 발휘시키고 있다. 이것에 의해, 편광 분리·합성 광학 소자(201)의 저 비용화 및 경량화를 꾀할 수 있다. 또한, 본 예의 편광 분리·합성 광학 소자(201)에서는 제1 내지 제3의 실시예에 있어서의 편광 분리·합성 광학 소자(201)와 같이, 제1 내지 제6의 면은 실재하지 않는다. 그러나, 도면중 점선으로 도시한 바와 같이, 가상적으로 제1 내지 제6의 면을 갖는다고 생각할 수 있다. 따라서, 이 가상적인 제1 내지 제6의 면에 대해서, 전술한 제1 내지 제3의 실시예와 같이, 광원부(201, 202), λ／4 위상차판(351, 352, 353), 집광 미러판(301, 302, 303) 집광 렌즈부(401) 등을 배치하면 좋다.

(실시예 5)

이상 설명한 편광 조명장치(1 내지 4)에 있어서, 제1 내지 제3의 집광 미러판(301, 302, 303)의 일부 또는 전부를 도 11에 도시하는 바와 같은 집광 미러판(304)으로 하여도 좋다. 집광 미러판(304)은 복수의 미소 렌즈(305)와 반사 미러판(306)으로 구성된 것이다.

또한, 이 구성에 있어서, 복수의 미소 렌즈(305)의 각각을 편심 렌즈로 하면, 미소 렌즈(305)를 출사하는 광의 방향을 피조명 영역(601)으로 향할 수 있기 때문에, 제1 내지 제3의 집광 미러판에 중첩 렌즈(431)의 기능을 합쳐 유지하게 하는 것이 가능하다. 그 경우에는, 중첩 렌즈(431)를 생략할 수 있기 때문에, 편광 조명장치의 저 비용화가 가능해진다.

(실시예 6)

도 12, 도 13에는, 실시예1 내지 5에 관한 편광 조명장치중, 실시예 1에 관한 편광 조명장치(1)를 써서, 그 투사 화상의 밝기를 향상시킨 투사형 표시장치의 일례를 나타내고 있다. 본 실시예의 투사형 표시장치(5)에 있어서는, 광 변조 소자로서 투과형의 액정 라이트 밸브를 사용하는 동시에, 편광 조명장치(1)의 2개의 광원부에 발광 스펙트럼이 다른 2종류의 광원 램프를 써서, 그들의 광원 램프를 선택적으로 점등 가능하게 하고 있다. 또한, 도 12는 투사형 표시장치(5)의 x z 평면에 있어서의 단면도이고, 도 13은 투사형 표시장치(5)의 y z 평면에 있어서의 단면도이다. 또한, 도 12에 있어서는 집광 렌즈부(401)나 광로 변경 광학 소자인 반환 반사 미러(501) 등은 생략되어 그려져 있다.

도 12, 도 13에 있어서, 본 실시예의 투사형 표시장치(5)에 조립된 편광 조명장치(1)는 랜덤한 편광 광을 한쪽 방향으로 출사하는 제1의 광원부(101), 및 제2의 광원부(102)를 가지며, 이들의 광원부로부터 출사된 랜덤한 편광 광은 편광 분리·합성 광학 소자(201)에 있어서 2종류의 편광 광으로 분리되는 동시에, 분리된 각 편광 광중, P 편광 광에 관해서는 집광 렌즈부(401)의 λ／2 위상차판(421)에 의해서 S 편광 광으로 변환되고, 대개 1종류의 편광상태(S 편광상태)로 되어 집광 렌즈부로부터 출사된다. 집광 렌즈부로부터 출사된 편광 광은 반환 반사 미러(501)에 의해서 출사방향이 -z 방향으로 바뀌어지고, 청색 녹색 반사 다이크로익 미러(701)에 입사하도록 되어 있다.

이 편광 조명장치(1)로부터 출사된 조명 광은 우선, 청색광 녹색광 반사 다이크로익 미러(701)(색광 분리 광학 소자)에 있어서 적색광이 투과하고, 청색광 및 녹색광이 반사된다. 적색광은 반사 미러(702)로 반사되어, 평행화 렌즈(716)를 통과해서, 제1의 액정 라이트 밸브(703)에 도달한다. 또한, 액정 라이트 밸브의 입사측 및 출사측에는 편광판이 배치되어 있지만, 도 12에는 도시되어 있지 않다. 한편, 청색광 및 녹색광중 녹색광은, 녹색광 반사 다이크로익 미러(704)(색광 분리 광학 소자)에 의해서 반사되어, 평행화 렌즈(716)를 통과해서, 제2의 액정 라이트 밸브(705)에 도달한다. 제1 및 제2의 액정 라이트 밸브(703, 705)의 입사측에 배치된 평행화 렌즈(716)는 액정 라이트 밸브를 조명하는 광의 넓이를 억제 조명 효율의 향상을 꾀하는 동시에, 액정 라이트 밸브로부터 후술하는 투사 렌즈에 입사하는 광을 투사 렌즈에 효과적으로 인도하는 기능을 갖는다. 또한, 제3의 액정 라이트 밸브(711)의 입사측에는 후술하는 바와 같이 도광수단(750)을 구성하는 출사측 렌즈(710)가 배치되어 있고, 거기에는 출사측 렌즈(710)가 평행화 렌즈(716)의 기능도 가지고 있다. 단, 이들의 평행화 렌즈는 생략하는 것도 가능하다.

여기서, 청색광은 다른 2색광에 비해서 광로의 길이가 길기 때문에, 청색광에 대해서는, 입사측 렌즈(706), 릴레이 렌즈(708), 및 출사측 렌즈(710)로 이루어지는 릴레이 렌즈계에서 구성한 도광수단(750)을 설치하고 있다. 즉, 청색광은 녹색광 반사 다이크로익 미러(704)를 투과한 후에, 우선, 입사측 렌즈(706) 및 반사 미러(707)를 통과해서 릴레이 렌즈(708)로 인도되고, 이 릴레이 렌즈(708)로 집속된 후에, 반사 미러(709)에 의해서 출사측 렌즈(710)로 인도된다. 그러한 후에, 제3의 액정 라이트 밸브(711)에 도달한다.

제1 내지 제3의 액정 라이트 밸브(703, 705, 711)는 각각의 색광을 변조하여, 각 색에 대응한 화상정보를 포함시킨 후에, 변조한 색광을 크로스 다이크로익 프리즘(713)(색광 합성 광학 소자)에 입사한다. 크로스 다이크로익 미러(713)는 그 내부에 적색광 반사의 유전체 다층막과, 청색광 반사의 유전체 다층막이 십자형상으로 형성된 구성을 가지고 있고, 각각 변조된 색광을 합성한다. 합성된 광은, 투사 렌즈(714)(투사 광학계)를 통과하여 스크린(715)상에 화상을 형성한다.

이와 같이 구성한 투사형 표시장치(5)에서는 1종류의 편광 광을 변조하는 타입의 액정 라이트 밸브가 쓰이고 있다. 따라서, 종래의 조명장치를 써서 랜덤한 편광 광을 액정 라이트 밸브에 인도하면, 랜덤한 편광 광중 반이상(약 60%)의 광은 편광판으로 흡수되어 열로 변해 버리기 때문에, 광의 이용 효율이 낮은 동시에, 편광판의 발열을 억제하는 대형으로 소음이 큰 냉각장치가 필요하다고 하는 문제점이 있었지만, 본 실시예의 투사형 표시장치(5)에서는 이러한 문제점이 대폭적으로 해소되고 있다.

즉, 본 실시예의 투사형 표시장치(5)에서는 편광 조명장치(1)에 있어서, 한쪽의 편광 광(예를 들면, P 편광 광)만에 대해서, λ／2 위상차판(421)에 의해서 편광면의 회전작용을 주고, 다른쪽의 편광 광(예를 들면, S 편광 광)과 편광면이 가지런한 상태로 한다. 그러므로, 편광 방향이 가지런한 편광 광이 제1 내지 제3의 액정 라이트 밸브(703, 705, 711)로 인도되기 때문에, 광의 이용 효율이 향상하며, 밝은 투사 화상을 얻을 수 있다. 또, 편광판에 있어서의 광 흡수량이 저감되므로, 편광판에서의 온도 상승이 억제된다. 그로 인해, 냉각장치의 소형화나 저소음화가 실현된다. 더욱이, 제1 및 제2의 광원부(101, 102)로 이루어지는 2개의 광원부를 가지며, 또한, 어느쪽의 광원부로부터의 출사 광에 관해서도 손실하지 않고 편광 방향을 가지런히 하고 있기 때문에, 밝은 투사 화상을 얻을 수 있다. 더구나, 편광 조명장치(1)에서는 편광 분리막으로서 열적으로 안정한 유전체 다층막을 쓰고 있기 때문에, 편광 분리·합성 광학 소자(201)의 편광 분리 성능은 열적으로 안정하다. 그로 인해, 광 출력이 요구되는 투사형 표시장치(5)에 있어서도 항상 안정한 편광 분리 성능을 발휘할 수 있다.

더욱이, 2개의 광원부(101, 102)를 쓰고 있음에도 불구하고, 조명 광의 피조명 영역에 대한 입사 각도(조명각)를 크게 하지 않고, 2개의 광원부(101, 102)로부터의 조명 광을 합성할 수 있기 때문에, 조명 광의 단면적은 1개의 광원부를 쓴 경우와 같고, 따라서, 일정 면적당의 광량을 1개의 광원부를 쓴 경우와 비교해서 2배로 할 수가 있다. 따라서, 보다 밝은 투사 화상을 실현할 수 있다.

더욱이, 편광 조명장치(1)에서는 피조명 영역인 액정 라이트 밸브의 가로 길이의 표시영역에 대응시켜, 편광 분리·합성 광학 소자(201)로부터 출사된 2종류의 편광 광은 가로방향으로 분리되어 있는 것으로서, 광량을 낭비하지 않고, 가로 길이의 직사각형 모양을 갖는 피조명 영역을 효율적으로 조명할 수 있다. 그러므로, 편광 조명장치(1)는 보기쉽고, 또한, 추력이 있는 화상을 투사할 수 있는 가로 길이의 액정 라이트 밸브용에 적합하다.

이에 더하여, 본 실시예에서는, 색광 합성 광학 소자로서 크로스 다이크로익 프리즘(713)를 쓰고 있으므로, 소형화가 가능함과 동시에, 액정 라이트 밸브(703, 705, 711)와 투사 렌즈(714)와의 사이의 광로의 길이를 짧게 할 수 있다. 따라서, 비교적 소구경의 투사 렌즈를 쓰더라도, 밝은 투사 화상을 실현할 수 있는 특징이 있다. 또한, 각 색광은, 3광로 내의 1광로만, 그 광로의 길이가 다르지만, 본 실시예에 있어서는, 광로의 길이가 가장 긴 청색광에 대해서는, 입사측 렌즈(706), 릴레이 렌즈(708), 및 출사측 렌즈(710)로 이루어지는 릴레이 렌즈계로 구성한 도광수단(750)을 설치하고 있기 때문에, 색얼룩 등이 생기지 않는다.

또한, 본 실시예에서는, 편광 변환 광학 소자인 집광 렌즈부(401)와 청색광 녹색광 반사 다이크로익 미러(701)와의 사이에, 광로 변경 광학 소자인 반환 반사 미러(501)를 배치하고 있기 때문에, 편광 변환 광학 소자로부터 출사된 편광 광의 진행방향을 바꿀 수 있다. 이것에 의해서, 색광 분리 광학 소자, 색광 합성 광학 소자, 광 변조 소자 및 투사 광학계 등이 배치되는 평면과, 치수가 비교적 큰 2개의 광원부를 갖는 편광 조명장치(1)를 포함하는 평면을, 평행한 상태로 배치할 수 있고, 1방향의 두께를 엷게 한 박형의 투사형 표시장치를 실현할 수 있다.

또한, 본 실시예의 투사형 표시장치(5)에 조립된 편광 조명장치(1)에 있어서, 제1, 제2의 광원부(101, 102)중, 어느 한쪽을 착탈가능하게 하여도 좋다. 이와 같이 구성함으로써, 예를 들면 투사형 표시장치(5)를 운반할 때에, 어느 한쪽의 광원부를 떼는 것이 가능해지고, 운반성이 향상한다.

본 예의 투사형 표시장치(5)에 조립된 편광 조명장치(1)의 2개의 광원부(101, 102)에는, 발광 스펙트럼이나 휘도 특성이 다른 2종류의 광원 램프가 쓰이고, 또한, 그들의 광원 램프는 선택적으로 점등할 수 있는 구성으로 되어 있다. 이러한 구성을 채용함으로써, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.

1) 발광 스펙트럼이 다른 2종류의 광원 램프를 조합해서 사용함으로써, 이상적인 조명장치, 또는, 투사형 표시장치에 이상적인 조명장치를 실현시킬 수 있다. 이 점에 관해서 일례를 들어 설명한다. 예를 들면, 투사형 표시장치에 사용되는 광원 램프에 대해서는, 청색광, 녹색광, 적색광의 모든 파장역에 있어서 광 출력이 크고, 또한, 그들의 비율이 균형을 이루고 있는 것이 이상적이지만, 현상에서는, 그와 같은 이상적인 광원 램프는 거의 없다. 도 14는, 광원 램프와 편광 조명장치로부터 출사되는 광의 스펙트럼에 관해서 나타내는 설명도이다. 예를 들면, 광원 램프로서는, (A)에 도시하는 바와 같이, 발광 효율은 비교적 높지만 적색광의 강도가 상대적으로 낮은 램프(일반적인 고압수은 램프가 이 경우에 상당한다)라든가, (B)에 도시하는 바와 같이, 적색광의 발광 강도는 비교적 크지만 전체의 발광 효율이 상대적으로 낮은 램프(어떤 종류의 할 라이트 램프가 이 경우에 상당한다) 등이 일반적으로 많이 존재한다. 이러한 광원 램프의 현상에 있어서, (A)와 (B)에 도시한 발광 스펙트럼을 갖는 2종류의 광원 램프를 본 예의 투사형 표시장치(5)의 편광 조명장치(1)에 써서 동시 점등한 상태로 사용하면, 편광 조명장치(1)로부터 출사되는 광의 스펙트럼은 (C)에 나타내는 것 같은 이상적인 것으로 할 수 있고, 밝고 고품위의 투사 화상을 얻을 수 있는 투사형 표시장치를 용이하게 실현할 수 있게 된다.

2) 발광 스펙트럼이 다른 2종류의 광원 램프를 선택적으로 점등 가능하게 함으로써, 투사 화상의 색조를 관찰자의 기호에 따라서 적당히 변화시키는 것이 가능해진다.

3) 2개의 광원 램프를 선택적으로 점등 가능하게 함으로써, 투사형 표시장치를 사용하는 주변환경에 따라서, 또는, 관찰자의 기호에 따라서 투사 화상의 밝기를 적당히 변화시키는 것이 가능해진다. 예를 들면, 주위가 밝은 장소에서 투사 화상을 관찰하는 경우에는 2개의 광원부를 점등시키고, 주위가 어두운 장소에서 투사 화상을 관찰하는 경우에는 한쪽만을 선택 점등시킨다고 하는 상태이다.

4) 2개의 광원 램프를 선택적으로 전환하여 사용하는 형태로 하면, 광원 램프 자체의 수명을 연장시킬 수 있는 동시에, 예를 들면, 한쪽의 광원 램프가 수명이나 고장등으로 점등할 수 없게 된 경우에도, 다른쪽의 광원 램프를 사용함으로써, 투사 화상을 계속해서 표시하는 것이 가능해지는 등, 사용이 향상한다. 그위에, 예를 들면 투사형 표시장치(5)를 배터리 구동할 때에, 한쪽의 광원 램프만을 선택 점등함으로써 배터리의 수명시간을 길게 유지시킬 수도 있다.

또한, 편광 조명장치(1) 대신에, 앞에서 진술한 편광 조명장치(2 내지 4)를 써도 좋은 것은 물론이다.

(실시예 7)

본 발명의 편광 조명장치는, 광 변조 소자로서 반사형의 액정 라이트 밸브를 쓴 투사형 표시장치에 대해서도, 적용하는 것이 가능하다.

즉, 도 15(투사형 표시장치의 x z 평면에 있어서의 단면도)에 도시하는 투사형 표시장치(6)에서는 실시예 1에 나타난 편광 조명장치(1)가 쓰이고 있고, 제1 및 제2의 광원부(101, 102)로부터 출사된 랜덤한 편광 광은 편광 분리·합성 광학 소자(201)에 있어서, 2종류의 편광 광으로 분리되는 동시에, 분리된 각각의 편광 광중 P 편광 광에 관해서는, 집광 렌즈부(도시하지 않음)의 λ／2 위상차판(도시하지 않음)에 의해서 S 편광 광으로 변환되어, 3개소의 반사형 액정 라이트 밸브(801,802, 803)를 조명하는 구성으로 되어 있다.

이러한 편광 조명장치(1)(본 실시예에 있어서도, 앞의 투사형 표시장치(5)의 경우와 같이, 집광 렌즈부나 광로 변경 광학 소자인 반환 반사 미러등을 구비하고 있지만, 그들은 생략되어 그려져 있다)로부터 출사된 광은, 우선, 청색광 녹색광 반사의 유전체 다층막과 적색광 반사의 유전체 다층막이 십자형상으로 형성되어 이루어지는 색광 분리용 크로스 다이크로익 프리즘(804)(색광 분리 광학 소자)에 있어서, 적색광과, 청색광 및 녹색광으로 분리된다. 적색광은 반사 미러(805)와 평행화 렌즈(716)를 통과해서 제1의 편광 빔 스플릿터(808)에 입사한다. 한편, 청색광 및 녹색광은 반사 미러(806)로 반사된 후에, 녹색광 반사 다이크로익 미러(807)(색광 분리 광학 소자)에 의해서 녹색광(반사광)과 청색광(투과광)으로 분리되어, 각각의 색광은 평행화 렌즈(716)를 통과해서, 대응하는 제2 및 제3의 편광 빔 스플릿터(809, 810)에 입사한다. 3개소의 편광 빔 스플릿터(808, 809, 810)(편광 분리 광학 소자)는 그 내부에 편광 분리면(811)을 구비하고, 입사하는 광중의 P 편광 광을 투과시켜, S 편광 광을 반사시키는 것으로, P 편광 광과 S 편광 광을 분리하는 편광 분리기능을 갖고 있는 광학 소자이다. 편광 조명장치(1)로부터 출사된 광은 그 대부분이 S 편광 광이기 때문에, 제1 내지 제3의 편광 빔 스플릿터(808, 809, 810)에 입사한 각각의 색광의 대부분은, 편광 분리면(811)으로 반사되어 진행방향이 대략 90도 바뀌어지고, 인접하는 제1 내지 제3의 반사형 액정 라이트 밸브(801, 802, 803)에 입사한다. 단, 제1 내지 제3의 편광 빔 스플릿터(808, 809, 810)에 입사한 각각의 색광 중에는, S 편광 광과 편광 방향이 다른 편광 광(예를 들면, P 편광 광)이 근소하면서 혼입하고 있는 경우가 있다. 그와 같은 편광 방향이 다른 편광 광은 편광 분리면(811)을 그대로 통과하여, 편광 빔 스플릿터의 내부에서 진행방향이 바뀌어지지 않고 출사되기 때문에, 반사형 액정 라이트 밸브를 조명하는 광으로는 되지 않는다. 또한, 편광 빔 스플릿터의 입사측에 배치되어 있는 평행화 렌즈(716)의 기능은 실시예 6에서 설명한 투사형 표시장치(5)에 사용되고 있는 평행화 렌즈(716)와 같다. 따라서, 본 실시예를 대신하여, 편광 빔 스플릿터와 반사형 액정 라이트 밸브와의 사이에 평행화 렌즈를 배치하여도 좋다. 또한, 이들의 평행화 렌즈를 생략하는 것도 가능하다.

반사형 액정 라이트 밸브에 입사한 광(S 편광 광)은 각각의 액정 라이트 밸브에 있어서 외부로부터의 화상정보에 따른 광 변조를 받아, 구체적으로는 각각의 반사형 액정 라이트 밸브로부터 출사되는 광의 편광 방향을 표시정보에 대응시켜 변화시키고, 또한, 광의 진행방향이 대략 반전되어, 반사형 액정 라이트 밸브로부터 출사된다. 반사형 액정 라이트 밸브로부터 출사된 광은, 다시 편광 빔 스플릿터에 입사하지만, 이 때, 각각의 반사형 액정 라이트 밸브로부터의 출사 광은 표시정보에 따라서 부분적으로 P 편광 광으로 되어 있기 때문에, 편광 빔 스플릿터의 편광 선택기능에 의해, P 편광 광만이 편광 빔 스플릿터를 통과하여(이 단계에서 표시화상이 형성된다.) 색광 합성용 크로스 다이크로익 프리즘(812)에 도달한다. 색광 합성용 크로스 다이크로익 프리즘(812)(색광 합성 광학 소자)에 입사한 각각의 색광은 하나의 광학상에 합성되어, 투사 렌즈(714)(투사 광학계)에 의해서 컬러 화상으로서 스크린(715)상에 투사된다.

이와 같이, 반사형 액정 라이트 밸브를 써서 구성한 투사형 표시장치(6)에 있어서도, 1종류의 편광 광을 변조하는 타입의 반사형 액정 라이트 밸브가 쓰이고 있기 때문에, 종래의 조명장치를 써서 랜덤한 편광 광을 반사형 액정 라이트 밸브에 인도하면, 랜덤한 편광 광중 반이상(약 60%)은, 편광판으로 흡수되어 열로 변해 버린다. 따라서, 종래의 조명장치에서는 광의 이용 효율이 낮은 동시에, 편광판의 발열을 억제하는 대형으로 소음이 큰 냉각장치가 필요하다고 하는 문제점이 있었지만, 본 실시예의 투사형 표시장치(6)에서는 이러한 문제점이 대폭으로 해소되고 있다.

즉, 본 실시예의 투사형 표시장치(6)에서는 편광 조명장치(1)에 있어서, 한쪽의 편광 광(예를 들면, P 편광 광)만에 대해서, λ／2 위상차판(도시하지 않음)에 의해서 편광면의 회전 작용을 주고, 다른쪽의 편광 광(예를 들면, S 편광 광)과 편광면이 가지런한 상태로 한다. 그로 인해, 편광 방향이 일치한 편광 광이 제1 내지 제3의 반사형 액정 라이트 밸브(801,802, 803)에 인도되므로, 광의 이용 효율이 향상하고, 밝은 투사 화상을 얻을 수 있다. 또한, 편광판에 의한 광 흡수량이 저감하기 때문에, 편광판에서의 온도 상승이 억제된다. 그 때문에, 냉각장치의 소형화나 저소음화가 실현된다. 또한, 제1 및 제2의 광원부(101, 102)로 이루어지는 2개의 광원부를 가지며, 또한, 어느쪽의 광원부로부터의 출사 광에 관해서도 손실하지 않고 편광 방향을 가지런히 하고 있기 때문에, 밝은 투사 화상을 얻을 수 있다. 더구나, 편광 조명장치(1)에서는, 편광 분리막으로서 열적으로 안정한 유전체 다층막을 쓰고 있기 때문에, 편광 분리·합성 광학 소자(201)의 편광 분리 성능은 열적으로 안정하다. 그 때문에, 큰 광 출력이 요구되는 투사형 표시장치(6)에 있어서도 항상 안정한 편광 분리 성능을 발휘할 수 있다.

또한, 2개의 광원부(101, 102)를 쓰고 있음에도 불구하고, 조명 광의 피조명 영역에 대한 입사 각도(조명색)를 크게 하지 않고, 2개의 광원부(101, 102)로부터의 조명 광을 합성할 수 있기 때문에, 조명 광의 단면적은 1개의 광원부를 쓴 경우와 같고, 따라서, 일정 면적당의 광량을 1개의 광원부를 쓴 경우와 비교해서 2배로 할 수 있다. 따라서, 보다 밝은 투사 화상이 실현된다.

또한, 본 실시예의 투사형 표시장치(6)에 있어서도, 편광 변환 광학 소자인 집광 렌즈부(도시하지 않음)와 색광 분리용 크로스 다이크로익 프리즘(804)과의 사이에, 광로 변경 광학 소자인 반환 반사 미러(도시하지 않음)를 배치하고 있기 때문에, 실시예 6에서 진술한 바와 같이, 1방향의 두께를 엷게 한 박형의 투사형 표시장치를 실현할 수 있다.

더욱이, 본 실시예의 투사형 표시장치(6)에 있어서도, 전술한 바와 같이, 제1 및 제2의 광원부(101, 102)중, 어느 한쪽을 착탈가능하게 하거나, 제1 및 제2의 광원부(101, 102)에 발광 스펙트럼이나 휘도 특성이 서로 다른 2종류의 광원 램프를 쓰거나, 2개의 광원 램프를 선택적으로 점등 가능하게 하는 구성으로 할 수 있고, 전술한 바와 같은 효과를 얻을 수 있다.

또한, 각각의 편광 빔 스플릿터(808, 809, 810)의 입사측과, 각각의 편광 빔 스플릿터(808, 809, 810)의 출사측 또는 색광 합성용 크로스 다이크로익 프리즘의 출사측의 어느 하나에, 편광판을 배치하여도 좋고, 그 경우에는, 표시화상의 대조비를 향상할 수 있는 가능성이 있다.

또한, 편광 조명장치(1) 대신에, 앞에 진술한 편광 조명장치(2 내지 4)를 쓰더라도 좋은 것은 물론이다.

(그 밖의 실시예)

투과형 액정 라이트 밸브를 쓴 투사형 표시장치에 있어서는, 실시예 6의 투사형 표시장치(5)에서 쓴 크로스 다이크로익 프리즘(713)을 대신하여, 2장의 다이크로익 미러에 의해서 색광 합성 광학 소자를 구성한, 소위 미러 광학계에 대해서도, 본 발명의 편광 조명장치를 적용할 수 있다. 미러 광학계의 경우에는 3개소의 액정 라이트 밸브와 편광 조명장치와의 사이의 광로의 길이를 같게 할 수 있기 때문에, 실시예 1에 나타내는 바와 같은 도광수단(750)을 쓰지 않아도, 밝은 얼룩이나 색 얼룩이 적은 효과적인 조명을 행할 수 있는 특징이 있다.

상기의 어떤 실시예에 있어서도, 집광 렌즈부(401)에 있어서는 P 편광 광을 S 편광 광으로 변환하고, S 편광상태의 광을 조명 광으로서 쓰고 있지만, 반대로 S 편광 광을 P 편광 광으로 변환하고, P 편광상태의 광을 조명 광으로서 쓰더라도 좋다. 이 경우에는 λ／2 위상차판(421)의 위상차층(422)을 S 편광 광에 의한 2차 광원상이 형성되는 위치에 배치하면 좋다. 또한, P 편광 광 및 S 편광 광의 쌍방에 대해서 편광면의 회전작용을 줌으로써, 편광면이 가지런해도 좋다. 이 경우에는 쌍방의 편광 광에 의한 2차 광원상이 형성되는 위치에 위상차층을 배치하면 좋다.

또한, 상기의 예에서는, λ／2 위상차판, λ／4 위상차판으로서 일반적인 고분자 필름으로 이루어지는 것을 상정하고 있다. 더구나, 이들의 위상차판을 트위스티드 네메틱 액정(twisted nematic liquid crystal, TN 액정)을 써서 구성하여도 좋다. TN 액정을 쓴 경우에는, 위상차판의 파장 의존성을 작게 할 수 있기 때문에, 일반적인 고분자 필름을 쓴 경우에 비해서, λ／2 위상차판 및 λ／4 위상차판의 편광 변환성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 편광 조명장치에서는, 제1 및 제2의 광원부로부터 출사된 랜덤한 편광 광을 편광 분리·합성 광학 소자로 각각 2종류의 편광 광으로 방향 분리한 후, 각 편광 광을 소정의 영역에 인도하여 편광 방향을 일치한다. 따라서, 제1 및 제2의 광원부로부터 방사된 랜덤한 편광 광의 거의 모두를 P 편광 광 또는 S 편광 광에 일치하고, 또한, 합성한 상태로 피조명 영역에 조사할 수 있으므로, 피조명 영역을 밝게 조명할 수 있다고 하는 효과를 갖는다. 또한, 2개의 광원부를 쓰고 있음에도 불구하고, 조명 광의 피조명 영역에 대한 입사 각도(조명각)를 크게하지 않고, 2개의 광원부로부터의 조명 광을 합성할 수 있기 때문에, 조명 광의 단면적은 1개의 광원부를 쓴 경우와 같고, 따라서, 일정 면적당 광량을 1개의 광원부를 쓴 경우와 비교해서 2배로 할 수 있기 때문에, 이 점에서도 피조명 영역을 더한층 밝게 조명할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.

Claims (14)

1. 제1의 면측으로부터 입사한 광을 2종류의 편광 광으로 분리하여, 한 쪽을 제3의 면측으로 출사하고, 다른 쪽을 제4의 면측으로 출사하는 제1의 편광 분리막과, 제2의 면측으로부터 입사한 광을 2종류의 편광 광으로 분리하여, 한 쪽을 제4의 면측으로 출사하고, 다른 쪽을 제5의 면측으로 출사하는 제2의 편광 분리막을 갖는 대략 6면체 형상의 편광 분리·합성 광학 소자와,

   전기 편광 분리·합성 광학 소자의 제1, 제2의 면에 각각 광을 입사시키는 제1, 제2의 광원부와,

   전기 편광 분리·합성 광학 소자의 제3의 면측에 배치되어, 각각 입사광의 진행방향을 대략 반전시킴과 동시에 집광상을 형성하는 복수의 미소 집광 반사 소자를 구비한 제1의 집광 반사 광학 소자와,

   전기 편광 분리·합성 광학 소자의 제4의 면측에 배치되어, 각각 입사광의 진행방향을 대략 반전시킴과 동시에 집광상을 형성하는 복수의 미소 집광 반사 소자를 구비한 제2의 집광 반사 광학 소자와,

   전기 편광 분리·합성 광학 소자의 제5의 면측에 배치되어, 각각 입사광의 진행방향을 대략 반전시킴과 동시에 집광상을 형성하는 복수의 미소 집광 반사 소자를 구비한 제3의 집광 반사 광학 소자와,

   전기 편광 분리·합성 광학 소자의 제3의 면과 전기 제1의 집광 반사 광학 소자와의 사이에 배치된 제1의 편광상태 변환 광학 소자와,

   전기 편광 분리·합성 광학 소자의 제4의 면과 전기 제2의 집광 반사 광학 소자와의 사이에 배치된 제2의 편광상태 변환 광학 소자와,

   전기 편광 분리·합성 광학 소자의 제5의 면과 전기 제3의 집광 반사 광학 소자와의 사이에 배치된 제3의 편광상태 변환 광학 소자와,

   전기 편광 분리·합성 광학 소자의 제6의 면측에 배치되어, 전기 편광 분리·합성 광학 소자로부터 출사된 광의 편광 방향을 정렬하는 편광 변환 광학 소자를 구비한 편광 조명장치이고,

   전기 제1의 집광 반사 광학 소자 및 전기 제3의 집광 반사 광학 소자의 전기 미소 집광 반사 소자에 의해서 반사되어 전기 편광 변환 광학 소자에 입사하는 광의 주광선과, 전기 제2의 집광 반사 광학 소자의 전기 미소 집광 반사 소자에 의해서 반사되어 전기 편광 변환 광학 소자에 입사하는 광의 주광선과는, 서로 평행하고, 또한 겹치지 않는 것을 특징으로 하는 편광 조명장치.
2. 제 1항에 있어서, 전기 제1의 집광 반사 광학 소자는 전기 편광 분리·합성 광학 소자의 전기 제3의 면과 거의 평행하게 배치되고,

   전기 제2의 집광 반사 광학 소자는, 전기 편광 분리·합성 광학 소자의 전기 제4의 면과 거의 평행하게 배치되며,

   전기 제3의 집광 반사 광학 소자는, 전기 편광 분리·합성 광학 소자의 전기 제5의 면과 거의 평행하게 배치되고,

   전기 제1의 집광 반사 광학 소자, 전기 제2의 집광 반사 광학 소자, 전기 제3의 집광 반사 광학 소자는, 전기 제1의 집광 반사 광학 소자 및 전기 제3의 집광 반사 광학 소자의 전기 미소 집광 반사 소자에 의해서 반사되어 전기 편광 변환 광학 소자에 입사하는 광의 주광선과, 전기 제2의 집광 반사 광학 소자의 전기 미소 집광 반사 소자에 의해서 반사되어 전기 편광 변환 광학 소자에 입사하는 광의 주광선과는, 서로 평행하고, 또한 겹치지 않도록 배치되어 구성되는 것을 특징으로 하는 편광 조명장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 전기 미소 집광 반사 소자의 개구형상은 피조명 영역의 형상과 상사(相似)형인 것을 특징으로 하는 편광 조명장치.
4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 전기 편광 변환 광학 소자의 입사면측 또는 출사면측에는 전기 편광 분리·합성 광학 소자로부터 출사된 광을 집광하기 위해서 복수의 집광소자를 구비한 집광 광학 소자가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 편광 조명장치.
5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서, 전기 편광 변환 광학 소자의 출사면측에는 전기 편광 변환 광학 소자로부터 출사된 광을 피조명 영역상에 중첩하는 중첩 광학 소자가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 편광 조명장치.
6. 제 l항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 편광 변환 광학 소자의 출사면측에는 전기 편광 변환 광학 소자로부터 출사된 광의 광로를 변경하는 광로 변경 광학 소자가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 편광 조명장치.
7. 제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서, 전기 제1 내지 제3의 집광 반사 광학 소자의 전기 미소 집광 반사 소자는 곡면 반사 미러로 구성되는 것을 특징으로 하는 편광 조명장치.
8. 제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서, 전기 제1 내지 제3의 집광 반사 광학 소자의 전기 미소 집광 반사 소자는 렌즈와, 전기 렌즈의 전기 편광 분리·합성 광학 소자와는 반대측의 면에 설치된 반사면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 편광 조명장치.
9. 제 1항 내지 제 8항중 어느 한 항에 기재된 편광 조명장치와,

   전기 편광 조명장치로부터 출사된 광을 변조하는 광 변조 소자와,

   전기 광 변조 소자에 의해서 변조된 광을 투사하는 투사 광학계를 갖는 것을 특징으로 하는 투사형 표시장치.
10. 제 1항 내지 제 8항중 어느 한 항에 기재된 편광 조명장치와,

    전기 편광 조명장치로부터 출사된 광을 복수의 색광으로 분리하는 색광 분리 광학 소자와,

    전기 색광 분리 광학 소자에 의해서 분리된 색광을 각각 변조하는 복수의 광 변조 소자와,

    전기 복수의 광 변조 소자에 의해서 변조된 광을 합성하는 색광 합성 광학 소자와,

    전기 색광 합성 광학 소자에 의해서 합성된 광을 투사하는 투사 광학계를 갖는 것을 특징으로 하는 투사형 표시장치.
11. 제 1항 내지 제 8항중 어느 한 항에 기재된 편광 조명장치와,

    전기 편광 조명장치로부터 출사된 광을 변조하는 반사형 광 변조 소자와,

    전기 편광 조명장치로부터 출사된 광 및 전기 반사형 광 변조 소자에 의해서 변조된 광에 포함되는 복수의 편광 성분을 분리하는 편광 분리 광학 소자와,

    전기 반사형 광 변조 소자에 의해서 변조되어, 전기 편광 분리 광학 소자를 통해서 출사된 광을 투사하는 투사 광학계를 갖는 것을 특징으로 하는 투사형 표시장치.
12. 제 1항 내지 제 8항중 어느 한 항에 기재된 편광 조명장치와,

    전기 편광 조명장치로부터 출사된 광을 복수의 색광으로 분리하는 색광 분리 광학 소자와,

    전기 색광 분리 광학 소자에 의해서 분리된 색광을 각각 변조하는 복수의 반사형 광 변조 소자와,

    전기 색광 분리 광학 소자에 의해서 분리된 각 색광 및 전기 반사형 광 변조 소자에 의해서 변조된 각 색광에 포함되는 복수의 편광 성분을 분리하는 복수의 편광 분리 광학 소자와,

    각각의 전기 반사형 광 변조 소자에 의해서 변조되어, 각각의 전기 편광 분리 광학 소자를 통해서 출사된 광을 합성하는 색광 합성 광학 소자와,

    전기 색광 합성 광학 소자에 의해서 합성된 광을 투사하는 투사 광학계를 갖는 것을 특징으로 하는 투사형 표시장치.
13. 제 9항 내지 제 12항중 어느 한 항에 있어서, 전기 제1, 제2의 광원부중, 최소한 한쪽이 착탈가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시장치.
14. 제 9항 내지 제 12항중 어느 한 항에 있어서, 전기 제1, 제2의 광원부중, 최소한 한쪽이 선택 점등 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시장치.