JP2002277829A - 偏光照明装置および投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インテグレータ光学系と偏光変換光学系を組
み合わせた光利用効率の高い偏光照明装置を小型でコン
パクトに構成すること。 【解決手段】 偏光照明装置１は、偏光方向がランダム
な光を出射する光源部２と、矩形状の外形を有する複数
の矩形集光レンズから構成され、前記光源から出射され
る光を集光して、複数の２次光源像を形成するための第
１のレンズ板３と、前記複数の２次光源像が形成される
位置の近傍に置かれ、集光レンズアレイ、偏光分離プリ
ズムアレイ４２０、λ／２位相差板４３０、および出射
側レンズ４４０を備えた第２のレンズ板４とを有してい
る。インテグレータ光学系を構成する第１のレンズ板３
によって微小な２次光源像を生成した段階で、偏光光の
分離が行なわれる。よって、偏光光の分離に伴う光路の
空間的な広がりを抑制できるので、偏光変換光学系を備
えているにもかかわらず、偏光照明装置の小型化を達成
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、偏光方向を揃えた
偏光光を用いて矩形の照明領域などを均一に照明する偏
光照明装置に関するものである。また、本発明は、この
偏光照明装置から出射された偏光光を液晶ライトバルブ
により変調して映像をスクリーン上に拡大表示する投写
型表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶ライトバルブ等の矩形の照明領域を
均一に照明する光学系としては、従来より、２枚のレン
ズ板を用いたインテグレータ光学系が知られている。イ
ンテグレータ光学系は、例えば、特開平３−１１１８０
６号公報に開示されており、液晶ライトバルブを用いた
投写型表示装置の照明装置としてすでに実用化されてい
る。

【０００３】インテグレータ光学系は、原理的には露光
機に使用されているものと同一であり、光源からの光束
を、第１のレンズ板を構成している複数の矩形集光レン
ズによって分割して、各矩形集光レンズにより切りださ
れたイメージ（光源像）を各矩形集光レンズに対応した
集光レンズ群を備えた構成の第２のレンズ板を介して一
か所の照明領域上に重畳結像させるものである。この光
学系では、光源光の利用効率（照明効率）が向上すると
共に、液晶ライトバルブを照明する光の強度分布をほぼ
一様にすることができる。

【０００４】一方、偏光光を変調するタイプの液晶ライ
トバルブを用いた一般的な投写型表示装置では、一種類
の偏光光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発
する光源からの光の内の約半分は利用されない。そこ
で、利用されない光を利用可能とすることにより光の利
用効率を高めるようにした提案がなされている。代表的
な例は、ＥＵＲＯＤＩＳＰＬＡＹ ’９０ ＰＲＯＣＥ
ＥＤＩＮＧＳの６４頁から６７頁に開示されていよう
に、主に偏光ビームスプリッターとλ／２位相差板を備
えた偏光変換光学系を利用している。偏光変換光学系
は、液晶ライトバルブでは利用できない種類の偏光光
を、当該液晶ライトバルブが利用できる種類の偏光光に
変換して、光源光の利用効率を高めるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、上記のインテ
グレータ光学系と偏光変換光学系を組み合わせることに
より、光源光からの光の利用効率を一層向上させること
が可能である。しかし、これらを単純に組み合わせた場
合には、光学系全体の横幅が約２倍に拡大してしまう。
このため、Ｆナンバーの小さな極めて大口径の投写レン
ズを使用しない限り、投写型表示装置における光利用効
率を向上できないばかりか、光学系の小型化を達成する
ことが困難になってしまう。

【０００６】本発明の課題は、この点に鑑みて、インテ
グレータ光学系と偏光変換光学系を組み合わせた光利用
効率の高い偏光照明装置を小型でコンパクトに構成する
ことにある。

【０００７】また、本発明の課題は、このような光利用
効率が高く、小型でコンパクトな偏光照明装置を用いる
ことにより、Ｆナンバーの小さい大口径の投写レンズを
使用することなく、明るい投写画像を得ることの可能な
投写型表示装置を実現することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の偏光照明装置は、偏光方向がランダムな
光を出射する光源部と、矩形状の外形を有する複数の矩
形集光レンズから構成され、前記光源部から出射される
光を集光して複数の２次光源像を形成するためのレンズ
板と、前記複数の２次光源像が形成される位置の近傍に
配置された、集光レンズアレイと偏光分離プリズムアレ
イと偏光変換素子と、を有し、前記集光レンズアレイは
複数の集光レンズからなり、前記偏光分離プリズムアレ
イは、前記複数の矩形集光レンズによって集光される複
数の光のそれぞれを隣り合う一対のＰ偏光光とＳ偏光光
とに分離するものであって、複数の偏光ビームスプリッ
ターと複数の反射ミラーとから構成され、前記偏光変換
素子は、前記Ｐ偏光光とＳ偏光光の偏光方向を揃えるも
のであって、前記偏光分離プリズムアレイの出射面の側
に配置されており、前記光源部の光軸と前記レンズ板と
は、システム光軸に対して前記偏光ビームスプリッター
の横幅の半分の量だけ平行移動した位置に配置されてい
る構成を採用している。さらに、前記集光レンズアレイ
を構成する前記集光レンズの横幅は、前記偏光ビームス
プリッターの横幅に等しいことを特徴とする。または、
前記偏光ビームスプリッターの横幅の２倍に等しく、前
記集光レンズは前記偏光ビームスプリッターの横幅の半
分の量だけ、前記偏光ビームスプリッターの横幅方向に
向けて移動した位置に配置されていることを特徴とす
る。

【０００９】本発明の偏光照明装置においては、複数の
微小な矩形集光レンズからなる第１のレンズ板によって
複数の微小な光束（２次光源像）を形成し、これらの光
束を偏光方向が異なるＰ偏光光およびＳ偏光光に分離し
た後に、一方の偏光光または双方の偏光光の偏光面を回
転させて、偏光面が揃った状態にしている。したがっ
て、偏光方向の揃った一種類の偏光光を照射することが
できる。このため、光利用効率が高く高品位な照明光を
得ることができる。

【００１０】また、偏光ビームスプリッターを単純に用
いて偏光照明光学系を構成することは可能であるが、そ
の場合には、光学系全体の横幅が約２倍に拡大してしま
うので、光学系の小型化が極めて困難となる等の不都合
を生ずる。本発明では、インテグレータ光学系の特徴で
ある微小な２次光源像の生成というプロセスを利用して
偏光光の分離を行なっているので、偏光光の分離に伴う
光路の空間的な広がりを抑制できる。したがって、偏光
変換光学系を備えているにもかかわらず、偏光照明装置
の小型化を達成できる。

【００１１】一方、本発明の投写型表示装置は、その照
明装置として上記構成の偏光照明装置を備えたことを特
徴としている。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の偏光照明装置において
は、前記第２のレンズ板を構成する前記集光レンズは、
前記第１のレンズ板を構成する前記矩形集光レンズと相
似形とすることができる。

【００１３】この代わりに、前記第２のレンズ板を構成
する前記集光レンズのそれぞれの大きさおよび形状を異
なったものにしてもよい。すなわち、前記第１のレンズ
板を構成する前記矩形集光レンズのそれぞれによって形
成される２次光源像の大きさおよび形状に対応させて、
これらの２次光源像が形成される前記偏光ビームスプリ
ッターのそれぞれの大きさおよび形状を設定する構成を
採用することができる。この場合には、前記第２のレン
ズ板を構成している各集光レンズも、対応する偏光ビー
ムスプリッターの大きさおよび形状に対応した大きさお
よび形状となるように設定される。

【００１４】このように、形成される２次光源像の大き
さ及び形状に対応させて、すなわち、当該２次光源像を
包含するに足る大きさ及び形状となるように各集光レン
ズおよび偏光ビームスプリッターの大きさおよび形状を
設定すれば、光の利用効率を向上させることができる。
また、照度分布の均一化を図ることができる。

【００１５】なお、一般的には、システム光軸の側であ
る中心側において大きな２次光源像が形成され、その周
辺側に向かうに伴って、形成される２次光源像は小さく
なる。したがって、中心側の集光レンズおよび偏光ビー
ムスプリッターを大きなものとし、周辺側のものを小さ
なものとすればよい。

【００１６】ここで、集光レンズは同一の大きさおよび
形状のものを使用し、各偏光ビームスプリッターのみ
を、それらの大きさおよび形状が、形成される２次光源
像に対応するものとなるようにしてもよい。この場合に
おいても、光の利用効率を向上させることができ、ま
た、照度分布の均一化を図ることができる。

【００１７】次に、第１のレンズ板により形成される２
次光源像が偏光ビームスプリッターの部分に位置するよ
うに、光源部はその光源光軸がシステム光軸に対して僅
かな角度をなすように配置する必要がある。この代わり
に、変角プリズムを配置することで、光源光軸Ｒをシス
テム光軸Ｌと一致させ、光源部を傾けずに配置させるこ
とが出来る。例えば、光源部と第１のレンズ板の間に、
変角レンズを配置する構成を採用することができる。変
角レンズは、第１のレンズ板に対して一体化させること
もできる。

【００１８】変角レンズを使用する代わりに、第１のレ
ンズ板を構成する矩形集光レンズを偏心系のレンズとす
ることもできる。この代わりに、第２のレンズ板の側の
集光レンズアレイを構成する集光レンズを偏心系レンズ
としてもよい。第２のレンズ板の側の集光レンズアレイ
を構成する集光レンズを偏心系レンズとする場合には、
各偏心系レンズの偏心量および反射ミラーの反射膜の角
度を調整することにより、第２のレンズ板の構成要素で
ある出射側レンズを省略することができる。

【００１９】一方、光源部の光源光軸がシステム光軸に
対して傾斜するように光学系を構成する代わりに、次の
構成を採用して、第１のレンズ板により形成される２次
光源像を偏光ビームスプリッターの部分に位置させるこ
ともできる。すなわち、光源光軸がシステム光軸に対し
て、偏光ビームスプリッターの横幅の半分の量だけ当該
偏光ビームスプリッターの配列方向に向けて平行移動し
た状態となるように光学系を構成すればよい。この場合
には、光源光軸の移動に対応させて、第１のレンズ板も
同一の量だけ同一方向に平行移動させて、当該第１のレ
ンズ板の中心を光源光軸に合わせる。

【００２０】なお、第２のレンズ板の集光レンズアレイ
を構成している集光レンズは、実際に必要な部分は偏光
ビームスプリッターの横幅に対応する部分である。した
がって、各集光レンズの横幅を、少なくとも、偏光ビー
ムスプリッターの横幅に等しい寸法に設定すればよい。

【００２１】また、λ／２位相差板としてはＴＮ（ツイ
ステッド・ネマチック）液晶で形成されたものを使用す
ることができる。

【００２２】次に、前述した偏光分離プリズムアレイ
は、偏光ビームスプリッターとして、内部に偏光分離膜
が形成された四角柱状のプリズム合成体を有していると
共に、反射ミラーとして、内部に反射膜が形成された四
角柱状のプリズム合成体を有している構成のものを採用
できる。

【００２３】この場合、偏光分離膜が形成されたプリズ
ム合成体と反射ミラーが形成されたプリズム合成体は、
システム光軸に対して直角の方向に一列に配列した構成
とすることができる。

【００２４】例えば、偏光分離膜が形成されたプリズム
合成体と反射ミラーが形成されたプリズム合成体は、シ
ステム光軸光軸に対して直角の方向に交互に配列すると
共に、偏光分離膜のそれぞれをシステム光軸に対してほ
ぼ同一の傾斜角度となるように配列した構成を採用でき
る。

【００２５】この代わりに、偏光分離膜が形成されたプ
リズム合成体と反射ミラーが形成されたプリズム合成体
を、システム光軸に対して直角の方向に配列すると共
に、偏光分離膜のそれぞれがシステム光軸の両側では、
当該光軸に対して左右対称な傾斜角度となるように配列
する構成を採用してもよい。

【００２６】一方、上記の各構成の偏光照明装置を備え
た本発明の投写型表示装置においては、一般的には、偏
光照明装置からの光束を少なくとも２つの光束に分離す
る色光分離手段と、変調手段によって変調された後の変
調光束を合成する色光合成手段とを有し、当該色光合成
手段により得られた合成光束を投写光学系を介してスク
リーン上にカラー画像として投写表示する構成とされ
る。

【００２７】

【実施例】以下に、図面を参照して本発明の各実施例を
説明する。

【００２８】（実施例１）図１は、実施例１の偏光照明
装置の要部を平面的にみた概略構成図である。本例の偏
光照明装置１はシステム光軸Ｌに沿って配置した光源部
２、第１のレンズ板３、第２のレンズ板４から大略構成
されている。光源部２から出射された光は、第１のレン
ズ板３により第２のレンズ板４内に集光され、第２のレ
ンズ板４を通過する過程においてランダムな偏光光は偏
光方向が揃った１種類の偏光光に変換され、照明領域５
に至るようになっている。

【００２９】光源部２は、光源ランプ２０１と、放物面
リフレクター２０２から大略構成されている。光源ラン
プ２０１から放射されたランダムな偏光光は、放物面リ
フレクター２０２によって一方向に反射されて、略平行
な光束となって第１のレンズ板３に入射される。ここ
で、放物面リフレクター２０２に代えて、楕円面リフレ
クター、球面リフレクターなども用いることができる。
光源光軸Ｒはシステム光軸Ｌに対して一定の角度だけ傾
斜させてある。

【００３０】図２には第１のレンズ板３の外観を示して
ある。この図に示すように、第１のレンズ板３は矩形状
の輪郭をした微小な矩形集光レンズ３０１が縦横に複数
配列した構成である。第１のレンズ板３に入射した光
は、矩形集光レンズ３０１の集光作用により、システム
光軸Ｌと垂直な平面内に矩形集光レンズ３０１の数と同
数の集光像を形成する。この複数の集光像は光源ランプ
の投写像に他ならないため、以下では２次光源像と呼ぶ
ものとする。

【００３１】次に、再び図１を参照して本例の第２のレ
ンズ板４について説明する。第２のレンズ板４は、集光
レンズアレイ４１０、偏光分離プリズムアレイ４２０、
λ／２位相差板４３０、及び出射側レンズ４４０から構
成される複合積層体であり、第１のレンズ板３による２
次光源像が形成される位置の近傍における、システム光
軸Ｌに対して垂直な平面内に配置されている。この第２
のレンズ板４は、インデクレータ光学系の第２のレンズ
板としての機能、偏光分離素子としての機能、および偏
光変換素子としての機能を併せ持っている。

【００３２】集光レンズアレイ４１０は第１のレンズ板
３とほぼ同様な構成となっている。即ち、第１のレンズ
板３を構成する矩形集光レンズ３０１と同数の集光レン
ズ４１１を複数配列したものであり、第１のレンズ板３
からの光を集光する作用がある。集光レンズアレイ４１
０は、インテグレータ光学系の第２のレンズ板に相当す
るものである。

【００３３】集光レンズアレイ４１０を構成する集光レ
ンズ４１１と第１のレンズ板３を構成する矩形集光レン
ズ３０１とは、全く同一の寸法形状及びレンズ特性を有
する必要はない。光源部２からの光の特性に応じて各々
最適化されることが望ましい。しかし、偏光ビームプリ
ズムアレイ４２０に入射する光は、その主光線の傾きが
システム光軸Ｌと平行であることが理想的である。この
点から、集光レンズ４１１は第１のレンズ板３を構成す
る矩形集光レンズ３０１と同一のレンズ特性を有するも
のか、或いは矩形集光レンズ３０１と相似形の形状をし
ている同一レンズ特性を有するものとする場合が多い。

【００３４】図３には偏光分離プリズムアレイ４２０の
外観を示してある。この図に示すように、偏光分離プリ
ズムアレイ４２０は、内部に偏光分離膜を備えた四角柱
状のプリズム合成体からなる偏光ビームスプリッター４
２１と、同じく内部に反射膜を備えた四角柱状のプリズ
ム合成体からなる反射ミラー４２２とからなる対を基本
構成単位とし、その対を平面的に複数配列（２次光源像
が形成される平面内に配列される）したものである。集
光レンズアレイ４１０を構成する集光レンズ４１１に対
して１対の基本構成単位が対応するように規則的に配置
されている。また、１つの偏光ビームスプリッター４２
１の横幅Ｗｐと１つの反射ミラー４２２の横幅Ｗｍは等
しい。さらに、この例では集光レンズアレイ４１０を構
成する集光レンズ４１１の横幅の１／２となるように、
ＷｐおよびＷｍの値は設定されているが、これに限定さ
れない。

【００３５】ここで、第１のレンズ板３により形成され
る２次光源像が偏光ビームスプリッター４２１の部分に
位置するように、偏光分離プリズムアレイ４２０を含む
第２のレンズ板４が配置されている。そのために、光源
部２はその光源光軸Ｒがシステム光軸Ｌに対して僅かに
角度をなすように配置されている。

【００３６】図１および図３を参照して説明すると、偏
光分離プリズムアレイ４２０に入射したランダムな偏光
光は偏光ビームスプリッター４２１により偏光方向の異
なるＰ偏光光とＳ偏光光の２種類の偏光光に分離され
る。Ｐ偏光光は進行方向を変えずに偏光ビームスプリッ
ター４２１をそのまま通過する。他方、Ｓ偏光光は偏光
ビームスプリッター４２１の偏光分離膜４２３で反射し
て進行方向を約９０度変え、隣接する反射ミラー４２２
（対をなす反射ミラー）の反射面４２４で反射して進行
方向を約９０度変え、最終的にはＰ偏光光とほぼ平行な
角度で偏光分離プリズムアレイ４２０より出射される。

【００３７】偏光分離プリズムアレイ４２０の出射面に
は、λ／２位相差膜４３１が規則的に配置されたλ／２
位相差板４３０が設置されている。すなわち、偏光分離
プリズムアレイ４２０を構成する偏光ビームスプリッタ
ー４２１の出射面部分にのみλ／２位相差膜４３１が配
置され、反射ミラー４２２の出射面部分にはλ／２位相
差膜４３１は配置されていない。この様なλ／２位相差
膜４３１の配置状態により、偏光ビームスプリッター４
２１から出射されたＰ偏光光は、λ／２位相差膜４３１
を通過する際に偏光面の回転作用を受けＳ偏光光へと変
換される。他方、反射ミラー４２２から出射されたＳ偏
光光はλ／２位相差膜４３１を通過しないので、偏光面
の回転作用は一切受けず、Ｓ偏光光のままλ／２位相差
板４３０を通過する。以上をまとめると、偏光分離プリ
ズムアレイ４２０とλ／２位相差板４３０により、ラン
ダムな偏光光は１種類の偏光光（この場合はＳ偏光光）
に変換されたことになる。

【００３８】このようにしてＳ偏光光に揃えられた光束
は、出射側レンズ４４０により照明領域５へと導かれ、
照明領域５上で重畳結合される。すなわち、第１のレン
ズ板３により切り出されたイメージ面は、第２のレンズ
板４により照明領域５上に重畳結像される。これと同時
に、途中の偏光分離プリズムアレイ４２０によりランダ
ムな偏光光は偏光方向が異なる２種類の偏光光に空間的
に分離され、λ／２位相差板４３０を通過する際に１種
類の偏光光に変換されて、殆ど全ての光が照明領域５へ
と達する。このため、照明領域５は殆ど１種類の偏光光
でほぼ均一に照明されることになる。

【００３９】以上説明したように、本例の偏光照明装置
１によれば、光源部２から放射されたランダムな偏光光
を第１のレンズ板３により偏光分離プリズムアレイ４２
０の所定の微小な領域に集光し、偏光方向が異なる２種
類の偏光光に空間的に分離した後、各偏光光をλ／２位
相差板４３０の所定の領域に導いて、Ｐ偏光光をＳ偏光
光に変換する。従って、光源部２から放射されたランダ
ムな偏光光を殆どＳ偏光光に揃えた状態で照明領域５に
照射出来るという効果を奏する。また、偏光光の変換過
程においては光損失を殆ど伴わないため、光源光の利用
効率が極めて高いという特徴を有する。

【００４０】さらに、本例では、横長の矩形形状である
照明領域５の形状に合わせて、第１のレンズ板３を構成
する微小な矩形集光レンズ３０１を横長の矩形形状と
し、同時に、偏光分離プリズムアレイ４２０から出射さ
れた２種類の偏光光を横方向に分離する形態となってい
る。このため、横長の矩形形状を有する照明領域５を照
明する場合でも、光量を無駄にすることなく、照明効率
を高めることが出来る。

【００４１】一般に偏光ビームスプリッターを用いてラ
ンダムな偏光光をＰ偏光光とＳ偏光光に単純に分離する
と、偏光ビームスプリッターから出射される光束の幅は
２倍に広がり、それに応じて光学系も大型化してしま
う。しかし、本発明の偏光照明装置では、インテグレー
タ光学系の特徴である微小な２次光源像の生成というプ
ロセスを上手く利用して、偏光光を分離することに起因
して生ずる光束幅の広がりを吸収しているので、光束の
幅は広がらず、小型の光学系を実現できる特徴がある。

【００４２】（実施例２）実施例１においては、第１の
レンズ板３により形成される２次光源像が偏光ビームス
プリッター４２１の部分に位置するように、光源部２は
その光源光軸Ｒがシステム光軸Ｌに対して僅かな角度を
なすように配置する必要があったが、変角プリズムを配
置することで、光源光軸Ｒをシステム光軸Ｌと一致さ
せ、光源部を傾けずに配置させることが出来る。

【００４３】図４に示す実施例２に係わる偏光照明装置
１０は、変角プリズムを使用した例である。この図に示
すように、偏光照明装置１０では、変角プリズム６が光
源部２と第１のレンズ板３の間に配置されている。光源
部２から変角プリズム６に入射した光は、変角プリズム
により進行方向を僅かに曲げられ、垂直ではないある角
度を伴って第１のレンズ板３に入射し、偏光ビームスプ
リッター４２１の所定の位置に達する。

【００４４】このようにして、第１のレンズ板３により
形成される２次光源像の位置を変角プリズム６を設置す
ることにより自在に設定できる。したがって、光源部２
をシステム光軸Ｌ上に配置することが出来、光学系の作
製がより簡単、且つ容易となる。

【００４５】ここで、本例では、変角プリズム６を第１
のレンズ板３の入射側の面に対して一体化してある。こ
のために、変角プリズム６と第１のレンズ板３との間で
光の反射損失の原因となる界面の数を減少できる。変角
プリズム６を第１のレンズ板３に対して一体化すること
により、光源部２からの光を、損失することなく第２の
レンズ板４へ導くことが出来る。

【００４６】（実施例３）システム光軸Ｌに対して僅か
に傾けた状態で配置する必要がある光源部２をシステム
光軸Ｌ上に配置できるようにするためには、上記の実施
例２で示した方法以外にも、第１のレンズ板３を構成す
る矩形集光レンズ３０１を偏心系のレンズにする方法に
よっても実現可能である。図５に示す実施例３は、この
ような構成を備えた偏光照明装置である。

【００４７】図５に示すように、本例の照明装置１００
では偏心系微小集光レンズ３１０により第１のレンズ板
３を構成し、第１のレンズ板３を出射する光束の主光線
を僅かに傾け、偏光ビームスプリッター４２１の所定の
位置に２次光源像が形成されるように設定してある。こ
のため、光源部２をシステム光軸Ｌ上に配置でき、光学
系の作製がより簡単、且つ容易となる。

【００４８】（実施例４）上記の実施例１乃至３におい
て用いた第２のレンズ板４は、何れも集光レンズアレイ
４１０と出射側レンズ４４０を備えている。偏光ビーム
プリズムアレイ４１０に入射する光は、その主光線の傾
きがシステム光軸Ｌと平行であることが理想的であるこ
とから、集光レンズアレイ４２１は第１のレンズ板３を
構成する矩形集光レンズ３０１と同一のレンズにより構
成される場合が多く、また、出射側レンズ４４０は第２
のレンズ板４上のシステム光軸Ｌから離れた異なる位置
を通過した光束を所定の照明領域５上に重畳結合させる
ために必要である。

【００４９】しかし、集光レンズアレイ４１０を偏心系
のレンズとすると共に、反射ミラー４２２の反射面４２
４の設置角度を工夫することにより、出射側レンズ４４
０を省略することが可能である。図６には、この構成を
備えた実施例４に係わる偏光照明装置を示してある。

【００５０】図６に示すように、本例では偏心系集光レ
ンズ４１２、４１３を用いて集光レンズアレイ４１０を
構成しているため、集光レンズアレイ４１０の部分にお
いて偏光ビームスプリッター４２１を通過するＰ偏光光
の主光線を照明領域の中心５１に向けることが出来る。
システム光軸Ｌから離れた位置にある偏光ビームスプリ
ッター４２１を通過する光束に対しては、偏心系集光レ
ンズ４１２の偏心量を大きくすることにより対応でき
る。一方、偏光ビームスプリッター４２１及び反射ミラ
ー４２２を経て出射されるＳ偏光光に対しても、反射ミ
ラー４２２の反射面４２４の設置角度を適当な値とする
ことで、Ｓ偏光光の主光線を照明領域の中心５１に向け
ることが出来る。勿論、この場合には、システム光軸Ｌ
からの距離に応じて反射面の設置角度を個々に最適化す
る必要がある。

【００５１】以上のような構成とすることにより、出射
側レンズ４４０は不要となり、光学系の低コスト化が可
能となる。

【００５２】また、本例のように出射側レンズを使用し
ない構成では、集光レンズアレイ４１０の設置場所は偏
光分離プリズムアレイ４２０の光源側に限定されること
はなく、集光レンズアレイ４１０を構成する偏心系集光
レンズ４１２、４１３のレンズ特性、及び偏光分離プリ
ズムアレイ４２０の偏光分離膜４２３と反射膜４２４の
配置角度によっては、集光レンズアレイ４１０を偏光分
離プリズムアレイ４２０よりも照明領域５の側に設置す
ることもできる。

【００５３】（実施例５）上記の実施例１乃至３におい
ては、何れの場合も光源部２及び第１のレンズ板３をシ
ステム光軸Ｌ上に配置し、光源部２の向きや、或いは第
１のレンズ板３のレンズ特性を調節することにより、偏
光ビームスプリッター４２１の所定の位置に２次光源像
を結像させていた。これらに対して、光源部２及び第１
のレンズ板３をシステム光軸に対して平行移動させるこ
とによっても、同様の結果を得ることが出来る。

【００５４】さらに、第２のレンズ板４の集光レンズア
レイ４１０を構成する集光レンズ４１１の横方向の大き
さ（横幅）に着目すると、２次光源像の結像位置は常に
偏光ビームスプリッター４２１上に限定されることか
ら、集光レンズ４１１の横幅は偏光ビームスプリッター
４２１の横幅Ｗｐに等しい大きさであれば、十分機能す
ることが判る。

【００５５】以上の内容を盛り込んだ具体例を、図７に
おいて実施例５に係る偏光照明装置３００として示して
ある。本例においては、システム光軸Ｌに対して、偏光
ビームスプリッター４２１の横幅Ｗｐの１／２に相当す
る移動量（＝Ｄ）だけ、偏光分離プリズムアレイ４２０
において偏光ビームスプリッター４２１が存在する方向
（図では下方向）に、光源部２及び第１のレンズ板３を
平行移動した状態で配置してある。また、偏光ビームス
プリッター４２１の横幅Ｗｐと等しいレンズ幅（横幅）
を有する集光ハーフレンズ４１４を用いて、偏光ビーム
スプリッターの存在場所に対応させて配列することによ
り、第２のレンズ板４の集光レンズアレイ４１０を構成
してある。

【００５６】以上のような構成とすることにより、光学
系の設計が容易になると共に、光学系の低コスト化が可
能となっている。

【００５７】（実施例５の変形例）上記の実施例５にお
いては、２次光源像の結像位置は常に偏光ビームスプリ
ッター４２１上に限定される点に着目して、集光レンズ
４１１として、その横幅が偏光ビームスプリッター４２
１の横幅Ｗｐに等しい大きさの集光ハーフレンズ４１４
を使用している。このような集光ハーフレンズ４１４
は、通常の集光レンズ、例えば前述した実施例１ないし
３に示す集光レンズ４１１の両端をカットすることによ
り製作される。

【００５８】しかしながら、場合によっては集光ハーフ
レンズ４１４を採用するよりも、実施例１ないし３に示
すような通常の集光レンズ４１１を使用した方がコスト
の点等において有利な場合もある。

【００５９】図８には、この点を考慮して、集光ハーフ
レンズ４１４の代わりに、実施例１乃至３において使用
している集光レンズ４１１を使用した場合の構成例を示
してある。この図に示す偏光照明装置３００Ａは、全体
の構成は上記の実施例５に係る偏光照明装置３００と同
一である。異なる点は、集光レンズアレイ４１０を構成
している集光レンズとして、ハーフレンズではなく実施
例１ないし３で使用しているものと同様な集光レンズ４
１１であることと、これらの集光レンズ４１１が偏光ビ
ームスプリッター４２１の幅方向に向けて、その幅Ｗｐ
の半分の量だけ移動した位置にあることである。

【００６０】（実施例６）上述した各実施例において
は、第２のレンズ板４の構成要素の一つである偏光分離
プリズムアレイ４２０に形成されている偏光ビームスプ
リッター４２１の偏光分離膜４２３および反射ミラー４
２２の反射面４２４は、システム光軸Ｌに対して同一方
向に傾斜している。この構成を採用する代わりに、偏光
分離膜４２３および反射膜４２４の傾斜方向がシステム
光軸Ｌに対して左右対象となる構成を採用することもで
きる。

【００６１】図９には、この構成を備えた偏光分離プリ
ズムアレイが組み込まれた偏光照明装置５００を示して
ある。本例の偏光照明装置５００も、前述した各実施例
と同様に、システム光軸Ｌに沿って配置した光源部２、
第１のレンズ板３、第２のレンズ板４から大略構成され
ている。光源部２から出射された光は、第１のレンズ板
３により第２のレンズ板４内に集光され、第２のレンズ
板４を通過する過程においてランダムな偏光光は偏光方
向が揃った１種類の偏光光に変換され、照明領域５に至
るようになっている。

【００６２】この偏光照明装置５００の第１のレンズ板
３は、その中心側であるシステム光軸Ｌの側には、偏心
レンズからなる微小集光レンズ３１１が配列され、その
外側には通常の微小集光レンズ３１２が配列されてい
る。偏心レンズからなる微小集光レンズ３１１は、シス
テム光軸Ｌに対して軸対称に配列されて、照明領域５で
の明るさの均一化が図られている。

【００６３】第２のレンズ板４は、前述の各実施例と同
様に、その光入射側から、集光レンズアレイ４１０、偏
光分離プリズムアレイ４２０、λ／２位相差板４３０、
および出射側レンズ４４０がこの順序で配列された構成
となっている。第２のレンズ板４は、第１のレンズ板３
による２次光源像が形成される位置の近傍の、システム
光軸Ｌに対して垂直な平面内に配置されている。

【００６４】集光レンズアレイ４１０において、第１の
レンズ板３の偏心レンズからなる各微小集光レンズ３１
１による２次光源像の形成位置近傍には、同じく偏心レ
ンズからなる集光レンズ４１５が配置されている。ま
た、第１のレンズ板３の各微小集光レンズ３１２による
２次光源像の形成位置近傍には、通常の同心系の集光レ
ンズ４１６が配置されている。ここで、集光レンズアレ
イ４１０を構成している各集光レンズ４１５、４１６
は、ここに形成される２次光源像を包含するのに充分な
大きさに設定されている。すなわち、システム光軸Ｌの
中心側に形成される２次光源像は、その外周側に形成さ
れる２次光源像よりも大きい。このために、本例では、
システム光軸Ｌの側、すなわち集光レンズアレイ４１０
の中心側に位置している偏心集光レンズ４１５の方を周
辺側に位置している集光レンズ４１６に比べて大きな寸
法に設定してある。

【００６５】このように、第２のレンズ板４の側の集光
レンズアレイ４１０を構成している集光レンズ４１５、
４１６の大きさを、第２のレンズ板の中心側のものと周
辺側のものとでは変えてあるので、集光レンズアレイ４
１０の出射側に配置されている偏光分離プリズムアレイ
４２０に形成されている偏光ビームスプリッター４２１
Ａ、４２１Ｂおよび反射ミラー４２２Ａ、４２２Ｂの寸
法もこれに対応させて、中心側のものが周辺側のものに
比べて大きな寸法にしてある。

【００６６】また、本例の偏光プリズムアレイ４１０に
おいては、システム光軸Ｌを中心として幅方向に向けて
左右対称な状態で、内部に偏光分離膜４２３Ａが形成さ
れた偏光ビームスプリッター４２１Ａが配置され、これ
らの両側には、内部に反射膜４２４Ａが形成された反射
ミラー４２２Ａが配置されている。さらに、これらの両
側には、小寸法の反射ミラー４２２Ｂが配置されてい
る。これらの小寸法の反射ミラー４２２Ｂに形成されて
いる反射膜４２４Ｂは、内側に位置している大きな寸法
の反射ミラー４２２Ａの反射膜４２４Ａとは逆方向に傾
斜している。この構成の小寸法の反射ミラー４２２Ｂの
両側には、それぞれ小寸法の偏光ビームスプリッター４
２１Ｂが配置されている。これらの偏光ビームスプリッ
ター４２１Ｂに形成されている偏光分離膜４２３Ｂも、
内側に位置している大きな寸法の偏光ビームスプリッタ
ー４２１Ａの偏光分離膜４２３Ａとは逆方向に傾斜して
いる。

【００６７】以上のように、第１のレンズ板３により形
成される２次光源像の位置とその大きさに合わせて、集
光レンズアレイ４１０を構成する集光レンズと偏光分離
プリズムアレイ４２０を構成する偏光ビームスプリッタ
ー及び反射ミラーの寸法形状を最適化することにより、
光源光の利用効率を一層向上出来ると共に、第２のレン
ズ板４を小型化できる効果がある。

【００６８】（実施例７）上記の実施例６では、第１の
レンズ板３によって形成される２次光源像の大きさに対
応させて、第２のレンズ板４の集光レンズアレイ４１０
を構成する各集光レンズの寸法形状を設定している。同
様に、偏光分離プリズムアレイ４２０を構成する各偏光
ビームスプリッターおよび反射ミラーの寸法形状を設定
している。

【００６９】しかし、集光レンズアレイ４１０を同一寸
法形状の集光レンズを用いて構成し、偏光分離プリズム
アレイ４２０を構成している各プリズムの大きさ、すな
わち、それらに形成されている偏光ビームスプリッター
および反射ミラーの寸法形状のみを、２次光源像の大き
さに対応させるようにしてもよい。

【００７０】図１０にはこの構成を備えた偏光照明装置
の例を示してある。この図に示す偏光照明装置６００
は、基本的には、前述した実施例５の変形例である偏光
照明装置３００Ａと同様な構成となっている。したがっ
て、特徴となっている部分を以下に説明する。

【００７１】本例の偏光照明装置６００では、第２のレ
ンズ板４を構成している集光レンズアレイ４１０は、同
一形状および同一寸法の集光レンズ４１６Ａ乃至４１６
Ｄから構成されている。

【００７２】しかるに、偏光分離プリズムアレイ４２０
に形成されている偏光ビームスプリッターおよび反射ミ
ラーの大きさは、形成される２次光源像の大きさに応じ
て変えてある。すなわち、システム光軸Ｌの側の中心側
では形成される２次光源像が大きいので、それに対応さ
せて、大きな偏光ビームスプリッター４２５Ａおよび反
射ミラー４２５Ｂを配置してある。これに対して、シス
テム光軸Ｌから遠い周辺側では、形成される２次光源像
が相対的に小さいので、それに対応させて、相対的に小
さな偏光ビームスプリッター４２６Ａおよび反射ミラー
４２６Ｂを配置している。

【００７３】ここで、第１のレンズ板３を構成している
各レンズ３１４Ａ乃至３１４Ｄ、および第２のレンズ板
４の側の集光レンズアレイ４１０を構成している各集光
レンズ４１６Ａ乃至４１６Ｄでは、それらの一部のレン
ズに偏心系のレンズを使用している。また、前述の実施
例５と同様に、光源光軸Ｒをシステム光軸Ｌから一定の
距離Ｄだけ平行移動させた配列を採用している。なお、
第１のレンズ板３もその中心が光源光軸に一致するよう
に同一の量だけ同一方向に平行移動させてある。

【００７４】これらの構成を採用することにより、第１
のレンズ板３を介して得られる２次光源像を、偏光ビー
ムスプリッターの部分に形成できるようにしている。

【００７５】なお、図１０中の距離Ｄの値、集光レンズ
３１４Ａ乃至３１４Ｄ、および集光レンズ４１６Ａ乃至
４１６Ｄのうちのどのレンズを偏心系のものにするの
か、また、使用する偏心系のレンズの偏心量をどの程度
にするのかといったことは、光学系の設計により左右さ
れる事項である。したがって、これらの事項は、一義的
には決定されず、個々具体的な装置構成に応じて決定さ
れるべき性質のものである。

【００７６】なお、本例では、第２のレンズ板４の側の
集光レンズアレイ４１０を構成している各集光レンズ４
１６Ａ乃至４１６Ｄは同心系のレンズを使用している。
しかし、上記のように、大きさの異なる偏光ビームスプ
リッター４２５Ａ、４２６Ａに同一形状および同一寸法
の集光レンズ４１６Ａ乃至４１６Ｄを貼り合わせてあ
り、したがって、それらの中心にはずれがある。このた
めに、結果として、これらの同心系の集光レンズ４１６
Ａ乃至４１６Ｄは、偏心系のレンズを使用しているのと
同等になっている。

【００７７】このように偏光照明装置６００では、形成
される２次光源像の大きさに対応した大きさの集光レン
ズ４１６Ａ乃至４１６Ｄを備えている。この構成によっ
ても、上記の実施例６と同様に、光に利用効率を改善す
ることができる。

【００７８】また、本例では、第２のレンズ板４の集光
レンズアレイ４１０が同一形状および同一寸法の集光レ
ンズ４１６Ａ乃至４１６Ｄから構成されている。したが
って、集光レンズアレイの作製が容易であるという利点
もある。

【００７９】（実施例１の偏光照明装置を用いた投写型
表示装置）図１１には、実施例１ないし６の偏光照明装
置のうち、図５に示した偏光照明装置１００が組み込ま
れた投写型表示装置の例を示してある。

【００８０】図１１に示すように、本例の投写型表示装
置３４００の偏光照明装置１００は、ランダムな偏光光
を一方向に出射する光源部２を備え、この光源部２から
放射されたランダムな偏光光は、第１のレンズ板３によ
って集光された状態で第２のレンズ板４の所定の位置に
導かれた後、第２のレンズ板４の中の偏光分離プリズム
アレイ４２０により２種類の偏光光に分離される。ま
た、分離された各偏光光のうち、Ｐ偏光光についてはλ
／２位相差板４３０によってＳ偏光光に変換される。

【００８１】この偏光照明装置１００から出射された光
束は、まず、青色緑色反射ダイクロイックミラー３４０
１において、赤色光が透過し、青色光および緑色光が反
射する。赤色光は、反射ミラー３４０２で反射され、第
１の液晶ライトバルブ３４０３に達する。一方、青色光
および緑色光のうち、緑色光は、緑色反射ダイクロイッ
クミラー３４０４によって反射され、第２の液晶ライト
バルブ３４０５に達する。

【００８２】ここで、青色光は各色光のうちで最も長い
光路長を持つので、青色光に対しては、入射側レンズ３
４０６、リレーレンズ３４０８および出射側レンズ３４
１０からなるリレーレンズ系で構成された導光手段３４
５０を設けてある。すなわち、青色光は、緑色反射ダイ
クロイックミラー３４０４を透過した後に、まず、入射
側レンズ３４０６および反射ミラー３４０７を経て、リ
レーレンズ３４０８に導かれ、このリレーレンズ３４０
８に集束された後、反射ミラー３４０９によって出射側
レンズ３４１０に導かれ、しかる後に、第３の液晶ライ
トバルブ３４１１に達する。ここで、第１乃至第３の液
晶ライトバルブ３４０３、３４０５、３４１１は、それ
ぞれの色光を変調し、各色に対応した映像情報を含ませ
た後に、変調した色光をダイクロイックプリズム３４１
３（色合成手段）に入射する。ダイクロイックプリズム
３４１３には、赤色反射の誘電体多層膜と青色反射の誘
電体多層膜とが十字状に形成されており、それぞれの変
調光束を合成する。ここで合成された光束は、投写レン
ズ３４１４（投写手段）を通過してスクリーン３４１５
上に映像を形成することになる。

【００８３】このように構成した投写型表示装置３４０
０では、１種類の偏光光を変調するタイプの液晶ライト
バルブが用いられている。したがって、従来の照明装置
を用いてランダムな偏光光を液晶ライトバルブに導く
と、ランダムな偏光光のうちの半分は、偏光板（図示せ
ず）で吸収されて熱に変わってしまうので、光の利用効
率が悪いと共に、偏光板の発熱を抑える大型で騒音が大
きな冷却装置が必要であるという問題点があった。しか
し本例の装置３４００では、かかる問題点が大幅に改善
される。

【００８４】すなわち、本例の投写型表示装置３４００
では、偏光照明装置１００において、一方の偏光光、例
えばＰ偏光光のみに対して、λ／２位相差板４３０によ
って偏光面の回転作用を与え、他方の偏光光、例えばＳ
偏光光と偏光面が揃った状態とする。それ故、偏光方向
の揃った偏光光が第１乃至第３の液晶ライトバルブ３４
０３、３４０５、３４１１に導かれるので、偏光板によ
る光吸収は非常に少なく、したがって、光の利用効率が
向上し、明るい投写映像を得ることができる。

【００８５】また、偏光板による光吸収量が低減するの
で、偏光板での温度上昇が抑制される。したがって、冷
却装置の小型化、低騒音化を達成でき、高性能な投写型
表示装置を実現できる。

【００８６】さらに、偏光照明装置１００では、第２の
レンズ板４において、集光レンズ４１１の形状に合わせ
て２種類の偏光光を横方向に分離している。したがっ
て、光量を無駄にすることがなく、横長の矩形形状をし
た照明領域を形成できる。そのために、偏光照明装置１
００は、見やすく、かつ、迫力のある映像を投写できる
横長の液晶ライトバルブ用に適している。

【００８７】先の実施例１に関して説明したように、本
例の偏光照明装置１００では、偏光変換光学要素を組み
入れているにもかかわらず、偏光変換プリズムアレイ４
２０を出射する光束幅の広がりが抑えられている。この
ことは、液晶ライトバルブを照明する際に、大きな角度
を伴って液晶ライトバルブに入射する光が殆どないこと
を意味している。したがって、Ｆナンバーの小さい極め
て大口径の投写レンズを用いなくても、明るい投写映像
を実現できる。

【００８８】また、本例では、色合成手段として、ダイ
クロイックプリズム３４１３を用いているので、小型化
が可能である。また、液晶ライトバルブ３４０３、３４
０５、３４１１と投写レンズ３４１４の間の光路長が短
いので、比較的小さな口径の投写レンズを用いても、明
るい投写映像を実現できる。また、各色光は、３光路の
うちの１光路のみ、その光路長が異なるが、本例では光
路長が最も長い青色光に対しては、入射側レンズ３４０
６、リレーレンズ３４０８および出射側レンズ３４１０
からなるリレーレンズ系で構成した導光手段３４５０を
設けてあるので、色ムラ等が生じない。

【００８９】なお、投写型表示装置としては、色合成手
段に２枚のダイクロイックミラーを用いたミラー光学系
により構成することもできる。勿論、その場合において
も本例の偏光照明装置を組み込むことが可能であり、本
例の場合と同様に、光の利用効率に優れた明るい高品位
の投写映像を形成できる。

【００９０】（その他の実施形態）なお、上記の各実施
例においては、偏光分離手段で、例えばＰ偏光をＳ偏光
に揃えるようにしているが、勿論、偏光方向はいずれの
方向に揃えてもよい。また、Ｐ偏光光およびＳ偏光光の
双方に対して、位相差層によって偏光面の回転作用を与
えて、偏光面を揃えてもよい。

【００９１】一方、各実施例では、λ／２位相差板とし
て一般的な高分子フィルムからなるものを想定してい
る。しかし、これらの位相差板をツイステッド・ネマチ
ック液晶（ＴＮ液晶）を用いて構成してもよい。ＴＮ液
晶を用いた場合には、位相差板の波長依存性を小さくで
きるので、一般的な高分子フィルムを用いた場合に比
べ、λ／２位相差板の偏光変換性能を向上させることが
できる。

【００９２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る偏光
照明装置では、偏光方向の揃った偏光光を照射領域に照
射できる。従って、液晶ライトバルブを用いた投写型表
示装置に本発明に係る偏光照明装置を用いた場合には、
偏光面が揃った偏光光を液晶ライトバルブに供給できる
ので、光の利用効率が向上し、投写映像の明るさを向上
することができる。また、偏光板による光吸収量が低減
するので、偏光板での温度上昇が抑制される。それ故、
冷却装置の小型化や低騒音化を実現できる。

【００９３】また、本発明では、インテグレータ光学系
の特徴である微小な２次光源像を生成するというプロセ
スを利用して偏光光の分離により生ずる空間的な広がり
を回避している。したがって、偏光変換素子を備えた光
学系であるにもかかわらず、装置寸法を、従来の照明装
置と同じ程度の寸法に抑えることができる。

【００９４】さらにまた、偏光分離手段として、熱的に
安定な誘電体多層膜を備えた偏光ビームスプリッターを
用いているので、偏光分離部の偏光分離性能は、熱的に
安定である。このため、大きな光出力が要求される投写
型表示装置においても常に安定した偏光分離性能を発揮
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る偏光照明装置の光学系
を示す概略構成図である。

【図２】図１の第１のレンズ板の斜視図である。

【図３】図１の偏光分離プリズムアレイの斜視図であ
る。

【図４】本発明の実施例２に係る偏光照明装置の光学系
を示す概略構成図である。

【図５】本発明の実施例３に係る偏光照明装置の光学系
を示す概略構成図である。

【図６】本発明の実施例４に係る偏光照明装置の光学系
を示す概略構成図である。

【図７】本発明の実施例５に係る偏光照明装置の光学系
を示す概略構成図である。

【図８】図７の示す偏光照明装置の変形例を示す概略構
成図である。

【図９】本発明の実施例６に係る偏光照明装置の光学系
を示す概略構成図である。

【図１０】本発明の実施例７に係る偏光照明装置の光学
系を示す概略構成図である。

【図１１】図５の偏光照明装置が組み込まれた投写型表
示装置の一例を示す光学系の概略構成図である。

【符号の説明】

１、１０、１００、２００、３００、３００Ａ、４０
０、５００、６００偏光照明装置 ２ 光源部 ３ 第１のレンズ板 ３０１ 矩形集光レンズ ３１０、３１１、３１２、３１４Ａ〜３１４Ｄ 矩形集
光レンズ ４ 第２のレンズ板 ４１０ 集光レンズアレイ ４１１、４１２、４１３ 集光レンズ ４１４ 集光ハーフミラー ４１５ 偏心系の集光レンズ ４１６、４１６Ａ〜４１６Ｄ 集光レンズ ４２０ 偏光分離プリズムアレイ ４２１、４２１Ａ、４２１Ｂ、４２５Ａ、４２６Ａ 偏
光ビームスプリッター ４２２、４２２Ａ、４２２Ｂ、４２５Ｂ、４２６Ｂ 反
射ミラー ４２３、４２３Ａ、４２３Ｂ 偏光分離膜 ４２４，４２４Ａ、４２４Ｂ 反射膜 ４３０ λ／２位相差板 ４４０ 出射側レンズ ５ 照明領域 ６ 変角プリズム ３４００ 投写型表示装置 ３４０１ 青色緑色反射ダイクロイックミラー ３４０２ 反射ミラー ３４０３ 液晶ライトバルブ ３４０４ ダイクロイックミラー ３４０５ 液晶ライトバルブ３４０５ ３４０６ 入射側レンズ ３４０７ 反射ミラー ３４０８ リレーレンズ ３４５０ 導光手段 ３４１０ 出射側レンズ ３４０９ 反射ミラー ３４１１ 液晶ライトバルブ ３４１３ ダイクロイックプリズム ３４１４ 投写レンズ（投写手段） ３４１５ スクリーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/13357 Ｇ０３Ｂ 21/14 Ａ Ｇ０３Ｂ 21/00 33/12 21/14 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ａ 33/12 Ｆ２１Ｙ 101:00 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｆ２１Ｍ 1/00 Ｒ // Ｆ２１Ｙ 101:00 Ｆターム(参考） 2H088 EA15 EA47 HA13 HA16 HA18 HA25 HA28 MA04 MA06 2H091 FA05Z FA11Z FA29Z FA41Z LA03 LA17 LA18 MA07 2H099 AA12 BA09 BA17 CA02 CA08 3K042 AA01 AC06 BB03 BC09 BE08 5C058 AB03 BA05 BA23 EA01 EA02 EA12 EA14 EA26 EA42 EA51

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 偏光方向がランダムな光を出射する光源
   部と、 矩形状の外形を有する複数の矩形集光レンズから構成さ
   れ、前記光源部から出射される光を集光して複数の２次
   光源像を形成するためのレンズ板と、 前記複数の２次光源像が形成される位置の近傍に配置さ
   れた、集光レンズアレイと偏光分離プリズムアレイと偏
   光変換素子と、を有し、 前記集光レンズアレイは複数の集光レンズからなり、 前記偏光分離プリズムアレイは、前記複数の矩形集光レ
   ンズによって集光される複数の光のそれぞれを隣り合う
   一対のＰ偏光光とＳ偏光光とに分離するものであって、
   複数の偏光ビームスプリッターと複数の反射ミラーとか
   ら構成され、 前記偏光変換素子は、前記Ｐ偏光光とＳ偏光光の偏光方
   向を揃えるものであって、前記偏光分離プリズムアレイ
   の出射面の側に配置されており、 前記光源部の光軸と前記レンズ板とは、システム光軸に
   対して前記偏光ビームスプリッターの横幅の半分の量だ
   け平行移動した位置に配置されており、 前記集光レンズアレイを構成する前記集光レンズの横幅
   は、前記偏光ビームスプリッターの横幅に等しいことを
   特徴とする偏光照明装置。
2. 【請求項２】 偏光方向がランダムな光を出射する光源
   部と、 矩形状の外形を有する複数の矩形集光レンズから構成さ
   れ、前記光源部から出射される光を集光して複数の２次
   光源像を形成するためのレンズ板と、 前記複数の２次光源像が形成される位置の近傍に配置さ
   れた、集光レンズアレイと偏光分離プリズムアレイと偏
   光変換素子と、を有し、 前記集光レンズアレイは複数の集光レンズからなり、 前記偏光分離プリズムアレイは、前記複数の矩形集光レ
   ンズによって集光される複数の光のそれぞれを隣り合う
   一対のＰ偏光光とＳ偏光光とに分離するものであって、
   複数の偏光ビームスプリッターと複数の反射ミラーとか
   ら構成され、 前記偏光変換素子は、前記Ｐ偏光光とＳ偏光光の偏光方
   向を揃えるものであって、前記偏光分離プリズムアレイ
   の出射面の側に配置されており、 前記光源部の光軸と前記レンズ板とは、システム光軸に
   対して前記偏光ビームスプリッターの横幅の半分の量だ
   け平行移動した位置に配置されており、 前記集光レンズアレイを構成する前記集光レンズの横幅
   は、前記偏光ビームスプリッターの横幅の２倍に等し
   く、前記集光レンズは前記偏光ビームスプリッターの横
   幅の半分の量だけ、前記偏光ビームスプリッターの横幅
   方向に向けて移動した位置に配置されていることを特徴
   とする偏光照明装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記矩形集光レンズ
   は、横長の矩形形状であることを特徴とする偏光照明装
   置。
4. 【請求項４】 請求項２または３において、前記集光レ
   ンズアレイを構成する前記集光レンズは、前記レンズ板
   を構成する前記矩形集光レンズと相似形であることを特
   徴とする偏光照明装置。
5. 【請求項５】 光源部から出射される光を集光して複数
   の２次光源像を形成し、前記複数の２次光源像を形成す
   る光を、それぞれ集光レンズアレイ及び／またはレンズ
   によって照明領域上に重畳する、偏光照明装置であっ
   て、 前記複数の２次光源像を形成する光のそれぞれは、交互
   に配列された複数の偏光ビームスプリッターと複数の反
   射ミラーとを備えた偏光分離プリズムアレイによって、
   隣り合う一対のＰ偏光光とＳ偏光光とに分離され、 前記隣り合う一対のＰ偏光光とＳ偏光光の偏光方向は、
   偏光変換素子によって揃えられ、 前記集光レンズアレイは、複数の集光レンズからなり、 前記光源部の光軸は、システム光軸に対して前記偏光ビ
   ームスプリッターの横幅の半分の量だけ平行移動した位
   置に配置されており、 前記集光レンズの横幅は、前記偏光ビームスプリッター
   の横幅に等しいことを特徴とする偏光照明装置。
6. 【請求項６】 光源部から出射される光を集光して複数
   の２次光源像を形成し、前記複数の２次光源像を形成す
   る光を、それぞれ集光レンズアレイ及び／またはレンズ
   によって照明領域上に重畳する、偏光照明装置であっ
   て、 前記複数の２次光源像を形成する光のそれぞれは、交互
   に配列された複数の偏光ビームスプリッターと複数の反
   射ミラーとを備えた偏光分離プリズムアレイによって、
   隣り合う一対のＰ偏光光とＳ偏光光とに分離され、 前記隣り合う一対のＰ偏光光とＳ偏光光の偏光方向は、
   偏光変換素子によって揃えられ、 前記集光レンズアレイは複数の集光レンズからなり、 前記光源部の光軸は、システム光軸に対して前記偏光ビ
   ームスプリッターの横幅の半分の量だけ平行移動した位
   置に配置されており、 前記集光レンズアレイを構成する前記集光レンズの横幅
   は、前記偏光ビームスプリッターの横幅の２倍に等し
   く、前記集光レンズは前記偏光ビームスプリッターの横
   幅の半分の量だけ、前記偏光ビームスプリッターの横幅
   方向に向けて移動した位置に配置されていることを特徴
   とする偏光照明装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のうちのいずれかの項
   において、前記偏光分離プリズムアレイは、前記偏光ビ
   ームスプリッターとして、内部に前記偏光分離膜が形成
   された四角柱状のプリズム合成体を有していると共に、
   前記反射ミラーとして、内部に反射膜が形成された四角
   柱状のプリズム合成体を有していることを特徴とする偏
   光照明装置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７のうちのいずれかの項
   において、前記偏光変換素子は位相差板で形成されてい
   ることを特徴とする偏光照明装置。
9. 【請求項９】 請求項８において、前記位相差板はλ／
   ２位相差板であることを特徴とする偏光照明装置。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし７のうちのいずれかの
    項において、前記偏光変換素子はツイステッド・ネマチ
    ック液晶で形成されていることを特徴とする偏光照明装
    置。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし１０のうちのいずれか
    の項に記載された偏光照明装置を備え、前記偏光照明装
    置からの光束を変調して投写表示することを特徴とする
    投写型表示装置。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし１０のうちのいずれか
    の項に記載された偏光照明装置と、この偏光照明装置か
    らの光束に含まれる偏光光を変調して画像情報を含ませ
    る液晶ライトバルブを備えた変調手段と、変調光束を投
    写表示する投写光学系と、を有することを特徴とする投
    写型表示装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２において、更に、前記偏光
    照明装置からの光束を２つ以上の光束に分離する色光分
    離手段と、前記変調手段によって変調された後の変調光
    束を合成する色光合成手段とを有し、当該色光合成手段
    により得られた合成光束が前記投写光学系を介して投写
    表示されるようになっていることを特徴とする投写型表
    示装置。