JP2823722B2 - 偏光合成素子及びこれを用いた液晶表示装置 - Google Patents
偏光合成素子及びこれを用いた液晶表示装置Info
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- JP2823722B2 JP2823722B2 JP3341781A JP34178191A JP2823722B2 JP 2823722 B2 JP2823722 B2 JP 2823722B2 JP 3341781 A JP3341781 A JP 3341781A JP 34178191 A JP34178191 A JP 34178191A JP 2823722 B2 JP2823722 B2 JP 2823722B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、不定偏光光から直線偏
光光を作り出し、光源からの光の利用効率の向上を図る
ことが可能な偏光合成素子及びこれを用いた液晶表示装
置に関するものである。
光光を作り出し、光源からの光の利用効率の向上を図る
ことが可能な偏光合成素子及びこれを用いた液晶表示装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、直線偏光光を利用する素子とし
て、代表的なものにTN液晶表示素子があり、これを液
晶ライトバルブとして用いた液晶表示装置としては、例
えば、特開昭63−15225号公報または特開昭63
−116123号公報に記載のように、単一光源から出
力された白色光をダイクロイックミラーにより、赤,
青,緑の色の三原色に分光し、この三原色光を3枚の液
晶ライトバルブにそれぞれ入射することにより、三原色
に対応する画像を得て、これら画像をダイクロイックミ
ラー、あるいは、ダイクロイックプリズムを用いて合成
することにより、カラー画像を得て、このカラー画像を
1本の投写レンズを用いて、スクリーン上に拡大投写さ
せるものがあった。
て、代表的なものにTN液晶表示素子があり、これを液
晶ライトバルブとして用いた液晶表示装置としては、例
えば、特開昭63−15225号公報または特開昭63
−116123号公報に記載のように、単一光源から出
力された白色光をダイクロイックミラーにより、赤,
青,緑の色の三原色に分光し、この三原色光を3枚の液
晶ライトバルブにそれぞれ入射することにより、三原色
に対応する画像を得て、これら画像をダイクロイックミ
ラー、あるいは、ダイクロイックプリズムを用いて合成
することにより、カラー画像を得て、このカラー画像を
1本の投写レンズを用いて、スクリーン上に拡大投写さ
せるものがあった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、液晶ライトバルブとして用いる液晶表示素子は、そ
の両端が偏光板によってそれぞれ構成されており、これ
により、液晶表示素子に入射した光線は、P偏光光ある
いはS偏光光のうち一方しか出射されない。すなわち、
液晶表示素子を透過する光量、すなわち、光の利用効率
は半減し、かなりの光の損失が生じてしまう。
て、液晶ライトバルブとして用いる液晶表示素子は、そ
の両端が偏光板によってそれぞれ構成されており、これ
により、液晶表示素子に入射した光線は、P偏光光ある
いはS偏光光のうち一方しか出射されない。すなわち、
液晶表示素子を透過する光量、すなわち、光の利用効率
は半減し、かなりの光の損失が生じてしまう。
【0004】ここで、P偏光光とは入射面に対して平行
な偏光面(電気ベクトルの振動している平面)をもつ直
線偏光光のことをいい、S偏光光とは入射面に対して垂
直な偏光面をもつ直線偏光光のことをいう。
な偏光面(電気ベクトルの振動している平面)をもつ直
線偏光光のことをいい、S偏光光とは入射面に対して垂
直な偏光面をもつ直線偏光光のことをいう。
【0005】例えば、従来では、前記偏光板として一般
に染料(2色性色素)を分有する偏光板を用いており、
その場合、P偏光光を透過する素子では、S偏光光は吸
収するので光の損失が生じてしまう。
に染料(2色性色素)を分有する偏光板を用いており、
その場合、P偏光光を透過する素子では、S偏光光は吸
収するので光の損失が生じてしまう。
【0006】また、上記従来技術においては、液晶表示
素子の開口率に問題があることも同様に指摘されてい
た。ここでは、開口率は次のように定義する。 開口率=1画素中の表示に寄与する有効面積/1画素全
領域の面積
素子の開口率に問題があることも同様に指摘されてい
た。ここでは、開口率は次のように定義する。 開口率=1画素中の表示に寄与する有効面積/1画素全
領域の面積
【0007】すなわち、その問題というのは、液晶表示
素子のうち、表示に寄与しない部分が大きいと開口率は
小さくなり、光の利用効率が悪くなるということであ
る。表示に寄与しない部分(遮光部)としては、各電極
の金属配線,個々の画素を個別に制御する手段として付
加された非線形素子あるいはスイッチング素子,画素電
極の周囲のギャプなどが挙げられる。
素子のうち、表示に寄与しない部分が大きいと開口率は
小さくなり、光の利用効率が悪くなるということであ
る。表示に寄与しない部分(遮光部)としては、各電極
の金属配線,個々の画素を個別に制御する手段として付
加された非線形素子あるいはスイッチング素子,画素電
極の周囲のギャプなどが挙げられる。
【0008】また、同一液晶表示素子のパネルサイズで
精細度を高くするには画素ピッチを小さくする必要があ
るが、この場合、液晶表示素子の構成要素のすべてを相
似的に縮小できれば開口率は変化しないが、エッチング
精度,位置合わせ精度の点から、電極の金属配線の幅や
付加素子の大きさはある程度以下には小さくできない。
その結果、精細度を高くしていくと開口率が小さくなる
という問題がある。
精細度を高くするには画素ピッチを小さくする必要があ
るが、この場合、液晶表示素子の構成要素のすべてを相
似的に縮小できれば開口率は変化しないが、エッチング
精度,位置合わせ精度の点から、電極の金属配線の幅や
付加素子の大きさはある程度以下には小さくできない。
その結果、精細度を高くしていくと開口率が小さくなる
という問題がある。
【0009】そこで、本発明の目的は、上記した従来技
術の問題点を解決し、P偏光光(あるいはS偏光光)の
みならず、S偏光光(あるいはP偏光光)をも有効に利
用して、光の利用効率を向上させ明るい画像を得ること
のできる偏光合成素子及びこれを用いた液晶表示装置を
提供することにある。さらに、液晶表示素子の開口率を
大きくして、光の利用効率を向上させ明るい画像を得る
ことのできる液晶表示装置を提供することにある。
術の問題点を解決し、P偏光光(あるいはS偏光光)の
みならず、S偏光光(あるいはP偏光光)をも有効に利
用して、光の利用効率を向上させ明るい画像を得ること
のできる偏光合成素子及びこれを用いた液晶表示装置を
提供することにある。さらに、液晶表示素子の開口率を
大きくして、光の利用効率を向上させ明るい画像を得る
ことのできる液晶表示装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、光源からの不定偏光光をP偏光光とS
偏光光の2つの直線偏光に分離する偏光ビームスプリッ
ターと、互いに直交する光軸上に45度傾けた状態で反
射面が配置されるように構成され、前記偏光ビームスプ
リッターによって分離した偏光光のうちS偏光光(また
はP偏光光)を、もう一方の偏光光の偏光方向と等しく
なるように変換し(すなわち、P偏光光(またはS偏光
光)に変換し)、液晶表示素子に入射させる2個の直角
プリズムと、によって偏光合成素子を構成するようにし
た。
に、本発明では、光源からの不定偏光光をP偏光光とS
偏光光の2つの直線偏光に分離する偏光ビームスプリッ
ターと、互いに直交する光軸上に45度傾けた状態で反
射面が配置されるように構成され、前記偏光ビームスプ
リッターによって分離した偏光光のうちS偏光光(また
はP偏光光)を、もう一方の偏光光の偏光方向と等しく
なるように変換し(すなわち、P偏光光(またはS偏光
光)に変換し)、液晶表示素子に入射させる2個の直角
プリズムと、によって偏光合成素子を構成するようにし
た。
【0011】そして偏光ビームスプリッターによって分
離して得られたP偏光光(またはS偏光光)の光軸と前
記直角プリズムにより偏光方向を変換して得られたP偏
光光(またはS偏光光)の光軸はそれぞれ偏心してお
り、この偏心による光の利用効率の低下を防止するため
に、光軸をそれぞれ所定量偏心した少なくとも2枚の偏
心レンズを更に付加して偏光合成素子を構成することと
した。
離して得られたP偏光光(またはS偏光光)の光軸と前
記直角プリズムにより偏光方向を変換して得られたP偏
光光(またはS偏光光)の光軸はそれぞれ偏心してお
り、この偏心による光の利用効率の低下を防止するため
に、光軸をそれぞれ所定量偏心した少なくとも2枚の偏
心レンズを更に付加して偏光合成素子を構成することと
した。
【0012】さらに、前記偏光合成素子を構成する少な
くとも2枚の偏心レンズより出射された偏光光を透過す
ることにより画像を表示する液晶表示素子において、各
マイクロレンズがそれぞれ前記液晶表示素子における画
素配列と等しくなるよう配列され、各マイクロレンズの
形状がそれぞれ1画素に対応する領域の形状(正方形、
矩形など)と等しい平面レンズアレイを、前記偏光光の
入射される側の透明基板上に密着し、各マイクロレンズ
の焦点がそれぞれ液晶の層の中またはその近傍で、か
つ、画素電極のほぼ中央に位置するよう、設けるように
した。さらには、前記平板マイクロレンズアレイとして
屈折率分布型マイクロレンズアレイを用いることによっ
て、前記透過型の液晶表示素子の、前記偏光光の入射さ
れる側の透明基板として代用させるようにした。
くとも2枚の偏心レンズより出射された偏光光を透過す
ることにより画像を表示する液晶表示素子において、各
マイクロレンズがそれぞれ前記液晶表示素子における画
素配列と等しくなるよう配列され、各マイクロレンズの
形状がそれぞれ1画素に対応する領域の形状(正方形、
矩形など)と等しい平面レンズアレイを、前記偏光光の
入射される側の透明基板上に密着し、各マイクロレンズ
の焦点がそれぞれ液晶の層の中またはその近傍で、か
つ、画素電極のほぼ中央に位置するよう、設けるように
した。さらには、前記平板マイクロレンズアレイとして
屈折率分布型マイクロレンズアレイを用いることによっ
て、前記透過型の液晶表示素子の、前記偏光光の入射さ
れる側の透明基板として代用させるようにした。
【0013】
【作用】光源より出射した光線は凹面鏡により反射し、
集束レンズ系に入射する。集束レンズ系に入射した光線
は、集束された後、ほぼ平行光束となって偏光ビームス
プリッターと直角プリズムにより構成される偏光合成素
子に入射する。
集束レンズ系に入射する。集束レンズ系に入射した光線
は、集束された後、ほぼ平行光束となって偏光ビームス
プリッターと直角プリズムにより構成される偏光合成素
子に入射する。
【0014】ここで、集束レンズ系より出射した光線は
不定偏光光であって、偏光ビームスプリッターに入射し
て、P偏光光とS偏光光とに分離される。偏光ビームス
プリッターにより分離されたS偏光光(またはP偏光
光)は、互いに直交する光軸上に45度傾けた状態で反
射面が配置するように構成した2個の直角プリズムによ
り、その進路をそれぞれ90度折り曲げられてP偏光光
(またはS偏光光)に変換される。これにより、光軸の
異なる隣接した2つの出射面、すなわち、偏光ビームス
プリッターの出射面と直角プリズムの出射面より、それ
ぞれ、偏光方向が同一の偏光光、すなわち、P偏光光
(またはS偏光光)が同一の方向に出射し、発散レンズ
系に入射する。
不定偏光光であって、偏光ビームスプリッターに入射し
て、P偏光光とS偏光光とに分離される。偏光ビームス
プリッターにより分離されたS偏光光(またはP偏光
光)は、互いに直交する光軸上に45度傾けた状態で反
射面が配置するように構成した2個の直角プリズムによ
り、その進路をそれぞれ90度折り曲げられてP偏光光
(またはS偏光光)に変換される。これにより、光軸の
異なる隣接した2つの出射面、すなわち、偏光ビームス
プリッターの出射面と直角プリズムの出射面より、それ
ぞれ、偏光方向が同一の偏光光、すなわち、P偏光光
(またはS偏光光)が同一の方向に出射し、発散レンズ
系に入射する。
【0015】そして、このP偏光光(またはS偏光光)
は一般には発散レンズ系により発散されて液晶表示素子
に入射する。ここで、前記偏光合成素子出射後の光線
は、先に集束レンズ系により、液晶表示素子に対してか
なり小さく絞られているので、偏光ビームスプリッター
によって分離して得られたP偏光光(またはS偏光光)
と直角プリズムにより偏光方向を変換して得られたP偏
光光(またはS偏光光)との光軸の偏心による液晶表示
素子に入射する光の利用効率の低下はほぼなくなり、明
るい画像が得られる。
は一般には発散レンズ系により発散されて液晶表示素子
に入射する。ここで、前記偏光合成素子出射後の光線
は、先に集束レンズ系により、液晶表示素子に対してか
なり小さく絞られているので、偏光ビームスプリッター
によって分離して得られたP偏光光(またはS偏光光)
と直角プリズムにより偏光方向を変換して得られたP偏
光光(またはS偏光光)との光軸の偏心による液晶表示
素子に入射する光の利用効率の低下はほぼなくなり、明
るい画像が得られる。
【0016】本発明では、発散レンズ系の代わりに、光
軸がそれぞれに所定量偏心した2枚の偏心レンズによっ
て、光軸の異なる隣接した2つの出射面(偏光ビームス
プリッターの出射面と直角プリズムの出射面)より出射
する偏光光の光軸ずれを補正して明るい画像を得てい
る。また、2個の直角プリズムの代わりに、ミラー等の
反射板を2枚使用しても良い。
軸がそれぞれに所定量偏心した2枚の偏心レンズによっ
て、光軸の異なる隣接した2つの出射面(偏光ビームス
プリッターの出射面と直角プリズムの出射面)より出射
する偏光光の光軸ずれを補正して明るい画像を得てい
る。また、2個の直角プリズムの代わりに、ミラー等の
反射板を2枚使用しても良い。
【0017】さらに、本発明のように、偏光光の入射さ
れる側の透明基板上に平板マイクロレンズを密着して設
けることにより、入射光が有効に画素電極に導かれ、各
電極の金属配線、個々の画素を個別に制御する手段とし
て付加された非線形素子あるいはスイッチング素子、画
素電極の周囲のギャプなどの表示に寄与しない部分(遮
光部)で遮断されることによる入射光のケラレがほとん
ど生じないために、開口率が大きく明るい画像の表示が
得られる。
れる側の透明基板上に平板マイクロレンズを密着して設
けることにより、入射光が有効に画素電極に導かれ、各
電極の金属配線、個々の画素を個別に制御する手段とし
て付加された非線形素子あるいはスイッチング素子、画
素電極の周囲のギャプなどの表示に寄与しない部分(遮
光部)で遮断されることによる入射光のケラレがほとん
ど生じないために、開口率が大きく明るい画像の表示が
得られる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明するわけであるが、その前に、図1は本発明の実施
例を理解するのに役立つ液晶表示装置を示す構成図であ
るが、これについて説明する。
説明するわけであるが、その前に、図1は本発明の実施
例を理解するのに役立つ液晶表示装置を示す構成図であ
るが、これについて説明する。
【0019】図1において、1は光源であり、例えばメ
タルハライドランプ、ハロゲンランプ等の白色光源であ
る。2は凹面鏡であり、3は光源1からの白色光を集束
するための集束レンズ系であり、1枚の正のパワーを有
するレンズ(凸レンズ)と1枚の負のパワーを有するレ
ンズ(凹レンズ)により構成される。4は偏光合成素子
であり、偏光手段としての偏光ビームスプリッターと変
換手段としての2個の直角プリズムにより構成される。
5は偏光合成素子4を出射した後の光線を発散するため
の発散レンズ系であり、1枚の負のパワーを有するレン
ズと1枚の正のパワーを有するレンズにより構成され
る。6は液晶表示素子であり、7は液晶表示素子6上の
表示画像を拡大するための投写レンズであり、8はスク
リーンである。9〜13はいずれも液晶表示素子6の駆
動回路であり、そのうち、9はビデオ・クロマ処理回
路、10はRGB出力回路、11はXドライバ、12は
同期処理回路、13はコントローラ、14はYドライバ
である。
タルハライドランプ、ハロゲンランプ等の白色光源であ
る。2は凹面鏡であり、3は光源1からの白色光を集束
するための集束レンズ系であり、1枚の正のパワーを有
するレンズ(凸レンズ)と1枚の負のパワーを有するレ
ンズ(凹レンズ)により構成される。4は偏光合成素子
であり、偏光手段としての偏光ビームスプリッターと変
換手段としての2個の直角プリズムにより構成される。
5は偏光合成素子4を出射した後の光線を発散するため
の発散レンズ系であり、1枚の負のパワーを有するレン
ズと1枚の正のパワーを有するレンズにより構成され
る。6は液晶表示素子であり、7は液晶表示素子6上の
表示画像を拡大するための投写レンズであり、8はスク
リーンである。9〜13はいずれも液晶表示素子6の駆
動回路であり、そのうち、9はビデオ・クロマ処理回
路、10はRGB出力回路、11はXドライバ、12は
同期処理回路、13はコントローラ、14はYドライバ
である。
【0020】以下、本装置の動作について説明する。上
記構成において、光源1は凹面鏡2の焦点位置近傍に配
置されており、光源1からの白色光は凹面鏡2を反射し
てほぼ平行光束となり、集束レンズ系3に入射する。集
束レンズ系3に入射した光線は該集束レンズ系3の正の
パワーを有するレンズにより集束され、負のパワーを有
するレンズによりほぼ平行光束となり、偏光合成素子4
を介して発散レンズ系5に入射する。発散レンズ系5に
入射した光線は該発散レンズ系5の負のパワーを有する
レンズにより発散され、正のパワーを有するレンズによ
りほぼ平行光束となり、液晶表示素子6に入射する。そ
して、液晶表示素子6上に表示された画像は、投写レン
ズ7により拡大され、その結果、スクリーン8上に拡大
した画像が得られる。
記構成において、光源1は凹面鏡2の焦点位置近傍に配
置されており、光源1からの白色光は凹面鏡2を反射し
てほぼ平行光束となり、集束レンズ系3に入射する。集
束レンズ系3に入射した光線は該集束レンズ系3の正の
パワーを有するレンズにより集束され、負のパワーを有
するレンズによりほぼ平行光束となり、偏光合成素子4
を介して発散レンズ系5に入射する。発散レンズ系5に
入射した光線は該発散レンズ系5の負のパワーを有する
レンズにより発散され、正のパワーを有するレンズによ
りほぼ平行光束となり、液晶表示素子6に入射する。そ
して、液晶表示素子6上に表示された画像は、投写レン
ズ7により拡大され、その結果、スクリーン8上に拡大
した画像が得られる。
【0021】また、レーザーディスク,VTR等(図示
せず)から入力されたビデオ入力はビデオ・クロマ処理
回路9により処理された後、RGB出力回路10に入力
される。RGB出力回路10は、R,G,Bに対応する
映像信号を、液晶表示素子6をAC駆動するため、垂直
期間ごとに極性反転し、Xドライバ11を介して液晶表
示素子6に入力する。なお、前記ビデオ・クロマ処理回
路9,RGB出力回路10,Xドライバ11及びYドラ
イバ14は同期処理回路12,コントローラ13により
同期がとられている。
せず)から入力されたビデオ入力はビデオ・クロマ処理
回路9により処理された後、RGB出力回路10に入力
される。RGB出力回路10は、R,G,Bに対応する
映像信号を、液晶表示素子6をAC駆動するため、垂直
期間ごとに極性反転し、Xドライバ11を介して液晶表
示素子6に入力する。なお、前記ビデオ・クロマ処理回
路9,RGB出力回路10,Xドライバ11及びYドラ
イバ14は同期処理回路12,コントローラ13により
同期がとられている。
【0022】次に、図2を用いて図1の偏光合成素子4
の構成及び動作について詳細に説明する。図2は図1の
偏光合成素子を示す斜視図である。
の構成及び動作について詳細に説明する。図2は図1の
偏光合成素子を示す斜視図である。
【0023】図2において、15は不定偏光光をP偏光
光とS偏光光の2つの直線偏光光に分離するための偏光
手段としての偏光ビームスプリッターであり、16は該
偏光ビームスプリッター15により分離して得られたP
偏光光をS偏光光に変換するための変換手段としての2
個の直角プリズムである。
光とS偏光光の2つの直線偏光光に分離するための偏光
手段としての偏光ビームスプリッターであり、16は該
偏光ビームスプリッター15により分離して得られたP
偏光光をS偏光光に変換するための変換手段としての2
個の直角プリズムである。
【0024】集束レンズ系3を出射し、偏光ビームスプ
リッター15に入射する光線17は不定偏光光18であ
り、該不定偏光光18は前記偏光ビームスプリッター1
5によりP偏光光19とS偏光光20の2つの直線偏光
光に分離される。そのうち、P偏光光19は偏光ビーム
スプリッター15を透過してそのまま発散レンズ系5を
介して液晶表示素子6に入射する。
リッター15に入射する光線17は不定偏光光18であ
り、該不定偏光光18は前記偏光ビームスプリッター1
5によりP偏光光19とS偏光光20の2つの直線偏光
光に分離される。そのうち、P偏光光19は偏光ビーム
スプリッター15を透過してそのまま発散レンズ系5を
介して液晶表示素子6に入射する。
【0025】一方、S偏光光20は偏光ビームスプリッ
ター15を反射して、互いに直交する光軸上に45度傾
けた状態で反射面が配置されるように構成した2個の直
角プリズム16に入射し、それら直角プリズム16によ
ってその進路をそれぞれ90度折り曲げられながら2回
の反射によりP偏光光21に変換されて、発散レンズ系
5を介して液晶表示素子6に入射する。
ター15を反射して、互いに直交する光軸上に45度傾
けた状態で反射面が配置されるように構成した2個の直
角プリズム16に入射し、それら直角プリズム16によ
ってその進路をそれぞれ90度折り曲げられながら2回
の反射によりP偏光光21に変換されて、発散レンズ系
5を介して液晶表示素子6に入射する。
【0026】この様に、集束レンズ系3より出射された
不定偏光光18を、偏光合成素子4によって、すべてP
偏光光(P偏光光19とP偏光光21)にして液晶表示
素子6に入射させることにより、入射した光線はすべて
液晶表示素子6の偏光板を通過するので、従来、液晶表
示素子4においては、光源からの不定偏光光のうち、P
偏光光あるいはS偏光光のいずれか一方の直線偏光光の
みしか利用できなかったものが、本装置では、光源から
の不定偏光光のほぼ全て、言い替えれば、P偏光光とS
偏光光の両偏光光を有効に利用でき、光の利用効率を大
幅に改善することができる。
不定偏光光18を、偏光合成素子4によって、すべてP
偏光光(P偏光光19とP偏光光21)にして液晶表示
素子6に入射させることにより、入射した光線はすべて
液晶表示素子6の偏光板を通過するので、従来、液晶表
示素子4においては、光源からの不定偏光光のうち、P
偏光光あるいはS偏光光のいずれか一方の直線偏光光の
みしか利用できなかったものが、本装置では、光源から
の不定偏光光のほぼ全て、言い替えれば、P偏光光とS
偏光光の両偏光光を有効に利用でき、光の利用効率を大
幅に改善することができる。
【0027】なお、図2に示すように、本装置における
偏光合成素子4は構成部品として2個の直角プリズム1
6を使用したが、これは、ミラー等の反射板を使用して
もよい。しかし、本装置のように直角プリズム16を使
用することにより、前記偏光合成素子4の構成部品(偏
光ビームスプリッター15、直角プリズム16)を相互
に光学的接着により一体化することができ、これによっ
て偏光ビームスプリッター15に入射した光が直角プリ
ズム16から出射されるまで外に洩れなくすることがで
きるので、光の利用効率が良く、さらにコンパクトな偏
光合成素子4を実現できる。
偏光合成素子4は構成部品として2個の直角プリズム1
6を使用したが、これは、ミラー等の反射板を使用して
もよい。しかし、本装置のように直角プリズム16を使
用することにより、前記偏光合成素子4の構成部品(偏
光ビームスプリッター15、直角プリズム16)を相互
に光学的接着により一体化することができ、これによっ
て偏光ビームスプリッター15に入射した光が直角プリ
ズム16から出射されるまで外に洩れなくすることがで
きるので、光の利用効率が良く、さらにコンパクトな偏
光合成素子4を実現できる。
【0028】一方、発散レンズ系5では、前述したよう
に、入射した光線を負のパワーを有するレンズにより発
散させ、正のパワーを有するレンズによりほぼ平行光束
として、液晶表示素子6に入射しているが、ここで、発
散レンズ系5の負のパワーを有するレンズの有効径は偏
光合成素子4を出射する光束よりも大きくなっている。
さらに、光源1からの光線は集束レンズ系3により集束
され、この集束された状態でP偏光光とS偏光光とに分
離、偏光変換され、その後、発散レンズ系5により発散
されて液晶表示素子6に入射しているので、偏向合成素
子4におけるP偏光光19,21の光軸の偏心による光
の利用効率の低下はほぼなくなり、明るい画像が得られ
る。
に、入射した光線を負のパワーを有するレンズにより発
散させ、正のパワーを有するレンズによりほぼ平行光束
として、液晶表示素子6に入射しているが、ここで、発
散レンズ系5の負のパワーを有するレンズの有効径は偏
光合成素子4を出射する光束よりも大きくなっている。
さらに、光源1からの光線は集束レンズ系3により集束
され、この集束された状態でP偏光光とS偏光光とに分
離、偏光変換され、その後、発散レンズ系5により発散
されて液晶表示素子6に入射しているので、偏向合成素
子4におけるP偏光光19,21の光軸の偏心による光
の利用効率の低下はほぼなくなり、明るい画像が得られ
る。
【0029】以上説明したように、従来は、光源からの
不定偏光光のうち、P偏光光あるいはS偏光光のいずれ
か一方の直線偏光光のみしか利用されていなかったもの
が、本装置においては、光源からの不定偏光光のほぼ全
て、言い替えれば、P偏光光とS偏光光の両偏光光を有
効に利用することができるので、光の利用効率が大幅に
改善される。
不定偏光光のうち、P偏光光あるいはS偏光光のいずれ
か一方の直線偏光光のみしか利用されていなかったもの
が、本装置においては、光源からの不定偏光光のほぼ全
て、言い替えれば、P偏光光とS偏光光の両偏光光を有
効に利用することができるので、光の利用効率が大幅に
改善される。
【0030】次に、以上説明した図1の装置に対する変
形例について以下説明する。図3は図1の装置に対する
第1の変形例の概略を示す構成図であり、特に光源1か
ら液晶表示素子6までで構成される照明光学系の構成を
示している。図3において、図1と対応する構成要素に
は同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
形例について以下説明する。図3は図1の装置に対する
第1の変形例の概略を示す構成図であり、特に光源1か
ら液晶表示素子6までで構成される照明光学系の構成を
示している。図3において、図1と対応する構成要素に
は同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
【0031】以下、本変形例における具体的な数値例を
あげる。 r1 = − d1 =−11 (光源面) r2 = − d2 = 60 (凹面鏡面) r3 = 60 d3 = 20 n1=1.51633 γ1=64.15 r4 = ∞ d4 = 75 r5 =−24 d5 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15 r6 = 24 d6 = 15 r7 = − d7 = 10 (偏光合成素子入射面) r8 = − d8 = 15 (偏光合成素子出射面) r9 =−40 d9 = 5 n3=1.51633 γ3=64.15 r10= 40 d10= 85 r11= ∞ d11= 18 n4=1.51633 γ4=64.15 r12=−75 d12= 20 r13= − d13= − (液晶表示素子面)
あげる。 r1 = − d1 =−11 (光源面) r2 = − d2 = 60 (凹面鏡面) r3 = 60 d3 = 20 n1=1.51633 γ1=64.15 r4 = ∞ d4 = 75 r5 =−24 d5 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15 r6 = 24 d6 = 15 r7 = − d7 = 10 (偏光合成素子入射面) r8 = − d8 = 15 (偏光合成素子出射面) r9 =−40 d9 = 5 n3=1.51633 γ3=64.15 r10= 40 d10= 85 r11= ∞ d11= 18 n4=1.51633 γ4=64.15 r12=−75 d12= 20 r13= − d13= − (液晶表示素子面)
【0032】上記において、riは光源側からi番目の
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
【0033】また、第1面は光源面であり、本変形例で
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離11mm、有効径80mmの放物
形状のものを用いた。第7、8面は偏光合成素子面であ
り、10mm×10mmの偏光ビームスプリッター及び、1
0mm×10mmの直角プリズムである。第13面は液晶表
示素子面であり、3インチ(61mm×46mm)のTFT
液晶表示素子を用いた。
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離11mm、有効径80mmの放物
形状のものを用いた。第7、8面は偏光合成素子面であ
り、10mm×10mmの偏光ビームスプリッター及び、1
0mm×10mmの直角プリズムである。第13面は液晶表
示素子面であり、3インチ(61mm×46mm)のTFT
液晶表示素子を用いた。
【0034】光源1は凹面鏡2の焦点位置に配置されて
いるので、光源1から射出する光線は平行光束となり、
集束レンズ系3に入射し、集束レンズ系3の正のパワー
を有するレンズにより集束され、負のパワーを有するレ
ンズにより平行光束となる。この時、凹面鏡2から射出
する光束はφ80mmであり、集束レンズ系3の正のパワ
ーを有するレンズによりφ15mmまで絞られ、さらに、
負のパワーを有するレンズにより平行光束となり、偏光
合成素子4に入射する。偏光合成素子4射出後の光束は
発散レンズ系5の負のパワーを有するレンズによりφ8
0mmまで発散され、正のパワーを有するレンズにより平
行光束となり、液晶表示素子6に入射する。このとき、
偏光合成素子4を出射する光線はすべてP偏光光であ
り、すべて液晶表示素子6の偏光板を通過するので、光
の利用効率が大幅に改善できる。
いるので、光源1から射出する光線は平行光束となり、
集束レンズ系3に入射し、集束レンズ系3の正のパワー
を有するレンズにより集束され、負のパワーを有するレ
ンズにより平行光束となる。この時、凹面鏡2から射出
する光束はφ80mmであり、集束レンズ系3の正のパワ
ーを有するレンズによりφ15mmまで絞られ、さらに、
負のパワーを有するレンズにより平行光束となり、偏光
合成素子4に入射する。偏光合成素子4射出後の光束は
発散レンズ系5の負のパワーを有するレンズによりφ8
0mmまで発散され、正のパワーを有するレンズにより平
行光束となり、液晶表示素子6に入射する。このとき、
偏光合成素子4を出射する光線はすべてP偏光光であ
り、すべて液晶表示素子6の偏光板を通過するので、光
の利用効率が大幅に改善できる。
【0035】図4は図1の装置に対する第2の変形例の
概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示素子
6までで構成される照明光学系の構成を示している。図
4において、図1と対応する構成要素には同一符号を付
し、その詳細説明は省略する。
概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示素子
6までで構成される照明光学系の構成を示している。図
4において、図1と対応する構成要素には同一符号を付
し、その詳細説明は省略する。
【0036】以下、本変形例における具体的な数値例を
あげる。 r1 = − d1 =−11 (光源面) r2 = − d2 = 60 (凹面鏡面) r3 = 60 d3 = 20 n1=1.51633 γ1=64.15 r4 = ∞ d4 = 75 r5 =−24 d5 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15 r6 = 24 d6 = 15 r7 = − d7 = 10 (偏光合成素子入射面) r8 = − d8 = 15 (偏光合成素子出射面) r9 = 25 d9 = 5 n3=1.51633 γ3=64.15 r10=−25 d10= 90 r11= ∞ d11= 20 n4=1.51633 γ4=64.15 r12=−55 d12= 20 r13= − d13= − (液晶表示素子面)
あげる。 r1 = − d1 =−11 (光源面) r2 = − d2 = 60 (凹面鏡面) r3 = 60 d3 = 20 n1=1.51633 γ1=64.15 r4 = ∞ d4 = 75 r5 =−24 d5 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15 r6 = 24 d6 = 15 r7 = − d7 = 10 (偏光合成素子入射面) r8 = − d8 = 15 (偏光合成素子出射面) r9 = 25 d9 = 5 n3=1.51633 γ3=64.15 r10=−25 d10= 90 r11= ∞ d11= 20 n4=1.51633 γ4=64.15 r12=−55 d12= 20 r13= − d13= − (液晶表示素子面)
【0037】上記において、riは光源側からi番目の
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
【0038】また、第1面は光源面であり、本変形例で
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離11mm、有効径80mmの放物
形状のものを用いた。第7、8面は偏光合成素子面であ
り、10mm×10mmの偏光ビームスプリッター及び、1
0mm×10mmの直角プリズムである。第13面は液晶表
示素子面であり、3インチ(61mm×46mm)のTFT
液晶表示素子を用いた。
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離11mm、有効径80mmの放物
形状のものを用いた。第7、8面は偏光合成素子面であ
り、10mm×10mmの偏光ビームスプリッター及び、1
0mm×10mmの直角プリズムである。第13面は液晶表
示素子面であり、3インチ(61mm×46mm)のTFT
液晶表示素子を用いた。
【0039】本変形例では、集束レンズ系3を1枚の正
のパワーを有するレンズと1枚の負のパワーを有するレ
ンズにより構成しており、発散レンズ系5を2枚の正の
パワーを有するレンズにより構成している。
のパワーを有するレンズと1枚の負のパワーを有するレ
ンズにより構成しており、発散レンズ系5を2枚の正の
パワーを有するレンズにより構成している。
【0040】光源1は凹面鏡2の焦点位置に配置されて
おり、光源1からの白色光は平行光束となり、集束レン
ズ系3に入射する。集束レンズ系3に入射する光線は正
のパワーを有するレンズにより集光され、負のパワーを
有するレンズによりほぼ平行光束となり、偏光合成素子
4に入射する。
おり、光源1からの白色光は平行光束となり、集束レン
ズ系3に入射する。集束レンズ系3に入射する光線は正
のパワーを有するレンズにより集光され、負のパワーを
有するレンズによりほぼ平行光束となり、偏光合成素子
4に入射する。
【0041】この平行光束は偏光合成素子4により、S
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。ここ
で、発散レンズ系5の2枚の正のパワーを有するレンズ
は、光源側にある正のパワーを有するレンズの液晶表示
素子側の焦点位置と、液晶表示素子側にある正のパワー
を有するレンズの光源側の焦点位置とが一致するように
配置されているので、発散レンズ系5に入射した光線は
平行光束となって、液晶表示素子6に入射する。
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。ここ
で、発散レンズ系5の2枚の正のパワーを有するレンズ
は、光源側にある正のパワーを有するレンズの液晶表示
素子側の焦点位置と、液晶表示素子側にある正のパワー
を有するレンズの光源側の焦点位置とが一致するように
配置されているので、発散レンズ系5に入射した光線は
平行光束となって、液晶表示素子6に入射する。
【0042】図5は図1の装置に対する第3の変形例の
概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示素子
6までで構成される照明光学系の構成を示している。図
5において、図1と対応する構成要素には同一符号を付
し、その詳細説明は省略する。
概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示素子
6までで構成される照明光学系の構成を示している。図
5において、図1と対応する構成要素には同一符号を付
し、その詳細説明は省略する。
【0043】以下、本変形例における具体的な数値例を
あげる。 r1 = − d1 =−11 (光源面) r2 = − d2 = 60 (凹面鏡面) r3 = 55 d3 = 24 n1=1.51633 γ1=64.15 r4 = ∞ d4 = 95 r5 = 15 d5 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15 r6 =−15 d6 = 15 r7 = − d7 = 10 (偏光合成素子入射面) r8 = − d8 = 15 (偏光合成素子出射面) r9 =−40 d9 = 5 n3=1.51633 γ3=64.15 r10= 40 d10= 85 r11= ∞ d11= 20 n4=1.51633 γ4=64.15 r12=−75 d12= 20 r13= − d13= − (液晶表示素子面)
あげる。 r1 = − d1 =−11 (光源面) r2 = − d2 = 60 (凹面鏡面) r3 = 55 d3 = 24 n1=1.51633 γ1=64.15 r4 = ∞ d4 = 95 r5 = 15 d5 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15 r6 =−15 d6 = 15 r7 = − d7 = 10 (偏光合成素子入射面) r8 = − d8 = 15 (偏光合成素子出射面) r9 =−40 d9 = 5 n3=1.51633 γ3=64.15 r10= 40 d10= 85 r11= ∞ d11= 20 n4=1.51633 γ4=64.15 r12=−75 d12= 20 r13= − d13= − (液晶表示素子面)
【0044】上記において、riは光源側からi番目の
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
【0045】また、第1面は光源面であり、本変形例で
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離11mm、有効径80mmの放物
形状のものを用いた。第7、8面は偏光合成素子面であ
り、10mm×10mmの偏光ビームスプリッター及び、1
0mm×10mmの直角プリズムである。第13面は液晶表
示素子面であり、3インチ(61mm×46mm)のTFT
液晶表示素子を用いた。
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離11mm、有効径80mmの放物
形状のものを用いた。第7、8面は偏光合成素子面であ
り、10mm×10mmの偏光ビームスプリッター及び、1
0mm×10mmの直角プリズムである。第13面は液晶表
示素子面であり、3インチ(61mm×46mm)のTFT
液晶表示素子を用いた。
【0046】本変形例では、集束レンズ系3を2枚の正
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5を1枚の負のパワーを有するレンズと1枚の正の
パワーを有するレンズにより構成している。
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5を1枚の負のパワーを有するレンズと1枚の正の
パワーを有するレンズにより構成している。
【0047】光源1は凹面鏡2の焦点位置に配置されて
おり、光源1からの白色光は平行光束となり、集束レン
ズ系3に入射する。ここで、集束レンズ系3の2枚の正
のパワーを有するレンズは、光源側にある正のパワーを
有するレンズの液晶素子側の焦点位置と、液晶表示素子
側にある正のパワーを有するレンズの光源側の焦点位置
とが一致するように配置されているので、集束レンズ系
3に入射した光束は平行光束となって、偏光合成素子4
に入射する。
おり、光源1からの白色光は平行光束となり、集束レン
ズ系3に入射する。ここで、集束レンズ系3の2枚の正
のパワーを有するレンズは、光源側にある正のパワーを
有するレンズの液晶素子側の焦点位置と、液晶表示素子
側にある正のパワーを有するレンズの光源側の焦点位置
とが一致するように配置されているので、集束レンズ系
3に入射した光束は平行光束となって、偏光合成素子4
に入射する。
【0048】この平行光束は偏光合成素子4により、S
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。発散レ
ンズ系5に入射した光線は、発散レンズ系5の中の負の
パワーを有するレンズで発散され、正のパワーを有する
レンズにより平行光束となり、液晶表示素子6に入射す
る。
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。発散レ
ンズ系5に入射した光線は、発散レンズ系5の中の負の
パワーを有するレンズで発散され、正のパワーを有する
レンズにより平行光束となり、液晶表示素子6に入射す
る。
【0049】図6は図1の装置に対する第4の変形例の
概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示素子
6までで構成される照明光学系の構成を示している。図
6において、図1と対応する構成要素には同一符号を付
し、その詳細説明は省略する。
概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示素子
6までで構成される照明光学系の構成を示している。図
6において、図1と対応する構成要素には同一符号を付
し、その詳細説明は省略する。
【0050】以下、本変形例における具体的な数値例を
あげる。 r1 = − d1 =−11 (光源面) r2 = − d2 = 60 (凹面鏡面) r3 = 55 d3 = 24 n1=1.51633 γ1=64.15 r4 = ∞ d4 = 95 r5 = 15 d5 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15 r6 =−15 d6 = 15 r7 = − d7 = 10 (偏光合成素子入射面) r8 = − d8 = 15 (偏光合成素子出射面) r9 = 25 d9 = 5 n3=1.51633 γ3=64.15 r10=−25 d10= 90 r11= ∞ d11= 20 n4=1.51633 γ4=64.15 r12=−55 d12= 20 r13= − d13= − (液晶表示素子面)
あげる。 r1 = − d1 =−11 (光源面) r2 = − d2 = 60 (凹面鏡面) r3 = 55 d3 = 24 n1=1.51633 γ1=64.15 r4 = ∞ d4 = 95 r5 = 15 d5 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15 r6 =−15 d6 = 15 r7 = − d7 = 10 (偏光合成素子入射面) r8 = − d8 = 15 (偏光合成素子出射面) r9 = 25 d9 = 5 n3=1.51633 γ3=64.15 r10=−25 d10= 90 r11= ∞ d11= 20 n4=1.51633 γ4=64.15 r12=−55 d12= 20 r13= − d13= − (液晶表示素子面)
【0051】上記において、riは光源側からi番目の
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
【0052】また、第1面は光源面であり、本変形例で
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離11mm、有効径80mmの放物
形状のものを用いた。第7、8面は偏光合成素子段面で
あり、10mm×10mmの偏光ビームスプリッター及び、
10mm×10mmの直角プリズムである。第13面は液晶
表示素子面であり、3インチ(61mm×46mm)のTF
T液晶表示素子を用いた。
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離11mm、有効径80mmの放物
形状のものを用いた。第7、8面は偏光合成素子段面で
あり、10mm×10mmの偏光ビームスプリッター及び、
10mm×10mmの直角プリズムである。第13面は液晶
表示素子面であり、3インチ(61mm×46mm)のTF
T液晶表示素子を用いた。
【0053】本変形例では、集束レンズ系3を2枚の正
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5を2枚の2枚の正のパワーを有するレンズにより
構成している。
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5を2枚の2枚の正のパワーを有するレンズにより
構成している。
【0054】光源1は凹面鏡2の焦点位置に配置されて
おり、光源1からの白色光は平行光束となり、集束レン
ズ系3に入射する。ここで、集束レンズ系3の2枚の正
のパワーを有するレンズは、光源側にある正のパワーを
有するレンズの液晶素子側の焦点位置と、液晶素子側に
ある正のパワーを有するレンズの光源側の焦点位置とが
一致するように配置されているので、集束レンズ系3に
入射した光束は平行光束となって、偏光合成素子4に入
射する。
おり、光源1からの白色光は平行光束となり、集束レン
ズ系3に入射する。ここで、集束レンズ系3の2枚の正
のパワーを有するレンズは、光源側にある正のパワーを
有するレンズの液晶素子側の焦点位置と、液晶素子側に
ある正のパワーを有するレンズの光源側の焦点位置とが
一致するように配置されているので、集束レンズ系3に
入射した光束は平行光束となって、偏光合成素子4に入
射する。
【0055】この平行光束は偏光合成素子4により、S
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。ここ
で、発散レンズ系5の2枚の正のパワーを有するレンズ
は、光源側にある正のパワーを有するレンズの液晶表示
素子側の焦点位置と、液晶表示素子側にある正のパワー
を有するレンズの光源側の焦点位置とが一致するように
配置されているので、発散レンズ系5に入射した光線は
平行光束となって、液晶表示素子6に入射する。
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。ここ
で、発散レンズ系5の2枚の正のパワーを有するレンズ
は、光源側にある正のパワーを有するレンズの液晶表示
素子側の焦点位置と、液晶表示素子側にある正のパワー
を有するレンズの光源側の焦点位置とが一致するように
配置されているので、発散レンズ系5に入射した光線は
平行光束となって、液晶表示素子6に入射する。
【0056】図7は図1の装置に対する第5の変形例の
概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示素子
6までで構成される照明光学系の構成を示している。図
7において、図1と対応する構成要素には同一符号を付
し、その詳細説明は省略する。
概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示素子
6までで構成される照明光学系の構成を示している。図
7において、図1と対応する構成要素には同一符号を付
し、その詳細説明は省略する。
【0057】以下、本変形例における具体的な数値例を
あげる。 r1 = − d1 =−11 (光源面) r2 = − d2 =100 (凹面鏡面) r3 = 17 d3 = 10 n1=1.51633 γ1=64.15 r4 =−17 d4 = 15 r5 = − d5 = 10 (偏光合成素子入射面) r6 = − d6 = 15 (偏光合成素子射面) r7 =−30 d7 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15 r8 = 30 d8 = 85 r9 = ∞ d9 = 18 n3=1.51633 γ3=64.15 r10=−75 d10= 20 r11= − d11= − (液晶表示素子面)
あげる。 r1 = − d1 =−11 (光源面) r2 = − d2 =100 (凹面鏡面) r3 = 17 d3 = 10 n1=1.51633 γ1=64.15 r4 =−17 d4 = 15 r5 = − d5 = 10 (偏光合成素子入射面) r6 = − d6 = 15 (偏光合成素子射面) r7 =−30 d7 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15 r8 = 30 d8 = 85 r9 = ∞ d9 = 18 n3=1.51633 γ3=64.15 r10=−75 d10= 20 r11= − d11= − (液晶表示素子面)
【0058】上記において、riは光源側からi番目の
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
【0059】また、第1面は光源面であり、本変形例で
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離37mm、離心率0.74、有
効径66mmの楕円形状のものを用いた。第7、8面は偏
光合成素子面であり、10mm×10mmの偏光ビームスプ
リッター及び、10mm×10mmの直角プリズムである。
第13面は液晶表示素子面であり、3インチ(61mm×
46mm)のTFT液晶表示素子を用いた。
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離37mm、離心率0.74、有
効径66mmの楕円形状のものを用いた。第7、8面は偏
光合成素子面であり、10mm×10mmの偏光ビームスプ
リッター及び、10mm×10mmの直角プリズムである。
第13面は液晶表示素子面であり、3インチ(61mm×
46mm)のTFT液晶表示素子を用いた。
【0060】本変形例では、集束レンズ系3を1枚の正
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5を1枚の負のパワーを有するレンズと1枚の正の
パワーを有するレンズにより構成している。
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5を1枚の負のパワーを有するレンズと1枚の正の
パワーを有するレンズにより構成している。
【0061】光源1は凹面鏡2の第1焦点位置(液晶表
示素子6とは反対側の焦点位置)に配置されており、光
源1からの白色光は凹面鏡2の第2焦点位置(液晶表示
素子6側の焦点位置)に一旦焦点をむすんだ後、集束レ
ンズ系3に入射する。ここで、集束レンズ系3の1枚の
正のパワーを有するレンズは、凹面鏡2の第2焦点位置
(液晶表示素子6側の焦点位置)と正のパワーを有する
レンズの焦点位置とが一致するよう配置されているの
で、集束レンズ系3に入射した光束は平行光束となっ
て、偏光合成素子4に入射する。
示素子6とは反対側の焦点位置)に配置されており、光
源1からの白色光は凹面鏡2の第2焦点位置(液晶表示
素子6側の焦点位置)に一旦焦点をむすんだ後、集束レ
ンズ系3に入射する。ここで、集束レンズ系3の1枚の
正のパワーを有するレンズは、凹面鏡2の第2焦点位置
(液晶表示素子6側の焦点位置)と正のパワーを有する
レンズの焦点位置とが一致するよう配置されているの
で、集束レンズ系3に入射した光束は平行光束となっ
て、偏光合成素子4に入射する。
【0062】この平行光束は偏光合成素子4により、S
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。発散レ
ンズ系5に入射した光線は、発散レンズ系5の中の負の
パワーを有するレンズで発散され、正のパワーを有する
レンズにより平行光束となり、液晶表示素子6に入射す
る。
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。発散レ
ンズ系5に入射した光線は、発散レンズ系5の中の負の
パワーを有するレンズで発散され、正のパワーを有する
レンズにより平行光束となり、液晶表示素子6に入射す
る。
【0063】図8は図1の装置に対する第6の変形例の
概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示素子
6までで構成される照明光学系の構成を示している。図
8において、図1と対応する構成要素には同一符号を付
し、その詳細説明は省略する。
概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示素子
6までで構成される照明光学系の構成を示している。図
8において、図1と対応する構成要素には同一符号を付
し、その詳細説明は省略する。
【0064】以下、本変形例における具体的な数値例を
あげる。 r1 = − d1 =−11 (光源面) r2 = − d2 =100 (凹面鏡面) r3 = 17 d3 = 10 n1=1.51633 γ1=64.15 r4 =−17 d4 = 15 r5 = − d5 = 10 (偏光合成素子入射面) r6 = − d6 = 15 (偏光合成素子出射面) r7 =−30 d7 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15 r8 = 30 d8 = 85 r9 = ∞ d9 = 18 n3=1.51633 γ3=64.15 r10=−75 d10= 20 r11= − d11= − (液晶表示素子面)
あげる。 r1 = − d1 =−11 (光源面) r2 = − d2 =100 (凹面鏡面) r3 = 17 d3 = 10 n1=1.51633 γ1=64.15 r4 =−17 d4 = 15 r5 = − d5 = 10 (偏光合成素子入射面) r6 = − d6 = 15 (偏光合成素子出射面) r7 =−30 d7 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15 r8 = 30 d8 = 85 r9 = ∞ d9 = 18 n3=1.51633 γ3=64.15 r10=−75 d10= 20 r11= − d11= − (液晶表示素子面)
【0065】上記において、riは光源側からi番目の
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
【0066】また、第1面は光源面であり、本変形例で
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離37mm、離心率0.74、有
効径66mmの楕円形状のものを用いた。第7、8面は偏
光合成素子面であり、10mm×10mmの偏光ビームスプ
リッター及び、10mm×10mmの直角プリズムである。
第13面は液晶表示素子面であり、3インチ(61mm×
46mm)のTFT液晶表示素子を用いた。
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離37mm、離心率0.74、有
効径66mmの楕円形状のものを用いた。第7、8面は偏
光合成素子面であり、10mm×10mmの偏光ビームスプ
リッター及び、10mm×10mmの直角プリズムである。
第13面は液晶表示素子面であり、3インチ(61mm×
46mm)のTFT液晶表示素子を用いた。
【0067】本変形例では、集束レンズ系3を1枚の正
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5を2枚の正のパワーを有するレンズにより構成し
ている。
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5を2枚の正のパワーを有するレンズにより構成し
ている。
【0068】光源1は凹面鏡2の第1焦点位置(液晶表
示素子6とは反対側の焦点位置)に配置されており、光
源1からの白色光は凹面鏡2の第2焦点位置(液晶表示
素子6側の焦点位置)に一旦焦点をむすんだ後、集束レ
ンズ系3に入射する。ここで、集束レンズ系3の1枚の
正のパワーを有するレンズは、凹面鏡2の第2焦点位置
(液晶表示素子6側の焦点位置)と正のパワーを有する
レンズの焦点位置とが一致するよう配置されているの
で、集束レンズ系3に入射した光束は平行光束となっ
て、偏光合成素子4に入射する。
示素子6とは反対側の焦点位置)に配置されており、光
源1からの白色光は凹面鏡2の第2焦点位置(液晶表示
素子6側の焦点位置)に一旦焦点をむすんだ後、集束レ
ンズ系3に入射する。ここで、集束レンズ系3の1枚の
正のパワーを有するレンズは、凹面鏡2の第2焦点位置
(液晶表示素子6側の焦点位置)と正のパワーを有する
レンズの焦点位置とが一致するよう配置されているの
で、集束レンズ系3に入射した光束は平行光束となっ
て、偏光合成素子4に入射する。
【0069】この平行光束は偏光合成素子4により、S
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。ここ
で、発散レンズ系5の2枚の正のパワーを有するレンズ
は、光源側にある正のパワーを有するレンズの液晶表示
素子側の焦点位置と、液晶表示素子側にある正のパワー
を有するレンズの光源側の焦点位置とが一致するように
配置されているので、発散レンズ系5に入射した光線は
平行光束となって、液晶表示素子6に入射する。
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。ここ
で、発散レンズ系5の2枚の正のパワーを有するレンズ
は、光源側にある正のパワーを有するレンズの液晶表示
素子側の焦点位置と、液晶表示素子側にある正のパワー
を有するレンズの光源側の焦点位置とが一致するように
配置されているので、発散レンズ系5に入射した光線は
平行光束となって、液晶表示素子6に入射する。
【0070】図9は図1の装置に対する第7の変形例の
概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示素子
6までで構成される照明光学系の構成を示している。図
9において、図1と対応する構成要素には同一符号を付
し、その詳細説明は省略する。
概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示素子
6までで構成される照明光学系の構成を示している。図
9において、図1と対応する構成要素には同一符号を付
し、その詳細説明は省略する。
【0071】以下、本変形例における具体的な数値例を
あげる。 r1 = − d1 =−11 (光源面) r2 = − d2 = 74 (凹面鏡面) r3 =−14 d3 = 5 n1=1.51633 γ1=64.15 r4 = 14 d4 = 15 r5 = − d5 = 10 (偏光合成素子入射面) r6 = − d6 = 15 (偏光合成素子出射面) r7 =−30 d7 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15 r8 = 30 d8 = 85 r9 = ∞ d9 = 18 n3=1.51633 γ3=64.15 r10=−75 d10= 20 r11= − d11= − (液晶表示素子面)
あげる。 r1 = − d1 =−11 (光源面) r2 = − d2 = 74 (凹面鏡面) r3 =−14 d3 = 5 n1=1.51633 γ1=64.15 r4 = 14 d4 = 15 r5 = − d5 = 10 (偏光合成素子入射面) r6 = − d6 = 15 (偏光合成素子出射面) r7 =−30 d7 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15 r8 = 30 d8 = 85 r9 = ∞ d9 = 18 n3=1.51633 γ3=64.15 r10=−75 d10= 20 r11= − d11= − (液晶表示素子面)
【0072】上記において、riは光源側からi番目の
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
【0073】また、第1面は光源面であり、本変形例で
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離37mm、離心率0.74、有
効径66mmの楕円形状のものを用いた。第7、8面は偏
光合成素子面であり、10mm×10mmの偏光ビームスプ
リッター及び、10mm×10mmの直角プリズムである。
第13面は液晶表示素子面であり、3インチ(61mm×
46mm)のTFT液晶表示素子を用いた。
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離37mm、離心率0.74、有
効径66mmの楕円形状のものを用いた。第7、8面は偏
光合成素子面であり、10mm×10mmの偏光ビームスプ
リッター及び、10mm×10mmの直角プリズムである。
第13面は液晶表示素子面であり、3インチ(61mm×
46mm)のTFT液晶表示素子を用いた。
【0074】本変形例では、集束レンズ系3を1枚の負
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5を1枚の負のパワーを有するレンズと1枚の正の
パワーを有するレンズにより構成している。
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5を1枚の負のパワーを有するレンズと1枚の正の
パワーを有するレンズにより構成している。
【0075】光源1からの白色光は凹面鏡2反射後、集
束レンズ系3に入射し、集束レンズ系3の負のパワーを
有するレンズにより平行光束となり、偏光合成素子4に
入射する。
束レンズ系3に入射し、集束レンズ系3の負のパワーを
有するレンズにより平行光束となり、偏光合成素子4に
入射する。
【0076】この平行光束は偏光合成素子4により、S
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。発散レ
ンズ系5に入射した光線は、発散レンズ系5の中の負の
パワーを有するレンズで発散され、正のパワーを有する
レンズにより平行光束となり、液晶表示素子6に入射す
る。
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。発散レ
ンズ系5に入射した光線は、発散レンズ系5の中の負の
パワーを有するレンズで発散され、正のパワーを有する
レンズにより平行光束となり、液晶表示素子6に入射す
る。
【0077】図10は図1の装置に対する第8の変形例
の概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示素
子6までで構成される照明光学系の構成を示している。
図10において、図1と対応する構成要素には同一符号
を付し、その詳細説明は省略する。
の概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示素
子6までで構成される照明光学系の構成を示している。
図10において、図1と対応する構成要素には同一符号
を付し、その詳細説明は省略する。
【0078】以下、本変形例における具体的な数値例を
あげる。 r1 = − d1 =−11 (光源面) r2 = − d2 = 74 (凹面鏡面) r3 =−14 d3 = 5 n1=1.51633 γ1=64.15 r4 = 14 d4 = 15 r5 = − d5 = 10 (偏光合成素子入射面) r6 = − d6 = 15 (偏光合成素子出射面) r7 = 25 d7 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15 r8 =−25 d8 = 90 r9 = ∞ d9 = 20 n3=1.51633 γ3=64.15 r10=−55 d10= 20 r11= − d11= − (液晶表示素子面)
あげる。 r1 = − d1 =−11 (光源面) r2 = − d2 = 74 (凹面鏡面) r3 =−14 d3 = 5 n1=1.51633 γ1=64.15 r4 = 14 d4 = 15 r5 = − d5 = 10 (偏光合成素子入射面) r6 = − d6 = 15 (偏光合成素子出射面) r7 = 25 d7 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15 r8 =−25 d8 = 90 r9 = ∞ d9 = 20 n3=1.51633 γ3=64.15 r10=−55 d10= 20 r11= − d11= − (液晶表示素子面)
【0079】上記において、riは光源側からi番目の
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
【0080】また、第1面は光源面であり、本変形例で
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離37mm、離心率0.74、有
効径66mmの楕円形状のものを用いた。第7、8面は偏
光合成素子面であり、10mm×10mmの偏光ビームスプ
リッター及び、10mm×10mmの直角プリズムである。
第13面は液晶表示素子面であり、3インチ(61mm×
46mm)のTFT液晶素子を用いた。
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離37mm、離心率0.74、有
効径66mmの楕円形状のものを用いた。第7、8面は偏
光合成素子面であり、10mm×10mmの偏光ビームスプ
リッター及び、10mm×10mmの直角プリズムである。
第13面は液晶表示素子面であり、3インチ(61mm×
46mm)のTFT液晶素子を用いた。
【0081】本変形例では、集束レンズ系3を1枚の負
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5を2枚の正のパワーを有するレンズにより構成し
ている。
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5を2枚の正のパワーを有するレンズにより構成し
ている。
【0082】光源1からの白色光は凹面鏡2反射後、集
束レンズ系3に入射し、集束レンズ系3の負のパワーを
有するレンズにより平行光束となり、偏光合成素子4に
入射する。
束レンズ系3に入射し、集束レンズ系3の負のパワーを
有するレンズにより平行光束となり、偏光合成素子4に
入射する。
【0083】この平行光束は偏光合成素子4により、S
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。ここ
で、発散レンズ系5の2枚の正のパワーを有するレンズ
は、光源側にある正のパワーを有するレンズの液晶表示
素子側の焦点位置と、液晶表示素子側にある正のパワー
を有するレンズの光源側の焦点位置とが一致するように
配置されているので、発散レンズ系5に入射した光線は
平行光束となって、液晶表示素子6に入射する。
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。ここ
で、発散レンズ系5の2枚の正のパワーを有するレンズ
は、光源側にある正のパワーを有するレンズの液晶表示
素子側の焦点位置と、液晶表示素子側にある正のパワー
を有するレンズの光源側の焦点位置とが一致するように
配置されているので、発散レンズ系5に入射した光線は
平行光束となって、液晶表示素子6に入射する。
【0084】以上述べた各変形例では、約1.7倍から
約1.9倍、液晶表示素子通過後の照度が向上した。な
お、前記集束レンズ系3のレンズに非球面レンズを用い
ればレンズ枚数の削減及び輝度むら等の性能が著しく改
善される。
約1.9倍、液晶表示素子通過後の照度が向上した。な
お、前記集束レンズ系3のレンズに非球面レンズを用い
ればレンズ枚数の削減及び輝度むら等の性能が著しく改
善される。
【0085】ところで、以上説明した図1の装置及びそ
れに対する各変形例では、すべて、液晶表示素子を1枚
のみしか用いていないが、いわゆる色の3原色(R,
G,B)に対応する3枚の液晶表示素子を用いることも
できる。そこで、図1の装置に対する応用例として、そ
の様な3枚の液晶表示素子を用いた液晶表示装置につい
て図11を用いて説明する。
れに対する各変形例では、すべて、液晶表示素子を1枚
のみしか用いていないが、いわゆる色の3原色(R,
G,B)に対応する3枚の液晶表示素子を用いることも
できる。そこで、図1の装置に対する応用例として、そ
の様な3枚の液晶表示素子を用いた液晶表示装置につい
て図11を用いて説明する。
【0086】図11は図1の装置に対する一応用例の概
略を示す構成図である。図11において、図1と対応す
る構成要素には同一符号を付し、その詳細説明は省略す
る。その他、33は全反射ミラー、34はBG反射ダイ
クロイックミラー、35、36はB反射ダイクロイック
ミラー、37はG反射ダイクロイックミラーである。
略を示す構成図である。図11において、図1と対応す
る構成要素には同一符号を付し、その詳細説明は省略す
る。その他、33は全反射ミラー、34はBG反射ダイ
クロイックミラー、35、36はB反射ダイクロイック
ミラー、37はG反射ダイクロイックミラーである。
【0087】光源1から出射する白色光は凹面鏡2を反
射し、集束レンズ系3に入射する。本応用例では、集束
レンズ系3を1枚の正のパワーを有するレンズと1枚の
負のパワーを有するレンズにより構成しており、集束レ
ンズ系3に入射した光線は該集束レンズ系3の正のパワ
ーを有するレンズにより集束され、負のパワーを有する
レンズによりほぼ平行光束となり、偏光合成素子4に入
射する。
射し、集束レンズ系3に入射する。本応用例では、集束
レンズ系3を1枚の正のパワーを有するレンズと1枚の
負のパワーを有するレンズにより構成しており、集束レ
ンズ系3に入射した光線は該集束レンズ系3の正のパワ
ーを有するレンズにより集束され、負のパワーを有する
レンズによりほぼ平行光束となり、偏光合成素子4に入
射する。
【0088】偏光合成素子4に入射した光束は偏光ビー
ムスプリッターと直角プリズムによりS偏光光はP偏光
光に変換され、P偏光光とP偏光光に変換されたS偏光
光は発散レンズ系5に入射する。本応用例では、発散レ
ンズ系5を1枚の負のパワーを有するレンズと1枚の正
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5に入射した光線は負のパワーを有するレンズによ
り発散され、正のパワーを有するレンズによりほぼ平行
光束となって出射する。
ムスプリッターと直角プリズムによりS偏光光はP偏光
光に変換され、P偏光光とP偏光光に変換されたS偏光
光は発散レンズ系5に入射する。本応用例では、発散レ
ンズ系5を1枚の負のパワーを有するレンズと1枚の正
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5に入射した光線は負のパワーを有するレンズによ
り発散され、正のパワーを有するレンズによりほぼ平行
光束となって出射する。
【0089】該発散レンズ系5を出射した光線は、該光
線の光軸に対して45°の角度に配置された全反射ミラ
ー33によりその進路を90°折り曲げられて、該光線
の光軸に対して45°の角度に配置されたB(青)、G
(緑)反射のBG反射ダイクロイックミラー34に入射
し、B、Gは反射し、R(赤)は透過する。
線の光軸に対して45°の角度に配置された全反射ミラ
ー33によりその進路を90°折り曲げられて、該光線
の光軸に対して45°の角度に配置されたB(青)、G
(緑)反射のBG反射ダイクロイックミラー34に入射
し、B、Gは反射し、R(赤)は透過する。
【0090】BG反射ダイクロイックミラー34を反射
したB、Gは、該光線の光軸に対して45°の角度に配
置されたB反射のB反射ダイクロイックミラー35に入
射し、BはB反射ダイクロイックミラー35を反射し、
B用の液晶表示素子6に入射し、GはB反射ダイクロイ
ックミラー35を透過し、G用の液晶表示素子6に入射
する。一方、BG反射ダイクロイックミラー34を透過
したRは、該光線の光軸に対して45°の角度に配置さ
れた全反射ミラー33によりその進路を90°折り曲げ
られて、R用の液晶表示素子6に入射する。
したB、Gは、該光線の光軸に対して45°の角度に配
置されたB反射のB反射ダイクロイックミラー35に入
射し、BはB反射ダイクロイックミラー35を反射し、
B用の液晶表示素子6に入射し、GはB反射ダイクロイ
ックミラー35を透過し、G用の液晶表示素子6に入射
する。一方、BG反射ダイクロイックミラー34を透過
したRは、該光線の光軸に対して45°の角度に配置さ
れた全反射ミラー33によりその進路を90°折り曲げ
られて、R用の液晶表示素子6に入射する。
【0091】さらに、B用の液晶表示素子6を出射した
Bは、該光線の光軸に対して45°の角度に配置された
B反射のB反射ダイクロイックミラー36を反射し、該
光線の光軸に対して45°の角度に配置されたG反射の
G反射ダイクロイックミラー37を透過し、投写レンズ
7に入射する。
Bは、該光線の光軸に対して45°の角度に配置された
B反射のB反射ダイクロイックミラー36を反射し、該
光線の光軸に対して45°の角度に配置されたG反射の
G反射ダイクロイックミラー37を透過し、投写レンズ
7に入射する。
【0092】G用の液晶表示素子6を出射したGは、該
光線の光軸に対して45°の角度に配置された全反射ミ
ラー33を反射し、該光線の光軸に対して45°の角度
に配置されたG反射のG反射ダイクロイックミラー37
を反射し、投写レンズ7に入射する。R用の液晶表示素
子6を出射したRは、B反射ダイクロイックミラー36
を透過し、G反射ダイクロイックミラー37を透過し、
投写レンズ7に入射する。
光線の光軸に対して45°の角度に配置された全反射ミ
ラー33を反射し、該光線の光軸に対して45°の角度
に配置されたG反射のG反射ダイクロイックミラー37
を反射し、投写レンズ7に入射する。R用の液晶表示素
子6を出射したRは、B反射ダイクロイックミラー36
を透過し、G反射ダイクロイックミラー37を透過し、
投写レンズ7に入射する。
【0093】そして、前記R用、G用、B用の液晶表示
素子6上に表示された画像は投写レンズ7により拡大さ
れ、その結果、スクリーン8上に拡大した画像を得る。
ここで、各液晶表示素子6を出射し、投写レンズ7に入
射するR、G、Bは、それぞれの光軸が一致しており、
さらに、各液晶表示素子6から投写レンズ7までの距離
が一致しているので、スクリーン8上にはR、G、Bの
合成されたカラーの拡大画像が得られる。
素子6上に表示された画像は投写レンズ7により拡大さ
れ、その結果、スクリーン8上に拡大した画像を得る。
ここで、各液晶表示素子6を出射し、投写レンズ7に入
射するR、G、Bは、それぞれの光軸が一致しており、
さらに、各液晶表示素子6から投写レンズ7までの距離
が一致しているので、スクリーン8上にはR、G、Bの
合成されたカラーの拡大画像が得られる。
【0094】次に、以上を踏まえて、本発明の一実施例
として、図1の装置のそれとは異なる偏光合成素子を用
いた液晶表示装置について説明する。図12は本発明の
一実施例としての液晶表示装置を示す構成図である。図
12において、図1と対応する構成要素には同一符号を
付し、その詳細説明は省略する。その他、4’は偏光合
成素子である。
として、図1の装置のそれとは異なる偏光合成素子を用
いた液晶表示装置について説明する。図12は本発明の
一実施例としての液晶表示装置を示す構成図である。図
12において、図1と対応する構成要素には同一符号を
付し、その詳細説明は省略する。その他、4’は偏光合
成素子である。
【0095】以下、本実施例の動作について説明する。
上記構成において、光源1は凹面鏡2(ここでは放物形
状)の焦点位置近傍に配置されており、光源1からの白
色光は凹面鏡2を反射してほぼ平行光束となり、集束レ
ンズ系3に入射する。集束レンズ系3に入射した光線は
該集束レンズ系3の正のパワーを有するレンズにより集
束され、その横断面の面積が液晶表示素子6の表示面の
面積の約1/4の大きさになったら、負のパワーを有す
るレンズによりほぼ平行光束となって、偏光合成素子
4’に入射する。従って、集束レンズ系3を介すること
により、光線は、平行光束の状態を保ったまま、その横
断面の面積が液晶表示素子6の表示面の面積の約1/4
の大きさになって、偏光合成素子4’に入射することに
なる。具体的に、本実施例では液晶表示素子6として
1.7インチ相当のパネルを使用し、集束レンズ系3を
介することにより光線をφ15mmまで絞り込んでいる。
上記構成において、光源1は凹面鏡2(ここでは放物形
状)の焦点位置近傍に配置されており、光源1からの白
色光は凹面鏡2を反射してほぼ平行光束となり、集束レ
ンズ系3に入射する。集束レンズ系3に入射した光線は
該集束レンズ系3の正のパワーを有するレンズにより集
束され、その横断面の面積が液晶表示素子6の表示面の
面積の約1/4の大きさになったら、負のパワーを有す
るレンズによりほぼ平行光束となって、偏光合成素子
4’に入射する。従って、集束レンズ系3を介すること
により、光線は、平行光束の状態を保ったまま、その横
断面の面積が液晶表示素子6の表示面の面積の約1/4
の大きさになって、偏光合成素子4’に入射することに
なる。具体的に、本実施例では液晶表示素子6として
1.7インチ相当のパネルを使用し、集束レンズ系3を
介することにより光線をφ15mmまで絞り込んでいる。
【0096】偏光合成素子4’を出射した光線は液晶表
示素子6に入射する。そして、液晶表示素子6上に表示
された画像は、投写レンズ7により拡大され、その結
果、スクリーン8上に拡大した画像が得られる。
示素子6に入射する。そして、液晶表示素子6上に表示
された画像は、投写レンズ7により拡大され、その結
果、スクリーン8上に拡大した画像が得られる。
【0097】また、レーザーディスク,VTR等(図示
せず)から入力されたビデオ入力はビデオ・クロマ処理
回路9により処理された後、RGB出力回路10に入力
される。RGB出力回路10は、R,G,Bに対応する
映像信号を、液晶表示素子6をAC駆動するため、垂直
期間ごとに極性反転し、Xドライバ11を介して液晶表
示素子6に入力する。なお、前記ビデオ・クロマ処理回
路9,RGB出力回路10,Xドライバ11及びYドラ
イバ14は同期処理回路12,コントローラ13により
同期がとられている。
せず)から入力されたビデオ入力はビデオ・クロマ処理
回路9により処理された後、RGB出力回路10に入力
される。RGB出力回路10は、R,G,Bに対応する
映像信号を、液晶表示素子6をAC駆動するため、垂直
期間ごとに極性反転し、Xドライバ11を介して液晶表
示素子6に入力する。なお、前記ビデオ・クロマ処理回
路9,RGB出力回路10,Xドライバ11及びYドラ
イバ14は同期処理回路12,コントローラ13により
同期がとられている。
【0098】次に、図13を用いて図12の偏光合成素
子4’の構成及び動作について詳細に説明する。図13
は図12の偏光合成素子を示す斜視図である。図13に
おいて、図2と対応する構成要素には同一符号を付し、
その詳細説明は省略する。その他、40はレンズ光軸が
所定量偏芯した偏芯レンズ、41は偏光ビームスプリッ
ター15の出射面、42は直角プリズム16の出射面で
ある。
子4’の構成及び動作について詳細に説明する。図13
は図12の偏光合成素子を示す斜視図である。図13に
おいて、図2と対応する構成要素には同一符号を付し、
その詳細説明は省略する。その他、40はレンズ光軸が
所定量偏芯した偏芯レンズ、41は偏光ビームスプリッ
ター15の出射面、42は直角プリズム16の出射面で
ある。
【0099】集束レンズ系3を出射し、偏光ビームスプ
リッター15(本実施例では15mm×15mm)に入射す
る光線17は、不定偏光光18であり、該不定偏光光1
8は前記偏光ビームスプリッター15によりP偏光光1
9とS偏光光20の2つの直線偏光光に分離される。
リッター15(本実施例では15mm×15mm)に入射す
る光線17は、不定偏光光18であり、該不定偏光光1
8は前記偏光ビームスプリッター15によりP偏光光1
9とS偏光光20の2つの直線偏光光に分離される。
【0100】そのうち、P偏光光19は偏光ビームスプ
リッター15を透過してその出射面41を介してそのま
ま偏芯レンズ40に入射し、その偏芯レンズ40によっ
て約2倍に拡大されて液晶表示素子6に入射する。
リッター15を透過してその出射面41を介してそのま
ま偏芯レンズ40に入射し、その偏芯レンズ40によっ
て約2倍に拡大されて液晶表示素子6に入射する。
【0101】一方、S偏光光20は偏光ビームスプリッ
ター15を反射して、互いに直交する光軸上に45度傾
けた状態で反射面が配置されるように構成した2個の直
角プリズム16に入射し、それら直角プリズム16によ
ってその進路をそれぞれ90度折り曲げられながら2回
の反射によりP偏光光21に変換されて、その出射面4
2を介して偏芯レンズ40に入射し、その偏芯レンズ4
0によって約2倍に拡大されて液晶表示素子6に入射す
る。
ター15を反射して、互いに直交する光軸上に45度傾
けた状態で反射面が配置されるように構成した2個の直
角プリズム16に入射し、それら直角プリズム16によ
ってその進路をそれぞれ90度折り曲げられながら2回
の反射によりP偏光光21に変換されて、その出射面4
2を介して偏芯レンズ40に入射し、その偏芯レンズ4
0によって約2倍に拡大されて液晶表示素子6に入射す
る。
【0102】次に、図14を用いて図13の偏芯レンズ
40の構成及び動作について説明する。図14は図13
の偏光合成素子を液晶表示素子側から見て示した正面図
である。図14において、43は液晶表示素子6の表示
面(一点鎖線で示される領域)である。
40の構成及び動作について説明する。図14は図13
の偏光合成素子を液晶表示素子側から見て示した正面図
である。図14において、43は液晶表示素子6の表示
面(一点鎖線で示される領域)である。
【0103】偏芯レンズ40は、図13で示したよう
に、偏光ビームスプリッター15の出射面41と直角プ
リズム16の出射面42にそれぞれ取り付けられてい
る。ここで、偏光ビームスプリッター15の出射面41
と直角プリズム16の出射面42の各々の面積は、図1
4に示すように、液晶表示素子6の表示面43の面積の
約1/4に設定されており、さらに、偏光ビームスプリ
ッター15の出射面41と直角プリズム16の出射面4
2の位置(光軸に垂直な方向の位置)は、液晶表示素子
の表示面43の位置(光軸に垂直な方向の位置)に対
し、図14に示すような位置関係となるように配置され
ている。
に、偏光ビームスプリッター15の出射面41と直角プ
リズム16の出射面42にそれぞれ取り付けられてい
る。ここで、偏光ビームスプリッター15の出射面41
と直角プリズム16の出射面42の各々の面積は、図1
4に示すように、液晶表示素子6の表示面43の面積の
約1/4に設定されており、さらに、偏光ビームスプリ
ッター15の出射面41と直角プリズム16の出射面4
2の位置(光軸に垂直な方向の位置)は、液晶表示素子
の表示面43の位置(光軸に垂直な方向の位置)に対
し、図14に示すような位置関係となるように配置され
ている。
【0104】また、各偏芯レンズ40は、それぞれ、図
14に示すように、点線にて示された平凹レンズ44の
一部を、各出射面41,42の偏芯量に合わせて切り取
って得られたものである。
14に示すように、点線にて示された平凹レンズ44の
一部を、各出射面41,42の偏芯量に合わせて切り取
って得られたものである。
【0105】ここで、平凹レンズ44の直径は、前記出
射面41,42の対角をD(本実施例では21.2mm)
とすると、2Dに設定されており、また、その焦点距離
は、偏光合成素子4’と液晶表示素子6との間の距離に
対し、その拡大倍率が約2倍になるように、設定されて
いる。
射面41,42の対角をD(本実施例では21.2mm)
とすると、2Dに設定されており、また、その焦点距離
は、偏光合成素子4’と液晶表示素子6との間の距離に
対し、その拡大倍率が約2倍になるように、設定されて
いる。
【0106】従って、図14に示すように、偏光レンズ
40によって、偏光ビームスプリッター15の出射面4
1の部分と直角プリズム16の出射面42の部分が、そ
れぞれ、約2倍に拡大されると、液晶表示素子6の位置
(光軸方向における位置)において、その拡大像は、そ
れぞれ互いに一致すると共に、液晶表示素子6の表示面
43とも一致することになる。ここで説明を補足する
と、発散レンズ系として、光軸を液晶表示素子の対角位
置に合わせた凹レンズ(44)を配置すると、偏光合成
素子の外縁から出射した光線は、レンズの光軸位置を通
過するため光線の角度が変化せず光軸に平行な角度で通
過し、その後液晶表示素子の対角位置に到達する。一
方、偏光合成素子の中心部分からでる光線は、レンズの
光軸位置から離れた場所を通過するため光線の角度が変
化し光軸にたいし角度を持って通過する。光線の角度
は、液晶表示素子の反対の対角位置に到達するようにレ
ンズの焦点距離を設定してある。(倍率2倍)これによ
って、偏光合成素子から出射された光束の面積は4倍に
広がり、液晶表示素子の全域にまんべんなく到達するこ
とが可能となる。
40によって、偏光ビームスプリッター15の出射面4
1の部分と直角プリズム16の出射面42の部分が、そ
れぞれ、約2倍に拡大されると、液晶表示素子6の位置
(光軸方向における位置)において、その拡大像は、そ
れぞれ互いに一致すると共に、液晶表示素子6の表示面
43とも一致することになる。ここで説明を補足する
と、発散レンズ系として、光軸を液晶表示素子の対角位
置に合わせた凹レンズ(44)を配置すると、偏光合成
素子の外縁から出射した光線は、レンズの光軸位置を通
過するため光線の角度が変化せず光軸に平行な角度で通
過し、その後液晶表示素子の対角位置に到達する。一
方、偏光合成素子の中心部分からでる光線は、レンズの
光軸位置から離れた場所を通過するため光線の角度が変
化し光軸にたいし角度を持って通過する。光線の角度
は、液晶表示素子の反対の対角位置に到達するようにレ
ンズの焦点距離を設定してある。(倍率2倍)これによ
って、偏光合成素子から出射された光束の面積は4倍に
広がり、液晶表示素子の全域にまんべんなく到達するこ
とが可能となる。
【0107】このため、偏光ビームスプリッター15の
出射面41から偏芯レンズ40を介して出射したP偏光
光19と、直角プリズム16の出射面42から偏芯レン
ズ40を介して出射したP偏光光21とは、それぞれ、
液晶表示素子6の位置(光軸方向における位置)におい
て、互いに一致して合成され、液晶表示素子6の表示面
43に過不足なく入射する。
出射面41から偏芯レンズ40を介して出射したP偏光
光19と、直角プリズム16の出射面42から偏芯レン
ズ40を介して出射したP偏光光21とは、それぞれ、
液晶表示素子6の位置(光軸方向における位置)におい
て、互いに一致して合成され、液晶表示素子6の表示面
43に過不足なく入射する。
【0108】この様に、偏光ビームスプリッター15の
出射面41及び直角プリズム16の出射面42からそれ
ぞれ出射したP偏光光19,21を、偏芯レンズ40に
よって、約2倍に拡大して、液晶表示素子6の表示面4
3で合成させることにより、図1の装置において用いら
れていた発散レンズ系5が省略でき、さらにコンパクト
な液晶表示装置が得られる。
出射面41及び直角プリズム16の出射面42からそれ
ぞれ出射したP偏光光19,21を、偏芯レンズ40に
よって、約2倍に拡大して、液晶表示素子6の表示面4
3で合成させることにより、図1の装置において用いら
れていた発散レンズ系5が省略でき、さらにコンパクト
な液晶表示装置が得られる。
【0109】なお、仮に、偏光合成素子4’と液晶表示
素子6との間の距離に対し、偏芯レンズ40の拡大倍率
(すなわち、平凹レンズ44の拡大倍率)を前述の2倍
よりも大きくすると、偏光ビームスプリッター15の出
射面41の部分と直角プリズム16の出射面42の部分
の拡大像が、液晶表示素子6の表示面43よりも大きく
なり、光利用率が大幅に低下してしまう。逆に、拡大倍
率を2倍よりも小さくにすると、拡大像が液晶表示素子
6の表示面43よりも小さくなり、輝度むらを生じてし
まう。従って、上記のごとく、偏光合成素子4’と液晶
表示素子6との間の距離に対し、偏芯レンズ40の拡大
倍率を約2倍に設定することが本実施例において、非常
に重要となる。
素子6との間の距離に対し、偏芯レンズ40の拡大倍率
(すなわち、平凹レンズ44の拡大倍率)を前述の2倍
よりも大きくすると、偏光ビームスプリッター15の出
射面41の部分と直角プリズム16の出射面42の部分
の拡大像が、液晶表示素子6の表示面43よりも大きく
なり、光利用率が大幅に低下してしまう。逆に、拡大倍
率を2倍よりも小さくにすると、拡大像が液晶表示素子
6の表示面43よりも小さくなり、輝度むらを生じてし
まう。従って、上記のごとく、偏光合成素子4’と液晶
表示素子6との間の距離に対し、偏芯レンズ40の拡大
倍率を約2倍に設定することが本実施例において、非常
に重要となる。
【0110】以上説明したように、従来は、光源からの
不定偏光光のうち、P偏光光あるいはS偏光光のいずれ
か一方の直線偏光光のみしか利用されていなかったもの
が、本実施例においては、光源からの不定偏光光のほぼ
全て、言い替えれば、P偏光光とS偏光光の両偏光光を
有効に利用することができるので、光の利用効率が大幅
に改善される。本実施例では、約1.9倍、液晶表示素
子通過後の照度が向上した。
不定偏光光のうち、P偏光光あるいはS偏光光のいずれ
か一方の直線偏光光のみしか利用されていなかったもの
が、本実施例においては、光源からの不定偏光光のほぼ
全て、言い替えれば、P偏光光とS偏光光の両偏光光を
有効に利用することができるので、光の利用効率が大幅
に改善される。本実施例では、約1.9倍、液晶表示素
子通過後の照度が向上した。
【0111】また、本実施例によれば、偏光ビームスプ
リッターの出射面及び直角プリズムの出射面からそれぞ
れ出射したP偏光光を、偏芯レンズによって、約2倍に
拡大して、液晶表示素子の表示面で合成させることがで
きるので、発散レンズ系を省略でき、さらにコンパクト
な液晶表示装置が得られる。
リッターの出射面及び直角プリズムの出射面からそれぞ
れ出射したP偏光光を、偏芯レンズによって、約2倍に
拡大して、液晶表示素子の表示面で合成させることがで
きるので、発散レンズ系を省略でき、さらにコンパクト
な液晶表示装置が得られる。
【0112】また、光源からの光線を、集束レンズ系に
よって液晶表示素子の表示面の面積の約1/4に集束す
るので、偏光合成素子の各構成部品が小形化でき、コス
ト的にも有利となる。
よって液晶表示素子の表示面の面積の約1/4に集束す
るので、偏光合成素子の各構成部品が小形化でき、コス
ト的にも有利となる。
【0113】さらに、また、図13に示したように、本
実施例における偏光合成素子4’は、その各構成部品
(偏光ビームスプリッター15、直角プリズム16、及
び偏芯レンズ40)を相互に光学的接着により一体化す
ることができ、これによって、偏光ビームスプリッター
15に入射した光線が偏芯レンズ40から出射されるま
で、外に洩れなくでき、光の利用効率が良く、コンパク
トな偏光合成素子を実現できる。また、偏芯レンズ40
については、図15に示すように、1枚の平凹レンズ4
4から4枚の偏芯レンズ40が作成できる点も有利であ
る。
実施例における偏光合成素子4’は、その各構成部品
(偏光ビームスプリッター15、直角プリズム16、及
び偏芯レンズ40)を相互に光学的接着により一体化す
ることができ、これによって、偏光ビームスプリッター
15に入射した光線が偏芯レンズ40から出射されるま
で、外に洩れなくでき、光の利用効率が良く、コンパク
トな偏光合成素子を実現できる。また、偏芯レンズ40
については、図15に示すように、1枚の平凹レンズ4
4から4枚の偏芯レンズ40が作成できる点も有利であ
る。
【0114】ところで、本実施例において、偏光合成素
子4’と液晶表示素子6との間に、以下に述べるような
補正レンズをさらに設けることにより、さらなる効果が
期待できる。
子4’と液晶表示素子6との間に、以下に述べるような
補正レンズをさらに設けることにより、さらなる効果が
期待できる。
【0115】図16は図12の偏光合成素子と液晶表示
素子との間に設けられる補正レンズを示す構成図であ
る。図16において、図12と対応する構成要素には同
一符号を付し、その詳細説明は省略する。その他、45
は補正レンズである。図16に示すように、補正レンズ
45は、正のパワーを有するレンズから成り、偏光合成
素子4’と液晶表示素子6の間で、かつ液晶表示素子6
の近傍側に設けられる。
素子との間に設けられる補正レンズを示す構成図であ
る。図16において、図12と対応する構成要素には同
一符号を付し、その詳細説明は省略する。その他、45
は補正レンズである。図16に示すように、補正レンズ
45は、正のパワーを有するレンズから成り、偏光合成
素子4’と液晶表示素子6の間で、かつ液晶表示素子6
の近傍側に設けられる。
【0116】従って、偏光合成素子4の偏芯レンズ40
から出射して、発散された光線は、液晶表示素子6の寸
前で、正のパワーを有する補正レンズ45により平行光
束となり、液晶表示素子6に入射する。これにより、液
晶表示素子特有の入射光線の角度依存によるコントラス
ト性能への影響を改善することができる。
から出射して、発散された光線は、液晶表示素子6の寸
前で、正のパワーを有する補正レンズ45により平行光
束となり、液晶表示素子6に入射する。これにより、液
晶表示素子特有の入射光線の角度依存によるコントラス
ト性能への影響を改善することができる。
【0117】次に、以上説明した図12の実施例に対す
る変形例について以下説明する。図17は図12の実施
例に対する第1の変形例の概略を示す構成図であり、特
に光源1から液晶表示素子6までで構成される照明光学
系の構成を示している。図17において、図12と対応
する構成要素には同一符号を付し、その詳細説明は省略
する。本変形例では、集束レンズ系3を2枚の正のパワ
ーを有するレンズにより構成している。
る変形例について以下説明する。図17は図12の実施
例に対する第1の変形例の概略を示す構成図であり、特
に光源1から液晶表示素子6までで構成される照明光学
系の構成を示している。図17において、図12と対応
する構成要素には同一符号を付し、その詳細説明は省略
する。本変形例では、集束レンズ系3を2枚の正のパワ
ーを有するレンズにより構成している。
【0118】光源1は凹面鏡2の焦点位置近傍に配置さ
れており、光源1からの白色光は凹面鏡2を反射してほ
ぼ平行光束となり、集束レンズ系3に入射する。集束レ
ンズ系3に入射した光線は、光源側にある正のパワーを
有するレンズにより該レンズの焦点付近で集束され、そ
の後、その横断面の面積が液晶表示素子6の表示面の面
積の約1/4の大きさになったら、偏光合成素子側の正
のパワーを有するレンズによりほぼ平行光束となって、
偏光合成素子4’に入射する。そして、この平行光束は
偏光合成素子4’により、S偏光光はP偏光光に変換さ
れ、P偏光光とP偏光光に変換されたS偏光光は合成さ
れて、液晶表示素子6に入射する。この様に、集束レン
ズ系3を2枚の正のパワーを有するレンズにより構成し
ても、図12における集束レンズ系3と同様の作用を得
ることができる。
れており、光源1からの白色光は凹面鏡2を反射してほ
ぼ平行光束となり、集束レンズ系3に入射する。集束レ
ンズ系3に入射した光線は、光源側にある正のパワーを
有するレンズにより該レンズの焦点付近で集束され、そ
の後、その横断面の面積が液晶表示素子6の表示面の面
積の約1/4の大きさになったら、偏光合成素子側の正
のパワーを有するレンズによりほぼ平行光束となって、
偏光合成素子4’に入射する。そして、この平行光束は
偏光合成素子4’により、S偏光光はP偏光光に変換さ
れ、P偏光光とP偏光光に変換されたS偏光光は合成さ
れて、液晶表示素子6に入射する。この様に、集束レン
ズ系3を2枚の正のパワーを有するレンズにより構成し
ても、図12における集束レンズ系3と同様の作用を得
ることができる。
【0119】図18は図12の実施例に対する第2の変
形例の概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表
示素子6までで構成される照明光学系の構成を示してい
る。図18において、図12と対応する構成要素には同
一符号を付し、その詳細説明は省略する。本変形例で
は、凹面鏡2を楕円形状(あるいは所謂マルチミラー)
の凹面鏡により構成し、集束レンズ系3を1枚の正のパ
ワーを有するレンズにより構成している。
形例の概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表
示素子6までで構成される照明光学系の構成を示してい
る。図18において、図12と対応する構成要素には同
一符号を付し、その詳細説明は省略する。本変形例で
は、凹面鏡2を楕円形状(あるいは所謂マルチミラー)
の凹面鏡により構成し、集束レンズ系3を1枚の正のパ
ワーを有するレンズにより構成している。
【0120】光源1は凹面鏡2の中心に近い側の焦点位
置(以後、前側楕円焦点と呼ぶ)の近傍に配置されてお
り、光源1からの白色光は凹面鏡2を反射して凹面鏡2
の集束レンズ系3に近い側の焦点位置(以後、後側楕円
焦点と呼ぶ)の近傍に集束し、その後、その横断面の面
積が液晶表示素子6の表示面の面積の約1/4の大きさ
になったら、集束レンズ系3に入射する。集束レンズ系
3に入射した光線は、正のパワーを有するレンズにより
ほぼ平行光束となって、偏光合成素子4’に入射する。
そして、この平行光束は偏光合成素子4’により、S偏
光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変換
されたS偏光光は合成されて、液晶表示素子6に入射す
る。
置(以後、前側楕円焦点と呼ぶ)の近傍に配置されてお
り、光源1からの白色光は凹面鏡2を反射して凹面鏡2
の集束レンズ系3に近い側の焦点位置(以後、後側楕円
焦点と呼ぶ)の近傍に集束し、その後、その横断面の面
積が液晶表示素子6の表示面の面積の約1/4の大きさ
になったら、集束レンズ系3に入射する。集束レンズ系
3に入射した光線は、正のパワーを有するレンズにより
ほぼ平行光束となって、偏光合成素子4’に入射する。
そして、この平行光束は偏光合成素子4’により、S偏
光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変換
されたS偏光光は合成されて、液晶表示素子6に入射す
る。
【0121】この様に、凹面鏡2を楕円形状の凹面鏡に
より構成し、集束レンズ系3を1枚の正のパワーを有す
るレンズにより構成しても、図12における集束レンズ
系3と同様の作用を得ることができる。
より構成し、集束レンズ系3を1枚の正のパワーを有す
るレンズにより構成しても、図12における集束レンズ
系3と同様の作用を得ることができる。
【0122】図19は図12の実施例に対する第3の変
形例の概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表
示素子6までで構成される照明光学系の構成を示してい
る。図19において、図12と対応する構成要素には同
一符号を付し、その詳細説明は省略する。本変形例で
は、凹面鏡2を楕円形状(あるいは所謂マルチミラー)
の凹面鏡により構成し、集束レンズ系3を1枚の負のパ
ワーを有するレンズにより構成している。
形例の概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表
示素子6までで構成される照明光学系の構成を示してい
る。図19において、図12と対応する構成要素には同
一符号を付し、その詳細説明は省略する。本変形例で
は、凹面鏡2を楕円形状(あるいは所謂マルチミラー)
の凹面鏡により構成し、集束レンズ系3を1枚の負のパ
ワーを有するレンズにより構成している。
【0123】光源1は凹面鏡2の前側楕円焦点の近傍に
配置されており、光源1からの白色光は凹面鏡2を反射
して凹面鏡2の後側楕円焦点の近傍に集束し、その途中
で、その横断面の面積が液晶表示素子6の表示面の面積
の約1/4の大きさになったら、集束レンズ系3に入射
する。集束レンズ系3に入射した光線は、負のパワーを
有するレンズによりほぼ平行光束となって、偏光合成素
子4’に入射する。そして、この平行光束は偏光合成素
子4’により、S偏光光はP偏光光に変換され、P偏光
光とP偏光光に変換されたS偏光光は合成されて、液晶
表示素子6に入射する。
配置されており、光源1からの白色光は凹面鏡2を反射
して凹面鏡2の後側楕円焦点の近傍に集束し、その途中
で、その横断面の面積が液晶表示素子6の表示面の面積
の約1/4の大きさになったら、集束レンズ系3に入射
する。集束レンズ系3に入射した光線は、負のパワーを
有するレンズによりほぼ平行光束となって、偏光合成素
子4’に入射する。そして、この平行光束は偏光合成素
子4’により、S偏光光はP偏光光に変換され、P偏光
光とP偏光光に変換されたS偏光光は合成されて、液晶
表示素子6に入射する。
【0124】この様に、凹面鏡2を楕円形状の凹面鏡に
より構成し、集束レンズ系3を1枚の負のパワーを有す
るレンズにより構成しても、図12における集束レンズ
系3と同様の作用を得ることができる。
より構成し、集束レンズ系3を1枚の負のパワーを有す
るレンズにより構成しても、図12における集束レンズ
系3と同様の作用を得ることができる。
【0125】また、集束レンズ系3を上記以外のレンズ
枚数(2枚以上)及び構成としても、図12における集
束レンズ系3と同様の作用を得ることが可能であること
は言うまでもない。さらに、集束レンズ系3のレンズに
非球面レンズを用いればレンズ枚数の削減及び輝度むら
等の性能が著しく改善される。
枚数(2枚以上)及び構成としても、図12における集
束レンズ系3と同様の作用を得ることが可能であること
は言うまでもない。さらに、集束レンズ系3のレンズに
非球面レンズを用いればレンズ枚数の削減及び輝度むら
等の性能が著しく改善される。
【0126】ところで、以上説明した図12の実施例及
びそれに対する各変形例では、すべて、液晶表示素子を
1枚のみしか用いていないが、いわゆる色の3原色
(R,G,B)に対応する3枚の液晶表示素子を用いる
こともできる。そこで、図12の実施例に対する応用例
として、その様な3枚の液晶表示素子を用いた液晶表示
装置について図20を用いて説明する。
びそれに対する各変形例では、すべて、液晶表示素子を
1枚のみしか用いていないが、いわゆる色の3原色
(R,G,B)に対応する3枚の液晶表示素子を用いる
こともできる。そこで、図12の実施例に対する応用例
として、その様な3枚の液晶表示素子を用いた液晶表示
装置について図20を用いて説明する。
【0127】図20は図12の実施例に対する一応用例
の概略を示す構成図である。図20において、図12,
図16と対応する構成要素には同一符号を付し、その詳
細説明は省略する。その他、33は全反射ミラー、46
はBR反射ダイクロイックミラー、47,48はR反射
ダイクロイックミラー、49はRG反射ダイクロイック
ミラーである。
の概略を示す構成図である。図20において、図12,
図16と対応する構成要素には同一符号を付し、その詳
細説明は省略する。その他、33は全反射ミラー、46
はBR反射ダイクロイックミラー、47,48はR反射
ダイクロイックミラー、49はRG反射ダイクロイック
ミラーである。
【0128】光源1は凹面鏡2(ここでは放物形状)の
焦点位置近傍に配置されており、光源1からの白色光は
凹面鏡2を反射してほぼ平行光束となり、集束レンズ系
3に入射する。集束レンズ系3に入射した光線は該集束
レンズ系3の正のパワーを有するレンズにより集束さ
れ、その横断面の面積が液晶表示素子6の表示面の面積
の約1/4の大きさになったら、負のパワーを有するレ
ンズによりほぼ平行光束となって、偏光合成素子4’に
入射する。
焦点位置近傍に配置されており、光源1からの白色光は
凹面鏡2を反射してほぼ平行光束となり、集束レンズ系
3に入射する。集束レンズ系3に入射した光線は該集束
レンズ系3の正のパワーを有するレンズにより集束さ
れ、その横断面の面積が液晶表示素子6の表示面の面積
の約1/4の大きさになったら、負のパワーを有するレ
ンズによりほぼ平行光束となって、偏光合成素子4’に
入射する。
【0129】偏光合成素子4’に入射した光束は、偏光
ビームスプリッターによりS偏光光とP偏光光の2方向
の直線偏光光に分離された後、2個の直角プリズムによ
りS偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光
に変換されたS偏光光は偏光ビームスプリッターと直角
プリズムの出射面を介して偏芯レンズに入射し、偏芯レ
ンズにより、約2倍に拡大されて各液晶表示素子6面上
で合成されるように、偏光合成素子4’を出射する。
ビームスプリッターによりS偏光光とP偏光光の2方向
の直線偏光光に分離された後、2個の直角プリズムによ
りS偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光
に変換されたS偏光光は偏光ビームスプリッターと直角
プリズムの出射面を介して偏芯レンズに入射し、偏芯レ
ンズにより、約2倍に拡大されて各液晶表示素子6面上
で合成されるように、偏光合成素子4’を出射する。
【0130】偏光合成素子4’を出射した光線は、該光
線の光軸に対して45°の角度に配置された全反射ミラ
ー33により、その進路を90°折り曲げられて、該光
線の光軸に対して45°の角度に配置されたB(青)、
R(赤)を反射するBR反射ダイクロイックミラー46
に入射し、B、Rは反射し、G(緑)は透過する。
線の光軸に対して45°の角度に配置された全反射ミラ
ー33により、その進路を90°折り曲げられて、該光
線の光軸に対して45°の角度に配置されたB(青)、
R(赤)を反射するBR反射ダイクロイックミラー46
に入射し、B、Rは反射し、G(緑)は透過する。
【0131】BR反射ダイクロイックミラー46を反射
したB、Rは、該光線の光軸に対して45°の角度に配
置されたRのみを反射するR反射ダイクロイックミラー
47に入射し、RはR反射ダイクロイックミラー47を
反射し、補正レンズ45を介してR用の液晶表示素子6
に入射する。また、BはR反射ダイクロイックミラー4
7を透過し、補正レンズ45を介してB用の液晶表示素
子6に入射する。
したB、Rは、該光線の光軸に対して45°の角度に配
置されたRのみを反射するR反射ダイクロイックミラー
47に入射し、RはR反射ダイクロイックミラー47を
反射し、補正レンズ45を介してR用の液晶表示素子6
に入射する。また、BはR反射ダイクロイックミラー4
7を透過し、補正レンズ45を介してB用の液晶表示素
子6に入射する。
【0132】一方、前記BR反射ダイクロイックミラー
46を透過したGは、該光線の光軸に対して45°の角
度に配置された全反射ミラー33により、その進路を9
0°折り曲げられた後、補正レンズ45を介してG用の
液晶表示素子6に入射する。こうして、R,G,Bそれ
ぞれに対応する画像を別々に得る。
46を透過したGは、該光線の光軸に対して45°の角
度に配置された全反射ミラー33により、その進路を9
0°折り曲げられた後、補正レンズ45を介してG用の
液晶表示素子6に入射する。こうして、R,G,Bそれ
ぞれに対応する画像を別々に得る。
【0133】さらに、R用の液晶表示素子6を出射した
Rは、該光線の光軸に対して45°の角度に配置された
Rを反射するR反射ダイクロイックミラー48を反射
し、該光線の光軸に対して45°の角度に配置されたR
とGを反射するRG反射ダイクロイックミラー49を反
射し、投写レンズ7に入射する。
Rは、該光線の光軸に対して45°の角度に配置された
Rを反射するR反射ダイクロイックミラー48を反射
し、該光線の光軸に対して45°の角度に配置されたR
とGを反射するRG反射ダイクロイックミラー49を反
射し、投写レンズ7に入射する。
【0134】G用の液晶表示素子6を出射したGは、該
光線の光軸に対して45°の角度に配置された前記R反
射ミラー48を透過し、該光線の光軸に対して45°の
角度に配置された前記RG反射ダイクロイックミラー4
9を反射し、前記Rと同様に投写レンズ7に入射する。
光線の光軸に対して45°の角度に配置された前記R反
射ミラー48を透過し、該光線の光軸に対して45°の
角度に配置された前記RG反射ダイクロイックミラー4
9を反射し、前記Rと同様に投写レンズ7に入射する。
【0135】B用の液晶表示素子6を出射したBは、該
光線の光軸に対して45°の角度に配置された全反射ミ
ラー33により、その進路を90°折り曲げられて、さ
らに前記RG反射ダイクロイックミラー49を透過し、
前記R,Gと同様に投写レンズ7に入射する。
光線の光軸に対して45°の角度に配置された全反射ミ
ラー33により、その進路を90°折り曲げられて、さ
らに前記RG反射ダイクロイックミラー49を透過し、
前記R,Gと同様に投写レンズ7に入射する。
【0136】そして、前記R用、G用、B用の液晶表示
素子6上に表示される画像を投写レンズ7により拡大
し、スクリーン8上に拡大した画像を得る。ここで、各
液晶表示素子6を出射し、投写レンズ7を照射するR、
G、Bはそれぞれの光軸が一致しており、さらに、各液
晶表示素子から投写レンズ7までの距離が一致している
のでスクリーン8上にはR、G、Bが合成されたカラー
の拡大画像が得られる。
素子6上に表示される画像を投写レンズ7により拡大
し、スクリーン8上に拡大した画像を得る。ここで、各
液晶表示素子6を出射し、投写レンズ7を照射するR、
G、Bはそれぞれの光軸が一致しており、さらに、各液
晶表示素子から投写レンズ7までの距離が一致している
のでスクリーン8上にはR、G、Bが合成されたカラー
の拡大画像が得られる。
【0137】また、本応用例においては、図12の実施
例と同様に、光源1からの光束を集束レンズ系3によっ
て、その横断面の面積が液晶表示素子6の表示面の面積
の約1/4になるように、集束するので、偏光合成素子
4’の各構成要素部品が小形にできる点に加えて、偏光
合成素子4’の偏光レンズによって、偏光ビームスプリ
ッターと直角プリズムの出射面の部分がそれぞれ拡大さ
れても、その拡大像は液晶表示素子6の表示面と一致
し、それより大きくならないことから、偏光合成素子
4’と液晶表示素子6との間に設ける全反射ミラー33
及びダイクロイックミラー46,47,48(所謂色分
離光学系)の大きさを従来以上に大きくする必要が無い
点で有利となる。
例と同様に、光源1からの光束を集束レンズ系3によっ
て、その横断面の面積が液晶表示素子6の表示面の面積
の約1/4になるように、集束するので、偏光合成素子
4’の各構成要素部品が小形にできる点に加えて、偏光
合成素子4’の偏光レンズによって、偏光ビームスプリ
ッターと直角プリズムの出射面の部分がそれぞれ拡大さ
れても、その拡大像は液晶表示素子6の表示面と一致
し、それより大きくならないことから、偏光合成素子
4’と液晶表示素子6との間に設ける全反射ミラー33
及びダイクロイックミラー46,47,48(所謂色分
離光学系)の大きさを従来以上に大きくする必要が無い
点で有利となる。
【0138】なお、以上説明した各実施例等において
は、液晶表示素子6の偏光板がP偏光光を通過させるも
のであったため、偏光合成素子4または4’において
は、光源1からの不定偏光光を、偏光ビームスプリッタ
ーによりP偏光光とS偏光光に分離した後、2個の直角
プリズムによりS偏光光をP偏光光に変換して、すべて
P偏光光にして液晶表示素子6に入射させていたが、液
晶表示素子6の偏光板がS偏光光を通過させるものであ
る場合には、偏光合成素子4または4’において、2個
の直角プリズムによりP偏光光をS偏光光に変換して、
すべてS偏光光にして液晶表示素子6に入射させるよう
にすれば良いことは、言うまでもない。
は、液晶表示素子6の偏光板がP偏光光を通過させるも
のであったため、偏光合成素子4または4’において
は、光源1からの不定偏光光を、偏光ビームスプリッタ
ーによりP偏光光とS偏光光に分離した後、2個の直角
プリズムによりS偏光光をP偏光光に変換して、すべて
P偏光光にして液晶表示素子6に入射させていたが、液
晶表示素子6の偏光板がS偏光光を通過させるものであ
る場合には、偏光合成素子4または4’において、2個
の直角プリズムによりP偏光光をS偏光光に変換して、
すべてS偏光光にして液晶表示素子6に入射させるよう
にすれば良いことは、言うまでもない。
【0139】ところで、以上説明した各実施例等におい
ては、液晶表示素子6として、図21に示すような一般
的な液晶表示素子を用いている。図21は一般的な液晶
表示素子を示す斜視図である。
ては、液晶表示素子6として、図21に示すような一般
的な液晶表示素子を用いている。図21は一般的な液晶
表示素子を示す斜視図である。
【0140】図21において、22は一対の透明基板
で、一方の透明基板22の対向面側には透明の対向電極
23が、また、他方の透明基板22の対向面側には透明
の画素電極25がそれぞれ設けられており、この対をな
す透明基板22,22間に液晶24が封入されている。
26は上記他方の透明基板22に設けられた各電極の金
属配線、個々の画素を個別に制御する手段として付加さ
れた非線形素子やスイッチング素子、画素電極の周囲の
ギャップなどで形成される表示に寄与しない部分(遮光
部)である。27は各透明基板22,22の外側にそれ
ぞれ設けた偏光板であり、図では該偏光板27と透明基
板22間は離れて描いてあるが、密着した構成であって
も差し支えない。
で、一方の透明基板22の対向面側には透明の対向電極
23が、また、他方の透明基板22の対向面側には透明
の画素電極25がそれぞれ設けられており、この対をな
す透明基板22,22間に液晶24が封入されている。
26は上記他方の透明基板22に設けられた各電極の金
属配線、個々の画素を個別に制御する手段として付加さ
れた非線形素子やスイッチング素子、画素電極の周囲の
ギャップなどで形成される表示に寄与しない部分(遮光
部)である。27は各透明基板22,22の外側にそれ
ぞれ設けた偏光板であり、図では該偏光板27と透明基
板22間は離れて描いてあるが、密着した構成であって
も差し支えない。
【0141】この様に、図21に示す液晶表示素子6に
は、表示に寄与しない部分(遮光部)26が存在するた
め、前述したように、この表示に寄与しない部分(遮光
部)26が大きいと開口率は小さくなり、光の利用効率
が悪くなるという問題が生じる。
は、表示に寄与しない部分(遮光部)26が存在するた
め、前述したように、この表示に寄与しない部分(遮光
部)26が大きいと開口率は小さくなり、光の利用効率
が悪くなるという問題が生じる。
【0142】そこで、本発明の他の実施例として、かか
る問題点を解決した実施例について、以下説明する。図
22は本発明の他の実施例として液晶表示装置において
用いられる液晶表示素子を示す斜視図である。
る問題点を解決した実施例について、以下説明する。図
22は本発明の他の実施例として液晶表示装置において
用いられる液晶表示素子を示す斜視図である。
【0143】図22において、図21と対応する構成要
素には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。その
他、6’は液晶表示素子、28は平板マイクロレンズア
レイであり、本実施例の特徴であるところの屈折率分布
型で実質上は図中の破線で示すような2次元配列のレン
ズアレイである。29は入射光線、30は出射光線であ
る。
素には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。その
他、6’は液晶表示素子、28は平板マイクロレンズア
レイであり、本実施例の特徴であるところの屈折率分布
型で実質上は図中の破線で示すような2次元配列のレン
ズアレイである。29は入射光線、30は出射光線であ
る。
【0144】平板マイクロレンズアレイ28は液晶24
に対して常に入射光線29側に設ける。すなわち、図の
出射光線30が逆に入射光線になる場合は平板マイクロ
レンズアレイ28は図中の他方の透明基板22側に設け
ることになる。
に対して常に入射光線29側に設ける。すなわち、図の
出射光線30が逆に入射光線になる場合は平板マイクロ
レンズアレイ28は図中の他方の透明基板22側に設け
ることになる。
【0145】次に、図23を用いて本実施例の特徴であ
る構成要素の位置関係及び形状について説明する。図2
3は図22の液晶表示素子における各構成要素の位置関
係を説明するために模式的に描いた平面図である。
る構成要素の位置関係及び形状について説明する。図2
3は図22の液晶表示素子における各構成要素の位置関
係を説明するために模式的に描いた平面図である。
【0146】図23において、図22と対応する構成要
素には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。その
他、31(斜線領域)は図22の液晶24中の1画素に
対応した領域である。
素には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。その
他、31(斜線領域)は図22の液晶24中の1画素に
対応した領域である。
【0147】この1画素に対応した領域31(斜線領
域)内において、実線枠が表示に有効な(すなわち、光
が透過する)画素電極25であり、それ以外が金属配
線、スイッチング素子などの表示に寄与しない部分(遮
光部)26である。そして、図中の点線枠がマイクロレ
ンズアレイ28の個々のレンズ形状を示している。
域)内において、実線枠が表示に有効な(すなわち、光
が透過する)画素電極25であり、それ以外が金属配
線、スイッチング素子などの表示に寄与しない部分(遮
光部)26である。そして、図中の点線枠がマイクロレ
ンズアレイ28の個々のレンズ形状を示している。
【0148】本実施例の特徴は、図中に示すように、平
板マイクロレンズアレイ28の個々のレンズ形状を液晶
24中の1画素に対応した領域31の形状と同一形状及
び同一配列になるようにした点である。
板マイクロレンズアレイ28の個々のレンズ形状を液晶
24中の1画素に対応した領域31の形状と同一形状及
び同一配列になるようにした点である。
【0149】なお、本発明者らは、この平板マイクロレ
ンズアレイ28として、液晶の1画素に対応、すなわち
正方形、矩形等の角形状で、かつ2元マトリクス状の埋
め込み型3次元屈折率分布型レンズを、従来のイオン交
換法技術を発展させ平板基板ガラスに選択的イオン交換
を行うことにより、製作することが可能であることを見
い出した。
ンズアレイ28として、液晶の1画素に対応、すなわち
正方形、矩形等の角形状で、かつ2元マトリクス状の埋
め込み型3次元屈折率分布型レンズを、従来のイオン交
換法技術を発展させ平板基板ガラスに選択的イオン交換
を行うことにより、製作することが可能であることを見
い出した。
【0150】次に、図24を用いてこの平板マイクロレ
ンズアレイ28の作用について説明する。図24は図2
2の液晶表示素子における主要断面を示す断面図であ
る。図24において、32は平板マイクロレンズアレイ
28の個々の屈折率分布領域(レンズ部)である。
ンズアレイ28の作用について説明する。図24は図2
2の液晶表示素子における主要断面を示す断面図であ
る。図24において、32は平板マイクロレンズアレイ
28の個々の屈折率分布領域(レンズ部)である。
【0151】この屈折分布領域32は、図中に示すよう
に平板マイクロレンズアレイ28中のどちら側に設けて
も良い。ただし、透明基板22側に設ける方がレンズの
焦点距離を短くできるので製作技術の点で有利である。
に平板マイクロレンズアレイ28中のどちら側に設けて
も良い。ただし、透明基板22側に設ける方がレンズの
焦点距離を短くできるので製作技術の点で有利である。
【0152】さらに、この屈折率分布領域32を調整す
ることによって、その焦点を液晶24の層の中あるいは
その近傍で、かつ画素電極25の中央に来るように設定
する。これにより、図示しない偏光板を通過してきた光
軸に平行な入射光線29は平板マイクロレンズアレイ2
8によって集束されて、金属配線、スイッチング素子な
どの表示に寄与しない部分(遮光部)26を通らないの
で、従来の開口率に依存する光利用率の劣化が大幅に改
善される。
ることによって、その焦点を液晶24の層の中あるいは
その近傍で、かつ画素電極25の中央に来るように設定
する。これにより、図示しない偏光板を通過してきた光
軸に平行な入射光線29は平板マイクロレンズアレイ2
8によって集束されて、金属配線、スイッチング素子な
どの表示に寄与しない部分(遮光部)26を通らないの
で、従来の開口率に依存する光利用率の劣化が大幅に改
善される。
【0153】次に、以上説明した図22の実施例に対す
る変形例について以下説明する。図25は図22の実施
例に対する一変形例を示す斜視図である。図25におい
て、図22と対応する構成要素には同一符号を付し、そ
の詳細説明は省略する。本変形例では、平板マイクロレ
ンズアレイ28を液晶24の片側の基板として代用して
いる。
る変形例について以下説明する。図25は図22の実施
例に対する一変形例を示す斜視図である。図25におい
て、図22と対応する構成要素には同一符号を付し、そ
の詳細説明は省略する。本変形例では、平板マイクロレ
ンズアレイ28を液晶24の片側の基板として代用して
いる。
【0154】前述したように、平板マイクロレンズアレ
イ28として屈折率分布型を用いることで、平板マイク
ロレンズアレイ28の外見は精度の良い平板となるの
で、基板として十分使用できる。また、平板マイクロレ
ンズアレイ28の個々のレンズ形状は、図23で示した
ように、液晶24中の1画素に対応した領域の形状と同
一形状及び同一配列となるようにし、かつ、平板マイク
ロレンズアレイの屈折率分布領域は、図24で示したよ
うに、そのどちら側に設けても良いことは、図22の実
施例と同様である。
イ28として屈折率分布型を用いることで、平板マイク
ロレンズアレイ28の外見は精度の良い平板となるの
で、基板として十分使用できる。また、平板マイクロレ
ンズアレイ28の個々のレンズ形状は、図23で示した
ように、液晶24中の1画素に対応した領域の形状と同
一形状及び同一配列となるようにし、かつ、平板マイク
ロレンズアレイの屈折率分布領域は、図24で示したよ
うに、そのどちら側に設けても良いことは、図22の実
施例と同様である。
【0155】なお、図示していないが、平板マイクロレ
ンズアレイ28からのアルカリイオンの溶出による液晶
劣化を防ぐために、平板マイクロレンズアレイ28と液
晶24の間に保護膜をアンダーコートする必要はある。
ンズアレイ28からのアルカリイオンの溶出による液晶
劣化を防ぐために、平板マイクロレンズアレイ28と液
晶24の間に保護膜をアンダーコートする必要はある。
【0156】本変形例によれば、平板マイクロレンズア
レイ28におけるレンズの後側主点から液晶24までの
距離を大幅に短くすることができるので、入射光線の角
度依存によるところの開口率上への影響がほとんど無く
なる利点がある。
レイ28におけるレンズの後側主点から液晶24までの
距離を大幅に短くすることができるので、入射光線の角
度依存によるところの開口率上への影響がほとんど無く
なる利点がある。
【0157】
【発明の効果】従来では、光源からの光のうち、液晶表
示素子の偏光板により半分以上が吸収され、P偏光光あ
るいはS偏光光のいずれか一方の直線偏光光のみしか利
用できなかったものが、本発明によれば、光源からの光
を偏光変換することにより、ほぼすべてを、P偏光光あ
るいはS偏光光のいずれか一方の直線偏光光にして液晶
表示素子に入射させることができるので、光源からの光
のほぼすべて、言い替えれば、P偏光光とS偏光光の両
偏光光を有効に利用でき、光の利用効率を大幅に改善す
ることができる。
示素子の偏光板により半分以上が吸収され、P偏光光あ
るいはS偏光光のいずれか一方の直線偏光光のみしか利
用できなかったものが、本発明によれば、光源からの光
を偏光変換することにより、ほぼすべてを、P偏光光あ
るいはS偏光光のいずれか一方の直線偏光光にして液晶
表示素子に入射させることができるので、光源からの光
のほぼすべて、言い替えれば、P偏光光とS偏光光の両
偏光光を有効に利用でき、光の利用効率を大幅に改善す
ることができる。
【0158】また、本発明によれば、液晶表示素子の開
口率を大きくできるので、光の有効利用率を大幅に改善
できる。従って、以上により、画面の明るい液晶表示装
置を実現することができる。また、本発明によれば、光
源からの光を集束レンズ系によって一旦集光させるの
で、偏光合成素子の各構成部品を小形で実現することが
できる。
口率を大きくできるので、光の有効利用率を大幅に改善
できる。従って、以上により、画面の明るい液晶表示装
置を実現することができる。また、本発明によれば、光
源からの光を集束レンズ系によって一旦集光させるの
で、偏光合成素子の各構成部品を小形で実現することが
できる。
【図1】本発明の実施例を理解するのに役立つ液晶表示
装置を示す構成図である。
装置を示す構成図である。
【図2】図1の偏光合成素子を示す斜視図である。
【図3】図1の装置に対する第1の変形例の概略を示す
構成図である。
構成図である。
【図4】図1の装置に対する第2の変形例の概略を示す
構成図である。
構成図である。
【図5】図1の装置に対する第3の変形例の概略を示す
構成図である。
構成図である。
【図6】図1の装置に対する第4の変形例の概略を示す
構成図である。
構成図である。
【図7】図1の装置に対する第5の変形例の概略を示す
構成図である。
構成図である。
【図8】図1の装置に対する第6の変形例の概略を示す
構成図である。
構成図である。
【図9】図1の装置に対する第7の変形例の概略を示す
構成図である。
構成図である。
【図10】図1の装置に対する第8の変形例の概略を示
す構成図である。
す構成図である。
【図11】図1の装置に対する一応用例の概略を示す構
成図である。
成図である。
【図12】本発明の一実施例としての液晶表示装置を示
す構成図である。
す構成図である。
【図13】図12の偏光合成素子を示す斜視図である。
【図14】図13の偏光合成素子を液晶表示素子側から
見て示した正面図である。
見て示した正面図である。
【図15】図13の偏芯レンズの作成方法を説明するた
めの説明図である。
めの説明図である。
【図16】図12の偏光合成素子と液晶表示素子との間
に設けられる補正レンズを示す構成図である。
に設けられる補正レンズを示す構成図である。
【図17】図12の実施例に対する第1の変形例の概略
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図18】図12の実施例に対する第2の変形例の概略
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図19】図12の実施例に対する第3の変形例の概略
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図20】図12の実施例に対する一応用例の概略を示
す構成図である。
す構成図である。
【図21】一般的な液晶表示素子を示す斜視図である。
【図22】本発明の他の実施例として液晶表示装置にお
いて用いられる液晶表示素子を示す斜視図である。
いて用いられる液晶表示素子を示す斜視図である。
【図23】図22の液晶表示素子における各構成要素の
位置関係を説明するために模式的に描いた平面図であ
る。
位置関係を説明するために模式的に描いた平面図であ
る。
【図24】図22の液晶表示素子における主要断面を示
す断面図である。
す断面図である。
【図25】図22の実施例に対する一変形例を示す斜視
図である。
図である。
1…光源、2…凹面鏡、3…集束レンズ系、4,4’…
偏光合成素子、5…発散レンズ系、6,6’…液晶表示
素子、7…投写レンズ、8…スクリーン、9…ビデオク
ロマ処理回路、10…RGB出力回路、11…Xドライ
バ、12…同期処理回路、13…コントローラ、14…
Yドライバ、15…偏光ビームスプリッター、16…直
角プリズム、17…光線、18…不定偏光光、19,2
1…P偏光波、20…S偏光波、22…透明基板、23
…対向電極、24…液晶、25…画素電極、26…遮光
部、27…偏光板、28…平板マイクロレンズアレイ、
29…入射光線、30…出射光線、31…1画素に相当
する領域、32…屈折率分布領域、33…全反射ミラ
ー、34…BG反射ダイクロイックミラー、35,36
…B反射ダイクロイックミラー、37…G反射ダイクロ
イックミラー、40…偏芯レンズ、41…偏光ビームス
プリッター出射面、42…直角プリズム出射面、43…
拡大像、44…平凹レンズ、45…補正レンズ、46…
BR反射ダイクロイックミラー、47,48…R反射ダ
イクロイックミラー、49…RG反射ダイクロイックミ
ラー。
偏光合成素子、5…発散レンズ系、6,6’…液晶表示
素子、7…投写レンズ、8…スクリーン、9…ビデオク
ロマ処理回路、10…RGB出力回路、11…Xドライ
バ、12…同期処理回路、13…コントローラ、14…
Yドライバ、15…偏光ビームスプリッター、16…直
角プリズム、17…光線、18…不定偏光光、19,2
1…P偏光波、20…S偏光波、22…透明基板、23
…対向電極、24…液晶、25…画素電極、26…遮光
部、27…偏光板、28…平板マイクロレンズアレイ、
29…入射光線、30…出射光線、31…1画素に相当
する領域、32…屈折率分布領域、33…全反射ミラ
ー、34…BG反射ダイクロイックミラー、35,36
…B反射ダイクロイックミラー、37…G反射ダイクロ
イックミラー、40…偏芯レンズ、41…偏光ビームス
プリッター出射面、42…直角プリズム出射面、43…
拡大像、44…平凹レンズ、45…補正レンズ、46…
BR反射ダイクロイックミラー、47,48…R反射ダ
イクロイックミラー、49…RG反射ダイクロイックミ
ラー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 出口 雅晴 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所映像メディア研究所 内 (72)発明者 丸山 竹介 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所映像メディア研究所 内 (56)参考文献 特開 平1−187502(JP,A) 特開 昭61−122626(JP,A) 実開 平1−88902(JP,U) 実開 平2−128103(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 27/28 G02F 1/13 G02F 1/1335
Claims (7)
- 【請求項1】 不定偏光光を入射し、P偏光光とS偏光
光とに分離して、そのうち、一方の偏光光を第1の出射
面より出射し、他方の偏光光を第2の出射面より出射す
ると共に、前記第1の出射面において、該第1の出射面
より出射される前記偏光光の横断面の面積が、後記偏光
合成素子の光出射側である後方に配置される液晶表示素
子の表示面の面積のほぼ1/4である偏光ビームスプリ
ッターと、少なくとも第1及び第2の反射面を有し、該
第1の反射面に対する入射光の光軸と反射光の光軸とを
含む面と前記第2の反射面に対する入射光の光軸と反射
光の光軸とを含む面とが相互に直交し、かつ、前記第1
の反射面に対する入射光の入射角と前記第2の反射面に
対する反射光の反射角がそれぞれ45度となるように、
前記第1及び第2の反射面を配置し、前記偏光ビームス
プリッターの第2の出射面より出射された前記偏光光を
前記第1の反射面に入射し、その偏光方向を前記偏光ビ
ームスプリッターの第1の出射面より出射される前記偏
光光の偏光方向と等しくなるように変換して、前記第2
の反射面より出射面を介して出射すると共に、該出射面
において、該出射面を介して出射される前記偏光光の横
断面の面積が前記液晶表示素子の表示面の面積のほぼ1
/4である反射手段と、前記偏光ビームスプリッターの
第1の出射面より出射された前記偏光光と前記反射手段
の出射面より出射された前記偏光光とを入射し、それぞ
れ、前記液晶表示素子の表示面上において、約2倍に拡
大し、かつ、相互に一致して合成するよう、出射する少
なくとも2枚の偏芯レンズと、で構成されることを特徴
とする偏光合成素子。 - 【請求項2】 請求項1に記載の偏光合成素子におい
て、前記反射手段は、2個の直角プリズムから成ると共
に、前記偏光ビームスプリッターと前記直角プリズムと
前記偏芯レンズとを、それぞれ所定の面同士を光学的接
着等により貼り合わせて、一体化し、前記偏光ビームス
プリッターに入射した光が前記偏芯レンズより出射され
るまでの間に、外に漏れないようにしたことを特徴とす
る偏光合成素子。 - 【請求項3】 不定偏光光を出射する光源と、少なくと
も1枚の正または負のパワーを有するレンズにより構成
され、前記光源より出射された前記不定偏光 光を集束さ
せる集束レンズ系と、該集束レンズ系により集束された
前記不定偏光光を入射し、P偏光光とS偏光光とに分離
して、そのうち、一方の偏光光を第1の出射面より出射
し、他方の偏光光を第2の出射面より出射すると共に、
前記第1の出射面において、該第1の出射面より出射さ
れる前記偏光光の横断面の面積が液晶表示素子の表示面
の面積のほぼ1/4である偏光ビームスプリッターと、
少なくとも第1及び第2の反射面を有し、該第1の反射
面に対する入射光の光軸と反射光の光軸とを含む面と前
記第2の反射面に対する入射光の光軸と反射光の光軸と
を含む面とが相互に直交し、かつ、前記第1の反射面に
対する入射光の入射角と前記第2の反射面に対する反射
光の反射角がそれぞれ45度となるように、前記第1及
び第2の反射面を配置し、前記偏光ビームスプリッター
の第2の出射面より出射された前記偏光光を前記第1の
反射面に入射し、その偏光方向を前記偏光ビームスプリ
ッターの第1の出射面より出射される前記偏光光の偏光
方向と等しくなるように変換して、前記第2の反射面よ
り出射面を介して出射すると共に、該出射面において、
該出射面を介して出射される前記偏光光の横断面の面積
が前記液晶表示素子の表示面の面積のほぼ1/4である
反射手段と、前記偏光ビームスプリッターの第1の出射
面より出射された前記偏光光と前記反射手段の出射面よ
り出射された前記偏光光とを入射し、それぞれ、前記液
晶表示素子の表示面上において、約2倍に拡大し、か
つ、相互に一致して合成するよう、出射する少なくとも
2枚の偏芯レンズと、該偏芯レンズより出射された前記
偏光光を透過することにより画像を表示する前記液晶表
示素子と、で構成されることを特徴とする液晶表示装
置。 - 【請求項4】 請求項3に記載の液晶表示装置におい
て、前記反射手段は、2個の直角プリズムから成ると共
に、前記偏光ビームスプリッターと前記直角プリズムと
前記偏芯レンズとを、それぞれ所定の面同士を光学的接
着等により貼り合わせて、一体化し、前記偏光ビームス
プリッターに入射した光が前記偏芯レンズより出射され
るまでの間に、外に漏れないようにしたことを特徴とす
る液晶表示装置。 - 【請求項5】 請求項3または4に記載の液晶表示装置
において、前記液晶表示素子は、各マイクロレンズがそ
れぞれ画素配列と等しくなるよう配列され、 各マイクロ
レンズの形状がそれぞれ1画素に対応する領域の形状
(正方形、矩形など)と等しい平面レンズアレイを、前
記偏光光の入射される側の透明基板上に密着し、各マイ
クロレンズの焦点がそれぞれ液晶の層の中またはその近
傍で、かつ、画素電極のほぼ中央に位置するよう、配置
して成ることを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項6】 請求項3または4に記載の液晶表示装置
において、前記液晶表示素子は、各マイクロレンズがそ
れぞれ画素配列と等しくなるよう配列され、各マイクロ
レンズの形状がそれぞれ1画素に対応する領域の形状
(正方形、矩形など)と等しい平面レンズアレイを、前
記偏光光の入射される側の透明基板として代用し、各マ
イクロレンズの焦点がそれぞれ液晶の層の中で、かつ、
画素電極のほぼ中央に位置するよう、配置して成ること
を特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項7】 請求項3,4,5または6に記載の液晶
表示装置において、前記集束レンズ系を構成するレンズ
のレンズ面のうち、少なくとも1面以上のレンズ面は非
球面から成ることを特徴とする液晶表示装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3-77562 | 1991-04-10 | ||
JP7756291 | 1991-04-10 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0527203A JPH0527203A (ja) | 1993-02-05 |
JP2823722B2 true JP2823722B2 (ja) | 1998-11-11 |
Family
ID=13637458
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3341781A Expired - Fee Related JP2823722B2 (ja) | 1991-04-10 | 1991-12-02 | 偏光合成素子及びこれを用いた液晶表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2823722B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07239473A (ja) * | 1994-02-28 | 1995-09-12 | Nec Corp | 投写型液晶表示装置 |
JP3384867B2 (ja) * | 1994-03-31 | 2003-03-10 | 株式会社エンプラス | 偏光変換手段を備えた偏光化機能付面光源装置 |
JP2015132666A (ja) * | 2014-01-10 | 2015-07-23 | 三菱電機株式会社 | 光源光学系、光源装置およびプロジェクタ装置 |
-
1991
- 1991-12-02 JP JP3341781A patent/JP2823722B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0527203A (ja) | 1993-02-05 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |