JPH04230705A - 偏光変換装置、該偏光変換装置を備えた偏光照明装置および該偏光照明装置を有する投写型表示装置 - Google Patents

偏光変換装置、該偏光変換装置を備えた偏光照明装置および該偏光照明装置を有する投写型表示装置

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JPH04230705A
JPH04230705A JP3136945A JP13694591A JPH04230705A JP H04230705 A JPH04230705 A JP H04230705A JP 3136945 A JP3136945 A JP 3136945A JP 13694591 A JP13694591 A JP 13694591A JP H04230705 A JPH04230705 A JP H04230705A
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prism
slope
polarized
exit surface
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Shigeru Kawasaki
茂 川崎
Hideaki Mitsutake
英明 光武
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、偏光変換装置、および
、該装置を用いた偏光照明装置と該装置を用いた画像表
示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図20は投写型表示装置の従来例を示す
構成図である。
【0003】この投写型表示装置は、ハロゲンランプ,
メタルハライドランプなどからなる光源1と、光源1か
ら発せられる光の一部を反射する反射ミラー2と、光源
1から直接または反射ミラー2を介して入射される光の
熱線を吸収または反射する熱線カットフィルタ3と、該
熱線が除去された光を平行光に変換するコンデンサレン
ズ4と、該平行光を直線偏光光に変換する偏光板5と、
該直線偏光光を画像信号に応じて変調する液晶ライトバ
ルブ7と、該変調された直線偏光光のうち、その透過軸
方向の成分のみを透過する偏光板8と、該透過する直線
偏光光を不図示のスクリーンに拡大投射する投影レンズ
系10とを有する。
【0004】図21は投写型表示装置の他の従来例を示
す構成図である。
【0005】この投写型表示装置は、図20に示した投
写型表示装置の2つの偏光板5,8の代わりに、2つの
偏光ビームスプリッタ6,9を液晶ライトバルブ7の前
後にそれぞれ配置したものである。
【0006】図20、図21に示す投写型表示装置は、
光源1から発せられる光のうち偏光板5や偏光ビームス
プリッタ6を透過する直線偏光成分のみが液晶ライトバ
ルブ7の照明光として利用され、該直線偏光成分と直交
する直線偏光成分が損失されるため、光の利用効率が5
0%以下になるという欠点がある。
【0007】この欠点を改善した投写型表示装置として
、図22に示す特開昭61−90584号公報に記載さ
れているものがある。
【0008】この投写型表示装置では、コンデンサレン
ズ4から出射される平行光は偏光ビームスプリッタ11
に入射し、偏光ビームスプリッタ11の作用面(2つの
直角プリズムが互いに接着された斜面に形成された蒸着
膜)11aでそのP偏光成分LP はそのまま透過し、
そのS偏光成分LS は直角に反射して全反射プリズム
12に入射する。該S偏光成分LS は、全反射プリズ
ム12で再度直角に反射されることにより、偏光ビーム
スプリッタ11を透過してくる前記P偏光成分LP と
同一方向に全反射プリズム12から出射する。ここで、
S偏光成分LS とは偏光ビームスプリッタ11の作用
面11aに平行な偏光成分のことであり、P偏光成分L
Pとは該S偏光成分と直交する偏光成分のことである。
【0009】全反射プリズム12の出射側にはλ/2光
学位相板13が配置され、全反射プリズム12より出射
される前記S偏光成分LS は、λ/2光学位相板13
によりその偏光方向が90°回転され、P偏光成分LP
*に変換される。また、偏光ビームスプリッタ11およ
びλ/2光学位相板13の光出射側にはそれぞれ光路変
更用のクサビ型レンズ14,15が配置され、該クサビ
型レンズ14,15により、偏光ビームスプリッタ11
を透過してくる前記P偏光成分LP およびλ/2光学
位相板13で変換された前記P偏光成分LP*の光路が
各々偏向され、液晶ライトバルブ7の入射側の面上の点
P0 で交差するように合成せしめられる。
【0010】したがって、この投写型表示装置では、偏
光ビームスプリッタ11で分離される前記S偏光成分L
S および前記P偏光成分LP の両方で、液晶ライト
バルブ7を照明することができるため、図20、図21
に示す投写型表示装置よりも光の利用効率を倍にするこ
とができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述した特開昭61−
90584号公報記載の投写型表示装置は、光源1は通
常ランプ等で構成され、完全な点光源あるいは線光源で
はなく、コンデンサレンズ4から出射される光は完全な
平行光でないため、前記P偏光成分LP と前記変換さ
れたP偏光成分LP*も完全なものとはならず、ある問
題が生じる。
【0012】このことを図23を用いて説明する。
【0013】有限な径φをもつ光源1から発せられる光
は距離lを隔てて配置されるコンデンサレンズ4により
集束されるが、コンデンサレンズ4の出射光は完全な平
行光とはならず、角度2ω(ω=tan−1((φ/2
)/l))の範囲に拡がりをもつ非平行光となる。該非
平行光のうち光線αは、偏光ビームスプリッタ11の作
用を受けずに、偏光ビームスプリッタ11とプリズム1
2の界面を通り抜けてλ/2光学位相板13に入射する
ため、λ/光学位相板13からS偏光成分,P偏光成分
をともに含んだまま出射される。また、光線βは、偏光
ビームスプリッタ11でS偏光成分LS となるが、全
反射プリズム12で反射された後、偏光ビームスプリッ
タ11とプリズム12の界面を通り抜けて、再び偏光ビ
ームスプリッタ11で反射され、光源β1 で示すよう
に全く別の位置からP偏光成分LP*としてλ/2光学
位相板13から出射されるか、図23に光線β2 で示
すようにλ/2光学位相板13の界面で吸収されたりそ
のまま透過するため損失する。
【0014】本発明は上記従来の問題に鑑みてなされた
ものであり、P偏光光とS偏光光のクロストークを防止
できるように改良された偏光変換装置、改良された偏光
照明装置、改良された画像表示装置を提供することを目
的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明の偏光変換装置の
第1形態は、光源からの光を受け互いに偏光面が直交す
る第1、第2光に分割する第1斜面と該第1光が射出す
る第1射出面と該第2光が射出する第2射出面とを有す
る第1プリズムと、前記第1プリズムの前記第2射出面
に対向させて配した入射面と該入射面からの前記第2光
を反射偏向して前記第1光の光路とほぼ平行な光路に向
ける第2斜面と該第2斜面で反射した前記第2光が射出
する第3射出面とを有する第2プリズムと、前記第1プ
リズムの前記第2射出面と前記第2プリズムの前記入射
面によって挟持される透明層とを有し、該透明層は前記
第1プリズムよりも小さな屈折率を有する。
【0016】又、本発明の偏光変換装置の第2形態は、
光源からの光を受け、互いに偏光面が直交する第1、第
2光に分割する第1斜面と該第1光が射出する第1射出
面と該第2光が射出する第2射出面とを有する第1プリ
ズムと、前記第1プリズムの前記第2射出面と実質的に
接した入射面と該入射面からの前記第2光を反射偏向し
て前記第1光の光路とほぼ平行な光路を向ける第2斜面
と該第2斜面で反射した前記第2光が射出する第3射出
面とを有する第2プリズムとを有し、前記第2プリズム
は、前記第1プリズムよりも小さな屈折率を有する。
【0017】本発明の偏光照明装置の第1形態は、光源
と、前記光源からの光を受け互いに偏光面が直交する第
1、第2光に分割する第1斜面と該第1光が射出する第
1射出面と該第2光が射出する第2射出面とを有する第
1プリズムと、前記第1プリズムの前記第2射出面に対
向させて配した入射面と該入射面からの前記第2光を反
射偏向して前記第1光の光路とほぼ平行な光路に向ける
第2斜面と該第2斜面で反射した前記第2光が射出する
第3射出面とを有する第2プリズムと、前記第1光と前
記第2光の偏光面をほぼ一致せしめるべく前記第1光と
前記第2光の少なくとも一方の偏光面を変調する手段と
、前記第1プリズムの前記第2射出面と前記第2プリズ
ムの前記入射面によって挟持される透明層とを有し、該
透明層は前記第1プリズムよりも小さな屈折率を有する
【0018】又、本発明の偏光照明装置の第2形態は、
光源と、前記光源からの光を受け互いに偏光面が直交す
る第1、第2光に分割する第1斜面と該第1光が射出す
る第1射出面と該第2光が射出する第2射出面とを有す
る第1プリズムと、前記第1プリズムの前記第2射出面
と実質的に接した入射面と該入射面からの前記第2光を
反射偏向して前記第1光の光路とほぼ平行な光路に向け
る第2斜面と該第2斜面で反射した前記第2光が射出す
る第3射出面とを有する第2プリズムとを有し、前記第
2プリズムは前記第1プリズムよりも小さな屈折率を有
し、更に前記第1光と前記第2光の偏光面をほぼ一致せ
しめるべく前記第1光と前記第2光の少なくとも一方の
偏光面を変調する手段を備える。
【0019】本発明の画像表示装置の第1形態は、光源
と照明光学系とを有し、該照明光学系は、前記光源から
の光を受け互いに偏光面が直交する第1、第2光に分割
する第1斜面と該第1光が射出する第1射出面と該第2
光が射出する第2射出面とを有する第1プリズムと、前
記第1プリズムの前記第2射出面に対向させて配した入
射面と該入射面からの前記第2光を反射偏向して前記第
1光の光路とほぼ平行な光路に向ける第2斜面と該第2
斜面で反射した前記第2光が射出する第3射出面とを有
する第2プリズムと、前記第1光と前記第2光の偏光面
をほぼ一致せしめるべく前記第1光と前記第2光の少な
くとも一方の偏光面を変調する手段と、前記第1プリズ
ムの前記第2射出面と前記第2プリズムの前記入射面に
よって挟持される前記第1プリズムよりも小さな屈折率
を有する透明層とを有し、更に、前記照明光学系からの
前記第1光及び前記第2光を変調して画像を発生せしめ
る手段を備える。
【0020】又、本発明の画像表示装置の第2形態は、
光源と照明光学系とを有し、該照明光学系は、前記光源
からの光を受け互いに偏光面が直交する第1、第2光を
分割する第1斜面と該第1光が射出する第1射出面と該
第2光が射出する第2射出面とを有する第1プリズムと
、前記第1プリズムの前記第2射出面と実質的に接した
第2入射面と該第2入射面からの前記第2光を反射偏向
して前記第1光の光路とほぼ平行な光路に向ける第2斜
面と該第2斜面で反射した前記第2光が射出する第3射
出面とを有し前記第1プリズムよりも小さな屈折率を有
する前記第2プリズムと、前記第1光と前記第2光の偏
光面をほぼ一致せしめるべく前記第1光と前記第2光の
少なくとも一方の偏光面を変調する手段とを有し、更に
前記照明光学系からの前記第1光及び前記第2光を変調
して画像を発生せしめる手段を備える。
【0021】本発明の具体的な形態は後述する実施例で
明らかにされるが、本願で開示する形態は本発明の一例
に過ぎず、本発明の思想に基づいて各種形態の装置が提
供できる。
【0022】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0023】図1は本発明の偏光照明装置の第1の実施
例を示す構成図、図2は図1の偏光照明装置における光
路の説明図である。
【0024】偏光変換装置200への入射光は、ハロゲ
ンランプ,メタルハライドランプなどからなる光源21
と、該光源21から発せられる光の一部を反射する反射
ミラー22と、前記光源21から直接または該反射ミラ
ー22を介して入射される光の熱線を吸収または反射す
る熱線カットフィルタ23と、該熱線が除去された光を
平行光に変換するコンデンサレンズ24とを有する光源
部20より出射される。
【0025】本実施例の偏光変換装置200は、前記入
射光である平行光のP偏光成分LP を透過させ、該平
行光のS偏光成分LS を直角に反射させる作用斜面(
2つの直角プリズムが互いに接着された斜面に形成され
た蒸着膜)31a を有する偏光ビームスプリッタ31
と、前記偏光ビームスプリッタ31の作用斜面31a 
と平行な全反射斜面32a を有し、前記反射されたS
偏光成分LS を直角に反射させる反射部材である全反
射プリズム32と、該全反射プリズム32の全反射斜面
32a で反射されたS偏光成分LS が直角に入射す
るλ/2光学位相板33とを備え、該λ/2光学位相板
33により、前記全反射プリズム32の全反射斜面32
a で反射されたS偏光成分LS をP偏光成分LP*
に変換して出射させる点については、図22に示した従
来のものと同じである。 しかしながら、ここでは、前記偏光ビームスプリッタ3
1の作用斜面31a で反射されたS偏光成分LS が
直角に入射される面を有し、入射角の小さい光を透過さ
せて入射角の大きい光を反射させる特性を有する、前記
偏光ビームスプリッタ31の部材であるガラスよりも屈
折率の小さい層を少なくとも一層含む光学多層膜36が
、前記偏光ビームスプリッタ31の作用斜面31a と
前記全反射プリズム32の全反射斜面32a との間に
設けられており、この光学多層膜36は、偏光ビームス
プリッタ31のS偏光成分LS の射出面とプリズム3
2の該S偏光成分LS の入射面とに挟まれている。
【0026】したがって、本実施例の偏光照明装置は、
図22に示した従来のものと次の2点で異なる。 (1)図22に示した偏光ビームスプリッタ11の出射
側に設けられている2つのクサビ型レンズ14,15が
、本実施例のものにはない。 (2)非平行入射光を正常光として出射させるために、
偏光ビームスプリッタ31の作用斜面31a と全反射
プリズム32の全反射斜面32a との間に、入射角の
小さい光は透過して入射角の大きい光は反射する特性を
有する光学多層膜36が設けられている。上記(2)の
利点について、図2を用いて偏光変換装置200内を伝
播する各種光線の光路をしめすことにより、詳しく説明
する。 (1)偏光ビームスプリッタ31の入射面に垂直に入射
する光(光線α1)の光路:コンデンサレンズ24から
偏光ビームスプリッタ31に入射される光のうち、該偏
光ビームスプリッタ31の入射面に垂直に入射する光線
α1 は、S偏光成分LS1が該偏光ビームスプリッタ
31の作用斜面31a で直角に反射され、P偏光成分
LP1は該作用斜面31a を透過する。該反射された
S偏光成分LS1は、偏光ビームスプリッタ31の一方
の射出面を介して光学多層膜36に垂直に入射するため
、該光学多層膜36を透過して、全反射プリズム32の
入射面に入射し、全反射プリズム32の全反射斜面32
a で反射されたのち、該全反射プリズム32の射出面
を介してλ/2光学位相板33に入射し、λ/2光学位
相板33によりP偏光成分LP1* に変換されて、予
め決めた方向へ出射される。一方、前記作用斜面31a
 を透過した前記P偏光成分LP1は、そのまま前記偏
光ビームスプリッタ31の射出面から出射される。 (2)光学多層膜36に大きい入射角で入射する光(光
線α2 )の光路:コンデンサレンズ24から偏光ビー
ムスプリッタ31に入射される光のうち、光学多層膜3
6に大きい入射角で直接入射する光線α2 は、該光学
多層膜36で反射された後、S偏光成分LS2は偏光ビ
ームスプリッタ31の作用斜面31a で反射され、P
偏光成分LP2は該作用斜面31a を透過する。該反
射されたS偏光成分LS2は、再び、偏光ビームスプリ
ッタ31の一方の射出面を介して、前記光学多層膜36
に入射するが、このときの入射角は小さいため、該光学
多層膜36をそのまま透過して全反射プリズム32の入
射面に入射し、全反射プリズム32の全反射斜面32a
 で反射されたのち、該全反射プリズム32の射出面を
介してλ/2光学位相板33に入射し、λ/2光学位相
板33によりP偏光成分LP2* に変換されて出射さ
れる。一方、前記作用斜面31a を透過した前記P偏
光成分LP2は、そのまま前記偏光ビームスプリッタ3
1の他方の射出面から出射される。 (3)偏光ビームスプリッタ31の光学多層膜36とは
反対側の面に大きい入射角で入射する光(光線α3 )
の光路:コンデンサレンズ24から偏光ビームスプリッ
タ31に入射される光のうち、該偏光ビームスプリッタ
31の光学多層膜36とは反対側の面に大きい入射角で
入射する光線α3 は、S偏光成分LS3が該偏光ビー
ムスプリッタ31の作用斜面31a で反射され、P偏
光成分LP3は該作用斜面31a を透過する。該反射
されたS偏光成分LS3は、偏光ビームスプリッタ31
の一方の射出面を介して光学多層膜36に小さい入射角
で入射するため、該光学多層膜36を透過して、全反射
プリズム36の入射面に入射して、全反射プリズム36
の全反射斜面32a で反射されたのち、該全反射プリ
ズム32の射出面を介してλ/光学位相板33からP偏
光成分LP3* に変換されて出射される。一方、前記
作用斜面31a を透過した前記P偏光成分LP3は、
そのまま前記偏光ビームスプリッタ31の他方の射出面
から出射される。 (4)偏光ビームスプリッタ31の入射面中央部に、偏
光ビームスプリッタ31の光学多層膜36とは反対側の
面側に傾いて入射する光(光線α4 )の光路:コンデ
ンサレンズ24から偏光ビームスプリッタ31に入射さ
れる光のうち、該偏光ビームスプリッタ31の入射面中
央部に偏光ビームスプリッタ31の光学多層膜36とは
反対側の面側に傾いて入射する光線α4 は、S偏光成
分LS4が、該偏光ビームスプリッタ31の作用斜面3
1a で反射され、P偏光成分LP4は該作用斜面31
a を透過する。該反射されたS偏光成分LS4は、偏
光ビームスプリッタ31の一方の射出面を介して光学多
層膜36に小さい入射角で入射するため、該光学多層膜
36を透過して、全反射プリズム32の入射面に入射し
、全反射プリズム32の全反射斜面32a で反射され
たのち再び前記光学多層膜36に入射するが、入射角が
大きいため該光学多層膜36で反射され、前記全反射プ
リズム32の射出面を介してλ/2光学位相板33に入
射し、λ/2光学位相板33からP偏光成分LP4* 
に変換されて出射される。一方、前記作用斜面31a 
を透過した前記P偏光成分LP4は、そのまま前記偏光
ビームスプリッタ31の射出面から出射される。
【0027】このように本実施例の装置は、偏光変換装
置200に入射する拡がりのある光束のうちの、この拡
がりの角度(W)を定める、いくつかの光線α1〜α4
を偏光ビームスプリッタ31と全反射プリズム32の接
合面で全反射させる。この接合面を成す光学多層膜36
は少なくとも1つの抵屈折率膜(例えばMgF2膜)を
有し、この膜を最も偏光ビームスプリッタ31側におく
形態A、或いは、この膜を、高屈折率膜で挟み込む形態
B、或いは、この膜を最も全反射プリズム32側におく
形態Cが選べる。本実施例では、この膜の屈折率をn0
、この膜よりも偏光ビームスプリッター31側にある高
屈折率膜の媒質又は偏光ビームスプリッタ31の媒質の
屈折率をn1、これらの媒質内での光線α2の入射角を
θ(媒質内での光LP+LSの拡がり角W)とする時、
0<n0/n1≦cosθ(=cosW)を満たすよう
にして、前述の作用・効果を得た。
【0028】又、上記形態B,Cの場合に、抵屈折率膜
と偏光ビームスプリッタ31の間の膜(通常一層)の屈
折率を偏光ビームスプリッタ31の屈折率とほぼ同じに
する形態もとれる。
【0029】また、この偏光変換装置では、図2に示す
光線γのように、偏光ビームスプリッタ31への入射光
のうち、λ/2光学位相板33に対して大きく傾いて斜
めに入射する光の場合、該λ/2光学位相板33で透過
あるいは吸収されて損失する可能性があるが、該λ/2
光学位相板33と全反射プリズム32との接合面に、光
線γのように入射角が大きい光線は反射して入射角が小
さい正常光は透過する光学多層膜を形成することにより
、損失を防止もしくは少なくすることができる。
【0030】さらに、図2に示す光線δのように、偏光
ビームスプリッタ31への入射光のうち全反射プリズム
32の全反射斜面32aに対して全反射角以下で入射す
る光の場合、この光の一部が全反射斜面32aを透過す
ることにより、前記S偏光成分LS に光量損失が生じ
るが、この場合も、全反射面32aに光学多層反射膜ま
たは金属反射膜などを形成することにより、該損失を防
止することができる。
【0031】以上のように、本偏光照明装置では、偏光
ビームスプリッタ31により分離されるP偏光成分LP
 およびS偏光成分LS の両方とも不図示のライトバ
ルブの照明光として利用することができるので、光の利
用効率が改善される。また、光LP,LP*でライトバ
ルブを並列照明することにより、図22に示した合成光
によりライトバルブを照明する方式では解決が困難だっ
た偏光照明装置とライトバルブ間の距離の短縮も行え、
本偏光照明装置を有する投写型表示装置の小型化も可能
となる。
【0032】本偏光照明装置では、λ/2光学位相板3
3を全反射プリズム32の出射面側に設けたが、偏光ビ
ームスプリッタ31の他方の射出面側に設けてもよい。 この場合には、前記全反射プリズム32の出射面からは
、偏光変換装置200に入射した光のS偏光成分が出射
され、前記λ/2光学位相板33の出射面からは、偏光
変換装置200に入射した光のP偏光成分が変換された
S偏光成分が出射される。
【0033】図3は本発明の偏光照明装置の第2の実施
例を示す要部構成図である。
【0034】偏光変換装置200への入射光は、ハロゲ
ンランプ,メタルハライドランプなどからなる光源21
と、該光源21から発せられる光の一部を反射する反射
ミラー22と、前記光源21から直接または該反射ミラ
ー22を介して入射される光の熱線を吸収または反射す
る熱線カットフィルタ23と、該熱線が除去された光を
平行光に変換するコンデンサレンズ24とを有する光源
部20より出射されるものであり、第1実施例と同じで
ある。
【0035】本偏光変換装置200は、前記入射光であ
る平行光のP偏光成分LP を透過させ、該平行光のS
偏光成分LS を直角に反射させる作用斜面(2つの直
角プリズムが互いに接着された斜面に形成された蒸着膜
)51a を有する偏光ビームスプリッタ51と、該偏
光ビームスプリッタ51の作用斜面51a と平行な全
反射斜面52a を有し、前記透過されたP偏光成分L
P を直角に反射させる反射部材である全反射プリズム
52と、前記偏光ビームスプリッタ51の作用斜面51
a で反射されたS偏光成分LS が直角に入射される
λ/2光学位相板53とを備え、該λ/2光学位相板5
3により、前記偏光ビームスプリッタ51の作用斜面5
1a で反射されたS偏光成分LS をP偏光成分LP
*に変換して出射させる。そして、この偏光変換装置2
00は、前記透過されたP偏光成分LP が直角に入射
される面を有し、入射角の小さい光を透過させて入射角
の大きい光を反射させる特性を有する、前記偏光ビーム
スプリッタ51の部材であるガラスよりも屈折率の小さ
い層を少なくとも一層含む光学多層膜56が、前記偏光
ビームスプリッタ51の作用斜面51a と前記全反射
プリズム52の全反射面52a との間に設けられてお
り、この膜56は偏光ビームスプリッタ51の一方の射
出面と全反射プリズム52の入射面との間に設けられて
いる。
【0036】この偏光変換装置200が図1に示したも
のと異なる点は、偏光ビームスプリッタ51の作用斜面
51a を透過したP偏光成分LP を、偏光ビームス
プリッタ51の一方の射出面を介して光学多層膜56に
垂直に入射させたのち、全反射プリズム52の入射面に
入射させて、全反射プリズム52の全反射斜面52a 
で直角に反射して、該全反射プリズム52の出射面から
出射させ、一方、前記偏光ビームプリッタ51の作用斜
面51a で反射されたS偏光成分LS を偏光ビーム
スプリッタ51の他方の射出面を介してλ/2光学位相
板53に入射させて、λ/2光学位相板53から、P偏
光成分LP*に変換して出射させることにより、偏光変
換装置200に関する出射光の方向と入射光の方向とを
直交させたことである。即ち、光源部20の光軸を、偏
光変換装置200により折り曲げている。
【0037】本実施例では、コンデンサレンズ24から
出射される光が完全な平行光でないために、偏光ビーム
スプリッタ51の作用斜面51a を透過したP偏光成
分LP の一部が、全反射斜面52a で反射されたの
ち、光学多層膜56に大きな入射角で入射してきても(
図2の光線α4 に相当)、該一部を、該光学多層膜5
6で反射させて全反射プリズム52の出射面から出射さ
せるので、図1に示した偏光照明装置と同様の効果が得
られる。この光学多層膜56の構成は、図1および図2
で示した実施例の光学多層膜36のものと同じである。
【0038】本実施例の偏光照明装置では、λ/2光学
位相板53を偏光ビームスプリッタ51の出射面側に設
けたが、全反射プリズム52の出射面側に設けてもよい
。この場合には、前記偏光ビームスプリッタ51の出射
面からは、偏光変換装置200に入射した光のS偏光成
分が出射され、前記λ/2光学位相板53の出射面から
は偏光変換装置200に入射した光のP偏光成分が変換
されたS偏光成分が出射される。
【0039】次に、本発明による偏光照明装置を他の光
学部品と組み合せて構成した投写型表示装置の実施例に
ついて説明する。
【0040】図4(A),(B)は図1に示した偏光照
明装置を有する投写型表示装置の一実施例の要部を示す
図である。
【0041】この投写型表示装置は、光源、反射ミラー
、熱線カットフィルタ、コンデンサレンズ(図1参照)
からなる光源部20と、図1に示した偏光変換装置20
0と、該偏光変換装置200から出射される光を図4(
A)の図示下方直角に反射させるミラー77と、該ミラ
ー77で反射された光のS偏光成分を前記偏光変換装置
200側に折り曲げるように直角に反射させて該光のP
偏光成分を透過させる偏光ビームスプリッタ78と、一
側面が該偏光ビームスプリッタ78の前記S偏光成分の
出射面に接着され、他の3つの側面にそれぞれ赤、緑、
青用の反射型液晶ライトバルブ75R,75G,75B
が接着されているクロスダイクロイックプリズム112
と、前記偏光ビームスプリッタ78のクロスダイクロイ
ックプリズム112とは反対側に設けられている投影レ
ンズ系113とを有する。
【0042】光源部20から発せられる白色平行光は、
偏光変換装置200に入射して図1に示すように、該白
色平行光のP偏光成分およびλ/2光学位相板33によ
って変換されたP偏光成分が、偏光変換装置200から
ミラー77に出射される(以下、該P偏光成分および該
変換されたP偏光成分をあわせてP偏光光と称する)。 該P偏光光はミラー77で反射し、偏光ビームスプリッ
タ78に入射する。偏光ビームスプリッタ78の作用斜
面に対して、前記P偏光光の偏光面はS偏光面となるの
で、該P偏光光は該作用斜面で反射され、クロスダイク
ロイックプリズム112に入射する。クロスダイクロイ
ックプリズム112に入射した前記P偏光光は、該クロ
スダイクロイックプリズム112により赤、緑、青の各
色光に分離され、それぞれ赤、緑、青用の反射型液晶ラ
イトバルブ75R,75G,75Bに入射される。該反
射型液晶ライトバルブ75R,75G,75Bに用いら
れている液晶は、ECB( Electrically
  Controlled  Birefringen
ce )型または45°TN型のものであり、画像信号
に応じて印加される電圧によって入射光の偏光方向を回
転させる性質をもつ。したがって、該各反射型液晶ライ
トバルブ75R,75G,75Bへの入射光は、P偏光
光であるが、各ライトバルブからの反射光は前記画像信
号の各画素に印加される信号に応じてS偏光成分をもっ
た光となる。
【0043】該各反射光は前記クロスダイクロイックプ
リズム112により合成された後、前記偏光ビームスプ
リッタ78に戻される。このとき、該偏光ビームスプリ
ッタ78は検光子として動作し、該偏光ビームスプリッ
タ78を透過してくる前記反射光のP偏光成分のみが投
影レンズ系113を介して不図示のスクリーンに投射さ
れ、該スクリーン上にカラー画像が結ばれる。
【0044】以上のように、本実施例の投写型表示装置
では、偏光変換装置200で光源部20から発せられる
白色平行光をほぼロスなく直線偏光光に変換するため、
光の利用効率の向上が図れる効果があり、また、クロス
ダイクロイックプリズム112を用いて各色光束を分離
,合成するため、投影レンズ系113のバックフォーカ
スを、従来のこの種の投写型表示装置に比べて著しく小
さくすることができ、投影レンズ系113の設計自由度
を広げることができる効果および該投写型表示装置全体
をコンパクト化できる効果がある。
【0045】なお、本実施例では偏光照明装置として図
1に示したものを用いたが、図3に示したものも同様に
用いることができることは説明するまでもない。
【0046】また、図1および図3に示した本発明によ
る偏光照明装置と図22に示すクサビ型レンズ14,1
5とを組み合せて、図22に示す透過型の液晶ライトバ
ルブ7を用いた投写型表示装置も構成できる。さらに、
図20,図21に示す投写型表示装置において、コンデ
ンサレンズ4と偏光板5の間、コンデンサレンズ4と偏
光ビームスプリッタ6の間に本発明による偏光変換装置
を挿入してもよい。
【0047】図1及び図3に示した偏光変換装置200
において、光学多層膜36,56の代わりに、単層の透
明な膜や空気層を設けてもいい。空気層の屈折率は1で
あるから、偏光ビームスプリッタのプリズムや全反射プ
リズムの屈折率より必ず小さい、従って、上記各実施例
と同等の効果が期待できる。又、単層の透明膜を用いる
場合は、多層膜36,56に課した条件同様、偏光ビー
ムスプリッタのプリズムの屈折率よりも小さい屈折率を
示す材料で、膜を形成する。
【0048】又、図1及び図3に示した偏光変換装置2
00において、λ/2光学位相板33,53を用いてい
るが、このλ/2光学位相板33,53としては、周知
の複屈折結晶、複屈折型液晶素子、90゜TN液晶素子
等が適用される。又、装置の大きさに制限がない場合は
、λ/2光学位相板33,53を用いずに、ミラーアセ
ンブリーを使用して、光を多数回反射せしめることによ
り、光の偏光面を90゜回転させてもいい。
【0049】図5は本発明の偏光照明装置の第3の実施
例を示す構成図、図6は図5の偏光照明装置における光
路の説明図である。
【0050】偏光変換装置200への入射光は、ハロゲ
ンランプ,メタルハライドランプなどからなる光源21
と、光源21から発せられる光の一部を反射する反射ミ
ラー22と、光源21から直接または反射ミラー22を
介して入射される光の熱線を吸収または反射する熱線カ
ットフィルタ23と、該熱線が除去された光を平行光L
s +Lp に変換するコンデンサレンズ24とからな
る光源部20より出射されるものである。
【0051】この偏光変換装置200は、偏光ビームス
プリッタ126と、境界層膜131と、全反射プリズム
129と、減光フィルタ130と、λ/4光学位相板1
27と、反射板128とを具備する。
【0052】偏光ビームスプリッタ126は、入射面の
一端と45°の角度をもって一端が接する作用斜面(2
つの直角プリズムが互いに接着された斜面に形成された
蒸着膜)126a および前記入射面の一端と90°の
角度をもって一端が接する出射面を有する。ここで、前
記作用斜面126a は、前記入射面に対して垂直に入
射してくる入射光である平行光Ls +Lp のP偏光
成分Lp を透過させるとともにS偏光成分Lsを直角
に反射させる。
【0053】境界層膜131の屈折率n0は、偏光ビー
ムスプリッタ126の部材の屈折率n1よりも小さく、
平行光Ls +Lp の偏光ビームスプリッタ126内
での拡がり角(光軸に対する角度)をWとするときに、
0<n0/n1≦cosW を満たし、入射角の小さい光を透過させて入射角の大き
い光を反射させる特性を有する。また、境界層膜131
は、偏光ビームスプリッタ126の作用斜面126a 
の他端と45°の角度をもって一端が接するとともに、
偏光ビームスプリッタ126の出射面の他端と90°の
角度をもって他端が接している。
【0054】全反射プリズム129は、偏光ビームスプ
リッタ126の作用斜面126a の他端と90°の角
度をもって一端が接する全反射面129aを有し、前記
作用斜面126a を透過したP偏光成分Lp を直角
に反射して出射面から出射する。ここで、該出射面は、
前記全反射斜面129a の他端と45°の角度をもっ
て一端が接するとともに、境界層膜131の他端と90
°の角度をもって他端が接している。
【0055】減光フィルタ130は、全反射プリズム1
29の出射面に接着されており、該出射面から出射され
るP偏光成分Lp の光量を所定の量だけ減少させて出
射する。
【0056】λ/4光学位相板127は、偏光ビームス
プリッタ126の作用斜面126a の他端と45°の
角度をもって一端が接するとともに、偏光ビームスプリ
ッタ126の入射面の他端と90°の角度をもって他端
が接しており、前記作用斜面126a で反射されたS
偏光成分Ls が垂直に入射する。
【0057】反射部材である反射板128は、アルミ蒸
着膜または光学多層膜からなる反射面がλ/4光学位相
板127の偏光ビームスプリッタ126と反対側の面に
接着されており、λ/4光学位相板127を透過してく
るS偏光成分Ls を反射する。
【0058】この偏光照明装置では、コンデンサレンズ
24から出射される平行光Ls +Lp は、偏光ビー
ムスプリッタ126の作用斜面126a でそのP偏光
成分Lp が透過され、そのS偏光成分Ls が直角に
反射されることにより、P偏光成分Lp とS偏光成分
Ls とに分離される。前記反射されたS偏光成分Ls
 はλ/4光学位相板127に垂直に入射し、反射板1
28の反射面で反射され、再びλ/4光学位相板127
を透過することにより、その偏光方向が90°回転して
P偏光成分Lp*に変換される。該変換されたP偏光成
分Lp*は、前記作用斜面126a をそのまま透過し
て偏光ビームスプリッタ126の一方の出射面から出射
される。一方、前記透過されたP偏光成分Lp は、偏
光ビームスプリッタ126の他方の射出面を介して境界
層膜131を透過したのち、全反射プリズム129の入
射面に入射し、全反射プリズム129の全反射斜面12
9a で直角に反射され、全反射プリズム129の射出
面から射出して減光フィルタ130で所定量だけ減光さ
れて、前記変換されたP偏光成分Lp*と平行に出射さ
れる。
【0059】次に、境界層膜131および減光フィルタ
130の作用について図6を用いて説明する。
【0060】図5に示す光源21が完全な点光源である
場合には、コンデンサレンズ24から出射される平行光
Ls +Lp は、偏光ビームスプリッタ126の入射
面に対して垂直に入射するため、前述したように偏光ビ
ームスプリッタ126の作用斜面126a でP偏光成
分Lp とS偏光成分Ls に分離されて、P偏光成分
Lp は全反射プリズム129側から、またS偏光成分
Ls はP偏光成分Lp*に変換されて偏光ビームスプ
リッタ126から、互いに平行に出射される。しかし、
光源21が完全な点光源でない場合には、コンデンサレ
ンズ24から出射される光は完全な平行光とはならず、
拡がり角Wをもつ光となり、図6に光線αで示すような
偏光ビームスプリッタ126の入射面に対して斜めに入
射してくる光も存在する。該光線αで示す光は、同様に
して偏光ビームスプリッタ126の作用斜面126a 
でP偏光成分Lp とS偏光成分Ls に分離される。 しかし、該作用斜面126a を透過するP偏光成分L
p は、偏光ビームスプリッタ126の他方の射出面を
介して境界層膜131を透過したのち全反射プリズム1
29の入射面に入射し、全反射プリズム129の全反射
斜面129a で反射される。このとき、光線αは境界
層膜131に向って反射される。その結果、境界層膜1
31がない場合には図示点線で示すように偏光ビームス
プリッタ126の一方の出射面から出射されてしまうが
、境界層膜131を設けることにより、境界層膜131
は入射角の大きい光は反射させるため、前記全反射斜面
129a で反射されたP偏光成分Lp は境界層膜1
31でも反射され、全反射プリズム129の射出面に入
射し、減光フィルタ130を介して出射される。一方、
前記作用斜面126a で反射されたS偏光成分Ls 
は、λ/4光学位相板127および反射板128により
P偏光成分Lp*に変換されるが、反射板128で反射
される際、境界層膜131に向って反射される。その結
果、境界層膜131がない場合には図示点線で示すよう
に全反射プリズム129側から出射されてしまうが、境
界層膜131を設けることにより、前記変換されたP偏
光成分Lp*は境界層膜131でも反射されて偏光ビー
ムスプリッタ126の一方の出射面から出射される。
【0061】したがって、この偏光照明装置は、境界層
膜131を具備することにより、完全な点光源でない光
源21を用いても、偏光ビームスプリッタ126の作用
斜面126a を透過するP偏光成分Lp と該作用斜
面126a で反射されるS偏光成分Ls とを完全に
分離して出射することができるため、S偏光成分Ls 
が変換されたP偏光成分Lp*とP偏光成分Lp のク
ロストークを無くし、また無駄な光量損失を少なくして
出射させることができる。
【0062】また、偏光ビームスプリッタ126の作用
斜面126a で反射されるS偏光成分Ls は、λ/
4光学位相板127および反射板128により減光させ
られるが、全反射プリズム129の全反射斜面129a
 で反射されたP偏光成分Lp も、減光フィルタ13
0で同じ量だけ減光して出射させるため、光Lp ,L
p*間の強度むらを防止することができる。
【0063】以上のように、この偏光照明換装置では、
偏光ビームスプリッタ126により分離されるP偏光成
分Lp およびS偏光成分Ls の両方とも不図示のラ
イトバルブの照明光として利用することができるので、
光の利用効率が改善される。また、光Lp ,Lp*で
ライトバルブを並列照明するようにすれば図22に示し
た合成光によりライトバルブを照明する方式では解決が
困難だった偏光照明装置とライトバルブ間の距離の短縮
も行え、本発明の偏光照明装置を有する投写型表示装置
の小型化も可能となる。
【0064】図7は本発明の偏光変換装置の第4の実施
例を示す構成図である。
【0065】この偏光照明換装置は、図6に示した偏光
照明装置と同様に、偏光変換装置200が、偏光ビーム
スプリッタ136と、境界層膜141と、全反射プリズ
ム139と、減光フィルタ140と、λ/4光学位相板
137と、反射板138とを具備するが、偏光変換装置
200が、出射光を拡がり角Wを有する入射光と同一方
向に出射させる構成となっている点が図6の装置とは異
なっている。
【0066】すなわち、偏光ビームスプリッタ136は
、入射面の一端と45°の角度をもって一端が接する作
用斜面(2つの直角プリズムが互いに接着された斜面に
形成された蒸着膜)136a を有する。該作用斜面1
36a は、前記入射面に対して垂直に入射してくる入
射光である平行光Ls +Lp のP偏光成分Lp を
透過させるとともにS偏光成分Ls を直角に反射させ
る。また、偏光ビームスプリッタ136は、前記作用斜
面136a を透過したP偏光成分Lp を出射させる
射出面を有する。
【0067】λ/4光学位相板137は、偏光ビームス
プリッタ136の入射面の他端と90°の角度をもって
一端が接するとともに、偏光ビームスプリッタ136の
作用斜面136a の他端と45°の角度をもって他端
が接しており、前記作用斜面136a で反射されたS
偏光成分Ls が垂直に入射される。
【0068】反射部材である反射板138は、アルミ蒸
着膜または光学多層膜からなる反射面がλ/4光学位相
板137の偏光ビームスプリッタ136と反対側の面に
接着されており、λ/4光学位相板137を透過してく
るS偏光成分Ls を反射する。
【0069】減光フィルタ140は、偏光ビームスプリ
ッタ136の射出面に接着されており、該射出面から出
射されるP偏光成分Lp の光量を所定の量だけ減少さ
せて出射する。
【0070】境界層膜141(屈折率n0)は、偏光ビ
ームスプリッタ136の部材(屈折率n1)よりも屈折
率の小さい材質からなり、前記実施例と同様に、0<n
0/n1≦cosW を満たし、入射角の小さい光を透過させて入射角の大き
い光を反射させる特性を有する。また、境界層膜141
は、偏光ビームスプリッタ136の作用斜面136a 
の一端と45°の角度をもって一端が接するとともに、
偏光ビームスプリッタ136の射出面の一端と90°の
角度をもって他端が接している。
【0071】全反射プリズム139は、全反射斜面13
9a と射出面とを有している。該全反射斜面139a
 は、偏光ビームスプリッタ136の作用斜面136a
 の一端と90°の角度をもって一端が接しており、該
作用斜面136a を透過してくるP偏光成分Lp*(
該作用斜面136a で反射されたS偏光成分Ls が
、λ/4光学位相板137および反射板138により偏
光方向が90°回転させられて変換されたもの)を直角
に反射させて前記射出面から出射させる。該射出面は、
前記全反射斜面139a の他端と45°の角度をもっ
て一端が接するとともに、境界層膜141の他端と90
°の角度をもって他端が接しており、該射出面から前記
変換されたP偏光成分Lp*が、前記減光フィルタ14
0から出射されるP偏光成分Lp と平行に出射する。
【0072】本実施例の偏光照明装置においても、入射
される平行光Ls+Lp が完全な平行光でなく、拡が
り角Wをもつ光であるために、境界層膜141に対して
大きな入射角で入射しても、該平行光Ls +Lp の
P偏光成分Lp は偏光ビームスプリッタ136の作用
斜面136a を透過したのち、境界層膜141で反射
されて、偏光ビームスプリッタ136の射出面に向かい
、減光フィルタ140から出射されるため、図5に示し
た偏光照明装置と同様の効果が得られる。
【0073】図8は本発明の偏光照明装置の第5の実施
例を示す構成図である。
【0074】この偏光照明装置は、図5の偏光照明装置
の反射板128の代わりに直角プリズム148を用い、
偏光ビームスプリッタ146の作用斜面146a で反
射されたS偏光成分Ls を、不要偏光成分を発生させ
ることなく反射させるものである。
【0075】この偏光照明装置においても、偏光ビーム
スプリッタ146と全反射プリズム149との境界面に
境界層膜151を設けて図5の装置と同じ条件で構成し
、全反射プリズム149の出射面に減光フィルタ150
を接着することにより、図5に示した偏光照明装置と同
様の効果が得られる。
【0076】以上説明した第3〜第5実施例の偏光照明
装置では、偏光ビームスプリッタと全反射プリズムとの
境界面に透明な境界層膜を設けたが、第1、第2の実施
例の如く、入射角の小さい光を透過させて入射角の大き
い光を反射させる特性を有する、偏光ビームスプリッタ
のプリズムの部材よりも屈折率が小さい層を少なくとも
一層含む光学多層膜をそれぞれ設けても、各実施例の偏
光変換装置は同様の動作を行うため、同じ効果が得られ
る。また、たとえば、偏光ビームスプリッタの部材より
も屈折率が小さい、偏光ビームスプリッタと全反射プリ
ズムを接着するための接着剤、あるいは空気の層であっ
てもよい。なお、このような低屈折率接着剤は、前記第
1、第2実施例においても使用できる。
【0077】次に、本発明による偏光変換装置を他の光
学部品と組み合せて構成した投写型表示装置の他の実施
例について説明する。
【0078】図9(A),(B)は図5に示した偏光変
換装置を有する投写型表示装置の一実施例の要部を示す
図である。
【0079】この投写型表示装置は、光源、反射ミラー
、熱線カットフィルタ、コンデンサレンズからなる光源
部20と、偏光変換装置200と(図5参照)、偏光変
換装置200から出射される光を図9(A)の図示下方
直角に反射させるミラー77と、ミラー77で反射され
た光のS偏光成分を偏光変換装置200側に直角に反射
させ、該光のP偏光成分を透過させる偏光ビームスプリ
ッタ78と、一側面が偏光ビームスプリッタ78の前記
S偏光成分の出射面に接着され、他の3つの側面にそれ
ぞれ赤、緑、青用の反射型液晶ライトバルブ75R,7
5G,75Bが接着されているクロスダイクロイックプ
リズム112と、偏光ビームスプリッタ78のクロスダ
イクロイックプリズム112と反対側に設けられている
投影レンズ系113とを有する。
【0080】光源部20から発せられる白色平行光は偏
光変換装置200に入射して、図5に示すように白色平
行光のP偏光成分Lp と、λ/4光学位相板27およ
び反射板28によってS偏光成分Ls が変換されたP
偏光成分Lp*とが、偏光変換装置200からミラー7
7に出射される(以下、該P偏光成分Lp および該変
換されたP偏光成分Lp*をあわせてP偏光光と称する
)。該P偏光光はミラー77で反射し、偏光ビームスプ
リッタ78に入射する。偏光ビームスプリッタ78の作
用斜面に対して、前記P偏光光の偏光面はS偏光面とな
るので、該P偏光光は該作用斜面で反射され、クロスダ
イクロイックプリズム112に入射する。クロスダイク
ロイックプリズム112に入射した前記P偏光光は、ク
ロスダイクロイックプリズム112により赤、緑、青の
各色光に分離され、それぞれ赤、緑、青用の反射型液晶
ライトバルブ75R,75G,75Bに入射される。反
射型液晶ライトバルブ75R,75G,75Bに用いら
れている液晶は、ECB( Electrically
  Controlled  Birefringen
ce)型または45°TN型のものであり、画像信号に
応じて印加される電圧によって入射光の偏光方向を回転
させる性質をもつ。したがって、各反射型液晶ライトバ
ルブ75R,75G,75Bへの入射光はP偏光光であ
るが、各ライトバルブからの反射光は前記画像信号の各
画素に印加される信号に応じてS偏光成分をもった光と
なる。該反射光はクロスダイクロイックプリズム112
により合成されたのち、偏光ビームスプリッタ78に戻
される。このとき、偏光ビームスプリッタ78は検光子
として動作し、偏光ビームスプリッタ78を透過してく
る前記反射光のP偏光成分のみが投影レンズ系113を
介して不図示のスクリーンに投射され、該スクリーン上
にカラー画像が結ばれる。
【0081】以上のように、本実施例の投写型表示装置
では、偏光変換装置200で光源部20から発せられる
白色平行光を殆どロスなく直線偏光光に変換するため、
光の利用効率の向上が図れる効果がある。また、クロス
ダイクロイックプリズム112を用いて各色光束を分離
,合成するため、投影レンズ系113のバックフォーカ
スを従来のこの種の投写型表示装置に比べて著しく小さ
くすることができ、投影レンズ系113の設計自由度を
広げることができる効果および該投写型表示装置全体を
コンパクト化できる効果がある。
【0082】なお、本実施例では偏光照明装置として図
5に示したものを用いたが、図7または図8に示した実
施例の装置を用いることもできる。
【0083】また、図5,図7および図8に示した本発
明による偏光照明装置と図22に示すクサビ型レンズ1
4,15とを組み合せて、図22に示す透過型の液晶ラ
イトバルブ7を用いた投写型表示装置も構成できる。さ
らに、図20,図21に示す投写型表示装置において、
コンデンサレンズ4と偏光板5の間またはコンデンサレ
ンズ4と偏光ビームスプリッタ6の間に本発明による偏
光変換装置200を挿入してもよい。
【0084】図5、図7及び図8に示した偏光変換装置
200において用いているλ/4光学位相板とミラーの
組合せは、λ/2光学位相板板として作用するものであ
る。従って、このλ/4光学位相板として、先の実施例
で述べた、周知の複屈折結晶、複屈折型液晶素子等が適
用される。
【0085】又、以上図1〜図8で示した各種実施例に
おいて、偏光ビームスプリッタのある射出面と全反射プ
リズムのある入射出面との境界に設ける薄い透明層(光
学単層膜、or光学多層膜、or空気層)の屈折率は、
全反射プリズムの部材の屈折率よりも小さい方が好まし
いが、全反射プリズムの部材の屈折率とほぼ一致させて
もいい。
【0086】又、この透明層の光学単層or多層膜の材
料としては、屈折率が比較的小さいMgF2(フッ化マ
グネシウム)などが使用される。
【0087】図10は本発明の偏光照明装置の第6の実
施例を示す構成図、図11は図10の偏光照明装置にお
ける光路の説明図である。
【0088】偏光変換装置200への入射光は、ハロゲ
ンランプ,メタルハライドランプなどからなる光源21
と、光源21から発せられる光の一部を反射する反射ミ
ラー22と、光源21から直接または反射ミラー22を
介して入射される光の熱線を吸収または反射する熱線カ
ットフィルタ23と、該熱線が除去された光を平行光L
s +Lp に変換するコンデンサレンズ24とからな
る光源部20より出射されるものである。
【0089】この偏光変換装置200は、偏光ビームス
プリッタ226と、該偏光ビームスプリッタの部材より
も低屈折率の部材より成る全反射プリズム229と、λ
/4光学位相板127と、反射板128とを具備する。
【0090】偏光ビームスプリッタ226は、入射面の
一端と45°の角度をもって一端が接する作用斜面(2
つの直角プリズムが互いに接着された斜面に形成された
蒸着膜)226a および前記入射面の一端と90°の
角度をもって一端が接する出射面を有する。ここで、前
記作用斜面226a は、前記入射面に対して垂直に入
射してくる入射光である平行光Ls +Lp のP偏光
成分Lp を透過させるとともにS偏光成分Lsを直角
に反射させる。
【0091】全反射プリズム229は、偏光ビームスプ
リッタ226の部材よりも屈折率の小さい材質からなり
、偏光ビームスプリッタ226と接する全反射プリズム
入射面231において入射角の小さい光を透過させて入
射角の大きい光を反射させる特性を有する。  また、
全反射プリズム229は、偏光ビームスプリッタ226
の作用斜面226a の他端と90°の角度をもって一
端が接する全反射斜面229a を有し、前記作用斜面
226a を透過したP偏光成分Lp を直角に反射し
て出射面から出射する。ここで、該出射面は、前記全反
射斜面229a の他端と45°の角度をもって一端が
接するとともに、偏光ビームスプリッタ226の出射面
の他端と0°の角度をもって他端が接している。
【0092】λ/4光学位相板127は、偏光ビームス
プリッタ226の作用斜面226a の他端と45°の
角度をもって一端が接するとともに、偏光ビームスプリ
ッタ226の入射面の他端と90°の角度をもって他端
が接しており、前記作用斜面226a で反射されたS
偏光成分Ls が垂直に入射する。
【0093】反射部材である反射板128は、アルミ蒸
着膜または光学多層膜からなる反射面がλ/4光学位相
板127の偏光ビームスプリッタ226と反対側の面に
接着されており、λ/4光学位相板127を透過してく
るS偏光成分Ls を反射する。
【0094】この偏光照明装置では、コンデンサレンズ
24から出射される平行光Ls +Lp は、偏光ビー
ムスプリッタ226の作用斜面226a でそのP偏光
成分Lp が透過され、そのS偏光成分Ls が直角に
反射されることにより、P偏光成分Lp とS偏光成分
Ls とに分離される。前記反射されたS偏光成分Ls
 はλ/4光学位相板127に垂直に入射し、反射板1
28の反射面で反射され、再びλ/4光学位相板127
を透過することにより、その偏光方向が90°回転して
P偏光成分Lp*に変換される。該変換されたP偏光成
分Lp*は、前記作用斜面226a をそのまま透過し
て偏光ビームスプリッタ226の一方の出射面から出射
される。一方、前記透過されたP偏光成分Lp は、全
反射プリズム229の入射面231を透過したのち、全
反射プリズム229の全反射斜面229a で直角に反
射され、全反射プリズム229の射出面から、前記変換
されたP偏光成分Lp*と平行に出射される。
【0095】次に、偏光ビームスプリッタ226のプリ
ズムよりも低い屈折率をもつ全反射プリズム229の作
用について図11を用いて説明する。
【0096】図10に示す光源21が完全な点光源であ
る場合には、コンデンサレンズ24から出射される平行
光Ls +Lp は、偏光ビームスプリッタ226の入
射面に対して垂直に入射するため、前述したように偏光
ビームスプリッタ226の作用斜面226a でP偏光
成分Lp とS偏光成分Ls に分離されて、P偏光成
分Lp は全反射プリズム229側から、またS偏光成
分Ls はP偏光成分Lp*に変換されて偏光ビームス
プリッタ226側から、互いに平行に出射される。しか
し、光源21が完全な点光源でない場合には、コンデン
サレンズ24から出射される光は完全な平行光とはなら
ず、拡がり角Wを有しており、図11に光線αで示すよ
うな偏光ビームスプリッタ226の入射面に対して斜め
に入射角θ(θ≦W)で入射してくる光も存在する。該
光線αで示す光は、偏光ビームスプリッタ226の作用
斜面226a でP偏光成分Lp とS偏光成分Ls 
に分離される。しかし作用斜面226aで反射される光
線αのS偏光成分LSはλ/4光学位相板127を透過
し、反射板128で反射され、再びλ/4光学位相板1
27を透過し、P偏光成分LP*に変換され全反射プリ
ズム229の入射面231に向う。この時、入射面23
1への光線αのP偏光成分LP*の入射角はπ/2−W
となる。偏光ビームスプリッタ226の屈折率をn1、
全反射プリズムの屈折率をn2、P偏光成分LP*の入
射面231からの出射角をW’とすると、スネルの法則
により以下の式が成立する。
【0097】n1sin(π/2−W)=n2sinW
’即ち、 n1/n2cosW=sinW’ 光線αのP偏光成分LPが全反射プリズム入射面231
で全反射するための条件は、sinW’≧1であるため
、上式は以下のようになる。
【0098】n1/n2cosW=1 即ち、 0<n2/n1≦cosW,(n1,n2>0)本実施
例では、偏光ビームスプリッタ226の基板ガラスの屈
折率n1を1.68(SF8)全反射プリズム229の
屈折率n2を1.52(BK7)とし、入射光束LS+
LPの偏光ビームスプリッタ226内での角度拡がり角
Wを7゜程度であるから n1/n2cosW≒1.097≧1 とすることにより、光線αのP偏光成分P*を全反射プ
リズムの入射面31で全反射し、実線で示すように偏光
ビームスプリッタ226の出射面より出射させている。 一方、作用斜面226aを透過する光線αのP偏光成分
LPは、全反射プリズム229の入射面231を透過し
た後、全反射斜面229aで反射される際、全反射プリ
ズム入射面231に向って反射される。その結果、全反
射プリズム229の屈折率n2が偏光ビームスプリッタ
226の部材の屈折率n1と等しければ、そのまま偏光
ビームスプリッタ226の出射面から出射されてしまう
が、本実施例のように全反射プリズム229の屈折率n
2を偏光ビームスプリッタ226の屈折率n1より小さ
くしておくことにより全反射プリズム229の入射面2
31への入射角の大きい光は、一点鎖線で示すようにP
偏光成分LPの一部は入射面231でフレネル反射して
全反射プリズム229の出射面より出射し、残りは透過
して偏光ビームスプリッタ226の射出面より出射する
。 従って図23で示した出射光β1を減ずることができる
【0099】したがって、この偏光照明装置は前述の条
件0<n2/n1≦cosWをみたす屈折率n2の全反
射プリズムを具備することにより、完全な点光源でない
光源21を用いても、偏光ビームスプリッタ226の作
用斜面226aを透過するP偏光成分LPと該作用斜面
226aで反射されるS偏光成分LSとをほぼ分離して
、相異なる射出面から出射することができる。この偏光
照明装置では、偏光ビームスプリッタ226により分離
されるP偏光成分LPおよびS偏光成分LSの両方とも
不図示のライトバルブの照明光として利用することがで
きるので、光の利用効率が改善される。また、光LP,
LP*でライトバルブを並列照明するようにすれば、図
22に示した合成光によりライトバルブを照明する方式
では解決が困難だった偏光照明装置とライトバルブ間の
距離の短縮も行え、本発明の偏光照明装置を有する投写
型表示装置の小型化も可能となる。
【0100】さらに、図22に示した従来例においても
本実施例で示した互いに接する偏光ビームスプリッタの
部材の屈折率n1と全反射プリズム部材の屈折率n2の
関係は適用できる。つまり、図23において光線αは、
全反射プリズム12と偏光ビームスプリッタ11の界面
で全反射し、必ず作用面11aに向うので図示したよう
な光の通りぬけは生じない。又、光線βも全反射プリズ
ム12から偏光ビームスプリッタへ向う時、界面で一部
のフレネル反射し一部は透過する為、出射光β1の量を
減ずることができる。
【0101】図12は本発明の偏光変換装置の第7の実
施例を示す構成図である。
【0102】この偏光照明換装置は、図10に示した偏
光照明装置と同様に、屈折率1.68のプリズムより成
る偏光ビームスプリッタ236と、屈折率1.52の全
反射プリズム239と、λ/4光学位相板137と、反
射板138とを具備するが、偏光変換装置200からの
出射光を入射光と同一方向に出射させる構成となってい
る点が図10の装置とは異なっている。
【0103】すなわち、偏光ビームスプリッタ236は
、入射面の一端と45°の角度をもって一端が接する作
用斜面(2つの直角プリズムが互いに接着された斜面に
形成された蒸着膜)236a を有する。該作用斜面2
36a は、前記入射面に対して垂直に入射してくる入
射光である平行光Ls +Lp のP偏光成分Lp を
透過させるとともにS偏光成分Ls を直角に反射させ
る。また、偏光ビームスプリッタ236は、前記作用斜
面236a を透過したP偏光成分Lp を出射させる
射出面を有する。
【0104】λ/4光学位相板137は、偏光ビームス
プリッタ236の入射面の他端と90°の角度をもって
一端が接するとともに、偏光ビームスプリッタ236の
作用斜面236a の他端と45°の角度をもって他端
が接しており、前記作用斜面236a で反射されたS
偏光成分Ls が垂直に入射される。
【0105】反射部材である反射板138は、アルミ蒸
着膜または光学多層膜からなる反射面が、λ/4光学位
相板137の偏光ビームスプリッタ236と反対側の面
に接着されており、λ/4光学位相板137を透過して
くるS偏光成分Ls を反射する。
【0106】全反射プリズム239は、偏光ビームスプ
リッタ236の部材よりも屈折率の小さい材質からなり
、全反射プリズム239の全反射プリズム入射面241
において入射角の小さい光を透過させて入射角の大きい
光を反射させる特性を有する。
【0107】即ち、偏光ビームスプリッタ236の屈折
率n1と全反射プリズム239の屈折率n2と偏光ビー
ムスプリッタ236の媒質媒質中での光Ls+Lpの拡
がり角Wは、 0<n1/n2≦cosW を満たしている。
【0108】全反射プリズム239は、全反射斜面23
9a と射出面とを有している。該全反射斜面239a
 は、偏光ビームスプリッタ236の作用斜面236a
 の一端と90°の角度をもって一端が接しており、該
作用斜面236a を透過してくるP偏光成分Lp*(
該作用斜面236a で反射されたS偏光成分Ls が
、λ/4光学位相板137および反射板138により偏
光方向が90°回転させられて変換されたもの)を直角
に反射させて前記射出面から出射させる。該射出面は、
前記全反射斜面239a の他端と45°の角度をもっ
て一端が接するとともに、全反射プリズム入射面241
の他端と90°の角度をもって他端が接しており、該射
出面から前記変換されたP偏光成分Lp*とP偏光成分
Lpを平行に出射させる。
【0109】本実施例の偏光照明装置においても、偏光
変換装置200に入射される平行光Ls +Lp が完
全な平行光でないために、ある光線が全反射プリズム入
射面241に対して大きな入射角で入射しても、該平行
光Ls +Lp のP偏光成分Lp は偏光ビームスプ
ッリタ236の作用斜面236a を透過したのち、全
反射プリズム入射面241で反射されて出射されるため
、図10に示した偏光照明装置と同様の効果が得られる
【0110】図13は本発明の偏光照明装置の第8の実
施例を示す構成図である。
【0111】この偏光照明装置は、図10の偏光照明装
置の反射板138の代わりに直角プリズム148を用い
、偏光ビームスプリッタ246の作用斜面246a で
反射されたS偏光成分Ls を、不要偏光成分を発生さ
せることなく反射させるものである。
【0112】この偏光照明装置においても、偏光ビーム
スプリッタ246よりも屈折率の小さい材質の全反射プ
リズム249を設けることにより、図10に示した偏光
照明装置と同様の効果が得られる。即ち、この装置にお
いても、偏光ビームスプリッタ246の屈折率n1と、
全反射プリズム249の屈折率n2と偏光ビームスプリ
ッタ246の媒質内での光Ls+Lpの拡がり角Wは、
0<n1/n2≦cosW を満たしている。
【0113】図14は本発明の偏光照明装置の第9の実
施例を示す構成図である。
【0114】この偏光照明装置は図10に示した偏光照
明装置と同様に屈折率n1=1.68の部材の偏光ビー
ムスプリッタ226と屈折率n2=1.52の全反射プ
リズム229と、λ/4光学位相板127と、反射板1
28とを具備し、偏光ビームスプリッタ226内で拡が
り角7゜程度の光を受光するが、全反射プリズム229
の出射面に減光フィルタ220を置いた点が異なってい
る。
【0115】すなわち偏光ビームスプリッタ226の作
用斜面226aで反射されるS偏光成分LS は、λ/
4光学位相板127及び反射板128により減光させら
れるので、全反射プリズム229の全反射斜面229a
で反射されたP偏光成分LPも、減光フィルタ50で同
じ量だけ減光して出射させることにより、不図示のライ
トバルブ面上での光線LP ,LP*間の強度むらを防
止することができる。
【0116】また減光フィルタ220の代わりに、全反
射プリズム229を構成する材料に例えば遷移原素のC
rやMn等の光吸収材をで混入してプリズム229自身
にフィルタとしての機能をもたせてもよい。
【0117】図15、図16は共々、本発明の偏光照明
装置の第10,第11の実施例を示す構成図である。
【0118】図15は第16図で示した第7の実施例の
構成において、偏光ビームスプリッタ236の出射面に
減光フィルタ240を置いた実施例であり、減光フィル
タ240の機能は、先に説明した通りである。
【0119】図16は図13で示した第8の実施例の構
成において、全反射プリズム249の出射面に減光フィ
ルタ250を置いた実施例であり、図16に示す実施例
の変形としては、減光フィルタ250の代わりに、全反
射プリズム249の中に光吸収材と混入させ、プリズム
249自身に減光フィルタの機能をもたせてもよい。図
15、図16のどちらの実施例の偏光照明装置において
も、図12、図13に示した偏光照明装置と同様の効果
が得られ、また不図示のライトバルブ上での照度むらを
防止することができる。
【0120】また図22に示した従来の偏光照明装置に
おいても、本実施例で示した偏光ビームスプリッタを成
す部材の屈折率n1と全反射プリズム屈折率n2の関係
(n2<n1)を適用し、好ましくは入射光束の拡がり
角Wに対し、0<n2/n1≦cosWを満たすように
し、全反射プリズムの出射面に減光フィルタをおくか、
全反射プリズムに光吸収材を混入することによって、本
実施例同様の効果を得ることができる。
【0121】以上、図12乃至図16で示した本発明の
第6乃至第11実施例の偏光照明装置は、先に示した各
種装置同様、投写型表示装置の照明光学系に適用できる
。従って、図9(A),(B)で示したカラー画像表示
の為の投写型表示装置の偏光変換装置200として、第
6実施例乃至第11実施例のいずれもが適用可能であり
、これらの偏光変換装置で光源部20から発せられる白
色平行光をロスなく直線偏光光に変換するため、光の利
用率の向上が図れる効果がある。また、クロスダイクロ
イックプリズム112を用いて各色光束を分離、合成す
るため、投影レンズ系113のバックフォーカスを従来
のこの種の投写型表示装置に比べて著しく小さくするこ
とができ、投写レンズ113の設計自由度を広げること
ができる効果および該投写型表示装置全体をコンパクト
化できる効果がある。
【0122】又、第14図乃至図16で示した本発明の
第6実施例乃至第11実施例においても、λ/4光学位
相板として、複屈折結晶や複屈折液晶素子が使用できる
【0123】又、これら第6実施例乃至第11実施例に
おいて、偏光ビームスプリッタの一方のプリズムの光射
出面と全反射プリズムの光入射面同志を重ね合せる為に
接着材を用いる場合、この接着材の屈折率は、偏光ビー
ムスプリッタのプリズムか、又は全反射プリズムの、一
方の屈折率とほぼ等しく設定する。
【0124】又、これら第6実施例の至第11実施例の
偏光照明装置を第3図に示すクサビ型レンズ14,15
と組合せて、第3図に示す透過型の液晶ライトバルブ7
を用いた投写型表示装置も構成できる。さらに、図20
、図21に示す投写型表示装置において、コンデンサレ
ンズ4と偏光板5の間またはコンデンサレンズ4と偏光
ビームスプリッタ6の間に、これらの実施例の偏光変換
装置200を挿入してもよい。
【0125】図17は本発明の偏光照明装置の第12の
実施例を示す構成図、図18は図17の偏光照明装置に
おける光路の説明図であり、本装置は図5の装置の改良
であり、図5に示す部材と同一部材には同一符号が付さ
れている。
【0126】この偏光変換装置200への入射光は、ハ
ロゲンランプ,メタルハライドランプなどからなる光源
21と、光源21から発せられる光の一部を反射する反
射ミラー22と、光源21から直接または反射ミラー2
2を介して入射される光の熱線を吸収または反射する熱
線カットフィルタ23と、該熱線が除去された光を平行
光Ls +Lp に変換するコンデンサレンズ24とか
らなる光源部20より出射される。
【0127】この偏光変換装置200は、偏光ビームス
プリッタ126と、境界層膜131と、光吸収材(例え
ば、遷移元素のCr,Mn等)が混入された全反射プリ
ズム300と、λ/4光学位相板127と、反射板12
8とを具備する。
【0128】偏光ビームスプリッタ126は、入射面の
一端と45°の角度をもって一端が接する作用斜面(2
つの直角プリズムが互いに接着された斜面に形成された
蒸着膜)126a および前記入射面の一端と90°の
角度をもって一端が接する出射面を有する。ここで、前
記作用斜面126a は、前記入射面に対して垂直に入
射してくる入射光である平行光Ls +Lp のP偏光
成分Lp を透過させるとともにS偏光成分Lsを直角
に反射させる。
【0129】境界層膜131は、図5の実施例で説明し
た通り、偏光ビームスプリッタ126の部材よりも屈折
率の小さな材質からなり、入射角の小さい光を透過させ
て入射角の大きい光を反射させる特性を有する。また、
境界層膜131は、偏光ビームスプリッタ126の作用
斜面126a の他端と45°の角度をもって一端が接
するとともに、偏光ビームスプリッタ126の出射面の
他端と90°の角度をもって他端が接している。
【0130】全反射プリズム300は、偏光ビームスプ
リッタ126の作用斜面126a の他端と90°の角
度をもって一端が接する全反射斜面300a を有し、
前記作用斜面126a を透過したP偏光成分Lp を
直角に反射して出射面から出射する。ここで、該出射面
は、前記全反射斜面300a の他端と45°の角度を
もって一端が接するとともに、境界層膜131の他端と
90°の角度をもって他端が接している。
【0131】前述のように全反射プリズム300の中に
は光吸収材が混入されており、該出射面から出射される
P偏光成分Lp の光量を所定の量だけ減少させて出射
する。λ/4光学位相板127は、偏光ビームスプリッ
タ126の作用斜面126a の他端と45°の角度を
もって一端が接するとともに、偏光ビームスプリッタ1
26の入射面の他端と90°の角度をもって他端が接し
ており、前記作用斜面126a で反射されたS偏光成
分Ls が垂直に入射される。
【0132】反射部材である反射板128は、アルミ蒸
着膜または光学多層膜からなる反射面がλ/4光学位相
板127の偏光ビームスプリッタ126と反対側の面に
接着されており、λ/4光学位相板127を透過してく
るS偏光成分Ls を反射する。
【0133】この偏光照明装置では、コンデンサレンズ
24から出射される平行光Ls +Lp は、偏光ビー
ムスプリッタ126の作用斜面126a でそのP偏光
成分Lp が透過され、そのS偏光成分Ls が直角に
反射されることにより、P偏光成分Lp とS偏光成分
Ls とに分離される。前記反射されたS偏光成分Ls
 はλ/4光学位相板127に垂直に入射し、反射板1
28の反射面で反射され、再びλ/4光学位相板127
を透過することにより、その偏光方向が90°回転して
P偏光成分Lp*に変換される。該変換されたP偏光成
分Lp*は、前記作用斜面126a をそのまま透過し
て偏光ビームスプリッタ126の一方の出射面から出射
される。一方、前記透過されたP偏光成分Lp は、境
界層膜131を透過したのち、全反射プリズム300の
入射面に入射し、全反射プリズム300の全反射斜面3
00a で直角に反射され、全反射プリズム300を透
過中に中の光吸収材で所定量だけ減光されて、前記変換
されたP偏光成分Lp*と平行に出射される。
【0134】次に、境界層膜131および全反射プリズ
ム300中の光吸収材の作用について図18を用いて説
明する。
【0135】図17に示す光源21が完全な点光源であ
る場合には、コンデンサレンズ24から出射される平行
光Ls +Lp は、偏光ビームスプリッタ126の入
射面に対して垂直に入射するため、前述したように偏光
ビームスプリッタ126の作用斜面126a でP偏光
成分Lp とS偏光成分Ls に分離されて、P偏光成
分Lp は全反射プリズム300側から、またS偏光成
分Ls はP偏光成分Lp*に変換されて偏光ビームス
プリッタ126から、互いに平行に出射される。しかし
、光源21が完全な点光源でない場合には、コンデンサ
レンズ24から出射される光は完全な平行光とはならず
、拡がり角Wをもつ光となり、図18に光線αで示すよ
うな偏光ビームスプリッタ126の入射面に対して斜め
に入射してくる光も存在する。該光線αで示す光は、同
様にして偏光ビームスプリッタ126の作用斜面126
a でP偏光成分Lp とS偏光成分Ls に分離され
る。しかし、該作用斜面126a を透過するP偏光成
分Lp は、境界層膜131を透過したのち全反射プリ
ズム300の全反射斜面300a で反射される際、境
界層膜131に向って反射される。その結果、境界層膜
131がない場合には図示点線で示すように偏光ビーム
スプリッタ126の一方の出射面から出射されてしまう
が、境界層膜131を設けることにより、境界層膜13
1は入射角の大きい光は反射させるため、前記全反射面
300a で反射されたP偏光成分Lp は境界層膜1
31でも反射され、出射される。一方、前記作用斜面1
26a で反射されたS偏光成分Ls は、同様にして
λ/4光学位相板127および反射板128によりP偏
光成分Lp*に変換されるが、反射板128で反射され
る際、境界層膜131に向って反射される。その結果、
境界層膜131がない場合には図示点線で示すように全
反射プリズム300側から出射されてしまうが、境界層
膜131を設けることにより、前記変換されたP偏光成
分Lp*は境界層膜131でも反射されて偏光ビームス
プリッタ126の一方の出射面から出射される。
【0136】したがって、この偏光照明装置は、境界層
膜131を具備することにより、完全な点光源でない光
源21を用いても、偏光ビームスプリッタ126の作用
斜面126a を透過するP偏光成分Lp と該作用斜
面126a で反射されるS偏光成分Ls とを完全に
分離して出射することができるため、S偏光成分Ls 
が変換されたP偏光成分Lp*とP偏光成分Lp とを
無駄な損失なく出射させることができる。
【0137】また、偏光ビームスプリッタ126の作用
斜面126a で反射されるS偏光成分Ls は、λ/
4光学位相板127および反射板128により減光させ
られるが、全反射プリズム300の全反射面300a 
で反射されたP偏光成分Lp も、全反射プリズム30
0中の光吸収材で同じ量だけ減光して出射させるため、
照度むらを防止することができる。
【0138】また、図22に示した偏光照明装置におい
ても偏光ビームスプリッタ11と全反射プリズム12の
界面に境界層膜を設け、全反射プリズムに光吸収材を混
入させることによって同様の効果を得ることができる。
【0139】以上のように、この偏光照明換装置では、
偏光ビームスプリッタ126により分離されるP偏光成
分Lp およびS偏光成分Ls の両方とも不図示のラ
イトバルブの照明光として利用することができるので、
光の利用効率が改善される。また、図22に示した合成
光によりライトバルブを照明する方式では解決が困難だ
った偏光照明装置とライトバルブ間の距離の短縮も行え
、本発明の偏光照明装置を有する投写型表示装置の小型
化も可能となる。
【0140】図19は本発明の偏光変換装置の第13の
実施例を示す要部構成図であり、図8の装置の改良型で
ある。
【0141】この偏光照明装置は、図17の偏光照明装
置の反射板128の代わりに直角プリズム148を用い
、偏光ビームスプリッタ146の作用斜面146a で
反射されたS偏光成分Ls を、不要偏光成分を発生さ
せることなく反射させるものである。
【0142】この偏光照明装置においても、偏光ビーム
スプリッタ146と全反射プリズム300との境界面に
図8の実施例と同様の境界層膜151を設け、全反射プ
リズム300の中に光吸収材を混入することにより、図
17に示した偏光照明装置と同様の効果が得られる。
【0143】以上説明した各実施例の偏光照明装置では
、偏光ビームスプリッタと全反射プリズムとの境界面に
透明な境界層膜を設けたが、入射角の小さい光を透過さ
せて入射角の大きい光を反射させる特性を有する、偏光
ビームスプリッタのプリズムの部材よりも屈折率が小さ
い層を少なくとも一層含む光学多層膜をそれぞれ設けて
も、各実施例の偏光照明装置は同様の動作を行うため、
同じ効果が得られる。また、たとえば、偏光ビームスプ
リッタの部材よりも屈折率が小さい接着剤、あるいは空
気の層であってもよい。
【0144】上記図17および図19に示した偏光照明
装置もまた、図9(A)、(B)に示す投写型表示装置
の偏光変換装置200として使用できる。
【0145】図17,図19に示した偏光照明装置と図
22に示すクサビ型レンズ14,15とを組み合せて、
図22に示す透過型の液晶ライトバルブ7を用いた投写
型表示装置も構成できる。さらに、図20,図21に示
す投写型表示装置において、コンデンサレンズ4と偏光
板5の間またはコンデンサレンズ4と偏光ビームスプリ
ッタ6の間に本発明による偏光変換装置200を挿入し
てもよい。
【0146】
【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、P偏光光とS偏光光のクロストークを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の偏光照明装置の第1の実施例を示す構
成図である。
【図2】図1の偏光照明装置における光路の説明図であ
る。
【図3】本発明の偏光照明装置の第2の実施例を示す構
成図である。
【図4】図1に示した偏光照明装置を有する投写型表示
装置の一実施例の要部を示す図であり、(A)はその側
面図、(B)はその上面図である。
【図5】本発明の偏光照明装置の第3の実施例を示す構
成図である。
【図6】図5の偏光照明装置における光路の説明図であ
る。
【図7】本発明の偏光照明装置の第4の実施例を示す構
成図である。
【図8】本発明の偏光照明装置の第5の実施例を示す要
部構成図である。
【図9】図5に示した偏光照明装置を有する投写型表示
装置の一実施例の要部を示す図であり、(A)はその側
面図、(B)はその上面図である。
【図10】本発明の偏光照明装置の第6実施例を示す構
成図である。
【図11】図10の偏光照明装置における光路の説明図
である。
【図12】本発明の偏光照明装置の第7実施例を示す構
成図である。
【図13】本発明の偏光照明装置の第8実施例を示す構
成図である。
【図14】本発明の偏光照明装置の第9実施例を示す構
成図である。
【図15】本発明の偏光照明装置の第10実施例を示す
構成図である。
【図16】本発明の偏光照明装置の第11実施例を示す
構成図である。
【図17】本発明の偏光照明装置の第12実施例を示す
構成図である。
【図18】図17の偏光照明装置における光路の説明図
である。
【図19】本発明の偏光照明装置の第13実施例を示す
構成図である。
【図20】投写型表示装置の従来例の一つを示す構成図
である。
【図21】投写型表示装置の他の従来例を示す構成図で
ある。
【図22】特開昭61−90584号公報に記載されて
いる投写型表示装置を示す構成図である。
【図23】図22の投写表示装置の問題点を説明する図
である。
【符号の説明】
20    光源部 21    光源 22    反射ミラー 23    熱線カットフィルター 24    コンデンサレンズ 31,51,78,126,136,146,226,
236,246    偏光ビームスプリッタ31a,
51a,126a,136a,146a,226a,2
36a,246a    作用斜面32,52,129
,139,149,229,239,241,249,
300    全反射プリズム32a,52a,129
a,139a,149a,229a,239a,249
a,300a    全反射斜面33,53,127 
   λ/2光学位相板36    光学多層膜 75R,75G,75B    反射型液晶ライトバル
ブ77    ミラー 112    クロスダイクロイックプリズム113 
   投影レンズ系 127,137,147    λ/4光学位相板12
8,138    反射板 130,140,150,220,240,250  
  減光フィルタ 131,141,151,251    境界層膜14
8    直角プリズム 200    偏光変換装置

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  光源からの光を受け互いに偏光面が直
    交する第1、第2光に分割する第1斜面と該第1光が射
    出する第1射出面と該第2光が射出する第2射出面とを
    有する第1プリズムと、前記第1プリズムの前記第2射
    出面に対向させて配した入射面と該入射面からの前記第
    2光を反射偏向して前記第1光の光路とほぼ平行な光路
    に向ける第2斜面と該第2斜面で反射した前記第2光が
    射出する第3射出面とを有する第2プリズムと、前記第
    1プリズムの前記第2射出面と前記第2プリズムの前記
    入射面によって挟持される透明層とを有し、該透明層は
    前記第1プリズムよりも小さな屈折率を有することを特
    徴とする偏光変換装置。
  2. 【請求項2】  光源からの光を受け、互いに偏光面が
    直交する第1、第2光に分割する第1斜面と該第1光が
    射出する第1射出面と該第2光が射出する第2射出面と
    を有する第1プリズムと、前記第1プリズムの前記第2
    射出面と実質的に接した入射面と該入射面からの前記第
    2光を反射偏向して前記第1光の光路とほぼ平行な光路
    を向ける第2斜面と該第2斜面で反射した前記第2光が
    射出する第3射出面とを有する第2プリズムとを有し、
    前記第2プリズムは、前記第1プリズムよりも小さな屈
    折率を有することを特徴とする偏光変換装置。
  3. 【請求項3】  光源と、前記光源からの光を受け互い
    に偏光面が直交する第1、第2光に分割する第1斜面と
    該第1光が射出する第1射出面と該第2光が射出する第
    2射出面とを有する第1プリズムと、前記第1プリズム
    の前記第2射出面に対向させて配した入射面と該入射面
    からの前記第2光を反射偏向して前記第1光の光路とほ
    ぼ平行な光路に向ける第2斜面と該第2斜面で反射した
    前記第2光が射出する第3射出面とを有する第2プリズ
    ムと、前記第1光と前記第2光の偏光面をほぼ一致せし
    めるべく前記第1光と前記第2光の少なくとも一方の偏
    光面を変調する手段と、前記第1プリズムの前記第2射
    出面と前記第2プリズムの前記入射面によって挟持され
    る透明層とを有し、該透明層は前記第1プリズムよりも
    小さな屈折率を有することを特徴とする偏光照明装置。
  4. 【請求項4】  光源と、前記光源からの光を受け互い
    に偏光面が直交する第1、第2光に分割する第1斜面と
    該第1光が射出する第1射出面と該第2光が射出する第
    2射出面とを有する第1プリズムと、前記第1プリズム
    の前記第2射出面と実質的に接した入射面と該入射面か
    らの前記第2光を反射偏向して前記第1光の光路とほぼ
    平行な光路に向ける第2斜面と該第2斜面で反射した前
    記第2光が射出する第3射出面とを有する第2プリズム
    とを有し、前記第2プリズムは前記第1プリズムよりも
    小さな屈折率を有し、更に前記第1光と前記第2光の偏
    光面をほぼ一致せしめるべく前記第1光と前記第2光の
    少なくとも一方の偏光面を変調する手段を備えることを
    特徴とする偏光照明装置。
  5. 【請求項5】  光源と照明光学系とを有し、該照明光
    学系は、前記光源からの光を受け互いに偏光面が直交す
    る第1、第2光に分割する第1斜面と該第1光が射出す
    る第1射出面と該第2光が射出する第2射出面とを有す
    る第1プリズムと、前記第1プリズムの前記第2射出面
    に対向させて配した入射面と該入射面からの前記第2光
    を反射偏向して前記第1光の光路とほぼ平行な光路に向
    ける第2斜面と該第2斜面で反射した前記第2光が射出
    する第3射出面とを有する第2プリズムと、前記第1光
    と前記第2光の偏光面をほぼ一致せしめるべく前記第1
    光と前記第2光の少なくとも一方の偏光面を変調する手
    段と、前記第1プリズムの前記第2射出面と前記第2プ
    リズムの前記入射面によって挟持される前記第1プリズ
    ムよりも小さな屈折率を有する透明層とを有し、更に、
    前記照明光学系からの前記第1光及び前記第2光を変調
    して画像を発生せしめる手段を備えることを特徴とする
    画像表示装置。
  6. 【請求項6】  光源と照明光学系とを有し、該照明光
    学系は、前記光源からの光を受け互いに偏光面が直交す
    る第1、第2光を分割する第1斜面と該第1光が射出す
    る第1射出面と該第2光が射出する第2射出面とを有す
    る第1プリズムと、前記第1プリズムの前記第2射出面
    と実質的に接した第2入射面と該第2入射面からの前記
    第2光を反射偏向して前記第1光の光路とほぼ平行な光
    路に向ける第2斜面と該第2斜面で反射した前記第2光
    が射出する第3射出面とを有し前記第1プリズムよりも
    小さな屈折率を有する前記第2プリズムと、前記第1光
    と前記第2光の偏光面をほぼ一致せしめるべく前記第1
    光と前記第2光の少なくとも一方の偏光面を変調する手
    段とを有し、更に前記照明光学系からの前記第1光及び
    前記第2光を変調して画像を発生せしめる手段を備える
    ことを特徴とする画像表示装置。
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