JPH04310903A - 画像投影装置 - Google Patents

画像投影装置

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JPH04310903A
JPH04310903A JP3103334A JP10333491A JPH04310903A JP H04310903 A JPH04310903 A JP H04310903A JP 3103334 A JP3103334 A JP 3103334A JP 10333491 A JP10333491 A JP 10333491A JP H04310903 A JPH04310903 A JP H04310903A
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Shigeru Kawasaki
茂 川崎
Kazumi Kimura
一己 木村
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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】本発明は板状偏光素子、該素子を
備える偏光変換ユニットおよび該ユニットを備える画像
投影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１２は、この種の画像投影装置の従来
例の一つを示す要部構成図である。
【０００３】この画像投影装置は、ハロゲンランプ，メ
タルハライドランプなどからなる、非偏光光を発する光
源１０１　と、光源１０１　から発せられた非偏光光の
一部を反射する反射ミラー１０２　と、光源１０１　か
ら直接または反射ミラー１０２　を介して入射される非
偏光光の熱線を吸収または反射する熱線カットフィルタ
１０３　と、熱線が除去された非偏光光を非偏光平行光
に変換するコンデンサレンズ１０４　と、非偏光平行光
を直線偏光光に変換する偏光板１０５　と、直線偏光光
をビデオ信号に応じて変調することにより画像を発生せ
しめる画像発生器である液晶ライトバルブ１０７　と、
液晶ライトバルブ１０７　で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１０８　
と、偏光板１０８　を透過した直線偏光光をスクリーン
（不図示）に投射して前記画像を投影する投影光学系で
ある投写レンズ１１０　とからなる。
【０００４】図１３は、この種の画像投影装置の他の従
来例を示す要部構成図である。
【０００５】この画像投影装置は、図１２に示した画像
投影装置の２つの偏光板１０５，１０８の代わりに、２
つの偏光ビームスプリッタ１０６，１０９を液晶ライト
バルブ１０７　の前後にそれぞれ配置したものである。
【０００６】図１２および図１３に示した画像投影装置
は、光源１０１　から発せられた非偏光光のうち偏光板
１０５　または偏光ビームスプリッタ１０６　を透過し
た直線偏光光のみを液晶ライトバルブ１０７　の照明光
として利用するため、偏光板１０５　または偏光ビーム
スプリッタ１０６を透過しない直線偏光光が損失となり
、光の利用効率が５０％以下になるという欠点がある。
【０００７】この欠点を解消した画像投影装置として、
図１３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】この画像投影装置では、コンデンサレンズ
１０４　から出射される非偏光平行光は偏光ビームスプ
リッタ１１１　に入射し、偏光ビームスプリッタ１１１
　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）１１１ａでＰ偏光光ＬＰ　はそ
のまま透過し、Ｓ偏光光ＬＳ　は上方に直角に反射して
全反射プリズム１１２に入射する。Ｓ偏光光ＬＳ　は全
反射プリズム１１２　で右方に直角に反射されることに
より、偏光ビームスプリッタ１１１　を透過してくるＰ
偏光光ＬＰ　と同一方向に全反射プリズム１１２　から
出射される。ここで、Ｓ偏光光ＬＳ　とは偏光ビームス
プリッタ１１１　の作用面１１１ａに平行な偏光面を有
する直線偏光光のことであり、Ｐ偏光光ＬＰ　とはＳ偏
光成分ＬＳ　と直交する偏光面を有する直線偏光光のこ
とである。全反射プリズム１１２　の出射側には１／２
波長板１１３　が配置され、全反射プリズム１１２　よ
り出射されたＳ偏光光ＬＳ　は、１／２波長板１１３　
を透過することにより偏光面が９０°回転され、Ｐ偏光
光ＬＰ＊に変換される。また、偏光ビームスプリッタ１
１１　および１／２波長板１１３　の出射側にはそれぞ
れ光路変更用のクサビ型レンズ１１４，１１５が配置さ
れ、偏光ビームスプリッタ１１１　を透過してくるＰ偏
光光ＬＰおよび１／２波長板１１３　で変換されたＰ偏
光光ＬＰ＊は光路が変更され、液晶ライトバルブ１１７
　の入射側の面上の点Ｐ０　で交差して合成光となる。
【０００９】したがって、この画像投影装置では、偏光
ビームスプリッタ１１１　で分離されたＳ偏光光ＬＳ　
およびＰ偏光光ＬＰ　の両方で液晶ライトバルブ１１７
　を照明することができるため、図１２および図１３に
示した画像投影装置よりも光の利用効率を倍にすること
ができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した特開
昭６１−９０５８４号公報記載の画像投影装置は、Ｐ偏
光光ＬＰ　と１／２波長板１１３　で変換されたＰ偏光
光ＬＰ＊とを　　図１４に示す角度θをもって液晶ライ
トバルブ１１７　にそれぞれ入射させるため、入射角に
よる特性劣化が大きい液晶ライトバルブ１１７　を使用
する場合には、クサビ型レンズ１１４，１１５から液晶
ライトバルブ１１７　までの距離をかなり大きくとり、
入射角を小さくする必要があるという欠点がある。
【００１１】この欠点を解消する方法としては、図１４
のクサビ型レンズ１１４，１１５を取り除き、Ｐ偏光光
ＬＰ　と１／２波長板１１３で変換されたＰ偏光光ＬＰ
＊とを互いに平行のまま液晶ライトバルブ１１７　に入
射させる並列照明方式が考えられる。しかし、この並列
照明方式を特開昭６１−９０５８４号公報記載の画像投
影装置に適用しても、光源１１１　が完全な点光源ある
いは線光源でない限り、コンデンサレンズ１０４　から
出射される非偏光平行光は完全なものでないため、前記
２つのＰ偏光成分ＬＰ，ＬＰ＊　も完全に平行なものと
はならない。このことを図１５を用いて説明する。
【００１２】有限な径φをもつ光源１０１　から発せら
れる非偏光光は　　距離Ｌを隔てて配置されたコンデン
サレンズ１０４　により集束されるが、コンデンサレン
ズ１０４　の出射光は完全な平行光とはならず、角度２
ω（ω＝ｔａｎ−１｛（φ／２）／Ｌ｝）の範囲で拡が
りをもつ非平行光となる。この非平行光のうち光線αは
、偏光ビームスプリッタ１１１　の作用を受けずに１／
２波長板１１３　に入射するため、１／２波長板１１３
　からＳ偏光光およびＰ偏光光をともに含んだまま出射
する。また、光線βは、偏光ビームスプリッタ１１１　
でＳ偏光光ＬＳ　となるが、全反射プリズム１１２　で
反射されたのち、再び偏光ビームスプリッタ１１１　で
反射され、光線β１　で示すように全く別の位置からＰ
偏光光ＬＰ＊として１／２波長板１１３　から出射する
か、図１５に光線β２　で示すように１／２波長板１１
３　の界面で吸収されたりそのまま透過するため損失光
となる。
【００１３】したがって、上述した特開昭６１−９０５
８４号公報記載の画像投影装置は、並列照明方式で使用
するには問題があるため、クサビ型レンズ１１４，１１
５が必須となるが、液晶ライトバルブ１１７　の光入射
角特性を考慮すると、図１４に示す角度θをあまり大き
くすることができず、クサビ型レンズ１１４，１１５と
液晶ライトバルブ１１７　との距離を一定値以上小さく
することができないので、装置全体のコンパクト化を妨
げるとともに、光源１０１　と液晶ライトバルブ１１７
　との距離の増加に伴う照明効率（光の利用率）の低下
を招くという欠点がある。
【００１４】また、上述した特開昭６１−９０５８４号
公報記載の画像投影装置は、偏光ビームスプリッタ１１
１　および全反射プリズム１１２　などが必要であるた
め、図１２に示したものよりも装置全体が大きくなると
いう欠点がある。
【００１５】本発明の目的は、光源から発せられた非偏
光光を損失なく画像発生器に入射させることができると
ともに、画像投影装置のコンパクト化が図れる板状偏光
素子、該素子を備える偏光変換ユニットおよび該ユニッ
トを備える画像投影装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の板状偏光素子は
、入射光を互いに偏光面が直交する反射光および透過光
に分割する分割部と前記反射光および前記透過光の一方
を反射して他方の進行方向とほぼ同じ方向に向ける反射
部と前記反射光および前記透過光の少なくとも一方の偏
光面を変化させて両者の偏光面を一致させる変調部とを
有する単位が、複数並べられて構成されている。
【００１７】本発明の偏光変換ユニットは、本発明の板
状偏光素子と、板状偏光素子の入射側に設けられた、非
偏光光を柵状パターンの非偏光光に変換する変換手段ま
たは非偏光光を格子状パターンの非偏光光に変換する変
換手段とを有する。
【００１８】本発明の画像投影装置は、照明光学系が本
発明の偏光変換ユニットを有する。または、画像発生器
が、赤，緑，青の各色の画像を発生させる３個の発生器
を有し、照明光学系が、非偏光光を赤，緑，青の各色の
非偏光光に分解する色分解系と、各色の非偏光光の光路
のそれぞれに設けられた、本発明の偏光変換ユニットと
を有する。
【００１９】または、画像発生器が、赤，緑，青の各色
の画像を発生させる３個の発生器を有し、照明光学系が
、非偏光光を赤，緑，青の各色の非偏光光に分解する色
分解系と、各色の非偏光光のうち２色の非偏光光の共通
光路および他の１色の非偏光光の光路のそれぞれに設け
られた、本発明の偏光変換ユニットとを有する。
【００２０】
【作用】本発明の板状偏光素子は、各単位ごとに分割部
と反射部と変調部とを有するため、各単位ごとに非偏光
光である入射光を偏光光に変換できるとともに、各単位
に入射してくる入射光の光束を非常に小さくすることが
できるため、各単位の入射光の進行方向に対する大きさ
を非常に小さくすることができるので、板状偏光素子の
コンパクト化が図れる。
【００２１】本発明の偏光変換ユニットは、各単位間に
入射光が遮断される領域を有する本発明の板状偏光素子
に対して、非偏光光である入射光を変換手段で柵状パタ
ーンまたは格子状パターンの非偏光光に変換してから板
状偏光素子に入射するため、入射光を損失なく板状偏光
素子に入射させることができるとともに、板状偏光素子
で損失なく偏光光に変換したのち出射させることができ
る。
【００２２】本発明の画像投影装置は、照明光学系が本
発明の偏光変換ユニットを有するため、光源から発せら
れた非偏光光を損失なく偏光変換ユニットで偏光光に変
換することができるため、光の利用効率を向上させるこ
とができるとともに、偏光変換ユニットの形状を板状と
することができ、偏光変換ユニットと画像発生器との間
の距離を小さくすることができるため、装置全体のコン
パクト化が図れる。また、カラー画像の場合には、赤，
緑，青の各色の非偏光光の光路のそれぞれに本発明の偏
光変換ユニットを設けることにより、偏光変換ユニット
の波長依存性を補償することができるため、光の利用効
率をさらに向上させることができる。なお、この場合に
は、赤，緑，青の各色の非偏光光のうち２色の非偏光光
の共通光路および他の１色の非偏光光の光路のそれぞれ
に本発明の偏光変換ユニットを設けても、従来のものよ
りも光の利用効率を向上させることができる。
【００２３】
【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。
【００２４】図１は本発明の板状偏光素子の第１の実施
例を示す、板状偏光素子の単位２０の構成図である。
【００２５】本実施例の板状偏光素子の単位２０は、断
面が直角三角形の三角柱の形状を有する第１の入射側プ
リズム２１１　と、第１の入射側プリズム２１１　の両
隣に互いに斜面を接触させて並べられた、第１の入射側
プリズム２１１　と同じ形状を有する第１および第２の
出射側プリズム２２１，２２２と、第１の出射側プリズ
ム２２１　の第１の入射側プリズム２１１　と反対側で
互いに斜面を接触させて並べられた、第１の入射側プリ
ズム２１１　の半分の形状を有する第２の入射側プリズ
ム２１２　と、第２の出射側プリズム２２２　の第１の
入射側プリズム２１１　と反対側で互いに斜面を接触さ
せて並べられた、第２の入射側プリズム２１２　と同じ
形状を有する第３の入射側プリズム２１３　とからなり
、３つの入射側プリズム２１１　〜２１３　と２つの出
射側プリズム２２１，２２２とが一体となって一枚の平
行平板を構成している。また、第１の入射側プリズム２
１１　と第１の出射側プリズム２２１との接触面には、
第１の入射側プリズム２１１　側に第１の１／４波長板
２３１　が設けられており、第１の出射側プリズム２２
１　側に第１の偏光分離作用膜２４１が設けられている
。さらに、第１の入射側プリズム２１１　と第２の出射
側プリズム２２２　との接触面には、第１の入射側プリ
ズム２１１　側に第２の１／４波長板２３２　が設けら
れており、第２の出射側プリズム２２２　側に第２の偏
光分離作用膜２４２　が設けられている。第２の入射側
プリズム２１２　と第１の出射側プリズム２２１　との
接触面には、第１の全反射ミラー２５１　が形成されて
おり、第３の入射側プリズム２１３　と第２の出射側プ
リズム２２２　との接触面には、第２の全反射ミラー２
５２　が形成されている。ここで、第１および第２の偏
光分離作用膜２４１，２４２は、膜面に対して平行な偏
光面を有するＳ偏光光を反射し、膜面に対して垂直な偏
光面を有するＰ偏光光を透過する特性を有する。また、
第１および第２の１／４波長板２３１，２３２は、第１
および第２の入射光Ｐ１　，Ｐ２　のように入射角４５
゜で入射してくる光に対して作用するものであり、その
軸方向はＳ偏光光を円偏光に変換するように選択されて
いる。
【００２６】すなわち、本実施例の板状偏光素子の単位
２０では、第１の入射側プリズム２１１　と第１の出射
側プリズム２２１　との接触面および第１の入射側プリ
ズム２１１　と第２の出射側プリズム２２２　との接触
面が、非偏光光（第１および第２の入射光Ｐ１，Ｐ２）
に対してほぼ同じ角度の傾きをもち一方からの反射光（
第１および第２のＳ偏光光ＬＳ１，ＬＳ２）が他方へ向
かうよう互いに向き合う一対の分割面として機能し、第
１および第２の偏光分離作用膜２４１，２４２が、入射
光を互いに偏光面が直交する反射光（第１および第２の
Ｓ偏光光ＬＳ１，ＬＳ２）および透過光（第１および第
２のＰ偏光光ＬＰ１，ＬＰ２）に分割する分割部として
機能する。また、第１および第２の全反射ミラー２５１
　，２５２　が、反射光および透過光の一方（第１およ
び第２のＳ偏光光ＬＳ１，ＬＳ２）を反射して他方（第
１および第２のＰ偏光光ＬＰ１，ＬＰ２）の進行方向と
ほぼ同じ方向に向ける反射部として機能する。さらに、
第１および第２の１／４波長板２３１，２３２が反射光
および透過光の少なくとも一方（第１および第２のＳ偏
光光ＬＳ１，ＬＳ２）の偏光面を変化させて両者の偏光
面を一致させる変調部として機能する。
【００２７】次に、本実施例の板状偏光素子の単位２０
の動作について説明する。
【００２８】第１の入射側プリズム２１１　と第１の出
射側プリズム２２１　との接触面に対して４５゜の入射
角で入射する、ランダムな偏光面を有する第１の入射光
Ｐ１　は、第１の１／４波長板２３１　を透過したのち
第１の偏光分離作用膜２４１　に入射し、膜面に対して
垂直な偏光面を有する第１のＰ偏光光ＬＰ１が第１の偏
光分離作用膜２４１　を透過し、膜面に対して平行な偏
光面を有する第１のＳ偏光光ＬＳ１が第１の偏光分離作
用膜２４１　で右方に直角に反射されることにより、第
１のＰ偏光光ＬＰ１と第１のＳ偏光光ＬＳ１とに分割さ
れる。第１のＰ偏光光ＬＰ１は第１の出射側プリズム２
２１　の出射面から出射する。一方、第１のＳ偏光光Ｌ
Ｓ１は、第１の１／４波長板２３１　を透過することに
より円偏光に変換されたのち、第２の１／４波長板２３
２　を透過することにより第２の偏光分離作用膜２４２
　の膜面に対して垂直な偏光面を有する第１の変換され
たＰ偏光光ＬＰ１＊　に変換される。第１の変換された
Ｐ偏光光ＬＰ１＊　は第２の偏光分離作用膜２４２　を
透過したのち、第２の全反射ミラー２５２　で上方に直
角に反射されて、第２の出射側プリズム２２２の出射面
から第１のＰ偏光光ＬＰ１の進行方向と同じ方向に出射
する。
【００２９】また、第１の入射側プリズム２１１　と第
２の出射側プリズム２２２　との接触面に対して４５゜
の入射角で入射する、ランダムな偏光面を有する第２の
入射光Ｐ２　は、第２の１／４波長板２３２　を透過し
たのち第２の偏光分離作用膜２４２　入射し、膜面に対
して垂直な偏光面を有する第２のＰ偏光光ＬＰ２が第２
の偏光分離作用膜２４２　を透過し、膜面に対して平行
な偏光面を有する第２のＳ偏光光ＬＳ２が第２の偏光分
離作用膜２４２　で左方に直角に反射されることにより
、第２のＰ偏光光ＬＰ２と第２のＳ偏光光ＬＳ２とに分
割される。第２のＰ偏光光ＬＰ２は第２の出射側プリズ
ム２２２　の出射面から出射する。一方、第２のＳ偏光
光ＬＳ２は、第２の１／４波長板２３２　を透過するこ
とにより円偏光に変換されたのち、第１の１／４波長板
２３１　を透過することにより第１の偏光分離作用膜２
４１　の膜面に対して垂直な偏光面を有する第２の変換
されたＰ偏光光ＬＰ２＊　に変換される。第２の変換さ
れたＰ偏光光ＬＰ２＊　は第１の偏光分離作用膜２４１
　を透過したのち、第１の全反射ミラー２５１　で上方
に直角に反射されて、第１の出射側プリズム２２１　の
出射面から第２のＰ偏光光ＬＰ２の進行方向と同じ方向
に出射する。
【００３０】したがって、本実施例の板状偏光素子の単
位２０は、第１の入射側プリズム２１１　に入射する第
１および第２の入射光Ｐ１，Ｐ２を第１および第２のＰ
偏光光ＬＰ１，ＬＰ２と第１および第２の変換されたＰ
偏光光ＬＰ１＊，ＬＰ２＊とに損失なく変換して、出射
面全面から出射させることができる。
【００３１】次に、本実施例の板状偏光素子の単位２０
の各構成部品の材料について説明する。
【００３２】第１，第２および第３の入射側プリズム２
１１〜２１３および第１および第２の出射側プリズム２
２１，２２２は、ガラスまたはプラスチックなどで構成
することができるが、第１および第２の偏光分離作用膜
２４１，２４２の分離機能を最適に保つためには、屈折
率選択の自由度が大きいガラスで構成した方がよい。ま
た、プリズムを用いないで平行平板の組合わせとするこ
とも可能であるが、この場合には、Ｐ偏光光の透過率が
プリズムを用いた場合よりも劣る。第１および第２の１
／４波長板２３１，２３２は、雲母や水晶などの結晶性
のもの，延伸した高分子フィルム，一定の厚さをもつ、
一定方向に分子軸を揃えて配向させた低分子液晶，側鎖
型高分子液晶、または高分子中に分散させた低分子液晶
などで構成することができる。第１および第２の偏光分
離作用膜２４１，２４２は、公知の光学多層膜で構成で
きる。第１および第２の全反射ミラー２５１，２５２は
、アルミ蒸着ミラーを用いてもよいし、第２および第３
の入射側プリズム２１２，２１３を取除いて、第１およ
び第２の出射側プリズム２２１，２２２の第１の入射側
プリズム２２１　と反対側の斜面を空気境界面としても
よい。
【００３３】図１に示した単位２０を複数並べて板状偏
光素子を構成する一構成例としては、図２に示すように
単位２０を横方向に複数並べて構成した板状偏光素子４
１がある。また、他の構成例としては、図３に示すよう
に単位２０を横方向に複数並べて構成した列を、互いに
隣合う列同士ではピッチを半分ずらして複数列並べて構
成した板状偏光素子４１ａがある。なお、図２および図
３に示した板状偏光素子４１，４１ａにおいては、互い
に隣合う単位同士の接続面となる入射側プリズム（図１
に示す第２の入射側プリズム２１２　と第３の入射側プ
リズム２１３　）は一体的に構成されてもよい。
【００３４】図４は本発明の板状偏光素子の第２の実施
例を示す、板状偏光素子の単位２０ａの構成図である。
【００３５】本実施例の板状偏光素子の単位２０ａが図
１に示した板状偏光素子の単位２０と異なる点は、第１
および第２の１／４波長板２３１，２３２の代わりに、
１／２波長板２６が第１の入射側プリズム２１１と第１
の出射側プリズム２２１　との接触面および第１の入射
側プリズム２１１　と第２の出射側プリズム２２２　と
の接触面の中間に設けられていることである。
【００３６】本実施例の板状偏光素子の単位２０ａでは
、第１の入射光Ｐ１　は、第１のＰ偏光光ＬＰ１が第１
の偏光分離作用膜２４１を透過し、第１のＳ偏光光ＬＳ
１が第１の偏光分離作用膜２４１　で右方に直角に反射
されることにより、第１のＰ偏光光ＬＰ１と第１のＳ偏
光光ＬＳ１とに分割される。第１のＰ偏光光ＬＰ１は第
１の出射側プリズム２２１　の出射面から出射する。一
方、第１のＳ偏光光ＬＳ１は、１／２波長板２６を透過
することにより偏光面が９０゜回転されて第１の変換さ
れたＰ偏光光ＬＰ１＊　に変換される。第１の変換され
たＰ偏光光ＬＰ１＊　は第２の偏光分離作用膜２４２　
を透過したのち、第２の全反射ミラー２５２　で上方に
直角に反射されて、第２の出射側プリズム２２２　の出
射面から第１のＰ偏光光ＬＰ１の進行方向と同じ方向に
出射する。また、第２の入射光Ｐ２　は、第２のＰ偏光
光ＬＰ２が第２の偏光分離作用膜２４２　を透過し、第
２のＳ偏光光ＬＳ２が第２の偏光分離作用膜２４２　で
左方に直角に反射されることにより、第２のＰ偏光光Ｌ
Ｐ２と第２のＳ偏光光ＬＳ２とに分割される。第２のＰ
偏光光ＬＰ２は第２の出射側プリズム２２２　の出射面
から出射する。一方、第２のＳ偏光光ＬＳ２は、１／２
波長板２６を透過することにより偏光面が９０゜回転さ
れて第２の変換されたＰ偏光光ＬＰ２＊に変換される。 第２の変換されたＰ偏光光ＬＰ２＊　は第１の偏光分離
作用膜２４１　を透過したのち、第１の全反射ミラー２
５１　で上方に直角に反射されて、第１の出射側プリズ
ム２２１　の出射面から第２のＰ偏光光ＬＰ２の進行方
向と同じ方向に出射する。したがって、本実施例の板状
偏光素子の単位２０ａもまた、第１の入射側プリズム２
１１　に入射する第１および第２の入射光Ｐ１，Ｐ２を
第１および第２のＰ偏光光ＬＰ１，ＬＰ２と第１および
第２の変換されたＰ偏光光ＬＰ１＊　，ＬＰ２＊　とに
損失なく変換して、出射面全面から出射させることがで
きる。なお、１／２波長板２６は、第１の入射側プリズ
ム２１１　と第１の出射側プリズム２２１　との接触面
および第１の入射側プリズム２１１　と第２の出射側プ
リズム２２２　との接触面の間であればどこに設けられ
てもよい。
【００３７】図５は本発明の板状偏光素子の第３の実施
例を示す、板状偏光素子の単位３０の構成図である。
【００３８】本実施例の板状偏光素子の単位３０は、分
割部（偏光分離作用膜３４）が非偏光光（入射光Ｐ）に
対して斜設され、反射部（全反射膜３５）が分割部に対
して平行に配され、変調部として１／２波長板３６が反
射光（Ｓ偏光光ＬＳ　）の光路、特に反射部（全反射膜
３５）で反射された反射光（Ｓ偏光光ＬＳ　）の光路に
配されて構成されている。
【００３９】すなわち、本実施例の板状偏光素子の単位
３０は、断面が平行四辺形の第１のガラス部材３１１　
と、第１のガラス部材３１１　の両隣に互いに斜面を接
触させて並べられた、断面が直角三角形の第２および第
３のガラス部材３１２，３１３とからなり、３つのガラ
ス部材３１１　〜３１３　が一体となって一枚の平行平
板を構成している。また、第１のガラス部材３１１　と
第２のガラス部材３１２　との接触面には、全反射膜３
５が設けられており、第１のガラス部材３１１　と第３
のガラス部材３１３　との接触面には、偏光分離作用膜
３４が設けられている。さらに、第１のガラス部材３１
１　の出射面（入射光Ｐが入射する面と反対側の面）に
は、１／２波長板３６が設けられている。ここで、偏光
分離作用膜３４は、膜面に対して平行な偏光面を有する
Ｓ偏光光を反射し、膜面に対して垂直な偏光面を有する
Ｐ偏光光を透過する特性を有する。また、１／２波長板
３６は、入射角９０゜で入射してくる光に対して作用す
るものである。したがって、本実施例の板状偏光素子の
単位３０では、偏光分離作用膜３４が、入射光を互いに
偏光面が直交する反射光（Ｓ偏光光ＬＳ）および透過光
（Ｐ偏光光ＬＰ　）に分割する分割部として機能する。 また、全反射膜３５が、反射光および透過光の一方（Ｓ
偏光光ＬＳ　）を反射して他方（Ｐ偏光光ＬＰ　）の進
行方向とほぼ同じ方向に向ける反射部として機能する。 さらに、１／２波長板３６が反射光および透過光の少な
くとも一方（Ｓ偏光光ＬＳ　）の偏光面を変化させて両
者の偏光面を一致させる変調部として機能する。
【００４０】次に、本実施例の板状偏光素子の単位３０
の動作について説明する。
【００４１】偏光分離作用膜３４の膜面に対して４５゜
の入射角で入射する、ランダムな偏光面を有する入射光
Ｐは、膜面に対して垂直な偏光面を有するＰ偏光光ＬＰ
　が偏光分離作用膜３４を透過し、膜面に対して平行な
偏光面を有するＳ偏光光ＬＳ　が偏光分離作用膜３４で
左方に直角に反射されることにより、Ｐ偏光光ＬＰ　と
Ｓ偏光光ＬＳ　とに分割される。Ｐ偏光光ＬＰ　は第３
のガラス部材３１３　の出射面（入射光Ｐが入射する面
と反対側の面）から出射する。一方、Ｓ偏光光ＬＳ　は
全反射膜３５で上方に直角に反射され、第２のガラス部
材３１２　の出射面からＰ偏光光ＬＰ　の進行方向と同
じ方向に出射したのち、１／２波長板３６を透過するこ
とにより偏光面が９０゜回転されてＰ偏光光ＬＰ＊に変
換される。したがって、本実施例の板状偏光素子の単位
３０は、第１のガラス部材３１１　に入射する入射光Ｐ
をＰ偏光光ＬＰ　と前記変換されたＰ偏光光ＬＰ＊とに
損失なく変換して、出射面全面から出射させることがで
きる。
【００４２】図５に示した単位３０を複数並べて板状偏
光素子を構成する構成例としては、図１に示した単位２
０と同様に図２および図３に示した構成例がある。ここ
で、図５に示した単位３０は、板状偏光素子を構成する
際、断面が平行四辺形のガラス部材を複数並べて構成で
きるため、図１に示した単位２０よりも加工性に優れて
いるという効果がある。すなわち、単位２０は、偏光分
離作用膜３４を片面に設けたガラス板と全反射膜３５（
たとえば、アルミ蒸着膜）を片面に設けたガラス板とを
交互に積層して、４５゜の断面で切断し、切断面を光学
研磨したのち、１／２波長板３６を接着することにより
容易に作成できる。
【００４３】図６は本発明の板状偏光素子の第４の実施
例を示す、板状偏光素子の単位３０ａの構成図である。
【００４４】本実施例の板状偏光素子の単位３０ａが図
５に示した板状偏光素子の単位３０と異なる点は、１／
２波長板３６が偏光分離作用膜３４（分割部）と全反射
膜３５（反射部）との間に配されていることである。
【００４５】本実施例の板状偏光素子の単位３０ａでは
、入射光Ｐは、Ｐ偏光光ＬＰ　が偏光分離作用膜３４を
透過し、Ｓ偏光光ＬＳ　が偏光分離作用膜３４で左方に
直角に反射されることにより、Ｐ偏光光ＬＰ　とＳ偏光
光ＬＳ　とに分割される。Ｐ偏光光ＬＰ　は第３のガラ
ス部材３１３　の出射面から出射する。一方、Ｓ偏光光
ＬＳ　は１／２波長板３６を透過することにより偏光面
が９０゜回転されてＰ偏光光ＬＰ＊に変換されたのち、
全反射膜３５で上方に直角に反射され、第２のガラス部
材３１２の出射面からＰ偏光光ＬＰ　の進行方向と同じ
方向に出射する。 したがって、本実施例の板状偏光素子の単位３０ａは、
第１のガラス部材３１１　に入射する入射光ＰをＰ偏光
光ＬＰ　と前記変換されたＰ偏光光ＬＰ＊とに損失なく
変換して、出射面全面から出射させることができる。
【００４６】図７は本発明の板状偏光素子の第５の実施
例を示す、板状偏光素子の単位３０ｂの構成図である。
【００４７】本実施例の板状偏光素子の単位３０ｂが図
５に示した板状偏光素子の単位３０と異なる点は、１／
２波長板３６が透過光（Ｐ偏光光ＬＰ　）の光路である
第３のガラス部材３１３　の出射面に接着されているこ
とである。
【００４８】本実施例の板状偏光素子の単位３０ｂでは
、入射光Ｐは、Ｐ偏光光ＬＰ　が偏光分離作用膜３４を
透過し、Ｓ偏光光ＬＳ　が偏光分離作用膜３４で左方に
直角に反射されることにより、Ｐ偏光光ＬＰ　とＳ偏光
光ＬＳ　とに分割される。Ｐ偏光光ＬＰ　は第３のガラ
ス部材３１３　の出射面から出射したのち、１／２波長
板３６を透過することにより偏光面が９０゜回転されて
Ｓ偏光光ＬＳ＊に変換されて出射する。一方、Ｓ偏光光
ＬＳ　は全反射膜３５で上方に直角に反射され、第２の
ガラス部材３１２　の出射面から前記変換されたＳ偏光
光ＬＳ　の進行方向と同じ方向に出射する。したがって
、本実施例の板状偏光素子の単位３０ｂは、第１のガラ
ス部材３１１　に入射する入射光ＰをＳ偏光光ＬＳ　と
前記変換されたＳ偏光光ＬＳ＊とに損失なく変換して、
出射面全面から出射させることができる。
【００４９】図８は本発明の偏光変換ユニットの第１の
実施例の一部分を示す斜視図である。
【００５０】本実施例の偏光変換ユニット４０は、図２
に示した板状偏光素子４１と、板状偏光素子４１の入射
側に設けられた、非偏光光を柵状パターンの非偏光光に
変換する変換手段である両面レンチキュラーレンズ４２
とからなる。ここで、板状偏光素子４１は、両面レンチ
キュラーレンズ４２から出射する柵状パターンの非偏光
光の光軸に対してほぼ直交するよう配され、柵状パター
ンの非偏光光を透過させてほぼ稠密な偏光光に変換する
。また、図９に示すように、両面レンチキュラーレンズ
４２の入射光Ｐ１〜Ｐ３（非偏光光）の入射側の面には
、入射光Ｐ１〜Ｐ３を集束させる作用をもつ、正パワー
レンズからなる集束作用面４３１〜４３３が、板状偏光
素子４１の各単位２０１〜２０３と同じピッチで設けら
れている。また、両面レンチキュラーレンズ４２の入射
光Ｐ１〜Ｐ３の出射側の面には、集束された入射光Ｐ１
〜Ｐ３を発散させて平行光にする作用をもつ、負パワー
レンズからなる発散作用面４４１〜４４３が、各単位２
０１〜２０３の第１の入射側プリズム２１１（図１参照
）と互いに対向するよう設けられている。さらに、各発
散作用面４４１〜４４３の間には、平面である非作用面
４５１　，４５２　が設けられている。
【００５１】したがって、両面レンチキュラーレンズ４
２の入射面に直角に入射してくる入射光Ｐ１〜Ｐ３は集
束作用面４３１〜４３３で集束されることにより、図９
に示すように、非作用面４５１，４５２には入射せず発
散作用面４４１〜４４３にのみ入射したのち、発散作用
面４４１〜４４３で平行光にされて出射するため、両面
レンチキュラーレンズ４２から出射する光は柵状パター
ンの非偏光光となる。この柵状パターンの非偏光光は板
状偏光素子４１で偏光光に変換されたのち、各単位２０
１〜２０３　の出射面の全面から出射する。なお、発散
作用面４４１〜４４３の焦点距離の絶対値を集束作用面
４３１〜４３３の焦点距離の半分とすることにより、両
面レンチキュラーレンズ４２から出射する柵状パターン
の非偏光光の光束幅を集束作用面４３１〜４３３のピッ
チの半分にすることができる。また、非作用面４５１，
４５２　に吸収膜を設けることにより、乱反射などによ
る悪影響を軽減することができる。
【００５２】本実施例の偏光変換ユニット４０は、以下
に示す利点を有する。
【００５３】（１）両面レンチキュラーレンズ４２で入
射光Ｐ１〜Ｐ３を柵状パターンの非偏光光に変換して板
状偏光素子４１の各単位２０１〜２０３に入射させるた
め、各単位２０１〜２０３のサイズを小さくすることが
できる。また、板状偏光素子４１の各単位２０１〜２０
３のサイズをさらに小さくするためには、両面レンチキ
ュラーレンズ４２の集束作用面４３１〜４３３のピッチ
を小さくして柵状パターンの分割数を多くすればよい。
【００５４】（２）光源が有限の径を有するものであっ
ても、入射光Ｐ１〜Ｐ３は板状偏光素子４１の各単位２
０１〜２０３の第１および第２の偏光分離作用膜２４１
，４５２に必ず入射するため、図１４に示した従来の画
像投影装置における欠点が解消でき、光の利用効率およ
び出射光の偏光度を向上させることができる。特に、第
１および第２の偏光分離作用膜２４１，２４２は、Ｓ偏
光光に対する反射率を１００％にすることが比較的容易
であるため、出射光の偏光度を高く保つことができる。 （３）板状偏光素子４１の各単位２０１〜２０３の構成
部品である、第１，第２および第３の入射側プリズム２
１１〜２１３と第１および第２の出射側プリズム２２１
，２２２とは、形状およびサイズを同じにすることがで
きるため、製造上部品の種類を減らすことができ、低コ
スト化が図れる。特に、コスト的に大きな割合を占める
プリズムの種類を減らすことができるため、低コスト化
の効果が非常に大きい。
【００５５】両面レンチキュラーレンズ４２は、成形性
の容易さ，透過率などの光学特性を考慮すると、アクリ
ル板を押出し成形したものまたはコンプレッション成形
したものを用いることができる。ただし、特に耐熱性が
要求される場合には、ガラス部材からなるコンプレッシ
ョン成形したものまたは研磨成形したものが好ましい。 また、両面レンチキュラーレンズ４２は一体成形で構成
してもよく、片面レンチキュラーレンズを貼り合わせて
構成してもよい。また、光源が有限な径を有する場合に
は、発散作用面４４１〜４４３の焦点距離の絶対値を集
束作用面４３１〜４３３の焦点距離の半分以下とするこ
とにより、柵状パターンの非偏光光の光束存在領域と光
束不存在領域との比を１：１にすることができる。
【００５６】本実施例の偏光変換ユニット４０は、図２
に示した板状偏光素子４１と両面レンチキュラーレンズ
４２とを用いて構成されたが、図４〜図７に示した単位
２０ａ，３０，３０ａ，３０ｂからなる板状偏光素子と
両面レンチキュラーレンズとを用いて構成してもよい。
【００５７】次に、本発明の偏光変換ユニットの第２の
実施例について説明する。
【００５８】本実施例の偏光変換ユニットは、図３に示
した板状偏光素子４１ａと、板状偏光素子４１ａの入射
側に設けられた、非偏光光を格子状パターンの非偏光光
に変換する変換手段である両面フライアイレンズとから
なる。本実施例の偏光変換ユニットにおいては、両面フ
ライアイレンズで入射光を上下および左右方向に分割し
たのち、板状偏光素子４１ａの各単位２０１〜２０５の
第１の入射側プリズム２１１　に入射させる。なお、本
実施例においても、図４〜図７に示した単位２０ａ，３
０，３０ａ，３０ｂからなる板状偏光素子と両面フライ
アイレンズとを用いて構成してもよい。
【００５９】図１０は本発明の画像投影装置の第１の実
施例を示す概略構成図である。
【００６０】本実施例の画像投影装置は、第１のコンデ
ンサレンズ６４からの平行白色光（非偏光光）を白色直
線偏光光に変換する照明光学系として図８に示した偏光
変換ユニット４０を用いている点が、図１４に示した画
像投影装置と異なる。なお、本実施例の画像投影装置で
は、偏光変換ユニット４０と液晶ライトバルブ６６との
間に、偏光変換ユニット４０からの白色直線偏光光を投
写レンズ６８の瞳内に集光させる第２のコンデンサレン
ズ６５が設けられている。
【００６１】したがって、本実施例の画像投影装置は、
本発明の偏光変換ユニットである偏光変換ユニット４０
を用いて液晶ライトバルブ６６を照明するため、光源６
１から発せられた白色光（非偏光光）を損失なく液晶ラ
イトバルブ６６に入射させることができるとともに、光
源６１から液晶ライトバルブ６６までの距離を短くする
ことができるため、画像投影装置のコンパクト化が図れ
る。
【００６２】図１１は本発明の画像投影装置の第２の実
施例を示す概略構成図である。
【００６３】本実施例の画像投影装置は、非偏光光（白
色光）を発する光源７１と、反射ミラー７２と、熱線カ
ットフィルタ７３と、第１のコンデンサレンズ７４と、
光源７１からの非偏光光を偏光光に変換する照明光学系
と、偏光光をビデオ信号に応じて変調することにより画
像を発生せしめる画像発生部と、画像を投影する投影光
学系とからなる。ここで、照明光学系は、非偏光光であ
る白色光を赤，緑，青の各色の非偏光光に分解する、第
１の分解用ダイクロイックミラー８１，第２の分解用ダ
イクロイックミラー８２および分解用反射ミラー８３か
らなる色分解系と、各色の非偏光光の光路にそれぞれ設
けられた、図８に示した偏光変換ユニット４０と同様の
構成をもつ偏光変換ユニット４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂ　
と、赤用コンデンサレンズ７５Ｒ　，緑用コンデンサレ
ンズ７５Ｇ　および青用コンデンサレンズ７５Ｂ　とか
ら構成されている。また、画像発生部は、赤，緑，青の
各色の画像を発生させる３個の発生器である赤色用液晶
ライトバルブ７６Ｒ　，緑色用液晶ライトバルブ７６Ｇ
　および青色用液晶ライトバルブ７６Ｂ　からなる。さ
らに、投影光学系は、第１の合成用ダイクロイックミラ
ー８４と、合成用反射ミラー８５と、第２の合成用ダイ
クロイックミラー８６と、投写レンズ７８とからなる。
【００６４】本実施例の画像投影装置では、赤色の非偏
光光ＰＲ　が第１の分解用ダイクロイックミラー８１で
上方に直角に反射され、また、第１の分解用ダイクロイ
ックミラー８１を透過したシアンの非偏光光ＰＧ＋ＰＢ
のうち青色の非偏光光ＰＢ　が第２の分解用ダイクロイ
ックミラー８２を透過し、緑色の非偏光光ＰＧ　が第２
の分解用ダイクロイックミラー８２で上方に直角に反射
されることにより、第１のコンデンサレンズ７４から出
射された、非偏光光である平行白色光ＰＲ＋ＰＧ＋ＰＢ
は、赤，緑，青の各色の非偏光光ＰＲ，ＰＧ，ＰＢ　に
分解される。 なお、赤色の非偏光光ＰＲ　は分解用反射ミラー８３で
左方に直角に反射されたのち、赤用偏光変換ユニット４
０Ｒ　に入射して、赤色の偏光光に変換される。また、
緑色の非偏光光ＰＧ　は第２の分解用ダイクロイックミ
ラー８２で反射されたのち、緑色用偏光変換ユニット４
０Ｇ　に入射して、緑色の偏光光に変換される。さらに
、青色の非偏光光ＰＢ　は第２の分解用ダイクロイック
ミラー８２を透過したのち、青色用偏光変換ユニット４
０Ｂ　に入射して、青色の偏光光に変換される。
【００６５】赤色の偏光光は、赤用コンデンサレンズ７
５Ｒ　を介して赤色用液晶ライトバルブ７６Ｒ　に入射
され、カラービデオ信号の赤色成分に応じて偏光面が回
転させられることにより変調され、Ｐ偏光光およびＳ偏
光光の両方を含む光束になり、さらに赤用偏光板７７Ｒ
　により直線偏光の赤色画像光Ｒ＊　に変換される。同
様にして、緑色の偏光光は、緑色用液晶ライトバルブ７
６Ｇ　および緑用偏光板７７Ｇ　の作用により、カラー
ビデオ信号の緑色成分に応じて変調された緑色画像光Ｇ
＊　に変換され、また、青色の偏光光は、青色用液晶ラ
イトバルブ７６Ｂ　および青用偏光板７７Ｂ　の作用に
より、カラービデオ信号の青色成分に応じて変調された
青色画像光Ｂ＊　に変換される。
【００６６】赤色画像光Ｒ＊　と緑色画像光Ｇ＊　とは
、第１の合成用ダイクロイックミラー８４で合成されて
黄色画像光Ｒ＊＋Ｇ＊に変換されたのち、第２の合成用
ダイクロイックミラー８６に入射する。また、青色画像
光Ｂ＊　は、合成用反射ミラー８５で上方に直角に反射
されたのち、第２の合成用ダイクロイックミラー８６に
入射する。そして、黄色画像光Ｒ＊＋Ｇ＊が第２の合成
用ダイクロイックミラー８６を透過し、青色画像光Ｂ＊
　が第２の合成用ダイクロイックミラー８６で左方に直
角に反射されることにより、黄色画像光Ｒ＊＋Ｇ＊と青
色画像光Ｂ＊　とが合成されて、カラービデオ信号に応
じて変調された白色画像光Ｒ＊＋Ｇ＊＋Ｂ＊　に変換さ
れる。白色画像光Ｒ＊＋Ｇ＊＋Ｂ＊　は、投写レンズ７
８によりスクリーン（不図示）に拡大投射され、スクリ
ーンにカラー画像が投写される。
【００６７】本実施例の画像投射装置は、赤，緑，青の
各色の非偏光光ＰＲ，ＰＧ，ＰＢ　ごとに偏光変換ユニ
ットをもつことにより、以下に示す効果を有する。
【００６８】（１）赤用偏光変換ユニット４０Ｒ　，緑
用偏光変換ユニット４０Ｇ　および青用偏光変換ユニッ
ト４０Ｂ　の各単位に用いられている１／４波長板およ
び偏光分離作用膜（図１参照）の波長依存性を零にする
ことは困難であるため、非偏光光である平行白色光ＰＲ
＋ＰＧ＋ＰＢを入射光とするよりも、赤，緑，青の各色
の非偏光光ＰＲ，ＰＧ，ＰＢ　を入射光とした方が光の
利用効率の向上が図れる。
【００６９】（２）一般に光源７１は有限な径を有する
ため、光源７１から発せられる白色光は必ず有限の拡が
り角をもつ。また、有限の拡がり角をもつ光のビーム径
を何らかの光学系によって圧縮すると、ビーム径の圧縮
比に逆比例して拡がり角が大きくなる。したがって、図
１４に示した従来の画像投影装置では、偏光変換ユニッ
トと液晶ライトバルブ１１７　までの距離が大きいため
、有限の拡がり角をもつ光のビーム径を圧縮しても、光
の拡がり角の増加により液晶ライトバルブ１１７　への
集光効率が低下する。一方、本実施例の画像投影装置で
は、薄い平板形状の偏光変換ユニットを用いているため
、偏光変換ユニットを液晶ライトバルブに近接して設置
できるので、赤，緑，青の各色の非偏光光ＰＲ，ＰＧ，
ＰＢ　の拡がり角の増加による液晶ライトバルブ１１７
　への集光効率の低下を防げる。
【００７０】次に、本発明の画像投射装置の第３の実施
例について説明する。
【００７１】本実施例の画像投射装置は、緑用偏光変換
ユニット４０Ｇ　および青用偏光変換ユニット４０Ｂ　
の代わりに、第１の分解用ダイクロイックミラー８１と
第２の分解用ダイクロイックミラー８２との間（緑色の
非偏光光ＰＧ　と青色の非偏光光ＰＢ　との共通光路）
に設けられたシアン用偏光変換ユニットを有する点が、
図１１に示した画像投射装置と異なる。
【００７２】複数の偏光変換ユニットを用いる場合には
、光源から発せられる光の利用効率および色ムラの発生
抑圧の点から、各偏光変換ユニットは光学的に等価な位
置（光の進行方向および振幅などが等価な位置）にそれ
ぞれ配置された方がよいため、図１１に示した画像投射
装置のように構成することが望ましいが、部品点数の削
減を優先する場合などでは、本実施例の画像投射装置の
ように構成して、偏光変換ユニットの個数を減らしても
、従来の画像投射装置よりも光の利用効率を向上をさせ
ることができるとともに、装置全体のコンパクト化も図
れる。
【００７３】なお、図１１に示した画像投射装置におい
て、各色用の偏光変換ユニット４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂ
　として、図４〜図７に示した単位２０ａ，３０，３０
ａ，３０ｂからなる板状偏光素子と両面レンチキュラー
レンズとを組み合わせた構成のもの、または図３に示し
た板状偏光素子４１ａと両面フライアイレンズとを組み
合わせた構成のものを用いてもよい。また、本発明の画
像投射装置の構成は、図１１に示した構成に限定される
ことはなく、たとえば、特開昭６２ー５９９１９号公報
のように、各色フィルタを用いて白色光を各色光に分解
し、液晶ライトバルブで変調された各色光をキューブプ
リズムで合成する画像投射装置において、各色フィルタ
ごとに図８に示した偏光変換ユニット４０を配置しても
よい。また、特開昭６２ー１３９１号公報のように、第
１のキューブプリズムで白色光を各色光に分解し、反射
型液晶ライトバルブで変調された各色光を第２のキュー
ブプリズムで合成する画像投射装置において、第１のキ
ューブプリズムの各色光の出射面に図８に示した偏光変
換ユニット４０を配置してもよい。
【００７４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は次のような
効果がある。請求項１から請求項８の発明は、分割部と
反射部と変調部とを有する各単位の入射光の進行方向に
対する大きさを非常に小さくすることができるため、板
状偏光素子のコンパクト化が図れる。また、請求項９か
ら請求項１４の発明は、各単位間に入射光が遮断される
領域を有する本発明の板状偏光素子に対して、入射光を
損失なく板状偏光素子に入射させることができるととも
に、板状偏光素子で損失なく偏光光に変換したのち出射
させることができるため、光の利用効率を向上させるこ
とができる。さらに、請求項１５から請求項１７の発明
は、光源から発せられた非偏光光を損失なく偏光変換ユ
ニットで偏光光に変換することができるため、光の利用
効率を向上させることができるとともに、偏光変換ユニ
ットと画像発生器との間の距離を小さくすることができ
るため、装置全体のコンパクト化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の板状偏光素子の第１の実施例を示す、
板状偏光素子の単位２０の構成図である。
【図２】図１に示した単位２０を複数並べて板状偏光素
子を構成した一構成例を示す部分図である。
【図３】図１に示した単位２０を複数並べて板状偏光素
子を構成した他の構成例を示す部分図である。
【図４】本発明の板状偏光素子の第２の実施例を示す、
板状偏光素子の単位２０ａの構成図である。
【図５】本発明の板状偏光素子の第３の実施例を示す、
板状偏光素子の単位３０の構成図である。
【図６】本発明の板状偏光素子の第４の実施例を示す、
板状偏光素子の単位３０ａの構成図である。
【図７】本発明の板状偏光素子の第５の実施例を示す、
板状偏光素子の単位３０ｂの構成図である。
【図８】本発明の偏光変換ユニットの第１の実施例の一
部分を示す斜視図である。
【図９】図８に示した両面レンチキュラーレンズ４２の
動作を説明する図である。
【図１０】本発明の画像投影装置の第１の実施例を示す
概略構成図である。
【図１１】本発明の画像投影装置の第２の実施例を示す
概略構成図である。
【図１２】この種の投写型表示装置の従来例の一つを示
す要部構成図である。
【図１３】この種の投写型表示装置の他の従来例を示す
要部構成図である。
【図１４】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要部構成図である。
【図１５】図１４の投写表示装置において並列照明方式
を適用したときの問題点を説明する図である。
【符号の説明】
２０，２０１〜２０５，２０ａ，３０，３０ａ，３０ｂ
　　　　　　単位 ２１１〜２１３　　　　　　入射側プリズム２２１，２
２２　　　　　　出射側プリズム２３１，２３２　　　
　　　１／４波長板２４１，２４２，３４　　　　　　
偏光分離作用膜２５１，２５２　　　　　　全反射ミラ
ー３１１〜３１３　　　　　　ガラス部材３５　　　　
全反射膜 ３６　　　　１／２波長板 ４０　　　　偏光変換ユニット ４０Ｒ　　　赤用偏光変換ユニット ４０Ｇ　　　緑用偏光変換ユニット ４０Ｂ　　　青用偏光変換ユニット ４１　　　　板状偏光素子 ４２　　　　両面レンチキュラーレンズ４３１〜４３３
　　　　　　集束作用面４４１〜４４３　　　　　　発
散作用面４５１，４５２　　　　　　非作用面 ６１，７１　　　　　　　　光源 ６２，７２　　　　　　　　反射ミラー６３，７３　　
　　　　　　熱線カットフィルタ６４，７４　　　　　
　　　第１のコンデンサレンズ６５　　　　第２のコン
デンサレンズ ６６　　　　液晶ライトバルブ ６７　　　　偏光板 ６８，７８　　　　　　　　投写レンズ７５Ｒ　　　赤
用コンデンサレンズ ７５Ｇ　　　緑用コンデンサレンズ ７５Ｂ　　　青用コンデンサレンズ ７６Ｒ　　　赤用液晶ライトバルブ ７６Ｇ　　　緑用液晶ライトバルブ ７６Ｂ　　　青用液晶ライトバルブ ７７Ｒ　　　赤用偏光板 ７７Ｇ　　　緑用偏光板 ７７Ｂ　　　青用偏光板 ８１　　　　第１の分解用ダイクロイックミラー８２　
　　　第２の分解用ダイクロイックミラー８３　　　　
分解用反射ミラー ８４　　　　第１の合成用ダイクロイックミラー８５　
　　　合成用反射ミラー ８６　　　　第２の合成用ダイクロイックミラーＰ，Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３　　　　　　入射光ＬＰ，ＬＰ１，ＬＰ
２　　　　　　　　Ｐ偏光光ＬＳ，ＬＳ１，ＬＳ２　　
　　　　　　Ｓ偏光光ＬＰ＊，ＬＰ１＊，ＬＰ２＊　　
　　　変換されたＰ偏光光ＬＳ＊，ＬＳ１＊，ＬＳ２＊
　　　　　変換されたＳ偏光光ＰＲ＋ＰＧ＋ＰＢ　　　
　　　　　　　平行白色光ＰＲ　　　　　赤色の非偏光
光 ＰＧ　　　　　緑色の非偏光光 ＰＢ　　　　　青色の非偏光光 Ｒ＊　　　　　赤色画像光 Ｇ＊　　　　　緑色画像光 Ｂ＊　　　　　青色画像光

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　入射光を互いに偏光面が直交する反射
    光および透過光に分割する分割部と前記反射光および前
    記透過光の一方を反射して他方の進行方向とほぼ同じ方
    向に向ける反射部と前記反射光および前記透過光の少な
    くとも一方の偏光面を変化させて両者の偏光面を一致さ
    せる変調部とを有する単位が、複数並べられて構成され
    ていることを特徴とする板状偏光素子。
  2. 【請求項２】　　前記分割部が、各々が前記非偏光光に
    対してほぼ同じ角度の傾きをもち一方からの反射光が他
    方へ向かうよう互いに向き合う一対の分割面にそれぞれ
    設けられた１／４波長板であり、前記変調部が、前記一
    対の分割面の互いに向き合う面の前記１／４波長板と反
    対側にそれぞれ設けられた偏光分離作用面であり、前記
    反射部が、前記一対の分割面の一方からの反射光を他方
    の分割面に設けられた前記１／４波長板および前記偏光
    分離作用面を介して反射する、前記一対の分割面を挟む
    一対の反射面であることを特徴とする請求項１の板状偏
    光素子。
  3. 【請求項３】　　前記１／４波長板の代わりに、１／２
    波長板が前記一対の分割面の間に設けられていることを
    特徴とする請求項２の板状偏光素子。
  4. 【請求項４】　　前記１／２波長板が前記一対の分割面
    の間の光路の中間に配されていることを特徴とする請求
    項２の板状偏光素子。
  5. 【請求項５】　　前記分割部が前記非偏光光に対して斜
    設され、前記反射部が前記分割部に対して平行に配され
    、前記変調部として１／２波長板が前記反射光の光路に
    配されていることを特徴とする請求項１の板状偏光素子
    。
  6. 【請求項６】　　前記１／２波長板は、前記反射部で反
    射された前記反射光の光路に配されていることを特徴と
    する請求項５の板状偏光素子。
  7. 【請求項７】　　前記１／２波長板は、前記分割部と前
    記反射部との間に配されていることを特徴とする請求項
    ５の板状偏光素子。
  8. 【請求項８】　　前記分割部が前記非偏光光に対して斜
    設され、前記反射部が前記分割部に対して平行に配され
    、前記変調部として１／２波長板が前記透過光の光路に
    配されていることを特徴とする請求項１の板状偏光素子
    。
  9. 【請求項９】　　請求項１乃至請求項８いずれか１項の
    板状偏光素子と、該板状偏光素子の入射側に設けられた
    、非偏光光を柵状パターンの非偏光光に変換する変換手
    段とを有することを特徴とする偏光変換ユニット。
  10. 【請求項１０】　　前記板状偏光素子が、前記変換手段
    から出射する前記柵状パターンの非偏光光の光軸に対し
    てほぼ直交するよう配され、該柵状パターンの非偏光光
    を透過させてほぼ稠密な偏光光に変換することを特徴と
    する請求項９の偏光変換ユニット。
  11. 【請求項１１】　　前記変換手段が、両面レンチキュラ
    ーレンズであることを特徴とする請求項９または請求項
    １０の偏光変換ユニット。
  12. 【請求項１２】　　請求項１乃至請求項８いずれか１項
    の板状偏光素子と、該板状偏光素子の入射側に設けられ
    た、非偏光光を格子状パターンの非偏光光に変換する変
    換手段とを有することを特徴とする偏光変換ユニット。
  13. 【請求項１３】　　前記板状偏光素子が、前記変換手段
    から出射する前記格子状パターンの非偏光光の光軸に対
    してほぼ直交するよう配され、該格子状パターンの非偏
    光光を透過させてほぼ稠密な偏光光に変換することを特
    徴とする請求項１２の偏光変換ユニット。
  14. 【請求項１４】　　前記変換手段が、両面フライアイレ
    ンズであることを特徴とする請求項１２または請求項１
    ３の偏光変換ユニット。
  15. 【請求項１５】　　非偏光光を発する光源と、該光源か
    らの非偏光光を偏光光に変換する照明光学系と、前記偏
    光光をビデオ信号に応じて変調することにより画像を発
    生せしめる画像発生器と、前記画像を投影する投影光学
    系とを備える画像投影装置において、前記照明光学系が
    、請求項９乃至請求項１４いずれか１項の偏光変換ユニ
    ットを有することを特徴とする画像投影装置。
  16. 【請求項１６】　　非偏光光を発する光源と、該光源か
    らの非偏光光を偏光光に変換する照明光学系と、前記偏
    光光をビデオ信号に応じて変調することにより画像を発
    生せしめる画像発生器と、前記画像を投影する投影光学
    系とを備える画像投影装置において、前記画像発生器が
    、赤，緑，青の各色の画像を発生させる３個の発生器を
    有し、前記照明光学系が、前記非偏光光を赤，緑，青の
    各色の非偏光光に分解する色分解系と、前記各色の非偏
    光光の光路のそれぞれに設けられた請求項９乃至請求項
    １４いずれか１項の偏光変換ユニットとを有することを
    特徴とする画像投影装置。
  17. 【請求項１７】　　非偏光光を発する光源と、該光源か
    らの非偏光光を偏光光に変換する照明光学系と、前記偏
    光光をビデオ信号に応じて変調することにより画像を発
    生せしめる画像発生器と、前記画像を投影する投影光学
    系とを備える画像投影装置において、前記画像発生器が
    、赤，緑，青の各色の画像を発生させる３個の発生器を
    有し、前記照明光学系が、前記非偏光光を赤，緑，青の
    各色の非偏光光に分解する色分解系と、前記各色の非偏
    光光のうち２色の非偏光光の共通光路および他の１色の
    非偏光光の光路のそれぞれに設けられた請求項９乃至請
    求項１４いずれか１項の偏光変換ユニットとを有するこ
    とを特徴とする画像投影装置。
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