JPH0950000A - 偏光方向変換照明装置および投写型画像表示装置 - Google Patents

偏光方向変換照明装置および投写型画像表示装置

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JPH0950000A
JPH0950000A JP8051242A JP5124296A JPH0950000A JP H0950000 A JPH0950000 A JP H0950000A JP 8051242 A JP8051242 A JP 8051242A JP 5124296 A JP5124296 A JP 5124296A JP H0950000 A JPH0950000 A JP H0950000A
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polarization
optical path
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JP8051242A
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Narumasa Yamagishi
成多 山岸
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ライトバルブ方式の投写型画像表示装置にお
いて、特に偏光を利用する構成の装置に最適な照明装置
を提供する。 【解決手段】 光源と、楕円鏡と、楕円鏡の第２焦点位
置に配置される偏光光選択手段と、楕円鏡の第２の焦点
からの光を反射しながらも略平行光に変換するコリメー
ト手段と、コリメート手段中に設けられた偏光変換手段
と、中心部に開口部を持つ光路変換手段とからなり、前
記偏光光選択手段により第一と第２の偏光方向の光に分
割され、第２の偏光方向の光は前記コリメート手段に入
射するよう配置されることで偏光方向が第一の偏光方向
の光と同方向に変換され、その開口部が前記偏光光選択
手段位置に相当するよう配置された光路変換手段により
第一の偏光方向の光と同じ光軸上に反射されるよう構成
された偏光方向変換照明装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光源からの光の偏光
状態を一方向に制御し、照射する照明装置に関するもの
であり、加えて照明光を制御することにより投写画像を
得るライトバルブ方式の投写型画像表示装置の中でも、
特に偏光を利用する構成の装置の構成に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来からのＣＲＴによる投写型画像表示
装置に代わり、小型、軽量、設置性、価格の面から液晶
パネルを用いた投写型画像表示装置が市場に受け入れら
れつつある。この液晶パネルを用いた投写型画像表示装
置は主に入射光の偏光方向を入射側偏光板であらかじめ
限定し、液晶パネルで入射光の偏光角を制御し、出射側
に設けられた偏光板で任意の偏光方向だけの光だけを透
過するよう構成されてなっている。
【０００３】前記構成においては光源から出射される光
は最大でも半分しか利用することが出来ないため明るさ
が取れない。また、利用できない光が装置内で熱となり
信頼性に悪影響を与えている。
【０００４】これを解決するために実公平３−１３９８
３号公報、実公平４−１０４６８１号公報、実公平５−
２３２４３３号公報にあるように光源からの光を偏光選
択手段で分離した後、片方の偏光成分を偏光変換して２
つの光路からライトバルブ面に入射する構成が提案され
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしこれらの構成で
は照射面から見た場合に見かけの光源の大きさが一方向
におよそ本来の長さの倍近くにもなってしまうことから
投写光学系で効率よく取り込むには取り込み角を大きく
する必要があり、投写レンズが非常に大きく、高価なも
のになってしまう上に先に述べたように光源の像が一方
向に延びて長くなることから投写レンズが大きくなるわ
りには明るさを期待できないことは明かである。また従
来の透過型の液晶パネルのように入射角により特性が大
きく左右される装置をライトバルブとして用いる場合で
も光の入射角が大きくなってくることで画質の劣化も生
じてしまう。
【０００６】また、偏光方向を変換する際には波長によ
り変換効率が変わる場合が考えられる。この時変換され
た光とそうでない光でライトバルブに入射する際の角度
が異なるため、投写画像の中心と周辺とで２つの光の寄
与率が異なることから色も中心と周辺で異なる。従って
先の構成で照明した場合には入射角により色の差が生じ
てしまう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は以下のように構成した。
【０００８】（第１の手段）本発明の偏光方向変換照明
装置は、光源から発せられた光を入射して偏光方向によ
り光路を分けて出射する偏光選択手段と、前記偏光選択
手段から出射された一方の光の偏光方向変換する偏光変
換手段と、前記偏光変換手段から出射された光を反射す
る光路変換手段とを備え、前記偏光選択手段は前記光路
変換手段の開口部に位置し、前記偏光選択手段から出射
された他方の光と前記光路変換手段で反射された光が合
成されることを特徴とするものである。
【０００９】（第２の手段）本発明の偏光方向変換照明
装置は、光源から発せられた光を平行光に変換する平行
光変換手段と、前記平行光変換手段から出射をした光を
入射して偏光方向により光路を分けて出射する偏光選択
手段と、前記偏光選択手段から出射された一方の光の偏
光方向を変換する偏光変換手段と、前記偏光変換手段か
ら出射された光の光束を拡大する光束拡大手段と、前記
光束拡大手段から出射された光を反射する光路変換手段
とを備え、前記偏光選択手段は前記光路変換手段の開口
部に位置し、前記偏光選択手段から出射された他方の光
と前記光路変換手段で反射された光が合成されることを
特徴とするものである。
【００１０】（第３の手段）本発明の偏光方向変換照明
装置は、光源から発せられた光を入射して偏光方向によ
り光路を分けて出射する偏光選択手段と、前記偏光選択
手段から出射された一方の光の偏光方向変換する偏光変
換手段と、前記偏光変換手段から出射された光を反射す
る光路変換手段とを備え、前記光路変換手段は前記光源
と前記偏光選択手段との間に位置するとともに前記光源
からの光を通す開口部を有し、前記偏光選択手段から出
射された他方の光と前記光路変換手段で反射された光と
を合成されることを特徴とするものである。
【００１１】（第４の手段）本発明の偏光方向変換照明
装置は、光源から発せられた光を平行光に変換する平行
光変換手段と、前記平行光変換手段から出射をした光を
入射して偏光方向により光路を分けて出射する偏光選択
手段と、前記偏光選択手段から出射された一方の光の偏
光方向を変換する偏光変換手段と、前記偏光変換手段か
ら出射された光の光束を拡大する光束拡大手段と、前記
光束拡大手段から出射された光を反射する光路変換手段
とを備え、前記光路変換手段は開口部を有し、その開口
部に前記偏光選択手段から出射された他方の光を通過さ
せ、前記光束拡大手段からの光の反射光と合成すること
を特徴とするものである。
【００１２】（第５の手段）本発明の偏光方向変換照明
装置は、光源から発せられた光を平行光に変換する平行
光変換手段と、前記平行光変換手段から出射をした光を
入射して偏光方向により光路を分けて出射する偏光選択
手段と、前記偏光選択手段から出射された一方の光の偏
光方向を変換する偏光変換手段と、前記偏光変換手段か
ら出射された光の光束を小さくする光束変換手段と、前
記光束変換手段から出射された光を反射する光路変換手
段とを備え、前記光路変換手段は前記偏光選択手段から
出射される他の偏光方向の光の光軸上に相当する位置に
配置され、また前記光路変換手段で反射された光と前記
他の偏光方向の光とを合成することを特徴とするもので
ある。
【００１３】（第６の手段）また、上記第１の手段乃至
第５の手段の偏光方向変換照明装置によりつくられた光
を画像表示手段を通過させ、さらに投写レンズで拡大し
て投射する投写型画像表示装置については、一旦２つの
光路に分割された光は同軸上に構成されることから２つ
の光を容易に重畳でき、この際照明位置から見た光源の
像の形状は一方向に長くなると言った問題が生じること
はないことから効率よく投写レンズで取り込めることか
ら明るい画像が得られる。また光源の像の大きさそのも
のについては光束拡大装置により拡大する部分もあるが
光源、楕円鏡、コリメーターレンズ、集光レンズを最適
化することで解決できる。
【００１４】また色についても均一に重畳できることか
ら場所による影響の差を少なく構成し易い。さらに従来
例に比べ入射角の絶対値も小さくできることからこの点
に於いても色むらを目立ちにくく構成できる。
【００１５】（第７の手段）また本発明の偏光方向変換
照明装置は、光源から発せられた光を入射して偏光方向
により光路を分けて出射する偏光選択手段と、前記偏光
選択手段から出射された一方の光の偏光方向変換する偏
光変換手段と、前記偏光変換手段の前段または後段に光
の光束幅を小さくする光束変換手段と、前記偏光変換手
段または前記光束変換手段から出射した光を反射する光
路変換手段と、前記偏光選択手段から出射する光を分割
するインテグレータ手段とを備え、前記インテグレータ
手段から出射する光と前記光路変換手段で反射された光
とを合成することを特徴とするものである。
【００１６】（第８の手段）また本発明の偏光方向変換
照明装置は、光源から発せられた光を入射して偏光方向
により光路を分けて出射する偏光選択手段と、前記偏光
選択手段から出射された一方の光の偏光方向変換する偏
光変換手段と、前記偏光変換手段の前段または後段に光
を分割するインテグレータ手段と、前記偏光変換手段ま
たは前記インテグレータ手段からの光を反射する光路変
換手段とを備え、前記光路変換手段は開口部を有し、前
記開口部に前記偏光選択手段から出射する他方の光を通
過させ、反射する光と合成することを特徴とするもので
ある。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の偏光方向変換照明装置
は、光源から発せられた光を入射して偏光方向により光
路を分けて出射する偏光選択手段と、前記偏光選択手段
から出射された一方の光の偏光方向変換する偏光変換手
段と、前記偏光変換手段から出射された光を反射する光
路変換手段とを備え、前記偏光選択手段は前記光路変換
手段の開口部に位置し、前記偏光選択手段から出射され
た他方の光と前記光路変換手段で反射された光が合成さ
れるように構成され、偏光選択手段により偏光方向によ
り光路が分割されてから再び合成されるまでに二つの偏
光方向が同じになるようにしているため、光源からの光
を高効率で使用できる。
【００１８】また、本発明の偏光方向変換照明装置は、
光源から発せられた光を平行光に変換する平行光変換手
段と、前記平行光変換手段から出射をした光を入射して
偏光方向により光路を分けて出射する偏光選択手段と、
前記偏光選択手段から出射された一方の光の偏光方向を
変換する偏光変換手段と、前記偏光変換手段から出射さ
れた光の光束を拡大する光束拡大手段と、前記光束拡大
手段から出射された光を反射する光路変換手段とを備
え、前記偏光選択手段は前記光路変換手段の開口部に位
置し、前記偏光選択手段から出射された他方の光と前記
光路変換手段で反射された光が合成されるように構成さ
れる。平行光を偏光選択手段により光路を分割し、一方
の光の偏光方向を変換し、その光の光束を光束より拡大
したものを偏光選択手段で分割され他方の光と合成する
ことから光源からの光を高効率で使用できる。
【００１９】また、本発明の偏光方向変換照明装置は、
光源から発せられた光を入射して偏光方向により光路を
分けて出射する偏光選択手段と、前記偏光選択手段から
出射された一方の光の偏光方向変換する偏光変換手段
と、前記偏光変換手段から出射された光を反射する光路
変換手段とを備え、前記光路変換手段は前記光源と前記
偏光選択手段との間に位置するとともに前記光源からの
光を通す開口部を有し、前記偏光選択手段から出射され
た他方の光と前記光路変換手段で反射された光とを合成
するように構成され、偏光選択手段により偏光方向によ
り光路が分割されてから再び合成されるまでに二つの偏
光方向が同じになるようにしているため、光源からの光
を高効率で使用できる。
【００２０】また、本発明の偏光方向変換照明装置は、
光源から発せられた光を平行光に変換する平行光変換手
段と、前記平行光変換手段から出射をした光を入射して
偏光方向により光路を分けて出射する偏光選択手段と、
前記偏光選択手段から出射された一方の光の偏光方向を
変換する偏光変換手段と、前記偏光変換手段から出射さ
れた光の光束を拡大する光束拡大手段と、前記光束拡大
手段から出射された光を反射する光路変換手段とを備
え、前記光路変換手段は開口部を有し、その開口部に前
記偏光選択手段から出射された他方の光を通過させ、前
記光束拡大手段からの光の反射光と合成するように構成
され、光路変換手段の開口部を偏光選択手段からの他方
の光の光軸上に位置させ、他の光はこの開口部を通るこ
とで光路変換手段の影響を受けずに光束拡大手段からの
光とを合成するので、光源からの光を高効率で使用でき
る。
【００２１】また、本発明の偏光方向変換照明装置は、
光源から発せられた光を平行光に変換する平行光変換手
段と、前記平行光変換手段から出射をした光を入射して
偏光方向により光路を分けて出射する偏光選択手段と、
前記偏光選択手段から出射された一方の光の偏光方向を
変換する偏光変換手段と、前記偏光変換手段から出射さ
れた光の光束を小さくする光束変換手段と、前記光束変
換手段から出射された光を反射する光路変換手段とを備
え、前記光路変換手段は前記偏光選択手段から出射され
る他の偏光方向の光の光軸上に相当する位置に配置さ
れ、また前記光路変換手段で反射された光と前記他の偏
光方向の光とを合成するので、光束変換手段で光束幅が
偏光選択手段の他方の光の光束幅より小さくされるた
め、光路変換手段は小さいものでよく、また他方の光は
光束幅に比べて十分小さい光路変換手段の影響を受ける
こともなくその光軸を進み、このようにして偏光方向に
より分割された光は光路変換手段により合成される。但
し、前記光路変換手段に入射する前に片方の光は偏光方
向を偏光変換手段で変換され、合成光の偏光方向を一方
向の光とすることが可能となる。この様に構成すること
で光源からの光を損失を最小限に抑えながら、一方向の
偏光方向に制御する偏光方向変換照明装置を提供でき
る。
【００２２】また本発明の投写型画像表示装置は、上記
の本発明の偏光方向変換照明装置で合成された光を使っ
て、照明位置に偏光を利用し画像を表示する画像表示装
置を配置し、これによる画像を拡大投射できるよう投写
レンズを備えるもので、光利用率が大きく出来ると同時
に画像表示装置あるいはその周辺での光吸収による発熱
を抑えることが可能となることから高効率で高輝度な画
像を実現できる投写型画像表示装置を提供できる。
【００２３】また、本発明の偏光方向変換照明装置は、
光源から発せられた光を入射して偏光方向により光路を
分けて出射する偏光選択手段と、前記偏光選択手段から
出射された一方の光の偏光方向変換する偏光変換手段
と、前記偏光変換手段の前段または後段に光の光束幅を
小さくする光束変換手段と、前記偏光変換手段または前
記光束変換手段から出射した光を反射する光路変換手段
と、前記偏光選択手段から出射する光を分割するインテ
グレータ手段とを備え、前記インテグレータ手段から出
射する光と前記光路変換手段で反射された光とを合成す
ることを特徴とするものであり、光源からの光を損失を
最小限に押さえながら照度分布の均一性を向上させ、ま
た一方向の偏光方向に制御することができる。
【００２４】また、本発明の投写型画像表示装置は、光
源から発せられた光を入射して偏光方向により光路を分
けて出射する偏光選択手段と、前記偏光選択手段から出
射された一方の光の偏光方向変換する偏光変換手段と、
前記偏光変換手段の前段または後段に光の光束幅を小さ
くする光束変換手段と、前記偏光変換手段または前記光
束変換手段から出射した光を反射する光路変換手段と、
前記偏光選択手段から出射する光を分割するインテグレ
ータ手段とを備え、前記偏光選択手段は一方の偏光光を
複数方向の光路に分けて出射し、前記インテグレータ手
段から出射する光と複数の前記光路変換手段で反射され
た光とを合成することを特徴とし、光源からの光を損失
を最小限に押さえながら照度分布の均一性を向上させ、
また一方向の偏光方向に制御することができる。
【００２５】また本発明の投写型画像表示装置は、光源
から発せられた光を入射して偏光方向により光路を分け
て出射する偏光選択手段と、前記偏光選択手段から出射
された一方の光の偏光方向変換する偏光変換手段と、前
記偏光変換手段の前段または後段に光の光束幅を小さく
する光束変換手段と、前記偏光変換手段または前記光束
変換手段から出射した光を反射する光路変換手段と、前
記偏光選択手段から出射する光を分割するインテグレー
タ手段とを備え、前記インテグレータ手段から出射する
光と前記光路変換手段で反射された光とを合成し、さら
にこの合成光を通過させる画像表示手段と、前記画像表
示手段を通過した光を拡大投射する投射レンズを備え、
この構成により画像を拡大投射できるよう投写レンズを
備えれば光利用率が大きく出来ると同時に画像表示装置
あるいはその周辺での光吸収による発熱を抑えることが
可能となることから高効率で高輝度な画像を実現できる
投写型画像表示装置を提供できる。
【００２６】以下に示す本発明の偏光方向変換照明装置
と投写型画像表示装置の具体的な実施の形態について、
図面を用いて説明する。
【００２７】（実施の形態１）図１は本発明の第１の実
施の形態を説明するための偏光方向変換照明装置の構成
図である。１は光源であり、ここから射出された光は第
一の焦点位置２に前記光源１が位置するように第一の光
軸３を長軸として回転対称に形成された楕円鏡４により
第２の焦点位置５に集光される。第２の焦点位置５には
偏光選択手段として偏光ビームスプリッター６が備えら
れており、この偏光ビームスプリッター６ではＳ偏光光
を反射して第２の光軸７上に進ませる。
【００２８】一方、Ｐ偏光の光は偏光ビームスプリッタ
ー６の反射面を透過して更に第一の光軸３上のコリメー
タレンズ８に入射する。このコリメータレンズ８は楕円
鏡４の第２焦点からの光が第一の光軸３を反射面の法線
に持つ反射鏡９により反射されてここを２回透過するこ
とでおよそ平行光になるよう形状が決められている。
【００２９】さらに反射鏡９の前面に偏光変換手段とし
てλ／４板１０が入射した偏光光を円偏光に変換するよ
う設けられている。従ってλ／４板１０を透過すること
で円偏光になった光は反射鏡９に入射することで逆回転
の円偏光に変換される。この後再度λ／４板１０を透過
することで逆回転の円偏光となった光は最初に入射して
きた光の偏光方向と９０度ねじられた偏光方向、すなわ
ちＳ偏光の光となって第一の光軸３をもどる。
【００３０】戻った光は中心部に開口部１１を備え、こ
の開口部１１には先に示した偏光ビームスプリッター６
を位置せしめるよう配置されており、その周辺の反射面
１２はコリメーターレンズ８より入射した光を第２の光
軸７上に反射せしめる合成反射鏡１３に入射する。この
合成反射鏡１３は光路変換手段としての一例である。こ
の様にして本実施例によれば光源から出射される光のほ
とんどを一つの偏光方向の光として一方向に出射出来
る。
【００３１】本発明において光源１は点光源に近く、楕
円鏡４は大きいことが望ましい。なぜなら偏光ビームス
プリッター６に効率よく集光出来ることからである。ま
た偏光ビームスプリッター６に入射する光の立体角は小
さいほうが偏光による分割が効率よく行えることから２
つの焦点間距離は長いほうが望ましい。さらにコリメー
ターレンズ８、反射面１２によりおよそ平行光に変換さ
れた光束の太さは太いほど合成反射鏡１３の中心部のけ
られによる損失を小さくできることから望ましい。ま
た、コリメータレンズ８は必ずしも備えておく必要はな
い。
【００３２】上記実施例では偏光方向の変換手段にλ／
４板１０を用いたがこれにとらわれるものでなく、偏光
ビームスプリッター６により偏光方向で光路を分割され
た後に透過する偏光ビームスプリッター６の面、あるい
はこの近傍にλ／２板を配置する等の手段によっても実
現可能であることはいうまでもなく、本発明はこの偏光
方向の変換手段にとらわれるものではない。
【００３３】更に図２にあるようにコリメーターレンズ
８、反射面１２を凹面鏡１４とすることでも構成可能で
ある。また照明する面の大きさ、照明位置までの距離に
よりコンデンサーレンズ１５のような集光手段を設ける
ことで最適化を図ることが出来ることは言うまでもな
い。
【００３４】また図２に示す構成においては反射手段と
して凹面鏡１４を用いることで、λ／４板１０からの光
を平行光にして反射させることができ、図１のようにコ
リメータレンズを用いる必要が無く、構成の規模を小さ
くできるとともに、光の損失を減らし、光の有効利用が
できる。
【００３５】（実施の形態２）次に、本発明の第２の実
施の形態を説明するための偏光方向変換照明装置の構成
を図３と図４を用いて説明する。
【００３６】１は光源であり、ここから射出された光は
第一の光軸３を長軸として回転対称に形成された放物面
鏡１６により反射され、平行光に変換される。図１、図
２で示した実施の形態では、第２焦点を偏光ビームスプ
リッター６の位置に持つ楕円鏡４を光制御手段としてき
たが、図３に示すように放物面鏡１６を平行光に変換す
る平行光変換手段の一例として用いてれば、平行光を入
射することで偏光ビームスプリッター６の偏光選択性を
有利にすることができ、光の有効利用の効率を上げるこ
とが出来る。また平行変換手段の別の実施の形態例とし
て図４に示すように楕円鏡１９とコリメーターレンズ２
０を組み合わせて平行光を偏光ビームスプリッター６に
入射しても同じ効果を得ることが出来る。
【００３７】平行光は偏光選択手段である偏光ビームス
プリッター６に入射し、偏光ビームスプリッター６では
Ｓ偏光光を反射して第２の光軸７上に進ませる。
【００３８】一方、Ｐ偏光の光は偏光ビームスプリッタ
ー６の反射面を透過して更に第一の光軸３上の光束拡大
手段の凹凸複合型コリメータレンズを通過し、反射鏡９
で反射され再び凹凸複合型コリメータレンズに通過して
平行光として合成反射鏡１３に反射される。図３におい
ては光束幅を拡大する手段として凹凸複合型コリメータ
レンズを用いる実施の形態を示したが、図４には別の実
施の形態を示す。これは凹レンズにより光束を拡大した
後にコリメータレンズ８に入射するように構成したもの
で、実施の形態１と同様に作用する。
【００３９】合成反射鏡により反射されたＰ偏光の光
は、偏光変換手段であるλ／２板１８を透過することで
Ｓ偏光の光に変換される。ここでλ／２板１８は第２の
光軸７の付近に開口部を有しており、この開口部には偏
光ビームスプリッター６で反射されたＳ偏光の光が通さ
れる。従って、開口部を通る光とλ／２板１８を透過す
る光の偏光はともにＳ偏光となり、合成される。
【００４０】このように図３と図４に示す実施の形態に
おいても、光の有効利用を行えるとともに平行光を利用
することで偏向ビームスプリッター６での偏向方向によ
る光路分割効率がよくなる事から、最終的に求められる
偏向方向の光を効率良く得る事ができる。
【００４１】（実施の形態３）次に本発明の偏光方向変
換照明装置の他の実施の形態を、図５を用いて説明す
る。
【００４２】図５において、偏光選択手段としての偏光
ビームスプリッターを平板型偏光ビームスプリッター２
１とすることで偏光性能を維持しようとすると入射角が
大きくなるが本発明においては応用可能である。これで
安価に偏光による分割が可能となる。
【００４３】（実施の形態４）本発明の投写型画像表示
装置の実施の形態の例を図６を用いて説明する。
【００４４】図６は図２で説明した偏光方向変換照明装
置の形態を用いた投写型画像表示装置である。偏光方向
変換照明装置１００から射出された光は、透過する偏光
方向が偏光方向変換照明装置１００からの偏光方向（図
２の形態ではＳ偏光）に合致するよう設けられた入射側
偏光板２２を透過し、液晶パネル２３に入射する。この
液晶パネル２３は外部信号から独立に制御できる多数の
画素からなっており、この画像表示部の白表示すべき部
分の液晶パネル２３の画素部に入射した光は、入射側偏
光板２２を透過した後、液晶パネル２３の液晶層で偏光
方向が９０度捻られることで、入射側偏光板２２と透過
する偏光方向が直交している出射側偏光板２４を透過す
る。
【００４５】一方、画像表示部の黒表示すべき部分の液
晶パネル２３の画素部に入射した光は、入射側偏光板２
２を透過した後、液晶パネル２３の液晶層で偏光方向を
捻られることなくこれを透過することにより、出射側偏
光板２４に入射、吸収される。
【００４６】この出射側偏光板２４を透過した光は投写
レンズ２５によりスクリーン２６上に導かれる。このよ
うにして液晶パネル２３の表示域の画素を投写レンズ２
５で拡大投写するように構成されていることから大画面
映像を得ることが出来る。
【００４７】従来液晶パネルが一方向の偏光方向の光し
か利用できなかったため、光源からの光のうちおよそ５
０％を入射側偏光板で吸収せざるを得なかったことから
光利用率が悪く、また入射側偏光板が光を吸収すること
で発熱が大きく高輝度化が困難と言った従来の問題点
を、この実施例によれば光源からの光を全て有効利用で
きることから解決できる。
【００４８】図６での実施例では偏光方向変換照明装置
１００の構成は図２の実施の形態の例を示したが、他の
実施の形態においても同様の効果を奏するものである。
【００４９】また、ここで液晶パネルは透過型としたが
反射型でも偏光を利用して画像表示する画像表示装置で
有れば応用可能である。
【００５０】（実施の形態５）本発明の偏光方向変換照
明装置の他の実施の形態の例について図７を用いて説明
する。
【００５１】図７の１は光源であり、ここから射出され
た光は第一の焦点位置２に前記光源１が位置するように
第一の光軸３を長軸として回転対称に形成された楕円鏡
４により第２の焦点位置５に集光される。第２の焦点位
置５の近傍には偏光選択手段として偏光ビームスプリッ
ター２７が備えられており、この偏光ビームスプリッタ
ー２７ではＰ偏光の光は透過するがＳ偏光の光を図のよ
うに反射して第一の光軸７に沿って光源側に反射せしめ
る。この偏光ビームスプリッター２７は第一の光軸３に
対称に構成された２つの平面の組み合わせにより形成さ
れている。
【００５２】前記偏光ビームスプリッター２７で反射さ
れたＳ偏光の光は支持ガラス２８に設けられた偏光変換
手段であるλ／４板２９を透過して円偏光に変換された
後、前記第一の光軸３に回転対称に構成されその中心部
には前記光源１から前記偏光ビームスプリッター２７へ
の光を通すための開口部３０を持つ凹面鏡３１（光路変
換手段）に入射し、反射されて略平行光に変換される。
こうして再度λ／４板２９に入射する光は、入射してき
た際と逆方向の円偏光になっていることからλ／４板２
９を透過後はＳ偏光の光となって出射される。このλ／
４板２９を透過した光と偏光ビームスプリッター２７を
透過した光はともにＳ偏光の光であり、合成されてこの
偏光方向変換照明装置から出力される。
【００５３】このようにして本実施例においても、光源
から出射される光のほとんどを一つの偏光方向の光とし
て一方向に出射でき、光の利用効率を大きく改善するこ
とが出来る。同時に信頼性改善にも大きく寄与できる。
凹面鏡３１の使用により装置の規模を小型化できる。
【００５４】本実施の形態において凹面鏡３１の使用に
より装置の規模を小型化できるという効果があるが、こ
の凹面鏡３１に代えて他の実施の形態で示すような平面
鏡とレンズの組み合わせでも実現できる。
【００５５】（実施の形態６）本発明の偏光方向変換照
明装置の他の実施の形態の例について図８を用いて説明
する。
【００５６】図８の１は光源であり、ここから射出され
た光は第一の焦点位置３２に前記光源１が位置するよう
に第一の光軸３３を長軸として回転対称に形成された楕
円鏡３４により第２の焦点位置３５に集光される。第２
の焦点位置３５を抜けた後の光は平行光変換手段のコリ
メーターレンズ３６により略平行光に変換され、偏光選
択手段である偏光ビームスプリッター３７に入射するよ
う配置されている。
【００５７】この偏光ビームスプリッター３７では、入
射した平行光のうちＳ偏光の光を反射して第２の光軸３
８上に進ませる。一方、Ｐ偏光の光は反射面を透過して
第一の光軸３３上のλ／２板３９（偏光変換手段）、反
射鏡４０を経て光束拡大手段の光束拡大用レンズ４１に
入射する。この光束拡大用レンズ４１は入射してきた略
平行光の光束を略平行光のまま光束を拡大できるよう設
計されている。
【００５８】ここを透過した光は反射鏡４２により反射
せしめられ中心に開口部４３を備えた光路変換手段であ
る合成反射鏡４４に入射する。
【００５９】一方、第２の光軸３８に進んだＳ偏光の光
は、集光レンズ４５で反射鏡４４の開口部４３に、ある
いはその近傍で集光するように設定されている。したが
って第２の光軸３８上を進んできたＳ偏光の光は反射鏡
４４の影響を受けること無く第２の光軸３８をそのまま
進む。また反射鏡４２を経て合成反射鏡４４に入射して
きた光は、前記開口部４３よりも充分大きいことからそ
の光のほとんどは合成反射鏡４４により第２の光軸３８
上を進むよう反射される。
【００６０】この反射鏡４２より入射した光は途中のλ
／２板３９を透過することで偏光方向が捻られて、当初
のＰ偏光の光からＳ偏光の光に変換されており、最終的
にこの偏光方向変換照明装置から射出される光は全てＳ
偏光とする事が出来る。
【００６１】このように構成すること、つまり偏光選択
手段を備える位置を光路変換手段と離すことで、前記実
施の形態よりも構成は複雑にはなるが偏光ビームスプリ
ッターに入射する光束がより平行光に近いことから偏光
方向による光路分離の効率を上げることができる。更に
開口部４３の位置に偏光選択手段が配置されないことか
ら開口を小さくでき、ここの反射鏡４２から入射してく
る光の反射ロスを最小限に抑えられる。
【００６２】ここでコリメーターレンズ３６を抜けた後
の光束径が光束拡大用レンズ４１を透過した後の光束に
比べて充分に小さければ必ずしも集光レンズ４５は必要
でなく、またコリメーターレンズ３６のレンズを開口部
４３の位置、またはその近傍に焦点を結ぶように設定し
ても集光レンズ４５を取り去ることが出来る。
【００６３】偏光変換手段３９、およびその配置につい
ては先の実施例において示したように上記手段に限定さ
れるものではない。すなわち位相差板としてλ／４板を
用いる構成でも可能である。
【００６４】図８においては楕円鏡３４を用いたが図３
にあるような放物面鏡を用いても、また放物面鏡で開口
径が大きくても出射側にコンデンサーレンズを併用すれ
ば本発明に使用可能であることは明かである。
【００６５】本実施の形態の偏光方向変換照明装置にお
いても、図６にあるような偏光を利用した画像表示装置
を用いた投写型画像表示装置の偏光方向変換照明装置１
００として用いることで、同様の光を得ることが可能な
ことは言うまでもない。
【００６６】（実施の形態７）本発明の偏光方向変換照
明装置の他の実施の形態の例について図８を用いて説明
する。
【００６７】図９の１は光源であり、ここから射出され
た光は第一の焦点位置３２に前記光源１が位置するよう
に第一の光軸３３を長軸として回転対称に形成された楕
円鏡３４により第２の焦点位置３５に集光される。第２
の焦点位置３５を抜けた後の光は平行光変換手段である
コリメーターレンズ３６により略平行光に変換された
後、偏光選択手段である偏光ビームスプリッター３７に
入射するよう配置されている。この偏光ビームスプリッ
ター３７ではＳ偏光の光を反射して第２の光軸３８上に
進ませる。一方、Ｐ偏光の光は反射面を透過して集光レ
ンズ４６で、第一の光軸３３上のλ／２板３９、反射鏡
４０、反射鏡４２を経て光路変換手段である合成反射鏡
４７に集光せしめられる。
【００６８】合成反射鏡４７は第２の光軸３８上に斜め
に配置された可視光を透過する支持ガラス４８上に設け
られている。一方、第２の光軸３８に進んだＳ偏光の光
は合成反射鏡４７よりも光束幅が十分大きいことから合
成反射鏡４７の影響を受けること無く第２の光軸３８を
そのまま進む。また先に示した反射鏡４２を経て反射鏡
４７に入射してきた光は合成反射鏡４７により第２の光
軸３８上を進むよう反射される。
【００６９】この反射鏡４２より合成反射鏡４７に入射
した光は、途中λ／２板３９を透過することで偏光方向
が捻られ当初のＰ偏光の光からＳ偏光の光に変換され、
従って最終的にこの偏光方向変換照明装置から射出され
る光は全てＳ偏光とする事が出来る。
【００７０】このように構成することでも偏光ビームス
プリッターに入射する光束がより平行光に近いことから
偏光方向による光路分離の効率を上げることが出来る。
また光路変換手段である合成反射鏡４７を小さくでき、
第２の光軸３８上から入射する光のけられを最小限に抑
えられるという効果を奏するものである。
【００７１】また、他の実施の形態ト同様に、偏光変換手
段３９、およびその配置については先の実施の形態例に
おいて示したように上記手段に限定されるものではな
い。すなわち位相差板としてλ／４板を用いる構成でも
可能である。
【００７２】（実施の形態８）本発明の偏光方向変換照
明装置の他の実施の形態の例について図１０を用いて説
明する。
【００７３】図１０において、図９の例と同様に、偏光
選択手段である偏光ビームスプリッター３７で分離され
たＰ偏光の光は反射面を透過して第一の光軸３３上のλ
／２板３９、反射鏡４０、反射鏡４２を経て光路変換手
段である合成反射鏡４７に入射せしめられる。合成反射
鏡４７は第２の光軸３８上に斜めに配置された可視光を
透過する支持ガラス４８上に設けられている。一方、第
２の光軸３８に進んだＳ偏光の光は合成反射鏡４７より
も光束幅が十分大きくなるよう光束拡大用レンズ４９で
変換されている。従って合成反射鏡４７の影響を受ける
こと無く第２の光軸３８をそのまま進む。また先に示し
た反射鏡４２を経て合成反射鏡４７に入射してきた光は
合成反射鏡４７により第２の光軸３８上を進むよう反射
される。
【００７４】この反射鏡４２より入射した光は途中λ／
２板３９を透過することで偏光方向が捻られ当初のＰ偏
光の光からＳ偏光の光に変換されていることから、最終
的にこの照明装置から射出される光は全てＳ偏光とする
事が出来る。このように構成しても同じ効果を得ること
が出きる。
【００７５】偏光変換手段３９、およびその配置につい
ては先の実施の形態例において示したように、上記手段
であるλ／２板３９に限定されるものではない。すなわ
ち位相差板としてλ／４板を用いる構成でも可能をあ
る。
【００７６】（実施の形態７），（実施の形態８）すな
わち図９、図１０の構成においては楕円鏡３４を用いて
いるが、例えば平行光を出力する放物面鏡を用いても有
効である。
【００７７】本実施の形態においても図６にあるような
偏光を利用した画像表示装置を用いた投写型画像表示装
置の偏光方向変換照明装置１００として用いることで、
同様の光を得ることが可能なことである。
【００７８】続いて以下に本発明の別の実施の形態につ
いて説明する。 （実施の形態９）本発明の偏光方向変換照明装置の他の
実施の形態の例について図１１を用いて説明する。
【００７９】図１１において１０１は光源であり、ここ
から射出された光は焦点位置１０２に前記光源１が位置
するように第一の光軸１０３中心に回転対称に形成され
た放物面鏡１０４により偏光選択手段の偏光ビームスプ
リッター１０５に入射せしめられ、この偏光ビームスプ
リッター１０５ではＳ偏光光を反射して第２の光軸１０
６上に進ませる。一方、Ｐ偏光の光は反射面を透過して
第一の光軸１０３上のインテグレータ手段である第一イ
ンテグレータレンズアレイ１０７に入射する。ここで第
一インテグレータレンズアレイ１０７の各レンズにより
入射光を分割してそれぞれに対応するインテグレータ手
段である第２インテグレータレンズアレイ１０８上の各
レンズに２次光源像を形成する。ここから射出された光
はそれぞれ被照明面１０９上に拡大像を重畳して形成さ
れるよう構成されている。
【００８０】第２の光軸１０６上に進んだ光は光軸に斜
めに配置された反射鏡１１０にて導かれて集光レンズ１
１１に入射し、光軸に対して斜めに配置された反射鏡１
１２、位相差板１１３を経て光路変換手段である微小反
射鏡１１４上に集光せしめられる。この時、偏光変換手
段である位相差板１１３は第一の光軸１０３上を進んだ
光の偏光方向と同じ偏光方向となるよう設定されてい
る。また微小反射鏡１１４は第一の光軸に対し斜めに配
置されており反射鏡１１２に案内された光軸上を進んだ
光が先の第２インテグレータレンズアレイ１０８から出
射された光が照明する位置と同じ被照明面１０９上の領
域を照明するよう設けられている。
【００８１】この様にして本実施の形態によれば光源１
０１から出射される光のほとんどを一つの偏光方向の光
として射出し、照明することが出来る。
【００８２】本発明において光源１０１は点光源に近い
ほうが微小反射鏡１１４上の像が小さく形成できること
から、インテグレータ１０７、１０８を透過する光のう
ち微小反射鏡１１４により遮られる光の割合が小さくな
り、光の有効利用の点から望ましい構成である。
【００８３】同じように前記微小反射鏡１１４を小さく
出来るよう光源像を小さくするために集光レンズ１１１
をＮＡの大きなものとして、被照明面１０９上の必要な
領域を照明するよう微小反射鏡１１４の出射側にリレー
レンズを設けると有効であることは明かである。
【００８４】また第一の光軸１０３を進んだ偏光ビーム
スプリッター１０５を透過した光はインテグレータによ
り均一照明が可能であるが、第２の光軸１０６を進んだ
偏光ビームスプリッター１０５で反射された光は光源の
発光部に色むらがある場合には多少被照明面１０９上で
も色むらが生じる可能性が有るがこの時微小反射面１１
４の近傍にロッドタイプのインテグレータを設けて、微
小反射面１１４経て被照明面１０９上に至る光について
も色の均一性を向上させることが出来る。
【００８５】上記実施例では偏光方向の変換手段に偏光
変換手段の位相差板を用いたがこれに限定するものでは
なく、偏光ビームスプリッター１０５により偏光方向で
光路を分割された後に透過する偏光ビームスプリッター
５の面、あるいは反射鏡１１０、１１２上、集光レンズ
１１１上に配置する等の手段によっても実現可能で、同
じ効果を奏するものであり、また偏光ビームスプリッタ
ー１０５により反射され第２の光軸１０６側の光路上に
偏光方向変換手段を設けたが、偏光ビームスプリッター
１０５を透過して第一の光軸１０３に進んだ光の光路上
に設けても、あるいは両方に設けても同じ特性を得るこ
とが出来る。また本発明はこの偏光方向の変換手段にと
らわれるものではない。
【００８６】本実施例においては光源１の光を制御する
手段として放物面鏡１０４を用いたがこれに限定される
ものではない。例えばこれを楕円鏡とし、この第一焦点
位置に光源、第２焦点位置に微小反射鏡１１４となるよ
う設定すれば集光レンズ１１１を除く構成も可能であ
る。ただし偏光ビームスプリッター５に入射する光の平
行度が悪いと偏光方向による分離度が下がるためあまり
焦点間距離の短いものは望ましくない。また、平行光に
変換する手段を備える事も可能である。
【００８７】微小反射鏡１１４の位置は第一の光軸１０
３上にある、あるいは被照明面１０９を左右対称に分け
る中心線上にあることが望ましいが実用的に許される範
囲で有れば必ずしもこれに限定されるものではない。
【００８８】（実施の形態１０）本発明の偏光方向変換
照明装置の他の実施の形態の例について図１２を用いて
説明する。
【００８９】前記実施の形態例においては第２インテグ
レータレンズアレイ１０８の出射側に微小反射鏡１１４
を配置したが、本実施の形態では図１２に示すように第
１インテグレータレンズアレイ１０７と第２インテグレ
ータレンズアレイ１０８の間に設けることでも同様な効
果に加え、第一の光軸１０３の方向において偏光方向変
換照明装置の規模を小さく形成できる。図１２では微小
反射鏡１１４を経た光が透過する部分には第２インテグ
レータレンズアレイ１０８に開口１１５を設けている
が、この部分を平行平面板として、第２のインテグレー
タレンズアレイ１０８を通ることで微小反射鏡１１４を
経てきた光が狙い通り被照明面１０９に到達することの
妨げにならないように構成できる。
【００９０】更に積極的にこの部分小反射鏡１１４を経
た光が最も効率よく被照明面１０９を照明できるようレ
ンズを設けることで設計の自由度を上げることが出来
る。前記被照明面１０９が矩形の場合には縦横で非対称
な形状のレンズとすることが望ましい。
【００９１】（実施の形態１１）本発明の偏光方向変換
照明装置の他の実施の形態の例について図１３を用いて
説明する。
【００９２】図１３において偏光選択手段の偏光ビーム
スプリッター１０５で反射された光は、光束変換手段の
光束幅変換レンズ１１６、１１７で光束を絞った略平行
光に変換した後に光路変換手段である微小反射鏡１１８
に入射するよう構成されている。この微小反射鏡１１８
はここで反射された光が第２インテグレータレンズアレ
イ１０８により照明される範囲に重畳するように曲面形
状からなっている。この様に構成することで集光位置の
規制が厳密ではなくなるため集光レンズの設計の自由度
が大きくなる。
【００９３】また図１４のように微小反射鏡１１９の出
射面側に投光レンズ１２０を設けても図１３の実施の形
態例と同様な効果の得られる照明ができることは明かで
ある。
【００９４】ここまでの（実施の形態９）〜（実施の形
態１１）においては偏光方向により光路を分割する偏光
選択手段として偏光ビームスプリッター１０５を用いた
例を示したが、一般に偏光ビームスプリッター１０５の
透過光と反射光とで特性が異なるため本発明において最
適な特性を得るにはどちらの光路の光を偏光変換するか
あるいは均一に照明するかを選択する必要がある。図１
５は偏光ビームスプリッター１０５の反射光側にインテ
グレータ手段を設けた例である。
【００９５】（実施の形態１２）本発明の偏光方向変換
照明装置の他の実施の形態の例について図１６を用いて
説明する。
【００９６】図１６においてはこれまでの実施の形態で
説明した偏光ビームスプリッターに比べて半分の入射面
を持つ偏光ビームスプリッター２２を分割して２つ配置
している。この様に偏光選択手段を複数個備えることで
入射光を第２の光軸１２３と第３の光軸１２４に分割
し、微小反射面１２５により被照射面１０９を照明する
ことでも同様な効果を得ることが出来る。このとき偏光
ビームスプリッター１２２の２つ分の体積は偏光ビーム
スプリッター１０５の半分で済むためコストダウンが可
能、小型化、軽量化ができる。この実施例では偏光ビー
ムスプリッターは２個並べて用いたが１つで同じような
反射面を形成する偏光ビームスプリッターの構成でも同
様の効果を得られる。
【００９７】図１７にも偏光ビームスプリッター１２２
を用いて構成された例を示す。本実施の形態例において
は光路変換手段である微小反射鏡１２５が第２インテグ
レーターアレイ１０８の外側、または近傍に設けられて
いる。この例において投写レンズはこの微小反射鏡２５
の位置まで取り込める明るさが要求されるが微小反射鏡
１２５は第２インテグレーターアレイ１０８に比べて非
常に小さいことから大きな変更は必要ない。
【００９８】また微小反射鏡１２５の位置は第２インテ
グレーターアレイ１０８上の有効開口部の出射面側に配
置する場合でもこれまで記載してきたように必ずしも中
心でなくても照度分布の弱い位置に微小反射鏡１２５を
配置することが望ましいことは明かである。この場合、
被照射面を左右対称に分割できる中心線上に相当する位
置に、あるいは微小反射鏡１２５を複数設ける場合には
前記中心線に対し左右対称に配置されていることが望ま
しい。
【００９９】また、被照射面１０９の形状と偏光ビーム
スプリッター１２２を経て来る光源像の形状が相似形で
あり、倍率を合わすように各要素部品を配置する事で最
も明るさを高く得られる事から、偏光変換効率の向上を
上げるという効果を奏する。その構成例を図１８で示
す。
【０１００】図１８において、偏光ビームスプリッター
１２２の出射面に集光レンズ１１１を設け、出射光を光
学的に分割することが特徴部分である。このような構成
をとることにより、出射光のそれぞれの形状を被照射面
１０９の形状と相似形に近い形状にして被照射面１０９
に重畳することで、さらに光の利用の高効率化を図る事
ができるとともに、このように偏光選択手段１２２の出
力を複数の光に分割して被照射面１０９で重畳する事に
より、光源での色むらを重畳により目立たなくさせるこ
とができ、色の均一性を向上させることができる。
【０１０１】この実施の形態では倍率を合わせるために
第２のインテグレータアレイ１０８の前面を偏光変換さ
れた光が横切るような微小反射鏡１２５を配置して構成
されている。
【０１０２】また、集光レンズ１１１は必要に応じて曲
率中心を入射光に対してずらした位置に設定されている
事から、それぞれ分割された像は被照射面１０９で同じ
位置に重畳されるよう構成されている。
【０１０３】（実施の形態１３）本発明の偏光方向変換
照明装置の他の実施の形態の例について図１９を用いて
説明する。
【０１０４】図１９において１０１は光源であり、ここ
から射出された光は焦点位置１０２に前記光源１０１が
位置するように第一の光軸１０３中心に回転対称に形成
された放物面鏡１０４により偏光選択手段である偏光ビ
ームスプリッター１０５に入射せしめられ、この偏光ビ
ームスプリッター１０５ではＳ偏光光を反射して第２の
光軸１０６上に進ませる。一方Ｐ偏光の光は反射面を透
過して更に集光レンズ１３３により光軸１０３に対して
斜めに配置された合成用反射鏡１３４に設けられた微小
開口部１３５に集光せしめられ、ここを透過して被照明
面１０９上を照明する。
【０１０５】一方、第２の光軸１０６上に進んだ光は第
一の光軸１０３上を進んだ光の偏光方向と同じ偏光方向
となるよう設定されている偏光変換手段の位相差板１１
３を透過して偏光方向を変換した後、光軸に斜めに配置
された反射鏡１１０にて導かれてインテグレーター手段
の第一インテグレータアレイ１３６に入射する。ここで
第一インテグレーターアレイ１３６の各レンズにより入
射光を分割して反射鏡１３７に案内され、それぞれに対
応するインテグレーター手段の第２インテグレータレン
ズアレイ１３８上のレンズに２次光源像を形成する。こ
こから射出された光はそれぞれ光路変換手段の合成用反
射鏡１３４で反射された後、被照明面１０９上に拡大像
を重畳して形成されるよう構成されている。
【０１０６】この様な構成により本実施の形態例によっ
ても光源１０１から出射される光のほとんどを一つの偏
光方向の光として射出し、照明出来る。
【０１０７】本実施の形態において光源１０１は点光源
に近いほうが好ましい。なぜなら開口部上の像が小さく
形成できるためインテグレータ手段を通って来る光のう
ち微小開口部１３５により抜けてしまう割合が小さくな
ることからである。同様に微小開口部１３５を小さく出
来るよう光源像を小さくするために集光レンズ１３３を
ＮＡの大きなものとして、被照明面１０９上の必要な領
域を照明するよう微小開口部１３５の出射側にリレーレ
ンズを設けると有効であることは明かである。
【０１０８】また第２の光軸１０６を進んだ偏光ビーム
スプリッター１０５で反射した光はインテグレータ手段
１３６、１３８により均一照明が可能であるが、第１の
光軸１０３を進んだ偏光ビームスプリッター１０５を透
過した光は光源の発光部に色むらがある場合には多少被
照明面９上でも色むらが生じる可能性が有るがこの時微
小開口部１３３に、あるいはその近傍にロッドタイプの
インテグレータを設けて、微小開口部１３３を経て被照
明面１０９上に至る光についても色の均一性を向上させ
ることが出来る。
【０１０９】微小開口部１３３の位置は第一の光軸１０
３上にある、あるいは被照明面１０９を左右対称に分け
る中心線上にあることが望ましいが実用的に許される範
囲で有れば必ずしもこれに限定されるものではない。
【０１１０】本実施例においても実施の形態１と同様に
偏光ビームスプリッターで反射される光路を２つに分割
して構成される等についても応用可能であることは言う
までもない。
【０１１１】（実施の形態１４）本発明の投写型画像表
示装置の実施の形態の例について図２０を用いて説明す
る。
【０１１２】図２０は（実施の形態９）の図１１で説明
した偏光方向変換照明装置の実施の形態例を用いた投写
型画像装置の構成図である。
【０１１３】光源１０１からの光は、図１１の実施の形
態例と同様に同一偏光の合成光が偏光方向変換照明装置
２００から出力されフィールドレンズ１２６に入射す
る。このとき被照明面１０９の位置が液晶面１２７に相
当するよう配置されている。
【０１１４】フィールドレンズ１２６に入射した光は液
晶面１２７に対し主光線がどの光線高においても同じ入
射角になるテレセントリック性が実現されている。この
フィールドレンズ１２６を透過した光は入射側偏光板１
２８で一方向の偏光光だけに限定される。この入射側偏
光板１２８に入射する前から偏光方向変換照明装置２０
０で偏光方向は限定されているものの偏光ビームスプリ
ッター１０５の性能や界面での乱反射等により偏光度が
不十分で投写画像に必要なコントラストが維持できなけ
れば、この様に偏光板１２８を設けることが望ましいが
必要に応じて構成からはずすことも可能である。
【０１１５】この入射側偏光板１２８を透過した光は液
晶パネル１２９に入射する。この液晶パネル１２９は外
部信号から独立に制御できる多数の画素からなってお
り、この液晶パネルの画像表示部分の白表示すべき部分
の画素部に入射する光は、入射側偏光板１２８を透過し
た後に液晶面１２７で偏光方向が９０度捻られることで
入射側偏光板１２８と透過する偏光方向が直交している
出射側偏光板１３０を透過する。一方液晶パネル１２９
の画像表示部の黒表示すべき部分の画素部に入射した光
は、入射側偏光板１２８を透過したあと液晶面１２７で
偏光方向を捻られることなくこれを透過することによ
り、出射側偏光板１３０に入射して、吸収される。
【０１１６】次に先に示した出射側偏光板１３０を透過
した光は投写レンズ１３１によりスクリーン１３２上に
導かれる。このようにして液晶パネル１２９の表示域の
画素を投写レンズ１３１で拡大投写するように構成され
ていることから大画面映像を得ることが出来る。
【０１１７】従来の液晶パネルが一方向の偏光方向の光
しか利用できなかったため、光源からの光のうちおよそ
５０％を入射側偏光板で吸収せざるを得なかったことか
ら光利用率が悪い、また入射側偏光板が光を吸収するこ
とで発熱が大きく劣化してしまい、性能が維持できなく
なることから高輝度化が困難と言った従来の問題点を、
この実施例によれば光源からの光を全て有効利用して光
利用効率も向上させながら、信頼性も向上出来る。
【０１１８】ここではライトバルブとして透過型の液晶
パネル１２９を使用したが、偏光を用いて表示するデバ
イスであればなんでも良く、反射型の液晶パネルを用い
ても同様の効果を奏するものである。
【０１１９】（実施の形態１５）本発明の投写型画像表
示装置の実施の形態の例について図２１を用いて説明す
る。
【０１２０】図２１は（実施の形態１３）の図１９で説
明した偏光方向変換照明装置の実施の形態例を用いた投
写型画像装置の構成図である。
【０１２１】図２１は実施の形態１３に述べてきた偏光
方向変換照明装置３００を用いた投写型画像装置の構成
図である。光源１０１からの光は図１９の実施の形態例
の偏光方向変換照明装置と同様にしてフィールドレンズ
１２６に入射してくる。このとき被照明面１３２の位置
が液晶面１２７に相当するよう配置されている。
【０１２２】前記フィールドレンズ１２６により入射し
た光は液晶面１２７に対し、主光線がどの光線高におい
ても同じ入射角になるテレセントリック性が実現されて
いる。このフィールドレンズ１２６を透過した光は入射
側偏光板１２８で一方向の偏光光だけに限定される。こ
の入射側偏光板１２８に入射する前から偏光方向変換照
明装置３００で偏光方向は限定されているものの偏光ビ
ームスプリッターの性能や界面での乱反射等により偏光
度が不十分で投写画像に必要なコントラストが維持でき
なければこの様に偏光板を設けてもよい。
【０１２３】入射側偏光板１２８を透過した光は液晶パ
ネル１２９に入射する。この液晶パネル１２９は外部信
号から独立に制御できる多数の画素からなっており、こ
の画像表示部の白表示すべき部分の画素部に入射した光
は入射側偏光板１２８を透過した後液晶面１２７で偏光
方向が９０度捻られることで入射側偏光板１２８と透過
する偏光方向が直交している出射側偏光板１３０を透過
する。
【０１２４】一方、液晶パネル１２９の画像表示部の黒
表示すべき部分の画素部に入射した光は入射側偏光板１
２８を透過した後、液晶面１２７で偏光方向を捻られる
ことなくこれを透過することにより出射側偏光板１３０
に入射し、そして吸収される。
【０１２５】また、先に示した出射側偏光板１３０を透
過した光は投写レンズ１３１によりスクリーン３２上に
導かれる。このようにして液晶パネル１２９の表示域の
画素を投写レンズ１３１で拡大投写するように構成され
ていることから大画面映像を得ることが出来る。
【０１２６】従来液晶パネルが一方向の偏光方向の光し
か利用できなかったため、光源からの光のうちおよそ５
０％を入射側偏光板で吸収せざるを得なかったことから
光利用率が悪い、入射側偏光板が光を吸収することで発
熱が大きく劣化してしまい、性能が維持できなくなるこ
とから高輝度化が困難と言った従来の問題点を、この実
施例によれば光源からの光を全て有効利用して光利用効
率も向上させながら、信頼性も向上出来る。
【０１２７】ここではライトバルブとして透過型の液晶
パネルを使用したが、偏光を用いて表示するデバイスで
あれば良く、反射型においても同様の効果を奏するもの
である。
【０１２８】尚、（実施の形態１）〜（実施の形態１
５）において、偏光選択手段における透過光と反射光の
種類、つまりＳ偏光の光Ｐ偏光の光は特にその形態に限
定されるものではなく、説明の反対の場合でも、各実施
の形態と同様な効果を奏する事ができる。
【０１２９】
【発明の効果】以上のように本発明によればツイストネ
マティック液晶パネル等をライトバルブとして用いた偏
光を利用して出力の制御を行う装置において、従来光源
からの光の片側の偏光方向の光しか利用できなかった
が、本発明によれば両方の偏光方向の光を一つの偏光方
向に変換でき、しかも出射される光を一つの光軸上に重
畳していることから光の利用効率を大きく改善すること
が出来る。これにより同じ光源を使えば明るさおよそ２
倍、また同じ明るさは半分の消費電力で済むことから光
源、駆動回路の小型化、低価格化が実現できる。同時に
前記液晶パネル等の光制御部に不要な偏光方向の光の入
射することを防げることから発熱等も減ることもあり、
信頼性改善にも大きく寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の偏光方向変換照明装置に関する一実施
形態図
【図２】本発明の偏光方向変換照明装置に関する一実施
形態図
【図３】本発明の偏光方向変換照明装置に関する一実施
形態図
【図４】本発明の偏光方向変換照明装置に関する一実施
形態図
【図５】本発明の偏光方向変換照明装置に関する一実施
形態図
【図６】本発明の投写型画像表示装置に関する一実施形
態図
【図７】本発明の偏光方向変換照明装置に関する一実施
形態図
【図８】本発明の偏光方向変換照明装置に関する一実施
形態図
【図９】本発明の偏光方向変換照明装置に関する一実施
形態図
【図１０】本発明の偏光方向変換照明装置に関する一実
施形態図
【図１１】本発明の偏光方向変換照明装置に関する一実
施形態図
【図１２】本発明の偏光方向変換照明装置に関する一実
施形態図
【図１３】本発明の偏光方向変換照明装置に関する一実
施形態図
【図１４】本発明の偏光方向変換照明装置に関する一実
施形態図
【図１５】本発明の偏光方向変換照明装置に関する一実
施形態図
【図１６】本発明の偏光方向変換照明装置に関する一実
施形態図
【図１７】本発明の偏光方向変換照明装置に関する一実
施形態図
【図１８】本発明の偏光方向変換照明装置に関する一実
施形態を示す斜視図
【図１９】本発明の偏光方向変換照明装置に関する一実
施形態図
【図２０】本発明の投写型画像表示装置に関する一実施
形態図
【図２１】本発明の投写型画像表示装置に関する他の実
施形態図
【符号の説明】
１，１０１ 光源 ２，３２，１０２ 第一の焦点位置 ３，３３，１０３ 第一の光軸 ４，１９，３４ 楕円鏡 ５，３５ 第２の焦点位置 ６，２７，３７，１０５ 偏光ビームスプリッター ７，１０６ 第２の光軸 ８，２０，３６ コリメータレンズ ９，４０，４２ 反射鏡 １０，２９ λ／４板 １１，３０，４３ 合成反射鏡の開口部 １２ 合成反射鏡の反射面 １３，４４，４７ 合成反射鏡 １４，３１ 凹面鏡 １６，１０４ 放物面鏡 １７，２８，４８ 支持ガラス １８，３９ λ／２板 ２１ 平板型偏光ビームスプリッター ２２，１２８ 入射側偏光板 ２３，１２９ 液晶パネル ２４，１３０ 出射側偏光板 ２５，１３１ 投写レンズ ２６，１３２ スクリーン ３８，１０６ 第２の光軸 ４１，４９ 光束拡大用レンズ ４５，４６ 集光レンズ １１１ 集光レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ａ

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 偏光選択手段により偏光方向に応じて分
    解された光のうち、片方の光の偏光方向を変換し、前記
    偏光選択手段を中央部の開口部に位置するよう設けた反
    射手段で反射させて他方の光と合成することを特徴とす
    る偏光方向変換照明装置。
  2. 【請求項２】 光源から発せられた光を入射して偏光方
    向により光路を分けて出射する偏光選択手段と、前記偏
    光選択手段から出射された一方の光の偏光方向変換する
    偏光変換手段と、前記偏光変換手段から出射された光を
    反射する光路変換手段とを備え、前記偏光選択手段は前
    記光路変換手段の開口部に位置し、前記偏光選択手段か
    ら出射された他方の光と前記光路変換手段で反射された
    光とを合成することを特徴とする偏光方向変換照明装
    置。
  3. 【請求項３】 光源から発せられた光を入射して偏光方
    向により光路を分けて出射する偏光選択手段と、前記偏
    光選択手段から出射された一方の光の偏光方向を変換す
    る偏光変換手段と、前記偏光変換手段から出射された光
    を反射して前記偏光変換手段に再び入射させる反射手段
    と、前記偏光変換手段から出射された光を反射する光路
    変換手段とを備え、前記偏光選択手段は前記光路変換手
    段の開口部に位置し、前記偏光選択手段から出射された
    他方の光と前記光路変換手段で反射された光とを合成す
    ることを特徴とする偏光方向変換照明装置。
  4. 【請求項４】 光源から発せられた光を入射して偏光方
    向により光路を分けて出射する偏光選択手段と、前記偏
    光選択手段から出射された一方の光を反射する反射手段
    と、前記反射手段からの光を反射する光路変換手段と、
    前記光路変換手段からの光の偏光方向を変換する偏光変
    換手段とを備え、前記偏光選択手段は前記光路変換手段
    の開口部に位置し、前記偏光選択手段から出射された他
    方の光と前記偏光変換手段を通過した光とを合成するこ
    とを特徴とする偏光方向変換照明装置。
  5. 【請求項５】 入力される平行光を偏光選択手段により
    偏光方向に応じて分解して出射された光のうち、片方の
    光の偏光方向を変換し、他方の光の光束幅と差が生じる
    よう光束幅を変換し、前記偏光選択手段を中央部の開口
    部に位置するよう設けた反射手段で反射させて他方の光
    と合成することを特徴とする偏光方向変換照明装置。
  6. 【請求項６】 光源から発せられた光を平行光に変換す
    る平行光変換手段と、前記平行光変換手段から出射をし
    た光を入射して偏光方向により光路を分けて出射する偏
    光選択手段と、前記偏光選択手段から出射された一方の
    光の偏光方向を変換する偏光変換手段と、前記偏光変換
    手段から出射された光の光束を拡大する光束拡大手段
    と、前記光束拡大手段から出射された光を反射する光路
    変換手段とを備え、前記偏光選択手段は前記光路変換手
    段の開口部に位置し、前記偏光選択手段から出射された
    他方の光と前記光路変換手段で反射された光とを合成す
    ることを特徴とする偏光方向変換照明装置。
  7. 【請求項７】 光源から発せられた光を平行光に変換す
    る平行光変換手段と、前記平行光変換手段から出射をし
    た光を入射して偏光方向により光路を分けて出射する偏
    光選択手段と、前記偏光選択手段から出射された一方の
    光を反射する反射手段と、前記反射手段からの光を反射
    する光路変換手段と、前記光路変換手段からの光の偏光
    方向を変換する偏光変換手段とを備え、前記偏光選択手
    段は前記光路変換手段の開口部に位置し、前記偏光選択
    手段から出射された他方の光と前記偏光変換手段を通過
    した光とを合成することを特徴とする偏光方向変換照明
    装置。
  8. 【請求項８】 偏光選択手段により偏光方向に応じて分
    解された光のうち、片方の光の偏光方向を変換し、前記
    偏光選択手段を中央部の開口部に位置するよう設けた反
    射手段で反射させて他方の光と合成し、この合成光を画
    像表示手段を通過させ画像を拡大投射する投写型画像表
    示装置。
  9. 【請求項９】 光源から発せられた光を入射して偏光方
    向により光路を分けて出射する偏光選択手段と、前記偏
    光選択手段から出射された一方の光の偏光方向変換する
    偏光変換手段と、前記偏光変換手段から出射された光を
    反射する光路変換手段とを備え、前記偏光選択手段は前
    記光路変換手段の開口部に位置し、前記偏光選択手段か
    ら出射された他方の光と前記光路変換手段で反射された
    光が合成され、この合成光を通過させる画像表示手段
    と、前記画像表示手段を通過した光を拡大投射する投射
    レンズを備えた投写型画像表示装置。
  10. 【請求項１０】 光源から発せられた光を入射して偏光
    方向により光路を分けて出射する偏光選択手段と、前記
    偏光選択手段から出射された一方の光の偏光方向を変換
    する偏光変換手段と、前記偏光変換手段から出射された
    光を反射する光路変換手段とを備え、前記光路変換手段
    は前記光源と前記偏光選択手段との間に位置するととも
    に前記光源からの光を通す開口部を有し、前記偏光選択
    手段から出射された他方の光と前記光路変換手段で反射
    された光とを合成することを特徴とする偏光方向変換照
    明装置。
  11. 【請求項１１】 光源から発せられた光を平行光に変換
    する平行光変換手段と、前記平行光変換手段から出射を
    した光を入射して偏光方向により光路を分けて出射する
    偏光選択手段と、前記偏光選択手段から出射された一方
    の光の偏光方向を変換する偏光変換手段と、前記偏光変
    換手段から出射された光の光束を拡大する光束拡大手段
    と、前記光束拡大手段から出射された光を反射する光路
    変換手段とを備え、前記光路変換手段は開口部を有し、
    その開口部に前記偏光選択手段から出射された他方の光
    を通過させ、前記光束拡大手段からの光の反射光と合成
    することを特徴とする偏光方向変換照明装置。
  12. 【請求項１２】 偏光選択装置により分解された光のう
    ち、片方の光の偏光方向を変換し、さらに光束の幅を変
    換後、前記片方の光の光軸が中央部に設けられた微小反
    射面を通る位置に設けられた反射鏡により合成されるこ
    とを特徴とする偏光方向変換照明装置。
  13. 【請求項１３】 光源から発せられた光を平行光に変換
    する平行光変換手段と、前記平行光変換手段から出射を
    した光を入射して偏光方向により光路を分けて出射する
    偏光選択手段と、前記偏光選択手段から出射された一方
    の光の偏光方向を変換する偏光変換手段と、前記偏光変
    換手段から出射された光の光束を小さくする光束変換手
    段と、前記光束変換手段から出射された光を反射する光
    路変換手段とを備え、前記光路変換手段は前記偏光選択
    手段から出射される他の偏光方向の光の光軸上に相当す
    る位置に配置され、また前記光路変換手段で反射された
    光と前記他の偏光方向の光とを合成することを特徴とす
    る偏光方向変換照明装置。
  14. 【請求項１４】 光源から発せられた光を平行光に変換
    する平行光変換手段と、前記平行光変換手段から出射を
    した光を入射して偏光方向により光路を分けて出射する
    偏光選択手段と、前記偏光選択手段から出射された一方
    の光の偏光方向を変換する偏光変換手段と、前記偏光選
    択手段から出射された他方の光の光束を拡大する光束変
    換手段と、前記偏光変換手段から出射された光を反射す
    る光路変換手段とを備え、前記光路変換手段で反射した
    光と前記光束変換手段から出射された光を合成すること
    を特徴とする偏光方向変換照明装置。
  15. 【請求項１５】 偏光選択手段により偏光方向に応じて
    分解された光のうち、片方の光の偏光方向と光束幅を変
    換し、前記偏光選択手段から出射する他方の光を分割し
    て２次光源を多数作成して出射したものと合成すること
    を特徴とする偏光方向変換照明装置。
  16. 【請求項１６】 光源から発せられた光を入射して偏光
    方向により光路を分けて出射する偏光選択手段と、前記
    偏光選択手段から出射された一方の光の偏光方向変換す
    る偏光変換手段と、前記偏光変換手段の前段または後段
    に光の光束幅を小さくする光束変換手段と、前記偏光変
    換手段または前記光束変換手段から出射した光を反射す
    る光路変換手段と、前記偏光選択手段から出射する光を
    分割するインテグレータ手段とを備え、前記インテグレ
    ータ手段から出射する光と前記光路変換手段で反射され
    た光とを合成することを特徴とする偏光方向変換照明装
    置。
  17. 【請求項１７】 光源から発せられた光を入射して偏光
    方向により光路を分けて出射する偏光選択手段と、前記
    偏光選択手段から出射された一方の光の偏光方向変換す
    る偏光変換手段と、前記偏光変換手段の前段または後段
    に光の光束幅を小さくする光束変換手段と、前記偏光変
    換手段または前記光束変換手段から出射した光を反射す
    る光路変換手段と、前記偏光選択手段から出射する光を
    分割するインテグレータ手段とを備え、前記偏光選択手
    段は一方の偏光光を複数方向の光路に分けて出射し、前
    記インテグレータ手段から出射する光と複数の前記光路
    変換手段で反射された光とを合成することを特徴とする
    偏光方向変換照明装置。
  18. 【請求項１８】 偏光選択手段により偏光方向に応じて
    分解された光のうち、片方の光の偏光方向と光束幅を変
    換し、前記偏光選択手段から出射する他方の光を分割し
    て２次光源を多数作成して出射したものと合成し、この
    合成光を画像表示手段を通過させ画像を拡大投射する投
    写型画像表示装置。
  19. 【請求項１９】 光源から発せられた光を入射して偏光
    方向により光路を分けて出射する偏光選択手段と、前記
    偏光選択手段から出射された一方の光の偏光方向変換す
    る偏光変換手段と、前記偏光変換手段の前段または後段
    に光の光束幅を小さくする光束変換手段と、前記偏光変
    換手段または前記光束変換手段から出射した光を反射す
    る光路変換手段と、前記偏光選択手段から出射する光を
    分割するインテグレータ手段とを備え、前記インテグレ
    ータ手段から出射する光と前記光路変換手段で反射され
    た光とを合成し、さらにこの合成光を通過させる画像表
    示手段と、前記画像表示手段を通過した光を拡大投射す
    る投射レンズを備えた投写型画像表示装置。
  20. 【請求項２０】 偏光選択手段により偏光方向に応じて
    分解された光のうち、片方の光を分割して２次光源を多
    数作成し、偏光方向と光束幅を変換し、前記偏光選択手
    段から出射する他方の光と合成することを特徴とする偏
    光方向変換照明装置。
  21. 【請求項２１】 光源から発せられた光を入射して偏光
    方向により光路を分けて出射する偏光選択手段と、前記
    偏光選択手段から出射された一方の光の偏光方向変換す
    る偏光変換手段と、前記偏光変換手段の前段または後段
    に光を分割するインテグレータ手段と、前記偏光変換手
    段または前記インテグレータ手段からの光を反射する光
    路変換手段とを備え、前記光路変換手段は開口部を有
    し、前記開口部に前記偏光選択手段から出射する他方の
    光を通過させ、反射する光と合成することを特徴とする
    偏光方向変換照明装置。
  22. 【請求項２２】 光源から発せられた光を入射して偏光
    方向により光路を分けて出射する偏光選択手段と、前記
    偏光選択手段から出射された一方の光の偏光方向変換す
    る偏光変換手段と、前記偏光変換手段の前段または後段
    に光を分割するインテグレータ手段と、前記偏光変換手
    段または前記インテグレータ手段からの光を反射する光
    路変換手段とを備え、前記光路変換手段は開口部を有
    し、前記開口部に前記偏光選択手段から出射する他方の
    光を通過させ、反射する光と合成し、さらにこの合成光
    を通過させる画像表示手段と、前記画像表示手段を通過
    した光を拡大投射する投射レンズを備えた投写型画像表
    示装置。
  23. 【請求項２３】 インテグレータ手段は複数のマイクロ
    レンズから構成される事を特徴とする請求項１６、請求
    項１７、請求項２１に記載の偏光方向変換照明装置。
  24. 【請求項２４】 インテグレータ手段は複数のマイクロ
    レンズから構成される事を特徴とする請求項１９、請求
    項２２に記載の投写型画像表示装置。
JP8051242A 1995-06-02 1996-03-08 偏光方向変換照明装置および投写型画像表示装置 Pending JPH0950000A (ja)

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