JPH10227913A

JPH10227913A - 偏光分離装置、偏光照明装置、投写型表示装置および偏光分離装置の製造方法

Info

Publication number: JPH10227913A
Application number: JP9031593A
Authority: JP
Inventors: Yoshito Miyatake; 義人宮武; Shinya Mito; 真也三戸
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-02-17
Filing date: 1997-02-17
Publication date: 1998-08-25

Abstract

(57)【要約】【課題】自然光を偏光方向の異なる２つの偏光成分を
互いに異なる方向に出射する薄型の偏光分離装置を提供
する。【解決手段】入射側プリズム４１の斜面に偏光分離膜
４２を蒸着したものと出射側プリズム４３とを透明接着
剤４４で接着した複数の偏光分離素子４５を透明接着剤
４６で接着して板状に構成される。出射側プリズム４３
の屈折率は入射側プリズム４１の屈折率より低い。自然
光が光軸に沿って入射側プリズム４１に入射すると、Ｐ
偏光成分は偏光分離膜４２を透過して光軸からずれた方
向に出射し、Ｓ偏光成分は偏光分離膜４２で反射し、隣
接する偏光分離膜４２で反射されて光軸と平行に出射す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自然光を進行方向
の異なる２つの直線偏光に分離する偏光分離装置、その
偏光分離装置を用いた照明光学装置、その照明光学装置
を用いた投写型表示装置、および偏光分離装置の製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】大画面映像を得るために、ライトバルブ
に映像信号に応じた光学像を形成し、その光学像に光を
照射し投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する方
法が従来よりよく知られている。最近では、ライトバル
ブとして液晶パネルを用いる投写型表示装置が注目され
ている（例えば、特開昭６２−１３３４２４号公報）。
液晶パネルは、高画質の投写画像を得るために、液晶材
料としてツイストネマティック（ＴＮ）液晶を用い、各
画素にスイッチング素子としてＴＦＴを設けたアクティ
ブマトリックス型を用い、赤用、緑用、青用として３枚
の液晶パネルを用いるのが主流となりつつある。また、
最近では、２枚のレンズアレイ板を組み合わせたインテ
グレータを用いて投写画像の照度均一性を向上させるこ
とが行われている。

【０００３】ＴＮ液晶とインテグレータを用いた投写型
表示装置の光学系の構成の従来例を図１２に示す。ラン
プ１１、凹面鏡１２、フィルタ１３で、光源１４が構成
され、ランプ１１から放射される光は凹面鏡１２により
平行に近い光に変換され、フィルタ１３により赤外光と
紫外光が除去される。光源１４から出た光は、入射側レ
ンズアレイ１５と出射側レンズアレイ１６とを組み合わ
せたインテグレータ１７に入射する。入射側レンズアレ
イ１５は同一の長方形開口を有する複数の正レンズ素子
１８を２次元状に配列したものであり、出射側レンズア
レイ１６は各正レンズ素子１８に対応する複数の正レン
ズ素子１９を２次元状に配列したものである。インテグ
レータ１７を出射した光は、ダイクロイックミラー２
０，２１と平面ミラー２２で構成される色分解光学系に
入射し、赤、緑、青の３原色の光に分解される。各原色
光は、それぞれフィールドレンズ２３，２４，２５、入
射側偏光板２６，２７，２８を透過した後に液晶パネル
２９，３０，３１に入射する。各正レンズ素子１８はラ
ンプ１１の発光体に対応する実像を対応する正レンズ素
子１９上に形成する。各正レンズ素子１９は、対応する
正レンズ素子１８の開口に対応する実像を各液晶パネル
２６，２７，２８上に形成し、それらの表示領域よりわ
ずかに大きい領域を照明する。入射側レンズアレイ１５
上の全体の輝度むらに比べて正レンズ素子１８内の輝度
むらが小さいことと、出射側レンズアレイ１６が物体を
１８０°回転した実像を形成する作用により、液晶パネ
ル２９，３０，３１上に形成されるの照度均一性が良好
になるために、最終的に投写画像の照度分布が均一化さ
れる。液晶パネル２９，３０，３１には映像信号に応じ
て透過率の変化として光学像が形成される。液晶パネル
２９，３０，３１からの出射光は、それぞれ出射側偏光
板３２，３３，３４を透過した後、ダイクロイックミラ
ー３５，３６と平面ミラー３７で構成される色合成光学
系により１つの光に合成された後に投写レンズ３８に入
射し、３つの液晶パネル２９，３０，３１上の光学像は
投写レンズ３８によりスクリーン上に拡大投写される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図１２に示した投写型
表示装置に用いられるＴＮ液晶パネルは、入射側に偏光
板が必要である。入射側偏光板は、光源から出射する自
然光を直線偏光に変換するために用いられるが、入射光
の約半分を吸収するので装置全体の光利用効率が低いと
いう問題がある。

【０００５】この問題を解決するために、自然光を直線
偏光に変換する偏光分離装置とインテグレータを組み合
わせた光学系が提案されている。例えば、特開平８−２
３４２０５号公報には、直角プリズムとテーパー状ガラ
ス板の間に偏光分離膜を設け、テーパー状ガラス板の反
対側面に反射膜を設け、直角プリズムの出射側に入射側
レンズアレイを配置し、その出射光が出射側レンズアレ
イに入射するように構成された偏光分離装置が開示され
ている。しかし、この偏光分離装置は、直角プリズムが
かなり大きくなるために、高コストになるという問題が
あった。また、テーパー状ガラス板は場所により２つの
偏光成分の光の光路差が異なるため、出射側レンズアレ
イ上において２つの偏光成分の光をうまく分離できない
領域が発生し、効率があまり高くないという問題があっ
た。

【０００６】特開平８−２３４２０５号公報には、複数
のプリズム素子を平板状に組み合わせた偏光分離装置を
用い、光源から出射する自然光を偏光方向が直交する２
つの偏光成分の光に分離し、２つの偏光成分の光を異な
る方向に出射させ、２つの偏光成分の光が出射側レンズ
アレイの各正レンズ素子の異なる位置を透過するように
した構成も開示されている。しかし、偏光分離装置の構
成が複雑であり、組み立てにくいという問題があった。

【０００７】また、特開平６−２０２０９４号公報に
は、鋸歯状プリズムアレイ基板に屈折率異方性を有する
材料を接合した薄型の偏光分離素子と、インテグレータ
とを組み合わせた偏光変換光学系が開示されている。こ
の偏光分離素子は偏光方向により境界面の屈折率差が異
なるために、出射光線の進む方向を常光線と異常光線と
でずらすことができる。しかし、この偏光分離素子は屈
折率異方性材料として使い易いものがないという問題が
ある。

【０００８】その他、光源の直後に偏光ビームスプリッ
タを配置し、光源から出射する自然光を２つの直線偏光
成分に分離し、一方の成分は１／２波長板や90°ＴＮ液
晶により偏波面を90°回転させ、光線の進行方向を他方
の光線の光線進行方向と平行にし、この２つの成分を液
晶パネルに入射させる偏光変換光学系（例えば、特開昭
６３−２７１３１３号公報、特開昭６３−１６８６２２
号公報）、２枚の平面ミラーを用いた偏光変換光学系
（例えば、特開昭６３−１９７９１３号公報）も提案さ
れている。しかし、いずれの偏光分離装置も光路長が長
いために、インテグレータと組み合わせた場合に効率が
あまり向上しないという問題があり、またセット全体が
大きくなるという問題があった。

【０００９】本発明は、自然光を進行方向の異なる２つ
の直線偏光に分離する偏光分離装置、この偏光分離装置
を用いた効率が高く照度均一性の良好な偏光照明装置、
この偏光照明装置を用いたコンパクトで明るく照度均一
性が良好な投写画像を表示する投写型表示装置を提供す
ることを目的とする。また、本発明は、上記の偏光分離
装置の製造方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明の偏光分離装置は、自然光を偏光方向が直交する
２つの偏光成分の光に分離する複数の偏光分離膜と、断
面が鋸歯状になるように断面が三角形状の入射側プリズ
ムを配列した入射側プリズムアレイと、断面が鋸歯状に
なるように断面が三角形状の出射側プリズムを配列した
出射側プリズムアレイとを備え、前記入射側プリズムの
屈折率と前記出射側プリズムの屈折率とは異なり、前記
各偏光分離膜が前記入射側プリズムの斜面と前記出射側
プリズムの斜面とで挟まれるように構成したものであ
る。

【００１１】本発明の第１の偏光照明装置は、自然光を
略平行に出射する光源と、前記光源からの出射光が入射
する上記偏光分離装置と、前記偏光分離装置の出射側近
傍に配置される入射側レンズアレイと、前記入射側レン
ズアレイからの出射光が入射する出射側レンズアレイ
と、前記出射側レンズアレイの入射側または出射側の近
傍に配置され前記２つの偏光成分の光を偏光方向が揃っ
た光に変換する偏光方向補正手段とを備え、前記入射側
レンズアレイは複数の入射側レンズを二次元状に配列し
たものであり、前記出射側レンズアレイは前記入射側レ
ンズと対をなす複数の出射側レンズを二次元状に配列し
たものであり、前記各入射側レンズを通過した前記２つ
の偏光成分の光は対応する前記出射側レンズの開口の異
なる位置に収束し、前記出射側レンズは前記入射側レン
ズの開口の実像を被照射領域の近傍に形成し、前記偏光
方向補正手段は前記出射側レンズの開口上の前記２つの
偏光成分のうちの一方の偏光方向を全く変えないかまた
は所定の角度αだけ回転させ他方の偏光方向を略（α＋
９０°）または略（α−９０°）回転させ、被照射領域
に直線偏光に近い光が照射されるようにしたものであ
る。

【００１２】本発明の第２の偏光照明装置は、自然光を
略平行に出射する光源と、前記光源からの出射光が入射
する入射側レンズアレイと、前記入射側レンズアレイか
らの出射光が入射する上記偏光分離装置と、前記偏光分
離装置の出射光が入射する出射側レンズアレイと、前記
出射側レンズアレイの入射側または出射側の近傍に配置
され前記２つの偏光成分の光を偏光方向が揃った光に変
換する偏光方向補正手段とを備え、前記入射側レンズア
レイは複数の入射側レンズを二次元状に配列したもので
あり、前記出射側レンズアレイは前記入射側レンズと対
をなす複数の出射側レンズを二次元状に配列したもので
あり、前記各入射側レンズを通過した前記２つの偏光成
分の光は対応する前記出射側レンズの開口の異なる位置
に収束し、前記偏光方向補正手段は前記出射側レンズの
開口上の前記２つの偏光成分のうちの一方の偏光方向を
全く変えないか所定の角度αだけ回転させ他方の偏光方
向を略（α＋９０°）または略（α−９０°）回転さ
せ、被照射領域に直線偏光に近い光が照射されるように
したものである。

【００１３】本発明の投写型表示装置は、上記第１また
は第２の偏光照明装置と、前記偏光照明装置からの出射
光を受け偏光状態の変化として光学像を形成するライト
バルブと、前記ライトバルブからの出射光が入射し前記
光学像を投写する投写レンズとを備え、前記偏光照明装
置の出射光の偏光方向は前記ライトバルブが最大透過率
となるときに前記投写レンズからの出力光が略最大とな
るように設定したものである。

【００１４】本発明の偏光分離装置の製造方法は、複数
の第１の材質の透明平板と複数の第２の材質の透明平板
とを略同一の厚さに加工する第１の工程と、前記第１の
材質の透明平板および前記第２の材質の透明平板に偏光
分離膜を着ける第２の工程と、前記第１の材質の透明平
板および前記第２の材質の透明平板が交互に重なるよう
に透明接着剤により接着して第１の結合体を作成する第
３の工程と、前記第１の結合体を接合面に対して所定の
角度となるように複数個に切断し切断面を研磨して第２
の結合体を作成する第４の工程と、前記偏光分離膜が平
行で前記第１の材質の部材が前記第２の結合体の研磨面
の法線方向に並ぶように複数の前記第２の結合体を透明
接着剤により接着して第３の結合体を作成する第５の工
程と、前記偏光分離膜が含まれるように前記第３の結合
体を切断し切断面を研磨する第６の工程とを備えたもの
である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図１２を用いて説明する。

【００１６】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１における偏光分離装置の構成を示したものであり、
同図において、４１は入射側プリズム、４２は偏光分離
膜、４３は出射側プリズム、４４は透明接着剤、４５は
偏光分離素子、４６は透明接着剤、４９，５０は反射防
止膜である。

【００１７】この偏光分離装置は、図２に示すように、
入射側プリズム４１の斜面に偏光分離膜４２を蒸着した
ものと出射側プリズム４３とを透明接着剤４４で接着し
た複数の偏光分離素子４５を透明接着剤４６で接着した
ものである。２つのプリズム４１，４３はいずれも断面
が直角二等辺三角形であり、偏光分離素子４５は断面が
正方形となっている。入射側プリズム４１の入射側面４
７はすべて面一であり、各出射側プリズム４３の出射側
面４８もすべて面一となっている。偏光分離膜４２は、
低屈折率膜と高屈折率膜とを交互に積層したものであ
り、出射側プリズム４３の屈折率は入射側プリズム４１
の屈折率より低い。入射側プリズム４１の入射側面４７
と出射側プリズム４３の出射側面４８には、それぞれ反
射防止膜４９，５０が蒸着されている。透明接着剤４６
の屈折率は、出射側プリズム４４の屈折率よりわずかに
低い。

【００１８】偏光分離装置の作用を図３を用いて説明す
る。自然光５１が光軸５２に沿って偏光分離装置に入射
すると、入射側プリズム４１を透過し、偏光分離膜４２
に入射する。偏光分離膜４２はＰ偏光成分の大部分を透
過させ、Ｓ偏光成分の大部分を反射させる。出射側プリ
ズム４３の屈折率が入射側プリズム４１の屈折率より低
いため、Ｐ偏光成分の光５３は光軸５１に対して斜めの
方向５４に沿って出射する。偏光分離膜４２が互いに平
行に配置されているので、Ｓ偏光成分の光５５は、偏光
分離膜４２で反射され、さらに隣接する偏光分離膜４２
で反射され、光軸５２と平行に出射する。こうして、偏
光分離装置からＰ偏光成分の光５３とＳ偏光成分の光５
５とが平行からずれて出射する。

【００１９】図１に示した偏光分離装置は効率を高くす
るために、次のように、全反射をうまく利用している。

【００２０】光軸５２に対して斜めに入射側プリズム４
１に入射した光の一部は透明接着剤４６に入射しようと
するが、透明接着剤４６の屈折率が入射側プリズム４１
の屈折率より低く、その境界面で全反射を生じるので、
入射側プリズム４１に入射した光は必ず偏光分離膜４２
に入射する。

【００２１】偏光分離膜４２を透過したＰ偏光成分の光
は光軸５１に対してずれた方向に進み、Ｐ偏光成分の大
部分の光は透明接着剤４６に入射しないで出射側プリズ
ム４３から出射し、Ｐ偏光成分の一部の光は透明接着剤
４６で全反射した後に出射側プリズムから出射する。前
者の光は方向５４を中心とするある角度範囲に出射する
が、後者の光もこの角度範囲に出射する。なお、出射側
プリズム４３の屈折率が入射側プリズム４１の屈折率よ
り高い場合には、偏光分離膜４２を透過したＰ偏光成分
の光の一部が出射側プリズム４３と透明接着剤４６との
境界面で全反射し、Ｐ偏光成分の光の大部分が出射する
角度範囲とは異なる角度範囲にＰ偏光成分の光の一部が
出射するという不都合を生じる。

【００２２】偏光分離膜４２で反射して光軸５２と垂直
な方向に沿って進むＳ偏光成分の光の一部は、入射側プ
リズム４１の入射側面４７と、出射側プリズム４３の出
射側面４８に入射するが、いずれもそこで全反射した後
に隣接する偏光分離膜４２に入射する。また、偏光分離
膜４２で反射されて光軸５２に沿って出射側プリズム４
３中を進むＳ偏光成分の光の一部は透明接着剤４６に入
射するが、そこで全反射した後に出射側面４８から出射
する。このとき、偏光分離膜４２と光軸５２のなす角が
４５°であるため、偏光分離装置から出射するＳ偏光成
分の光５３と光軸５２のなす角は、入射する自然光５１
と光軸５２のなす角と同一となる。

【００２３】こうして、図１に示した偏光分離装置は、
入射した自然光を効率良くＳ偏光成分の光とＰ偏光成分
の光とに分離することができる。効率を高くするために
は、入射側プリズム４１と出射側プリズム４３をいずれ
も直角二等辺三角形とし、入射側プリズム４１と出射側
プリズム４３の透明接着剤４６に接する面を光軸５２と
平行にし、透明接着剤４６の屈折率を出射側プリズム４
３の屈折率より低くし、各入射側プリズム４１の入射側
面４７と各出射側プリズム４３の出射側面４８とをいず
れも１つの平面に揃えるとよい。

【００２４】入射側プリズム４１の屈折率をｎ₁、出射
側プリズム４３の屈折率をｎ₂、透明接着剤４６の屈折
率をｎ_A とすると、入射側プリズム４１と透明接着剤４
６とが接する面の全反射臨界角θ_1T、出射側プリズム
４３と透明接着剤４６とが接する面の全反射臨界角θ
_2Tは、次のようになる。

【００２５】

【数１】

【００２６】

【数２】

【００２７】（数１），（数２）を利用して、有効な光
がすべて全反射するように、透明接着剤４６の屈折率を
出射側プリズム４３の屈折率よりわずかに低くすればよ
い。透明接着剤４４，４６は同一としてもよく、この場
合に透明接着剤４２の屈折率と出射側プリズム４３の屈
折率との差が大き過ぎるとＰ偏光成分の光に対する透過
率が低下するので、透明接着剤４４，４６の屈折率は出
射側プリズム４３の屈折率よりわずかに低くするとよ
い。

【００２８】偏光分離素子４５の数を多くすれば偏光分
離装置を薄くできる。これは、後述するように、偏光分
離装置とインテグレータとを組み合わせる場合に非常に
都合が良い。

【００２９】偏光分離膜４２の偏光分離特性について説
明する。偏光分離膜４２の各層の境界面において入射角
と屈折角がブリュースタ角となるとき、１つの境界面の
Ｐ偏光成分の透過率が理想的には１００％となり、Ｓ偏
光成分の透過率が１００％より低い値となる。そのた
め、偏光分離膜４２の層数を多くすれば、Ｐ偏光透過率
を１００％に近い値とし、Ｓ偏光透過率を非常に低くす
ることができる。さらに、偏光分離膜４２の各層の厚さ
を最適化することにより、光の干渉を利用して、Ｓ偏光
反射率を１００％に近くすることができる。

【００３０】入射側プリズム４１の屈折率をｎ₁ 、出射
側プリズム４３の屈折率をｎ₂ 、入射側プリズム４１中
における基準入射角（偏光分離膜４２の法線と光軸５２
とのなす角）をθ₁、出射側プリズム４４中における基
準出射角をθ₂ とすると、スネルの法則により次の関係
が成り立つ。

【００３１】

【数３】

【００３２】偏光分離膜４２の各層の境界面において入
射角と屈折角がブリュースタ角となるためには、次の条
件を満足する必要がある。

【００３３】

【数４】

【００３４】

【数５】

【００３５】（数３），（数４），（数５）より、次式
が得られる。

【００３６】

【数６】

【００３７】前述のように、入射側プリズム４１は直角
二等辺三角形とするのが望ましいので、入射光線が光軸
５２に沿って偏光分離装置に入射するとき、入射側プリ
ズム４１中における偏光分離膜４２への入射角はθ₁＝4
5°となる。そこで、（数６）にθ₁＝４５°を代入する
と、次のようになる。

【００３８】

【数７】

【００３９】Ｓ偏光の高反射率帯の波長帯域を広くする
には、ｎ_H／ｎ_Lが大きいほど有利となるので、低屈折
率膜の屈折率をできるだけ低く、高屈折率膜の屈折率を
できるだけ高くすると良い。低屈折率膜として、フッ化
マグネシウム（ＭｇＦ₂：ｅ線における屈折率１．３
９）、二酸化シリコン（ＳｉＯ₂：ｅ線における屈折率
１．４６）、高屈折率膜として五酸化タンタル（Ｔａ₂
Ｏ₅：ｅ線における屈折率２．００）、二酸化チタン
（ＴｉＯ₂：ｅ線における屈折率２．２５）などがあ
る。（数７）にｎ_L ，ｎ_H を代入すると、入射側プリズ
ム４１の最適な屈折率が求まる。この屈折率と（数３）
の両端の式を用いると、出射側プリズム４３の屈折率ｎ
₂と出射側プリズム４３中における屈折角θ₂の関係が
決まる。

【００４０】なお、偏光分離膜４２のＳ偏光の光に対す
る分光透過率特性は、光線が入射側プリズム４１から偏
光分離膜４２に入射する場合と、光線が出射側プリズム
４３から偏光分離膜４２に入射する場合とで異なる。こ
れは、偏光分離膜４２に入射するときの入射角は同一で
あるが、入射側プリズム４１と出射側プリズム４３とで
屈折率が異なるために生じ、後者のＳ偏光反射率の高反
射率帯の波長帯域が前者のそれよりも長波長側にずれ
る。偏光分離装置のＳ偏光の光に対する透過効率は、前
者のＳ偏光反射率と後者のＳ偏光反射率との積が支配的
であるので、両者のＳ偏光反射率の高反射率帯の波長帯
域を少し広くする必要がある。

【００４１】図１に示した偏光分離装置の具体例につい
て説明する。外形寸法は７０ｍｍ×７０ｍｍであり、５
ｍｍ角の偏光分離素子４２を１４個用いて構成してい
る。入射側プリズム４１はショット社の光学ガラスＳＳ
Ｋ５（ｅ線における屈折率１.６６２）、出射側プリズ
ム４３はショット社の光学ガラスＢａＫ４（ｅ線におけ
る屈折率１.５７１）であり、偏光分離膜４２は、偏光
分離膜の応力、性能安定性を考慮して、低屈折率膜とし
て二酸化シリコン、高屈折率膜として五酸化タンタルを
用いている。透明接着剤４２，４６は屈折率が１．５３
の紫外線硬化接着剤を用いている。

【００４２】空気中から入射側プリズム４１に垂直に光
線が入射するとき、入射側プリズム４１中における偏光
分離膜４２への入射角はθ₁＝４５°、出射側プリズム
４３中における屈折角はθ₂＝４８．４°となり、偏光
分離膜４２の前後で光線が３．４°だけ曲がる。また、
出射側面４８における入射角は３．４°、屈折角は５．
４°となる。従って、Ｓ偏光成分の光とＰ偏光成分の光
とを５．４°だけ異なる方向に出射することになる。

【００４３】（数１），（数２）を利用すると、透明接
着剤４２，４６の屈折率が１．５３の場合、θ_1T＝６
７．０°、θ_2T＝７６．９°であり、境界面に入射する
光を全反射させるのに十分な大きさとなる。

【００４４】偏光分離膜４２の構成を表１に、偏光分離
膜４２の分光透過率特性を図４に示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】点線は入射角がθ₁＝45°の場合のＰ偏光
透過率、破線は入射角がθ₁＝45°の場合のＳ偏光反射
率、実線は入射角がθ₂＝４５°の場合のＳ偏光反射率
である。

【００４７】入射側面４７に施す反射防止膜４９の構成
と、出射側面４８に施す反射防止膜５０の構成を表２に
示す。

【００４８】

【表２】

【００４９】入射側プリズムの４１の屈折率と出射側プ
リズム４３の屈折率の差が大きくないので、両方の反射
防止膜４９，５０は同一の構成としている。直線偏光の
光が光軸５２に沿って空気中から入射側プリズム４１に
入射する場合の偏光分離装置の透過効率の分光特性を図
５に示す。図５において、実線はＳ偏光の特性、点線は
Ｐ偏光の特性を表し、Ｓ偏光については２種類の反射防
止膜の各透過率、偏光分離膜の入射側プリズムから入射
する場合のＳ偏光反射率、偏光分離膜の出射側プリズム
から入射する場合のＳ偏光反射率の積であり、Ｐ偏光に
ついては２種類の反射防止膜の透過率、偏光分離膜のＰ
偏光透過率の積となっている。図５より、偏光分離装置
の透過効率が高いことが分かる。

【００５０】以上のように、上記の偏光分離装置は、図
５から分かるように、自然光が入射すると、Ｓ偏光成分
とＰ偏光成分とをわずかに異なる方向に効率良く出射さ
せることができ、また、光軸方向の厚さが薄いのでＳ偏
光成分とＰ偏光成分の光路差を小さくすることができ
る。

【００５１】図１に示した偏光分離装置の製造方法につ
いて図６を用いて説明する。図６において、ハッチング
のある部材は高屈折率ガラス部材を示し、ハッチングの
ない部材は低屈折率ガラス部材を示し、偏光分離膜４
２、透明接着剤４４，４６は省略している。

【００５２】(1)入射側プリズムに適した屈折率を有す
る複数の高屈折率ガラス板５１と、出射側プリズムに適
した屈折率を有する複数の低屈折率ガラス板５２とを用
意し、すべて所定の厚さになるように加工した後、両面
を研磨する。

【００５３】(2)図６(a)に示すように、高屈折率ガラス
板５１と低屈折率ガラス板５２のそれぞれ一方の面に偏
光分離膜５３を蒸着する。

【００５４】(3)図６(b)に示すように、高屈折率ガラス
板５１と低屈折率ガラス板５２が交互に重なり、間に偏
光分離膜５３が挟まれるように、高屈折率ガラス板５１
と低屈折率ガラス板５２とを透明接着剤により順に接着
し、第１の結合体５５を作成する。接着するとき、ガラ
ス板の厚さ分だけずらして重ねると無駄が少ない。ま
た、一方の端に位置するガラス板は偏光分離膜５３の着
いていないものを用いることができる。

【００５５】(4)図６(c)に示すように、第１の結合体５
５を接合面に対して４５°をなす平面で複数個に切断
し、所定の厚さに加工した後、両面を研磨して第２の結
合体５６を作成する。

【００５６】(5)図６(d)に示すように、高屈折率ガラス
板５１による断面が菱形の部材５７が第２の結合体５６
の研磨面の法線方向に並ぶように、複数の第２の結合体
５６を透明接着剤により接着して第３の結合体５９を作
成する。

【００５７】(6)図６(e)に示すように、すべての偏光分
離膜５３が含まれるように、第３の結合体５９を切断
し、偏光分離膜５３が欠けない程度に両面を研磨し、第
４の結合体６０を作成する。

【００５８】(7)図６(f)に示すように、入射側面４７と
出射側面４８にそれぞれ反射防止膜４９，５０を蒸着す
る。

【００５９】この製造方法を用いると、光軸方向の厚さ
が薄くても各プリズムの稜線をきれいなエッジに加工す
ることができるので、無効領域を非常に小さくすること
ができ、しかも量産性が良い。

【００６０】（実施の形態２）図７は本発明の実施形態
２における偏光照明装置の構成を示したものであり、同
図において、６１は光源、６２は偏光分離装置、６３は
入射側レンズアレイ、６４は出射側レンズアレイ、６５
は偏光方向補正板、６６は正レンズ、６７は被照射領域
である。

【００６１】偏光照明装置は、光源６１、偏光分離装置
６２、入射側レンズアレイ６３、出射側レンズアレイ６
４、偏光方向補正板６５、正レンズ６６で構成され、所
定の位置に配置された被照射領域６７を照明するように
している。入射側レンズアレイ６３、出射側レンズアレ
イ６４、正レンズ６６とでインテグレータが構成されて
いる。

【００６２】光源６１は、ランプ６８、凹面鏡６９、フ
ィルタ７０で構成されている。凹面鏡６９は放物面鏡で
あり、ガラス製基材の内面に可視光を反射し、赤外光を
透過させる光学多層膜を蒸着したものである。ランプ６
８は発光体の中心が凹面鏡６９の焦点７２に位置するよ
うに配置されている。フィルタ７０は、ガラス基板の一
方の面に可視光を透過させ、赤外光と紫外光とを反射さ
せる光学多層膜を蒸着し、他方の面に反射防止膜を蒸着
したものである。ランプ６８から放射される自然光は、
凹面鏡６９により平行に近い光に変換され、フィルタ７
０により可視光だけが透過した後、偏光分離装置６２に
入射する。

【００６３】偏光分離装置６２は、図１に示した偏光分
離装置と同一である。光源６１から出射する平行光に近
い光が光軸７５に沿って偏光分離装置６２に入射する
と、Ｓ偏光の光７６が光軸７５に沿って出射し、Ｐ偏光
の光７７が光軸７５から角度αだけ傾斜した方向に沿っ
て出射する。Ｓ偏光の光７６とＰ偏光の光７７とは、い
ずれも平行に近い光のまま異なる方向に出射し、いずれ
も入射側レンズアレイ６３に入射する。

【００６４】入射側レンズアレイ６３は入射側面に正レ
ンズとして機能する入射側レンズ７８を複数個配列した
ものであり、各レンズ素子７８は被照射領域６７の有効
領域と相似の形状ですべて同一の寸法となっている。出
射側レンズアレイ６４は出射側面に正レンズとして機能
する出射側レンズ７９を複数個配列したものである。各
入射側レンズ７８の光軸８０は互いに平行で、対応する
出射側レンズ７９の光軸と一致している。入射側レンズ
７８の焦点は対応する出射側レンズ７９の近傍に位置す
る。各出射側レンズ７９の焦点距離は、対応する入射側
レンズ７８の開口が被照射領域６７上に形成されるよう
に設定されている。入射側レンズアレイ６３は、偏光分
離装置６２から出射するＳ偏光の光７６の進行方向とＰ
偏光の光７７の進行方向とを２等分する方向が入射側レ
ンズアレイ６３の各入射側レンズ７８の光軸８０と平行
となるように配置されている。

【００６５】偏光分離装置６２から出射するＳ偏光の光
７６とＰ偏光の光７７とは、いずれも各入射側レンズ７
８に入射し、出射側レンズ７９上にランプ６８の発光体
に対応するそれぞれの実像を形成する。Ｓ偏光の光７６
とＰ偏光の光７７がいずれも入射側レンズ７８の光軸８
０に対して斜め方向から入射されるので、出射側レンズ
７９上ではその中心から互いに反対方向に離れた位置に
ランプ６８の発光体に対応する実像が形成される。

【００６６】出射側レンズアレイ６４の出射側近傍に
は、偏光方向補正板６５が配置されている。偏光方向補
正板６５はＳ偏光の光が通過する領域にのみ１／２波長
板８３を貼り付けたものである。各出射側レンズ７９を
出射したＳ偏光の光は１／２波長板８３により偏光方向
が90°回転され、各出射側レンズ７９を出射したＰ偏光
の光は１／２波長板８３を通過しないので、偏光方向補
正板６５を通過した後の光は偏光方向が揃った直線偏光
に近い光となる。各出射側レンズ７９は対応する入射側
レンズ７８の開口の拡大された実像を被照射領域６７に
形成しようとする。

【００６７】出射側レンズアレイ６４の出射側近傍に正
レンズ６６が配置され、正レンズ６６の焦点距離は、そ
の焦点が被照射領域６７の近傍に位置するように設定さ
れている。そのため、各出射側レンズ７９により形成さ
れる各入射側レンズ７８の開口の拡大像が被照射領域６
７上で互いに重なり合う。各入射側レンズ７８内の輝度
分布は入射側レンズアレイ６３内の輝度分布に比べて変
化が小さいので、被照射領域６７上では照度分布が平坦
になる。

【００６８】こうして、本発明の偏光照明装置を用いる
と、被照射領域６７に、照度分布が均一に近く、直線偏
光に近い光を効率良く照射することができる。

【００６９】１／２波長板８３として、光学結晶、延伸
樹脂フィルムなどが考えられる。光学結晶は高コストで
あるので、延伸樹脂フィルムを用いると良い。樹脂延伸
フィルムは使用上限温度が低いので、必要であれば、冷
却ファンにより強制冷却すると良い。

【００７０】偏光方向補正板６５は、Ｓ偏光の光が通過
する領域とＰ偏光の光が通過する領域の両方に１／２波
長板を貼り付けてもよい。この場合、前者の１／２波長
板は偏光方向を角度αだけ回転し、後者の１／２波長板
は偏光方向を（α＋９０°）または（α−９０°）だけ
回転するように、１／２波長板の遅相軸の方向を所定の
方向設定する必要がある。

【００７１】偏光方向補正板６５を用いる代わりに、出
射側レンズアレイ６４の各出射側レンズ７９の入射側ま
たは出射側の平面に１／２波長板を貼ってもよい。

【００７２】偏光分離板装置６２に用いる透明接着剤
は、その使用上限温度を越えて使用すると透過率の低下
や剥離を招くので、使用上限温度を越えないようにする
必要がある。光源の光出力が大きい場合には、偏光分離
装置を冷却ファンにより強制冷却するとよい。

【００７３】（実施の形態３）図８は本発明の実施形態
３における偏光照明装置の構成を示したものであり、同
図において、６１は光源、６２は偏光分離装置、８５は
入射側レンズアレイ、６４は出射側レンズアレイ、６５
は偏光方向補正板、６６は正レンズ、６７は被照射領域
である。

【００７４】図８に示した偏光照明装置は、入射側レン
ズアレイ８５の構成と、光源６１の光軸７５と入射側レ
ンズアレイ８５の各入射側レンズ８６の光軸８７とが平
行となるように配置されている点で、図７に示した偏光
照明装置と異なる。入射側レンズアレイ８５を除いた構
成要素はすべて図７に示した構成要素と同一である。

【００７５】入射側レンズアレイ８５の各入射側レンズ
８６は、入射側レンズアレイ８５から出射するＳ偏光の
光８８の進行方向とＰ偏光の光８９の進行方向とを２等
分する方向が光軸７５と平行となるように、いずれも各
開口の中心に対して各光軸８７が偏心している。

【００７６】図８に示した構成では、実施の形態３にお
ける偏光照明装置と同様の作用、効果が得られ、さらに
光源６１から被照射領域６７までの構成要素がすべて一
軸上に配列されるので、構成要素を取り付ける筐体が図
７に示した構成より簡単になる。

【００７７】図８に示した構成において、入射側レンズ
アレイ８５を入射側が平面で出射側がレンズ面となるよ
うにし、偏光分離装置６２と入射側レンズアレイ８５と
を透明接着剤で接合してもよい。こうすると、偏光分離
装置６２の出射側と入射側レンズアレイ８５の入射側に
反射防止膜を形成する必要がなくなり、低コスト化でき
る。

【００７８】（実施の形態４）図９は本発明の実施形態
４における偏光照明装置の構成を示したものであり、同
図において、９１は光源、９２は入射側レンズアレイ、
９３は偏光分離装置、９４は出射側レンズアレイ、９５
は偏光方向補正板、９６は正レンズ、９７は被照射領域
である。

【００７９】図９に示した偏光照明装置は、入射側レン
ズアレイ９２の出射側に偏光分離装置９３が配置されて
いる点で、図７に示した偏光照明装置と基本的に異な
る。

【００８０】光源９１の構成は図７に示した光源６１の
構成と同一であり、光源９１から出射した自然光は、入
射側レンズアレイ９２、偏光分離装置９３、出射側レン
ズアレイ９４、偏光方向補正板９５、正レンズ９６の順
に透過し、被照射領域９７に到達する。

【００８１】入射側レンズアレイ９２は、図７に示した
入射側レンズアレイ６３と同様に、入射側面に正レンズ
として機能する入射側レンズ９８を複数個配列したもの
であり、各レンズ素子９８は被照射領域９７の有効領域
と相似の形状ですべて同一の寸法となっている。偏光分
離装置９３は、図１に示した偏光分離装置と同一であ
り、入射側レンズアレイ９２を出射した自然光が入射す
るとＳ偏光の光９９とＰ偏光の光１００が異なる方向に
出射する。出射側レンズアレイ９４は、図７に示した出
射側レンズアレイ６４と同様に、出射側面に正レンズと
して機能する出射側レンズ１０１を複数個配列したもの
である。入射側レンズアレイ９２の水平方向ピッチと出
射側レンズアレイ９４の水平方向のピッチとは互いに等
しく、各入射側レンズ９８の光軸は互いに平行で、対応
する出射側レンズ１０１の光軸と一致している。各出射
側レンズ１０１の光軸はその開口の中心に対して出射側
レンズアレイ９４の水平方向ピッチの３／４だけ偏心し
ている。入射側レンズ９８の焦点は対応する出射側レン
ズ１０１の近傍に位置し、各出射側レンズ１０１の焦点
は対応する入射側レンズ９８の近傍に位置し、正レンズ
９６の焦点は被照射領域９７の近傍に位置する。出射側
レンズアレイ９４の入射側には、Ｓ偏光の光が通過する
領域にのみ１／２波長板１０４が貼り付けられ、Ｓ偏光
の光９９は１／２波長板１０４により偏光方向が90°回
転される。

【００８２】光源９１から出射する自然光が入射側レン
ズアレイ９２に入射すると、各入射側レンズ９８は対応
する出射側レンズ１０１上に光源９１を構成するランプ
６８の発光体の実像を形成しようとする。入射側レンズ
アレイ９２から出射する自然光が偏光分離装置９３に入
射すると、Ｓ偏光の光９９は光軸７５に沿って進み、Ｐ
偏光の光１００は光軸７５からずれた方向に進み、各出
射側レンズ１０１上にランプ６８の発光体に対応するそ
れぞれの実像が形成される。Ｓ偏光の光９９は１／２波
長板１０４により偏光方向が９０°回転され、Ｐ偏光の
光１００は１／２波長板１０４を通過しないので、出射
側レンズアレイ９４には偏光方向が揃った直線偏光に近
い光が入射する。２つの偏光成分の光は、各出射側レン
ズ１０１により、それぞれ光軸７５と平行に出射し、正
レンズ９６に入射する。各出射側レンズ１０１は対応す
る入射側レンズ９８の開口の拡大された実像を無限遠に
互いに重なり合うように形成し、正レンズ９６は無限遠
の実像を物体としてそれに対応する像を被照射領域９７
上に形成する。そのため、各出射側レンズ１０１により
形成される各入射側レンズ９８の開口の拡大像が被照射
領域９７上で互いに重なり合う。各入射側レンズ９８内
の輝度分布は入射側レンズアレイ９２内の輝度分布に比
べて変化が小さいので、被照射領域９７上では照度分布
が平坦になる。

【００８３】こうして、本発明の偏光照明装置を用いる
と、被照射領域９７に、照度分布が均一に近く、直線偏
光に近い光を効率良く照射することができる。

【００８４】図９に示した構成において、入射側レンズ
アレイ９２と偏光分離装置９３とを透明接着剤により接
合してもよい。こうすると、入射側レンズアレイ９２の
出射側と偏光分離装置９３の入射側に反射防止膜を形成
する必要がなくなり、低コスト化できる。

【００８５】（実施の形態５）図１０は本発明の実施の
形態５における投写型表示装置の構成を示したものであ
り、同図において１２１は偏光照明装置、１２２，１２
３はダイクロイックミラー、１２４は平面ミラー、１２
６，１２７，１２８はフィールドレンズ、１３２，１３
３，１３４は液晶パネル、１３８，１３９はダイクロイ
ックミラー、１４０は平面ミラー、１４２は投写レンズ
である。

【００８６】偏光照明装置１２１は図８に示したものと
同一であり、光源６１、偏光分離装置６２、入射側レン
ズアレイ６３、出射側レンズアレイ６４、偏光方向補正
板６５、正レンズ６６で構成されている。

【００８７】偏光照明装置１２１を出射した光は、青反
射ダイクロイックミラー１２２、赤反射ダイクロイック
ミラー１２３、平面ミラー１２４で構成される色分解光
学系に入射し、赤、緑、青の原色光に分解される。色分
解光学系から出射する各原色光は、それぞれフィールド
レンズ１２６，１２７，１２８、入射側偏光板１２９，
１３０，１３１を透過した後、液晶パネル１３２，１３
３，１３４に入射する。３つの液晶パネル１３２，１３
３，１３４は、いずれもＴＮ液晶パネルであり、偏光状
態の変化として光学像を形成する。偏光照明装置１２１
から各液晶パネル１３２，１３３，１３４までの光路長
は赤、緑、青の各光路で等しく、入射側偏光板１２９，
１３０，１３１の各偏光軸は、偏光照明装置１２１から
出射する直線偏光の中心的な偏光方向に一致している。
各液晶パネル１３２，１３３，１３４からの出射光は、
それぞれ出射側側偏光板１３５，１３６，１３７を透過
し、青反射ダイクロイックミラー１３８、赤反射ダイク
ロイックミラー１３９、平面ミラー１４０で構成される
色合成光学系に入射して１つの光に合成された後、投写
レンズ１４２に入射する。こうして、液晶パネル１３
２，１３３，１３４に形成された光学像がスクリーン上
に拡大投写される。

【００８８】図１０に示した投写型表示装置は、偏光分
離装置６２、入射側レンズアレイ６３、出射側レンズア
レイ６４、偏光方向補正板６５、正レンズ６６の組み合
わせにより、光源６１から出射する自然光が効率良く直
線偏光に近い光に変換され、この直線偏光に近い光が入
射側偏光板１２９，１３０，１３１を高い透過率で透過
するので、効率は非常に高い。また、入射側偏光板１２
９、１３０、１３１に直線偏光に近い光が入射するの
で、入射側偏光板での光吸収が少なく、その分信頼性が
高くなるという利点もある。さらに、入射側レンズアレ
イ６３と出射側レンズアレイ６４により、投写画像の照
度均一性が良好にすることができる。

【００８９】（実施の形態６）図１１は本発明の実施の
形態６における投写型表示装置の構成を示したものであ
り、同図において１５１は偏光照明装置、１５２は平面
ミラー、１５３，１５４はダイクロイックミラー、１５
５は平面ミラー、１５６，１５７はリレーレンズ、１５
８，１５９は平面ミラー、１６０，１６１，１６２はフ
ィールドレンズ、１６６，１６７，１６８は液晶パネ
ル、１７２は色合成プリズム、１７３は投写レンズであ
る。

【００９０】偏光照明装置１５１は図８に示したものと
同一であり、光源６１、偏光分離装置６２、入射側レン
ズアレイ６３、出射側レンズアレイ６４、偏光方向補正
板６５、正レンズ６６で構成されている。

【００９１】偏光照明装置１５１を出射した光は、平面
ミラー１５２で反射された後、青透過ダイクロイックミ
ラー１５３、緑反射ダイクロイックミラー１５４、平面
ミラー１５５で構成される色分解光学系に入射し、赤、
緑、青の原色光に分解される。赤の原色光は、第１のリ
レーレンズ１５６、第２のリレーレンズ１５７、２枚の
平面ミラー１５８，１５９で構成されるリレー光学系に
入射する。色分解光学系を出射した青および緑の原色光
と、リレー光学系を出射した赤の原色光は、それぞれフ
ィールドレンズ１６０，１６１，１６２、入射側偏光板
１６３，１６４，１６５を透過した後、液晶パネル１６
６，１６７，１６８に入射する。

【００９２】３つの液晶パネル１６６，１６７，１６８
は、いずれもＴＮ液晶パネルであり、偏光状態の変化と
して光学像を形成する。入射側偏光板１６３，１６４，
１６５の各偏光軸は、偏光照明装置１５１から出射する
直線偏光に近い光のの中心的な偏光方向に一致してい
る。各液晶パネル１６６，１６７，１６８からの出射光
は、それぞれ出射側側偏光板１６９，１７０，１７１を
透過し、色合成プリズム１７２に入射する。色合成プリ
ズム１７２は、斜面に赤反射ダイクロイック多層膜およ
び青反射ダイクロイック多層膜がＸ字状に配列されるよ
うに、４個の三角プリズムを接合したものである。色合
成プリズム１７２に入射した各原色光は、色合成プリズ
ム１７１により１つの光に合成された後、投写レンズ１
７３に入射する。液晶パネル１６６，１６７，１６８に
形成された光学像は投写レンズ１７３によりスクリーン
上に拡大投写される。

【００９３】図１１に示した構成では、偏光照明装置１
５１から各液晶パネル１６６，１６７，１６８までの光
路長は赤の光路だけ他の光路より長いため、偏光照明装
置の作用を有効に得るには注意が必要である。図１１に
示した構成では、リレー光学系により赤の等価光路長が
緑および青の光路長と等しくなるようにしている。この
点について、もう少し説明する。

【００９４】偏光照明装置１５１からは平行に近い光が
出射し、投写レンズ１７３はテレセントリックである場
合には、第１のリレーレンズ１５６の焦点が第２のリレ
ーレンズ１５７の近傍に位置し、第２のリレーレンズ１
５７の焦点距離が第１のリレーレンズ１５６から第２の
リレーレンズ１５７までの光路長とほぼ等しく、第２の
リレーレンズ１５７からフィールドレンズ１６２までの
光路長が第１のリレーレンズ１５６から第２のリレーレ
ンズ１５７までの光路長とほぼ等しく、フィールドレン
ズ１６２の焦点が第２のリレーレンズ１５７の近傍に位
置するようにするとよい。こうすると、第１のリレーレ
ンズ１５６により光源６１を構成するランプ６８の発光
体の像が第２のリレーレンズ１５７の近傍に形成され、
第２のリレーレンズ１５７により第１のリレーレンズ１
５６の近傍の物体がフィールドレンズ１６２の近傍に形
成されるため、フィールドレンズ１６２の出射側近傍に
おける平均照度、照度分布は第１のリレーレンズ１５６
の入射側近傍の平均照度、照度分布に近くなる。こうし
て、リレー光学系により、偏光照明装置１５１から赤、
緑、青の各液晶パネル１６６，１６７，１６８までの光
路長が等価的に等しくなり、本願発明の偏光照明装置の
作用を有効に得ることができる。

【００９５】図１１に示した投写型表示装置も、図１０
に示した投写型表示装置と同様の効果が得られる。

【００９６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、安価で、
Ｓ偏光成分とＰ偏光成分の光路差の小さい薄型の偏光分
離装置、安価で量産性の高い偏光分離装置の製造方法を
提供することができ、また、高効率で被照射領域の照度
均一性が良好な偏光照明装置、さらに、高効率で投写画
像の照度均一性が良好な投写型表示装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の偏光分離装置の構成を
示す斜視図

【図２】本発明の実施の形態１の偏光分離装置の構成を
示す要部拡大断面図

【図３】本発明の実施の形態１の偏光分離装置の作用を
説明するための説明図

【図４】本発明の実施の形態１の偏光分離装置における
偏光分離膜の分光透過率特性を示す特性図

【図５】本発明の実施の形態１の偏光分離装置における
総合分光透過率特性を示す特性図

【図６】本発明の実施の形態１の偏光分離装置の製造方
法を説明する概略構成図

【図７】本発明の実施の形態２の偏光照明装置の構成を
示す概略構成図

【図８】本発明の実施の形態３の偏光照明装置の構成を
示す概略構成図

【図９】本発明の実施の形態４の偏光照明装置の構成を
示す概略構成図

【図１０】本発明の実施の形態５の投写型表示装置の構
成を示す概略構成図

【図１１】本発明の実施の形態６の投写型表示装置の構
成を示す概略構成図

【図１２】従来の投写型表示装置の一例を示す概略構成
図

【符号の説明】

４１入射側プリズム４２偏光分離膜４３出射側プリズム４４透明接着剤４５偏光分離素子４６透明接着剤４９，５０反射防止膜５１高屈折率ガラス板５２低屈折率ガラス板５３偏光分離膜５５第１の結合体５６第２の結合体５９第３の結合体６０第４の結合体６１，９１光源６２，９３偏光分離装置６３，８５，９２入射側レンズアレイ６４，９４出射側レンズアレイ６５，９５偏光方向補正板６６，９６正レンズ６７，９７被照射領域６８ランプ６９凹面鏡７０フィルタ１２１，１５１偏光照明装置１３２，１３３，１３４，１６６，１６７，１６８液
晶パネル１２６，１２７，１２８，１６０，１６１，１６２フ
ィールドレンズ１２９，１３０，１３１，１６３，１６４，１６５入
射側偏光板１３５，１３６，１３７，１６９，１７０，１７１出
射側偏光板１４２，１７３投写レンズ１２２，１２３，１３８，１３９，１５３，１５４ダ
イクロイックミラー１２４，１４０，１５５，１５８，１５９平面ミラー１５５，１５６リレーレンズ１７２色合成プリズム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自然光を偏光方向が直交する２つの偏光成
分の光に分離する複数の偏光分離膜と、断面が鋸歯状に
なるように断面が三角形状の入射側プリズムを配列した
入射側プリズムアレイと、断面が鋸歯状になるように断
面が三角形状の出射側プリズムを配列した出射側プリズ
ムアレイとを備え、前記入射側プリズムの屈折率と前記
出射側プリズムの屈折率とは異なり、前記各偏光分離膜
が前記入射側プリズムの斜面と前記出射側プリズムの斜
面とで挟まれる偏光分離装置。
【請求項２】出射側プリズムの屈折率が入射側プリズム
の屈折率より低い請求項１記載の偏光分離装置。
【請求項３】入射側プリズムの入射側面と偏光分離膜と
のなす角は４５°である請求項１記載の偏光分離装置。
【請求項４】出射側プリズムの出射側面と偏光分離膜と
のなす角は４５°である請求項１記載の偏光分離装置。
【請求項５】各入射側プリズムの入射側面が１つの平面
に揃っている請求項１記載の偏光分離装置。
【請求項６】各出射側プリズムの出射側面が１つの平面
に揃っている請求項１記載の偏光分離装置。
【請求項７】入射側プリズムと出射側プリズムとはいず
れも分離されており、前記各入射側プリズムと前記各出
射側プリズムとで前記偏光分離膜を挟んで偏光分離素子
が構成され、前記各偏光分離膜が互いに平行で全体が板
状となるように複数の前記偏光分離素子が接合された請
求項１記載の偏光分離装置。
【請求項８】出射側プリズムの屈折率が入射側プリズム
の屈折率より低い請求項７記載の偏光分離装置。
【請求項９】各偏光分離素子を接合する透明接着剤の屈
折率は入射側プリズムの屈折率および出射側プリズムの
屈折率のいずれよりも低い請求項７記載の偏光分離装
置。
【請求項１０】入射側プリズムの入射側面と偏光分離膜
とのなす角は４５°である請求項７記載の偏光分離装
置。
【請求項１１】出射側プリズムの出射側面と偏光分離膜
とのなす角は４５°である請求項７記載の偏光分離装
置。
【請求項１２】各入射側プリズムの入射側面が１つの平
面に揃っている請求項７記載の偏光分離装置。
【請求項１３】各出射側プリズムの出射側面が１つの平
面に揃っている請求項７記載の偏光分離装置。
【請求項１４】入射光が各偏光分離素子の入射側面に垂
直に入射したとき、前記入射光の進行方向を中心にして
Ｐ偏光成分の光の進行方向とＳ偏光成分の光の進行方向
とが略対称となるように、各偏光分離素子の出射側面を
傾斜させた請求項７記載の偏光分離装置。
【請求項１５】自然光を略平行に出射する光源と、前記
光源からの出射光が入射し偏光方向が互いに直交する２
つの偏光成分の光を異なる方向に出射する偏光分離装置
と、前記偏光分離装置の出射側近傍に配置される入射側
レンズアレイと、前記入射側レンズアレイからの出射光
が入射する出射側レンズアレイと、前記出射側レンズア
レイの入射側または出射側の近傍に配置され前記２つの
偏光成分の光を偏光方向が揃った光に変換する偏光方向
補正手段とを備え、前記偏光分離装置は請求項１から請
求項１４のいずれかに記載の偏光分離装置であり、前記
入射側レンズアレイは複数の入射側レンズを二次元状に
配列したものであり、前記出射側レンズアレイは前記入
射側レンズと対をなす複数の出射側レンズを二次元状に
配列したものであり、前記各入射側レンズを通過した前
記２つの偏光成分の光は対応する前記出射側レンズの開
口の異なる位置に収束し、前記出射側レンズは前記入射
側レンズの開口の実像を被照射領域の近傍に形成し、前
記偏光方向補正手段は前記出射側レンズの開口上の前記
２つの偏光成分のうちの一方の偏光方向を全く変えない
かまたは所定の角度αだけ回転させ他方の偏光方向を略
（α＋９０°）または略（α−９０°）回転させ、被照
射領域に直線偏光に近い光が照射されるようにした偏光
照明装置。
【請求項１６】光源の光軸と偏光分離手段の光軸とは平
行であり、前記偏光分離手段から出射する２つの偏光成
分の光の進む方向を２等分する方向と入射側レンズアレ
イの法線方向とが平行となり、前記入射側レンズアレイ
の法線方向と出射側レンズアレイの法線方向とが平行と
なるようにした請求項１５記載の偏光照明装置。
【請求項１７】光源の光軸と、偏光分離手段の光軸と、
入射側レンズアレイの法線方向と出射側レンズアレイの
法線方向とは互いに平行であり、各入射側レンズはその
２つの偏光成分の光が前記入射側レンズアレイの法線方
向を中心として略対称な方向に進むように、前記各入射
側レンズの開口の中心を光軸から偏心させた請求項１５
記載の偏光照明装置。
【請求項１８】入射側レンズアレイの入射側が平面であ
り、偏光分離装置と前記入射側レンズアレイとを接合し
た請求項１５記載の偏光照明装置。
【請求項１９】出射側レンズアレイの出射側近傍に正レ
ンズを配置し、各入射側レンズの開口の実像が被照射領
域の近傍で互いにほぼ重なるようにした請求項１５記載
の偏光照明装置。
【請求項２０】自然光を略平行に出射する光源と、前記
光源からの出射光が入射する入射側レンズアレイと、前
記入射側レンズアレイからの出射光が入射し偏光方向が
互いに直交する２つの偏光成分の光を異なる方向に出射
する偏光分離装置と、前記偏光分離装置の出射光が入射
する出射側レンズアレイと、前記出射側レンズアレイの
入射側または出射側の近傍に配置され前記２つの偏光成
分の光を偏光方向が揃った光に変換する偏光方向補正手
段とを備え、前記偏光分離装置は請求項１から請求項１
４のいずれかに記載の偏光分離装置であり、前記入射側
レンズアレイは複数の入射側レンズを二次元状に配列し
たものであり、前記出射側レンズアレイは前記入射側レ
ンズと対をなす複数の出射側レンズを二次元状に配列し
たものであり、前記各入射側レンズを通過した前記２つ
の偏光成分の光は対応する前記出射側レンズの開口の異
なる位置に収束し、前記偏光方向補正手段は前記出射側
レンズの開口上の前記２つの偏光成分のうちの一方の偏
光方向を全く変えないか所定の角度αだけ回転させ他方
の偏光方向を略（α＋９０°）または略（α−９０°）
回転させ、被照射領域に直線偏光に近い光が照射される
ようにした偏光照明装置。
【請求項２１】光源の光軸と、入射側レンズアレイの法
線方向と、偏光分離手段の光軸と、出射側レンズアレイ
の法線方向とは互いに平行であり、各出射側レンズはそ
の２つの偏光成分の光が前記出射側レンズアレイの法線
方向と平行に進むように、前記各出射側レンズの開口の
中心を光軸から偏心させた請求項２０記載の偏光照明装
置。
【請求項２２】入射側レンズアレイの出射側が平面であ
り、前記入射側レンズアレイと偏光分離装置とを接合し
た請求項２０記載の偏光照明装置。
【請求項２３】出射側レンズアレイの出射側近傍に正レ
ンズを配置し、各入射側レンズの開口の実像が被照射領
域の近傍で互いにほぼ重なるようにした請求項２０記載
の偏光照明装置。
【請求項２４】直線偏光に近い光を被照射領域に照射す
る偏光照明装置と、前記偏光照明装置からの出射光を受
け偏光状態の変化として光学像を形成するライトバルブ
と、前記ライトバルブからの出射光が入射し前記光学像
を投写する投写レンズとを備え、前記偏光照明装置は請
求項１５から請求項１９のいずれかに記載の偏光照明装
置であり、前記偏光照明装置の出射光の偏光方向は前記
ライトバルブが最大透過率となるときに前記投写レンズ
からの出力光が略最大となるように設定した投写型表示
装置。
【請求項２５】直線偏光に近い光を被照射領域に照射す
る偏光照明装置と、前記偏光照明装置からの出射光を受
け偏光状態の変化として光学像を形成するライトバルブ
と、前記ライトバルブからの出射光が入射し前記光学像
を投写する投写レンズとを備え、前記偏光照明装置は請
求項２０から請求項２３のいずれかに記載の偏光照明装
置であり、前記偏光照明装置の出射光の偏光方向は前記
ライトバルブが最大透過率となるときに前記投写レンズ
からの出力光が略最大となるように設定した投写型表示
装置。
【請求項２６】複数の第１の材質の透明平板と複数の第
２の材質の透明平板とを略同一の厚さに加工する第１の
工程と、前記第１の材質の透明平板および前記第２の材
質の透明平板に偏光分離膜を着ける第２の工程と、前記
第１の材質の透明平板および前記第２の材質の透明平板
が交互に重なるように透明接着剤により接着して第１の
結合体を作成する第３の工程と、前記第１の結合体を接
合面に対して所定の角度となるように複数個に切断し切
断面を研磨して第２の結合体を作成する第４の工程と、
前記偏光分離膜が平行で前記第１の材質の部材が前記第
２の結合体の研磨面の法線方向に並ぶように複数の前記
第２の結合体を透明接着剤により接着して第３の結合体
を作成する第５の工程と、前記偏光分離膜が含まれるよ
うに前記第３の結合体を切断し切断面を研磨する第６の
工程とを備えた偏光分離装置の製造方法。
【請求項２７】第３の工程において、第１の材質の透明
平板と第２の材質の透明平板とを接着面に沿って前記２
種類の透明平板の厚さ分だけずらして接着する請求項２
６記載の偏光分離装置の製造方法。