KR100218085B1

KR100218085B1 - 편광방향변환조명장치 및 그것을 사용한 투사형화상표시장치

Info

Publication number: KR100218085B1
Application number: KR1019960019476A
Authority: KR
Inventors: 시게카즈 야마기시
Original assignee: 모리시타 요이찌; 마츠시타 덴키 산교 가부시키가이샤
Priority date: 1995-06-02
Filing date: 1996-06-01
Publication date: 1999-09-01
Also published as: US5777695A; CN1141563A; JPH0950000A; EP0746164A3; EP0746164B1; DE69630731D1; DE69630731T2; CN1075702C; CA2177934C; KR970004777A; CA2177934A1; EP0746164A2

Abstract

본 발명은 라이트밸브방식의 투사형화상표시장치에 있어서, 특히 편광을 이용하는 구성의 장치에 최적인 조명장치를 제공하는 것으로서, 광원과, 타원경과, 타원경의 제2초점위치에 배치되는 편광광선객수단과, 타원경의 제2초점으로부터의 광을 반사하면서도 대략 평행광으로 변환하는 콜리메이트수단과, 콜리메이트수단중에 설치된 편광변환수단과, 중심부에 개구부를 가진 광로변환수단으로 구성되고, 편광광선택수단에 의해 제1과 제2편광방향의 광으로 분할되고, 제2편광방향의 광은 콜리메이트수단에 입사하도록 배치됨으로써 편광방향이 제1 편광방향의 광과 동일방향으로 변환되고, 그 개구부가 편광광선택수단위치에 상당하도록 배치된 광로변환수단에 의해 제1편광방향의 광과 동일한 광축상에 반사되도록 구성된 편광방향변환조명장치이다.

Description

편광방향변환조명장치 및 그것을 사용한 투사형화상표시장치

제1도는 본 발명의 편광방향변환조명장치에 관한 일실시형태도.

제2도는 본 발명의 편광방향변환조명장치에 관한 다른 일실시형태도.

제3도는 본 발명의 편광방향변환조명장치에 관한 또 다른 일실시형태도.

제4도는 본 발명의 편광방향변환조형장치에 관한 또 다른 일실시형태도.

제5도는 본 발명의 편광방향변환조명장치에 관한 또 다른 일실시형태도.

제6도는 본 발명의 투사형화상표시장치에 관한 일실시형태도.

제7도는 본 발명의 편광방향변환조명장치에 관한 또 다른 일실시형태도.

제8도는 본 발명의 편광방향변환조명장치에 관한 또 다른 일실시형태도.

제9도는 본 발명의 편광방향변환조명장치에 관한 또 다른 일실시형태도.

제10도는 본 발명의 편광방향변환조명장치에 관한 또 다른 일실시형태도.

제11도는 본 발명의 편광방향변환조명장치에 관한 또 다른 일실시형태도.

제12도는 본 발명의 편광방향변환조명장치에 관한 또 다른 일실시형태토.

제13도는 본 발명의 편광방향변환조명장치에 관한 또 다른 일실시형태도.

제14도는 본 발명의 편광방향변환조명장치에 관한 또 다른 일실시형태도.

제15도는 본 발명의 편광방향변환조명장치에 관한 또 다른 일실시형태도.

제16도는 본 발명의 편광방향변환조명장치에 관한 또 다른 일실시형태도.

제17도는 본 발명의 편광방향변환조명장치에 관한 또 다른 일실시형태도.

제18도는 본 발명의 편광방향변환조명장치에 관한 또 다른 일실시형태도를 표시한 사시도.

제19도는 본 발명의 편광방향변환조명장치에 관한 또 다른 일실시형태도.

제20도는 본 발명의 투사형화상표시장치에 관한 다른 일실시형태도.

제21도는 본 발명의 투사형화상표시장치에 관한 또 다른 일실시형태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,101 : 광원 2,32,102 : 제1초점위치

3,33,103 : 제1광축 4,19,34 : 타원경

5,35 : 제2초점위치 6,27,37,105,122 : 편광빔스플릿터

7,38,106,123 : 제2광축 8,15,20,36 : 콜리메이터렌즈

9,40,42,110,112,121,137 : 반사경 10,29 : λ/4판

11,30,43 : 합성반사경의 개구부 12 : 합성반사경의 반사면

13,44,47,134 : 합성반사경 14,31 : 오목면경

16,104 : 포물면경 17,28,48 : 지지유리

18,39 : λ/2판 21 : 평판형편광빔스플릿터

22,128 : 입사쪽편광판 23,129 : 액정패널

24,130 : 출사쪽편광판 25,120,131 : 투사렌즈

26,132 : 스크린 41,49 : 광속확대용렌즈

45,46,133 : 집광렌즈 100,200,300 : 편광방향변환조명장치

107,136 : 제1인터그레이터어레이 108,138 : 제2인터그레이터어레이

109 : 피조사면 111,133 : 집광렌즈

113 : 위상차판 114,118,119,125 : 미소반사경

115 : 개구부 116,117 : 광속폭변환렌즈

124 : 제3광축 126 : 필드렌즈

127 : 액정면 135 : 미소개구부

301,302,304,305,401 : 평행한 광 303 : 오목블록복합형 콜리메이터렌즈

306 : 오목렌즈

본 발명의 편광방향변환조명장치는 광원으로부터의 광의 편광상태를 1방향으로 제어하고, 조사하는 조명장치 및 그것을 사용한 라이트밸브방식의 투사형화상표시장치에 관한 것이다.

종래부터의 음극선관(이하, CRT라고 생략)을 사용한 투사형화상표시장치에 대신하여, 소형, 경량, 용이한 설치성, 저가격의 관점으로부터, 라이트밸브로서 액정패널을 사용한 투사형화상표시장치가 시장에 도입되고 있다.

이 투사형화상표시장치는, 입사광의 편광방향을 미리 한정하는 입사쪽편광판과, 입사광의 편광각을 제어하는 액정패널과, 임의의 편광방향만의 광만을 투과하는 출사쪽편광판으로 구성되어 있다.

상기 종래의 구성에 있어서, 광원으로부터 출사되는 광은 최대라야 절반밖에 이용될 수 없기 때문에, 투사된 화상의 밝기가 불충분하다. 또, 나머지 이용되지 않는 광의 에너지가 장치내에서 열이 되기 때문에, 투사형화상표시장치의 신뢰성이 저하한다.

이와 같은 결점을 해결하기 위하여, 투사형화상표시장치의 조명장치로서, 광원으로부터의 광을 편광선택수단에 의해 분리하고, 그후, 한쪽의 편광성분을 편광변환하는 2개의 광로로부터 라이트밸브면에 입사하는 조명장치가 제안되고 있다.

그러나, 이들 구성에 있어서, 조사면쪽에서 본 경우에, 외관의 광원의 크기가 1방향으로 본래의 길이의 대략 2배나 된다. 따라서, 투사광학계에 의해 광을 효율좋게 도입하기 위하여, 도입각을 크게 할 필요가 있다.

그 결과, 투사렌즈가 매우 커지고, 또 고가가 된다. 또, 앞에 설명한 바와 같이 광원의 상이 1방향으로 뻗어서 길어지는 이유에 의해, 투사렌즈가 커지는 것에 비해서는 밝기의 증대를 기대할 수 없다.

또, 종래의 투과형 액정패널과 같은 광의 입사각에 의해 특성이 크게 좌우되는 장치를, 라이트밸브로서 사용한 구성에 있어서도, 광의 입사각이 커짐으로써, 화질의 열악화도 발생한다.

또, 편광방향을 변환할 때에는, 파장에 의해 변환효율이 바뀌는 경우를 생각할 수 있다. 이때, 변환된 광과 변환되지 않는 광과의 비교에 있어서, 라이트밸브에 입사할 때의 각도가 다르기 때문에, 투사화상의 중심부의 광의 기여율이, 그 주변부의 광의 기여율과 다르다. 따라서, 투사화상의 중심부의 색은, 주변부의 색과 비교해서 다르다. 그 결과, 상기한 종래 구성의 조명장치를 사용한 투사형화상표시장치에 있어서, 광의 입사각의 각도의 차에 의해 색의 차가 발생한다.

본 발명의 제1편광방향변환조명장치는, 광원과, 그 광원으로부터 발해진 광을 입사하고, 그리고 편광방향에 의해 광로를 나누어서 출사하는 편광선택수단과, 상기 편광선택수단으로부터 출사된 한쪽의 광의 편광방향을 변환하는 편광변환수단과, 상기 편광변환수단으로부터 출사된 광을 반사하는 광로변환수단을 구비하고, 상기 편광선택수단은 상기 광로변환수단의 개구부에 위치하고, 상기 편광선택수단으로부터 출사된 다른 쪽의 광과 상기 광로변환수단에 의해서 반사된 광이 합성되도록 구성된다.

이 구성에 의해, 편광선택수단에 의해 편광방향에 의해 광로가 분할되고 나서 다시 합성될 때까지 2개의 편광방향이 동일하게 된다. 따라서 광원으로부터의 광을 고효율로 사용할 수 있다.

본 발명의 제2편광방향변환조명장치는, 광원과, 그 광원으로부터 발해진 광을 평행광으로 변환하는 평행광변환수단과, 상기 평행광변환수단으로부터 출사를 한 광을 입사해서 편광방향에 의해 광로를 나누어서 출사하는 편광선택수단과, 상기 편광선택수단으로부터 출사된 한쪽의 광의 편광방향을 변환하는 편광변환수단과, 상기 편광변환수단으로부터 출사된 광의 광속을 확대하는 광속확대수단과, 상기 광속확대수단으로부터 출사된 광을 반사하는 광로변환수단을 구비하고, 상기 편광선택수단은 상기 광로변환수단의 개구부에 위치하고, 상기 편광선택수단으로부터 출사된 다른 쪽의 광과 상기 광로변환수단에 의해서 반사된 광이 합성되도록 구성된다.

상기 구성에 의해 편행광을 편광선택수단에 의해 광로를 분할하고, 한쪽의 광의 편광방향을 변환하고, 그 광의 광속을 광속보다 확대한 것을 편광선택수단에 의해서 분할되고 다른 쪽의 광과 합성한다. 따라서 광원으로부터의 광을 고효율로 사용할 수 있다.

본 발명의 제3편광방향변환조명장치는, 광원과, 그 광원으로부터 발해진 광을 입사해서 편광방향에 의해 광로를 나누어서 출사하는 편광선택수단과, 상기 편광선택수단으로부터 출사된 한쪽의 광의 편광방향을 변환하는 편광변환수단과, 상기 편광변환수단으로부터 출사된 광을 반사하는 광로변환수단을 구비하고, 상기 광로변환수단은 상기 광원과 상기 편광선택수단과의 사이에 위치하는 동시에 상기 광원으로부터의 광을 통과시키는 개구부를 가지고, 상기 편광선택수단으로부터 출사된 다른쪽의 광과 상기 광로변환수단에 의해서 반사된 광을 합성하도록 구성된다.

상기 구성에 의해 편광선택수단에 의해 편광방향에 의해 광로가 분할되고 나서 다시 합성될 때까지 2개의 편광방향이 동일하게 되도록 하고 있다. 따라서 광원으로부터의 광을 고효율로 사용할 수 있다.

본 발명에 제4편광방향변환조명장치는, 광원과, 그 광원으로부터 발해진 광을 평행광으로 변환하는 평행광변환수단과, 상기 평행광변환수단으로부터 출사를 한 광을 입사해서 편광방향에 의해 광로를 나누어서 출사하는 편광선택수단과, 상기 편광선택수단으로부터 출사된 한쪽의 광의 편광방향을 변환하는 편광변환수단과, 상기 편광변환수단으로부터 출사된 광의 광속을 확대하는 광속확대수단과, 상기 광속확대수단으로부터 출사된 광을 반사하는 광로변환수단을 구비하고, 상기 광로변환수단은 개구부를 가지고, 그 개구부에, 상기 편광선택수단으로부터 출사된 다른 쪽의 광을 통과시키고, 상기 광속확대수단으로부터의 광의 반사광과 합성하도록 구성된다.

상기 구성에 의해, 광로변환수단의 개구부를 편광선택단으로부터의 다른 쪽의 광의 광축 상에 위치시키고, 다른 광은 이 개구부를 통과함으로써 광로변환수단의 영향을 받지 않고 광속확대수단으로부터의 광을 합성한다. 따라서, 광원으로부터의 광을 고효율로 사용할 수 있다.

본 발명의 제5편광방향변환조명장치는, 광원과, 그 광원으로부터 발해진 광을 평행광으로 변환하는 평행광변환수단과, 상기 평행광변환수단으로부터 출사를 한 광을 입사해서 편광방향에 의해 광로를 나누어서 출사하는 편광선택수단과, 상기 편광선택수단으로부터 출사된 한쪽의 광의 편광방향을 변환하는 편광변환수단과, 상기 편광변환수단으로부터 출사된 광의 광속을 작게하는 광속변환수단과, 상기 광속변환수단으로부터 출사된 광을 반사하는 광로변환수단을 구비하고, 상기 광로변환수단은 상기 편광선택수단으로부터 출사되는 다른 편광방향의 광의 광축상에 상당하는 위치에 배치되고, 또, 상기 광로변환수단에 의해서 반사된 광과 상기 다른 편광방향의 광을 합성하도록 구성된다.

상기 구성에 의해, 광속변환수단에 의해서 광속폭이 편광선택수단의 다른 쪽의 광의 광속폭보다 작게되기 때문에, 광로변환수단은 작은것이어도 되고, 또 다른 쪽의 광은 광속폭에 비해서 충분히 작은 광로변환수단의 영향을 받는 일도 없고 그 광축을 전진하고, 이와 같이해서 편광 방향에 의해 분할된 광은 광로변환수단에 의해 합성된다.

단, 상기 광로변환수단에 입사하기 전에 한쪽의 광은 편광변환수단에 의해서 변환되고, 합성광의 편광방향을 일방향의 광으로 하는 것이 가능하게 된다. 이와 같이 구성함으로써 광원으로부터의 광의 손실을 최소한으로 억제하면서, 1방향의 편광방향으로 제어하는 편광방향변환조명장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 제1투사형화상표시장치는, 상기한 본 발명의 편광방향변환조명장치에서 합성된 광을 사용해서, 조명위치에 편광을 이용하여 화상을 표시하는 화상표시장치를 배치하고, 이에 의한 화상을 확대투사할 수 있도록 투사렌즈들 구비하도록 구성된다.

이 구성에 의해, 광이용율을 크게 할 수 있는 동시에 화상표시장치, 또는 그 주변에서의 광흡수에 의한 발열을 억제하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 고효율이며 고휘도인 화상을 실현할 수 있는 투사형화상표시장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 제6편광방향변환조명장치는, 광원과, 그 광원으로부터 발해진 광을 입사해서 편광방향에 의해 광로를 나누어서 출사하는 편광선택수단과, 상기 편광선택수단으로부터 출사된 한쪽의 광의 편광방향을 변환하는 편광변환수단과, 상기 편광변환수단의 전단 또는 후단에 광의 광속폭을 작게 하는 광속변환수단과, 상기 편광변환수단 또는 상기 광속변환수단으로부터 출사한 광을 반사하는 광로변환수단과, 상기 편광선택수단으로부터 출사하는 광을 분할하는 인터그레이터수단을 구비하고, 상기 인터그레이터수단으로부터 출사하는 광과 상기 광로변환수단에 의해서 반사된 광을 합성하도록 구성된다.

상기 구성에 의해 광원으로부터의 광을 손실을 최소한으로 억제하면서 조도분포의 균일성을 향상시키고, 또 1방향의 편광방향으로 제어할 수 있다.

본 발명의 제2투사형화상표시장치는, 광원으로부터 발해진 광을 입사해서 편광방향에 의해 광로를 나누어서 출사하는 편광선택수단과, 상기 편광선택수단으로부터 출사된 한쪽의 광의 편광방향을 변환하는 편광변환수단과, 방기 편광변환수단의 전단 또는 후단에 광의 광속폭을 작게 하는 광속변환수단과, 상기 편광변환수단 또는 상기 광속변환수단으로부터 출사한 광을 반사하는 광로변환수단과, 상기 편광선택수단으로부터 출사하는 광을 분할하는 인터그레이터 수단을 구비하고, 상기 편광선택수단은 한쪽의 편광광을 복수방향의 광로로 나누어서 출사하고, 상기 인터그레이터수단으로부터 출사하는 광과 복수의 상기 광로변환수단에 의해서 반사된 광을 합성하도록 구성된다.

본 발명의 제3투사형화상표시장치는, 광원으로부터 발해진 광을 입사해서 편광방향에 의해 광로를 나누어서 출사하는 편광선택수단과, 상기 편광선택수단으로부터 출사된 한쪽의 광의 편광방향을 변환하는 편광변환수단과, 상기 편광변환수단의 전단 또는 후단에 광의 광속폭을 작게 하는 광속변환수단과, 상기 편광변환수단 또는 상기 광속변환수단으로부터 출사한 광을 반사하는 광로변환수단과, 상기 편광선택수단으로부터 출사하는 광을 분할하는 인터그레이터 수단을 구비하고, 상기 인터그레이터수단으로부터 출사하는 광과 상기 광로변환수단에 의해서 반사된 광을 합성하고, 또 이 합성광을 통과시키는 화상표시수단과, 상기 화상표시수단을 통과한 광을 확대투사하는 투사렌즈를 구비한다.

이 구성에 의해 화상을 확대투사할 수 있도록 투사렌즈를 구비하면, 광이용율을 크게 할 수 있는 동시에 화상표시장치, 또는 그 주변에서의 광흡수에 의한 발열을 억제하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 고효율이며 고휘도인 화상을 실현할 수 있는 투사형화상표시장치를 제공 할 수 있다.

본 발명의 제7편광방향변환조명장치는, 광원과, 그 광원으로부터 발해진 광을 입사해서 편광방향에 의해 광로를 나누어서 출사하는 편광선택수단과, 상기 편광선택수단으로부터 출사된 한쪽의 광의 편광방향을 변환하는 편광변환수단과, 상기 편광변환수단의 전단 또는 후단에 광을 분할하는 인터그레이터수단과, 상기 편광변환수단 또는 상기 인터그레이터수단으로부터의 광을 반사하는 광로변환수단을 구비하고, 상기 광로변환수단은 개구부를 가지고, 상기 개구부에 상기 편광선택수단으로부터 출사하는 다른 쪽의 광을 통과시키고, 반사하는 광과 합성하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 제4투사형화상표시장치는, 상기한 제1에서부터 제5의 편광방향변환조명장치로부터 선택되는 1개의 편광방향변환장치와, 그 편광방향변환장치에 의해 만들어진 광을 통과시키는 화상표시수단과, 그 화상표시수단을 통과한 광을 확대투사하는 투사렌즈로 구성된다.

상기 구성에 의해, 일단 2개의 광로로 분할된 광은 동축상에 구성되는 것이므로 2개의 광을 용이하게 중첩할 수 있고, 이때 조명위치로부터 본 광원의 상의 형상은 1방향으로 길어진다는 문제가 발생하는 일은 없다.

그 결과, 효율좋게 투사렌즈에 의해서 도입할 수 있으므로 밝은 화상을 얻을 수 있다.

또, 광원의 상의 크기 그 자체에 대해서는 광속확대장치에 의해 확대하는 부분도 있으나, 광원, 타원경, 콜리메이터렌즈, 집광렌즈를 최적화함으로써 해결할 수 있다.

또, 색에 대해서도 균일하게 중첩할 수 있으므로, 장소에 따른 영향의 차를 적게 구성하기 쉽다.

또, 종래예에 비해서 입사각의 절대치도 작게할 수 있으므로, 이점에 있어서도 색불균일을 눈에 띄기 어렵게 구성할 수 있다.

이상의 각각의 구성에 의해, 광원의 2종류의 편광방향의 광을, 1종류의 편광방향의 광으로 변환할 수 있고, 또한 그들의 변환된 광을 1개의 광축상에 중첩한다. 따라서 광의 이용효율이 현저하게 향상한다. 그 결과 밝기는 종래의 약 2배가 된다.

또, 종래와 동일한 밝기의 조명장치를 얻기 위하여 절반의 소비전력이어도 된다. 또, 광원이나 구동회로의 소형화 및 저가격화를 실현할 수 있다.

본 발명의 편광방향변환장치를 사용한 투사형화상표시장치는 액정패널 등의 화상표시수단의 광제어부에 불필요한 편광방향의 광의 입사를 방지하기 때문에, 발열량이 감소하고, 그 결과, 뛰어난 신뢰성과, 높은 휘도를 가진 투사형화상표시장치를 얻을 수 있다.

이하에, 본 발명의 편광방향변환조명장치와 투사형화상표시장치의 구체적인 실시형태에 대해서 도면을 사용해서 설명한다.

[실시예 1]

제1도는 본 발명의 실시예 1를 설명하기 위한 편광방향변환조명장치의 구성도이다. 광원(1)은 타원경(4)의 제1초점(2)의 위치에 배치된다.

제1도에 있어서, 광원(1)으로부터 사출된 광은 제1광측(3)을 장측으로 해서 회전대칭으로 형성된 타원경(4)에 의해, 제2초점위치(5)에 집광된다. 타원경(4)의 제2초점위치(5)에 편광선택수단으로서의 편광빔스플릿터(6)가 구비되어 있다. 이 편광빔스플릿터(6)는, S편광의 광을 반사하고, 그 반사된 S편광광은 제2광축(7)위에 전진한다.

한편, P편광의 광은, 편광빔스플릿터(6)를 투과하고, 그리고 제1광축(3)위에 배치된 콜리메이터렌즈(8)를 투과하고, 또 콜리메이터렌즈(8)의 광출사쪽에 설치된 편광변환수단인 λ/4판(10)을 투과하고, 다음에, 그 λ/4판(10)의 이면쪽에 설치된 반사경(9)을 반사한다. 반사경(9)을 반사한 편광의 광은, 다시 λ/4판(10)과 콜리메이터렌즈(8)를 투과하고, 평행한 광(301)이 된다. 콜리메이터렌즈(8)를 2번째로 투과한 광이 평행하게 되도록, 콜리메이터렌즈(8)의 형상이 설계된다.

편광변환수단으로서의 λ/4판(10)은, 입사한 P편광의 광을 원편광의 광으로 변환하는 작용이 있다. 따라서, λ/4판(10)을 투과함으로써 원편광이 된 광은, 반사경(9)에 입사함으로써 역회전의 원편광의 광으로 변환된다. 그후, 재차 λ/4판(10)을 투과함으로써 역회전의 원편광이 된 광은, 최초에 입사해온 광의 편광방향과 90° 비틀어진 편광방향(즉 S편광의 광)이 되어서 제1광축(3)을 복귀한다. 그 복귀한 광은, 광로변환수단으로서의 합성반사경(13)에 입사한다.

합성반사경(13)은 중심부에 개구부(11)를 형성하고, 이 개구부(11)에 편광빔스플릿터(6)를 위치시키도록 배치되어 있다. 그 합성반사경(13)의 주변부는 반사면(12)이고, 그 반사면(12)에 있어서 콜리메이터렌즈(8)로부터 입사해온 광은 제2광축(7)상에 반사된다. 이와 같이 해서 본 실시예에 의하면, 광원으로부터 출사되는 광의 대부분이 1개의 편광방향의 광으로서 1방향으로 출사될 수 있다.

본 실시예에 있어서, 광원(1)은 점광원에 가깝고, 그리고 타원경(4)은 큰 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 편광빔스플릿터(6)에 효율좋게 집광할 수 있다. 또, 편광빔스플릿(6)에 입사하는 광의 입체각이 작은 편이 편광에 의한 분할을 효율좋게 행할 수 있기 때문에, 타원경(4)의 2개의 초점간거리는 긴 편이 바람직하다. 콜리메이터렌즈(8)와 반사면(12)에 의해 평행광으로 변환된 광속의 굵기는, 굵은 편이 바람직하고, 이 경우, 합성반사층(13)의 중심부의 깨짐에 의한 손실을 작게할 수 있다. 편행광의 각도는 반드시 엄밀할 필요는 없고, 시스템과의 조합에 의해 최적화되는 것이 바람직하다. 또, 콜리메이터렌즈(8)는 반드시 구비해둘 필요는 없다.

상기 실시예에 있어서, 편광방향의 변환수단으로서, λ/4판(10)을 사용했으나, 변환수단으로서 편광빔스플릿터(6)에 의해 편광방향에서 광로를 분할한 후에, 투과하는 편광빔스플릿터(6)의 면, 또는 이 근처에 λ/4판을 배치하는 등의 수단도 가능하다.

제2도는 실시예 1의 변형예의 실시형태도이다. 제2도의 편광방향변환장치는, 제1도에 표시되는 편광방향변환장치의 반사경(9)에 대신해서, 오목면경(14)을 구성한다.

제2도에 있어서, 반사수단으로서 오목면경(14)을 사용함으로써, λ/4판(10)으로부터의 광을 평행광으로 변환해서 반사시킬 수 있기 때문에, 콜리메이터렌즈를 사용할 필요가 없다.

따라서, 장치의 크기를 작게 할 수 있는 동시에, 광의 손실을 줄이고, 광의 이용효율을 향상할 수 있다.

또, 제2광축(7)에 집광수단으로서의 콘덴서렌즈(15)를 설치한 구성도 가능하다.

이 구성에 의해, 조명하는 면의 크기 및 조명위치까지의 거리에 대응해서, 구성의 최적화를 도모할 수 있다.

[실시예 2]

다음에, 본 발명의 실시예 2를 설명하기 위한 편광방향변환조명장치의 구성을 제3도와 제4도를 사용해서 설명한다.

제3도는 본 발명의 실시예 2의 편광방향변환조명장치의 구성을 표시한 형태도이고, 제4도는 제3도에 표시한 편광방향변환조명장치의 변형예와 구성을 표시한 형태도이다.

제3도와 제4도에 있어서, 광원(1)으로부터 사출된 광은, 제1광축(3)을 장축으로 해서 회전대칭으로 형성된 포물면경(16)에 의해 반사되고, 평행광(302)으로 변환된다.

제1도와 제2도에 표시한 편광방향변환조명장치는, 제2초점을 편광빔스플릿터(6)의 위치에 가진 타원경(4)을 광제어수단으로 했으나, 이에 대신해서, 제3도에 표시한 바와 같이, (302)를 평행광으로 변환하는 평행광변환수단으로서, 포물면경(16)을 사용한 구성에 있어서, 평행광(302)을 입사함으로써, 편광빔스플릿터(6)의 편광선택성을 유리하게 할 수 있고, 따라서 광의 유효이용의 효율을 높일 수 있다.

다른 한편, 평행변환수단으로서, 제4도에 표시한 바와 같이, 타원경(19)과 콜리메이터렌즈(20)를 조합함으로써 평행광(302)을 편광빔스플릿터(6)에 입사하는 구성도 가능하다. 이 구성에 의해, 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

평행광(302)은 편광선택수단으로서의 편광빔스플릿터(6)에 입사하고, 편광빔스플릿터(6)는 S편광의 광을 반사해서, 제2광측(7)위에 전진시킨다.

한편, P편광의 광은, 편광빔스플릿터(6)의 반사면을 투과해서 또 제1광축(3)위에 설치된 광속확대수단으로서의 오목볼록복합형폴리메이터렌즈(303)를 통과하고, 반사경(9)을 반사하고, 다시 오목볼록복합형콜리메이터렌즈(303)를 통과해서, 평행광(304)으로서의 합성반사경(13)을 반사한다.

제3도에 있어서, 광속폭을 확대하는 수단으로서의 오목볼록복합형콜리메이터렌즈(303)를 사용하는 실시예를 표시했으나, 제4도는 다른 실시형태를 표시한다.

제4도에 있어서, 편광빔스플릿터(6)로부터 온 평행광(305)은 오목렌즈(306)에 의해 광속을 확대하고, 그 후에, 콜리메이터렌즈(8)에 입사하도록 구성된다. 그 후의 광의 진로는 실시예 1과 동일하다.

합성반사경(13)에 의해 반사된 P편광의 광은 편광변환수단인 λ/2판(18)을 투과함으로써, S편광의 광으로 변환된다.

또한, λ/2판(18)은 지지유리(17)에 의해 지지되고 있다. λ/2판(18)은 제2광축(7)의 부근에 개구부를 가지고 있고, 이 개구부를 편광빔스플릿터(6)에 의해서 반사된 S편광의 광이 통과한다. 따라서, 개구부를 통과하는 광과 λ/2판(18)을 투과하는 광의 편광은 모두 S편광이 되고, 이들의 끝은 합성된다.

이와 같이 제3도와 제4도에 표시한 실시형태에 있어서, 광의 유효이용이 도모되는 동시에, 평행광의 이용에 의해, 편광빔스플릿터(6)에서의 편광방향에 의한 광로분할효율이 향상한다. 그 결과, 최종적으로 구해지는 편광방향의 광을 효율좋게 얻을 수 있다.

[실시예 3]

다음에 본 발명의 편광방향변환조명장치의 다른 실시예를 제5도를 사용해서 설명한다.

제5도에 있어서 합성반사경(13)의 개구부에 편광선택수단으로서의 평판형편광빔스플릿터(21)를 구성한 것을 특징으로 한다.

그밖의 구성은, 실시예 1의 제1도의 설명과 동일하다. 본 구성에 의해 입사각이 크게 된다. 따라서 염가에 편광에 의한 분할이 가능하게 된다.

[실시예 4]

본 발명의 투사형화상표시장치의 실시예를 제6도를 사용해서 설명한다.

제6도는 제2도에서 설명한 편광방향변환조명장치를 사용한 투사형화상표시장치의 일예이다.

제6도에 있어서, 편광방향변환조명장치(100)로부터 사출된 광은, 투과하는 편광방향이 편광방향변환조명장치(100)로부터의 편광방향(제2도의 형태에서는 S편광)에 합치하도록 설치된 입사쪽편광판(22)을 투과하고, 화상표시수단으로서의 액정패널(23)에 입사한다. 이 액정패널(23)은 외부신호로부터 독립적으로 제어할 수 있는 다수의 화소로 구성되어 있다. 화상 표시부의 백색표시해야 할 부분의 액정패널(23)의 화소부에 입사한 광은, 입사쪽 편광판(22)을 투과한 후, 액정패널(23)의 액정층에서 편광방향이 90° 비틀어짐으로써, 입사쪽편광판(22)과 투과하는 편광방향이 직교하고 있는 출사쪽편광판(24)을 투과한다.

한편, 화상표시부의 흑색표시해야 할 부분의 액정패널(23)의 화소부에 입사한 광은, 입사쪽 편광판(22)을 투과한 후, 액정패널(23)의 액정층에서 편광방향을 비틀어지는 일없이 이것을 투과함으로써, 출사쪽편광판(24)에 입사하고, 그리고 흡수된다.

이 출사쪽편광판(24)을 투과한 광은, 투사렌즈(25)에 의해 스크린(26)위에 인도된다. 이와 같이, 액정패널(23)의 표시영역의 화소를, 투사렌즈(25)에 의해 확대투사하도록 구성되어 있다. 그 결과, 스크린(26)위에 대화면영상을 얻을 수 있다.

종래, 액정패널이 1방향의 편광방향의 광밖에 이용할 수 없었기 때문에, 광원으로부터의 광중 약 50%를 입사쪽편광판에서 흡수하지 않을 수 없었다. 따라서, 광이용률이 나빴다. 또, 입사쪽 편광판이 광을 흡수함으로써, 발열이 크고 고휘도화가 곤란했다.

이에 대해서, 이 실시예의 구성에 의하면, 광원으로부터의 광을 전부유효이용할 수 있다. 그 결과, 광의 이용률이 향상하고, 또, 발열량이 적고, 또 휘도의 향상이 용이하게 된다.

제6도에 표시되는 편광방향변환조명장치(100)의 구성은, 제2실시형태의 예를 표시했으나, 이에 대신해서, 실시예 1로부터 실시예 4에 표시되는 편광방향변환조명장치를 구성한 투사형 화상표시장치도 가능하고, 이 구성에 의해 상기와 마찬가지의 효과를 나타낸다.

또, 본 실시예에 있어서, 화상표시수단으로서, 투과형액정패널을 구성했으나, 반사형액정패널을 구성하는 것도 가능하다.

[실시예 5]

본 발명의 편광방향변환조명장치의 다른 실시형태의 예에 대해서 제7도를 사용해서 설명한다.

제7도에 있어서, 광원(1)으로부터 사출된 광은 제1초점위치(2)에 광원(1)이 위치하도록 제1광축(3)을 장축으로 해서 회전대칭으로 형성된 타원경(4)에 의해 제2초점위치(5)에 집광된다.

제2초점위치(5)의 근처에는 편광선택수단으로서 편광빔스플릿터(27)가 구비되어 있고, 이 편광빔스플릿터(27)에 의해서 P편광의 광을 투과하나, S편광의 광을 도면과 같이 반사해서 제1광축(7)을 따라서 광원쪽으로 반사시킨다.

이 편광빔스플릿터(27)는 제1광축(3)에, 대칭으로 구성된 2개의 평면의 조합에 의해 형성되어 있다.

상기 편광빔스플릿터(27)에 의해서 반사된 S편광의 광은, 지지유리(28)에 설치된 편광변환 수단인 λ/4판(29)을 투과해서 원편광으로 변환된다. 그 후, 그 원편광의 광은, 상기 제1광축(3)에 회전대칭으로 구성되고, 그 중심부에 상기 광원(1)으로부터 상기 편광빔스플릿터(27)에의 광을 통과시키기 위한 개구부(30)를 가진 오목면경(31)(광로변환수단)을 반사하고, 대략 평행광(401)으로 변환된다.

이와 같이, 재차 λ/4판(20)에 입사하는 광은 입사해온 경우의 광과 반대방향의 원편광이 되고 있으므로 λ/4판(29)을 투과한 후, S편광의 광이 되어서 출사된다. 이 λ/4판(29)을 투과한 광과 편광빔스플릿터(27)를 투과한 광은 모두 S편광의 광이고, 이들 S편광의 광은 합성되어 그후 이 편광방향변환조명장치로부터 출력된다.

이와 같이, 본 실시예에 있어서도 광원으로부터 출사되는 광의 대부분이 1개의 편광방향의 광으로서 1방향으로 출사할 수 있다. 따라서, 광의 이용효율을 크게 개선할 수 있다. 동시에 신뢰성을 현저하게 개선할 수 있다.

또, 오목면경(31)의 사용에 의해, 장치의 규모를 소형화할 수 있다. 편광빔스플릿터(27)는, 제1광축(3)에 대칭으로 설치된 2매의 평면으로 구성되는 대신에, 프리즘타입의 편광빔스플릿터 또는 제1광축을 회전중심으로 하는 원추형상도 가능하다.

본 실시예에 있어서, 오목면경(31)의 사용에 의해 장치의 규모를 소형화할 수 있는 효과가 있다. 이 오목면경(31)에 대신해서, 실시예 1로부터 실시예 3에 표시한 바와 같은, 평면경과 렌즈의 조합의 사용에 의해 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

[실시예 6]

본 발명의 편광방향변환조명장치의 다른 실시형태의 예에 대해서 제8도를 사용해서 설명한다.

제8도에 있어서, 광원(1)으로부터 사출된 광은 제1초점위치(32)에 광원(1)이 위치하도록 제1장축(33)을 장축으로 해서 회전대칭으로 형성된 타원경(34)에 의해 제2초점위치(35)에 집광된다.

제2초점위치(35)를 빠져나온 후의 광은, 평행광변환수단으로서의 콜리메이터렌즈(36)에 의해 대략 평행광으로 변환되고, 편광선택수단인 편광빔스플릿터(37)에 입사한다.

이 편광빔스플릿터(37)에 있어서, 입사한 평행광중, S편광의 장은 반사되고, 제2광축(38)위에 전진한다.

한편, P편광의 광은 편광빔스플릿터(37)의 반사면을 투과해서 제1광축(33)위의 λ/2판(39)(편광변환수단)을 투과한다.

λ/2판(35)에 있어서, P편광의 광은 S편광의 광으로 변환된다. 다음에 반사경(40)을 반사하고, 광속확대수단으로서의 광속확대용렌즈(41)에 입사한다. 이 광속확대용렌즈(41)는 입사해온 대략 평행광의 광속을 대략 평행광 그대로 광속을 확대할 수 있도록 설계되어 있다.

광속확대용렌즈(41)를 투과한 광은, 반사경(42)을 반사하고, 중심에 개구부(43)를 가진 광로변환수단으로서의 합성반사경(44)에 입사한다.

다른 한편, 제2광축(38)에 전진한 S편광의 광은, 집광렌즈(45)를 통과함으로써 반사경(44)의 개구부(43)에, 또는 그 근처에서 집광한다.

따라서, 제2광축(38)상을 전진해온 S편광의 광은 반사경(44)의 영향을 받는 일없이 제2광축(38)을 그대로 전진한다. 반사경(42)을 반사해서 합성반사경(44)에 입사해온 광은, 합성반사경(44)을 반사해서 제2광축(38)상을 전진하도록 반사된다.

이 반사경(42)으로부터 입사한 광은 도중의 λ/2판(39)을 투과함으로써 P편광의 광으로부터 S편광의 광으로 변환되고 있고, 최종적으로, 이 편광반향변환조명장치로부터 사출되는 광은, 전부 S편광이 된다.

상기 구성에 의해, 편광선택수단의 위치를, 광로변환수단으로부터 떨어뜨림으로써, 상기 실시예의 형태보다도 구성은 복잡해지지만, 편광빔스플릿터(37)에 입사하는 광속이 보다 평행광에 가깝게 되기 때문에, 편광방향에 의한 광로분리의 효율을 현저하게 향상할 수 있다.

또 개구부(43)의 위치에 편광선택수단이 배치되지 않기 때문에, 개구의 크기를 작게할 수 있다. 따라서 반사경(42)으로부터 입사해오는 광의 반사손실을 최소한으로 억제하는 것이 가능하게 된다.

상기 구성에 있어서, 콜리메이터렌즈(36)를 투과한 후의 광속직경이, 광속확대용렌즈(41)를 투과한 후의 광속에 비해서 충분히 작으면, 반드시 집광렌즈(45)는 필요하지 않다.

집광렌즈(45)에서 집광한 광속이 콜리메이터렌즈(36)를 투과한 후의 광속에 비해서 충분히 작은 경우, 광속확대용렌즈(41)는 반드시 필요하지는 않다.

또, 콜리메이터렌즈(36)의 렌즈를, 개구부(43)의 위치 또는 그 근처에 초점을 맺도록 설정함으로써, 집광렌즈(45)를 제거할 수 있다.

편광변환수단으로서의 λ/2판(39)의 구성 및 그 배치는, 상기 수단에 한정되는 것은 아니다. 즉, λ/2판(39)의 대신에 위상차판으로서 λ/4판을 사용하는 구성이어도 가능하다.

제8도에 있어서는 타원경(34)을 사용했으나, 제3도에 있는 바와 같은 포물면경의 사용도 가능하다. 또 포물면경의 개구직경이 큰 경우에도 출사쪽에 콘덴서렌즈를 병용하는 것도 가능하다.

본 실시예의 편광방향변환조명장치를 실시예 14에서 설명한 편광방향변환조명장치(100)로서 구성한 투사형화상표시장치도 가능하다. 이 구성에 있어서도, 실시예 4와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

[실시예 7]

본 발명의 편광방향변환조명장치의 다른 실시형태의 예에 대해서 제9도를 사용해서 설명한다.

제9도에 있어서, 광원(1)으로부터 사출된 광은 제1초점위치(32)에 광원(1)이 위치하도록 제1광축(33)을 장축으로 해서 회전대칭으로 형성된 타원경(34)에 의해 제2초점위치(35)에 집광된다.

제2초점위치(35)를 빠져나온 후의 광은, 평행광변환수단으로서의 콜리메이터렌즈(36)에 의해 대략 평행광으로 변환되고, 그후 편광선택수단인 편광빔스플릿터(37)에 입사한다.

이 편광빔스플릿터(37)는 S편광의 광을 반사해서, 제2광축(38)위에 전진시킨다.

한편, P편광의 광은 편광빔스플릿터(37)의 반사면을 투과해서 제1광축(33)위의 집광렌즈(46), λ/2판(39), 반사경(40), 반사경(42)을 거쳐 광로변환수단인 합성반사경(47)에 집광된다.

합성반사경(47)은, 제2광축(38)위에 비스듬히 배치된 가시광을 투과하는 지지유리(48)위에 설치되어 있다.

다른 한편, 제2광축(38)에 진진한 S편광의 광은 합성반사경(47)보다도 광속폭이 충분히 크기 때문에, 합성반사경(47)의 영향을 받는 일없이 제2광축(38)을 그대로 전진한다. 반사경(42)을 거쳐 반사경(47)에 입자해온 광은 합성반사경(48)에 의해서 제2광축(38)위를 전진하도록 반사된다.

이 반사경(42)으로부터 합성반사경(47)에 입사한 광은, 도중 λ/2판(39)을 투과함으로써 편광방향이 비틀어지고, P편광의 광으로부터 S편광의 광으로 변환된다. 따라서 최종적으로 이 편광방향변환조명장치로부터 사출되는 광은 전부 S편광으로 할 수 있다.

상기한 구성에 의해 편광빔스플릿터(37)에 입사하는 광속이 보다 평행광에 가깝기 때문에, 편광방향에 의한 광로분리의 효율을 높일 수 있다. 또 광로변환수단인 합성반사경(47)을 작게할 수 있다. 또 제2광축(38)상으로부터 입사하는 광의 빠짐을 최소한으로 억제할 수 있다는 효과를 나타낸다.

본 실시예에 있어서, 편광변환수단 및 그 배치에 대해서 상기한 구성에 한정되는 것은 아니고, λ/2판의 대신에 위상차판으로서 λ/4판을 사용하는 구성도 가능하다.

[실시예 8]

본 발명의 편광방향변환조명장치의 다른 실시예에 대해서 제10도를 사용해서 설명한다.

제10도에 있어서, 제9도의 예와 마찬가지로, 편광선택수단인 편광빔스플릿터(37)에서 분리된 P편광의 광은 반사면을 투과해서 제1광축(33)위의 λ/2판(39), 반사경(40), 반사경(42)을 거쳐 광로변환수단인 합성반사경(47)에 입사한다.

합성반사경(47)은 제2광축(38)위에 비스듬히 배치된 가시광을 투과하는 지지유리(48)위에 설치되어 있다.

한편, 제2광축(38)에 전진한 S편광의 광은 합성반사경(47)보다도 광속폭이 충분히 크게 되도록 광속확대용 렌즈(49)에 의해 변환되고, 그리고 합성반사경(47)의 영향을 받는 일없이 제2광축(38)을 그대로 전진한다.

또 앞에 표시한 반사경(42)을 거쳐 합성반사경(47)에 입자해온 광은 합성반사경(47)에 의해 제2광축(38)위를 전진하도록 반사된다.

이 반사경(42)으로부터 입사한 광은 도면중 λ/2판(39)을 투과함으로써 편광방향이 비틀어지고, 당초의 P편광의 광으로구터 S편광의 광으로 변한된다. 따라서 최종적으로 이 조명장치로부터 사출되는 광은 전부 S편광으로 할 수 있다. 상기 구성에 있어서, 실시예 1과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

본 실시예에 있어서 S편광변환수단 및 그 배치에 대해서, λ/2판(39)에 한정되는 것은 아니고, 위상차판으로서 λ/4판을 사용하는 구성도 가능하다.

또, 본 실시예의 제9도와 제10도의 구성에 있어서, 타원경(34)의 대신에 평행광을 출력하는 포물면경을 사용한 구성의 편광방향변환조명장치도 유효하다.

본 실시예의 편광방향변환장치를, 실시예 14에서 설명한 편광방향변환조명장치(100)로서 구성한 투사형 화상표시장치도 가능하게 한다. 이 구성에 있어서도, 실시예 14와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

[실시예 9]

본 발명의 편광방향변환조명장치의 다른 실시예에 대해서, 제11도를 사용해서 설명한다.

제11도에 있어서 광원(101)으로부터 사출된 광은, 포물면경(104)을 반사하고, 편광선택수단으로서의 편광빔스플릿터(105)에 입사한다.

그 포물면경 (104)은 초점위치(102)에 광원(1)이 위치하도록 제1광축(103)중심으로 회전대칭으로 설치되어 있다. 이 편광빔스플릿터(105)는 S편광광을 반사해서 그 S편광광을 제2장축(106)위에 전진시킨다.

한편, P편광의 광은 편광빔스플릿터(105)의 반사면을 투과해서, 제1광축(103)위와 인터그레이터수단인 제1인터그레이터렌즈어레이(107)에 입사한다. 입사광은 제1인터그레이터렌즈어레이(107)의 각 렌즈에 의해 복수개의 광으로 분할된다. 그 분할된 각각의 광은 각각에 대응하는 인터그레이터수단인 제2인터그레이터어레이(108)의 각 렌즈상에 2차광원상을 형성한다. 이 제2인터그레이터렌즈어레이(108)으로부터 사출된 각각의 광은, 각각 피조명면(109)상에 확대상을 중첩해서 형성된다.

제2장축(106)상에 전진한 광은, 광축에 대해서 비스듬히 배치된 반사경(110)에 의해 인도되어 집광렌즈(111)에 입사하고, 광축에 대해서 비스듬히 배치된 반사경(112) 및 위상차판(113)을 거쳐 광로변환수단인 미소반사경(114)위에 집광한다. 이때, 편광변환수단인 위상차판(113)은, 제1광축(103)상을 전진한 광의 편광방향과 동일한 편광방향이 되도록 설정되어 있다.

또, 미소반사경(114)은 제1광축에 대하여 비스듬하게 배치되어 있다. 또, 반사경(112)에 안내된 광축상을 전진한 광이, 제2인터그레이터렌즈어레이(108)로부터 출사된 광에 의해 조명되는 위치와 동일한 피조명면(109)상의 영역을 조명하도록, 그 미소반사경(11)은 설치되어 있다.

상기 구성에 의하면 광원(101)으로부터 출사되는 광의 대부분을 1개의 편광방향의 광으로서 사출하고, 조명할 수 있다.

실시예에 있어서 광원(101)은 점광원에 가까운 편이 바람직하다. 이 구성에 의해 미소반사경(114)위의 상을 작게 형성할 수 있다. 따라서, 인터그레이터(107)(108)를 투과하는 광중의 미소반사경(114)에 의해 차단되는 광의 비율이 작아지고, 그 결과, 광의 유효이용효율이 향상한다.

마찬가지로, 미소반사경(114)을 작게할 수 있도록 광원상을 작게 하기 위하여 큰 집광렌즈(111)를 사용하고, 그리고, 피조명면(109)상의 필요한 영역을 조명하기 위하여 미소반사경(114)의 출사쪽에 릴레이렌즈를 설치한 구성도 유효하다.

제1광축(103)을 전진한 편광빔스플릿터(105)를 투과한 광은 인터그페이터(107)(108)에 의해 균일조명이 가능하다.

그러나 제2광축(106)을 전진한 편광빙스플릿터(105)를 반사한 광은, 광원의 발광부에 색불균일이 있는 경우에는 다소 피조명면(109)상에서도 색불균일이 발생할 가능성이 있다. 이 색불균일이 발생했을 때, 미소반사면(114)의 근처에 로드타입의 인터그레이터를 설치해서 미소반사면(114)을 거쳐 피조명면(109)상에 이르는 광에 대해서도, 색의 균일성을 향상시킬 수 있다.

상기 실시예에서는 편광방향의 변환수단으로서, 편광변환수단의 위상차판을 사용했으나, 이것에 한정하는 것은 아니고, 편광빔스플릿터(105)에 의해 편광방향에서 광로를 분할된 후에 투과하는 편광빔스플릿터(105)의 면, 반사경(110)(112)위 또는 집광렌즈(111)등의 위에 배치하는 수단이 가능하다.

또, 편광방향변환수단은, 편광빔스플릿터(105)에 의해 반사되고, 제2광축(106)쪽의 광로상에 설치되어 있으나, 이 구성에 대신해서, 편광빔스플릿터(10'S)를 투과해서 제1광축(103)에 전진한 광의 광로상에 설치된 구성도 가능하다. 또, 이 양쪽에 설치해도 동일한 특성을 얻을 수 있다. 또 본 발명은 이 편광방향의 변환수단에 한정되는 것은 아니다.

본 실시예에 있어서는, 광원(1)의 광을 제어하는 수단으로서 포물면경(104)을 사용했으나 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 이것을 타원경으로 하고, 이 제1초점위치에 광원을 설정하고, 제2초점위치에 미소반사경(114)을 설정하는 구성도 가능하다. 이 구성에 의해, 집광렌즈(111)가 필요하지 않다. 단 편광빔스플릿터(5)에 입사하는 광의 평행도가 나쁜 경우, 편광방향에 의한 분리도가 내려가기 때문에, 그다지 초점간 거리가 짧은 구성은 바람직하지 않다. 평행광으로 변환하는 수단을 구비한 구성도 가능하다.

미소반사경(114)의 위치는 제1광축(103)상, 또는 피조명면(109)을 좌우대칭으로 나누는 중심선상에 있는 것이 바람직하다. 실용적으로 허용되는 범위이면 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 10]

본 발명의 편광방향변환조명장치의 다른 실시예에 대해서 제12도를 사용해서 설명한다.

상기 실시예 9에 있어서는 제2인터그레이터어레이(108)의 출사쪽에 미소반사경(114)을 배치했으나, 본 실시예에서는 제12도에 표시한 바와 같이 제1인터그레이터어레이(107)와 제2인터그레이터어레이(108)의 사이에 미소반사경(114)을 설치한 구성이다.

이 구성에 의해 실시예 9와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또 제1광축(103)의 방향에 있어서 편광방향변환조명장치의 규모를 작게 구성할 수 있다.

제12도에 있어서 미소반사경(114)을 거친 광이 투과하는 부분에 제2인터그레이터렌즈어레이(108)의 개구(115)가 형성되어 있으나, 이 구성에 대신해서, 미소반사경(114)을 거친 광이 투과하는 부분을 평행평면판으로 한 구성도 가능하고, 이 구성에 의해, 미소반사경(114)을 거쳐온 광이 제2인터그레이터렌즈어레이(108)를 통과함으로써 목표한 대로 피조명면(109)에 도달한다.

또, 적극적으로 이 미소반사경(114)을 거친 광이 가장 효율 좋게 피조명면(109)을 조명할 수 있도록 렌즈를 설치한 구성도 가능하고, 이 구성에 의해 설계의 자유도를 높일 수 있다.

피조명면(109)이 직사각형일 경우에는, 가로세로에서 비대칭인 형상의 렌즈의 설치가 바람직하다.

[실시예 11]

본 발명의 편광방향변환조명장치의 다른 실시예에 대해서 제13도를 사용해서 설명한다.

제13도에 있어서, 편광선택수단의 편광빔스플릿터(105)를 반사한 광은, 광속변환수단인 광속폭변환렌즈(116)(117)에 의해 광속을 좁힌 대략 평행광으로 변환되고, 그후, 광로변환수단인 미소반사경(118)에 입사한다.

이 미소반사경(118)은 여기서 반사된 광이 제2인터그레이터렌즈어레이(108)에 의해 조명되는 범위에 중첩하도록 곡면형상으로 되어 있다. 이와 같이 구성함으로써 집광위치와 규제가 엄밀하지는 않게 되기 때문에, 집광렌즈의 설계의 자유도가 커진다.

또, 제14도와 같이, 미소반사경(119)의 출사면쪽에 투광렌즈(120)가 설치된 구성도 가능하다. 이 구성에 의해 제13도의 실시예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

여기까지의 실시예 9로부터 실시예 11에 있어서는, 편광방향에 의해 광로를 분할하는 편광선택수단으로서 편광빔스플릿터(105)를 사용한 예를 표시했다. 따라서, 일반적으로, 편광빔스플릿터(105)의 투과광과 반사광은 서로 특성이 다르다. 따라서, 최적의 특성을 얻기 위하여 어느 쪽의 광로의 광을 편광변환하는지를 선택하는 것이 바람직하다.

제15도의 구성은 편광빔스플릿터 (105)의 반사광쪽에, 인터그레이터수단을 설치한 구성예이다. 그 구성에 의해, 보다 뛰어난 특성을 얻을 수 있다.

[실시예 12]

본 발명의 편광방향변환조명장치의 다른 실시예에 대해서 제16도를 사용해서 설명한다.

제16도에 있어서 이제까지의 실시예에서 설명한 편광빔스플릿터에 비해서 절반의 입사면을 가진 편광빔스플릿터(22)를 2개로 분할하고, 2개 배치하고 있는 그 2개의 분할된 편광빔스플릿터(122)가 구성된다.

이와 같이 복수개의 편광선택수단을 구비함으로써, 입사광을 제2광축(123)과 제3광축(124)으로 분할하고, 미소반사면(125)에 의해 피조사면(105)을 조명한다. 이때 편광빔스플릿터(122)의 2개분의 체적은 편광빔스플릿터(105)의 절반이어도 되기 때문에 코스트다운이 가능하고, 또 소형화와 경량화를 할 수 있다.

이 실시예에서는 2개의 편향빔스플릿터가 나란히 사용되었으나, 이에 대신해서 동일한 반사면을 형성하는 1개의 편광빔스플릿터의 구성에도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

제17도는 편광빔스플릿터(122)를 사용해서 구성한 편광방향변환조명장치이다.

본 실시예에 있어서는, 광로변환수단인 미소반사경(125)이 제2인터그레이터어레이(108)의 바깥쪽 또는 근처에 설치되어 있다.

이 예에 있어서 투사렌즈는 이 미소반사경(125)의 위치까지 도입할 수 있는 밝기가 요구되나, 미소반사경(125)은 제2인터그레이터어레이(108)에 비해서 매우 작으므로 큰 변경은 필요없다.

미소반사경(125)의 위치가 제2인터그레이터어레이(108)상의 유효개구부의 출사면쪽에 비치되는 경우, 이제까지 기재해온 바와 같이 반드시 그 중심일 필요가 없고, 조도분포가 약한 위치에 미소반사경(125)을 배치하는 것이 바람직하다. 이 경우, 피조사면을 좌우대칭으로 분할할 수 있는 중심선상에 상당하는 위치에 설치되는 것이 바람직하다. 또는 미소반사경(125)을 복수설치하는 경우에는, 상기 중심선에 대하여 좌우대칭으로 배치되어 있는 것이 바람직하다.

피조사면(109)의 형상과 편광빔스플릿터(122)를 거쳐오는 광원상의 형상이 상사형이고, 또, 이들 형상의 배율을 맞추도록 각 요소부품을 배치함으로써 가장 밝은 밝기를 얻을 수 있다. 그 결과, 편광변환효율이 향상한다는 효과를 나타낸다.

제18도에 있어서, 편광빔스플릿터(122)의 출사면에 집광렌즈(111)가 설치되고, 출사광을 광학적으로 분할하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 구성에 있어서, 출사광의 각각의 형상을 피조사면(109)의 형상과 상사형에 가까운 형상으로 해서 피조사면(109)에 중첩한다.

이 구성에 의해 광의 이용효율이 현저하게 향상한다.

또, 이와 같이 편광선택수단(122)의 출력을 복수의 광으로 분할해서 피조사면(109)에서 중첩함으로써, 광원에서의 색불균일을 중첩에 의해 눈에 띄지 않게 할 수 있고, 색의 균일성을 향상시킬 수 있다.

이 실시예에 있어서, 배율을 맞추기 위하여 제2인터그레이터어레이(108)의 앞면을 편광변환된 광이 가로지르는 미소반사경(125)을 배치해서 구성되어 있다. 또, 집광렌즈(111)는 필요에 따라서 곡률중심을 입사광에 대해서 어긋나게 한 위치에 설정되어 있기 때문에, 각각 분할된 상으 피조사면(109)에서 동일한 위치에 중첩되도록 구성되어 있다.

[실시예 13]

본 발명의 편광방향변환조명장치의 다른 실시예에 대해서 제19도를 사용해서 설명한다.

제19도에 있어서 광원(101)으로부터 사출된 광은, 포물면경(104)을 반사하고, 편광빔스플릿터(105)에 입사한다.

그 포물면경(104)은 초점위치(102)에 상기 광원(1)이 위치하도록 제1광축(103)중심으로 회전대칭으로 설치되어 있다. 이 편광빔스플릿터(105)는 S편괌광을 반사해서 그 S편광광을 제2광축(106)위에 전진시킨다.

한편, P편광의 광은 편광빔스플릿터(105)의 반사면을 투과해서, 또 집광렌즈(133)에 의해 광축(103)에 대해서 비스듬히 배치된 합성용반사경(134)에 형성된 미소개구부(135)에 집광되고, 그후, 이곳을 투과해서 피조명면(109)상을 조명한다.

다른 한편, 제2광축(106)상에 전진한 광은 편광변환수단으로서의 위상차판(113)을 투과하고, 편광방향이 변환된다. 위상차판(113)은, 제1광축(103)상을 전진한 광의 편광방향과 동일한 편광방향이 되도록 설정되어 있다.

그후 광은 광축에 비스듬히 배치된 반사경(110)을 반사해서 인터그레이터수단인 제1인터그레이터렌즈어레이(107)에 입사한다. 제1인터그레이터렌즈어레이(107)의 각 렌즈에 의해 입사광이 분할된다. 그 분할된 광은 반사경(137)에 안내되고, 각각에 대응하는 인터그레이터 수단인 제2인터그레이터어레이(138)상의 렌즈에 2차광원상을 형성한다. 이곳으로부터 사출된 광은, 각각 광로변환수단인 합성용 반사경(134)에 의해서 반사되고, 그후 피조명면(109)상에 확대상을 중첩해서 형성한다.

본 실시예에 의해서도 광원(101)으로부터 출사되는 광의 대부분을 1개의 편광방향의 광으로서 사출하고, 조명할 수 있다.

본 실시예에 있어서 광원(101)은 점광원에 가까운 편이 바람직하다. 왜냐하면 개구부상의 상을 작게 형성할 수 있기 때문에, 인터그레이터수단을 통과해오는 광중의 미소개구부(135)에 의해 빠지는 비율이 작아지기 때문이다.

마찬가지로, 미소개구부(135)를 작게할 수 있도록 광원상을 작게 하기 위하여 큰 집광렌즈(133)를 사용하고, 그리고, 피조명면(109)상의 필요한 영역을 조명하기 위하여 미소개구부(135)의 출사쪽에 릴레이렌즈를 설치하면 유효하다. 설치한 구성도 가능하다.

제2광축(106)을 전진한 편광빔스플릿터(105)를 발사한 광은 인터그레이터수단(136)(138)에 의해 균일조명이 가능하다.

그러나 제1광축(103)을 전진한 편광빔스플릿터(105)를 투과한 광은, 광원의 발광부에 색불균일이 있는 경우에는 다소 피조명면(109)상에서도 색불균일이 발생할 가능성이 있다. 이 색불균일이 발생했을 때, 미소개구부(135)(또는 그 근처)에 로드타입의 인터그레이터를 설치해서 미소개구부(135)를 거쳐 피조명면(109)상에 이르는 광에 대해서도, 색의 균일성을 향상시킬 수 있다.

미소개구부(135)의 위치는 제1광축(103)상, 또는 피조명면(109)을 좌우대칭으로 나누는 중심선상에 있는 것이 바람직하다. 실용적으로 허용되는 범위이면 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다.

본 실시예에 있어서, 실시예 1과 마찬가지로, 편광빔스플릿터에 의해서 반사되는 광로를 2개로 분할한 구성도 응용가능하다.

[실시예 14]

본 발명의 투사형화상표시장치의 실시예에 대해서 제20도를 사용해서 설명한다.

제20도는 실시예 9의 제11도에서 설명한 편광방향변환조명장치를 사용한 투사형화상장치의 구성도이다.

광원(101)으로부터의 광은, 제11도의 실시예 9에서 설명한 제1편광의 합성광이 편광방향변환조명장치(200)로부터 출사하고, 필드렌즈(126)에 입사한다. 이때 피조명면(109)의 위치가 액정면(127)에 상당하도록 배치되어 있다.

필드렌즈(126)에 입사한 광은 액정면(127)에 대하여 주광선이 어느 광선높이에 있어서도 동일한 입사각이 되는 텔레센트릭성이 실현되고 있다. 이 필드렌즈(126)를 투과한 광은 입사쪽편광판(128)에서 1방향의 편광광만으로 한정된다. 편광방향은, 이 입사쪽편광판(128)에 입사하기 전부터 편광방향변환조명장치(200)에 의해 한정되고 있다.

그러나, 편광빔스플릿터(105)의 성능이나 계면에서의 난반사등에 의해 편광도가 불충분하고 불필요한 콘트라스트를 가진 투사화상을 얻을 수 없는 경우에, 편광판(128)을 설치하는 것이 바람직하다. 그러나, 필요에 따라서 편광판(128)을 설치하지 않는 구성도 가능하다.

이 입사쪽편광판(128)을 투과한 광은 액정패널(129)에 입사한다. 이 액정패널(129)은 외부신호로부터 독립적으로 제어할 수 있는 다수의 화소로 되어 있고, 이 액정패널의 화상표시부분의 백색표시해야할 부분의 화소부에 입사하는 광은, 입사쪽편광판(128)을 투과한 후에 액정면(127)에서 편광방향이 90° 비틀어짐으로써 입사쪽편광판(128)과 투과하는 편광방향이 직교하고 있는 출사쪽편광판(130)을 투과한다.

한편 액정패널(129)의 화상표시부의 흑색표시해야할 부분의 화소부에 입사한 광은 입사쪽편광판(128)을 투과하고, 그후, 액정면(127)에서 편광방향을 비틀어지는 일없이, 이것을 투과함으로써 출사쪽편광판(130)에 입사해서 흡수된다.

화상표시수단은, 액정패널(129)과 입사쪽편광판(128)과 출사쪽편광판(130)으로 구성된다.

다음에, 출사쪽편광판(130)을 투과한 광은, 투사렌즈(131)에 의해 스크린(132)상에 인도된다. 이와 같이해서 액정패널(129)의 표시영역의 화소화를 투사렌즈(131)에 의해서 확대투사함으로써, 스크린(132)면에 대화면영상을 얻을 수 있다.

종래의 액정패널이 1방향의 편광방향의 광밖에 이용할 수 없었기 때문에, 광원으로부터의 광중 약 50%가 입사쪽편광판에서 흡수되지 않았다. 따라서 낮은 광이용률, 입사쪽편광판의 광의 흡수에 의한 큰 발열, 그 발열에 의한 부품의 열화등에 의해 고휘도화가 곤란했다.

이에 대해서, 본 실시예에 의하면, 광원으로부터의 광의 전부가 유효하게 이용되고, 광이용효율이 향상됨으로써 높은 휘도와 뛰어난 신뢰성을 가진 투사형화상표시장치를 얻을 수 있다.

본 실시예에 있어서, 라이트밸브로서 투과형 액정패널(129)을 사용했으나, 이에 대신해서 편광을 사용해서 표시하는 디바이스의 사용도 가능하고, 예를 들면, 반사형의 액정패널의 사용이 가능하다.

[실시예 15]

본 발명의 투사형화상표시장치의 다른 실시예에 대해서 제21도를 사용해서 설명한다.

제21도는 실시예 13의 제19도에서 설명한 편광방향변환조명장치를 사용한 투사형화상장치의 구성도이다.

제21도는 실시예 13에 설명해온 편광방향변환조명장치(300)를 사용한 투사형화상장치의 구성도이다.

광원(101)으로부터의 광은, 제19도의 실시예 13에서 설명한 편광방향변환조명장치(300)로 부터 출사하고, 필드렌즈(126)에 입사한다. 이때 피조명면(132)의 위치가 액정면(127)에 상당하도록 배치되어 있다.

필드렌즈(126)에 입사한 광은 액정면(127)에 대하여 주광선이 어느 광선높이에 있어서도 동일한 입사각이 되는 텔레센트릭성이 실현되고 있다. 이 필드렌즈(126)를 투과한 광은 입사쪽편광판(128)에서 1방향의 편광광만으로 한정된다. 편광방향은, 이 입사쪽편광판(128)에 입사하기 전부터 편광방향변환조명장치(300)에 의해 한정되고 있다.

그러나, 편광빔스플릿터(105)의 성능이나 계면에서의 난반사층에 의해 편광도가 불충분하고 불필요한 콘트라스트를 가진 투사형화상을 얻을 수 없는 경우에, 이와 같이 편광판을 설치한 구성도 가능하다.

입사쪽편광판(128)을 투과한 광은 액정패널(129)에 입사한다. 이 액정패널(129)은 외부 신호로부터 독립적으로 제어할 수 있는 다수의 화소로 되어 있고, 이 화상표시부분의 백색표시해야할 부분의 화소부에 입사하는 광은, 입사쪽편광판(128)을 투과하고, 그후에 액정면(127)에서 편광방향이 90° 비틀어짐으로써 입사쪽편광판(128)과 투과하는 편광방향이 직교하고 있는 출사쪽편광판(130)을 투과한다.

한편 액정패널(129)의 화상표시부의 흑색표시해야할 부분의 화소부에 입사한 광은 입사쪽편광판(128)을 투과하고, 그후, 액정면(127)에서 편광방향을 비틀어지는 일없이, 이것을 투과함으로써 출사쪽편광판(130)에 입사하고, 그리고 흡수된다.

또 출사쪽편광판(130)을 투과한 광은, 투사렌즈(131)에 의해 스크린(132)상에 인도된다. 이와 같이해서 액정패널(129)의 표시영역의 화소를 투사렌즈(131)에 의해서 확대투사함으로써, 스크린(132)에 대화면영상을 얻을 수 있다.

본 실시예에 있어서, 라이트밸브로서 투과형 액정패널을 사용했으나, 이에 대신해서 편광을 사용해서 표시하는 디바이스의 사용도 가능하고, 예를 들면, 반사형의 액정패널의 사용이 가능하다.

또한, 실시예 1∼실시예 15에 있어서 편광선택수단에 있어서의 투과광과 반사광의 종류(즉 S편광의 광, P편광의 광)은, 특히 그 형태에 한정되는 것은 아니고, S편광광과 P편광광이 반대일 경우에 있어서도, 각 실시형태와 마찬가지 효과를 나타낼 수 있다.

이상과 같이, 액정패널등을 라이트밸브로서 사용한 편광을 이용대서 출력의 제어를 행하는 장치에 있어서, 종래의 편광방향변환조명장치는, 광원으로부터의 광의 1개의 편향방향의 광밖에 이용할 수 없었으나, 이에 대해서, 본 발명의 편광방향변환조명장치는, P와 S의 양쪽의 편광방향의 광을 1개의 편광방향으로 변환할 수 있고, 또한 출사되는 광을 1개의 광축상에 중첩하는 것이 가능하게 된다.

따라서 광의 이용효율이 현저하게 향상한다. 그 결과 밝기는 종래의 약 2배가 된다. 또 종래와 동일한 밝기의 조명장치를 얻기 위하여 절반의 소비전력이어도 된다. 또, 광원이나 구동회로의 소형화 및 저가격화를 실현할 수 있다.

본 발명의 편광방향변환장치를 사용한 투사형화상표시장치는 액정패널등의 화상표시수단의 광제어부에 불필요한 편광방향의 광의 입사를 방지하기 때문에, 발열량이 감소하고, 그 결과, 뛰어난 신뢰성과, 높은 휘도를 가진 투사형화상표시장치를 얻을 수 있다.

Claims

광원과, 그 광원으로부터의 광을 제1편광광과 제2편광광으로 분해하는 편광선택수단과, 상기 제1편광광을, 변환된 제2편광광으로 변환하는 편광변환수단과, 상기 변환된 제2편광광을 반사하는 광로변환수단으로 구성되고, 상기 광로변환수단은 그 중앙영역에 개구부를 가지고, 상기 편광선택수단은 상기 개구부에 위치하고, 상기 광로변환수단을 반사한 상기 변환된 제2편광광과, 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 제2편광광이 서로 동일방향으로 합성되는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
광원과, 그 광원으로부터의 광을 제1편광광과 제2편광광으로 분해하는 편광선택수단과, 상기 제1편광광을, 변환된 제2편광광으로 변환하는 편광변환수단과, 상기 변환된 제2편광광을 반사하는 광로변환수단과 상기 제2편광광을, 광속을 변환한 제2편광광으로, 광속의 폭을 변환하는 광속변환수단으로 구성되고, 상기 광로변환수단은 그 중앙영역에 개구부를 가지고, 상기 편광선택수단은 상기 개구부에 위치하고, 상기 광로변환수단을 반사한 상기 변환된 제2편광광과, 상기 광속변환수단에 의해 상기 광속을 변환한 제2편광광이 서로 동일방향으로 합성되는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
광원과, 그 광원으로부터의 광을 제1편광광과 제2편광광으로 분해하는 편광선택수단과, 상기 제1편광광을, 변환된 제2편광광으로 변환하는 편광변환수단과, 상기 편광변환수단으로부터 출사한 상기 변환된 제2편광광을 반사하고, 그리고 다시 상기 편광변환수단에 입사시키는 반사 수단과, 상기 변환된 제2편광광과 상기 제2편광광을 반사하는 광로변환수단으로 구성되고, 상기 광로변환수단은 그 중앙 영역에 개구부를 가지고, 상기 편광선택수단은 상기 개구부에 위치하고, 상기 반사수단에 의해 반사되고 상기 편광변환수단을 다시 통과한 상기 변환된 제2편광광은 상기 광로변환수단을 반사하고, 그 반사된 상기 변환된 제2편광광과, 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 제2편광광이 서로 동일 방향으로 합성되는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
제3항에 있어서, 또, 상기 편광변환수단과 상기 광로변환수단과의 사이에 설치된 평행광변환수단을 구성하고, 상기 평행광변환수단은, 상기 편광변환수단으로부터의 상기 변환된 제2편광광을, 평행광을 가진 제2편광광으로 변환하는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
제3항에 있어서, 상기 편광선택수단이, 평판형편광빔스플릿터인 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
광원과, 그 광원으로부터의 광을 제1편광광과 제2편광광으로 분해하는 편광선택수단과 상기 편광선택수단으로부터 출사된 제1편광광을 반사하는 반사수단과, 상기 반사수단으로부터의 상기 제1편광광을 반사하는 광로변환수단과, 상기 광로변환수단에 의해 반사된 상기 제1편광광을 변환된 제2편광광으로 변환하는 편광변환수단으로 구성되고, 상기 광로변환수단은 그 중앙영역에 개구부를 가지고, 상기 편광선택수단은 상기 개구부에 위치하고, 상기 변환된 제2편광광과, 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 제2편광광이 서로 동일방향으로 합성되는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
제6항에 있어서, 상기 편광변환수단은, 그 중앙영역에 개구부를 가지고, 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 제2편광광이 상기 개구부를 통과하는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
평행광을 출사하는 광원수단과, 상기 평행광을 제1편광광과 제2편광광으로 분해하는 편광선택수단과, 상기 제1편광광을 상기 제2편광광의 광속과 다른 광속을 가진 변환한 광속을 가진 제1편광광으로 변환하는 광속변환수단과, 상기 변환한 광속을 가진 제1편광광을 변환된 제2편광광으로 변환하는 편광변환수단으로 구성되고, 상기 광로변환수단은 그 중앙영역에 개구부를 가지고, 상기 편광선택수단은 상기 개구부에 위치하고, 상기 편광변환수단에 의해 변환된 상기 변환된 제2편광광과, 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 제2편광광이 서로 동일방향으로 합성되는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
광원과, 그 광원으로부터의 광을 평행광으로 변환하는 평행광변환수단과,/상기 평행광을 제1편광광과 제2편광광으로 분해하는 편광선택수단과, 상기 제1편광광을, 확대한 광속을 가진 확대한 제1편광광으로, 광속폭을 확대하는 광속확대수단과, 상기 광속확대수단에 의해 확대된 상기 확대한 제1편광광을 반사하는 광로변환수단과 상기 확대한 제1편광광을 변환된 제2편광광으로 변환하는 편광변환수단으로 구성되고, 상기 광로변환수단은 그 중앙영역에 개구부를 가지고, 상기 편광선택수단은 상기 개구부에 위치하고, 상기 광로변환수단에 의해 반사된 상기 확대한 제2편광광과, 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 변환된 제2편광광이 서로 동일방향으로 합성되는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
제9항에 있어서, 상기 편광변환수단은, 그 중앙영역에 개구부를 가지고, 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 제2편광광이 상기 개구부를 통과하는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
광원과, 그 광원으로부터의 광을 편행광으로 변환하는 평행광변환수단과, 상기 평행광을 제1편광광과 제2편광광으로 분해하는 편광선택수단과, 상기 제1편광광을 반사하는 반사수단과, 상기 반사수단으로부터의 상기 제1편광광을 반사하는 광로변환수단과, 상기 광로변환수단으로부터의 상기 제1편광광을 변환된 제2편광광으로 변환하는 편광변환수단으로 구성되고, 상비 광로변환수단은 그 중앙영역에 개구부를 가지고, 상기 편광선택수단은 상기 개구부에 위치하고, 상기 편광선택수단에 의해 변환된 상기 제2편광광과, 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 제2편광광이 서로 동일방향으로 합성되는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
(a)광원과, 그 광원으로부터의 광을 제1편광광과 제2편광광으로 분해하는 편광선택수단과, 상기 제1편광광을, 변환된 제2편광광으로 변환하는 편광변환수단과, 상기 변환된 제2편광광을 반사하는 광로변환수단으로 구성되고, 상기 광로변환수단은 그 중앙영역에 개구부를 가지고, 상기 편광선택수단은 상기 개구부에 위치하고, 상기 광로변환수단을 반사한 상기 변환된 제2편광광과, 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 제2편광광이 서로 동일방향으로 합성되는 편광방향을 변환한 조명장치와, (b)상기 편광방향을 변환한 조명장치에 의해 합성된 광을 화상광으로 변환하는 화상표시수단과, (c)상기 화상표시수단에 의해 변환된 상기 화상광을 투사하는 투사수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 투사형화상표시장치.
(a)평행광을 출사하는 광원수단과, 상기 평행광을 제1편광광과 제2편광광으로 분해하는 편광선택수단과, 상기 제1편광광을 상기 제2편광광의 광속과 다른 광속을 가진 변환한 광속을 가진 제1편광광으로 변환하는 광속변환수단과, 상기 변환한 광속을 가진 제1편광광을 반사하는 광변환수단과, 상기 변환한 광속을 가진 제1편광을 변환된 제2편광광으로 변환하는 편광변환수단으로 구성되고, 상기 광로변환수단은 그 중앙영역에 개구부를 가지고, 상기 편광선택수단은 상기 개구부에 위치하고, 상기 편광변환수단에 의해 변환된 상기 변환된 제2편광광과, 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 제2편광광이 서로 동일방향으로 합성되는 편광방향을 변환한 조명장치와, (b)상기 평광방향을 변환한 조명장치에 의해 합성된 광을 화상광으로 변환하는 화상표시수단과, (c)상기 화상표시수단에 의해 변환된 상기 화상광을 투사하는 투사수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 투사형화상표시장치.
광원과, 그 광원으로부터의 광을 제1편광광과 제2편광광으로 분해하는 편광선택수단과, 상기 제1편광광을, 변환된 제2편광광으로 변환하는 편광변환수단과, 상기 변환된 제2편광광을 반사하는 광로변환수단으로 구성되고, 상기 광로변환수단은 그 중앙영역에 제1개구부를 가지고, 상기 광로변환수단은 상기 광원과 상시 편광선택수단과의 사이에 위치하고, 상기 광원으로부터의 상기 광은, 상기 제1개구부를 통과하고, 상기 개구부를 통과한 상기 광은, 상기 편광선택수단에 의해 상기 제1편광광과 상기 제2편광광으로 분해되고, 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 제1편광광은, 상기 편광변환수단에 의해 상기 변환된 제2편광광으로 변환되고, 상기 변환된 제2편광광과, 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 제2편광광이 서로 동일방향으로 합성되는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
제14항에 있어서, 상기 편광변환수단은, 그 중앙영역에 제2개구부를 가지고, 상기 광원으로부터의 상기 광이, 상기 제1개구부와 상기 제2개구부를 통과하는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
광원과, 그 광원으로부터의 광을 평행광으로 변환하는 평행광변환수단과, 상기 평행광을 제1편광광과 제2편광광으로 분해하는 편광선택수단과, 상기 제1편광광을 변환된 제2편광광으로 변환하는 편광변환수단과, 상기 변환된 제2편광광의 광속폭을 확대하는 광속확대수단과, 상기 광속확대수단에 의해 확대된 상기 변환된 제2편광광을 반사하는 광로변환수단으로 구성되고, 상기 광로변환수단은 그 중앙영역에 개구부를 가지고, 상기 편광선택수단에 의해 분리된 상기 제2편광광은 상기 개구부를 통과하고, 상기 개구부를 통과한 상기 제2편광광과, 광속폭을 확대한 상기 변환된 제2편광광이 서로 동일방향으로 합성되는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
광원과, 그 광원으로부터의 광을 제1편광광과 제2편광광으로 분해하는 편광선택수단과, 상기 제1편광광을, 변환된 제2편광광으로 변환하는 편광변환수단과, 상기 변환된 제2편광광을 광속폭을 변환한 제2편광광으로, 광속의 폭을 변환하는 광속변환수단과, 상기 광속폭을 변환한 제2편광광을 반사하는 광로변환수단으로 구성되고, 상기 광로변환수단은 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 제2편광광의 제1광축상에 위치하고, 상기 광로변환수단은, 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 제2편광광의 광속폭보다도 좁의 폭의 형상이고, 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 제2편광광과, 상기 광로변환수단에 의해 반사된 상기 광속폭을 변환한 제2편광광이 서로 동일방향으로 합성되는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
광원과, 그 광원으로부터의 광을 평행광으로 변환하는 평행광변환수단과, 상기 평행광을 제1편광광과 제2편광광으로 분해하는 편광선택수단과, 상기 제1편광광을, 변환된 제2편광광으로 변환하는 편광변환수단과, 상기 변환된 제2편광광을 좁은 광속폭을 가진 제2편광광으로, 광속의 폭을 작게 하는 광속변환수단과, 상기 좁은 폭을 가진 제2편광광을 반사하는 광로변환수단으로 구성되고, 상기 광로변환수단은 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 제2편광광의 제1광축상에 위치하고, 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 제2편광광과, 상기 광로변환수단에 의해 반사된 상기 좁은폭을 가진 제2편광광이 서로 동일방향으로 합성되는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
광원과, 그 광원으로부터의 광을 평행광으로 변환하는 평행광변환수단과, 상기 평행광 을 제1편광광과 제2편광광으로 분해하는 편광선택수단과, 상기 제1편광광을 변환된 제2편광광으로 변환하는 편광변환수단과, 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 제2 편광광을 확대한 광속폭을 가진 제2편광광으로, 광속의 폭을 확대하는 광속변환수단과, 상기 변환된 제2편광광을 반사하는 광로변환수단으로 구성되고, 상기 광속변환수단에 의해 확대된 상기 확대한 광속폭을 가진 제2편광광과 상기 광로변환수단에 의해 반사된 상기 변환된 제2편광광이, 서로 동일방향으로 합성되는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
광원과, 그 광원으로부터의 광을 제1편광광과 제2편광광으로 분해하는 편광선택수단과, 상기 제1편광광을 변환된 제2편광광으로 변환하는 편광변환수단과, 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 제2편광광을 복수개의 제2편광광으로 분할하는 인터그레이터 수단으로 구성되고, 상기 변환된 제2편광광과, 상기 복수개의 제2편광광이 서로 동일 방향으로 합성되는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
제20항에 있어서, 상기 인터그레이터수단은, 복수개의 마이크로렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
광원과, 그 광원으로부터의 광을 제1편광광과 제2편광광으로 분해하는 편광선택수단과, 상기 제1편광광을 좁은 광속폭을 가진 제1편광광으로 변환하는 광속변환수단과, 상기 좁은 광속폭을 가진 제1편광광을 변환된 제2편광광으로 변환하는 편광변환수단과, 상기 변환된 제2편광광을 반사하는 편광변환수단과, 상기 편광선택 수단에 의해 분해된 상기 제2편광광을 복수개의 제2편광광으로 분할하는 인터그레이터수단으로 구성되고, 상기 광로변환수단을 반사한 상기 변환된 제2편광광과, 상기 복수개의 제2편광광이 서로 동일방향으로 합성되는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
광원과, 그 광원으로부터의 광을 제1편광광과 제2편광광으로 분해하는 편광선택수단과, 상기 제1편광광을 변환된 제2편광광으로 변환하는 편광변환수단과, 상기 변환된 제2 편광광을 좁은 광속폭을 가진 제2편광광으로 변환하는 광속변환수단과, 상기 좁은 광속폭을 가진 제2편광광을 반사하는 광로변환수단과, 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 제2편광광을 복수개의 제2편광광으로 분할하는 인터그레이터수단으로 구성되고, 상기 광로변환수단을 반사한 상기 좁은 광속폭을 가진 제2편광광과, 상기 복수개의 제2편광광이 서로 동일방향으로 합성되는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
광원과, 그 광원으로부터의 광을 제2편광광과 복수개의 제1편광광으로 분해하는 편광선택수단과, 상기 복수개의 제1편광광 중의 각각의 제1편광광을, 각각의 변환된 제2편광광으로 변환하는 편광변환수단과, 상기 각각의 변환된 제2편광광을, 각각의 좁은 광속폭을 가진 제2편광광으로 변환하는 광속변환수단과, 상기 각각의 좁은 광속폭을 가진 제2편광광을 반사하는 각각의 광로변환수단과, 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 제2편광광을, 복수개의 제2편광광으로 분할하는 인터그레이터수단으로 구성되고, 상기 각각의 광로변환수단을 반사한 상기 각각의 좁은 광속폭을 가진 제2편광광과 상기 복수개의 제2편광광이 서로 동일방향으로 합성되는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
제24항에 있어서, 상기 인터그레이터수단은, 복수개의 마이크로렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명 장치.
광원과, 그 광원으로부터의 광을 제2편광광과 복수개의 제1편광광으로 분해하는 편광 선택수단과, 상기 복수개의 제1편광광 중의 각각의 제1편광광을, 각각의 좁은 광속폭을 가진 제1편광광으로 변환하는 광속변환수단과, 상기 각각의 좁은 광속폭을 가진 제1편광광을, 각각의 변환된 제2편광광으로 변환하는 편광변환수단과, 상기 각각의 변환된 제2편광광을 반사하는 각각의 광로변환수단과, 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 제2편광광을, 복수개의 제2편광광으로 분할하는 인터그레이터수단으로 구성되고, 상기 각각의 광로변환수단을 반사한 상기 각각의 변환된 제2편광광과 상기 복수개의 제2편광광이 서로 동일방향으로 합성되는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
(a) 광원과, 그 광원으로부터의 광을 제1편광광과 제2편광광으로 분해하는 편광선택수단과, 상기 제1편광광을, 변환된 제2편광광으로 변환하는 편광변환수단과, 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 제2편광광을 복수개의 제2편광광으로 분할하는 인터그레이터수단으로 구성되고, 상기 변환된 제2편광광과, 상기 복수개의 제2편광광이 서로 동일방향으로 합성되는 편광방향을 변환한 조명장치와, (b) 상기 편광방향을 변환한 조명장치에 의해 합성된 광을 화상광으로 변환하는 화상표시수단과, (c) 상기 화상표시수단에 의해 변환된 상기 화상광을 투사하는 투사수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 투사형화상표시장치.
(a) 광원과, 그 광원으로부터의 광을 제1편광광과 제2편광광으로 분해하는 편광선택수 단과, 상기 제1편광광을 좁은 광속폭을 가진 제1편광광으로 변환하는 광속변환수단과, 상기 좁은 광속폭을 가진 제1편광광을 변환된 제2편광광으로 변환하는 편광변환수단과, 상기 변환된 제2편광광을, 반사하는 편광변환수단과, 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 제2편광광을 복수개의 제2편광광으로 분할하는 인터그레이터수단으로 구성되고, 상기 광로변환수단을 반사한 상치 변환된 제2편광광과, 상기 복수개의 제2편광광이 서로 동일방향으로 합성되는 편광방향을 변환한 조명장치와, (b) 상기 편광방향을 변환한 조명장치에 의해 합성된 광을 화상광으로 변환하는 화상표시수단과, (c) 상기 화상표시수단에 의해 변환된 상기 화상광을 투사하는 투사수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 투사형화상표시장치.
제28항에 있어서, 상기 인터그레이터수단은 복수개의 마이크로렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
광원과, 그 광원으로부터의 광을 제2편광광과 복수개의 제1편광광으로 분해하는 편광 선택수단과, 상기 복수개의 제1편광광 중 각각의 제1편광광을, 복수개의 제1편광광으로 분할하는 각각의 제1인터그레이터수단과, 상기 복수개의 제1편광광중의 각각의 제1편광광을 각각의 변환된 제2편광광으로 변환하는 각각의 편광변환수단과, 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 제2편광광을 복수개의 제2편광광으로 분할하는 인터그레이터수단으로 구성되고, 상기 각각의 변환된 제2편광광과, 상기 복수개의 제2편광광이 서로 동일 방향으로 합성되는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
광원과, 그 광원으로부터의 광을 제1편광광과 제2편광광으로 분해하는 편광선택수단과, 상기 제1편광광을 변환된 제2편광광으로 변환하는 편광변환수단과, 상기 변환된 제2편광광을, 복수개의 제2편광광으로 분할하는 인터그레이터수단과, 상기 복수개의 제2편광광을 반사하는 광로변환수단으로 구성되고, 상기 광로변환수단은, 그 중앙영역에 개구부를 가지고, 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 제2편광광이, 상기 개구부를 통과하고, 상기 개구부를 통과한 상기 제2편광광과, 상기 복수개의 제2편광광이 서로 동일방향으로 합성되는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
제31항에 있어서, 상기 인터그레이터수단은, 복수개의 마이크로렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
광원과, 그 광원으로부터의 광을 제1편광광과 제2편광광으로 분해하는 편광선택수단과, 상기 제1편광광을 복수개의 제1편광광으로 분할하는 인터그레이터수단과, 상기 복수개의 제1편광광을 변환된 제2편광광으로 변환하는 편광변환수단과, 상기 변환된 제2편광광을 반사하는 광로변환수단으로 구성되고, 상기 광로변환수단은 그 중앙영역에 개구부를 가지고, 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 제2편광광이, 상기 개구부를 통과하고, 상기 개구부를 통과한 상기 제2편광광과, 상기 변환된 제2편광광이 서로 동일방향으로 합성되는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.
(a) 광원과, 그 광원으로부터의 광을 제1편광광과 제2편광광으로 분해하는 편광선택수 단과, 상기 제1편광광을 변환된 제2편광광으로 변환하는 편광변환수단과, 상기 변환된 제2편광왕을, 복수개의 제2편광광으로 분할하는 인터그레이터수단과, 상기 복수개의 제2편광광을 반사하는 광로변환수단으로 구성되고, 상기 광로변환수단은, 그 중앙영역에 개구부를 가지고, 상기 편광선택수단에 의해 분해된 상기 제2편광광이, 상기 개구부를 통과하고, 상기 개구부를 통과한 상기 제2편광광과, 상기 복수개의 제2편광광이 서로 동일방향으로 합성되는 편광방향을 변환한 조명장치와, (b) 상기 편광방향을 변환한 조명장치에 의해 합성된 광을 화상광으로 변환하는 화상표시수단과, (c) 상기 화상표시수단에 의해 변환된 상기 화상광을 투사하는 투사수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 투사형화상표시장치.
제34항에 있어서, 상기 인터그레이터수단은, 복수개의 마이크로렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 편광방향변환조명장치.