WO1996020422A1 - Appareil d'eclairage en lumiere polarisee et dispositif d'affichage du type a projection - Google Patents

Description

明細書 発明 の名称

偏光照明装置お よ び投写型表示装置 技術分野

本発明 は、 儡光方向 を揃 え た偏光光 を用 いて矩形の照明領域な ど を均一 に照明す る僞光照明装置 に閲す る も のであ る。 ま た、 本発明 は、 こ の偏光照明装置か ら 出射 さ れた偏光光を ラ イ ト バ ル ブに よ り 変調 し て映像を ス ク リ一ン上 に拡大表示す る 投写型表示装置 に 関す る も のであ る。 背景技術

液晶 ラ ィ ト バル ブ等の矩形の照明領域を均一 に照明す る 光学系 と し て は、 従来 よ り、 2 枚の レ ン ズ板を用 い た イ ン テ グ レ 一 タ 光学系 が知 ら れて い る。 イ ン テ グ レ ー タ 光学系は、 例え ば、 特開平 3 — 1 1 1 8 0 6 号公報に 開示 さ れてお り、 液晶 ラ イ ト バル ブを 用 い た投 写型表示装置の照明装置 と し てすで に実用化さ れてい る。

儷光光を 変調す る タ ィ ブの液晶 ラ ィ ト バル ブを用 い た一般的 な投 写型表示装置で は、 一種類の儡光光 しか利用 で き な いため、 明 る い 投写映像を得 る に は、 光の利用効率 を高め る こ と が重要であ る。 本発明の課題は、 偏光光を 変調す る タ イ プの液晶 ラ イ ト バル ブを 用 いた投写型表示装置等 に お け る 照明装置 と し て使用す る の に適 し た照明装置 を提案す る こ と に あ る。

詳 し く は、 本発明 は ィ ン テ グ レ ー タ 光学系 と 偏光変換光学系 を備 え、 偏光光を効率良 く 利用で き、 均一な照明 を行 う こ と ので き る偏 光照明装 fi を提案す る こ と にあ る。 ま た、 本発明 は、 こ の新規な偏 光照明装置 を備 え た投写型表示装置 を提案す る こ と に あ る。 発明の開示

本発明の儡光照明装置は、 偏光方向がラ ン ダム な偏光光 を 出射す る 光源 と、 複数の レ ン ズ か ら構成 さ れて い る 第 1 の レ ン ズ板お よ び 複数の レ ン ズか ら構成さ れる 第 2 の レ ン ズ板を備 え た イ ン テ グ レ ー タ 光学系 と を有 し、 前記光源か ら の 出射光が前記第 1 の レ ン ズ板を 介 し て前記第 2 の レ ン ズ板を構成 し て い る 各 レ ン ズの入射面上 に そ れぞれ 2 次光源像 と して投写 さ れ、 当該第 2 の レ ン ズ板か ら の 出射 光を用 いて被照肘対象物 を照明す る 形式の も の に おいて、 前記光源 か ら 出射 さ れた儡光光 を偏光方向が直交す る 2 つの儡光光に分離 し て 9 0 度未満の角度で方向分離す る偏光分離手段 と、 前記 2 つの偏 光光の偏光方向 を 揃 え る偏光変換手段 と を 有 し、 前記偏光分離手段 力 前記ィ ン テ グ レ ー タ 光学系の前記第 1 の レ ン ズ板の入射側お よ び出射側の う ち のいずれか一方の側 に配置 さ れた構成 を採用 し てい る。

こ こ で、 前記偏光分離手段に よ る 2 つの偏光光の分雜方向は、 ィ ン テ グ レ ー タ 光学系か ら 出肘 さ れる倔光光の照明領域が長方形等の よ う に一方の側 に長い場合に は、 その長手方向に な る よ う にす る こ と が望 ま し い。

ま た、 ィ ン レ グ レ ー タ 光学系 を構成 し て い る 第 2 の レ ン ズ板にお いて は、 こ れを ffi成 し て いる 各 レ ン ズの形状を、 第 1 の レ ン ズ板に お け る 各 レ ン ズ と 相似形にす る こ と が望 ま し い。

前記偏光分離手段 と し て は、 液晶層 を プ リ ズム 基板 と ガラ ス 基板 の間 に挟み、 前記プ リ ズム 基板にお け る 液晶層 と の界面が光軸 に対 し て 9 0 度未満の角度だけ傾斜 し た多段の傾斜面 と な っ た構造の も の （液晶構造の も の） を採用 で き る。 前記偏光分離手段 と し て は、 液晶 を用 い た も の を採用す る代わ り に、 誘罨体多層膜か ら な る偏光分離膜 を備 え、 該偏光分離膜に よ つ て前記光源部か ら 出射さ れた偏光方向がラ ン ダ ム な偏光光を偏光方 向が直交す る 2 つの儡光光に分離 し て 9 0 度未満のずれ を も つ角度 方向 に 出射す る プ リ ズム ビー ム ス ブ リ ッ ク を採用す る こ と がで き る, プ リ ズム ビー ム ス プ リ フ タ の構成 と し て は、 次の も の を採用 で き る。

( 1 ) 平板状の四角柱プ リ ズム と、 該四角柱プ リ ズム の対向す る 2 つの側面部の う ち の一方の側面部に斜面部が接合 さ れた三角柱 プ リ ズム と を有 し、 前記四角柱プ リ ズム と 前記三角柱プ リ ズ ム と の接合 部分に は、 前記儷光分離膜が形成 さ れ、 前記四角柱プ リ ズ ム の他方 の側面部 に は、 前記 2 つの偏光光の う ち、 前記偏光分雜膜を透過 し た偏光光を所定の方向 に反射す る ための反射膜が形成 さ れた構成の プ リ ズム ビー ム ス ブ リ ッ タ を採用 で き る。

上記の三角柱プ リ ズム と し て は、 その内部に液体を 充填 し た も の を使用す る こ と がで き る。

( 2 ) 平板状の第 1 の四角柱プ リ ズム と、 該四角柱プ リ ズム の対向 す る 2 つの側面部の う ち の一方の側面部に側面部が接合 さ れた平板 状の第 2 の四角柱プ リ ズム と を有 し、 前記第 1 の四角柱プ リ ズム と 前記第 2 の四角柱ブ リ ズム と の接合部分に は、 前記偏光分離膜が形 成 さ れ、 前記第 1 の四角柱プ リ ズム の他方の側面部に は、 前記 2 つ の偏光光の う ち、 前記偏光分離膜を透過 し た偏光光 を所定の方向に 反射す る ための反射膜が形成 さ れた構成の プ リ ズ ム ビー ム ス プ リ ッ タ を採用 で き る。

( 3 ) 平板状の四角柱プ リ ズム と、 該四角柱プ リ ズム の対向す る 2 つの側面部の う ち の一方の側面部に斜面部が接合 さ れた複数の三角 柱ブリ ズム と を有 し、 前記四角柱プ リ ズム と 前記三角柱プ リ ズ ム と の接合部分に は、 前記偏光分雜膜が形成 さ れ、 前記四角柱プ リ ズム の他方の側面部に は、 前記 2 つの偏光光の う ち、 前記倔光分離膜を 透過 し た偏光光 を所定の方向 に反射す る た め の反射膜が形成 さ れた 構成の プ リ ズム ビー ム ス プ リ ッ タ を採用 で き る。

上記の三角柱プ リ ズ ム と して は、 その内部に液体を充填 し た も の を使用す る こ と がで き る。

( 4 ) 斜面部に前記偏光分雜膜が形成さ れた第 1 の三角柱プ リ ズ ム と、 前記 2 つの偏光光の う ち、 前記儡光分雜膜を 透過 し た倡光光を 所定の方向 に反射す る ための反射膜が斜面部に形成さ れた第 2 の三 角柱プ リ ズム と を有 し、 該第 2 の三角柱プ リ ズム と 前記第 1 の三角 柱ブ リ ズム と は、 斜面部の間 に液体を充填 し た状態で一体化 さ れた 構成の プ リ ズム ビ一 ム ス プ リ ッ タ を採用 で き る。

( 5 ) 平板状の四角柱プ リ ズム と、 該四角柱プ リ ズ ム の対向す る 2 つの側面部の う ち の一方の側面部に斜面部が接合 さ れた第 1 の三角 柱プ リ ズム と、 前記四角柱プ リ ズ ム の他方の側面部に斜面部が接合 さ れた第 2 の三角柱プ リ ズム と を備え る 四角柱状の プ リ ズム 合成体 を複数有 し ； 該ブ リ ズ ム 合成体では、 前記四角柱プ リ ズ ム と 前記第 1 の三角柱プ リ ズ ム と の接合部分に前記偏光分雜膜が形成 さ れ、 前 記四角柱プ リ ズ ム と 前記第 2 の三角柱プ リ ズ ム と の接合部分に 反射 膜が形成 さ れて い る と と も に、 前記プ リ ズム 合成体は、 前記イ ン テ グ レ ー タ 光学系の光軸に対 し て直角の方向 に、 かつ前記偏光分雜膜 同士が平行に な る よ う に一列 に配置 さ れ ； 前記反射膜は、 該反射膜 が形成 さ れた プ リ ズム 合成体に入射さ れた前記光源部か ら の前記ラ ン ダム な偏光光を 一方側で K接す る プ リ ズム 合成体に 出肘す る と と も に、 他方側で隣接す る プ リ ズム 合成体か ら 入射 さ れて く る偏光方 向がラ ン ダム な倔光光の う ち、 同 じ プ リ ズ ム 合成体に形成 さ れて い る前記偏光分離膜を 透過 し た偏光光を所定の方向 に反射す る よ う に な っ て い る プ リ ズム ビ一 ム ス プ リ ッ タ を 採用で き る。

こ の場合、 前記プ リ ズム 合成体は、 前記偏光分離膜が前記 イ ン テ グ レ ー タ 光学系の光軸に対 して例 え ば約 4 5 度の角度 を なす よ う に 設定 さ れる。

( 6 ) 内部に前記儡光分離膜が形成 さ れた四角柱状の プ リ ズ ム 合成 体を複数有 し、 該 ブ リ ズ ム 合成体は、 前記儡光分離膜が略同 じ 向 き で前記イ ン テ グ レ ー タ 光学系の光軸 に対 し て直角 の方向 に一列 に配 置 さ れた プ リ ズ ム ビー ム ス ブ リ ツ タ を採用 で き る。

( 7 ) 内部に前記儡光分雜膜が形成 さ れた四角柱状の プ リ ズム 合成 体 を複数有 し、 該ブ リ ズ ム 合成体は、 前記イ ン テ グ レ ー タ 光学系の 光軸 に対 し て直角 の方向 に一列 に配置 さ れて い る と と も に、 前記ィ ン テ グ レ ー タ 光学系の光軸の両側で は、 前記儷光分離膜の向 き が略 反対 と な っ て い る プ リ ズム ビー ム ス プ リ ッ タ を採用 で き る。

なお、 上記の よ う に プ リ ズム ビー ム ス プ リ ッ タ がプ リ ズム 合成体 を備え て い る場合に は、 こ の プ リ ズム 合成体の幅寸法 を 次の よ う に 設定で き る。 ィ ン テ グ レ ー タ 光学系の第 1 の レ ン ズ板を構成す る各 レ ン ズが矩形 レ ン ズ と すれば、 プ リ ズム 合成体の幅寸法は、 こ の矩 形 レ ン ズ の幅寸法の l Z n ( n は 1 以上の整数） と す る こ と がで き る

ま た、 偏光分雜手段 と イ ン テ グ レ 一 タ 光学系の間 に は、 変角 プ リ ズム を配 fiす る こ と がで き る。 ま た、 光源 と 儡光分離手段の間 に変 角 プ リ ズム を配置す る こ と も で き、 こ の場合に は、 変角 プ リ ズ ム を 偏光分雜手段の入射側光学素子 と 一体化の も の と し て構成で き る。 さ ら に は、 変角 プ リ ズム と、 儷光分離手段 と、 イ ン レ グ レ ー タ 光学 系の第 1 の レ ン ズ板を一体構造の も の と す る こ と も で き る。

次に、 偏光分離手段 と して プ リ ズム ビー ム ス プ リ ッ タ を採用 し た 場合にお いて、 上記の よ う に、 イ ン テ グ レ 一 タ 光学系の第 1 の レ ン ズ板よ り も 光源側 に配置す る代わ り に、 第 1 の レ ン ズ板 と 第 2 の レ ン ズ板の間 の光路上 に配置す る構成 を採用 で き る。 こ の場合に は、 次の構成の プ リ ズム ビー ム ス ブ リ ツ タ を採用すればよ い。 即 ち、 平 板状の四角柱 プ リ ズム と、 該四角柱プ リ ズム の対向す る 2 つの側面 部の う ち の一方の側面部に斜面部が接合 さ れた直角 プ リ ズ ム と を有 し、 前記四角柱プ リ ズム と 前記直角 プ リ ズム と の接合部分に は、 前 記偏光分離膜が形成 さ れ、 前記四角柱プ リ ズム の他方の側面部 には 前記 2 つ の偏光光の う ち、 前記僞光分離膜 を透過 し た倔光光を所定 の方向 に反射す る ための反射膜が形成 さ れて お り ； 前記直角 ブ リ ズ ム の直交す る 2 つの面が入射面お よ び出射面 と さ れ、 当該入射面か ら 入射 し て、 前記偏光分雜膜お よ び前記反射膜に よ っ て分雜反射さ れて前記出射面か ら 出射す る 2 つの前記偏光光が、 光軸 に対 し て略 対称な角度で振 り 分け ら れる よ う に な つ て い る プ リ ズム ビー ム ス ブ リ ツ タ を採用すればよ い。

こ の場合において は、 上記の直角 プ リ ズム の入射面 に、 イ ン テ グ レ ー タ 光学系の第 1 の レ ン ズ板を接合 し た状態に配置 し、 こ れ よ り も 光源側の位置に変角 レ ン ズ を配置 して、 光源か ら の出射光を、 第 1 レ ン ズ板に対 し て、 直角入射では な く 或る程度の入射角度を 持た せて入射 さ せればよ い。 勿論、 第 1 レ ン ズ板 と 直角 プ リ ズム の入射 面の間 に変角 レ ン ズ を 配置 し て も よ い。 ま た、 プ リ ズム ビー ム ス プ リ ッ タ の出射面 と 第 2 レ ン ズ板 と の間 に変角 レ ン ズを 配置 し て も よ い o

次に、 イ ン テ グ レ 一 タ 光学系 と し ては、 第 1 の レ ン ズ板の代 わ り に、 複数の ミ ラ ー か ら構成 さ れる 第 1 お よ び第 2 の集光 ミ ラ ー板を 用 いた構成の も の を採用 し て も よ い。 す な わ ち、 本発明 に おけ る こ の構成 を採用 した偏光照明装置は、 儡光方向がラ ン ダ ム な偏光光を 出射す る 光源 と ； 誘鼋体多層膜か ら な る偏光分雜膜を 2 つの直角 ブ リ ズム で挟ん だ構造 を備え、 こ の偏光分離膜に よ つ て前記光源か ら の出射光を僞光方向が互い に直交す る P 儡光光 と S 偏光光 に分離 し て 出力す る偏光分離手段 と ： 矩形状の外形を有す る 複数の集光 ミ ラ

— に よ り 構成 さ れ、 前記偏光分離手段か ら 出射 さ れる P 偏光光 を 集 光 し、 P 偏光光か ら な る複数の 2 次光源像を形成す る ための第 1 の 集光 ミ ラ ー板 と ； 前記第 1 の集光 ミ ラ ー板 と ほぼ同様の寸法形状を な し、 前記偏光分雜部か ら 出射 さ れ る S 偏光光を 集光 し て、 前記 P 偏光光か ら な る 複数の 2 次光源像が形成 さ れる 位置 と は僅かに異な る 位置 に前記 S 偏光光か ら な る 複数の 2 次光源像 を形成す る た めの 第 2 の集光 ミ ラ ー板 と ； 前記第 1 の集光 ミ ラ ー板 と 前記偏光分離手 段の間、 お よ び前記第 2 の集光 ミ ラ ー板 と 前記儷光分離手段の間 に, それぞれ配置 さ れた第 1 お よ び第 2 の λ Ζ 4 位相差板 と ： 前記 Ρ 倔 光光か ら な る 複数の 2 次光源像 と 前記 S 偽光光か ら な る複数の 2 次 光源像が形成 さ れる位置の近傍 に配置 さ れ、 前記第 1 あ る いは 第 2 の集光 ミ ラ ー板を構成す る集光 ミ ラ ー と 同数の レ ン ズか ら構成 さ れ た集光 レ ン ズ板お よ び ス ノ 2 位相差板 と を有す る構成 を採用 し て い る。

こ こ で、 前記光源 と 前記儡光分離手段の間 に、 変角 プ リ ズム を 配 置する こ と 力 ίで き る。

ま た、 前記偏光分離手段 と 前記第 1 の集光 ミ ラ ー板の間、 お よ び 前記偏光分離手段 と 前記第 2 の集光 ミ ラ ー板の間 に、 それぞれ、 変 角 プ リ ズム を 配置す る こ と がで き る。

変角 プ リ ズム を用 い る 場合に は、 こ れ を、 前記偏光分離手段 と 一 体化 し て も よ い。 ま た、 変角 プ リ ズム を、 前記第 1 の集光 ミ ラ 一板 と 一体化 し て も よ く、 あ る いは前記第 2 の集光 ミ ラ ー板 と 一体化 し て も よ い。

上記の倔光分離手段は、 平板状の倔光分離板か ら構成す る こ と が で き る。

ま た、 前記偏光分雜手段を構成 し て い る 前記直角 プ リ ズ ム は液体 充填プ リ ズ ム と す る こ と がで き る。

さ ら に は、 前記の 2 つの集光 ミ ラ 一板に よ っ て形成 さ れ る 2 種類 の 2 次光源像の分離方向は、 照明対象領域が長方形等の よ う に 一方 の側に長い場合に は、 その長手方向 に一致 さ せる こ と が望 ま し い。 さ ら に ま た、 前記集光 レ ン ズ板を構成す る各 レ ンズ は、 前記第 1 お よ び第 2 の ミ ラ ー板を構成 し て い る 集光 ミ ラ ー と 相似形であ る こ と が望 ま しい。

次に、 偏光分雜手段 と し て プ リ ズム ビー ム ス ブ リ ツ タ を採用 し た 場合に おいて、 上記の よ う に、 イ ン テ グ レ ー タ 光学系の第 1 の レ ン ズ板よ り も 光源側 に配置する構成、 第 1 の レ ン ズ板と 第 2 の レ ン ズ 板の間の光路上 に配置す る構成の代わ り に、 第 2 の レ ン ズ板の内部 に配置す る構成 を採用で き る。

こ の構成 を備え た本発明の偏光照明装置は ： 儡光方向がラ ン ダム な偏光光を 出射す る光源 と ； 矩形状の外形を有す る複数の集光 レ ン ズか ら構成 さ れ、 前記光源か ら 出射さ れ る 偏光光 を集光 し て、 複数 の 2 次光源像を 形成す る ための第 1 の レ ン ズ板 と ； 前記複数の 2 次 光源像が形成 さ れる 位置の近傍 に慝かれ、 集光 レ ン ズア レ イ、 偃光 分離プ リ ズム ア レ イ、 A Z 2 位相差板、 お よ び出射側 レ ン ズ を備 え た第 2 の レ ンズ板を有 し ； 前記集光 レ ン ズア レ イ は、 前記第 1 の レ ン ズ板を構成す る前記集光 レ ン ズ と 同数の集光 レ ン ズか ら な り ； 前 記偈光分離プ リ ズム ア レ イ は、 ラ ン ダム な偏光光 を P 偏光光 と S 偏 光光に分離する も のであ っ て、 複数の偏光 ビ一 ム ス プ リ ッ タ と 複数 の反射 ミ ラ ー か ら な り ； 前記 ス / " 2 位相差板は、 儡光分離プ リ ズム ア レ イ の 出射面の側 に配置 さ れ ； 前記出射側 レ ン ズは、 前記 位相差板の出射面側 に配置 さ れた構成 と な っ て い る。 こ の場合に も、 前記第 2 の レ ン ズ板を構成す る 前記集光 レ ン ズは 前記第 1 の レ ン ズ板 を構成す る 前記集光 レ ン ズ と 相似形にす る こ と が望 ま し い。

ま た、 前記光源 と 前記第 1 の レ ン ズ板の間 に は、 変角 レ ン ズ を 配 置する こ と がで き る。 こ の場合、 変角 レ ン ズ を、 前記第 1 の レ ン ズ 板 と 一体化 し た も の と す る こ と がで き る。

さ ら に、 前記第 1 の レ ン ズ板 を構成す る 前記集光 レ ン ズ を偏心系 の レ ン ズ と す る こ と がで き る。 同様に、 前記第 2 の レ ン ズ板の前記 集光 レ ン ズア レ イ を構成す る 前記集光 レ ン ズ を偏心系の レ ン ズ と す る こ と がで き る。

ま た、 前記第 2 の レ ン ズ板の前記集光 レ ン ズア レ イ を構成す る 前 記集光 レ ン ズの横幅 を、 前記倔光 ビー ム ス プ リ ッ タ の横幅 に等 し く す る こ と が望 ま し い。

なお、 上記の各構成において使用 し て い る 2 位相差板お よ び ス ノ 4 位相差板は、 T N ( ッ イ ス テ ッ ド · ネ マチ ッ ク ） 液晶で形成 する こ と がで き る。

—方、 本発明 は、 上記の各構成の倔光照明装置 を備 え た投写型表 示装置 に 閱する も のであ る。 すな わ ち、 照明装置 と、 こ の照明装置 か ら の光束に含 ま れる偏光光を変調 し て画像惰報 を含 ま せる 液晶 ラ ィ ト バル ブを備 え た変調手段 と、 変調光束を ス ク リ ー ン上 に投写表 示する 投写光学系 と を有する投写型表示装置にお いて、 前記照明装 置 と し て、 上記の各構成の偏光照明装 S を適用 し た構成 を採用 し て い る。

こ こ で、 液晶 ラ イ ト バル ブを用 いた投写型表示装置は、 液晶 ラ イ ト バルブを一つ用 いた装 s (特に単板式 と 呼ばれる ） と 複数用 いた 装置に大別 さ れ、 明 る さ と 表示品位 を重視す る と 後者の複数の液晶 ラ イ ト バル ブを用 いた投写型表示装置が一般的であ る。 複数の液晶 ラ イ ト バ ル ブを用いた投写型表示装置では、 液晶 ラ イ ト バ ル ブの数 に合わせて照明装置からの光束を分離処理す る必要があ る ため、 そ の た め の機構が必要 と な る。

従っ て、 一般的な投写型表示装置は、 前記照明装置か ら の光束を 少な く と も 2 つ の光束に分離する色光分離手段と、 前記変調手段に よ つ て変調 さ れた後の変調光束を合成する色光合成手段 と を有 し、 当該色光合成手段に よ り 得 られた合成光束を前記投写光学系を介 し てス ク リ ー ン上に カ ラ ー映像を投写表示する構成 と な っ ている。 図面の簡単な説明

図 1 は本発明の実施例 1 に係る偏光照明装置の光学系'を示す図で あ り、 （ A ) はその概略構成図、 （ B ) はその第 1 の レ ンズ板の斜 視図、 （ C ) はその偏光分雜器の概略構成図、 （ D ) はその第 2 の レ ン ズ板に形成さ れる 2 次光源像の説明図、 （ E ) はその ス Z 2 位 相差板の構造を示す説明図であ る。

図 2 は、 図 1 の偏光照明装置が組み込ま れた投写型表示装置の一 例を示す光学系の概略搆成図である。

図 3 は、 図 1 の偏光照明装置が組み込ま れた投写型表示装置の別 の例を示す図であ り、 （ A ) はその光学系の概略構成図、 （ B ) は その力 ラ ー フ ィ ル タ の構成を示す説明図である。

図 4 は、 本発明の実施例 2 に係る偏光照明装置を示す図であ り、 ( A ) はその光学系の概略構成図、 （ B ) はその偏光分雜部の構成 を示す説明図、 （ C ) はその第 2 の レ ン ズ板における 2 次光源像の 形成位置を示す説明図である。

図 5 は、 本発明の実施例 3 に係る偏光照明装 fiの光学系の概略構 成図である。

図 6 は、 本発明の実施例 4 に係る偏光照明装置の光学系の概略構 成図である。

図 7 は、 本発明の実施例 5 に係る偏光照明装置の光学系の概略構 成図であ る。

図 8 は、 本発明の実施例 6 に係る偏光照明装置の光学系の概略構 成図である。

図 9 は、 本発明の実施例 7 に係る儡光照明装置の光学系の概略構 成図であ る。

図 1 0 は、 本発明の実施例 8 に係る偏光照明装置の光学系の概略 構成図である。

図 1 1 は、 本発明の実施例 9 に係る偏光照明装置の光学系の概略 構成図である。

図 1 2 は、 本発明の実施例 1 0 に係る偏光照明装置を示す図であ り、 （ A ) はその光学系の概略構成図、 （ B ) はその偏光分離部の 構成を示す斜視図である。

図 1 3 は、 実施例 1 0 に係る偏光照明装置の変形例を示す光学系 の概略構成図である。

図 1 4 は、 本発明の実施例 1 1 に係る偏光照明装置の光学系の概 略構成図である。

図 1 5 は、 本発明の実施例 1 2 に係る僞光照明装置の光学系の概 略構成図である。

図 1 6 は、 図 1 2 に示す偏光照明光学系を備えた投写型表示装置 の例を示す光学系の概略構成図である。

図 1 7 は、 図 4 に示す偏光照明光学系を備えた投写型表示装置の 例を示す光学系の概略構成図である。

図 1 8 は、 本発明の実施例 1 3 に係る偏光照明装置の光学系の概 略構成図であ る。

図 1 9 は、 本発明の実施例 1 4 に係る偏光照明装置を示す図であ り、 （ A ) はその光学系の概略構成図、 （ B ) はその集光 ミ ラ ー板 の斜視図、 （ C ) はその偏光動作を示す説明図、 （ D ) はその集光 レ ンズ板における 2 次光源像の形成位置を示す説明図である。

図 2 0 は、 本発明の実施例 1 5 に係る偏光照明装置の光学系の概 略構成図である。

図 2 1 は、 本発明の実施例 1 6 に係る偏光照明装置を示す図であ り、 （ A ) はその光学系の概略構成図、 （ B ) はその集光 ミ ラ ー板 の斜視図である。

図 2 2 は、 本発明の実施例 1 7 に係る偏光照明装置の光学系の概 略構成図である。

図 2 3 は、 本発明の実施例 1 8 に係る僞光照明装置の光学系の概 略構成図である。

図 2 4 は、 本発明の実施例 1 9 に係る偏光照明装置の光学系の概 略構成図である。

図 2 5 は、 本発明の実施例 2 0 に係る僞光照明装置の光学系の概 略構成図である。

図 2 6 は、 本発明の実施例 2 1 に係る儡光照明装置の光学系の概 略構成図であ る。

図 2 7 は、 図 1 9 に示す倔光照明光学系を備えた投写型表示装置 の例の光学系の概略構成図である。

図 2 8 は、 図 1 9 に示す儡光照明装置を備え た投写型表示装置の 別の例の光学系の概略構成図である。

図 2 9 は、 本発明の実施例 2 2 に係る儷光照明装置を示す図であ り、 （ A ) はその光学系の概略構成図、 （ B ) はその偏光分離部の 斜視図である。

図 3 0 は、 本発明の実施例 2 3 に係る偏光照明装置の光学系の概 略構成図である。 図 3 1 は、 本発明の実施例 2 4 に係る偏光照明装置の光学系の概 略構成図である。

図 3 2 は、 本発明の実施例 2 5 に係る偏光照明装置の光学系の概 略構成図である。

図 3 3 は、 本発明の実施例 2 6 に係る偏光照明装置の光学系の概 略構成図である。

図 3 4 は、 図 3 1 に示す倔光照明装置 を備えた投写型表示装置の 光学系 を示す概略構成図である。 発明 を実施する ための最良の形態

以下に、 図面 を参照 して本発明の実施の形態を説明す る。

なお、 以下の各実施例の説明お よ び添付図面においては、 相互に 対応する部分には同一の符号を付 して、 それ らの説明の重複を 回避 し て い る。

(実施例 1 )

図 1 を参照 して本発明の実施例 1 の偏光照明装置を説明する。 図 1 ( A ) に示す よ う に、 本例の偏光照明装置 1 0 0 は、 光源 1 0 1 と、 イ ン テ グ レー タ光学系 1 0 2 と、 液晶を用いた偏光分雜器 1 0 3 と、 偏光変換素子である ； 1 ノ 2 位相差板 1 0 4 を慷えている。 ィ ン テ グ レ 一 タ光学系 1 0 2 は、 第 1 の レ ン ズ板 1 0 5、 お よ び第 2 の レ ン ズ板 1 0 6 か ら構成さ れてい る。 第 1 の レ ン ズ板 1 0 5 の入 射面側、 すなわち、 その光源 1 0 1 の側には、 儡光分雜器 1 0 3 が 配置さ れている。 第 2 の レ ンズ板 1 0 6 の出射面には I Z 2 位相差 板 1 0 4 が一体形成さ れてお り、 さ ら に、 こ の位相差板 1 0 4 の出 射面には フ ィ ール ド レ ン ズ 1 0 7 が貼 り 付け られている。

図 1 ( B ) に示す よ う に、 イ ン テ グ レ ー タ 光学系 1 0 2 の第 1 の レ ン ズ板 1 0 5 は、 複数の微小な矩形 レ ン ズ 1 0 8 を備 え て お り、 第 2 の レ ン ズ板 1 0 6 も、 矩形 レ ン ズ 1 0 8 と 相似形の微小な レ ン ズ を 同数備え る も のが用 い ら れる。

光源 1 0 1 か ら 出射 さ れた偏光方向がラ ン ダム な偏光光 （実際に は、 P 僞光光 と S 偏光光 と の混合光 と 考え ら れる。 ） は、 液晶材料 を 主要な構成要素 と す る倔光分雜器 1 0 3 に入射 さ れ、 こ の偏光分 雜器 1 0 3 が有す る偏光光毎の出射角度依存特性に よ っ て、 出肘角 度がわずかに異な る P 儡光光 と S 儡光光に分離 さ れる。 図 にお いて 角度 で方向分雜 さ れ る。 偏光分雜器 1 0 3 を 出 た 2 つ の偏光光は イ ン テ グ レ ー タ 光学系 1 0 2 の第 1 の レ ン ズ板 1 0 5 に入射 さ れ、 それを構成 し て い る 各矩形 レ ン ズ 1 0 8 の焦点位置付近、 即 ち、 対 応す る 第 2 の レ ン ズ板 1 0 6 の各矩形 レ ン ズの内側 に、 P 偏光光に よ る光源像 と S 偏光光に よ る 光源像 と か ら な る 一対の 2 次光源像を 形成す る。

2 次光源像の対の数は、 第 1 の レ ン ズ板を構成す る 矩形 レ ン ズの 数に等 し い。 こ こ で、 第 2 の レ ン ズ板 1 0 6 の出射側 に は 2 次光源 像の各形成位置に合わせて λ ノ 2 位相差板 1 0 4 が配置 さ れて い る ので、 こ の位相差板 1 0 4 を 一方の偏光光 （例え ば、 Ρ 偽光光） が 通過す る こ と に よ り、 こ の偏光光は倔光面の回転作用 を受け、 他方 の偏光光 （た と え ば、 S 偏光光） と 儡光面が揃 っ た状態 と な る。 こ の後は、 出射側の フ ィ ー ル ド レ ン ズ 1 0 7 を介 し て倔光方向が揃つ た光束が液晶 ラ イ ト バルブ等の照明領域 1 0 9 に集め ら れ、 こ の照 明領域 1 0 9 を ほぼ均一 に照明す る。 し たがっ て、 原理的 に は、 光 源 1 0 1 か ら の光束は、 全て照明領域 1 0 9 に入射す る こ と と な る _c 図 1 ( C ) に は、 偏光分離器 1 0 3 の構成 を示 し て あ り、 液晶層 1 1 1 を の こ り ぎ状の溝 を有す る プ リ ズム 基板 1 1 2 と ガラ ス 基板 1 1 3 で挟んだ構造 と な っ て いる。 液晶分子は プ リ ズ ム 基板 1 1 2 の溝に平行に配向 さ れて い る （ ホ モ ジニ ァ ス 配向） ので、 基板 に垂 直に入射す る光束は、 液晶分子に対す る 異常光 と 常光に分かれて、 方向的 に分離 さ れ る こ と に な る。 い ま、 プ リ ズム 基板 1 1 2 の平坦 面にほ ぼ垂直 に入射す る 無偏光光 1 1 4 は、 プ リ ズム 基板 1 1 2 の 溝傾斜面 1 1 5 に対 し て β の角度で入射す る も の と す る。 液晶分子 の常光に対す る屈折率 η θ と プ リ ズム 基板 1 1 2 の屈折率が等 し い と き に、 常光 1 1 6 は傾斜面 1 1 5 で屈折 さ れずに直進 し、 異常光 1 1 7 は屈折 さ れる。 こ れに よ り、 常光 と 異常光 と の進行方向 に は の角度差がつ く 。 こ こ で、 異常光の屈折率 を n l と す る と、 近似 的 に次の式が成立す る。

o = a r c t a n I s η θ / c o s ^ — η θ / n l ) I プリ ズム 基板 1 1 2 を P M M Aで作成すれば、 屈折率は 1. 4 8 程度に な る の で、 液晶の常光屈折率 も 略同 じ に選ぶ こ と がで き る。 液晶の屈折率差が大 き い程角度 0 を大 き く す る こ と がで き る。 現在 では屈折率差 0. 2 5 程度の も のが市販さ れて い る。 入射光束は光 源 1 0 1 と して メ タ ルノヽ ラ イ ド ラ ン プを用 い た場合、 出射光の広が り 角度は一 に主光線に対 し て 十 一 5 度程度 ま で分布 し て い る 力、'、 ア ー ク 長 さ の短い ラ ン プを用 いて な お光学系 を工夫す る こ と で + — 3 度程度 ま で分布 を抑え る こ と がで き る。 そ こ で、 儡光光の分離角 が最低 6 度あれば、 両偏光光を完全に分雜で き る ので、 こ れ ら の 値を上式に代入 し て a を 求め る と、 3 7 度 と な る。 従っ て、 ブ リ ズ ム 基板 1 1 2 の平坦面 と 傾斜面の なす角度 も 約 3 7 度程度 に な る の で、 ボ リ メ チ ル メ タ ク リ レ ー ト ゃボ リ カ ー ボネ ー ト 等の有機物 を用 いて容易 に製作す る こ と がで き る。

なお、 実際に は、 入射光束は、 図 1 ( C ) に示す よ う に、 ブ リ ズ ム 基板 1 1 2 の入射面 1 1 8 に対 し て一定の角度 で入射さ せ る。 そ う する こ と で、 倔光分離 さ れた光束全体の主光線が佤光分離器に 対 し て垂直に な る の で、 光学系全体の構成が容易 に な る。 角度 /? は に等 し く、 角度 カ？ 6 度で は カ ^f 3 度 に な る ので、 実際 に は 光源 を僅か に傾け る だけで よ い。

効率の点では、 異常光の屈折率 を プ リ ズ ム 基板 1 1 2 のそれ と 一 致 さ せる 方がよ レ、。 こ の方法では、 常光 1 1 6 が屈折す る こ と に な る 力、'、 常光 1 1 6 は プ リ ズム 基板 1 1 2 の傾斜面 1 1 5 に対 し て p 偏光であ り、 し か も、 界面にお け る 入射角 は ブ リ ュ ー ス タ ー角 に近 く、 反射損失は 1 ノ ー セ ン ト 以下 に抑え る こ と がで き る。 し たがつ て、 こ の方法を用 いて、 なお空気 と の界面 に対 し て無反射コ ー ト を 施せば、 理論的 に は光束透過率 を 9 7 パー セ ン ト 以上 に で き る。 図 1 ( C ) で示 し た偏光分離器 1 0 3 は、 液晶 を用 いて作成 さ れ た も のであ る。 し 力 し、 原理的 に は有機 フ ィ ル ム を用 いて作 る こ と が可能であ る。 例 え ば、 位相差板を ブレ ス加工 し て ノ コ リ ギ状の溝 を形成すれば、 安価 に作成す る こ と がで き、 熱的 に も 安定であ る と 考え ら れ る。 ま た、 液晶の代わ り にモ ノ マ 一 を配向 さ せて、 紫外線 や熱に よ っ て ボ リ マ 一化 し て も、 熱的に安定な儡光分離器が得 ら れ る。

イ ン テ グ レ ー タ 光学系では、 矩形 レ ン ズ 1 2 1 の形状は照明領域 1 0 9 の形状 と 相似関係にあ る。 一投的な T V画面の形状は横長の 矩形状であ る ため、 ィ ン テ グ レ ー タ 光学系 を投写型表示装置に組み 込む場合に は、 T V 画面の形状に合わせて、 矩形 レ ン ズ 1 2 1 の形 状 も横長の矩形状 と な る。

偏光分離器を用 い な い通常の イ ン テ グ レ ー タ 光学系 1 0 2 では、 第 2 の レ ン ズ板 1 0 6 の各矩形 レ ン ズ の 中心に 2 次光源像が形成 さ れる。 光源光の角度分布が 0 度以内であ り、 ま た、 第 1 の レ ン ズ板 1 0 5 と 第 2 の レ ン ズ板 1 0 6 の間の距離が L であ る と き、 そ の 2 次光源像は、 図 1 ( D ) に示す よ う に、 各矩形 レ ン ズ 1 2 1 の 中心 において直径 L の円形領域 1 2 2 内 に形成 さ れる。 こ こ で、 矩形 レ ン ズ 1 2 1 の両側 に は 2 次光源像の な い領域 1 2 3 がかな り あ る こ と が判 る。 そ こ で、 本発明 は こ の領域 1 2 3 を利用 し て偏光変換 を行 う も のであ り、 本例では、 第 2 の レ ン ズ板 1 0 6 上 に は図 1 ( E ) で示す よ う に、 各矩形 レ ン ズ 1 2 1 上 に両儡光光に対応す る 2 種類の 2 次光源像 1 3 1、 1 3 2 が形成 さ れる。 両 2 次光源像間 の距離は 2 次光源像の直径 L に等 し いので、 図の よ う に丁度分離 さ れる。 し か も 矩形 レ ン ズ 1 2 1 内 に丁度納 ま る。 勿論、 以上の現 象は照明領域の形状が横長の場合に限 ら れる 力、'、 2 次光源像の大 き さ を 十分小 さ く で き れば、 横長でな い照明領域に対 し て も あて は ま る 現象であ る。

図 1 ( E ) では、 各偏光光に よ る 2 次光源像 1 3 1、 1 3 2 に対 応 し て、 位相差板 1 0 4 を構成す る位相差層 1 0 4 a、 1 0 4 b が ス ト ラ イ ブ状に配 fiさ れてい る。 こ の位相差板 1 0 4 a、 1 0 4 b は それぞれ偏光光 を 4 5 度回転 さ せて方向 を揃え る場合や、 本例の よ う に位相差板を何方か一方だけ に し て、 ス 2 波長板 1 0 4 を用 いて倔光方法を 9 0 度回転させて揃え る 場合が考え ら れる。 な お、 本例では、 こ の位相差板 1 0 4 は 図 1 ( A ) で示す よ う に、 第 2 の レ ン ズ板 1 0 6 と フ ィ ー ル ド レ ン ズ 1 0 7 の間 に挟み、 接着 し て あ る ので、 界面に よ る 反射損失 を無 く す こ と がで き る。

なお、 本例 にお いて は、 倔光分雜器 1 0 3 を 第 1 の レ ン ズ板 1 0 5 の手前 に配置 し て あ る 力、'、 こ の代 わ り に、 第 1 の レ ン ズ板 1 0 5 と 第 2 の レ ン ズ板 1 0 6 の間 に配置す る こ と も で き る。

(実施例 1 の偏光照明装奩 を用 いた投写型表示装置）

図 2 に は、 図 1 に示す偏光照明装置 1 0 0 を用 いた投写型表示装 Sの概略構成 を 示 し て あ る。 図 において は、 図 1 の偏光照明装 ¾ 1 0 0 の構成部分に は同一の符号 を付 して あ る。

本例の投写型表示装置 2 0 0 において、 光源 1 0 1 は、 ノヽ ロ ゲ ン ラ ン プ、 メ タ ル ノ、 ラ イ ド ラ ン プ、 キ セ ノ ン ラ ン プ等 の 光源 で、 放射 さ れる光束は、 反射镜 1 0 1 a で反射 さ れ平行に近い光束 と な る。 光束は青色緑色反射 ダイ ク ロ イ ッ ク ミ ラ ー 2 0 3 に よ っ て、 赤色光 は透過 し、 緑色光 と 青色光は反射さ れる。 赤色光束は、 次 に両面全 反射 ミ ラ ー 2 0 6、 全反射 ミ ラ ー 2 1 0、 2 1 1 で順次煩頊 さ れ、 集光 レ ン ズ 2 1 3 を経て、 液晶 ラ イ ト ノ、 'ル ブ 1 0 9 R に達す る。 綠 色光は全反射 ミ ラ ー 2 0 7 で反射さ れ、 次に緑色反射 ダイ ク ロ イ ツ ク ミ ラ ー 2 1 2 で反射 さ れ、 さ ら に両面全反射 ミ ラ ー 2 0 6 で反射 さ れ、 集光 レ ン ズ 2 1 3 を経て、 対応す る 液晶 ラ イ ト ノ、'ル ブ 1 0 9 G に達す る。 青色光は、 全反射 ミ ラ ー 2 0 7 で反射 さ れ、 緑色反射 ダイ ク ロ イ ツ ク ミ ラ ー 2 1 2 を透過 し て全反射 ミ ラ ー 2 1 7 で反射 さ れ、 他の色光 と 同様に集光 レ ン ズ 2 1 3 を辁て、 液晶 ラ イ ト ノ ル ブ 1 0 9 B に入射す る。 3 枚の液晶 ラ イ ト ノ、'ルブ 1 0 9 は、 そ れぞ れの色光を変 IS し、 各色 に対応 し た映像情報を含 ま せる。 ダイ ク 口 イ ツ ク ブ リ ズム 2 1 5 はそれぞれの変調光束を合成す る も の であ り， 赤色反射の誘 ¾体多層膜 と 青色反射の誘髦体多 膜が十字状に形成 さ れて い る。 合成 さ れた光束は、 投写 レ ン ズ 2 1 6 を通過 し て ス ク リ ー ン上 に映像を形成す る。

イ ン テ グ レ ー タ 光学系 1 0 2 は、 青色緑色反射ダイ ク ロ イ ッ ク ミ ラ一 2 0 3 を分割 さ れたそれぞれの光束 に対 して配置 さ れ る。 赤色 光束に は、 両全面反射 ミ ラ ー 2 0 6 の前後に第 1 の レ ン ズ板 1 0 5 と 第 2 の レ ン ズ板 1 0 6 を配置 し、 緑色光束 と 青色光束 に は、 全反 射 ミ ラ 一 2 0 7 の前後に 第 1 の レ ン ズ板 1 0 5 と 第 2 の レ ン ズ板 1 0 6 を配置す る。 各 レ ン ズ板の間が全反射 ミ ラ ー であ る こ と は重要 な こ と であ る。 各 レ ン ズ板の間 に ダイ ク ロ イ ッ ク ミ ラ ー を 入れ る構 成 も 可能であ る。 こ の場合に は、 ダイ ク ロ イ ツ ク ミ ラ ー に は入射角 度のばら ついた光束が入射す る ので、 誘電体多層膜の角度依存性に よ り、 表示画面 に色む ら が発生 し易 い。 ま た、 図 2 の よ う な配置に す る こ と に よ り、 実 S的 な ヮ 一 キ ン グデ ィ ス タ ン ス が第 2 の レ ン ズ 板 1 0 6 と 液晶 ラ イ ト ノ、 'ル ブ 1 0 9 の距離に等 し く な り、 イ ン テ グ レ 一 タ 光学系がな い場合 に比べて、 1 ノ 2 に な っ て い る。 実際、 光 束の利用効车は ィ ン テ グ レ ー タ 光学系が無い場合に比べて約二倍に な り、 表示む ら も ほ どん と 無 く な る。

前述 し た よ う に、 イ ン テ グ レ ー タ 光学系 1 0 2 を構成 し て い る 第 1 の レ ン ズ板 1 0 5 の入射側 に は液晶偏光分離器 1 0 3 が取付 け ら れて い る。 ま た、 第 2 の レ ン ズ板 1 0 6 の出射面側 に は偏光変換素 子 と して の ス Z 2 位相差板 1 0 4 が配置 さ れて い る。

本投写光学系では、 投写 レ ン ズ 2 1 6 のバ ッ ク フ ォ ー カ ス が短い の で、 投写 レ ン ズ のサ イ ズは小 さ い ま ま で開 口数を大 き く 設計す る こ と が容易 にで き、 ィ ン テ グ レ ー タ に よ る 効果を 最大限に発揮する こ と 力 ^f で き る。

ま た、 現在実用 に な っ て い る投写型表示装置 （液晶 プロ ジ ェ ク タ 一） では、 偏光光 を変調す る タ イ プの液晶 ラ イ ト ノ、'ル ブが用 い ら れ て いる。 し たがっ て、 光源 ラ ン プか ら放射 さ れる 無偏光光の う ち半 分は偏光板で吸収さ れて熱に変わ る ため に、 光利用効率の低下 と、 偏光板の発熱を抑制する ための冷却の必要性が問題 と な っ てい る。 しか し本例では、 イ ン テ グ一 タ 光学系に儡光変換系 を付加 し、 光源 か ら の光束を殆 ど全て一種類の偏光光に変換 して利用 し て い る。 し たがっ て、 光利用効率が向上 し、 倔光板 （図示せず） の発熱 も 抑制 す る こ と がで き る。

図 3 に は、 図 1 に示す倔光照明装置 1 0 0 を 用 いた投写型表示装 置の別の構成例 を示 し て あ る。 こ こ では、 液晶 ラ イ ト ノ、'ル ブを 2 枚 用 いた投写型表示装置の例 を示す。

図 3 ( A ) に示す よ う に、 本例の投写型表示装置 3 0 0 では、 光 源 1 0 1 か ら放肘 さ れた光束は、 反射鏡 1 0 1 a で反射 さ れた後に 第 1 の レ ン ズ板 1 0 5 と 第 2 の レ ン ズ板 1 0 6 で構成 さ れる イ ン テ グ レ ー タ 光学系 を通過す る。 次に、 緑色反射ダイ ク ロ イ ツ ク ミ ラ ー 3 0 1 に よ っ て、 白色光束は綠光束 と マゼ ン タ 光束に分割 さ れ る。 それぞれの光束は、 全反射 ミ ラ ー 3 0 2、 3 1 7 で反射 さ れ、 集光 レ ン ズ 3 1 3 を 経て、 液晶 ラ イ ト バル ブ 1 0 9 a、 1 0 9 b に 入射 す る。 そ し て、 変調 さ れた光束は、 緑色光束 と マ ゼ ン タ 光束 を 合成 す る ダ イ ク ロ イ ッ ク ブ リ ズム 3 0 3 で合成 さ れ、 投写 レ ン ズ 3 1 6 に よ っ て投写表示 さ れ る。

本構成において は、 液晶 ラ イ ト バル ブが二枚であ る ので、 一方の パ ネ ル に は カ ラ 一 フ ィ ル タ を設けて 2 色 を分雜変钢す る 必要があ る c 図 3 ( B ) は、 液晶 ラ イ ト バル ブ 1 0 9 b の画素構成 を示 し た図で あ る。 赤色透過 フ ィ ル タ 3 0 4 と 青色透過 フ ィ ル タ 3 0 5 と が交互 に配置 さ れて い る。

本構成は、 液晶 ラ イ ト バル ブを二枚 しか用い な いの で、 光学系の 構成が図 2 の例 に比べて非常に簡素化さ れてい る。 しか も 緑色光に 対 し て は一枚の液晶 ラ イ ト バル ブを用 いて る ので、 解像度的 に は殆 ど劣る こ と がな い。 ま た、 投写映像の明 る さ は緑の明 る さ に よ っ て ほぼ決ま る ので、 明 る さ の点において も さ ほ ど劣 ら な い。 従っ て、 コ ン ピュ ー タ 面面の よ う に 1 画素に 3 色光の同時表示が必要な場合 を 除いて、 通常の映像を 表示する場合に は、 こ の よ う な簡易構成 を 用 いて も 殆 ど問題は な い。

た だ し、 色再現性は充分 と は言えず、 赤色 と 青色が不足 し て し ま う ので、 光源ラ ン プのス ペ ク ト ル構成を調整 し、 赤色 と 青色 を 通常 よ り も 多め に発光 さ せる よ う にすればよ レ、。 た と え ば、 三波長発光 型の メ タ ル ノヽ ラ イ ド ラ ン ブでは、 各原色光に対応す る ノヽ ロ ゲ ン 化物 が添加 さ れ、 現在実用 に な っ て い る も のでは、 リ チ ュ ウ ム、 タ リ ウ ム、 イ ン ジ ウ ム 等のハ ロ ゲ ン 化物 を封入 し た も のがあ る。 こ の場合 に は、 リ チ ウ ム が赤に、 イ ン ジ ウ ム が青に対応す る ので、 それ ぞれ 通常 よ り も 多め に添加すればよ い。

現在実用 に な っ て い る 映像表示用 の メ タ ルノヽ ラ イ ド ラ ン プで は、 赤色が不足 し やす い と い う 共通の問題点があ る。 そ こ で、 図 3 ( A ) の変形例 と し て、 赤色光束に は液晶 ラ イ ト バ ル ブを 一枚用意 し、 緑 色光束 と 青色光束に対 し て は共通のパ ネ ル で変調する と い う 方法力、' 考え ら れる。 一般的 な投写型表示装置では、 赤色の不足 を 補 う た め に、 綠を 減少 さ せ る 方法が と ら れて い る 力 本例の方法では、 赤色 が充分に得 ら れる の で、 緑色 を減 ら す必要がな く 、 投写映像は ほぼ 同 じ光量 と な る。

本例の投写型表示装置は、 前述の投写型表示装置の場合 と 同様に 投写 レ ン ズのバ ッ ク フ ォ ー カ ス が短レ、ので、 イ ン テ グ レ ー タ を 用 い て いる に も かかわ らず、 投写 レ ン ズ を小 さ く 設計で き、 全体の構成 は非常に単純に な る。 ま た、 解像度、 明 る さ において も 前述の装 fi の場合 と さ ほ ど劣る こ と がな く 通常の映像表示に は非常 に適 し て い る。

(実施例 2 )

実施例 1 の僞光照明装置では、 偏光分離手段 と して液晶材料 を 用 いた光学シ ス テ ム が用 い ら れ、 こ の光学 シ ス テ ム では、 光の利用効 率が向上す る ので、 明 る い投写映像を得る こ と がで き る と い う 点で 優れて い る。 しか し、 液晶材料は、 屈折率の温度依存性が大 き いの で、 著 しい温度変化が生 じ る よ う な投写型表示装置の光源系 に組み 込む と、 偏光分雜角が不安定な る お そ れがあ る。 本例では、 次に よ う に、 偏光分離角の温度依存性に優れた ブ リ ズ ム ビー ム ス ブ リ ツ タ を偏光分雜手段 と し て用 いる こ と に よ り、 著 し い温度変化 を伴 う 環境下 にお いて も す ぐれた性能 を安定 し て発揮で き る 照明装置 を 実現 し て い る。

図 4 は本例の偏光照明装置 を平面的 に見た場合の概略構成 を 示 し て あ る。 図 4 ( A ) にお いて、 本例の偏光照明装置 4 0 0 は、 そ の 直角 に折れ 曲がる シ ス テ ム光軸 L に沿っ て、 光源部 4 0 1 、 偏光分 離部 4 0 2、 お よ びイ ン テ グ レ 一 タ 光学系 4 0 3 を有 し、 光源部 4 0 1 か ら 放射 さ れた光は、 偏光分離部 4 0 2 お よ びイ ン テ グ レ 一 タ 光学系 4 0 3 を通 っ て矩形状の照明領域 4 0 4 に至る よ う に な っ て い る。

光源部 4 0 1 は、 光源 ラ ン プ 4 1 1 と、 放物面 リ フ レ ク タ 一 4 1 2 か ら 大略構成 さ れてお り、 光源 ラ ン プ 4 0 1 か ら放射 さ れた僞光 方向がラ ン ダ ム な偏光光 （以下、 単に、 ラ ン ダ ム な儇光光 と い う。 ） は、 放物面 リ フ レ ク タ一 4 1 2 に よ っ て一方向に反射さ れ、 略平行 な光束 と な っ て偏光分離部 4 0 2 に入射さ れる よ う に な っ て い る。 こ こ で、 放物面 リ フ レ ク タ一 4 1 2 に代え て、 桷円面 リ フ レ ク タ一、 球面 リ フ レ ク タ 一 な どを用 い る こ と も で き る。

偏光分離部 4 0 2 は、 一般的 な ビ ー ム ス プ リ ッ タ を ベ ー ス に改良 し た も のであ り、 三角柱形状を有す る 直角 プ リ ズ ム 4 2 1 (三角柱 プ リ ズム ） と、 平板状の四角柱プ リ ズム 4 2 2 か ら大略構成さ れて い る。 本例では、 偏光分離部 4 0 2 の出射面 4 2 3 に は、 三角柱形 状 を も つ変角 プ リ ズム 4 2 4 が光学的に接着 さ れて い る。

図 4 ( B ) に示す よ う に、 直角 プ リ ズム 4 2 1 の斜面部 4 2 5 に は、 偏光分雜膜 4 2 6 が形成 さ れ、 こ の偏光分離膜 4 2 6 を挟む よ う に し て、 直角 プ リ ズム 4 2 1 の斜面部 4 2 5 に四角柱プ リ ズ ム 4 2 2 の第 1 の側面部 4 2 7 が光学的に接着 さ れて いる。 四角柱プ リ

- 1 2 - ズム 4 2 2 では、 第 1 の側面部 4 2 7 に対向す る 第 2 の側面部 4 2 8 に は、 反射膜 4 2 9 が形成 さ れて い る。 偏光分離膜 4 2 6 は、 偏 光分離部 4 0 2 の入射面 4 3 1 に対 し て角度 c を なす よ う に形成 さ れ、 本例 にお い て、 角度 。 は、 4 5 度であ る。 反射膜 4 2 9 は、 偏 光分雜膜 4 2 6 に対 し て Θ の角度 を なす よ う に形成 さ れて い る。 但 し、 偏光分雜膜 4 2 6 と 入射面 4 3 1 と がなす角度 。 について は、 4 5 度 に限定 さ れる こ と な く、 光源部 4 0 1 か ら の入射光束の入射 角 に I じ て設定すればよ い。

本例 において、 直角 プ リ ズム 4 2 1 お よ び四角柱プ リ ズム 4 2 2 は、 熱的 に安定な ガラ ス 材料か ら構成 さ れて い る。 僞光分離膜 4 2 6 は、 無機材料か ら な る 誘霪体多層膜で構成 さ れて い る。 反射膜 4 2 9 は、 一般的 な ア ル ミ ニ ウ ム 蒸着膜で構成 さ れてい る。

偏光分雜部 4 0 2 お よ び変角 プ リ ズム 4 2 4 の後段に は、 第 1 の レ ンズ板 4 4 1 お よ び第 2 の レ ン ズ板 4 4 2 を備え る イ ン テ グ レ ー タ 光学系 4 0 3 が構成 さ れて い る。 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 お よ び第 2 の レ ン ズ板 4 4 2 は、 図 1 ( B ) を用 いて説明 した よ う に、 いず れ も 同 じ数の微小な レ ン ズ 4 4 3、 4 4 4 を備え る複合 レ ン ズ体で あ る。 こ こ で、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 の微小 レ ン ズ 4 4 3 は、 照明 領域 4 0 4 と 相似形の横長の矩形形状を有 し てい る。

さ ら に、 本例 において は、 第 2 の レ ン ズ板 4 4 2 に は、 微小 レ ン ズ 4 4 4 と、 出射側の平凸 レ ン ズ 4 4 5 と の間 に、 偏光変換素子 と しての A Z 2 位相差板 4 4 6 が形成 さ れて い る。 λ Ζ 2 位相差板 4 4 6 は、 後述す る過程 を辁て 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 が 2 次光源像を 形成す る位置に シ ス テ ム 光軸 L に対 し て垂直な向 き に形成 さ れて い る。 ま た、 ス ノ 2 位相差板 4 4 6 に形成 さ れて い る位相差層 4 4 7 は、 S 偏光光お よ び Ρ 儡光光が形成す る 2 次光源像の う ち、 Ρ 偏光 光が 2 次光源像 を形成す る位置 に対応す る よ う に規則的 に形成 さ れ て いる。

こ の よ う に構成 し た偏光照明装置 4 0 0 において、 図 4 ( A ) に 示す よ う に、 光源部 4 0 1 力、 ら は、 ラ ン ダム な偏光光が放射 さ れ、 偏光分雜部 4 0 2 に入射 さ れる。 偏光分離部 4 0 2 に入射 さ れた ラ ン ダム な偏光光は、 P 偏光光 と S 偏光光 と の混合光 と し て考え る こ と がで き、 偏光分離部 4 0 2 において、 混合光は、 倔光分離膜 4 2 6 に よ っ て P 偏光光 と S 倔光光の 2 種類の偏光光に横方向 （図 4 ( A ) の上下方向） に分離 さ れる。 す な わ ち、 ラ ン ダム な偏光光に 含 ま れる S 偏光成分は、 倔光分離膜 4 2 6 で反射 さ れて その進行方 向を変え る 力、'、 P 倔光成分は、 偏光分離膜 4 2 6 を その ま ま 透過 し, 反射膜 4 2 9 で初めて反射さ れる。 こ こ で、 反射膜 4 2 9 は、 偏光 分離膜 4 2 6 に対 し て Θ の角度 を なす よ う に形成 さ れて い る ため、 2 種類の倔光光は、 ガラ ス材料で構成 さ れた各プ リ ズム 内 で 2 Θ の 角度差を も っ て進行方向が横方向 （図 4 ( A ) の上下方向、 す な わ ち、 照明領域 4 0 4 の長手方向 に相当す る。 ） に わずかに分離 さ れ た こ と に な る。

ま た、 わずかに進行方向 を分雜さ れた 2 種類の偏光光は、 変角 ブ リ ズ ム 4 2 4 を 出射す る 際に、 横方向 において、 シ ス テ ム 光軸 L を 挟んでほ ぼ対称な入射角 を も つ よ う に出射角が設定 さ れ、 こ の状態 で ィ ン テ グ レ ー タ 光学系 4 0 3 に入射さ れる。

イ ン テ グ レ ー ク 光学系 4 0 3 において、 2 種類の偈光光は、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 に入射 して、 第 2 の レ ン ズ板 4 4 2 の中 に 2 次光 源像を それぞれ形成す る。 こ の 2 次光源像を形成す る位置 に A Z 2 位相差板 4 4 6 が配置 さ れて い る。

こ こ で、 2 種類の偈光光は、 傷光分離部 4 0 2 で進行方向 を横方 向 にわずかに分離 さ れて いる ため、 第 1 の レ ンズ板 4 4 1 に対する 入射角がわずかに異な る。 従っ て、 照明領域 4 0 4 の側か ら 第 2 の レ ンズ板 4 4 2 を見た場合に 2 種類の偏光光が形成する 2 次光源像 を 図 4 ( C ) に示す と、 2 種類の偏光光は、 P偏光光が形成する 2 次光源像 C 1 (円形の像の う ち、 左上が り の斜線を付 した領域） と S倔光光が形成する 2 次光源像 C 2 (円形の像の う ち、 右上が り の 斜線を付 した領域） の 2 つの 2 次光源像を横方向に並ぶ状態で形成 される こ と に な る。 しか も、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 を構成する各微 小 レ ン ズ 4 4 3 は、 P偏光光に よ る 2 次光源像 C 1 と、 S儡光光に よ る 2 次光源像 C 2 を それぞれ形成する。 こ れに対 して、 ス 2 位 相差板 4 4 6 では、 P偏光光に よ る 2 次光源像 C 1 の形成位置に対 応 して位相差層 4 4 7 が選択的に形成さ れている。 従っ て、 P 偏光 光は、 位相差層 4 4 7 を通過する際に偏光面の回転作用 を受け、 P 佤光光は、 S儷光光へ と変換される。 一方、 S偶光光は、 位相差層 4 4 7 を通過 し ないので、 偏光面の回転作用 を受けずに ス Z 2 位相 差板 4 4 6 を通過する。 従っ て、 イ ン テ グ レー タ 光学系 4 0 3 力 ら 出射される光束のほ と ん どは、 S偏光光に揃え ら れる。

この よ う に して S偏光光に揃え ら れた光束は、 平凸 レ ンズ 4 4 5 に よ っ て照明領域 4 0 4 に照射さ れる。 すなわち、 第 1 の レ ン ズ 4 4 1 の微小 レ ン ズ 4 4 3 で切 り 出 されたイ メ ー ジ面は、 第 2 の レ ン ズ板 4 4 2 に よ っ て一か所に重畳結像さ れ、 A 2 位相差板 4 4 6 を通過する 際に 1 種類の僞光光に変換さ れてほ と んど全ての光が照 明領域 4 0 4 へと 達するので、 照明領域 4 0 4 は、 ほ と ん ど一種類 の偏光光で均一に照明 さ れる。 .

以上説明 した よ う に、 本例の僞光照明装置 4 0 0 に よ れば、 光源 部 4 0 1 から放射さ れたラ ン ダ ム な偏光光を僞光分離部 4 0 2 で 2 種類の偏光光に方向分離 した後、 各偏光光を ス 2 位相差板 4 4 6 の所定の領域に導いて、 P儡光光を S儡光光に変換する。 従っ て、 光源部 4 0 1 か ら放射さ れたラ ン ダ ム な偏光光を ほ と ん ど S儡光光 に揃え た状態で照明領域 4 0 4 に照射で き る。

しか も、 2 種類の偏光光を そ れぞれ ス / 2 位相差板 4 4 6 の所定 の領域に導 く に は、 倔光分離部 4 0 2 の儡光分離性能が高い こ と が 必要であ る が、 本例では、 ガラ ス 製の プ リ ズム と、 無機材料か ら な る 誘鼋体多層膜 と を利用 し て偏光分離部 4 0 2 を構成 し て あ る ので、 倔光分雜部 4 0 2 の儷光分離性能は、 熱的に安定であ る。 それゆ え に、 大 き な光出力が要求 さ れる 照明装置 にお いて も 常 に安定 し た倀. 光分離性能 を 発揮す る ので、 満足の得 ら れる性能 を有す る儡光照明 装置 を実現で き る。

ま た、 変角 プ リ ズム 4 2 4 は、 儡光分雜部 4 0 2 と イ ン テ グ レ ー タ 光学系 4 0 3 と の間 にお いて偏光分雜部 4 0 2 の出射面 4 2 3 に 接合さ れ、 偏光分離部 4 0 2 と 一体化 し て あ る。 こ のため、 直角 ブ リ ズム 4 2 1 と 変角 ブ リ ズム 4 2 4 と の界面にお け る 光反射に よ る 光 S損失 を 削減で き る。

さ ら に、 本例では、 偏光分雜部 4 0 2 か ら 出射 さ れた 2 種類の偏 光光は、 横方向 に分離 さ れて い る こ と か ら、 第 2 の レ ン ズ板 4 4 2 の微小 レ ン ズ 4 4 4 を横長の矩形に し て あ る。 こ の ため、 横長の矩 形形状を有す る 照明領域 4 0 4 を形成す る場合で も、 光 S を無駄に す る こ と がな い。 こ こ で、 横長の矩形形状を有す る照明領域 4 0 4 は、 た と え ば、 各種の映像を写 し出すの に用 いた と き、 縱長の映像 よ り も 見やすい と と も に、 面像に迫力があ る と い う 利点があ る。 なお、 第 2 の レ ン ズ板 4 4 2 の出射側 に配置 さ れて い る平凸 レ ン ズ 4 4 5 は、 第 2 の レ ン ズ板 4 4 2 か ら 出射さ れる光束を照明領域 4 0 4 に導 く ため に配置 さ れて いる。 従っ て、 第 2 の レ ン ズ板 4 4 2 を儻心 レ ン ズ と すれば、 平凸 レ ン ズ 4 4 5 を省略する こ と がで き る。

ま た、 本例では、 P 偏光光に よ る集光位置に λ Ζ 2 位相差板 4 4 6 の位相差層 4 4 7 を形成 し た力、'、 逆に、 S 儡光光に よ る 集光位置 に位相差層 4 4 6 を 形成 し て も よ い。 こ の場合に は、 S 偏光光が P 偏光に変換する ので、 P 儡光光に揃え た状態で照明領域 4 0 4 に照 射で き る。 ま た、 ス ノ 2 位相差板 4 4 6 を 配置す る位置 につい て は. 微小 レ ン ズ 4 4 9 と 平凸 レ ン ズ 4 4 5 と の間 に限 らず、 2 次光源像 が形成 さ れる 位置近傍な ら ば他の位置で も よ く、 限定がな い。

さ ら に、 特性の異な る 2 種類の位相差層 を、 P 偏光光に よ る 集光 位置 と、 S 倀光光に よ る 集光位置のそれぞれに配置 し、 あ る特定の 儷光方向 を有す る 1 種類の儡光光に揃え て も よ い。

なお、 本例で は、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 の微小 レ ン ズ 4 4 3 を横 長の矩形 レ ン ズ と し たカ 第 2 の レ ン ズ板 4 4 2 の微小.レ ン ズ 4 4 4 について は、 その形状についての限定がな い。 但 し、 図 4 ( C ) に示す よ う に、 P 偏光光が形成す る 2 次光源像 C 1 と、 S 偏光光が 形成す る 2 次光源像 C 2 は、 横方向 に並ぶ状態で形成 さ れる ので、 かかる像の形成位置に対応させて、 第 2 の レ ン ズ板 4 4 2 の微小 レ ン ズ 4 4 4 の形状について は、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 の微小 レ ン ズ 4 4 3 と 相似形の横長の矩形 レ ン ズ と し て も よ い。

(実施例 3 )

実施例 2 において、 変角 プ リ ズム 4 2 4 は、 2 種類の偏光光の出 射方向 を所定の方向 に設定す る ため に配置 さ れて いる ので、 そ の配 置位置について は、 偏光分雜部の出射側 に限 らず、 偏光分離部の入 射側、 す な わ ち、 光源部側や イ ン テ グ レ ー タ 光学系の第 1 の レ ン ズ 板に K接す る位置であ っ て も よ い。

すな わ ち、 図 5 に示す実施例 3 に係る儡光照明装置の よ う に構成 し て も よ い。 こ の儡光照明装置、 お よ び、 以下 に説明す る 各実施例 では、 基本的な構成が実施例 2 に係 る偏光照明装置 と 同 じ であ る た め、 同 じ機能 を有す る 部分に は同 じ符号 を付 し て、 そ の説明 を省略 する。

図 5 に示す偏光照明装置 5 0 0 では、 変角 プ リ ズム 4 2 4 を、 同 じ く 僞光分離部 4 0 2 と ィ ン テ グ レ ー タ 光学系 4 0 3 と の間 に配置 し て あ る 力 ^f、 イ ン テ グ レ 一 タ 光学系 4 0 3 の第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 に接合さ れて、 イ ン テ グ レ ー タ 光学系 4 0 3 と 一体化 し て あ る。 こ の ため、 変角 プ リ ズム 4 2 4 と、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 と の界面 に おける 光反射に よ る 光量損失 を削減で き る。

(実施例 4 )

ま た、 図 6 に示す偏光照明装置 6 0 0 の よ う に、 変角 プ リ ズム 4 2 4 を偏光分離部 4 0 2 と 光源部 4 0 1 と の間 に配置す る と 共 に、 偏光分離部 4 0 2 の入射面 4 3 1 に接合 し、 偏光分雜部 4 0 2 と 一 体化 し て も よ い。 こ の場合に は、 変角 プ リ ズム 4 2 4 と 直角 ブ リ ズ ム 4 2 1 と の界面 にお け る光反射に よ る 光量損失 を 削減で き る。 ま た、 かかる構造の場合に は、 傷光分離部 4 0 2 の 出射面 4 2 3 に対 し て、 ィ ン テ グ レ 一 タ 光学系 4 0 3 の第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 を接続 し て、 変角 プ リ ズム 4 2 4、 僞光分雜部 4 0 2、 お よ びイ ン テ グ レ ー タ 光学系 4 0 3 を一体化 し て も よ い。 こ の場合に は、 さ ら に、 界 面 にお ける 光反射に よ る光量損失 を 削減で き る。

なお、 光源部 4 0 1 の向 き を、 点線で示す よ う に、 シ ス テ ム光軸 L に対 し て わずかに傾ければ、 変角 プリ ズム 4 2 4 を省略す る こ と も で き る。

(実施例 5 )

なお、 図 7 に示す偏光照明装置 7 0 0 では、 偏光分離部 4 0 2 に おいて、 入射面 4 3 1 と倀光分雜膜 4 2 6 と がなす角度が 4 5 度で あ り、 入射面 4 3 1 と 反射膜 4 2 9 と がなす角度が 4 5 度以下の場 合に は、 変角 レ ン ズ 4 2 4 の向 き を 図 4 ( A ) に示す場合 と は逆に すればよ い。 従 っ て、 倡光分離部 4 0 2 の構造が変わ っ て も、 イ ン テ グ レ ー タ 光学系 4 0 3 な どの構造は、 その ま ま で よ く 、 変更す る 必要がない。

(実施例 6 )

図 8 に示す偏光照明装置 8 0 0 では、 各光学系の配置は、 実施例 2 と 同 じ であ る 力、'、 偏光分雜部 4 0 2 を構成す る 直角 プ リ ズム 4 2 1 (三角柱ブ リ ズム ） お よ び四角柱プ リ ズム 4 2 2 の う ち、 直角 ブ リ ズム 4 2 1 は、 その壁面 を構成す る 6 枚の透明板を備 え る ブ リ ズ ム構造体 4 2 1 G と、 その内部に充填 さ れた液体 4 2 1 L で構成 さ れている。 徒っ て、 直角 プ リ ズム 4 2 1 の低コ ス ト 化を 図 る こ と 力、* で き る。 ま た、 直角 プ リ ズム 4 2 1 では、 液体 4 2 1 L と し て比重 の小 さ な液体を プ リ ズム構造体 4 2 1 G の内部に充填す る こ と に よ つ て、 そ の軽量化を図 る こ と がで き る。

同様に、 俱光分離膜 4 2 6 と 反射膜 4 2 9 と の挟ま れた部分、 す な わ ち、 四角柱プ リ ズム 4 2 2 の内部に透明 な液体を充填 し た場合 に は、 四角柱プ リ ズム 4 2 2 の低 コ ス ト 化お よ び軽量化 を 図る こ と がで き る。

(実施例 7 )

図 9 に示す倀光分離装置 9 0 0 の倔光分離部 4 0 2 で は、 対向す る 2 つの側面部の う ちの第 1 の側面部 9 2 1 に偏光分雜膜 4 2 6 が 形成 さ れ、 第 2 の側面部 9 2 2 に反射膜 4 2 9 が形成 さ れた平板状 の四角柱ブ リ ズ ム 4 2 2 を用 いて あ る。 四角柱プ リ ズム 4 2 2 の第 1 の側面部 9 2 1 に対 し て は、 傷光分離膜 4 2 6 を挟む よ う に し て 複数の小型の直角 プ リ ズム 9 1 A、 9 1 B、 9 1 C、 9 I D (三角 柱プ リ ズ ム ） の斜面部 9 1 1 A、 9 1 1 B、 9 1 1 C、 9 1 1 0カ、' 接合 さ れて い る。 傷光分離部 4 0 2 の出射面、 す な わ ち、 各直角 ブ リ ズム 9 1 A ~ 9 1 D の出射面 に は、 小型の変角 プ リ ズム 9 0 A、 9 0 B、 9 0 C、 9 0 Dが接合 さ れて レゝ る。 こ こ で、 直角 プ リ ズム 9 1 A 〜 9 1 D (三角柱プ リ ズム ） の数 と、 第 1 の レ ン ズ扳 4 1 1 において幅方向 に整列す る微小 レ ン ズ 4 4 3 の数 と は、 一致 し て い る 必要は な い。

こ の よ う に構成す る と、 直角 プ リ ズム 9 1 A〜 9 1 D、 お よ び変 角 プ リ ズム 9 0 A 〜 9 0 D と し て は、 数は多い力 、 小型の も ので よ いので、 全体 と し て は、 軽量化お よ び低コ ス ト 化 を 図 る こ と がで き る。

(実施例 8 )

図 1 0 に示す偏光照明装置 1 0 0 0 の儡光分雜部 4 0 2 では、 対 向す る 2 つの側面部の う ちの第 1 の側面部 4 2 7 に偏光分雜膜 4 2 6 が形成 さ れ、 第 2 の側面部 4 2 8 に反射膜 4 2 9 が形成 さ れた平 板状の第 1 の四角柱プ リ ズム 4 2 2 と、 偏光分離膜 4 2 6 を挟む よ う に し て第 1 の四角柱プ リ ズム 4 2 2 に一体化さ れた平板状の第 2 の四角柱プ リ ズム 4 2 2 A と を有 し て い る。 こ の よ う に構成 し た儡 光照明装置 1 0 0 0 では、 薄 い第 1 お よ び第 2 の 四角柱プ リ ズ ム 4 2 2、 4 2 2 Aで偏光分離部 4 0 2 を構成で き る ので、 その軽量化 を 図る こ と がで き る。

(実施例 9 )

図 1 1 に示す儡光照明装置 1 1 0 0 の儡光分離部 4 0 2 では、 斜 面部 1 1 0 1 に傷光分離膜 4 2 6 が形成 さ れた第 1 の三角柱ブ リ ズ ム 1 1 0 2 と、 斜面部 1 1 0 3 に反射膜 4 2 9 が形成 さ れ た第 2 の 三角柱プ リ ズム 1 1 0 4 と が用 い ら れて い る。 第 1 の三角柱ブ リ ズ ム 1 1 0 2 と、 第 2 の三角柱プ リ ズム 1 1 0 4 と は、 斜面部 1 1 0 1 (偏光分雜膜 4 2 6 ) と 斜面部 1 1 0 3 (反射膜 4 2 9 ) と が所 定の隙間 G を隔て た状態に枠体 （図示せず） な どで固定 さ れ、 一体 に な っ て い る。 こ こ で、 隙間 G の内部に は、 液体 Hが充填 さ れて い る と と も に、 液体 H は、 シ ー ル材 1 1 0 5 に よ っ て陳間 G の内部に 保持 さ れて い る。

こ の よ う に搆成 し た偏光照明装置 1 1 0 0 で は、 実施例 2 な い し 実施例 8 の よ う に プ リ ズム の厚 さ を利用 し て偏光分離膜 4 2 6 と 反 射膜 4 2 9 と の間 に 隙間 を確保 し て所定の角度 Θ を形成す る 場合 と 相違 し て、 隊間 G を任意に狭 く で き る ので、 光の損失 を低減で き る と い う 利点があ る。

(実施例 1 0 )

図 1 2 は、 実施例 1 0 に係 る偏光照明装置の要部を平面的 にみた 概略構成図、 お よ びその儷光分雜部に用 いた プ リ ズム の構成 を 示す 外観図であ る。

図 1 2 ( A ) において、 本例の儡光照明装置 1 2 0 0 も、 実施例 2 の僞光照明装置 と 同様に、 シ ス テ ム光軸 L に沿っ て、 光源部 4 0 1、 儡光分雜部 1 2 0 1、 お よ びイ ン テ グ レ 一 タ 光学系 4 0 3 を有 し、 光源部 4 0 1 か ら放射さ れた光は、 偏光分離部 1 2 0 1 お よ び イ ン テ グ レ 一 タ 光学系 4 0 3 を通 っ て矩形状の照明領域 4 0 4 に至 る よ う に な っ て い る。 但 し、 光源部 4 0 1 は、 矩形状の照明領域 4 0 1 に 向いてお り、 シ ス テ ム 光軸 L は全体 と して直線的であ る。 光源部 4 0 1 は、 実施例 2 と 同様、 光源ラ ン プ 4 1 1 か ら放射 さ れた ラ ン ダム な倔光光が放物面 リ フ レ タ タ ー 4 1 2 に よ っ て一方方 向 に反射 さ れ、 略平行な光束 と な っ て偏光分離部 1 2 0 1 に入射 さ れる よ う に な っ て い る。 こ こ で、 光源部 4 0 1 は、 シ ス テ ム 光軸 L に対 して所定の角度 を なす方向 に向いて い る。

偏光分離部 1 2 0 1 は、 三角柱形状を有す る 第 1 お よ び第 2 の直 角 プ リ ズム 1 2 0 2、 1 2 0 3 (三角柱プ リ ズム ） と、 平板状の四 角柱プ リ ズム 1 2 0 4 か ら構成 さ れた四角柱形状の プ リ ズム 合成体 1 2 0 5 A、 1 2 0 5 B、 1 2 0 5 C , 1 2 0 5 D、 1 2 0 5 E 力ゝ ら構成 さ れて い る。

プ リ ズム 合成体 1 2 0 5 A 〜 1 2 0 5 Dで は、 図 1 2 ( B ) に示 す よ う に、 ま ず、 四角柱プ リ ズム 1 2 0 4 の対向す る 2 つの側面部 1 2 1 1、 1 2 1 2 の う ち、 第 1 の側面部 1 2 1 1 に偏光分離膜 4 2 6 が形成 さ れ、 第 2 の側面部 1 2 1 2 に反射膜 4 2 9 が形成 さ れ て い る。 第 1 の直角 プ リ ズム 1 2 0 2 の斜面部 1 2 2 1 は、 偏光分 雜膜 4 2 6 を挟む よ う に し て 四角柱プ リ ズム 1 2 0 4 の第 1 の側面 部 1 2 1 1 に接合 さ れて いる。 ま た、 第 2 の直角 プ リ ズム 1 2 0 3 の斜面部 1 2 3 1 は、 反肘膜 4 2 9 を挟む よ う に し て四角柱ブ リ ズ ム 1 2 0 4 の第 2 の側面部 1 2 1 2 に接合 さ れて いる。 但 し、 プ リ ズム 合成体 1 2 0 5 E について は、 光源部 4 0 1 力、 ら の ラ ン ダム な 偏光光 を 反射す る 機能のみ を 担っ て い る ので、 偏光分離膜 4 2 6 が 形成 さ れて い な い。 従っ て、 プ リ ズム 合成体 1 2 0 5 E に代え て、 その他の反射機能 を有す る光学部品 を用 い る こ と も で き る。

こ の よ う に構成 し た四角柱状の プ リ ズム 合成体 1 2 0 5 A〜 1 2 0 5 E は、 いずれ も 同 じ向 き で シ ス テ ム 光軸 L に対 し て直角 を なす 横方向 に一列 に配列 さ れてい る。 従っ て、 各プ リ ズム 合成体 1 2 0 5 A ~ 1 2 0 5 Dの間では、 倔光分離膜 4 2 6 同士が平行であ り、 反射膜 4 2 9 同士 も 平行であ る。

こ こ で、 偏光分雜膜 4 2 6 は、 倔光分雜部 1 2 0 1 の入射面 1 2 4 1 に対 し て角度 α を なす よ う に形成 さ れ、 本例では、 角度 a は、 4 5 度で あ る。 反射膜 4 2 9 は、 偏光分雜膜 4 2 6 に対 し て Θ の角 度 を なす よ う に形成 さ れて い る。

本例で も、 第 1 お よ び第 2 の直角 プ リ ズム 1 2 0 2、 1 2 0 3、 お よ び四角柱プ リ ズ ム 1 2 0 4 は、 熱的 に安定な ガ ラ ス材料か ら構 成 さ れて い る。 儡光分離膜 4 2 6 は、 誘電体多層膜で構成 さ れて い る。 反射膜 4 2 9 は、 一般的 な ア ル ミ ニ ウ ム 蒸着膜で構成 さ れて い る。

再び、 図 1 2 ( A ) において、 本例では、 光源部 4 0 1 を シ ス テ ム 光軸 L に対 し て所定の角度 を なす方向 に向け る こ と に よ り、 偏光 分雜部 1 2 0 1 か ら 出射 さ れる僞光光の向 き を調整 し て あ る た め、 変角 プ リ ズム を省いて あ る。

本例では、 後述の よ う に、 光源部 4 0 1 か ら の光がプ リ ズム 合成 体 1 2 0 5 A 〜 1 2 0 5 E の 1 個分に相当す る 幅だけ横方向 （図 1 2 ( B ) に対 し て上方） に シ フ ト し ながら偏光分離部 1 2 0 1 を通 過する。 し たがっ て、 光源部 4 0 1 を シ ス テ ム光軸 L に対 し て プ リ ズ ム 合成体 1 2 0 5 A 〜 ；！ 2 0 5 E の 1 個分に相当す る 幅寸法 だけ 光の シ フ ト 方向 と は反対側 （図 1 2 ( A ) に対 し て下方） にず ら し て あ る。

偏光分雜部 1 2 0 1 の後段に は、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 お よ び第 2 の レン ズ板 4 4 2 か ら な る 2 つの レ ン ズ板で構成さ れた イ ン テ グ レ ー タ 光学系 4 0 3 が構成 さ れて い る。 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 お よ び第 2 の レ ン ズ板 4 4 2 は、 同 じ数の微小な レ ン ズ 4 4 3、 4 4 4 を備 え る複合 レ ン ズ体であ る。 微小 レ ン ズ 4 4 3 は、 照明領域 4 0 4 に対応 し て矩形であ り、 かつ、 照明領域 4 0 4 の相似形に な っ て い る。 さ ら に、 第 2 の レ ン ズ板 4 4 2 に は、 微小 レ ン ズ 4 4 4 と、 出射側の平凸 レ ン ズ 4 5 1 と の間 に / I Z 2 位相差板 4 4 6 が形成 さ れてい る。 I Z 2 位相.差板 4 4 6 に は、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 力、' 2 次光源像を形成す る位置 に位相差層 4 4 7 が形成 さ れ、 位相差層 4 4 7 は、 S 倔光光お よ び P 偏光光が形成す る 2 次光源像の う ち、 P 倔光光が 2 次光源像を形成す る位置 に規則 的 に形成 さ れて い る。

こ の よ う に構成 し た偏光照明装置 1 2 0 0 にお いて、 光源部 4 0 1 か ら は、 ラ ン ダム な偏光光が放射さ れ、 儡光分離部 4 0 2 に入时 さ れる。 偏光分離部 4 0 2 に入射 し た ラ ン ダム な偏光光は、 ま ず、 反射膜 4 2 9 で横方向 に反射 し、 K接す る プ リ ズ ム 合成体 1 2 0 5 A 〜 1 2 0 5 D に入射さ れる。 こ こ で、 ラ ン ダム な倔光光は、 P 偏 光光 と S 偏光光 と の混合光 と し て考え る こ と がで き る ので、 混合光 は、 偏光分離膜 4 2 6 に よ っ て P 偏光光 と S 儡光光の 2 種類の偏光 光に横方向 に分離 さ れる。 す な わ ち、 K接す る プ リ ズム 合成体 1 2 0 5 A 〜 1 2 0 5 D に シ フ ト し た ラ ン ダム な儡光光の う ち、 S 偏光 成分は、 倔光分離膜 4 2 6 で反肘 さ れて その進行方向 を変え る 力 Ρ儡光成分は、 倔光分離膜 4 2 6 を その ま ま 透過 し、 反射膜 4 2 9 で初め て反射さ れる。 こ こ で、 反射膜 4 2 9 は、 偏光分離膜 4 2 6 に対 し て Θ の角度を なす よ う に形成 さ れて い る た め、 2 種類の倔光 光は、 ガ ラ ス材料で構成 さ れた各プ リ ズム 内で 2 Θ の角度差 を も つ て進行方向が横方向 に わずかに分離 さ れた こ と に な る。

そ し て、 進行方向 を分離 さ れた 2 種類の偏光光は、 イ ン テ グ レ ー タ 光学系 4 0 3 に入射さ れる。 イ ン テ グ レ ー タ 光学系 4 0 3 に お い て、 偏光分離部 1 2 0 1 で進行方向 を わずかに分離 さ れた 2 種類の 倔光光は、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 に入射 し て、 第 2 の レ ン ズ板 4 4 2 の中 に 2 次光源像を形成す る。 こ こ で、 2 次光源像 を形成す る位 置は ； 1 2 位相差板 4 4 6 が形成 さ れて い る位置であ る。 しか も、 ス ノ 2 位相差板 4 4 6 で は、 Ρ 偏光光に よ る 2 次光源像の形成位置 に対応 して位相差層 4 4 7 が選択的に形成 さ れて い る。 し たがっ て P偏光光は、 位相差層 4 4 7 を通過する際に偏光面の回転作用 を受 け、 P儡光光は、 S 偏光光へ と 変換さ れる。 一方、 S偏光光は、 位 相差層 4 4 7 を通過 しないので、 偏光面の回転作用 を受けずに ス 2 位相差板 4 4 6 を通過する。 従っ て、 イ ン テ グ レ 一 タ 光学系 4 0 3 から出射される光束のほ と ん どは、 S偏光の状態にあ る。 こ のよ う に して S儷光と さ れた状態の光束は、 儷心 レ ン ズ 1 2 3 1 に よ つ て照明領域 4 0 4 に照射さ れる。

以上説明 した よ う に、 本例の偏光照明装置 1 2 0 0 に よ れば、 光 源部 4 0 1 か ら放射さ れた ラ ン ダ ム な儡光光を偏光分離部 1 2 0 1 で 2 種類の倡光光に方向分離 した後、 各偏光光を λ Ζ 2 位相差板 4 4 6 の所定の領域に導いて、 P偏光光を S 偏光光に変換する。 従つ て、 光源部 4 0 1 から放射された ラ ン ダ ム な偏光光を ほ と ん ど S儡 光光に揃え た状態で照明領域 4 0 4 に照射で き る と い う 効果を奏す る。 こ こ で、 2 種類 倔光光を それぞれ /I Z 2 位相差板 4 4 6 の所 定の領域に導 く には、 偏光分離部 1 2 0 1 の倔光分雜性能が高いこ と が必要である力？、 本例では、 ガラ ス製のプリ ズム と、 誘 体多層 膜と を利用 して偏光分離部 1 2 0 1 を構成 してあるので、 儡光分離 部 1 2 0 1 の偏光分離性能は、 熱的に安定である。 それ故、 大 き な 光出力が要求さ れる照明装 Sにおいて も常に安定 した儡光分離性能 を発揮する ので、 満足の得られる性能を有する偈光照明装置を実現 で き る。

ま た、 本例では、 倀光分離部 1 2 0 1 から 出射された 2 種類の倀 光光は、 横方向に分離さ れている こ と から、 第 2 の レ ン ズ板 4 4 2 の微小 レ ンズ 4 4 4 を横長の矩形に形成 してある。 このため、 光量 を無駄にする こ と な く、 横長の矩形形状を有する 照明領域 4 0 4 を 形成で き る。 かかる横長の矩形形状を有する照明領域 4 0 4 は、 た と えば、 各種の映像を写 し出 した と き に、 縦長の投写パ タ ー ン よ り も 見やすい と と も に、 迫力があ る と い う 利点があ る。

(実施例 1 0 の変形例）

なお、 実施例 1 0 では、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 の微小 レ ン ズ 4 4 3 の幅 と、 四角柱プ リ ズム 合成体 1 2 0 5 A 〜 1 2 0 5 E の 1 個分 に相当す る 幅 と を 同 じ に し てあ る。 す な わ ち、 n を 1 以上の整数 と し た と き に、 プ リ ズム 合成体 1 2 0 5 A 〜 1 2 0 5 E の幅寸法 W 1 を、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 の矩形 レ ン ズ 4 4 3 の幅寸法 W 2 の 1 / n 倍 と し て表せば、 n ^ 1 であ る 条件に相当す る。 n を 2、 3 - - - と 大 き く して い く と、 それに伴 っ て、 プ リ ズム 合成体 1 2 0 5 A 〜 1 2 0 5 E の 1 個分に相当す る 幅が狭 く な る ので、 プ リ ズム 合成 体 1 2 0 5 A 〜 1 2 0 5 E の厚 さ を薄 く で き る。

た と え ば、 n を 2 に設定 し た場合に は、 図 1 3 に示す儡光照明装 置 1 2 5 0 の偏光分離部 1 2 0 1 と な る。 す な わ ち、 四角柱状の ブ リ ズ ム 合成体 1 2 0 5 A、 1 2 0 5 B、 1 2 0 5 C - - ' の幅寸法 W 1 は、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 の矩形 レ ン ズ 4 4 3 の幅寸法 W 2 の 1 / 2 倍であ る。 こ の場合に は、 儡光分離部 1 2 0 1 の薄型化 を 図 る こ と がで き る と と も に、 光源部 4 0 1 を シ ス テ ム光軸 Lか ら ず ら す距離 X を短 く で き る。

—方、 図 1 2 に示す例では、 偏光分離部 1 2 0 1 を 第 1 の レ ンズ 板 4 4 1 の光源部 に配置 して い る 力、'、 こ の代わ り に、 第 1 の レ ン ズ 板 4 4 1 と 第 2 の レ ン ズ板 4 4 2 の間 に配置す る こ と も で き る。

(実施例 1 1 )

図 1 4 は、 実施例 1 1 に係る偏光照明装置の要部を平面的にみた 概略構成図であ る。 本例の偏光照明装 fi l 4 0 0 も、 実施例 2 の儡 光照明装 fiと 同様、 シ ス テ ム 光軸 L に沿っ て、 光源部 4 0 1、 偏光 分離部 1 4 0 1、 お よ びイ ン テ グ レ 一 タ 光学系 4 0 3 を 有 し、 光源 部 4 0 1 か ら放射 さ れた光は、 偏光分離部 1 4 0 1 お よ びイ ン テ グ レ ― タ 光学系 4 0 3 を通っ て矩形状の照明領域 4 0 4 に至 る よ う に な っ て い る。 但 し、 光源部 4 0 1 は、 矩形状の照明領域 4 0 4 に 向 いてお り、 シ ス テ ム 光軸 L は、 全体 と し て直線的であ る。

光源部 4 0 1 は、 実施例 2 と 同様、 光源 ラ ン プ 4 1 1 か ら放射 さ れた ラ ン ダム な偏光光が放物面 リ フ レ ク タ 一 4 1 2 に よ っ て一方向 に反射 さ れ、 略平行な光束 と な っ て儡光分離部 1 4 0 1 に 入射 さ れ る よ う に な っ て い る。

儡光分雜部 1 4 0 1 は、 三角柱形状を有す る 第 1 お よ び第 2 の直 角 プ リ ズム 1 4 0 2 お よ び 1 4 0 3 (三角柱プ リ ズム ） か ら構成 さ れた四角柱形状の プ リ ズム 合成体 1 4 0 4 A、 1 4 0 1 B、 1 4 0 4 C、 1 4 0 4 D、 1 4 0 4 E か ら構成 さ れて い る。

プ リ ズム 合成体 1 4 0 4 B ~ 1 4 0 4 E では、 第 1 の直角 ブ リ ズ ム 1 4 0 2 の斜面部 1 4 1 1 に儡光分離膜 4 2 6 が形成 さ れ、 第 2 の直角 プ リ ズ ム 1 4 0 3 の斜面部 1 4 1 2 は、 偏光分雜膜 4 2 6 を 挟む よ う に し て第 1 の直角 プ リ ズム 1 4 0 2 の斜面部 1 4 1 1 に接 合 さ れて い る。 なお、 プ リ ズム 合成体 1 4 0 4 A は、 プ リ ズム 合成 体 1 4 0 4 B で分雜 さ れた S偏光光を 反射す る機能のみ を担っ て い る。

こ の よ う に構成 し た プ リ ズム 合成体 1 4 0 4 A〜 1 4 0 4 E は、 いずれ も 略同 じ 向 き でシ ス テ ム 光 « L に対 し て直角 を なす横方向 に 配列 さ れて いる。 但 し、 本例では、 各プ リ ズム 合成体 1 4 0 4 A〜 1 4 0 4 E は、 いずれ も 幅は同 じ寸法であ る 力、、 各プ リ ズム 合成体 1 4 0 4 Α〜 1 4 0 4 Ε の厚 さ が異な っ て い る。 従っ て、 偏光分離 部 1 4 0 1 の入射面 1 4 2 1 に対 して各プ リ ズム 合成体 1 4 0 4 Β 〜 1 4 0 4 Εの馄光分雜膜 4 2 6 がなす角度が少 しずつ異な る。 本例 にお いて は、 第 1 お よ び第 2 の直角 プ リ ズム 1 4 0 2、 1 4 0 3 は、 熱的 に安定な ガラ ス材料か ら構成 さ れて い る。 ま た、 偏光 分離膜 4 2 6 は、 誘 ¾ 体多層膜で構成 さ れて い る。

本例で も、 変角 レ ン ズ を用 いて偏光分離部 1 4 0 1 か ら 出射 さ れ る偏光光の向 き を調整 し て も よ い力、'、 本例では、 光源部 4 0 1 を シ ス テ ム光軸 L に対 し て所定の角度 を なす方向 に 向ける こ と に よ り、 偏光分離部 1 4 0 1 か ら 出射 さ れる偏光光の向 き を調整 し て あ る た め、 変角 プ リ ズム を省いて あ る。

ま た、 実施例 1 0 と 同様、 偽光分離部 1 4 0 1 では、 光源部 4 0 1 か ら の光がプ リ ズム 合成体 1 4 0 4 A 〜 1 4 0 4 E の 1 個分に相 当す る 幅だけ横方向 （図 1 4 に対 し て上方） に シ フ ト し なが ら偏光 分雜部 1 4 0 1 を通過す る ため、 本例では、 光源部 4 0 1 を シ ス テ ム 光軸 L に対 し て プ リ ズム 合成体 1 4 0 4 A 〜 1 4 0 4 E の 1 個分 に相当す る 幅寸法だけ光の シ フ ト 方向 と は反対側 （図 1 4 に対 し て 下方） にず ら し て あ る。

偏光分離部 1 4 0 4 の後段に は、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 お よ び第 2 の レ ン ズ板 4 4 2 を備 え る イ ン テ グ レ ー タ 光学系 4 0 3 が構成 さ れてい る。 ま た、 レ ン ズ板 4 4 1 お よ び第 2 の レ ン ズ板 4 4 2 は、 いずれ も 同 じ数の微小な レ ン ズ 4 4 3、 4 4 4 を備え る 複合 レ ン ズ 体であ る。 こ こ で、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 の微小 レ ン ズ 4 4 3 は、 照明領域 4 0 4 に対応 し て矩形であ り、 かつ、 照明領域 4 0 4 の相 似形に な っ てい る。 なお、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 の微小 レ ンズ 4 4 3 の う ち、 両端 に位置す る微小 レ ン ズ 4 4 3 A (斜線を付 し た微小 レ ンズ） では、 P 偏光光ま たは S 偏光光のみが入射さ れる ため、 そ の出射方向 を他の部分 と 変え て あ る。

本例で は、 第 2 の レ ン ズ板 4 4 2 は、 微小 レ ン ズ 4 4 4 と、 出射 側の平凸 レ ン ズ 4 4 5 と の間 に A Z 2 位相差板 1 4 3 0 が形成 さ れ て い る。 こ の ス 2 位相差板 1 4 3 0 では、 S ffi光光お よ び P 偏光 光が形成す る 2 次光源像の う ち、 P 偏光光が 2 次光源像 を 形成す る 位置に位相差層 1 4 3 1 が規則的 に形成 さ れて い る。

こ の よ う に構成 し た偭光照明装 S 1 4 0 0 にお いて も、 光源部 4 0 1 か ら の ラ ン ダム な倔光光が偏光分離部 1 4 0 1 に入射さ れ、 ラ ン ダム な偏光光は、 偏光分離膜 4 2 6 に よ っ て P 儡光光 と S 偏光光 の 2 種類の偏光光に横方向 に分離 さ れる。

こ の原理を、 プ リ ズム 合成体 1 4 0 4 C に入射 し た ラ ン ダム な儡 光光を例 に説明す る。 ま ず、 プ リ ズム 合成体 1 4 0 4 C に入射 し た ラ ン ダム な倀光光に含 ま れる S 偈光成分は、 偏光分離膜 4 2 6 で反 射さ れて その進行方向 を変え て、 R接す る プ リ ズム 合成体 1 4 0 4 B に入射 さ れる。 次に、 S 偏光成分は、 プ リ ズム 合成体 1 4 0 4 B において、 倡光分雜膜 4 2 6 で反射 さ れ、 偏光分離部 1 4 0 1 か ら 出射さ れる。 一方、 ラ ン ダム な偏光光に含ま れる P 倔光成分は、 ブ リ ズム 合成体 1 4 0 4 C にお いて、 儡光分離膜 4 2 6 を その ま ま 透 過する。 こ こ で、 各ブ リ ズム 合成体 1 4 0 4 8 〜 1 4 0 4 £ で は、 儡光分離部 1 4 0 1 の入射面 1 4 2 1 に対 し て儡光分離膜 4 2 6 が なす角度角度 Θ ' が僅か な角度ずつずれてい る ので、 2 種類の偏光 光は、 ガラ ス材料で構成 さ れた各プ リ ズム 内で僅かに角度差 を も つ て進行方向が横方向 に分離 さ れた こ と に な る。

進行方向 を分離さ れた 2 種類の偏光光は、 ィ ン テ グ レ 一 タ 光学系 4 0 3 に入射さ れる。 イ ン テ グ レ 一 タ 光学系 4 0 3 にお いて、 偏光 分離部 1 4 0 1 で進行方向 を わずかに分離 さ れた 2 種類の偏光光は、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 に入射 し て、 第 2 の レ ンズ板 4 4 2 の中 に 2 次光源像 を形成す る。 こ の 2 次光源像を形成す る位置は、 位 相差板 1 4 3 0 が形成 さ れて い る位置であ る。 し か も、 ス 2 位相 差板 1 4 3 0 では、 Ρ 偏光光に よ る 2 次光源像の形成位置 に対応 し て位相差層 1 4 3 1 が選択的 に形成 さ れて い る。 従っ て、 P 偏光光 は、 位相差層 1 4 3 1 を通過す る 際に倡光面の回転作用 を 受け、 P 偏光光は、 S 偏光光へ と 変換 さ れる。 一方、 S 偏光光は、 位相差層 1 4 3 1 を 通過 し な いので、 偏光面の回転作用 を 受けずに ス / 2 位 相差板 1 4 3 0 を通過す る。 従っ て、 イ ン テ グ レ ー タ 光学系 4 0 3 か ら 出射さ れる光束のほ と ん どは、 S 偏光の状態 にあ る。 こ の よ う に し て S 偏光 と さ れた状態の光束は、 偏心 レ ン ズ 1 2 3 1 に よ っ て 照明領域 4 0 4 に照射 さ れる。

以上説明 し た よ う に、 本例の偏光照明装置 1 4 0 0 に よ れば、 光 源部 4 0 1 か ら放射さ れた ラ ン ダ ム な偏光光を偏光分離部 1 4 0 1 で 2 種類の倔光光に方向分離 し た後、 各倔光光を ス Z 2 位相差板 1 4 3 0 の所定の領域に導いて、 P 偏光光を S 傷光光に変換する。 従 つ て、 光源部 4 0 1 か ら放射さ れた ラ ン ダ ム な偏光光を ほ と ん ど S 偏光光に揃え た状態で照明領域 4 0 4 に照射で き る と い う 効果 を奏 する。 し か も、 ガラ ス 製の プリ ズム と、 誘罨体多層膜 と を利用 し て 偏光分離部 1 4 0 1 を構成 して あ る ので、 僞光分離部 1 4 0 1 の偏 光分離性能は、 熟的 に安定であ る。 それゆ え に、 大 き な光出力 が要 求 さ れる照明装置において も 常に安定 し た偏光分離性能 を 発揮す る の で、 満足の得 ら れる性能を有す る儡光照明装置 を実現で き る。

ま た、 本例では、 偏光分雜部 1 4 0 1 か ら 出射 さ れた 2 種類の偏 光光は、 横方向 に分離 さ れている こ と か ら、 横長の矩形形状を有す る 照明領域 4 0 4 を形成す る の に適 して い る。

なお、 本例では、 偏光分雜部 1 4 0 1 を 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 の 光源部に配置 して い る が、 こ の代わ り に、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 と 第 2 の レ ン ズ板 4 4 2 の間 に配置 して も よ い。

(実施例 1 2 ) 図 1 5 は、 実施例 1 2 に係 る偏光照明装置の要部を平面的 に みた 概略構成図であ る。 図 において、 本例の偏光照明装置 1 5 0 0 も、 実施例 1 0 の偏光照明装置 と 同様、 シ ス テ ム 光軸 L に沿っ て、 光源 部 4 0 1、 偏光分離部 1 5 0 1、 お よ びイ ン テ グ レ ー タ 光学系 4 0 3 を有 し、 光源部 4 0 1 か ら放射 さ れた光は、 偏光分雜部 1 5 0 1 お よ びィ ン テ グ レ 一 タ 光学系 4 0 3 を通 っ て矩形状の照明領域 4 0 4 に至る よ う に な つ て い る。 光源部 4 0 1 は、 矩形状の照明領域 4

0 4 に 向い て お り、 シ ステ ム 光軸 L は、 全体 と し て直線的であ る。 本例で も、 光源部 4 0 1 を シ ス テ ム 光軸 L に対 し て所定の角度 を な す方向 に 向 け る こ と に よ り、 偏光分雜部 1 5 0 1 か ら 出射 さ れ る偏 光光の向 き を調整 し て あ る ため、 変角 プ リ ズム を省いて あ る。

偏光分離部 1 5 0 1 は三角柱形状を有す る 第 1 お よ び第 2 の直角 プ リ ズム 1 5 0 2、 1 5 0 3 (三角柱プ リ ズム ） か ら構成 さ れた四 角柱形状の プ リ ズム 合成体 1 5 0 4 A、 1 5 0 4 B、 1 5 0 4 C、

1 5 0 4 D、 1 5 0 4 E、 1 5 0 4 F か ら 構成 さ れてい る。

プ リ ズム 合成体 1 5 0 4 B 〜 1 5 0 4 E では、 第 1 の直角 ブ リ ズ ム 1 5 0 2 の斜面部 1 5 1 0 に僞光分離膜 4 2 6 が形成 さ れ、 第 2 の直角 プ リ ズム 1 5 0 3 の斜面部 1 5 1 1 は、 偏光分離膜 4 2 6 を 挟む よ う に し て 第 1 の直角 プ リ ズム 1 5 0 2 の斜面部 1 5 1 0 に接 合 さ れて い る。

こ の よ う に構成 し た プ リ ズム 合成体 1 5 0 4 B 〜 1 5 0 4 E は、 各偏光分離膜 4 2 6 の向 き がシ ス テ ム光軸 L の両側にお いて反対で あ る。 すな わ ち、 光源部 4 0 1 の側か ら み る と、 シス テ ム光軸 し に 対 し て右側では、 分離膜 4 2 6 が外側 を 向 き、 シ ス テ ム 光軸 L に対 して左側で も、 分離膜 4 2 6 が外側 を 向いて い る。 ま た、 各ブ リ ズ ム 合成体 1 5 0 4 A 〜 1 5 0 4 F は、 いずれ も 輻は同 じ寸法であ る が、 各プ リ ズム 合成体 1 5 0 4 A ~ 1 5 0 4 F の厚 さ が異な る。 従 つ て、 偏光分離部 1 5 0 1 の入射面 1 5 3 0 に対 して各 プ リ ズム 合 成体 1 5 0 4 B 〜 1 5 0 4 E の倀光分離膜 4 2 6 がなす角度が異な る。 なお、 プ リ ズム 合成体 1 5 0 4 A、 1 5 0 4 F は、 プ リ ズ ム 合 成体 1 5 0 4 B、 1 5 0 4 E で分離 さ れた S 倔光光を 反射す る 機能 のみ を担っ て い る。

本例 にお いて も、 第 1 お よ び第 2 の直角 プ リ ズム 1 5 0 2、 1 5 0 3 は、 熱的 に安定な ガラ ス材料か ら構成 さ れて いる。 ま た、 倔光 分離膜 4 2 6 は、 誘 体多層膜で構成 さ れて い る。

偏光分離部 1 5 0 1 の後段に は、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 お よ び第 2 の レ ン ズ板 4 4 2 か ら な る 2 つの レ ン ズ板を備 え る イ ン テ グ レ ー タ 光学系 4 0 3 が構成 さ れて いる。 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 お よ び第 2 の レ ン ズ板 4 4 2 は、 いずれ も 同 じ数の微小な レ ン ズ 4 4 3、 4 4 4 を備え る複合 レ ン ズ体であ る。 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 の微小 レ ン ズ 4 4 3 は、 照明領域 4 0 4 に対応 し て矩形であ り、 かつ、 照明 領域 4 0 4 の相似形に な っ て い る。 なお、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 の 微小 レ ン ズ 4 4 3 の う ち、 両端に位置す る微小 レ ン ズ 4 4 3 A (斜 線を付 し た微小 レ ン ズ） では、 S 偏光光のみが入射さ れる ため、 そ の出射方向 を他の部分 と 変え て あ る。

第 2 の レ ン ズ板 4 4 2 には、 微小 レ ン ズ 4 4 4 と、 出射側の平凸 レ ン ズ 4 4 5 と の間 に / I Z 2 位相差板 1 5 5 0 が形成 さ れて い る。 ま た、 A Z 2 位相差板 1 5 5 0 に形成 さ れて い る位相差層 1 5 5 1 は、 S 倀光光お よ び P 偏光光が形成す る 2 次光源像の う ち、 P 儡光 光が 2 次光源像を形成す る位置に形成 さ れて い る。

こ の よ う に搆成 し た僞光照明装置 1 5 0 0 において、 光源部 4 0 1 から の ラ ン ダ ム な倔光光は、 偏光分離部 1 5 0 1 に 入射さ れ、 P 偏光光 と S 偏光光の 2 種類の偏光光に横方向 に分雜 さ れる。 こ こ に おいて、 各プ リ ズム 合成体 1 5 0 4 B 〜 1 5 0 4 E では、 偏光分雜 部 1 5 0 1 の入射面 1 5 3 0 に対 して偏光分雜膜 4 2 6 がなす角度 Θ ' が僅かな角度ずつずれている ので、 2 種類の僞光光は、 ガラ ス 材料で構成された各プリ ズ ム内で僅かに角度差を も つ て進行方向が 横方向に分離さ れた こ と にな る。 そ して、 進行方向を分離さ れた 2 種類の儷光光は、 イ ンテ グ レー タ光学系 4 0 3 に入射さ れる。 イ ン テ グレ ー タ光学系 4 0 3 において、 偏光分離部 1 5 0 1 で進行方向 を わずかに分離さ れた 2 種類の偏光光は、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 に 入射 して、 第 2 の レ ン ズ板 4 4 2 の中に 2 次光源像を形成する。 こ の 2 次光源像を形成する位 Sの う ち、 P偏光光に よ る 2 次光源像の 形成位置には位相差層 1 5 5 1 が選択的に形成さ れている。 従っ て、 P偏光光は、 位相差層 1 5 5 1 を通過する際に倀光面の回転作用 を 受け、 P儡光光は、 S偏光光へと変換さ れる。 一方、 S 偏光光は、 位相差層 1 5 5 1 を通過 しないので、 偏光面の回転作用 を受けずに I Z 2 位相差板 1 5 5 0 を通過する。 従っ て、 イ ン テ グ レー タ 光学 系 4 0 3 から 出射さ れる光束のほ と ん どは、 S偏光の状態にあ る。 こ の よ う に して S偏光と された状態の光束は、 平凸 レ ン ズ 4 4 5 に よ っ て照明領域 4 0 4 に照射さ れる。

以上説明 した よ う に、 本例の倔光照明装置 1 5 0 0 で も、 光源部 4 0 1 から放射さ れた ラ ン ダ ム な偏光光を偏光分離部 1 5 0 1 で 2 種類の儡光光に方向分離 した後、 各偏光光を A Z 2 位相差板 1 5 5 0 の所定の領域に導いて、 P僞光光を S偏光光に転換する。 したが つ て、 光源部 4 0 1 から放射されたラ ン ダム な偏光光を ほ と ん ど S 倔光光に揃えた状態で照明領域 4 0 4 に照射で き る と い う 効果を奏 する。 ま た、 ガラ ス製のプリ ズム と、 誘電体多層膜と を利用 し て偏 光分雜部 1 5 0 1 を構成 してある ので、 偏光分離部 1 5 0 1 の偏光 分雜性能は、 熱的に安定である。 それ故、 大 き な光出力が要求さ れ る照明装置において も常に安定 した偏光分雜性能を発揮するので、 0412

満足の得 ら れる性能を 有す る偏光照明装置 を実現で き る。

ま た、 本例では、 偏光分雜部 1 5 0 1 か ら 出射 さ れた 2 種類の儡 光光は、 横方向 に分離 さ れて い る こ と か ら、 横長の矩形形状 を有す る照明領域 4 0 4 を形成す る の に適 し て いる。

なお、 本例では倔光分離部 1 5 0 1 を 第 1 の レ ン ズ板の光源部に 配 ¾ し て い る が、 こ の代わ り に、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 と 第 2 の レ ン ズ板 4 4 2 の間 に配置 し て も よ い。

(実施例 1 0 の偏光照明装置 を用 いた投写型表示装置の例） 上述 し た実施例 2 乃至 1 2 の倔光照明装置 は、 液晶 ラ イ ト バル ブ を備え た投写型表示装置 に用 い る こ と がで き る。

図 1 6 に は、 上記の実施例 1 0 の装置 を投写型表示装置 （液晶 プ ロ ジェ ク タ 一 ） に適用 し た例であ る。

囡 に示す投写型表示装攬 1 6 0 0 には、 ラ ン ダム な偏光光を 一方 向に出射する光源部 4 0 1 が構成 さ れ、 こ の光源部 4 0 1 か ら放射 さ れた ラ ン ダム な偏光光は、 僞光分離部 1 2 0 1 にお いて、 2 種類 の僞光光に分離す る と と も に、 分離さ れた各倔光光の う ち、 Ρ ίΒ光 光について は、 ィ ン テ グ レ ー タ 光学系 4 0 3 の ス Ζ 2 位相差板 4 4 6 に よ っ て、 S 偏光光に転換す る よ う に な っ て い る。

かかる 僞光照明装置 1 6 0 0 か ら 出射さ れた光束は、 ま ず、 青色 緑色反射 ダ イ ク ロ イ ッ ク ミ ラ ー 1 6 0 1 において、 赤色光が透過 し て、 青色光お よ び緑色光が反射す る よ う に な っ て いる。 赤色光は、 反射 ミ ラ ー 1 6 0 2 で反射 さ れ、 第 1 の液晶 ラ イ ト ノくル ブ 1 6 0 3 に達す る。 一方、 青色光お よ び緑色光の う ち、 緑色光は、 緑色反射 ダ イ ク ロ イ ツ ク ミ ラ ー 1 6 0 4 に よ っ て反射 さ れ、 第 2 の液晶 ラ イ ト メ、'ル ブ 1 6 0 5 に達す る。

こ こ で、 青色光は、 他の 2 色光に比べて長い光路長 （赤色光の光 0422

路長 と 緑色光の光路長は等 し い） を も っ ため、 青色光に対 し て は、 入射側 レ ン ズ 1 6 0 6、 リ レ ー レ ン ズ 1 6 0 8、 お よ び出射側 レ ン ズ 1 6 1 0 か ら な る リ レ ー レ ン ズ系で構成 し た導光手段 1 6 5 0 を 設けて あ る。 す な わ ち、 青色光は、 緑色反射 ダ イ ク ロ イ ツ ク ミ ラ ー 1 6 0 4 を 透過 し た後、 ま ず、 出射側 レ ン ズ 1 6 0 6、 お よ び反射 ミ ラ ー 1 6 0 7 を 経 て、 リ レ ー レ ン ズ 1 6 0 8 に導かれ、 こ の リ レ — レ ン ズ 1 6 0 8 内 に集束 さ れた後、 反射 ミ ラ 一 1 6 0 9 を経て出 射側 レ ン ズ 1 6 1 0 に導かれ、 し かる 後 に、 第 3 の液晶 ラ イ ト 'ル ブ 1 6 1 1 に達す る。 こ こ で、 第 1 お よ び第 3 の液晶 ラ イ ト 'ル ブ 1 6 0 3、 1 6 0 5、 1 6 1 1 は、 そ れぞれの色光 を 変調 し、 各色 に対応 し た映像情報を含ま せた後、 変調 し た色光 を ダイ ク ロ イ ッ ク プ リ ズム 1 6 1 3 (色合成手段） に入射する。 ダイ ク ロ イ ツ ク ブ リ ズ ム 1 6 1 3 は、 赤色反射の誘 ¾体多層膜 と、 青色反射の誘 体多 層膜 と を 十字状に有 し て お り、 それぞれの変調光束を 合成する。 こ こ で合成 さ れた光束は、 投写 レ ン ズ 1 6 1 (投写手段） を通過 し てス ク リ ー ン 1 6 1 5 上 に映像を形成す る こ と に な る。

こ の よ う に構成 し た投写型表示装置 1 6 0 0 で は、 1 種類の僞光 光を変調す る タ イ プの液晶 ラ イ ル ブが用 い ら れて いる。 し たが つ て、 従来の照明装置 を用 い て ラ ン ダム な儷光光 を 液晶 ラ イ ト バル ブに導 く と、 ラ ン ダム な偏光光の う ちの半分は、 僞光板で吸収 さ れ て熱に変わ っ て し ま う ため、 光の利用効率が低い と と も に、 偏光板 の発熱 を抑え る 大型で騒音が大 き な 冷却装置が必要であ る と い う 問 題点があ っ たカ 本例の投写型表示装置 1 6 0 0 では、 かかる 問題 点が大幅に解消 さ れて い る。

すな わ ち、 本例の投写型表示装 ¾ 1 6 0 0 では、 偏光照明装置 1 2 0 0 にお いて、 一方の偽光光 （ た と え ば、 P g光光） のみに対 し て、 ス Z 2 位相差板 4 4 6 に よ っ て儷光面の回転作用 を与え、 他方 の偏光光 （た と えば、 S傷光光） と偏光面が揃っ た状態 と する。 そ れゆえ、 偏光方向の揃っ た倔光光が第 1 ない し第 3 の液晶ラ イ ト バ ルブ 1 6 0 3、 1 6 0 5、 1 6 1 1 に導かれるので、 光の利用効率 が向上 し、 明る い投写映像を得る こ とがで き る。 ま た、 偏光板 （図 示せず） に よ る光吸収量が低減するので、 偏光板での温度上昇が抑 制 さ れる。 それ故、 冷却装置の小型化や低 S音化を実現で き る。 し か も、 偏光照明装置 1 2 0 0 では、 儷光分雜膜と して熱的に安定な 誘電体多層膜を用いている ため、 偏光分離部 1 2 0 1 の倔光分離性 能は、 熱的に安定である。 それ故、 大き な光出力が要求さ れる投写 型表示装置 1 6 0 0 において も 常に安定 した偏光分離性能を発揮す る o

さ ら に、 偏光照明装置 1 2 0 0では、 倀光分離部 1 2 0 1 か ら 出 射さ れた 2 種類の偏光光は、 横方向に分離さ れている こ と か ら、 光 iを無駄にする こ と な く、 横長の矩形形状を有する照明領域を形成 で き る。 それゆえ、 偏光照明装置 1 2 0 0 は、 見やす く て、 かつ、 迫力のあ る映像を投写で き る横長の液晶 ラ イ ト バルブ用 に適 してい る。

それに加えて、 本例では、 色合成手段 と して、 ダイ ク ロ イ ツ ク ブ リ ズム 1 6 1 3 を用いている ため、 小型化が可能である と 共に、 液 晶ラ イ ト バルブ 1 6 0 3、 1 6 0 5、 1 6 1 1 と 投写 レ ン ズ 1 6 1 4 と の間の光路長が短い。 従って、 比較的小口径の投写 レ ンズを用 いて も、 明るい投写映像を実現でき る特徴がある。 ま た、 本例では， 光路長が他の 2 色光よ り も長い青色光に対 しては、 入射側 レ ンズ 1 6 0 6、 リ レ ー レ ン ズ 1 6 0 8、 お よ び出射側 レ ン ズ 1 6 1 0 力 ら な る リ レー レ ン ズ系で構成 した導光手段 1 6 5 0 を設けてある ため. 色ム ラ な どが生 じ ない。

(実施例 2 の偏光照明装 fiを用いた投写型表示装置の例） 投写型表示装置 と し て は、 図 1 7 に示す よ う に、 ミ ラ ー光学系で 色合成手段 を構成 し て も よ い。 図 1 7 に示す投写型表示装 fi l 7 0 0 には、 図 4 に示 し た偏光照明装置 4 0 0 が用 い ら れて お り、 こ の 偏光照明装置 4 0 0 で も、 光源部 4 0 1 か ら放射 さ れた ラ ン ダム な 僞光光は、 倔光分離部 4 0 2 に おいて、 2 種類の倔光光に分離す る と と も に、 分離 さ れた各偏光光の う ち、 P 偏光光について は、 イ ン テ グ レ 一 タ 光学系 4 0 3 の ス / 2 位相差板 4 4 6 に よ っ て、 S 儡光 光 に変換す る よ う に な っ て い る。

かかる儡光照明装置 4 0 0 か ら 出射さ れた光束は、 ま ず、 赤色反 射ダイ ク ロ イ ツ ク ミ ラ ー 1 7 0 1 において、 赤色光が反射 し、 青色 光お よ び緑色光が透過す る よ う に な っ て い る。 こ こ で、 赤色光は、 反射 ミ ラ ー 1 7 0 5 で反射さ れ、 第 1 の液晶 ラ イ ト バル ブ 1 7 0 7 に達す る。 一方、 胥色光お よ び緑色光の う ち、 緑色光は、 綠色反射 ダイ ク ロ イ ツ ク ミ ラ ー 1 7 0 2 に よ っ て反射さ れ、 第 2 の液晶 ラ イ ト バル ブ 1 7 0 8 に達す る。 青色光は、 緑色反射ダイ ク ロ イ ツ ク ミ ラ ー 1 7 0 2 を透過 し た後、 第 3 の液晶 ラ イ ト バルブ 1 7 0 9 に達 す る。 しかる後、 第 1 お よ び第 3 の液晶 ラ イ ト バルブ 1 7 0 7、 1 7 0 8、 1 7 0 9 は、 それぞれの色光を変諷 し、 各色 に対応 し た映 像情報を含 ま せた後、 変翻 した色光を 出射す る。 こ こ で、 色変調 さ れた赤色光は、 緑色反射 ダイ ク ロ イ ツ ク ミ ラ ー 1 7 0 3 お よ び青色 反射ダイ ク ロ イ ツ ク ミ ラ ー 1 7 0 4 を透過 し て、 投写 レ ン ズ 1 7 1 0 (投写手段） に達す る。 色変翻 さ れた緑色光は、 緑色反射ダ イ ク 口 イ ツ ク ミ ラ ー 1 7 0 3 で反射 し た後、 青色反射 ダイ ク ロ イ ツ ク ミ ラ ー 1 7 0 4 を透過 して、 投写 レ ン ズ 1 7 1 0 に達す る。 色変調 さ れた青色光は、 育色反射ダイ ク ロ イ ツ ク ミ ラ ー 1 7 0 4 で反射 し た 後、 投写 レ ンズ 1 7 1 0 に達す る。

こ の よ う に、 ダイ ク ロ イ ツ ク ミ ラ ー 力、 ら な る ミ ラ ー光学系で色合 成手段を構成 し た投写型表示装置 1 7 0 0 において も、 1 種類の偏 光光を変調する タ イ プの液晶ラ イ ト ノヽ *ルブが用レ> られている ため、 従来の照明装置 を用いて ラ ン ダム な偏光光を液晶 ラ イ ト バ ル ブ に導 く と、 ラ ン ダム な傷光光の う ちの半分は、 偏光板で吸収さ れて熱に 変わっ て し ま う。 従っ て、 従来の照明装置では光の利用効率が低い と と も に、 倀光板の発熱を抑え る大型で騒音の大 き な冷却装置が必 要である と い う 問題点があっ た力 本例の投写型表示装置 1 7 0 0 では、 かかる問題点が大幅に解消 さ れている。

すなわち、 本例の投写型表示装置 1 7 0 0 では、 儡光照明装置 4

0 0 において、 一方の儡光光 （例え ば、 P偏光光） のみに対 して、 >I Z 2 位相差板 4 4 6 に よ っ て偏光面の回転作用 を与え、 他方の偏 光光 （た と えば、 S偏光光） と偏光面が揃っ た状態と する。 それゆ え、 偏光方向の揃っ た偏光光が第 1 ない し第 3 の液晶 ラ イ ト ノ、 ' ル ブ

1 7 0 7、 1 7 0 8、 1 7 0 9 に導かれるの で、 光の利用効率が向 上 し、 明る い投写映像を得る こ と がで き る。 ま た、 倔光板 （図示せ ず） に よ る光吸収 1：が低減するので、 偏光板での温度上昇が抑制 さ れる。 それゆえ、 冷却装置の小型化や低 S音化を実現で き る。 しか も、 儡光照明装置 4 0 0 では、 偏光分雜膜と して熱的に安定な誘電 体多層膜を用いている ため、 偏光分離部 4 0 2 の偏光分離性能は、 熱的に安定である。 それ故、 大き な光出力が要求される投写型表示 装置 1 7 0 0 において も常に安定 した偏光分離性能を発揮する。

(実施例 1 3 )

図 1 8 には、 本例の別の偏光照明装置を示 してある。 本例の偏光 照明装置 1 8 0 0 も、 基本的には、 光源 4 0 1 と、 偈光分雜部 4 0 2 と、 イ ン テ グ レ一 タ光学系 4 0 3 を備えている。 し力¹ し、 上記の 各実施例においては、 倔光分離部を構成 している プリ ズム ビ ー ム ス プ リ ッ タ を ィ ン テ グ レ 一 タ 光学系の第 1 の レ ン ズ板 よ り も 光源の側 に配置 し た構成 を採用 し て い る。 し かる に、 本例の装置では、 偏光 分離部 を構成す る プ リ ズム ビ一 ム ス プ リ ッ タ を、 第 1 の レ ン ズ板 と 第 2 の レ ン ズ板の間 に配置 し た構成 を採用 し、 光学系 を 一層 コ ン パ ク 卜 に構成 し て い る。

図 1 8 に示す よ う に、 光源 4 0 1 力、 ら の ラ ン ダ ム な偏光光は、 シ ス テ ム 光軸 L に沿っ て出射さ れて、 偏光分離部 4 0 2 の入射側 に配 置 さ れて い る 変角 レ ン ズ 1 8 0 1 に入射す る。 こ の変角 ブ リ ズ ム に よ り 偏光光の進行方向 は僅かに傾け ら れる。 従っ て、 偈光光は、 変 角 プ リ ズム 1 8 0 1 の出射側 に配置 さ れて い る イ ン テ グ レ ー タ 光学 系 4 0 3 を構成 し て い る 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 に対 し て垂直入射方 向 に対 し て だけ傾斜 し て入射す る。 図 において は、 シ ス テ ム 光軸 L に対 して右側 に Θ だけ傾斜 し た方向 に沿っ て入射す る。

第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 は、 ブ リ ズ ム ビ ー ム ス ブ リ ッ ク 1 8 1 0 の 構成素子であ る 直角 プ リ ズム 1 8 1 1 の入射面 1 8 1 2 に光学的 に 貼 り 合わ さ れてい る。 直角 プ リ ズム 1 8 1 1 の入射面 1 8 1 2 に直 交す る 出射面 1 8 1 3 に は、 偏光変換素子であ る ス ノ 2 位相差板 4 4 6 が貼 り 合わ さ れてお り、 こ の ス 2 位相差板 4 4 6 の出射面 に は イ ン テ グ レ ー タ 光学系の第 2 の レ ンズ板 4 4 2 が貼 り 合わ さ れて い る。

プ リ ズ ム ビ ー ム ス リ ツ タ 1 8 1 0 は、 直角 プ リ ズ ム 1 8 1 1 と、 こ の傾斜面 1 8 1 3 に貼 り 合わせた略平板状の四角柱プ リ ズム 1 8 2 0 を備え て い る。 そ し て、 前述 し た例 と 同様に、 直角 プ リ ズム 1 8 1 1 の傾斜面 1 8 1 4 に は偏光分維膜 4 2 6 が形成 さ れて お り、 こ こ に 当 た っ た偏光光の う ち、 た と え ば、 S 偏光のみが全面反射 さ れ、 P 偏光はその ま ま 通過す る よ う に構成 さ れて いる。 ま た、 四角 柱プリ ズム 1 8 2 0 の外側傾斜面 1 8 2 1 に は反射膜 4 2 9 が形成 さ れて お り、 こ こ に 当 た っ た P 儡光が全面反射 さ れる よ う に な っ て い る。

本例では、 偏光分離膜 4 2 6 と 反射膜 4 2 9 の なす角度 を適切 に 設定す る こ と に よ り、 変角 レ ン ズ 1 8 0 1 を通 っ て僅かに屈折 し た 状態で入射 し た ラ ン ダム な儡光光が、 こ れ ら の膜 4 2 6、 4 2 9 で 反射さ れて、 シ ス テ ム 光軸 L に対 し て対称な角度で反対側 に振 り 分 け ら れて ス ノ 2 位相差板 4 4 6 の側 に 出射す る よ う に構成 さ れて い る。 図 にお いて は、 シ ス テ ム光軸 L に対 し て上下 に同一の角度だけ 振 り 分け ら れた状態 と な る。

ス 2 位相差板 4 4 6 は、 通過す る偏光の方向 を 9 0 度回転 さ せ る位相差層 （図 において斜線で示す部分） 4 4 7 と、 儡光を そ の ま ま 通過 さ せる層 4 4 8 と を備 え てい る。 こ の構成は前述の各実施例 と 同様であ る。 偏光分離部 4 0 2 において分離 さ れる と 共に、 シ ス テ ム光軸 L に対 して上下 に対称な方向 に振 り 分け ら れた P 儷光 と S 偶光の う ち、 S 儡光は位相差 4 4 7 の部分に入射す る。 こ れに対 し て P 偏光の側 は層 4 4 8 の側 に入射す る。 し たがっ て、 S 偶光は 儡光方向が 9 0 度回転 し て P 儡光 と な っ て 出射す る。 こ の結果、 第 2 の レ ン ズ板 4 4 2 に は P偏光に揃っ た光が入射 し、 こ こ を介 し て 照明領域 4 0 4 に向力、 う こ と に な る。

こ の よ う に構成 し た本例の偏光照明装 ¾ 1 8 0 0 を用 いて も、 前 記の各実施例 と 同様な効果を得る こ と がで き る。 ま た、 本例の構成 で は、 イ ン テ グ レ 一 タ 光学系 を搆成 して い る 第 1 お よ び第 2 の レ ン ズ板がそれぞれ、 プ リ ズム ビー ム ス プ リ ッ タ の入射面お よ び出射面 に貼 り 合わ さ れて一体化さ れて い る。 し たがっ て、 構成 を コ ン ノ、'ク ト にで き る と 共に、 光学素子の大気 と の界面 を少な く す る こ と がで き る ので、 光の利用効率 を高め る こ と がで き る。

こ こ で、 変角 レ ン ズ 1 8 0 1 を光学経路に配置する 理由 は、 上記 の よ う に分離 さ れた P 偏光お よ び s 馄光を シ ス テ ム光軸 に対 し て対 称 と な る よ う に振 り 分け る ためであ る。 従っ て、 変角 レ ン ズ 1 8 0 1 は、 第 1 の レ ン ズ板の入射側では は く、 その出射側 に配置 し て も よ い。 例 え ば、 図 1 8 ( B ) に示す よ う に、 プ リ ズム ビー ム ス プ リ ッ タ の入射面 に変角 レ ン ズ 1 8 0 1 を貼 り 合わせ、 こ の変角 レ ン ズ 1 8 0 1 の入射面 に第 1 の レ ン ズ板を貼 り 合わせる よ う に し て も よ い。 こ の よ う にすれば、 変角 レ ン ズ と 第 1 の レ ン ズ板の間の大気 と の界面 も 無 く す こ と がで き、 更に光の利用効率 を 高め る こ と が出来 る。

さ ら に、 変角 レ ン ズ を省略 し て、 第 1 の レ ンズ板 と し て、 図 1 8 ( C ) に示す よ う に、 儡心系の レ ン ズか ら構成 し た も の を使用 し て も よ い。

次に、 本例では、 第 2 の レ ン ズ板 4 4 2 を搆成す る 微少 レ ン ズ 4 4 4 の数は、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 を構成す る微少 レ ン ズ 4 4 3 の 数 と 同数 と する こ と も で き る。 し か し、 そ の 2 倍 と し て、 例え ば、 図 1 8 ( D ) に示す よ う に、 第 2 の レ ン ズ板 4 4 4 のぞれぞれ を、 ス ノ 2 位相差板 4 4 6 の位相差層 4 4 7 お よ びそれ以外の層 4 4 8 に対応 し た一対の レ ン ズ 4 4 4 A、 4 4 4 B か ら構成す る こ と が望 ま しい。 その理由 は、 それぞれの倀光光に対応 さ せて レ ン ズの特性 を変え る こ と に よ り、 第 1 の レ ン ズ板 と 第 2 の レ ン ズ板 と の間 にで き る僅かに異な る P、 S 偏光光の光路差 を吸収 し、 第 2 の レ ン ズ板 に よ り 形成 さ れる 第 1 の レ ン ズ板の像の大 き さ を、 照明領域におい て全て同 じ にす る ためであ る。

(実施例 1 4 )

図 1 9 は更に別の偏光照明装置の概略構成図であ る。 本例は、 ィ ン テ グ レ 一 タ 光学系 と し て第 1 の集光 ミ ラ ー板お よ び第 2 の集光 ミ ラ ー板を備 え た構成の も の を 用 いた も のであ る。 図に示す よ う に、 本例の偏光照明装置 1 9 0 0 は、 その直角 に折れ曲がる シ ス テ ム光 軸 し ( L ' ) に沿っ て、 光源部 4 0 1 、 偏光分離部 4 0 2、 第 1 の 集光 ミ ラ ー板 1 9 0 1 お よ び、 第 2 の集光 ミ ラ ー板 1 9 0 2 を備え た イ ン テ グ レ ー タ 光学系 4 0 3、 お よ び集光 レ ン ズ部 1 9 4 0 を有 し、 光源部 4 0 1 か ら 出射さ れた光束は、 偏光分離部 4 0 2 におい て 2 種類の偏光光束に分離さ れた後、 第 1 の集光 ミ ラ ー板 1 9 0 1 と 第 2 の集光 ミ ラ 一板 1 9 0 2 と 僞光分離部 4 0 2 及 び集光 レ ン ズ 部 1 9 4 0 に よ り 再び 1 種類の偏光光束に合成 さ れ、 矩形状の照明 領域 4 0 4 に至 る よ う に な っ て レ、 る。

光源部 4 0 1 は、 光源ラ ン プ 4 1 1 と、 放物面 リ フ レ ク タ一 4 1 2 と か ら 大略構成 さ れてお り、 光源 ラ ン プ 4 1 1 か ら放射さ れた儡 光方向がラ ン ダ ム な偏光光は、 放物面 リ フ レ ク タ 一 4 1 2 に よ っ て —方向 に反射さ れ、 略平行な光束 と な っ て偽光分雜部 4 0 2 に 入射 さ れる。 こ こ で、 放物面 リ フ レ ク タ 一 4 1 2 に代 え て、 ¾円面 リ フ レ ク タ 一、 球面 リ フ レ ク タ 一 な ど も 用 い る こ と がで き る。

偏光分離部 4 0 2 は一般的 な四角柱状の偏光 ビー ム ス プ リ ッ タ で あ り、 誘 S体多層膜か ら な る儡光分雜膜 4 2 6 を 2 つの ガラ ス 製の 直角 プ リ ズム （三角柱プ リ ズム ） 1 9 1 0 の斜面で挟持 し た搆造 と な っ て い る。 こ の時、 偏光分雜膜 4 2 6 は偈光分離部 4 0 2 の入射 面 1 9 1 1 に対 し て角度 a = 4 5 度 を なす よ う に形成 さ れてい る。 但 し、 偏光分離膜 4 2 6 と 入射面 1 9 1 1 と がなす角度 β について は、 4 5 度 に限定 さ れる こ と な く、 光源部 4 0 1 か ら の入射光束の 入射角 に応 じ て設定すればよ い。

偏光分離部 4 0 2 の第 1 の出射面 1 9 1 2 に は第 1 の ス / 4 位相 差板 1 9 2 1 力^∑、 ま た第 2 の出射面 1 9 1 3 に は第 2 の ス Ζ 4 位相 差板 1 9 2 2 が各々 形成 さ れ、 それ ら の位相差板の外側 に は、 偏光 分離部 4 0 2 の略中心 を 向 く よ う に第 1 の集光 ミ ラ 一板 1 9 0 1 及 び第 2 の集光 ミ ラ ー板 1 9 0 2 が設置 さ れて い る。 こ れ ら の集光 ミ ラ ー板は、 その外観図 を 図 1 9 ( B ) に示す よ う に、 いずれ も 矩形 状の外形を有す る 同一の微小集光 ミ ラ ー 1 9 0 3 を マ ト リ ッ ク ス状 に複数配列 し、 その表面 に一般的 な ア ル ミ ニ ウ ム の蒸着膜か ら な る 反射面 1 9 0 4 を形成 して な る も ので、 本例では、 微小集光 ミ ラ — 1 9 0 3 の反射面 1 9 0 4 は放物面状に形成 さ れて い る。 但 し、 こ の反射面 1 9 0 4 の 曲率形状は、 球面状、 楕円面状、 或いは、 ト ー リ ッ ク 面状であ っ て も よ く、 それ ら は、 光源部 4 0 1 か ら の入射光 束の特性に応 じ て設定す る こ と が出来る。

偏光分雜部 4 0 2 の第 3 の出射面 1 9 1 4 の照明領域 4 0 4 の側 に は、 集光 レ ン ズ板 1 9 4 1 と / I Z 2 位相差板 4 4 6 に よ り 構成 さ れた集光 レ ン ズ部 1 9 4 0 が、 後述す る 過程 を轻て第 1 の集光 ミ ラ 一板 1 9 0 1 及び第 2 の集光 ミ ラ ー板 1 9 0 2 に よ っ て 2 次光源像 が形成 さ れる 位置 に シ ス テ ム光軸 L に対 し て垂直な向 き に設置 さ れ て いる。 集光 レ ン ズ板 1 9 4 1 は、 先に図 1 ( B ) で示 し た よ う な 矩形状の微小 レ ン ズ 1 9 4 2 か ら な る複合 レ ン ズ体であ り、 集光 レ ン ズ板 1 9 4 1 を構成す る微小 レ ン ズの数は第 1 及び第 2 の集光 ミ ラ ー板 （ 1 9 0 1 及び 1 9 0 2 ) を構成す る微小集光 ミ ラ 一 1 9 0 3 の数に等 し い。 尚、 本例の場合、 複数の微小 レ ン ズ （ 1 9 4 2 ) の一部に は偏心 レ ン ズ を使用 し て い る。 ま た、 ス 2 位相差扳 4 2 6 に形成 さ れて い る ス 2 位相差層 4 2 7 は、 S偏光光お よ び P倔 光光が形成す る 2 次光源像の う ち、 P儷光光が 2 次光源像を形成す る 位置に対応す る よ う に規則的 に形成さ れて い る。

以上の よ う に構成 さ れた偏光照明装置 1 9 0 0 に おいて、 図 1 9 ( A ) に示す よ う に、 光源部 4 0 1 か ら は、 ラ ン ダ ム な倀光光が放 射 さ れ、 偏光分離部 4 0 2 に入射さ れる。 偏光分雜部 4 0 2 に入时 された ラ ン ダム な偽光光は、 P偏光光と S倔光光と の混合光と して 考える こ と がで き、 偏光分雜部 4 0 2 において、 混合光は、 偏光分 離膜 4 2 6 に よ っ て P偏光光と S偏光光の 2 種類の偏光光に分離さ れる。 すな わち、 ラ ン ダ ム な偏光光に含ま れる P偏光光は、 偏光分 離膜 4 2 6 をその ま ま 透過 し第 1 の出射面 1 9 1 2 へと 向かう が、 S偏光光は、 偏光分雜膜 4 2 6 で反射さ れて倔光分離部 4 0 2 の第 2 の出射面 1 9 1 3 へと進行方向を変え る。

僞光分離部 4 0 2 に よ り 分離さ れた 2 種類の偏光光は、 A Z 4 位 相差板を通過 し、 集光 ミ ラ ー板に よ り 反射さ れ、 再度 Α 4 位相差 板を通過す る 間 に、 偏光光の進行方向を略 1 8 0 度反転さ れる と 同 時に儡光面が 9 0 度反耘する。 こ の偏光光の変化の様子を 図 1 9

( C ) に よ り 説明する。 尚、 こ の図では説明の簡略化のために、 第 1 或いは第 2 の集光ミ ラ ー板 1 9 0 1、 1 9 0 2 を平面状の ミ ラ ー 板 1 9 6 0 と して描いてある。 ス Z 4 位相差板 1 9 2 1、 1 9 2 2 に入射 した P偏光光 1 9 6 1 は、 Λ Ζ 4 位相差板に よ り 右回 り の円 偏光光 1 9 6 2 (但 し、 λ Ζ 4 位相差板の設置の仕方に よ っ て は左 回 り の円偏光光と な る。 ） に変換されミ ラ ー板 1 9 6 0 へと達する < ミ ラ ー板 1 9 6 0 に よ り 光は反射さ れる 力、'、 同時に偏光面の回転方 向 も変化する。 すなわち、 右回 り の倀光光は左回 り の偏光光へ と

(左回 り の偏光光は右回 り の倔光光へと ） 変化する。 ミ ラ ー板 1 9 6 0 に よ > 光の進行方向を 1 8 0 度反転さ れ、 同時に左回 り の円偏 光光 1 9 6 3 と な っ た儡光光は、 再度 ノ 4 位相差板 1 9 2 1、 1 9 2 2 を通過する際に S偏光光 1 9 6 4 へと変換される （右回 り の 円偏光光は Ρ偏光光へと 変換さ れる） 。 ま た、 同様の過程を経て、 S偏光光は Ρ偏光光へと 変換される。

したがっ て、 第 1 の出射面 1 9 1 2 に達 した P iS光光は、 第 1 の ノ 4 位相差板 1 9 2 1 及び第 1 の集光 ミ ラ ー板 1 9 0 1 に よ り 偈 光光の進行方向 を略 1 8 0 度反転 さ れる と 同時に S 馄光光へ と 変換 さ れ、 偏光分離膜 4 2 6 で反射 さ れ進行方向 を変 え て、 第 3 の 出射 面 1 9 1 4 へ と 向か う。 他方、 第 2 の出射面 1 9 1 3 に達 し た S 偏 光光は、 第 2 の ノ 4 位相差板 1 9 2 2 及び第 2 の集光 ミ ラ ー板 1 9 0 2 に よ り 儡光光の進行方向 を 略 1 8 0 度反転 さ れる と 同時 に P 偏光光へ と 変換 さ れ、 今度は儡光分雜膜 4 2 6 を その ま ま 透過 し、 第 3 の出肘面 1 9 1 4 へ と 向か う。 す な わ ち、 こ の時偏光分離膜 4 2 6 は僞光合成膜 と し て も 作用 し て い る こ と に な る。

第 1 の集光 ミ ラ ー板 1 9 0 1 及び第 2 の集光 ミ ラ —板 1 9 0 2 は 集光作用 を 有す る微小集光 ミ ラ ー 1 9 0 3 に よ り 構成 さ れて い る た め、 倔光光の進行方向 を 略反転 さ せる と 同時に、 各々 の集光 ミ ラ ー 板を構成す る微小集光 ミ ラ ー と 同数の複数の集光像を形成す る。

こ の時、 第 1 の集光 ミ ラ ー板 1 9 0 1 及び第 2 の集光 ミ ラ ー 板 1 9 0 2 は、 各々 僅か に傾け ら れた状態 （第 1 の集光 ミ ラ ー板 1 9 0 1 は シ ス テ ム光軸 L ' に対 して、 ま た、 第 2 の集光 ミ ラ ー板 1 9 0 2 は シ ス テ ム光軸 L に対 し て各々 /3 度の角度 を なす よ う に設定さ れ て い る。 ） で設置 さ れて い る ため、 P儷光光に よ る 2 次光源像 と S 偏光光に よ る 2 次光源像 と は僅かに異な っ た位置 に形成 さ れる こ と に な る。 す な わ ち、 儡光分雜部 4 0 2 側か ら レ ン ズ部 1 9 4 0 を見 た場合に 2 種類の儡光光が形成す る 2 次光源像を 図 1 9 ( D ) に示 す と、 P 儡光光が形成す る 2 次光源像 C 1 (円形の像の う ち、 左上 が り の斜線を付 し た領域） と、 S 偏光光が形成す る 2 次光源像 C 2 (円形の像の う ち、 右上が り の斜線を付 し た領域） の 2 つの 2 次光 源像が横方向 に並ぶ状態で形成 さ れる こ と に な る。 こ れに対 し て、 ス 2 位相差板 4 4 6 では、 S 馄光光に よ る 2 次光源像 C 1 の形成 位置に対応 し て位相差板 4 4 7 が選択的 に形成 さ れて い る （光源部 か ら 出射さ れた P 倔光光は、 図 1 9 ( C ) で説明 した プロ セ ス に よ り S 偏光光に変換 さ れ、 A Z 2 位相差板 4 4 6 に入射す る ） 。 従つ て、 S 倔光光は、 位相差板 4 4 7 を通過す る 際に儡光面の 回転作用 を 受け、 P 倔光光へ と 変換さ れる。 一方、 P 儷光光は、 位相差板 4 4 7 を 通過 し な いので、 儇光面の回転作用 を 受けずに 位相差 板 4 4 6 を 通過す る。 従っ て、 集光 レ ン ズ部 1 9 4 0 か ら 出射 さ れ る 光束の ほ と ん どは、 Ρ 偏光光に揃え ら れる。

こ の よ う に し て Ρ 偏光光に揃 え ら れた光束は、 集光 レ ン ズ部 1 9 4 0 に よ っ て照明領域 4 0 4 に照射さ れる。 すな わ ち、 第 1 の集光 ミ ラ — 板 1 9 0 1 及 び第 2 の集光 ミ ラ ー板 1 9 0 2 の微小集光 ミ ラ 一 1 9 0 3 で切 り 出 さ れた イ メ ー ジ面は、 集光 レ ン ズ板 1 9 4 1 に よ っ て一か所に重登結像さ れ、 Α ノ 2 位相差板 4 4 6 を通過す る 際 に 1 種類の偏光光に変換 さ れて ほ と ん ど全て の光が照明領域 4 0 4 へ と 達す る ので、 照明領域 4 0 4 は、 ほ と ん ど一種類の儷光光で均 一に照明 さ れる。

以上説明 し た よ う に、 本例の偏光照明装置 1 9 0 0 に よ れば、 光 源部 4 0 1 か ら放射さ れた ラ ン ダム な偏光光を偈光分離部 4 0 2 で 2 種類の偏光光に方向分維 し た後、 各馄光光を ス 2 位相差板 4 4 6 の所定の領域に導いて、 S 偏光光 を P 偏光光に変換す る。 し たが つ て、 光源部 4 0 1 か ら放射さ れた ラ ン ダム な偏光光を ほ と ん ど P 倔光光に揃え た状態で照明領域 4 0 4 に照射で き る と い う 効果 を奏 す る。

しか も、 2 種類の偏光光を それぞれ λ 2 位相差板 4 4 6 の所定 の領域に導 く に は、 偏光分離部 4 0 2 の儡光分離性能が高い こ と が 必要であ る 力、·、 本例 において は、 ガラ ス 製の プ リ ズム と、 無機材料 か ら な る誘 S体多 β膜 と を利用 して偏光分離部 4 0 2 を構成 し て あ る ので、 偏光分雜部 4 0 2 の僞光分離性能は、 熱的 に安定であ る。 それ故、 大 き な光出力が要求さ れる 照明装置 にお いて も 常 に安定 し た倔光分離性能 を発揮す る ので、 満足の得 ら れる 性能 を 有す る 偏光 照明装置 を 実現で き る。

さ ら に、 本例では、 横長の矩形形状であ る 照明領域 4 0 4 の形状 に合わせて、 第 1 の集光 ミ ラ 一板 1 9 0 1 及び第 2 の集光 ミ ラ 一 1 9 0 2 の微小集光 ミ ラ ー 1 9 0 3 を横長の矩形形状 と し、 同時 に倀 光分離部 4 0 2 か ら 出射 さ れた 2 種類の偏光光は横方向 に分離 さ れ る状態 と な っ て い る。 こ の ため、 横長の矩形形状 を 有す る 照明領域 4 0 4 を形成す る 場合で も、 光置 を無駄にす る こ と な く 、 照明効率 を高め る こ と 力'で き る。

実施例 1 4 に おいて は、 ス ノ 2 位相差板 4 4 6 を集光 レ ン ズ板 1 9 4 1 の照明領域側 に配 fi し たが、 2 次光源像が形成 さ れる 位置近 傍 な ら ば他の位置で も よ く、 限定がな い。 例 え ば、 A 2 位相差板 4 4 6 を集光 レ ン ズ 1 9 4 1 の光源部側 に配置 し て も よ い。

さ ら に、 集光 レ ン ズ板 1 9 4 1 を構成す る微小 レ ン ズ 1 9 4 2 は 横長の矩形 レ ン ズ と し た力、'、 そ の形状について は特に限定がな い。 但 し、 図 1 9 ( D ) に示す よ う に、 P偏光光が形成す る 2 次光源像 C 1 と、 S 偏光光が形成す る 2 次光源像 C 2 は、 横方向 に並ぶ状態 で形成 さ れる ので、 かかる像の形成位置 に対応 さ せて、 集光 レ ン ズ 板 1 9 4 1 を構成す る微小 レ ン ズ 1 9 4 2 の形状を 決定す る こ と が 望 ま し い。

ま た、 特性の異な る 2 種類の位相差層 を、 P 偏光光に よ る 集光位 S と、 S 儡光光に よ る集光位置のそれぞれに配置 し、 あ る 特定の儡 光方向 を有す る 1 種類の偏光光に揃え て も よ い。

(実施例 1 5 )

実施例 1 4 にお い て は、 P 儡光光に よ る 2 次光源像 と S 偏光光に よ る 2 次光源像の形成位置 を空間的に分離 さ せる ため、 第 1 の集光 ミ ラ 一板 1 9 0 1 及び集光 ミ ラ —板 1 9 0 2 を、 各々 僅かに傾 けた 状態 （第 1 の集光 ミ ラ ー板 1 9 0 】 は シ ス テ ム 光軸 L ' に対 し て、 ま た、 第 2 の集光 ミ ラ ー板 1 9 0 2 は シ ス テ ム光軸 L に対 し て各々 の角度 を なす よ う に設定さ れて い る。 ） で配置す る 必要があ っ た 力 変角 プ リ ズ ム を使用す る こ と に よ り、 片方の集光 ミ ラ 一板或い は両方の集光 ミ ラ ー板を シ ス テ ム光軸 L (或いは L ' ) に対 し垂直 に配置す る こ と が出来る。 後述す る よ う に、 垂直な配置が実現で き れば、 偏光分離部 4 0 2 ゃ ス / 4 位相差板 1 9 2 1 (或い は A Z 4 位相差板 1 9 2 2 ) 等 と の一体化が容易 に な る。

図 2 0 に示す実施例 1 5 に係 る偏光照明装置 2 0 0 0 は こ の点 を 考慮 し た も のであ る。 こ の倔光照明装置 2 0 0 0 は、 基本的 な構成 が実施例 1 4 に係 る倔光照明装置 1 9 0 0 と 同 じ であ る ので、 同 じ 機能 を有す る 部分に は同 じ符号 を付 し て、 その説明 を省略する。 儡光照明装置 2 0 0 0 では、 変角 プ リ ズム 2 0 0 1 が光源部 4 0 1 と僞光分離部 4 0 2 の間 に配置 さ れて い る。 こ の位置 に変角 プ リ ズ ム 2 0 0 1 を 配置す る こ と に よ り、 第 1 の集光 ミ ラ ー板 1 9 0 1 は シス テ ム光軸 L ' に対 して垂直な位置 に配置す る こ と が出来、 光 学系の作製が容易 に な る。 勿論、 変角 プ リ ズム 2 0 0 1 の向 き を逆 にすれば、 （図 2 0 で、 変角 ブ リ ズム の鋭角部分が第 2 の集光 ミ ラ 一板 1 9 0 2 の方 を 向 く よ う に配置す る。 ：） 、 第 1 の集光 ミ ラ ー板 1 9 0 1 に代え て、 第 2 の集光 ミ ラ ー板 1 9 0 2 を シ ス テ ム光軸 L に対 し て垂直な位 fiに配置す る こ と が出来る。

更に、 変角 プ リ ズム 2 0 0 1 は偏光分離部 4 0 2 と 一体化す る こ と が出来、 その場合に は変角 プ リ ズム 2 0 0 1 と 偏光分離部 4 0 2 の入射面 1 9 1 1 と の界面 にお け る光の反射損失 を削減で き る 効果 があ る。 (実施例 1 6 )

実施例 1 5 において は、 変角 プ リ ズム 2 0 0 1 を光源部 4 0 1 と 偏光分離部 4 0 2 の間 に配置 し た こ と に よ り、 第 1 の集光 ミ ラ ー板 1 9 0 1 を シ ス テ ム光軸 L ' (或い は第 2 の集光 ミ ラ —板 1 9 0 2 を シ ス テ ム 光軸 L ) に対 し て垂直 な位置 に配置す る こ と がで き、 儷 光分雜部 4 0 2 ゃ ス ノ 4 位相差板 1 9 2 1 (或い は 位相差板 1 9 2 2 ) 等 と の一体化が容易 に な る と 述べた力、'、 その具体例 を、 実施例 1 6 に係 わ る儡光照明装置 2 1 0 0 と し て、 図 2 1 に示す。 本例では、 図 2 1 ( B ) に そ の外観を示す よ う な集光 ミ ラ ー板 2 1 0 1 を使用 し て い る。 す な わ ち、 光の入射面 2 1 0 2 は平面であ り、 ガ ラ ス 製ブロ ッ ク 2 1 0 3 の裏面 に 曲面状の反射面 2 1 0 4 が 形成さ れて い る。 こ の様な形状 と す る こ と で、 図 2 1 ( A ) に示 し た よ う に、 倔光分離部 4 0 2 の出射面 （ こ の場合は第 1 の出肘面 1 9 1 2 ) と ス Z 4 位相差板 （ こ の場合は第 1 の ス Z 4 位相差板 1 9 2 1 ) と、 お よ び、 集光 ミ ラ ー板 2 1 0 1 ( こ の場合は第 1 の集光 ミ ラ ー板に相当す る ） を一体化す る こ と が出来、 光学系がよ り 小型 化で き る と 共に、 界面にお け る光の反射損失 を削滅で き る効果があ る

(実施例 1 7 )

ま た、 図 2 2 に示す偏光照明装 fi 2 2 0 0 にお け る よ う に、 変角 プ リ ズム 2 0 0 1 を偈光分離部 4 0 2 と、 第 1 の集光 ミ ラ 一板 1 9 0 1 及び第 2 の集光 ミ ラ ー 1 9 0 2 の 2 力 所に配 S し た構成 と し て も よ い。 こ の場合に は、 第 1 の集光 ミ ラ 一板 1 9 0 1 及び第 2 の集 光 ミ ラ ー板 1 9 0 2 の両方を、 シ ス テ ム 光軸 L ' (或いは シ ス テ ム 光軸 し ） に対 し て垂直な位置に配置で き、 集光 ミ ラ 一板の設置が容 易 と な る。 尚、 本例の場合に は、 変角 プ リ ズム 2 0 0 1 を儡光分離部 4 0 2 の第 1 の出射面 1 9 1 2 と、 及び第 2 の出射面 1 9 1 3 と に光学接 着 に よ り 一体化 し て あ り、 界面 に おけ る 光の反射損失 を 削減で き る 効果があ る。

さ ら に、 第 1 の ス 4 位相差板 1 9 2 1 (或い は第 2 の ス ノ 4 位 相差板 1 9 2 2 ) は、 偏光分雜部の 4 0 2 の第 1 の出射面 1 9 1 2 (或い は第 2 の 出射面 1 9 1 3 ) と 変角 プ リ ズム 2 0 0 1 の間 に配 置 し て も よ い。

(実施例 1 8 )

実施例 1 7 で 2 力 所の位置に配置 し た変角 プ リ ズム 2 0 0 1 を 第 1 の集光 ミ ラ 一板 1 9 0 1 及び第 2 の集光 ミ ラ ー板 1 9 0 2 に 一体 化 し た形態で配置す る こ と も で き、 その場合に も、 界面 におけ る光 の反射損失 を削減で き る 効果があ る。 そ の場合の構成例 を実施例 1 8 に係わ る僞光照明装笸 2 3 0 0 と して図 2 3 に示す。 本例 に おい て は、 変角 プ リ ズム 2 0 0 1 と 第 1 の集光 ミ ラ ー板 1 9 0 1 と、 及 ぴ変角 プリ ズム 2 0 0 1 と 第 2 の集光 ミ ラ ー板 1 9 0 2 を 一体化す る ため に、 先の実施例 1 6 で示 し た も の と 同様の集光 ミ ラ ー板 2 1 0 1 を用 いて い る。

ま た、 第 1 の ス / 4 位相差板 1 9 2 1 (或いは 第 2 の ス Z 4 位相 差板 1 9 2 2 ) は、 第 1 の集光 ミ ラ ー板 2 1 0 1 (或い は第 2 の集 光 ミ ラ ー板 2 1 0 2 ) と 変角 プ リ ズム 2 0 0 1 の間 に配置 して も よ い

(実施例 1 9 )

さ ら に、 図 2 4 に示す偏光照明装置 2 4 0 0 の よ う に、 偏光分離 部 4 0 2 と 第 1 の ス ノ 4 位相差板 1 9 2 1 と 変角 プ リ ズム 2 0 0 1 と 第 1 の集光 ミ ラ ー板 2 1 0 1 と、 ま た、 儡光分雜部 4 0 2 と 第 2 の ス ノ 4 位相差板 1 9 2 2 と 変角 プ リ ズ ム 2 0 0 1 と 第 2 の集光 ミ ラ 一板 2 1 0 2 と を 全て一体化す る こ と も 出来、 そ の場合に は、 界 面 にお け る 光の反射損失 を削滅で き る と 共に、 光学系全体を小型化 で き る効果があ る。 な お、 本例 において も、 先の実施例 1 6 で示 し た も の と 同様の集光 ミ ラ 一板 2 1 0 1 を用 いて レ、 る。

ま た、 第 1 の ス 4 位相差板 1 9 2 1 (或いは 第 2 の ス 4 位相 差板 1 9 2 2 ) は、 第 1 の集光 ミ ラ ー板 2 1 0 1 (或い は 第 2 の集 光 ミ ラ 一 板 2 1 0 2 ) と 変角 プ リ ズム 2 0 0 1 の 間 に配置 し て も よ い o

(実施例 2 0 )

図 2 5 に示す偏光照明装置 2 5 0 0 では、 各光学系の配置は、 実 施例 1 4 と 同 じ であ る が、 壁面 を構成す る 6 枚の透明板 2 5 0 1 で プ リ ズム 構造体 4 0 2 を構成 し、 その内部に偏光分雜膜 4 2 6 が形 成 さ れて い る 平板状の儡光分離板 2 5 0 2 を配置 し、 さ ら に液体 2 5 0 3 を充填 して な る構造体を偏光分離部 4 0 2 と し て用 いて い る 点に特徴があ る。 こ れに よ り、 偏光分锥部 4 0 2 の低 コ ス ト 化及び 軽量化 を 図 る こ と 力 ^f で き る。

(実施例 2 1 )

図 2 6 に示す偏光照明装置 2 6 0 0 では、 各光学系の配置は、 実 施例 1 4 と 同一であ る 力 偏光分離部 4 0 2 を平板状の構造体 と し て いる と こ ろ に特徴があ る。 すな わち、 儡光分雜膜 4 2 6 が形成 さ れた儡光分離板 2 5 0 2 を シ ス テ ム 光軸 L ' に対 して y = 4 5 度の 角度を なす よ う に配置す る こ と に よ っ て、 図 1 4 に示 し た主 に 2 つ の直角 プ リ ズム か ら な る 偏光分離部 4 0 2 と ほ ぼ同一の機能 を発揮 さ せて い る。 こ れ に よ り、 僞光分離部 4 0 2 の低 コ ス ト 化お よ び軽 量化を 図 る こ と がで き る。

(実施例 1 4 の偏光照明装置 を用 いた投写型表示装置）

図 2 7 に は、 実施例 1 4 乃至実施例 2 1 の偏光照明装置の う ち、 実施例 1 4 の も の を用 いて、 その映像の明 る さ を 向上 さ せた投写型 表示装置の一例 を 示 し て あ る。

図 2 7 に お いて、 本例の投写型表示装置 2 7 0 0 に組み込 ま れた 偏光照明装置 1 4 0 0 は、 ラ ン ダム な偏光光を 一方向 に 出射す る光 源部 4 0 1 を 有 し、 こ の光源部 4 0 1 か ら 出射 さ れた ラ ン ダム な偏 光光は、 偏光分雜部 4 0 2 に おい て 2 種類の偏光光に分離 さ れ る と 共に、 分離 さ れた各偏光光の う ち、 S 儡光光につ いては集光 レ ンズ 部 1 9 4 0 の ス ノ 2 位相差板 4 4 6 に よ っ て、 P 偏光光に変換す る よ う に な っ て い る。

こ の傷光照明装置 1 9 0 0 か ら 出射さ れる 光束は、 ま ず、 青色緑 色反射ダイ ク ロ イ ツ ク ミ ラ ー 2 7 0 1 において、 赤色光が透過 し、 青色光お よ び緑色光が反射さ れる。 赤色光は、 反射 ミ ラ ー 2 7 0 2 で反射 さ れ、 第 1 の液晶 ラ イ ト バル ブ 2 7 0 3 に達す る。 一方、 青 色光お よ び緑色光の う ち、 緑色光は、 緑色反射ダ イ ク ロ イ ツ ク ミ ラ 一 2 7 0 4 に よ っ て反射 さ れて、 第 2 の液晶 ラ イ ト ノ、 'ル ブ 2 7 0 5 に達する。

こ こ で、 青色光は他の 2 色光に比べて光路長が長いので、 青色光 に対 し て は、 入射側 レ ン ズ 2 7 0 6、 リ レ ー レ ン ズ 2 7 0 8、 お よ び出射側 レ ン ズ 2 7 1 0 ら な る リ レ ー レ ン ズ系で構成 し た導光手段 2 7 5 0 を設けて あ る。 すな わち、 青色光は、 緑色反射 ダイ ク ロ イ ッ ク ミ ラ ー 2 7 0 4 を 透過 し た後に、 ま ず、 出射側 レ ン ズ 2 7 0 6 お よ び反射 ミ ラ 一 2 7 0 7 を辁て リ レ ー レ ン ズ 2 7 0 8 に導かれ、 こ の リ レ ー レ ン ズ 2 7 0 8 内 に集束 さ れた後に、 反射 ミ ラ ー 2 7 0 9 を経て 出射側 レ ン ズ 2 7 1 0 に導かれ る。 し か る 後に、 第 3 の液 晶 ラ イ ト バル ブ 2 7 1 1 に達す る。 こ こ で、 第 1 お よ び第 3 の液晶 ラ イ ト ノ、'ル ブ 2 7 0 3、 2 7 0 5、 2 7 1 1 は、 それぞれの色光を 変調 し、 各色に対応 し た映像惰報を含 ま せた後に、 変翻 し た色光を ダ イ ク ロ イ ツ ク ブ リ ズム 2 7 1 3 (色合成手段） に入射す る。 ダイ ク ロ イ ツ ク ブ リ ズム 2 7 1 3 は、 赤色反射の誘電体多層膜 と、 青色 反射の誘電体多 S膜 と が十字状に な っ た構成 を有 して お り、 それぞ れの変調光束 を合成す る。 合成 さ れた光束は、 投写 レ ン ズ 2 7 1 (投写手段） を通過 し て ス ク リ ー ン 2 7 1 5 上 に 映像 を形成す る こ と な る。

こ の よ う に構成 し た投写型表示装 S 2 7 0 0 で は、 1 種類の倔光 光 を変調す る タ イ プの液晶 ラ イ ト バル ブが用 い ら れて い る。 し たが つ て、 従来の照明装 Sを用 いて ラ ン ダム な儡光光 を液晶 ラ イ ト バル ブに導 く と、 ラ ン ダム な偏光光の う ち の半分は、 偏光板で吸収 さ れ て熱に変わ っ て し ま う ため、 光の利用効率が低い と と も に、 偏光板 の発熱を抑え る 大型で騒音が大 き な冷却装置が必要であ る と い う 問 題点があ っ た力、'、 本例の投写型表示装 fi 2 7 0 0 では、 かかる 問題 点が大幅に解消 さ れて い る。

すな わ ち、 本例の投写型表示装置 2 7 0 0 では、 偏光照明装置 1 9 0 0 において、 一方の倔光光 （た と え ば、 S 偏光光） のみ に対 し て、 ス ノ 2 位相差板 4 4 6 に よ っ て儡光面の回転作用 を与え、 他方 の偏光光 （ た と え ば、 P 偏光光） と 偏光面が揃っ た状態 と する。 そ れゆ え、 儡光方向の揃 っ た偏光光が第 1 な い し第 3 の液晶 ラ イ ト バ ル ブ 2 7 0 3、 2 7 0 5、 2 7 1 1 に導かれる ので、 光の利用効率 が向上 し、 明る い投写映像を得る こ と がで き る。 ま た、 偏光板 （図 示せず） に よ る 光吸収 fiが低減す る ので、 倔光板での温度上昇が抑 制 さ れる。 それ故、 冷却装置の小型化や低騒音化を実現で き る。 し か も、 偏光照明装置 1 9 0 0 では、 儡光分雜膜 と し て熱的 に安定な 誘篾体多層膜を用 いて い る ため、 偏光分離部 4 0 2 の偏光分雜性能 は、 熱的 に安定であ る。 それ故、 大 き な光出力が要求 さ れる投写型 表示装置 2 7 0 0 に おいて も 常 に安定 し た偏光分離性能 を発揮す る _c さ ら に、 偏光照明装置 1 9 0 0 では、 倔光分離部 4 0 2 か ら 出肘 さ れた 2 種類の偏光光は、 横方向 に分離 さ れて い る こ と か ら、 光量 を無駄にす る こ と な く、 横長の矩形形状を有す る 照明領域 を形成で き る。 それゆ え に、 偏光照明装置 1 9 0 0 は、 見やす く て、 かつ、 迫力 の あ る 映像を投写で き る横長の液晶 ラ イ ト バル ブ用 に適 し て い る。

こ れ に加え て、 本例で は、 色合成手段 と して、 ダイ ク ロ イ ツ ク ブ リ ズム 2 7 1 3 を用 いて い る ので、 小型化が可能であ る と 共に、 液 晶 ラ イ ト ノ、' ル ブ 2 7 0 3、 2 7 0 5、 2 7 1 1 と 投写 レ ン ズ 2 7 1 4 と の間の光路長が短い。 し たがっ て、 比較的小 口径の投写 レ ン ズ を用 いて も、 明 る い投写映像を実現で き る特徴があ る。 ま た、 各色 光は、 3 光路の内の一光路のみ、 その光路長が異な る 力 ^f、 本例 にお いて は、 光路長が最 も 長い青色光に対 し て は、 入射側 レ ン ズ 2 7 0 6、 リ レ ー レ ン ズ 2 7 0 8、 お よ び出射側 レ ン ズ 2 7 1 0 力、 ら な る リ レ 一 レ ン ズ系で構成 し た導光手段 2 7 5 0 を設けて あ る ため、 色 ム ラ な どが生 じ な い。

なお、 照明装置 1 9 0 0 の代 り に他の実施例に係る 照明装置 を用 いて も 良い こ と は勿論であ る。

投写型表示装置 と し て は、 図 2 8 に示す よ う に、 ミ ラ ー光学系で 色合成手段を構成 し て も よ い。 色合成手段に ミ ラ ー光学系 を用 いた 場合に は、 3 箇所の液晶 ラ イ ト ノヽ'ルブ 2 7 0 3、 2 7 0 5、 2 7 1 1 と 光源部 4 0 1 と の光路長が何れ も 等 しいため、 特別 な導光手段 を用い な く て も、 明 る さ ム ラ や色ム ラ の少な い効果的 な照明 を行い 得る特徴があ る。

す な わ ち、 図 2 8 に示す投写型表示装置 2 8 0 0 では、 図 1 9 に 示 し た偏光照明装置 1 9 0 0 が用 い ら れて お り、 光源部 4 0 1 か ら 放射さ れた ラ ン ダム な偏光光は、 偏光分離部 4 0 2 において、 2 種 類の偏光光に分雜す る と と も に、 分離 さ れた各偏光光の う ち、 S 偏 光光につ いて は、 集光 レ ン ズ部 1 9 4 0 の A Z 2 位相差板 4 4 6 に よ っ て、 P 偏光光 に変換す る よ う に な っ て レ、 る。

かかる儡光照明装置 1 9 0 0 か ら 出射さ れた光束は、 ま ず、 赤色 反射ダイ ク ロ イ ツ ク ミ ラ ー 2 8 0 1 にお いて、 赤色光が反射 し、 青 色光お よ び緑色光が透過する よ う に な っ て い る。 こ こ で、 赤色光は 反射 ミ ラ ー 2 8 0 2 で反射さ れ、 第 1 の 液晶 ラ イ ト ノ、 'ル ブ 2 7 0 3 に達す る。 一方、 青色光お よ び緑色光の う ち、 緑色光は、 緑色反射 ダイ ク ロ イ ツ ク ミ ラ ー 2 8 0 3 に よ っ て反射 さ れ、 第 2 の液晶 ラ イ ト バル ブ 2 7 0 5 に達す る。 青色光は、 緑色反射 ダイ ク ロ イ ツ ク ミ ラ一 2 8 0 3 を透過 し た後、 第 3 の液晶 ラ イ ト バル ブ 2 7 1 1 に達 す る。 し かる後、 第 1 お よ び第 3 の液晶 ラ イ ト バル ブ 2 7 0 3、 2 7 0 5、 2 7 1 1 は、 それぞれの色光を変調 し、 各色 に対応 し た映 像情報を含 ま せた後、 変調 し た色光 を 出射す る。 こ こ で、 強度変調 さ れた赤色光は、 緑色反射ダ イ ク ロ イ ツ ク ミ ラ ー 2 8 0 4 お よ び青 色反射 ダイ ク 口 イ ツ ク ミ ラ ー 2 8 0 5 を 透過 し て、 投写 レ ン ズ 2 7 1 4 (投写手段） に達す る。 強度変調 さ れた緑色光は、 緑色反射ダ ィ ク ロ イ ツ ク ミ ラ ー 2 8 0 4 で反射 し た後、 青色反衬ダ イ ク ロ イ ツ ク ミ ラ ー 2 8 0 5 を 透過 し て、 投写 レ ン ズ 2 7 1 4 に達す る。 強度 変調 さ れた青色光は、 青色反射ダイ ク ロ イ ツ ク ミ ラ ー 2 8 0 5 で反 射 した後、 投写 レ ン ズ 2 7 1 4 に達する。

こ の よ う に、 ダイ ク ロ イ ツ ク ミ ラ ー か ら な る ミ ラ ー光学系で色合 成手段を搆成 した投写型表示装置 2 8 0 0 に おいて も、 1 種類の僞 光光を変調する タ イ プの液晶ラ イ ト バルブが用い られている ため、 従来の照明装置を用いて ラ ン ダム な偏光光を液晶 ラ イ ト バル ブに導 く と、 ラ ン ダム な儷光光の う ちの半分は、 偏光板で吸収さ れて熱に 変わっ て し ま う。 従っ て、 従来の照明装置では光の利用効率が低い と と も に、 倡光板の発熱を抑え る大型で騒音の大 き な冷却装置が必 要である と い う 問題点があっ た力 本例の投写型表示装置 2 8 0 0 では、 かかる問題点が大幅に解消さ れている。

すなわち、 本例の投写型表示装置 2 8 0 0 では、 偏光照明装置 1 9 0 0 において、 一方の偏光光 （た と え ば、 S儡光光） のみに対 し て、 ス / 2 位相差板 4 4 6 に よ っ て偏光面の回転作用 を与え、 他方 の儡光光 （た と えば、 P偏光光） と僞光面が揃っ た状態 と する。 そ れゆえ、 偏光方向の揃っ た偏光光が第 1 ない し第 3 の液晶 ラ イ ト バ ルブ 2 7 0 3、 2 7 0 5、 2 7 1 1 〖こ導かれるので、 光の利用効率 が向上 し、 明る い投写映像を得る こ と がで き る。 ま た、 儷光板 （図 示せず） に よ る光吸収量が低減する ので、 偏光板での温度上昇が抑 制さ れる。 それ故、 冷却装置の小型化や低 S音化を実現で き る。 し か も、 偏光照明装置 1 9 0 0 では、 偏光分離膜と して熱的に安定な 誘 体多 ¾膜を用いている ため、 僞光分離部 4 0 2 の偏光分離性能 は、 熱的に安定である。 それ故、 大き な光出力が要求さ れる投写型 表示装置 2 8 0 0 において も常に安定 した傷光分離性能を発揮する。

(実施例 2 2 )

図 2 9 は、 本発明の偏光照明装置の更に別の例 を示 し てある。 本 例の偏光照明装懨 2 9 0 0 はシス テ ム光轴 L に沿っ て配置 した光源 部 4 0 1、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1、 第 2 の レ ン ズ板 2 9 0 1 力、ら大 略搆成されている。 光源部 4 0 1 から出射さ れた光は、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 〖こ よ り 第 2 の レ ン ズ板 2 9 0 1 内 に集光さ れ、 第 2 の レ ン ズ板 2 9 0 1 を通過す る過程 に おいて ラ ン ダム な偏光光は偏光方 向が揃 っ た 1 種類の偈光光に変換 さ れ、 照明領域 4 0 4 に至る よ う に な っ て い る。

光源部 4 0 1 は、 光源 ラ ン プ 4 1 1 と、 放物面 リ フ レ ク タ一 4 1 2 と か ら 大略構成 さ れてお り、 光源ラ ン プ 4 1 1 か ら放射 さ れた ラ ン ダム な儷光光は、 放物面 リ フ レ ク タ一 4 1 2 に よ っ て 一方向 に反 射 さ れて、 略平行な光束 と な っ て第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 に入射 さ れ る。 こ こ で、 放物面 リ フ レ ク タ一 4 1 2 に代 え て、 楕円面 リ フ レ ク タ 一、 球面 リ フ レ ク タ 一 な ど も 用 い る こ と 力 で き る。

第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 は矩形状の外形形状 を有す る微小集光 レ ン ズ 4 4 3 が複数配列 し て な る も のであ り、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 に 入射 し た光は、 微小集光 レ ン ズ 4 4 3 の集光作用 に よ り 、 シ ス テ ム 光軸 L と 垂直な平面内 に微小集光 レ ン ズ 4 4 3 の数と 同数の集光像 を形成す る。 こ の複数の集光像は光源ラ ン ブの投写像に他な ら な い ため、 以下では 2 次光源像 と 呼ぶ も の と す る。

本例の第 2 の レ ン ズ板 2 9 0 1 は、 前述 し た各実施例 にお け る 第 2 の レ ン ズ板 と は異な り、 集光 レ ン ズア レ イ 2 9 0 2、 偏光分離ブ リ ズム ア レ イ 2 9 0 3、 ス 2 位相差板 2 9 0 4、 及び出射側 レ ン ズ 2 9 0 5 よ り 構成 さ れる複合稷層体であ り、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 に よ る 2 次光源像が形成 さ れ る 位置の近傍の、 シ ス テ ム 光軸 し に 対 し て垂直な平面内 に配置 さ れて い る。 こ の第 2 の レ ン ズ板 2 9 0 1 は、 イ ン デク レ ー タ 光学系の第 2 の レ ン ズ板 と し ての機能、 倔光 分離素子 と し て の機能、 お よ び偏光変換素子 と し ての機能 を併せ持 つ てレ る。

集光 レ ン ズア レ イ 2 9 0 2 は第 1 の レ ン ズ板 4 1 と ほ ぼ同様な 構成を成 し てお り、 即 ち、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 を構成す る微小集 光 レ ン ズ 4 4 3 と 同数の集光 レ ン ズ 2 9 1 0 を複数配列 し た も ので あ り、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 か ら の光を集光す る 作用 があ る。 こ こ で、 集光 レ ン ズァ レ イ 2 9 0 2 を構成する集光 レ ン ズ 2 9 1 0 と 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 を構成す る 微小集光 レ ン ズ 4 4 3 と は、 全 く 同 — の寸法形状及 び レ ン ズ特性 を 有す る必要は な く 、 光源部 4 0 1 か ら の光の特性に応 じ て各々 最適化 さ れる こ と が望 ま し い。 しか し、 偏光 ビー ム プ リ ズム ア レ イ 2 9 0 3 に入射す る光は、 その主光線の 傾 き がシ ス テ ム 光軸 L と 平行で あ る こ と が理想的であ り、 こ の点か ら、 集光 レ ン ズ 2 9 1 0 は第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 を構成す る微小集 光 レ ン ズ 4 4 3 と 同一の レ ン ズ特性 を有す る も の力、、 或いは微小集 光 レ ン ズ 4 4 3 と 相似形の形状 を な し同 じ レ ン ズ特性 を 有す る も の と する 場合が多い。 こ の よ う に、 集合 レ ン ズア レ イ 2 9 0 2 は、 ィ ン テ グ レ ー タ 光学系 の第 2 の レ ン ズ板 に相当す る も の で あ る。

儡光分離プリ ズム ア レ イ 2 9 0 3 は、 そ の外覲 を 図 2 9 ( B ) に 示す よ う に、 1 つの四角柱状の倡光 ビー ム ス プ リ ッ タ 一 2 9 2 1 と 1 つの四角柱状の反射 ミ ラ ー 2 9 2 2 か ら な る対 を基本構成単位 と し、 その対が平面的 に複数配列 （ 2 次光源像が形成さ れる平面内 に 配列 さ れる ） し て な る も ので、 集光 レ ン ズア レ イ 2 9 0 2 を構成す る集光レ ン ズ 2 9 1 0 に対 し て 1 対の基本構成単位が対応す る よ う に規則的 に配置 さ れてい る。 ま た、 1 つの偏光 ビー ム ス ブ リ ツ タ ー 2 9 2 1 の横幅 W p と 1 つの反射 ミ ラ ー 2 9 2 2 の横幅 W m は等 し く 、 且つ集光 レ ン ズ ア レ イ 2 9 0 2 を構成す る 集光 レ ン ズ 2 9 1 0 の横幅の 1 / 1 に W p と W m は設定 さ れて い る。

こ こ で、 第 1 の レ ンズ板 4 4 1 に よ り 形成 さ れる 2 次光源像が偏 光 ビー ム ス プ リ ッ タ ー 2 9 2 1 の部分に位置す る よ う に、 偏光分離 プ リ ズム ア レ イ 2 9 0 3 を含む第 2 の レ ン ズ板 2 9 0 1 は配置 さ れ てお り、 そのため、 光源部 4 0 1 はその光源光軸 R がシ ス テ ム光軸 L に対 し て僅かな角度を なす よ う に配置 さ れて い る。

儡光分離プ リ ズム ア レ イ 2 9 2 1 に入射 し た ラ ン ダ ム な僞光光は 倔光 ビー ム ス プ リ ッ タ 一 2 9 2 1 に よ り 偏光方向の異 な る P 偏光光 と S 偏光光の 2 種類の偏光光に分離 さ れる。 P 偏光光は進行方向 を 変えずに偏光 ビー ム ス プ リ ッ タ一 2 9 2 1 を その ま ま 通過す る が、 他方、 S 偏光光は僞光 ビ一 ム ス プ リ ッ タ 一 2 9 2 1 の偏光分雜面 2 9 3 1 で反射 し て進行方向 を約 9 0 度変 え、 再び隣接す る 反射 ミ ラ - 2 9 2 2 (対 を な す反射 ミ ラ — ） の反射面 2 9 4 1 で反射 し て進 行方向 を約 9 0 度変え、 最終的 に は P 偏光光 と ほ ぼ平行 な 角度で倡 光分雜ブ リ ズム ア レ イ 2 9 0 3 よ り 出射 さ れる。

偏光分雜ブ リ ズム ア レ イ 2 9 0 3 の出射面 に は、 ス ノ 2 位相差膜 2 9 5 1 が規則的 に配置 さ れた ス 2 位相差板 2 9 0 4 が設置 さ れ て い る。 す な わ ち、 儡光分離プ リ ズム ア レ イ 2 9 0 3 を構成す る偏 ¾ ビ— ム ス プ リ ッ タ 一 2 9 2 1 の出射面部分にのみ ス 2 位相差膜 2 9 5 1 が配置 さ れ、 反射 ミ ラ 一 2 9 2 2 の出射面部分に は ス Z 2 位相差膜 2 9 5 1 は配置 さ れて い ない。 こ の様な ス ^ 2 位相差膜 2 9 5 1 の配置状態に よ り、 偏光 ビー ム ス ブ リ ツ タ ー 2 9 2 1 力¹ ら 出 射さ れた P 僞光光は、 λ Ζ 2 位相差膜 2 9 5 1 を通過す る 際に偏光 面の回転作用 を 受け S 偏光光へ と 変換 さ れ、 他方、 反射 ミ ラ ー 2 9 2 2 か ら 出射さ れた S 倡光光は ス 2 位相差膜 2 9 5 1 を通過 し な いため、 偏光面の 回転作用 は一切受けず、 S 偏光光の ま ま ス ノ 2 位 相差板 2 9 0 4 を通過す る。 以上 を ま と め る と、 儡光分雜ブ リ ズ ム ア レ イ 2 9 0 3 と ス ノ 2 位相差板 2 9 0 4 に よ り、 ラ ン ダム な偏光 光は 1 種類の倀光光 （ こ の場合は S 偏光光） に変換 さ れた こ と に な る。

こ の よ う に し て S 偏光光に揃え ら れた光束は、 出肘 « レ ン ズ 2 9 0 5 に よ り 照明領域 4 0 4 へ と 導かれ、 照明領域 4 0 4 上で重！:結 合 さ れる。 すな わ ち、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 に よ り 切 り 出 さ れた ィ メ ー ジ面は、 第 2 の レ ン ズ板 2 9 0 1 に よ り 照明領域 4 0 4 上 に重 畳桔像さ れ、 同時 に、 途中 の偏光分離プ リ ズム ア レ イ 2 9 0 3 に よ り ラ ン ダム な偏光光は偏光方向が異な る 2 種類の倔光光に空間 的 に 分離さ れ、 位相差板 2 9 0 4 を通過す る 際に 1 種類の倔光光 に変換 さ れて、 殆 ど全て の光が照明領域 4 0 4 へ と 達す る ため、 照 明領域 4 0 4 は殆 ど 1 種類の偏光光でほ ぼ均一 に照明 さ れる こ と に な る。

以上説明 し た よ う に、 本例の偏光照明装置 2 9 0 0 に よ れば、 光 源部 4 0 1 か ら 放射さ れた ラ ン ダム な偏光光 を 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 に よ り 偏光分離プ リ ズム ア レ イ 2 9 0 3 の所定の微小な領域に集 光 し、 偏光方向が異な る 2 種類の偏光光に空間的 に分離 し た後、 各 偏光光 を Α Ζ 2 位相差板 2 9 0 4 の所定の領域に導いて、 Ρ 儡光光 を S 偏光光に変換す る。 従っ て、 光源部 4 0 1 か ら放射さ れた ラ ン ダム な儡光光を殆 ど S 偏光光に揃え た状態で照明領域 4 0 4 に照射 出来る と い う 効果を奏す る。 ま た、 倔光光の変換過程において は光 損失 を殆 ど伴わ な いため、 光源光の利用効率が極めて高い と い う 特 徴を有す る。

さ ら に、 本例では、 横長の矩形形状であ る 照明領域 4 0 4 の形状 に合わせて、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 を搆成す る微小集光 レ ン ズ 4 4 3 を横長の矩形形状 と し、 同時 に、 偏光分雜ブ リ ズム ア レ イ 2 9 0 3 か ら 出射さ れた 2 種類の偏光光を横方向 に分離す る 形態 と な っ て いる。 こ のため、 横長の矩形形状を有する 照明領域 4 0 4 を照明す る場合で も、 光量 を無駄にす る こ と がな く 、 照明効率 を高め る こ と が出来る。

(実施例 2 3 ) 実施例 2 2 において は、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 に よ り 形成 さ れる 2 次光源像が偏光 ビー ム ス プ リ ッ タ ー 2 9 2 1 部分に位置する よ う に、 光源部 4 0 1 はその光源光軸 R がシ ス テ ム 光軸 L に対 し て僅か な角度 を なす よ う に配置す る 必要があ っ た力 変角 プ リ ズム を 配置 す る こ と で、 光源光軸 R を シ ス テ ム 光軸 L と 一致 させ、 光源部 を傾 けずに配置 させる こ と が出来る。

す な わち、 図 3 0 に示す実施例 2 3 に係わ る 偏光照明装置 3 0 0 0 の よ う に構成 して も よ い。 図 3 0 に示す偏光照明装置 3 0 0 0 で は、 変角 プ リ ズム 3 0 0 1 が光源部 4 0 1 と 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 の間 に配置 さ れて い る。 光源部 4 0 1 力 ら 変角 プ リ ズ ム 3 0 0 1 に 入射 し た光は、 変角 ブ リ ズ ム に よ り 進行方向 を僅かに 曲 げ ら れ、 垂 直では な いあ る 角度 を伴 っ て 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 に入射 し、 偏光 ビー ム ス プ リ ッ タ 一 2 9 2 1 の所定の位置に達す る。

つ ま り、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 に よ り 形成 さ れる 2 次光源像の位 置 を変角 プ リ ズム 3 0 0 1 の設笸 に よ り 自 在に設定で き る ため、 光 源部 4 0 1 を シ ス テ ム 光軸 L 上に配置す る こ と が出来、 光学系の作 製がよ り 簡単、 且つ容易 と な る。

更に、 変角 プ リ ズム 3 0 0 1 と 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 を一体化す る こ と が出来、 その場合に は変角 ブ リ ズム と 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 と の間で光の反射損失の原因 と な る 界面の数を減少で き る ため、 光 源部 4 0 I か ら の光 を損失す る こ と な く 第 2 の レ ンズ板 2 9 0 1 へ と 導 く こ と が出来る。

(実施例 2 4 )

シ ス テ ム光軸 L に対 し て僅かに傾けた状態で配置す る必要があ る 光源部 4 0 1 を シ ス テ ム光軸 L 上に配置 さ せ る に は、 先の実施例 2 3 で示 し た方法以外に も、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 を構成す る微小集 光 レ ン ズ 4 4 3 を偏心系の レ ン ズ と す る 方法に よ っ て も 実現可能で あ る。 その具体例 を、 実施例 2 4 に係わ る偏光照明装置 3 1 0 0 と し て、 図 3 1 に示す。

図 3 1 に示す よ う に、 本例の照明装置 3 1 0 0 では僞心系微小集 光 レ ン ズ 3 1 0 1 に よ り 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 を構成 し、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 を 出射す る 光束の主光線を僅かに傾け、 偏光 ビ一 ム ス ブ リ ツ タ ー 2 9 2 1 の所定の位置 に 2 次光源像が形成 さ れる よ う に 設定 し て い る。 こ の た め、 光源部 4 0 1 を シ ス テ ム 光軸 L 上に配置 で き、 光学系の作製が よ り 簡単、 且つ容易 と な る。

(実施例 2 5 )

上記の実施例 2 2 〜実施例 2 4 において用 いた第 2 の レ ン ズ板 2 9 0 1 は、 何れ も 集光 レ ン ズア レ イ 2 9 0 2 と 出射側 レ ン ズ 2 9 0 5 を備 え て いた。 倔光 ビー ム プ リ ズム ア レ イ 2 9 0 3 に入射す る光 は、 その主光線の傾 き がシ ス テ ム 光軸 L と 平行であ る こ と が理想的 で あ る こ と か ら、 集光 レ ン ズ ア レ イ 2 9 0 2 は第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 を構成す る微小集光 レ ン ズ 4 4 3 と 同一の レ ン ズに よ り 構成 さ れ る場合が多 く 、 ま た、 出射側 レ ン ズ 2 9 0 5 は第 2 の レ ン ズ板 2 9 0 1 上の シ ス テ ム光軸 L か ら 雜れた異な る位 fi を通過 し た光束 を所 定の照明領域 4 0 4 上に重 結合さ せる ため に必要であ る。

し力、 し、 集光 レ ン ズア レ イ 2 9 0 2 を倀心系の レ ン ズ と する と 共 に、 反射 ミ ラ ー 2 9 2 2 の反射面 2 9 4 1 の設置角度 を工夫す る こ と に よ り、 出射側 レ ン ズ 2 9 0 5 を省略す る こ と が可能であ る。 そ の具体例 を、 実施例 2 5 に係わ る偏光照明装置 3 2 0 0 と して、 図 3 2 に示す。

図 3 2 に示す よ う に、 本例では偏心系集光 レ ン ズ 3 2 0 2 を 用 い て集光 レ ン ズア レ イ 2 9 0 2 を楙成 して い る ため、 集光 レ ン ズァ レ ィ 2 9 0 2 の部分において偈光 ビー ム ス プ リ ッ タ ー 2 9 2 1 を通過 す る P 偏光光の主光線を照明領域の中心 4 0 4 a に 向け る こ と が出 来る。 シ ス テ ム光軸 L か ら 離れた位置に あ る偏光 ビー ム ス プ リ ッ タ - 2 9 2 1 を通過す る 光束に対 し て は、 儡心系集光 レ ン ズ 3 2 0 1 の偏心量 を 大 き く す る こ と に よ り 対応で き る。 一方、 偏光 ビー ム ス ブ リ ツ タ ー 2 9 2 1 及び反射 ミ ラ ー 2 9 2 2 を経て 出射 さ れる S 偏 光光に対 し て も、 反射 ミ ラ ー 2 9 2 2 の反射面 2 9 4 1 の設置角度 を適当 な値 と す る こ と で、 S 偏光光の主光線を照明領域の中心 4 0 4 a に向け る こ と が出来る。 勿論、 こ の場合に は、 シ ス テ ム光軸 L か ら の距離 に応 じ て反射面の設置角度 を個 々 に最適化す る 必要があ る。

以上の よ う な構成 と す る こ と に よ り、 出射側 レ ン ズ 2 9 0 5 は不 要 と な り、 光学系の低コ ス ト 化が可能 と な る。

ま た、 本例の よ う に 出射側 レ ン ズ を使用 し な い構成で は、 集光 レ ン ズア レ イ 2 9 0 2 の設置場所は倔光分雜ブ リ ズ ム ア レ イ 2 9 0 3 の光源側 に 限定 さ れる こ と は な く、 集光 レ ン ズア レ イ 2 9 0 2 を構 成する倀心系集光 レ ン ズ 3 2 0 1 の レ ン ズ特性、 及び偏光分離プ リ ズ ム ア レ イ 2 9 0 3 の偏光分離面 2 9 3 1 と 反射面 2 9 4 1 の配置 角度に よ っ て は、 集光 レ ン ズア レ イ 2 9 0 2 を偏光分離プ リ ズム ァ レ イ 2 9 0 3 の照明領域側 に設置す る こ と も 可能であ る。

(実施例 2 6 ) . 上記の実施例 2 2 〜 実施例 2 5 において は、 何れの場合 も 光源部 4 0 1 及び第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 を シ ス テ ム 光軸 L 上に配置 し、 光 源部 4 0 1 の向 き や、 或いは第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 の レ ン ズ特性を 調節す る こ と に よ り、 偏光 ビ一 ム ス プ リ ッ タ ー 2 9 2 1 の所定の位 置に 2 次光源像を結像 させて いた。 こ れ ら に対 し て、 光源部 4 0 1 及び第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 を シ ス テ ム光軸 に対 し て平行 シ フ ト さ せ る こ と に よ つ て も、 同様の結果 を得る こ と が出来 る。

さ ら に、 第 2 の レ ン ズ板 2 9 0 1 の集光 レ ン ズ ア レ イ 2 9 0 2 を 構成す る 集光 レ ン ズ 2 9 1 0 の横方向の大 き さ （横幅） に着 目 す る と、 2 次光源像の結像位置は常 に偏光 ビー ム ス プ リ ッ タ ー 2 9 2 1 上に限定さ れる こ と か ら、 集光 レ ン ズ 2 9 1 0 の横幅は偏光 ビー ム ス ブ リ ッ タ ー 2 9 2 1 の横幅 W p に等 し い大 き さ であ れば、 十分機 能す る こ と が判 る。

以上の内容を盛 り 込んだ具体例 を、 実施例 2 6 に係わ る偏光照明 装置 3 3 0 0.と し て、 図 3 3 に示す。 本例 において は、 シ ス テ ム光 軸 L に対 し て、 偏光 ビ一 ム ス ブ リ ツ タ ー 4 3 の横幅 W p の 1 2 に 相当す る シ フ ト 量 （ = D ) で、 偏光分離プ リ ズ ム ア レ イ 2 9 0 3 に おいて偈光 ビ一 ム ス ブ リ ツ タ ー 2 9 2 1 が存在す る 方向 （図で は下 方向） に、 光源部 4 0 1 及び第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 を平行 シ フ ト し た状態で配置 し、 さ ら に、 偏光 ビー ム ス ブ リ ツ タ ー 2 9 2 1 の檨幅 W p と 等 し い レ ン ズ幅 （横幅） を有する集光ハ ー フ レ ン ズ 3 3 0 1 を用いて、 偈光 ビー ム ス プリ ッ タ ー の存在場所に対応 させて配列す る こ と に よ り 、 第 2 の レ ン ズ板 2 9 0 1 の集光 レ ン ズ ア レ イ 2 9 0 2 を構成 し て い る。

以上の よ う な搆成 と す る こ と に よ り、 光学系の設計が容易 に な る と 共 に、 光学系の低コ ス ト 化が可能 と な っ て い る。

(実施例 2 4 の照明装置 を用いた投写型表示装置）

図 3 4 【こ は、 実施例 2 3 ない し 2 6 の照明装置の う ち、 図 3 1 に 示 し た偏光照明装置 3 1 0 0 を用 いた投写型表示装置の例 を示 し て あ る。

図 3 4 に示す よ う に、 本例の装 S 3 4 0 0 の儡光照明装置 3 1 0 0 は、 ラ ン ダム な偏光光 を 一方向 に 出肘す る 光源部 4 0 1 が構成 さ れ、 こ の光源部 4 0 1 か ら放射 さ れた ラ ン ダ ム な偏光光は、 第 1 の レ ン ズ板 4 4 1 に よ っ て集光 さ れた状態で第 2 の レ ン ズ板 2 9 0 1 の所定の位置 に導かれた後、 第 2 の レ ン ズ板 2 9 0 1 の中の倔光分 雜 ブ リ ズ ム ア レ イ 2 9 0 3 に よ り 2 種類の儡光光に分離 さ れる。 ま た、 分離 さ れた各偏光光の う ち、 P 倀光光につい て は A Z 2 位相差 板 2 9 0 4 に よ っ て S 偏光光に 変換 さ れる。

こ の偏光照明装置 3 1 0 0 か ら 出射 さ れた光束は、 ま ず、 青色綠 色反射 ダ イ ク ロ イ ツ ク ミ ラ ー 3 4 0 1 において、 赤色光が透過 し、 青色光お よ び緑色光が反射す る。 赤色光は、 反射 ミ ラ ー 3 4 0 2 で 反射さ れ、 第 1 の液晶 ラ イ ト バル ブ 3 4 0 3 に達す る。 一方、 青色 光お よ び緑色光の う ち、 緑色光は、 緑色反射ダイ ク ロ イ ツ ク ミ ラ ー

3 4 0 4 に よ っ て反射さ れ、 第 2 の液晶 ラ イ ル ブ 3 4 0 5 に逢 す る。

こ こ で、 青色光は各色光の う ち で最 も 長い光路長 を持つの で、 青 色光に対 し て は、 入射側 レ ン ズ 3 4 0 6、 リ レ ー レ ン ズ 3 4 0 8 お よ び出肘側 レ ン ズ 3 4 1 0 か ら な る リ レ ー レ ン ズ系で構成 さ れた導 光手段 3 4 5 0 を設けて あ る。 すな わ ち、 青色光は、 緑色反射 ダイ ク ロ イ ツ ク ミ ラ ー 3 4 0 4 を透過 し た後に、 ま ず、 入射側 レ ン ズ 3

4 0 6 お よ び反射 ミ ラ ー 3 4 0 7 を轻て、 リ レ ー レ ン ズ 3 4 0 8 に 導かれ、 こ の リ レ ー レ ン ズ 3 4 0 8 内 に集束 さ れた後、 反射 ミ ラ 一 3 4 0 9 を経て 出射側 レ ン ズ 3 4 1 0 に導かれ、 しかる 後に、 第 3 の液晶 ラ イ ト バルブ 3 4 1 1 に達す る。 こ こ で、 第 1 乃至第 3 の液 晶 ラ イ ト 'ル ブ 3 4 0 3 3 4 0 5 3 4 1 1 は、 それぞれの色光 を 変調 し、 各色に対応 し た映像惰報を含 ま せた後に、 変調 し た色光 を ダイ ク ロ イ ツ ク ブ リ ズム 3 4 1 3 (色合成手段） に入射す る。 ダ ィ ク ロ イ ツ ク ブ リ ズム 3 4 1 3 に は、 赤色反射の誘電体多層膜 と 青 色反射の誘電体多層膜 と が十字状に形成 さ れて お り、 それぞれの変 調光束 を 合成す る。 こ こ で合成 さ れた光束は、 投写 レ ン ズ 3 4 1 4 (投写手段） を 通過 し て ス ク リ ー ン 3 4 1 5 上に映像を形成す る こ と に な る。

こ の よ う に構成 し た投写型表示装置 3 4 0 0 で は、 1 種類の儡光 光 を変調す る タ イ プの液晶 ラ イ ト ノ、 'ル ブが用 い ら れて い る。 し たが つ て、 従来の照明装置 を用いて ラ ン ダム な偏光光 を 液晶 ラ イ ト バ ル ブに導 く と、 ラ ン ダ ム な僞光光の う ちの半分は、 馄光板で吸収 さ れ て熱に変わ っ て し ま う の で、 光の利用効率が悪い と 共に、 偏光板の 発熱 を抑え る 大型で騒音が大 き な冷却装置が必要であ る と い う 問題 点があ っ た。 し か し本例の装置 3 4 0 0 では、 かかる 問題点が大幅 に改巷 さ れる。

すな わ ち、 本例の投写型表示装置 3 4 0 0 で は、 偏光照明装置 3 1 0 0 において、 一方の僞光光、 例 え ば P 偏光光のみ に対 して、 ス ノ 2 位相差板 2 9 0 4 に よ っ て偏光面の回転作用 を与え、 他方の偏 光光、 例 え ば S 偏光光 と 偏光面が揃っ た状態 と す る。 それ故、 儷光 方向の揃 っ た偏光光が第 1 乃至第 3 の液晶 ラ イ ト バル ブ 3 4 0 3、 3 4 0 5、 3 4 1 1 に導かれる の で、 偏光板 （図示せず） に よ る光 吸収は非常 に少な く、 し たがっ て、 光の利用効率が向上 し、 明 る い 投写映像を得る こ と がで き る。 ま た、 偏光板に よ る光吸収量が低減 す る ので、 偏光板での温度上昇が抑制 さ れる。 し たがっ て、 冷却装 置の小型化、 低騒音化を達成で き、 高性能な投写型表示装置 を 実現 で き る。

さ ら に、 偏光照明装 3 1 0 0 では、 第 2 の レ ン ズ板 2 9 0 1 に おいて、 集光 レ ン ズ 2 9 1 1 の形状に合わせて 2 種類の偏光光 を横 方向 に分離 して い る。 し たがっ て、 光量 を無駄にす る こ と がな く 、 横長の矩形形状を し た照明領域を形成で き る。 そのため に、 儡光照 明装置 3 1 0 0 は、 見やす く、 かつ、 迫力 の あ る 映像 を投写で き る 横長の液晶 ラ イ ト バル ブ用 に適 し て い る。

先の実施例 2 2 で述べた よ う に、 本例の偏光照明装置では、 儡光 変換光学要素 を組み入れて い る に も かかわ ら ず、 偏光変換プ リ ズム ア レ イ 2 9 0 3 を 出射す る光束幅の広が り が抑え ら れて い る。 こ の こ と は、 液晶 ラ イ ト バル ブを照明す る 際に、 大 き な角度 を伴 っ て液 晶 ラ イ ト ノヽ ' ル ブに入射す る光が殆 どな レ、 こ と を意味 し て い る。 し た がっ て、 F ナ ンノ、'一 の小 さ い極め て大口径の投写 レ ン ズ を用 い な く て も、 明 る い投写映像を実現で き る。

ま た、 本例では、 色合成手段 と し て、 ダイ ク ロ イ ツ ク ブ リ ズ ム 3 4 1 3 を 用 いて レゝ る ので、 小型化が可能であ る。 ま た、 液晶 ラ イ ト ノ、 *ル ブ 3 4 0 3、 3 4 0 5、 3 4 1 1 と 投写 レ ン ズ 3 4 1 4 の間の 光路長が短いの で、 比較的小 さ な 口径の投写 レ ン ズ を用 いて も、 明 る い投写映像を実現で き る。 ま た、 各色光は、 3 光路の う ちの 1 光 路のみ、 その光路長が異な る 力、'、 本例では光路長が最 も 長い青色光 に対 し て は、 入射側 レ ン ズ 3 4 0 6、 リ レ ー レ ン ズ 3 4 0 8 お よ び 出射側 レ ン ズ 3 4 1 0 か ら な る リ レ ー レ ン ズ系で構成 し た導光手段 3 4 5 0 を設けて あ る ので、 色ム ラ等が生 じ な い。

なお、 投写型表示装置 と し て は、 色合成手段に 3 枚の ダ イ ク ロ イ ッ ク ミ ラ ー を用 いた ミ ラ ー光学系 に よ り 構成す る こ と も で き る。 勿 論、 その場合において も 本例の偏光照明装置 を組み込む こ と が可能 であ り、 本例の場合 と 同様に、 光の利用効率に優れた明 る い高品位 の投写映像 を形成で き る。

(その他の実施形態）

なお、 上記の実施例 において は、 多 く の場合、 儡光変換手段にお いて、 例え ば P 偏光を S 儡光に揃え る よ う に し て い る 力、'、 勿論、 偏 光方向はいずれの方向 に揃え て も よ い。 ま た、 P 偏光光お よ び S 偏 光光の双方 に対 し て、 位相差層 に よ つ て偏光面の 回転作用 を与え て. 僞光面 を揃え て も よ い。

—方、 各実施例では、 ス / 2 位相差板、 位相差板 と し て一 般的な高分子 フ ィ ル ム 力、 ら な る も の を想定 し て い る。 し か し、 こ れ ら の位相差板を ッ イ ス テ ッ ド · ネ マチ ッ ク 液晶 （ T N 液晶） を用 い て構成 し て も よ い。 T N 液晶 を 用 いた場合に は、 位相差板の波長依 存性を小 さ く で き る ので、 一般的 な高分子 フ ィ ル ム を用 いた場合に 比べ、 / 2 位相差板お よ び Z 4 位相差板の儡光変換性能 を 向上 さ せ る こ と 力 f で き る。 産業上の利用 の可能性

本発明の傷光照明装置では、 ィ ン テ グ レ ー タ 光学系 を備 え た照明 装奩において、 光源か ら 出射 さ れた儡光光 を倔光方向が直交す る 1 つの儡光光に分離 し て 9 0 度未満の角度で方向分雜す る偏光分離手 段 と、 こ れ ら の儡光光の偏光方向 を揃え る偽光変換手段 と を有 し、 偏光分雜手段 を、 ィ ン テ グ レ 一 タ 光学系 を構成 し てい る 第 1 の レ ン ズ板の入射側お よ び出射側の う ち の何れか一方の側力、、 あ る い は、 第 2 の レ ン ズ板の内部に配置 し た搆成を採用 し て いる。

し たがっ て、 本発明の偏光照明装置 に よ れば、 儡光方向の揃 っ た 偏光光を 照射領域に照射で き る。 従っ て、 液晶 ラ イ ト バ ル ブを 用い た投写型表示装置 に本発明 に係 る偏光照明装置 を用いた場合に は、 偏光面が揃 っ た偏光光を液晶 ラ イ ト バ ル ブ に供給で き る の で、 光の 利用効率が向上 し、 投写映像の明 る さ を 向上 させ る こ と がで き る。 ま た、 儡光板に よ る 光吸収量が低減す る ので、 儡光板での温度上昇 が抑制 さ れる。 それ故、 冷却装置の小型化や低騒音化を実現で き る ₍ ま た、 本発明では、 イ ン レ グ レ ー タ 光学系の特徴であ る微小 な 2 96/20422

PCT/JP95/01448

次光源像 を生成す る と い う プ ロ セ ス を利用 し て偏光光の分離 に よ り 生ずる 空間的 な広力¹' り を 回避 し て い る。 し たがっ て、 偏光変換素子 を備え た光学系であ る に も かかわ ら ず、 装置寸法 を、 従来の照明装 置 と 同 じ程度の寸法に抑え る こ と がで き る。

さ ら に ま た、 倔光分雜手段 と し て、 プ リ ズム ビー ム ス ブ リ ツ タ を 用 いた構成に よ れば、 偏光分離膜 と し て熱的 に安定な誘電体多層膜 を 用 いて い る ので、 偏光分雜部の儷光分離性能は、 熟的 に安定であ る。 こ の た め、 大 き な光出力が要求 さ れ る 投写型表示装置 にお いて も 常に安定 し た偏光分雜性能 を 発揮で き る。

ブ リ ズ ム ビー ム ス ブ リ ッ タ を 第 1 の レ ン ズ板の入射面側 に配置す る構成 を採用す る と、 P 倔光光 と S 偏光光 と の分離特性が良好 に な る。 なぜな ら ば、 プ リ ズム ビー ム ス ブ リ ッ ク は光の入射角 に対 して 偏光光の分離特性が左右 さ れる。 そ の ため、 リ フ レ ク タ 一 に よ つ て 略平行化 し た光 を プ リ ズム ビー ム ス プ リ ッ タ に入射さ せ る こ と に よ り 偏光光の分雜特性力 よ り 良好で安定 し た も の と な る か ら で あ る ま た、 プ リ ズ ム ビー ム ス ブ リ ッ タ を 第 1 の レ ン ズ板の出射面側に 配置す る 構成 を採用す る と、 よ り 装置 を小型化す る こ と がで き る。

なぜな ら ば、 第 1 の レ ン ズ板 と 第 2 の レ ン ズ板 と の隙間 を狭 く で き る 力、 ら であ る。

Claims

s求の範囲

1 . 偏光方向がラ ン ダム な光を出射する光源 と、 複数の レ ン ズ か ら構成さ れている第 1 の レ ン ズ板お よ び複数の レ ン ズか ら構成さ れる第 2 の レ ン ズ板を備えた ィ ン テ グ レ 一 タ光学系と を有 し、 前記 光源から の出射光が前記第 1 の レ ン ズ板を介 して前記第 2 の レ ンズ 板を構成 している各 レ ン ズ の入肘面上に それぞれ 2 次光源像と して 投写さ れ、 当該第 2 の レ ン ズ板か ら の出射光を用いて被照明対象物 を照明す る照明装置において、

前記光源か ら 出射さ れた偏光光を偏光方向が直交する 2 つの偏光 光に分離 して 9 0 度未満の角度で方向分雜する偏光分離手段と、 前 記 2 つの倔光光の傷光方向を揃え る偏光変換手段 と を有 し、 前記偏 光分雜手段が、 前記イ ン テ グ レー タ 光学系の前記第 1 の レ ンズ板の 入射側お よ び出射側の う ちの何れか一方の側に配置さ れている こ と を特徴と する倔光照明装 fi。

2 . 請求の範囲第 1 項において、 前記偏光分離手段は、 液晶層 を プリ ズム基板と ガラ ス基板の間に挟んだ構成であ り、 前記ブリ ズ ム基板における液晶層 と の界面は光軸に対 して 9 0 度未満の角度だ け傾斜 した多段の傾斜面 と な っ てお り、 前記プリ ズム基板と前記液 晶層 と の界面に よ っ て、 前記光源部か ら 出射さ れた偏光光を偏光方 向が直交する 2 つの偏光光に分離 して 9 0 度未満のずれを も つ角度 方向に出射する こ と を特徴 と す る偏光照明装置。

3 . 請求の範囲第 1 項において、 前記偏光分離手段は、 誘 体 多 ϋ膜か ら な る偏光分離膜を備え、 該偏光分離膜に よ つ て前記光源 部か ら 出射さ れた偏光光を偏光方向が直交する 2 つの偏光光に分雜 し て 9 0 度未満のずれ を も つ角度方向 に 出射す る プ リ ズ ム ビー ム ス プ リ ッ タ であ る こ と を特徴 と す る偏光照明装置。

4 . 請求の範囲第 3 項において、 前記偏光分雜手段 と し て のブ リ ズム ビー ム ス ブ リ ツ タ は、 平板状の四角柱プリ ズム と、 該四角柱 プ リ ズ ム の対向す る 2 つの側面部の う ち の一方の側面部に斜面部が 接合 さ れた三角柱プ リ ズム と を有 し、 前記四角柱 プ リ ズム と 前記三 角柱プ リ ズム と の接合部分に は、 前記儡光分離膜が形成 さ れ、 前記 四角柱プ リ ズム の他方の側面部に は、 前記 2 つの偏光光の う ち、 前 記偏光分雜膜 を 透過 し た倔光光を所定の方向 に反射す る ための反射 膜が形成 さ れて い る こ と を特徴 と す る偏光照明装置。

5 . 請求の範囲第 3 項において、 前記偏光分雜手段 と して のブ リ ズム ビ一 ム ス ブ リ ッ ク は、 平板状の第 1 の四角柱プ リ ズム と、 該 四角柱プ リ ズム の対向す る 2 つの側面部の う ち の一方の側面部 に側 面部が接合 さ れた平板状の第 2 の四角柱プ リ ズム と を有 し、 前記第 1 の四角柱プ リ ズム と 前記第 2 の四角柱プ リ ズム の接合部分に は、 前記馄光分離膜が形成 さ れ、 前記第 1 の四角柱プ リ ズム の他方の側 面部に は、 前記 2 つの儷光光の う ち、 前記儡光分雜膜を 透過 し た偏 光光を所定の方向 に反射す る ための反射膜が形成 さ れて い る こ と を 特徴 と す る偏光照明装置。

6 . 請求の範囲第 3 項において、 前記偏光分離手段 と して の ブ リ ズム ビー ム ス ブ リ ツ タ は、 平板状の四角柱プ リ ズム と、 該四角柱 プ リ ズム の対向す る 2 つの側面部の う ち の一方の側面部に斜面部が 接合さ れた複数の三角柱プ リ ズム を 有 し、 前記四角柱プ リ ズム と 前 記三角柱プ リ ズ ム の接合部分には、 前記偏光分雜膜が形成 さ れ、 前 記四角柱プ リ ズ ム の他方の側面部に は、 前記 2 つの偏光光の う ち、 前記偏光分離膜を 透過 し た偏光光を所定の方向 に反射す る た め の反 射膜が形成 さ れて い る こ と を特徴 と す る偏光照明装置。

7 . 請求の範囲第 3 項において、 前記偏光分離手段 と し て の ブ リ ズム ビ一 ム ス プ リ ッ タ は、 斜面部に前記偏光分離膜が形成 さ れた 第 1 の三角柱プ リ ズム と、 前記 2 つの儡光光の う ち、 前記倔光分離 膜 を 透過 し た偏光光を所定の方向 に反射す る ため の反射膜が斜面部 に形成 さ れた第 2 の三角柱プ リ ズ ム と を 有 し、 該第 2 の三角柱プ リ ズム と 前記第 1 の三角柱プ リ ズム と は、 斜面部の間 に液体 を充填 し た状態で一体化 さ れて い る こ と を特徴 と す る儡光照明装 fi。

8 . 請求の範囲第 3 項において、 前記僞光分離手段 と して の ブ リ ズム ビー ム ス ブ リ ツ タ は、 平板状の四角柱プ リ ズム と、 該四角柱 プ リ ズム の対向す る 2 つの側面部の う ち の一方の側面部に斜面部が 接合さ れた第 1 の三角柱プ リ ズム と、 前記四角柱プ リ ズム の他方の 側面部に斜面部が接合 さ れた第 2 の三角柱プ リ ズ ム と を備 え る 四角 柱状の プ リ ズ ム 合成体を複数有 し、

該ブ リ ズム 合成体では、 前記四角柱プ リ ズム と 前記第 1 の三角柱 プ リ ズム と の接合部分に前記倔光分離膜が形成 さ れ、 前記四角柱ブ リ ズ ム と 前記第 2 の三角柱プ リ ズ ム と の接合部分に反射膜が形成 さ れて い る と と も に、 前記プ リ ズム 合成体は、 前記イ ン テ グ レ ー 夕 光 学系の光軸 に対 し て直角 の方向 に、 かつ前記倔光分離膜同士が平行 に な る よ う に一列に配置 さ れ、

前記反射膜は、 該反射膜が形成 さ れた プ リ ズ ム 合成体に入射 さ れ た前記光源部か ら の前記 ラ ン ダム な偏光光を一方側で隣接する プ リ ズム 合成体に出射す る と と も に、 他方側で K接す る プ リ ズ ム 合成体 か ら 入射 さ れて く る偏光方向がラ ン ダム な儡光光の う ち、 同 じ プ リ ズム 合成体に形成 さ れて い る 前記偏光分離膜を透過 し た偏光光 を所 定の方向 に反肘す る こ と を特徴 と す る儡光照明装置。

9 . 請求の範囲第 3 項おいて、 前記偏光分離手段 と し ての プ リ ズム ビー ム ス プ リ ッ タ は、 内部に前記儡光分離膜が形成 さ れた四角 柱状の プ リ ズム 合成体を複数有 し、 該ブ リ ズム 合成体は、 前記偏光 分雜膜が略同 じ 向 き で前記イ ン テ グ レ ー タ 光学系の光軸 に対 し て直 角 の方向 に一列 に配置 さ れて い る こ と を特徴 と す る偏光照明装置。

1 0 . 請求の範囲第 3 項に おいて、 前記偏光分雜手段 と して の プ リ ズム ビー ム ス プ リ ッ タ は、 内部に前記偏光分離膜が形成 さ れた四 角柱状の プ リ ズム 合成体を複数有 し、 該ブ リ ズム 合成体は、 前記ィ ン テ グ レ ー タ 光学系の光軸に対 し て直角 の方向 に一列 に配置 さ れて い る と と も に、 前記イ ン テ グ レ ー タ 光学系の光軸の両側で は、 前記 偏光分雜膜の向 き が略反対であ る こ と を特徴 と す る儷光照明装置。

1 1 . 請求の範囲第 1 項において、 前記偏光分離手段は、 誘電体 多層膜か ら な る倔光分離膜を僱え、 該偏光分離膜に よ つ て前記光源 部か ら 出射さ れた儡光光を偏光方向が直交する 2 つの倔光光に分離 し て 9 0 度未満のずれを も つ角度方向 に出射する プ リ ズム ビー ム ス プ リ ッ タ であ り、 前記第 1 の レ ン ズ板と 前記第 2 の レ ン ズ板の 間 に 配列 さ れてお り、

こ の プ リ ズム ビー ム ス プ リ ッ タ は、 平板状の四角柱プ リ ズム と、 該四角柱プ リ ズム の対向する 2 つの側面部の う ち の一方の側面部に 斜面部が接合さ れた直角 プ リ ズム と を有 し、 前記四角柱プ リ ズム と 前記直角 プ リ ズム と の接合部分に は前記儡光分離膜が形成 さ れ、 前 記四角柱プ リ ズム の他方の側面部には、 前記 2 つの偏光光の う ち、 前記偏光分離腠を透過 した僞光光を所定の方向に反射す る ための反 射膜が形成さ れてお り、

前記直角 プリ ズム の直交する 2 つの面が入射面お よ び出射面 と さ れてお り、 当該入射面から入射 して、 前記偏光分離膜お よ び前記反 射膜に よ つ て分離反射されて前記出射面から 出射する 2 つの前記偏 光光が、 光軸に対 して略対称な角度で振 り 分け ら れる よ う に な っ て いる こ と を特徴 と する偏光照明装篋。

1 2 . 偏光方向がラ ン ダム な光を出射する光源と、

誘 S体多層膜から な る偏光分雜膜を 2 つの直角プリ ズム で挟んだ 構造を備え、 こ の偏光分離膜に よ つ て前記光源か ら の出射光を偏光 方向が互いに直交する P倔光光と S偏光光に分離 して出力する傷光 分離手段と、

矩形状の外形を有する複数の集光ミ ラ ー に よ り 構成さ れ、 前記儡 光分離手段から 出射される P僞光光を集光 し、 P偏光光か ら な る複 数の 2 次光源像を形成する ための第 1 の集光 ミ ラ ー板と、

前記第 1 の集光 ミ ラ 一板と ほぼ同様の寸法形状をな し、 前記倔光 分離部から 出射さ れる S倔光光を集光 し、 前記 P偏光光から な る複 数の 2 次光源像が形成される位置 と は僅かに異な る位置に前記 S偏 光光から な る複数の 2 次光源像を形成する ための第 2 の集光ミ ラ ー 板と、

前記第 1 の集光ミ ラ —板と前記儡光分離手段の間、 お よ び前記第 2 の集光 ミ ラ ー板と前記偏光分離手段の間に、 それぞれ配置さ れた 第 1 お よ び第 2 の A / 4 位相差板と、

前記 P偏光光から なる複数の 2 次光源像と前記 S偏光光から な る 複数の 2 次光源像が形成さ れる位置の近傍に配置され、 前記第 1 あ る いは第 2 の集光 ミ ラ ー板を構成する集光 ミ ラ ー と 同数の レ ン ズか ら構成さ れた集光 レ ン ズ板お よ び λ / 2 位相差板と

を有する こ と を特徴と する僞光照明装置。

1 3 . 請求の範囲第 1 2 項において、 前記偏光分離手段は平板状 の偏光分雜板か ら構成さ れている こ と を特徴と する偏光照明装置。

1 4 . 偏光方向がラ ン ダム な光を出射する光源 と、

矩形状の外形を有する複数の集光 レ ン ズ か ら構成さ れ、 前記光源 か ら 出射さ れる光を集光 して、 複数の 2 次光源像を形成する ための 第 1 の レ ン ズ板と、

前記複数の 2 次光源像が形成さ れる位置の近傍に置かれ、 集光 レ ン ズ ア レ イ 、 倀光分雜ブリ ズ ム ア レ イ、 Α Ζ 2 位相差板、 お よ び出 肘側 レ ン ズを備えた第 2 の レ ン ズ板と を有 し、

前記集光レ ン ズ ア レ イ は、 前記第 1 の レ ン ズ板を搆成する前記集 光レ ンズと 同数の集光レ ンズから な り、 前記偏光分離プリ ズム ァ レ ィ は、 ラ ン ダム な偏光光を Ρ傷光光と S倡光光に分離する も のであ つ て、 複数の倔光ビーム ス プリ ッ タ と複数の反射 ミ ラ ーから構成さ れ、 前記 λ Ζ 2 位相差板は、 倔光分離プリ ズム ア レ イ の出射面の側 に配置され、 前記出射側 レ ン ズは、 前記 / Ι Ζ 2 位相差板の出射面の 側に配置さ れている

こ と を特徴と する偏光照明装置。

1 5 . 照明装置 と、 こ の照明装置から の光束に含ま れる儡光光を 変調 して画像情報を含ませる液晶ラ ィ ト バ ル ブを備えた変翻手段 と、 変調光束を ス ク リ一ン上に投写表示する投写光学系 と を有する投写 型表示装置において、 前記照明装置は、 偏光方向がラ ン ダム な光を 出射す る 光源 と、 複 数の レ ン ズか ら構成 さ れて い る 第 1 の レ ン ズ板お よ び複数の レ ン ズ か ら搆成 さ れる 第 2 の レ ン ズ板を備え た イ ン テ グ レ ー タ 光学系 と を 有 し、 前記光源か ら の出射光が前記第 1 の レ ン ズ板を介 し て前記第 2 の レ ン ズ板を構成 し て い る 各 レ ン ズの入射面上 にそ れぞれ 2 次光 源像 と し て投写 さ れ、 当該第 2 の レ ン ズ板か ら の 出射光に よ り 前記 変調手段 を 照明す る よ う に な っ て お り、

当該照明装置は、 更に、 前記光源か ら 出射 さ れた偏光光 を偏光方 向が直交す る 2 つの儡光光に分離 して 9 0 度未満の角度で方向分離 す る偏光分離手段 と、 前記 2 つの倀光光の偏光方向 を 揃え る儡光変 換手段 と を有 し、 前記偏光分離手段が、 前記イ ン テ グ レ ー タ 光学系 の前記第 1 の レ ン ズ板の入射側お よ び出射側の う ち の何れか一方の 側 に配置 さ れて い る こ と を特徴 と す る投写型表示装置。

1 6 . 請求項 1 5 において、 更に、 前記照明装置か ら の光束 を少 な く と も 2 つ光束に分離す る色光分離手段 と、 前記変翻手段に よ つ て変摒 さ れた後の変 W光束を 合成す る色光合成手段 と を有 し、 当該 色光合成手段に よ り 得 ら れた合成光束が前記投写光学系 を介 し てス ク リ ー ン上 に投写表示 さ れる よ う に な っ て い る こ と を特徴 と す る投 写型表示装 fi。

1 7 . 請求項 1 5 ま た は 1 6 において、 前記偏光分離手段は、 液 晶層 を プ リ ズ ム 基板 と ガ ラ ス 基板の間 に挟ん だ構成であ り、 前記ブ リ ズム 基板にお け る 液晶層 と の界面は光軸 に対 し て 9 0 度未満の角 度だけ傾斜 し た多段の傾斜面 と な っ てい る こ と を特徴 と す る投写型 表示装置。

1 8 . 請求項 1 5 ま たは 1 6 において、 前記偏光分離手段は、 誘 鼋体多層膜から な る倡光分離膜を備え、 該偈光分雜膜に よ つ て前記 光源部か ら 出射さ れた儡光光を偏光方向が直交する 2 つの偏光光に 分離 して 9 0 ' 以下のずれを も つ角度方向に出射する プリ ズム ビー ム ス プリ ッ タ であ り、 前記第 1 の レ ンズ板の入射側に配置 さ れてい る こ と を特徴と する投写型表示装置。

1 9 . 請求項 1 5 ま たは 1 6 において、 前記偏光分雜手段は、 誘 電体多層膜から な る偏光分雜膜を備え、 該偏光分離膜に よ つ て前記 光源部か ら 出射さ れた僞光光を偏光方向が直交す る 2 つの偏光光に 分離 して 9 0 ' 以下のずれを も つ角度方向に出射する プリ ズム ビ一 ム ス プリ ッ タ であ り、 前記第 1 の レ ンズ板と 前記第 2 の レ ンズ板の 間に配列 されてお り、

このプリ ズム ピー ム ス プリ ッ タ は、 平板状の四角柱プリ ズム と、 該四角柱ブリ ズム の対向する 2 つの側面部の う ちの一方の側面部に 斜面部が接合さ れた直角 プリ ズム と を有 し、 前記四角柱プリ ズム と 前記直角 プリ ズム と の接合部分には前記儡光分雜膜が形成され、 前 記四角柱プリ ズム の他方の側面部には、 前記 2 つの倔光光の う ち、 前記偏光分雜膜を透過 した偏光光を所定の方向に反射する ための反 射膜が形成さ れてお り、

前記直角 プ リ ズム の直交する 2 つの面が入射面お よ び出射面 と さ れ、 当該入射面か ら入射 して前記偏光分雜膜お よ び前記反射膜に よ つ て分離反射さ れて前記出射面から 出射する 2 つの前記偏光光が、 光軸に対 して略対称な角度で振 り 分け られる よ う にな つ ている こ と を特徴と する投写型表示装置。

2 0 . 照明装置と、 こ の照明装置からの光束に含ま れる偏光光を 変調 して画像惰報を含ませる 変調手段と、 変調光束を ス ク リ ― ン 上 に投写表示する投写光学系 と を有する投写型表示装置において、 前 記照明装置は、

偏光方向がラ ン ダム な光を 出射する光源と、

誘電体多層膜から なる倡光分雜膜を 2 つの直角 プリ ズ ム で挟んだ 構造を偏え、 この儷光分雜膜に よ つて前記光源からの出射光を儡光 方向が互いの直交する P偏光光と S倔光光に分離 して出力する偏光 分離手段 と、

矩形状の外形を有する複数の集光ミ ラ ー に よ り 構成さ れ、 前記偏 光分離手段か ら 出射さ れる P偏光光を集光 し、 P偏光光から な る複 数の 2 次光源像を形成するための第 1 の集光 ミ ラ ー板と、

前記第 1 の集光ミ ラ ー板と ほぼ同様の寸法形状を な し、 前記偏光 分離部から 出射さ れる S偏光光を集光 し、 前記 P倔光光か ら な る複 数の 2 次光源像が形成さ れる位置 と は僅かに異な る位置に前記 S偏 光光か ら な る複数の 2 次光源像を形成する ための第 2 の集光 ミ ラ ー 板と、

前記第 1 の集光 ミ ラ ー板と前記偏光分離手段の間、 お よ び前記第 2 の集光 ミ ラ ー板と前記偏光分雜手段の間に、 それぞれ配置さ れた 第 1 お よ び第 2 の A Z 4 位相差板と、

前記 P偏光光から な る複数の 2 次光源像と前記 S偏光光から な る 複数の 2 次光源像が形成さ れる位置の近傍に配置され、 前記第 1 あ るいは第 2 の集光 ミ ラ ー板を構成する集光 ミ ラ ー と 同数の レ ン ズか ら構成された集光レ ン ズ板お よ び A 2 位相差板と

を有する こ と を特徴とする投写型表示装置。

2 1 . 請求項 2 0 において、 更に、 前記照明装置から の光束を少 な く と も 2 つ光束に分離する色光分離手段と、 前記変調手段に よ つ て変調 さ れた後の変調光束を 合成す る 色光合成手段 と を有 し、 当該 色光合成手段に よ り 得 ら れた合成光束が前記投写光学系 を介 し て ス ク リ ー ン上 に投写表示 さ れる よ う に な っ て い る こ と を特徴 と す る投 写型表示装置。

2 2 . 照明装置 と、 こ の照明装置か ら の光束に含 ま れ る儡光光を 変調 し て画像情報を含 ま せる 変調手段 と、 変調光束を ス ク リ ー ン上 に投写表示す る投写光学系 と を有す る投写型表示装置 において、 前 記照明装置 は、

偏光方向がラ ン ダム な光を 出射す る光源 と、

矩形状の外形を有す る 複数の集光 レ ン ズ か ら構成 さ れ、 前記光源 か ら 出射 さ れる 光を集光 し て、 複数の 2 次光源像 を形成す る ための 第 1 の レ ン ズ板 と、

前記複数の 2 次光源像が形成 さ れる位 Sの近傍 に置かれ、 集光 レ ン ズア レ イ、 倔光分離プ リ ズム ア レ イ、 ス / 2 位相差板、 お よ び出 射側 レ ン ズ を備え た第 2 の レ ン ズ板 と を有 し、

前記集光 レ ン ズア レ イ は、 前記第 1 の レ ンズ板を構成す る前記集 光 レ ン ズ と 同数の集光 レ ンズか ら な り、 前記儡光分離プ リ ズム ァ レ ィ は、 ラ ン ダム は偏光光を P 偏光光 と S 儷光光に分離す る も の であ つ て、 複数の偏光 ビー ム ス プ リ ッ タ と 複数の反射 ミ ラ ー か ら構成 さ れ、 前記 / I Z 2 位相差板は、 倔光分雜ブ リ ズ ム ア レ イ の出射面の側 に配置 さ れ、 前記出射側 レ ン ズは、 前記 λ 2 位相差板の出射面の 側に配 S さ れて い る

こ と を特徴 と す る投写型表示装置。

2 3 . 請求項 2 2 において、 更に、 前記照明装置か ら の光束 を少 な く と も 2 つ光束に分離する 色光分離手段 と、 前記変調手段に よ つ て変調 さ れた後の変翻光束を 合成す る色光合成手段 と を有 し、 当該 色光合成手段に よ り 得 ら れた合成光束が前記投写光学系 を介 し てス ク リ ー ン上 に投写表示 さ れる よ う に な っ て い る こ と を特徴 と す る投 写型表示装置。