JP2000206464A - 照明装置およびそれを用いた投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的小型の光学系により、被照射面への入
射光線の平行性を維持しながら、明るく照度比の高い照
明光を得られる照明装置を提供する。 【解決手段】 ランプ１からの光束は楕円リフレクタ２
によってグラスロッド３の入射面に集光され、グラスロ
ッド３の内面反射によってインテグレーションされる。
グラスロッド３の出射面上の照明情報は、集光レンズ５
によって液晶パネル８上に結像されるが、その途中に形
成される３次光源像の位置にＰＢＳ偏光変換アレイが配
置され照明光の偏光軸が揃えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、照明装置およびそ
れを用いた投写型表示装置に関し、特に液晶を利用した
電気光学装置の画像を拡大投写する投写型表示装置に好
適なものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、液晶を利用したこの種の投写型表
示装置（液晶プロジェクタ）は、投写画像の明るさとそ
の均一性を示す照度比の改善に注目が集まっている。こ
れらを同時に実現する技術としては、フライアイレンズ
の組み合わせにより光束を分割し液晶パネル上で重畳さ
せるとともに、その光路上で偏光分離および偏光変換を
する、いわゆるインテグレータ偏光変換光学系が主流に
なってきている。この光学系は明るさと照度比の２つの
特性を両立させる一つの解ではあるが、液晶パネルへの
入射光線の発散角が広がるため、一方では、それを低減
させるための照明系も望まれている。

【０００３】液晶パネルへの入射光線の発散角を低減し
つつ照度比を改善する技術としては、特開平９−１６０
０３４号公報のようなロッドレンズを用いた照明系が提
案されている。これらは、ロッドレンズ出射端面で複数
の光源像を重畳し、その出射端面の照明情報を液晶パネ
ル上に結像する光学系であるため、比較的小型の液晶パ
ネルに対しても入射光線の発散角を低減することができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述したロッドレンズ
を用いた照明系は、比較的小型の液晶パネルをターゲッ
トにして入射光線の発散角を低減することを目的とした
光学系であるが、偏光変換光学系を併用しながら本来の
特徴を維持する照明系は実現されていない。従って、後
述するような例えばマイクロレンズを利用した単板型の
投写型表示装置のように入射光線の平行性が重要視され
る光学系では明るさと照度比とがトレードオフの関係に
あった。

【０００５】本発明は上記課題を解決するものであり、
その目的とするところは、比較的小型の光学系により、
被照射面への入射光線の平行性を維持しながら、明るく
照度比の高い照明光を得られる照明装置を実現すること
にある。また、その照明装置を用いることによって、明
るく照度比の高い画像投写の可能な投写型表示装置を実
現することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の照明装置は、光源手段と、該光源手段から
の光を集光する第１の集光手段と、前記集光された光を
入射面より入射し内面反射させて出射面に出射するグラ
スロッドと、該グラスロッドから出射される光束を被照
射面に対して集光する第２の集光手段と、前記グラスロ
ッドと前記被照射面との間に配置され、前記グラスロッ
ドから出射される光束を偏光軸が互いに略直交する２つ
の直線偏光光束に分離し一方の光束を他方の光束の直線
偏光軸に変換する偏光変換手段とを有することを特徴と
する。

【０００７】また、光源手段と、該光源手段からの光を
集光させ１次光源像を形成する第１の集光手段と、前記
１次光源像からの光束を内面反射によって複数の光束に
分割して射出し複数の２次光源像を形成する光束分割手
段と、該光束分割手段の出射面の照明情報を被照射面に
結像する第２の集光手段と、前記光束分割手段と前記被
照射面との間に配置され、前記光束分割手段から出射さ
れる光束を偏光軸が互いに略直交する２つの直線偏光光
束に分離し一方の光束を他方の光束の直線偏光軸に変換
する偏光変換手段とを有することを特徴とする。

【０００８】上記２つの発明の構成によれば、光源手段
からの光束をグラスロッドあるいは光束分割手段によっ
て拡散させないように重畳（インテグレーション）して
射出し、偏光変換手段によって偏光軸を合わせた状態で
被照射面を照明する構成であるので、被照射面の照明に
対する光利用効率を向上でき、その照射面での輝度むら
も低減することができる。また、内面反射を利用したグ
ラスロッド（光束分割手段）により光拡散を少なくして
その出射面に重畳した光を射出するので、光束の広がり
が少なく小型の照射面に対して比較的平行性の高い照明
を行うことができる。

【０００９】上記２つの本発明の照明装置において、前
記第２の集光手段は、前記グラスロッド（光束分割手
段）と前記被照射面との間において、前記グラスロッド
（光束分割手段）から出射された光束を集光し複数の光
源像（３次光源像）を形成し、前記偏光変換手段は前記
複数の光源像（３次光源像）が形成される位置の近傍に
配置されることを特徴とする。

【００１０】本発明の構成によれば、小面積に縮められ
て形成された光源像の位置で偏光変換が行われるため、
偏光変換手段を小型にできるとともに小型の被照射面に
対して入射光線の平行性を高めることができる。

【００１１】上記２つの発明の照明装置において、前記
偏光変換手段は、前記グラスロッド（光束分割手段）か
ら出射される光束を偏光軸が互いに略直交する２つの直
線偏光光束に分離し互いに異なる方向に出射させる複数
の偏光分離手段と、該分離された一方の光束を他方の光
束の進行方向に揃える複数の反射手段と、該分離された
一方の光束を他方の光束の直線偏光軸に変換する複数の
偏光軸回転手段とから構成されることを特徴とする。

【００１２】本発明の構成によれば、複数の光源像が形
成されるそれぞれの位置で偏光変換を行うことができる
ため、小型の偏光変換手段によって確実に偏光変換を行
うことができる。

【００１３】上記２つの発明の照明装置において、前記
偏光分離手段は、前記複数の光源像の中で前記偏光分離
が行われる方向において中心となる光源像が互いに離反
する２つの方向に反射される構成を含むことを特徴とす
る。

【００１４】本発明の構成によれば、偏光分離方向にお
いて中心となる光源像の反射光が２つに別れて反射手段
に入射される構成であるため、偏光分離手段および反射
手段を小型にできる。従って、隣の光源像との隙間が小
さくても偏光変換が可能となり偏光変換の効率を高める
ことができる。さらに、アークサイズの大きい高出力光
源の使用による高輝度化や断面積の小さいグラスロッド
（光束分割手段）の使用による高照度比化も可能とな
る。

【００１５】上記の発明の照明装置において、前記中心
となる光源像のための偏光分離手段および反射手段の反
射面の大きさが、中心以外の光源像のための偏光分離手
段および反射手段の反射面の大きさより小さいことを特
徴とする。

【００１６】本発明の構成によれば、各反射面の大きさ
をそこに入射する光源像の大きさに合わせることができ
るため、効率的に偏光変換することができる。また、偏
光変換手段を構成する偏光分離手段および反射手段の数
を減らし偏光変換手段を簡略化することができる。

【００１７】または、上記の発明の照明装置において、
前記中心となる光源像のための偏光分離手段および反射
手段の反射面の大きさが、中心以外の光源像のための偏
光分離手段および反射手段の反射面の大きさと等しいこ
とを特徴とする。

【００１８】本発明の構成によれば、全ての反射面の大
きさを揃えることにより、偏光変換手段の薄型化が可能
になる。

【００１９】上記の発明の照明装置において、前記偏光
分離手段は、前記複数の偏光分離手段による反射方向が
全て同方向となるように構成されることを特徴とする。

【００２０】本発明の構成によれば、全ての反射面の方
向を揃えることができるため、全ての素子を積層形成後
に切断する等の容易な製造が可能になる。

【００２１】上記２つの発明の照明装置において、前記
偏光変換手段の、前記反射手段によって反射され出射す
る光束の出射面に、出射光の進行方向を変える偏向手段
をさらに有することを特徴とする。

【００２２】本発明の構成によれば、偏光分離手段と反
射手段によって本来の光路から外れた光束を偏向し被照
射面に入射させることができるため、被照射面への入射
効率を高めることができる。

【００２３】本発明の照明装置は、前記グラスロッド
（光束分割手段）の入射面に入射光を制限する開口手段
をさらに有することを特徴とする。

【００２４】本発明の構成によれば、グラスロッド（光
束分割手段）の入射面に形成される光源像（１次光源
像）の大きさを制限させることにより偏光変換手段が配
置される位置の光源像（３次光源像）を小型にすること
ができるため、偏光変換手段への不要な光の進入を防止
しまた偏光変換手段を小型化することも可能である。

【００２５】また、前記開口手段は、前記偏光変換手段
の偏光分離方向で入射光を制限する開口を有することを
特徴とする。

【００２６】本発明の構成によれば、偏光分離方向に直
交する方向の光束は効率的に偏光変換手段に入射させな
がら、偏光変換のために必要な偏光分離方向のみに光源
像を分離する空間を確保することができる。

【００２７】上記２つの発明の照明装置において、前記
偏光変換手段の入射側に配置され、該偏光変換手段への
入射光の一部を遮蔽する遮光手段をさらに有することを
特徴とする。

【００２８】本発明の構成によれば、偏光変換後に偏光
光束と異なる光束の進入を軽減させることができるた
め、偏光変換後の偏光度が向上される。従って、これを
液晶プロジェクタに用いれば投写画像のコントラストを
高めることができる。

【００２９】上記２つの発明の照明装置において、前記
偏光回転手段は１／２波長板であることを特徴とする。

【００３０】本発明の構成によれば、薄型の１／２波長
板により確実な偏光変換が可能であり、また形状の自由
度が高いため、Ｐ偏光の変換用にもＳ偏光の変換用にも
配置が可能である。

【００３１】また、本発明の投写型表示装置は、以上に
記載の照明装置と、該照明装置からの光束を複数の原色
光に分離する分光手段と、該分光手段からの光束を変調
する電気光学装置と、該電気光学装置によって変調され
た光を投写する投写手段とを備えることを特徴とする。

【００３２】本発明の構成によれば、比較的平行性が高
く照度比の高い照明光を用いることにより、照度比が高
く明るい投写画像を得ることができる。また、照明光に
平行性が要求される例えば単板型の投写型表示装置を高
輝度、高照度比で実現することができる。

【００３３】さらに、本発明の投写型表示装置におい
て、前記分光手段は、前記偏光変換手段と前記電気光学
装置との間に配置されることを特徴とする。

【００３４】本発明の構成によれば、インテグレーショ
ン（重畳）され偏光変換された照明光に対して分光を行
うため、原色光への分離が確実に行われその後の分光の
乱れも少ない。また、偏光変換手段と電気光学装置の間
で光学系の光路を折り曲げることができるため、光学系
を小型にすることができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、図面などを参照しながら、
本発明の実施の形態をあげて、さらに詳細に説明する。

【００３６】（照明装置の第１の実施形態）図１は、本
発明による照明装置の第１の実施形態を示す図である。

【００３７】本実施形態の照明装置は、光源手段である
ランプ１と、第１の集光手段である楕円リフレクタ２
と、光束分割手段であるグラスロッド３と、第２の集光
手段を構成する第１の集光レンズ４、第２の集光レンズ
５および、第３の集光レンズ６と、偏光変換手段である
偏光分離・偏光変換アレイ（以下、ＰＢＳ変換アレイと
いう。）７とを備え、被照射面を有する液晶パネル８を
照明する装置である。本実施の形態では、被照射面を有
する電気光学装置として液晶パネルを例にとっている。

【００３８】ランプ１は楕円リフレクタ２の第１焦点近
傍に配置され、ランプ１から出射された光束は、楕円リ
フレクタ２によって反射され楕円リフレクタ２の第２焦
点近傍に集光され、グラスロッド３の入射面上に光源ラ
ンプの像を結像するようにして１次光源像Ｇ１を形成す
る。なお、楕円リフレクタ２は、放物面リフレクタでも
よくその場合にはグラスロッド３の前段に放物面リフレ
クタから出射される平行光束をグラスロッド３の入射面
に向けて集光するための集光レンズをさらに設ければよ
い。

【００３９】グラスロッド３は、柱状のガラス製の中実
ロッドである。グラスロッド３に入射された光束は、グ
ラスロッド３内で内面反射を繰り返し複数の２次光源像
Ｇ２１、Ｇ２２、Ｇ２３、…（図２参照）を形成する。

【００４０】図２は、グラスロッド３による光束分割作
用の説明図である。グラスロッド３の断面形状は図２
（ｂ）に示すように横ａ、縦ｂの大きさの四角形であ
り、それぞれ互いに対向する反射面（内面）は平行であ
る。すなわち、図において、縦方向の２反射面は互いに
平行で、横方向の２反射面は互いに平行である。また、
ａとｂの比は被照射面である液晶パネル８の画素領域
（表示領域）の形状の比と略等しく、それらは相似形で
ある。グラスロッド３の長さは、２次光源像Ｇ２１、Ｇ
２２、Ｇ２３、…からの光束の中心光線（一点鎖線で図
示される光軸）がグラスロッドの出射面の中心を通るよ
うに設定されている。この際、この断面形状を、グラス
ロッド３の入射面へ楕円リフレクタ２によって集光され
る入射光束がグラスロッド３が無い状態の場合に生じ得
る光束の広がりＥ（図２（ａ））より十分に小さくなる
ように設定すると、光束の一部がグラスロッド３の内面
で反射されて１次光源像Ｇ１の虚像となる２次光源像Ｇ
２１、Ｇ２２、Ｇ２３、…が複数生成される。図示され
る１次光源像はＧ１であり、これはグラスロッド３の内
面での反射無しに出射面に出射される光成分の虚像であ
る２次光源像Ｇ２１でもある。また、２次光源像Ｇ２２
はグラスロッド内面で２回反射されて出射面に出射され
る光成分の虚像であって、出射面には斜めに出射される
光成分であるため、Ｇ２１から外れた斜め方向に虚像が
位置する。２次光源像Ｇ２３については、グラスロッド
内面で３回反射されて出射面に出射される光成分の虚像
であって、出射面には斜めに出射される光成分であるた
め、Ｇ２１およびＧ２２から外れた斜め方向に虚像が位
置する。このように、内面反射回数毎に２次光源像が形
成され、複数の２次光源像Ｇ２１、Ｇ２２、Ｇ２３、…
からの光束がグラスロッド３の出射面上で重畳され、そ
の出射面に対するグラスロッド３内からの光出射方向も
様々な方向からの重畳された光となるため、その出射面
上には明るさのムラが低減され照度比を高められた照明
情報が形成されることになる。そしてこのグラスロッド
３の出射面に射出された光束は、図３に示すように集光
レンズ４および集光レンズ５によって集光され、それぞ
れ２次光源像Ｇ２１、Ｇ２２、Ｇ２３、…に対応する３
次光源像Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３３、…が形成される。グ
ラスロッド３内に入射し異なる回数で内面反射した光束
が出射面に異なる角度で重畳されるようになるので、グ
ラスロッド３の出射面には集光レンズ４を配置して出射
面からの出射光が拡散しないようにその出射方向を規制
し集光している。集光レンズ４はグラスロッド３の出射
面に接着により接合されるように配置するとよい。集光
レンズ５は集光レンズ４により出射方向が規制された出
射角度の異なる光束を所定の被照射面上に集光するため
のレンズである。

【００４１】また、集光レンズ５はグラスロッド３の出
射面上の照明情報を液晶パネル８上に集光する結像レン
ズでもあり、出射面に重畳された光を集光し、それを出
射面と相似形状の液晶パネル８の画素領域に照射するよ
うに焦点が合わせられる。従って、一旦３次光源像Ｇ３
１、Ｇ３２、Ｇ３３、…として集光された光束は、集光
レンズ６によって液晶パネル８の画素領域上に定義する
法線に対して平行な方向に近づくように偏向されながら
被照射面である液晶パネル８に照射される。ここで、集
光レンズ６は、光線方向を整えるレンズであるためなく
ても構わない。

【００４２】また、グラスロッドでなくとも、入射光を
分割して重畳し、被照射面と相似形状の光束として出射
することができる構造の他の光分割手段を用いても構わ
ない。

【００４３】このように、本発明の構成によれば、光源
手段からの光束をグラスロッドあるいは光束分割手段に
よって拡散させないように重畳（インテグレーション）
して射出し、偏光変換手段によって偏光軸を合わせた状
態で被照射面を照明する構成であるので、被照射面の照
明に対する光利用効率を向上でき、その照射面での輝度
むらも低減することができる。また、内面反射を利用し
たグラスロッド（光束分割手段）により光拡散を少なく
してその出射面に重畳した光を射出するので、光束の広
がりが少なく小型の照射面に対して比較的平行性の高い
照明を行うことができる。

【００４４】図４は、３次光源像Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ３
３、…の集光状態を説明するための図であり、光軸方向
から見た様子を示している。３次光源像Ｇ３１、Ｇ３
２、Ｇ３３、…の大きさ、数、間隔は、１次光源像Ｇ１
の大きさ、入射角、グラスロッド３の断面形状、長さ等
により決定される。特に、３次光源像の大きさは１次光
源像の大きさにまた光源像の間隔はグラスロッド３の断
面形状に依存し、その断面形状が長方形であれば、長辺
方向への光源像の間隔が短辺方向より大きくなる。図４
において、Ｇ３１は内面反射しない光を含んでグラスロ
ッド３の出射面の中心を光軸として出射される光束の３
次元光源像であるので、光束全体としての光軸周辺に位
置し、その周りに２回内面反射した光を含んでグラスロ
ッド３から出射された光束の３次元光源像Ｇ３２が８方
に点在して位置する。図示していないが、Ｇ３２の外側
にグラスロッド３で３回内面反射した光を含む光束の３
次元光源像がＧ３１をから放射状に点在することにな
る。

【００４５】例えば本実施形態では、液晶パネル８は、
図４のｙ軸方向（横方向）が長辺となる長方形であり、
従ってそれと相似形であるグラスロッド３の断面もｙ軸
方向が長辺となる長方形であって、光源像のＹ軸方向の
間隔ｙ１はＹ軸と直交するｚ軸方向の間隔ｚ１より大き
い。さらに、本出願人の検討によれば、図４に示すよう
な９個の光源像の周りにもグラスロッド３で多数の内面
反射した光束による光源像は形成される場合があるが、
中心の光源像Ｇ３１に最も光エネルギーが集中し、それ
を含めてここに示す９個の光源像にエネルギーが集中し
ていることが分かった。従って、この９個の光源像を比
較的隙間の大きいｙ軸方向の光源像の隙間を使って、偏
光分離および偏光変換すればいい。

【００４６】図５は、集光レンズ５の出射側に配置され
たＰＢＳ偏光変換アレイ７の実施形態であり、そのＸＹ
断面図である。ＰＢＳ偏光変換アレイ７は、入射する光
束を偏光軸が互いに略直交するＰ偏光とＳ偏光の２つの
直線偏光光束に分離し互いに異なる方向（例えば略直交
する方向）に出射させるための偏光分離手段である偏光
分離膜９（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）と、各偏光分離膜
９によってそれぞれ反射された一方の偏光（Ｓ偏光）光
束を反射し、偏光分離膜９を透過した他方の偏光（Ｐ偏
光）光束の進行方向に揃えるための反射手段である反射
膜１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）と、入射す
る一方の偏光（Ｓ偏光）光束の偏光軸を回転して他方の
偏光（Ｐ偏光）光束に合わせるための偏光軸回転手段で
ある１／２波長板１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１
ｄ）と、偏光分離膜９を経由せずに反射膜１０に入射す
る光束を遮蔽するための遮光手段である遮光板１２（１
２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）と、それらの間隙を埋
めてアレイを形成する柱状の複数のプリズム１３とから
形成される。各偏光分離膜９および反射膜１０は、いず
れか一つのプリズムの斜面に形成されその膜を介して対
向するプリズムの斜面と接着により接合される。但し、
偏光分離膜９ａ，９ｃ、反射膜１０ａ，１０ｃは、プリ
ズム１３の斜面の途中までに膜形成し、対向するプリズ
ム１３の斜面と貼り合わせられている。なお、１／２波
長板１１と遮光板１２はプリズム１３の入射面に配置さ
れる。

【００４７】このように構成されたＰＢＳ偏光変換アレ
イ７は、集光レンズ５によって集光される前記の３次光
源像Ｇ３１，Ｇ３２の光束がその入射面近傍に形成さ
れ、偏光分離膜９に入射するように、３次元光源像光束
の光路中に配置され、例えば、偏光分離膜９ａに入射し
た光束（３次元光源像Ｇ３１の光束）のうちのＰ偏光光
束は光束Ｐ１として透過し、反射されたＳ偏光光束は反
射膜１０ａでさらに反射され前述の光束Ｐ１と進行方向
を揃えられ、１／２波長板１１ａを透過することによっ
てその偏光面が略９０゜回転されＰ偏光光束に変換され
て光束Ｐ２として射出される。一方、偏光分離膜９ｂお
よび反射膜１０ｂの大きさはそれぞれ偏光分離膜９ａお
よび反射膜１０ａの大きさの２倍であり、偏光分離膜９
ｂに入射した光束（３次元光源像Ｇ３２、その他にＧ３
３，…を含めてもよい。）も全て前述と同様にして、反
射膜１０ｂにより方向を揃え且つ１／２波長板１１ｂで
偏光変換してＰ偏光光束に揃えられ光束Ｐ３、Ｐ４とし
て射出される。以下、偏光分離膜９ｃ，反射膜１０ｃ，
１／２波長板１１ｃによる偏光変換、偏光分離膜９ｄ，
反射膜１０ｄ，１／２波長板１１ｄによる偏光変換は、
光軸（図中一点鎖線）に対して対称な９ａ，１０ａ，１
１ａによる偏光変換、９ｂ，１０ｂ，１１ｂによる偏光
変換と同様に、入射する光束を互いに略直交する２つの
偏光光束に分離し、一方の偏光を他方の偏光に揃え同一
方向に出射する。偏光分離膜９ａ，９ｃは３次元光源像
Ｇ３１の光束をＹ軸方向に２分割して異なる光路で出射
するものである。

【００４８】なお、以上のＰ偏光とＳ偏光は入れ替えて
構成してもよい。

【００４９】また、このように偏光軸回転手段として１
／２波長板１１を使うことは、簡易な方法で確実な偏光
変換を行う上で有効である。また、波長板は形状の自由
度が高いため、前述したＳ偏光の変換用に限らず、Ｐ偏
光光束の出射面に配置してＰ偏光をＳ偏光に変換してＳ
偏光に揃えて出射することも可能である。なお、遮光板
１２は、偏光変換後に偏光光束と異なる光束、本実施形
態では偏光変換後にＳ偏光光束となる光束の進入を軽減
させるものであり、これにより偏光変換後の偏光度を向
上させることができる。

【００５０】従って、本実施形態における液晶パネルを
照射する照明装置を液晶プロジェクタ等の投写型表示装
置に用いれば、照明装置による被照射面への光は光源光
を拡散させないようにして分割し且つ重畳した上で、偏
光変換して液晶パネルへ入射する光の偏光軸を揃えてい
るので、光源光の光利用効率を高めることができ、投写
画像のコントラストを高めることができる。

【００５１】このように、第１および第２の集光レンズ
によって小面積に縮められて形成された光源像の位置で
偏光変換が行われるため、偏光変換手段を小型にできる
とともに小型の被照射面に対して入射光線の平行性を高
めることができる。また、複数の光源像が形成されるそ
れぞれの位置でそれぞれの光源像の大きさに合わせた反
射面により偏光変換を行うことができるため、小型の偏
光変換手段によって確実に偏光変換を行うことができ
る。

【００５２】以上説明したように、エネルギーが集中す
る光源像は偏光分離方向において３個であり、その中心
の光源像は両側に２つに分離される形で偏光変換され、
両端の光源像はさらにその外側に展開する形で偏光変換
される構成であるため、偏光分離手段である偏光分離膜
９ａ、９ｃおよび反射手段である反射膜１０ａ、１０ｃ
を小型にできる。従って、隣の光源像との隙間が小さく
ても偏光変換が可能となり偏光変換効率を高めることが
できる。さらに、小さい面積で光源像を分離し偏光変換
ができるため、アークサイズの大きい高出力光源の使用
による高輝度化や断面積の小さいグラスロッド（光束分
割手段）の使用による高照度比化も可能となる。なお、
前述したようにエネルギーのほとんどが９個の光源像に
集中しているため、偏光分離膜９ｂ、９ｄおよび反射膜
１０ｂ、１０ｄはその外側の光源像を救済する目的から
それぞれの反射膜の大きさを制限する必要がないため、
その部分における偏光変換効率も高めることができる。

【００５３】液晶パネル８は電気光学装置の一例であっ
て、ツイステッドネマチック型、水平配向型、垂直配向
型、強誘電型など偏光板を必要とする液晶を用いた場合
は、図示しない一対の偏光板の間に液晶パネル８を介在
させて構成する。また、高分子分散型などの光散乱型の
液晶の場合は、偏光板を用いずに液晶パネルだけ配置す
る。液晶パネル８は、複数の画素がマトリクス状に配置
されており、各画素毎にその画素の表示情報に応じた電
圧を電気光学装置である液晶に印加して、各画素毎に出
射光量を可変させて入射光の変調を行う。液晶パネル８
が透過型液晶パネルである場合には、入射側と反対側か
ら光出射され、その変調光により画像表示がなされる。
先に述べたように、グラスロッド３の断面形状は液晶パ
ネル８の画素領域に応じた相似形状であるため、この出
射面での光束の断面形状も画素領域と相似形状となり、
集光レンズ５により照射された光は液晶パネル８の画像
領域とほぼ一致又は包含するように照射すると、光の利
用効率は高くできる。

【００５４】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、グラスロッド３の内面反射を利用することによって
インテグレーションをするため、光束の広がりが少なく
小型の液晶パネル等の電気光学装置に対しても比較的平
行性の高い照明を、高効率かつ高照度比で行うことがで
きる。

【００５５】（照明装置の第２の実施形態）図６は、本
発明の照明装置の第２の実施形態における偏光変換手段
を示す図である。

【００５６】なお、これ以降の説明において、第１の実
施形態と同様の構成要素については同一符号を付けて説
明を省略する。

【００５７】本実施形態におけるＰＢＳ偏光変換アレイ
７は、入射する光束を偏光軸が互いに略直交する２つの
直線偏光（Ｐ偏光，Ｓ偏光）光束に分離し互いに異なる
方向（例えば略直交す方向）に出射させるための偏光分
離手段である偏光分離膜１４（１４ａ、１４ｂ、１４
ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ）と、各偏光分離膜１４に
よってそれぞれ反射された他方の偏光（Ｓ偏光）光束ま
たは偏光分離膜１４によって透過された一方の偏光（Ｐ
偏光）光束を反射し、偏光分離膜１４を透過した一方の
偏光（Ｐ偏光）光束または反射された他方の偏光（Ｓ偏
光）光束の進行方向に揃えるための反射手段である反射
膜１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１
５ｆ）と、入射する他方の偏光（Ｓ偏光）光束の偏光軸
を回転して一方の偏光（Ｐ偏光）光束に合わせるための
偏光軸回転手段である１／２波長板１６（１６ａ、１６
ｂ、１６ｃ、１６ｄ）と、本来の光路を経由せずにＰＢ
Ｓ偏光変換アレイを出射する光束を遮蔽するための遮光
手段である遮光板１７（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７
ｄ）と、それらの間隙を埋めてアレイを形成する複数の
プリズム１８とから形成される。第１の実施形態におけ
るＰＢＳ偏光変換アレイとの違いは、全ての偏光分離膜
１４および反射膜１５の大きさが等しい点にある。ま
た、遮光板１７が反射膜１５への入射面だけでなく特定
の偏光分離膜１４ｃ、１４ｆへの入射面にも存在する点
にある。さらに、１／２波長板１６も偏光分離膜１４あ
るいは反射膜１５のいずれか一方の出射面のみに存在す
るのではなく、特定の両者の出射面に配置される点にあ
る。なお、第１の実施形態におけるＰＢＳ偏光変換アレ
イと同様に、偏光分離膜１４および反射膜１５は、いず
れか一つのプリズムの斜面に形成されその膜を介して対
向するプリズムの斜面と接着により接合される。

【００５８】このように構成されたＰＢＳ偏光変換アレ
イは、集光レンズ４，５によって集光される前記の３次
光源像Ｇ３１，Ｇ３２がその入射面近傍に形成され、偏
光分離膜１４ａ、１４ｂ、１４ｄ、１４ｅおよび反射膜
１５ｂ、１５ｅに入射するように、３次元光源像Ｇ３
１，Ｇ３２光束の光路中に配置され、例えば、偏光分離
膜１４ａに入射した光束（３次元光源像Ｇ３１の光束）
のうちのＰ偏光光束は光束Ｐ１として透過し、反射され
たＳ偏光光束は反射膜１５ａでさらに反射され前述の光
束Ｐ１と進行方向を揃えられ、１／２波長板１６ａを透
過することによってその偏光面が略９０゜回転されＰ偏
光光束に変換されて光束Ｐ２として射出される。偏光分
離膜１４ｂに入射した光束（３次元光源像Ｇ３２の光
束）も同様に光束Ｐ３、Ｐ４として射出される。しかし
反射膜１５ｂに直接入射した光束（３次元光源像Ｇ３２
の光束）の挙動は違い、反射膜１５ｂによって反射され
た光束は偏光分離膜１４ｃによってＰ偏光光束とＳ偏光
光束に分離され、反射されたＳ偏光光束は１／２波長板
１６ｂによってその偏光面が９０°回転されＰ偏光光束
に変換されて光束Ｐ５として射出され、偏光分離膜１４
ｃを透過したＰ偏光光束は反射膜１５ｃで反射されて前
述の光束Ｐ５と進行方向を揃えられ光束Ｐ６として射出
される。

【００５９】また、偏光分離膜１４ｄ，反射膜１５ｄ，
１／２波長板１６ｃによる偏光変換と、偏光分離膜１４
ｅ，反射膜１５ｅ，１／２波長板１６ｄによる偏光変換
と、反射膜１５ｅ，偏光分離膜１４ｆ，１／２波長板１
６ｄ，反射板１５ｆによる偏光変換とは、前述の光軸を
挟んで対称となる位置での偏光変換と同様になる。この
ように、結果的には、射出される全ての光束はＰ偏光光
束に揃えられる。

【００６０】以上の説明および図６より明らかなよう
に、本実施形態によれば、全ての反射面の大きさを揃え
ることにより、偏光変換手段の薄型化が可能になる。ま
た、各反射膜の大きさが揃うためＰＢＳ偏光変換アレイ
の製造も容易になる。なお、遮光板１７は、反射膜１５
ａ、１５ｄへの不要光の進入を防ぐ遮光板１７ａ、１７
ｃと、偏光分離膜１４ｃ、１４ｆと反射膜１５ｃ、１５
ｆへの不要光の進入を防ぐ遮光板１７ｂ、１７ｄより構
成される。また、１／２波長板１６は本実施形態で説明
した位置に限らず、全ての出射光をＳ偏光光束に揃える
ように配置しても構わない。

【００６１】また、Ｐ偏光とＳ偏光を入れ替えた構成に
しても構わない。

【００６２】（照明装置の第３の実施形態）図７は、本
発明による照明装置の第３の実施形態における偏光変換
手段を示す図である。

【００６３】なお、これ以降の説明において、第１の実
施形態と同様の構成要素については同一符号を付けて説
明を省略する。

【００６４】本実施形態におけるＰＢＳ偏光変換アレイ
７は、集光レンズ４，５により集光されて入射する光束
を偏光軸が互いに略直交する２つの直線偏光（Ｐ偏光，
Ｓ偏光）光束に分離し互いに異なる方向（例えば略直交
する方向）に出射させるための偏光分離手段である偏光
分離膜１９（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ）と、各偏光分離
膜１９によってそれぞれ反射された他方の偏光（Ｓ偏
光）光束を反射し、偏光分離膜１９を透過した一方の偏
光（Ｐ偏光）光束の進行方向に揃えるための反射手段で
ある反射膜２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）と、入射す
る他方の偏光（Ｓ偏光）光束の偏光軸を回転して一方の
偏光（Ｐ偏光）光束に合わせるための偏光軸回転手段で
ある１／２波長板２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）と、
偏光分離膜１９を経由せずに反射膜２０に入射する光束
を遮蔽するための遮光手段である遮光板２２（２２ａ、
２２ｂ、２２ｃ）と、それらの間隙を埋めてアレイを形
成する複数のプリズム２３とから形成される。第１およ
び第２の実施形態におけるＰＢＳ偏光変換アレイとの違
いは、全ての偏光分離膜１９および反射膜２０の大きさ
が等しく、その反射方向が等しい点にある。なお、第１
および第２の実施形態におけるＰＢＳ偏光変換アレイと
同様に、偏光分離膜１９および反射膜２０は、いずれか
一つのプリズムの斜面に形成されその膜を介して対向す
るプリズムの斜面と接着により接合される。

【００６５】このように構成されたＰＢＳ偏光変換アレ
イは、前記の３次光源像がその入射面近傍に形成され、
偏光分離膜１９ａ、１９ｂ、１９ｃに入射するように３
次元光源像の光束の光路中に配置され、例えば、偏光分
離膜１９ａに入射した光束のうちのＰ偏光光束は光束Ｐ
１として透過し、反射されたＳ偏光光束は反射膜２０ａ
でさらに反射され前述の光束Ｐ１と進行方向を揃えら
れ、１／２波長板２１ａを透過することによってその偏
光面が略９０゜回転されＰ偏光光束に変換されて光束Ｐ
２として射出される。偏光分離膜１９ｂおよび１９ｃに
ついても同様であり、偏光分離膜１９ｂ，反射膜２０
ｂ，１／２波長板２１ｂによる偏光変換と、偏光分離膜
１９ｃ，反射膜２０ｃ，１／２波長板２１ｃによる偏光
変換は、偏光分離膜１９ａ，反射膜２０ａ，１／２波長
板２１ａによる偏光変換と同様に行われる。結果的には
射出される全ての光束はＰ偏光光束に揃えられる。

【００６６】以上の説明および図７より明らかなよう
に、本実施形態によれば、全ての反射面の方向を揃える
ことにより、偏光変換手段の構成および作用が簡略化さ
れる。従って、全ての素子を積層したバルク部材から４
５゜斜め方向に切断することによりＰＢＳ偏光変換アレ
イを製造するような簡単な製造が可能になる。なお、遮
光板２２は、反射膜２０ａ、２０ｂ、２０ｃへの不要光
の進入を防ぐ位置に配置される。また、１／２波長板２
１は本実施形態で説明した位置に限らず、全ての出射光
をＳ偏光光束に揃えるように配置しても構わない。

【００６７】また、Ｐ偏光とＳ偏光を入れ替えた構成に
しても構わない。

【００６８】（照明装置の第４の実施形態）図８は、本
発明による照明装置の第４の実施形態における偏光変換
手段を示す図である。

【００６９】なお、これ以降の説明において、第１の実
施形態と同様の構成要素については同一符号を付けて説
明を省略する。

【００７０】本実施形態では、第１の実施形態において
説明したＰＢＳ偏光変換アレイ７を一例に挙げて説明を
するが、その他の実施形態において説明したＰＢＳ偏光
変換アレイ７に対しても適用可能である。

【００７１】本実施形態におけるＰＢＳ偏光変換アレイ
７の先に説明した実施形態におけるそれとの違いは、１
／２波長板２４（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ）が偏光分離
膜９を透過したＰ偏光光束の光路上に配置される点と、
一部のＳ偏光光束の出射光路上に偏光分離膜９と反射膜
１０とによって本来の光路から外れた光束を被照射面に
向けて偏向するための偏向手段である偏向プリズム２５
（２５ａ、２５ｂ）を配置した点にある。すなわち、Ｐ
ＢＳ偏光変換アレイ７はグラスロッド３の出射面上の照
明情報を液晶パネル８上に結像するための集光レンズ５
の後段に配置されるため、そこで偏光分離膜９によって
反射された光束は偏向分離膜９と隣の反射膜１０との距
離分光路が偏心され、集光レンズ５の本来の光路から外
れることになる。従って、ＰＢＳ偏光変換アレイ７から
出射される光束の少なくとも最外出射面に偏向プリズム
２５を接合することにより、その出射面から出射される
光の偏心分を偏向手段である偏向プリズム２５で補正す
るわけである。

【００７２】偏向プリズム２５ａ、２５ｂはプリズム１
３と同じ材質であり、それに入射する光束の進行方向を
液晶パネル８に近づくように偏向する方向に斜面が形成
されている。すなわち、偏向分離膜９ｂによって反射さ
れ反射膜１０ｂによって進路を変えられた光束は、偏向
プリズム２５ａがない場合には破線２６のような光路を
通るところを偏向プリズム２５ａの屈折作用によって実
線２７の方向に補正するものである。従って、本実施形
態によれば、液晶パネル８の外側に漏れてしまう光束の
方向を補正し液晶パネル８に入射させることができるた
め、液晶パネル８への入射効率を高めることができる。

【００７３】なお、偏向手段の構成は本実施形態に限ら
ず、少なくとも最も外側から出射する光束を反射する反
射膜１０ｂおよび１０ｄの設置角度を変えて、そこで反
射する光束の方向を補正するようにして、この反射膜に
本実施形態で説明した偏向プリズム２５の機能を併せ持
たせても構わない。また、反射膜１０ａ、１０ｃの出射
面上にも偏向プリズムを設けても構わない。さらに、本
実施形態では１／２波長板２４ａ、２４ｃと偏向プリズ
ム２５ａ、２５ｂとの積層を避けるために１／２波長板
２４の設置位置を偏光分離膜９の透過光路上にしたが、
その反射光路上でも構わない。

【００７４】このように本実施形態の構成は、第１の実
施形態だけでなく、他の実施形態のＰＢＳ偏光変換アレ
イ７における外側から出射される光束の光路中に同様に
偏向手段を配置することにより、液晶パネルへ照射する
光を増やすことができる。

【００７５】（照明装置の第５の実施形態）図９は、本
発明による照明装置の第５の実施形態を示す図である。

【００７６】なお、これ以降の説明において、第１の実
施形態と同様の構成要素については同一符号を付けて説
明を省略する。

【００７７】本実施形態の特徴は、第１の実施形態のお
けるグラスロッド（光束分割手段）３の入射面上に入射
光を制限するための開口手段であるアパーチャを設けた
点にある。図９（ａ）には透過する開口が円形の円形ア
パーチャ２８を、図９（ｂ）には開口が矩形の矩形アパ
ーチャ２９を示した。各図の斜線図への入射光はアパー
チャにより遮光される。

【００７８】このように、グラスロッド３の入射面にア
パーチャを設けることはそこに形成される１次光源像Ｇ
１を小さくすることと等価である。前述したように２次
および３次光源像の大きさは１次光源像の大きさに依存
するため、本実施形態によればＰＢＳ偏光変換アレイ７
が配置される位置の３次光源像の各々の大きさを小さく
することができる。従って、各３次光源像間の間隔（図
４におけるｙ１、ｚ１）が広がるために、ＰＢＳ偏光変
換アレイ７への不要な光の進入を低減させることがで
き、遮光板をなくすこともできる。つまり、ＰＢＳ偏光
変換アレイ７に入射する光束の間隔が狭いと、入射面に
遮光板を配置して偏光変換できない入射面に光入射しな
いように対処が必要となると共にそこでの光損失が起こ
るが、光束の間隔が広がれば光束自体である程度の光分
離ができるようになるので、光損失が少なくなり、場合
によっては遮光板が不要となる。

【００７９】またその間隔の特に、図９（ｂ）に示した
ような矩形アパーチャ２９によれば、偏光変換のための
スペースが必要なＹ軸方向のみにアパーチャとしての作
用をさせることができるため、矩形アパーチャ２９部の
透過効率を維持しながら、３次光源像の分離性能を高め
ることができる。

【００８０】（投写型表示装置の実施形態）図１０は、
本発明による照明装置を用いた投写型表示装置の実施形
態の全体の構成を示す図である。本実施形態の投写型表
示装置では、前述した照明装置の各実施形態のいずれか
の照明装置を用いることができる。

【００８１】すでに説明したように、本発明の照明装置
ではグラスロッド３の出射面上の照明情報（出射面の形
状に沿って出射される光束）が集光レンズ５により相似
拡大されて液晶パネル８を照明することになる。従っ
て、液晶パネル８やグラスロッド３断面の大きさにもよ
るが、偏光変換手段であるＰＢＳ偏光変換アレイ７と液
晶パネル８または集光レンズ６（集光レンズ６は入射光
を平行化して液晶パネル８に照射する）との間には、拡
大率に応じた空間が生じる。当然のことながら、この距
離が大きくなるほど集光レンズ５による共役比が増大す
るため液晶パネル８への入射光線の平行性は高まること
になる。本実施形態においては、この空間を利用し光源
光を複数の色光に分光する分光手段であるダイクロイッ
クミラー３０を配置した。

【００８２】ダイクロイックミラー３０は、赤色光、緑
色光、青色光を選択的に反射または透過する互いに異な
る波長選択反射膜がそれぞれ形成され、互いに所定の角
度を有して配置された３枚のダイクロイックミラー３０
Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂを備えている。例えば、ダイクロイ
ックミラー３０Ｒは、赤色光を反射し、緑色光、青色光
を透過するミラーである。ダイクロイックミラー３０Ｇ
は、ダイクロイックミラー３０Ｒを透過した緑色光、青
色光をさらに分離するミラーであって、緑色光を反射し
て、青色光を透過する。ダイクロイックミラー３０Ｂ
は、ダイクロイックミラー３０Ｇを透過した青色光を反
射するミラーである。各ダイクロイックミラー３０Ｒ、
３０Ｇ、３０Ｂは、互いに所定の角度を持って配置され
ており、反射された光はそれぞれ異なる方向から液晶パ
ネル８に入射する。本実施形態では液晶パネル８入射前
に集光レンズ６を透過しその屈折作用を受けるが、光束
の分離状態は保たれる。なお、ダイクロイックミラー３
０は３枚のダイクロイックミラーとしているが、光学的
に最後のミラー（３０Ｂ）は全反射ミラーでもよく、少
なくとも２つのダイクロイックミラーを用いれば分光手
段は構成できる。また、ダイクロイックミラーでなくと
も波長選択反射膜が形成されたプリズムに置き換えても
よい。また、赤色光、緑色光、青色光の色光の分光の順
序はいずれでも構わない。

【００８３】図１１は、図１０における液晶パネル８の
部分断面図である。液晶パネル８は、分光手段により分
光された各色光束をそれぞれ対応する画素に集光するた
めのマイクロレンズアレイ３３を備えたアクティブマト
リクス液晶パネルであり、それらの前後には不図示の一
対の偏光板が配置される。液晶パネル８は、２枚の硝子
等の透明基板３４、３５の間にツイステッドネマチック
（ＴＮ）液晶３６が封入され、一方の基板３４には共通
電極３７および不要光を遮光するためのブラックマトリ
クス３８等が形成され、他方の基板３５には画素電極３
９、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）４０等が形成され、ＴＦＴ４０を介して画素電極３
９に電圧が印加されると共通電極３７との間に挟まれた
液晶３６が駆動される構成である。なお、他方の基板３
５には、複数の走査線と複数のデータ線が交差して配置
され、その交差部付近にＴＦＴ４０がゲートを走査線、
ソースをデータ線、ドレインを画素電極３９に接続して
配置される。そして、走査線には順次選択電圧が印加さ
れ、それに応じてオンした水平方向の画素のＴＦＴ４０
を介して各画素の駆動電圧が画素電極３９に書き込まれ
る。ＴＦＴ４０は非選択電圧の印加によりオフとなり印
加された駆動電圧を図示されない蓄積容量等に保持す
る。液晶パネルの開口部（ブラックマトリクス３８の開
口部）に相当する領域に画素電極３９は配置され、ＴＦ
Ｔ４０と画素電極３９（必要に応じて画素電極に接続さ
れた蓄積容量）により各画素が構成される。なお、液晶
３６はＴＮだけでなく、強誘電型や反強誘電型、この他
水平配向型、垂直配向型、高分子分散型など種々用いる
ことが可能である。

【００８４】また、エッチング等により硝子板上に形成
されたマイクロレンズアレイ３３と一方の基板３４と
が、低屈折率の樹脂層（接着剤）４１を介して互いに接
着されている。マイクロレンズアレイ３３の単位レンズ
（レンズの凸部または凹部）は、液晶パネル８の水平方
向（走査線方向）の画素ピッチの３倍に相当するピッチ
を有し、ダイクロイックミラー３０を異なる角度で反射
して出射する赤色光、緑色光、青色光がマイクロレンズ
アレイ３３の各単位レンズに異なる角度で入射し、この
各単位レンズにより赤色光、緑色光、青色光がそれぞれ
水平方向に隣接して単位レンズと対応する３つの画素の
画素電極３９付近に集光されるようになる。マイクロレ
ンズアレイ３３の各単位レンズは、各色光をこのレンズ
と対応する３つの隣接画素の画素電極に入射光を集光す
るような焦点距離を有する。図においては、液晶パネル
に対して略直進して入射される緑色光Ｇはマイクロレン
ズアレイ３３の単位レンズにより画素電極３９Ｇに集光
されてそのまま出射される。一方、ダイクロイックミラ
ー３０Ｒと３０Ｂが３０Ｇに対して有する角度に対応し
た角度で、緑色光Ｇに対して互いに対称に入射される赤
色光Ｒと青色光Ｂは、単位レンズにより画素電極３９Ｒ
と３９Ｂにそれぞれ集光され、緑色光Ｇと対称な角度を
もって出射される。なお、ダイクロイックミラー３０で
の分光の順序が異なれば、それに応じて図１１に示され
る液晶パネル８への色光の入射位置も異なる。

【００８５】上記のようにして液晶パネル８の画素電極
３９に対して集光した各光束は、液晶パネル８に印加さ
れた信号に応じた変調を受けて出射し、投写手段である
投写レンズ３１によって前方のスクリーン３２上に拡大
投写される。隣接する３つの画素により変調された３つ
の色光は、以上の過程においてスクリーン３２上では同
位置に重なるように投写される。なお、本投写型表示装
置は、スクリーン３２を背面から投写するリア型でも、
前面から投写するフロント型でも構わない。

【００８６】本実施形態によれば、比較的平行性が高く
照度比の高い照明光を用いることにより、照度比が高く
明るい投写画像を得ることができる。また、本実施形態
で説明したような、照明光に高い平行性が要求される単
板型の投写型表示装置を高輝度、高照度比で実現するこ
とができる。その際、ダイクロイックミラー３０をＰＢ
Ｓ偏光変換アレイ７と液晶パネル８との間に配置したの
で、インテグレーションおよび偏光変換の終わった照明
光に対して原色光への分離が確実に行われその後の分光
の乱れも少ない。さらに、ダイクロイックミラー３０に
よって光路を折り曲げるため、図１０に示すように光学
系を小型化することができる。

【００８７】なお、本実施形態は単板型の投写型表示装
置に限られるものではなく、分光手段により分光された
３つの色光に対してそれぞれ変調手段となる液晶パネル
を用いた３板式の投写型表示装置に対しても適応可能で
ある。また、液晶パネルは透過型に限定されず、画素電
極を反射電極とした反射型の液晶パネルでも構わない。

【００８８】さらに、光変調する電気光学装置として、
反射ミラーを各画素毎に設けて、画像信号に応じて反射
ミラーでの反射角を切換えて変調するミラーデバイス
（例えばテキサスインスツルメント社の開発したデジタ
ルミラーデバイス（ＤＭＤ）のようなもの）において
も、そのデバイスに光源光を照射する照明装置として本
発明を適用することができる。

【００８９】（変形形態）以上説明した実施形態に限定
されることなく、本発明の趣旨を変更しない範囲で種々
の変形や変更が可能である。

【００９０】例えば、画素の配列順序はマイクロレンズ
の中心に緑色光の画素を配置する場合について説明した
が、その中心に赤色光または青色光の画素を配置しても
構わない。

【００９１】また、グラスロッドは中実のものについて
説明したが、中空（外枠が硝子等から構成される反射面
で中心が空洞の角柱。この場合は各反射面で光反射す
る。）のライトパイプでも構わない。また、硝子製のロ
ッドでなくとも、樹脂製のロッドしても構わない。

【００９２】また、各図で説明したＳ偏光とＰ偏光は、
逆であっても構わない。

【００９３】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明の照
明装置によれば、比較的小型の光学系により、被照射面
への入射光線の平行性を維持しながら、明るく照度比の
高い照明光を得ることができる。また、その照明装置を
用いることによって、明るく照度比の高い画像投写の可
能な投写型表示装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による照明装置の第１の実施形態を示
す図。

【図２】 本発明による照明装置のグラスロッドによる
光束分割の説明図。

【図３】 本発明による照明装置による３次光源像の形
成の説明図。

【図４】 本発明による照明装置による３次光源像の正
面図。

【図５】 本発明による照明装置の第１の実施形態にお
ける偏光変換手段を示す図。

【図６】 本発明による照明装置の第２の実施形態にお
ける偏光変換手段を示す図。

【図７】 本発明による照明装置の第３の実施形態にお
ける偏光変換手段を示す図。

【図８】 本発明による照明装置の第４の実施形態にお
ける偏光変換手段を示す図。

【図９】 本発明による照明装置の第５の実施形態を示
す図。

【図１０】 本発明による投写型表示装置の実施形態を
示す図。

【図１１】 本発明による投写型表示装置の液晶パネル
の説明図。

【符号の説明】

１ ランプ ２ 楕円リフレクタ ３ グラスロッド ４ 集光レンズ ５ 集光レンズ ６ 集光レンズ ７ ＰＢＳ偏光変換アレイ ８ 液晶パネル ９ 偏光分離膜 １０ 反射膜 １１ １／２波長板 １２ 遮光板 １３ プリズム ２８ 円形アパーチャ ２９ 矩形アパーチャ ３０ ダイクロイックミラー ３１ 投写レンズ ３２ スクリーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H099 AA12 BA09 CA01 DA05 5C060 AA00 BA04 BB13 BC01 BD02 BE05 BE10 EA01 GA02 GB06 HC01 HC12 HC20 HD02

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源手段と、該光源手段からの光を集光
   する第１の集光手段と、前記集光された光を入射面より
   入射し内面反射させて出射面に出射するグラスロッド
   と、該グラスロッドから出射される光束を被照射面に対
   して集光する第２の集光手段と、前記グラスロッドと前
   記被照射面との間に配置され、前記グラスロッドから出
   射される光束を偏光軸が互いに略直交する２つの直線偏
   光光束に分離し一方の光束を他方の光束の直線偏光軸に
   変換する偏光変換手段とを有することを特徴とする照明
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の照明装置において、前
   記第２の集光手段は、前記グラスロッドと前記被照射面
   との間において、前記グラスロッドから出射された光束
   を集光し複数の光源像を形成し、前記偏光変換手段は前
   記複数の光源像が形成される位置の近傍に配置されるこ
   とを特徴とする照明装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の照明装置において、前
   記偏光変換手段は、前記グラスロッドから出射される光
   束を偏光軸が互いに略直交する２つの直線偏光光束に分
   離し互いに異なる方向に出射させる複数の偏光分離手段
   と、該分離した一方の光束を他方の光束の進行方向に揃
   える複数の反射手段と、該分離した一方の光束を他方の
   光束の直線偏光軸に変換する複数の偏光軸回転手段とか
   ら構成されることを特徴とする照明装置。
4. 【請求項４】 光源手段と、該光源手段からの光を集光
   させ１次光源像を形成する第１の集光手段と、前記１次
   光源像からの光束を内面反射によって複数の光束に分割
   して射出し複数の２次光源像を形成する光束分割手段
   と、該光束分割手段の出射面の照明情報を被照射面に結
   像する第２の集光手段と、前記光束分割手段と前記被照
   射面との間に配置され、前記光束分割手段から出射され
   る光束を偏光軸が互いに略直交する２つの直線偏光光束
   に分離し一方の光束を他方の光束の直線偏光軸に変換す
   る偏光変換手段とを有することを特徴とする照明装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の照明装置において、前
   記第２の集光手段は、前記光束分割手段と前記被照射面
   との間において、前記複数の２次光源像を集光し複数の
   ３次光源像を形成し、前記偏光変換手段は前記複数の３
   次光源像が形成される位置の近傍に配置されることを特
   徴とする照明装置。
6. 【請求項６】 請求項４に記載の照明装置において、前
   記偏光変換手段は、前記光束分割手段から出射される光
   束を偏光軸が互いに略直交する２つの直線偏光光束に分
   離し互いに異なる方向に出射させる複数の偏光分離手段
   と、該分離された一方の光束を他方の光束の進行方向に
   揃える複数の反射手段と、該分離された一方の光束を他
   方の光束の直線偏光軸に変換する複数の偏光軸回転手段
   とから構成されることを特徴とする照明装置。
7. 【請求項７】 請求項３または請求項６に記載の照明装
   置において、前記偏光分離手段は、前記複数の光源像の
   中で前記偏光分離が行われる方向において中心となる光
   源像が互いに離反する２つの方向に反射される構成を含
   むことを特徴とする照明装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の照明装置において、前
   記中心となる光源像のための偏光分離手段および反射手
   段の反射面の大きさが、中心以外の光源像のための偏光
   分離手段および反射手段の反射面の大きさより小さいこ
   とを特徴とする照明装置。
9. 【請求項９】 請求項７に記載の照明装置において、前
   記中心となる光源像のための偏光分離手段および反射手
   段の反射面の大きさが、中心以外の光源像のための偏光
   分離手段および反射手段の反射面の大きさと等しいこと
   を特徴とする照明装置。
10. 【請求項１０】 請求項３または請求項６に記載の照明
    装置において、前記偏光分離手段は、前記複数の偏光分
    離手段により分離された２つの直線偏光光束のいずれか
    の反射方向が全て同方向となるように構成されることを
    特徴とする照明装置。
11. 【請求項１１】 請求項３または請求項６に記載の照明
    装置において、前記偏光変換手段の、前記反射手段によ
    って反射され出射する光束の出射面に、出射光の進行方
    向を変える偏向手段をさらに有することを特徴とする照
    明装置。
12. 【請求項１２】 請求項１に記載の照明装置において、
    前記グラスロッドの入射面に入射光を制限する開口手段
    をさらに有することを特徴とする照明装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の照明装置におい
    て、前記開口手段は、前記偏光変換手段の偏光分離方向
    で入射光を制限する開口を有することを特徴とする照明
    装置。
14. 【請求項１４】 請求項４に記載の照明装置において、
    前記光束分割手段の入射面に入射光を制限する開口手段
    をさらに有することを特徴とする照明装置。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の照明装置におい
    て、前記開口手段は、前記偏光変換手段の偏光分離方向
    で入射光を制限する開口を有することを特徴とする照明
    装置。
16. 【請求項１６】 請求項３または請求項６に記載の照明
    装置において、前記偏光変換手段の入射側に配置され、
    該偏光変換手段への入射光の一部を遮蔽する遮光手段を
    さらに有することを特徴とする照明装置。
17. 【請求項１７】 請求項３または請求項６に記載の照明
    装置において、前記偏光軸回転手段は１／２波長板であ
    ることを特徴とする照明装置。
18. 【請求項１８】 請求項１ないし請求項１７のいずれか
    に記載の照明装置と、該照明装置からの光束を複数の原
    色光に分離する分光手段と、該分光手段からの光束を変
    調する電気光学装置と、該電気光学装置によって変調さ
    れた光を投写する投写手段とを備えることを特徴とする
    投写型表示装置。
19. 【請求項１９】 請求項１８に記載の投写型表示装置に
    おいて、前記分光手段は、前記偏光変換手段と前記電気
    光学装置との間に配置されることを特徴とする投写型表
    示装置。