JPH04230733A - 像の投影のための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、投影のための装置に関
するものであり、これにおいて光は偏光変調器を通過す
ることにより変調され、その偏光変調器は例えばマトリ
クスに配置されている液晶パネルが液晶セルによって構
成されているように、構成されている。本発明の目的は
、特に専門的な器具の分野に限らず、このような投影装
置の発光効果の著しい改良を可能にする新しい構成を提
供することにある。

【０００２】

【従来の技術】マトリクスに配置されている液晶パネル
を用いたふつうの像投影器では、このパネルの各液晶セ
ルが像要素又は画要素に相応する。簡単に言えば、もし
、各像要素が「白」の最大レベル又は「黒」の最大レベ
ルにある場合、セルがいわゆる「オン」状態にあるのか
、或いはいわゆる「オフ」状態にあるのかによって、つ
まり、電場が液晶セルにかかっているかいないのかによ
って、偏光を変移させ或いは変移させずにセルはセルを
通過する光に影響を及ぼす。

【０００３】一般的に、使用されている光は最初は非偏
光型のものである。この光は偏光の直交平面を用いて、
２つの成分を得るためにとられる。これが液晶パネルに
印加される前に、光は与えられた偏光を持つ一方の成分
を取り除く偏光子として知られている装置を通過し、そ
の結果液晶セルの効果と同じように、他方の偏光を持つ
他方の成分のみが取り出される。

【０００４】光はセルを通過後、空間分布の中で両タイ
プの偏光を再び持つこともあり、それは「オン」状態と
「オフ」状態にあるセルの空間分布の関数である。セル
の２つの状態の表示は、偏光解析を行い、その偏光の関
数として２つの成分のうち少なくとも１つに作用するこ
とを可能にする偏光解析手段に、光を通過させることに
よって得られる。

【０００５】本発明においては、この解析手段は、一方
の偏光を伝え、他方を吸収することを可能にし、それは
上述の偏光器のように作動する。

【０００６】上に定義したもののような、偏光解析手段
の過程内に入る装置の中に、偏光分離器として知られ、
その関数が２つの異なるように偏光させられた成分を、
その偏光の関数として異なる方向を持つ２つの光線によ
りはっきりと、分離する装置を引用してもよいことを特
に言及する。

【０００７】前述のような先行技術の投影器の働きにお
いて、光が液晶パネルを通過させられる前に、この光の
２つの偏光のうちの１つが吸収されることになる。これ
は光の５０％の損失であり、さらに、偏光器と解析手段
での伝達損失分が加わる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的の１
つは、例えば液晶パネルのような偏光変調器を使った型
の像投影器で、利用できる光に対する像に用いられる光
の比率を著しく改良することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では、特に光の偏
光の２つの直交成分の利用を可能にする効果を持つ新し
い構成によって目的を達成した。

【００１０】本発明によると、 −光源と −投影されるべき像の関数として光の偏光を変調する偏
光変調器を伴う投影装置から成り立ち、そこで装置はさ
らに、 −偏光分離器が光源と変調器の間に配置され、光をその
偏光の関数として異なる方向を持つ第２光束と第３光束
に分離させることが可能で、偏光変調器にかけられてい
るこれら２本の光束はそこで各々第４光束と第５光束と
いうかたちで現れ、 −偏光変調器に関して、分離器と反対側に配置されてい
る偏光の解析手段は、つまり第４光束と第５光束を受け
て解析する手段で、その上でそれぞれの光束について行
われるべき偏光解析を可能にし、第４光束と第５光束は
投影されるべき像を組みたてるために使われていること
を特徴としている。

【００１１】

【実施例】図１は本発明による像投影器１の模範的な概
略図であり、投影されるべき像の関数として光の偏光を
変調するために、液晶パネル２を用いている。

【００１２】このような変調は、例えばファラデー効果
を使った磁気光学変調器などの、光の偏光を変調する液
晶セルのような他の有効な手段によって成されることは
明らかである。

【００１３】液晶パネル２は、標準的にマトリクスに配
置されたパネルである。このパネル２は例えば行と列に
配列された複数の液晶セルによって構成されていて、例
えばそのセルの行は図の平面に垂直である。図１には、
記述の簡単化のためパネル２はＣ１とＣ２の２つのセル
のみを持つ列のように描いた。

【００１４】この本発明の最初の実施例においては、Ｃ
１とＣ２のセルは９０°ねじれたネマチック型のもので
ある。既に述べたおおよその例において、電場がセルに
かかっていない時、すなわちいわゆる「オフ」状態にあ
る時、Ｃ１とＣ２のセルはそれを横ぎる光の偏光の９０
°の回転を成す。簡単に述べると、セルは「イエスかノ
ーか」のモードで働く、つまり、反対の状態の電場のか
かっている「オン」状態にＣ１とＣ２のセルがある時、
偏光は変移しないということを考慮すべきである。

【００１５】投影器１は光源３を持ち、その光源は、Ｓ
とＰの偏光の直交平面の２つの成分を持つと考えられて
いるいわゆる「偏光していない」光５を放つ。

【００１６】パネル２と光源３は、光源軸上に一列に並
んでいる。前述の例において、光源軸９はその上で投影
対象物７が集まる光軸６と同じである。対象物７は、例
えば（図には示されていないが）表示パネルにその投影
を供給するために、像を形成するのに有用な光を受ける
ために設計される。光５はＳとＰの（矢印で表わされて
いる）の２つの偏光を持つ第１光束を構成する。この第
１光束は、矢印４で示される方向に伝播する。第１光束
５は、対象物７上に光を集束させる集光レンズ８を通り
抜ける。

【００１７】本発明の１つの特徴によると、偏光分離器
１０は、光源３とパネル２の間に、詳しくは集光レンズ
８とパネル２の間に、挿入されている。

【００１８】分離器１０の関数は、下記に図１，２を参
照に述べるように、第１光束５の２つの偏光と異なる角
方向を与えるためのものである。

【００１９】図２は、偏光分離器１０の構造の部分図で
ある。分離器１０は、例えばガラスでできている２枚の
平行な透明板１２，１３から形成される液晶セルを持ち
、液晶１４はその透明板１２と１３の間に包含され、透
明板１２と１３の屈折率ｎ１は例えば１．５である。

【００２０】液晶１４の複屈折の性質は、光源３で放た
れた光の２つの偏向のうち１つだけを偏向させるために
柱状（プリズム）回析格子１１とあいともなって働く。

【００２１】この効果を用いるために、光の伝播の方向
４を考えたとき、第１の板１２は板１２の表面１６にエ
ッチングを施された柱状回析格子１１を持ち、その表面
は液晶１４の方向に向いている。この柱状回析格子は溝
１８の連続により形成され、その溝は、図の平面に直交
に平面として広がり、図には断面図として表わされてい
る。光軸６はガラス板１２，１３の平面と分離器１０全
体を含む平面に対し直交であり、溝１８は、その断面に
そって、面の連続又はのこぎり歯を形成する平面１８を
構成し、これらの平面の各々は、板１２，１３の平面と
傾斜角Ａ１の角度で形成されている。

【００２２】さらに液晶は、例えばＮｏ．２　　５９７
２４９で公開されたフランス特許出願Ｎｏ．８６　　０
５２３９に述べられているような複屈折材料を形成する
。ある意味で、液晶の分子の方向の軸が平面１２，１３
の平面に平行であるということは、標準的である。液晶
は、２つの屈折率ｎ２，ｎ３を持つ。これらの屈折率の
１つｎ２は実質上ガラスの屈折率ｎ１、すなわちこの例
においてはｎ＝１．５に等しく、例えば第１偏光Ｓのよ
うな１つの偏光に適用可能である。他方の屈折率ｎ３は
やや高く（例えば１．７のけた）、この屈折率ｎ３は、
第２偏光Ｐの光線に適用可能である。このような装置は
偏光のうちただ１つのふれを可能にし、偏光Ｐには板と
液晶の界面１２−１４で最も高い屈折率ｎ３がかけられ
る。

【００２３】板１２，１３及び液晶の間で何の屈折率変
移もかけられなかった第１偏光Ｓは、この分離器１０内
でその方向に関する変移なしで、分離器１０を通過し、
光軸６上にある第１平均方向Ｄｍ１に伝播する。

【００２４】これとは対照的に、液晶１４はガラスの屈
折率ｎ１よりも高い屈折率ｎ３を持つため、第２偏光Ｐ
の偏光を持つ入射光線はふれの角Ｕ２によりガラスと液
晶の界面１２−１４で偏光される。傾斜角Ａ１の角度は
屈折率ｎ３の値との組み合わせにより選択され、従って
第２偏光Ｐのふれは対象物７の開口より大きく、この偏
光Ｐから来る光線は下記にさらに明確に説明するように
対象物７の外側に当たる。

【００２５】例えばこのように、集光レンズ８から来て
、各々ＳとＰの偏光と光軸６に平行な平均方向を持って
分離器１０に到達する光線Ｓ′とＰ′の場合、これは板
１２の平面に対して垂直である：例えば平面１８の傾斜
角Ａ１の角度が４５°のけたで、屈折率ｎ３が１．７で
あると仮定すると、偏光Ｓに関し光線Ｓ′は光線Ｓ１と
して分離器から現れ、その平均方向Ｄｍ１は光軸６上で
あり、つまりこの方向は不変であるのに対し、偏光Ｐを
持つ光線Ｐ′は偏差を経て光線Ｐ１として分離器１０か
ら現れ、その平均方向Ｄｍ２は光軸６に関して第１のふ
れの角Ｕ１を形成する。

【００２６】これらの状態のもとで、分離器１０の出力
で、各々光線Ｓ１，Ｐ１で表わされる異なる偏光と異な
る方向を持つ第２光束と第３光束、Ｓ１およびＰ１を見
出すことが可能である；第２光束Ｓ１は偏光Ｓを持つ第
１光束５の偏向しない部分によって表わされ、第３光束
Ｐ１は偏光Ｐを持つ偏向させられた部分によって表わさ
れる。

【００２７】第２偏光Ｐを持つ光線Ｐ′のふれは、第１
のふれの角Ｕ１と逆符号で等しい値を持つ第２のふれの
角Ｕ２にそって、図に示された第３の平均方向Ｄｍ３に
もまた現れることに注意しなければならない。この効果
のため、例えばその方向を、図１，２に示されたものと
反対の方向にするためには、分離器１０を光源３側に板
１３がパネル２側に板１２（柱状回析格子１１を持つ板
）がついているように配置するだけでよく、その結果、
光線Ｐ′はまず最も高い屈折率ｎ３を持つ媒質（液晶）
を横切り、そして低めの屈折率ｎ１を持つ媒質（柱状回
析格子１１を伴う板１２）に出くわす。

【００２８】特に図１をもう１度参照すると、第２と第
３光束Ｓ１及びＰ１は、パネル２つまりこのパネルのセ
ルＣ１及びＣ２に当てられる。セルＣ１及びＣ２が持つ
であろう「オン」と「オフ」の状態の効果を図１で同時
に図解するために、第２のセルＣ２が「オン」状態であ
り、一方第１のセルＣ１が「オフ」状態であると仮定す
る。

【００２９】その結果、偏光Ｓを持つ第２光束Ｓ１に関
して： −第１のセルＣ１を通り抜ける部分に関しては、その偏
光は回転し、偏光Ｐと不変の光軸６に平行な平均方向Ｄ
ｍ１を持つ光線Ｐ２の形でこのセルから現れ、−第２の
セルＣ２を通り抜ける部分に関しては、光軸６に平行な
同じ第１の平均方向Ｄｍ１と、光線Ｓ２に象徴される同
じ偏光Ｓを伴って現れる。

【００３０】Ｐ型偏光を持つ第３光束Ｐ１に関して：−
第１のセルＣ１を横切る部分に関しては、その偏光は回
転し、Ｓ型偏光と同じ第２の平均方向Ｄｍ２を持ちＳ３
に参照される光線に象徴される形で現れ、−第２のセル
Ｃ２を横切る部分に関しては、同じ第２の平均方向Ｄｍ
２とＰ型の同じ偏光を持つ光線Ｐ３に象徴される形で現
れる。

【００３１】このようにパネル２の出力で、以下のこと
がわかる： −まず、平均方向Ｄｍ１を持つ第４光束は、光軸６上に
位置し、各々ＰとＳの偏光を持つ光線Ｐ２，Ｓ２により
形成され、 −次に、第５光束において、その平均方向Ｄｍ２は前述
の光軸６との第１のふれの角Ｕ１を形成する。この第５
光束は、光線又は各々ＰとＳの偏光を持つ光束Ｐ３及び
Ｓ３によって形成される。

【００３２】本発明のこの実施例における１つの特徴は
第２位相分離器２０は、対象物７とパネル２の間に入っ
ていることである。

【００３３】この第２分離器２０は、第１分離器１０と
パネル２と関連しＰ型偏光を持つ光線上にこのふれをも
たらす関数を持ち、このふれは実質上最初のもの（第１
分離器１０によりつくられたもの）のふれと逆方向であ
り等しい値を持ち、それは光軸６に平行に、第１分離器
１０によってすでに偏向させられたいくらかの光線を方
向づけするためである。しかしながら、この第２のふれ
は、「オン」状態にあるセルを通り抜けた偏光Ｐを持つ
光線にのみ施される、つまりこの例においては、第２の
セルＣ２を通り抜けた光線にのみ施される。実際に第２
分離器２０は、第１分離器１０がつくったふれと同じ偏
光を持つ光線を偏向しなければならない。

【００３４】この効果のため、第２分離器２０は第１分
離器１０と同様につくってもよいが、図１に示された例
においては、上文に述べたようにこの分離器１０と逆の
方向づけをするものでなければならない。つまり、伝播
の方向４に、まず板１３が、次に液晶１４が、そして最
後に柱状回析格子１１を含む板１２が配置されている。 第２分離器２０はＳ型偏光には何の効果ももたらさない
が、Ｐ型偏光には効果をもたらす。

【００３５】その結果、偏光Ｓを持つ光線Ｓ３は第２分
離器２０を通り抜け、そこで入力のところでと同じ方向
をもち続けて現れる。つまり、第２の平均方向Ｄｍ２を
持つ光線は、光軸６に対し第１のふれの角Ｕ１と同符号
で等しい値を持つ角度を形成する。そしてこれらの光線
は、第２の平均方向Ｄｍ２を持ち、対象物７の範囲外に
進む第６光束Ｆ６を構成し、したがって、これから投影
されるべき像をくみ立てるのに使われる一部の光は構成
されない。

【００３６】さらに、その偏光もまたＳ型である光線Ｓ
２は第２分離器２０を通り抜ける。光線Ｓ２は、光線Ｓ
４としてそこから現れる：これらの光線４は、光軸６上
に平均方向を持ち、投影されるべき像を形成するために
対象物７に到達するようにその方向を持ち続ける。

【００３７】Ｐ型偏光を持つ光線に関して：

【００３８
】−光線Ｐ２は、第２分離器２０を横切る間、第１分離
器でつくられたふれと反対の方向に偏向される。その結
果、これらの光線は、第７光束Ｆ７を構成する光線Ｐ４
として分離器２０から現れ、その平均方向Ｄｍ３は、第
１のふれの角Ｕ１と等しい値で異符号の第２のふれの角
Ｕ２にそって光軸６からそれる。この光束Ｆ７は対物か
らはずれたところに進み、投影されるべき像をくみ立て
るのに使われる一部の光を構成しない。

【００３９】−光線Ｐ３は、その平均方向Ｄｍ２が光線
Ｐ３が第２分離器２０に到達する前に光軸６からそれて
いて、第２分離器２０の出力部分で光線Ｐ５として表わ
され、その平均方向は光軸６と平行であるように、第１
分離器１０でふれが影響されたのと逆方向にふれの角Ｕ
２だけ、この分離器で偏向させられる。

【００４０】このように、光線又はＰ型偏光を持つ光線
Ｐ５は、第１の平均方向Ｄｍ１を持ち対象物７に到達し
、Ｓ型偏光を持つ光線Ｓ４と共に、それらは両方の偏光
型を持ち、投影されるべき像を形成するのに使われる有
用光束ＦＵを構成する。

【００４１】第６、第７光束Ｆ６、Ｆ７は、像の平均光
レベルが低いときに、高い光の量を表す。

【００４２】本発明の範囲内で、この光の量は、第６、
第７光束Ｓ４、Ｐ４の各々に例えば鏡２１、２２を用い
ることによって再生することができる。そしてこれらの
光束の各々は、上述の経路の逆の経路（図示されていな
い）つまり、第２分離器２０、パネル２、そして第１分
離器１０を連続して通過する経路をとって、光源３の方
向に反射され、反射体（図示されていない）はもちろん
光源３と関連する。

【００４３】図１に参照される例において、２つの分離
器１０、２０は等しくつくられている。それらは、まず
変調器２の上線と下線の位置が、次にその方向づけが異
なる。第１分離器１０の方向づけは、第１板１２（それ
は柱状回折格子１１を持つ）が光源３の方向に向けられ
ているが、一方第２分離器は第１板１２と対照的な方向
づけで、対象物に向けられている。その結果、２つの分
離器１０、２０の間で連続平面１８（柱状回折格子１１
を形成するもの）は平行である。

【００４４】しかしながら、有用光束ＦＵと似た有用光
束と、集合体をつくる手段（図示されていない）による
第６及び第７光束Ｆ６、Ｆ７に似た反対の偏光を持つ２
つの光束を得ることもまた可能であり、そこで、変調器
２を狭む２つの偏光器は、変調器２に関して対称である
柱状回折格子を持つ。

【００４５】例えば、このような集合体において、不変
で変調器２の上線に位置する第１分離器１０と共に、下
線に位置する第２分離器は第２分離器２０のように方向
づけされ、それは柱状回折格子を持ってもよく、例えば
平面１８のようなその平面は、第１偏光器１０の平面１
８に対し平行でない。この場合、第２偏光器から現れ、
投影されるべき像を組み立てるのに使われる有用光束の
軸、すなわちその上に投影対物の中心があわせられる光
軸は、光源軸９に関して角度的にオフセットである。例
えば、その場合には、この有用光束の軸は、どちらかの
側の第６及び第７光束Ｆ６、Ｆ７のような無用光の光束
と共に図１、図２に示されるように第２平均方向Ｄｍ２
のようであり、その角度は第１のふれの角Ｕ１に似てい
て光源軸９とこの有用光束の軸の間にできる。

【００４６】変調器２に関して、両方の柱状回折格子が
対称的に配置されているものを作動させられることは、
次の図４に関する説明の部分で詳しく説明されるような
反射型の集合体にも用いることができる。

【００４７】図３は本発明による１つの実施例に基く投
影器３０の概略図であり、そこで与えられた型の偏光を
持つ光線の反射は第１分離器１０で単独になされる。

【００４８】投影器３０は、光源３、集光レンズ８、第
１分離器１０、及びパネル２を持ち、その構成と動作は
図１の例に示されたものと同じである。図１の場合のよ
うに、光源軸９と光軸は等しい。

【００４９】パネル２の出力部分で、既述の例のように
、第１平均方向Ｄｍ１を持つ光線Ｐ２、Ｓ２により形成
される第４光束Ｆ４と第２平均方向Ｄｍ２を持つ光線Ｐ
３、Ｓ３により形成される第５光束Ｆ５がある。各々の
光束Ｆ４、Ｆ５は両タイプの偏光ＰとＳを持ち、そのう
ちの一方が第１セルＣ１を横切り、他方が第２セルＣ２
を横切る。このように、これらの光束Ｆ４、Ｆ５の各々
をフィルターに通すと、投影されるべき像を組み立てる
ための有用な光である偏光のみが残る。

【００５０】パネル２と対象物３１の間に図３に示され
るように２つの光束Ｆ４、Ｆ５を受けて、第１解析又は
偏光器３２が光束Ｆ４の経路に、第２偏光器３３が光束
Ｆ５の経路に配置されている。第１偏光器３２はＰ型偏
光を吸収し、第２偏光器は、第２対物３１が「オン」状
態にある第２セルＣ２を横切る光線、つまり光線Ｓ２と
Ｐ３によってのみ照らされる方法で、Ｓ型偏光を吸収す
る。

【００５１】図４は、反射モードで働くタイプの投影器
４０への本発明の応用例の概略図である。

【００５２】光は、光源４３と反射体４５により形成さ
れる集合体によりつくられる。光の偏光は、例えばマト
リクスに配置されている型の第２液晶パネル４６によっ
て変調されている。光は、光源軸９上の平均方向Ｄｍ１
０を、光源４３からスクリーン４６に向かって伝播する
。光源軸９は、第２パネル４６の平面に対して垂直な軸
４７と角度Ｕ１０を形成する。

【００５３】図１の例でのように、位相分離器１０（図
２に示されたものと同じ構造を持つ）は、第２パネル４
６と光源４３の間に配置される。

【００５４】主要鏡４８は、分離器１０とこの主要鏡４
８の間に配置されている第２パネル４６のうしろ側に配
置されている。分離器１０、第２パネル４６、及び主要
鏡４８は軸４７上に一列に並んでいて、それは、その上
に投影対物４９がさらに配置されている主要光軸を構成
する：光軸４７は分離器１０の平面、第２パネル４６の
平面、及び主要鏡４８の平面に垂直である。述べられて
いるおおよその例において、視野レンズと呼ばれるレン
ズ５０は対物４９と分離器１０の間の光軸４７上に配置
され、レンズ５０、分離器１０、パネル４６、及び主要
鏡４８の連続的構成から成る集合体を形成するために、
図４に示されるようにレンズ５０は分離器１０に取り付
けられる。レンズ５０の関数が、対物４９のひとみ上に
光源４３の像を再形成する関数を持つことを注意すべき
である。

【００５５】分離器１０は、光源４３から出される光の
偏光Ｐと偏光Ｓの２つの成分に効果を与える。この効果
は、図１と２に示される光源３から来る光になされるも
のと似ている。図４は、各々Ｐ１２とＳ１３に参照され
る、互いに９０°の角度をなすこれら２つの偏光ＰとＳ
を示す。

【００５６】第２パネル４６は複数の液晶セル（図示さ
れていない）を持ち、その液晶セルは慣例的に、それら
が「オフ」又は「オン」の状態にあるのかどうかによっ
てそれらを通り抜ける光の偏光の回転又は非回転をひき
起こす。第２パネル４６は標準型で、第２パネル４６と
第１パネル２の相違は、図１と３を参照に述べると、例
えば反射で動く液晶腕時計でのように第２パネルに含ま
れるセルはたった４５°によって偏光の回転をひきおこ
すという点である。

【００５７】第２パネル４６を通過する光線Ｐ１２とＳ
１３は、まず「オン」状態にあるセルを通り抜ける時、
偏光の回転なしで進む。次に光線が「オフ」状態にある
セルを通り抜ける時、光線が分離器１０の方向で主要鏡
４８に向かって伝播する時には４５°の回転を経、光線
が主要鏡４８から分離器１０の方に向かって伝播する時
には同じセルを通過するためさらに＋４５°の回転が最
初のものに加わる。結果的に、光源４３から来るＰ型偏
光を持つ光線は、光線が主要鏡上での反射の後分離器１
０から現れた時で、もし「オフ」状態にあるセルを通り
抜けて来たならば、Ｓ型偏光を持つ。光源軸９の間、つ
まり（光源４３から来る光の）平均方向Ｄｍ１０と主要
光軸４７の間に形成されるオフセットの角Ｕ１０が、第
１ふれの角Ｕ１（図２に示されている）と等しい値を持
つと仮定すると、偏向Ｐが分離器１０内で偏向されるよ
うに、矢印Ｐ１２で表わされている偏光Ｐを持つ光線は
、その光線が主要光軸４７上の平均方向を持つ第２パネ
ル４６に入り込むという様に、分離器１０内で偏向され
る。そして、偏光Ｐを持つこれらの光線の経路は、「オ
ン」状態にあるセルを通過するのか「オフ」状態にある
セルを通過するのかにより、第２パネル４６内のそれら
の経路によって決定される：

【００５８】−セルが「オン」状態にある場合、偏光Ｐ
を持つこれらの光線は、その位相回転をせずにセルを通
り抜ける。そしてその光線は、主要光軸４７上の、つま
り分離器１０の方に向かっている平均方向で、主要鏡４
８によって反射される。従って、これらの光線は第２パ
ネル４６の２度目の通過をし、それから分離器１０の２
度目の通過をして、そこでそれらは２度目の偏向をされ
、Ｐ１２ａに参照される光線となって現れる。しかしな
がら、これらの光線が連続的に（液晶の）高めの屈折率
とそれから（ガラスの）低めの屈折率に出くわすために
、この第２のふれは、ふれの角Ｕ１０′がオフセット角
Ｕ１０と異符号で等しい値を持つように、前回のふれの
ものとは反対の方向になされる。結果として、像を組み
立てるのに有用な光の一部ではない光線Ｐ１２ａは、光
源軸９上の平均方向Ｄｍ１０′を光源４３に向かって戻
る；

【００５９】−光線が「オフ」状態にあるセルを通り抜
ける時、偏光Ｐを持ち、もとはＰ１２であったこれらの
光線は、その偏光に４５°の回転を受け、それから主要
光軸４７上の平均方向にある主要鏡により反射される。 そしてこれらの光線は、その偏光がさらに４５°の偏光
を受け、全体で９０°になる第２パネル４６の「オフ」
状態にあるセルを２度目の通過をする。つまり、これら
の光線は、それからＳ型の偏光を持つ。これらの光線は
その後、Ｓ型偏光を持つ理由から、偏向されずに分離器
１０を通り抜ける。これらの光線は、主要光軸４７上に
平均方向を持つＳ１２ａに参照される光線として分離器
から現れ、それらは投影されるべき像を組み立てるため
に対物４９により捕えられる。

【００６０】光源４３から来るＳ型偏光を持つ光線Ｓ１
３に関しては、それらはその方向を維持したまま分離器
１０を通り抜け、同じ平均方向Ｄｍ１０を持って第２パ
ネルに入り込む。これらの光線Ｓ１３に関しては、光線
が「オフ」状態にあるセルを通過するのか或いは「オン
」状態にあるセルを通過するのかによって、光線がパネ
ル４６を横切る時、２つの場合を考慮しなければならな
い。

【００６１】−光線が「オン」状態にあるセルを通り抜
ける時、その偏光は変移されず、光軸４７に関して光源
４３と対称的に主要鏡４８によって反射される。光線は
反対方向にパネル４３と分離器１０の２度目の横断をし
、そこで光線はＳ１３ａに参照される光線として現れ、
平均方向Ｄｍ１１を持ち、それは主要光軸４７とは異な
り、光線は光軸４７と光源軸９の間に形成されたオフセ
ット角Ｕ１０と等しい値を持つ角度Ｕ１１を主要光軸４
７との間に形成する。結果的に、これらの光線Ｓ１３ａ
は対物によって捕えられず、伝えられるべき像の組み立
てに用いられない、

【００６２】−光線が「オフ」状態のセルを主要鏡４８
の方に向かって通り抜ける第２のケースの時、その偏光
は４５°回転する。そして主要鏡４８による反射の後、
逆方向へのセルの２度目の横断によりさらに４５°の回
転が加わり全体で９０°の回転となり、これらの光線は
Ｐ型偏光を持つ。これらの光線はまず、分離器１０の方
に向かって主要軸４７に関して光源４３と対称的に、鏡
４８によって反射される。分離器１０においてこれらの
光線がＰ型偏光を持つ理由から、光線はその平均方向が
主要光軸４７となるように、オフセット角Ｕ１０と異符
号で等しい値を持つ角度によって偏向される。Ｐ１３ｂ
に参照されるこれらの光線は、分離器１０から現れ、対
物４９の方向に進む。光線はこの対物４９によって捕え
られ、投影されるべき像の組み立てに用いられる。

【００６３】対物４９の平均方向と異なる平均方向Ｄｍ
１１に沿って分離器１０から現れるＳ型偏光を持つ光線
Ｓ１３ａは、光の無用光束を構成する。この光束は、投
影されるべき像の組み立てに使われないという点で、無
用である。しかしながら、像の平均光水準が低い時、投
影器のピーク輝度を高めるためにこの光を使うことは可
能である。

【００６４】この効果より、この光束を光源４６の方向
に反射させるために、無用光束Ｓ１３ａの経路上に補助
鏡５１を置くことが可能である。このように、全体像が
暗い時、全体の光効率が低いという液晶システムの１つ
の欠点を改善した。

【００６５】

【発明の効果】例えばねじれ構造の液晶セル、伝達での
４５°半波長セル、或いは反射での四分の一波長セルな
どを用いて、本発明の範囲を越えることなく他の例を選
択でき、それには、２つの成分が再結合する前に液晶パ
ネルによって変調させるための、直交する偏光の２成分
の空間分離に使われる位相分離器が備えられている。

【００６６】図１、３、４に示されたような異なる実施
例において、分離器或いは分離器１０、２０は変調器、
つまり液晶マトリクスパネル２、４６に付着されていて
もよく、そして、分離器１０、２０のガラス板１２、１
３は、同時に液晶マトリクスパネル２、４６の壁であっ
てもよいということが、さらに注目されるべき点である
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による像投影器の好ましい実施例の概略
図。

【図２】本発明に使われる偏光分離器の構造の概略図。

【図３】図２に示される１つの偏光分離器を用いた本発
明の一例の図解。

【図４】反射モードで動作する集合体における本発明の
変形の概略図。

【符号の説明】

１　　像投影器 ２　　液晶パネル Ｃ１　　セル Ｃ２　　セル ３　　光源 ４　　第１光束の伝播する方向 ５　　偏光していない光 ６　　光軸 ７　　投影対物 ８　　集光レンズ ９　　光源軸 １０　　（第１）偏光分離器 １１　　柱状（プリズム）回析格子 １２　　透明板 １３　　透明板 １４　　液晶 １６　　表面ｆａｃｅ（板１２の） １８　　溝 Ｕ２　　ふれの角 ２０　　第２位相分離器 ３０　　投影器 ３１　　対物 ３２　　第１偏光器 ３３　　第２偏光器 ４０　　反射モードで働くタイプの投影器４３　　光源 ４５　　反射体 ４６　　第２液晶パネル（スクリーン）４７　　光軸 ４８　　主要鏡 ４９　　投影対物

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光源と、投影されるべき像の関数とし
   て光の偏光を変調する偏光変調器と、 −（偏光分離器が）光源と変調器の間に配置され、光を
   異なる方向を持つ第２光束と第３光束に分離させ、（偏
   光変調器にかけられている）これら２本の光束はそこで
   各々第４光束と第５光束というかたちで現れるような偏
   光分離器と、 −偏光変調器に関して、分離器と反対側に配置され、第
   ４光束と第５光束を受けてその上でそれぞれの光束につ
   いて行われるべき偏光解析を可能にし、第４光束と第５
   光束は投影されるべき像を組みたてるために使われてい
   る、偏光解析手段とを有することを特徴とする像の投影
   のための装置。
2. 【請求項２】　　解析手段が、第４光束と第５光束を受
   け、それによりまず有用な光束を、次に２本の無用な光
   をつくることができる第２偏光分離器を含むことを特徴
   とする請求項１記載の像の投影のための装置。
3. 【請求項３】　　偏光変調器が液晶パネルであることを
   特徴とする請求項１記載の像の投影のための装置。
4. 【請求項４】　　少なくとも１つの位相分離器が、中型
   の複屈折型と連動する柱状回析格子を含むことを特徴と
   する請求項１記載の像の投影のための装置。
5. 【請求項５】　　第１分離器の働く光線と同じ偏光を持
   つ光線に働く第２位相分離器を特徴とする請求項２記載
   の像の投影のための装置。
6. 【請求項６】　　２つの位相分離器が、実質上等しいが
   逆符号の値を持つふれの角に沿って、ふれを発生するこ
   とを特徴とする請求項２記載の像の投影のための装置。
7. 【請求項７】　　光を光源に反射させるために、無用な
   光の少なくとも１つの光束の経路に鏡が配置されている
   ことを特徴とする請求項２記載の像の投影のための装置
   。
8. 【請求項８】　　解析手段が、第４光束と第５光束の各
   々の経路に配置された第１偏光器と第２偏光器を含むこ
   とを特徴とする請求項１記載の像の投影のための装置。
9. 【請求項９】　　偏光器が、お互いに対して９０°の角
   度を持つ偏光を持つ、異なる光の成分を吸収することを
   特徴とする請求項８記載の像の投影のための装置。
10. 【請求項１０】　　反射モードで作動する型であり、位
    相変調器に関して第１位相分離器の反対側に、主要鏡が
    あることを特徴とする請求項１記載の像の投影のための
    装置。
11. 【請求項１１】　　位相分離器、変調器及び主要鏡が主
    要な光軸上に一列に並んでいて、そして光源が、主要光
    軸と共に光源軸上に位置し、ふれの角のものと実質上等
    しい値を持ちそれにそって与えられた偏光の光線が位相
    分離器の中で偏向される角度を構成することを特徴とす
    る請求項１０記載の像の投影のための装置。
12. 【請求項１２】　　さらに補助鏡を配置することによっ
    て、主要光軸に沿って向いていない光の光束の光源方向
    への反射を可能にすることを特徴とする請求項１１記載
    の像の投影のための装置。
13. 【請求項１３】　　２つの位相分離器が、分離器の平面
    に関して、傾斜している面を持つ柱状回析格子を含み、
    そして２つの分離器の前述の面は互いに平行であること
    を特徴とする請求項２記載の像の投影のための装置。
14. 【請求項１４】　　２つの位相分離器が、分離器の平面
    に関して傾斜している面を持つ柱状回析格子を含み、そ
    して２つの分離器の間で、前述の面は実質上偏光変調器
    に関して対称であることを特徴とする請求項２記載の像
    の投影のための装置。