JPH05257085A - 照明光学系 - Google Patents
照明光学系Info
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- JPH05257085A JPH05257085A JP4086553A JP8655392A JPH05257085A JP H05257085 A JPH05257085 A JP H05257085A JP 4086553 A JP4086553 A JP 4086553A JP 8655392 A JP8655392 A JP 8655392A JP H05257085 A JPH05257085 A JP H05257085A
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- JP
- Japan
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- light
- light source
- illumination
- optical system
- reflected
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
- G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光源からの各偏光成分を有効に利用でき、か
つ均一な照明が得られるような照明光学系を得る。 【構成】 照明光学系の、光源と、光源からの光を２つ
の偏光方向に分離する偏光分離手段と、分離された偏光
の一方を光源側に戻す第１の反射光学部材と、集光光学
系とを、前記第１の反射光学部材による戻り光の光源像
は前記集光光学系の光軸に対して垂直方向に光源から離
れた位置に結合するよう配置する。
つ均一な照明が得られるような照明光学系を得る。 【構成】 照明光学系の、光源と、光源からの光を２つ
の偏光方向に分離する偏光分離手段と、分離された偏光
の一方を光源側に戻す第１の反射光学部材と、集光光学
系とを、前記第１の反射光学部材による戻り光の光源像
は前記集光光学系の光軸に対して垂直方向に光源から離
れた位置に結合するよう配置する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば液晶プロジェク
タ等に用いられる偏光照明光学系に関するものである。
タ等に用いられる偏光照明光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液晶プロジェクタ等には、直線偏光を供
給する照明装置が必要であるが、従来のこの種の装置の
光学系は、例えば図１３、１４、１５に示すような構成
であった。図１３に示す照明光学系は、光源１００と、
コンデンサーレンズ１０１とλ／４板１０２と、偏光ビ
ームスプリッタ（以下、ＰＢＳと記す）１０３と、平面
ミラー１０４とから構成されている。
給する照明装置が必要であるが、従来のこの種の装置の
光学系は、例えば図１３、１４、１５に示すような構成
であった。図１３に示す照明光学系は、光源１００と、
コンデンサーレンズ１０１とλ／４板１０２と、偏光ビ
ームスプリッタ（以下、ＰＢＳと記す）１０３と、平面
ミラー１０４とから構成されている。
【０００３】光源１００からのランダム偏光は、コンデ
ンサーレンズ１０１によって概略平行光となり、λ／４
板１０２を透過し、ＰＢＳ１０３に入射する。ここで、
入射した光のうちＳ偏光成分が反射され、ＰＢＳ１０３
の上方に照明光として射出される。一方、Ｐ偏光は、Ｐ
ＢＳ１０３を透過した後、ミラー１０４によって反射さ
れ、再びＰＢＳ１０３を透過する。さらにλ／４板１０
２を透過することによって円偏光となり、コンデンサー
レンズ１０１によって光源１００に集光する。
ンサーレンズ１０１によって概略平行光となり、λ／４
板１０２を透過し、ＰＢＳ１０３に入射する。ここで、
入射した光のうちＳ偏光成分が反射され、ＰＢＳ１０３
の上方に照明光として射出される。一方、Ｐ偏光は、Ｐ
ＢＳ１０３を透過した後、ミラー１０４によって反射さ
れ、再びＰＢＳ１０３を透過する。さらにλ／４板１０
２を透過することによって円偏光となり、コンデンサー
レンズ１０１によって光源１００に集光する。
【０００４】戻り光の一部は光源１００によって反射さ
れ、この反射戻り光は、再びコンデンサーレンズ１０１
およびλ／４板１０２を透過し、Ｓ偏光となった後ＰＢ
Ｓ１０３で反射されて上方に照明光として射出される。
また、光源１００から照明側と逆方向に射出された光
は、凹面鏡１０５を配置して反射することによって利用
できる。
れ、この反射戻り光は、再びコンデンサーレンズ１０１
およびλ／４板１０２を透過し、Ｓ偏光となった後ＰＢ
Ｓ１０３で反射されて上方に照明光として射出される。
また、光源１００から照明側と逆方向に射出された光
は、凹面鏡１０５を配置して反射することによって利用
できる。
【０００５】図１４に示す照明系は、放電型ランプを光
源１１０として用いたものである。光源１１０からの光
は、放物面鏡１１１によって概略平行光となり、位相板
１１２を透過し、ＰＢＳ１１３に入射する。ＰＢＳ１１
３に入射した光のうちＳ偏光成分は反射され、上方に照
明光として射出される。Ｐ偏光成分はＰＢＳ１１３を透
過した後ミラー１１４で反射され、再びＰＢＳ１１３を
透過し、位相板１１２を透過することによって直線偏光
の方向が変化したり、円偏光となる。
源１１０として用いたものである。光源１１０からの光
は、放物面鏡１１１によって概略平行光となり、位相板
１１２を透過し、ＰＢＳ１１３に入射する。ＰＢＳ１１
３に入射した光のうちＳ偏光成分は反射され、上方に照
明光として射出される。Ｐ偏光成分はＰＢＳ１１３を透
過した後ミラー１１４で反射され、再びＰＢＳ１１３を
透過し、位相板１１２を透過することによって直線偏光
の方向が変化したり、円偏光となる。
【０００６】この偏光光は、放物面鏡１１１によって一
回反射された後光源１１０部に向う。光源１１０部で一
部が吸収され、その他吸収されなかった光は、透過、ま
たは散乱されて再び放物面鏡１１１で反射され、位相板
１１２を透過し、Ｓ偏光成分はＰＢＳ１１３で反射され
て照明光となる。
回反射された後光源１１０部に向う。光源１１０部で一
部が吸収され、その他吸収されなかった光は、透過、ま
たは散乱されて再び放物面鏡１１１で反射され、位相板
１１２を透過し、Ｓ偏光成分はＰＢＳ１１３で反射され
て照明光となる。
【０００７】また、図１５に示した照明系においては、
光源１２０からの光は、コンデンサーレンズ１２１によ
って概略平行光となってＰＢＳ１２３に入射し、Ｓ偏光
成分は反射されて上方へ照明光となって射出される。Ｐ
ＢＳを透過したＰ偏光成分は反射部材１２４と位相板１
２５を設けることによって、Ｓ偏光となって上方へ射出
される。
光源１２０からの光は、コンデンサーレンズ１２１によ
って概略平行光となってＰＢＳ１２３に入射し、Ｓ偏光
成分は反射されて上方へ照明光となって射出される。Ｐ
ＢＳを透過したＰ偏光成分は反射部材１２４と位相板１
２５を設けることによって、Ｓ偏光となって上方へ射出
される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の照明系では、以下のような問題点があり不
充分であった。例えば、図１３で示した照明系では、戻
り円偏光の光源１００による反射が乱反射であるため、
反射方向はランダムであり、かつ偏光状態も乱れ、戻っ
てきた偏光成分を有効に利用することができないという
問題がある。
ような従来の照明系では、以下のような問題点があり不
充分であった。例えば、図１３で示した照明系では、戻
り円偏光の光源１００による反射が乱反射であるため、
反射方向はランダムであり、かつ偏光状態も乱れ、戻っ
てきた偏光成分を有効に利用することができないという
問題がある。
【０００９】図１４で示した照明系では、戻ってきた光
は放電型ランプの光源１２０部でかなり吸収されるた
め、光量損失が生じる。さらに、この照明系では、戻り
光が放物面鏡１１１によって２回反射されるため、位相
板１２３を透過した時点で戻り光のほとんどをＳ偏光と
するのは困難であり、やはり光量損失が大きくなってし
まう。
は放電型ランプの光源１２０部でかなり吸収されるた
め、光量損失が生じる。さらに、この照明系では、戻り
光が放物面鏡１１１によって２回反射されるため、位相
板１２３を透過した時点で戻り光のほとんどをＳ偏光と
するのは困難であり、やはり光量損失が大きくなってし
まう。
【００１０】また図１５で示した照明系では、２つの照
明成分として別個に射出されるので、有効な光量利用が
できないとともに、照明ムラが発生しやすいという問題
があった。また、被照明物体までの距離をある程度必要
とするという問題もあった。本発明は、上記問題を解消
し、光源からの各偏光成分を有効に利用することができ
ると共に、均一な照明が得られるような照明光学系を得
ることを目的とする。
明成分として別個に射出されるので、有効な光量利用が
できないとともに、照明ムラが発生しやすいという問題
があった。また、被照明物体までの距離をある程度必要
とするという問題もあった。本発明は、上記問題を解消
し、光源からの各偏光成分を有効に利用することができ
ると共に、均一な照明が得られるような照明光学系を得
ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明に係る照明光学系では、光源
と、光源からの光を２つの偏光方向に分離する偏光分離
手段と、該偏光分離手段によって分離された偏光の一方
を反射して光源側に戻す第１の反射光学部材と、該第１
の反射光学部材による戻り光の偏光を変える偏光素子
と、前記光源と前記第１の反射光学部材との間に設けら
れた集光光学系と、戻り偏光を反射し再び前記偏光素子
へ入射させる第２の反射光学部材とを有し、前記光源
と、偏光分離手段と、第１の反射光学部材と、集光光学
系とが、前記第１の反射光学部材による戻り光の光源像
を、前記集光光学系の光軸に対して垂直方向に前記光源
又は該光源の共役位置から離れた位置に結像するように
配置されている。
め、請求項１に記載の発明に係る照明光学系では、光源
と、光源からの光を２つの偏光方向に分離する偏光分離
手段と、該偏光分離手段によって分離された偏光の一方
を反射して光源側に戻す第１の反射光学部材と、該第１
の反射光学部材による戻り光の偏光を変える偏光素子
と、前記光源と前記第１の反射光学部材との間に設けら
れた集光光学系と、戻り偏光を反射し再び前記偏光素子
へ入射させる第２の反射光学部材とを有し、前記光源
と、偏光分離手段と、第１の反射光学部材と、集光光学
系とが、前記第１の反射光学部材による戻り光の光源像
を、前記集光光学系の光軸に対して垂直方向に前記光源
又は該光源の共役位置から離れた位置に結像するように
配置されている。
【００１２】また、請求項２に記載の発明に係る照明光
学系では、請求項１に記載の照明光学系において、前記
第２の反射光学部材が、前記戻り光による光源像の結像
位置に配置されるものである。
学系では、請求項１に記載の照明光学系において、前記
第２の反射光学部材が、前記戻り光による光源像の結像
位置に配置されるものである。
【００１３】また、請求項３に記載の発明に係る照明光
学系では、請求項１に記載の照明光学系において、前記
第２の反射光学部材が、前記戻り光を反射し、再び前記
集光光学系の光軸に対して垂直方向に前記光源から離れ
た位置に光源像を結像するよう配置されるものである。
学系では、請求項１に記載の照明光学系において、前記
第２の反射光学部材が、前記戻り光を反射し、再び前記
集光光学系の光軸に対して垂直方向に前記光源から離れ
た位置に光源像を結像するよう配置されるものである。
【００１４】また、請求項４に記載の発明に係る照明光
学系では、請求項１に記載の照明光学系において、前記
光源から照明方向とは逆方向に射出された光による光源
像を、前記集光光学系の光軸に対して垂直方向に前記光
源から離れた位置に結像させる第３の反射光学部材を設
けた。
学系では、請求項１に記載の照明光学系において、前記
光源から照明方向とは逆方向に射出された光による光源
像を、前記集光光学系の光軸に対して垂直方向に前記光
源から離れた位置に結像させる第３の反射光学部材を設
けた。
【００１５】また、請求項５に記載の発明に係る照明光
学系では、請求項１に記載の照明光学系において、前記
偏光素子をλ／４板とした。
学系では、請求項１に記載の照明光学系において、前記
偏光素子をλ／４板とした。
【００１６】
【作用】本発明は、光源と光源からの光を２つの偏光方
向に分離する偏光分離手段と、分離された偏光の一方を
光源側に戻す第１の反射光学部材と、集光光学系とを、
前記第１の反射光学部材による戻り光の光源像が前記集
光光学系の光軸に対して垂直方向に光源又は該光源の共
役位置から離れた位置に結像するよう配置してなる照明
光学系であるため、前記戻り光が光源部で吸収された
り、偏光状態が乱されたりする結果生じる光量損失や、
照明ムラ等が低減される。
向に分離する偏光分離手段と、分離された偏光の一方を
光源側に戻す第１の反射光学部材と、集光光学系とを、
前記第１の反射光学部材による戻り光の光源像が前記集
光光学系の光軸に対して垂直方向に光源又は該光源の共
役位置から離れた位置に結像するよう配置してなる照明
光学系であるため、前記戻り光が光源部で吸収された
り、偏光状態が乱されたりする結果生じる光量損失や、
照明ムラ等が低減される。
【００１７】また、本発明では、光源から照明方向と逆
方向に射出された光を、前記集光光学系の光軸に対して
垂直方向に光源から離れた位置に結像し、照明光とする
ようるよう第３の反射光学部材を設けることによって、
さらに光源からの光を有効に利用することを可能とす
る。
方向に射出された光を、前記集光光学系の光軸に対して
垂直方向に光源から離れた位置に結像し、照明光とする
ようるよう第３の反射光学部材を設けることによって、
さらに光源からの光を有効に利用することを可能とす
る。
【００１８】
【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。図１
は、本発明の第１の実施例を示すものであり、光源１と
して放電型ランプを用いた照明光学系である。光源１か
らの光は、楕円鏡７によって一度結像し、コンデンサレ
ンズ２に入射する。ここで概略平行光となった光は、λ
／４板を透過してＰＢＳ４に入射し、Ｓ偏光成分は反射
されて上方に照明光として射出される。
は、本発明の第１の実施例を示すものであり、光源１と
して放電型ランプを用いた照明光学系である。光源１か
らの光は、楕円鏡７によって一度結像し、コンデンサレ
ンズ２に入射する。ここで概略平行光となった光は、λ
／４板を透過してＰＢＳ４に入射し、Ｓ偏光成分は反射
されて上方に照明光として射出される。
【００１９】Ｐ偏光成分はＰＢＳ４を透過したのち第１
反射部材５によって反射され再びＰＢＳ４を透過する。
さらにλ／４板３を透過して円偏光となった光は、コン
デンサレンズ２によって、第１の結像位置からコンデン
サレンズ２の光軸に対して垂直方向に離れた位置に再び
光源像を結像する。この結像点に配置された第２の反射
部材６により、戻り円偏光は反射され再びコンデンサレ
ンズ２およびλ／４板３を透過し、Ｓ偏光となってＰＢ
Ｓ４で反射され偏光照明光として上方へ射出される。
反射部材５によって反射され再びＰＢＳ４を透過する。
さらにλ／４板３を透過して円偏光となった光は、コン
デンサレンズ２によって、第１の結像位置からコンデン
サレンズ２の光軸に対して垂直方向に離れた位置に再び
光源像を結像する。この結像点に配置された第２の反射
部材６により、戻り円偏光は反射され再びコンデンサレ
ンズ２およびλ／４板３を透過し、Ｓ偏光となってＰＢ
Ｓ４で反射され偏光照明光として上方へ射出される。
【００２０】このような構成によって、戻り偏光成分が
有効に利用できるだけでなく、光源１からの直接照明光
と戻り光による照明光とが近接しているので照明の均一
性も高くなる。
有効に利用できるだけでなく、光源１からの直接照明光
と戻り光による照明光とが近接しているので照明の均一
性も高くなる。
【００２１】図２は、本発明の第２の実施例であり、光
源１１として白熱ランプを用いた照明光学系を示すもの
である。光源１１からの光は、コンデンサレンズ１２透
過し、概略平行光となってλ／４板１３を通りＰＢＳ１
４へ入射する。該ＰＢＳ１４においてＳ偏光成分は反射
されて上方へ偏光照明光として射出される。
源１１として白熱ランプを用いた照明光学系を示すもの
である。光源１１からの光は、コンデンサレンズ１２透
過し、概略平行光となってλ／４板１３を通りＰＢＳ１
４へ入射する。該ＰＢＳ１４においてＳ偏光成分は反射
されて上方へ偏光照明光として射出される。
【００２２】一方Ｐ偏光成分はＰＢＳ１４を透過し、第
１の反射部材１５で反射され、再びＰＢＳ１４、λ／４
板１３を透過し、円偏光となる。この戻り円偏光は、コ
ンデンサレンズ１２によって光源１１部より、コンデン
サレンズ１２の光軸に対して垂直方向に離れた位置に光
源像を結像し、該結像点に配置された第２の反射部材１
６によって反射される。この戻り反射光は、再びコンデ
ンサレンズ１２、λ／４板１３を透過し、Ｓ偏光となっ
てＰＢＳ１４で反射され、照明光として上方へ射出され
る。
１の反射部材１５で反射され、再びＰＢＳ１４、λ／４
板１３を透過し、円偏光となる。この戻り円偏光は、コ
ンデンサレンズ１２によって光源１１部より、コンデン
サレンズ１２の光軸に対して垂直方向に離れた位置に光
源像を結像し、該結像点に配置された第２の反射部材１
６によって反射される。この戻り反射光は、再びコンデ
ンサレンズ１２、λ／４板１３を透過し、Ｓ偏光となっ
てＰＢＳ１４で反射され、照明光として上方へ射出され
る。
【００２３】ここで、第１反射部材１５を光源１１によ
って丁度ケーラー照明される位置に配置すれば、光源１
１からの直接照明光と戻り光による照明光とが、共に第
１反射部材１５と共役な面１５’の同一領域を照射する
ため、照明は効率的となる。
って丁度ケーラー照明される位置に配置すれば、光源１
１からの直接照明光と戻り光による照明光とが、共に第
１反射部材１５と共役な面１５’の同一領域を照射する
ため、照明は効率的となる。
【００２４】図３は、第３の実施例を示すものであり、
第１の実施例と同様の構成において、第１反射部材２５
として円錐状ミラー、第２反射部材として輪帯状ミラー
２６を用いた照明光学系である。光源２１からの光は、
楕円鏡２７によって一度結像し、コンデンサレンズ２２
に入射する。ここで概略平行光となった光は、λ／４板
２３を透過してＰＢＳ２４に入射し、Ｓ偏光成分は反射
されて上方に照明光として射出される。
第１の実施例と同様の構成において、第１反射部材２５
として円錐状ミラー、第２反射部材として輪帯状ミラー
２６を用いた照明光学系である。光源２１からの光は、
楕円鏡２７によって一度結像し、コンデンサレンズ２２
に入射する。ここで概略平行光となった光は、λ／４板
２３を透過してＰＢＳ２４に入射し、Ｓ偏光成分は反射
されて上方に照明光として射出される。
【００２５】Ｐ偏光成分はＰＢＳ２４を透過したのち円
錐状第１反射部材２５によって反射され断面リング状光
束となって再びＰＢＳ４を透過する。さらにλ／４板２
３を透過して円偏光となった光は、コンデンサレンズ２
２によって、第１結像点を中心とした光軸回りにリング
状に再び結像する。この結像位置に配置された輪帯状第
２反射部材２６によって戻り光は反射され、再びコンデ
ンサレンズ２２、λ／４板２３を透過し、Ｓ偏光となっ
てＰＢＳ２４で反射され、照明光として上方へ射出され
る。
錐状第１反射部材２５によって反射され断面リング状光
束となって再びＰＢＳ４を透過する。さらにλ／４板２
３を透過して円偏光となった光は、コンデンサレンズ２
２によって、第１結像点を中心とした光軸回りにリング
状に再び結像する。この結像位置に配置された輪帯状第
２反射部材２６によって戻り光は反射され、再びコンデ
ンサレンズ２２、λ／４板２３を透過し、Ｓ偏光となっ
てＰＢＳ２４で反射され、照明光として上方へ射出され
る。
【００２６】図中に示した戻り光線ａ，ｂは第２反射部
材２６で反射されることによって互いに入れ替わる。こ
のような本実施例の構成では、全体が回転対称であるの
で照明ムラがさらに低減できる。また、ここでは第１反
射部材２５として円錐状のものを用いたが、これに限ら
ず角錐状や二次曲面等が考えられる。さらに凸面に限ら
ず凹面であってもかまわない。また、第２反射部材２６
は光軸に垂直な平面とは限らない。
材２６で反射されることによって互いに入れ替わる。こ
のような本実施例の構成では、全体が回転対称であるの
で照明ムラがさらに低減できる。また、ここでは第１反
射部材２５として円錐状のものを用いたが、これに限ら
ず角錐状や二次曲面等が考えられる。さらに凸面に限ら
ず凹面であってもかまわない。また、第２反射部材２６
は光軸に垂直な平面とは限らない。
【００２７】さらに、図中に示したごとく、ＰＢＳ２４
からの射出光路にフライアイレンズ９を設けることによ
って、照明の均一性を高めることができる。この場合、
フライアイレンズ９の入射面をコンデンサレンズ２２に
対して第１反射部材２５と等しい距離に配置すること、
および第１反射部材２５の斜面の中点反射された光を第
２反射部材２６が垂直に反射するように構成すること
で、最も効率的な照明が可能となる。
からの射出光路にフライアイレンズ９を設けることによ
って、照明の均一性を高めることができる。この場合、
フライアイレンズ９の入射面をコンデンサレンズ２２に
対して第１反射部材２５と等しい距離に配置すること、
および第１反射部材２５の斜面の中点反射された光を第
２反射部材２６が垂直に反射するように構成すること
で、最も効率的な照明が可能となる。
【００２８】図４は、本発明の第４の実施例であり、第
３実施例とほぼ同じ構成において、光源３１として白熱
ランプを用いた照明光学系を示す。光源３１からの光
は、コンデンサレンズ３２Ａによって一度結像し、さら
にコンデンサレンズ３２Ｂによって概略平行光となって
λ／４板３３を透過しＰＢＳ３４に入射する。
３実施例とほぼ同じ構成において、光源３１として白熱
ランプを用いた照明光学系を示す。光源３１からの光
は、コンデンサレンズ３２Ａによって一度結像し、さら
にコンデンサレンズ３２Ｂによって概略平行光となって
λ／４板３３を透過しＰＢＳ３４に入射する。
【００２９】ＰＢＳ３４において、Ｓ偏光成分は反射さ
れ照明光となって上方へ射出され、Ｐ偏光成分は透過し
て円錐状第１反射部材３５で反射され、再びＰＢＳ３
４、λ／４板３３を透過し、円偏光となる。該戻り円偏
光は、コンデンサレンズ３２Ｂによって第１結像点の光
軸回りにリング状に結像し、この結像位置に配置された
輪帯状第２反射部材３６によって反射され、コンデンサ
レンズ３２Ｂ、λ／４板３３、ＰＢＳ３４を介して照明
光となる。
れ照明光となって上方へ射出され、Ｐ偏光成分は透過し
て円錐状第１反射部材３５で反射され、再びＰＢＳ３
４、λ／４板３３を透過し、円偏光となる。該戻り円偏
光は、コンデンサレンズ３２Ｂによって第１結像点の光
軸回りにリング状に結像し、この結像位置に配置された
輪帯状第２反射部材３６によって反射され、コンデンサ
レンズ３２Ｂ、λ／４板３３、ＰＢＳ３４を介して照明
光となる。
【００３０】図５は、本発明の第５の実施例であり、第
４実施例を簡略化した照明光学系を示すものである。１
つのコンデンサレンズ４２を用い、戻り光による光源像
を光源回りにリング状に結像させ、その結像位置に輪帯
状第２反射部材４６を配置した。その他は同様に光源か
らの直接照明光と、戻り偏光成分による照明光とが得ら
れる。
４実施例を簡略化した照明光学系を示すものである。１
つのコンデンサレンズ４２を用い、戻り光による光源像
を光源回りにリング状に結像させ、その結像位置に輪帯
状第２反射部材４６を配置した。その他は同様に光源か
らの直接照明光と、戻り偏光成分による照明光とが得ら
れる。
【００３１】図６は、本発明の第６の実施例であり、第
２反射部材５６を、戻り光を反射して光源５１の回りに
リング状に光源像を結像させるよう配置した照明光学系
を示すものである。ここで第２反射部材は、光源５１部
に球心を有する凹面鏡であり、光源５１に対して照明側
と反対側（図において左側）に配置される。
２反射部材５６を、戻り光を反射して光源５１の回りに
リング状に光源像を結像させるよう配置した照明光学系
を示すものである。ここで第２反射部材は、光源５１部
に球心を有する凹面鏡であり、光源５１に対して照明側
と反対側（図において左側）に配置される。
【００３２】光源５１から射出した光のうち、第１反射
部材５５によって反射された戻り光は、光源５１回りに
リング状に光源像を結像したのち、第２反射部材によっ
て反射され、再び光源５１回りにリング状に光源像を結
像する。この後コンデンサレンズ５２、λ／４板５３、
ＰＢＳ５４を介して照明光として射出される。ここで、
光源から照明側と逆方向に射出された光は、第２反射部
材５６によって光源５１に戻り、一部が照明光として利
用されるという利点もある。
部材５５によって反射された戻り光は、光源５１回りに
リング状に光源像を結像したのち、第２反射部材によっ
て反射され、再び光源５１回りにリング状に光源像を結
像する。この後コンデンサレンズ５２、λ／４板５３、
ＰＢＳ５４を介して照明光として射出される。ここで、
光源から照明側と逆方向に射出された光は、第２反射部
材５６によって光源５１に戻り、一部が照明光として利
用されるという利点もある。
【００３３】図７は、本発明の第７の実施例であり、光
源６１から照明方向と逆方向に射出される光をも照明光
として利用するために第３の反射部材６７を用いる照明
光学系を示す。光源６１から照明側に射出された光およ
び照明側と逆方向に射出され、第３反射部材６７によっ
て反射された光は、コンデンサレンズ６２、λ／４板６
３を透過し、ＰＢＳ６４に入射する。
源６１から照明方向と逆方向に射出される光をも照明光
として利用するために第３の反射部材６７を用いる照明
光学系を示す。光源６１から照明側に射出された光およ
び照明側と逆方向に射出され、第３反射部材６７によっ
て反射された光は、コンデンサレンズ６２、λ／４板６
３を透過し、ＰＢＳ６４に入射する。
【００３４】ＰＢＳ６４において、Ｓ偏光成分は反射さ
れて照明光として上方へ射出され、Ｐ偏光成分は透過し
て第１反射部材６５で反射され、再びＰＢＳ６４、λ／
４板６３を透過し、円偏光となってコンデンサレンズ６
２を透過し、第２反射部材６６で反射される。この後は
前述の実施例と同様にコンデンサレンズ６２、λ／４板
６３、ＰＢＳ６４を介して照明光となる。
れて照明光として上方へ射出され、Ｐ偏光成分は透過し
て第１反射部材６５で反射され、再びＰＢＳ６４、λ／
４板６３を透過し、円偏光となってコンデンサレンズ６
２を透過し、第２反射部材６６で反射される。この後は
前述の実施例と同様にコンデンサレンズ６２、λ／４板
６３、ＰＢＳ６４を介して照明光となる。
【００３５】本実施例においては、光源から照明方向と
逆方向に射出される光も照明光として用いようとするも
のであり、光源光が非常に有効に利用できる。また、本
実施例においては、実施例４のように２つのコンデンサ
レンズを用いる構成としたり、第１反射部材６５および
第２反射部材６６を円錐状のものや角錐状のもをとして
も有効である。また、光源６１、第２反射部材６６、第
３反射部材６７を３次元的に配置することも可能であ
る。
逆方向に射出される光も照明光として用いようとするも
のであり、光源光が非常に有効に利用できる。また、本
実施例においては、実施例４のように２つのコンデンサ
レンズを用いる構成としたり、第１反射部材６５および
第２反射部材６６を円錐状のものや角錐状のもをとして
も有効である。また、光源６１、第２反射部材６６、第
３反射部材６７を３次元的に配置することも可能であ
る。
【００３６】図８は、本発明の第８の実施例であり、前
記第７実施例を改良した照明光学系を示したものであ
る。本実施例においては、光源７１から照明方向に射出
される光と、照明方向と逆方向に射出され第３反射部材
７７によって反射された光とを照明光として利用しよう
とするのは第７実施例と同様であるが、光源７１から照
明方向に射出された光の第２反射部材７５による戻り光
を再び照明側に反射させるのに、第３反射部材７７を兼
用する構成にしたものである。
記第７実施例を改良した照明光学系を示したものであ
る。本実施例においては、光源７１から照明方向に射出
される光と、照明方向と逆方向に射出され第３反射部材
７７によって反射された光とを照明光として利用しよう
とするのは第７実施例と同様であるが、光源７１から照
明方向に射出された光の第２反射部材７５による戻り光
を再び照明側に反射させるのに、第３反射部材７７を兼
用する構成にしたものである。
【００３７】光源７１から照明方向と逆方向に射出され
た光は、第３反射部材によって反射され、コンデンサレ
ンズ７２、λ／４板７３を透過してＰＢＳ７４でＳ偏光
成分が反射されて照明光として上方へ射出される。Ｐ偏
光成分は、ＰＢＳ７４を透過し、第１反射部材７５で反
射され、再びＰＢＳ７４、λ／４板７３、コンデンサレ
ンズ７２を透過し、第２反射部材７６で反射され、コン
デンサレンズ７２、λ／４板７３、ＰＢＳ７４を介して
照明光となる。
た光は、第３反射部材によって反射され、コンデンサレ
ンズ７２、λ／４板７３を透過してＰＢＳ７４でＳ偏光
成分が反射されて照明光として上方へ射出される。Ｐ偏
光成分は、ＰＢＳ７４を透過し、第１反射部材７５で反
射され、再びＰＢＳ７４、λ／４板７３、コンデンサレ
ンズ７２を透過し、第２反射部材７６で反射され、コン
デンサレンズ７２、λ／４板７３、ＰＢＳ７４を介して
照明光となる。
【００３８】図９は、本発明の第９の実施例であり、第
２反射部材と第３反射部材とを同一のもので兼用させて
簡単な構成とした照明光学系を示す。光源８１からの照
明方向へ射出された光および照明方向と逆方向に射出さ
れ、第２反射部材８６で反射された光は、コンデンサレ
ンズ８２、λ／４板８３を透過し、ＰＢＳ８４に入射す
る。ここでＳ偏光成分は反射され照明光として上方へ照
射される。
２反射部材と第３反射部材とを同一のもので兼用させて
簡単な構成とした照明光学系を示す。光源８１からの照
明方向へ射出された光および照明方向と逆方向に射出さ
れ、第２反射部材８６で反射された光は、コンデンサレ
ンズ８２、λ／４板８３を透過し、ＰＢＳ８４に入射す
る。ここでＳ偏光成分は反射され照明光として上方へ照
射される。
【００３９】Ｐ偏光成分は、ＰＢＳ８４を透過し、第１
反射部材８５で反射され、再びλ／４板８３、コンデン
サレンズ８２を介して円偏光となって光源側に戻る。こ
の戻り円偏光は、コンデンサレンズ８２の光軸と垂直方
向に光源８１から離れた位置に光源像を結像し、その後
さらに第２反射部材８６で反射され、コンデンサレンズ
８２、λ／４板８３、ＰＢＳ８４を介して照明光とな
る。
反射部材８５で反射され、再びλ／４板８３、コンデン
サレンズ８２を介して円偏光となって光源側に戻る。こ
の戻り円偏光は、コンデンサレンズ８２の光軸と垂直方
向に光源８１から離れた位置に光源像を結像し、その後
さらに第２反射部材８６で反射され、コンデンサレンズ
８２、λ／４板８３、ＰＢＳ８４を介して照明光とな
る。
【００４０】上記第６〜９の実施例では、第３反射部材
又は第２反射部材によって光源から照明方向と逆方向に
射出された光も照明光として利用するものであるが、第
２、４、５の実施例においても、光源のから照明側と逆
の側に反射ミラーを配置すれば同様に光源光の有効利用
が可能なのは言うまでもない。
又は第２反射部材によって光源から照明方向と逆方向に
射出された光も照明光として利用するものであるが、第
２、４、５の実施例においても、光源のから照明側と逆
の側に反射ミラーを配置すれば同様に光源光の有効利用
が可能なのは言うまでもない。
【００４１】また、以上の実施例においては、照明光と
して、ＰＢＳで反射された偏光成分（実施例中Ｓ偏光）
を用いているが、ＰＢＳで透過される偏光成分（実施例
中ではＰ偏光）を照明光として用いてもよい。図１０
に、ＰＢＳで透過される偏光成分を照明光として用いる
照明光学系の一例を示す。
して、ＰＢＳで反射された偏光成分（実施例中Ｓ偏光）
を用いているが、ＰＢＳで透過される偏光成分（実施例
中ではＰ偏光）を照明光として用いてもよい。図１０
に、ＰＢＳで透過される偏光成分を照明光として用いる
照明光学系の一例を示す。
【００４２】光源９１からの光は楕円鏡９７によって一
度結像し、コンデンサレンズ９２によって概略平行光と
なり、λ／４板９３を透過してＰＢＳ９４へ入射する。
ここで、Ｐ偏光成分はＰＢＳ９４を透過し、照明光とし
てそのまま射出される。一方Ｓ偏光成分は、ＰＢＳ９４
で反射され、上方に配置された第１反射部材９５で反射
され、再びＰＢＳ９４で反射される。
度結像し、コンデンサレンズ９２によって概略平行光と
なり、λ／４板９３を透過してＰＢＳ９４へ入射する。
ここで、Ｐ偏光成分はＰＢＳ９４を透過し、照明光とし
てそのまま射出される。一方Ｓ偏光成分は、ＰＢＳ９４
で反射され、上方に配置された第１反射部材９５で反射
され、再びＰＢＳ９４で反射される。
【００４３】さらにλ／４板９３を透過して円偏光とな
り、コンデンサレンズ９２によって第１結像点から、コ
ンデンサレンズ９２の光軸に対して垂直方向に離れた一
に再び光源像を結像し、其結像一に配置された第２反射
部材９６によって反射され、コンデンサレンズ９２、λ
／４板９３、ＰＢＳ９４を介して照明光として射出され
る。
り、コンデンサレンズ９２によって第１結像点から、コ
ンデンサレンズ９２の光軸に対して垂直方向に離れた一
に再び光源像を結像し、其結像一に配置された第２反射
部材９６によって反射され、コンデンサレンズ９２、λ
／４板９３、ＰＢＳ９４を介して照明光として射出され
る。
【００４４】以上に説明した実施例において、光源又は
光源の共役位置からコンデンサレンズの光軸に対して垂
直方向に離れた位置に、第１反射部材による戻り光の光
源像を結像させるためには、光源を前記光軸よりズレた
位置に配置するだけでなく、第１反射部材の反射面を傾
けて調節する等の手段を用いてもよい。また、図３の実
施例のように他の実施例においても照明光の射出位置に
フライアイレンズを配置して照明の均一性をさらに高め
ることもできる。
光源の共役位置からコンデンサレンズの光軸に対して垂
直方向に離れた位置に、第１反射部材による戻り光の光
源像を結像させるためには、光源を前記光軸よりズレた
位置に配置するだけでなく、第１反射部材の反射面を傾
けて調節する等の手段を用いてもよい。また、図３の実
施例のように他の実施例においても照明光の射出位置に
フライアイレンズを配置して照明の均一性をさらに高め
ることもできる。
【００４５】次に、光源が、離散的で巻きが緩いフィラ
メントのようなものである場合の光源Ｆと第２反射部材
Ｘと戻り光との間の望ましい位置関係を図１１に示し
た。フィラメントＦ’から照明方向へ射出された光Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄの戻り光Ａ’,Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’およびこれ
ら戻り光が第２反射部材Ｘによって反射され再び照明側
に向う光Ａ''，Ｂ''，Ｃ''，Ｄ''の結像位置が、フィラ
メントＦ’間の中間に作られるようにするためには、反
射部材Ｘの光軸とコンデンサレンズＣの光軸とのズレΔ
が、Δ＝（１／４）ｄ （ｄはフィラメントＦ’間の距
離）を満足し、フィラメントの中心と第２反射部材Ｘの
光軸とのズレもΔとなるように配置すればよい。
メントのようなものである場合の光源Ｆと第２反射部材
Ｘと戻り光との間の望ましい位置関係を図１１に示し
た。フィラメントＦ’から照明方向へ射出された光Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄの戻り光Ａ’,Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’およびこれ
ら戻り光が第２反射部材Ｘによって反射され再び照明側
に向う光Ａ''，Ｂ''，Ｃ''，Ｄ''の結像位置が、フィラ
メントＦ’間の中間に作られるようにするためには、反
射部材Ｘの光軸とコンデンサレンズＣの光軸とのズレΔ
が、Δ＝（１／４）ｄ （ｄはフィラメントＦ’間の距
離）を満足し、フィラメントの中心と第２反射部材Ｘの
光軸とのズレもΔとなるように配置すればよい。
【００４６】また、図１２に、光源が離散的で巻きが緩
いフィラメントのようなものである場合の光源ｆと第３
反射部材Ｙとの望ましい位置関係を示した。フィラメン
トｆ’から照明方向と逆方向にに射出された光ｇ，ｈ，
ｉの第３反射部材Ｙによる反射光ｇ’，ｈ’，ｉ’が、
フィラメントｆ’間の隙間をとおって照明方向へ向うよ
うにするには、フィラメントの中心と第３反射部材の光
軸とのズレΔが、 Δ＝（１／４）ｄ （ｄはフィラメ
ントｆ’間の距離）を満足するように配置すればよい。
このような構成は、例えば図６の光源部に組み込むと有
効である。
いフィラメントのようなものである場合の光源ｆと第３
反射部材Ｙとの望ましい位置関係を示した。フィラメン
トｆ’から照明方向と逆方向にに射出された光ｇ，ｈ，
ｉの第３反射部材Ｙによる反射光ｇ’，ｈ’，ｉ’が、
フィラメントｆ’間の隙間をとおって照明方向へ向うよ
うにするには、フィラメントの中心と第３反射部材の光
軸とのズレΔが、 Δ＝（１／４）ｄ （ｄはフィラメ
ントｆ’間の距離）を満足するように配置すればよい。
このような構成は、例えば図６の光源部に組み込むと有
効である。
【００４７】以上に実施例を示した本発明は、液晶プロ
ジェクタの照明装置として用いるだけでなく、例えば自
動車のヘッドライトにも用いることができる。この場
合、照明光が偏光照明であるため、バックミラーに偏光
特性のあるものを用いればまぶしさを低減できるなど、
有効である。また、半導体の製造に用いられる露光装置
用の偏光照明光学系とする場合にも本発明は有効であ
る。例えば図３の実施例において、フライアイの後にメ
インコンデンサレンズを設け、レチクルを照明すればよ
い。
ジェクタの照明装置として用いるだけでなく、例えば自
動車のヘッドライトにも用いることができる。この場
合、照明光が偏光照明であるため、バックミラーに偏光
特性のあるものを用いればまぶしさを低減できるなど、
有効である。また、半導体の製造に用いられる露光装置
用の偏光照明光学系とする場合にも本発明は有効であ
る。例えば図３の実施例において、フライアイの後にメ
インコンデンサレンズを設け、レチクルを照明すればよ
い。
【００４８】
【発明の効果】本発明は以上説明したとおり、従来問題
であった前記戻り光が光源部で吸収されたり、偏光状態
が乱されたりする結果生じる光量損失や、照明ムラ等が
低減され、また、光源から照明方向と逆方向に射出され
た光を照明光として用いるでき、より光源からの光を有
効に利用することが可能となる。
であった前記戻り光が光源部で吸収されたり、偏光状態
が乱されたりする結果生じる光量損失や、照明ムラ等が
低減され、また、光源から照明方向と逆方向に射出され
た光を照明光として用いるでき、より光源からの光を有
効に利用することが可能となる。
【図１】本発明の第１の実施例に係る照明光学系の概略
構成図である。
構成図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る照明光学系の概略
構成図である。
構成図である。
【図３】本発明の第３の実施例に係る照明光学系の概略
構成図である。
構成図である。
【図４】本発明の第４の実施例に係る照明光学系の概略
構成図である。
構成図である。
【図５】本発明の第５の実施例に係る照明光学系の概略
構成図である。
構成図である。
【図６】本発明の第６の実施例に係る照明光学系の概略
構成図である。
構成図である。
【図７】本発明の第７の実施例に係る照明光学系の概略
構成図である。
構成図である。
【図８】本発明の第８の実施例に係る照明光学系の概略
構成図である。
構成図である。
【図９】本発明の第９の実施例に係る照明光学系の概略
構成図である。
構成図である。
【図１０】本発明の第１０の実施例に係る照明光学系の
概略構成図である。
概略構成図である。
【図１１】本発明の第１１の実施例に係る照明光学系の
概略構成図である。
概略構成図である。
【図１２】本発明の第１２の実施例に係る照明光学系の
概略構成図である。
概略構成図である。
【図１３】従来の照明光学系の概略構成図である。
【図１４】従来の照明光学系の概略構成図である。
【図１５】従来の照明光学系の概略構成図である。
１，２１，９１，１１０：放電型ランプ光源 １１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，１００，
１２０：白熱ランプ光源 ２，１２，２２，３２Ａ，３２Ｂ，４２，５２，６２，
７２，８２，９２，１０１，１２１：コンデンサレンズ ３，１３，２３，３３，４３，５３，６３，７３，８
３，９３，１０２：位相板（λ／４板） １１２：位相板 １２５：位相板（λ／２板） ４，１４，２４，３４，４４，５４，６４，７４，８
４，９４，１０３，１１３，１２３：偏光ビームスプリ
ッタ ５，１５，６５，７５，８５，９５，１０４，１１４：
第１反射部材 ２５，３５，４５，５５，：円錐状第１反射部材 ６，１６，５６，６６，７６，９６：第２反射部材 ２６，３６，４６：輪帯状第２反射部材 ７，２７，９７：楕円鏡 ６７，７７：第３反射鏡 ８６：第２反射鏡兼第３反射鏡 １１１：放物面鏡 ９：フライアイレンズ
１２０：白熱ランプ光源 ２，１２，２２，３２Ａ，３２Ｂ，４２，５２，６２，
７２，８２，９２，１０１，１２１：コンデンサレンズ ３，１３，２３，３３，４３，５３，６３，７３，８
３，９３，１０２：位相板（λ／４板） １１２：位相板 １２５：位相板（λ／２板） ４，１４，２４，３４，４４，５４，６４，７４，８
４，９４，１０３，１１３，１２３：偏光ビームスプリ
ッタ ５，１５，６５，７５，８５，９５，１０４，１１４：
第１反射部材 ２５，３５，４５，５５，：円錐状第１反射部材 ６，１６，５６，６６，７６，９６：第２反射部材 ２６，３６，４６：輪帯状第２反射部材 ７，２７，９７：楕円鏡 ６７，７７：第３反射鏡 ８６：第２反射鏡兼第３反射鏡 １１１：放物面鏡 ９：フライアイレンズ
Claims (5)
- 【請求項１】 光源と、光源からの光を２つの偏光方向
に分離する偏光分離手段と、該偏光分離手段によって分
離された偏光の一方を反射して光源側に戻す第１の反射
光学部材と、該第１の反射光学部材による戻り光の偏光
を変える偏光素子と、前記光源と前記第１の反射光学部
材との間に設けられた集光光学系と、戻り偏光を反射し
再び前記偏光素子へ入射させる第２の反射光学部材とを
有し、 前記光源と、偏光分離手段と、第１の反射光学部材と、
集光光学系とが、前記第１の反射光学部材による戻り光
の光源像を、前記集光光学系の光軸に対して垂直方向に
前記光源又は該光源の共役位置から離れた位置に結像す
るように配置されていることを特徴とする照明光学系。 - 【請求項２】 前記第２の反射光学部材が、前記戻り光
による光源像の結像位置に配置されることを特徴とする
請求項１に記載の照明光学系。 - 【請求項３】 前記第２の反射光学部材が、前記戻り光
を反射し、再び前記集光光学系の光軸に対して垂直方向
に前記光源から離れた位置に光源像を結像するよう配置
されることを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。 - 【請求項４】 前記光源から照明方向とは逆方向に射出
された光による光源像を、前記集光光学系の光軸に対し
て垂直方向に前記光源から離れた位置に結像させる第３
の反射光学部材を設けたことを特徴とする請求項１〜３
のいずれか１項に記載の照明光学系。 - 【請求項５】 前記偏光素子がλ／４板であることを特
徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明光学
系。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4086553A JPH05257085A (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | 照明光学系 |
| US08/317,994 US5535054A (en) | 1992-03-11 | 1994-10-04 | Illumination optical system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4086553A JPH05257085A (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | 照明光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05257085A true JPH05257085A (ja) | 1993-10-08 |
Family
ID=13890199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4086553A Pending JPH05257085A (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | 照明光学系 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5535054A (ja) |
| JP (1) | JPH05257085A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001264877A (ja) * | 2000-03-17 | 2001-09-26 | Fujitsu Ltd | 投射型表示装置 |
| JP2004354881A (ja) * | 2003-05-30 | 2004-12-16 | Seiko Epson Corp | 照明装置および投射型表示装置 |
| JP2010245224A (ja) * | 2009-04-03 | 2010-10-28 | Nikon Corp | 照明装置、露光装置、及びデバイス製造方法 |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5934779A (en) * | 1996-07-26 | 1999-08-10 | Eastman Kodak Company | Reflector and a reflector/light source system |
| US5961196A (en) * | 1996-07-26 | 1999-10-05 | Eastman Kodak Company | Flash device for dye transferring |
| JP3146998B2 (ja) * | 1996-09-12 | 2001-03-19 | ウシオ電機株式会社 | 液晶表示素子の配向膜光配向用偏光光照射装置 |
| TW372281B (en) * | 1996-11-25 | 1999-10-21 | Koninkl Philips Electronics Nv | Illumination system and image projection device provided with such an illumination system |
| KR100495322B1 (ko) * | 1996-11-25 | 2005-09-27 | 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | 영상 투사모듈 및 그 모듈을 구비한 영상 투사장치 |
| JPH10186302A (ja) * | 1996-12-27 | 1998-07-14 | Fujitsu Ltd | 表示装置及び偏光光源装置 |
| US6028703A (en) * | 1997-03-14 | 2000-02-22 | Nikon Corporation | High-efficiency polarizing arrangement and projection apparatus using the same |
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| US6064523A (en) * | 1998-06-29 | 2000-05-16 | International Business Machines Corporation | Apparatus for polarization conversion |
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