JPH07199120A - 照明装置 - Google Patents
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- JPH07199120A JPH07199120A JP6310567A JP31056794A JPH07199120A JP H07199120 A JPH07199120 A JP H07199120A JP 6310567 A JP6310567 A JP 6310567A JP 31056794 A JP31056794 A JP 31056794A JP H07199120 A JPH07199120 A JP H07199120A
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 放射源から放出された非偏光放射から円偏光
放射への変換効率を最も効率よく行うとともに、これら
の変換を簡単かつ廉価に行う。 【構成】 照明装置７は、非偏光放射ビーム５を発生さ
せる放射源３と、放射ビーム５を二つのサブビームに分
離するコレステリックミラー９〜１４とを具える。合成
円偏光子３５を、放射源３とコレステリックミラー９と
の間に配置する。合成円偏光子３５は、偏光ビームスプ
リッタ４３と、偏光コンバータ５１，５３とを具える。
円偏光サブビームは、画像表示パネル２７，２９，３１
によって変調され、その後投写レンズ系３３を介して画
像が投写される。
放射への変換効率を最も効率よく行うとともに、これら
の変換を簡単かつ廉価に行う。 【構成】 照明装置７は、非偏光放射ビーム５を発生さ
せる放射源３と、放射ビーム５を二つのサブビームに分
離するコレステリックミラー９〜１４とを具える。合成
円偏光子３５を、放射源３とコレステリックミラー９と
の間に配置する。合成円偏光子３５は、偏光ビームスプ
リッタ４３と、偏光コンバータ５１，５３とを具える。
円偏光サブビームは、画像表示パネル２７，２９，３１
によって変調され、その後投写レンズ系３３を介して画
像が投写される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、放射ビームを発生する
放射源と、この放射ビームを、種々の波長を有する少な
くとも二つのサブビームに分離する少なくとも一つのコ
レステリックミラーとを順に具えるカラー画像投写装置
用照明装置に関するものである。
放射源と、この放射ビームを、種々の波長を有する少な
くとも二つのサブビームに分離する少なくとも一つのコ
レステリックミラーとを順に具えるカラー画像投写装置
用照明装置に関するものである。
【０００２】また本発明は、非偏光放射を円偏光サブビ
ームに直接変換するこのような照明装置に用いるのに適
した円偏光子に関するものである。
ームに直接変換するこのような照明装置に用いるのに適
した円偏光子に関するものである。
【０００３】また本発明は、このような照明装置及び円
偏光子を具えるカラー画像投写装置に関するものであ
る。
偏光子を具えるカラー画像投写装置に関するものであ
る。
【０００４】カラー画像投写装置という語は広い意味を
有すると考える必要があり、ビデオ画像、グラフィック
画像、数字情報又はこれらの組み合わせを表示する装置
に用いることができる。
有すると考える必要があり、ビデオ画像、グラフィック
画像、数字情報又はこれらの組み合わせを表示する装置
に用いることができる。
【０００５】
【従来の技術】冒頭で説明したタイプのカラー画像投写
装置に用いるのに適した照明装置は、日本の学術誌応用
物理(Japanese Journal of Applied Physics) の１９９
０年１０月号のｖｏｌ２９，ｎｏ１０の１９７４〜１９
８４頁にＭ．サダト(M.Schadt)及びＪ．ファンフシリン
グ(J.Fuenfschilling)による論文「新しい液晶偏光カラ
ー投写原理」(New Liquid Crystal Polarized Color Pr
ojection Priciple)から既知である。既知の装置に用い
られる照明装置の画像表示パネルは、画像形成素子のよ
うな液晶材料層を有する透過パネルである。この層は、
層に存在する画像情報に応じて入射する放射の偏光状態
を変調する。このために、照明装置から供給されるビー
ムを、画像表示パネルが直線偏光を変調するのに適して
いるか、円偏光を変調するのに適しているかに応じて、
所定の方向に直線偏光するか、又は、所定の偏光回転方
向を有するものとする必要がある。ここで画像表示パネ
ルは、液晶層に偏光子及び検光子を組み合わせたものと
理解されたい。
装置に用いるのに適した照明装置は、日本の学術誌応用
物理(Japanese Journal of Applied Physics) の１９９
０年１０月号のｖｏｌ２９，ｎｏ１０の１９７４〜１９
８４頁にＭ．サダト(M.Schadt)及びＪ．ファンフシリン
グ(J.Fuenfschilling)による論文「新しい液晶偏光カラ
ー投写原理」(New Liquid Crystal Polarized Color Pr
ojection Priciple)から既知である。既知の装置に用い
られる照明装置の画像表示パネルは、画像形成素子のよ
うな液晶材料層を有する透過パネルである。この層は、
層に存在する画像情報に応じて入射する放射の偏光状態
を変調する。このために、照明装置から供給されるビー
ムを、画像表示パネルが直線偏光を変調するのに適して
いるか、円偏光を変調するのに適しているかに応じて、
所定の方向に直線偏光するか、又は、所定の偏光回転方
向を有するものとする必要がある。ここで画像表示パネ
ルは、液晶層に偏光子及び検光子を組み合わせたものと
理解されたい。
【０００６】上記論文に記載された照明装置には、放射
源から放出された「白色の」非偏光放射ビームを画像表
示パネルの個数及び規定された偏光状態に応じて複数の
「有色」サブビームに分離するコレステリックミラー(c
holesteric mirror)が用いられている。したがって、コ
レステリックミラーは二つの役割すなわち色選択と偏光
選択の役割を有する。
源から放出された「白色の」非偏光放射ビームを画像表
示パネルの個数及び規定された偏光状態に応じて複数の
「有色」サブビームに分離するコレステリックミラー(c
holesteric mirror)が用いられている。したがって、コ
レステリックミラーは二つの役割すなわち色選択と偏光
選択の役割を有する。
【０００７】コレステリックミラーは、らせんすなわち
ピッチｐのらせん構造を有する光学的な液晶材料層を具
える。「白色の」非偏光放射ビームがこのようなミラー
に入射されると、分子らせんの回転方向に対応する回転
方向及びらせんのピッチｐに適合した波長を有する円偏
光放射成分は反射され、それに対して反対の回転方向及
び／又はミラーに適合されない波長を有する成分は通過
される。
ピッチｐのらせん構造を有する光学的な液晶材料層を具
える。「白色の」非偏光放射ビームがこのようなミラー
に入射されると、分子らせんの回転方向に対応する回転
方向及びらせんのピッチｐに適合した波長を有する円偏
光放射成分は反射され、それに対して反対の回転方向及
び／又はミラーに適合されない波長を有する成分は通過
される。
【０００８】既知の照明装置では、色分離及び偏光が次
のように行われる。非偏光白色光が、このビームに対し
て４５°の角度で配置された第１のコレステリックミラ
ーに入射される。青色で左回転の円偏光サブビームが平
面鏡に向かって反射される。回転方向はこの平面鏡で右
回転方向に変換され、したがってこのサブビームの回転
方向はもはやコレステリックミラーのらせんに適合せ
ず、その結果サブビームは青色画像表示パネルの方向を
通過する。放射ビームの残りは、青色で、右回転の円偏
光放射成分を選択し、この成分を青色画像表示パネルの
方向に反射する第２のコレステリックミラーを通過す
る。同様にして、緑色及び赤色のサブビームが他のコレ
ステリックミラーによって選択する。
のように行われる。非偏光白色光が、このビームに対し
て４５°の角度で配置された第１のコレステリックミラ
ーに入射される。青色で左回転の円偏光サブビームが平
面鏡に向かって反射される。回転方向はこの平面鏡で右
回転方向に変換され、したがってこのサブビームの回転
方向はもはやコレステリックミラーのらせんに適合せ
ず、その結果サブビームは青色画像表示パネルの方向を
通過する。放射ビームの残りは、青色で、右回転の円偏
光放射成分を選択し、この成分を青色画像表示パネルの
方向に反射する第２のコレステリックミラーを通過す
る。同様にして、緑色及び赤色のサブビームが他のコレ
ステリックミラーによって選択する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】既知の照明装置の欠点
は、左回転の円偏光放射と右回転の円偏光放射との選択
度が必ずしもを十分大きくないため、非偏光放射から円
偏光放射への変換効率は最適にないらないという点であ
る。
は、左回転の円偏光放射と右回転の円偏光放射との選択
度が必ずしもを十分大きくないため、非偏光放射から円
偏光放射への変換効率は最適にないらないという点であ
る。
【００１０】本発明の目的は、放射源から放出された非
偏光放射から円偏光放射への変換効率を最適のものとす
るとともに、この変換を比較的簡単かつ廉価な方法で行
うことができるカラー画像投写装置用照明装置を提供す
ることである。
偏光放射から円偏光放射への変換効率を最適のものとす
るとともに、この変換を比較的簡単かつ廉価な方法で行
うことができるカラー画像投写装置用照明装置を提供す
ることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】このために、本発明の照
明装置は、非偏光放射を円偏光サブビームに直接変換す
る合成円偏光子を、前記放射源とコレステリックミラー
との間の放射ビームの経路中に配置し、前記合成円偏光
子が、前記放射ビームを二つの相互に直交する直線偏光
サブビームに分離する偏光分離ビームスプリッタと、偏
光コンバータとを具え、前記合成円偏光子からの円偏光
サブビームを結合して一つのビームを形成することを特
徴とするものである。
明装置は、非偏光放射を円偏光サブビームに直接変換す
る合成円偏光子を、前記放射源とコレステリックミラー
との間の放射ビームの経路中に配置し、前記合成円偏光
子が、前記放射ビームを二つの相互に直交する直線偏光
サブビームに分離する偏光分離ビームスプリッタと、偏
光コンバータとを具え、前記合成円偏光子からの円偏光
サブビームを結合して一つのビームを形成することを特
徴とするものである。
【００１２】色分離がコレステリックミラーによって行
われるカラー画像投写装置用照明装置内にこのような新
規の偏光子を用いることにより、コレステリックミラー
に入射する放射は、放射源から放出された放射の一部に
吸収が生じることなく既に円偏光されている。さらに、
この変換は単一の構成部分のみによって直接行われ、か
つ、非偏光放射から円偏光放射への変換効率はコレステ
リックミラーの品質に依存しない。このようにして直線
偏光放射から円偏光放射への変換効率が最適化され、し
たがって放射源から放出される放射ビームの強度を最大
に利用することができる。さらにこの場合、上記論文に
記載された６枚のコレステリックミラーの半分のみの大
きさの６枚のコレステリックミラーを用いるだけで十分
であり、したがって製造がより簡単になるとともに製造
コストが相当低減される。さらに、平面鏡を省くことが
できる。上記論文と本発明の両方とも、色ごとに二つの
ビーム部が存在し、これらビーム部は、放射源と投写レ
ンズ系との間で異なる経路長を横切る。本発明による配
置では平面鏡が省かれているので、同一色の二つのビー
ム部間の経路長差が相当小さくなり、したがってＬＣＤ
の照明が改善される。
われるカラー画像投写装置用照明装置内にこのような新
規の偏光子を用いることにより、コレステリックミラー
に入射する放射は、放射源から放出された放射の一部に
吸収が生じることなく既に円偏光されている。さらに、
この変換は単一の構成部分のみによって直接行われ、か
つ、非偏光放射から円偏光放射への変換効率はコレステ
リックミラーの品質に依存しない。このようにして直線
偏光放射から円偏光放射への変換効率が最適化され、し
たがって放射源から放出される放射ビームの強度を最大
に利用することができる。さらにこの場合、上記論文に
記載された６枚のコレステリックミラーの半分のみの大
きさの６枚のコレステリックミラーを用いるだけで十分
であり、したがって製造がより簡単になるとともに製造
コストが相当低減される。さらに、平面鏡を省くことが
できる。上記論文と本発明の両方とも、色ごとに二つの
ビーム部が存在し、これらビーム部は、放射源と投写レ
ンズ系との間で異なる経路長を横切る。本発明による配
置では平面鏡が省かれているので、同一色の二つのビー
ム部間の経路長差が相当小さくなり、したがってＬＣＤ
の照明が改善される。
【００１３】本発明による照明装置の一例は、前記偏光
分離ビームスプリッタは二つの透明部材を具え、これら
の透明部材の間に偏光分離層が存在し、前記偏光コンバ
ータは、前記偏光分離ビームスプリッタの異なる出射面
上で傾斜位置にそれぞれ配置した二つのλ／４板を具え
ることを特徴とするものである。
分離ビームスプリッタは二つの透明部材を具え、これら
の透明部材の間に偏光分離層が存在し、前記偏光コンバ
ータは、前記偏光分離ビームスプリッタの異なる出射面
上で傾斜位置にそれぞれ配置した二つのλ／４板を具え
ることを特徴とするものである。
【００１４】傾斜位置は、λ／４板の軸線及び直線偏光
方向が互いに４５°の角度で延在していることを意味す
る。
方向が互いに４５°の角度で延在していることを意味す
る。
【００１５】通常のλ／４板は直線偏光放射を円偏光放
射に変換し又はその逆を行うが、波長に依存する。この
ために、広帯域又は色消しλ／４板を用いる。これは、
例えば複数層から成り、可視波長範囲内の全ての波長に
対してビーム中の位相回転を行い、直線偏光放射を円偏
光放射に変換し又はその逆を行う透明素子である。色消
しλ／４板は特に、例えばアメリカ合衆国のマサチュー
セッツ州のボストンで開かれた情報ディスプレイ協会(S
ociety for Information Display) のＳＩＤ９２展示ガ
イド(SID 92 Exhibit Guide)において日東電工株式会社
の刊行物「ＳＴＮ−ＬＣＤのＮＲＦ用のリターデーショ
ンフィルム」(Retardation Film for STN-LCDs'NRF) か
ら既知である。
射に変換し又はその逆を行うが、波長に依存する。この
ために、広帯域又は色消しλ／４板を用いる。これは、
例えば複数層から成り、可視波長範囲内の全ての波長に
対してビーム中の位相回転を行い、直線偏光放射を円偏
光放射に変換し又はその逆を行う透明素子である。色消
しλ／４板は特に、例えばアメリカ合衆国のマサチュー
セッツ州のボストンで開かれた情報ディスプレイ協会(S
ociety for Information Display) のＳＩＤ９２展示ガ
イド(SID 92 Exhibit Guide)において日東電工株式会社
の刊行物「ＳＴＮ−ＬＣＤのＮＲＦ用のリターデーショ
ンフィルム」(Retardation Film for STN-LCDs'NRF) か
ら既知である。
【００１６】偏光分離ビームスプリッタは、放射源から
放出された非偏光放射ビームを二つの相互に直交する直
線偏光サブビームに分離する。次いで、両方のサブビー
ムはλ／４板に入射し、円偏光ビームに変換される。λ
／４板を、両方のサブビームが同一の回転方向に円偏光
するように配置することができる。
放出された非偏光放射ビームを二つの相互に直交する直
線偏光サブビームに分離する。次いで、両方のサブビー
ムはλ／４板に入射し、円偏光ビームに変換される。λ
／４板を、両方のサブビームが同一の回転方向に円偏光
するように配置することができる。
【００１７】本発明による照明装置の好適例は、前記偏
光分離ビームスプリッタは二つの透明部材を具え、これ
らの透明部材の間には液晶材料の偏光分離層が存在し、
この材料の分子は、前記非偏光放射ビームの入射平面に
対してほぼ４５°の方位角で、かつ、前記非偏光放射ビ
ームの入射角αと同一の傾斜角で前記偏光分離層に配向
され、前記偏光コンバータが、前記ビームスプリッタか
ら発生する直線偏光サブビームをそれぞれ案内する第３
及び第４の透明部材を具え、これら透明部材はそれぞれ
少なくとも、関連のサブビームが反射すると、前記サブ
ビームの入射平面に平行な偏光方向を有するサブビーム
成分と前記サブビームの入射平面に直交する偏光方向を
有するサブビーム成分との間で位相シフトが生じる反射
面を有し、前記第３及び第４の透明部材の両方の全位相
シフトを９０°とすることを特徴とするものである。
光分離ビームスプリッタは二つの透明部材を具え、これ
らの透明部材の間には液晶材料の偏光分離層が存在し、
この材料の分子は、前記非偏光放射ビームの入射平面に
対してほぼ４５°の方位角で、かつ、前記非偏光放射ビ
ームの入射角αと同一の傾斜角で前記偏光分離層に配向
され、前記偏光コンバータが、前記ビームスプリッタか
ら発生する直線偏光サブビームをそれぞれ案内する第３
及び第４の透明部材を具え、これら透明部材はそれぞれ
少なくとも、関連のサブビームが反射すると、前記サブ
ビームの入射平面に平行な偏光方向を有するサブビーム
成分と前記サブビームの入射平面に直交する偏光方向を
有するサブビーム成分との間で位相シフトが生じる反射
面を有し、前記第３及び第４の透明部材の両方の全位相
シフトを９０°とすることを特徴とするものである。
【００１８】光学系では、放射ビームが内部全反射する
際に、ビームの入射平面に平行な偏光方向を有するビー
ム成分とビームの入射平面に直交する偏光方向とを有す
るビーム成分との間に相対位相シフトが存在する。発生
する相対位相シフト
際に、ビームの入射平面に平行な偏光方向を有するビー
ム成分とビームの入射平面に直交する偏光方向とを有す
るビーム成分との間に相対位相シフトが存在する。発生
する相対位相シフト
【数３】 は既知であり、
【数４】 で規定することができる。ここでｎを、光学的に揮発性
の媒体と光学的に密な媒体との間の界面における相対屈
折率とし、θi を入射角とする。ビームスプリッタから
発生する直線偏光サブビームの偏光方向がこの直接偏光
サブビームの入射平面に対して４５°の角度で延在する
ようにビームスプリッタの偏光分離層の分子を配向する
ことにより、この入射平面に平行な偏光成分の振幅及び
この入射平面に直交する偏光成分の振幅は互いに等しく
なる。さらに、直線偏光を円偏光に変換するのに要求さ
れる二つの偏光成分の間での所望の９０°の位相シフト
を、相対屈折率ｎ及び入射角θi を適合させた所定の公
式により実現することができる。少なくとも二つの内部
全反射がこのために必要である。
の媒体と光学的に密な媒体との間の界面における相対屈
折率とし、θi を入射角とする。ビームスプリッタから
発生する直線偏光サブビームの偏光方向がこの直接偏光
サブビームの入射平面に対して４５°の角度で延在する
ようにビームスプリッタの偏光分離層の分子を配向する
ことにより、この入射平面に平行な偏光成分の振幅及び
この入射平面に直交する偏光成分の振幅は互いに等しく
なる。さらに、直線偏光を円偏光に変換するのに要求さ
れる二つの偏光成分の間での所望の９０°の位相シフト
を、相対屈折率ｎ及び入射角θi を適合させた所定の公
式により実現することができる。少なくとも二つの内部
全反射がこのために必要である。
【００１９】本発明による照明装置の別の例は、前記第
３及び第４の透明部材を、第１の反射面及び第２の反射
面をそれぞれ有するフレネルプリズムとし、前記第３及
び第４の透明部材の第１の反射面と第２の反射面が偏光
分離層に対して角度β1 及びβ2 をなし、
３及び第４の透明部材を、第１の反射面及び第２の反射
面をそれぞれ有するフレネルプリズムとし、前記第３及
び第４の透明部材の第１の反射面と第２の反射面が偏光
分離層に対して角度β1 及びβ2 をなし、
【数５】 及び
【数６】 （ここで、δ1 及びδ2 を、各反射面上の内部全反射が
原因で生じる前記第３及び第４の透明部材に入射する直
線偏光サブビームの入射平面に平行な偏光方向を有する
成分と前記偏光サブビームの入射平面に直交する偏光方
向を有する成分との間の位相シフトとし、ｎを前記フレ
ネルプリズムの相対屈折率とし、θi,1 ＝α−β1 を１
回目の内部全反射の入射角とし、θi,2 ＝α−２β1 −
β2 を２回目の内部全反射の入射角とし、αを、前記ビ
ームスプリッタの偏光分離層への非偏光放射ビームの入
射角とする。）が当てはまることを特徴とするものであ
る。
原因で生じる前記第３及び第４の透明部材に入射する直
線偏光サブビームの入射平面に平行な偏光方向を有する
成分と前記偏光サブビームの入射平面に直交する偏光方
向を有する成分との間の位相シフトとし、ｎを前記フレ
ネルプリズムの相対屈折率とし、θi,1 ＝α−β1 を１
回目の内部全反射の入射角とし、θi,2 ＝α−２β1 −
β2 を２回目の内部全反射の入射角とし、αを、前記ビ
ームスプリッタの偏光分離層への非偏光放射ビームの入
射角とする。）が当てはまることを特徴とするものであ
る。
【００２０】フレネルプリズムでは、入射ビームが連続
して２回内部全反射され、この際入射平面に平行な偏光
成分と入射平面に直交する偏光成分との間で９０°の相
対位相シフトが生じる。入射ビームの両成分の振幅が互
いに等しい場合、１回目の反射で直線偏光ビームが楕円
偏光され、２回目の反射で楕円偏光ビームが円偏光ビー
ムに変換される。しかしながら、この変換を行うため
に、偏光子の屈折率の比ｎ及び変換すべき放射ビームの
入射角θi は上記関係を満足する必要がある。
して２回内部全反射され、この際入射平面に平行な偏光
成分と入射平面に直交する偏光成分との間で９０°の相
対位相シフトが生じる。入射ビームの両成分の振幅が互
いに等しい場合、１回目の反射で直線偏光ビームが楕円
偏光され、２回目の反射で楕円偏光ビームが円偏光ビー
ムに変換される。しかしながら、この変換を行うため
に、偏光子の屈折率の比ｎ及び変換すべき放射ビームの
入射角θi は上記関係を満足する必要がある。
【００２１】本発明は、非偏光放射を直線偏光放射に変
換する既知のビームスプリッタをフレネルプリズムに組
み合わせることを提案しており、さらに、単一の部材を
用いて比較的広い波長範囲で色消しをしているので、非
偏光放射を直接円偏光放射に変換することができる。し
かしながらこのために、フレネルプリズムの形状及びビ
ームスプリッタの形状を互いに適合させる必要がある。
換する既知のビームスプリッタをフレネルプリズムに組
み合わせることを提案しており、さらに、単一の部材を
用いて比較的広い波長範囲で色消しをしているので、非
偏光放射を直接円偏光放射に変換することができる。し
かしながらこのために、フレネルプリズムの形状及びビ
ームスプリッタの形状を互いに適合させる必要がある。
【００２２】線偏光放射を円偏光放射に変換するフレネ
ルプリズム自体は、「光学の原理(Principles of Optic
s)」（M.Born及びE.Wolf著、第６版) の４７〜５１頁か
ら既知である。
ルプリズム自体は、「光学の原理(Principles of Optic
s)」（M.Born及びE.Wolf著、第６版) の４７〜５１頁か
ら既知である。
【００２３】本発明による照明装置の一例は、前記第１
及び第２の透明部材をそれぞれフレネルプリズムと一体
化して単一の部材に構成したことを特徴とするものであ
る。
及び第２の透明部材をそれぞれフレネルプリズムと一体
化して単一の部材に構成したことを特徴とするものであ
る。
【００２４】フレネルプリズムとビームスプリッタとを
組み合わせることにより、単一の部材で直線偏光放射が
円偏光放射に直接変換される。このために、偏光子の構
造が相当簡単になる。
組み合わせることにより、単一の部材で直線偏光放射が
円偏光放射に直接変換される。このために、偏光子の構
造が相当簡単になる。
【００２５】本発明による照明装置の別の例は、少なく
とも前記第３又は第４の透明部材は少なくとも反射面上
に反射層を有することを特徴とするものである。
とも前記第３又は第４の透明部材は少なくとも反射面上
に反射層を有することを特徴とするものである。
【００２６】入射平面に平行な偏光成分と入射平面に直
交する偏光成分との間で、波長に依存する９０°の位相
シフトを、直線偏光サブビームの一方を金属ミラーで１
回反射することにより行うこともできる。金属ミラーの
反射による所定の位相シフトを行うことは既知であり、
例えば上記「光学の原理」の６１５〜６１８頁に記載さ
れている。このようにして反射回数を相当減少させるこ
とができる。
交する偏光成分との間で、波長に依存する９０°の位相
シフトを、直線偏光サブビームの一方を金属ミラーで１
回反射することにより行うこともできる。金属ミラーの
反射による所定の位相シフトを行うことは既知であり、
例えば上記「光学の原理」の６１５〜６１８頁に記載さ
れている。このようにして反射回数を相当減少させるこ
とができる。
【００２７】これまで説明した本発明による照明装置の
例では、画像表示パネルによって変調されるよう好適に
偏光された放射に完全に変換するために、分離すべき色
に対してそれぞれ２枚のコレステリックミラーが必要と
なる。したがって、できるだけ有効に変換を行うために
互いに整合すべき個別の成分が比較的多数となる。
例では、画像表示パネルによって変調されるよう好適に
偏光された放射に完全に変換するために、分離すべき色
に対してそれぞれ２枚のコレステリックミラーが必要と
なる。したがって、できるだけ有効に変換を行うために
互いに整合すべき個別の成分が比較的多数となる。
【００２８】しかしながら、本発明による照明装置の一
例は、前記合成円偏光子の出射面の一つに偏光回転素子
を設けることを特徴とするものである。
例は、前記合成円偏光子の出射面の一つに偏光回転素子
を設けることを特徴とするものである。
【００２９】既知の照明装置では、偏光子によって円偏
光されたビームは、部分的に右回転方向に及び部分的に
左回転方向に円偏光される。偏光子の出射面の一つに、
関連のサブビームの偏光方向を別のサブビームの偏光方
向に対して１８０°回転する偏光回転部材を設けること
により、両方のサブビームは、偏光子を出射する際には
同一の回転方向に円偏光される。これは、照明装置に３
枚のコレスティックミラーのみで十分であるという利点
を有する。
光されたビームは、部分的に右回転方向に及び部分的に
左回転方向に円偏光される。偏光子の出射面の一つに、
関連のサブビームの偏光方向を別のサブビームの偏光方
向に対して１８０°回転する偏光回転部材を設けること
により、両方のサブビームは、偏光子を出射する際には
同一の回転方向に円偏光される。これは、照明装置に３
枚のコレスティックミラーのみで十分であるという利点
を有する。
【００３０】別の偏光回転部材を用いることもできる。
このために、本発明によるカラー画像投写装置の第１の
例は、前記偏光回転素子をλ／２板とすることを特徴と
するものである。
このために、本発明によるカラー画像投写装置の第１の
例は、前記偏光回転素子をλ／２板とすることを特徴と
するものである。
【００３１】λ／２板はそれ自体偏光回転部材として既
知である。
知である。
【００３２】本発明によるカラー画像投写装置の別の例
は、前記偏光回転素子を２倍のフレネルプリズムとする
ことを特徴とするものである。
は、前記偏光回転素子を２倍のフレネルプリズムとする
ことを特徴とするものである。
【００３３】２倍のフレネルプリズムは、内部全反射が
４回連続して行われるプリズムを意味すると理解された
い。
４回連続して行われるプリズムを意味すると理解された
い。
【００３４】円偏光サブビームの一方を、このようなプ
リズムに通過させることにより、１８０°の位相シフト
が行われ、したがってこの場合関連のサブビームの回転
方向が他の円偏光サブビームの回転方向と同一にするこ
とができる。
リズムに通過させることにより、１８０°の位相シフト
が行われ、したがってこの場合関連のサブビームの回転
方向が他の円偏光サブビームの回転方向と同一にするこ
とができる。
【００３５】
【実施例】図１に線図的に示すカラー画像投写装置１
は、放射源３と、ミラー系８と、３個の画像表示パネル
２７，２９及び３１とから成る照明装置７を具える。こ
れら３個の画像表示パネル２７，２９及び３１のうちの
１個には、原色の赤、青及び緑がそれぞれ割り当てられ
る。各画像表示パネルを例えば液晶表示パネル（ＬＣＤ
パネルとも称される）とし、偏光子及び検光子と組み合
わせる。ＬＣＤパネルは、２枚の透明プレートの間に挟
まれた液晶材料の層を有し、この層を画素に分割する。
ＬＣＤパネルを動的に駆動することもできるし、静的に
駆動することもできる。画像表示パネルを直接駆動する
両方のタイプは、例えば欧州特許出願明細書0266184 号
に記載されている。画素を駆動し、局部的な電界を加え
ることにより、液晶材料の実効屈折率をこの画素の位置
で変化させ、その結果この画素を通過する放射の偏光方
向が変化される。与えられた情報によって規定された所
定のパターンに従ってパネルの画素を駆動し又は駆動し
ないことにより、検光子によって可視画像に変換された
「偏光画像」が形成される。
は、放射源３と、ミラー系８と、３個の画像表示パネル
２７，２９及び３１とから成る照明装置７を具える。こ
れら３個の画像表示パネル２７，２９及び３１のうちの
１個には、原色の赤、青及び緑がそれぞれ割り当てられ
る。各画像表示パネルを例えば液晶表示パネル（ＬＣＤ
パネルとも称される）とし、偏光子及び検光子と組み合
わせる。ＬＣＤパネルは、２枚の透明プレートの間に挟
まれた液晶材料の層を有し、この層を画素に分割する。
ＬＣＤパネルを動的に駆動することもできるし、静的に
駆動することもできる。画像表示パネルを直接駆動する
両方のタイプは、例えば欧州特許出願明細書0266184 号
に記載されている。画素を駆動し、局部的な電界を加え
ることにより、液晶材料の実効屈折率をこの画素の位置
で変化させ、その結果この画素を通過する放射の偏光方
向が変化される。与えられた情報によって規定された所
定のパターンに従ってパネルの画素を駆動し又は駆動し
ないことにより、検光子によって可視画像に変換された
「偏光画像」が形成される。
【００３６】画像表示パネルに入射された放射は、この
ように偏光される必要がある。偏光子及び検光子の選択
に応じて直線偏光放射を変調する画像表示パネルと、円
偏光放射を変調する画像表示パネルの両方がある。しか
しながら放射源は非偏光放射を発生するため、この放射
を、放射が画像表示パネルに入射される前に所望の偏光
状態を有する放射に変換する必要がある。このために、
図１に示され、Ｍ．サダト及びＪ．ファンフシリングに
よる論文から既知である照明装置はコレステリックミラ
ーを具える。コレステリックミラーは、らせんすなわち
ピッチｐを有するらせん状構造の液晶高分子材料の光学
層を具える。「白色の」非偏光放射ビームがこのような
ミラーに入射されると、分子らせんの回転方向に対応す
る回転方向及びらせんのピッチｐに適合した波長を有す
る円偏光成分は反射され、それに対して反対の回転方向
及び／又は適合しない波長を有する成分は通過される。
ように偏光される必要がある。偏光子及び検光子の選択
に応じて直線偏光放射を変調する画像表示パネルと、円
偏光放射を変調する画像表示パネルの両方がある。しか
しながら放射源は非偏光放射を発生するため、この放射
を、放射が画像表示パネルに入射される前に所望の偏光
状態を有する放射に変換する必要がある。このために、
図１に示され、Ｍ．サダト及びＪ．ファンフシリングに
よる論文から既知である照明装置はコレステリックミラ
ーを具える。コレステリックミラーは、らせんすなわち
ピッチｐを有するらせん状構造の液晶高分子材料の光学
層を具える。「白色の」非偏光放射ビームがこのような
ミラーに入射されると、分子らせんの回転方向に対応す
る回転方向及びらせんのピッチｐに適合した波長を有す
る円偏光成分は反射され、それに対して反対の回転方向
及び／又は適合しない波長を有する成分は通過される。
【００３７】既知の照明装置７を、白色の非偏光放射ビ
ーム５を放出する放射源３と、一連の（例えば６個の）
コレステリックミラー９，１０，１１，１２，１３，１
４と、３枚の平面ミラー１５，１７，１９とから構成す
る。これらコレステリックミラー９，１０，１１，１
２，１３，１４と平面ミラー１５，１７，１９により、
放射ビーム５を、例えば、画像表示パネル２７，２９，
３１の個数に相当する３色のサブビーム２１，２３，２
５に分離する。
ーム５を放出する放射源３と、一連の（例えば６個の）
コレステリックミラー９，１０，１１，１２，１３，１
４と、３枚の平面ミラー１５，１７，１９とから構成す
る。これらコレステリックミラー９，１０，１１，１
２，１３，１４と平面ミラー１５，１７，１９により、
放射ビーム５を、例えば、画像表示パネル２７，２９，
３１の個数に相当する３色のサブビーム２１，２３，２
５に分離する。
【００３８】既知の照明装置では、色分離及び偏光は次
のように行われる。非偏光白色光が、ビーム５に対して
４５°の角度で位置した第１のコレステリックミラー９
に入射する。青色で、左方向に回転する円偏光サブビー
ムｂb,l は平面ミラー１５に向かって反射される。偏光
方向は平面ミラー１５で右方向の回転に反転され、した
がってこのビームの回転方向はもはやコレステリックミ
ラー９のらせんの回転方向に適合せず、その結果このビ
ームは青色画像表示パネル２７の方向を通過する。放射
ビームの残りは、青色の右方向の回転成分ｂb,r を選択
するとともに、この成分を直接青色画像表示パネル２７
に向かって反射する第２のコレステリックミラー１０を
通過する。同様にして緑色サブビームｂg,r ，ｂg,l 及
び赤色サブビームｂr,r ，ｂr,l を選択する。したがっ
てこの場合、コレステリックミラーは二つの役割（色分
離及び偏光）を有する。コレステリックミラーを、ミラ
ーの反射帯の幅及び位置を適合させることにより所定の
波長帯の範囲内で偏光するように適するようにすること
ができる。
のように行われる。非偏光白色光が、ビーム５に対して
４５°の角度で位置した第１のコレステリックミラー９
に入射する。青色で、左方向に回転する円偏光サブビー
ムｂb,l は平面ミラー１５に向かって反射される。偏光
方向は平面ミラー１５で右方向の回転に反転され、した
がってこのビームの回転方向はもはやコレステリックミ
ラー９のらせんの回転方向に適合せず、その結果このビ
ームは青色画像表示パネル２７の方向を通過する。放射
ビームの残りは、青色の右方向の回転成分ｂb,r を選択
するとともに、この成分を直接青色画像表示パネル２７
に向かって反射する第２のコレステリックミラー１０を
通過する。同様にして緑色サブビームｂg,r ，ｂg,l 及
び赤色サブビームｂr,r ，ｂr,l を選択する。したがっ
てこの場合、コレステリックミラーは二つの役割（色分
離及び偏光）を有する。コレステリックミラーを、ミラ
ーの反射帯の幅及び位置を適合させることにより所定の
波長帯の範囲内で偏光するように適するようにすること
ができる。
【００３９】既知のコレステリックミラーは、限られた
波長帯（例えば５０ｎｍ）の範囲内で偏光子として作用
する。この波長帯の外側の波長を有する放射は通過す
る。全可視光範囲の波長帯域幅は約３８０ｎｍであり、
これは、色ごとに例えば１００〜１５０ｎｍの幅がカラ
ー画像投写装置に非常に適していることを意味する。
波長帯（例えば５０ｎｍ）の範囲内で偏光子として作用
する。この波長帯の外側の波長を有する放射は通過す
る。全可視光範囲の波長帯域幅は約３８０ｎｍであり、
これは、色ごとに例えば１００〜１５０ｎｍの幅がカラ
ー画像投写装置に非常に適していることを意味する。
【００４０】コレステリックミラーの反射波長帯の幅Δ
λは、
λは、
【数７】 で与えられる。ここでΔｎ＝ｎe −ｎo （ｎe 及びｎo
をコレステリック材料の異常屈折率及び常屈折率とす
る。）を複屈折とし、
をコレステリック材料の異常屈折率及び常屈折率とす
る。）を複屈折とし、
【数８】 を平均屈折率とする。λ0 を、放射が直交して入射する
場合の選択反射波長帯の中心波長とし、
場合の選択反射波長帯の中心波長とし、
【数９】 で与えられる。ここでｐをミラーの分子らせんのピッチ
とする。
とする。
【００４１】しかしながら、入射角の関数としての反射
波長帯のシフトは、例えば１°に対して２ｎｍであるの
で、３８０ｎｍの全可視波長範囲を含むのに十分必要な
波長よりも広い反射波長帯を、ミラー製造時に考慮する
必要がある。
波長帯のシフトは、例えば１°に対して２ｎｍであるの
で、３８０ｎｍの全可視波長範囲を含むのに十分必要な
波長よりも広い反射波長帯を、ミラー製造時に考慮する
必要がある。
【００４２】液晶層として高分子の層を用いることによ
り、分子らせんのピッチｐを関連の層に亘って変化させ
ることができ、したがって波長幅帯を広げることができ
る。このようなミラーの製造方法は、未公開の欧州特許
出願明細書第93203057.0号に詳細に記載されている。
り、分子らせんのピッチｐを関連の層に亘って変化させ
ることができ、したがって波長幅帯を広げることができ
る。このようなミラーの製造方法は、未公開の欧州特許
出願明細書第93203057.0号に詳細に記載されている。
【００４３】ミラーごとに反射帯を広げることにより、
全体の光強度を増大することができる。その理由は、こ
の場合３枚のミラーを組み合わせて、可視波長範囲に必
要とされる波長帯をカバーすることができるからであ
る。
全体の光強度を増大することができる。その理由は、こ
の場合３枚のミラーを組み合わせて、可視波長範囲に必
要とされる波長帯をカバーすることができるからであ
る。
【００４４】現在のコレステリックミラーの欠点は、左
方向に回転する円偏光と右方向に回転する円偏光の選択
度が最適ではないということである。このために、本発
明では、放射源３から放出される非偏光放射ビーム５
を、このビームがコレステリックミラーに入射される前
に円偏光放射に変換することを提案している。この変換
を、新規な合成円偏光子によって行う。
方向に回転する円偏光と右方向に回転する円偏光の選択
度が最適ではないということである。このために、本発
明では、放射源３から放出される非偏光放射ビーム５
を、このビームがコレステリックミラーに入射される前
に円偏光放射に変換することを提案している。この変換
を、新規な合成円偏光子によって行う。
【００４５】画像表示パネル２７，２９及び３１によっ
て変調されたビームは、３枚で比と１組のコレステリッ
クミラー６９，７１及び７３によって順次結合されて１
本のビーム６となり、このビームは投写レンズ系３３に
入射される。簡単のために、投写レンズ系３３を単一の
レンズで表す。画像は投写スクリーン３４上に投写され
る。
て変調されたビームは、３枚で比と１組のコレステリッ
クミラー６９，７１及び７３によって順次結合されて１
本のビーム６となり、このビームは投写レンズ系３３に
入射される。簡単のために、投写レンズ系３３を単一の
レンズで表す。画像は投写スクリーン３４上に投写され
る。
【００４６】色分離のためにダイクロイックミラーを用
いる代わりにコレステリックミラーを用いる利点は、コ
レステリックミラーを単一の層で形成することができ、
したがってより簡単かつより廉価となる点である。ダイ
クロイックミラーは、異なる屈折率を有する複数の連続
した薄膜で構成され、したがってこのようなミラーは技
術的な観点からすれば比較的高価なものとなる。
いる代わりにコレステリックミラーを用いる利点は、コ
レステリックミラーを単一の層で形成することができ、
したがってより簡単かつより廉価となる点である。ダイ
クロイックミラーは、異なる屈折率を有する複数の連続
した薄膜で構成され、したがってこのようなミラーは技
術的な観点からすれば比較的高価なものとなる。
【００４７】コレステリックミラーから入射する放射ビ
ームはこのようにして円偏光される。この場合、円偏光
放射を変調するのに適した画像表示パネル２７，２９及
び３１を用いることができる。しかしながら、画像表示
パネル２７，２９及び３１の偏光子及び検光子を直線偏
光放射を変調するのに適合させた場合、各サブビームに
対して、λ／４板６３，６５，６７を関連のコレステリ
ックミラーと画像表示パネルとの間に配置して円偏光放
射を直線偏光放射に変換することができる。画像表示パ
ネル２７，２９及び３１によって変調されたサブビーム
をコレステリックミラー６９，７１及び７３によって一
つのビーム６に結合することができるようになる前に、
まずサブビームを、第２の組のλ／４板７５，７７及び
７９によって円偏光ビームに変換する必要がある。λ／
４板を常に破線で示す。その理由は、画像表示パネルが
円偏光放射を変調する場合にはλ／４板を省くことがで
きるからである。
ームはこのようにして円偏光される。この場合、円偏光
放射を変調するのに適した画像表示パネル２７，２９及
び３１を用いることができる。しかしながら、画像表示
パネル２７，２９及び３１の偏光子及び検光子を直線偏
光放射を変調するのに適合させた場合、各サブビームに
対して、λ／４板６３，６５，６７を関連のコレステリ
ックミラーと画像表示パネルとの間に配置して円偏光放
射を直線偏光放射に変換することができる。画像表示パ
ネル２７，２９及び３１によって変調されたサブビーム
をコレステリックミラー６９，７１及び７３によって一
つのビーム６に結合することができるようになる前に、
まずサブビームを、第２の組のλ／４板７５，７７及び
７９によって円偏光ビームに変換する必要がある。λ／
４板を常に破線で示す。その理由は、画像表示パネルが
円偏光放射を変調する場合にはλ／４板を省くことがで
きるからである。
【００４８】図２は本発明によるカラー画像投写装置の
一実施例を線図面的に示す。放射源３からの非偏光放射
ビーム５を円偏光放射に変換する合成円偏光子を、ミラ
ー系８を組み合わせて構成する６枚で１組の比較的小さ
いコレステリックミラー１６，１８，２０，２２，２４
及び２６の前に配置する。この場合円偏光された光がコ
レステリックミラーに既に投写されているので、２枚の
比較的小さいコレステリックミラーを（回転方向に対し
て１枚ずつ）用いるだけで十分であり、平面ミラーを省
くことができる。このような小さいコレステリックミラ
ーを比較的廉価でかつ簡単な方法で製造することができ
る。
一実施例を線図面的に示す。放射源３からの非偏光放射
ビーム５を円偏光放射に変換する合成円偏光子を、ミラ
ー系８を組み合わせて構成する６枚で１組の比較的小さ
いコレステリックミラー１６，１８，２０，２２，２４
及び２６の前に配置する。この場合円偏光された光がコ
レステリックミラーに既に投写されているので、２枚の
比較的小さいコレステリックミラーを（回転方向に対し
て１枚ずつ）用いるだけで十分であり、平面ミラーを省
くことができる。このような小さいコレステリックミラ
ーを比較的廉価でかつ簡単な方法で製造することができ
る。
【００４９】図３は合成円偏光子３５の例を詳細に示
す。偏光子３５は、放射源３からの非偏光放射を二つの
相互に直交する直線偏光放射ビームに変換するビームス
プリッタ４３を具える。このような偏光分離ビームスプ
リッタは本願人の名前の米国特許明細書第5042925 号か
ら特に既知である。ビームスプリッタ４３は複屈折材料
層４９を挟む２個のガラスプリズム４５及び４７を具
え、この複屈折材料の異常屈折率はプリズム材料の屈折
率に等しい。複屈折層４９の常屈折率は異常屈折率より
も小さく、したがってプリズムの屈折率よりも小さい。
す。偏光子３５は、放射源３からの非偏光放射を二つの
相互に直交する直線偏光放射ビームに変換するビームス
プリッタ４３を具える。このような偏光分離ビームスプ
リッタは本願人の名前の米国特許明細書第5042925 号か
ら特に既知である。ビームスプリッタ４３は複屈折材料
層４９を挟む２個のガラスプリズム４５及び４７を具
え、この複屈折材料の異常屈折率はプリズム材料の屈折
率に等しい。複屈折層４９の常屈折率は異常屈折率より
も小さく、したがってプリズムの屈折率よりも小さい。
【００５０】本例では、入射される光５は、直進する異
常光線５ｂと、偏光分離層４９との界面で全反射される
常光線５ａとに分離される。光５ａ及び５ｂは互いに直
交する方向に直線偏光される。主光線のうちの一方が吸
収される偏光子に比べ、この場合光の損失はない。偏光
分離ビームスプリッタ４３がこのような吸収のために加
熱されないことも重要である。
常光線５ｂと、偏光分離層４９との界面で全反射される
常光線５ａとに分離される。光５ａ及び５ｂは互いに直
交する方向に直線偏光される。主光線のうちの一方が吸
収される偏光子に比べ、この場合光の損失はない。偏光
分離ビームスプリッタ４３がこのような吸収のために加
熱されないことも重要である。
【００５１】好適な複屈折接着剤コンパウンドを、例え
ば蘭国特許明細書第8802683 号に記載された液晶アクリ
ル樹脂や、エポキシや、ビニルエーテルとする。特に、
格子を形成するモノマー組成物は、例えば上記米国特許
明細書第5042925 号に記載されたようなジアクリル樹脂
が好適である。このビームスプリッタに関するより詳細
な情報については、上記米国特許明細書第5042925 号を
参照すればよい。
ば蘭国特許明細書第8802683 号に記載された液晶アクリ
ル樹脂や、エポキシや、ビニルエーテルとする。特に、
格子を形成するモノマー組成物は、例えば上記米国特許
明細書第5042925 号に記載されたようなジアクリル樹脂
が好適である。このビームスプリッタに関するより詳細
な情報については、上記米国特許明細書第5042925 号を
参照すればよい。
【００５２】本発明では、ビームスプリッタ４３を円偏
光子に向かって延在させるので、非偏光放射が円偏光放
射に直接変換される。このために、直線偏光サブビーム
を円偏光サブビームに変換する透明部材５１及び５３を
プリズム４５及び４７にそれぞれ結合する。このように
して、円偏光子３５は、放射源３からの非偏光放射ビー
ム５を、結合されたビームを形成する二つの円偏光サブ
ビーム２及び４に直接変換する。図２では、透明部材
を、ビームスプリッタ４３の出射面５５及び５７上に配
置され、変調系７に向かって案内するλ／４板で示す。
λ／４板を例えば、可視波長範囲内の全ての波長に対す
るビームの位相シフトを組み合わせて実現する複数の層
を堆積して構成した透明部材とし、直線偏光放射を円偏
光放射に変換し又はその逆を行うようにする。通常のλ
／４板は直線偏光放射を円偏光放射に変換し又はその逆
を行うが、これらの変換は波長に依存する。このため
に、広帯域λ／４板を使用する。色消し板又は広帯域λ
／４板は例えば、１９９２年５月１７〜２２日にアメリ
カ合衆国のマサチューセッツ州のボストンで開かれた情
報ディスプレイ協会のＳＩＤ９２展示ガイドにおいて日
東電工株式会社の刊行物「ＳＴＮ−ＬＣＤのＮＲＦ用の
リターデーションフィルム」から既知である。λ／４板
５１及び５３を、二つのサブビーム２及び４が同一の回
転方向に円偏光するように適合させることができる。
光子に向かって延在させるので、非偏光放射が円偏光放
射に直接変換される。このために、直線偏光サブビーム
を円偏光サブビームに変換する透明部材５１及び５３を
プリズム４５及び４７にそれぞれ結合する。このように
して、円偏光子３５は、放射源３からの非偏光放射ビー
ム５を、結合されたビームを形成する二つの円偏光サブ
ビーム２及び４に直接変換する。図２では、透明部材
を、ビームスプリッタ４３の出射面５５及び５７上に配
置され、変調系７に向かって案内するλ／４板で示す。
λ／４板を例えば、可視波長範囲内の全ての波長に対す
るビームの位相シフトを組み合わせて実現する複数の層
を堆積して構成した透明部材とし、直線偏光放射を円偏
光放射に変換し又はその逆を行うようにする。通常のλ
／４板は直線偏光放射を円偏光放射に変換し又はその逆
を行うが、これらの変換は波長に依存する。このため
に、広帯域λ／４板を使用する。色消し板又は広帯域λ
／４板は例えば、１９９２年５月１７〜２２日にアメリ
カ合衆国のマサチューセッツ州のボストンで開かれた情
報ディスプレイ協会のＳＩＤ９２展示ガイドにおいて日
東電工株式会社の刊行物「ＳＴＮ−ＬＣＤのＮＲＦ用の
リターデーションフィルム」から既知である。λ／４板
５１及び５３を、二つのサブビーム２及び４が同一の回
転方向に円偏光するように適合させることができる。
【００５３】しかしながら好適には、フレネルプリズム
を透明部材５１及び５３に用いる。これらの部材によれ
ば、波長に依存しない偏光の変換を廉価な方法で行うこ
とができる。
を透明部材５１及び５３に用いる。これらの部材によれ
ば、波長に依存しない偏光の変換を廉価な方法で行うこ
とができる。
【００５４】図３は合成円偏光子の第１の例を示し、本
例では透明部材をフレネルプリズム５９及び６１とす
る。明瞭にするために、入射ビーム５と、サブビーム５
ａ及び５ｂと、出射サブビーム２及び４の主光線のみを
示す。
例では透明部材をフレネルプリズム５９及び６１とす
る。明瞭にするために、入射ビーム５と、サブビーム５
ａ及び５ｂと、出射サブビーム２及び４の主光線のみを
示す。
【００５５】フレネルプリズムは既知のプリズムであ
り、例えばペルガモン出版社(Pergamon Press)の書物
「光学の原理」（M.Born及びE.Wolf著、第６版) に詳細
に記載されている。フレネルプリズムは、ビームが内面
全反射を連続的に２回行うプリズムを意味するものと理
解されたい。ビームの偏光方向が、第１の反射プリズム
面５８ａ，６０ａの区域へのビームの入射平面に対して
４５°の角度で延在し、このビームが所定の入射角でこ
れらのプリズム面に入射する場合、連続する２回の反射
は結合され、前記入射平面に直交する偏光方向を有する
入射ビーム成分と、前記入射平面に平行な偏光方向を有
する入射ビーム成分との間で９０°の位相シフトを生じ
る。この平面を図３の図面の面とする。
り、例えばペルガモン出版社(Pergamon Press)の書物
「光学の原理」（M.Born及びE.Wolf著、第６版) に詳細
に記載されている。フレネルプリズムは、ビームが内面
全反射を連続的に２回行うプリズムを意味するものと理
解されたい。ビームの偏光方向が、第１の反射プリズム
面５８ａ，６０ａの区域へのビームの入射平面に対して
４５°の角度で延在し、このビームが所定の入射角でこ
れらのプリズム面に入射する場合、連続する２回の反射
は結合され、前記入射平面に直交する偏光方向を有する
入射ビーム成分と、前記入射平面に平行な偏光方向を有
する入射ビーム成分との間で９０°の位相シフトを生じ
る。この平面を図３の図面の面とする。
【００５６】このような位相シフトは、直線偏光放射か
ら円偏光放射への変換を伴う。反射の度に発生する位相
シフトδは、
ら円偏光放射への変換を伴う。反射の度に発生する位相
シフトδは、
【数１０】 で与えられる。ここで、
【数１１】ｎ＝ｎ2 ／ｎ1 であり、ｎ2 を、プリズムを包囲する媒体の屈折率と
し、ｎ1 をプリズムの屈折率とする。角θi を、４５°
の位相シフトが反射の度に生じる状態並びに屈折率ｎ1
及びｎ2 から順次規定することができる。θi を、プリ
ズム−空気界面５８ａ又は６０ａにおいてビームスプリ
ッタ４３から発生した直線偏光サブビームの入射角とす
る。
し、ｎ1 をプリズムの屈折率とする。角θi を、４５°
の位相シフトが反射の度に生じる状態並びに屈折率ｎ1
及びｎ2 から順次規定することができる。θi を、プリ
ズム−空気界面５８ａ又は６０ａにおいてビームスプリ
ッタ４３から発生した直線偏光サブビームの入射角とす
る。
【００５７】図４は、空気中のプリズム、ｎ2 ＝１に対
して、入射角θi の関数の位相シフトδを示す。図から
明らかなように、例えば屈折率ｎ1 ＝１．７のプリズム
に対し、所望な４５°の位相シフトを、入射角の二つの
値すなわちθi ＝３９．２°及びθi ＝６０．５°に対
して得ることができる。
して、入射角θi の関数の位相シフトδを示す。図から
明らかなように、例えば屈折率ｎ1 ＝１．７のプリズム
に対し、所望な４５°の位相シフトを、入射角の二つの
値すなわちθi ＝３９．２°及びθi ＝６０．５°に対
して得ることができる。
【００５８】直線偏光サブビーム５ａ，５ｂの偏光方向
を、反射面５８ａ及び６０ａの区域における入射平面に
対して４５°の角度で延在させる必要がある。これを、
分離層の液晶層４９の分子を配向することによって行う
ことができ、この場合これらの分子はビーム５の入射平
面に対して４５°の方位角で延在し、かつ、複屈折層４
９への放射ビーム５の入射角αに等しい傾斜角を有す
る。これらの分子を、例えば複屈折層４９に接触するプ
リズムの表面上に配向層を設けることにより配向するこ
とができる。これらの表面を布で擦ると、複屈折層の分
子は布を擦った方向に配向される。所望なら、配向を、
プリズムのアッセンブリを磁界中に配置することにより
得ることもできる。分子に対して平行な方向に偏光した
光には反射が見られないが、それに対して分子の方向に
直交する偏光方向を有する光は全反射される。ビームス
プリッタ４３によって直線偏光されたサブビームが空気
−プリズム界面に角θi で入射するためには、フレネル
プリズムの反射面を、実現可能な屈折率の値を考慮する
と、複屈折層に対して所定の角度で配置する必要があ
る。この角度をβ＝α−θi で規定することができる。
ここでαは複屈折層への入射角であり、ビームスプリッ
タ４３の材料の屈折率によって規定される。
を、反射面５８ａ及び６０ａの区域における入射平面に
対して４５°の角度で延在させる必要がある。これを、
分離層の液晶層４９の分子を配向することによって行う
ことができ、この場合これらの分子はビーム５の入射平
面に対して４５°の方位角で延在し、かつ、複屈折層４
９への放射ビーム５の入射角αに等しい傾斜角を有す
る。これらの分子を、例えば複屈折層４９に接触するプ
リズムの表面上に配向層を設けることにより配向するこ
とができる。これらの表面を布で擦ると、複屈折層の分
子は布を擦った方向に配向される。所望なら、配向を、
プリズムのアッセンブリを磁界中に配置することにより
得ることもできる。分子に対して平行な方向に偏光した
光には反射が見られないが、それに対して分子の方向に
直交する偏光方向を有する光は全反射される。ビームス
プリッタ４３によって直線偏光されたサブビームが空気
−プリズム界面に角θi で入射するためには、フレネル
プリズムの反射面を、実現可能な屈折率の値を考慮する
と、複屈折層に対して所定の角度で配置する必要があ
る。この角度をβ＝α−θi で規定することができる。
ここでαは複屈折層への入射角であり、ビームスプリッ
タ４３の材料の屈折率によって規定される。
【００５９】したがって偏光子３５は、放射源３からの
非偏光放射ビーム５を左回転及び右回転の円偏光サブビ
ーム２及び４に直接変換し、これら円偏光サブビーム２
及び４を結合して一つのビームを形成する。このように
して、非偏光放射から円偏光放射への変換効率を相当上
げることができ、かつ、放射源の強度を最適な程度で利
用することができる。既に説明したように、６個の比較
的小さいコレステリックミラーを用いるだけで十分であ
る。さらに、放射源３と投写レンズ系３３との間で測定
した反対に円偏光されたサブビーム２及び４との間の行
路長の差を減少させることにより、ＬＣＤがより均等に
照明される。
非偏光放射ビーム５を左回転及び右回転の円偏光サブビ
ーム２及び４に直接変換し、これら円偏光サブビーム２
及び４を結合して一つのビームを形成する。このように
して、非偏光放射から円偏光放射への変換効率を相当上
げることができ、かつ、放射源の強度を最適な程度で利
用することができる。既に説明したように、６個の比較
的小さいコレステリックミラーを用いるだけで十分であ
る。さらに、放射源３と投写レンズ系３３との間で測定
した反対に円偏光されたサブビーム２及び４との間の行
路長の差を減少させることにより、ＬＣＤがより均等に
照明される。
【００６０】形状に関しては、図３に示す円偏光子を更
に好適にすることができる。円偏光子３５は、好ましく
は最小個数の分離ブロックを具える。このために、入射
角α及びθi を互いに適合させる必要がある。角αを、
両プリズム４５，４７及び複屈折層４９の材料を選択す
ることにより変化させることができる。角θi を、フレ
ネルプリズムの屈折率の形態を適合させることにより適
合させることができる。後者の場合、臨界反射に対する
臨界角、したがってαの値にも影響が及ぼされる。
に好適にすることができる。円偏光子３５は、好ましく
は最小個数の分離ブロックを具える。このために、入射
角α及びθi を互いに適合させる必要がある。角αを、
両プリズム４５，４７及び複屈折層４９の材料を選択す
ることにより変化させることができる。角θi を、フレ
ネルプリズムの屈折率の形態を適合させることにより適
合させることができる。後者の場合、臨界反射に対する
臨界角、したがってαの値にも影響が及ぼされる。
【００６１】以下の数値例を実例で与える。分離層４９
の常反射係数とプリズム４５の反射係数との間の比が
０．８７である場合、臨界反射は６７°の入射角αで生
じる。これは、常直線偏光サブビームが複屈折層を６７
°の角度で反射し、それに対して異常直線偏光サブビー
ムは屈折率に違いが見らず、直角に層４９を経て別のプ
リズムに入射する必要があることを意味する。このこと
は、複屈折材料を、ｎo／ｎe も０．８７となるように
選択する必要があることを意味する。常屈折率が大抵の
液晶材料に対して約１．５２であるので、液晶材料の異
常屈折率ｎe 及びプリズム材料の屈折率を約１．７５に
する必要がある。
の常反射係数とプリズム４５の反射係数との間の比が
０．８７である場合、臨界反射は６７°の入射角αで生
じる。これは、常直線偏光サブビームが複屈折層を６７
°の角度で反射し、それに対して異常直線偏光サブビー
ムは屈折率に違いが見らず、直角に層４９を経て別のプ
リズムに入射する必要があることを意味する。このこと
は、複屈折材料を、ｎo／ｎe も０．８７となるように
選択する必要があることを意味する。常屈折率が大抵の
液晶材料に対して約１．５２であるので、液晶材料の異
常屈折率ｎe 及びプリズム材料の屈折率を約１．７５に
する必要がある。
【００６２】しかしながら、２回の反射で同一の位相シ
フトを発生させることによって全位相シフトを９０°に
する必要はない。２回の反射を異なる位相シフトで行
い、これらの位相シフトを組み合わせて全位相シフトを
９０°にすることもできる。このことを、例えば合成円
偏光子の例の場合図５ａ及び５ｂに示す。幾何的な構造
は、所定の入射角αに対して角βを、内部反射が角θ
i,1 及びθi,2 で行われるように選択する必要があると
いう要件から規定される。ここで、
フトを発生させることによって全位相シフトを９０°に
する必要はない。２回の反射を異なる位相シフトで行
い、これらの位相シフトを組み合わせて全位相シフトを
９０°にすることもできる。このことを、例えば合成円
偏光子の例の場合図５ａ及び５ｂに示す。幾何的な構造
は、所定の入射角αに対して角βを、内部反射が角θ
i,1 及びθi,2 で行われるように選択する必要があると
いう要件から規定される。ここで、
【数１２】 である。但し、θi,1 ＝α−βである。また、
【数１３】 である。但し、θi,2 ＝θi,1 −β＝α−βであり、ま
た、δ1 ＋δ2 ＝９０°である。
た、δ1 ＋δ2 ＝９０°である。
【００６３】図５ａの円偏光子では、角度βは６７°の
入射角αに対して４．４５°となる。角θi,1 ＝６２．
５５°での１回目の内部反射により４２°の位相シフト
が生じ、それに対してθi,2 ＝５８．１°の２回目の内
部反射により４８°の位相シフトが生じる。
入射角αに対して４．４５°となる。角θi,1 ＝６２．
５５°での１回目の内部反射により４２°の位相シフト
が生じ、それに対してθi,2 ＝５８．１°の２回目の内
部反射により４８°の位相シフトが生じる。
【００６４】図５ｂの円偏光子では、入射角α＝６７°
に対して角βは二つの値すなわち１５．０°及び２４．
８°をとることができる。１回目の内部反射θi,1 ＝α
に対して３５．９°の位相シフトが生じる。残りの５
４．１°の位相シフトは、角θ i,2 ＝５２°又は４２．
２°の２回目の内部反射によって得られる。図４のグラ
フは、４２．２°の角度が波長及び入射角に依存する場
合最適な選択であることを示している。
に対して角βは二つの値すなわち１５．０°及び２４．
８°をとることができる。１回目の内部反射θi,1 ＝α
に対して３５．９°の位相シフトが生じる。残りの５
４．１°の位相シフトは、角θ i,2 ＝５２°又は４２．
２°の２回目の内部反射によって得られる。図４のグラ
フは、４２．２°の角度が波長及び入射角に依存する場
合最適な選択であることを示している。
【００６５】複屈折層４９に対する勾配を、偏光子３５
の第１の反射面５８ａ，６０ａ及び偏光子３３の第２の
反射面５８ｂ，６０ｂ上に形成することもでき、したが
って角βは２面に亘って分割される。
の第１の反射面５８ａ，６０ａ及び偏光子３３の第２の
反射面５８ｂ，６０ｂ上に形成することもでき、したが
って角βは２面に亘って分割される。
【００６６】図６は本発明による合成円偏光子の別の例
を示す。この円偏光子には、各偏光コンバータは、鏡面
反射面の形態の反射面を一つだけ有する。鏡面反射面
を、例えば偏光子の表面のうちの一方に少なくとも部分
的に金属層５０を設けることにより得ることができる。
θi をプリズム及び金属層の屈折率に適合させるなら
ば、入射放射ビーム平面に直交する偏光成分と入射平面
に平行な偏光成分との間で９０°の位相シフトを、反射
表面上で鏡面反射を行うことにより実現することができ
ることは、例えば上記「光学の原理」の６１５〜６１８
頁から既知である。θi を、例えば偏光−分離層４９に
対して角βをなす反射面５８ａ及び６０ａによって適合
させることができる。このようにして反射回数を減ら
し、したがって円偏光子をよりコンパクトな設計にする
ことができる。
を示す。この円偏光子には、各偏光コンバータは、鏡面
反射面の形態の反射面を一つだけ有する。鏡面反射面
を、例えば偏光子の表面のうちの一方に少なくとも部分
的に金属層５０を設けることにより得ることができる。
θi をプリズム及び金属層の屈折率に適合させるなら
ば、入射放射ビーム平面に直交する偏光成分と入射平面
に平行な偏光成分との間で９０°の位相シフトを、反射
表面上で鏡面反射を行うことにより実現することができ
ることは、例えば上記「光学の原理」の６１５〜６１８
頁から既知である。θi を、例えば偏光−分離層４９に
対して角βをなす反射面５８ａ及び６０ａによって適合
させることができる。このようにして反射回数を減ら
し、したがって円偏光子をよりコンパクトな設計にする
ことができる。
【００６７】これまで説明してきたように、フレネルプ
リズムを有する合成円偏光子により、ほぼ半分が左回転
方向に円偏光し、ほぼ半分が右回転方向に円偏光するビ
ームを発生する。二つのサブビームのうちの一方におい
て関連のサブビームの入射平面に直交する偏光成分と関
連のサブビームの入射平面に平行な偏光成分との間で１
８０°の位相シフトを行うことにより、両方のサブビー
ムを同一方向に回転する円偏光とすることができる。こ
のことは、光学的な遅延板すなわちλ／２板を円偏光子
の出射面の一方に追加して設けることにより可能とな
る。図３、５ａ、５ｂ及び６はλ／２板８１を破線で示
す。２倍のフレネルプリズム８３によって２個のフレネ
ルプリズムの一方を長くすることにより１８０°の位相
シフトを行うこともでき、この場合４回の内部反射が反
射面５８ａ，６０ａで行われ、したがって１８０°の位
相シフトが組み合わされて行われる。図７はこのような
偏光子の一例を示す。二つのサブビーム２及び４はこの
場合同一回転方向に円偏光されている。結果的に生じる
円偏光子の非対称は、長い方のプリズム４５、５９、８
３又はこれらのプリズムの一部に対して種々の屈折率を
有する材料を選択することによって補償される。反射表
面５８ａ，５８ｂ上に金属層８５，８７を設けて偏光子
３５のプリズム部分の一つの屈折率が異なるようにする
ことにより、偏光子の非対称を補償することもできる。
この場合の円偏光子の一例を図８に示す。空気−プリズ
ム界面５８ａ，５８ｂ，６０ａ，６０ｂにおける内部全
反射により例えば４５°の位相シフトが生じる。金属層
上の反射により９０°の位相シフトがそれぞれ生じる。
このようにして、１８０°の位相シフトが、図８に示す
ように二つのサブビーム２及び４の間で生じ、このこと
は、二つのサブビームが同一の回転方向に円偏光してい
ることを意味する。
リズムを有する合成円偏光子により、ほぼ半分が左回転
方向に円偏光し、ほぼ半分が右回転方向に円偏光するビ
ームを発生する。二つのサブビームのうちの一方におい
て関連のサブビームの入射平面に直交する偏光成分と関
連のサブビームの入射平面に平行な偏光成分との間で１
８０°の位相シフトを行うことにより、両方のサブビー
ムを同一方向に回転する円偏光とすることができる。こ
のことは、光学的な遅延板すなわちλ／２板を円偏光子
の出射面の一方に追加して設けることにより可能とな
る。図３、５ａ、５ｂ及び６はλ／２板８１を破線で示
す。２倍のフレネルプリズム８３によって２個のフレネ
ルプリズムの一方を長くすることにより１８０°の位相
シフトを行うこともでき、この場合４回の内部反射が反
射面５８ａ，６０ａで行われ、したがって１８０°の位
相シフトが組み合わされて行われる。図７はこのような
偏光子の一例を示す。二つのサブビーム２及び４はこの
場合同一回転方向に円偏光されている。結果的に生じる
円偏光子の非対称は、長い方のプリズム４５、５９、８
３又はこれらのプリズムの一部に対して種々の屈折率を
有する材料を選択することによって補償される。反射表
面５８ａ，５８ｂ上に金属層８５，８７を設けて偏光子
３５のプリズム部分の一つの屈折率が異なるようにする
ことにより、偏光子の非対称を補償することもできる。
この場合の円偏光子の一例を図８に示す。空気−プリズ
ム界面５８ａ，５８ｂ，６０ａ，６０ｂにおける内部全
反射により例えば４５°の位相シフトが生じる。金属層
上の反射により９０°の位相シフトがそれぞれ生じる。
このようにして、１８０°の位相シフトが、図８に示す
ように二つのサブビーム２及び４の間で生じ、このこと
は、二つのサブビームが同一の回転方向に円偏光してい
ることを意味する。
【００６８】二つのサブビーム２及び４が同一の回転方
向に円偏光する場合、図９に示すように６枚の代わりに
３枚のコレステリックミラー８９，９１及び９３を具え
るミラー系８を用いるだけで十分である。
向に円偏光する場合、図９に示すように６枚の代わりに
３枚のコレステリックミラー８９，９１及び９３を具え
るミラー系８を用いるだけで十分である。
【００６９】二つのプリズムの一方の材料の屈折率変化
を組み合わせ、金属層をフレネルプリズムの反射面上に
設けたり設けなかったりすることにより、非偏光放射ビ
ームを円偏光放射ビームに直接変換するほぼ対称な偏光
子を得ることができ、この偏光子内では、ビームは一方
の回転方向にのみ円偏光される。
を組み合わせ、金属層をフレネルプリズムの反射面上に
設けたり設けなかったりすることにより、非偏光放射ビ
ームを円偏光放射ビームに直接変換するほぼ対称な偏光
子を得ることができ、この偏光子内では、ビームは一方
の回転方向にのみ円偏光される。
【００７０】本発明による円偏光子、特に同一の回転方
向を有する二つの円偏光サブビームを発生する例を、例
えばモニタのような白黒すなわちモノクロ画像投写装置
にも用いることができる。図１０はこのような装置の原
理を示す。
向を有する二つの円偏光サブビームを発生する例を、例
えばモニタのような白黒すなわちモノクロ画像投写装置
にも用いることができる。図１０はこのような装置の原
理を示す。
【００７１】放射源３から放出された非偏光放射ビーム
５は、合成円偏光子３５によって二つの円偏光サブビー
ム２及び４に変換される。これらのサブビームは、偏光
子３５に設けられた偏光回転部材に応じて同一方向又は
互いに逆方向に円偏光される。白黒すなわちモノクロＬ
ＣＤパネル８６によって変調された放射は次に、投写レ
ンズ系３３を経て画像投写スクリーン３４に投写され
る。ＬＣＤパネルが直線偏光された光を変調すると、λ
／４板９５，９７を、ＬＣＤパネルの前後に配置する
が、モノクロＬＣＤパネルを用いる場合にはλ／４板は
広帯域を有する必要がない。
５は、合成円偏光子３５によって二つの円偏光サブビー
ム２及び４に変換される。これらのサブビームは、偏光
子３５に設けられた偏光回転部材に応じて同一方向又は
互いに逆方向に円偏光される。白黒すなわちモノクロＬ
ＣＤパネル８６によって変調された放射は次に、投写レ
ンズ系３３を経て画像投写スクリーン３４に投写され
る。ＬＣＤパネルが直線偏光された光を変調すると、λ
／４板９５，９７を、ＬＣＤパネルの前後に配置する
が、モノクロＬＣＤパネルを用いる場合にはλ／４板は
広帯域を有する必要がない。
【図１】従来のカラー画像投写装置の一例を線図的に示
した図である。
した図である。
【図２】本発明によるカラー画像投写装置の一例を線図
的に示した図である。
的に示した図である。
【図３】本発明によるカラー画像投写装置用の照明装置
に用いる合成円偏光子の一例を示す図である。
に用いる合成円偏光子の一例を示す図である。
【図４】位相シフトδを入射角θ1 の関数として表した
特性図である。
特性図である。
【図５】ａ及びｂはそれぞれ、本発明によるカラー画像
投写装置用の照明装置に用いる合成円偏光子の別の例を
示す図である。
投写装置用の照明装置に用いる合成円偏光子の別の例を
示す図である。
【図６】本発明によるカラー画像投写装置用の照明装置
に用いる合成円偏光子の別の例を示す図である。
に用いる合成円偏光子の別の例を示す図である。
【図７】本発明によるカラー画像投写装置用の照明装置
に用いる合成円偏光子の別の例を示す図である。
に用いる合成円偏光子の別の例を示す図である。
【図８】本発明によるカラー画像投写装置用の照明装置
に用いる合成円偏光子の別の例を示す図である。
に用いる合成円偏光子の別の例を示す図である。
【図９】本発明によるカラー画像投写装置の別の例を線
図的に示した図である。
図的に示した図である。
【図１０】モノクロ画像投写装置の一例を線図的に示し
た図である。
た図である。
１ カラー画像投写装置 ２，４，２１，２３，２５ サブビーム ３ 放射源 ５，６ 放射ビーム ５ａ 常光線 ５ｂ 異常光線 ７ 照明装置 ８ ミラー系 ９，１０，１１，１２，１３，１４，１６，１８，２
０，２２，２４，２６，６９，７１，７３，８９，９
１，９３ コレステリックミラー １５，１７，１９ 平面ミラー ２７，２９，３１，８６ 画像表示パネル ３３ 投写レンズ系 ３４ 投写スクリーン ３５ 合成円偏光子 ４３ ビームスプリッタ ４５，４７ ガラスプリズム ４９ 複屈折層 ５０，８５，８７ 金属層 ５１，５３ 透明部材 ５５，５７ 出射面 ５８ａ，５８ｂ，６０ａ，６０ｂ ５９，６１，８３ フレネルプリズム ６３，６５，６７，７５，７７，７９，８１，９５，９
７ λ／４板 α，θi,1 ，θi,2 入射角
０，２２，２４，２６，６９，７１，７３，８９，９
１，９３ コレステリックミラー １５，１７，１９ 平面ミラー ２７，２９，３１，８６ 画像表示パネル ３３ 投写レンズ系 ３４ 投写スクリーン ３５ 合成円偏光子 ４３ ビームスプリッタ ４５，４７ ガラスプリズム ４９ 複屈折層 ５０，８５，８７ 金属層 ５１，５３ 透明部材 ５５，５７ 出射面 ５８ａ，５８ｂ，６０ａ，６０ｂ ５９，６１，８３ フレネルプリズム ６３，６５，６７，７５，７７，７９，８１，９５，９
７ λ／４板 α，θi,1 ，θi,2 入射角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディルク ヤン ブルール オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ １
Claims (11)
- 【請求項１】 放射ビームを発生する放射源と、この放
射ビームを、種々の波長を有する少なくとも二つのサブ
ビームに分離する少なくとも一つのコレステリックミラ
ーとを順に具えるカラー画像投写装置用照明装置におい
て、非偏光放射を円偏光サブビームに直接変換する合成
円偏光子を、前記放射源とコレステリックミラーとの間
の放射ビームの経路中に配置し、前記合成円偏光子が、
前記放射ビームを二つの相互に直交する直線偏光サブビ
ームに分離する偏光分離ビームスプリッタと、偏光コン
バータとを具え、前記合成円偏光子からの円偏光サブビ
ームを結合して一つのビームを形成することを特徴とす
る照明装置。 - 【請求項２】 前記偏光分離ビームスプリッタは二つの
透明部材を具え、これらの透明部材の間に偏光分離層が
存在し、前記偏光コンバータは、前記偏光分離ビームス
プリッタの異なる出射面上で傾斜位置にそれぞれ配置し
た二つのλ／４板を具えることを特徴とする請求項１記
載の照明装置。 - 【請求項３】 前記偏光分離ビームスプリッタは二つの
透明部材を具え、これらの透明部材の間には液晶材料の
偏光分離層が存在し、この材料の分子は、前記非偏光放
射ビームの入射平面に対してほぼ４５°の方位角で、か
つ、前記非偏光放射ビームの入射角αと同一の傾斜角で
前記偏光分離層上に配向され、前記偏光コンバータが、
前記ビームスプリッタから発生する直線偏光サブビーム
をそれぞれ案内する第３及び第４の透明部材を具え、こ
れら透明部材はそれぞれ少なくとも、関連のサブビーム
が反射すると、前記サブビームの入射平面に平行な偏光
方向を有するサブビーム成分と前記サブビームの入射平
面に直交する偏光方向を有するサブビーム成分との間で
位相シフトが生じる反射面を有し、前記第３及び第４の
透明部材の両方の全位相シフトを９０°とすることを特
徴とする請求項１記載の照明装置。 - 【請求項４】 前記第３及び第４の透明部材を、第１の
反射面及び第２の反射面をそれぞれ有するフレネルプリ
ズムとし、前記第３及び第４の透明部材の第１の反射面
と第２の反射面が偏光分離層に対してそれぞれ角度β1
及びβ2 をなし、 【数１】 及び 【数２】 （ここで、δ1 及びδ2 を、各反射面上の内部全反射が
原因で生じる前記第３及び第４の透明部材に入射する直
線偏光サブビームの入射平面に平行な偏光方向を有する
成分と前記偏光サブビームの入射平面に直交する偏光方
向を有する成分との間の位相シフトとし、ｎを前記フレ
ネルプリズムの相対屈折率とし、θi,1 ＝α−β1 を１
回目の内部全反射の入射角とし、θi,2 ＝α−２β1 −
β2 を２回目の内部全反射の入射角とし、αを、前記ビ
ームスプリッタの偏光分離層への非偏光放射ビームの入
射角とする。）が当てはまることを特徴とする請求項３
記載の照明装置。 - 【請求項５】 前記第１及び第２の透明部材をそれぞれ
フレネルプリズムと一体化して単一の部材に構成したこ
とを特徴とする請求項４記載の照明装置。 - 【請求項６】 少なくとも前記第３又は第４の透明部材
は少なくとも反射面上に反射層を有することを特徴とす
る請求項３記載の照明装置。 - 【請求項７】 前記合成円偏光子の出射面の一つに偏光
回転素子を設けることを特徴とする請求項１から６のう
ちのいずれか１項に記載の照明装置。 - 【請求項８】 前記偏光回転素子をλ／２板とすること
を特徴とする請求項７記載の照明装置。 - 【請求項９】 前記偏光回転素子を２倍のフレネルプリ
ズムとすることを特徴とする請求項７記載の照明装置。 - 【請求項１０】 請求項１から９のいずれか１項に記載
された円偏光子。 - 【請求項１１】 放射ビームを発生する放射源と、少な
くとも前記放射ビームの偏光方向を変調することにより
投写すべき画像を発生させる画像表示パネルを具える画
像表示装置と、この画像表示装置によって形成された画
像を投写する投写レンズ系とを有する照明装置を具える
画像投写装置において、前記照明装置を請求項１から９
のうちのいずれか１項に記載した照明装置とすることを
特徴とする画像投写装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE9301412A BE1007993A3 (nl) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | Belichtingsstelsel voor een kleurenbeeldprojectie-inrichting en circulaire polarisator geschikt voor toepassing in een dergelijk belichtingsstelsel en kleurenbeeldprojectie-inrichting bevattende een dergelijk belichtingsstelsel met circulaire polarisator. |
| BE09301412 | 1993-12-17 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07199120A true JPH07199120A (ja) | 1995-08-04 |
Family
ID=3887656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6310567A Pending JPH07199120A (ja) | 1993-12-17 | 1994-12-14 | 照明装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5626408A (ja) |
| EP (1) | EP0659024B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07199120A (ja) |
| KR (1) | KR950023045A (ja) |
| CN (1) | CN1112688A (ja) |
| BE (1) | BE1007993A3 (ja) |
| DE (1) | DE69417174T2 (ja) |
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