JPH08114765A

JPH08114765A - 偏光分離・変換素子並びにこれを用いた偏光照明装置及び投射型表示装置

Info

Publication number: JPH08114765A
Application number: JP6275632A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Suzuki; 敏弘鈴木; Hisashi Yamaguchi; 久山口; Tetsuya Hamada; 哲也浜田; Mari Hodate; 真理甫立; Keiji Hayashi; 啓二林; Tetsuya Kobayashi; 哲也小林; Takeshi Goto; 猛後藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1994-10-15
Filing date: 1994-10-15
Publication date: 1996-05-07
Also published as: TW297102B; US5764412A

Abstract

(57)【要約】【目的】偏光分離・変換素子を薄くし、また、投射型表
示装置の表示品質を向上させる。【構成】断面が直角２等辺３角形の柱状プリズム２１の
両側に対称的に、断面平行四辺形の柱状プリズム２１〜
２４が配置され、プリズム間が、誘電体多層膜の偏光分
離膜Ｄ１〜Ｄ３を介して接合され、外側のプリズム２４
の最外面に反射膜が被着されている。プリズム２１から
奇数番目の偏光分離膜Ｄ１及びＤ２は、入射ｐ偏光を透
過させ入射ｓ偏光を透過させるのに対し、偶数番目の偏
光分離膜Ｄ２は逆に入射ｓ偏光を透過させ入射ｐ偏光を
反射させる。偏光分離・変換素子２０Ａの出射面での直
線偏光を全て同一偏光にするために、プリズム２２及び
２３の出射面に１／２波長板Ｃ１が被着されている。偏
光分離膜Ｄ２を反射膜で置換した構成とすれば、より効
果的である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、偏光分離・変換素子並
びにこれを用いた偏光照明装置及び投射型表示装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】投射型表示装置では、対角数インチの液
晶ライトバルブの表示を１０〜１００倍程度拡大してス
クリーンに投射するので、明るい投射画像を得るには光
源として大電力ランプを用いる必要がある。しかし、ラ
ンプ発熱量と空冷能力との関係で、ランプ電力は２５０
ワット程度が上限である。一方、ランプ出力は非偏光で
あるが、液晶ライトバルブはその直線偏光成分のみ用い
るので、ランプ出力の５０％以上が無効となる。

【０００３】そこで、図１４（Ａ）に示すような偏光照
明装置が提案されている（特開昭５９−１２７０１９号
公報）。光源１０は、白色ランプ１１と反射体１２とか
らなり、光源１０の前方に偏光分離・変換素子２０Ｘが
配置されている。光源１０からの非偏光Ｌ１は、プリズ
ム２１Ｈとプリズム２２との間の偏光分離膜Ｄ１で透過
ｐ偏光Ｐ１と反射ｓ偏光Ｓ１とに分離され、ｓ偏光Ｓ１
は反射膜Ｍ２で反射された後、偏光変換板Ｃ１を通って
ｐ偏光Ｐ２となる。この偏光照明装置を用いれば、直線
偏光Ｐ１及びＰ２が液晶ライトバルブで有効利用される
ので、スクリーン上の照度を約２倍向上させることがで
きる。

【０００４】しかし、プリズムの厚みが光源１０の前面
の幅Ｗ、例えば４８ｍｍとなるので、偏光分離・変換素
子２０Ｘが大型かつ重くなる。そこで、図１６（Ａ）に
示すように、光軸を通り紙面に垂直な面で対称な偏光分
離・変換素子２０Ｙが提案されている。この偏光分離・
変換素子２０Ｙは、その厚みが偏光分離・変換素子２０
Ｘのそれの半分になる。

【０００５】この厚みを更に小さくするために、図１４
において、偏光分離・変換素子２０Ｘと光源１０との間
に、入射光束を集光してその幅を１／２にするためのシ
リンドリカル凸レンズと、平行光に戻すためのシリンド
リカル凹レンズとの組を配置し、この構成と偏光分離・
変換素子２０Ｘを１組にしたものを複数組並置した偏光
照明装置が提案されている（特開平５−７２４１７号公
報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この偏光照明
装置は、シリンドリカル凸レンズとシリンドリカル凹レ
ンズとを偏光分離・変換素子２０Ｘと光源１０との間に
配置しなければならないので、偏光分離・変換素子２０
Ｘ自体を薄くすることができても偏光照明装置全体とし
て大型となる。また、光源１０からの非平行光の光軸に
対する角度がこれらシリンドリカルレンズでより大きく
なるので、偏光分離・変換素子２０Ｘの偏光分離率及び
偏光変換率が低下して、光源光の利用効率が低下する。
さらに、これらシリンドリカルレンズにより光源１０か
ら液晶ライトバルブまでの距離が長くなるので、光源光
の利用効率が低下する。

【０００７】次に、偏光分離・変換素子２０Ｘを用いる
ことによる照度分布の変化が投射型表示装置にどのよう
に影響するかを考えることにより、好ましい照度分布の
性質を明らかにする。光源１０の前面の照度分布は、図
１４（Ｂ）中のＬＸＡのようにガウス型になっている。
図１４（Ａ）に示すように比較的高照度の光軸側領域Ａ
とその外側の比較的低照度の領域Ｂとに分けて考える。
偏光分離・変換素子２０Ｘの出射面は、これら領域Ａ及
び領域Ｂに対応して図示のように分けられる。このこと
から、偏光分離・変換素子２０Ｘの出射面の照度分布の
概略が容易に理解できる。詳細には、光源１０の前面の
照度ＬＸＡに対する偏光分離・変換素子２０Ｘの出射面
の照度ＬＸＢは、図１４（Ｂ）に示す如くなる。

【０００８】図１５は、図１４（Ａ）の偏光照明装置が
適用された投射型表示装置の概略構成を示す。偏光分離
・変換素子２０Ｘの出射面出射面からの直線偏光は、液
晶ライトバルブ４１及び投射レンズ４２を通ってスクリ
ーン４３上に投射される。液晶ライトバルブ４１上の点
Ｐを通ってスクリーン４３上の点Ｑに収束する光束は、
投射レンズ４２を通過しなければならず、この光束は偏
光分離・変換素子２０Ｘの出射面の幅Ｌの部分から出射
したものである。液晶ライトバルブ４１の偏光分離・変
換素子２０Ｘ側に配置された凸レンズ４４は、液晶ライ
トバルブ４１の側部を通過した光を光軸側へ曲げて投射
レンズ４２に通過させるためのものである。

【０００９】偏光分離・変換素子２０Ｘの出射面上の幅
Ｌの照度の平均値を求め、これを幅Ｌの中点Ｒの照度と
する仮想的な平均化照度ＡＬＸＢを求めることにより、
液晶ライトバルブ４１の透過率分布が一定の場合のスク
リーン４３上の照度分布の特性を知ることができる。Ｌ
＝Ｗの場合の平均化照度ＡＬＸＢを、図１４（Ｂ）中に
点線で示す。図１６（Ｂ）は、偏光分離・変換素子２０
Ｙについての図１４（Ｂ）に対応したものである。

【００１０】照度ＬＸＢには段差部が存在するが、幅Ｌ
での平均化によりこの段差が消失する。スクリーン４３
上の投射画像は、一様投射の場合に照度変化が緩やか且
つ視点が集中する中央部で一様に明るくなるようにした
方が、見やすい。この中央部を一様に明るくするには幅
Ｌをある程度大きくしなければならない。また、段差部
での照度変化をより緩やかにするには幅Ｌを大きくする
必要がある。幅Ｌを大きくするためには、投射レンズ４
２の直径を大きくしなければならず、これはスクリーン
４３上での画像にぼけを生じさせて表示品質が低下する
ので、制限される。

【００１１】より小さな幅Ｌで平均化照度ＡＬＸＢから
急変部を消失させるためには、照度ＬＸＢの段差が小さ
い方がよい。図１５に示す投射型表示装置でスクリーン
４３上に得られる画像は単色であるが、偏光分離・変換
素子２０Ｘの出射光を３原色に分離し、各々について液
晶ライトバルブを通過させた後、重ね合わせて合成する
構成にすることにより、カラー画像が得られる。この場
合、スクリーン４３上での照度分布の段差が大きく且つ
段差間の長さが短いと、３原色合成のずれによるスクリ
ーン４３上での色むらが目立ち易くなり、表示品質が低
下する。これを防止するには、出射面上での照度分布の
段差部間の長さを短くし且つ段差を小さくするか、小さ
い段差部が周辺部のみに存在するようにした方が好まし
い。

【００１２】本発明の第１の目的は、上記問題点に鑑
み、より薄い偏光分離・変換素子並びにこれを用いた偏
光照明装置及び投射型表示装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、投射型表示装置の表示品質を向上
させることが可能な偏光分離・変換素子並びにこれを用
いた偏光照明装置及び投射型表示装置を提供することに
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段及びその作用】第１発明に
係る偏光分離・変換素子では、例えば図１（Ａ）に示す
如く、入射光を第１面において、透過光が第１直線偏光
となり反射光が第２直線偏光となり且つ該第１直線偏光
と該第２直線偏光の偏光面が互いに直角になるように、
該透過光と該反射光とに分離するための第１偏光分離手
段と、入射光を該第１面と略平行な第２面において、透
過光が該第２直線偏光となり反射光が該第１直線偏光と
なるように、該透過光と該反射光とに分離するための第
２偏光分離手段と、該第１面と略平行な第３面で反射す
るための反射手段と、該第１直線偏光と該第２偏光との
一方を他方に変換するための偏光変換手段と、を有し、
該第１偏光分離手段と該第２偏光分離手段とが２以上配
置され、少なくともその一端側に該反射手段が配置さ
れ、該反射手段を介さずに隣合う偏光分離手段の一方が
該第１偏光分離手段で他方が該第２偏光分離手段であ
り、該第１偏光分離手段及び該第２偏光分離手段からの
互いに略平行な出射光が該第１直線偏光と該第２偏光と
の一方になるように、該偏光変換手段が配置されてい
る。

【００１４】この第１発明によれば、従来の偏光分離手
段と反射手段との間隔よりも偏光分離手段の間隔を短く
することができるので、これに比例して偏光分離・変換
素子を薄くすることができ、偏光分離・変換素子の小型
化且つ軽量化が達成され、この偏光分離・変換素子を用
いた偏光照明装置及び投射型表示装置の小型化及び軽量
化に寄与する。また、この薄型化により、投射型表示装
置において光源とライトバルブとの間の行路長を短くで
きるので、ライトバルブの入射面照度が向上してより明
るい画像を得ることができる。換言すれば、光源の電力
を低減できる。

【００１５】第１発明の第１態様では、上記偏光分離・
変換素子が１対、略面対称に配置され、その対称面に最
も近い偏光分離手段が上記第１偏光分離手段である。こ
の第１態様によれば、互いに平行な偏光分離面が非対称
な場合の半分になるので、例えば図３に示すｓ偏光Ｓ３
及びｐ偏光Ｐ４のように、互いに平行な偏光分離手段が
多くなることにより異なる偏光が混じるのを少なくする
ことができる。

【００１６】第１発明の第２態様では、例えば図１に示
す如く、上記対称面に最も近い上記第１偏光分離手段
は、断面が略直角２等辺３角形でその隣合う辺の長さが
ａ及び略√２ａである第１柱状プリズムと、断面が、１
つの内角が略４５゜で隣合う辺がａ及び略ａ／（√２）
である平行４辺形の第２柱状プリズムとが、同一形状の
面を対向させ誘電体多層膜を介して接合された構成であ
り、その他の上記偏光分離手段は、該第２柱状プリズム
と同一形状の２つのプリズムが、同一形状の面を対向さ
せ誘電体多層膜を介して接合された構成である。

【００１７】第１発明の第３態様では、例えば図４に示
す如く、上記対称面に最も近い上記第１偏光分離手段
に、上記反射手段が隣合って配置されている。この第３
態様によれば、偏光分離・変換素子の出射面中央部にお
いて、照度分布の段差部間の長さが、該反射手段を上記
第２偏光分離手段で置換した構成の場合の略半分とな
り、かつ、その段差が、該置換をした場合よりも小さく
なるので、この偏光分離・変換素子で偏光照明装置を構
成し、この偏光照明装置を投射型表示装置に用いた場合
に、該置換をした場合よりも、スクリーン上での投射画
像の解像度を向上させることができ、色ずれを低減する
ことができ、かつ、スクリーン中央部でより明るく見や
すい画像を得ることができる。したがって、投射型表示
装置の表示品質を向上させることができる。

【００１８】また、一般に、反射手段の方が偏光分離手
段よりも構成が簡単であり、かつ、偏光分離手段よりも
反射率が高いので好ましい。第１発明の第４態様では、
例えば図６に示す如く、上記偏光分離・変換素子を第１
の偏光分離・変換素子とするその最外面を含む面内に、
最内面を略一致させ且つ該最内面が該最外面と重ならず
に光軸寄りにほぼ連続して第２の偏光分離・変換素子が
配置され、該最内面に上記反射手段が形成され、該第２
の偏光分離・変換素子には、該第１の偏光分離・変換素
子の該最外面の最も外側の辺を通り上記対称面に平行な
面の外側に、上記第１偏光分離手段又は上記第２偏光分
離手段が配置されている。

【００１９】この第４態様によれば、第２の偏光分離・
変換素子の最内面に形成された反射手段により、第１の
偏光分離・変換素子の最外面側の偏光分離手段に入射す
ることによる異なる偏光の混じりを防止でき、光源から
放射された光をより有効に利用することができる。第１
発明の第５態様では、例えば図８に示す如く、上記対称
面に最も近い上記第１偏光分離手段は、断面が直角２等
辺３角形でその隣合う辺の長さがａ及び略√２ａである
第１柱状プリズムと、断面が、１つの内角が略４５゜で
隣合う辺の長さがａ及び略ａ／（√２）である平行４辺
形の第２柱状プリズムとが、同一形状の面を対向させ誘
電体多層膜を介して接合された構成であり、該第２柱状
プリズムにこれと同一形状のプリズムが同一形状の面を
対向させ反射手段を介して配置され、該同一形状のプリ
ズムの、該反射手段と反対側の面に第２の反射手段が形
成されている。

【００２０】この第５態様によれば、偏光分離面が第１
柱状プリズムの斜面のみであるので、構成が簡単にな
り、かつ、上記第３態様の効果も得られる。第１発明の
第６態様では、例えば図１０に示す如く、上記対称面に
最も近い上記第１偏光分離手段は、断面が、対向する斜
辺の長さが√２ａの台形である第３柱状プリズムと、断
面が、１つの内角が略４５゜で隣合う辺の長さが略ａ及
びａ／（√２）である平行４辺形の第２柱状プリズムと
が、同一形状の面を対向させ誘電体多層膜を介して接合
された構成であり、該第２柱状プリズムの、該誘電体多
層膜と反対側の面に上記反射手段が形成されている。

【００２１】この第６態様によれば、断面台形の柱状プ
リズムを断面直角二等辺三角形の柱状プリズムより薄く
することができるので、簡単な構成で偏光分離・変換素
子を薄くすることができる。第２発明の偏光照明装置で
は、上記いずれかの偏光分離・変換素子と、該偏光分離
・変換素子の入射面に非偏光を入射させる光源と、を有
する。

【００２２】第２発明の第１態様では、上記光源と上記
偏光分離・変換素子との間の光路中にＵＶ＆ＩＲカット
フィルタが配置され、該ＵＶ＆ＩＲカットフィルタは、
波長３５０ｎｍ以下の紫外線を吸収する物質を含むガラ
ス板と、該ガラス板の、該光源からの光が入射される面
に誘電体多層膜が被着された紫外線カットフィルタと、
該ガラス板の、該紫外線カットフィルタと反対側の面に
誘電体多層膜が被着された赤外線カットフィルタと、を
有し、該ガラス板は、紫外線カット率が該紫外線カット
フィルタのそれよりも大きい厚みを有する。

【００２３】誘電体多層膜の紫外線カット率はその厚み
に比例してどこまでも増加させることはできないが、ガ
ラス板のそれは厚みに比例するという利点を有する。一
方、ガラス板は紫外線を吸収して発熱するが、誘電体多
層膜の紫外線カットフィルタは殆ど紫外線を吸収しない
という利点を有する。この第１態様によれば、入射紫外
線の大部分を紫外線カットフィルタで除去した後に、紫
外線カット率がより高いガラス板でさらに紫外線をカッ
トすることにより、紫外線カットフィルタとガラス板の
紫外線に対する短所が他方の長所で補われて、ＵＶ＆Ｉ
Ｒカットフィルタの紫外線吸収による発熱が小さく、か
つ、偏光分離・変換素子を光源の近くに配置しても偏光
分離・変換素子に用いられている光学接着剤の劣化を防
止することが可能となる。したがって、この偏光照明装
置を投射型表示装置に用いた場合に３原色の各光路中に
偏光分離・変換素子を配置する必要がなくなり、投射型
表示装置の構成の簡単化、低価格化、小型化及び軽量化
に寄与する。

【００２４】第３発明の投射型表示装置では、上記偏光
照明装置と、該偏光照明装置からの直線偏光が入射さ
れ、映像入寮信号に応じて直線偏光透過率が変化するラ
イトバルブと、該ライトバルブからの直線偏光をスクリ
ーン上に投射させるための投影レンズと、を有する。

【００２５】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。各実施例の偏光分離・変換素子は、光軸を通り紙
面に垂直な面に関し対称構造であり、この対称面の一方
側についての構成及び作用を説明する。図中の分割領域
Ａ〜Ｃは、図１４（Ａ）のそれと同じ考え方のものであ
り、偏光分離・変換素子の出射面上の分割領域Ａ〜Ｃの
分布からこの面上の照度分布の概略を容易に理解するこ
とができる。

【００２６】図１（Ｂ）、図３（Ｂ）、図４（Ｂ）、図
６（Ｂ）、図７（Ｂ）、図８（Ｂ）及び図１０（Ｂ）に
示す線図はそれぞれ、図１（Ａ）、図３（Ａ）、図４
（Ａ）、図６（Ａ）、図７（Ａ）、図８（Ａ）及び図１
０（Ａ）に示す偏光分離・変換素子の出射面における図
１４（Ｂ）に対応した照度ＬＸＢ及び平均化照度ＡＬＸ
Ｂを示す。

【００２７】また、各図に示す光源１０はみな同一構成
であり、その前面の幅をＷで表す。［第１実施例］偏光分離・変換素子２０Ａは、中央部の
プリズム２１の一方の斜面側に、プリズム２２、２３及
び２４が並設されている。プリズム２１〜２４はいずれ
も紙面垂直方向に延びた柱状である。プリズムは、ガラ
ス又はプラスチックで形成されている。

【００２８】プリズム２１の断面は、直角二等辺三角形
であって、直角の頂点に対向する辺の長さがＷ／２であ
る。プリズム２２〜２４の断面はいずれも同一形状の平
行四辺形であって、１つの内角が４５゜でこの角を形成
する２辺の長さがＷ／４及び√２Ｗ／４である。したが
って、偏光分離・変換素子２０Ａは、厚みがＷ／４、出
射面の幅が２Ｗである。

【００２９】プリズム２１とプリズム２２とは、偏光分
離膜Ｄ１を介して接合されている。偏光分離膜Ｄ１は、
例えば２０〜３０層の誘電体多層膜であり、例えば、プ
リズム２１の斜面に誘電体多層膜が被着された後に光学
接着剤を介してこの膜の表面とプリズム２２の斜面とが
接合される。同様に、プリズム２２とプリズム２３とは
偏光分離膜Ｄ２を介して接合され、プリズム２３とプリ
ズム２４とは偏光分離膜Ｄ３を介して接合されている。

【００３０】偏光分離膜Ｄ１〜Ｄ３は、隣合うものの偏
光特性が逆になっている。すなわち、対称面から奇数番
目の偏光分離膜Ｄ１及びＤ３は、入射ｐ偏光を透過させ
入射ｓ偏光を反射させる。これに対し、対称面から偶数
番目の偏光分離膜Ｄ２は、入射ｐ偏光を反射させ入射ｓ
偏光を透過させる。偏光分離膜Ｄ１とその両側のプリズ
ムで偏光分離素子が構成され、偏光分離膜Ｄ２とその両
側のプリズムで偏光分離素子が構成され、偏光分離膜Ｄ
３とその両側のプリズムで偏光分離素子が構成されてい
る。

【００３１】偏光分離・変換素子２０Ａの対称面から最
も離れたプリズム２４の、偏光分離膜Ｄ３と対向する面
には、反射膜Ｍ４が被着されている。反射膜Ｍ４は、例
えば、誘電体多層膜、アルミニューム膜、又は、両者を
積層したものである。温度が比較的高い場所に偏光分離
・変換素子２０Ａが配置され、かつ、アルミニューム膜
は、水分が存在すると酸化して反射率が低下するので、
誘電体多層膜が好ましい。

【００３２】プリズム２２及び２３の出射面には、偏光
変換板Ｃ２が光学接着剤で接合されている。偏光変換板
Ｃ２は、入射光の偏光面を９０゜回転させることによ
り、ｐ偏光をｓ偏光に変換させ、ｓ偏光をｐ偏光に変換
させるものであり、例えば１／２波長板又は旋光性板で
ある。１／２波長板としては、例えば、複屈折性を有す
るポリカーボネートを保護膜で覆ったもの、又は、ポリ
ビニルアルコールフィルムを延伸させて所望の複屈折性
を持たせ、これを薄い保護ガラスで挟んだ構成である。
旋光性板としては、例えば、磁性ガーネット結晶板であ
る。偏光変換板Ｃ２の厚みは、例えば、０．２ｍｍであ
って、例えばＷ／４＝１２ｍｍに比し充分小さく、偏光
分離・変換素子２０Ａの厚みにとって無視できる。

【００３３】上記構成において、光源１０の前面の比較
的光強度が大きい領域Ａから偏光分離・変換素子２０Ａ
の入射面に垂直入射した非偏光Ｌ１は、偏光分離膜Ｄ１
で透過ｐ偏光Ｐ１と反射ｓ偏光Ｓ１とに分離される。ｐ
偏光Ｐ１及びｓ偏光Ｓ１の光強度は非偏光Ｌ１のそれの
ほぼ半分である。ｐ偏光は、偏光分離膜Ｄ１の面に対す
るものであって、その電気ベクトル振動方向は紙面内か
つ非偏光Ｌ１の進行方向と直角である。ｓ偏光は、その
電気ベクトル振動方向が紙面垂直方向である。ｓ偏光Ｓ
１は、偏光分離膜Ｄ２を透過し、偏光分離膜Ｄ３で反射
されてｐ偏光Ｐ１と平行になり、偏光変換板Ｃ２を通っ
てｐ偏光Ｐ４となる。

【００３４】光源１０の前面の領域Ａの外側で、領域Ａ
よりも光強度が小さい領域Ｂから偏光分離・変換素子２
０Ａの入射面に垂直入射した非偏光Ｌ２は、偏光分離膜
Ｄ２で透過ｓ偏光Ｓ２と反射ｐ偏光Ｐ５とに分離され
る。ｓ偏光Ｓ２は、偏光変換板Ｃ２を通ってｐ偏光Ｐ３
となり、ｐ偏光Ｐ５は、反射膜Ｍ４で反射されてｐ偏光
Ｐ１と平行になる。

【００３５】図１（Ｂ）に示す照度ＬＸＢは、図１６
（Ｂ）の照度ＬＸＢとほぼ同一であるのに対し、すなわ
ち同一性能であるのに対し、偏光分離・変換素子２０Ａ
の厚みＷ／４は、偏光分離・変換素子２０Ｙのそれの半
分になり、薄型化且つ軽量化が顕著に達成されている。
図２は、図１の偏光分離・変換素子が適用された投射型
表示装置を示す。この投射型表示装置は、偏光分離・変
換素子以外は、一部素子のサイズを除き公知の構成であ
る。

【００３６】筐体５０は、光源１０が収容された室５１
と、光源１０以外の光学系が収容された室５２と、電気
回路が収容された室５３とに仕切られている。光源１０
の前方に配置されたＵＶ＆ＩＲカットフィルタ１３によ
り、大部分の紫外線及び赤外線がカットされる。ＵＶ＆
ＩＲカットフィルタ１３の紫外線透過率は１％程度であ
る。しかし、偏光分離・変換素子で使用される光学接着
剤にとっては不充分な紫外線透過率であり、紫外線で光
学接着剤が劣化し発泡して白色になり、透過率が低下す
る。そこで、図１（Ａ）の偏光分離・変換素子２０Ａと
同一構成の３つの偏光分離・変換素２０ＡＢ、２０ＡＲ
及び２０ＡＧを、それぞれ青色光Ｂ、赤色光Ｒ及び緑色
光Ｇの光路中に、すなわち光源１０から離れた位置に、
配置している。

【００３７】光源１０からの非偏光は、その可視光成分
がＵＶ＆ＩＲカットフィルタ１３を通り、ダイクロイッ
クミラー４５ＲＧにより、赤色光Ｒ及び緑色光Ｇと青色
光Ｂとに分離される。この青色光Ｂは、全反射ミラー４
６１、偏光分離・変換素子２０ＡＢ、凸レンズ４４Ｂ、
液晶ライトバルブ４１Ｂ及びダイクロイックミラー４５
Ｒ２を通ってダイクロイックミラー４５Ｒ３で反射され
る。赤色光Ｒ及び緑色光Ｇは、ダイクロイックミラー４
５Ｒ１で赤色光Ｒと緑色光Ｇとに分離される。この赤色
光Ｒは、偏光分離・変換素子２０ＡＲ、凸レンズ４４Ｒ
及び液晶ライトバルブ４１Ｒを通った後、ダイクロイッ
クミラー４５Ｒ２及び４５Ｒ３で反射される。緑色光Ｇ
は、偏光分離・変換素子２０ＡＧ、凸レンズ４４Ｇ及び
液晶ライトバルブ４１Ｇを通った後、全反射ミラー４６
２で反射され、ダイクロイックミラー４５Ｒ３を透過す
る。ダイクロイックミラー４５Ｒ３の位置で合成された
光は、投射レンズ４２でスクリーン４３上に投射され
る。

【００３８】偏光分離・変換素２０ＡＢ、２０ＡＲ及び
２０ＡＧは入射光束の幅を２倍に拡大するので、これに
対応して光源１０の前面、ダイクロイックミラー４５Ｒ
Ｇ及び４５Ｒ１並びに全反射ミラー４６２の幅を従来の
略半分にしている。図２から明らかなように、偏光分離
・変換素子２０Ａの薄型化及び軽量化は、投射型表示装
置の小型化及び軽量化に寄与する。従来では、偏光分離
・変換素子の厚みが大きかったことと、小型化の要請に
より、偏光分離・変換素子を液晶ライトバルブ側に配置
することができず、ＵＶ＆ＩＲカットフィルタ１３とダ
イクロイックミラー４５ＲＧとの間の光源１０から離れ
た位置に偏光分離・変換素子が配置されていた。本第１
実施例の偏光分離・変換素子２０Ａは薄型であるので、
偏光分離・変換素子２０Ａを液晶ライトバルブ側に配置
しても、小型化の要請を満たすことができる。

【００３９】本第１実施例の投射型表示装置では、光源
１０から遠くへ離れた位置に偏光分離・変換素子が配置
されているので、偏光分離・変換素子に対する紫外線及
び赤外線の照射量が低減し、これにより、電力が比較的
大きい光源１０を用いて明るい画像をスクリーン４３上
に投射することができる。また、３原色分離前より分離
後の方が波長帯域が狭く、一方、偏光分離・変換素子２
０Ａの偏光分離性能及び偏光変換性能は、入射光の波長
帯域が狭いほど高いので、３原色分離後の行路中に偏光
分離・変換素子を配置することにより、液晶ライトバル
ブの光利用効率が高くなり、より明るい投射画像が得ら
れる。

【００４０】［第２実施例］図１の偏光分離・変換素子
の基本的な考え方は、互いに反対特性の偏光分離素子を
交互に配置することであって、プリズム個数を更に増や
して同じ考え方を適用することにより、偏光照明装置の
厚みをさらに薄くすることができる。図３は、プリズム
個数を図１の場合よりも２個増やした偏光分離・変換素
子２０Ｂを用いた、第２実施例の偏光照明装置を示す。

【００４１】各プリズムのサイズは、図１の場合の２／
３となっている。プリズム２４と、最も外側のプリズム
２５とは、偏光分離膜Ｄ４を介して接合されている。プ
リズム２５の、偏光分離膜Ｄ４と対向する面には、反射
膜Ｍ５が被着されている。また、プリズム２５の出射面
に偏光変換板Ｃ３が被着されている。非偏光Ｌ１及びＬ
２の経路は、図１の場合と同じである。光源１０の前面
を６等分したときの最も外側の領域Ｃからプリズム２２
に垂直入射した非偏光Ｌ３は、偏光分離膜Ｄ３により透
過ｐ偏光Ｐ７と反射ｓ偏光Ｓ２とに分離される。ｓ偏光
Ｓ２は、偏光分離膜Ｄ４を透過した後、反射膜Ｍ５で反
射されてｓ偏光Ｓ２と平行になり、偏光変換板Ｃ２を通
ってｐ偏光Ｐ６になる。ｐ偏光Ｐ７は、偏光変換板Ｃ２
を通って無効なｓ偏光Ｓ３となるが、ｓ偏光Ｓ３が出射
する領域にはｐ偏光Ｐ４が出射するので、ｐ偏光の分布
としては好ましい。

【００４２】図３（Ｂ）に示す如く、照度ＬＸＢの段差
部間の長さ２Ｗ／３は、図１（Ｂ）の場合の２／３とな
り、段差は図１（Ｂ）の場合とほぼ同一であるので、上
述の議論から、第１実施例の偏光分離・変換素子２０Ａ
を用いた場合よりも幅Ｌを小さくできる。これにより、
投射画像の解像度が向上し、特に画素数の多い高精細投
射画像の表示品質が向上する。

【００４３】図３（Ｂ）の平均化照度ＡＬＸＢは、その
幅Ｌが図１（Ｂ）の２／３であるが、図１（Ｂ）の平均
化照度ＡＬＸＢとほぼ同じ形になっている。［第３実施例］上記第２実施例では、偏光分離素子の個
数を増やすことにより照度ＬＸＢの段差部間の長さを短
くしたが、偏光分離素子の個数を増やさずにこれを実現
することも可能である。

【００４４】図４は、第３実施例の偏光照明装置を示
す。偏光分離・変換素子２０Ｃは、図１（Ａ）の、対称
面から２番目の偏光分離膜Ｄ２を、反射膜Ｍ２で置換し
た構成となっており、偏光分離・変換素子２０Ａとの構
成差は小さいが、後述のように顕著な効果が得られる。
偏光分離膜Ｄ１で反射されたｓ偏光Ｓ１は反射膜Ｍ２で
反射され、偏光変換板Ｃ２を通ってｐ偏光Ｐ２となる。
非偏光Ｌ２は、反射膜Ｍ２で反射され、偏光分離膜Ｄ３
で透過ｐ偏光Ｐ５と反射ｓ偏光Ｓ４とに分離され、ｐ偏
光Ｐ５は反射膜Ｍ４で反射されてｐ偏光Ｐ１と平行にな
り、ｓ偏光Ｓ４は偏光変換板Ｃ２を通ってｐ偏光Ｐ８と
なる。

【００４５】図４（Ｂ）において、照度ＬＸＢは０≦Ｘ
≦Ｗ／４とＷ／４≦Ｘ≦Ｗ／２とで同じ形になる。これ
により、照度ＬＸＢの段差部間の長さはＷ／２となり、
図１（Ｂ）の場合の１／２となる。さらに、照度ＬＸＢ
の段差が図１（Ｂ）の場合よりも小さくなる。これらの
ことから、幅Ｌを図１（Ｂ）の場合の半分にした場合の
平均化照度ＡＬＸＢが、図１（Ｂ）の平均化照度ＡＬＸ
Ｂに近づき且つ中央部の凹部が消失する。

【００４６】したがって、第１実施例の偏光分離・変換
素子２０Ａ及び第２実施例の偏光分離・変換素子２０Ｂ
を用いた場合よりも、幅Ｌを小さくして投射型表示装置
の投射画像の解像度を向上させることができ、上述の色
ずれを低減することができ、かつ、明るく見やすい画像
を得ることもできる。また、偏光分離・変換素子２０Ｃ
は、偏光分離・変換素子２０Ｂよりもプリズムが２個少
なく、さらに、反射膜Ｍ２は偏光分離膜Ｄ２よりも構成
が簡単であり、かつ、偏光分離膜Ｄ２よりも反射率が高
いという利点も有する。

【００４７】なお、反射膜Ｍ２の前後の偏光分離膜Ｄ１
及びＤ３の偏光分離特性は一般に、設計上互いに独立に
選定できる。例えば、偏光分離膜Ｄ３を、偏光分離膜Ｄ
１と同一特性にし、プリズム２３の出射面に偏光変換板
を付ける替わりにプリズム２４の出射面に偏光変換板を
付けた構成であってもよい。［第４実施例］図５は、第４実施例の偏光照明装置を示
す。

【００４８】この偏光分離・変換素子２０Ｄは、図４
（Ａ）の反射膜Ｍ２の替わりに、プリズム２２とプリズ
ム２３との間を、外気に通じたエアギャップＧ２として
いる。これにより、プリズム２２及び２３の全反射特性
が利用できるので、反射膜Ｍ２を用いた場合とほぼ同様
になり、上記第３実施例の効果が得られる。エアギャッ
プＧ２は、光の波長に比し充分長ければ良く、０．１ｍ
ｍもあれば充分である。

【００４９】この偏光分離・変換素子２０Ｄは、エアギ
ャップＧ２を用いているので、その両側の部分を別個に
製造して組み立てれば良く、第３実施例の偏光照明装置
よりも歩留りが向上する。［第５実施例］図３（Ａ）において、ｓ偏光Ｓ３は無駄
となる。この無駄を省くために、第５実施例の偏光照明
装置では、図６（Ａ）に示す如く、偏光分離・変換素子
２０Ｅを光軸に沿った方向の前段２０Ｅ１と後段２０Ｅ
２との２段構成とし、さらに、前段２０Ｅ１の外面と後
段２０Ｅ２の内面とが同一面内となるように、後段２０
Ｅ２を光軸側へ寄せている。

【００５０】前段２０Ｅ１は、図１（Ａ）の偏光分離・
変換素子２０Ａとサイズを除き同一構成である。偏光分
離・変換素子２０Ｅの内側のプリズム２５Ａは、光軸側
へ寄せた分だけ幅が広くなっており、プリズム２４のそ
れの２倍となっている。プリズム２５Ａと、その外側の
プリズム２６とは、偏光分離膜Ｄ６を介して接合されて
いる。プリズム２５Ａ及び２６の、偏光分離膜Ｄ６と反
対側の面には、それぞれ反射膜Ｍ５及びＭ７が被着され
ている。

【００５１】光源１０の前面の領域Ｃからプリズム２５
Ａに垂直入射した非偏光Ｌ３は、反射膜Ｍ５で反射さ
れ、偏光分離膜Ｄ６で透過ｓ偏光Ｓ５と反射ｐ偏光Ｐ９
とに分離される。ｓ偏光Ｓ５は、反射膜Ｍ７で反射され
てｐ偏光Ｐ９と平行になり、偏光変換板Ｃ３を通ってｐ
偏光Ｐ１０になる。照度ＬＸＢ及び平均化照度ＡＬＸＢ
は、両端部を除き図３（Ｂ）のそれらとほぼ同じにな
る。

【００５２】この第５実施例によれば、上記第２実施例
の無駄なｓ偏光Ｓ３の発生が防止されることにより、光
源１０から放射された光をより有効に利用することがで
きる。［第６実施例］図４（Ａ）の、対称面から２番目の偏光
分離膜Ｄ２の替わりに反射膜Ｍ２を用いる考え方は、上
記第５実施例に対しても適用でき、これを第６実施例と
して図７（Ａ）及び（Ｂ）に示す。

【００５３】偏光分離・変換素子２０Ｆは、図６（Ａ）
の偏光分離膜Ｄ２を反射膜Ｍ２で置換した構成となって
いる。図７（Ｂ）を図６（Ｂ）と比較すれば明らかなよ
うに、これにより、第３実施例の場合と同様の効果が得
られ、本実施例の中では最も段差間の長さが短く且つ段
差が小さくなり、幅Ｌを第１実施例の場合の１／３程度
にすることができる。

【００５４】なお、反射膜Ｍ２の替わりに、エアギャッ
プを用いてもよいことは勿論である。［第７実施例］図４（Ａ）の、対称面から２番目の偏光
分離膜Ｄ２の替わりに反射膜Ｍ２を用いる考え方は、よ
り少ない数のプリズムで偏光分離・変換素子を構成する
場合にも適用可能であり、これを第７実施例として図８
（Ａ）及び（Ｂ）に示す。

【００５５】偏光分離・変換素子２０Ｇは、偏光分離・
変換素子２０Ｃとプリズムサイズが同一であるが、偏光
分離・変換素子２０Ｃの両側のプリズムを省略し、偏光
分離膜Ｄ３の替わりに反射膜Ｍ３を用い、偏光変換板Ｃ
２の幅を半分にした偏光変換板Ｃ１を用いて、構成を簡
単化している。図８（Ｂ）を図４（Ｂ）と比較すれば明
らかなように、これにより、第３実施例の場合と同様の
効果が得られる。

【００５６】非偏光Ｌ２は、反射膜Ｍ２及びＭ３で反射
され、そのｓ偏光成分は無駄となるが、光源１０の前面
両端部の、強度が比較的弱い光であるので、その無駄は
小さく、その替わりに、偏光分離・変換素子２０Ｇが簡
単になるという効果が得られる。［第８実施例］図９は、第８実施例の偏光照明装置を示
す。この偏光分離・変換素子２０Ｈは、図８（Ａ）の反
射膜Ｍ２の替わりにエアギャップＧ２を用いている。

【００５７】この第８実施例の効果は、上記第７実施例
の効果と同様である。［第９実施例］図１０は、第９実施例の偏光照明装置を
示す。この偏光分離・変換素子２０Ｉは、図１６（Ａ）
の三角柱のプリズム２１を台形柱とし、その幅を広くす
ることにより、両側の２２Ａの幅を狭くして、偏光分離
・変換素子２０Ｉの厚みを図１６（Ａ）の場合の２／３
としている。

【００５８】偏光分離・変換素子２０Ｉの中央部分を通
る光は非偏光となるので、無駄が生ずるが、図１０
（Ｂ）に示す如く、段差部が両端部のみに存在するの
で、Ｘ＝Ｌのときの平均化照度ＡＬＸＢは、光軸付近で
図１６（Ｂ）に示すような凹部が無く、白色ランプ１１
の電力を高くすることにより、より見やすい画像が得ら
れる。

【００５９】［第１０実施例］図１１（Ａ）及び（Ｂ）
は、第１０実施例の偏光照明装置を示す。偏光分離・変
換素子２０Ｉに用いられている光学接着剤の耐熱性は１
５０°Ｃ程度であり、また、上述のように紫外線で光学
接着剤が劣化するので、白色ランプ１１の電力及び空冷
能力に応じ、偏光分離・変換素子２０Ｉを光源１０から
離して配置する必要がある。このため、光源１０から放
射される光のうち、一部が偏光分離・変換素子２０Ｉの
外側へ漏れる。

【００６０】そこで、この漏れ光を反射させて有効利用
するために、図１１（Ａ）に示す如く偏光分離・変換素
子２０Ｉの外側に、偏光分離・変換素子２０Ｉと同一対
称面を有する凹面鏡６１を配置している。凹面鏡６１
は、例えばソーダガラスの凹面に誘電体多層膜を被着し
た構成である。また、図１１（Ｂ）に示す如く、偏光変
換板Ｃ１に斜め入射した光も無駄な光となる。

【００６１】そこで、偏光分離・変換素子２０Ｉから出
射される直線偏光を妨げないように、偏光分離・変換素
子２０Ｉ及び光軸から離れた位置に、偏光分離・変換素
子２０Ｉと同一対称面を有する凹面鏡６２を配置してい
る。［第１１実施例］図２において、偏光分離・変換素子２
０ＡＢ、２０ＡＲ及び２０ＡＧを光源１０側に配置でき
れば、これらを１つにすることができるので、構成が簡
単になる。耐熱性に関しては、空冷能力を上げ、かつ、
赤外線カット率を上げることによりその問題を解消でき
る。しかし、従来のＵＶ＆ＩＲカットフィルタ１３で
は、上述のように偏光分離・変換素子に対する紫外線カ
ット率が充分ではなく問題となる。

【００６２】図１２は、第１１実施例の偏光照明装置を
示す。偏光分離・変換素子２０Ａは、図１（Ａ）に示す
ものと同一構成である。凹面鏡６３は、図１１（Ａ）の
凹面鏡６１の変形例であり、プリズム２４に斜め入射す
る無駄な光も凹面鏡６３で反射体１２へ戻している。Ｕ
Ｖ＆ＩＲカットフィルタ１３Ａは、紫外線を吸収するガ
ラス板１４、例えば重金属を含むフリント系ガラスの一
面に、紫外線カットフィルタ１５を被着し、その反対側
の面に赤外線カットフィルタ１６を被着している。紫外
線カットフィルタ１５及び赤外線カットフィルタ１６は
誘電体多層膜で形成することができる。

【００６３】ここで、誘電体多層膜の紫外線カットフィ
ルタ１５の紫外線カット率はその厚みに比例してどこま
でも増加させることはできないが、ガラス板１４のそれ
は厚みに比例するという利点を有する。一方、ガラス板
１４は紫外線を吸収して発熱するが、誘電体多層膜の紫
外線カットフィルタ１５は殆ど紫外線を吸収しないとい
う利点を有する。

【００６４】光学接着剤を変質させるのは、波長３５０
ｎｍ以下の紫外線である。光学接着剤の劣化を防止する
ためには、この波長域の紫外線を１０^-2μＷ／ｃｍ²以
下にする必要がある。この紫外線の強度は、電力２５０
Ｗ、外形１００ｍｍのメタルハライドランプ１１の場
合、ランプ１１から５０ｍｍ離れた位置で１０³μＷ／
ｃｍ²程度である。したがって、ランプ１１からの波長
３５０ｎｍ以下の紫外線を０．００１％以下にする必要
がある。

【００６５】誘電体多層膜の紫外線カットフィルタ１５
の上記紫外線の透過率は１％程度であり、入射紫外線
は、紫外線カットフィルタ１５で殆ど反射され、反射さ
れた紫外線の大部分は、凹ガラスに紫外線を透過するよ
うに誘電体多層膜が被着された反射体１２を透過する。
ガラス板１４として厚み１０ｍｍのＳＦ１１（HOYA製）
を用いた場合には、その上記紫外線の透過率は０．０１
％となる。したがって、ＵＶ＆ＩＲカットフィルタ１３
を透過する有害な紫外線は許容量の１／１０程度にな
る。また、紫外線カットフィルタ１５で紫外線の大部分
がカットされるので、ガラス板１４が紫外線を吸収する
ことによる発熱は小さく、問題ない。

【００６６】このようにして、紫外線カットフィルタと
ガラス板との紫外線に対する上記短所が他方の上記長所
で補われる。このＵＶ＆ＩＲカットフィルタ１３Ａを用
いることにより、図１３に示す如く、偏光分離・変換素
子２０ＡをＵＶ＆ＩＲカットフィルタ１３Ａに接近させ
て配置することができ、１つの偏光分離・変換素子２０
Ａのみ用いればよいので、この意味でＵＶ＆ＩＲカット
フィルタ１３Ａの紫外線カット率向上の意義は大きい。

【００６７】なお、本発明には外にも種々の変形例が含
まれる。例えば、上記実施例では偏光分離・変換素子が
光軸を通る対称面を有している構造を説明したが、この
対称面の一方側のみの構造であってもよい。また、ｐ偏
光及びｓ偏光は偏光分離面に対するものであるので、ｐ
偏光とｓ偏光の透過及び反射を上記各実施例の場合の逆
にした構成であってもよい。偏光分離・変換素子の出射
面での偏光変換板の取付位置を非取付位置と逆にすれ
ば、偏光面が９０゜異なる直線偏光が得られる。

【００６８】幅Ｗは、偏光分離・変換素子の入射面での
実質的な光束入射幅であって、必ずしも光源１０の前面
幅に一致しない。また、上記１つのプリズムを、２つ以
上のプリズムを重ね合わせて構成したものであってもよ
い。最も外側のプリズムの最も外側の面に形成された反
射膜、例えば図１（Ａ）の反射膜Ｍ４を形成せずに、プ
リズムの全反射を反射手段とした構成であってもよい。

【００６９】さらに、偏光分離・変換素子のプリズム出
射面に偏光変換板を配置せずに、プリズム出射面側に他
のプリズム又はミラーを配置して光を折り曲げた後に、
偏光変換板で偏光面を９０゜回転させて同一直線偏光に
揃える構成であってもよい。

【００７０】

【発明の効果】以上説明した如く、第１発明に係る偏光
分離・変換素子によれば、従来の偏光分離手段と反射手
段との間隔よりも偏光分離手段の間隔を短くすることが
できるので、これに比例して偏光分離・変換素子を薄く
することができ、偏光分離・変換素子の小型化且つ軽量
化が達成されるという効果を奏し、この偏光分離・変換
素子を用いた第２発明の偏光照明装置及び第３発明の投
射型表示装置の小型化及び軽量化に寄与するところが大
きい。また、この薄型化により、投射型表示装置におい
て光源とライトバルブとの間の行路長を短くできるの
で、ライトバルブの入射面照度が向上してより明るい画
像を得ることができ、換言すれば、光源の電力を低減で
きるという効果を奏する。

【００７１】第１発明の第１態様によれば、互いに平行
な偏光分離面が非対称な場合の半分になるので、互いに
平行な偏光分離手段が多くなることにより異なる偏光が
混じるのを少なくすることができるという効果を奏す
る。第１発明の第３態様によれば、偏光分離・変換素子
の出射面中央部において、照度分布の段差部間の長さ
が、反射手段を第２偏光分離手段で置換した構成の場合
の略半分となり、かつ、その段差が、該置換をした場合
よりも小さくなるので、この偏光分離・変換素子で偏光
照明装置を構成し、この偏光照明装置を投射型表示装置
に用いた場合に、該置換をした場合よりも、スクリーン
上での投射画像の解像度を向上させることができ、色ず
れを低減することができ、かつ、スクリーン中央部でよ
り明るく見やすい画像を得ることができ、したがって、
投射型表示装置の表示品質を向上させることができると
いう効果を奏する。また、一般に、反射手段の方が偏光
分離手段よりも構成が簡単であり、かつ、偏光分離手段
よりも反射率が高いので、好ましい。

【００７２】第１発明の第４態様によれば、第２の偏光
分離・変換素子の最内面に形成された反射手段により、
第１の偏光分離・変換素子の最外面側の偏光分離手段に
入射することによる異なる偏光の混じりを防止でき、光
源から放射された光をより有効に利用することができる
という効果を奏する。第１発明の第５態様によれば、偏
光分離面が第１柱状プリズムの斜面のみであるので、構
成が簡単になるという効果を奏し、さらに、上記第３態
様の効果も得られる。

【００７３】第１発明の第６態様によれば、断面台形の
柱状プリズムを断面直角二等辺三角形の柱状プリズムよ
り薄くすることができるので、簡単な構成で偏光分離・
変換素子を薄くすることができるという効果を奏する。
第２発明の第１態様においては、誘電体多層膜の紫外線
カット率はその厚みに比例してどこまでも増加させるこ
とはできないが、ガラス板のそれは厚みに比例するとい
う利点を有し、一方、ガラス板は紫外線を吸収して発熱
するが、誘電体多層膜の紫外線カットフィルタは殆ど紫
外線を吸収しないという利点を有するので、入射紫外線
の大部分を紫外線カットフィルタで除去した後に、紫外
線カット率がより高いガラス板でさらに紫外線をカット
することにより、紫外線カットフィルタとガラス板の紫
外線に対する短所が他方の長所で補われて、ＵＶ＆ＩＲ
カットフィルタの紫外線吸収による発熱が小さく、か
つ、偏光分離・変換素子を光源の近くに配置しても偏光
分離・変換素子に用いられている光学接着剤の劣化を防
止することが可能となるという効果を奏し、この偏光照
明装置を投射型表示装置に用いた場合に３原色の各光路
中に偏光分離・変換素子を配置する必要がなくなり、投
射型表示装置の構成の簡単化、低価格化、小型化及び軽
量化に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の偏光照明装置の構成及び
作用を示す図である。

【図２】図１の偏光照明装置が適用された投射型表示装
置の構成を示す図である。

【図３】本発明の第２実施例の偏光照明装置の構成及び
作用を示す図である。

【図４】本発明の第３実施例の偏光照明装置の構成及び
作用を示す図である。

【図５】本発明の第４実施例の偏光照明装置の構成を示
す図である。

【図６】本発明の第５実施例の偏光照明装置の構成及び
作用を示す図である。

【図７】本発明の第６実施例の偏光照明装置の構成及び
作用を示す図である。

【図８】本発明の第７実施例の偏光照明装置の構成及び
作用を示す図である。

【図９】本発明の第８実施例の偏光照明装置の構成を示
す図である。

【図１０】本発明の第９実施例の偏光照明装置の構成及
び作用を示す図である。

【図１１】本発明の第１０実施例の偏光照明装置の構成
を示す図である。

【図１２】本発明の第１１実施例の偏光照明装置の構成
を示す図である。

【図１３】図１２の偏光照明装置が適用された投射型表
示装置の構成を示す図である。

【図１４】従来の偏光照明装置の構成及び作用を示す図
である。

【図１５】図１４の偏光照明装置が適用された投射型表
示装置の概略構成を示す図である。

【図１６】従来の他の偏光照明装置の構成及び作用を示
す図である。

【符号の説明】

１０光源１３、１３ＡＵＶ＆ＩＲカットフィルタ１４ガラス板１５紫外線カットフィルタ１６赤外線カットフィルタ２０Ｘ、２０Ｙ、２０Ａ〜２０Ｉ偏光分離・変換素子２１〜２６プリズムＭ１〜Ｍ７反射膜Ｄ１〜Ｄ６偏光分離膜Ｃ１〜Ｃ３偏光変換板４１、４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂ液晶ライトバルブ４２投射レンズＰ１〜Ｐ９、Ｐ１０ｐ偏光Ｓ１〜Ｓ５ｓ偏光Ｇ２エアギャップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者甫立真理神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者林啓二神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者小林哲也神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者後藤猛神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射光を第１面において、透過光が第１
直線偏光となり反射光が第２直線偏光となり且つ該第１
直線偏光と該第２直線偏光の偏光面が互いに略直角にな
るように、該透過光と該反射光とに分離するための第１
偏光分離手段と、入射光を該第１面と略平行な第２面において、透過光が
該第２直線偏光となり反射光が該第１直線偏光となるよ
うに、該透過光と該反射光とに分離するための第２偏光
分離手段と、該第１面と略平行な第３面で反射するための反射手段
と、該第１直線偏光と該第２偏光との一方を他方に変換する
ための偏光変換手段と、を有し、該第１偏光分離手段と該第２偏光分離手段とが
２以上配置され、少なくともその一端側に該反射手段が
配置され、該反射手段を介さずに隣合う偏光分離手段の
一方が該第１偏光分離手段で他方が該第２偏光分離手段
であり、該第１偏光分離手段及び該第２偏光分離手段か
らの互いに略平行な出射光が該第１直線偏光と該第２偏
光との一方になるように、該偏光変換手段が配置されて
いることを特徴とする偏光分離・変換素子。
【請求項２】請求項１記載の偏光分離・変換素子が１
対、略面対称に配置され、その対称面に最も近い偏光分
離手段が前記第１偏光分離手段であることを特徴とする
請求項１記載の偏光分離・変換素子。
【請求項３】前記対称面に最も近い前記第１偏光分離
手段は、断面が略直角２等辺３角形でその隣合う辺の長
さがａ及び略√２ａである第１柱状プリズムと、断面
が、１つの内角が略４５゜で隣合う辺がａ及び略ａ／
（√２）である平行４辺形の第２柱状プリズムとが、同
一形状の面を対向させ誘電体多層膜を介して接合された
構成であり、その他の前記偏光分離手段は、該第２柱状プリズムと同
一形状の２つのプリズムが、同一形状の面を対向させ誘
電体多層膜を介して接合された構成である、ことを特徴とする請求項２記載の偏光分離・変換素子。
【請求項４】前記対称面に最も近い前記第１偏光分離
手段に、前記反射手段が隣合って配置されていることを
特徴とする請求項２又は３記載の偏光分離・変換素子。
【請求項５】前記偏光分離・変換素子を第１の偏光分
離・変換素子とするその最外面を含む面内に、最内面を
略一致させ且つ該最内面が該最外面と重ならずに光軸寄
りにほぼ連続して第２の偏光分離・変換素子が配置さ
れ、該最内面に前記反射手段が形成され、該第２の偏光
分離・変換素子には、該第１の偏光分離・変換素子の該
最外面の最も外側の辺を通り前記対称面に平行な面の外
側に、前記第１偏光分離手段又は前記第２偏光分離手段
が配置されていることを特徴とする請求項３又は４記載
の偏光分離・変換素子。
【請求項６】前記対称面に最も近い前記第１偏光分離
手段は、断面が直角２等辺３角形でその隣合う辺の長さ
がａ及び略√２ａである第１柱状プリズムと、断面が、
１つの内角が略４５゜で隣合う辺の長さがａ及び略ａ／
（√２）である平行４辺形の第２柱状プリズムとが、同
一形状の面を対向させ誘電体多層膜を介して接合された
構成であり、該第２柱状プリズムにこれと同一形状のプリズムが同一
形状の面を対向させ反射手段を介して配置され、該同一
形状のプリズムの、該反射手段と反対側の面に第２の反
射手段が形成されている、ことを特徴とする請求項２記載の偏光分離・変換素子。
【請求項７】前記対称面に最も近い前記第１偏光分離
手段は、断面が、対向する斜辺の長さが√２ａの台形で
ある第３柱状プリズムと、断面が、１つの内角が略４５
゜で隣合う辺の長さが略ａ及びａ／（√２）である平行
４辺形の第２柱状プリズムとが、同一形状の面を対向さ
せ誘電体多層膜を介して接合された構成であり、該第２柱状プリズムの、該誘電体多層膜と反対側の面に
前記反射手段が形成されている、ことを特徴とする請求項２記載の偏光分離・変換素子。
【請求項８】請求項１乃至３のいずれか１つに記載の
偏光分離・変換素子と、該偏光分離・変換素子の入射面に非偏光を入射させる光
源と、を有することを特徴とする偏光照明装置。
【請求項９】前記光源と前記偏光分離・変換素子との
間の光路中にＵＶ＆ＩＲカットフィルタが配置され、該
ＵＶ＆ＩＲカットフィルタは、波長３５０ｎｍ以下の紫外線を吸収する物質を含むガラ
ス板と、該ガラス板の、該光源からの光が入射される面に誘電体
多層膜が被着された紫外線カットフィルタと、該ガラス板の、該紫外線カットフィルタと反対側の面に
誘電体多層膜が被着された赤外線カットフィルタと、を有し、該ガラス板は、紫外線カット率が該紫外線カッ
トフィルタのそれよりも大きい厚みを有することを特徴
とする請求項８記載の偏光照明装置。
【請求項１０】請求項８又は９記載の偏光照明装置
と、該偏光照明装置からの直線偏光が入射され、映像入寮信
号に応じて直線偏光透過率が変化するライトバルブと、該ライトバルブからの直線偏光をスクリーン上に投射さ
せるための投影レンズと、を有することを特徴とする投射型表示装置。