JPH10274750A - 投射装置用照明装置及び投射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の光源のままで、ライトバルブへの照明
光を明るくできる照明装置及びこの照明装置を用いた投
射装置を提供する。 【解決手段】 フライアイインテグレータ４の第２レン
ズ板３近傍には、部分的に反射ミラー層を有する部分反
射ミラー部材５が配置されると共に、１／４波長板５ｃ
が配置され、第２レンズ板３からの射出光は、部分反射
ミラー部材５のミラー層非形成部分を透過して射出さ
れ、偏光装置６に入射されて偏光分離され、偏光装置６
を透過する第１偏光と、偏光装置６によって反射されて
光源方向に反射される第２偏光に分離し、前記第１偏光
で、ライトバルブ１７Ｂ…を照射し、第２偏光を１／４
波長板５ｃを経て、反射ミラー層に入射、反射ミラー層
にて反射させて、１／４波長板５ｃを再度通過させるこ
とにより、第１偏光に変換し、偏光装置６を透過させて
ライトバルブ１７Ｂ…を照射させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源光を赤色光
（以下「Ｒ光」という）、青色光（以下「Ｂ光」とい
う）ならびに緑色光（以下「Ｇ光」という）の三原色光
に色分解し、当該色光用にそれぞれ配置された液晶ライ
トバルブに入射させる照明装置、及び、この入射光を液
晶ライトバルブにて変調し、当該変調光を色合成して投
射光学系にてカラー投射像として投射する投射装置に関
し、特にライトバルブへの照明効率の良好な照明光学系
の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、光源から射出される光源光を
Ｒ光、Ｇ光ならびにＢ光の３原色に色分離し、各色光ご
とに反射型ライトバルブを配置し、当該ライトバルブに
入射した各色光を各色ごとの光又は電気信号によって変
調して射出し、当該射出光を色合成光学系にて合成して
投射レンズにてカラー投射像を投射する投射装置とし
て、例えば、図１５に示すような装置が知られている。

【０００３】図中符号２０１は光源で、この光源２０１
はランプならびに楕円鏡等の凹面鏡から構成され、この
光源２０１から射出された光源光は、光軸上に配置され
たＲ光反射ダイクロイックミラー２０２によって、入射
光軸と直角の方向に反射されるＲ光と、入射光軸と同じ
方向に進行するＧ、Ｂ混合光とに色分離される。さら
に、当該混合光は光軸上に配置されたＧ光反射ダイクロ
イックミラー２０３によって、光軸と直角な方向、すな
わち前記のＲ光と平行な方向に進行するＧ光と、入射光
軸と同じ方向に進行するＢ光とに色分離される。

【０００４】このように各ダイクロイックミラー２０
２，２０３によって三色分離されたＲ光，Ｇ光，Ｂ光
は、それぞれの光毎に配置された偏光ビームスプリッタ
（ＰＢＳ）２０４Ｒ，２０４Ｇ，２０４Ｂに入射され、
各偏光ビームスプリッタ２０４Ｒ，２０４Ｇ，２０４Ｂ
の偏光分離部によって、それぞれに入射する光軸の方向
に透過する各色のＰ偏光と、偏光分離部によって反射さ
れて入射光軸と垂直な方向に反射されるＳ偏光とに偏光
分離作用を受ける。

【０００５】そして、各色用の偏光ビームスプリッタ２
０４Ｒ，２０４Ｇ，２０４Ｂに入射した光のうちの反射
したＳ偏光のみを、当該偏光ビームスプリッタ２０４
Ｒ，２０４Ｇ，２０４Ｂの射出面近傍に配置した反射型
ライトバルブ２０５Ｒ，２０５Ｇ，２０５Ｂに入射させ
る。各色のＰ偏光は不要光として廃棄される。

【０００６】次いで、各反射型ライトバルブ２０５Ｒ，
２０５Ｇ，２０５Ｂに入射された光（Ｓ偏光）は、これ
らライトバルブ２０５Ｒ，２０５Ｇ，２０５Ｂが光書き
込み式のものであれば各色光毎の書き込み光信号によっ
て、又、電気書き込み式のものであれば各色光毎の電気
信号によって、変調作用を受け、変調光はＰ偏光とし
て、そうでない光は入射したＳ偏光のままで、両偏光の
混合光として射出され、前記各偏光ビームスプリッタ２
０４Ｒ，２０４Ｇ，２０４Ｂに再度入射され、変調光の
みが偏光ビームスプリッタ２０４Ｒ，２０４Ｇ，２０４
Ｂの偏光分離部を透過して進行して投射光とされる。非
変調光は偏光分離部によって反射されて、光源に向かっ
て逆行し廃棄される。

【０００７】ここでは、偏光ビームスプリッタ２０４Ｂ
を透過射出したＢ光変調光は、Ｇ光反射ダイクロイック
ミラー２０６を透過して入射方向と同じ方向に進行し、
Ｇ光反射・Ｂ光反射・Ｒ光透過ダイクロイックミラー２
０７にて直角に反射される。

【０００８】また、偏光ビームスプリッタ２０４Ｇを透
過出射したＧ光変調光は、Ｇ光反射ダイクロイックミラ
ー２０６によって反射されて前記Ｂ光と同じ方向に進行
し、Ｇ光反射・Ｂ光反射・Ｒ光透過ダイクロイックミラ
ー２０７によって反射される。

【０００９】さらに、偏光ビームスプリッタ２０４Ｒを
透過射出したＲ光変調光は、前記ダイクロイックミラー
２０７を透過して前記Ｂ光，Ｇ光変調光と合成されて進
行し、投射レンズ２０８によってカラー像として投射さ
れる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのよ
うな従来のものにあっては、三色に分解されたＲ光，Ｇ
光，Ｂ光はそれぞれ各色毎に配置された偏光ビームスプ
リッタ２０４Ｒ，２０４Ｇ，２０４Ｂに入射されて、当
該偏光ビームスプリッタ２０４Ｒ，２０４Ｇ，２０４Ｂ
を透過するＰ偏光を廃棄してしまうために、各ライトバ
ルブ２０５Ｒ，２０５Ｇ，２０５Ｂは、Ｓ偏光のみの光
量でしか照明できず、そのために投射されるカラー像の
明るさが充分であるとは言えなかった。特に、大画面に
て投射する装置の場合には、大きな問題となっていた。

【００１１】投射像を明るくするためには、まず、光源
２０１の出力を上げてやればよいが、そうすることは必
要電力量の増加、ならびに光源部の発熱に伴う冷却の問
題、さらに光量が増加するに従って増加する前記廃棄光
の処理等の問題点が新たに発生する。

【００１２】そこで、本発明者らは、従来の光源のまま
で、ライトバルブへの照明光を明るくする方法を研究
し、本発明をなすに至った。

【００１３】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、請求項１に記載された発明は、ランダム偏光光を射
出する光源と、複数のレンズを平面状に有する第１レン
ズ板および複数のレンズを平面状に有する第２レンズ板
から構成されるフライアイインテグレータとを有し、前
記光源からの射出光を前記第１レンズ板の各レンズの開
口によって決定される光束に分解し、各光束を前記第２
レンズ板の各レンズ上に集光し、当該第２レンズ板から
の射出光をライトバルブに重畳させて照明する投射装置
用照明装置において、前記第２レンズ板近傍、又は、該
第２レンズ板上に、部分的に反射ミラー層を設けると共
に、該反射ミラー層に近接して１／４波長板を配設し、
さらに、前記光源から出射された光を互いに直角な方向
の振動を有する第１，第２偏光に偏光分離し、互いに異
なる方向に出射する偏光装置を配置し、前記光源からの
出射光は、前記反射ミラー層が形成されていないミラー
層非形成部分を透過して出射され、前記偏光装置に入射
されて偏光分離され、当該偏光装置を透過する第１偏光
と、当該偏光装置によって反射されて前記光源方向に反
射される第２偏光に分離し、前記第１偏光で、前記ライ
トバルブを照射し、前記第２偏光を前記１／４波長板を
経て、前記反射ミラー層に入射、当該反射ミラー層にて
反射させて、前記１／４波長板を再度通過させることに
より、第１偏光に変換し、前記偏光装置を透過させて前
記ライトバルブを照射させる投射装置用照明装置とした
ことを特徴とする。

【００１４】請求項２に記載された発明は、請求項１に
記載の構成に加え、前記偏光装置は、複数の偏光ビーム
スプリッタを側面が互いに接触するように光軸に直交す
る方向に並べて配設し、前記各偏光ビームスプリッタの
各偏光分離部が互いに直交して鋸歯状となるように設定
したことを特徴とする。

【００１５】請求項３に記載された発明は、請求項１に
記載の構成に加え、前記偏光装置は、それぞれ直角を呈
する山部と谷部を交互に繰り返して構成される面をそれ
ぞれ有する透明な２部材を有し、当該２部材の山部と谷
部を嵌合させて偏光分離膜を挟んで貼り合わせることに
より、各偏光分離部が互いに直交して鋸歯状となるよう
に設定されたことを特徴とする。

【００１６】請求項４に記載された発明は、請求項２又
は３に記載の構成に加え、前記ミラー層非形成部分を透
過して、前記偏光装置に入射されて、当該偏光分離部を
透過する第１偏光と、当該偏光分離部によって反射され
る第２偏光とに偏光分離され、当該第２偏光は、更に、
当該偏光分離部に隣接する偏光分離部にて反射されて前
記光源方向に反射されることを特徴とする。

【００１７】請求項５に記載された発明は、請求項１乃
至４の何れか一つに記載の構成に加え、前記第２レンズ
板と前記ライトバルブの間には複数のフィールドレンズ
が配置されていることを特徴とする。

【００１８】請求項６に記載された発明は、請求項１乃
至４の何れか一つに記載の構成に加え、照明装置と、該
照明装置からの照明光を画像情報によって変調させて、
当該変調光を含んだ光として射出させる変調手段として
のライトバルブと、該ライトバルブからの射出光を検光
する検光手段と、当該検光光を投射する投射光学系とを
有する投射装置において、前記照明装置は、請求項１乃
至５の何れか一つに記載のものである投射装置としたこ
とを特徴とする。

【００１９】請求項７に記載された発明は、請求項６に
記載の構成に加え、前記ライトバルブは、反射型ライト
バルブであり、前記検光手段は、偏光ビームスプリッタ
であることを特徴とする。

【００２０】請求項８に記載された発明は、請求項６に
記載の構成に加え、前記ライトバルブは、透過型ライト
バルブであり、前記検光手段は、偏光板であることを特
徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００２２】［発明の実施の形態１］図１乃至図７に
は、この発明の実施の形態１を示す。

【００２３】図１は、この実施の形態１に係る投射装置
の全体を説明する構成図である。

【００２４】図中符号１は、ランプ及び楕円鏡等の凹面
鏡から構成される光源で、この光源１からランダム偏光
が出射されるようになっている。

【００２５】このランダム偏光は、図示しない整形レン
ズによって略平行光束に変換され、さらに、図示しない
赤外線吸収フィルター及び紫外線吸収フィルターを経
て、第１レンズ板２及び第２レンズ板３からなるフライ
アイインテグレータ４に入射される。これら第１，第２
レンズ板２，３は、図１及び図３等に示すように、それ
ぞれ複数のレンズ２ａ，３ａが平面状に形成されてい
る。

【００２６】その後、この第２レンズ３の近傍に配設さ
れた部分反射ミラー部材５及び偏光装置６を経由してフ
ィールドレンズ７に光が入射されるようになっている。
この部分反射ミラー部材５は、透明ガラス板５ａ上に部
分的に反射ミラー層５ｂが図１及び図 ４等に示すよう
に複数本縦帯状に形成され、これらの各帯の間のミラー
層非形成部分５ｄを光が透過するようになっている。更
に、この反射ミラー層５ｂの図中左側には、透明ガラス
板５ａと略同じ大きさの１／４波長板５ｃが近接して配
置され、ミラー層非形成部分５ｄを透過した光が１／４
波長板５ｃを透過するようになっている。

【００２７】また、偏光装置６は、複数の偏光ビームス
プリッタ８を側面が互いに接触するように光軸に直交す
る方向に並べて配設され、前記各偏光ビームスプリッタ
８の各偏光分離部８ａが互いに直交して鋸歯状となるよ
うに設定されている。

【００２８】そして、ミラー層非形成部分５ｄを透過し
た光は偏光ビームスプリッタ８の偏光分離部８ａを経
て、第１と第２偏光に偏光分離され、「第１偏光」であ
る、Ｐ偏光はそのまま透過して、前記フィールドレンズ
７に入射される。また、「第２偏光」であるＳ偏光は、
光軸に対して斜めに配設された偏光分離部８ａにて光軸
と直交する方向に反射され、この偏光分離部８ａに隣接
する偏光分離部８ａに入射され、光源１方向に反射され
る。これにより、１／４波長板５ｃを経て反射ミラー層
５ｂに入射され、この反射ミラー層５ｂにて反射され
て、再度、１／４波長板５ｃを通過してＰ偏光に変換さ
れ、前記Ｐ偏光と共に前記フィールドレンズ７に入射さ
れる。

【００２９】次いで、このフィールドレンズ７を経由し
て、クロスダイクロイックミラー９に入射される。この
クロスダイクロイックミラー９は、Ｒ光・Ｇ光反射ダイ
クロイックミラー１０及びＢ光反射ダイクロイックミラ
ー１１が互いに直交するようにＸ型に配置され、このＢ
光反射ダイクロイックミラー１１により、Ｂ光が反射さ
れ入射光軸と直交する方向に進行し、折曲げミラー１２
により進行方向を直角に変えて更に進行してＢ光用フィ
ールドレンズ１３Ｂを経て「検光手段」としてのＢ光用
偏光ビームスプリッタ１４Ｂに入射される。

【００３０】一方、Ｒ光・Ｇ光反射ダイクロイックミラ
ー１０によって反射されたＲ，Ｇ光混合光は折曲げミラ
ー１５にて光軸を直角に変えて進行し、光軸に対して４
５度の入射角に配置されたＧ光反射ダイクロイックミラ
ー１６に入射し、透過して入射光軸と同じ方向に進行す
るＲ光と、直角方向に反射されるＧ光とに色分離され、
それぞれフィールドレンズ１３Ｒ，１３Ｇを経て「検光
手段」としての各色光用偏光ビームスプリッタ１４Ｒ，
１４Ｇに入射される。

【００３１】そして、各偏光ビームスプリッタ１４Ｂ，
１４Ｒ，１４Ｇに入射した各色Ｐ偏光は偏光分離部を透
過して射出される。この射出光は、各ビームスプリッタ
１４Ｂ，１４Ｒ，１４Ｇ射出面近傍に配置された反射型
ライトバルブ１７Ｂ，１７Ｒ，１７Ｇに入射され照明さ
れる。

【００３２】以上により、各色光ライトバルブ１７Ｂ，
１７Ｒ，１７Ｇへの照明が説明される。このように従来
ならば廃棄されるＳ偏光が、本発明によれば部分反射ミ
ラー部材５の反射ミラー層５ｂ及び１／４波長板５ｃ、
偏光装置６等によってＰ偏光に変換されてライトバルブ
１７Ｂ，１７Ｒ，１７Ｇを照明できることから効率の良
い重畳照明を達成することができる。

【００３３】その後、各ライトバルブ１７Ｂ，１７Ｒ，
１７Ｇに入射された上記Ｐ偏光の照明光は、各ライトバ
ルブ１７Ｂ，１７Ｒ，１７Ｇの画像信号によって変調さ
れ、当該変調光はＳ偏光となって非変調光（Ｐ偏光）と
の混合光として当該ライトバルブ１７Ｂ，１７Ｒ，１７
Ｇから射出され、各色光用偏光ビームスプリッタ１４
Ｂ，１４Ｒ，１４Ｇの偏光分離部によって変調光のみ反
射され、非変調光は透過されて廃棄されることにより検
光が達成される。

【００３４】そして、各偏光ビームスプリッタ１４Ｂ，
１４Ｒ，１４Ｇから反射、射出された検光光は色合成光
学系を構成するクロスダイクロイックプリズム１８にそ
れぞれ異なる入射面から入射される。当該プリズム１８
には、互いに直交するＢ光反射ダイクロイック膜１８Ｂ
及びＲ光反射ダイクロイック膜１８Ｒが設けられ、入射
したＲ光はダイクロイック膜１８Ｒによって、Ｂ光はダ
イクロイック膜１８Ｂによってそれぞれ同一方向に反射
され、又、Ｇ光は前記両膜１８Ｒ，１８Ｂを透過してや
はり同一方向に進行し、Ｒ光，Ｇ光及びＢ光の投射光と
して射出され、「投射光学系」としての投射レンズ１９
に入射して図示しないスクリーン上に高輝度のカラー像
として投射される。

【００３５】ここで、更に詳細に本発明に係る被照射物
体としての各ライトバルブ１７Ｂ，１７Ｒ，１７Ｇへの
照明光学系について説明する。

【００３６】図２は上記投射装置のライトバルブ１７
Ｂ，１７Ｒ，１７Ｇへの照明光学系の主要部ならびにそ
の光線図を示したものである。本来ならば、Ｒ光,Ｇ光
及びＢ光について記載すべきであるが、三色ともその光
路長は同じであること、基本的な構成は同じであること
より、３つのライトバルブ１７Ｂ，１７Ｒ，１７Ｇを代
表してライトバルブ１７とし、更に偏光ビームスプリッ
タ１４Ｂ，１４Ｒ，１４Ｇも偏光ビームスプリッタ１４
とし、フィールドレンズ１３Ｂ，１３Ｒ，１３Ｇもフィ
ールドレンズ１３として記載した。なお、三色分離、合
成光学系ならびに、折り曲げミラーの図示は省略した。

【００３７】図３は、第１レンズ板２の形状を示す斜視
図である。この図に示すように、表面には５×５個の凸
形状のレンズ２ａが平面的に配置された構成となってお
り、当該レンズ２ａ形成の反対面は平面となっている。

【００３８】また、第２レンズ板３は、図２の第１レン
ズ板２とその外形は略同じ大きさであり、表面に形成さ
れている凸レンズからなるレンズ３ａの配列は、第１レ
ンズ板２と同じ配列であって５×５である。ただし、レ
ンズ３ａの形状は第１レンズ板２とのレンズ２ａとでは
異なる。第１レンズ板２と第２レンズ板３のレンズ２
ａ，３ａはそれぞれ目的が異なるからである。

【００３９】本実施の形態１においては、光源１からの
光源光は図示しない整形光学系によって略平行光束に整
形されて第１レンズ板２に入射され、第１レンズ板２上
のレンズ２ａ個々によって決まる開口によって個々の平
行光束は、第２レンズ板３上の相対するレンズ３ａ上に
集光するように設定されている。すなわち、第１レンズ
板２のレンズ２ａの略焦点位置に、第２レンズ板３のレ
ンズ３ａが配置されるように当該第１レンズ板２上のレ
ンズ２ａの形状が決定され、第２レンズ板３の配設位置
が決定される。また、第１レンズ板２のレンズ２ａ上の
光点は第２レンズ板３上の相対するレンズ３ａによっ
て、フィールドレンズ７及びフィールドレンズ１３を経
て当該ライトバルブ１７上に結像するように当該第２レ
ンズ板３のレンズ３ａの形状が決定される。

【００４０】また、第２レンズ板３の射出面に近接して
配設された前記部分反射ミラー部材５の構成を図４に示
す。これは前述のように、透明ガラス板５ａ上に、アル
ミニウム等の反射ミラー層５ｂが、縦方向の帯形状に形
成された構成となっている。

【００４１】そして、第２レンズ板３に近接して配置す
る際には、この第２レンズ板３上の個々のレンズ３ａの
境界のつなぎ線に、当該反射ミラー層５ｂの帯の中心位
置が略一致するように配置される。なお、本実施の形態
における部分反射ミラー部材５の反射ミラー層５ｂの幅
は、当該反射ミラー層５ｂとミラー層非形成部分５ｄと
の比が略同じ幅となるように形成されている。

【００４２】さらに、部分反射ミラー部材５に近接して
１／４波長板５ｃならびに偏光装置６が配置されてい
る。

【００４３】さらにまた、偏光装置６は、図５等に示す
ように、水平断面が正方形で、縦方向に細長い直方体形
状を呈する複数の偏光ビームスプリッタ８が、側面が互
いに接触するように光軸に直交する方向に並んで互いに
接着されて形成されている。そして、これら各偏光ビー
ムスプリッタ８の各偏光分離部８ａが互いに直交して鋸
歯状に連続するように設定されている。

【００４４】また、この偏光装置６は、部分反射ミラー
部材５のミラー層非形成部分５ｄを透過した光が入射す
る当該偏光ビームスプリッタ８の偏光分離部８ａの傾き
方向は全て同じで平行になるように設定されると共に、
その偏光ビームスプリッタ８の偏光分離部８ａは、隣接
する偏光ビームスプリッタ８の偏光分離部８ａと直交す
るように構成される。

【００４５】しかも、前記偏光装置６を構成する各偏光
ビームスプリッタ８個々の接合位置は、前記部分反射ミ
ラー部材５の反射ミラー層５ｂとミラー層非形成部分５
ｄとの境界部に略一致するように配置されている。

【００４６】次に、前述の第１レンズ板２,第２レンズ
板３及びフィールドレンズ７,１３によるライトバルブ
１７上への結像の様子を図２の他に図６、図７等を用い
て説明する。

【００４７】図２は、第１レンズ板２のレンズ２ａの形
成する開口の一番外側の両光線と中心を光軸に平行に入
射する３つの光線について、前記偏光装置６の各偏光ビ
ームスプリッタ８の偏光分離部８ａを透過したＰ偏光に
ついてのライトバルブ１７への集光の様子を記載した光
線図であり、第１レンズ板２のレンズ２ａ毎に入射する
光束の光線について記載したものである。

【００４８】これによれば、第１レンズ板２の各開口部
に入射する光線のうちの光軸に平行に入射して各開口部
の中心を通過する光線は、第２レンズ板３の第１レンズ
板２の開口に相対するレンズ３ａの中央部を通過し、前
記部分反射ミラー部材５のミラー層非形成部分５ｄの透
明部分を透過し、１／４波長板５ｃを透過して、偏光装
置６を構成する偏光ビームスプリッタ８に入射して、当
該偏光ビームスプリッタ８を透過するＰ偏光と、当該偏
光ビームスプリッタ８の偏光分離部８ａによって反射さ
れるＳ偏光に偏光分離される。透過して射出するＰ偏光
は、光軸に対して平行に（すなわち、テレセントリック
な特性を維持して）進行し、フィールドレンズ７及びフ
ィールドレンズ１３によって偏光ビームスプリッタ１４
を透過してライトバルブ１７の略中央部に集光される。

【００４９】ここで、前記第１レンズ板２及び第２レン
ズ板３の各レンズ２ａ，３ａの中央部を透過する光軸に
平行な光線の内の、偏光ビームスプリッタ８の偏光分離
部８ａによって反射されたＳ偏光については、図６の偏
光装置６の近傍部拡大説明図に示すように、隣接する偏
光ビームスプリッタ８に入射し、この偏光分離部８ａに
よって再度反射されて光源１方向に進行して、１／４波
長板５ｃにて円偏光に変換されて、部分ミラー反射部材
５の反射ミラー層５ｂに入射、当該反射ミラー層５ｂに
て再度反射されて進行し、入射光軸と同じ光軸を逆行し
て進行して再度１／４波長板５ｃを経由して偏光をＰ偏
光に変換、同様に光軸に平行に、即ちテレセントリック
な特性を維持して射出し、図７の全体光線図に示すよう
にフィールドレンズ７,１３を経て、偏光ビームスプリ
ッタ１４を透過してライトバルブ１７の略中央部に集光
される。

【００５０】また、図２に示すように、第１レンズ板２
の各開口部の上部に互いに光軸に平行に入射する光線
は、前記の説明のように第１レンズ板２のレンズ２ａの
焦点位置に第２レンズ板３が配置されている構成から、
第２レンズ板３のレンズ３ａ中心部にて前記第１レンズ
板２上の開口部の中心を通過する光線と交差し、同様に
部分反射ミラー部材５のミラー層非形成部分５ｄの透明
部分を透過して１／４波長板５ｃを経て、偏光装置６を
構成する偏光ビームスプリッタ８の略中央部に入射し
て、当該偏光ビームスプリッタ８の偏光分離部８ａによ
り偏光分離され、そのまま透過するＰ偏光はフィールド
レンズ７及びフィールドレンズ１３によってライトバル
ブ１７の下部分に集光される。

【００５１】ここで、前記入射光の内の偏光装置６の偏
光分離部８ａによって反射したＳ偏光は、図６の拡大説
明図に示すように、隣接の偏光ビームスプリッタ８に入
射し、再度偏光分離部８ａによって光源１方向に反射さ
れて射出し、１／４波長板５ｃを透過して円偏光となっ
て、前記部分反射ミラー部材５の反射ミラー層５ｂに光
軸に対し所定の傾きを持って入射、当該反射ミラー層５
ｂによって反射の法則によって反射され、再度１／４波
長板５ｃを透過することによりＰ偏光に変換されて偏光
装置６の偏光ビームスプリッタ８に入射し、これを透過
して、光軸に対して所定の傾きを有して進行し、フィー
ルドレンズ７,１３を経て、図７の全体図に示すように
ライトバルブ１７の上部に集光される。

【００５２】さらに、図２に示すように、第１レンズ板
２の各開口部の下部に互いに光軸に平行に入射する光線
は、前述の説明のように第１レンズ板２のレンズ２ａの
焦点位置に第２レンズ板３が配置されている構成から、
第２レンズ板３のレンズ３ａ中心部にて前記第１レンズ
板２上の開口部の中心を通過する光線と交差し、同様に
部分反射ミラー部材５のミラー層非形成部分５ｄの透明
部分を透過し、１／４波長板５ｃを経て、偏光装置６を
構成する個々の偏光ビームスプリッタ８の略中央部に入
射して、当該偏光ビームスプリッタ８の偏光分離部８ａ
により偏光分離され、そのまま透過するＰ偏光はフィー
ルドレンズ７及びフィールドレンズ１３によって図のラ
イトバルブ１７の上部分に集光される。

【００５３】ここで、前記入射光のうちの偏光装置６の
偏光ビームスプリッタ８の偏光分離部８ａによって反射
したＳ偏光は、図６の拡大説明図に示すように、隣接の
偏光ビームスプリッタ８に入射し、当該偏光ビームスプ
リッタ８の偏光分離部８ａによって反射されて光源１方
向に射出し、１／４波長板５ｃを透過して円偏光となっ
て、前記部分反射ミラー部材５の反射ミラー層５ｂに光
軸に対し所定の傾きを持って入射し、当該反射ミラー層
５ｂによって反射の法則によって再度反射され、再度１
／４波長板５ｃを透過することによりＰ偏光に変換され
て偏光装置６の偏光ビームスプリッタ８に入射し、これ
を透過して、光軸に対して所定の傾きを有して進行し、
フィールドレンズ７,１３を経て、全体説明図７に示す
ようにライトバルブ１７の下部に集光される。

【００５４】以上の説明により、部分反射ミラー部材５
のミラー層非形成部分５ｄの透明部分を透過して偏光装
置６に入射したランダム偏光の光源光のうちの、当該偏
光装置６を透過してライトバルブ１７を照明するＰ偏光
の他に、当該偏光装置６を構成する偏光ビームスプリッ
タ８の偏光分離部８ａによって反射されたＳ偏光は、隣
接の偏光ビームスプリッタ８に入射し、当該偏光ビーム
スプリッタ８の偏光分離部８ａが当該入射Ｓ偏光を、部
分反射ミラー部材５の反射ミラー層５ｂに向かって入射
させる方向に配置されているために、部分反射ミラー部
材５の反射ミラー層５ｂに入射、反射するように進行
し、当該反射ミラー層５ｂ前部に配置された１／４波長
板５ｃを２回通過することにより、Ｐ偏光に変換され、
ライトバルブ１７直前に配置された検光用偏光ビームス
プリッタ１４を透過してライトバルブ１７に効率よく入
射することができる。

【００５５】すなわち、従来では廃棄されたＳ偏光は本
発明によりＰ偏光に変換されてライトバルブ１７に入
射、照明に寄与できることとなり、本来的に偏光装置６
に入射された光源光であって当該偏光装置６をまず透過
してライトバルブ１７を照明するＰ偏光と重畳されるこ
とにより高輝度の照明を達成することができ、従来と同
じ光源１を使用しても投射像の高輝度化を達成できると
言う多大の効果を奏することできる。また、本発明にお
いては第１レンズ板２及び第２レンズ板３を使用するい
わゆるフライアイインテグレータ４を使用する構成とし
ていることから、第１レンズ板２のレンズ２ａによる個
々の開口によって分割された光束は、第２レンズ板３の
レンズ３ａによって、ライトバルブ１７上に重畳される
ことから均一な照明が達成される効果も前記の効果に加
えて奏する事ができる。

【００５６】［発明の実施の形態２］図８には、この発
明の実施の形態２を示す。

【００５７】前記実施の形態１では、部分反射ミラー部
材５の反射ミラー層５ｂの形状が縦帯状であったのに対
し、この実施の形態２は、横帯形状となっている点で異
なっている。

【００５８】この部分反射ミラー部材５は図２の投射装
置と同様に第２レンズ板３の近傍位置に配置されるが、
第２レンズ板３のレンズ３ａの接合部の横線に近接され
る位置に当該部分反射ミラー部材５の反射ミラー層５ｂ
の帯の中心が配置される構成とする必要がある。即ち、
第２レンズ板３のレンズ３ａの中心部に集光された入射
光束が、部分反射ミラー部材５のミラー層非形成部分５
ｄを透過するようにし、逆に当該部分反射ミラー部材５
の反射ミラー層５ｂによって光源１方向に反射され、ラ
イトバルブ１７へ照明される光量が減少するのを防ぐた
めである。

【００５９】さらに、投射装置用の照明装置としての構
成上、偏光装置６を構成する偏光ビームスプリッタ８の
長さ方向を、前記部分反射ミラー部材５の反射ミラー層
５ｂの長さ方向と平行に配置する必要がある。また、本
実施の形態２の場合は、図２において部分反射ミラー部
材５及び偏光装置６のみを光軸に平行な軸に対して９０
度回転して配置する構成と同じになるが、このような配
置を採用することは、偏光ビームスプリッタ１４の偏光
分離部に対して、当該偏光分離部に対して反射する光が
入射されることとなるために、ライトバルブ１７を偏光
分離部によって反射されて射出される射出面近傍に配置
する必要がある。

【００６０】以上の実施の形態１，２においては、第２
レンズ板３を透過した側に部分反射ミラー部材５を配置
する構成となっていたが、本発明では、部分反射ミラー
部材５の配置する位置は、第２レンズ板３の光源１側近
傍位置に配置する構成としても良い。この際には、１／
４波長板５ｃの配置位置は、第２レンズ板３と部分反射
ミラー部材５に挟まれた位置に配置しても良いし、ある
いは第２レンズ板３と偏光装置６の間の位置であっても
良い。

【００６１】［発明の実施の形態３］図９には、この発
明の実施の形態３を示す。

【００６２】上記各実施の形態１，２では、透明ガラス
板５ａに反射ミラー層５ｂを形成した部分反射ミラー部
材５を独立して設けたが、この実施の形態３では、その
代わりに、反射ミラー層５ｂが第２レンズ板３に形成さ
れている点で、上記各実施の形態１，２と異なってい
る。

【００６３】すなわち、第２レンズ３のレンズ３ａ形成
面と反対側の平面部で、かつ、第２レンズ板３上の各レ
ンズ３ａの境界部分に対応する位置に、反射ミラー層５
ｂが縦帯状に形成され、この帯の中央部がその境界部分
に一致するようになっている。この場合には、レンズ３
ａ中心部に対応するミラー層非形成部分５ｄを光が透過
できるようにする点が重要である。勿論、縦帯形状でな
く、横帯形状であっても良いことは言うまでもない。

【００６４】この実施の形態のように、第２レンズ板３
に反射ミラー層５ｂを形成すれば、上記実施の形態１等
のように別途部分反射ミラー部材５を用意する必要がな
く、部品点数の削減が図られる。

【００６５】［発明の実施の形態４］図１０乃至図１４
には、この発明の実施の形態４を示す。

【００６６】この実施の形態４は、偏光装置２２の構成
が、上記各実施の形態の偏光装置６と相違しており、
又、部分反射ミラー部材５は設けられておらず、実施の
形態３と同様に第２レンズ板３に直接反射ミラー層５ｂ
が形成されている。

【００６７】すなわち、この偏光装置２２は、透明な２
部材２３，２４が貼り合わされて構成されている。これ
ら部材２３,２４には、それぞれ、一方の面側に、直角
を呈する山部２３ａ，２４ａ及び谷部２３ｂ，２４ｂが
交互に繰り返して形成されることにより、鋸歯状に形成
され、反対面側が平面形状を呈している。そして、この
両部材２３，２４の一方には、山部２３ａ，２４ａ及び
谷部２３ｂ，２４ｂが形成された面側の傾斜面に偏光分
離膜が形成され、これら両部材２３，２４が、山部２３
ａ，２４ａ及び谷部２３ｂ，２４ｂを嵌合されて、接着
剤にて貼り合わせられることにより、各偏光分離部２５
が互いに直交して鋸歯状に形成されている。

【００６８】これら山部２３ａ,２４ａ（谷部２３ｂ,２
４ｂ）と山部２３ａ，２４ａ（谷部２３ｂ,２４ｂ）と
のピッチ間隔は、反射ミラー層５ｂのピッチ間隔と同じ
に設定されている。

【００６９】このような偏光装置２２を用いても、上記
各実施の形態の偏光装置６と同様の作用を奏することと
なる。

【００７０】上記各実施の形態の偏光装置６は複数の偏
光ビームスプリッタ８が接着により接続されて構成され
ているのに対し、この実施の形態４は、２つの部材２
３，２４を貼り付けることにより構成されているため、
構成が簡単であり、製造も容易である。

【００７１】なお、上記各実施の形態における１／４波
長板５ｃは、一枚の１／４波長板５ｃを配置した構成、
例えば同波長フィルムを単独に配置するか、あるいは部
分反射ミラー部材５、又は、偏光装置６の全面に貼り付
ける構成であったが、当該波長フィルムを部分反射ミラ
ー部材５の反射ミラー層５ｂのみの上部に貼り付けた構
成、又は、前記反射ミラー層５ｂ部分に対応する位置の
偏光装置６に当該反射ミラー層５ｂと同じ形状に帯状に
切断して貼り付ける構成としても良い。部分反射ミラー
部材５のミラー層非形成部分５ｄの透明部分を透過する
光は、光源光であるランダム偏光であることより、１／
４波長板５ｃが存在しても偏光自体に何の変化も与えな
いからである。

【００７２】また、他の１／４波長板５ｃの例として、
反射ミラー層５ｂを構成した前記部分反射ミラー部材５
及び第２レンズ板３の、反射ミラー層５ｂ、又は全面に
わたって、斜め蒸着法等による１／４波長板５ｃ層を形
成する構成としてもよい。この場合、反射ミラー層５ｂ
としてアルミニウム等をマスク蒸着にて所定形状にて形
成し、その上に二酸化チタン（ＴｉＯ２）層等を斜め蒸
着法にて所定膜厚で形成すればよく、蒸着マスクさえ用
意しておけば上記にあった帯形状であっても、精度良く
反射ミラー層５ｂ上に形成することができる。本方法の
場合であっても、１／４波長板としての進相軸は膜形成
時の基板の傾き方向をコントロールすれば所定方向に作
製できることはいうまでもない。

【００７３】さらに、投射装置として、図１に示すよう
なライトバルブ１７として反射型ライトバルブを使用し
た投射装置のみ成らず、透過型のライトバルブを使用す
る投射装置の、当該ライトバルブへの照明装置として、
本発明に係る投射装置用照明装置を使用することができ
る。その際には、図１の検光用偏光ビームスプリッタ１
４の有する役目は、透過型ライトバルブを両側から挟み
込んだクロスニコルを構成する二枚の偏光板であるが、
当該発明に係る投射装置用照明装置を使用した場合に
は、ライトバルブ１７に入射する所定の方向に振動方向
を有する直線偏光が入射側の偏光板においては透過する
ように構成し、ライトバルブ１７の変調信号によって変
調されて当該ライトバルブ１７を射出した変調光のみを
透過するように、非変調光を吸収する方向に射出側に配
置した偏光板を構成する事により検光を達成することが
でき、本発明に係る効果を奏する投射装置を提案するこ
とができる。

【００７４】

【発明の効果】以上説明してきたように、各請求項に記
載された発明によれば、従来では廃棄されたＳ偏光がＰ
偏光に変換されてライトバルブに入射され、照明に寄与
できることとなり、本来的に偏光装置に入射された光源
光であって当該偏光装置を透過してライトバルブを照明
するＰ偏光と重畳されることにより高輝度の照明を達成
することができ、従来と同じ光源を使用しても投射像の
高輝度化を達成できると言う多大の効果を奏することで
きる。また、本発明においては第１レンズ板及び第２レ
ンズ板を使用するフライアイインテグレータを使用する
構成としていることから、第１レンズ板のレンズによる
個々の開口によって分割された光束は、第２レンズ板の
レンズによって、ライトバルブ上に重畳されることから
均一な照明が達成される効果も奏することができる。

【００７５】また、第２レンズ板に反射ミラー層を形成
すれば、別途部分反射ミラー部材を用意する必要がな
く、部品点数の削減を図ることができる。

【００７６】請求項３に記載された発明によれば、山部
と谷部を有する透明な２つの部材を、偏光分離膜を挟ん
で貼り合わせることにより構成されているため、構成が
簡単であり、製造も容易である。

【００７７】請求項６乃至８の何れかに記載された発明
によれば、上記効果を有する照明装置を投射装置に採用
することにより、高輝度で、且つ、照明ムラのないカラ
ー投射像を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る投射装置の構成を
示す概略図である。

【図２】同実施の形態１に係る投射装置のライトバルブ
への照明光学系を示した概略図である。

【図３】同実施の形態１に係る投射装置に使用する第１
レンズ板の斜視図である。

【図４】同実施の形態１に係る投射装置に使用する部分
反射ミラー部材の斜視図である。

【図５】同実施の形態１に係る投射装置に使用する偏光
装置の斜視図である。

【図６】同実施の形態１に係る投射装置に使用する偏光
装置や部分反射ミラー部材の作用を示す光線図である。

【図７】同実施の形態１に係る投射装置に使用する偏光
装置の偏光分離部にて反射されてライトバルブを照明す
る様子を示す光線図である。

【図８】この発明の実施の形態２を示す、部分反射ミラ
ー部材の斜視図である。

【図９】この発明の実施の形態３を示す、第２レンズ板
の斜視図である。

【図１０】この発明の実施の形態４を示す、図１に相当
する投射装置の構成を示す概略図である。

【図１１】同実施の形態４を示す、図２に相当するライ
トバルブへの照明光学系を示した概略図である。

【図１２】同実施の形態４を示す、偏光分離膜が設けら
れた一方の透明な部材を示す斜視図である。

【図１３】同実施の形態４を示す、図６に相当する偏光
装置や部分反射ミラー部材の作用を示す光線図である。

【図１４】同実施の形態４を示す、図７に相当する光線
図である。

【図１５】従来の投射装置を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 第１レンズ板 2a レンズ ３ 第２レンズ板 3a レンズ ４ フライアイインテグレータ ５ 部分反射ミラー部材 5a 透明ガラス板 5b 反射ミラー層 5c １／４波長板 5d ミラー層非形成部分 6,22 偏光装置 ７ フィールドレンズ ８ 偏光ビームスプリッタ 8a,25 偏光分離部 13,13B,13R,13G フィールドレンズ 14,14R,14G,14B 偏光ビームスプリッタ（検光手段） 17,17R,17G,17B 反射型ライトバルブ 19 投射レンズ（投射光学系） 23,24 透明な部材 23a,24a 山部 23b,24b 谷部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５ Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５ 1/1347 1/1347

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ランダム偏光光を射出する光源と、複数の
   レンズを平面状に有する第１レンズ板および複数のレン
   ズを平面状に有する第２レンズ板から構成されるフライ
   アイインテグレータとを有し、前記光源からの射出光を
   前記第１レンズ板の各レンズの開口によって決定される
   光束に分解し、各光束を前記第２レンズ板の各レンズ上
   に集光し、当該第２レンズ板からの射出光をライトバル
   ブに重畳させて照明する投射装置用照明装置において、 前記第２レンズ板近傍、又は、該第２レンズ板上に、部
   分的に反射ミラー層を設けると共に、該反射ミラー層に
   近接して１／４波長板を配設し、 さらに、前記光源から出射された光を互いに直角な方向
   の振動を有する第１，第２偏光に偏光分離し、互いに異
   なる方向に出射する偏光装置を配置し、 前記光源からの出射光は、前記反射ミラー層が形成され
   ていないミラー層非形成部分を透過して出射され、前記
   偏光装置に入射されて偏光分離され、当該偏光装置を透
   過する第１偏光と、当該偏光装置によって反射されて前
   記光源方向に反射される第２偏光に分離し、前記第１偏
   光で、前記ライトバルブを照射し、 前記第２偏光を前記１／４波長板を経て、前記反射ミラ
   ー層に入射、当該反射ミラー層にて反射させて、前記１
   ／４波長板を再度通過させることにより、第１偏光に変
   換し、前記偏光装置を透過させて前記ライトバルブを照
   射させることを特徴とした投射装置用照明装置。
2. 【請求項２】前記偏光装置は、複数の偏光ビームスプリ
   ッタを側面が互いに接触するように光軸に直交する方向
   に並べて配設し、前記各偏光ビームスプリッタの各偏光
   分離部が互いに直交して鋸歯状となるように設定したこ
   とを特徴とする請求項１記載の投射装置用照明装置。
3. 【請求項３】前記偏光装置は、それぞれ直角を呈する山
   部と谷部を交互に繰り返して構成される面をそれぞれ有
   する透明な２部材を有し、当該２部材の山部と谷部を嵌
   合させて偏光分離膜を挟んで貼り合わせることにより、
   各偏光分離部が互いに直交して鋸歯状となるように設定
   されたことを特徴とする請求項１記載の投射装置用照明
   装置。
4. 【請求項４】前記ミラー層非形成部分を透過して、前記
   偏光装置に入射されて、当該偏光分離部を透過する第１
   偏光と、当該偏光分離部によって反射される第２偏光と
   に偏光分離され、当該第２偏光は、更に、当該偏光分離
   部に隣接する偏光分離部にて反射されて前記光源方向に
   反射されることを特徴とする請求項２又は３記載の投射
   装置用照明装置。
5. 【請求項５】前記第２レンズ板と前記ライトバルブの間
   には複数のフィールドレンズが配置されていることを特
   徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載の投射装置
   用照明装置。
6. 【請求項６】照明装置と、 該照明装置からの照明光を画像情報によって変調させ
   て、当該変調光を含んだ光として射出させる変調手段と
   してのライトバルブと、 該ライトバルブからの射出光を検光する検光手段と、 当該検光光を投射する投射光学系とを有する投射装置に
   おいて、 前記照明装置は、請求項１乃至５の何れか一つに記載の
   ものであることを特徴とする投射装置。
7. 【請求項７】前記ライトバルブは、反射型ライトバルブ
   であり、 前記検光手段は、偏光ビームスプリッタであることを特
   徴とする請求項６記載の投射装置。
8. 【請求項８】前記ライトバルブは、透過型ライトバルブ
   であり、前記検光手段は、偏光板であることを特徴とす
   る請求項６記載の投射装置。