JPH10319349A - 偏光変換素子及びそれを用いた投影装置 - Google Patents
偏光変換素子及びそれを用いた投影装置Info
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- JPH10319349A JPH10319349A JP9147125A JP14712597A JPH10319349A JP H10319349 A JPH10319349 A JP H10319349A JP 9147125 A JP9147125 A JP 9147125A JP 14712597 A JP14712597 A JP 14712597A JP H10319349 A JPH10319349 A JP H10319349A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光源からの光束の有効利用を図りつつ液晶表
示素子を所定の偏光状態の光束で効果的に照明すること
ができる偏光変換素子及びそれを用いた投影装置を得る
こと。 【解決手段】 入射光を偏光面が互いに直交する反射光
と透過光とに分離させる偏光分離面そして該偏光分離面
で分離した一方の光を反射させて、他方の光と同方向に
そろえる反射面とを有する光学ユニットを透明な基板内
に所定のピッチで配列するとともに該反射光と透過光の
うちの一方の光路にλ／２板を配置した偏光変換素子に
おいて該光学ユニットの配列ピッチは、該基板の中心部
と周辺部とで異なり、かつ、該基板は中心部と周辺部の
光の入出射方向の厚さが等しいこと。
示素子を所定の偏光状態の光束で効果的に照明すること
ができる偏光変換素子及びそれを用いた投影装置を得る
こと。 【解決手段】 入射光を偏光面が互いに直交する反射光
と透過光とに分離させる偏光分離面そして該偏光分離面
で分離した一方の光を反射させて、他方の光と同方向に
そろえる反射面とを有する光学ユニットを透明な基板内
に所定のピッチで配列するとともに該反射光と透過光の
うちの一方の光路にλ／２板を配置した偏光変換素子に
おいて該光学ユニットの配列ピッチは、該基板の中心部
と周辺部とで異なり、かつ、該基板は中心部と周辺部の
光の入出射方向の厚さが等しいこと。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は偏光変換素子及びそ
れを用いた投影装置に関し、特に画像表示素子として液
晶表示素子（液晶パネル）を用い、それに表示する画像
を光束の有効利用を図りつつ照明して、該画像を投影レ
ンズでスクリーン上に投影する液晶プロジェクターに好
適なものである。
れを用いた投影装置に関し、特に画像表示素子として液
晶表示素子（液晶パネル）を用い、それに表示する画像
を光束の有効利用を図りつつ照明して、該画像を投影レ
ンズでスクリーン上に投影する液晶プロジェクターに好
適なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より液晶パネルを用いて画像を表示
し、液晶パネルを光源からの光束により照明し、液晶パ
ネルからの透過光または反射光に基づく画像を投影レン
ズによりスクリーン上に拡大投影する液晶プロジェクタ
ーが種々と提案されている。
し、液晶パネルを光源からの光束により照明し、液晶パ
ネルからの透過光または反射光に基づく画像を投影レン
ズによりスクリーン上に拡大投影する液晶プロジェクタ
ーが種々と提案されている。
【０００３】高コントラストの画像が比較的容易に得ら
れるＴＮ型の液晶パネルは液晶の持つ偏光特性を利用し
ている。このために、通常、液晶パネルの前後に偏光子
や、検光子等の偏光フィルターが設けられている。偏光
フィルターは入射する光の特定の偏光方向を透過し、そ
れと直交する偏光方向を遮断する特性を有している。こ
の為、液晶プロジェクターに利用される光はこの偏光フ
ィルターのところで少なくとも半分は遮断されることに
なり、投影した画像の明るさが低下してくる傾向があっ
た。
れるＴＮ型の液晶パネルは液晶の持つ偏光特性を利用し
ている。このために、通常、液晶パネルの前後に偏光子
や、検光子等の偏光フィルターが設けられている。偏光
フィルターは入射する光の特定の偏光方向を透過し、そ
れと直交する偏光方向を遮断する特性を有している。こ
の為、液晶プロジェクターに利用される光はこの偏光フ
ィルターのところで少なくとも半分は遮断されることに
なり、投影した画像の明るさが低下してくる傾向があっ
た。
【０００４】液晶プロジェクター用の照明装置として、
入射光を特定の方向に偏光面を有する光束として変換し
射出させる偏光変換素子と被照斜面上を均一に照明する
ための均一照明手段（オプティカルインテグレータ）を
用い、光源からの光束の有効利用を図りつつ被照明領域
を照明するようにした偏光照明装置が例えば特開平８−
３０４７３９号公報で提案されている。図６は同公報で
提案されている偏光照明装置の要部概略図である。
入射光を特定の方向に偏光面を有する光束として変換し
射出させる偏光変換素子と被照斜面上を均一に照明する
ための均一照明手段（オプティカルインテグレータ）を
用い、光源からの光束の有効利用を図りつつ被照明領域
を照明するようにした偏光照明装置が例えば特開平８−
３０４７３９号公報で提案されている。図６は同公報で
提案されている偏光照明装置の要部概略図である。
【０００５】図６に示す偏光照明装置において３１０は
偏光変換素子であり、集光レンズアレイ３０４近傍に配
置されている。偏光分離プリズムアレイ（偏光変換素
子）３１０は、偏光ビームスプリッタ３０５と全反射プ
リズム部３０６をひとつの単位（光学ユニット）として
複数個配列した板状のものより成っている。３０３は第
１のレンズ板であり、そのうち、ひとつの配列レンズ３
０７は光源３０１の像を集光レンズアレイ３０４の対応
する配列レンズ３０８に集光し、その後、偏光ビームス
プリッタ３０５の光学ユニットに入射させている。偏光
ビームスプリッタ３０５は入斜光を偏光面が直交するふ
たつの直線偏光光（Ｐ偏光、Ｓ偏光）に分離している。
このうち該偏光ビームスプリッタ３０５を透過した直線
偏光光（例えばＰ偏光）は上記板状の偏光変換素子３１
０の射出面に配置された１／２波長板３０９で位相が９
０度反転され、透過光とは偏光面の異なる直線偏光光
（Ｓ偏光）となっている。一方、偏光ビームスプリッタ
３０５で反射した直線偏光光（Ｓ偏光）は、さらに、全
反射部３０６で反射され、透過光と同一の方向に射出さ
れる。但し、該反射光の射出部には１／２波長板３０９
が施されていない為に、前記透過光（Ｐ偏光）の位相変
換光（Ｓ偏光）とは、同じ偏光面を有することとなる。
第１のレンズ板３０３の配列レンズ３０７等は、偏芯し
ており、全体として正の屈折力を有している。これによ
り第１のレンズ板３０３からの光束を平行にして射出さ
せて、偏光変換素子３１０に導くようにしている。ここ
で、偏光変換素子３１０に略平行光で導光するのは、偏
光ビームスプリッタ部３０５での角度依存性を極力緩和
する為である。偏光面がそろった直線偏光光は、出射側
の集光レンズ３１１により、液晶パネル面３１２を矩形
照明する構成となっている。
偏光変換素子であり、集光レンズアレイ３０４近傍に配
置されている。偏光分離プリズムアレイ（偏光変換素
子）３１０は、偏光ビームスプリッタ３０５と全反射プ
リズム部３０６をひとつの単位（光学ユニット）として
複数個配列した板状のものより成っている。３０３は第
１のレンズ板であり、そのうち、ひとつの配列レンズ３
０７は光源３０１の像を集光レンズアレイ３０４の対応
する配列レンズ３０８に集光し、その後、偏光ビームス
プリッタ３０５の光学ユニットに入射させている。偏光
ビームスプリッタ３０５は入斜光を偏光面が直交するふ
たつの直線偏光光（Ｐ偏光、Ｓ偏光）に分離している。
このうち該偏光ビームスプリッタ３０５を透過した直線
偏光光（例えばＰ偏光）は上記板状の偏光変換素子３１
０の射出面に配置された１／２波長板３０９で位相が９
０度反転され、透過光とは偏光面の異なる直線偏光光
（Ｓ偏光）となっている。一方、偏光ビームスプリッタ
３０５で反射した直線偏光光（Ｓ偏光）は、さらに、全
反射部３０６で反射され、透過光と同一の方向に射出さ
れる。但し、該反射光の射出部には１／２波長板３０９
が施されていない為に、前記透過光（Ｐ偏光）の位相変
換光（Ｓ偏光）とは、同じ偏光面を有することとなる。
第１のレンズ板３０３の配列レンズ３０７等は、偏芯し
ており、全体として正の屈折力を有している。これによ
り第１のレンズ板３０３からの光束を平行にして射出さ
せて、偏光変換素子３１０に導くようにしている。ここ
で、偏光変換素子３１０に略平行光で導光するのは、偏
光ビームスプリッタ部３０５での角度依存性を極力緩和
する為である。偏光面がそろった直線偏光光は、出射側
の集光レンズ３１１により、液晶パネル面３１２を矩形
照明する構成となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図６に示す偏光照明装
置では、光源３０１からの放射光束を複数の矩形レンズ
をマトリックス状に配置した第１のレンズ板３０３を通
過させた後に、集光レンズアレイ３０４を介して偏光分
離プリズムアレイ３１０とλ／２板３０９で偏光状態を
そろえ斜光させ、次いで出射側レンズ３１１で集光して
照明領域３１２を照明するようにしている。
置では、光源３０１からの放射光束を複数の矩形レンズ
をマトリックス状に配置した第１のレンズ板３０３を通
過させた後に、集光レンズアレイ３０４を介して偏光分
離プリズムアレイ３１０とλ／２板３０９で偏光状態を
そろえ斜光させ、次いで出射側レンズ３１１で集光して
照明領域３１２を照明するようにしている。
【０００７】このとき集光レンズアレイ３０４の近傍に
結像する光源１の光源像の大きさは、中心部（光軸近
傍）に対し、周辺部が小さくなる。この時、集光レンズ
アレイ３０４を全て同じ大きさで構成し、変更変換素子
３１０の光学ユニットの配列ピッチをすべて同一とする
と、光軸近傍では、光源像の大きさが一つのレンズアレ
イからはみ出し、そのはみ出した光束は有効にパネル面
に導かれない為に、完全にロスした光となる。図６の従
来例では、この改良の為のために、偏光変換素子３１０
の光学ユニットの配列ピッチを中心部と周辺部とで異な
らせている。
結像する光源１の光源像の大きさは、中心部（光軸近
傍）に対し、周辺部が小さくなる。この時、集光レンズ
アレイ３０４を全て同じ大きさで構成し、変更変換素子
３１０の光学ユニットの配列ピッチをすべて同一とする
と、光軸近傍では、光源像の大きさが一つのレンズアレ
イからはみ出し、そのはみ出した光束は有効にパネル面
に導かれない為に、完全にロスした光となる。図６の従
来例では、この改良の為のために、偏光変換素子３１０
の光学ユニットの配列ピッチを中心部と周辺部とで異な
らせている。
【０００８】この偏光変換素子３１０は、偏光ビームス
プリッタ部３０５、全反射プリズム部３０６を略４５度
に配置して構成している為に、厚み方向（光軸方向）に
階段状にならざるをえなく製造が極めて難しいという問
題点がある。
プリッタ部３０５、全反射プリズム部３０６を略４５度
に配置して構成している為に、厚み方向（光軸方向）に
階段状にならざるをえなく製造が極めて難しいという問
題点がある。
【０００９】本発明は偏光分離面と反射面とから成る光
学ユニットを複数個、透明な基板内に適切なるピッチで
配列するとともに、各々の光学ユニットの形状を適切に
設定することによって入射してくる光束の有効利用を図
りつつ偏光方向を揃えて射出させることができ、例えば
液晶表示素子用の照明装置及び液晶プロジェクタとして
好適な偏光変換素子及びそれを用いた投影装置の提供を
目的とする。
学ユニットを複数個、透明な基板内に適切なるピッチで
配列するとともに、各々の光学ユニットの形状を適切に
設定することによって入射してくる光束の有効利用を図
りつつ偏光方向を揃えて射出させることができ、例えば
液晶表示素子用の照明装置及び液晶プロジェクタとして
好適な偏光変換素子及びそれを用いた投影装置の提供を
目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の偏光変換素子は （１−１） 入射光を偏光面が互いに直交する反射光と
透過光とに分離させる偏光分離面そして該偏光分離面で
分離した一方の光を反射させて、他方の光と同方向にそ
ろえる反射面とを有する光学ユニットを透明な基板内に
所定のピッチで配列するとともに該反射光と透過光のう
ちの一方の光路にλ／２板を配置した偏光変換素子にお
いて該光学ユニットの配列ピッチは、該基板の中心部と
周辺部とで異なり、かつ、該基板は中心部と周辺部の光
の入出射方向の厚さが等しいことを特徴としている。
透過光とに分離させる偏光分離面そして該偏光分離面で
分離した一方の光を反射させて、他方の光と同方向にそ
ろえる反射面とを有する光学ユニットを透明な基板内に
所定のピッチで配列するとともに該反射光と透過光のう
ちの一方の光路にλ／２板を配置した偏光変換素子にお
いて該光学ユニットの配列ピッチは、該基板の中心部と
周辺部とで異なり、かつ、該基板は中心部と周辺部の光
の入出射方向の厚さが等しいことを特徴としている。
【００１１】特に（１−１−１） 前記光学ユニットの
配列ピッチは前記基板の中心部に比べて周辺部で小さく
なっていること。
配列ピッチは前記基板の中心部に比べて周辺部で小さく
なっていること。
【００１２】（１−１−２） 前記基板の周辺部の光学
ユニットは、その偏光分離面と反射面を光の進行方向に
投影した長さが該基板の厚さよりも短いこと。等を特徴
としている。
ユニットは、その偏光分離面と反射面を光の進行方向に
投影した長さが該基板の厚さよりも短いこと。等を特徴
としている。
【００１３】本発明の照明装置は （２−１） 偏光変換素子と該偏光変換素子の光学ユニ
ットの配列ピッチに対応して複数のレンズを配置したレ
ンズアレイとを用いて光源からの光束を被照明領域に導
光していることを特徴としている。
ットの配列ピッチに対応して複数のレンズを配置したレ
ンズアレイとを用いて光源からの光束を被照明領域に導
光していることを特徴としている。
【００１４】本発明の投影装置は （３−１） 構成（２−１）の照明装置における被照明
領域に設けた被投影画像を投影光学系で所定面上に投影
していることを特徴としている。
領域に設けた被投影画像を投影光学系で所定面上に投影
していることを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は本発明の偏光変換素子を有
する照明装置を、投影装置の一部に用いたときの実施形
態１の要部概略図である。図２は図１の偏光変換素子の
拡大説明図である。図中１はメタルハライドランプ等の
光源ランプ（光源）である。２は光源１の発光体であ
り、円筒形に近い形状をしている。３は放物面や楕円体
面から成るリフレクター（集光ミラー）であり、光源１
の発光体２からの光束を反射集光して第１レンズアレイ
（第１レンズアレイ板）４に入射させている。本実施形
態ではリフレクター３として楕円面鏡を用いている。第
１レンズアレイ４は外形が矩形で正の屈折力を有するレ
ンズ４ｂを複数格子状に配列している。４ａは第１レン
ズアレイ４の有効領域の中心である。
する照明装置を、投影装置の一部に用いたときの実施形
態１の要部概略図である。図２は図１の偏光変換素子の
拡大説明図である。図中１はメタルハライドランプ等の
光源ランプ（光源）である。２は光源１の発光体であ
り、円筒形に近い形状をしている。３は放物面や楕円体
面から成るリフレクター（集光ミラー）であり、光源１
の発光体２からの光束を反射集光して第１レンズアレイ
（第１レンズアレイ板）４に入射させている。本実施形
態ではリフレクター３として楕円面鏡を用いている。第
１レンズアレイ４は外形が矩形で正の屈折力を有するレ
ンズ４ｂを複数格子状に配列している。４ａは第１レン
ズアレイ４の有効領域の中心である。
【００１６】８は凹レンズ（負レンズ）であり、第１レ
ンズアレイ４からの光束のうち主光線を略平行にして射
出させている。
ンズアレイ４からの光束のうち主光線を略平行にして射
出させている。
【００１７】５は第２レンズアレイ（第２レンズアレイ
板）であり、第１レンズアレイ４の個々のレンズ４ｂに
対応した正の屈折力を有する複数のレンズ５ｂを有して
いる。
板）であり、第１レンズアレイ４の個々のレンズ４ｂに
対応した正の屈折力を有する複数のレンズ５ｂを有して
いる。
【００１８】５ａは第２レンズアレイの有効領域の中心
である。発光体２の像を第１レンズアレイ４と凹レンズ
８によって第２レンズアレイ５の各レンズ４ｂ面上に各
々形成している。
である。発光体２の像を第１レンズアレイ４と凹レンズ
８によって第２レンズアレイ５の各レンズ４ｂ面上に各
々形成している。
【００１９】これにより複数の２次光源像を形成してい
る。
る。
【００２０】このとき発光体２の像を有効に第２レンズ
アレイ板５上に形成する為に、第２レンズアレイ５の配
列した複数のレンズは中心部のレンズが周辺部のレンズ
より、大きな面積を有するようにしている。
アレイ板５上に形成する為に、第２レンズアレイ５の配
列した複数のレンズは中心部のレンズが周辺部のレンズ
より、大きな面積を有するようにしている。
【００２１】９は偏光変換素子であり、図２に示す板状
の構成より成り、偏光ビームスプリッタ１１と反射部１
２そしてλ／２板１３より成る光学ユニットを所定のピ
ッチで配列しており、入射する無偏光の光の偏光面を特
定の方向に揃えて直線偏光の光束として射出している。
λ／２板１３は、偏光ビームスプリッタ１１で反射した
光の射出面に設けている。
の構成より成り、偏光ビームスプリッタ１１と反射部１
２そしてλ／２板１３より成る光学ユニットを所定のピ
ッチで配列しており、入射する無偏光の光の偏光面を特
定の方向に揃えて直線偏光の光束として射出している。
λ／２板１３は、偏光ビームスプリッタ１１で反射した
光の射出面に設けている。
【００２２】１０は集光レンズ（光学部材）であり、正
の屈折力を有しており、偏光変換素子９の各光学ユニッ
トからの拡散光を被照明領域に設けた画像表示素子６面
上に重ね合わせるように集光している。
の屈折力を有しており、偏光変換素子９の各光学ユニッ
トからの拡散光を被照明領域に設けた画像表示素子６面
上に重ね合わせるように集光している。
【００２３】画像表示素子６は、例えば液晶パネルなど
のライトバルブから成っている。６ａは画像表示素子６
の中心である。７は照明系の主光軸（中心軸）である。
のライトバルブから成っている。６ａは画像表示素子６
の中心である。７は照明系の主光軸（中心軸）である。
【００２４】１４はコンデンサーレンズであり、照明光
を投射レンズ１５に効率良く集光している。
を投射レンズ１５に効率良く集光している。
【００２５】投射レンズ（投影光学系）１５は画像表示
素子６に表示した投影画像をスクリーン面（不図示）上
に投影している。
素子６に表示した投影画像をスクリーン面（不図示）上
に投影している。
【００２６】第１レンズアレイ４と凹レンズ８で形成さ
れた２次光源像と投射レンズ１５の入射瞳１５ａは集光
レンズ１０とコンデンサーレンズ１４とを介して光学的
に共役位置関係となるようにしている。
れた２次光源像と投射レンズ１５の入射瞳１５ａは集光
レンズ１０とコンデンサーレンズ１４とを介して光学的
に共役位置関係となるようにしている。
【００２７】本実施形態において、発光体２から第１レ
ンズアレイ４の有効領域の中心４ａと第２レンズアレイ
５の有効領域の中心５ａを経て、被照明領域の中心６ａ
に至る。ただし、主光軸７と楕円面鏡３の回転対称軸は
一致している。発光体２はその長軸方向と主光軸７の方
向を一致させ、その重心が楕円面鏡３の焦点またはその
近傍に位置するようにしている。発光体２からの光束
は、第１レンズアレイ４に主光軸７と平行よりやや収束
した状態で入射する。厳密には、楕円面鏡３の焦点から
放射された光束が楕円面鏡３の第２焦点（不図示）に収
束する如くに入射する。第１レンズアレイ４からの光束
の主光線を平行とする為の凹レンズ８により、第２レン
ズアレイ５を射出する主光線が、板状の偏光変換素子９
に略平行に入射するようにしている。
ンズアレイ４の有効領域の中心４ａと第２レンズアレイ
５の有効領域の中心５ａを経て、被照明領域の中心６ａ
に至る。ただし、主光軸７と楕円面鏡３の回転対称軸は
一致している。発光体２はその長軸方向と主光軸７の方
向を一致させ、その重心が楕円面鏡３の焦点またはその
近傍に位置するようにしている。発光体２からの光束
は、第１レンズアレイ４に主光軸７と平行よりやや収束
した状態で入射する。厳密には、楕円面鏡３の焦点から
放射された光束が楕円面鏡３の第２焦点（不図示）に収
束する如くに入射する。第１レンズアレイ４からの光束
の主光線を平行とする為の凹レンズ８により、第２レン
ズアレイ５を射出する主光線が、板状の偏光変換素子９
に略平行に入射するようにしている。
【００２８】尚、本実施形態において、第１レンズアレ
イ４に入射する光束は必ずしも収束光である必要はな
く、楕円面鏡３のかわりに放物面鏡を用いて、凹レンズ
８を省略しても良い。また楕円集光する場合において
も、凹レンズ８の作用を、第１レンズアレイ４に複合的
に持たせても良い。
イ４に入射する光束は必ずしも収束光である必要はな
く、楕円面鏡３のかわりに放物面鏡を用いて、凹レンズ
８を省略しても良い。また楕円集光する場合において
も、凹レンズ８の作用を、第１レンズアレイ４に複合的
に持たせても良い。
【００２９】次に、本実施形態の偏光変換素子９の構成
について説明する。
について説明する。
【００３０】偏光変換素子９は、偏光ビームスプリッタ
部１１と反射部１２をひとつの単位部材（光学ユニッ
ト）として、複数個配列されている。偏光変換素子９は
第２レンズアレイ５の個々のレンズ５ｂに対応した複数
の偏光分離面（偏光ビームスプリッタ）１１と、偏光分
離面１１で分離した光路を折り曲げる反射面１２と、偏
光分離面１１で分離された光路の透過光路又は反射光路
に設けられた２分の１波長板（λ／２板）１３とを用い
て入射光の偏光面を特定の方向にそろえたＰ偏光又はＳ
偏光の直線偏光として射出させている。
部１１と反射部１２をひとつの単位部材（光学ユニッ
ト）として、複数個配列されている。偏光変換素子９は
第２レンズアレイ５の個々のレンズ５ｂに対応した複数
の偏光分離面（偏光ビームスプリッタ）１１と、偏光分
離面１１で分離した光路を折り曲げる反射面１２と、偏
光分離面１１で分離された光路の透過光路又は反射光路
に設けられた２分の１波長板（λ／２板）１３とを用い
て入射光の偏光面を特定の方向にそろえたＰ偏光又はＳ
偏光の直線偏光として射出させている。
【００３１】偏光変換素子９の光学ユニットの配列ピッ
チは第２レンズアレイ５の各レンズ５ｂの大きさに合わ
せて、中心部に比べて周辺部で小さくなるようにしてい
る。
チは第２レンズアレイ５の各レンズ５ｂの大きさに合わ
せて、中心部に比べて周辺部で小さくなるようにしてい
る。
【００３２】尚、発光体２の像が第２レンズアレイ板５
に形成されるとき中心部に比べて周辺部で大きくなると
きは第２レンズアレイ板５の各レンズを中心部に比べて
周辺部で大きな面積となるようにし、それに対応させて
偏光変換素子９の光学ユニットの配列ピッチも中心部に
比べて周辺部で大きくなるようにしている。
に形成されるとき中心部に比べて周辺部で大きくなると
きは第２レンズアレイ板５の各レンズを中心部に比べて
周辺部で大きな面積となるようにし、それに対応させて
偏光変換素子９の光学ユニットの配列ピッチも中心部に
比べて周辺部で大きくなるようにしている。
【００３３】具体的には、偏光変換素子９に入射した光
束は偏光分離面１１により異なる偏光状態（Ｓ成分とＰ
成分）の光に分離され、偏光分離面１１で反射した光
は、反射面１２で反射し、２分の１波長板１３を透過す
る。
束は偏光分離面１１により異なる偏光状態（Ｓ成分とＰ
成分）の光に分離され、偏光分離面１１で反射した光
は、反射面１２で反射し、２分の１波長板１３を透過す
る。
【００３４】そして偏光分離面１１を透過した光と同じ
偏光状態に変換され、同じ偏光状態で偏光変換素子９を
射出する。
偏光状態に変換され、同じ偏光状態で偏光変換素子９を
射出する。
【００３５】偏光変換素子９を射出した光束は全て同じ
偏光状態となり、この光束で集光レンズ１０とコンデン
サーレンズ１４を介して集光レンズ１０の焦点位置（被
照射面）近傍に設けた画像表示素子６を照明している。
偏光状態となり、この光束で集光レンズ１０とコンデン
サーレンズ１４を介して集光レンズ１０の焦点位置（被
照射面）近傍に設けた画像表示素子６を照明している。
【００３６】このとき、第１レンズアレイ４の各レンズ
４ｂの開口部を矩形にして画像表示素子６での照明され
る領域を矩形にしている。
４ｂの開口部を矩形にして画像表示素子６での照明され
る領域を矩形にしている。
【００３７】そして投影レンズ１５により画像表示素子
６に形成された画像情報をスクリーン面上に投影してい
る。
６に形成された画像情報をスクリーン面上に投影してい
る。
【００３８】尚、図１の紙面と直交する面方向に、Ｐ偏
光とＳ偏光の合成はされずとも偏光状態は任意で良い。
光とＳ偏光の合成はされずとも偏光状態は任意で良い。
【００３９】偏光変換素子９のひとつの単位は、第２レ
ンズアレイ５のひとつの配列レンズ５ｂに対応している
ので、偏光変換素子９を構成する単位のピッチも中心部
が広く、周辺部が狭くなっている。
ンズアレイ５のひとつの配列レンズ５ｂに対応している
ので、偏光変換素子９を構成する単位のピッチも中心部
が広く、周辺部が狭くなっている。
【００４０】このとき、図１、図２に示すように周辺部
の偏光ビームスプリッタ１１ａおよび反射面１２ａは、
板厚方向（光軸方向）に略同じピッチの長さしか施して
いない。これは傾斜部の（偏光ビームスプリッタ、反射
面）の傾きを略４５度とした場合であるが、これに限る
必要はない。実際に、板厚方向に、部分的に偏光反射
部、もしくは全反射部を配置するには、基板となるガラ
ス板に、誘電体多層膜等でマスキング処理を行って、上
記機能を形成している。
の偏光ビームスプリッタ１１ａおよび反射面１２ａは、
板厚方向（光軸方向）に略同じピッチの長さしか施して
いない。これは傾斜部の（偏光ビームスプリッタ、反射
面）の傾きを略４５度とした場合であるが、これに限る
必要はない。実際に、板厚方向に、部分的に偏光反射
部、もしくは全反射部を配置するには、基板となるガラ
ス板に、誘電体多層膜等でマスキング処理を行って、上
記機能を形成している。
【００４１】次に図３を用いて、本実施形態にかかわる
偏光変換素子９の製造方法について説明する。図３で
は、便宜上、製造段階でガラス基板を４５度に積層し
て、垂直に切断することで説明する。ピッチ幅の大きい
（長さ２２ａ）、すなわちガラス基板の板厚の大きい単
位２１については、偏光膜（偏光ビームスプリッタ）ま
たは反射膜は、略斜面全体に蒸着されている。尚、反射
膜は、偏光膜と同一の膜構成であっても良い。一方、ピ
ッチ幅の狭い（長さ２４ａ）、すなわちガラス基板の板
厚の薄い単位２３については、光の入射側端部に、板厚
方向の長さとして、上記偏光膜または反射膜は、単位ピ
ッチ２４ａと略等しい長さ２４ｂを有している。周辺ピ
ッチの狭い単位の偏光膜、反射膜の入射側端部が揃うよ
うに積層し、傾斜部が入射面に対して、略４５度となる
ように切断して、これにより簡易な方法で、各単位ピッ
チの異なる偏光変換素子を作成している。このように作
成された偏光変換素子の射出面にとびとびに１／２波長
板１３を配置している。このときの１／２波長のピッチ
も、単位ピッチに応じて、中心部が周辺部より広くして
いる。尚、本実施形態において、図４は本発明の偏光変
換素子を用いた投影装置の実施形態２の一部分の要部概
略図である。
偏光変換素子９の製造方法について説明する。図３で
は、便宜上、製造段階でガラス基板を４５度に積層し
て、垂直に切断することで説明する。ピッチ幅の大きい
（長さ２２ａ）、すなわちガラス基板の板厚の大きい単
位２１については、偏光膜（偏光ビームスプリッタ）ま
たは反射膜は、略斜面全体に蒸着されている。尚、反射
膜は、偏光膜と同一の膜構成であっても良い。一方、ピ
ッチ幅の狭い（長さ２４ａ）、すなわちガラス基板の板
厚の薄い単位２３については、光の入射側端部に、板厚
方向の長さとして、上記偏光膜または反射膜は、単位ピ
ッチ２４ａと略等しい長さ２４ｂを有している。周辺ピ
ッチの狭い単位の偏光膜、反射膜の入射側端部が揃うよ
うに積層し、傾斜部が入射面に対して、略４５度となる
ように切断して、これにより簡易な方法で、各単位ピッ
チの異なる偏光変換素子を作成している。このように作
成された偏光変換素子の射出面にとびとびに１／２波長
板１３を配置している。このときの１／２波長のピッチ
も、単位ピッチに応じて、中心部が周辺部より広くして
いる。尚、本実施形態において、図４は本発明の偏光変
換素子を用いた投影装置の実施形態２の一部分の要部概
略図である。
【００４２】本実施形態は図１の実施形態１に比べて偏
光変換素子９を第１レンズアレイ４と第２レンズアレイ
５との間に設けていること、凹レンズ８を省略している
ことが異なっているだけであり、その他の基本構成は全
く同じである。また、光学的作用も実施形態１と同じで
ある。
光変換素子９を第１レンズアレイ４と第２レンズアレイ
５との間に設けていること、凹レンズ８を省略している
ことが異なっているだけであり、その他の基本構成は全
く同じである。また、光学的作用も実施形態１と同じで
ある。
【００４３】図５は本発明の偏光変換素子を有する照明
装置を３板式のカラー液晶プロジェクターに適用したと
きの概略図である。同図において各要素１、２、３、
４、５、８、９、１０、１３は図１と同様である。１０
１は色分解系であり、入射光を３つの色光に分解してい
る。集光レンズ１０からの光束はダイクロミラー１０２
により緑光（Ｇ光）が透過し、青光（Ｂ光）と赤光（Ｒ
光）が反射する。
装置を３板式のカラー液晶プロジェクターに適用したと
きの概略図である。同図において各要素１、２、３、
４、５、８、９、１０、１３は図１と同様である。１０
１は色分解系であり、入射光を３つの色光に分解してい
る。集光レンズ１０からの光束はダイクロミラー１０２
により緑光（Ｇ光）が透過し、青光（Ｂ光）と赤光（Ｒ
光）が反射する。
【００４４】ダイクロミラー１０２からのＢ光とＲ光の
うちＲ光はダイクロミラー１０３で反射し、Ｂ光は透過
する。ダイクロミラー１０２を透過したＧ光はミラー１
０４とコンデンサーレンズ１４Ｇを介してＧ光用の液晶
パネル６Ｇを照明している。ダイクロミラー１０２、１
０３で反射したＲ光はコンデンサーレンズ１４Ｒを介し
てＲ光用の液晶パネル６Ｒを照明している。
うちＲ光はダイクロミラー１０３で反射し、Ｂ光は透過
する。ダイクロミラー１０２を透過したＧ光はミラー１
０４とコンデンサーレンズ１４Ｇを介してＧ光用の液晶
パネル６Ｇを照明している。ダイクロミラー１０２、１
０３で反射したＲ光はコンデンサーレンズ１４Ｒを介し
てＲ光用の液晶パネル６Ｒを照明している。
【００４５】ダイクロミラー１０２で反射し、ダイクロ
ミラー１０３を透過したＢ光は、順にレンズ１０５、ミ
ラー１０６、レンズ１０７、ミラー１０８、コンデンサ
ーレンズ１４Ｂを介してＢ光用の液晶パネル６Ｂを照明
している。
ミラー１０３を透過したＢ光は、順にレンズ１０５、ミ
ラー１０６、レンズ１０７、ミラー１０８、コンデンサ
ーレンズ１４Ｂを介してＢ光用の液晶パネル６Ｂを照明
している。
【００４６】各液晶パネル６Ｂ、６Ｇ、６Ｒに基づく画
像をダイクロプリズムからなる色合成系１０９で合成
し、該合成した画像を投射レンズ１５でスクリーン（不
図示）面上に投射している。
像をダイクロプリズムからなる色合成系１０９で合成
し、該合成した画像を投射レンズ１５でスクリーン（不
図示）面上に投射している。
【００４７】
【発明の効果】本発明によれば以上のように、偏光分離
面と反射面とから成る光学ユニットを複数個、透明な基
板内に適切なるピッチで配列するとともに、各々の光学
ユニットの形状を適切に設定することによって入射して
くる光束の有効利用を図りつつ偏光方向を揃えて射出さ
せることができ、例えば液晶表示素子用の照明装置及び
液晶プロジェクタとして好適な偏光変換素子及びそれを
用いた投影装置を達成することができる。
面と反射面とから成る光学ユニットを複数個、透明な基
板内に適切なるピッチで配列するとともに、各々の光学
ユニットの形状を適切に設定することによって入射して
くる光束の有効利用を図りつつ偏光方向を揃えて射出さ
せることができ、例えば液晶表示素子用の照明装置及び
液晶プロジェクタとして好適な偏光変換素子及びそれを
用いた投影装置を達成することができる。
【００４８】この他、本発明の偏光変換素子によれば、
中心部と周辺部で異なる単位ピッチを有していても従来
の如き光軸方向の厚さを階段状にすることなく、材料基
板となるガラス板を積層し、あらかじめ必要となる部分
にのみ、偏光分割部と反射部を形成しておくことで、容
易に製造することが可能である。
中心部と周辺部で異なる単位ピッチを有していても従来
の如き光軸方向の厚さを階段状にすることなく、材料基
板となるガラス板を積層し、あらかじめ必要となる部分
にのみ、偏光分割部と反射部を形成しておくことで、容
易に製造することが可能である。
【００４９】この他、偏光変換素子は、微小な２次光源
像を、単位毎に分割してＰ、Ｓの偏光光を合成するもの
であるから、偏光分離面と、反射面のズレは厳しいもの
となる。これに対して、本発明によれば切断した後に接
合することも無いため、精度的にも高精度な偏光変換素
子を容易に製造することができる。
像を、単位毎に分割してＰ、Ｓの偏光光を合成するもの
であるから、偏光分離面と、反射面のズレは厳しいもの
となる。これに対して、本発明によれば切断した後に接
合することも無いため、精度的にも高精度な偏光変換素
子を容易に製造することができる。
【図１】 本発明の偏光変換素子を有した投影装置の実
施形態１の要部概略図
施形態１の要部概略図
【図２】 図１の偏光変換素子の拡大説明図
【図３】 図１の偏光変換素子の製造方法の説明図
【図４】 本発明の偏光変換素子を有した投影装置の実
施形態２の要部概略図
施形態２の要部概略図
【図５】 本発明の偏光変換素子を有した投影装置の実
施形態３の要部概略図
施形態３の要部概略図
【図６】 従来の偏光照明装置の要部概略図
１ メタルハライドランプ ２ 発光体 ３ 楕円面鏡（リフレクター） ４ 第１レンズアレイ ５ 第２レンズアレイ ６ ライトバルブ（液晶表示素子） ８ 凹レンズ ９ 偏光変換素子 １０ 凸レンズ １３ λ／２板
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０ Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ａ
Claims (5)
- 【請求項１】 入射光を偏光面が互いに直交する反射光
と透過光とに分離させる偏光分離面そして該偏光分離面
で分離した一方の光を反射させて、他方の光と同方向に
そろえる反射面とを有する光学ユニットを透明な基板内
に所定のピッチで配列するとともに該反射光と透過光の
うちの一方の光路にλ／２板を配置した偏光変換素子に
おいて該光学ユニットの配列ピッチは、該基板の中心部
と周辺部とで異なり、かつ、該基板は中心部と周辺部の
光の入出射方向の厚さが等しいことを特徴とする偏光変
換素子。 - 【請求項２】 前記光学ユニットの配列ピッチは前記基
板の中心部に比べて周辺部で小さくなっていることを特
徴とする請求項１の偏光変換素子。 - 【請求項３】 前記基板の周辺部の光学ユニットは、そ
の偏光分離面と反射面を光の進行方向に投影した長さが
該基板の厚さよりも短いことを特徴とする請求項２の偏
光変換素子。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項記載の偏光
変換素子と該偏光変換素子の光学ユニットの配列ピッチ
に対応して複数のレンズを配置したレンズアレイとを用
いて光源からの光束を被照明領域に導光していることを
特徴とする照明装置。 - 【請求項５】 請求項４記載の照明装置における被照明
領域に設けた被投影画像を投影光学系で所定面上に投影
していることを特徴とする投影装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9147125A JPH10319349A (ja) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | 偏光変換素子及びそれを用いた投影装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9147125A JPH10319349A (ja) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | 偏光変換素子及びそれを用いた投影装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10319349A true JPH10319349A (ja) | 1998-12-04 |
Family
ID=15423119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9147125A Pending JPH10319349A (ja) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | 偏光変換素子及びそれを用いた投影装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10319349A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999028780A1 (en) * | 1997-12-01 | 1999-06-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polarized light illuminator and projecting type image display |
| EP1170945A3 (en) * | 2000-07-04 | 2004-04-07 | Seiko Epson Corporation | Illumination optical system and projector using the same |
| CN1302333C (zh) * | 2002-04-26 | 2007-02-28 | 明基电通股份有限公司 | 光学系统及光学系统的定位方法 |
| US9715168B2 (en) | 2014-06-09 | 2017-07-25 | Seiko Epson Corporation | Polarization conversion element and projector |
| CN109937321A (zh) * | 2017-01-25 | 2019-06-25 | 麦克赛尔株式会社 | 前灯装置 |
-
1997
- 1997-05-20 JP JP9147125A patent/JPH10319349A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999028780A1 (en) * | 1997-12-01 | 1999-06-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polarized light illuminator and projecting type image display |
| US6373629B1 (en) | 1997-12-01 | 2002-04-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polarized light illuminator and projecting type image display |
| EP1170945A3 (en) * | 2000-07-04 | 2004-04-07 | Seiko Epson Corporation | Illumination optical system and projector using the same |
| CN1302333C (zh) * | 2002-04-26 | 2007-02-28 | 明基电通股份有限公司 | 光学系统及光学系统的定位方法 |
| US9715168B2 (en) | 2014-06-09 | 2017-07-25 | Seiko Epson Corporation | Polarization conversion element and projector |
| CN109937321A (zh) * | 2017-01-25 | 2019-06-25 | 麦克赛尔株式会社 | 前灯装置 |
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