JPH10319351A - 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の射出面近傍には、第１，第２偏光に偏光分離す
ると共に、当該第２偏光を第１偏光に変換して、両第１
偏光を射出する偏光装置５を有し、偏光装置５は、複数
の偏光ビームスプリッタ５ａと、反射平面を有する反射
ミラー５ｂとが、光軸に直交する方向に交互に並んで配
設されると共に、この偏光ビームスプリッタ５ａと反射
ミラー５ｂとの間に光軸に平行な１／２波長板５ｃが配
設され、偏光装置５の偏光ビームスプリッタ５ａによっ
て、偏光分離部を透過、射出される第１偏光と、当該偏
光分離部にて反射される第２偏光とに偏光分離し、該第
２偏光は１／２波長板５ｃを経て第１偏光に変換され、
反射ミラー５ｂにて当該第１偏光を反射、射出させ、当
該第１偏光と、前記偏光分離部を透過した第１偏光と
を、ライトバルブ１５Ｒ…に照射するようにした。

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、特にライトバルブとして反射型ライトバルブを使用
し、当該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
とに反射式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７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の出力を向上させればよいが、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
ら構成されるいわゆ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
装置用照明装置であって、前記第２レンズ板の射出面近
傍には、前記光源から射出された光を互いに直角な方向
の振動を有する第１，第２偏光に偏光分離すると共に、
当該第２偏光を第１偏光に変換して、両第１偏光を射出
する偏光装置を有し、該偏光装置は、複数の偏光ビーム
スプリッタと、反射平面を有する反射ミラーとが、光軸
に直交する方向に交互に並んで配設されると共に、該偏
光ビームスプリッタと反射ミラーとの間に光軸に平行な
１／２波長板が配設され、前記偏光ビームスプリッタの
偏光分離部と、当該偏光ビームスプリッタに隣接する反
射ミラーの反射面とは互いに平行に設定され、前記偏光
装置の偏光ビームスプリッタによって、偏光分離部を透
過、射出される第１偏光と、当該偏光分離部にて反射さ
れる第２偏光とに偏光分離し、当該第２偏光は前記１／
２波長板を経て第１偏光に変換され、更に、前記反射ミ
ラーにて当該第１偏光を反射、射出させ、当該第１偏光
と、前記偏光分離部を透過した第１偏光とを、ライトバ
ルブに照射するようにした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、ランダム偏
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いわゆ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であって、前記第２レンズ板の
射出面近傍には、前記光源から射出された光を互いに直
角な方向の振動を有する第１，第２偏光に偏光分離する
と共に、当該第１偏光を第２偏光に変換して、両第２偏
光を射出する偏光装置を有し、前記偏光装置は、複数の
偏光ビームスプリッタと、反射平面を有する反射ミラー
とが、光軸に直交する方向に交互に並んで配設されると
共に、前記偏光ビームスプリッタにより偏光分離された
偏光のうちの偏光分離部を透過し、射出する射出面には
１／２波長板が配設され、前記偏光ビームスプリッタの
偏光分離部と、当該偏光ビームスプリッタに隣接する反
射ミラーの反射面とは互いに平行に設定され、前記偏光
装置の偏光ビームスプリッタによって、偏光分離部を透
過、射出される第１偏光と、当該偏光分離部にて反射さ
れる第２偏光とに偏光分離し、当該第１偏光は、前記１
／２波長板により第２偏光に変換される一方、前記第２
偏光は、前記反射ミラーにて反射、偏光装置から射出さ
せ、当該第２偏光と前記１／２波長板にて変換された第
２偏光とを、ライトバルブに照射するようにした投射装
置用照明装置と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又
は２に記載の構成に加え、前記偏光装置と前記ライトバ
ルブ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。

【００１６】請求項４に記載された発明は、照明装置
と、前記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、前記ライトバルブ射出光を
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３の何れか一つに記載の投射装置用照明装置である
投射装置としたことを特徴とする。

【００１７】請求項５に記載された発明は、請求項４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
ルブであって、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。

【００１８】請求項６に記載された発明は、請求項４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
ルブであって、前記検光手段は偏光板であることを特徴
とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を説
明する。

【００２０】［発明の実施の形態１］図１乃至図６に
は、この発明の実施の形態１を示す。

【００２１】図１は本発明に係る照明装置を使用した投
射装置の全体を示す構成図である。

【００２２】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
の光源光が出射されるようになっている。

【００２３】この光源光は、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。

【００２４】その後、この第２レンズ３の射出面近傍に
配設された偏光装置５を経由してフィールドレンズ６に
ランダム偏光が入射されるようになっている。

【００２５】この偏光装置５は、図４等に示すように、
上下方向に延びる角柱状の複数の偏光ビームスプリッタ
５ａと、反射平面を有する反射ミラー５ｂとが、光軸に
直交する方向に交互に並んで配設されると共に、この偏
光ビームスプリッタ５ａと反射ミラー５ｂとの間に光軸
に平行な１／２波長板５ｃが配設されている。この偏光
ビームスプリッタ５ａの偏光分離部と、当該偏光ビーム
スプリッタ５ａに隣接する反射ミラー５ｂの反射面とは
互いに平行に設定されている。

【００２６】この偏光ビームスプリッタ５ａに入射した
光源光は、この偏光ビームスプリッタ５ａの偏光分離部
を透過してそのまま進行射出される「第１偏光」として
のＰ偏光と、偏光ビームスプリッタ５ａの偏光分離部に
て反射される「第２偏光」としてのＳ偏光とに分離され
る。そして、このＳ偏光は、前記１／２波長板５ｃにて
Ｐ偏光に変換されて前記反射ミラー５ｂにて反射されて
射出される。

【００２７】このようにして偏光装置５によって射出さ
れた両Ｐ偏光は、フィールドレンズ６を経由して、クロ
スダイクロイックミラー７に入射される。このクロスダ
イクロイックミラー７は、Ｒ光，Ｇ光を反射するダイク
ロイックミラー８と、Ｂ光を反射するダイクロイックミ
ラー９とが互いに直交するようにＸ型に配置されてい
る。

【００２８】ここで、分離されたＢ光は、入射光軸と直
交する方向に進行し、折曲げミラー１０にて進行方向を
直角に変換されてさらに進行してＢ光用フィールドレン
ズ１１Ｂを経て、「偏光分離手段，検光手段」としての
Ｂ光用偏光ビームスプリッタ（偏光ビームスプリッタ）
１２Ｂに入射される。

【００２９】また、クロスダイクロイックミラー７によ
って分離されたＲ，Ｇ光混合光は、折曲げミラー１３に
よって光軸を直角に変えて進行し、光軸に対して４５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１
４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１１Ｒ，１１Ｇを経て各色光用偏光
ビームスプリッタ１２Ｒ，１２Ｇに入射される。

【００３０】このように偏光ビームスプリッタ１２Ｒ，
１２Ｇ，１２Ｂに入射した各色Ｐ偏光は、各偏光ビーム
スプリッタ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの偏光分離部を透過
して、射出される。

【００３１】各偏光ビームスプリッタ１２Ｒ，１２Ｇ，
１２Ｂを透過して射出された各色のＰ偏光は各色光用偏
光ビームスプリッタ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ射出面近傍
に配置された反射型ライトバルブ１５Ｒ，１５Ｇ，１５
Ｂ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１５Ｒ，
１５Ｇ，１５Ｂへの照明が説明された。このように従来
ならば廃棄されるＳ偏光が、本発明によれば前述のよう
に偏光装置５によってＰ偏光に変換されてライトバルブ
１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂの照明に寄与できることから効
率の良い重畳照明が達成できることとなる。

【００３３】そして、各ライトバルブ１５Ｒ，１５Ｇ，
１５Ｂに入射された上記Ｐ偏光の照明光は、各ライトバ
ルブ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂの画像信号によって変調さ
れる。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１５Ｒ，１５
Ｇ，１５Ｂから射出され、各色光用偏光ビームスプリッ
タ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの偏光分離部によって変調光
のみ反射され、非変調光は透過して廃棄されることによ
り検光が達成される。

【００３４】各偏光ビームスプリッタ１２Ｒ，１２Ｇ，
１２Ｂ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。そして、当該プリズム１
８中で互いに直交して構成されているＢ光反射ダイクロ
イック膜１８ＢならびにＲ光反射ダイクロイック膜１８
Ｒによって、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、Ｇ光は前記両膜１８Ｂ，１８Ｒ
を透過してやはり同一方向に進行して色合成が達成さ
れ、フルカラー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１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ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１５
Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ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
ならびに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
ことにより、３つのライトバルブ１５Ｒ，１５Ｇ，１５
Ｂを代表してライトバルブ１５とし、更に偏光ビームス
プリッタ１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂも偏光ビームスプリッ
タ１２とし、更に、フィールドレンズ１１Ｒ、１１Ｇ、
１１Ｂもフィールドレンズ１１として記載した。なお、
ここでは、三色分離、合成光学系ならびに、折曲げミラ
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と第２レンズ板３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、この第１レンズ板
２のレンズ２ａの個々によって決まる開口に入射する個
々の平行光束は、第２レンズ板３上の相対するレンズ３
ａ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の
レンズ２ａの形状と、第２レンズ板３の配置位置が決定
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６及びフィールドレンズ１１を経てラ
イトバルブ１５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、偏光装置５は、前でも述べたが、図
４等に示すように、断面形状が正方形の直方体からなる
偏光ビームスプリッタ５ａが複数個を互いに偏光分離部
が平行になるように配置され、各偏光ビームスプリッタ
５ａ間には、入射光のうちの偏光分離部によって反射さ
れたＳ偏光射出面に１／２波長板５ｃが貼り付けられ、
さらに当該波長板５ｃを経てＰ偏光に変換された光を入
射して反射する反射ミラー５ｂが配置されている。本実
施の形態においては、反射ミラー５ｂは直角三角形プリ
ズムの直角に対応する面（底面）にアルムニウム等の反
射金属をコーティングさせることにより反射板を構成す
ることとした。なお、この三角プリズムの幅は偏光ビー
ムスプリッタ５ａのそれと同じであり、この三角プリズ
ムの直角を挟む斜面の一面を、隣接する偏光ビームスプ
リッタ５ａの側面に接着剤にて接着させることとした。

【００４１】さらに、前述の第１レンズ板２、第２レン
ズ板３、フィールドレンズ６，１１によるライトバルブ
１５上への結像の様子を図２の他に図６、図７を用いて
説明する。

【００４２】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本の光線について、前記偏光装置５の偏光ビー
ムスプリッタ５ａの偏光分離部をまず透過したＰ偏光に
ついてのライトバルブ１５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。

【００４３】前記偏光装置５を配置する位置は、前記第
１レンズ板２のレンズ２ａとそれに対応する第２レンズ
板３のレンズ３ａの中心を通る光線が、第２レンズ板３
のレンズ３ａを透過して、前記偏光装置５の偏光ビーム
スプリッタ５ａの略中央に入射するように配置すること
が必要である。

【００４４】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の中心部を通過し、偏光装置５に入
射し、当該偏光装置５を構成する偏光ビームスプリッタ
５ａの偏光分離部を透過するＰ偏光と、当該偏光分離部
によって反射されるＳ偏光に偏光分離される。透過して
偏光装置５を射出する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６，１１によって偏光ビームスプ
リッタ１２を透過してライトバルブ１５の略中央部に集
光される。

【００４５】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の中心部を透過する前記光軸の光線
で、前記偏光装置５の偏光ビームスプリッタ５ａの偏光
分離部によって反射されたＳ偏光については、図５の偏
光装置５の配設部分拡大説明図（本図においては第１レ
ンズ板２の図示は省略し、第２レンズ板３の中心のレン
ズ３ａの開口に入射する光線のみの図示とした）に示す
ように、偏光ビームスプリッタ５ａの略中央部に入射し
て、当該偏光ビームスプリッタ５ａの偏光分離部に入射
角４５度にて入射し、反射されて進行する。そして、当
該偏光ビームスプリッタ５ａの射出面に貼り付けられた
１／２波長板５ｃを経てＰ偏光に変換され、隣接して配
置された光軸に対して４５度の入射角を有する反射ミラ
ー５ｂ（直角三角形プリズムの底面）に入射して反射さ
れ、入射光軸と平行な光軸にて反射されて（すなわち、
テレセントリックな特性を維持した状態にて）射出され
る。そして、反射ミラー５ｂにて反射された前記光線
は、図６の全体光線図に示すようにフィールドレンズ
６，１１を経て、Ｐ偏光であるために偏光ビームスプリ
ッタ１２を透過してライトバルブ１５の光軸上である中
央部に集光される。

【００４６】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て透過
し、それぞれ偏光装置５に入射して、当該偏光装置５を
構成する前記偏光ビームスプリッタ５ａの偏光分離部に
より偏光分離され、そのまま透過、射出されるＰ偏光は
フィールドレンズ６，１１によってライトバルブ１５の
下部分に集光される。 前記入射光の内の偏光装置５の
偏光ビームスプリッタ５ａの偏光分離膜によって反射さ
れたＳ偏光は図５の拡大説明図に示すように、当該偏光
ビームスプリッタ５ａの射出面に形成された１／２波長
板５ｃを経てＰ偏光に変換され、隣接の反射ミラー５ｂ
に入射して偏光装置５を射出し、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６，１１を経て、
図６の全体図に示すようにライトバルブ１５の下部であ
って、前記図２に示す偏光ビームスプリッタ５ａを透過
したＰ偏光の当該ライトバルブ１５の下部の集光箇所と
同じ位置に集光される。

【００４７】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て透過
し、偏光装置５に入射し、当該偏光装置５の偏光ビーム
スプリッタ５ａの偏光分離部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６，１１によっ
て図のライトバルブ１５の上部分に集光される。

【００４８】前記入射光のうちの偏光装置５の偏光分離
部によって反射したＳ偏光は、図５の拡大説明図に示す
ように、偏光ビームスプリッタ５ａの射出面に形成され
た１／２波長板５ｃによってＰ偏光に変換され、前記反
射ミラー５ｂに入射され、当該ミラー５ｂによって反射
の法則によって反射され、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６，１１を経て、図６の
全体図に示すように、ライトバルブ１５の上部であっ
て、前記図２に示す偏光装置５を透過したＰ偏光のライ
トバルブ１５の上部の集光箇所と同じ位置に集光され
る。

【００４９】以上の説明により、第２レンズ板３を透過
して偏光装置５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５を透過してライトバルブ１５を照明
するＰ偏光の他に、当該偏光装置５の偏光ビームスプリ
ッタ５ａの偏光分離部によって反射されたＳ偏光は、当
該偏光ビームスプリッタ５ａ射出面に配置された１／２
波長板５ｃを経ることによってＰ偏光に変換され、当該
Ｐ偏光を光軸に対して４５度の入射角に配置された反射
ミラー５ｂに入射、反射させて偏光装置５を射出させ
る。これにより、当該Ｐ偏光がライトバルブ１５直前に
配置された検光用偏光ビームスプリッタ１２を透過して
ライトバルブ１５を照明できることになる。

【００５０】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１５に入
射、照明に寄与できることとなり、本来的に偏光装置５
に入射された光源光であって当該偏光装置５そのまま透
過してライトバルブ１５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。さらに、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１５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。

【００５１】さらに、図２における配置の偏光装置５を
光軸に対して９０度回転して配置する構成としてもよ
い。このような配置を採用することは、ライトバルブ１
５に近接して配置される検光用偏光ビームスプリッタ１
２の偏光分離部に対して反射する偏光が当該偏光ビーム
スプリッタ１２に入射されることとなるために、ライト
バルブ１５は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。

【００５２】なお、その際には検光光は当該偏光ビーム
スプリッタ１２の偏光分離部透過光となる。

【００５３】［発明の実施の形態２］前記実施の形態１
の偏光装置５においては、複数の偏光ビームスプリッタ
５ａの偏光分離部にて反射されるＳ偏光の射出面に１／
２波長板５ｃを配置したが、この実施の形態２において
は、光源光の前記偏光装置５の偏光ビームスプリッタ５
ａを透過するＰ偏光をＳ偏光に変更するように、当該偏
光ビームスプリッタ５ａ射出面に１／２波長板５ｃを配
置し、又、偏光ビームスプリッタ５ａの偏光分離部によ
って反射されたＳ偏光の射出面には１／２波長板５ｃは
配置せず、当該Ｓ偏光を隣接する反射ミラー５ｂによっ
て反射させる構成としたものである。

【００５４】当該構成の偏光装置５による光線図は基本
的に前実施の形態１の光線図と同じであるので省略す
る。

【００５５】ただし、偏光装置５から射出される偏光が
前述のようにＳ偏光となるために図２に示す位置にライ
トバルブ１５をそのままでは配置できず、Ｓ偏光は偏光
ビームスプリッタ１２の偏光分離部に対して反射される
こととなるために、偏光ビームスプリッタ１２の偏光分
離部に対して、図示されているライトバルブ１５の共役
位置にライトバルブを配置するか、或いは、偏光ビーム
スプリッタ１２の前に１／２波長板を配置して偏光をＰ
偏光に変換させる必要がある。

【００５６】このような実施の形態２においても、前記
実施の形態１と同様に偏光装置５を透過する偏光による
照明に、当該偏光ビームスプリッタ１２の偏光分離部を
反射する偏光を重畳させてライトバルブ１５を照明する
ことができることから、高輝度の照明が達成でき、照明
効率を向上させることができる。

【００５７】なお、これまでに述べた投射装置照明用光
学系は、偏光装置５を構成する偏光ビームスプリッタ５
ａの偏光分離部を反射（実施の形態１）、又は透過（実
施の形態２）して、当該偏光ビームスプリッタ５ａの射
出面に配置した１／２波長板５ｃとして波長板フィルム
を貼り付けた構成とし、当該波長板５ｃを経ることによ
りＰ偏光（実施の形態１）又はＳ偏光（実施の形態２）
に変換させる構成としていたが、他の１／２波長板５ｃ
の例として、斜め蒸着法等による１／２波長板層を偏光
ビームスプリッタ５ａの面に形成する構成としてもよ
い。この場合、偏光ビームスプリッタ５ａの面に、二酸
化チタン（ＴｉＯ２）層等を斜め蒸着法にて所定膜厚圧
で形成すればよく、蒸着マスクさえ用意しておけば、精
度良く偏光ビームスプリッタ５ａに形成することができ
る。本方法の場合であっても、１／２波長板５ｃ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。

【００５８】また、投射装置として、図１に示すような
ライトバルブとして反射型ライトバルブ１５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
２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、ライトバルブの変調信号によって変調されて
当該ライトバルブ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により、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。

【００５９】

【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、従来では廃棄していた第１偏光
又は第２偏光の一方を偏光装置によって他方に変換させ
てライトバルブを照明することができることより、ライ
トバルブを照明する光量を格段に向上させることができ
るのみでなく、いわゆるフライアイインテグレータを採
用した構成が本発明の基本となっていることより、均一
性を有してライトバルブを照明するできる効果を奏する
ことができる。

【００６０】請求項４乃至６の何れか一つに記載された
発明によれば、本発明に係る照明装置を投射装置に採用
すれば、高輝度で、かつ照明むら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に係る投射装置にて使用する第
１レンズ板の斜視図である。

【図４】同実施の形態１に係る偏光装置の斜視図であ
る。

【図５】同実施の形態１に係り、図２に示す照明光学系
で、第１レンズ板の中央部のレンズに入射する３光線
が、偏光装置を構成する偏光ビームスプリッタ及び反射
ミラーによって反射される様子を説明した拡大説明光線
図である。

【図６】同実施の形態１に係り、図５の３光線のライト
バルブを照明する様子を記載した全体光線図である。

【図７】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 偏光装置 5a 偏光ビームスプリッタ 5b 反射ミラー 5c １／２波長板 ６ フィールドレンズ ８ Ｒ光・Ｇ光反射ダイクロイックミラー ９ Ｂ光反射ダイクロイックミラー 10,13 折曲げミラー 11,11B,11R,11G フィールドレンズ 12,12R,12G,12B 偏光ビームスプリッタ（偏光分離手
段，検光手段） 14 Ｇ光反射ダイクロイックミラー 15,15R,15G,15B 反射型ライトバルブ 18 クロスダイクロイックプリズム 19 投射レンズ（投射光学系）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ランダム偏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いわゆる
   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であっ
   て、 前記第２レンズ板の射出面近傍には、前記光源から射出
   された光を互いに直角な方向の振動を有する第１，第２
   偏光に偏光分離すると共に、当該第２偏光を第１偏光に
   変換して、両第１偏光を射出する偏光装置を有し、 該偏光装置は、複数の偏光ビームスプリッタと、反射平
   面を有する反射ミラーとが、光軸に直交する方向に交互
   に並んで配設されると共に、該偏光ビームスプリッタと
   反射ミラーとの間に光軸に平行な１／２波長板が配設さ
   れ、前記偏光ビームスプリッタの偏光分離部と、当該偏
   光ビームスプリッタに隣接する反射ミラーの反射面とは
   互いに平行に設定され、 前記偏光装置の偏光ビームスプリッタによって、偏光分
   離部を透過、射出される第１偏光と、当該偏光分離部に
   て反射される第２偏光とに偏光分離し、当該第２偏光は
   前記１／２波長板を経て第１偏光に変換され、更に、前
   記反射ミラーにて当該第１偏光を反射、射出させ、当該
   第１偏光と、前記偏光分離部を透過した第１偏光とを、
   ライトバルブに照射するようにしたことを特徴とする投
   射装置用照明装置。
2. 【請求項２】ランダム偏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いわゆる
   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であっ
   て、 前記第２レンズ板の射出面近傍には、前記光源から射出
   された光を互いに直角な方向の振動を有する第１，第２
   偏光に偏光分離すると共に、当該第１偏光を第２偏光に
   変換して、両第２偏光を射出する偏光装置を有し、 前記偏光装置は、複数の偏光ビームスプリッタと、反射
   平面を有する反射ミラーとが、光軸に直交する方向に交
   互に並んで配設されると共に、前記偏光ビームスプリッ
   タにより偏光分離された偏光のうちの偏光分離部を透過
   し、射出する射出面には１／２波長板が配設され、前記
   偏光ビームスプリッタの偏光分離部と、当該偏光ビーム
   スプリッタに隣接する反射ミラーの反射面とは互いに平
   行に設定され、 前記偏光装置の偏光ビームスプリッタによって、偏光分
   離部を透過、射出される第１偏光と、当該偏光分離部に
   て反射される第２偏光とに偏光分離し、 当該第１偏光は、前記１／２波長板により第２偏光に変
   換される一方、前記第２偏光は、前記反射ミラーにて反
   射、偏光装置から射出させ、当該第２偏光と前記１／２
   波長板にて変換された第２偏光とを、ライトバルブに照
   射するようにしたことを特徴とする投射装置用照明装
   置。
3. 【請求項３】前記偏光装置と前記ライトバルブ間には複
   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又は２記載の投射装置用照明装置。
4. 【請求項４】照明装置と、 前記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、 前記ライトバルブ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３の何れか一つに記載の投
   射装置用照明装置であることを特徴とする投射装置。
5. 【請求項５】前記ライトバルブは反射型ライトバルブで
   あって、 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４に記載の投射装置。
6. 【請求項６】前記ライトバルブは透過型ライトバルブで
   あって、 前記検光手段は偏光板であることを特徴とする請求項４
   に記載の投射装置。