JPH11142792A - 偏光装置および投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来方法の本来有する機能を十分に発揮さ
せ、さらなる高輝度偏光照明を達成する偏光装置および
投射型表示装置を提供する。 【解決手段】 光源部１と、この光源部１から射出した
光源光を複数のレンズ２ａの開口によって決定される光
束に分割する第１レンズ板２と、この複数のレンズ２ａ
がそれぞれ輝点を構成する複数のレンズ３ａを有する第
２レンズ板３と、この複数のレンズ３ａの輝点から射出
された光が入射され、第１ガラスロッド５及びＰＢＳ６
を有するプリズムアレイ４と、該ＰＢＳ６射出面に配置
されて当該プリズムアレイ４を射出したＰ又はＳ偏光の
一方を他方の偏光に変換させる１／２波長板５０とを備
え、前記プリズムアレイ４の中央部に「実質的なガラス
ロッド」としての第１ガラスロッド５が配置された。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、投射型表示装置に
おいて使用される液晶ライトバルブの偏光照明装置に使
用する偏光装置及び、この偏光装置を使用した偏光照明
装置により照明された前記ライトバルブから射出された
変調光を映像としてスクリーン上に投射する投射型表示
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、液晶ライトバルブ等の矩形照
明領域を均一に照明する方法として２枚のレンズ板を用
いた、いわゆるフライアイインテグレータを使用した照
明装置が知られている。

【０００３】そして、この照明装置における照明効率を
さらに向上させたものとして前記２枚のレンズ板の２枚
目の射出面に偏光ビームスプリッタアレイと１／２波長
板とを所定の位置に配置し、光源光の利用効率を目指し
た偏光照明装置ならびに当該照明装置を使用した投射型
表示装置の提案がなされている（特開平８−３０４７３
９号公報参照）。

【０００４】図６には、上記公報の実施例５の変形例と
して説明された偏光装置ならびに投射型表示装置の説明
として使用された前記公報中の図８を記載する。

【０００５】この図６に示す従来例は、光源ランプ１０
０と放物面鏡等の凹面鏡である放物面リフレクター１０
１とから光源部１０２が構成され、この光源部１０２か
ら射出された略平行光束は、複数のレンズ１０３が平面
的に配置された第１レンズ板１０４に入射する。そし
て、この第１レンズ板１０４から射出された光は、第２
レンズ板１０５の複数のレンズ１０６に入射する。この
際には、第２レンズ板１０５の各レンズ１０６は、それ
ぞれ第１レンズ板１０４の各レンズ１０３の形状に対応
して形成されると共に、これらレンズ１０３の焦点位置
に配置されているため、第１レンズ板１０４の各レンズ
１０３からの光は第２レンズ板１０５のレンズ１０６に
集光される。

【０００６】そして、この第２レンズ板１０５の射出面
側には、複数の偏光ビームスプリッタ（以下「ＰＢＳ」
という。）１０７からなる偏光ビームスプリッタアレイ
（以下「ＰＢＳアレイ」という。）１０８が配置され、
このＰＢＳアレイ１０８の射出面には、ＰＢＳ１０７の
一つ置きに１／２波長板１０９が配置されている。さら
に、この１／２波長板１０９の射出面側には、コンデン
サーレンズ１１０が配置されている。

【０００７】図に従えば、第１レンズ板１０４のレンズ
１０３に入射した略平行光束は前述のように第２レンズ
板１０５のレンズ１０６の略中央部に集光されて当該レ
ンズ１０６を射出し、ＰＢＳアレイ１０８を構成するＰ
ＢＳ１０７に入射し、これらＰＢＳ１０７の斜めに配置
された偏光分離部１０７ａを透過して、そのまま射出す
るＰ偏光と、当該ＰＢＳ１０７の偏光分離部１０７ａに
よって反射され、隣接するＰＢＳ１０７に入射されるＳ
偏光とに偏光分離される。当該隣接するＰＢＳ１０７に
入射されたＳ偏光は、当該ＰＢＳ１０７の偏光分離部１
０７ａによって反射され、前記レンズ１０６への入射光
軸と同じ方向に射出される。

【０００８】そして、前記ＰＢＳ１０７の射出面であっ
て、Ｐ偏光射出面には１／２波長板１０９が配置されて
おり、当該１／２波長板１０９に入射したＰ偏光はＳ偏
光に変換されて射出され、この結果、入射した光源光は
すべてＳ偏光として射出されることとなる。

【０００９】当該Ｓ偏光はコンデンサーレンズ１１０を
経由してライトバルブ１１１に入射され、当該ライトバ
ルブ１１１が効率よく照明されることとなる。

【００１０】このようなものにあっては、ＰＢＳアレイ
１０８や１／２波長板１０９等を配置することにより、
確かに第１レンズ板１０４ならびに第２レンズ板１０５
のみ使用する照明装置と比較すると、Ｓ偏光におけるラ
イトバルブ１１１への偏光照明と言う点においては、格
段に高輝度照明が可能となる。

【００１１】つまり、第１レンズ板１０４と第２レンズ
板１０５を用い、ＰＢＳアレイ１０８等を使用しない方
法においては、ランダム偏光光がライトバルブ１１１に
対して照明されるために、当該ライトバルブ１１１に対
して入射光として使用されるのはその内の一方方向の直
線偏光光であるからである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、近来の投射型
表示装置の投射像への高輝度化に対する要求はとどまる
ところを知らず、さらなる高輝度化が要望されている。

【００１３】この点で、従来方法における偏光照明装置
は後述のように決して満足できるものでなく、本発明者
らはこの偏光照明装置を光源部を含んだ総合的な偏光装
置と見なして研究し、当該偏光装置が本来有する機能が
十分に発揮されていないことを見い出した。

【００１４】そこで、本発明の課題は、従来方法の本来
有する機能を十分に発揮させ、さらなる高輝度偏光照明
を達成する事にある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】かかる課題に着目し、請
求項１に記載された発明は、光源部と、複数のレンズを
平面的に配置したレンズ板であって、前記光源部から射
出した光源光を当該複数のレンズの構成する開口によっ
て決定される光束に分割する第１レンズ板と、複数のレ
ンズを平面的に有する他のレンズ板であって、前記第１
レンズ板の複数のレンズがそれぞれ当該他のレンズ板の
複数のレンズ上に輝点を構成する第２レンズ板と、該第
２レンズ板の複数のレンズの個々の輝点から射出された
光が入射されるプリズムアレイであって、当該プリズム
アレイは、実質的に偏光分離部を有する偏光ビームスプ
リッタ及び実質的にガラスロッドのみから構成されるプ
リズムアレイと、該プリズムアレイを構成する前記偏光
ビームスプリッタ射出面に配置され、前記プリズムアレ
イに入射した前記輝点から射出した光を当該プリズムア
レイを構成する偏光ビームスプリッタによって偏光分離
されて当該プリズムアレイを射出したＰ偏光又はＳ偏光
の内の一方の偏光を他方の偏光に変換させるための１／
２波長板とを備えた偏光装置であって、前記プリズムア
レイの中央部には、前記実質的なガラスロッドが配置さ
れた偏光装置としたことを特徴とする。

【００１６】請求項２に記載された発明は、光源部を含
む偏光装置と、該偏光装置から射出するＰ偏光またはＳ
偏光をＲ光、Ｇ光ならびにＢ光に分解する色分解光学系
と、該色分解光学系による各色光を各色光の信号によっ
て変調して射出させる各色光毎に配置されたライトバル
ブと、該各色光のライトバルブの射出光から変調光を検
光する検光光学系と、該検光光学系による各色検光光を
色合成する合成光学系と、該合成光学系による合成光を
投射する投射光学系と、を有する投射型表示装置におい
て、前記偏光装置は、光源部と、複数のレンズを平面的
に配置したレンズ板であって、前記光源部から射出した
光源光を当該複数のレンズの構成する開口によって決定
される光束に分割する第１レンズ板と、複数のレンズを
平面的に有する他のレンズ板であって、前記第１レンズ
板の複数のレンズがそれぞれ当該他のレンズ板の複数の
レンズ上に輝点を構成する第２レンズ板と、該第２レン
ズ板の複数のレンズの個々の輝点から射出された光が入
射されるプリズムアレイであって、当該プリズムアレイ
は、実質的に偏光分離部を有する偏光ビームスプリッタ
及び実質的にガラスロッドのみから構成されるプリズム
アレイと、該プリズムアレイを構成する前記偏光ビーム
スプリッタ射出面に配置され、前記プリズムアレイに入
射した前記輝点から射出した光を当該プリズムアレイを
構成する偏光ビームスプリッタによって偏光分離されて
当該プリズムアレイを射出したＰ偏光又はＳ偏光の内の
一方の偏光を他方の偏光に変換させるための１／２波長
板とを備えた偏光装置であって、前記プリズムアレイの
中央部には、前記実質的なガラスロッドが配置された偏
光装置とした投射型表示装置であることを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】［本発明達成のための従来方法の
解析］図７は、従来方法における偏光照明装置の反射型
ライトバルブ１１２並びに偏光ビームスプリッタ１１３
を搭載した投射型表示装置の構成説明図である。

【００１８】当図の記載によれば、第１および第２レン
ズ板１０４，１０５の光軸近辺に入射する光源光は、第
２レンズ板１０５のレンズ１０６に集光され、当該レン
ズ１０６中心に小さい輝点を形成する旨、説明されてい
る。

【００１９】しかし、本発明者らは、上記従来の偏光装
置のうちの、第１レンズ板１０４ならびに第２レンズ板
１０５の中央部については、従来例記載（小さい輝点を
形成する）のとおりではなく、断面構成図である第２レ
ンズ板１０５の略中央部の光軸を挟む２個のレンズ１０
６について、その輝点の大きさはほぼ当該２個のレンズ
１０６の形成する開口全体に及んでいることを実験によ
り見出した。

【００２０】これは、光源部１０２の光源ランプ１００
は、上記従来例の説明のように点光源ではなく、実際に
は有限の大きさを有しているからと理解され、実際には
図６における第１レンズ板１０４のレンズ１０３によっ
て第２レンズ板１０５の前記光軸を中心とした略中央部
に大きい面積の輝点を形成するのである。

【００２１】つまり、第１レンズ板１０４の光軸周りの
略中央部に配置されるレンズ１０３には、光束は光軸に
平行に入射せず、所定の傾きを有して入射することがそ
の原因であり、その結果、当該レンズ１０３に入射した
光束は、第２レンズ板１０５の対応するレンズ１０６に
対してそのレンズ１０６の構成する開口全体の輝点とし
て入射するのである。

【００２２】さらに、前記第２レンズ板１０５の光軸周
りのレンズ１０６全体に形成された大きい面積の輝点か
ら発する光束は、第２レンズ板１０５全体から発する光
束の殆どを占めている。

【００２３】すなわち、図６に記載するように、第２レ
ンズ板１０５の中央部に近接するレンズ１０６の略中心
部に形成される輝点から射出する光束については、従来
例に記載の通りであって、近接するＰＢＳアレイ１０８
のＰＢＳ１０７に入射され、偏光分離部１０７ａを透過
した偏光であって、且つ、射出面に配置された１／２波
長板１０９にて偏光されたＳ偏光と、当該偏光分離部１
０７ａを反射して、隣接のＰＢＳ１０７に入射し、当該
ＰＢＳ１０７の偏光分離部１０７ａによって同様のＳ偏
光が射出される。

【００２４】一方、前述のように第２レンズ板１０５の
光軸の周りは大きな輝点を有しているために、図７に記
載のように光軸近傍ならびにレンズ１０６の境界部分に
も第１レンズ板１０４からの入射光が存在し、輝点を形
成する。これら輝点からの射出光束が問題なのである。

【００２５】すなわち、図７に記載のように、当該輝点
からの射出光は、近接ＰＢＳ１０７に入射して、当該Ｐ
ＢＳ１０７の偏光分離部１０７ａを透過するが、１／２
波長板１０９は配置されていないためにそのままＰ偏光
を射出し、一方、偏光分離部１０７ａを反射したＳ偏光
は隣接のＰＢＳ１０７に入射して、偏光分離部１０７ａ
を反射して、射出面に配置された１／２波長板１０９に
て変換されてＰ偏光を射出してしまう。このＰ偏光は偏
光ビームスプリッタ１１３を透過してしまい、反射型ラ
イトバルブ１１２の照明に寄与するすることはできない
のである。また、ライトバルブ１１２が上記従来公報の
投射型表示装置における説明のように透過型ライトバル
ブ１１４であっても、当該ライトバルブ１１４の入射側
に配置したＳ偏光透過の偏光板によって吸収されてしま
い、ライトバルブ１１４の照明光、つまり、投射光とし
ては有効に使用されず、投射像の高輝度化を十分に満足
させていなかったのである。

【００２６】かかる解析に基づき、以下に前記課題を解
決するための発明の実施の形態を記載する。

【００２７】［発明の実施の形態１］図１乃至図４は、
本発明の実施の形態１に係る偏光装置ならびにそれを採
用した投射型表示装置を示す図である。

【００２８】図１によれば、光源部１がランプ１ａと放
物面鏡からなる凹面鏡１ｂとから構成され、この光源部
１から射出される略平行光束の光源光は、図示しない赤
外線吸収フィルターならびに紫外線吸収フィルターを経
由してレンズ２ａを平面的に配置した第１レンズ板２に
入射され、当該第１レンズ板２の個々のレンズ２ａによ
って形成される開口にて決定される光束に分割される。
そして、かかる光束が第２レンズ板３に入射されるよう
になっている。

【００２９】この第２レンズ板３は、複数のレンズ３ａ
が平面的に配置され、これらレンズ３ａが、前記第１レ
ンズ板２の個々のレンズ２ａと対応して配置され、各レ
ンズ２ａの焦点位置に設定されている。

【００３０】これら各レンズ２ａ，３ａは、それぞれ横
４×縦５個形成され、このような第１レンズ板２と第２
レンズ板３とで、いわゆるフライアイインテグレータが
構成されている。

【００３１】そして、第１レンズ板２のレンズ２ａを経
由した光源光は上記のように、対応する第２レンズ板３
のレンズ３ａを通過し、第２レンズ板３の射出面に近接
または接着して配置されたプリズムアレイ４に入射され
る。

【００３２】このプリズムアレイ４は、図４等に示すよ
うに、光軸Ｏ上（幅方向の中央部）で、レンズ３ａの境
界部分に上下方向に沿って配置された第１ガラスロッド
５と、このガラスロッド５の両側に２つづつ配置された
ＰＢＳ６と、更に、このＰＢＳ６の両側に配置された第
２ガラスロッド７とから構成されている。

【００３３】この第１ガラスロッド５及びこの両側の一
つづつのＰＢＳ６の射出面には、１／２波長板５０が貼
り付けられている。

【００３４】従って、第１ガラスロッド５を透過したラ
ンダム偏光と、前記ＰＢＳ６及び前記１／２波長板５０
を経由したＳ偏光との混合光が射出される。

【００３５】この混合光は、コンデンサーレンズ８を経
てクロスダイクロイックミラー１１に入射される。この
クロスダイクロイックミラー１１は、Ｂ光反射ダイクロ
イックミラー１０とＧ，Ｒ光反射ダイクロイックミラー
９とが互いに直交し、入射光軸に対して４５度の入射に
なるように配置されている。このクロスダイクロイック
ミラー１１により、互いに平行であって、反対方向の光
軸であるＲ光と、Ｇ，Ｒ混合光とに色分離される。

【００３６】この色分離されたＢ光は、折曲げミラー１
２によって光軸を直角に変えて進行し、当該Ｂ光の内の
Ｓ偏光が反射し、Ｐ偏光が透過するように偏光分離部を
配置したＢ光用偏光ビームスプリッタ１３Ｂに入射され
る。

【００３７】一方、前記Ｒ，Ｇ混合光は、折曲げミラー
１４によって光軸を直角に変えて進行し、光軸上であっ
て入射光軸に対して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１５に入射され、反射されて光
軸を直角に変えて進行するＧ光と、そのまま進行するＲ
光とに色分離される。

【００３８】すなわち、ダイクロイックミラー９、１０
とダイクロイックミラー１５によってＲ，Ｇ，Ｂ光に分
解する「色分解光学系」を構成している。

【００３９】この色分離されたＧ光ならびにＲ光は、そ
れぞれＳ偏光が反射、Ｐ偏光が透過するように偏光分離
部が配置されているＧ光用偏光ビームスプリッタ１３Ｇ
ならびにＲ光用偏光ビームスプリッタ１３Ｒに入射され
る。

【００４０】各色光用偏光ビームスプリッタ１３Ｂ，１
３Ｇ，１３Ｒに入射し、当該偏光ビームスプリッタ１３
Ｂ，１３Ｇ，１３Ｒを反射、射出した各色Ｓ偏光射出面
近傍には、それぞれＢ光用ライトバルブ１６Ｂ、Ｇ光用
ライトバルブ１６Ｇ、Ｒ光用ライトバルブ１６Ｒが配置
されている。

【００４１】本実施の形態において使用した前記ライト
バルブ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂは電気書き込み式反射型
ライトバルブであって、各色信号によって所定の画素部
分の入射偏光（Ｓ偏光）を選択された箇所のみ変調光
（Ｐ偏光）として、非選択箇所は入射光と同じＳ偏光と
して反射射出する機能を有する。

【００４２】各色光用ライトバルブ１６Ｒ，１６Ｇ，１
６Ｂを射出した光は、それぞれ再度各色光用偏光ビーム
スプリッタ１３Ｂ，１３Ｇ，１３Ｒに入射されて、当該
偏光ビームスプリッタ１３Ｂ，１３Ｇ，１３Ｒの偏光分
離部により変調光のみを透過させて検光、射出させ、非
変調光は反射させて廃棄させる。これら偏光ビームスプ
リッタ１３Ｂ，１３Ｇ，１３Ｒは、各色光用ライトバル
ブ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂの射出光から変調光を検出す
る「検光光学系」を構成している。そして、当該各色検
光光が「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色合
成を実施する。

【００４３】このクロスダイクロイックプリズム１８
は、内部に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１８Ｒを互いに直交するように
配置したプリズムであって、当該プリズム１８に入射し
た前記検光光であるＲ光ならびにＢ光は、前記ダイクロ
イック膜１８Ｒならびにダイクロイック膜１８Ｂによっ
て反射されて互いに光軸を直角に変え、互いに同じ方向
に進行し、当該プリズム１８を射出する。

【００４４】一方、Ｇ光の検光光は、両ダイクロイック
膜１８Ｂ，１８Ｒをそのまま透過進行して、前記Ｒ光、
Ｂ光と同じ光軸方向に進行、射出されることにより、
Ｒ，Ｇ，Ｂ光の色合成が達成される。

【００４５】当該合成光は「投射光学系」を構成する投
射レンズ１９に入射されて図示しないスクリーン上にフ
ルカラー像として投射される。

【００４６】以上が本発明に係る投射型表示装置の構成
である。

【００４７】ここで、本発明に係る偏光装置について図
２乃至図４を用いてさらに詳細に説明する。

【００４８】図４は、本発明に係る偏光装置の前記第２
レンズ板３、プリズムアレイ４ならびに１／２波長板７
を当該部材の射出面側から眺めた斜視図を示している。

【００４９】第２レンズ板３のレンズ３ａは、前記のよ
うに横４×縦５の配列を有しており、当該レンズ板３射
出面側には、断面が正方形の柱状体で縦方向に沿う第１
ガラスロッド５及び当該第１ガラスロッド５と同形状の
ＰＢＳ６、断面が長方形の柱状体で縦方向に沿う第２ガ
ラスロッド７を有するプリズムアレイ４が配置されてい
る。このプリズムアレイ４は、隣接する第１ガラスロッ
ド５，ＰＢＳ６及び第２ガラスロッド７の側面同士が接
着され、片側より、１個の第２ガラスロッド７、２個の
ＰＢＳ６、１個の第１ガラスロッド５、２個のＰＢＳ
６、１個の第２ガラスロッド７の順に配置されている。
また、光軸Ｏの両側に配置された各２個づつのＰＢＳ６
は、偏光分離部６ａの配置方向が、入射光の内の当該偏
光分離部６ａによって反射されるＳ偏光が光軸Ｏに対し
て外側にそれぞれ反射されるように、入射光に対して４
５°の傾きを持って配置されている。

【００５０】これら第１ガラスロッド５又はＰＢＳ６の
横幅は、前記レンズ板３のレンズ３ａの横幅の半分の長
さであって、第１ガラスロッド５の配設位置は、光軸Ｏ
上で、前記第２レンズ板３のレンズ３ａの境界位置に対
応して配置され、この第１ガラスロッド５の両側に隣接
するＰＢＳ６が、当該レンズ３ａの中央部分と一致する
ように配置されている。また、このＰＢＳ６の更に両側
に隣接するＰＢＳ６が、レンズ３ａの境界位置に対応し
て配置されている。さらに、第２ガラスロッド７は、Ｐ
ＢＳ６の１．５倍の幅に形成されている。

【００５１】そして、そのプリズムアレイ４の射出面の
中央部の第１ガラスロッド５とその両側に配置した１個
のＰＢＳ６の射出面には、図４中斜線で示すように、１
／２波長板５０が接着されて配置されている。

【００５２】さらに図２、図３を用いて本発明の偏光装
置と投射型表示装置を説明する。

【００５３】図２及び図３は、偏光装置を使用した投射
型表示装置の正面断面図であって、光軸Ｏの位置におけ
る投射型表示装置の偏光装置とコンデンサーレンズ８、
偏光ビームスプリッタ１３ならびにライトバルブ１６を
図示し、さらに光線図を示している。

【００５４】投射型表示装置としては、図１に記載のよ
うに本来ならばＲ光、Ｇ光ならびにＢ光を説明すべきで
あるが、各色光ともライトバルブ１６Ｂ，１６Ｇ，１６
Ｒまでの光路長はすべて同じであることより、色分解光
学系の説明は省略し、上記のように各ライトバルブ１６
Ｂ，１６Ｇ，１６Ｒはライトバルブ１６とし、各色光用
偏光ビームスプリッタ１３Ｂ，１３Ｇ，１３Ｒは偏光ビ
ームスプリッタ１３として図示した。

【００５５】かかる図によれば、光源部１ａから射出さ
れた略平行光の光源光は、前述のように第１レンズ板２
に入射され、当該レンズ板２を構成するレンズ２ａ（横
４×縦５個から構成されている）にて、当該レンズ２ａ
の形成する開口によって複数の光束に分割され、且つ各
分割された光束は、当該レンズ２ａに対応する第２レン
ズ板３を構成するレンズ３ａに入射されるわけである
が、前述のように、第２レンズ板３の光軸Ｏの周りの略
４個のレンズ３ａに対しては、ランプ１ａ等の影響によ
り、外周部と異なり、そのレンズ３ａ中央部のみの輝点
は生じず、輝点は広がりを有し、それらの輝点の有する
光量は、第２レンズ板３に入射する光の内のほとんどを
有している。

【００５６】図２中の光軸Ｏに隣接する第２レンズ板３
のレンズ３ａに対しては、全面に高輝度の輝点が生じる
こととなるが、その輝点のうちのレンズ３ａの略中央部
の輝点から射出した光は、ＰＢＳ６に入射し、偏光分離
部６ａを透過して当該ＰＢＳ６射出面に配置された１／
２波長板５０によってＳ偏光に変換されて射出される。

【００５７】一方、ＰＢＳ６の偏光分離部６ａによって
反射されたＳ偏光は、それぞれ隣接するＰＢＳ６に入射
されて、当該ＰＢＳ６の偏光分離部６ａによって反射さ
れるが、射出面には１／２波長板５０が配置されていな
いためにそのままＳ偏光として射出される。

【００５８】これらＳ偏光は、コンデンサーレンズ８を
経て、偏光ビームスプリッタ１３に入射され、当該偏光
ビームスプリッタ１３の偏光分離部が前記Ｓ偏光を反射
する構成となっているために、反射されて射出され、当
該偏光ビームスプリッタ１３の射出面近傍に配置された
反射型ライトバルブ１６に入射され、当該ライトバルブ
１６を照明する。

【００５９】一方、図３に示すように、前記第２レンズ
板３の光軸Ｏの周りの輝点の光軸Ｏ部分（略中央）の輝
点から射出された光は、近接して配置された前記プリズ
ムアレイ４の中心部に配置した第１ガラスロッド５に入
射される。当該ガラスロッド５は断面形状が正方形状の
ロッドであり、当該ロッドに入射した前記射出光はその
まま射出して、１／２波長板５０を経由するが、ランダ
ム偏光光のために偏光状態は変化せずにランダム偏光の
まま透過して射出され、コンデンサーレンズ８を経て偏
光ビームスプリッタ１３に入射され、偏光分離部を透過
したＰ偏光成分は廃棄され、偏光分離部によって反射さ
れたＳ偏光は反射射出されて前記ライトバルブ１６を照
明する。

【００６０】してみれば、前記第１ガラスロッド５の射
出面には必ずしも１／２波長板５０は必要はないが、当
該部分のみを除いて１／２波長板５０を配置することは
かえってコストアップにつながることが考えられるため
に、本実施の形態１においては、１枚の１／２波長板５
０を前面に貼り付ける構成とした。

【００６１】さらに、図２において光軸Ｏに隣接するレ
ンズ３ａとその外側に配置される最も外側のレンズ３ａ
の境界部に入射する光については、それぞれＰＢＳ６に
入射されて透過するＰ偏光のみがコンデンサーレンズ８
を経由して偏光ビームスプリッタ１３に入射されるが、
Ｐ偏光のためにライトバルブ１６の照明に寄与できな
い。

【００６２】しかし、この部分のレンズ３ａ上に輝点は
ほとんど存在せず、上記の説明のように、光軸Ｏに隣接
するレンズ３ａの箇所に構成される輝点部が絶対的に光
量が多く、ライトパルプ１６の照明光の減少にはならな
い。それよりも、本発明に係る光軸Ｏ近傍における輝点
から射出される光の半分を、ライトバルブ１６への照明
光として使用できることは、ライトバルブ１６ヘの高輝
度照明が達成できることより、高輝度の投射像を投射で
きるという大なる効果を奏することができる。

【００６３】［発明の実施の形態２］図５には、この発
明の実施の形態２に係る投射型表示装置の構成説明図を
示す。

【００６４】図１乃至図４に示す前実施の形態１に係る
偏光装置と異なるのはプリズムアレイ４が、前実施の形
態１においては断面形状が正方形の第１ガラスロッド５
及びＰＢＳ６、又は、長方形状の第２ガラスロッド７を
平面的に貼り付けた構成としたのに対し、この実施の形
態２では、異形のプリズムアレイ２４を使用して、実質
的に前実施の形態１と同様の機能を発揮できるようにし
ている。なお、前実施の形態１と同じ構成部材について
は同じ符号を用いて図示した。

【００６５】このプリズムアレイ２４は、５つのプリズ
ム２５，２６，２７，２８，２９を有し、これらプリズ
ム２５，２６，２７，２８，２９の間に偏光分離膜３０
が設けられている。

【００６６】詳しくは、このプリズムアレイ２４の両側
に配置されたプリズム２５，２９は、前実施の形態１の
第２ガラスロッド７と、ＰＢＳ６を偏光分離部６ａから
分離した片側の三角形のプリズムとを実質的に合わせた
断面形状で、台形形状を呈している。

【００６７】また、それらプリズム２５，２９の内側に
隣接したプリズム２６，２８は、前記プリズム２５，２
９と同じ厚みを有し、断面形状が平行四辺形状を呈し、
前実施の形態１の接合された２個のＰＢＳ６の互いに接
着された２個の三角形のプリズムを合わせた形状と実質
的に同じ形状を呈している。

【００６８】さらに、光軸Ｏ上に配置された中央のプリ
ズム２７は、断面形状が台形形状であって、前実施の形
態１の第１ガラスロッド５とその両側面に接着されたＰ
ＢＳ６の片側の三角形のプリズムを合わせた形状と実質
的に同じである。

【００６９】そして、これら５つのプリズム２５，２
６，２７，２８，２９のそれぞれの斜面の一方に偏光分
離膜３０を形成した後に接着剤にて接着して平面的に形
成したのが、この実施の形態２のプリズムアレイ２４で
ある。

【００７０】このプリズム２７の射出面全面には、１／
２波長板５０を配置することは前実施の形態１と同様で
ある。

【００７１】本発明のプリズムアレイ２４を用いれば前
実施の形態１と同様の効果を有して高輝度のライトバル
ブ１６の照明が達成でき、高輝度の投射像を投射できる
投射型表示装置を提供できるという効果を同様に奏する
ことができる。

【００７２】この実施の形態２では、異形のプリズムア
レイ２４を用いており、中央のプリズム２７の、実施の
形態１の第１ガラスロッド５に対応した部分が、特許請
求の範囲記載の「実質的なガラスロッド」に相当する。
また、プリズム２７の両側の一部（三角形の部分）、プ
リズム２６，２８、プリズム２５，２９の内側の一部
（三角形の部分）及び偏光分離部３０が、実施の形態１
の４つのＰＢＳ６に対応し、特許請求の範囲記載の「実
質的に偏光分離部を有する偏光ビームスプリッタ」に相
当する。

【００７３】上記実施の形態１，２における偏光装置
は、それを使用する投射型表示装置において、ライトバ
ルブ１６への照明光は前記偏光ビームスプリッタ１３の
偏光分離部を反射したＳ偏光が入射照明する構成となっ
ていたが、その偏光分離部を透過したＰ偏光でライトバ
ルブ１６を照明する構成としても良い。その際には、偏
光装置を射出される偏光を大部分Ｐ偏光とするように構
成する必要があるが、そのためには１／２波長板５０を
配置する位置を、上記各実施の形態において１／２波長
板５０を配置した個所には配置せず、逆に配置しなかっ
た個所に配置する構成とすることにより達成することが
出来る。

【００７４】また、上記各実施の形態１，２において
は、偏光装置を構成する第２レンズ板３のレンズ３ａが
横４×縦５個形成され、光軸Ｏ近傍の２×２個の領域に
わたって高輝度領域が発生する場合における実施の形態
であった。この高輝度領域は、第１レンズ板２ならびに
第２レンズ板３のレンズ２ａ，３ａの大きさ、配置等に
依存せず、例えば、さらに第１レンズ板２ならびに第２
レンズ板３のレンズ２ａ，３ａの数を増やした場合にお
いては、前記高輝度領域に含まれるレンズ３ａの数はさ
らに増えることになり、それに伴ってプリズムアレイ４
を構成するＰＢＳ６の数は増えることとなるが、その高
輝度部分の領域は第２レンズ板３において本質的には大
きく変化しない。そのために、プリズムアレイ４，２４
を構成する第１ガラスロッド５の数やプリズム２５，２
９の大きさ等もそれに応じて変化することは言うまでも
ない。

【００７５】さらに、本発明の実施の形態１，２におけ
る偏光装置は、図１に示す投射型表示装置に採用した場
合を説明したが、本発明の偏光装置を使用する投射型表
示装置は上記説明の構成の投射型表示装置に限定されな
いことはいうまでもない。

【００７６】さらにまた、「色分解光学系」もクロスダ
イクロイックミラーによって反射されて反対側に色分離
されるＢ光とＲ光ならびに当該クロスダイクロイックミ
ラーを透過して進行するＧ光になるように構成しても良
いし、他の構成による「色分解光学系」によっても良
い。しかも、使用するライトバルブ１６も反射型に限定
される必要はなく、透過型ライトバルブを使用してもよ
い。

【００７７】

【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、第２レンズ板の略中央部におい
ては、当該レンズ板を構成するレンズの中心部よりその
周辺部の方が光量分布が高い点に鑑み、プリズムアレイ
の中央部に実質的なガラスロッドを配置したため、従来
方法においては当該部分に対応する箇所から射出される
光はライトバルブを照明することができなかったのに対
して、当該部分からの射出光をライトバルブに対して照
明光として利用することができる。その結果、当該ライ
トバルブへの高輝度に照明を達成することができ、高輝
度の投射像を得ることができるという多大の効果を奏す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る偏光装置と投射型
表示装置を説明する構成図である。

【図２】同実施の形態１に係る偏光装置を使用したライ
トバルブヘ照明を説明した光線図である。

【図３】同実施の形態１に係る偏光装置を使用したライ
トバルブヘの他の光線図である。

【図４】同実施の形態１に係る偏光装置に使用する１／
２波長板を配置したブリズムアレイならびに第２レンズ
板の斜視図である。

【図５】本発明の実施の形態２に係る偏光装置に使用す
る１／２波長板を配置したプリズムアレイを使用したラ
イトバルブヘの照明説明図である。

【図６】従来の偏光装置とライトバルプヘの照明光線図
である。

【図７】従来の偏光装置の問題点を説明した光線図であ
る。

【符号の説明】

１ 光源部 ２ 第１レンズ板 2a 第１レンズ板を構成するレンズ ３ 第２レンズ板 3a 第２レンズ板を構成するレンズ 4,24 プリズムアレイ ５ 第１ガラスロッド ６ プリズムアレイを構成するＰＢＳ 6a 偏光分離部 ７ 第２ガラスロッド ８ コンデンサーレンズ 9,10,11,15 ダイクロイックミラー（色分解光学系） 12,14 折曲げミラー 13,13R,13G,13B 偏光ビームスプリッタ（検光光学系） 16,16R,16G,16B ライトバルブ 18 クロスダイクロイックプリズム（合成光学系） 19 投射レンズ（投射光学系） 25,26,27,28,29 プリズム 30 偏光分離部 50 １／２波長板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源部と、 複数のレンズを平面的に配置したレンズ板であって、前
   記光源部から射出した光源光を当該複数のレンズの構成
   する開口によって決定される光束に分割する第１レンズ
   板と、 複数のレンズを平面的に有する他のレンズ板であって、
   前記第１レンズ板の複数のレンズがそれぞれ当該他のレ
   ンズ板の複数のレンズ上に輝点を構成する第２レンズ板
   と、 該第２レンズ板の複数のレンズの個々の輝点から射出さ
   れた光が入射されるプリズムアレイであって、当該プリ
   ズムアレイは、実質的に偏光分離部を有する偏光ビーム
   スプリッタ及び実質的にガラスロッドのみから構成され
   るプリズムアレイと、 該プリズムアレイを構成する前記偏光ビームスプリッタ
   射出面に配置され、前記プリズムアレイに入射した前記
   輝点から射出した光を当該プリズムアレイを構成する偏
   光ビームスプリッタによって偏光分離されて当該プリズ
   ムアレイを射出したＰ偏光又はＳ偏光の内の一方の偏光
   を他方の偏光に変換させるための１／２波長板とを備え
   た偏光装置であって、 前記プリズムアレイの中央部には、前記実質的なガラス
   ロッドが配置されたことを特徴とする偏光装置。
2. 【請求項２】光源部を含む偏光装置と、 該偏光装置から射出するＰ偏光またはＳ偏光をＲ光、Ｇ
   光ならびにＢ光に分解する色分解光学系と、 該色分解光学系による各色光を各色光の信号によって変
   調して射出させる各色光毎に配置されたライトバルブ
   と、 該各色光のライトバルブの射出光から変調光を検光する
   検光光学系と、 該検光光学系による各色検光光を色合成する合成光学系
   と、 該合成光学系による合成光を投射する投射光学系と、を
   有する投射型表示装置において、 前記偏光装置は、 光源部と、 複数のレンズを平面的に配置したレンズ板であって、前
   記光源部から射出した光源光を当該複数のレンズの構成
   する開口によって決定される光束に分割する第１レンズ
   板と、 複数のレンズを平面的に有する他のレンズ板であって、
   前記第１レンズ板の複数のレンズがそれぞれ当該他のレ
   ンズ板の複数のレンズ上に輝点を構成する第２レンズ板
   と、 該第２レンズ板の複数のレンズの個々の輝点から射出さ
   れた光が入射されるプリズムアレイであって、当該プリ
   ズムアレイは、実質的に偏光分離部を有する偏光ビーム
   スプリッタ及び実質的にガラスロッドのみから構成され
   るプリズムアレイと、 該プリズムアレイを構成する前記偏光ビームスプリッタ
   射出面に配置され、前記プリズムアレイに入射した前記
   輝点から射出した光を当該プリズムアレイを構成する偏
   光ビームスプリッタによって偏光分離されて当該プリズ
   ムアレイを射出したＰ偏光又はＳ偏光の内の一方の偏光
   を他方の偏光に変換させるための１／２波長板とを備え
   た偏光装置であって、 前記プリズムアレイの中央部には、前記実質的なガラス
   ロッドが配置された偏光装置としたことを特徴とする投
   射型表示装置。