JP2008164801A - 照明装置及びそれを有する画像投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶表示素子に表示された画像を均一に照明することができ、しかも明るく高いコントラストで所定面上に投射することができる照明装置及びそれを有する画像投射装置を得ること。
【解決手段】 光源手段からの光を導光するインテグレータと、該インテグレータからの光を集光する光学系からの光のうち、所定の偏光方向の光を透過し、それと直交する偏光方向の光を反射させる偏光分離面を有する偏光分離手段と、を有し、該偏光分離手段を介した光で被照射面を照明するようにした照明装置において、該光学系は、偏光状態を揃えて出射させる偏光変換素子を有しており、該インテグレータは、該光源手段からの光を長方形状の入射面より入射させ、該入射面からの光が内面反射する互いに向き合う反射面対を２組有し、２組の反射面対の形状を適切に設定したこと。
【選択図】図１

Description

本発明は照明装置及びそれを有する画像投射装置に関し、例えば液晶パネル（画像表示素子）に基づく投射像原画をスクリーン面上に拡大投影する液晶プロジェクターに好適なものである。

従来、液晶パネル等の画像表示素子に基づく投影像原画をスクリーン面上に拡大投影するようにした画像投射装置（液晶プロジェクター）が種々と提案されている。

この画像投射装置において、液晶パネルを均一にしかも高い光利用効率で照明するために楕円鏡（リフレクター）とガラス材より成る光導光用の内面反射を利用した棒状のインテグレータを用いた照明装置が知られている（特許文献１、２）。

このうち、特許文献２では光源からの光束をリフレクター（反射傘）で反射集光して、断面が多角形で内面が反射面の棒状のロッド（インテグレータ）の光入射面に入射させている。

そしてロッドの光出射面からの光束をリレーレンズを介して入射光を複数の光に分離し、偏光変換素子を介し、出射させ偏光ビームスプリッターに入射させている。

そして偏光ビームスプリッターを介した光で被照射面上に設けた液晶パネルを照明し、液晶パネルに表示された画像情報を投射レンズでスクリーン面上に投射した画像投射装置を開示している。
特開平０７−０９８４７９号公報 特開２００１−２１５６１３号公報

近年、画像投射装置においては投射画像の明るさが明るく、画像コントラストが良いことが求められている。

特許文献２に開示されている照明装置におけるロッドは、ロッドの入射端面から射出端面に向かうに従い、反射面の間隔を広くしていくことにより、偏光分離面（偏光選択面）に入射する光の角度を小さくし、偏光分離面での偏光分離性能を高めるようにしている。

特許文献２では、偏光分離面の法線と、照明光束の中心軸とによって規定される面を入射面とする。この入射面と平行で中心軸と直交する方向をｘ軸、ｘ軸と中心軸に関して直交する方向をｙ軸とする。このときロッドの反射面間隔の広がる方向がｙ軸方向となるようにしている。

特許文献２において偏光ビームスプリッターの偏光分離面による光の反射方向がｘ軸と平行であり、ロッドによりｘ軸方向には入射角度分布が改善されていない。

偏光分離面での偏光分離性能は、偏光分離面への入射角度が設計値から外れて大きくなるｘ軸方向において大きく悪影響を受ける。このため、この例のようにｘ軸方向の入射角度分布が改善していないので、この方法では偏光分離性能が低下してくる。

この結果、偏光ビームスプリッターの偏光分離面における偏光の分離が十分に行われず、光のモレが生じ、偏光を利用した画像投射において、画像のコントラストが低下してくる。

本発明は、画像表示素子に表示された画像を均一に照明することができ、しかも明るく高いコントラストで所定面上に投射することができる照明装置及びそれを有する画像投射装置の提供を目的とする。

本発明の照明装置は、
光源手段と、
該光源手段からの光を導光するインテグレータと、
該インテグレータからの光を集光する光学系と、
該光学系からの光のうち、所定の偏光方向の光を透過し、それと直交する偏光方向の光を反射させる偏光分離面を有する偏光分離手段と、を有し、
該偏光分離手段を介した光で被照射面を照明するようにした照明装置において、
該光学系の光軸と該偏光分離面の法線とで形成される面を第１平面、
該第１平面と直交し、該光軸を含む面を第２平面とするとき、
該光学系は、該インテグレータからの光を集光し、偏光状態を揃えて出射させる偏光変換素子を有しており、
該インテグレータは、該光源手段からの光を長方形状の入射面より入射させ、該入射面からの光が内面反射する互いに向き合う反射面対を２組有し、該内面反射した光を長方形状の出射面より出射させており、
該２組の反射面対は互いに垂直であり、
少なくとも一方の反射面対は２つの反射面の間隔が光の出射方向に沿って変化しており、該２組の反射面対の反射面の間隔の変化率は、該第１平面方向における変化率の方向が該第２平面方向に比べて大きいことを特徴としている。

本発明によれば、画像表示素子に表示された画像を均一に照明することができ、しかも明るく高いコントラストで所定面上に投射することができる照明装置及びそれを有する画像投射装置が得られる。

図１は、本発明の照明装置を有する画像投射装置の実施例１の要部概略図である。

図２は、図１の光軸Ｌａを含み紙面に直交する断面内の要部概略図である。

図１、図２において１は光源手段であり、高圧水銀ランプ（メタルハライドランプ等でも構わない）の白色光を放射する光源である。２はリフレクターであり、光源手段１からの光束を効率良く反射する回転楕円面（凹面鏡）から成っている。

３はインテグレータであり、中実又は中空のロット部材より成り、光源手段１からの光束を導光し、光束の光強度分布の均一化を図りつつ、出射光の放射角度（出射角度）を調整している。

３inはインテグレータ（ロッド、ロッドインテグレータ、ガラスロッド）３の入射面、３outはインテグレータ３の出射面であり、いずれも長方形状をしている。

４は第１レンズ群であり、インテグレータ３からの光束を集光している。

５は偏光変換素子であり、第１レンズ群４からの光を偏光状態を揃えて、例えばＰ偏光として出射している。

６は第２レンズ群であり、偏光変換素子５からの偏光状態の揃った光を集光している。第１レンズ群４、偏光変換素子５、第２レンズ群６は光学系ＯＰの一部分を構成している。

７は偏光分離手段（偏光ビームスプリッター）であり、偏光分離面８を有し、それによって所定の偏光状態の光を反射し、それと直交する偏光状態の光を透過させている。

９は被照射物体（画像表示素子）としての反射型の液晶パネル（ライトバルブ、以下「パネル」とも言う）である。

パネル９は、図２の面内に長辺を有する長方形状より成っている。Ｐｒは投射光学系であり、単板式のパネル９の画像情報をスクリーンＳに投射している。Ｌａは光学系ＯＰの光軸（中心軸）である。光軸Ｌａは第１レンズ群４や第２レンズ群６の光軸と一致している。又、楕円鏡２の焦点は光軸Ｌａ上に位置している。

本実施例では、光軸ＬａをＺ軸としている。Ｚ軸（光軸Ｌａ）と偏光分離面８の法線によって形成される面（図１の紙面内）をＸＺ面（第１の平面）としている。ＸＺ面内でＺ軸と直交する方向をＸ軸としている。又、Ｚ軸（光軸Ｌａ）を含み、ＸＺ面と直交する面（図２の紙面内）をＹＺ面（第２の平面）としている。ＹＺ面内でＺ軸と直交する方向をＹ軸としている。

本実施例において、光源手段３からの光束はインテグレータ３、第１レンズ群４を通過し、偏光変換素子５によりＰ偏光となり、第2レンズ群６を通過し、偏光分離素子７に入射する。そして偏光分離素子７の偏光分離面８を介した光で被照射面に設けたパネル９を照明している。

パネル９に入射したＰ偏光は、画像情報により変調されＳ偏光となる。Ｓ偏光は偏光分離素子７の偏光分離面８で反射して、投射光学系Ｐｒに導かれる。

投射光学系Ｐｒはパネル９に基づく画像情報をスクリーン（所定面上）Ｓに投射している。

実施例１のインテグレータ３の形状について説明する。

図５はインテグレータ３の要部斜視図である。図４はインテグレータ３の出射面３outの形状を示す説明図である。図３はインテグレータ３の入射面３inの形状を示す説明図である。インテグレータ３は中実の内面反射のロット部材より成っている。

インテグレータ３は、光源手段１からの光を長方形状の入射面３inより入射させている。入射面３inからの光が内面反射する互いに向き合う反射面対を２組（反射面対３ａ１、３ａ２と反射面対３ｂ１、３ｂ２）有し、内面反射した光を長方形状の出射面３outより出射させている。２組の反射面対は互いに垂直である。

このうち少なくとも一方の反射面対（実施例１では反射面３ａ１、３ａ２）は２つの反射面３ａ１、３ａ２の間隔が光の出射方向（Ｚ方向）に沿って変化している。

そして２組の反射面対の反射面の間隔の変化率は、第１平面方向（Ｘ方向）における変化率の方向が第２平面方向（Ｙ方向）に比べて大きい。

インテグレータ３の出射面３outの形状はパネル９の画像形成領域と略相似形状である。ここでパネルの画像形成領域とは、パネルが液晶パネルの場合には、画像信号に基づいて電圧を印加される液晶層が配置されている領域のことである。尚、ここでのインテグレータ３の出射面３outは、この画像形成領域よりも縦方向及び横方向において余裕を持たせた形状に対して相似形状とすることが望ましいため、画像形成領域に対して略相似形状（相似形状としても良い）であることが望ましい。

インテグレータ３の入射面３inの第１平面方向と、
第２平面方向の長さを各々ａ'、ｂ’とする。

又、インテグレータ３の出射面３outの第１平面方向と第2平面方向の長さを各々ａ、ｂとする。

このとき
ａ’／ａ＜ｂ’／ｂ
なる条件を満足している。

即ち、２組の反射面対（反射面３ａ１、３ａ２と反射面３ｂ１、３ｂ２）の反射面の間隔の変化率は第１平面方向（Ｘ方向）における変化率ａ’／ａの方向が第２平面方向（Ｙ方向）の変化率ｂ’／ｂに比べて大きい。

実施例１のインテグレータ３の入射面３inと出射面３outの各辺の具体的な長さ関係は次のとおりである。

ａ’＜ａ、ｂ’＝ｂ ‥‥‥（１）
∴ ａ’／ａ＜ｂ’／ｂ ‥‥‥（２）
インテグレータ３は、第１の平面（ＸＺ面）内において、ｘ方向に向き合う反射面３ａ１、３ａ２の間隔がｚ軸に対称にｚ方向に徐々に広がっていく形状の六面体である。

また、インテグレータ３の短辺方向３ｘはｘ軸方向と平行である。

次に偏光変換素子５の構成について説明する。

図１９は偏光変換素子５の一部分の拡大説明図である。

偏光変換素子５は、偏光分離膜５ａと反射膜５ｂと１／２位相板５ｃからなるユニットを複数有している。

そして、入射した光Ｌ１を偏光分離膜５ａでＰ偏光ＬｐとＳ偏光Ｌｓに分離している。そしてＳ偏光Ｌｓは反射膜５ｂでＰ偏光Ｌｐと同じ方向に反射され、Ｓ偏光Ｌｓの出射側に１／２位相板５ｃを配置してＰ偏光と同じ偏光状態に変換することで、所定の偏光状態に光が揃えられる。

図１、図２において、楕円形状のリフレクター２の２つの焦点のうち、光の出射側の焦点を第２焦点、もう一つの反射面に近い焦点を第１焦点とする。

このとき、光源手段１の発光面は第１焦点位置を含むように位置調整されている。また、インテグレータ３は、その入射面３inの位置が、リフレクター２の第２焦点を含むように配置されている。

また、第１レンズ群４は３枚の正の屈折力のレンズを有している。第２レンズ群６は２枚の正の屈折力のレンズを有している。

図２に示すように、光源手段１から発せられた光は、インテグレータ３の入射面３inに集光して入射し、インテグレータ３内において全反射（内面反射）を繰り返すことにより複数の光束に分割される。

ここでは、インテグレータ３の内部での全反射の反射回数の違いによって光束が分割され、０回反射光、１回反射光、２回反射光と分割されていく。

本実施例では２回反射光までが有効な光束として照明用に用いているが、より明るい照明系とする場合には３回反射以上の光束を用いても良い。複数の分割された光束は、第１レンズ群４に入射し、第１レンズ群４によって偏光変換素子５の各ピッチの中心に向けて光源像として集光される。

偏光変換素子５に入射した光は、偏光方向が所定の方向の光に変換されて出射し、第２レンズ群６に入射する。第２レンズ群６に入射した複数の光束は、第２レンズ群６の正の屈折力によりテレセントリック光として出射し、パネル９面に重ね合わされて導かれる。

図２においては、インテグレータ３によって光束が複数に分割され、その後第１、第２のレンズ群４，６によってパネル９に集光される光学作用を説明している。

インテグレータ３に入射する光線角度の大きい光ほど、インテグレータ３内での全反射の回数が多くなり、その反射回数により光束が分割される光学作用を示している。

図６、図７は、インテグレータ３の出射後の光のうちインテグレータ３内で１回反射した光の出射角度範囲をｘｚ断面とｙｚ断面で示した図である。

インテグレータ３を出射する光の角度範囲（放射角度）を、図１のｘ方向に関して角度θ1、図２のｙ方向に関して角度θ２とする。このとき、図６、図７で示すように、インテグレータ３の反射面３ａ１、３ａ２にはｘ方向には傾斜がある。このために、
θ１＜θ２
なる関係が成り立つ。

一般に偏光ビームスプリッター７の光学特性に関し、偏光分離面８に入射する光線角度の範囲が４５度を基準として、大きく変化するほど偏光分離の特性が劣化してくる。したがって、偏光ビームスプリッター７を用いて光を分離し合成する照明系を有する画像投射装置においては、光のモレが生じ投射画像のコントラスト特性が悪化してしまう。

このため、本実施例では偏光分離面８に入射する角度範囲を小さくするために、インテグレータ３の反射面３ａ１、３ａ２を光軸に対して傾けている。

即ちｘ方向の入射面３inの長さをａ’、出射面３outの長さをａとするとき
０．４＜ａ’／ａ＜０．９
となるようにしている。

ここで、下限値を下回ってしまうとｘ方向の照明光束が狭まって、パネル９に入射する光量の低下が著しく大きくなってしまう。また、上限値を上回ってしまうと、偏光分離面８に入射する光線角度が大きくなるため画像のコントラスト特性が不十分となる。

実施例１の数値実施例を下記に記載する。

ｉは光源手段からの面の順番を示し、Ｒｉは第ｉ番目の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の間隔、Ｎｉはｄ線を基準とした屈折率を示す。

・リフレクター：楕円
曲率半径R = −18.10606
ｋ（コニック係数） = −0.657080
・照明系：
第１レンズ群（光源手段１側から）４
面No. R（曲率半径） d（厚み） 屈折率N
1: 394.78915 7.000000 1.834000
2: 43.51512 0.150000
3: −57.08632 7.000000 1.834000
4: 6917.23516 36.866914
5: 3836.15913 8.000000 1.834000
6: 66.52209
第２レンズ群（光源手段１側から）６
面No. R（曲率半径） ｄ（厚み） 屈折率N
7: −132.78608 6.000000 1.516330
8: 274.41559 26.938005
9: −56.73668 12.000000 1.516330
10: 0
・インテグレータ３
屈折率N 1.51633
ｚ方向の長さ： 57.5 mm
入射端面３in： 短辺長さ 4.175 mm ( = a’ )
長辺長さ 8.175 mm ( = b’ )
出射端面３out： 短辺長さ 6.131 mm ( = a )
長辺長さ 8.175 mm ( = b )
a’ ／a = 0.68 ＜ b’／b = 1
上記構成により、本実施例では、画像コントラストと明るさの両方の特性を良好に保つことのできる画像投射装置を実現している。

本実施例において、インテグレータ３は、中実のロッド部材でなく中空の反射部材で構成しても良い。

図８は、中空より成るインテグレータ１０の斜視図である。

中空のインテグレータ１０は、反射面１０ａ１と１０ａ２をｘ方向に対向配置している。又、反射面１０ｂ１、１０ｂ２をｙ方向に関して互いに向かい合うように配置している。ｘ方向に関しては照明光束の中心軸に対して反射面１０ａ１、１０ａ２を傾かせ、反射面対１０ａ１、１０ａ２がｚ軸に関して対称的に光線の出射側に徐々に広がるように構成している。

この向かい合う反射面１０ａ１、１０ａ２により、反射を繰り返し、その反射回数によって入射した光を複数の光束に分割することができる。

したがい、前記実施例１と同様の光学作用を得ることができる。また、中実のインテグレータと異なり、中が空洞であるために軽量となる。

さらに、反射面１０ａ１、１０ｂ２のｘ方向に向き合う角度を調整することで、画像コントラストを可変とする構成が可能である。傾き角度を大きくすれば画像コントラストはより高くなる。

本実施例においては、図９に示すように、第１レンズ群４と偏光変換素子５の間で偏光変換素子５の光入射側に光束を制限する絞り（光制限手段、絞り手段、光制御手段）１１を設けても良い。図１０はこのときの絞り１１の開口形状の説明図である。

このとき、対角方向の四隅の光を低減することで、明るさの低下を最小限に抑えて、画像コントラストをさらに改善することができる。

図１１に示すように絞り１２をリフレクター２とインテグレータ３の間に設けても良い。図１２はこのとき用いる絞り１２の開口形状の説明図である。

図９と同様に、対角方向の四隅の光を低減することで、明るさ低下を最小限に抑えて、画像コントラストをさらに改善することができる。

本発明の照明装置の実施例２について説明する。実施例２の基本構成は、図１、図２に示す実施例１と同じであり、異なるのはインテグレータ３の構成である。

図１３は本発明の実施例２で用いるインテグレータ１６の入射面１６inと出射面１６outの説明図である。

図１４は実施例２で用いるインテグレータ１６の要部斜視図である。

実施例２で用いるインテグレータ１６は、図１３に示すように、インテグレータ１６の入射面１６inのｘ方向の長さをa’、ｙ方向の長さをb’、出射面１６outのｘ方向の長さをａ、ｙ方向の長さをｂとする。このとき、インテグレータ１６の入射面１６ｉｎのｘ方向の長さａ’とｙ方向の長さｂ’がいずれも出射側１６outのそれよりも短くなっており、また次の関係を満足している。

ａ’＜ａ、ｂ’＜ｂ・・・（３）
ａ’／ａ＜ｂ’／ｂ・・・（２）
これにより、偏光ビームスプリッター７の偏光分離面８に入射する角度成分のうち、ｘ方向とｙ方向の両方をそれぞれ最適な角度にすることができる。偏光ビームスプリッター７のｘ及びｙ方向の角度特性に応じて、上記角度を設定することにより画像コントラスト特性の改善ができる。また、条件式(２)に示すように、ｙ方向よりもｘ方向のほうが入射面の開口を狭めているので、偏光ビームスプリッター７のｘ方向の入射角度範囲をより小さくできるので、画像のコントラスト特性を効果的に改善できる。

本発明の照明装置の実施例３について説明する。実施例３の基本構成は、図１、図２に示す実施例１と同じであり、異なるのはインテグレータ３の構成である。

図１５は本発明の実施例３で用いるインテグレータ２６の入射面２６inと出射面２６outの説明図である。

図１６は実施例３で用いるインテグレータ２６の要部斜視図である。

実施例３で用いているインテグレータ２６は図１５に示すように、インテグレータ２６の入射面２６inのｘ方向の長さをa’、ｙ方向の長さをb’、出射面２６outのｘ方向の長さをa、ｙ方向の長さをbとする。このとき、インテグレータ２６の入射面２６inと出射面２６outでｘ方向の長さは同一であるが、ｙ方向の長さが異なっており、次の条件式を満足している。

ａ’＝ａ ‥‥‥（４）
ｂ’＞ｂ ‥‥‥（５）
∴ａ’／ａ＜ｂ’／ｂ ‥‥‥（２）
本実施例のインテグレータ２６は、ｙ方向の入射開口を広げているため明るさ上有利である。そのとき偏光ビームスプリッター７に入射する角度成分のうち、ｙ方向の角度θ２のみ大きくなり、ｘ方向には角度θ１が大きくならない。

このため、画像コントラスト特性も大きく低下することはない。

本実施例は画像の明るさを重視する場合に好適である。

図１７は本発明の実施例４の画像投射装置の要部概略図である。

実施例４はRed（赤色）、Green（緑色）、Blue（青色）用の３板式のパネルを投射光学系でスクリーン上に投射する画像投射装置である。

実施例４の照明装置は実施例１〜３のいずれか１つの照明装置を用いている。

図１７は図１のｘｚ面内を示し、図中の各符番１〜６、Ｌａに示す部材は図１と同じである。

図１７において、４０は光源手段１からの光のうちRedとBlueの光を反射させ、Greenの光を透過するダイクロイックミラーである。４１、４２は偏光ビームスプリッターである。４５はGreenの反射型のパネル、４６はRedの反射型のパネル、４７はBlueの反射型のパネルである。

また、４３はRed帯域で偏光分離作用を有するダイクロイックプリズムである。

図１８はダイクロイックプリズム４３の偏光分離面４３ａの分光特性の模式図である。偏光分離面４３ａはRedのＰ偏光を透過し、RedのＳ偏光を反射させ、Blueの光は偏光状態にかかわらず透過させ、Greenの光は偏光状態にかかわらず反射させる。

４４はRedの光の偏光方向を90度回転させ、Blueは回転させない波長選択性位相板である。４８はパネル４５、４６、４７面上の画像をスクリーンＳに向けて投射する投射光学系である。

光源手段３から発せられた光は、各部材３、４を透過し、偏光変換素子５によりＰ偏光となり、第２レンズ群６によりパネル４５〜４７側に導かれる。ダイクロイックミラー４０によって、RedとBlueの光は反射され、Greenの光は透過する。

ダイクロイックミラー４０を透過したGreenの光は、偏光ビームスプリッター４１のＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射させる偏光分離面４１ａを透過し、Greenのパネル４５に入射し、画像変調を受けS偏光となる。画像変調されたGreenのＳ偏光は、偏光ビームスプリッター４１の偏光分離面４１ａで反射されてダイクロイックプリズム４３に入射し、ダイクロイックプリズム４３の偏光分離面４３ａで反射されて投射光学系４８に導かれる。

ダイクロイックミラー４０で反射されたＰ偏光のうちRedの光は波長選択性位相板４４によって偏光方向を９０度回転されてS偏光となり、偏光ビームスプリッター４２の偏光分離面４２ａで反射されてRedのパネル４６に導かれる。

Redのパネル４６に入射したRedのＳ偏光は画像変調を受けて、Ｐ偏光となり、偏光分離面４２ａを通過し、ダイクロイックプリズム４３に入射する。

そしてRedのＰ偏光はダイクロイックプリズム４３の偏光分離面４３aを通過し、投射光学系４８に導かれる。

また、ダイクロイックミラー４０で反射された光のBlueのＰ偏光は、波長選択性位相板４４により偏光方向を変化されずに透過し、偏光ビームスプリッター４２の偏光分離面４２ａを透過し、Blueのパネル４７に入射する。パネル４７に入射したBlueのＰ偏光は、パネル４７により画像変調されてS偏光となり、偏光ビームスプリッター４２の偏光分離面４２ａで反射され、ダイクロイックプリズム４３に導かれる。

BlueのＳ偏光はダイクロイックプリズム４３の偏光分離面４３ａを偏光に関わらず透過し、投射光学系４８に導かれる。

投射光学系４８はパネル４５〜４７に導く画像をスクリーンＳ上に投射している。

本実施例では、図１７に示す色分離合成系４０〜４４を用いることによって、照明系の小型化を図っている。

本発明の実施例１のｘｚ断面での構成概略図 本発明の実施例１のｙｚ断面での構成概略図 本発明の実施例１のインテグレータの入射面の形状図 本発明の実施例１のインテグレータの出射面の形状図 本発明の実施例１のインテグレータの斜視図 本発明の実施例１のインテグレータにおけるｘｚ断面での光学作用図 本発明の実施例１のインテグレータにおけるｙｚ断面での光学作用図 本発明の実施例１の別形態のインテグレータの斜視図 本発明の実施例１における他の形態の構成図 図９で用いている絞りの形状図 本発明の実施例１における他の形態の構成図 図１１で用いている絞りの形状図 本発明の実施例２のインテグレータにおけるｙｚ断面での光学作用図 本発明の実施例２のインテグレータの斜視図 本発明の実施例３のインテグレータの入射面と出射面の形状図 本発明の実施例３のインテグレータの斜視図 本発明の実施例４の構成図 図１７に示すRed帯域のみ偏光分離作用を有するダイクロイックプリズムの特性図 図１の偏光変換素子の説明図

符号の説明

Ｌａ： 光学系の光軸
Ｐｒ： 投射光学系
Ｓ： スクリーン
１： 光源手段
２： リフレクター
３： インテグレータ
４： 第１レンズ群
５： 偏光変換素子
６： 第２レンズ群
７： 偏光分離手段
８： 偏光分離面
９： パネル
１０： インテグレータ
１１： 絞り
１２： 絞り
１３： 照明系の中心軸
１４： 光源
１６： インテグレータ
２６： インテグレータ
４０： ダイクロイックミラー
４１： 偏光ビームスプリッター
４２： 偏光ビームスプリッター
４３： Red帯域のみ偏光分離作用を有するダイクロイックミラー
４４： 波長選択性位相板
４５： Green用パネル
４６： Red用パネル
４７： Blue用パネル
４８： 投射光学系

Claims (8)

1. 光源手段と、
   該光源手段からの光を導光するインテグレータと、
   該インテグレータからの光を集光する光学系と、
   該光学系からの光のうち、所定の偏光方向の光を透過し、それと直交する偏光方向の光を反射させる偏光分離面を有する偏光分離手段と、を有し、
   該偏光分離手段を介した光で被照射面を照明するようにした照明装置において、
   該光学系の光軸と該偏光分離面の法線とで形成される面を第１平面、
   該第１平面と直交し、該光軸を含む面を第２平面とするとき、
   該光学系は、該インテグレータからの光を集光し、偏光状態を揃えて出射させる偏光変換素子を有しており、
   該インテグレータは、該光源手段からの光を長方形状の入射面より入射させ、該入射面からの光が内面反射する互いに向き合う反射面対を２組有し、該内面反射した光を長方形状の出射面より出射させており、
   該２組の反射面対は互いに垂直であり、
   少なくとも一方の反射面対は２つの反射面の間隔が光の出射方向に沿って変化しており、該２組の反射面対の反射面の間隔の変化率は、該第１平面方向における変化率の方向が該第２平面方向に比べて大きいことを特徴とする照明装置。
2. 前記インテグレータの入射面の第１平面方向と、
   該第２平面方向の長さを各々ａ'、ｂ’、
   該インテグレータの出射面の第１平面方向と第2平面方向の長さを各々ａ、ｂとするとき
   ａ’／ａ＜ｂ’／ｂ
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１の照明装置。
3. 前記長さａ’、ａ、ｂ’、ｂは
   ａ’＜ａ
   ｂ’＝ｂ
   であることを特徴とする請求項２の照明装置。
4. 前記長さａ’、ａ、ｂ’、ｂは
   ａ’＜ａ
   ｂ’＜ｂ
   であることを特徴とする請求項２の照明装置。
5. 前記長さａ’、ａ、ｂ’、ｂは
   ａ’＝ａ
   ｂ’＞ｂ
   であることを特徴とする請求項２の照明装置。
6. 前記偏光変換素子の光入射側に光束の一部を制限する光制限手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項の照明装置。
7. 前記光源手段と前記インテグレータとの間に光束の一部を制限する光制限手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項の照明装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項の照明装置と、該照明装置からの光束で照明された画像表示素子を、所定面上に投射する投射光学系とを有することを特徴とする画像投射装置。