JP2913864B2 - 偏光変換光学系及び偏光ビームスプリッタ及び液晶表示装置 - Google Patents
偏光変換光学系及び偏光ビームスプリッタ及び液晶表示装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は偏光変換光学系及び偏光
ビームスプリッタ及び液晶表示装置に関し、特に液晶ラ
イトバルブの照明光として偏光を利用する場合に好適な
偏光変換光学系及び偏光ビームスプリッタ及び液晶表示
装置に関する。
ビームスプリッタ及び液晶表示装置に関し、特に液晶ラ
イトバルブの照明光として偏光を利用する場合に好適な
偏光変換光学系及び偏光ビームスプリッタ及び液晶表示
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】偏光を利用する液晶表示装置としては、
例えばＴＮ（ツイステッド・ネマチック）型液晶ライト
バルブを用いた液晶プロジェクタがある。
例えばＴＮ（ツイステッド・ネマチック）型液晶ライト
バルブを用いた液晶プロジェクタがある。
【０００３】従来、このような装置においては、ポリビ
ニールアルコール製の偏光板や偏光ビームスプリッタ等
の偏光子により、光源からの無偏光の光束から一方向の
直線偏光の光束のみを取り出して液晶ライトバルブに照
射しているため、最大でも５０％の光利用効率しか得ら
れなかった。
ニールアルコール製の偏光板や偏光ビームスプリッタ等
の偏光子により、光源からの無偏光の光束から一方向の
直線偏光の光束のみを取り出して液晶ライトバルブに照
射しているため、最大でも５０％の光利用効率しか得ら
れなかった。
【０００４】これに対して、偏光ビームスプリッタを用
いて光源からの光束を互いに偏光方向が直交する２つの
直線偏光光束に分離し、この２つの直線偏光光束の少な
くとも一方の偏光面を回転させて同一の直線偏光方向に
変換する偏光変換光学系を備え、この偏光変換光学系か
ら出射する２つの光束を液晶ライトバルブの照明光とす
ることにより、５０％以上の光利用効率が得られる液晶
表示装置が提案されている。
いて光源からの光束を互いに偏光方向が直交する２つの
直線偏光光束に分離し、この２つの直線偏光光束の少な
くとも一方の偏光面を回転させて同一の直線偏光方向に
変換する偏光変換光学系を備え、この偏光変換光学系か
ら出射する２つの光束を液晶ライトバルブの照明光とす
ることにより、５０％以上の光利用効率が得られる液晶
表示装置が提案されている。
【０００５】ここで、従来の偏光ビームスプリッタにつ
いて詳細に説明する。図１０は従来の偏光ビームスプリ
ッタ６０の斜視図である。この偏光ビームスプリッタ６
０は、底面が直角二等辺三角形である三角柱形状のプリ
ズム６１，６２が接合され、全体として立方体の形状を
なしている。三角柱形状のプリズム６１，６２は、一般
に直角プリズムとか三角プリズムと呼ばれているものと
同じである。三角柱形状のプリズム６１，６２の接合面
には、光学多層薄膜である偏光膜６３が形成されてい
る。
いて詳細に説明する。図１０は従来の偏光ビームスプリ
ッタ６０の斜視図である。この偏光ビームスプリッタ６
０は、底面が直角二等辺三角形である三角柱形状のプリ
ズム６１，６２が接合され、全体として立方体の形状を
なしている。三角柱形状のプリズム６１，６２は、一般
に直角プリズムとか三角プリズムと呼ばれているものと
同じである。三角柱形状のプリズム６１，６２の接合面
には、光学多層薄膜である偏光膜６３が形成されてい
る。
【０００６】図示した直交座標系のｘ方向に進行する光
束９が偏光ビームスプリッタ６０に入射する場合につい
て、偏光分離作用を説明する。ここで、入射光束９は無
偏光であり、ｙ方向の偏光成分９ｙと、ｚ方向の偏光成
分９ｚとが等しく含まれているとする。また、入射光束
９の断面形状は立方体の各面と同じ正方形であるとす
る。入射光束９は偏光膜６３に入射し、互いに偏光方向
が直交する２つの直線偏光の出射光束６４，６５に分離
される。すなわち、偏光膜６３を透過してｘ方向に進行
するＰ偏光の出射光束６４には入射光束９の偏光成分９
ｙに対応するｙ方向の偏光成分６４ｙのみが含まれ、偏
光膜６３を反射してｙ方向に進行するＳ偏光の出射光束
６５には入射光束９の偏光成分９ｚに対応するｚ方向の
偏光成分６５ｚのみが含まれている。ｘｙ平面に平行な
平面内を進行する２つの出射光束６４，６５の内、出射
光束６４の偏光成分６４ｙはｘｙ平面に平行であるが、
出射光束６５の偏光成分６５ｚはｘｙ平面に垂直であ
る。
束９が偏光ビームスプリッタ６０に入射する場合につい
て、偏光分離作用を説明する。ここで、入射光束９は無
偏光であり、ｙ方向の偏光成分９ｙと、ｚ方向の偏光成
分９ｚとが等しく含まれているとする。また、入射光束
９の断面形状は立方体の各面と同じ正方形であるとす
る。入射光束９は偏光膜６３に入射し、互いに偏光方向
が直交する２つの直線偏光の出射光束６４，６５に分離
される。すなわち、偏光膜６３を透過してｘ方向に進行
するＰ偏光の出射光束６４には入射光束９の偏光成分９
ｙに対応するｙ方向の偏光成分６４ｙのみが含まれ、偏
光膜６３を反射してｙ方向に進行するＳ偏光の出射光束
６５には入射光束９の偏光成分９ｚに対応するｚ方向の
偏光成分６５ｚのみが含まれている。ｘｙ平面に平行な
平面内を進行する２つの出射光束６４，６５の内、出射
光束６４の偏光成分６４ｙはｘｙ平面に平行であるが、
出射光束６５の偏光成分６５ｚはｘｙ平面に垂直であ
る。
【０００７】このため、従来の偏光ビームスプリッタ６
０を使用して偏光変換光学系を実現するためには、この
出射光束６４，６５の少なくとも一方の進行方向を偏向
させて同一の進行方向に変換するためのミラーの他に、
この出射光束６４，６５の少なくとも一方の偏光面を回
転させて同一の直線偏光方向に変換するための光学素子
が必要となる。
０を使用して偏光変換光学系を実現するためには、この
出射光束６４，６５の少なくとも一方の進行方向を偏向
させて同一の進行方向に変換するためのミラーの他に、
この出射光束６４，６５の少なくとも一方の偏光面を回
転させて同一の直線偏光方向に変換するための光学素子
が必要となる。
【０００８】このような従来の偏光ビームスプリッタを
使用した偏光変換光学系としては、例えば特開昭６１−
９０５８４号公報、特開昭６３−１６８６２２号公報、
特開昭６３−２７１３１３号公報、特開平２−３９０８
４号公報、特開平２−６９７１５号公報、特開平２−１
８９５０４号公報、特開平２−２３９２１９号公報、Ｅ
ｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ’９０（オランダ）講演番号２．
６に開示されているように、偏光変換光学系に偏光ビー
ムスプリッタ、１／２波長板または２枚の１／４波長板
及びミラーを使用した偏光変換光学系が提案されてい
る。偏光ビームスプリッタは偏光分離作用、１／２波長
板または２枚の１／４波長板は偏光面の回転作用、ミラ
ーは進行方向の偏向作用を有する。
使用した偏光変換光学系としては、例えば特開昭６１−
９０５８４号公報、特開昭６３−１６８６２２号公報、
特開昭６３−２７１３１３号公報、特開平２−３９０８
４号公報、特開平２−６９７１５号公報、特開平２−１
８９５０４号公報、特開平２−２３９２１９号公報、Ｅ
ｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ’９０（オランダ）講演番号２．
６に開示されているように、偏光変換光学系に偏光ビー
ムスプリッタ、１／２波長板または２枚の１／４波長板
及びミラーを使用した偏光変換光学系が提案されてい
る。偏光ビームスプリッタは偏光分離作用、１／２波長
板または２枚の１／４波長板は偏光面の回転作用、ミラ
ーは進行方向の偏向作用を有する。
【０００９】また、例えば特開昭６１−１２２６２６号
公報、特開昭６１−１２６５１６号公報、特開昭６３−
１６８６２６号公報、特開平２−９３５８０号公報に開
示されているように、偏光変換光学系に偏光ビームスプ
リッタ、１／４波長板及びミラーを使用した偏光変換光
学系が提案されている。偏光ビームスプリッタは偏光分
離作用、１／４波長板は偏光面の回転作用、ミラーは進
行方向の偏向作用を有する。
公報、特開昭６１−１２６５１６号公報、特開昭６３−
１６８６２６号公報、特開平２−９３５８０号公報に開
示されているように、偏光変換光学系に偏光ビームスプ
リッタ、１／４波長板及びミラーを使用した偏光変換光
学系が提案されている。偏光ビームスプリッタは偏光分
離作用、１／４波長板は偏光面の回転作用、ミラーは進
行方向の偏向作用を有する。
【００１０】また、例えば特開昭６３−１９７９１３号
公報、実開平１−８８９０２号公報、特開平２−６４６
１３号公報、平成元年度電子情報通信学会秋季全国大会
講演概要Ｃ−３４に開示されているように、偏光変換光
学系に偏光ビームスプリッタ及び２個以上のミラーを使
用した偏光変換光学系が提案されている。偏光ビームス
プリッタは偏光分離作用、２個以上のミラーは進行方向
の偏向作用と偏光面の回転作用とを有する。
公報、実開平１−８８９０２号公報、特開平２−６４６
１３号公報、平成元年度電子情報通信学会秋季全国大会
講演概要Ｃ−３４に開示されているように、偏光変換光
学系に偏光ビームスプリッタ及び２個以上のミラーを使
用した偏光変換光学系が提案されている。偏光ビームス
プリッタは偏光分離作用、２個以上のミラーは進行方向
の偏向作用と偏光面の回転作用とを有する。
【００１１】なお、ミラーやプリズムが光軸の折り曲
げ、像の回転などに用いられるのは公知であり、例えば
光工学ハンドブックｐ５１８〜ｐ５１９には、２個のミ
ラー面を有するアミチプリズムが像を回転させる作用を
することが示されている。像の回転に伴い偏光面も回転
するから、２個以上のミラーが偏光面の回転作用を有す
ることも公知である。
げ、像の回転などに用いられるのは公知であり、例えば
光工学ハンドブックｐ５１８〜ｐ５１９には、２個のミ
ラー面を有するアミチプリズムが像を回転させる作用を
することが示されている。像の回転に伴い偏光面も回転
するから、２個以上のミラーが偏光面の回転作用を有す
ることも公知である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の偏光ビームスプリッタを使用した偏光変換光学
系には次のような課題がある。
た従来の偏光ビームスプリッタを使用した偏光変換光学
系には次のような課題がある。
【００１３】偏光ビームスプリッタ、１／２波長板また
は２枚の１／４波長板及びミラーを使用する偏光変換光
学系は、例えば特開昭６１−９０５８４号公報に示され
るように、立方体形状の偏光ビームスプリッタに加えて
その半分の体積の直角プリズム１個とプレート状の波長
板とにより構成される。波長板の厚さは薄いのでその体
積を無視すると、偏光変換光学系の体積は立方体１．５
個分であり、比較的小形に構成することができる。しか
し、波長板は複屈折の位相差の波長依存性が大きいた
め、白色光を入射させた場合には光利用効率が低下す
る。例えばＥｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ’９０（オランダ）
講演番号２．６には，理想的な光利用効率の２倍に対し
て、実際には１．３４〜１．５倍しか得られなかったこ
とが示されている。また、投写形液晶表示装置に適用す
る場合、光源からの光束はその照度が非常に大きいの
で、波長板の耐光性も問題となる。
は２枚の１／４波長板及びミラーを使用する偏光変換光
学系は、例えば特開昭６１−９０５８４号公報に示され
るように、立方体形状の偏光ビームスプリッタに加えて
その半分の体積の直角プリズム１個とプレート状の波長
板とにより構成される。波長板の厚さは薄いのでその体
積を無視すると、偏光変換光学系の体積は立方体１．５
個分であり、比較的小形に構成することができる。しか
し、波長板は複屈折の位相差の波長依存性が大きいた
め、白色光を入射させた場合には光利用効率が低下す
る。例えばＥｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ’９０（オランダ）
講演番号２．６には，理想的な光利用効率の２倍に対し
て、実際には１．３４〜１．５倍しか得られなかったこ
とが示されている。また、投写形液晶表示装置に適用す
る場合、光源からの光束はその照度が非常に大きいの
で、波長板の耐光性も問題となる。
【００１４】偏光ビームスプリッタ、１／４波長板及び
ミラーを使用する偏光変換光学系は、例えば特開昭６１
−１２２６２６号公報に示されるように、立方体形状の
偏光ビームスプリッタに加えて、１／４波長板と平面反
射鏡により構成される。波長板及び平面反射鏡の厚さは
薄いのでそれらの体積を無視すると、偏光変換光学系の
体積は立方体１個分であり、最も小形に構成することが
できる。しかし、上記従来技術と同様に波長板を使用す
るので、光利用効率の低下及び波長板の耐光性といった
課題がある。特に、上記従来技術では、合成される２つ
の光束のうち一方のみ波長板を１回通過し、他方は通過
しなかった。これに対して、この従来技術では、合成さ
れる２つの光束のうち一方は１／４波長板を１回通過
し、他方は３回も通過する。したがって、上記従来技術
に比べて、光利用効率がさらに低下する。また、波長板
に入射する照度もさらに大きくなるので、波長板の耐光
性もさらに問題となる。
ミラーを使用する偏光変換光学系は、例えば特開昭６１
−１２２６２６号公報に示されるように、立方体形状の
偏光ビームスプリッタに加えて、１／４波長板と平面反
射鏡により構成される。波長板及び平面反射鏡の厚さは
薄いのでそれらの体積を無視すると、偏光変換光学系の
体積は立方体１個分であり、最も小形に構成することが
できる。しかし、上記従来技術と同様に波長板を使用す
るので、光利用効率の低下及び波長板の耐光性といった
課題がある。特に、上記従来技術では、合成される２つ
の光束のうち一方のみ波長板を１回通過し、他方は通過
しなかった。これに対して、この従来技術では、合成さ
れる２つの光束のうち一方は１／４波長板を１回通過
し、他方は３回も通過する。したがって、上記従来技術
に比べて、光利用効率がさらに低下する。また、波長板
に入射する照度もさらに大きくなるので、波長板の耐光
性もさらに問題となる。
【００１５】偏光ビームスプリッタ及び２個以上のミラ
ーを使用する偏光変換光学系は、例えば実開平１−８８
９０２号公報に示されるように、立方体形状の偏光ビー
ムスプリッタに加えてその半分の体積の直角プリズム４
個により構成される。偏光面の回転を直角プリズムの全
反射面で行っているため、波長板を使用する従来技術に
比べて光利用効率が高く、また耐光性の問題もない。し
かし、立方体形状の偏光ビームスプリッタに加えてその
半分の体積の直角プリズムを４個も使用するため、全体
の体積は立方体３個分となり、波長板を使用する従来技
術に比べて２倍から３倍と大形になる。したがって、こ
の偏光変換光学系を用いた液晶表示装置も大形になる。
また、プリズムが大形になると、これに使用する硝材も
大形のものが必要となり価格が上昇する。特に、白色光
入射に対して消光比性能の優れた偏光ビームスプリッタ
を得るためには、ＢＫ７に比べて屈折率の大きい硝材を
使用する必要があるが、このような硝材は一般にＢＫ７
に比べて高価であり、これを大量に使用することになる
ため、価格が大幅に上昇する。
ーを使用する偏光変換光学系は、例えば実開平１−８８
９０２号公報に示されるように、立方体形状の偏光ビー
ムスプリッタに加えてその半分の体積の直角プリズム４
個により構成される。偏光面の回転を直角プリズムの全
反射面で行っているため、波長板を使用する従来技術に
比べて光利用効率が高く、また耐光性の問題もない。し
かし、立方体形状の偏光ビームスプリッタに加えてその
半分の体積の直角プリズムを４個も使用するため、全体
の体積は立方体３個分となり、波長板を使用する従来技
術に比べて２倍から３倍と大形になる。したがって、こ
の偏光変換光学系を用いた液晶表示装置も大形になる。
また、プリズムが大形になると、これに使用する硝材も
大形のものが必要となり価格が上昇する。特に、白色光
入射に対して消光比性能の優れた偏光ビームスプリッタ
を得るためには、ＢＫ７に比べて屈折率の大きい硝材を
使用する必要があるが、このような硝材は一般にＢＫ７
に比べて高価であり、これを大量に使用することになる
ため、価格が大幅に上昇する。
【００１６】なお、特開昭６３−１９７９１３号公報に
は，偏光ビームスプリッタ及び２個のミラーを使用する
偏光変換光学系が示されている。このミラーの代わりに
直角プリズムを使用する場合を考えると、立方体形状の
偏光ビームスプリッタに加えてその半分の体積の直角プ
リズムを２個使用するため、全体の体積は立方体２個分
と比較的小さくなる。しかし、偏光変換光学系から出射
される２つの光束は、縦方向と横方向にそれぞれ各光束
幅分だけずれ、合成光束の断面形状は長方形とならない
ため、長方形の液晶ライトバルブを使用する液晶表示装
置用の偏光変換光学系としては好適ではない。液晶ライ
トバルブを照明するために、２つの光束が互いに交わる
ように、ミラーを傾けるなどにより２つの光束の進行方
向をそれぞれ同じ角度だけ内側に偏向することも考えら
れるが、その２つの光束のずれは各光束幅の約１．４１
倍と大きいため、この偏向角度を大きくする必要があ
る。この場合、液晶ライトバルブへの入射角度が大きく
なって、コントラスト性能が劣化する。液晶ライトバル
ブと偏光変換光学系との間にダイクロイックミラー等の
色分離合成光学系が配置される場合には、これらへの入
射角度も大きくなって色純度や色むらといった性能も劣
化する。
は，偏光ビームスプリッタ及び２個のミラーを使用する
偏光変換光学系が示されている。このミラーの代わりに
直角プリズムを使用する場合を考えると、立方体形状の
偏光ビームスプリッタに加えてその半分の体積の直角プ
リズムを２個使用するため、全体の体積は立方体２個分
と比較的小さくなる。しかし、偏光変換光学系から出射
される２つの光束は、縦方向と横方向にそれぞれ各光束
幅分だけずれ、合成光束の断面形状は長方形とならない
ため、長方形の液晶ライトバルブを使用する液晶表示装
置用の偏光変換光学系としては好適ではない。液晶ライ
トバルブを照明するために、２つの光束が互いに交わる
ように、ミラーを傾けるなどにより２つの光束の進行方
向をそれぞれ同じ角度だけ内側に偏向することも考えら
れるが、その２つの光束のずれは各光束幅の約１．４１
倍と大きいため、この偏向角度を大きくする必要があ
る。この場合、液晶ライトバルブへの入射角度が大きく
なって、コントラスト性能が劣化する。液晶ライトバル
ブと偏光変換光学系との間にダイクロイックミラー等の
色分離合成光学系が配置される場合には、これらへの入
射角度も大きくなって色純度や色むらといった性能も劣
化する。
【００１７】そこで本発明の目的は、光利用効率が高く
かつ小形の偏光変換光学系、及びこの偏光変換光学系に
用いられる偏光ビームスプリッタ、及びこの偏光変換光
学系を用いた液晶表示装置を提供することにある。
かつ小形の偏光変換光学系、及びこの偏光変換光学系に
用いられる偏光ビームスプリッタ、及びこの偏光変換光
学系を用いた液晶表示装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記目的は、光束を２つ
の分割光束に分割する光束分割手段と、光束を互いに偏
光方向が直交する２つの直線偏光光束に分離する偏光分
離手段と、光束の進行方向を偏向する光束偏向手段とか
ら構成された偏光変換光学系により達成される。
の分割光束に分割する光束分割手段と、光束を互いに偏
光方向が直交する２つの直線偏光光束に分離する偏光分
離手段と、光束の進行方向を偏向する光束偏向手段とか
ら構成された偏光変換光学系により達成される。
【００１９】この偏光変換光学系は、例えば、光源から
の入射光束を第１の分割光束と第２の分割光束とに分割
すると共に、第１の分割光束を互いに偏光方向が直交す
る直線偏光の第１の透過光束と第１の反射光束とに分離
する第１の偏光膜と、第２の分割光束を互いに偏光方向
が直交する直線偏光の第２の透過光束と第２の反射光束
とに分離する第２の偏光膜と、第１の透過光束を第２の
反射光束と同一進行方向に偏向する第１のミラー面と、
第２の透過光束を第１の反射光束と同一進行方向に偏向
する第２のミラー面とから構成された偏光ビームスプリ
ッタと、第１のミラー面で偏向された第１の透過光束と
第２の反射光束との合成光束である第１の出射光束を、
第２のミラーで偏向された第２の透過光束と第１の反射
光束との合成光束である第２の出射光束と同一進行方向
に偏向する第３のミラー面とから構成される。
の入射光束を第１の分割光束と第２の分割光束とに分割
すると共に、第１の分割光束を互いに偏光方向が直交す
る直線偏光の第１の透過光束と第１の反射光束とに分離
する第１の偏光膜と、第２の分割光束を互いに偏光方向
が直交する直線偏光の第２の透過光束と第２の反射光束
とに分離する第２の偏光膜と、第１の透過光束を第２の
反射光束と同一進行方向に偏向する第１のミラー面と、
第２の透過光束を第１の反射光束と同一進行方向に偏向
する第２のミラー面とから構成された偏光ビームスプリ
ッタと、第１のミラー面で偏向された第１の透過光束と
第２の反射光束との合成光束である第１の出射光束を、
第２のミラーで偏向された第２の透過光束と第１の反射
光束との合成光束である第２の出射光束と同一進行方向
に偏向する第３のミラー面とから構成される。
【００２０】
【作用】本発明の偏光変換光学系は、例えば２個の偏光
膜と２個のミラー面よりなる特異な構成の偏光ビームス
プリッタを使用する等により、光束を２つの分割光束に
分割する点に主な特徴がある。
膜と２個のミラー面よりなる特異な構成の偏光ビームス
プリッタを使用する等により、光束を２つの分割光束に
分割する点に主な特徴がある。
【００２１】本発明の偏光ビームスプリッタは、その特
異な構成により、入射光束及び２つの出射光束の進行方
向が互いに直交し、かつ２つの出射光束の偏光成分が共
に２つの出射光束を含む平面に平行となる。このため、
本発明の偏光ビームスプリッタを使用して偏光変換光学
系を実現するためには、２つの出射光束の少なくとも一
方の進行方向を偏向させて同一の進行方向に変換するた
めの１個のミラーのみが必要で、２つの出射光束の少な
くとも一方の偏光面を回転させて同一の直線偏光方向に
変換するための光学素子は不要となる。
異な構成により、入射光束及び２つの出射光束の進行方
向が互いに直交し、かつ２つの出射光束の偏光成分が共
に２つの出射光束を含む平面に平行となる。このため、
本発明の偏光ビームスプリッタを使用して偏光変換光学
系を実現するためには、２つの出射光束の少なくとも一
方の進行方向を偏向させて同一の進行方向に変換するた
めの１個のミラーのみが必要で、２つの出射光束の少な
くとも一方の偏光面を回転させて同一の直線偏光方向に
変換するための光学素子は不要となる。
【００２２】さらに、本発明の偏光変換光学系は、偏光
面の回転を行うための波長板を使用しない。したがっ
て、波長板を使用する従来技術よりも光利用効率が高
く、また耐光性の問題もない。
面の回転を行うための波長板を使用しない。したがっ
て、波長板を使用する従来技術よりも光利用効率が高
く、また耐光性の問題もない。
【００２３】さらに、本発明の偏光変換光学系は、例え
ば立方体形状の従来の偏光ビームスプリッタの１／３の
体積の直角四角錐形状のプリズム１個、立方体の１／６
の体積の直角三角錐形状のプリズム２個及び立方体の半
分の体積の直角三角柱形状のプリズム１個の合計４個の
プリズムにより構成することができる。したがって、こ
の偏光変換光学系の体積は立方体約１．１７個分とな
り、４個の直角プリズムを使用する従来技術に比べて体
積が半分以下と大幅に小形にできる。
ば立方体形状の従来の偏光ビームスプリッタの１／３の
体積の直角四角錐形状のプリズム１個、立方体の１／６
の体積の直角三角錐形状のプリズム２個及び立方体の半
分の体積の直角三角柱形状のプリズム１個の合計４個の
プリズムにより構成することができる。したがって、こ
の偏光変換光学系の体積は立方体約１．１７個分とな
り、４個の直角プリズムを使用する従来技術に比べて体
積が半分以下と大幅に小形にできる。
【００２４】さらに、本発明の偏光ビームスプリッタ
は、入射光束及び２つの出射光束の進行方向が互いに直
交し、かつ２つの出射光束の偏光成分が共に２つの出射
光束を含む平面に平行となるといった従来の偏光ビーム
スプリッタにはない特有の偏光作用があるので、この偏
光作用を必要とする光学装置に有効に使用することがで
きる。
は、入射光束及び２つの出射光束の進行方向が互いに直
交し、かつ２つの出射光束の偏光成分が共に２つの出射
光束を含む平面に平行となるといった従来の偏光ビーム
スプリッタにはない特有の偏光作用があるので、この偏
光作用を必要とする光学装置に有効に使用することがで
きる。
【００２５】さらに、本発明の液晶表示装置は、小形で
かつ光利用効率が高い偏光変換光学系から出射する２つ
の合成光束を液晶ライトバルブの照明光としたので、装
置全体が小形になり、かつ明るい投写画像を得ることが
できる。
かつ光利用効率が高い偏光変換光学系から出射する２つ
の合成光束を液晶ライトバルブの照明光としたので、装
置全体が小形になり、かつ明るい投写画像を得ることが
できる。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用い、詳細に
説明する。なお、図面において、他の実施例と対応する
部分には同一符号を付け、その詳細説明はその符号が最
初に出現したときのみ行い、それ以降は省略する。
説明する。なお、図面において、他の実施例と対応する
部分には同一符号を付け、その詳細説明はその符号が最
初に出現したときのみ行い、それ以降は省略する。
【００２７】図１は本発明の第１の実施例である偏光ビ
ームスプリッタ１の斜視図である。この偏光ビームスプ
リッタ１は、四角錐形状のプリズム２と、２個の三角錐
形状のプリズム３，４が接合され、全体として立方体の
一部分を削除したような形状をなしている。四角錐形状
のプリズム２と三角錐形状のプリズム３との接合面及び
四角錐形状のプリズム２と三角錐形状のプリズム４との
接合面には、それぞれ光学多層薄膜である偏光膜５，６
が形成されている。また、三角錐形状のプリズム３の空
気に接する面は全反射のミラー面７であり、三角錐形状
のプリズム４の空気に接する面は全反射のミラー面８で
ある。各プリズムの硝材としては、一般には光学ガラス
ＢＫ７を使用する。白色光入射に対して消光比性能の優
れた偏光ビームスプリッタを得るためには、ＢＫ７に比
べて屈折率の大きい硝材を使用すればよい。また、低価
格の偏光ビームスプリッタを得るためには、リターデー
ション（複屈折の位相差）が小さいＰＭＭＡ等の光学プ
ラスチックを使用すればよい。なお、光学プラスチック
に直接光学多層薄膜を形成する場合、膜張力により膜が
はがれ易いのであまり層数を多くすることができず、消
光比性能の優れた偏光ビームスプリッタを得るのは困難
である。そこで、予め薄いガラス板に膜を形成し、これ
を光学プラスチックのプリズムでサンドイッチして偏光
ビームスプリッタを製造してもよい。なお、本偏光ビー
ムスプリッタ１の主な用途は、液晶表示装置の偏光変換
光学系である。この場合、液晶ライトバルブの照明系に
使用されるので、偏光ビームスプリッタ１の面形状につ
いては、波長オーダーといった高い精度は要求されな
い。また、硝材についてもある程度の泡混入が許容され
るので、偏光ビームスプリッタ１は比較的安価に製造で
きる。
ームスプリッタ１の斜視図である。この偏光ビームスプ
リッタ１は、四角錐形状のプリズム２と、２個の三角錐
形状のプリズム３，４が接合され、全体として立方体の
一部分を削除したような形状をなしている。四角錐形状
のプリズム２と三角錐形状のプリズム３との接合面及び
四角錐形状のプリズム２と三角錐形状のプリズム４との
接合面には、それぞれ光学多層薄膜である偏光膜５，６
が形成されている。また、三角錐形状のプリズム３の空
気に接する面は全反射のミラー面７であり、三角錐形状
のプリズム４の空気に接する面は全反射のミラー面８で
ある。各プリズムの硝材としては、一般には光学ガラス
ＢＫ７を使用する。白色光入射に対して消光比性能の優
れた偏光ビームスプリッタを得るためには、ＢＫ７に比
べて屈折率の大きい硝材を使用すればよい。また、低価
格の偏光ビームスプリッタを得るためには、リターデー
ション（複屈折の位相差）が小さいＰＭＭＡ等の光学プ
ラスチックを使用すればよい。なお、光学プラスチック
に直接光学多層薄膜を形成する場合、膜張力により膜が
はがれ易いのであまり層数を多くすることができず、消
光比性能の優れた偏光ビームスプリッタを得るのは困難
である。そこで、予め薄いガラス板に膜を形成し、これ
を光学プラスチックのプリズムでサンドイッチして偏光
ビームスプリッタを製造してもよい。なお、本偏光ビー
ムスプリッタ１の主な用途は、液晶表示装置の偏光変換
光学系である。この場合、液晶ライトバルブの照明系に
使用されるので、偏光ビームスプリッタ１の面形状につ
いては、波長オーダーといった高い精度は要求されな
い。また、硝材についてもある程度の泡混入が許容され
るので、偏光ビームスプリッタ１は比較的安価に製造で
きる。
【００２８】図示した直交座標系のｘ方向に進行する光
束９が偏光ビームスプリッタ１に入射する場合につい
て、偏光分離作用を説明する。ここで、入射光束９は無
偏光であり、ｙ方向の偏光成分９ｙと、ｚ方向の偏光成
分９ｚとが等しく含まれているとする。また、入射光束
９の断面形状は立方体の各面と同じ正方形であるとす
る。入射光束９は２つの偏光膜５，６に入射して、２つ
の光束１０，１１に分割される。光束９の断面形状は正
方形であるが、分割された２つの光束１０，１１は直角
二等辺三角形となる。
束９が偏光ビームスプリッタ１に入射する場合につい
て、偏光分離作用を説明する。ここで、入射光束９は無
偏光であり、ｙ方向の偏光成分９ｙと、ｚ方向の偏光成
分９ｚとが等しく含まれているとする。また、入射光束
９の断面形状は立方体の各面と同じ正方形であるとす
る。入射光束９は２つの偏光膜５，６に入射して、２つ
の光束１０，１１に分割される。光束９の断面形状は正
方形であるが、分割された２つの光束１０，１１は直角
二等辺三角形となる。
【００２９】偏光膜５に入射する光束１０は、互いに偏
光方向が直交する２つの直線偏光光束１２，１３に分離
される。すなわち、偏光膜５を透過してｘ方向に進行す
るＰ偏光の光束１２には光束１０の偏光成分１０ｙに対
応するｙ方向の偏光成分１２ｙのみが含まれ、偏光膜５
を反射してｙ方向に進行するＳ偏光の光束１３には入射
光束１０の偏光成分１０ｚに対応するｚ方向の偏光成分
１３ｚのみが含まれている。ｙ方向の偏光成分１２ｙの
みが含まれている光束１２は、三角錐形状のプリズム３
の全反射のミラー面７で偏向され、ｚ方向に進行する光
束１６となる。偏向によって偏光方向は変化しないた
め、光束１６にはｙ方向の偏光成分１６ｙのみが含まれ
る。
光方向が直交する２つの直線偏光光束１２，１３に分離
される。すなわち、偏光膜５を透過してｘ方向に進行す
るＰ偏光の光束１２には光束１０の偏光成分１０ｙに対
応するｙ方向の偏光成分１２ｙのみが含まれ、偏光膜５
を反射してｙ方向に進行するＳ偏光の光束１３には入射
光束１０の偏光成分１０ｚに対応するｚ方向の偏光成分
１３ｚのみが含まれている。ｙ方向の偏光成分１２ｙの
みが含まれている光束１２は、三角錐形状のプリズム３
の全反射のミラー面７で偏向され、ｚ方向に進行する光
束１６となる。偏向によって偏光方向は変化しないた
め、光束１６にはｙ方向の偏光成分１６ｙのみが含まれ
る。
【００３０】一方、偏光膜６に入射する光束１１は、互
いに偏光方向が直交する２つの直線偏光光束１４，１５
に分離される。すなわち、偏光膜６を透過してｘ方向に
進行するＰ偏光の光束１４には光束１１の偏光成分１１
ｚに対応するｚ方向の偏光成分１４ｚのみが含まれ、偏
光膜６を反射してｚ方向に進行するＳ偏光の光束１５に
は光束１１の偏光成分１１ｙに対応するｙ方向の偏光成
分１５ｙのみが含まれている。ｚ方向の偏光成分１４ｚ
のみが含まれている光束１４は、三角錐形状のプリズム
４の全反射のミラー面８で偏向され、ｙ方向に進行する
光束１７となる。偏向によって偏光方向は変化しないた
め、光束１７にはｚ方向の偏光成分１７ｚのみが含まれ
る。
いに偏光方向が直交する２つの直線偏光光束１４，１５
に分離される。すなわち、偏光膜６を透過してｘ方向に
進行するＰ偏光の光束１４には光束１１の偏光成分１１
ｚに対応するｚ方向の偏光成分１４ｚのみが含まれ、偏
光膜６を反射してｚ方向に進行するＳ偏光の光束１５に
は光束１１の偏光成分１１ｙに対応するｙ方向の偏光成
分１５ｙのみが含まれている。ｚ方向の偏光成分１４ｚ
のみが含まれている光束１４は、三角錐形状のプリズム
４の全反射のミラー面８で偏向され、ｙ方向に進行する
光束１７となる。偏向によって偏光方向は変化しないた
め、光束１７にはｚ方向の偏光成分１７ｚのみが含まれ
る。
【００３１】各光束１３，１５，１６，１７の断面形状
は直角二等辺三角形であり、光束１５と光束１６及び光
束１３と光束１７はその斜辺を一致するように並列して
出射するので、それぞれの合成光束である出射光束１
８，１９の断面形状は入射光束９と同じ正方形に再構成
される。すなわち、ｚ方向に進行する出射光束１８には
偏光成分９ｙに対応するｙ方向の偏光成分１８ｙのみが
含まれ、ｙ方向に進行する出射光束１９には偏光成分９
ｚに対応するｚ方向の偏光成分１９ｚのみが含まれてい
る。２つの出射光束１８，１９の偏光成分１８ｙ，１９
ｚは、共に２つの出射光束１８，１９を含むｙｚ平面に
平行となる。
は直角二等辺三角形であり、光束１５と光束１６及び光
束１３と光束１７はその斜辺を一致するように並列して
出射するので、それぞれの合成光束である出射光束１
８，１９の断面形状は入射光束９と同じ正方形に再構成
される。すなわち、ｚ方向に進行する出射光束１８には
偏光成分９ｙに対応するｙ方向の偏光成分１８ｙのみが
含まれ、ｙ方向に進行する出射光束１９には偏光成分９
ｚに対応するｚ方向の偏光成分１９ｚのみが含まれてい
る。２つの出射光束１８，１９の偏光成分１８ｙ，１９
ｚは、共に２つの出射光束１８，１９を含むｙｚ平面に
平行となる。
【００３２】このため、本発明の偏光ビームスプリッタ
１を使用して偏光変換光学系を実現するためには、２つ
の出射光束１８，１９の少なくとも一方の進行方向を偏
向させて同一の進行方向に変換するための１個のミラー
のみが必要で、２つの出射光束１８，１９の少なくとも
一方の偏光面を回転させて同一の直線偏光方向に変換す
るための光学素子は不要となる。
１を使用して偏光変換光学系を実現するためには、２つ
の出射光束１８，１９の少なくとも一方の進行方向を偏
向させて同一の進行方向に変換するための１個のミラー
のみが必要で、２つの出射光束１８，１９の少なくとも
一方の偏光面を回転させて同一の直線偏光方向に変換す
るための光学素子は不要となる。
【００３３】また、本発明の偏光ビームスプリッタ１
は、入射光束９及び２つの出射光束１８，１９の進行方
向が互いに直交し、かつ２つの出射光束１８，１９の偏
光成分１８ｙ，１９ｚが共に２つの出射光束１８，１９
を含む平面に平行となるといった従来の偏光ビームスプ
リッタにはない特有の偏光作用があるので、偏光変換光
学系に限らず、この偏光作用を必要とする光学装置に有
効に使用することができる。
は、入射光束９及び２つの出射光束１８，１９の進行方
向が互いに直交し、かつ２つの出射光束１８，１９の偏
光成分１８ｙ，１９ｚが共に２つの出射光束１８，１９
を含む平面に平行となるといった従来の偏光ビームスプ
リッタにはない特有の偏光作用があるので、偏光変換光
学系に限らず、この偏光作用を必要とする光学装置に有
効に使用することができる。
【００３４】なお、本実施例では、１個の四角錐形状の
プリズム２と、２個の三角錐形状のプリズム３，４とに
より偏光ビームスプリッタ１を構成したが、これに限る
ものではない。
プリズム２と、２個の三角錐形状のプリズム３，４とに
より偏光ビームスプリッタ１を構成したが、これに限る
ものではない。
【００３５】図２は本発明の第２の実施例である偏光ビ
ームスプリッタ２０の斜視図である。
ームスプリッタ２０の斜視図である。
【００３６】この偏光ビームスプリッタ２０は、２個の
四角錐形状のプリズム２，２１と、２個の三角錐形状の
プリズム３，４が接合され、全体として立方体の形状を
なしている。四角錐形状のプリズム２と三角錐形状のプ
リズム３との接合面及び四角錐形状のプリズム２と三角
錐形状のプリズム４との接合面には、それぞれ光学多層
薄膜である偏光膜５，６が形成されている。また、四角
錐形状のプリズム２１と三角錐形状のプリズム３との接
合面及び四角錐形状のプリズム２１と三角錐形状のプリ
ズム４との接合面にも、それぞれ光学多層薄膜である偏
光膜２２，２３が形成されている。
四角錐形状のプリズム２，２１と、２個の三角錐形状の
プリズム３，４が接合され、全体として立方体の形状を
なしている。四角錐形状のプリズム２と三角錐形状のプ
リズム３との接合面及び四角錐形状のプリズム２と三角
錐形状のプリズム４との接合面には、それぞれ光学多層
薄膜である偏光膜５，６が形成されている。また、四角
錐形状のプリズム２１と三角錐形状のプリズム３との接
合面及び四角錐形状のプリズム２１と三角錐形状のプリ
ズム４との接合面にも、それぞれ光学多層薄膜である偏
光膜２２，２３が形成されている。
【００３７】図示した直交座標系のｘ方向に進行する光
束９が偏光ビームスプリッタ２０に入射する場合につい
て、偏光分離作用を説明する。ここで、入射光束９は無
偏光であり、ｙ方向の偏光成分９ｙと、ｚ方向の偏光成
分９ｚとが等しく含まれているとする。また、入射光束
９の断面形状は立方体の各面と同じ正方形であるとす
る。入射光束９は２つの偏光膜５，６に入射して、２つ
の光束１０，１１に分割される。光束９の断面形状は正
方形であるが、分割された２つの光束１０，１１は直角
二等辺三角形となる。
束９が偏光ビームスプリッタ２０に入射する場合につい
て、偏光分離作用を説明する。ここで、入射光束９は無
偏光であり、ｙ方向の偏光成分９ｙと、ｚ方向の偏光成
分９ｚとが等しく含まれているとする。また、入射光束
９の断面形状は立方体の各面と同じ正方形であるとす
る。入射光束９は２つの偏光膜５，６に入射して、２つ
の光束１０，１１に分割される。光束９の断面形状は正
方形であるが、分割された２つの光束１０，１１は直角
二等辺三角形となる。
【００３８】偏光膜５に入射する光束１０は、互いに偏
光方向が直交する２つの直線偏光光束１２，１３に分離
される。すなわち、偏光膜５を透過してｘ方向に進行す
るＰ偏光の光束１２には光束１０の偏光成分１０ｙに対
応するｙ方向の偏光成分１２ｙのみが含まれ、偏光膜５
を反射してｙ方向に進行するＳ偏光の光束１３には入射
光束１０の偏光成分１０ｚに対応するｚ方向の偏光成分
１３ｚのみが含まれている。ｙ方向の偏光成分１２ｙの
みが含まれている光束１２は、偏光膜２２に対してはＳ
偏光であるので全反射して偏向され、ｚ方向に進行する
光束１６となる。偏向によって偏光方向は変化しないた
め、光束１６にはｙ方向の偏光成分１６ｙのみが含まれ
る。
光方向が直交する２つの直線偏光光束１２，１３に分離
される。すなわち、偏光膜５を透過してｘ方向に進行す
るＰ偏光の光束１２には光束１０の偏光成分１０ｙに対
応するｙ方向の偏光成分１２ｙのみが含まれ、偏光膜５
を反射してｙ方向に進行するＳ偏光の光束１３には入射
光束１０の偏光成分１０ｚに対応するｚ方向の偏光成分
１３ｚのみが含まれている。ｙ方向の偏光成分１２ｙの
みが含まれている光束１２は、偏光膜２２に対してはＳ
偏光であるので全反射して偏向され、ｚ方向に進行する
光束１６となる。偏向によって偏光方向は変化しないた
め、光束１６にはｙ方向の偏光成分１６ｙのみが含まれ
る。
【００３９】一方、偏光膜６に入射する光束１１は、互
いに偏光方向が直交する２つの直線偏光光束１４，１５
に分離される。すなわち、偏光膜６を透過してｘ方向に
進行するＰ偏光の光束１４には光束１１の偏光成分１１
ｚに対応するｚ方向の偏光成分１４ｚのみが含まれ、偏
光膜６を反射してｚ方向に進行するＳ偏光の光束１５に
は光束１１の偏光成分１１ｙに対応するｙ方向の偏光成
分１５ｙのみが含まれている。ｚ方向の偏光成分１４ｚ
のみが含まれている光束１４は、偏光膜２３に対しては
Ｓ偏光であるので全反射して偏向され、ｙ方向に進行す
る光束１７となる。偏向によって偏光方向は変化しない
ため、光束１７にはｚ方向の偏光成分１７ｚのみが含ま
れる。
いに偏光方向が直交する２つの直線偏光光束１４，１５
に分離される。すなわち、偏光膜６を透過してｘ方向に
進行するＰ偏光の光束１４には光束１１の偏光成分１１
ｚに対応するｚ方向の偏光成分１４ｚのみが含まれ、偏
光膜６を反射してｚ方向に進行するＳ偏光の光束１５に
は光束１１の偏光成分１１ｙに対応するｙ方向の偏光成
分１５ｙのみが含まれている。ｚ方向の偏光成分１４ｚ
のみが含まれている光束１４は、偏光膜２３に対しては
Ｓ偏光であるので全反射して偏向され、ｙ方向に進行す
る光束１７となる。偏向によって偏光方向は変化しない
ため、光束１７にはｚ方向の偏光成分１７ｚのみが含ま
れる。
【００４０】各光束１３，１５，１６，１７の断面形状
は直角二等辺三角形であり、光束１５と光束１６及び光
束１３と光束１７はその斜辺を一致するように並列して
出射するので、それぞれの合成光束である出射光束１
８，１９の断面形状は入射光束９と同じ正方形に再構成
される。すなわち、ｚ方向に進行する出射光束１８には
偏光成分９ｙに対応するｙ方向の偏光成分１８ｙのみが
含まれ、ｙ方向に進行する出射光束１９には偏光成分９
ｚに対応するｚ方向の偏光成分１９ｚのみが含まれてい
る。２つの出射光束１８，１９の偏光成分１８ｙ，１９
ｚは、共に２つの出射光束１８，１９を含むｙｚ平面に
平行となる。
は直角二等辺三角形であり、光束１５と光束１６及び光
束１３と光束１７はその斜辺を一致するように並列して
出射するので、それぞれの合成光束である出射光束１
８，１９の断面形状は入射光束９と同じ正方形に再構成
される。すなわち、ｚ方向に進行する出射光束１８には
偏光成分９ｙに対応するｙ方向の偏光成分１８ｙのみが
含まれ、ｙ方向に進行する出射光束１９には偏光成分９
ｚに対応するｚ方向の偏光成分１９ｚのみが含まれてい
る。２つの出射光束１８，１９の偏光成分１８ｙ，１９
ｚは、共に２つの出射光束１８，１９を含むｙｚ平面に
平行となる。
【００４１】偏光ビームスプリッタ２０は、偏光ビーム
スプリッタ１と同様な偏光作用を有するので、１個のミ
ラーを追加するのみで偏光変換光学系を構成でき、さら
にその他の光学装置にも有効に使用することができる。
スプリッタ１と同様な偏光作用を有するので、１個のミ
ラーを追加するのみで偏光変換光学系を構成でき、さら
にその他の光学装置にも有効に使用することができる。
【００４２】ここで、偏光ビームスプリッタ２０の偏光
膜５，６，２２，２３を、可視光以外のＳ偏光は透過す
る分光特性とすれば、入射光束９に含まれる不要で有害
な赤外光や紫外光は各偏光膜５，６，２２，２３を透過
してｘ方向に進行する光束２４，２５となる。したがっ
て、２つの出射光束１８，１９は可視光成分のみとする
ことができる。このように、偏光ビームスプリッタ２０
は上記偏光作用の他に、赤外光や紫外光をカットするフ
ィルタ機能も有することができる。
膜５，６，２２，２３を、可視光以外のＳ偏光は透過す
る分光特性とすれば、入射光束９に含まれる不要で有害
な赤外光や紫外光は各偏光膜５，６，２２，２３を透過
してｘ方向に進行する光束２４，２５となる。したがっ
て、２つの出射光束１８，１９は可視光成分のみとする
ことができる。このように、偏光ビームスプリッタ２０
は上記偏光作用の他に、赤外光や紫外光をカットするフ
ィルタ機能も有することができる。
【００４３】また、偏光ビームスプリッタ２０は、その
形状の点対称性から、光を前後２方向から入射させて使
用することができる。偏光ビームスプリッタ１では入射
光束９、出射光束１８，１９はそれぞれ＋ｘ，＋ｚ，＋
ｙ方向にしか進行させることができないが、偏光ビーム
スプリッタ２０では＋ｘ，＋ｚ，＋ｙ方向の他に、−
ｘ，−ｚ，−ｙ方向にも進行させることもできる。した
がって、この偏光作用を必要とする光学装置に有効に使
用することができる。
形状の点対称性から、光を前後２方向から入射させて使
用することができる。偏光ビームスプリッタ１では入射
光束９、出射光束１８，１９はそれぞれ＋ｘ，＋ｚ，＋
ｙ方向にしか進行させることができないが、偏光ビーム
スプリッタ２０では＋ｘ，＋ｚ，＋ｙ方向の他に、−
ｘ，−ｚ，−ｙ方向にも進行させることもできる。した
がって、この偏光作用を必要とする光学装置に有効に使
用することができる。
【００４４】図３は本発明の第３の実施例である偏光変
換光学系２６の斜視図である。偏光変換光学系２６は、
偏光ビームスプリッタ１と直角三角柱形状のプリズム２
７とにより構成されている。
換光学系２６の斜視図である。偏光変換光学系２６は、
偏光ビームスプリッタ１と直角三角柱形状のプリズム２
７とにより構成されている。
【００４５】以下、図３を参照しながら、光源からの光
束９が直線偏光に偏光変換されるまでを説明する。
束９が直線偏光に偏光変換されるまでを説明する。
【００４６】光源のメタルハライドランプ２８から出射
し、放物面ミラー２９で反射されて略平行とされた光束
９は、図示した直交座標系のｘ方向に進行して偏光変換
光学系２６を構成する偏光ビームスプリッタ１に入射す
る。ここで光源からの光束９は無偏光であり、ｙ方向の
偏光成分９ｙと、ｚ方向の偏光成分９ｚとが等しく含ま
れている。
し、放物面ミラー２９で反射されて略平行とされた光束
９は、図示した直交座標系のｘ方向に進行して偏光変換
光学系２６を構成する偏光ビームスプリッタ１に入射す
る。ここで光源からの光束９は無偏光であり、ｙ方向の
偏光成分９ｙと、ｚ方向の偏光成分９ｚとが等しく含ま
れている。
【００４７】入射光束９は、偏光ビームスプリッタ１の
偏光作用により、２つの出射光束１８，１９に分離され
る。ｚ方向に進行する出射光束１８には偏光成分９ｙに
対応するｙ方向の偏光成分１８ｙのみが含まれ、ｙ方向
に進行する出射光束１９には偏光成分９ｚに対応するｚ
方向の偏光成分１９ｚのみが含まれている。２つの出射
光束１８，１９の偏光成分１８ｙ，１９ｚは、共に２つ
の出射光束１８，１９を含むｙｚ平面に平行となる。
偏光作用により、２つの出射光束１８，１９に分離され
る。ｚ方向に進行する出射光束１８には偏光成分９ｙに
対応するｙ方向の偏光成分１８ｙのみが含まれ、ｙ方向
に進行する出射光束１９には偏光成分９ｚに対応するｚ
方向の偏光成分１９ｚのみが含まれている。２つの出射
光束１８，１９の偏光成分１８ｙ，１９ｚは、共に２つ
の出射光束１８，１９を含むｙｚ平面に平行となる。
【００４８】ｚ方向の偏光成分のみが含まれている光束
１９は、直角三角柱形状のプリズム２７の全反射のミラ
ー面３０で偏向され、ｚ方向に進行する光束３１とな
る。偏向によって偏光方向はｚ方向からｙ方向に変化す
るため、光束３１にはｙ方向の偏光成分３１ｙのみが含
まれる。
１９は、直角三角柱形状のプリズム２７の全反射のミラ
ー面３０で偏向され、ｚ方向に進行する光束３１とな
る。偏向によって偏光方向はｚ方向からｙ方向に変化す
るため、光束３１にはｙ方向の偏光成分３１ｙのみが含
まれる。
【００４９】結局、２つの出射光束１８，３１は共にｚ
方向に進行し、かつｙ方向の偏光成分１８ｙ，３１ｙの
みが含まれる。
方向に進行し、かつｙ方向の偏光成分１８ｙ，３１ｙの
みが含まれる。
【００５０】本実施例においては、偏光面の回転を偏光
ビームスプリッタ１と直角三角柱形状のプリズム２７の
全反射のミラー面３０で行っており、波長板を使用しな
いので、波長板を使用する従来技術よりも光利用効率が
高く、また耐光性の問題もない。また、この偏光変換光
学系２６は、従来の偏光ビームスプリッタ５０の立方体
の体積を基準として、１／３の体積の直角四角錐形状の
プリズム２が１個、１／６の体積の直角三角錐形状のプ
リズム３，４が２個及び１／２の体積の直角三角柱形状
のプリズム２７が１個の合計４個のプリズムにより構成
されるので全体の体積は立方体約１．１７個分であり、
４個の直角プリズムを使用する従来技術の立方体３個分
の体積に比べて、半分以下と大幅に小形になる。
ビームスプリッタ１と直角三角柱形状のプリズム２７の
全反射のミラー面３０で行っており、波長板を使用しな
いので、波長板を使用する従来技術よりも光利用効率が
高く、また耐光性の問題もない。また、この偏光変換光
学系２６は、従来の偏光ビームスプリッタ５０の立方体
の体積を基準として、１／３の体積の直角四角錐形状の
プリズム２が１個、１／６の体積の直角三角錐形状のプ
リズム３，４が２個及び１／２の体積の直角三角柱形状
のプリズム２７が１個の合計４個のプリズムにより構成
されるので全体の体積は立方体約１．１７個分であり、
４個の直角プリズムを使用する従来技術の立方体３個分
の体積に比べて、半分以下と大幅に小形になる。
【００５１】なお、本実施例では、偏光ビームスプリッ
タ１により偏光変換光学系２６を構成したが、これに限
るものではない。
タ１により偏光変換光学系２６を構成したが、これに限
るものではない。
【００５２】図４は本発明の第４の実施例である偏光変
換光学系３２の斜視図である。偏光変換光学系３２は、
偏光ビームスプリッタ２０と直角三角柱形状のプリズム
２７とにより構成されており、偏光変換光学系２６と同
様な偏光作用を有する。
換光学系３２の斜視図である。偏光変換光学系３２は、
偏光ビームスプリッタ２０と直角三角柱形状のプリズム
２７とにより構成されており、偏光変換光学系２６と同
様な偏光作用を有する。
【００５３】本実施例においては、偏光面の回転を偏光
ビームスプリッタ２０と直角三角柱形状のプリズム２７
の全反射のミラー面３０で行っており、波長板を使用し
ないので、波長板を使用する従来技術よりも光利用効率
が高く、また耐光性の問題もない。また、この偏光変換
光学系３２は、従来の偏光ビームスプリッタ５０の立方
体の体積を基準として、１／３の体積の直角四角錐形状
のプリズム２，２１が２個、１／６の体積の直角三角錐
形状のプリズム３，４が２個及び１／２の体積の直角三
角柱形状のプリズム２７が１個の合計５個のプリズムに
より構成されるので全体の体積は立方体１．５個分であ
り、４個の直角プリズムを使用する従来技術の立方体３
個分の体積に比べて、半分と大幅に小形になる。
ビームスプリッタ２０と直角三角柱形状のプリズム２７
の全反射のミラー面３０で行っており、波長板を使用し
ないので、波長板を使用する従来技術よりも光利用効率
が高く、また耐光性の問題もない。また、この偏光変換
光学系３２は、従来の偏光ビームスプリッタ５０の立方
体の体積を基準として、１／３の体積の直角四角錐形状
のプリズム２，２１が２個、１／６の体積の直角三角錐
形状のプリズム３，４が２個及び１／２の体積の直角三
角柱形状のプリズム２７が１個の合計５個のプリズムに
より構成されるので全体の体積は立方体１．５個分であ
り、４個の直角プリズムを使用する従来技術の立方体３
個分の体積に比べて、半分と大幅に小形になる。
【００５４】ここで、光源からの入射光束９に含まれる
不要で有害な赤外光や紫外光はｘ方向に進行する光束２
４，２５となる。したがって、２つの出射光束１８，３
１は可視光成分のみとすることができる。このように、
偏光変換光学系３２は上記偏光作用の他に、赤外光や紫
外光をカットするフィルタ機能も有することができる。
不要で有害な赤外光や紫外光はｘ方向に進行する光束２
４，２５となる。したがって、２つの出射光束１８，３
１は可視光成分のみとすることができる。このように、
偏光変換光学系３２は上記偏光作用の他に、赤外光や紫
外光をカットするフィルタ機能も有することができる。
【００５５】なお、上記実施例では偏光変換光学系にプ
リズムのみを用いたが、その一部または全部をプレート
タイプの光学素子に置き換えても良い。
リズムのみを用いたが、その一部または全部をプレート
タイプの光学素子に置き換えても良い。
【００５６】図５は本発明の第５の実施例である偏光変
換光学系３３の斜視図である。偏光変換光学系３３は、
偏光ビームスプリッタ１とプレートタイプのミラー３４
とにより構成されており、偏光変換光学系２６と同様な
偏光作用を有するが、ミラー３４のミラー面３５は光学
多層膜による増反射面であり、直角三角柱形状のプリズ
ム２７の全反射のミラー面３０に比較すると反射率は若
干低下する。
換光学系３３の斜視図である。偏光変換光学系３３は、
偏光ビームスプリッタ１とプレートタイプのミラー３４
とにより構成されており、偏光変換光学系２６と同様な
偏光作用を有するが、ミラー３４のミラー面３５は光学
多層膜による増反射面であり、直角三角柱形状のプリズ
ム２７の全反射のミラー面３０に比較すると反射率は若
干低下する。
【００５７】本実施例においては、偏光面の回転を偏光
ビームスプリッタ１とミラー３４のミラー面３５で行っ
ており、波長板を使用しないので、波長板を使用する従
来技術よりも光利用効率が高く、また耐光性の問題もな
い。
ビームスプリッタ１とミラー３４のミラー面３５で行っ
ており、波長板を使用しないので、波長板を使用する従
来技術よりも光利用効率が高く、また耐光性の問題もな
い。
【００５８】また、プリズムに比較して安価なミラーを
使用したので、偏光変換光学系３３を低価格にできる。
使用したので、偏光変換光学系３３を低価格にできる。
【００５９】また、ミラー３４と偏光ビームスプリッタ
１との相対角度を変えることにより、２つの出射光束１
８，３１の進行方向を任意の角度に偏向させることがで
きる。
１との相対角度を変えることにより、２つの出射光束１
８，３１の進行方向を任意の角度に偏向させることがで
きる。
【００６０】上記第３、第４または第５の実施例である
偏光変換光学系２６，３２，３３から出射される２つの
光束１８，３１の断面形状は正方形であり、これらが並
列して出射するので、出射光束全体の断面形状は辺の長
さの比が２：１の長方形となる。したがって、液晶表示
装置に使用される長方形の形状を有する液晶ライトバル
ブを照明するのに好適である。
偏光変換光学系２６，３２，３３から出射される２つの
光束１８，３１の断面形状は正方形であり、これらが並
列して出射するので、出射光束全体の断面形状は辺の長
さの比が２：１の長方形となる。したがって、液晶表示
装置に使用される長方形の形状を有する液晶ライトバル
ブを照明するのに好適である。
【００６１】図６は本発明の第６の実施例である液晶表
示装置３６の上面図である。液晶表示装置３６は、光源
のメタルハライドランプ２８、放物面ミラー２９、偏光
変換光学系２６及び液晶ライトバルブ３７を備えてい
る。
示装置３６の上面図である。液晶表示装置３６は、光源
のメタルハライドランプ２８、放物面ミラー２９、偏光
変換光学系２６及び液晶ライトバルブ３７を備えてい
る。
【００６２】ここで、液晶ライトバルブ３７の形状とし
ては、２：１のアスペクト比に近いものが、照明光の光
利用効率の点で有利である。例えば、アスペクト比が
２：１の場合の光利用効率を１００％とすると、４：３
の場合の光利用効率は６６．７％、１６：９の場合の光
利用効率は８８．９％である。したがって、本実施例は
光利用効率の点で４：３のＮＴＳＣ方式よりも、表示画
面が横に長い１６：９のハイビジョン方式に好適であ
る。
ては、２：１のアスペクト比に近いものが、照明光の光
利用効率の点で有利である。例えば、アスペクト比が
２：１の場合の光利用効率を１００％とすると、４：３
の場合の光利用効率は６６．７％、１６：９の場合の光
利用効率は８８．９％である。したがって、本実施例は
光利用効率の点で４：３のＮＴＳＣ方式よりも、表示画
面が横に長い１６：９のハイビジョン方式に好適であ
る。
【００６３】本実施例では、２つの出射光束１８，３１
の進行方向は平行であり、２：１のアスペクト比のまま
液晶ライトバルブ３７を照射したが、これに限るもので
はない。
の進行方向は平行であり、２：１のアスペクト比のまま
液晶ライトバルブ３７を照射したが、これに限るもので
はない。
【００６４】図７は本発明の第７の実施例である液晶表
示装置３８の上面図である。液晶表示装置３８は、光源
のメタルハライドランプ２８、放物面ミラー２９、偏光
変換光学系３３及び液晶ライトバルブ３７を備えてい
る。液晶ライトバルブ３７の照明光の長手方向の幅を小
さくするために、偏光ビームスプリッタ１を、光源から
の入射光束９の光軸回りに回転して配置し、偏光変換光
学系３３からの出射光束１８，３１とが互いに交わるよ
うに、出射光束１８，３１の進行方向をそれぞれ同じ角
度だけ内側に偏向させている。
示装置３８の上面図である。液晶表示装置３８は、光源
のメタルハライドランプ２８、放物面ミラー２９、偏光
変換光学系３３及び液晶ライトバルブ３７を備えてい
る。液晶ライトバルブ３７の照明光の長手方向の幅を小
さくするために、偏光ビームスプリッタ１を、光源から
の入射光束９の光軸回りに回転して配置し、偏光変換光
学系３３からの出射光束１８，３１とが互いに交わるよ
うに、出射光束１８，３１の進行方向をそれぞれ同じ角
度だけ内側に偏向させている。
【００６５】本実施例によれば、照明光のアスペクト比
を任意に可変できるので、アスペクト比が４：３の場合
にも光利用効率が低下することがない。なお、コントラ
スト性能の点から液晶ライトバルブ３７への入射角度を
小さくする必要があるため、偏光変換光学系３３と液晶
ライトバルブ３７とを十分離して配置する必要があり、
装置が大形化する。ただし、偏光変換光学系３３と液晶
ライトバルブ３７との間に、ダイクロイックミラー等の
色分離合成素子を配置する場合には、すでに偏光変換光
学系３３と液晶ライトバルブ３７とを離して配置してあ
るので、本実施例により装置が大幅に大形化することは
ない。
を任意に可変できるので、アスペクト比が４：３の場合
にも光利用効率が低下することがない。なお、コントラ
スト性能の点から液晶ライトバルブ３７への入射角度を
小さくする必要があるため、偏光変換光学系３３と液晶
ライトバルブ３７とを十分離して配置する必要があり、
装置が大形化する。ただし、偏光変換光学系３３と液晶
ライトバルブ３７との間に、ダイクロイックミラー等の
色分離合成素子を配置する場合には、すでに偏光変換光
学系３３と液晶ライトバルブ３７とを離して配置してあ
るので、本実施例により装置が大幅に大形化することは
ない。
【００６６】本実施例においては、アスペクト比を可変
するため、出射光束１８，３１の進行方向をそれぞれ同
じ角度だけ内側に偏向させたが、これに限るものではな
い。
するため、出射光束１８，３１の進行方向をそれぞれ同
じ角度だけ内側に偏向させたが、これに限るものではな
い。
【００６７】図８は本発明の第８の実施例である液晶表
示装置３９の上面図である。液晶表示装置３９は、光源
のメタルハライドランプ２８、放物面ミラー２９、偏光
変換光学系２６及び液晶ライトバルブ３７を備えてい
る。液晶ライトバルブ３７の照明光の長手方向の幅を小
さくするために、偏光変換光学系２６と液晶ライトバル
ブ３７との間にビーム整形プリズム４０を配置し、かつ
偏光変換光学系２６を入射光軸回りに回転して配置し
た。
示装置３９の上面図である。液晶表示装置３９は、光源
のメタルハライドランプ２８、放物面ミラー２９、偏光
変換光学系２６及び液晶ライトバルブ３７を備えてい
る。液晶ライトバルブ３７の照明光の長手方向の幅を小
さくするために、偏光変換光学系２６と液晶ライトバル
ブ３７との間にビーム整形プリズム４０を配置し、かつ
偏光変換光学系２６を入射光軸回りに回転して配置し
た。
【００６８】本実施例によれば、照明光のアスペクト比
をビーム整形プリズム４０により任意に可変できるの
で、アスペクト比が４：３の場合にも光利用効率が低下
することがない。また、２つの出射光束１８，３１の進
行方向を平行に保ったまま、光束の幅を小さくすること
ができるので、装置が大形化することがない。また、ビ
ーム整形プリズム４０の出射面４１にはＰ偏光の光束１
８，３１が斜めに透過するようにできるので、ビーム整
形プリズム４０を使用しない場合に比べて透過率を向上
させることができる。特に、入射角をＢｒｅｗｓｔｅｒ
角（または偏光角）に選ぶことにより、最大の透過率を
得ることができる。
をビーム整形プリズム４０により任意に可変できるの
で、アスペクト比が４：３の場合にも光利用効率が低下
することがない。また、２つの出射光束１８，３１の進
行方向を平行に保ったまま、光束の幅を小さくすること
ができるので、装置が大形化することがない。また、ビ
ーム整形プリズム４０の出射面４１にはＰ偏光の光束１
８，３１が斜めに透過するようにできるので、ビーム整
形プリズム４０を使用しない場合に比べて透過率を向上
させることができる。特に、入射角をＢｒｅｗｓｔｅｒ
角（または偏光角）に選ぶことにより、最大の透過率を
得ることができる。
【００６９】上記実施例においては、液晶ライトバルブ
３７が１個の場合について説明したが、これに限るもの
ではない。Ｒ，Ｇ，Ｂ各色用に３個の液晶ライトバルブ
を用いた、投写形液晶表示装置にも適用できる。
３７が１個の場合について説明したが、これに限るもの
ではない。Ｒ，Ｇ，Ｂ各色用に３個の液晶ライトバルブ
を用いた、投写形液晶表示装置にも適用できる。
【００７０】図９は本発明の第９の実施例である液晶表
示装置４２の側面図である。液晶表示装置４２は、光源
のメタルハライドランプ２８、放物面ミラー２９、偏光
変換光学系３９、４個のダイクロイックミラー４３，４
４，４５，４６、２個のミラー４７，４８、３個のコン
デンサレンズ４９，５０，５１、３個の液晶ライトバル
ブ５２，５３，５４及び投写レンズ５５を備えており、
図のように配置されている。
示装置４２の側面図である。液晶表示装置４２は、光源
のメタルハライドランプ２８、放物面ミラー２９、偏光
変換光学系３９、４個のダイクロイックミラー４３，４
４，４５，４６、２個のミラー４７，４８、３個のコン
デンサレンズ４９，５０，５１、３個の液晶ライトバル
ブ５２，５３，５４及び投写レンズ５５を備えており、
図のように配置されている。
【００７１】本実施例によれば、従来の液晶表示装置に
おいてミラーが配置されるべき位置に、偏光変換光学系
３９を配置したので、偏光変換光学系３９がない従来の
装置に比べて装置が大形化することがない。
おいてミラーが配置されるべき位置に、偏光変換光学系
３９を配置したので、偏光変換光学系３９がない従来の
装置に比べて装置が大形化することがない。
【００７２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光利用効率が高くかつ小形の偏光変換光学系、及びこの
偏光変換光学系に用いられる偏光ビームスプリッタ、及
びこの偏光変換光学系を用いた液晶表示装置が得られ
る。
光利用効率が高くかつ小形の偏光変換光学系、及びこの
偏光変換光学系に用いられる偏光ビームスプリッタ、及
びこの偏光変換光学系を用いた液晶表示装置が得られ
る。
【図１】本発明の偏光ビームスプリッタ１の斜視図であ
る。
る。
【図２】本発明の偏光ビームスプリッタ２０の斜視図で
ある。
ある。
【図３】本発明の偏光変換光学系２６の斜視図である。
【図４】本発明の偏光変換光学系３２の斜視図である。
【図５】本発明の偏光変換光学系３３の斜視図である。
【図６】本発明の液晶表示装置３６の上面図である。
【図７】本発明の液晶表示装置３８の上面図である。
【図８】本発明の液晶表示装置３９の上面図である。
【図９】本発明の液晶表示装置４２の側面図である。
【図１０】従来の偏光ビームスプリッタ６０の斜視図で
ある。
ある。
１…偏光ビームスプリッタ、 ２…四角錐形状のプリズム、 ３…三角錐形状のプリズム、 ４…三角錐形状のプリズム、 ５…偏光膜、 ６…偏光膜、 ７…ミラー面、 ８…ミラー面、 ９…入射光束、 ９ｙ…偏光方向、 ９ｚ…偏光方向、 １０…光束、 １０ｙ…偏光方向、 １０ｚ…偏光方向、 １１…光束、 １１ｙ…偏光方向、 １１ｚ…偏光方向、 １２…光束、 １２ｙ…偏光方向、 １３…光束、 １３ｚ…偏光方向、 １４…光束、 １４ｚ…偏光方向、 １５…光束、 １５ｙ…偏光方向、 １６…光束、 １６ｙ…偏光方向、 １７…光束、 １７ｚ…偏光方向、 １８…光束、 １８ｙ…偏光方向、 １９…光束、 １９ｚ…偏光方向、 ２０…偏光ビームスプリッタ、 ２１…四角錐形状のプリズム、 ２２…偏光膜、 ２３…偏光膜、 ２４…光束、 ２５…光束、 ２６…偏光変換光学系、 ２７…直角三角柱形状のプリズム、 ２８…メタルハライドランプ、 ２９…放物面ミラー、 ３０…ミラー面、 ３１…光束、 ３１ｙ…偏光方向、 ３２…偏光変換光学系、 ３３…偏光変換光学系、 ３４…ミラー、 ３５…ミラー面、 ３６…液晶表示装置、 ３７…液晶ライトバルブ、 ３８…液晶表示装置、 ３９…液晶表示装置、 ４０…ビーム整形プリズム、 ４１…出射面、 ４２…液晶表示装置、 ４３…ダイクロイックミラー、 ４４…ダイクロイックミラー、 ４５…ダイクロイックミラー、 ４６…ダイクロイックミラー、 ４７…ミラー、 ４８…ミラー、 ４９…コンデンサレンズ、 ５０…コンデンサレンズ、 ５１…コンデンサレンズ、 ５２…液晶ライトバルブ、 ５３…液晶ライトバルブ、 ５４…液晶ライトバルブ、 ５５…投写レンズ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 京平 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株 式会社日立製作所映像メディア研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−293543（ＪＰ，Ａ) 特表 平２−503120（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 5/30 G02B 27/28 ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (10)
- 【請求項１】光源からの入射光束を第１の分割光束と第
２の分割光束とに分割すると共に、第１の分割光束を互
いに偏光方向が直交する直線偏光の第１の透過光束と第
１の反射光束とに分離する第１の偏光膜と、第２の分割
光束を互いに偏光方向が直交する直線偏光の第２の透過
光束と第２の反射光束とに分離する第２の偏光膜と、第
１の透過光束を第２の反射光束と同一進行方向に偏向す
る第１のミラー面と、第２の透過光束を第１の反射光束
と同一進行方向に偏向する第２のミラー面とから構成さ
れた偏光ビームスプリッタと、第１のミラー面で偏向さ
れた第１の透過光束と第２の反射光束との合成光束であ
る第１の出射光束を、第２のミラー面で偏向された第２
の透過光束と第１の反射光束との合成光束である第２の
出射光束と同一進行方向に偏向する第３のミラー面とを
備えて構成されたことを特徴とする偏光変換光学系。 - 【請求項２】四角錐形状のプリズムと、第１の三角錐形
状のプリズムと、第２の三角錐形状のプリズムとを備
え、第１の偏光膜を四角錐形状のプリズムと第１の三角
錐形状のプリズムとの接合面に形成し、第２の偏光膜を
四角錐形状のプリズムと第２の三角錐形状のプリズムと
の接合面に形成し、第１のミラー面は第１の三角錐形状
のプリズムの空気に接する全反射面であり、第２のミラ
ー面は第２の三角錐形状のプリズムの空気に接する全反
射面である請求項１に記載の偏光変換光学系。 - 【請求項３】第１の四角錐形状のプリズムと、第２の四
角錐形状のプリズムと、第１の三角錐形状のプリズム
と、第２の三角錐形状のプリズムとを備え、第１の偏光
膜を第１の四角錐形状のプリズムと第１の三角錐形状の
プリズムとの接合面に形成し、第２の偏光膜を第１の四
角錐形状のプリズムと第２の三角錐形状のプリズムとの
接合面に形成し、第１のミラー面は第２の四角錐形状の
プリズムと第１の三角錐形状のプリズムとの接合面に形
成された第３の偏光膜であり、第２のミラー面は第２の
四角錐形状のプリズムと第２の三角錐形状のプリズムと
の接合面に形成された第４の偏光膜である請求項１に記
載の偏光変換光学系。 - 【請求項４】三角柱形状のプリズムを備え、第３のミラ
ー面は三角柱形状のプリズムの空気に接する全反射面で
あることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の
偏光変換光学系。 - 【請求項５】入射光束を第１の分割光束と第２の分割光
束とに分割すると共に、第１の分割光束を互いに偏光方
向が直交する直線偏光の第１の透過光束と第１の反射光
束とに分離する第１の偏光膜と、第２の分割光束を互い
に偏光方向が直交する直線偏光の第２の透過光束と第２
の反射光束とに分離する第２の偏光膜と、第１の透過光
束を第２の反射光束と同一進行方向に偏向する第１のミ
ラー面と、第２の透過光束を第１の反射光束と同一進行
方向に偏向する第２のミラー面とを備えて構成されたこ
とを特徴とする偏光ビームスプリッタ。 - 【請求項６】四角錐形状のプリズムと、第１の三角錐形
状のプリズムと、第２の三角錐形状のプリズムとを備
え、第１の偏光膜を四角錐形状のプリズムと第１の三角
錐形状のプリズムとの接合面に形成し、第２の偏光膜を
四角錐形状のプリズムと第２の三角錐形状のプリズムと
の接合面に形成し、第１のミラー面は第１の三角錐形状
のプリズムの空気に接する全反射面であり、第２のミラ
ー面は第２の三角錐形状のプリズムの空気に接する全反
射面である請求項５に記載の偏光ビームスプリッタ。 - 【請求項７】第１の四角錐形状のプリズムと、第２の四
角錐形状のプリズムと、第１の三角錐形状のプリズム
と、第２の三角錐形状のプリズムとを備え、第１の偏光
膜を第１の四角錐形状のプリズムと第１の三角錐形状の
プリズムとの接合面に形成し、第２の偏光膜を第１の四
角錐形状のプリズムと第２の三角錐形状のプリズムとの
接合面に形成し、第１のミラー面は第２の四角錐形状の
プリズムと第１の三角錐形状のプリズムとの接合面に形
成された第３の偏光膜であり、第２のミラー面は第２の
四角錐形状のプリズムと第２の三角錐形状のプリズムと
の接合面に形成された第４の偏光膜である請求項５に記
載の偏光ビームスプリッタ。 - 【請求項８】請求項１、２または３に記載の偏光変換光
学系から出射される第１の出射光束と第２の出射光束の
両方を液晶ライトバルブの照明光とする構成を備えたこ
とを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項９】液晶ライトバルブの照明光の長手方向の幅
を小さくするために、偏光ビームスプリッタを、光源か
らの入射光束の光軸回りに回転して配置し、偏光変換光
学系から出射される第１の出射光束と第２の出射光束と
が互いに交わるように、第１の出射光束と第２の出射光
束の進行方向をそれぞれ同じ角度だけ内側に偏向したこ
とを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。 - 【請求項１０】液晶ライトバルブの照射光の長手方向の
幅を小さくするために、偏光変換光学系と液晶ライトバ
ルブとの間にビーム整形プリズムを配置し、かつ偏光変
換光学系を入射光軸回りに回転して配置した請求項８に
記載の液晶表示装置。
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