[发明专利]偏振方向变换照明装置和使用它的投影型图像显示装置

说明书

本发明涉及将来自光源的光的偏振状态控制成同一方向并进行照射的偏振方向变换照明装置和使用它的光阀式投影型图像显示装置。

从小型、轻量、易设置性和低价格的观点来看，使用液晶板作为光阀的投影型图像显示装置替代使用以往的阴极射线管(下面简称为CRT)的投影型图像显示装置，正在为市场所接受。

这种投影型图像显示装置，包括：预先限定入射光的偏振方向的入射侧偏振板、控制入射光的偏振角的液晶板和仅穿透偏振方向尽量任意的光的出射侧偏振板。

在前述以往的结构中，从光源射出的光因为最多也只能利用一半，所以被投影的图象亮度不足。

此外，因剩下没被利用的光的能量在装置中变成热量，所以投影型图像显示装置的可靠性降低。

为了解决这些不足，提议用偏振光选择装置分开来自光源的光、然后从对单一偏振分量进行偏振变换的两条光路、入射到光阀面上的照明装置，作为投影型图像显示装置的照明装置。

然而，在这种结构中，在从照射面侧观察的场合，所见光源的大小在单方向上约在为原来长度的两倍。

因此，为了利用投影光学系统有效地取入光，必需增大取入角。

其结果，投影透镜成为非常大且价格较高。

此外，由于如前所述光源的像在单方向上伸展变长等原因，投影透镜变得比较大，不能期待亮度的增大。

即使做成光阀采用以往穿透型液晶板那样的光入射角对特性影响大的装置，也由于光的入射角增大而产生图像质量的劣化。

此外，在变换偏振方向之际，考虑到变换效率随波长变化的情况。这时在已被变换的光和未被变换的光比较，因入射到光阀时的角度不同，所以投影图像中心部的光的可用率系数与其周围部的光的可用率不同。因此，投影图像中心部的色彩与周围部的色彩相比不同。

其结果，在使用前述以往结构的照明装置的投影型图像显示装置中，由于光的入射角不同，产生了色彩差。

本发明第一种偏振方向变换照明装置，包括：光源；入射从该光源发出的光，而且利用偏振方向将光路分开后出射的偏振光选择装置；变换从前述偏振光选择装置出射的一路光的偏振方向的偏振变换装置和反射从前述偏振变换装置出射的光的光路变换装置。而且，做成前述偏振光选择装置位于前述光路变换装置的开口部，从前述偏振光选择装置出射的另一路光能与前述由光路变换装置反射的光合成。

利用这种结构，由从偏振光选择装置利用偏振方向将光路分开到再合成之前，两个偏振方向相同。因此，能高效率使用来自光源的光。

本发明第二种偏振方向变换照明装置，包括：光源；将从该光源发出的光变换成平行光的平行光变换装置；入射前述平行光变换装置的出射光，利用偏振方向分开出射光路的偏振光选择装置；变换从前述偏振光选择装置出射的一路光的偏振方向的偏振变换装置；放大前述偏振变换装置出射光束的光束放大装置和反射前述光束放大装置出射光的光路变换装置。而且，做成前述偏振光选择装置位于前述光路变换装置的开口部，从前述偏振光选择装置出射的另一路光能与前述由光路变换装置反射的光合成。

利用前述结构，对平行光利用偏振光选择装置分开光路，变换一路光的偏振方向，并将该路光的光束进一步放大后与用偏振光选择装置分开的另一路光合成。因此，能高效率使用来自光源的光。

本发明第三种偏振方向变换照明装置，包括：光源；入射从该光源发出的光并利用偏振方向将光路分开后出射的偏振光选择装置；变换从前述偏振光选择装置出射的一路光的偏振方向的偏振变换装置和反射从前述偏振变换装置出射的光的光路变换装置。而且，做成前述光路变换装置位于前述光源和前述偏振光选择装置之间，与此同时，具有来自前述光源的光通过的开口部，以前述偏振光选择装置出射的另一路光能与前述由光路变换装置反射的光合成。

利用前述结构，从偏振光选择装置利用偏振方向分开光路开始，到再合成之前，两个偏振方向相同。因此，能高效率使用来自光源的光。

本发明第4种偏振方向变换照明装置，包括：光源；将从该光源发出的光变换成平行光的平行光变换装置；入射前述平行光变换装置的出射光，利用偏振方向将光路分开后出射的偏振光选择装置；变换从前述偏振光选择装置射出的一路光的偏振方向的偏振变换装置；放大前述偏振变换装置的出射光束的光束放大装置和反射从前述光束放大装置的出射光的光路变换装置。而且，做成前述光路变换装置具有开口部，在其开口部上使从前述偏振光选择装置出射的另一路的光通过，并与来自前述光束放大装置的光的反射光合成。