JP2006227361A - Polarized light transformation optical element, lighting system, and projector - Google Patents

Polarized light transformation optical element, lighting system, and projector Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polarized light transformation optical element capable of enhancing the availability of light rays with a simple configuration, and to provide a lighting system and a projector. <P>SOLUTION: The optical element includes a polarized light separation section 35 having a polarized light separation surface 35a to separate the exit light emitted from a light source 31, to transmit the polarized light in a specific vibration direction out of the exit light and to reflect the polarized light in the other vibration direction different from the specific vibration direction; a reflection section 36 having a reflection surface 36a to reflect the polarized light component reflected by the polarized light separation surface 35a to a direction approximately parallel to the polarized light transmitted by the polarized light separation surface 35a; and a half-wave plate 37 provided on an optical path of the polarized light in the specific vibration direction or the polarized light in the other vibration direction, wherein the polarized light separation surface 35a is composed of an inorganic material and has a two-dimensional photonic crystal structure. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、偏光変換光学素子、照明装置及びプロジェクタに関する。   The present invention relates to a polarization conversion optical element, an illumination device, and a projector.

近年、情報機器の発達は目覚ましく、解像度が高く、低消費電力でかつ薄型の表示装置の要求が高まり、研究開発が進められている。中でも液晶表示装置は液晶分子の配列を電気的に制御して、光学的特性を変化させることができ、上記のニーズに対応できる表示装置として期待されている。このような液晶表示装置の一形態として、液晶ライトバルブを用いた光学系からなる映像源から出射される画像を、投射レンズを通してスクリーンに拡大投射する投射型表示装置(プロジェクタ)が知られている。投射型表示装置用の照明装置としては、例えばメタルハライドランプ、超高圧水銀灯やハロゲンランプ等の光源を備えるものが知られている。   In recent years, the development of information equipment has been remarkable, and the demand for high-resolution, low power consumption and thin display devices has increased, and research and development have been promoted. Among them, the liquid crystal display device is expected as a display device that can electrically control the alignment of liquid crystal molecules to change the optical characteristics and can meet the above-mentioned needs. As one form of such a liquid crystal display device, a projection type display device (projector) that enlarges and projects an image emitted from a video source including an optical system using a liquid crystal light valve onto a screen through a projection lens is known. . As an illumination device for a projection display device, for example, a device provided with a light source such as a metal halide lamp, an ultrahigh pressure mercury lamp, or a halogen lamp is known.

このような光源から射出された照射光を有効に活用するために、プロジェクタには照明光をs偏光またはp偏光に揃えて液晶ライトバルブに入射させる偏光変換部(偏光変換光学素子)が設けられている(例えば、特許文献1参照。)。例えば、照明光をs偏光に変換する偏光変換部は、照明光をs偏光とp偏光とに分離する偏光分離膜(偏光分離面)と、分離されたp偏光をs偏光に変換する位相差層(λ/2波長板)とから構成されている。このように、偏光変換部においてs偏光またはp偏光に変換された光は、赤色光(R)、緑色光(G)、青色光(B)の3色光に分離される。分離された色光の光束は、それぞれの色光に対応した3枚の液晶ライトバルブによって変調された後、合成され、スクリーン等に投射される。
特開平5−72417号公報
In order to effectively utilize the irradiation light emitted from such a light source, the projector is provided with a polarization conversion unit (polarization conversion optical element) that aligns the illumination light into s-polarized light or p-polarized light and enters the liquid crystal light valve. (For example, refer to Patent Document 1). For example, a polarization conversion unit that converts illumination light into s-polarized light includes a polarization separation film (polarization separation surface) that separates the illumination light into s-polarized light and p-polarized light, and a phase difference that converts the separated p-polarized light into s-polarized light. Layer (λ / 2 wave plate). As described above, the light converted into the s-polarized light or the p-polarized light in the polarization conversion unit is separated into three color lights of red light (R), green light (G), and blue light (B). The separated color light fluxes are modulated by three liquid crystal light valves corresponding to the respective color lights, synthesized, and projected onto a screen or the like.
JP-A-5-72417

ところで、光源として超高圧水銀ランプのようにアーク長が非常に短く、模擬的に点光源とみなせる光源を用いる場合は、偏光変換部に略平行光を入射可能である。一方、プロジェクタの光源として、固体光源を用いることよる小型化が提案されている。固体光源は、電源を含めて小型であり、瞬時点灯/消灯が可能であること、色再現性が広く長寿命であることなど、プロジェクタ用光源としてのメリットを有している。このように、エテンデュ(光源と空間光変調装置とを含めた光学系において、有効に扱える光束が存在する空間的な広がりを面積と立体角との積、Geometrical Extent)の大きい光源を用いた場合は、偏光変換部に平行光を入射させることが難しくなり、光の利用効率が低下してしまう。
一般的に、偏光分離膜としては誘電体多層膜が用いられ、位相差層としては複屈折性を有する高分子材料が用いられている。また、誘電体多層膜からなる偏光分離膜を有する偏光変換部を用いると、入射角度依存性が生じるため、入射する光の角度によっては、偏光分離膜において、光の吸収が発生してしまい、偏光分離膜における光の透過率及び反射率が低下し、光の利用効率を低下させてしまうことになる。
By the way, when using a light source that has a very short arc length as a light source and can be regarded as a point light source in a simulated manner, substantially parallel light can be incident on the polarization converter. On the other hand, miniaturization by using a solid light source as a light source of a projector has been proposed. Solid light sources, including the power supply, are small in size, can be turned on / off instantaneously, have a wide color reproducibility and have a long lifetime, and have advantages as a projector light source. As described above, in the case of using a light source having a large etendue (the product of area and solid angle, the spatial extent in which an optical beam including an effective light source and a spatial light modulation device is present) is large. This makes it difficult for parallel light to enter the polarization converter, and the light utilization efficiency decreases.
In general, a dielectric multilayer film is used as the polarization separation film, and a polymer material having birefringence is used as the retardation layer. In addition, when a polarization conversion unit having a polarization separation film made of a dielectric multilayer film is used, incidence angle dependency occurs, so depending on the angle of incident light, light absorption occurs in the polarization separation film, The light transmittance and reflectance in the polarization separation film are lowered, and the light utilization efficiency is lowered.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、簡易な構成により光利用効率を高めることができる偏光変換光学素子、照明装置及びプロジェクタを提供することを目的とする。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a polarization conversion optical element, an illumination device, and a projector that can improve light use efficiency with a simple configuration.

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の偏光変換光学素子は、光源から射出された射出光を分離するとともに、前記射出光のうち特定の振動方向の偏光光を透過させ、前記特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光を反射させる偏光分離面を有する偏光分離部と、該偏光分離面により反射した偏光成分を、前記偏光分離面により透過した偏光光と略平行な方向へ反射させる反射面を有する反射部と、前記特定の振動方向の偏光光または前記他の振動方向の偏光光の光路上に設けられた1/2波長板とを備え、前記偏光分離面が、無機材料からなるとともに、2次元のフォトニック結晶構造を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The polarization conversion optical element of the present invention separates the emitted light emitted from the light source and transmits the polarized light having a specific vibration direction out of the emitted light, and has a different vibration direction different from the specific vibration direction. A polarization separation unit having a polarization separation surface for reflecting polarized light, and a reflection unit having a reflection surface for reflecting the polarization component reflected by the polarization separation surface in a direction substantially parallel to the polarized light transmitted by the polarization separation surface; A half-wave plate provided on the optical path of the polarized light having the specific vibration direction or the polarized light having the other vibration direction, and the polarization separation surface is made of an inorganic material and has a two-dimensional photo It has a nick crystal structure.

本発明に係る偏光変換光学素子では、光源から射出された光は、偏光分離部に入射し、偏光分離面に到達する。このとき、偏光分離面に到達した光のうち特定の振動方向の偏光光は透過し、これに対して、特定の振動方向以外の他の振動方向の光は、偏光分離面で反射され、反射部に向かう。反射部の反射面に向かった光は、偏光分離面により透過した特定の方向に振動する偏光光と略平行な方向へ反射される。そして、他の偏光方向の偏光光の光路上に1/2波長板が配されている場合、他の振動方向の偏光光は特定の振動方向に変換され、偏光変換光学素子から射出される光は、特定の振動方向の偏光光に揃えられる。一方、特定の偏光方向の偏光光の光路上に1/2波長板が配されている場合、偏光変換光学素子から射出される光は、他の振動方向の偏光光に揃えられる。そして、偏光分離面が、無機材料からなるとともに、2次元のフォトニック結晶構造を有するため、従来の誘電体多層膜に比べ、極めて耐熱性に優れるとともに、光吸収をほとんど生じることのない偏光変換光学素子を得ることができる。すなわち、偏光分離面に入射する光の入射角度依存性を低減することができるため、光源から射出された光の光量を落とすことなく透過及び反射面に反射させることが可能となり、光利用効率を高めることができる。   In the polarization conversion optical element according to the present invention, the light emitted from the light source enters the polarization separation unit and reaches the polarization separation surface. At this time, polarized light in a specific vibration direction among the light reaching the polarization separation surface is transmitted, whereas light in other vibration directions other than the specific vibration direction is reflected by the polarization separation surface and reflected. Head to the club. The light directed toward the reflection surface of the reflection unit is reflected in a direction substantially parallel to the polarized light that vibrates in a specific direction transmitted by the polarization separation surface. When a half-wave plate is disposed on the optical path of polarized light in other polarization directions, the polarized light in other vibration directions is converted into a specific vibration direction and emitted from the polarization conversion optical element. Are aligned with polarized light in a specific vibration direction. On the other hand, when a half-wave plate is disposed on the optical path of polarized light having a specific polarization direction, the light emitted from the polarization conversion optical element is aligned with polarized light having another vibration direction. Since the polarization separation surface is made of an inorganic material and has a two-dimensional photonic crystal structure, the polarization conversion has excellent heat resistance and hardly causes light absorption compared to a conventional dielectric multilayer film. An optical element can be obtained. In other words, since it is possible to reduce the incident angle dependency of the light incident on the polarization separation surface, it is possible to reflect the light emitted from the light source to the transmission and reflection surfaces without reducing the amount of light, and to improve the light utilization efficiency. Can be increased.

また、本発明の偏光変換光学素子は、前記1/2波長板が、無機材料からなることが好ましい。
本発明に係る偏光変換光学素子では、偏光分離面に加えて1/2波長板も無機材料からなるため、耐光性が向上するので、入射される光の強度が大きい場合においても、入射した偏光光を安定して所望の偏光光に変換させることが可能となる。
In the polarization conversion optical element of the present invention, it is preferable that the half-wave plate is made of an inorganic material.
In the polarization conversion optical element according to the present invention, since the half-wave plate is made of an inorganic material in addition to the polarization separation surface, the light resistance is improved. Therefore, even when the incident light intensity is large, the incident polarized light It becomes possible to stably convert light into desired polarized light.

また、本発明の偏光変換光学素子は、前記偏光分離面が形成された基板と、前記反射面が形成された基板と、前記各々の基板を着脱可能に保持する枠体とを備えることが好ましい。
本発明に係る偏光変換光学素子では、基板を着脱可能に保持する枠体に各々の基板を嵌め込むことにより、用途に応じた偏光分離部及び反射部に代えることができる。したがって、簡易な構成により、所望の偏光特性を有する偏光変換光学素子を作製することができる。
In addition, the polarization conversion optical element of the present invention preferably includes a substrate on which the polarization separation surface is formed, a substrate on which the reflection surface is formed, and a frame body that detachably holds the substrates. .
In the polarization conversion optical element according to the present invention, each substrate can be fitted into a frame that detachably holds the substrate, so that the polarization separation unit and the reflection unit can be replaced according to the application. Therefore, a polarization conversion optical element having desired polarization characteristics can be produced with a simple configuration.

また、本発明の偏光変換光学素子は、前記偏光分離部が三角プリズムからなり、前記偏光分離面が前記三角プリズムの斜面に形成されているとともに、前記斜面が入射光の光軸に対して45度傾斜して配されていることが好ましい。
本発明に係る偏光変換光学素子では、三角プリズムの斜面に偏光分離面を形成することで、偏光分離部により反射した後反射面において反射した光と、偏光分離部により透過した光とを所望の範囲に抑えて射出させることができる。このように、入射する光をコリメートする効果を有しているので、光の利用効率を向上させることが可能となる。
In the polarization conversion optical element of the present invention, the polarization separation unit is formed of a triangular prism, the polarization separation surface is formed on the inclined surface of the triangular prism, and the inclined surface is 45 with respect to the optical axis of incident light. It is preferable that they are arranged at an angle of inclination.
In the polarization conversion optical element according to the present invention, by forming a polarization separation surface on the inclined surface of the triangular prism, the light reflected by the reflection surface after being reflected by the polarization separation unit and the light transmitted by the polarization separation unit are desired. It is possible to inject within the range. Thus, since it has an effect which collimates incident light, it becomes possible to improve the utilization efficiency of light.

本発明の照明装置は、上記の偏光変換光学素子と、該偏光変換光学素子に光を射出する光源とを備えることを特徴とする。
本発明に係る照明装置では、入射角度依存性を低減することができる偏光変換光学素子を用いているため、光源から射出された光の利用効率を向上させることが可能となる。
An illumination device of the present invention includes the polarization conversion optical element described above and a light source that emits light to the polarization conversion optical element.
In the illuminating device according to the present invention, since the polarization conversion optical element that can reduce the incident angle dependency is used, the utilization efficiency of the light emitted from the light source can be improved.

また、本発明の照明装置は、前記偏光変換光学素子の入射端面側の光路上に、光束幅変換手段を備えることが好ましい。
本発明に係る照明装置では、偏光変換光学素子の入射端面側の光路上に光束幅変換手段を備えることにより、光源から射出された光の光束が絞られて偏光変換光学素子の偏光分離部に入射されるため、光の損失を抑え、光の利用効率を向上させることが可能となる。
Moreover, it is preferable that the illuminating device of this invention is equipped with a light beam width | variety conversion means on the optical path by the side of the incident end surface of the said polarization conversion optical element.
In the illuminating device according to the present invention, the light beam width converting means is provided on the optical path on the incident end face side of the polarization conversion optical element, so that the light beam emitted from the light source is narrowed down to the polarization separation unit of the polarization conversion optical element. Since the light is incident, it is possible to suppress the loss of light and improve the light utilization efficiency.

本発明のプロジェクタは、上記の照明装置と、該照明装置から射出された光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、該空間光変調装置により変調された光を投射する投射装置とを備えることを特徴とする。   A projector of the present invention includes the above-described illumination device, a spatial light modulation device that modulates light emitted from the illumination device according to an image signal, and a projection device that projects light modulated by the spatial light modulation device. It is characterized by providing.

本発明に係るプロジェクタでは、照明装置より射出された光は空間光変調装置に入射される。そして、空間光変調装置により変調された画像が、投射装置によって投影される。このとき、照明装置より射出される光は、上述したように、特定の方向に振動する光に揃えられているため、空間光変調装置を通過する際、光量を落とすことがないので、高い消光比を維持するとともに、明るさが均一な画像を投射することが可能となる。   In the projector according to the present invention, the light emitted from the illumination device enters the spatial light modulation device. Then, the image modulated by the spatial light modulation device is projected by the projection device. At this time, since the light emitted from the illumination device is aligned with the light that vibrates in a specific direction as described above, the amount of light is not reduced when passing through the spatial light modulation device. The ratio can be maintained and an image with uniform brightness can be projected.

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each drawing used for the following description, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size.

本発明の第1実施形態について、図1から図5を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタ1は、図1に示すように、画像信号に応じた光をスクリーン42に投射し、スクリーン42に対してプロジェクタ1と同じ側から投射像を観察する、いわゆるフロント型プロジェクタである。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the projector 1 according to the present embodiment is a so-called front type projector that projects light according to an image signal onto a screen 42 and observes a projected image from the same side as the projector 1 with respect to the screen 42. is there.

プロジェクタ1は、赤色光(以下、「R光」という。)を射出するR光用照明装置(照明装置)10Rと、緑色光(以下、「G光」という。)を射出するG光用照明装置(照明装置)10Gと、青色光(以下、「B光」という。)を射出するB光用照明装置(照明装置)10Bと、それぞれの照明装置10R、10G、10Bから射出されたR、G、Bの輝度を画像信号に応じて変調する透過型液晶ライトバルブ(空間光変調装置)20R、20G、20Bと、変調された各色光を合成してカラー画像とするダイクロイックプリズム40と、ダイクロイックプリズム40から射出されたカラー画像をスクリーン42に投射する投射レンズ(投射装置)41とを備えている。   The projector 1 includes an R light illumination device (illumination device) 10R that emits red light (hereinafter referred to as “R light”) and a G light illumination that emits green light (hereinafter referred to as “G light”). A device (illumination device) 10G, a B light illumination device (illumination device) 10B for emitting blue light (hereinafter referred to as “B light”), and R emitted from each of the illumination devices 10R, 10G, and 10B. Transmission type liquid crystal light valves (spatial light modulators) 20R, 20G, and 20B that modulate the luminance of G and B according to an image signal, a dichroic prism 40 that combines the modulated color lights into a color image, and a dichroic A projection lens (projection device) 41 that projects a color image emitted from the prism 40 onto a screen 42 is provided.

R光用照明装置10Rは、光源部11Rと、光源部11Rの射出端面に設けられたロッドインテグレータ21Rとを備えている。また、G光用照明装置10G,B光用照明装置10Bも同様に、光源部11G,11B及びロッドインテグレータ21G,21Bを有している。
また、ロッドインテグレータ21Rは、中実のガラスや樹脂などの透明な部材でできており、光源部11Rから射出された光を透過型液晶ライトバルブ20Rに導くとともに、内部で全反射を繰り返すことにより、光源部11Rから照射された光の照度分布を略均一にしている。
The R light illumination device 10R includes a light source unit 11R and a rod integrator 21R provided on an emission end surface of the light source unit 11R. Similarly, the G light illumination device 10G and the B light illumination device 10B include light source units 11G and 11B and rod integrators 21G and 21B, respectively.
The rod integrator 21R is made of a transparent member such as solid glass or resin, and guides light emitted from the light source unit 11R to the transmissive liquid crystal light valve 20R and repeats total internal reflection. The illuminance distribution of the light emitted from the light source unit 11R is made substantially uniform.

光源部11Rは、図2に示すように、光を射出する発光部であるR光用LED(光源)31Rと、R光用LED31Rから射出された光を略平行化するコリメータレンズ(平行化光学系)32と、コリメータレンズ32を透過した光のうち特定の振動方向の偏光光を透過させ、特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光を反射する偏光変換光学素子33と、偏光変換光学素子33を透過した光をロッドインテグレータ21Rに入射させる集光レンズ34とを備えている。   As shown in FIG. 2, the light source unit 11 </ b> R includes an R light LED (light source) 31 </ b> R that is a light emitting unit that emits light, and a collimator lens (parallelizing optics) that substantially parallelizes the light emitted from the R light LED 31 </ b> R. System) 32, a polarization conversion optical element 33 that transmits polarized light having a specific vibration direction among the light transmitted through the collimator lens 32, and reflects polarized light having another vibration direction different from the specific vibration direction, and polarized light And a condensing lens 34 for allowing the light transmitted through the conversion optical element 33 to enter the rod integrator 21R.

偏光変換光学素子33は、R光用LED31Rから射出された射出光を分離するとともに、射出光のうち特定の振動方向の偏光光を透過させ、特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光を反射させる偏光分離面35aを有する立方体状の偏光分離部35と、偏光分離面35aにより反射した偏光成分を、偏光分離面35aにより透過した偏光光と略平行な方向へ反射させる反射面36aを有する立方体状の反射部36と、特定の振動方向の偏光光の光路上に設けられた1/2波長板37とを備えている。   The polarization conversion optical element 33 separates the emitted light emitted from the R light LED 31R and transmits polarized light in a specific vibration direction out of the emitted light, and polarization in another vibration direction different from the specific vibration direction. A cubic polarization separation unit 35 having a polarization separation surface 35a for reflecting light, and a reflection surface 36a for reflecting the polarization component reflected by the polarization separation surface 35a in a direction substantially parallel to the polarized light transmitted by the polarization separation surface 35a. And a half-wave plate 37 provided on the optical path of polarized light in a specific vibration direction.

次に、本実施形態の偏光分離面35aについて説明する。
偏光分離面35aは、ワイヤグリッド型偏光フィルタとなっており、図3に示すように、無機材料からなるとともに、2次元のフォトニック結晶構造を有している。
具体的には、偏光分離面35aは、構造複屈折型偏光板の一種であり、ガラス基板40上に形成された金属薄膜に、所定方向に延びる微細なリブ41が形成された構造を有している。この金属薄膜は、アルミニウムやタングステン等を用いて、蒸着法やスパッタ法によって形成することができる。また微細なリブ41は、2光束干渉露光法や、電子線描画法、X線リソグラフィー法等と、エッチングとを組み合わせることによって形成することができる。そして、この微細なリブ41のピッチは、反射すべき光の波長より短く形成されている。これにより、微細なリブ41と平行方向の直線偏光を反射し、垂直方向の直線偏光を透過することができるようになっている。このワイヤグリッド型偏光フィルタは、構造が単純なので容易に製造することができる。
Next, the polarization separation surface 35a of this embodiment will be described.
The polarization separation surface 35a is a wire grid type polarization filter, and is made of an inorganic material and has a two-dimensional photonic crystal structure as shown in FIG.
Specifically, the polarization separation surface 35a is a kind of structural birefringent polarizing plate, and has a structure in which fine ribs 41 extending in a predetermined direction are formed on a metal thin film formed on the glass substrate 40. ing. This metal thin film can be formed by vapor deposition or sputtering using aluminum, tungsten, or the like. The fine rib 41 can be formed by combining two-beam interference exposure method, electron beam drawing method, X-ray lithography method, and the like with etching. The pitch of the fine ribs 41 is shorter than the wavelength of light to be reflected. Thereby, the linearly polarized light parallel to the fine ribs 41 can be reflected and the linearly polarized light in the vertical direction can be transmitted. Since this wire grid type polarizing filter has a simple structure, it can be easily manufactured.

また、偏光分離部35は、特定の振動方向の偏光光、例えばp偏光光を透過させ、特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光、例えばs偏光光を反射させ、偏光分離面35aで反射されたs偏光光を反射部36の反射面36aに向かって反射させるものである。   The polarization separation unit 35 transmits polarized light having a specific vibration direction, for example, p-polarized light, and reflects polarized light having another vibration direction different from the specific vibration direction, for example, s-polarized light. The s-polarized light reflected by 35a is reflected toward the reflecting surface 36a of the reflecting portion 36.

さらに、偏光分離部35は、図2に示すように、R光用LED31Rから射出された光の光軸O上に配されている。また、偏光分離部35に設けられた偏光分離面35aと反射面36に設けられた反射面36aとは、光軸Oに対して45度傾斜して配されるとともに、略平行となるように配されている。
反射面36aは、光反射率の高い部材、例えば、アルミニウムや銀等の金属部材によって構成されている。また、1/2波長板37は、反射部36の射出端面36bに直接接触して設けられている。
Furthermore, as shown in FIG. 2, the polarization separation unit 35 is disposed on the optical axis O of the light emitted from the R light LED 31R. In addition, the polarization separation surface 35a provided in the polarization separation unit 35 and the reflection surface 36a provided in the reflection surface 36 are arranged with an inclination of 45 degrees with respect to the optical axis O and are substantially parallel to each other. It is arranged.
The reflecting surface 36a is made of a member having a high light reflectance, for example, a metal member such as aluminum or silver. Further, the half-wave plate 37 is provided in direct contact with the emission end face 36 b of the reflecting portion 36.

また、光源部11Gは、R光用LED31Rに代えてG光用LED31Gを有し、光源部11Bは、R光用LED31Rに代えてB光用LED31Bを有している点の他は光源部11Rと同様の構成を有している。   The light source unit 11G has a G light LED 31G instead of the R light LED 31R, and the light source unit 11B has a B light LED 31B instead of the R light LED 31R. It has the same composition as.

ロッドインテグレータ21Rから射出されたR光は、図1に示すように、透過型液晶ライトバルブ20Rに入射するようになっている。ロッドインテグレータ21Rの光が伝播する部分の断面は、透過型液晶ライトバルブ20Rの変調領域と略同一の形状を有している。また、透過型液晶ライトバルブ20Rは、R光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置であり、透過型液晶ライトバルブ20Rで変調された光は、色合成光学系であるダイクロイックプリズム40に入射するようになっている。   As shown in FIG. 1, the R light emitted from the rod integrator 21R enters the transmissive liquid crystal light valve 20R. The cross section of the portion where the light of the rod integrator 21R propagates has substantially the same shape as the modulation region of the transmissive liquid crystal light valve 20R. The transmissive liquid crystal light valve 20R is a transmissive liquid crystal display device that modulates R light according to an image signal, and the light modulated by the transmissive liquid crystal light valve 20R is a dichroic prism that is a color synthesis optical system. 40 is incident.

G光用照明装置10Gの光源部11Gから射出された光は、ロッドインテグレータ21Gによって透過型液晶ライトバルブ20Gに入射するようになっている。また、透過型液晶ライトバルブ20Gは、G光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置であり、G光用空間光変調装置20Gで変調された光は、色合成光学系であるダイクロイックプリズム40に入射するようになっている。   The light emitted from the light source unit 11G of the G light illumination device 10G is incident on the transmissive liquid crystal light valve 20G by the rod integrator 21G. The transmissive liquid crystal light valve 20G is a transmissive liquid crystal display device that modulates G light according to an image signal, and the light modulated by the G light spatial light modulator 20G is a color synthesis optical system. The light enters the dichroic prism 40.

また、B光用照明装置10Bの光源部11Bから射出された光は、同様に、ロッドインテグレータ21Bによって透過型液晶ライトバルブ20Bに入射するようになっている。また、透過型液晶ライトバルブ20Bは、G光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置であり、B光用空間光変調装置20Bで変調された光は、色合成光学系であるダイクロイックプリズム40に入射するようになっている。   Similarly, the light emitted from the light source unit 11B of the B light illumination device 10B is incident on the transmissive liquid crystal light valve 20B by the rod integrator 21B. The transmissive liquid crystal light valve 20B is a transmissive liquid crystal display device that modulates G light according to an image signal, and the light modulated by the B light spatial light modulator 20B is a color synthesis optical system. The light enters the dichroic prism 40.

ダイクロイックプリズム40は、B光を反射し、R光、G光を透過するダイクロイック膜と、R光を反射し、B光、G光を透過するダイクロイック膜とをX字型に直交して配置して構成されている。ダイクロイックプリズム40は、各空間光変調装置20R、20G、20Bでそれぞれ変調されたR光、G光及びB光を合成する。ダイクロイックプリズム40で合成された光は、投射レンズ41によってスクリーン42へ投射される。   The dichroic prism 40 includes a dichroic film that reflects B light and transmits R light and G light, and a dichroic film that reflects R light and transmits B light and G light. Configured. The dichroic prism 40 combines the R light, G light, and B light modulated by the spatial light modulators 20R, 20G, and 20B, respectively. The light synthesized by the dichroic prism 40 is projected onto the screen 42 by the projection lens 41.

次に、以上の構成からなる本実施形態のプロジェクタ1を用いて、画像をスクリーン42に投射する方法について説明する。
なお、R光用LED31R,G光用LED31G,B光用LED31Bから射出された各色光についての作用は同一であるので、R光用LED31Rから射出された赤色光についての作用を説明し、その他の緑色光、青色光についての作用は説明を省略する。
Next, a method for projecting an image onto the screen 42 using the projector 1 of the present embodiment having the above configuration will be described.
Since the operation for each color light emitted from the R light LED 31R, the G light LED 31G, and the B light LED 31B is the same, the operation for the red light emitted from the R light LED 31R will be described. The description of the action of green light and blue light is omitted.

まず、R光用照明装置10RのR光用LED31Rに電流が供給されると、図2に示すように、R光用LED31Rから赤色光がコリメータレンズ32に向けて射出される。
コリメータレンズ32に入射した赤色光は平行化され、偏光変換光学素子33に入射される。そして、偏光分離部35の偏光分離面35aにおいて、p偏光光のみが透過され、s偏光光は反射部36の反射面36aに向かって反射される。反射面36aにおいて反射されたs偏光光は、偏光分離面35aと反射面36aとが略平行に配されているため、偏光分離面35aを透過したp偏光光と略平行に進行する。次いで、s偏光光は反射部36の射出端面36bから射出される際、1/2波長板37により、p偏光光に変換され射出される。このようにして、偏光分離部35の偏光分離面35aにおいて、透過した光及び反射部36の射出端面36bより射出された光は、偏光方向が揃えられた光となっている。その後、偏光方向が揃えられた光は、ロッドインテグレータ21Rにより照度分布が均一化され、ロッドインテグレータ21Rから射出された後、透過型液晶ライトバルブ20Rに入射される。そして、プロジェクタ1に入力された映像信号に基づいて変調され、ダイクロイックプリズム40に向けて射出される。
First, when a current is supplied to the R light LED 31R of the R light illumination device 10R, red light is emitted from the R light LED 31R toward the collimator lens 32 as shown in FIG.
The red light incident on the collimator lens 32 is collimated and incident on the polarization conversion optical element 33. Then, only the p-polarized light is transmitted through the polarization separation surface 35 a of the polarization separation unit 35, and the s-polarized light is reflected toward the reflection surface 36 a of the reflection unit 36. The s-polarized light reflected by the reflecting surface 36a travels substantially in parallel with the p-polarized light transmitted through the polarization separating surface 35a because the polarization separating surface 35a and the reflecting surface 36a are arranged substantially in parallel. Next, when the s-polarized light is emitted from the emission end face 36 b of the reflecting portion 36, it is converted into p-polarized light by the half-wave plate 37 and emitted. In this way, the light transmitted through the polarization separation surface 35a of the polarization separation unit 35 and the light emitted from the exit end surface 36b of the reflection unit 36 are light having the same polarization direction. Thereafter, the light whose polarization direction is aligned is made uniform in illuminance distribution by the rod integrator 21R, emitted from the rod integrator 21R, and then incident on the transmissive liquid crystal light valve 20R. Then, it is modulated based on the video signal input to the projector 1 and emitted toward the dichroic prism 40.

ダイクロイックプリズム40には、同様に、映像信号に基づいて変調された緑色光のp偏光及び青色光のp偏光も入射される。これらの色光が、青色光を反射する青色光反射ダイクロイック膜と赤色光を反射する赤色光反射ダイクロイック膜とによって合成されてカラー画像を表す光が形成され、投射レンズ41に向けて射出される。投射レンズ41は、カラー画像を表す光をスクリーン42に向けて拡大投射して、カラー画像を表示する。   Similarly, p-polarized light of green light and p-polarized light of blue light modulated based on the video signal are also incident on the dichroic prism 40. These color lights are combined by a blue light reflecting dichroic film that reflects blue light and a red light reflecting dichroic film that reflects red light to form light representing a color image and emitted toward the projection lens 41. The projection lens 41 enlarges and projects light representing a color image toward the screen 42 to display a color image.

具体的には、本実施形態では、図4に示すような入射角度依存特性及び波長依存特性を有する偏光分離面35aが用いられている。これは、入射角度(偏光分離面35aに入射するp偏光光またはs偏光光の光軸Oと偏光分離面35aとのなす角)が45度(実線)、30度(破線)のそれぞれの場合における特性を示している。図4から分かるように、p偏光光に対しては、入射角度が45度、30度のいずれの場合も広い波長域に渡って透過率が略0.9と安定した値になっている。また、s偏光光に対しては、広い波長域に渡って透過率が0となっている。したがって、入射角度に対する透過率の変動がほとんどないことが分かる。   Specifically, in this embodiment, a polarization separation surface 35a having incident angle dependency characteristics and wavelength dependency characteristics as shown in FIG. 4 is used. This is the case where the incident angle (the angle formed by the optical axis O of the p-polarized light or s-polarized light incident on the polarization separation surface 35a and the polarization separation surface 35a) is 45 degrees (solid line) and 30 degrees (dashed line). The characteristic in is shown. As can be seen from FIG. 4, with respect to p-polarized light, the transmittance is a stable value of approximately 0.9 over a wide wavelength range in both cases where the incident angle is 45 degrees and 30 degrees. For s-polarized light, the transmittance is 0 over a wide wavelength range. Therefore, it can be seen that there is almost no variation in transmittance with respect to the incident angle.

(比較例)
ここで、本発明の偏光分離面35aの入射角度依存特性及び波長依存特性を説明する比較例として、従来の構造、すなわち、誘電体多層膜により形成されたPBS(偏光ビームスプリッタ)の特性を図5のグラフに示す。
図5から分かるように、p偏光光に対しては、入射角度が45度(実線)の場合、透過率が略1.0であるが、入射角度が30度(破線)の場合、透過率の変動が激しく、入射させる波長帯域によっては透過率が0.8以下となってしまう。また、s偏光光に対しては、入射角度が45度の場合、透過率が略0であるが、入射角度が30度の場合、透過率の変動が激しく、入射させる波長帯域によっては透過率が0.1を越えてしまう。したがって、入射角度に対する透過率の変動があるため、安定した特性を得ることが困難である。
(Comparative example)
Here, as a comparative example for explaining the incident angle dependency characteristic and wavelength dependency characteristic of the polarization separation surface 35a of the present invention, the characteristic of a conventional structure, that is, a PBS (polarization beam splitter) formed of a dielectric multilayer film is illustrated. This is shown in the graph of FIG.
As can be seen from FIG. 5, for p-polarized light, the transmittance is approximately 1.0 when the incident angle is 45 degrees (solid line), but the transmittance when the incident angle is 30 degrees (dashed line). And the transmittance is 0.8 or less depending on the incident wavelength band. For s-polarized light, the transmittance is substantially 0 when the incident angle is 45 degrees, but when the incident angle is 30 degrees, the transmittance varies greatly, and the transmittance varies depending on the incident wavelength band. Exceeds 0.1. Therefore, since there is a variation in transmittance with respect to the incident angle, it is difficult to obtain stable characteristics.

本実施形態に係るプロジェクタ1及び照明装置10R、10G、10Bによれば、偏光変換光学素子33の偏光分離面35aが、無機材料からなるとともに、2次元のフォトニック結晶構造を有するため、従来の誘電体多層膜に比べ、極めて耐熱性に優れるとともに、光吸収をほとんど生じない。また、偏光分離面35aに入射する光の入射角度依存性を低減することができるので、R光用LED31Rから射出された光の光量を落とすことなく透過及び反射面36aに反射させることが可能となる。   According to the projector 1 and the illumination devices 10R, 10G, and 10B according to the present embodiment, the polarization separation surface 35a of the polarization conversion optical element 33 is made of an inorganic material and has a two-dimensional photonic crystal structure. Compared to a dielectric multilayer film, it is extremely excellent in heat resistance and hardly absorbs light. Further, since the incident angle dependency of the light incident on the polarization separation surface 35a can be reduced, it is possible to reflect the light emitted from the R light LED 31R to the transmission and reflection surface 36a without reducing the light amount. Become.

(プロジェクタの第2の実施形態)
次に、本発明に係る第2実施形態について、図6を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第1実施形態に係るプロジェクタ1と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係るプロジェクタにおいて、第2実施形態では、偏光変換光学素子50の構成において、第1実施形態と異なる。
(Second Embodiment of Projector)
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. In each embodiment described below, portions having the same configuration as those of the projector 1 according to the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
In the projector according to the present embodiment, the second embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the polarization conversion optical element 50.

偏光変換光学素子50は、偏光分離部51及び反射部52を有する中空の枠体60と、偏光分離面53a及び反射面54aが形成された各々の基板53,54とを備え、枠体60には、各々の基板53,54を保持可能な挿入孔60a,60bがそれぞれ形成されている。また、偏光分離部51及び反射部52は、枠体60に一体に形成されている。
また、挿入孔60a,60bは、光軸Oに対して45度傾斜して配されており、さらには、基板53,54と同等の大きさであるため、各基板53,54を保持可能となっている。
The polarization conversion optical element 50 includes a hollow frame 60 having a polarization separation part 51 and a reflection part 52, and respective substrates 53 and 54 on which a polarization separation surface 53a and a reflection surface 54a are formed. Are formed with insertion holes 60a and 60b that can hold the substrates 53 and 54, respectively. Further, the polarization separation unit 51 and the reflection unit 52 are formed integrally with the frame body 60.
In addition, the insertion holes 60a and 60b are arranged with an inclination of 45 degrees with respect to the optical axis O. Further, since the insertion holes 60a and 60b have the same size as the substrates 53 and 54, the substrates 53 and 54 can be held. It has become.

さらに、偏光分離面53aが形成された基板53は、図7に示すように、平板状のガラス基板55上に、第1実施形態と同様のリブ56が形成されている。また、反射面54aが形成された基板54は、平板状であり、光反射率の高い部材、例えば、アルミニウムや銀等の金属部材によって構成されている。   Furthermore, as shown in FIG. 7, the substrate 53 on which the polarization separation surface 53 a is formed has a rib 56 similar to that of the first embodiment formed on a flat glass substrate 55. Moreover, the board | substrate 54 with which the reflective surface 54a was formed is flat form, and is comprised by members with high light reflectivity, for example, metal members, such as aluminum and silver.

本実施形態に係るプロジェクタ及び照明装置10R、10G、10Bによれば、中空の枠体60に形成された挿入孔60a,60bに基板53,54を嵌め込むことにより、用途に応じた偏光分離部51及び反射部52に代えることができる。したがって、簡易な構成により、所望の偏光特性を有する偏光変換光学素子50を作製することができる。   According to the projector and the illuminating devices 10R, 10G, and 10B according to the present embodiment, by inserting the substrates 53 and 54 into the insertion holes 60a and 60b formed in the hollow frame 60, the polarization separation unit according to the application. 51 and the reflection part 52 can be substituted. Accordingly, the polarization conversion optical element 50 having desired polarization characteristics can be manufactured with a simple configuration.

(プロジェクタの第3の実施形態)
次に、本発明に係る第3実施形態について、図8を参照して説明する。
本実施形態に係るプロジェクタにおいて、第1実施形態と異なる点は、偏光変換光学素子70の偏光分離部71が三角プリズムからなっている点である。
(Third embodiment of projector)
Next, a third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.
The projector according to this embodiment is different from the first embodiment in that the polarization separation unit 71 of the polarization conversion optical element 70 is formed of a triangular prism.

偏光分離部71は、断面形状が直角二等辺三角形となっており、斜面71aに偏光分離面72が接着されている。なお、偏光分離面72は接着に限らず、直接形成されていても良い。また、偏光分離部71は、斜面71aが入射光の光軸Oに対して45度傾斜するように配されている。
また、反射部73も、偏光分離部71と同様に、三角プリズムからなっており、斜面73aに反射面74が形成されている。なお、本実施形態では、反射部73も三角プリズムからなる構成にしたが、反射部73は、第1実施形態と同様の立方体状の反射部36であっても良い。
The polarization separation unit 71 has a right-angled isosceles triangle in cross section, and the polarization separation surface 72 is bonded to the inclined surface 71a. The polarization separation surface 72 is not limited to adhesion, and may be formed directly. The polarization separation unit 71 is arranged such that the inclined surface 71a is inclined 45 degrees with respect to the optical axis O of the incident light.
Similarly to the polarization separation unit 71, the reflection unit 73 is also formed of a triangular prism, and a reflection surface 74 is formed on the inclined surface 73a. In the present embodiment, the reflecting portion 73 is also composed of a triangular prism. However, the reflecting portion 73 may be a cubic reflecting portion 36 similar to that in the first embodiment.

本実施形態に係るプロジェクタ及び照明装置10R、10G、10Bによれば、偏光分離部71の斜面に偏光分離面72を形成することで、偏光分離部71に入射した光を所望の範囲に抑えて反射面74に反射させることができる。また、入射する光をコリメートする効果を有しているので、光の利用効率を向上させることが可能となる。   According to the projector and the illuminating devices 10R, 10G, and 10B according to the present embodiment, by forming the polarization separation surface 72 on the slope of the polarization separation unit 71, the light incident on the polarization separation unit 71 can be suppressed to a desired range. It can be reflected on the reflecting surface 74. Moreover, since it has the effect of collimating incident light, it becomes possible to improve the light utilization efficiency.

なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、偏光変換光学素子33の偏光分離部35の入射端面35b側の光路上に、光束幅変換手段80を備えていても良い。光束幅変換手段80は、図9に示すように、R光用LED31Rと偏光分離部35との間に2枚のレンズで構成されており、R光用LED31Rから射出された光の光束幅を全体的に縮小させている。このような光束幅変換手段80を備えることにより、光束幅が広い場合においても、偏光分離部35側にのみR光用LED31Rから射出された光の光束が絞られて入射されるため、光の損失を抑え、光の利用効率を向上させることが可能となる。
なお、偏光変換光学素子33に代えて上述した偏光変換光学素子50,70を用いても同様の効果が得られる。また、光束幅変換手段80は、1枚のレンズ、あるいは、3枚以上のレンズにより構成されていても良い。また、シリンドリカルレンズを用いてX方向、または、Y方向のいずれか一方向にR光用LED31Rから射出された光の光束を縮小させる構成であっても良い。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, the light beam width converting means 80 may be provided on the optical path on the incident end face 35 b side of the polarization separation unit 35 of the polarization conversion optical element 33. As shown in FIG. 9, the light beam width conversion means 80 is composed of two lenses between the R light LED 31R and the polarization separation unit 35, and the light beam width of the light emitted from the R light LED 31R. Overall reduction. By providing such a light beam width conversion means 80, even when the light beam width is wide, the light beam emitted from the R light LED 31R is focused and incident only on the polarization separation unit 35 side. Loss can be suppressed and light utilization efficiency can be improved.
The same effect can be obtained by using the above-described polarization conversion optical elements 50 and 70 instead of the polarization conversion optical element 33. Further, the light beam width conversion means 80 may be constituted by one lens or three or more lenses. Moreover, the structure which reduces the light beam of the light inject | emitted from LED31R for R light in any one direction of a X direction or a Y direction using a cylindrical lens may be sufficient.

また、偏光変換光学素子33,50,70は、1/2波長板37が反射面36a,54a,74で反射された光の光路上に配される構成にしたが、これに代えて、偏光分離面35a,53a,72により透過した光の光路上に配される構成にしても良い。また、1/2波長板37が、無機材料からなっていても良く、例えば、偏光分離面35aと同様に、2次元のフォトニック結晶構造を有していても良い。この構成の場合、1/2波長板37の耐光性が向上するので、入射される光の強度が大きい場合においても、入射した偏光光を安定して所望の偏光光に変換させることが可能となる。
また、光源部11Rに1つの偏光変換光学素子33を備えた構成にしたが、光軸Oに垂直な方向にアレイ状に配列させた構成であっても良い。
さらに、反射面36a,54a,74としては、アルミニウムや銀等の金属部材としたが、これに限るものではなく、金属反射膜,誘電体多層膜,無機偏光板からなっていても良い。
The polarization conversion optical elements 33, 50, and 70 are configured such that the half-wave plate 37 is arranged on the optical path of the light reflected by the reflection surfaces 36a, 54a, and 74. A configuration may be adopted in which light is transmitted through the separation surfaces 35a, 53a, and 72 on the optical path. Further, the half-wave plate 37 may be made of an inorganic material, and may have, for example, a two-dimensional photonic crystal structure like the polarization separation surface 35a. In the case of this configuration, the light resistance of the half-wave plate 37 is improved, so that it is possible to stably convert the incident polarized light into desired polarized light even when the intensity of the incident light is large. Become.
In addition, although the light source unit 11R includes the single polarization conversion optical element 33, a configuration in which the light source unit 11R is arrayed in a direction perpendicular to the optical axis O may be employed.
Furthermore, although the reflecting surfaces 36a, 54a, 74 are made of metal members such as aluminum and silver, they are not limited to this and may be made of a metal reflecting film, a dielectric multilayer film, and an inorganic polarizing plate.

さらに、光源としてLEDを用いたが、メタルハライドランプ、キセノンランプ、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ等を用いても良い。これらのランプを用いる場合、プロジェクタ90の構成としては、図10に示すように、光源90aから射出された白色光に含まれる赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する第1のダイクロイックミラー91と、透過した赤色光を透過型液晶ライトバルブ20Rに入射させる反射ミラー92と、第1のダイクロイックミラー91において反射した青色光を透過し、緑色光を反射し透過型液晶ライトバルブ20Gに入射させる第2のダイクロイックミラー93と、透過した青色光を透過型液晶ライトバルブ20Bに入射させる反射ミラー94,95とを備えた構成になる。この構成では、上述した偏光変換光学素子33を光源90aと第1のダイクロイックミラー91との間に配置することにより、光利用効率を高めたプロジェクタ90を実現することが可能になる。なお、偏光変換光学素子33に代えて、偏光変換光学素子50または偏光変換光学素子70を用いても良い。   Furthermore, although an LED is used as the light source, a metal halide lamp, a xenon lamp, a high-pressure mercury lamp, a halogen lamp, or the like may be used. When these lamps are used, as shown in FIG. 10, the projector 90 has a first configuration that transmits red light contained in white light emitted from the light source 90a and reflects blue light and green light. The dichroic mirror 91, the reflection mirror 92 that causes the transmitted red light to enter the transmissive liquid crystal light valve 20R, the blue light reflected by the first dichroic mirror 91, the green light is reflected, and the transmissive liquid crystal light valve The second dichroic mirror 93 that is incident on 20G and the reflection mirrors 94 and 95 that allow the transmitted blue light to enter the transmissive liquid crystal light valve 20B are provided. In this configuration, by arranging the above-described polarization conversion optical element 33 between the light source 90a and the first dichroic mirror 91, it is possible to realize the projector 90 with improved light utilization efficiency. Instead of the polarization conversion optical element 33, the polarization conversion optical element 50 or the polarization conversion optical element 70 may be used.

また、上述した各実施形態では、空間光変調装置として透過型の液晶表示装置を用いたが、反射型の液晶表示装置、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD、登録商標)等を用いることができる。また、投射装置として投射レンズ41を用いたが、複数のミラーを組み合わせてミラー投射方式を用いることも可能である。また、照明装置からロッドインテグレータを省いた構成としても良い。また、本発明の画像表示装置は、上述したプロジェクタ等の投射型表示装置以外の、直視型表示装置にも適用することが可能である。   In each of the above-described embodiments, a transmissive liquid crystal display device is used as the spatial light modulator, but a reflective liquid crystal display device, a digital micromirror device (DMD, registered trademark), or the like can be used. Moreover, although the projection lens 41 was used as a projection apparatus, it is also possible to use a mirror projection system combining several mirrors. Moreover, it is good also as a structure which excluded the rod integrator from the illuminating device. The image display device of the present invention can also be applied to a direct-view display device other than the projection display device such as the projector described above.

本発明の第1実施形態に係るプロジェクタを示す概略図である。1 is a schematic diagram showing a projector according to a first embodiment of the invention. 図1の照明装置の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the illuminating device of FIG. 図1の偏光分離面を説明する図である。It is a figure explaining the polarization splitting surface of FIG. 図1の偏光分離面の透過率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the transmittance | permeability characteristic of the polarization splitting surface of FIG. 従来の偏光分離面の透過率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the transmittance | permeability characteristic of the conventional polarization splitting surface. 本発明の第2実施形態に係るプロジェクタの偏光変換光学素子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the polarization conversion optical element of the projector which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図6の偏光変換光学素子の偏光分離面が形成された基板を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the board | substrate with which the polarization separation surface of the polarization conversion optical element of FIG. 6 was formed. 本発明の第3実施形態に係るプロジェクタの偏光変換光学素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the polarization conversion optical element of the projector which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の各実施形態に係るプロジェクタの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the projector which concerns on each embodiment of this invention. 本発明のプロジェクタの変形例を示す概略図である。It is the schematic which shows the modification of the projector of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1,90…プロジェクタ、10R…R光用照明装置(照明装置)、10G…G光用照明装置(照明装置)、10B…B光用照明装置(照明装置)、20R,20G,20B…透過型液晶ライトバルブ(空間光変調装置)、31R…R光用LED(光源)、31G…G光用LED(光源)、31B…B光用LED(光源)、33,50,70…偏光変換光学素子、35a…偏光分離面、35…偏光分離部、36a…反射面、36…反射部、37…1/2波長板、41…投射レンズ(投射装置)、60…枠体、53,54…基板、60a,60b…挿入孔、71…偏光分離部(プリズム)、70a…斜面、80…光束幅変換手段

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,90 ... Projector, 10R ... R light illumination device (illumination device), 10G ... G light illumination device (illumination device), 10B ... B light illumination device (illumination device), 20R, 20G, 20B ... Transmission type Liquid crystal light valve (spatial light modulation device), 31R ... LED for R light (light source), 31G ... LED for G light (light source), 31B ... LED for B light (light source), 33, 50, 70 ... Polarization conversion optical element 35a ... Polarization separation surface, 35 ... Polarization separation portion, 36a ... Reflection surface, 36 ... Reflection portion, 37 ... Half-wave plate, 41 ... Projection lens (projection device), 60 ... Frame, 53, 54 ... Substrate , 60a, 60b ... insertion hole, 71 ... polarization separation part (prism), 70a ... slope, 80 ... beam width conversion means

Claims (7)

光源から射出された射出光を分離するとともに、前記射出光のうち特定の振動方向の偏光光を透過させ、前記特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光を反射させる偏光分離面を有する偏光分離部と、
該偏光分離面により反射した偏光成分を、前記偏光分離面により透過した偏光光と略平行な方向へ反射させる反射面を有する反射部と、
前記特定の振動方向の偏光光または前記他の振動方向の偏光光の光路上に設けられた1/2波長板とを備え、
前記偏光分離面が、無機材料からなるとともに、2次元のフォトニック結晶構造を有することを特徴とする偏光変換光学素子。
A polarization separation surface that separates the emitted light emitted from the light source, transmits polarized light in a specific vibration direction of the emitted light, and reflects polarized light in another vibration direction different from the specific vibration direction. A polarization separation unit,
A reflecting portion having a reflecting surface that reflects the polarization component reflected by the polarization separating surface in a direction substantially parallel to the polarized light transmitted by the polarization separating surface;
A half-wave plate provided on the optical path of the polarized light in the specific vibration direction or the polarized light in the other vibration direction,
The polarization conversion optical element, wherein the polarization separation surface is made of an inorganic material and has a two-dimensional photonic crystal structure.
前記1/2波長板が、無機材料からなることを特徴とする請求項1に記載の偏光変換光学素子。   The polarization conversion optical element according to claim 1, wherein the half-wave plate is made of an inorganic material. 前記偏光分離面が形成された基板と、
前記反射面が形成された基板と、
前記各々の基板を着脱可能に保持する枠体とを備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の偏光変換光学素子。
A substrate on which the polarization separation surface is formed;
A substrate on which the reflective surface is formed;
The polarization conversion optical element according to claim 1, further comprising a frame that detachably holds each of the substrates.
前記偏光分離部が三角プリズムからなり、
前記偏光分離面が前記三角プリズムの斜面に形成されているとともに、前記斜面が入射光の光軸に対して45度傾斜して配されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の偏光変換光学素子。
The polarization separation unit is composed of a triangular prism,
3. The polarized light separation surface is formed on the inclined surface of the triangular prism, and the inclined surface is inclined by 45 degrees with respect to the optical axis of incident light. The polarization conversion optical element described.
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の偏光変換光学素子と、
該偏光変換光学素子に光を射出する光源とを備えることを特徴とする照明装置。
The polarization conversion optical element according to any one of claims 1 to 4,
An illumination device comprising: a light source that emits light to the polarization conversion optical element.
前記偏光変換光学素子の入射端面側の光路上に、光束幅変換手段を備えることを特徴とする請求項5に記載の照明装置。   The illumination apparatus according to claim 5, further comprising a light beam width conversion unit on an optical path on an incident end face side of the polarization conversion optical element. 請求項5または請求項6に記載の照明装置と、
該照明装置から射出された光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、
該空間光変調装置により変調された光を投射する投射装置とを備えることを特徴とするプロジェクタ。
The lighting device according to claim 5 or 6,
A spatial light modulation device that modulates light emitted from the illumination device in accordance with an image signal;
A projector comprising: a projection device that projects light modulated by the spatial light modulation device.
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