JP5573025B2 - Illumination optical system and projector apparatus using the illumination optical system - Google Patents
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Description
本発明は、照明光学系及びこの照明光学系を用いたプロジェクタ装置に関する。 The present invention relates to an illumination optical system and a projector apparatus using the illumination optical system.
液晶デバイス(LCD,LCOS)やDMD等の表示素子をライトバルブとして用い、その表示画像を投影光学系によりスクリーン等に拡大投影するプロジェクタ装置を小型化するために、表示素子に照明光を照射するための光源には、高輝度白色LEDが用いられる。この高輝度白色LEDは、一般的に青色LEDと、この青色LEDの前面に配置されたYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系の蛍光体層とで実現されていて、蛍光体層は青色LEDの光の一部を吸収して黄色成分の光を発生する。(例えば、特許文献1参照)。 A display element such as a liquid crystal device (LCD, LCOS) or DMD is used as a light valve, and illumination light is irradiated to the display element in order to reduce the size of a projector apparatus that enlarges and projects the display image onto a screen or the like by a projection optical system. For this purpose, a high-intensity white LED is used. This high-intensity white LED is generally realized by a blue LED and a YAG (yttrium, aluminum, garnet) -based phosphor layer disposed in front of the blue LED, and the phosphor layer is a blue LED. Absorbs part of the light and generates yellow component light. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、青色LEDの前面に蛍光体層を設けると、この青色LEDから放射する光の方向(発射角度)によって光が透過する蛍光体層内の距離が異なることになり、この白色LEDから得られる白色光の色温度にムラができてしまい、結果としてプロジェクター画面内で色温度が不均一になってしまうという課題があった。 However, when the phosphor layer is provided on the front surface of the blue LED, the distance in the phosphor layer through which the light is transmitted differs depending on the direction of light emitted from the blue LED (emission angle). There has been a problem that the color temperature of the white light becomes uneven, and as a result, the color temperature becomes non-uniform in the projector screen.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、表示素子に照射される照明光(白色光)の色温度を均一にした照明光学系及びこの照明光学系を用いたプロジェクタ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and provides an illumination optical system in which the color temperature of illumination light (white light) irradiated on a display element is made uniform, and a projector apparatus using the illumination optical system. The purpose is to do.
前記課題を解決するために、本発明に係る照明光学系は、光源からの光を略平行光に集光して被照明部材に照射する集光光学系と、この集光光学系と前記被照明部材との間の略平行光が通過する光路上に配置され、透過する光の色温度を変化させる色温度変換部材と、集光光学系と被照明部材との間に配置され、被照明部材に照射される光の偏光方向を揃える偏光変換素子と、を有し、偏光変換素子は、集光光学系からの光が入射する入射面と、偏光方向が揃えられ光が射出する射出面と、を有し、入射面から入射した光のうち、所定の偏光成分の光、及び、所定の偏光成分とは異なる偏光成分の光が所定の偏光成分に変換された光の少なくとも一部が重ならないように射出面から射出するように構成され、色温度変換部材は、入射面に取り付けられ、この入射面に入射する光源からの光は色温度変換部材で色温度が変化して、入射面に入射する光の幅に比べて幅が広い状態で射出面から射出し、色温度変換部材の面積は、射出面から射出した光が照射される被照明部材の面積よりも小さいことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an illumination optical system according to the present invention includes a condensing optical system that condenses light from a light source into substantially parallel light and irradiates an illuminated member, and A color temperature conversion member that is arranged on an optical path through which substantially parallel light passes between the illumination member and the color temperature of the transmitted light, and is arranged between the condensing optical system and the illumination target member, and is illuminated possess a polarization conversion element to align the polarization directions of light irradiated to a member, the exit surface polarization conversion element, an incident surface which light from the focusing optical system is incident, in which the polarization directions are aligned light emitted And at least part of the light having a predetermined polarization component and the light having a polarization component different from the predetermined polarization component converted into the predetermined polarization component among the light incident from the incident surface. It is configured to emit from the exit surface so that it does not overlap, and the color temperature conversion member is attached to the entrance surface. The light from the light source incident on the incident surface is changed in color temperature by the color temperature conversion member, and is emitted from the emission surface in a state where the width is wider than the width of the light incident on the incident surface. The area of the conversion member is smaller than the area of the illuminated member to which the light emitted from the emission surface is irradiated.
このような照明光学系において、偏光変換素子は、入射面と、入射面から入射した光のうち、P偏光成分の光を透過し、S偏光成分の光を反射する第1の偏光分離面と、射出面の一部分であって、第1の偏光分離面を透過したP偏光成分の光を射出する第1の射出面と、第1の偏光分離面で反射したS偏光成分の光を、P偏光成分の光の射出方向と略同一方向に反射する第2の偏光分離面と、射出面のうち、第1の射出面以外の部分であって、第2の偏光分離面で反射したS偏光成分の光を射出する第2の射出面と、第1の射出面から射出したP偏光成分の光、若しくは、第2の射出面から射出したS偏光成分の光のいずれか一方の偏光面を90°回転させる回転面と、を有することが好ましい。 In such an illumination optical system, the polarization conversion element includes: an incident surface; and a first polarization separation surface that transmits P-polarized component light and reflects S-polarized component light out of light incident from the incident surface; A first exit surface that is a part of the exit surface and emits P-polarized component light that has been transmitted through the first polarization separation surface, and S-polarized component light that is reflected by the first polarization separation surface A second polarization separation surface that reflects in the substantially same direction as the light emission direction of the polarization component light, and S-polarized light that is a portion of the emission surface other than the first emission surface and reflected by the second polarization separation surface The second emission surface that emits the component light and the polarization plane of either the P-polarized component light emitted from the first emission surface or the S-polarized component light emitted from the second emission surface It is preferable to have a rotating surface that rotates 90 °.
また、このような偏光変換素子は、入射面、第1の偏光分離面、第2の偏光分離面、第1の射出面及び第2の射出面を有する偏光分離素子と、回転面を有する半波長板と、を有することが好ましい。 In addition, such a polarization conversion element includes a polarization separation element having an incident surface, a first polarization separation surface, a second polarization separation surface, a first exit surface, and a second exit surface, and a half surface having a rotation surface. It is preferable to have a wave plate.
また、このような照明光学系は、集光光学系と偏光変換素子との間に絞りを有することが好ましい。 Such an illumination optical system preferably has a stop between the condensing optical system and the polarization conversion element.
また、このような照明光学系は、偏光分離面を有し、集光光学系と被照明部材との間の光路上に配置されて、光を偏光分離面で透過若しくは反射させて被照明部材に照射する偏光ビームスプリッタを有することが好ましい。 Further, such an illumination optical system has a polarization separation surface, and is disposed on an optical path between the condensing optical system and the illumination target member, and transmits or reflects light on the polarization separation surface to be illuminated member. It is preferable to have a polarizing beam splitter that irradiates the light beam.
また、このような照明光学系において、集光光学系は、集光レンズ群であることが好ましい。あるいは、集光光学系は、集光ミラーであることが好ましい。 In such an illumination optical system, the condensing optical system is preferably a condensing lens group. Alternatively, the condensing optical system is preferably a condensing mirror.
また、本発明に係るプロジェクタ装置は、光源と、被照明部材である表示素子と、光源の光を表示素子に照射する上述の照明光学系のいずれかと、表示素子で反射した光もしくはこの表示素子を透過した光を集光して表示素子の像を投影する投影レンズ群と、を有する。 In addition, a projector device according to the present invention includes a light source, a display element that is a member to be illuminated, one of the above-described illumination optical systems that irradiates the display element with light from the light source, and light reflected by the display element or the display element. And a projection lens group that projects the image of the display element by condensing the light transmitted through.
このようなプロジェクタ装置において、光源は青色成分の光を放射するLED光源であり、色温度変換部材は、この青色成分の光の一部を吸収して黄色成分の光を放射し、残りを透過させる蛍光体であることが好ましい。
また、このようなプロジェクタ装置において、集光光学系は、青色成分の光に基づいて光学性能が設計されていることが好ましい。
In such a projector device, the light source is an LED light source that emits blue component light, and the color temperature conversion member absorbs part of the blue component light and emits yellow component light, and transmits the rest. The phosphor is preferably made to be a phosphor.
In such a projector apparatus, it is preferable that the condensing optical system is designed with optical performance based on blue component light.
また、このようなプロジェクタ装置において、表示素子は液晶素子であることが好ましい。 In such a projector device, the display element is preferably a liquid crystal element.
本発明に係る照明光学系及びこの照明光学系を用いたプロジェクタ装置を以上のように構成すると、表示素子に照射される照明光(白色光)の色温度を均一にすることができる。 When the illumination optical system according to the present invention and the projector device using the illumination optical system are configured as described above, the color temperature of illumination light (white light) irradiated on the display element can be made uniform.
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
まず、図1を用いて第1の実施形態に係る照明光学系を有するプロジェクタ装置の構成について説明する。このプロジェクタ装置10は、青色成分の光(以下「青色光」と呼ぶ)を放射する単色LEDで構成され、この青色光を照明光として放射する光源1と、この光源1から放射された青色光を白色光に変換して被照明部材である反射型の表示素子5(例えば、LCOS(シリコン基板の上に液晶を形成した反射型の液晶表示パネル))に照射する照明光学系11と、この表示素子5で反射した光の像を実像として投影面(スクリーン等)に拡大投影する投影光学系12と、から構成される。
[First Embodiment]
First, the configuration of a projector apparatus having an illumination optical system according to the first embodiment will be described with reference to FIG. The
照明光学系11は、光源1と表示素子5との間に設けられており、光源1側から順に、集光光学系の一実施形態である集光レンズ群2と、上述のYAG系の蛍光体(以下、「黄色蛍光体」と呼ぶ)からなる色温度変換部材3と、偏光ビームスプリッタ4と、が光軸上にこの順で並んで配置されている。また、投影光学系12は、照明光学系11と偏光ビームスプリッタ4を共用し、表示素子5側から、この偏光ビームスプリッタ4と、投影レンズ群6と、がこの順で光軸上に並んで配置されている。なお、光源1は、青色光を放射する発光部(例えば、LEDチップ)1aと、透明な部材で構成されてこの発光部1aを覆って保護するカバー1bとから構成される。また、色温度変換部材3は、偏光ビームスプリッタ4の光源1側の面に、黄色蛍光体を塗布して構成している。偏光ビームスプリッタ4の光源1側の面は、光軸に略直交する面であり、このような光学部材の面に塗布して蛍光体層とすることにより、この色温度変換部材3を簡単に構成することができる。
The illumination
このような構成のプロジェクタ装置10において、光源1の発光部1aから放射された照明光(青色光)は、集光レンズ群2で集光されて略平行光に変換された後、色温度変換部材3に入射する。この色温度変換部材3は、入射した青色光の一部を吸収して黄色成分の光(黄色光)を放射し、残りを透過させることにより白色光に変換するものである。そのため、色温度変換部材3に入射した青色光は白色光に変換されて射出し、さらに、偏光ビームスプリッタ4に入射する。そして、この偏光ビームスプリッタ4に入射した白色光のうち、P偏光成分の光は偏光分離面4aを透過してこの偏光ビームスプリッタ4から外部に放射され、S偏光成分の光は偏光分離面4aで反射して表示素子5の表示面5aに照射される。
In the
本実施の形態に係る表示素子5は、シリコン基板とガラス基板との間に液晶を介在させた液晶パネル(LCOS)であり、シリコン基板上にはTFT等のスイッチング素子や電極が画素の各サブピクセルに対応して設けられている。また、シリコン基板の最表面には光を反射させるアルミ層が形成されている。そして、透明電極が形成されたガラス基板との間に介在する液晶層を電気的に駆動して映像を表示させることができる。不図示の駆動回路から入力される映像信号のレベルに基づいて表示素子5の各画素に設けられた電極への電圧の印加を制御することにより、映像信号のレベルに応じて表示素子5の各電極に電圧が印加されると、液晶層の液晶分子の配列が変化してこの液晶層が位相板の役目を果たすようになる。その結果、電圧印加状態に応じた映像パターンが表示素子5に形成され、空間光変調が行われる。すなわち、表示素子5のガラス基板側から入射したS偏光成分の光は、シリコン基板側の反射面(アルミ層)で反射されて再びガラス基板から射出されるが、その間に白画素部に入射したS偏光成分の光は偏光方向が90°回転されてP偏光成分の光に変調(偏光変換)される。一方、黒画素部に入射したS偏光成分の光は偏光状態が変化せず、S偏光成分のまま射出される。なお、表示素子5は、カラーフィルタを備えたカラー表示のLCOSを用いることで、カラー画像の表示が可能になる。 The display element 5 according to the present embodiment is a liquid crystal panel (LCOS) in which a liquid crystal is interposed between a silicon substrate and a glass substrate, and switching elements such as TFTs and electrodes are provided on each of the sub-pixels on the silicon substrate. It is provided corresponding to the pixel. An aluminum layer that reflects light is formed on the outermost surface of the silicon substrate. Then, the liquid crystal layer interposed between the transparent electrode and the glass substrate can be electrically driven to display an image. By controlling the application of voltage to the electrodes provided in each pixel of the display element 5 based on the level of the video signal input from a drive circuit (not shown), each of the display elements 5 is controlled according to the level of the video signal. When a voltage is applied to the electrodes, the arrangement of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer changes, and this liquid crystal layer serves as a phase plate. As a result, a video pattern corresponding to the voltage application state is formed on the display element 5, and spatial light modulation is performed. That is, the S-polarized component light incident from the glass substrate side of the display element 5 is reflected by the reflecting surface (aluminum layer) on the silicon substrate side and is emitted from the glass substrate again, but is incident on the white pixel portion in the meantime. The polarization direction of the S-polarized light component is rotated by 90 ° and modulated (polarized light) into the P-polarized light component. On the other hand, the light of the S-polarized component incident on the black pixel portion is emitted as the S-polarized component without changing the polarization state. The display element 5 can display a color image by using a color display LCOS provided with a color filter.
そして、この表示素子5の表示面5aで反射した光は、再び偏光ビームスプリッタ4に入射する。ここで、表示素子5の黒画素部を透過したS偏光成分の光のほとんどは、偏光分離面4aで反射されて光源1側へと戻る。一方、表示素子5の白画素部で変調されて射出されたP偏光成分の光は偏光分離面4aを透過した後この偏光ビームスプリッタ4から射出され、投影レンズ群6により不図示のスクリーンに投影される。その結果、表示素子5に表示された画像の拡大画像がスクリーン上に投影される。
Then, the light reflected by the
このように、光源1から放射された青色光を白色光に変換するための色温度変換部材3を、照明光が略平行光になるところ、すなわち、照明光(青色光)が入射する偏光ビームスプリッタ4の光源1側の面に配置することにより、青色光が平行光のままこの色温度変換部材3をその厚さ方向に透過するため、この色温度変換部材3内を透過する青色光の透過距離が均一になり、そのため、この色温度変換部材3から射出される白色光の色温度を均一にすることができる。また、光源1から放射された光を屈折力により集光する集光レンズ群2においては、その光学性能を単色の光(青色光)に基づいて設計をすることができるため、収差(特に色収差等)に対する考慮が少なくなり設計の自由度が向上する。なお、以上の説明においては、偏光ビームスプリッタ4の入射側の面に色温度変換部材3を配置した場合について説明したが、この偏光ビームスプリッタ4の表示素子5側の面に配置する(黄色蛍光体を塗布する)ことも可能である。あるいは、偏光ビームスプリッタ4とは独立した光学素子として色温度変換部材3を構成することも可能である(例えば、透明な平行平板状の光学部材の面に黄色蛍光体を塗布して構成する)。この場合も、この色温度変換部材3は、照明光学系11内の、集光レンズ群2と表示素子5との間であって、照明光が略平行光の状態にある光路上に配置することにより、この色温度変換部材3から射出される白色光の色温度を均一にすることができる。
As described above, the color
なお、表示素子5は、P偏光成分の光で照明して白画素部で空間光変調されたS偏光成分の光を投影レンズ群6で投影するように構成することも可能である。このような構成の場合、偏光ビームスプリッタ4に対して、表示素子5は、照明光が偏光分離面4aを透過して射出する面側に配置され、また、投影光学系6は、この表示素子5で反射された光が偏光分離面4aで反射されて射出される面側に配置される。
The display element 5 can also be configured to project the S-polarized component light, which is illuminated with the P-polarized component light and spatially modulated by the white pixel portion, with the projection lens group 6. In the case of such a configuration, the display element 5 is disposed on the surface side where the illumination light passes through the
[第2の実施形態]
次に、図2を用いて第2の実施形態に係る照明光学系を有するプロジェクタ装置の構成について説明する。このプロジェクタ装置110も、青色の照明光を放射する光源101と、この光源101から射出した青色光を白色光に変換して反射型の表示素子105に照射する照明光学系111と、この表示素子105で反射した光の像を実像として投影面(スクリーン等)に拡大投影する投影光学系112と、から構成される。
[Second Embodiment]
Next, the configuration of the projector apparatus having the illumination optical system according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The
照明光学系111は、光源101側から順に、集光光学系の一実施形態である集光レンズ群102と、絞り120と、黄色蛍光体からなる色温度変換部材103と、偏光変換素子121と、偏光ビームスプリッタ104と、が光軸上にこの順で並んで配置されている。また、投影光学系112は、照明光学系111と偏光ビームスプリッタ104を共用し、表示素子105側から、この偏光ビームスプリッタ104と、投影レンズ群106と、がこの順で光軸上に並んで配置されている。上述の第1の実施形態に係る照明光学系11では、光源1から放射されて色温度変換部材3で白色光に変換された照明光は、偏光ビームスプリッタ4を介して表示素子5に照射されるが、この表示素子5に照射される光は、白色光のうち、偏光ビームスプリッタ4の偏光分離面4aで反射されるS偏光成分の光だけである。そのため、光源1から放射される照明光の利用効率が低くなる。そこで、この第2の実施形態に係る照明光学系111では、偏光変換素子121を設け、照明光をS偏光成分の光に揃えている。
The illumination
この偏光変換素子121は、偏光分離素子122と半波長板123とから構成されている。偏光分離素子122は、絞り120の開口と略同一大きさを有し、照明光が垂直に入射する入射面122aと、この入射面122aの略中心部(光軸と交わる点)から、この入射面122aに対して45度の角度でV字状に延びる2枚の第1の偏光分離面122bと、この第1の偏光分離面122bの各々と略平行に配置された2枚の第2の偏光分離面122cと、入射面122aと略同一大きさで、この入射面122aと位置整合されて略平行に配置された第1の射出面122dと、第1の射出面122dの上下に略同一面上に並んで配置された2枚の第2の射出面122eと、を有して構成され、第1の射出面122dの表示素子105側には、この第1の射出面122dと略同一形状を有する半波長板123が取り付けられている。ここで、半波長板123は、透過する光の偏光面を90°回転させる回転面としての機能を有している。また、この照明光学系111において、色温度変換部材103は、偏光分離素子122の入射面122aと略同一大きさを有し、この入射面122aの光源101側の面に設けられている(黄色蛍光体が入射面122aに塗布されている)。
The
このような構成のプロジェクタ装置110において、光源101から放射された青色光は、集光レンズ群102で略平行光に変換され、色温度変換部材103に入射し、白色光に変換されて、入射面122aから偏光分離素子122に入射する。なお、偏光分離素子122の光源101側には絞り120が設けられているため、入射面122a上に設けられた色温度変換部材103以外には照明光(青色光)は入射しない。そして、この入射面122aから入射した白色光は、上下に分かれて2枚の第1の偏光分離面122bに入射し、この白色光のうち、P偏光成分の光のほとんどは第1の偏光分離面122bを透過し、S偏光成分の光のほとんどはこの第1の偏光分離面122bで光軸と略垂直方向に反射される。そして、第1の偏光分離面122bを透過したP偏光成分の光は略平行光のまま第1の射出面122dから半波長板123に入射し、この半波長板123により偏光面が90°回転させられてS偏光成分の光として射出される。一方、第1の偏光分離面122bで反射されたS偏光成分の光は、さらに第2の偏光分離面122cで反射されて光軸と略平行な光となり、第2の射出面122eから射出される。すなわち、この偏光変換素子121に入射した白色光は、そのほとんどがS偏光成分の光で構成される白色の平行光として射出される。そのため、偏光ビームスプリッタ104に入射した白色光は、そのほとんどが偏光分離面104aで反射されて表示素子105の表示面105aに照射される。そして、表示素子105の表示面105aで空間光変調がされた光のうち、白画素部を透過したしたP偏光成分の光は、偏光分離面104aを透過した後この偏光ビームスプリッタ104から射出され、投影レンズ群106により不図示のスクリーンに投影される。
In the
このように、プロジェクタ装置110を構成する照明光学系111に偏光変換素子121を設け、光源101から射出した照明光をS偏光成分とP偏光成分の光に分離させて、S偏光成分の光はそのまま射出させ、P偏光成分の光はS偏光成分の光に変換することにより、偏光ビームスプリッタ104の偏光分離面104aを透過して表示素子105に照射されない光を少なくして、照明光の利用効率を高めることができる。これにより、輝度の小さい光源101を用いても明るい画像を投影することができ、光源101で消費される電力を少なくすることができる。また、光源101から放射される光の利用効率を高めることにより、このプロジェクタ装置110の発熱を抑えることができ、このプロジェクタ装置110の小型化が可能となる。
As described above, the
また、第1の実施形態と同様に、光源101から放射された青色光を白色光に変換するための色温度変換部材103を、照明光が略平行光になるところ、すなわち、偏光変換素子121の入射面122aの光源101側に配置することにより、この色温度変換部材103から射出される白色光の色温度を均一にすることができる。また、光源101から放射された光を屈折力により集光する集光レンズ群102においては、その光学性能を単色の光(青色光)に基づいて設計をすることができるため、収差(特に色収差等)に対する考慮が少なくなり設計の自由度が向上する
Similarly to the first embodiment, the color
さらに、第1の実施形態と同様に、色温度変換部材103を配置する位置は、偏光変換素子121の入射面122aに限定されることはない。例えば、図3に示すプロジェクタ装置110′に用いられている照明光学系111′のように、色温度変換部材103′を偏光ビームスプリッタ104の照明光(青色光)が入射する面に配置することも可能である。上述のように、偏光変換素子121から射出されるS偏光成分の光は略平行光であるため、この色温度変換部材103′を透過して射出される白色光の色温度を均一にすることができる。この場合、偏光変換素子121を透過する照明光は青色光であるため、第1及び第2の偏光分離面122b,122cの光学性能を単色の光(青色光)に基づいて設計をすることができ、設計の自由度が向上する。ここで、図3に示すプロジェクタ装置110′において、図2に示すプロジェクタ装置110と同一の機能を有する構成部材については同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
Furthermore, as in the first embodiment, the position where the color
ところで、上述の第1の実施形態でも説明したとおり、表示素子105は、P偏光成分の光で照明して白画素部で空間光変調されたS偏光成分の光を投影レンズ群106で投影するように構成することも可能であり、このような構成における偏光ビームスプリッタ104、表示素子105及び投影レンズ群106の配置は第1の実施形態での説明と同様である。また、この場合、偏光変換素子121を構成する半波長板123は、偏光分離素子122の第2の射出面122eに取り付けられ、この第2の射出面122eから射出するS偏光成分の光をP偏光成分の光に変換するように構成される。
By the way, as described in the first embodiment, the
なお、以上の第1及び第2の実施形態に係る照明光学系11,111,111′において、光源1,101から放射された青色光を略平行光に変換する集光光学系として集光レンズ群2,102を用いた場合について説明したが、放物面形状の反射面を有する集光ミラーを用いることも可能である。この場合、放物面の焦点上に光源1,101を配置することにより、略平行光を得ることができる。また、以上の説明においては、表示素子5,105として反射型の液晶素子であるLCOS(Liquid Crystal on Silicon)を例に説明したが、本発明がこの表示素子に限定されることはなく、反射型の表示素子としてはDMD(Digital Mirror Device)を用いることもできるし、透過型の液晶素子であるLCD(Liquid Crystal Display)に適用することも可能である。
In the illumination
1,101 光源 2,102 集光レンズ群(集光光学系)
3,103,103′ 色温度変換部材 4,104 偏光ビームスプリッタ
5,105 表示素子(被照明部材) 6,106 投影レンズ群
10,110,110′ プロジェクタ装置 120 絞り
121 偏光変換素子 122 偏光分離素子
122a 入射面 122b 第1の偏光分離面 122c 第2の偏光分離面
122d 第1の射出面 122e 第2の射出面 123 半波長板
1,101 Light source 2,102 Condensing lens group (condensing optical system)
3, 103, 103 'Color
Claims (11)
前記集光光学系と前記被照明部材との間の前記略平行光が通過する光路上に配置され、透過する光の色温度を変化させる色温度変換部材と、
前記集光光学系と前記被照明部材との間に配置され、前記被照明部材に照射される前記光の偏光方向を揃える偏光変換素子と、を有し、
前記偏光変換素子は、前記集光光学系からの光が入射する入射面と、偏光方向が揃えられ光が射出する射出面と、を有し、前記入射面から入射した前記光のうち、所定の偏光成分の光、及び、前記所定の偏光成分とは異なる偏光成分の光が前記所定の偏光成分に変換された光の少なくとも一部が重ならないように前記射出面から射出するように構成され、
前記色温度変換部材は、前記入射面に取り付けられ、前記入射面に入射する光源からの光は前記色温度変換部材で色温度が変化して、前記入射面に入射する光の幅に比べて幅が広い状態で前記射出面から射出し、
前記色温度変換部材の面積は、前記射出面から射出した光が照射される前記被照明部材の面積よりも小さいことを特徴とする照明光学系。 A condensing optical system for condensing the light from the light source into substantially parallel light and irradiating the illuminated member;
A color temperature conversion member that is disposed on an optical path through which the substantially parallel light passes between the condensing optical system and the illumination target member, and changes a color temperature of the transmitted light;
A polarization conversion element that is disposed between the condensing optical system and the illuminated member and aligns the polarization direction of the light irradiated on the illuminated member;
The polarization conversion element has an incident surface on which light from the condensing optical system is incident, and an exit surface on which the polarization direction is aligned, and the light is emitted. The polarization component light and the polarization component light different from the predetermined polarization component are emitted from the exit surface so that at least part of the light converted into the predetermined polarization component does not overlap. ,
The color temperature conversion member is attached to the incident surface, and the light from the light source incident on the incident surface changes in color temperature at the color temperature conversion member, compared to the width of the light incident on the incident surface. Injecting from the exit surface in a wide state,
An illumination optical system, wherein an area of the color temperature conversion member is smaller than an area of the illumination target member irradiated with light emitted from the emission surface.
前記入射面と、
前記入射面から入射した前記光のうち、P偏光成分の光を透過し、S偏光成分の光を反射する第1の偏光分離面と、
前記射出面の一部分であって、前記第1の偏光分離面を透過した前記P偏光成分の光を射出する第1の射出面と、
前記第1の偏光分離面で反射した前記S偏光成分の光を、前記P偏光成分の光の射出方向と略同一方向に反射する第2の偏光分離面と、
前記射出面のうち、前記第1の射出面以外の部分であって、前記第2の偏光分離面で反射した前記S偏光成分の光を射出する第2の射出面と、
前記第1の射出面から射出した前記P偏光成分の光、若しくは、前記第2の射出面から射出した前記S偏光成分の光のいずれか一方の偏光面を90°回転させる回転面と、を有する請求項1に記載の照明光学系。 The polarization conversion element is:
The incident surface;
Of the light incident from the incident surface, a first polarization separation surface that transmits P-polarized component light and reflects S-polarized component light;
A first exit surface that is part of the exit surface and that emits light of the P-polarized component that has passed through the first polarization separation surface;
A second polarization separation surface that reflects the light of the S polarization component reflected by the first polarization separation surface in substantially the same direction as the light emission direction of the P polarization component;
Of the exit surface, a portion other than the first exit surface, the second exit surface for emitting the light of the S-polarized component reflected by the second polarization separation surface,
A rotating surface that rotates the polarization plane of either the P-polarized light component emitted from the first exit surface or the S-polarized component light exited from the second exit surface by 90 °. The illumination optical system according to claim 1.
前記入射面、前記第1の偏光分離面、前記第2の偏光分離面、前記第1の射出面及び前記第2の射出面を有する偏光分離素子と、
前記回転面を有する半波長板と、を有する請求項2に記載の照明光学系。 The polarization conversion element is:
A polarization separation element having the entrance surface, the first polarization separation surface, the second polarization separation surface, the first exit surface, and the second exit surface;
The illumination optical system according to claim 2, further comprising a half-wave plate having the rotation surface.
被照明部材である表示素子と、
前記光源の光を前記表示素子に照射する請求項1〜7のいずれか一項に記載の照明光学系と、
前記表示素子で反射した前記光もしくは前記表示素子を透過した前記光を集光して前記表示素子の像を投影する投影レンズ群と、を有するプロジェクタ装置。 A light source;
A display element that is an illuminated member;
The illumination optical system according to any one of claims 1 to 7, wherein the display element is irradiated with light from the light source;
And a projection lens group configured to collect the light reflected by the display element or the light transmitted through the display element and project an image of the display element.
前記色温度変換部材は、前記青色成分の光の一部を吸収して黄色成分の光を放射し、残りを透過させる蛍光体である請求項8に記載のプロジェクタ装置。 The light source is an LED light source that emits light of a blue component,
The projector according to claim 8, wherein the color temperature conversion member is a phosphor that absorbs part of the blue component light, emits yellow component light, and transmits the remaining light.
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