JP2004029168A - 偏光変換素子、照明装置及びプロジェクタ - Google Patents
偏光変換素子、照明装置及びプロジェクタ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004029168A JP2004029168A JP2002182146A JP2002182146A JP2004029168A JP 2004029168 A JP2004029168 A JP 2004029168A JP 2002182146 A JP2002182146 A JP 2002182146A JP 2002182146 A JP2002182146 A JP 2002182146A JP 2004029168 A JP2004029168 A JP 2004029168A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polarized light
- light beam
- polarization conversion
- conversion element
- polarization
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Abstract
【解決手段】入射光束に対して略45度の角度をなすように配置された結晶材料からなる結晶性基板の入射側表面に、入射光束のうちs偏光光束を反射しp偏光光束を透過する偏光分離面が形成された偏光分離素子と、
この偏光分離素子の偏光分離面と略平行に配置され、この偏光分離面で反射されたs偏光光束を、前記偏光分離面を透過するp偏光光束と略平行な方向にさらに反射するための反射面を有する反射光学素子と、を有し、
前記結晶性基板は、前記偏光分離面を透過したp偏光光束をs偏光光束に変換するλ/2位相差板の機能を有する、ことを特徴とする偏光変換素子。
【選択図】 図3
Description
【発明が属する技術分野】
本発明は偏光分離素子、偏光変換素子、照明装置、プロジェクタ及び偏光分離素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図11は、従来のプロジェクタの光学系を示す図である。図11に示されるように、このプロジェクタ90は、照明装置100と、色分離装置200と、リレー光学装置240と、反射ミラー220と、2つのフィールドレンズ300R、300Gと、3つの液晶パネル310R、310G、310Bと、ダイクロイックプリズム400と、投写レンズ420とを備えている。色分離装置200は、ダイクロイックミラー210、212を有している。リレー光学装置240は、入射側レンズ262、反射ミラー252、リレーレンズ264、反射ミラー254及びフィールドレンズ266を有している。
【0003】
このプロジェクタ90は、照明装置100から出射された光を色分離装置200によって赤、緑及び青の3つの色光に分離し、それぞれの色光を3つの液晶パネル310R、310G、310Bによって変調し、ダイクロイックプリズム400によって合成し、この合成光を投写レンズ420を介してスクリーンS上などに投写する。
【0004】
このプロジェクタ90の照明装置100は、照明領域である液晶パネル310R、310G、310Bの有効領域をほぼ均一に照明するためのインテグレータ光学系であって、略平行な光束を射出する光源110と、第1のレンズアレイ120と、第2のレンズアレイ130と、偏光変換素子140と、重畳レンズ150とを備えている。
【0005】
光源110は、光源ランプ112と、この光源ランプ112から射出された放射光をほぼ平行な光線束として射出するリフレクタ114とを有している。光源ランプ112としては、輝度の高い高圧水銀ランプが用いられている。
【0006】
第1のレンズアレイ120は、複数の第1の小レンズを備え、これら複数の第1の小レンズによって光源110から射出された光束を複数の部分光束に分割する機能を有している。
【0007】
図12は、第1のレンズアレイ120の外観を示す斜視図である。第1のレンズアレイ120は略矩形状の輪郭を有する小レンズ122がM行N列のマトリクス状に配列された構成を有している。この例では、M=6、N=4である。各小レンズ122は、光源110(図11)から入射された平行な光束を複数の(すなわちM×N個の)部分光束に分割し、各部分光束を第2のレンズアレイ130の近傍で収束させる。各小レンズ122をz方向から見た外形形状は、液晶パネル310R、310G、310Bの形状とほぼ相似形をなすように設定されている。例えば、液晶パネルの照明領域(画像が表示される領域)のアスペクト比(横と縦の寸法の比率)が4:3であるならば、各小レンズ122のアスペクト比も4:3に設定する。
【0008】
第2のレンズアレイ130は、複数の第2の小レンズを備え、これら複数の部分光束が集光される位置近傍に配置されている。第2のレンズアレイ130も、第1のレンズアレイ120の小レンズ122に対応するように、小レンズがM行N列のマトリクス状に配列された構成を有している。第2のレンズアレイ130は、第1のレンズアレイ120から射出された各部分光束の中心軸(主光線)が重畳レンズ150の入射面に垂直に入射するように構成されている。
【0009】
偏光変換素子140は、第2のレンズアレイ130から射出された光束をほぼ一種類の偏光光束に変換する機能を有している。
【0010】
図13は、偏光変換素子140の詳細な構造および機能を説明するための図である。偏光変換素子140は、図13(A)に示されるように、光軸を挟んで左右対称に配置された2つの偏光変換素子アレイ140L、140Rによって構成されている。この偏光変換素子アレイ140L、140Rは、偏光ビームスプリッタアレイ170L、170Rと、その光射出面の一部に選択的に配置されたλ/2位相差板180(図中斜線で示す。)とを備えている。偏光ビームスプリッタアレイ170L、170Rは、図13(B)に示されるように、それぞれ断面が平行四辺形の柱状の透光性部材171が、透光性の接着剤によって順次貼り合わされた形状を有している。透光性部材171の界面には、偏光分離膜172と反射膜173とが交互に形成されている。λ/2位相差板180は、図13(A)に示されるように、偏光分離膜172又は反射膜173の光の射出面のz方向の写像部分に、選択的に貼り付けられる。この例では、偏光分離膜172の光の射出面のz方向の写像部分に貼り付けられている。
【0011】
このように構成された偏光変換素子140の入射面には、s偏光成分とp偏光成分とを含む非偏光光(ランダムな偏光方向を有する入射光)が入射する。
この入射光は、図13(A)中矢印で示されるように、まず、偏光分離膜172によってs偏光光とp偏光光に分離される。s偏光光は、偏光分離膜172によってほぼ垂直に反射され、反射膜173によってさらに反射されてから射出される。一方、p偏光光は、偏光分離膜172をそのまま透過する。偏光分離膜を透過したp偏光光の射出面には、λ/2位相差板180が配置されており、このp偏光光がs偏光光に変換されて射出する。従って、偏光変換素子140を通過した光は、そのほとんどがs偏光光となって射出される。すなわち、偏光変換素子140は、第2のレンズアレイ130から射出された光をほぼ1種類の直線偏光光(例えば、s偏光光やp偏光光)に変換して射出する機能を有する。なお、偏光変換素子140から射出される光をp偏光光としたい場合には、λ/2位相差板180を、反射膜173によって反射されたs偏光光が射出する射出面に配置するようにすればよい。
【0012】
重畳レンズ150は、偏光変換素子140によってほぼ一種類の偏光光に変換された複数の部分光束を、液晶パネル310R、310G、310Bに重畳させる機能を有している。
【0013】
このプロジェクタ90においては、光源110から出射された略平行な光束は、インテグレータ光学系を構成する第1と第2のレンズアレイ120、130によって、複数の部分光束に分割される。第1のレンズアレイ120の各小レンズから射出された部分光束は、第2のレンズアレイ130の各小レンズの近傍で光源110の光源像(2次光源像)が形成されるように集光される。第2のレンズアレイ130の近傍に形成された2次光源像から出射された部分光束は、重畳レンズ150によって液晶パネル310R、310G、310Bの有効領域(表示に用いられる領域)上で重畳される。上記の結果、各液晶パネル310R、310G、310Bは、ほぼ均一に照明され、その結果、スクリーンS上などには輝度むらの抑制された画像を表示することができる。
【0014】
また、このプロジェクタ90においては、第2のレンズアレイ130と重畳レンズ150との間に、偏光変換素子140が設けられているため、従来利用されていなかったp偏光光又はs偏光光のいずれか一方の偏光成分をも利用することができ、照度の高い光を、液晶パネル310R、310G、310Bに照射することが可能となり、その結果、スクリーンS上などには輝度の高い画像を表示することができる。
【0015】
しかしながら、第1のレンズアレイ120により集光される部分光束は偏光変換素子140の偏光分離面172の近傍で特に小さなスポットに集光されるため、特に高輝度のプロジェクタにおいては、この集光部分で多大な熱が発生する。このため透光性部材と接着剤との間に大きな熱応力が発生したり、接着剤が劣化したりするため、透光性部材どうしが剥がれ易くなったり、透光性部材の貼り合わせ面に隙間が発生して偏光分離特性が劣化し易くなったりするという問題があった。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、高輝度のプロジェクタにおいても、透光性部材どうしが剥がれ易くなったり、透光性部材の貼り合わせ面に隙間が発生して偏光分離特性が劣化し易くなったりすることのない偏光変換素子及び照明装置を提供することを目的とする。また、そのような照明装置を備えた高輝度のプロジェクタを提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明の偏光変換素子は、入射光束に対して略45度の角度をなすように配置された結晶材料からなる結晶性基板の入射側表面に、入射光束のうちs偏光光束を反射しp偏光光束を透過する偏光分離面が形成された偏光分離素子と、
この偏光分離素子の偏光分離面と略平行に配置され、この偏光分離面で反射されたs偏光光束を、前記偏光分離面を透過するp偏光光束と略平行な方向にさらに反射するための反射面を有する反射光学素子と、を有し、
前記結晶性基板は、前記偏光分離面を透過したp偏光光束をs偏光光束に変換するλ/2位相差板の機能を有する、ことを特徴とする。
【0018】
このため、本発明の偏光変換素子においては、従来の偏光変換素子のように透光性部材と透光性部材とを接着剤で貼り付ける必要がなくなるため、輝度の高い光源を用いても、透光性部材と接着剤との間に大きな熱応力が発生したり接着剤が劣化したりすることがなくなる。その結果、透光性部材どうしが剥がれ易くなったり、透光性部材の貼り合わせ面に隙間が発生して偏光分離特性が劣化し易くなったりすることがなくなる。そのため、特に高輝度のプロジェクタに好適に用いられる偏光変換素子となる。
【0019】
また、本発明の偏光変換素子は、部分光束が透光性部材を通過する必要がなくなるため、従来の偏光変換素子と比較して、透光性部材による光の吸収によるロスも少なくなる、という効果もある。
【0020】
なお、結晶性基板にλ/2位相差板の機能を発揮させるためには、入射光束が結晶性基板に略45度の角度で入射することを考慮して、結晶性基板の結晶軸の方向と結晶性基板の厚さを適宜調整する。
【0021】
また、反射光学素子としては、反射ミラーと反射プリズムを好適に用いることができる。
【0022】
また、微細格子としては、光の波長よりも細かい所定のパターンを有する金属薄膜からなる微細格子を好適に用いることができる。偏光分離効率の観点からいえば、微細格子のパターンは光の波長の1/5以下であることが好ましい。
【0023】
微細格子としては、上記のほか、異なる屈折率を有する2種類の媒体を光の波長よりも細かい所定パターンで交互に配列したものも好適に用いることができる。この場合においても、微細格子のパターンは光の波長の1/5以下であることが好ましい。
【0024】
(2)上記(1)に記載の偏光変換素子においては、前記結晶性基板として水晶板を好ましく用いることができる。
【0025】
(3)本発明のプロジェクタは、光源と、この光源からの光を変調する電気光学変調素子と、この電気光学変調素子で変調された光を投写する投写レンズと、を備えたプロジェクタであって、
前記光源と電気光学変調素子との間に、上記(1)又は(2)に記載の偏光変換素子を備えたことを特徴とする。
【0026】
このため、本発明のプロジェクタは、高輝度の光源を用いることができるので、さらなる高輝度化が容易な優れたプロジェクタとなる。なお、光源と電気光学変調素子との間には、偏光変換素子に加えて光束幅変換素子が配置されてなることが好ましい。
【0027】
(4)本発明の偏光変換素子は、入射光束に対して略45度の角度をなすように配置された結晶材料からなる結晶性基板の入射側表面に、入射光束のうちs偏光光束を反射しp偏光光束を透過する偏光分離面が形成された偏光分離素子と、
この偏光分離素子の偏光分離面と略平行に配置され、この偏光分離面で反射されたs偏光光束を、前記偏光分離面を透過するp偏光光束と略平行な方向にさらに反射するための反射面を有する反射光学素子とを有し、
前記結晶性基板は、前記偏光分離面を透過したp偏光光束をs偏光光束に変換するλ/2位相差板の機能を有する、偏光変換ユニットを複数備えたことを特徴とする。
【0028】
このため、本発明の偏光変換素子は、上記(1)に記載の偏光変換素子と同様の効果を有するうえ、本発明の偏光変換素子は、インテグレータ光学系と組み合わせることが容易となり、輝度むらの抑制された輝度の高い画像を表示することができる。
【0029】
(5)上記(4)に記載の偏光変換素子においては、前記結晶性基板として水晶板を好ましく用いることができる。
【0030】
(6)本発明の照明装置は、光源と、
複数の第1の小レンズを備え、前記複数の第1の小レンズによって前記光源から出射された光束を複数の部分光束に分割する第1のレンズアレイと、
複数の第2の小レンズを備え、前記複数の部分光束が集光される位置近傍に配置される第2のレンズアレイと、
前記第2のレンズアレイから射出された光束をほぼ一種類の偏光光束に変換する偏光変換素子と、を備えた照明装置であって、
前記偏光変換素子が上記(4)又は(5)に記載の偏光変換素子であることを特徴とする。
【0031】
このため、本発明の照明装置は、高輝度の光が入射しても、透光性部材どうしが剥がれ易くなったり、透光性部材の貼り合わせ面に隙間が発生して偏光分離特性が劣化し易くなったりすることがないので、プロジェクタのさらなる高輝度化が容易な照明装置となる。
【0032】
(7)本発明のプロジェクタは、上記(6)に記載の照明装置と、
この照明装置からの光を変調する電気光学変調素子と、
この電気光学変調素子で変調された光を投写する投写レンズと、を備えたことを特徴とする。
【0033】
このため、本発明のプロジェクタは、さらなる高輝度化が容易な優れたプロジェクタとなる。
【0034】
(8)本発明のプロジェクタは、上記(6)に記載の照明装置と、
この照明装置からの光を赤、緑、青の3つの色光に分離する色分離装置と、
前記3つの色光をそれぞれ変調するための3つの電気光学変調素子と、
前記3つの電気光学変調素子で変調された色光を合成する色合成装置と、
この色合成装置で合成された光を投写する投写レンズと、を備えたことを特徴とする。
【0035】
このため、本発明のプロジェクタも、さらなる高輝度化が容易な優れたプロジェクタとなる。
【0036】
(9)本発明の偏光変換素子は、入射光束に対して略45度の角度をなすように配置された透光性基板の入射側表面に、入射光束のうちs偏光光束を反射しp偏光光束を透過する偏光分離面が形成され、前記透光性基板の射出側表面にλ/2位相差板が配置された偏光分離素子と、
この偏光分離素子の偏光分離面と略平行に配置され、この偏光分離面で反射されたs偏光光束を、前記偏光分離面を透過するp偏光光束と略平行な方向にさらに反射するための反射面を有する反射光学素子と、を有することを特徴とする。
【0037】
このため、本発明の偏光変換素子においては、上記(1)に記載の偏光変換素子と同様に、透光性部材と透光性部材とを接着剤で貼り付ける必要がなくなるため、透光性部材と接着剤との間に大きな熱応力が発生したり接着剤が劣化したりすることがなくなる。その結果、透光性部材どうしが剥がれ易くなったり、透光性部材の貼り合わせ面に隙間が発生して偏光分離特性が劣化し易くなったりすることがなくなる。そのため、特に高輝度のプロジェクタに好適に用いられる偏光変換素子となる。
【0038】
本発明におけるλ/2位相差板としては、λ/2位相差板の機能を有する光学薄膜を透光性基板の射出側表面に形成したり、λ/2位相差板の機能を有する光学フィルムを透明基板の射出側表面に貼り付けたりすることによって、透明基板の射出側表面に配置する。
【0039】
反射光学素子及び微細格子としては、上記(1)で記載したものと同様のものを好適に用いることができる。
【0040】
(10)本発明のプロジェクタは、光源と、この光源からの光を変調する電気光学変調素子と、この電気光学変調素子で変調された光を投写する投写レンズと、を備えたプロジェクタであって、
前記光源と電気光学変調素子との間に、上記(9)に記載の偏光変換素子を備えたことを特徴とする。
【0041】
このため、本発明のプロジェクタは、高輝度の光源を用いることができるので、さらなる高輝度化が容易な優れたプロジェクタとなる。なお、光源と電気光学変調素子との間には、偏光変換素子に加えて光束幅変換素子が配置されてなることが好ましい。
【0042】
(11)本発明の偏光変換素子は、入射光束に対して略45度の角度をなすように配置された透光性基板の入射側表面に、入射光束のうちs偏光光束を反射しp偏光光束を透過する偏光分離面が形成され、前記透光性基板の射出側表面にλ/2位相差板が配置された偏光分離素子と、
この偏光分離素子の偏光分離面と略平行に配置され、この偏光分離面で反射されたs偏光光束を、前記偏光分離面を透過するp偏光光束と略平行な方向にさらに反射するための反射面を有する反射光学素子と、を有する偏光変換ユニットを複数備えたことを特徴とする。
【0043】
このため、本発明の偏光変換素子は、上記(9)に記載の偏光変換素子と同様の効果を有するうえ、本発明の偏光変換素子は、インテグレータ光学系と組み合わせることが容易となり、輝度むらの抑制された輝度の高い画像を表示することができる。
【0044】
(12)本発明の照明装置は、光源と、
複数の第1の小レンズを備え、前記複数の第1の小レンズによって前記光源から出射された光束を複数の部分光束に分割する第1のレンズアレイと、
複数の第2の小レンズを備え、前記複数の部分光束が集光される位置近傍に配置される第2のレンズアレイと、
前記第2のレンズアレイから射出された光束をほぼ一種類の偏光光束に変換する偏光変換素子と、を備えた照明装置であって、
前記偏光変換素子が上記(11)に記載の偏光変換素子であることを特徴とする。
【0045】
このため、本発明の照明装置は、高輝度の光が入射しても、透光性部材どうしが剥がれ易くなったり、透光性部材の貼り合わせ面に隙間が発生して偏光分離特性が劣化し易くなったりすることがないので、プロジェクタのさらなる高輝度化が容易な照明装置となる。
【0046】
(13)本発明のプロジェクタは、上記(12)に記載の照明装置と、
この照明装置からの光を変調する電気光学変調素子と、
この電気光学変調素子で変調された光を投写する投写レンズと、を備えたことを特徴とする。
【0047】
このため、本発明のプロジェクタは、さらなる高輝度化が容易な優れたプロジェクタとなる。
【0048】
(14)本発明のプロジェクタは、上記(12)に記載の照明装置と、
この照明装置からの光を赤、緑、青の3つの色光に分離する色分離装置と、
前記3つの色光をそれぞれ変調するための3つの電気光学変調素子と、
前記3つの電気光学変調素子で変調された色光を合成する色合成装置と、
この色合成装置で合成された光を投写する投写レンズと、を備えたことを特徴とする。
【0049】
このため、本発明のプロジェクタは、さらなる高輝度化が容易な優れたプロジェクタとなる。
【0050】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明では、特に説明のない限り、光の進行方向をz方向、光の進行方向(z方向)からみて3時の方向をx方向、12時の方向をy方向とする。
【0051】
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係るプロジェクタの光学系を示す図である。図1に示されるように、このプロジェクタ10は、照明装置100Aと、色分離装置200と、リレー光学装置240と、反射ミラー220と、2つのフィールドレンズ300R、300Gと、3つの液晶パネル310R、310G、310Bと、ダイクロイックプリズム400と、投写レンズ420とを備えており、基本的には従来のプロジェクタ90と同じ光学系を有している。実施形態1に係るプロジェクタ10が、従来のプロジェクタ90と異なるのは、照明装置100Aである。
【0052】
実施形態1に係る照明装置100Aは、照明領域である液晶パネル310R、310G、310Bの有効領域をほぼ均一に照明するためのインテグレータ光学系であって、略平行な光束を射出する光源110と、第1のレンズアレイ120と、第2のレンズアレイ130と、偏光変換素子140Aと、重畳レンズ150とを備えている。
【0053】
第1のレンズアレイ120は、複数の第1の小レンズを備え、この複数の第1の小レンズによって光源から射出された光束を複数の部分光束に分割する機能を有している。実施形態1に係る第1のレンズアレイも、略矩形状の輪郭を有する小レンズが6行4列のマトリクス状に配列された構成を有している。各小レンズは、光源110から入射された略平行な光束を複数の(すなわち6×4個の)部分光束に分割し、各部分光束を第2のレンズアレイ130の近傍で収束させる。各小レンズをz方向から見た外形形状は、液晶パネル310R、310G、310Bの形状とほぼ相似形をなすように設定されている。
【0054】
第2のレンズアレイ130は、複数の第2の小レンズを備え、これら複数の部分光束が集光される位置近傍に配置されている。第2のレンズアレイ130も、第1のレンズアレイ120の小レンズに対応するように、小レンズが6行4列のマトリクス状に配列された構成を有している。第2のレンズアレイ130は、第1のレンズアレイ120から射出された各部分光束の中心軸(主光線)が重畳レンズ150の入射面に垂直に入射するように構成されている。
【0055】
偏光変換素子140Aは、第2のレンズアレイ130から射出された光束をほぼ一種類の偏光光束に変換する機能を有している。
【0056】
図2及び図3は、偏光変換素子140Aの構造を示す図である。偏光変換素子140Aは、図2(A)に示されるように、偏光分離素子180と反射光学素子190とからなる偏光変換ユニット170を複数備えた偏光変換素子である。そして、この偏光分離素子180は、図3に示されるように、入射光束に対して45度の角度をなすように配置された水晶板182(結晶性基板)の入射側表面に、入射光束のうちs偏光光束を反射しp偏光光束を透過する偏光分離面184が形成された構造を有している。反射光学素子190は、偏光分離素子180の偏光分離面184と平行に配置され、この偏光分離面184で反射されたs偏光光束を、前記偏光分離面184を透過するp偏光光束と略平行な方向にさらに反射するための反射面194をガラス基板192上に備えた構造を有している。水晶板182は、偏光分離面184を透過したp偏光光束をs偏光光束に変換するλ/2位相差板の機能を有している。
【0057】
このため、実施形態1に係る偏光変換素子140Aにおいては、従来の偏光変換素子140のように透光性部材と透光性部材とを接着剤で貼り付ける必要がなくなるため、透光性部材と接着剤との間に大きな熱応力が発生したり接着剤が劣化したりすることがなくなる。その結果、透光性部材どうしが剥がれ易くなったり、透光性部材の貼り合わせ面に隙間が発生して偏光分離特性が劣化し易くなったりすることがなくなる。そのため、特に高輝度のプロジェクタに好適に用いられる偏光変換素子となる。
【0058】
図4は、実施形態1に係る偏光分離素子180の製造方法を示す図である。まず、表面に対して略45度の角度で入射する光束に対してλ/2位相差板の機能を有するように水晶板580の結晶軸の方向と厚みを調整する。その後、この水晶板580の表面に微細格子を構成する金属(例えば、Al)の薄膜582を形成し、さらにフォトレジスト584を形成する(図4(a))。その後、フォトレジスト584を光の波長より細かい所定のパターン形状にパターンニングする(図4(b))。その後、このフォトレジスト584をマスクとして、金属薄膜582のエッチングを行い、水晶板580の表面に金属薄膜582からなる微細格子を形成する(図4(c))。この工程を経て、図3に示された偏光分離素子180が製造される。
【0059】
図5は、実施形態1に係る偏光変換素子140Aの組立方法を示す図である。実施形態1に係る偏光分離素子140Aは、図5に示されるように、凹部162を有する2個の台座160の凹部162に、図4の方法で製造された偏光分離素子180と、反射ミラーからなる反射光学素子190とを順次差し込んで固定することにより組み立てを行う。この工程を経て、図2に示されたような、複数の偏光変換ユニット170を備えた偏光変換素子140Aが製造される。
【0060】
図6は、実施形態1に係る偏光変換素子140Aの他の組立方法を示す図である。実施形態1に係る偏光分離素子140Aは、図6に示されるように、図4の方法などで製造された偏光分離素子180と反射ミラーからなる反射光学素子190とをスペーサ164を介して順次貼り付けることによって組み立てることもできる。この工程によっても、図2に示されたような、複数の偏光変換ユニット170を備えた偏光変換素子140Aが製造される。
【0061】
(実施形態2)
図7は、本発明の実施形態2に係る偏光変換素子の構造を示す図である。図7に示されるように、実施形態2に係る偏光変換素子は、実施形態1に係る偏光変換素子とは、反射光学素子の構造が異なっている。すなわち、実施形態1に係る偏光変換素子では、反射光学素子が反射ミラー190であるのに対して、実施形態2に係る偏光変換素子では、反射光学素子が反射プリズム191である。このため、実施形態2に係る偏光変換素子は、実施形態1に係る偏光変換素子と同様の効果を有するほか、偏光分離素子を透過する光と偏光分離素子で反射される光との光学的光路長の差が小さくなるという効果もある。
【0062】
(実施形態3)
図8は、本発明の実施形態3に係る偏光変換素子の構造を示す図である。図8に示されるように、実施形態3に係る偏光変換素子は、実施形態1に係る偏光変換素子とは、微細格子の構造が異なっている。すなわち、実施形態1に係る偏光変換素子では、微細格子が光の波長よりも細かい所定のパターンを有する金属薄膜からなるのに対して、実施形態3に係る偏光変換素子では、異なる屈折率(n1、n2)を有する2種類の媒体を光の波長よりも細かい所定パターンで交互に配列したものからなる。実施形態3に係る偏光変換素子は実施形態1に係る偏光変換素子と同様の効果を有している。
【0063】
(実施形態4)
図9は、本発明の実施形態4に係る偏光変換素子の構造を示す図である。図9に示されるように、実施形態4に係る偏光変換素子における偏光分離素子186は、入射光束に対して略45度の角度をなすように配置された透光性基板187の入射側表面に、入射光束のうちs偏光光束を反射しp偏光光束を透過する偏光分離面184が形成され、射出側表面にλ/2位相差板188が配置された構造を有している。反射光学素子190は、実施形態1に係る偏光変換素子における反射光学素子190と同じく、偏光分離素子181の偏光分離面184と略平行に配置され、この偏光分離面184で反射されたs偏光光束を、前記偏光分離面184を透過するp偏光光束と略平行な方向にさらに反射するための反射面194を有している。
【0064】
このため、実施形態4に係る偏光変換素子においても、実施形態1に係る偏光変換素子の場合と同様に、透光性部材と透光性部材とを接着剤で貼り付ける必要がなくなるため、透光性部材と接着剤との間に大きな熱応力が発生したり接着剤が劣化したりすることがなくなる。その結果、透光性部材どうしが剥がれ易くなったり、透光性部材の貼り合わせ面に隙間が発生して偏光分離特性が劣化し易くなったりすることがなくなる。そのため、特に高輝度のプロジェクタに好適に用いられる偏光変換素子となる。
【0065】
(実施形態5)
図10は、本発明の実施形態5に係るプロジェクタの光学系を示す図である。(a)は、偏光分離素子140Bで分離される2つの偏光の光軸が構成する平面で切断した断面図であり、(b)は、その平面を光軸を中心にして90度回転させた平面で切断した断面図である。図10に示されるように、実施形態5に係るプロジェクタ30は、光源112と、この光源112からの光を変調する電気光学変調素子310と、この電気光学変調素子310で変調された光を投写する投写レンズ421と、を備えたプロジェクタである。そして、光源112と電気光学変調素子310との間に、偏光変換素子140Bと、光束幅変換素子280と、を備えている。
【0066】
偏光変換素子140Bは、図3に記載された偏光変換素子と同様の構造を有している。すなわち、入射光束に対して略45度の角度をなすように配置された水晶板182の入射側表面に、入射光束のうちs偏光光束を反射しp偏光光束を透過する偏光分離面184が形成された偏光分離素子180と、
この偏光分離素子180の偏光分離面184と略平行に配置され、この偏光分離面184で反射されたs偏光光束を、前記偏光分離面184を透過するp偏光光束と略平行な方向にさらに反射するための反射面194を有する反射光学素子190と、を有している。そして、この水晶板182は、前記偏光分離面184を透過したp偏光光束をs偏光光束に変換するλ/2位相差板の機能を有している。
【0067】
このため、実施形態5の偏光変換素子においても、従来の偏光変換素子のように透光性部材と透光性部材とを接着剤で貼り付ける必要がなくなるため、透光性部材と接着剤との間に大きな熱応力が発生したり接着剤が劣化したりすることがなくなる。その結果、透光性部材どうしが剥がれ易くなったり、透光性部材の貼り合わせ面に隙間が発生して偏光分離特性が劣化し易くなったりすることがなくなる。そのため、特に高輝度のプロジェクタに好適に用いられる偏光変換素子となる。このため、実施形態5のプロジェクタは、さらなる高輝度化が容易な優れたプロジェクタである。
【0068】
(実施形態6)
本発明の実施形態6に係るプロジェクタの光学系も、実施形態5に係るプロジェクタとほぼ同様の構造を有している。実施形態6に係るプロジェクタが実施形態5に係るプロジェクタと異なるのは、偏光分離素子の部分である。すなわち、実施形態5に係る偏光変換素子180が図3に示される構造を有しているのに対して、実施形態6に係る偏光変換素子186は図9に示される構造を有している。すなわち、入射光束に対して略45度の角度をなすように配置された透光性基板の入射側表面に、入射光束のうちs偏光光束を反射しp偏光光束を透過する偏光分離面が形成され、前記透光性基板の射出側表面にλ/2位相差板が配置された構造を有している。
【0069】
このため、実施形態6に係る偏光変換素子においても、実施形態4に係る偏光変換素子の場合と同様に、透光性部材と透光性部材とを接着剤で貼り付ける必要がなくなるため、透光性部材と接着剤との間に大きな熱応力が発生したり接着剤が劣化したりすることがなくなる。その結果、透光性部材どうしが剥がれ易くなったり、透光性部材の貼り合わせ面に隙間が発生して偏光分離特性が劣化し易くなったりすることがなくなる。そのため、特に高輝度のプロジェクタに好適に用いられる偏光変換素子となる。このため、実施形態6に係るプロジェクタは、さらなる高輝度化が容易な優れたプロジェクタである。
【0070】
上記した実施形態1、2、3及び5においては、結晶性基板として水晶板を用いたが、本発明の結晶性基板としては、これに限られず、雲母などの結晶材料を用いて結晶性基板を構成してもよい。
【0071】
また、本発明によれば、偏光変換素子を構成する偏光分離素子及び反射光学素子の両者を無機材料で構成することもできるので、さらに偏光変換素子の耐熱性を向上させることができ、より一層の高輝度化に対応することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1に係るプロジェクタの光学系を示す図である。
【図2】本発明の実施形態1に係る偏光変換素子の構造を示す図である。
【図3】本発明の実施形態1に係る偏光変換素子の詳細構造を示す図である。
【図4】本発明の実施形態1に係る偏光変換素子の製造方法を示す図である。
【図5】本発明の実施形態1に係る偏光変換素子の組立方法を示す図である。
【図6】本発明の実施形態1に係る偏光変換素子の組立方法を示す図である。
【図7】本発明の実施形態2に係る偏光変換素子の構造を示す図である。
【図8】本発明の実施形態3に係る偏光変換素子の構造を示す図である。
【図9】本発明の実施形態4に係る偏光変換素子の構造を示す図である。
【図10】本発明の実施形態5に係るプロジェクタの光学系を示す図である。
【図11】従来のプロジェクタの光学系を示す図である。
【図12】第1のレンズアレイの外観を示す斜視図である。
【図13】従来の偏光変換素子の構造及び機能を説明するための図である。
【符号の説明】
10、30、90・・・プロジェクタ
100、100A・・・照明装置
110・・・光源
112・・・光源ランプ
114・・・リフレクタ
120・・・第1のレンズアレイ
122・・・小レンズ
130・・・第2のレンズアレイ
140、140A・・・偏光変換素子
150・・・重畳レンズ
160・・・台座
162・・・凹部
164・・・スペーサ
170・・・偏光変換ユニット
180、181、186・・・偏光分離素子
182・・・水晶板
184、185・・・微細格子
187・・・透光性基板
188・・・λ/2位相差板
190、191・・・反射光学素子
192・・・ガラス基板
193・・・プリズム
194・・・反射面
200・・・色分離装置
210・・・第1のダイクロイックミラー
212・・・第2のダイクロイックミラー
220、252、254・・・反射ミラー
240・・・リレー光学系
262・・・入射側レンズ
264・・・リレーレンズ
300R、300G、266・・・フィールドレンズ
310、310R、310G、310B・・・液晶パネル
400・・・ダイクロイックプリズム
420、422・・・投写レンズ
S・・・スクリーン
Claims (14)
- 入射光束に対して略45度の角度をなすように配置された結晶材料からなる結晶性基板の入射側表面に、入射光束のうちs偏光光束を反射しp偏光光束を透過する偏光分離面が形成された偏光分離素子と、
この偏光分離素子の偏光分離面と略平行に配置され、この偏光分離面で反射されたs偏光光束を、前記偏光分離面を透過するp偏光光束と略平行な方向にさらに反射するための反射面を有する反射光学素子と、を有し、
前記結晶性基板は、前記偏光分離面を透過したp偏光光束をs偏光光束に変換するλ/2位相差板の機能を有する、ことを特徴とする偏光変換素子。 - 請求項1に記載の偏光変換素子において、前記結晶性基板は水晶板であることを特徴とする偏光変換素子。
- 光源と、この光源からの光を変調する電気光学変調素子と、この電気光学変調素子で変調された光を投写する投写レンズと、を備えたプロジェクタであって、
前記光源と前記電気光学変調素子との間に、請求項1又は2に記載の偏光変換素子を備えたことを特徴とするプロジェクタ。 - 入射光束に対して略45度の角度をなすように配置された結晶材料からなる結晶性基板の入射側表面に、入射光束のうちs偏光光束を反射しp偏光光束を透過する偏光分離面が形成された偏光分離素子と、
この偏光分離素子の偏光分離面と略平行に配置され、この偏光分離面で反射されたs偏光光束を、前記偏光分離面を透過するp偏光光束と略平行な方向にさらに反射するための反射面を有する反射光学素子とを有し、
前記結晶性基板は、前記偏光分離面を透過したp偏光光束をs偏光光束に変換するλ/2位相差板の機能を有する、偏光変換ユニットを複数備えたことを特徴とする偏光変換素子。 - 請求項4に記載の偏光変換素子において、前記結晶性基板は水晶板であることを特徴とする偏光変換素子。
- 光源と、
複数の第1の小レンズを備え、前記複数の第1の小レンズによって前記光源から出射された光束を複数の部分光束に分割する第1のレンズアレイと、
複数の第2の小レンズを備え、前記複数の部分光束が集光される位置近傍に配置される第2のレンズアレイと、
前記第2のレンズアレイから射出された光束をほぼ一種類の偏光光束に変換する偏光変換素子と、を備えた照明装置であって、
前記偏光変換素子が請求項4又は5に記載の偏光変換素子であることを特徴とする照明装置。 - 請求項6に記載の照明装置と、
この照明装置からの光を変調する電気光学変調素子と、
この電気光学変調素子で変調された光を投写する投写レンズと、を備えたことを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項6に記載の照明装置と、
この照明装置からの光を赤、緑、青の3つの色光に分離する色分離装置と、
前記3つの色光をそれぞれ変調するための3つの電気光学変調素子と、
前記3つの電気光学変調素子で変調された色光を合成する色合成装置と、
この色合成装置で合成された光を投写する投写レンズと、を備えたことを特徴とするプロジェクタ。 - 入射光束に対して略45度の角度をなすように配置された透光性基板の入射側表面に、入射光束のうちs偏光光束を反射しp偏光光束を透過する偏光分離面が形成され、前記透光性基板の射出側表面にλ/2位相差板が配置された偏光分離素子と、
この偏光分離素子の偏光分離面と略平行に配置され、この偏光分離面で反射されたs偏光光束を、前記偏光分離面を透過するp偏光光束と略平行な方向にさらに反射するための反射面を有する反射光学素子と、を有することを特徴とする偏光変換素子。 - 光源と、この光源からの光を変調する電気光学変調素子と、この電気光学変調素子で変調された光を投写する投写レンズと、を備えたプロジェクタであって、
前記光源と電気光学変調素子との間に、請求項9に記載の偏光変換素子を備えたことを特徴とするプロジェクタ。 - 入射光束に対して略45度の角度をなすように配置された透光性基板の入射側表面に、入射光束のうちs偏光光束を反射しp偏光光束を透過する偏光分離面が形成され、前記透光性基板の射出側表面にλ/2位相差板が配置された偏光分離素子と、
この偏光分離素子の偏光分離面と略平行に配置され、この偏光分離面で反射されたs偏光光束を、前記偏光分離面を透過するp偏光光束と略平行な方向にさらに反射するための反射面を有する反射光学素子と、を有する偏光変換ユニットを複数備えたことを特徴とする偏光変換素子。 - 光源と、
複数の第1の小レンズを備え、前記複数の第1の小レンズによって前記光源から出射された光束を複数の部分光束に分割する第1のレンズアレイと、
複数の第2の小レンズを備え、前記複数の部分光束が集光される位置近傍に配置される第2のレンズアレイと、
前記第2のレンズアレイから射出された光束をほぼ一種類の偏光光束に変換する偏光変換素子と、を備えた照明装置であって、
前記偏光変換素子が請求項11に記載の偏光変換素子であることを特徴とする照明装置。 - 請求項12に記載の照明装置と、
この照明装置からの光を変調する電気光学変調素子と、
この電気光学変調素子で変調された光を投写する投写レンズと、を備えたことを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項12に記載の照明装置と、
この照明装置からの光を赤、緑、青の3つの色光に分離する色分離装置と、
前記3つの色光をそれぞれ変調するための3つの電気光学変調素子と、
前記3つの電気光学変調素子で変調された色光を合成する色合成装置と、
この色合成装置で合成された光を投写する投写レンズと、を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002182146A JP2004029168A (ja) | 2002-06-21 | 2002-06-21 | 偏光変換素子、照明装置及びプロジェクタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002182146A JP2004029168A (ja) | 2002-06-21 | 2002-06-21 | 偏光変換素子、照明装置及びプロジェクタ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004029168A true JP2004029168A (ja) | 2004-01-29 |
Family
ID=31178780
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002182146A Withdrawn JP2004029168A (ja) | 2002-06-21 | 2002-06-21 | 偏光変換素子、照明装置及びプロジェクタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004029168A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005195824A (ja) * | 2004-01-07 | 2005-07-21 | Asahi Kasei Chemicals Corp | ワイヤグリッド型偏光子 |
JP2006242972A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 複屈折波長体、それを備えた投影装置、ピックアップ、及び複屈折波長体の製造方法 |
JP2009210750A (ja) * | 2008-03-04 | 2009-09-17 | Sony Corp | 光学素子及び液晶表示装置 |
JP2010231219A (ja) * | 2010-04-28 | 2010-10-14 | Asahi Kasei E-Materials Corp | ワイヤグリッド型偏光子 |
JP2012247705A (ja) * | 2011-05-30 | 2012-12-13 | Seiko Epson Corp | 偏光変換素子、偏光変換ユニット及び投写型映像装置 |
JP2012255821A (ja) * | 2011-06-07 | 2012-12-27 | Seiko Epson Corp | 偏光変換素子、偏光変換ユニット及び投写型映像装置 |
-
2002
- 2002-06-21 JP JP2002182146A patent/JP2004029168A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005195824A (ja) * | 2004-01-07 | 2005-07-21 | Asahi Kasei Chemicals Corp | ワイヤグリッド型偏光子 |
JP4527986B2 (ja) * | 2004-01-07 | 2010-08-18 | 旭化成イーマテリアルズ株式会社 | ワイヤグリッド型偏光子 |
JP2006242972A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 複屈折波長体、それを備えた投影装置、ピックアップ、及び複屈折波長体の製造方法 |
JP2009210750A (ja) * | 2008-03-04 | 2009-09-17 | Sony Corp | 光学素子及び液晶表示装置 |
JP2010231219A (ja) * | 2010-04-28 | 2010-10-14 | Asahi Kasei E-Materials Corp | ワイヤグリッド型偏光子 |
JP2012247705A (ja) * | 2011-05-30 | 2012-12-13 | Seiko Epson Corp | 偏光変換素子、偏光変換ユニット及び投写型映像装置 |
US8657448B2 (en) | 2011-05-30 | 2014-02-25 | Seiko Epson Corporation | Polarization converting element, polarization converting unit, and projection-type imaging device |
JP2012255821A (ja) * | 2011-06-07 | 2012-12-27 | Seiko Epson Corp | 偏光変換素子、偏光変換ユニット及び投写型映像装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7192147B2 (en) | Lighting system and projector | |
KR100909405B1 (ko) | 편광 변환 소자, 편광 변환 광학계 및 화상 투영 장치 | |
US6921176B2 (en) | Illuminating optical system, image display unit and method of illuminating space modulation element | |
JP5167642B2 (ja) | 投射型表示装置 | |
US20060098283A1 (en) | Polarization beam splitter and liquid crystal projector apparatus | |
WO2020137749A1 (ja) | 光源装置および投写型映像表示装置 | |
JP2010204333A (ja) | プロジェクター | |
JP2008275798A (ja) | 投射型表示装置 | |
JP2006276826A (ja) | 反射型投射表示装置 | |
KR20030074454A (ko) | 인터그레이터 조명 광학계 및 이를 구비한 프로젝터 | |
US6607276B1 (en) | Illuminating optical system and projector | |
JP2002139795A (ja) | プロジェクタ | |
JP2004029168A (ja) | 偏光変換素子、照明装置及びプロジェクタ | |
JP2007199486A (ja) | 投射型表示装置 | |
JP2004279705A (ja) | 画像表示装置 | |
JP2004191796A (ja) | 照明光学系およびこれを備えたプロジェクタ、並びに、照明光学系に用いられる光源装置およびこれに用いられる発光管 | |
US6612702B1 (en) | Projection display device | |
JP2009086057A (ja) | 投写型表示装置 | |
JP2008275909A (ja) | 投射型表示装置 | |
JP2005062239A (ja) | 反射型液晶プロジェクタ | |
JP4206671B2 (ja) | 偏光分離素子、偏光変換素子、照明装置及びプロジェクタ並びに偏光分離素子の製造方法 | |
JP2000121997A (ja) | 投写型表示装置 | |
JP2003337375A (ja) | プロジェクタ | |
JP2009128568A (ja) | 偏光変換素子及びプロジェクタ | |
JP3646525B2 (ja) | 照明光学系、及びこれを用いた投写型表示装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050308 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20070402 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080423 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080507 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20080704 |