JP2004205665A - Polarized light source unit - Google Patents

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JP2004205665A
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Yoji Kubota
洋治 久保田
Toshio Matsui
俊雄 松井
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NAGANO KOGAKU KENKYUSHO KK
Nagano Optics Laboratory Corp
Original Assignee
NAGANO KOGAKU KENKYUSHO KK
Nagano Optics Laboratory Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make lighting to a liquid crystal panel etc., uniform and high in luminance without causing loss of the quantity of light nor a decrease in polarization efficiency. <P>SOLUTION: A surface light source consisting of a couple of luminous flux 14a of S-polarized light S transmitted through a polarized light separating element 7 and luminous flux L14b of S-polarized light S' which is reflected by a polarized light separating film 5a of a polarized light separating element 5, passing through a total reflecting prism 6, and converted by a polarized light converting element 7 stuck on a projection surface of the total reflecting prism is in a rectangular shape. Those two polarized light beams L14a and L14b are mixed together by a convex lens 8 as a condenser lens and an integrator rod 9 into homogeneous polarized light, which is projected from the integrator 9 to irradiate a liquid crystal light valve A through a light converging convex lens 10 in a specified screen size. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶プロジェクターなどの光源装置として使用される特定の偏光成分のみからなる偏光光束を照明光として射出可能な偏光光源装置に関するものであり、詳しくは、偏光光束が均質化されて照明ムラの少ない偏光光源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶プロジェクターなどの液晶表示装置においては、メタルハライドランプなどのアークランプやハロゲンランプからなる光源の出射光を液晶表示パネルからなるライトバルブに照射し、当該ライトバルブにおいて表示画像に対応する変調を施した後に、投写光学系を介して投写面上に投写画像を形成するようになっている。
【０００３】
画像情報に対応した変調を施すための液晶ライトバルブは、特定の偏光成分のみを使用しており、光源からの出射光をそのまま液晶表示パネルに照射しても偏光方向が直交する二つの直線偏光成分における一方の偏光成分は利用されないので、光の利用効率が悪く、投写画像を明るくすることができない。
【０００４】
そこで、従来においては、光源から出射される光束を偏光変換光学系に導き、これを介して偏光方向を揃えた後に液晶ライトバルブを照射するようにし、光の利用効率を高め、明るい投写画像を得るようにすることが提案されている。
【０００５】
図５には、このような偏光変換光学系を備えた光源装置が示されており、この光源装置の偏光変換光学系は、光源光軸上に配置された偏光ビームスプリッタ１０１を挟み、入射側に配置された１／４波長板１０２、および出射側に配置された１／４波長板１０３と、１／４波長板１０３の後方に配置された全反射ミラー１０４と、偏光ビームスプリッタ１０１の下側方向に配置された全反射ミラー１０５とを備えている。（例えば特許文献１）
この装置では、偏光ビームスプリッタ１０１は光源１０７から出射される平行光のうちのＳ偏光成分を直交方向に反射し、Ｐ偏光成分をそのまま透過させる偏光分離膜１０１a が備わっており、光源１０７からの出射光は１／４波長板１０２を介して偏光ビームスプリッタ１０１に入射し、Ｓ偏光成分のみが直角に反射されて図の上方に向けて出射される。一方のＰ偏光成分の光は、偏光分離膜１０１a を通過して、反対側に配置されている1／４波長板１０３および反射鏡１０４，１０５と光源１００の反射鏡１０６との間を少なくとも７回は通過し、５回は偏光ビームスプリッタ１０１を通過した後にＳ偏光成分の光となって、図の上方に出射されることとなる。その結果、これらの光学素子を通過する際に発生する光量損失や、偏光効率の劣化を無視できず、従って、偏光変換による光の利用効率の向上はあまり期待できない。
【０００６】
これを改善するため、本発明者らは、検討の結果、偏光ビームスプリッタを透過したP偏光成分の光を、S偏光成分の光束と平行な方向に反射させ、この反射されたP偏光成分光の偏波面を偏光変換素子で９０度回転させてS偏光成分の光束に変換させることによって偏光変換による光の利用効率の向上が図れることを見出し、提案した。（例えば、特許文献２）
しかし、この構造によれば、P偏光成分が１回偏光ビームスプリッタと偏光変換素子を透過するだけなので、光の利用効率が改善されるものの偏光変換素子を透過した光とそうでない光とにおいて光の均質性に問題があり、照明ムラが生じ易い問題があった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−２９７３４号公報
【特許文献２】
特開２００２−３４１２９１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題点を解決しようとするもので、液晶プロジェクタなどの照明装置において使用される偏光光源として、上述の本発明者らの提案に係る偏光光源装置において、インテグレータ・ロッドと組み合わせ使用することにより、偏光変換を光量の損失や偏光効率の低下を招くことなく、液晶パネル等への照明の均一化と高輝度化を図り、液晶ライトバルブ上における照明ムラを低減した偏光光源装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１の発明として、第１の発光管およびこの発光管からの発散光を射出開口部に向けて反射する第１の反射鏡を備えた第１の光源と、前記第１の反射鏡からの出射光に含まれる偏波方向が直交する二つの直線偏光光の一方を反射し、他方を透過する第１の偏光分離素子と、前記第１の偏光分離素子で反射された直線偏光光を、当該第１の偏光分離素子を透過した直線偏光光の進行方向と平行な方向に反射するかまたは、前記第１の偏光分離素子を透過した直線偏光光を、当該第１の偏光分離素子で反射された直線偏光光の進行方向と平行な方向に反射する第１の反射素子と、前記第１の偏光分離素子または、前記第１の反射素子に取り付けられ、前記第１の偏光分離素子を透過した直線偏光光の偏波面、または、前記第１の偏光分離素子で反射された直線偏光光の偏波面のどちら一方を９０度回転させて他方の直線偏光光と同一成分になるように変換する第１の偏光変換素子と前記第１の偏光変換素子を透過せず、変換されない直線偏光光と前記第１の偏光変換素子により変換された直線偏光光との二つの偏光光を入射する第１のインテグレータ・ロッドと当該インテグレータ・ロッドから射出された光束を所定の画面寸法に導くための光学素子とを有していることを特徴とするとすることによって、前記第１の偏光変換素子により変換された直線偏光光と他方の直線偏光光との二つの偏光光をインテグレータ・ロッドで混合合成して均質な偏光光として照度ムラの少ない偏光光源装置を提供しようとするものである。
【００１０】
本発明の第２発明としては、前記第１の発明記載の偏光光源装置において、前記第１の偏光分離素子に対して前記第１の光源と対向状態に配置された第２の発光管および当該第２の発光管からの発散光を第２の射出開口部に向けて反射する第２の反射鏡を備えた第２の光源と、前記第１の偏光分離素子と併設され、前記第２の反射鏡からの出射光に含まれる偏波方向が直交する二つの直線偏光光の一方を、前記第１の偏光分離素子によって反射される直線偏光光と同一成分でかつ同一方向に反射し、前記第１偏光分離素子を透過する直線偏光光と同一方向でかつ同一成分の他方の直線偏光光を透過する第２の偏光分離素子と、前記第２の偏光分離素子で反射された直線偏光光を、当該第２の偏光分離素子を透過した直線偏光光の進行方向と平行な方向に反射するかまたは、前記第２の偏光分離素子を透過した直線偏光光を、当該第２の偏光分離素子で反射された直線偏光光の進行方向と平行な方向に反射する第２の反射素子と、前記第２の偏光分離素子または、前記第２の反射素子にとりつけられ、前記第２の偏光分離素子を透過した直線偏光光の偏波面、または、前記第２の反射素子で反射された直線偏光光の偏波面のどちらか一方を９０度回転させて他方の直線偏光光と同一成分になるように変換する第２の偏光変換素子と前記第１の偏光変換素子を透過せず、変換されない直線偏光光と前記第１の偏光変換素子により変換された直線偏光光からなる第１の対をなす直線偏光光と、前記第１の対をなす直線偏光光と同一成分をなし、前記第２の偏光変換素子を透過せず、変換されない直線偏光光と前記第２の偏光変換素子により変換された直線偏光光からなる第２の対をなす直線偏光光の少なくとも１対の偏光光を前記第１のインテグレータ・ロッドに入射することを特徴とする偏光光源装置とすることによって、２個の光源を使用し、より高輝度で照明ムラの少ない偏光光源装置を提供しようとするものである。
【００１１】
本発明の第３の発明としては、前記第２の発明記載の偏光光源装置において、前記第１の対をなす直線偏光光と第２の対をなす直線偏光光の２対の直線偏光光を、第１のインテグレータ・ロッドに入射し、第１のインテグレータ・ロッドから射出された光束を所定の画面寸法に導くための光学素子に入射することを特徴とする偏光光源装置とすることにより、より高輝度で照明ムラが少なく、小型の偏光光源装置を提供しようとするものである。
【００１２】
本発明の第４の発明としては、前記第２の発明記載の偏光光源装置において、前記第１のインテグレータ・ロッドに併設して第２のインテグレータ・ロッドを配設し、第１のインテグレータ・ロッドに、第１の対をなす直線偏光光を、第２のインテグレータ・ロッドに、第２の対をなす直線偏光光を入射し、各インテグレータ・ロッドから射出された光束を所定の画面寸法に導くための光学素子に入射することを特徴とする偏光光源装置とすることにより、より均質な偏光光を出射可能とする偏光光源装置を提供しようとするものである。
【００１３】
本発明の第５の発明としては、前記第１の偏光分離素子または第１及び第２の偏光分離素子と第１のインテグレータ・ロッドまたは第１及び第２のインテグレータ・ロッドとの間に、前記第１の対をなす直線偏光光または前記第１及び第２の対をなす直線偏光光を前記第１のインテグレータ・ロッドまたは各インテグレータ・ロッドの入射開口部に収束させるための集光光学系を配置した前記第１の発明から第４の発明のいずれかに記載された偏光光源装置とすることによって、ライトバルブに対する照射効率を改善できる偏光光源装置を提供しようとするものである。
【００１４】
本発明の第６の発明としては、前記第１の光源と第１の偏光分離素子との間、または第２の光源と第２の偏光分離素子との間に、前記各光源の射出開口から放出される射出光束を平行光束にする平行光束形成光学系を配置した前記第１から第５の発明のいずれかに記載された偏光光源装置とすることによって、各光源から射出される光束を無駄なく偏光分離素子に入射可能となり、光の利用効率を高めることのできる偏光光源装置を提供しようとするものである。
【００１５】
本発明の第７の発明としては、第１の発光管および当該第１の発光管からの発散光を第１の射出開口部から収束するように反射する第１の反射鏡を備えた第１の光源と、前記第１の反射鏡によって収束する光束結像点に入射開口部を有する第１のインテグレータ・ロッドを配置し、前記第１のインテグレータ・ロッドからの出射光に含まれる偏波方向が直交する二つの直線偏光光の一方を反射し、他方を透過する第１の偏光分離素子と、この偏光分離素子で反射された直線偏光光を、当該第１の偏光分離素子を通過した直線偏光光の進行方向と平行な方向に反射するかまたは、前記第１の偏光分離素子を透過した直線偏光光を、当該第１の偏光分離素子で反射された直線偏光光の進行方向と平行な方向に反射する第１の反射素子と、前記第１の偏光分離素子または、前記第１の反射素子に取り付けられ、前記第１の偏光分離素子を透過した直線偏光光の偏波面、または、前記第１の偏光分離素子で反射された直線偏光光の偏波面のどちらか一方を９０度回転させて他方の直線偏光光と同一成分になるように変換する第１の偏光変換素子と前記第１の偏光変換素子を透過せず、変換されない直線偏光光と前記第１の偏光変換素子により変換された直線偏光光との二つの偏光光を入射して、所定の画面寸法に導くための光学素子を有していることを特徴とする偏光光源装置とすることによって、光源中に含まれるノイズ成分を減少させて偏光分離素子における分離効率を改善して、照度ムラの少ない偏光光源装置を提供しようとするものである。
【００１６】
本発明の第８の発明としては、第７の発明記載の偏光光源装置において、前記第１の偏光分離素子に対して前記第１の光源と対向状態に配置された第２の発光管および当該第２の発光管からの発散光を第２の射出開口部に向けて反射する第２の反射鏡を備えた第２の光源と、前記第２の反射鏡によって収束する光束による結像点に入射開口部を有する第２のインテグレータ・ロッドを配置し、前記第１の偏光分離素子と併設され、前記第２のインテグレータ・ロッドからの出射光に含まれる偏波方向が直交する二つの直線偏光光の一方を、前記第１の偏光分離素子によって反射される直線偏光光と同一成分でかつ同一方向に反射し、前記第１偏光分離素子を透過する直線偏光光と同一方向でかつ同一成分の他方の直線偏光光を透過する第２の偏光分離素子と、前記第２の偏光分離素子で反射された直線偏光光を、当該第２の偏光分離素子を透過した直線偏光光の進行方向と平行な方向に反射するかまたは、前記第２の偏光分離素子を透過した直線偏光光を、当該第２の偏光分離素子で反射された直線偏光光の進行方向と平行な方向に反射する第２の反射素子と、前記第２の偏光分離素子または、前記第２の反射素子に取り付けられ、前記第２の偏光分離素子を透過した直線偏光光の偏波面、または、前記第２の偏光分離素子で反射された直線偏光光の偏波面のどちらか一方を９０度回転させて他方の直線偏光光と同一成分になるように変換する第２の偏光変換素子と前記第１の偏光変換素子を透過せず、変換されない直線偏光光と前記第１の偏光変換素子により変換された直線偏光光からなる第１の対をなす直線偏光光と、前記第１の対をなす直線偏光光と同一成分をなし、前記第２の偏光変換素子を透過せず、変換されない直線偏光光と前記第２の偏光変換素子により変換された直線偏光光からなる第２の対をなす直線偏光光の少なくとも１対の偏光光を入射して、所定の画面寸法に導くための光学素子を有していることを特徴とする偏光光源装置とすることによって、光源中に含まれるノイズ成分を減少させて偏光分離素子における分離効率を改善して、照度ムラの少なく、高輝度の偏光光源装置を提供しようとするものである。
【００１７】
本発明においては、液晶プロジェクターなどのように特定の偏光成分からなる偏光光束を照明光として使用する場合に用いられる偏光光源装置において、メタルハライドランプ等のアークランプやハロゲンランプ等の発光管および当該発光管からの発散光を射出開口部に向けて反射する反射鏡を備えた光源を使用し、この光源の射出開口部から放出される射出光束を断面が偏光分離素子の入射開口部の寸法にほぼ一致する平行光束にする平行光束形成光学系を配置し、この平行光束に含まれる偏波方向が直交する二つの直線偏光光の中、P偏光成分を反射し、S偏光成分を透過する偏光ビームスプリッタ等の偏光分離素子と、偏光分離素子で反射されたP偏光成分の直線偏光光を、当該偏光分離素子を透過したS偏光成分の直線偏光光の進行方向と平行な方向に反射するかまたは、前記偏光分離素子を透過したS偏光成分の直線偏光光を、当該偏光分離素子で反射されたP偏光成分の直線偏光光の進行方向と平行な方向に反射する反射素子を使用し、この反射素子で反射されたP偏光成分の直線偏光光の偏波面を９０度回転させて偏光分離素子を透過したS偏光成分の直線偏光光と同一成分になるように変換する偏光変換素子を前記反射素子の後方に配置する構造とすると、S偏光成分の直線偏光光を偏光変換素子を透過させることなく利用できるので、偏光変換素子による光の損失を抑制できることになり、S偏光成分で作動するライトバルブを使用するときには、好適である。
【００１８】
本発明の第１から第６までの発明では、偏光変換素子を透過せず、変換されない直線偏光光と偏光変換素子を透過した直線偏光光とは、基本的には同一成分であるが、わずかな相違が生じる場合が有り得、これらの直線偏光光を直接ライトバルブに照射すると、これらの直線偏光光の照射部分によって、照度が相違するなどの不具合を生じる場合があり得るが、これらの直線偏光光が第１及び第２のインテグレータ・ロッドを通過することによって、これらの直線偏光光が適当に混合合成され、均質な出射光となり、照明ムラを良好に抑制することができる。
【００１９】
これらのインテグレータ・ロッドは、１個または複数個であってもよいが、特に第１の光源と第２の光源の２つの光源を使用し、それぞれの光源からの光束を偏光変換素子を透過せず変換されない直線偏光光と偏光変換素子を透過して得られる直線偏光光とからなる第１及び第２の対をなす直線偏光光に対応して、それぞれに、第１及び第２のインテグレータ・ロッドを配設すれば、より適切な混合合成が行われるので、好ましい。
【００２０】
さらに、偏光分離素子を透過した直線偏光光と偏光変換素子を透過して得られる直線偏光光は、一般に、光軸に対し平行光束となっているので、これらの平行光束を集光レンズを使用して、前記インテグレータ・ロッドの入射開口部に収束させれば、光束の損失が少なくなるので好適である。
【００２１】
また、光源からの発散光を直接偏光分離素子に出射して、偏光分離素子での分離、偏光変換素子を介しての変換によってS偏光成分の直線偏光光とされるが、この際、これの偏光光に楕円光成分が含まれる場合があり、この楕円光成分は、ライトバルブでの変換効率を低下させるので、この楕円光成分を極力除去することが好ましい。本発明の第７及び第８発明では、この楕円光成分が光源からの発散光を偏光分離素子に出射する際に、これらの間に、第１または、第１及び第２のインテグレータ・ロッドを介したとき、楕円光成分が減少して変換効率が改善されることを見出し、本発明を完成させた。
【００２２】
本発明の偏光光源装置においては、光源からの射出光束における一方の直線偏光成分は、偏光分離素子を１回通り、他方の直線偏光成分は偏光分離素子、および偏光変換素子をそれぞれ１回ずつ通るのみである。従って、偏光変換を光量損失や偏光変換効率の低下を招くことなく行うことができる。
【００２３】
本発明における各々の偏光分離素子は、光源光軸に対し、４５度傾斜した偏光分離膜を備えたプリズム合成体、またはミラーとすることができる。この偏光分離膜の構成によって、S偏光成分を透過し、P偏光成分をするか、または、逆にP偏光成分を透過するか、S偏光成分を反射するかを選択し、ライトバルブが作動する成分によって適宜選択することができる。このライトバルブの作動成分等によって、偏光変換が必要とされる偏光成分が決定され、この決定に基づき、偏光変換素子を偏光分離素子を通過した光束に対して配置するか、偏光分離素子で反射された光束に対して配置するか決定される。このような偏光変換素子としては、１／２波長板が好適に使用できる。
【００２４】
同様に、各々の反射素子においても前記光軸に対して、４５度傾斜した全反射プリズム、ミラー、あるいは４５度傾斜した全反射膜を有するプリズム合成体とすることができる。
【００２５】
本発明においては、偏光分離素子に入射される光線は、光源光軸と平行な平行光線であることが好ましいが、反射鏡の形状によって平行光線を形成することが困難な場合があり、そのような場合には、反射鏡と偏光分離素子との間に、凹レンズ等の平行光束形成光学系を配置して偏光分離素子に適切に平行光線が入射されることが好ましい。
【００２６】
また、偏光光源装置による照明対象は、一般に横長の矩形形状をしているため、前記のそれぞれの偏光分離素子を構成しているプリズム合成体、並びに、反射素子を構成しているプリズム合成体を照明領域に対応する矩形形状となるように並列配置することが望ましい。
【００２７】
本発明の偏光光源装置は、１個、または２個の光源を備えた偏光光源装置であって、偏光分離・変換光学系を小型でコンパクトに構成でき、しかも、矩形形状の照明領域を効率良く照明することができる。
【００２８】
一方、偏光光源装置による照明対象の液晶ライトバルブは、一般に横長の矩形形状をしており、そのアスペクト比は４：３であり、近年においては１６：９の横長のものも採用されている。従って、偏光光源装置を用いて、この様な矩形の照明領域を効率良く照明できるようにすることが望ましい。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した偏光光源装置の実施例を説明する。
（実施例１）
図１は、矩形の液晶ライトバルブを備えた液晶プロジェクターの光源装置として用いられる偏光光源装置の一例を示す光学系の概略構成図である。また、図１の（A）は、その側面構成図、（Ｂ）は、偏光変換光学系の部分図で、（C）は、偏光変換素子を透過せず、変換されない直線偏光光と偏光変換素子を透過して変換された直線偏光光を示す図である。本例の偏光光源装置は、一つの光源を用いて、この光源に対応して設けた偏光変換光学系とを備えた偏光光源装置である。
【００３０】
詳細に説明すると、本例の偏光光源装置は、発光管１および当該発光管１からの発散光を射出開口部２aに向けて反射する反射鏡２を備えた光源１６である。反射鏡２の反射面は楕円面であり、射出開口部２a から射出される射出光束Ｌ１２は収束光束となる。この射出光束Ｌ１２は、光源光軸１５と同軸状態に配置されている凹レンズ４によって平行光束Ｌ１３とされる。この平行光束Ｌ１３は、次に述べる偏光分離素子５の入射開口部５bに導かれる。このように、本例では、光源反射鏡２と凹レンズ４によって光源１６の射出開口部２aから射出される射出光束Ｌ１２を断面が偏光分離素子５の入射開口部５bの形状よりわずかに小さい所定寸法の平行光束にする平行光束形成光学系が採用されている。
【００３１】
凹レンズ４から射出される平行光束Ｌ１３は、偏波方向が直交する二つの直線偏光光の一方を反射し、他方を透過する偏光分離素子５の入射開口部５ｂに入射される。そして、本例では、この偏光分離素子５は２個の直角プリズムによって構成され、平行光束Ｌ１３に対して４５度傾斜した偏光分離膜５aを備えたプリズム合成体である。また、図１（B）にて判るように、本例では、偏光分離膜５aによってＳ偏光光が透過され、P偏光光は当該偏光分離膜５aによって反射されるようになっている。
【００３２】
この偏光分離膜５aで反射したＰ偏光光は、反射素子６である全反射プリズムに入り、４５度傾斜した面６aにより、当該偏光分離素子５で透過したＳ偏光光の進行方向と平行な方向に反射される。この場合、偏光変換素子７は、この例のように、必ずしも反射素子６の出射面に直接貼り付けることなく、前記出射面に近接させて保持部材によって取り付けることもできる。
【００３３】
また、反射素子６における出射面には、当該反射素子６で反射されたＰ偏光光をＳ偏光光に変換するための偏光変換素子７が貼り付けられている。本例の偏光変換素子７は１／２波長板である。なお、この偏光変換素子７を偏光分離素子５のＳ偏光光の出射面に貼り付けて、Ｓ偏光光をＰ偏光光に変換することもできる。
【００３４】
つぎに、本発明の偏光光源装置１では、図１（C）より判るように、偏光分離素子７を透過したＳ偏光光Sの光束L14aと、偏光分離素子５偏光分離膜５a にて反射し、全反射プリズム６を経て、当該全反射プリズムの出射面に貼り付けられている偏光変換素子７により変換されたＳ偏光光S'によって形成されるL14ｂの１対の直線偏光光からなる面光源は矩形形状を呈している。
【００３５】
そして、この二つの偏光光L14aとL14bは、集光レンズである凸レンズ８によってインテグレータ・ロッド９の入射開口部９aに収束されて導かれ、インテグレータ・ロッド９によって均一化された偏光光はインテグレータ・ロッド９から射出し、集光凸レンズ１０により液晶ライトバルブAの所定画面寸法に照射される。なお図１（A）中、３は、赤外線や紫外線等の特定の波長をカットする波長限定フィルターである。
【００３６】
このようにして液晶ライトバルブに照射されたS偏光光は、インテグレータ・ロッドのないものに比べ、偏光変換による光の利用効率を低下させることなく、照射ムラが少なく、改善されていることが確認された。
【００３７】
（実施例２）
図２は、本発明による他の実施例の概略構成図を示す。実施例１の偏光光源装置１において、一つの光源１６としたものであるが、この実施例２では、これに対し、光源を二つ使用しており、基本的には、その他の構成は実施例１と同様である。図２（A）は、その側面構成図であり、（Ｂ）は、集光凸レンズ４５とインテグレータ・ロッド４６と集光凸レンズ４７を除いて図２（A）の下方から見た平面構成図を示し、（Ｃ）は、図（B）の偏光変換光学系の部分構成図である。
【００３８】
本例の偏光光源装置２の１つの光源１６を使用した場合の基本構成について図２（A）により説明すると、発光管２１および当該発光管２１からの発散光を射出開口部２２aに向けて反射する反射鏡２２を備えた第１の光源３６を備えている。反射鏡２２の反射面は楕円面であり、射出開口部２２a から射出される第１の出射光束Ｌ３２は収束光束となる。この出射光束Ｌ３２は光源光軸２５と同軸状態に配置されている凹レンズ２４によって平行光束Ｌ３３とされる。この平行光束Ｌ３３は、つぎに述べる偏光分離素子１５の入射開口部１５ｂに収まる断面寸法とされる。このように、本例では、反射鏡２２と凹レンズ２４によって第１の光源３６の射出開口部２２a から射出される第１の出射光束Ｌ３２を断面が所定寸法の平行光束にする第１の平行光束形成光学系が構成されている。
【００３９】
凹レンズ２４から出射される平行光束Ｌ３３は、偏波方向が直交する二つの直線偏光光の一方を反射し、他方を透過する第１の偏光分離素子１５は、２個の直角プリズムで構成され、平行光束Ｌ３３に対して４５度傾斜した偏光分離膜１５a によってＰ偏光光が反射され、Ｓ偏光光は当該偏光分離膜１５a をそのまま透過するようになっている。
【００４０】
図２（A）で示すように、この第１の偏光分離素子１５の右側面側には第１の偏光分離素子１５を透過した直線偏光光であるＳ偏光光を、当該第１の偏光分離素子１５で反射されたＰ偏光光の進行方向と平行な方向（図２（A）の下方）に反射する第１の反射素子１６が配置されている。本例では、この第１の反射素子１６は直角プリズムによる４５度の全反射プリズムとしている。このように、直方体状の偏光分離素子１５と同形状の反射素子１６を使用した場合には、これらの素子の取り付けが容易となって好ましいが、この反射素子１６は、この例で示すように、２個の直角プリズムで構成し、前記平行光束に対して４５度傾斜した全反射膜１６aを備えたプリズム合成体としてもよいが、４５度の傾斜を持たせた全反射ミラーとしてもよい。
【００４１】
また、第１の偏光分離素子１５の偏光分離膜１５aにて反射されたＰ偏光光は、第１の偏光分離素子１５の出射面に貼り付けられている第１の偏光変換素子１７によって、Ｓ偏光光に変換される。本例の第１の偏光変換素子１７は１／２波長板である。なお、この第１の偏光変換素子１７を第１の反射素子１６の出射面に貼り付けてＳ偏光光をＰ偏光光に変換することもできる。
【００４２】
次に、本例の偏光光源装置２は、図２（A）から明らかなように、上記の第１の光源３６を使用した場合と基本的には同一構成の第２の光源５６および第２の偏光分離素子１９と第２の反射素子２０と第２の偏光変換素子１８からなる第２の偏光変換光学系を備えており、第２の光源５６は、第１の偏光分離素子１５に対し第１の光源３６と対向し、その光軸４５が第１の光源３６の光軸２５と図２（A）の上方から見た場合（図２（B）参照）、平行にずれた状態に配設され、第２の偏光変換光学系は、前記第１の偏光分離素子１５と第１の反射素子１６と第１の偏光変換素子１７からなる第１の偏光変換光学系と併設されており、２（Ｂ）の平面構成図から明らかなように、第１および第２の光学系は点O を中心として点対称の状態に、即ち、直方体の第１の偏光分離素子１５の右側面に直方体の第１の反射素子１６を、この第１の反射素子１６の背面に同形状の第２の偏光分離装置１８を、また第１の偏光分離装置１５の背面に同形状の第２の反射素子２０取り付けられて、配置されている。
【００４３】
すなわち、発光管４１および当該発光管４１から発散光を射出開口部４２aに向けて反射する反射鏡４２を備えた第２の光源５６を備えている。反射鏡４２の反射面は楕円面であり、射出開口部４２aから射出される第２の出射光束Ｌ５２は収束光束となる。この出射光束Ｌ５２は、光源光軸４５と同軸状態に配置されている凹レンズ４４によって平行光束Ｌ５３とされる。
【００４４】
凹レンズ４４から出射される平行光束Ｌ５３は、偏波方向が直交する二つの直線偏光光の一方を反射し、他方を透過する第２の偏光分離素子１８に入射する。本例においては、この第２の偏光分離素子１８は、２個の直角プリズムから構成され、平行光束Ｌ５３に対して４５度傾斜した偏光分離膜１８aを備えたプリズム合成体である。このプリズム合成体に換わって偏光分離膜を有する４５度傾斜したミラーとしてもよい。また、本例では、偏光分離膜１８aによってＰ偏光光が反射されて図２（A）の下方に出射され、Ｓ偏光光は当該偏光分離膜１８aをそのまま透過するようになっている。
【００４５】
この第２の偏光分離素子１８の背面側（図２（B）の左側）には、第２の偏光分離素子１８を透過した直線偏光光であるＳ偏光光を、当該第２の偏光分離素子１８で反射されたＰ偏光光の進行方向と平行な方向に反射する第２の反射素子２０が配置されている。本例では、この第２の反射素子２０は直角プリズムを用いて、平行光束に対して４５度の全反射プリズムとしている。この第２の反射素子２０は、４５度傾斜させた全反射ミラーか、または２個の直角プリズムで構成し、平行光束Ｌ５３に対して４５度傾斜した全反射膜２０aとするプリズム合成体とすることができる。
【００４６】
また、第２の偏光分離素子１８には、第２の偏光分離素子１８の偏光分離膜１８aにおいて、反射されたＰ偏光光をＳ偏光光に変換するための第２の偏光変換素子１９が貼り付けられており、本例においては、この第２の偏光変換素子１９を1／２波長板としている。なお、図中、２３と４３は、前述の波長限定フィルターである。
【００４７】
このように構成した本例の偏光光源装置２では、図２（A）および図２（Ｂ）から判るように、片側が直角な面を有した梯形体形状、または２個の直角プリズムを貼り合わせて構成した直方体形状をした第１および第２の偏光分離素子１５，１８、並びに第１および第２の反射素子１６，２０が、照明対象の液晶ライトバルブの照明領域A に対応するよう図２（Ｃ）に示す矩形形状に配列されている。そして、偏光方向がS偏光成分として揃った同一断面形状の直線偏光光が出射され、集光レンズ４５によって１個の第１のインテグレータ・ロッド４６の入射開口部４６aに導かれ、インテグレータ・ロッド４６によって均質化した光束とし、集光レンズ４７によって照明領域A を照射する。ここで、インテグレータ・ロッドの形状は、円柱、または角柱のものを使用できるが、取り付け等の上から角柱が望ましい。
【００４８】
以上のように、第１および第２の光源３６，５６からの出射光束Ｌ３２，Ｌ５２の断面を、偏光分離素子１５，１８の入射開口部１５ｂ、１８ｂに収まるように縮小しているので、光量損失を抑え、偏光効率の低下を抑制できる。また、出射光束Ｌ３２，Ｌ５２は、偏光分離素子１５，１８、偏光変換素子１７，１９を１回通過するだけなので、この点においても光量損失および偏光効率の低下を抑制できる。さらに第１の偏光分離素子１５を透過するS偏光成分（S1）と第１の偏光分離素子１５で反射されたP偏光成分を第１の偏光変換素子１７で変換されたS偏光成分（S2）とからなる第１の対をなす直線偏光光及び第２の偏光分離素子１８を透過するS偏光成分（S3）と第２の偏光分離素子１８で反射されたP偏光成分を第２の偏光変換素子１９で変換されたS偏光成分（S4）とからなる第２の対をなす直線偏光光とを１個の第１のインテク゛レータ・ロッド４６に入射して照射領域Aに出射するので、S1、S2、S3、S4の直線偏光光が適切に混合合成され、均質なS偏光成分の偏光光を照射領域Aに出射することができ、照射ムラの少ない光源となる。
【００４９】
また、偏光変換された後の出射光束は、照明領域Aに対応する形状となっているので、矩形の液晶ライトバルブを効率よく照明することができる。
【００５０】
加えて、インテグレータ・ロッドとプリズム合成体を用いた偏光変換光学系とすることによって、小型でコンパクトな構成とすることができるので、装置の小型化を実現できる。
【００５１】
なお、この実施例では、２個の光源３６及び５６を用いて高輝度の光源装置としているが、当然、１個の光源、偏光分離素子、反射素子及び偏光変換素子を使用しても所期の効果は十分に達成することができる。
【００５２】
（実施例３）
図３には、もう一つの他の実施例の概略構成図を示している。
２組の光源と各光源に対応して設けた２組の偏光変換光学系とを備えた２光源型の偏光光源装置において、前記実施例２では、偏光変換された直線偏光光を一つの集光レンズ４５によって、インテグレータ・ロッド４６の入射開口部に導くよう構成しているが、本例においては、集光レンズ４５を用いることなく、２組の偏光分離素子６５，７５、偏光変換素子６７，７７、および反射素子６６，７６によって偏光変換された光束を、2組の偏光分離素子６５，７５および反射素子６６，７６によって形成される出射光束の断面寸法、すなわち、図２（Ｃ）に示すような入射開口部６８aとなるようにした一個のインテグレータ・ロッド６８に入射させて、光束の均質化を図り、インテグレータ・ロッド６８から出射した光束を集光レンズ６９によって照明領域Aを照明するようにしている。なお、本実施例では、図３のインテグレータ・ロッド６８及び集光レンズ６９を除いた下方から見た平面図は、図２（B）と同一なので、省略したが、図３の第１の偏光分離素子６５及び第１の反射素子６６の背部にそれぞれ第２の反射素子（図３では、全反射膜７６aで表示している。）と第２の偏光分離素子（図３では、偏光分離膜７５aで表示している。）が取り付けられている。図中、６３と７３は、前述の波長限定フィルターである。
【００５３】
また、この実施例では、インテグレータ・ロッド６８は、１個のみを使用し、第１の反射素子６６及び第１の偏光変換素子６６から出射された第１の対のS偏光成分の直線偏光光と第２の反射素子７６及び第２の偏光変換素子７７から出射された第２の対のS偏光成分の直線偏光光の両方の直線偏光光をインテグレータ・ロッド６８の入射開口部６８aに入射させたが、２個の第１及び第２のインテグレータ・ロッドを使用し、第１の偏光変換系から出射された第１の対のS偏光成分の偏光光を第１のインテグレータ・ロッドに、また第２の偏光変換系から出射された第２の対のS偏光成分の偏光光を第２のインテグレータ・ロッドに入射させてもよく、さらに第１及び第２の反射素子と偏光変換素子とから出射された４種のS偏光成分の直線偏光光のそれぞれに対して４個のインテグレータ・ロッドを配置するように、複数個のインテグレータ・ロッドを使用してもよく、偏光変換された後の出射光束の断面寸法にインテグレータ・ロッドの入射開口部に合わせて、配置することが可能である。
【００５４】
本例の場合には、実施例２の構成に比べて、インテグレータ・ロッド自身は大きくなるが、偏光光源装置は小型化され、コンパクトとすることができ、しかも、実施例２と同様に光量損失を抑え、偏光効率の低下を抑制できる。この場合も、１個の光源、偏光分離素子、反射素子及び偏光変換素子を使用しても所期の効果は十分に達成することができる。
【００５５】
（実施例４）
この実施例では、偏光光源装置４において、２組の光源と各光源に対応した２組の偏光変換光学系を用いる２光源型の構成において、インテグレータ・ロッドを光源８０及び９０と第１及び第２の偏光分離素子８６及び９６の間にそれぞれ配置した例を示し、図４による概略構成図に基づいて説明する。
【００５６】
第１の発光管８１および当該発光管８１からの発散光を射出開口部８２aに向けて反射する反射鏡８２を備えた第１の光源８０を備えている。反射鏡８２の反射面は楕円面であり、射出開口部８２aから射出される第１の出射光束Ｌ８３は収束光束となる。この収束光束Ｌ８３は、光源光軸８９に対して４５度傾斜して配置した全反射ミラー８４によって反射され、その収束部に第１のインテグレータ・ロッド８５の入射開口部８５aを配置してある。第１のインテグレータ・ロッド８５から出射された光束は、第１のインテグレータ・ロッド８５と隣接して配置されている第１の偏光分離素子８６に入り、偏波方向が直交する二つの直線偏光光の一方（P偏光成分）を反射し、他方（S偏光成分）を透過する。本例では、前記の実施例２と同様にこの第１の偏光分離素子８６は、２個の直角プリズムからなるプリズム合成体である。本例では、偏光分離膜８６ｂによりＰ偏光光が反射され、Ｓ偏光光は当該偏光分離膜８６ｂをそのまま透過するようになっている。
【００５７】
この第１の偏光分離素子８６の右側面側には第１の偏光分離素子８６を透過した直線偏光光であるＳ偏光光を、当該第１の偏光分離素子８６で反射されたＰ偏光光の進行方向と平行な方向に反射する第１の反射素子８７が配置されている。本例では、この反射素子８７は直角プリズムによる全反射プリズムからなっている。この反射素子は全反射ミラー、または全反射膜を備えたプリズム合成体とすることができる。
【００５８】
また、第１の偏光分離素子８６で反射されたＰ偏光光をＳ偏光光に変換するための第１の偏光変換素子８８が、第１の偏光分離素子８６の出射面に貼り付けられている。本例の第１の偏光変換素子８８は1／２波長板である。この第１の偏光変換素子８８を第１の反射素子８７の出射面に貼り付けることにより、Ｓ偏光光をＰ偏光光に変換することができる。
【００５９】
次に、本例の偏光光源装置４は、前記の実施例２と同様な構成の第２の光源および第２の偏光変換光学素子を備えており、この場合における光源８０及び９０と偏光分離素子８６及び９６と反射素子８７及び９７の配置は、基本的に前記実施例の図２（Ｂ）で図示する配置と同一であり、第１および第２の光学系８６、８７、９６、９７は、点O を中心として点対称の状態に配列されている。
【００６０】
すなわち、第２の発光管９１および当該発光管９１からの発散光を射出開口部９２aに向けて反射する第２の反射鏡９２を備えた第２の光源９０を備えている。第２の反射鏡９２の反射面は楕円面であり、射出開口部９２aから射出される第２の出射光束Ｌ９３は収束光束となる。この出射光束Ｌ９３は、光源光軸９９に対して４５度傾斜して配置されている全反射ミラー９４によって反射され、その収束部に第２のインテグレータ・ロッド９５の入射開口部９５aが配置されてある。このインテグレータ・ロッド９５を経て出射された光束は、第２のインテグレータ・ロッド９５と隣接配置されている第２の偏光分離素子９６に入り、偏波面が直交する二つの直線偏光光の一方（P偏光成分）を反射し、他方（S偏光成分）を透過する。本例では、前記の実施例２と同様に第２の偏光分離素子９６は、２個の直角プリズムから構成されたプリズム合成体である。本例では、第２の偏光分離膜９６ｂにより、Ｐ偏光光が反射され、Ｓ偏光光は当該偏光分離膜９６ｂをそのまま透過するようになっている。
【００６１】
この第２の偏光分離素子９６の左側面側には第２の偏光分離素子９６を透過した直線偏光光であるＳ偏光光を、当該第２の偏光分離素子９６で反射されたＰ偏光光の進行方向と平行な方向に反射する第２の反射素子９７が配置されている。本例では、この第２の反射素子９７は直角プリズムによる全反射プリズムによって構成されている。
【００６２】
また、第２の偏光分離素子９６おいて、偏光分離膜９６ｂによって反射したＰ偏光光の出射面には、Ｐ偏光光をＳ偏光光に変換する第２の偏光変換素子９８が貼り付けられている。本例の第２の偏光変換素子９８は１／２波長板である。
【００６３】
このように構成された偏光光源装置４の偏光変換光学系は、２個の直角プリズムを貼り合わせて構成した直方体形状、または片側が直角な面を有した梯形体形状をした第１および第２の偏光分離素子８６、９６、並びに第１および第２の反射素子８７，９７が、照明対象の液晶ライトバルブの照明領域Aに対応するように、矩形上に配列されている。そして、偏光分離素子８６、９６、および偏光変換素子８８，９８によって変換された光束は、集光レンズ１００によって照明領域Aに導かれるようになっている。
【００６４】
本例の偏光光源装置４は、偏光変換された後の射出光束が照明領域Aに対応する形状となっているので、矩形の液晶ライトバルブを効率良く照明することが可能となる。
【００６５】
さらには、プリズム合成体とインテグレータ・ロッドを用いた偏光変換光学系に１枚の集光レンズ１００で照明領域Aに導くようにしたことにより、よりコンパクトで装置の小型化が実現できる。なお、この例においても１個の光源、偏光分離素子、反射素子及び偏光変換素子を使用しても所期の効果は十分に達成することができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、光源からの光束を偏光変換光学系の入射開口部の大きさまで圧縮し、これを偏光分離素子および偏光変換素子を１回だけ通して偏光方向が揃った直線偏光光として、しかも、インテグレータ・ロッドを導入したことにより、照明ムラをなくし、照明効率を高めて照射領域を照射するようにした高輝度対応の偏光光源装置を実現できる。
【００６７】
また、本発明においては、二つの光源と各光源からの射出光束を一つの直線偏光光に変換する二つの偏光変換光学系を備えた偏光光源装置において、上記のように高輝度化を図ると共に、プリズム合成体などからなる偏光分離素子および反射素子を用いて、矩形の照明領域に対応するように、偏光変換後の光束を出射するようにしているので、光の利用効率の高い偏光光源装置を実現できる。また、偏光変換光学系をプリズム合成体からなる偏光分離素子および反射素子を並列配置させており、あわせて、照明ムラを改善するための装置としてインテグレータ・ロッドを採用したことにより、偏光光源装置の小型化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した一つの光源を用いた実施例１の偏光光源装置を示す概略構成図で、（A）、(B)、（Ｃ）は、それぞれ、図１の偏光光源装置の側面構成図、偏光変換光学系の部分図及び偏光分離素子と偏光変換素子から出射されるS偏光成分の偏光光束を示す図である。
【図２】本発明を適用した実施例２の偏光光源装置の概略構成図で、（A）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ、偏光光源装置の側面構成図、（A）のインテグレータ・ロッド及び集光レンズを除いて下方から見た平面構成図、および（B）の偏光変換光学系の部分平面図である。
【図３】本発明を適用した実施例３の偏光光源装置の側面構成図である。
【図４】本発明を適用した実施例４の２光源型偏光光源装置の側面構成図である。
【図５】従来の偏光光源装置の側面構成図である。
【符号の説明】
１，２１，４１，６１，７１、８１，９１ 発光管
２，２２，４２，８２，９２ 反射鏡
２a、２２a、４２a、８２a、９２a 射出開口部
３、２３，４３，６３，７３ 波長限定フィルター
４，２４，４４，６４，７４ 平行光束形成光学系
５，１５，１８，６５，７５，８６，９６ 偏光分離素子
５a、１５a、１８a,８６a、９６a 偏光分離膜
５ｂ、１５ｂ、１８ｂ、 偏光分離素子の入射開口部
６，１６，２０，６６，７６、８７，９７ 反射素子
６a，１６a，２０a，６６a，７６a、８７a，９７a 全反射面
７，１７，１９，６７，７７，８８，９８ 偏光変換素子
８，１０，４５，４７，６９，１００ 集光レンズ
９，４６，６８，８５，９５ インテグレータ・ロッド
９a、４６a，６８a，８５a、９５a インテグレータ・ロッドの入射開口部
Ｌ１２，Ｌ３２，Ｌ５２，Ｌ８３，Ｌ９３ 発散光
Ｌ１３，Ｌ３３，Ｌ５３ 平行光束
Ｌ１４a 偏光分離素子を透過した光束
Ｌ１４ｂ 偏光分離膜により反射され、反射素子を経て偏光変換素子を通過した光束
８４，９４ 反射ミラー
１６，３６，５６，６０，７０，８０，９０ 光源
１５、２５，４５、６２，７２，８９，９９ 光源光軸
A 照明領域[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a polarized light source device capable of emitting a polarized light beam composed of only a specific polarized component used as a light source device for a liquid crystal projector or the like as illumination light, and more particularly, to a method in which a polarized light beam is homogenized and illumination unevenness occurs. The present invention relates to a polarized light source device having a small amount of light.
[0002]
[Prior art]
In a liquid crystal display device such as a liquid crystal projector, light emitted from a light source such as an arc lamp or a halogen lamp, such as a metal halide lamp, is applied to a light valve formed of a liquid crystal display panel, and the light valve performs modulation corresponding to a display image. Later, a projection image is formed on a projection surface via a projection optical system.
[0003]
The liquid crystal light valve that performs modulation corresponding to image information uses only a specific polarization component, and two linearly polarized light beams whose polarization directions are orthogonal even when the light emitted from the light source is directly irradiated on the liquid crystal display panel. Since one of the polarized light components is not used, the light use efficiency is low, and the projected image cannot be brightened.
[0004]
Therefore, conventionally, a light beam emitted from a light source is guided to a polarization conversion optical system, and the liquid crystal light valve is illuminated after aligning the polarization direction through the light beam. It is proposed to get it.
[0005]
FIG. 5 shows a light source device provided with such a polarization conversion optical system, and the polarization conversion optical system of the light source device sandwiches a polarization beam splitter 101 arranged on the light source optical axis, and A quarter-wave plate 102 disposed on the output side, a quarter-wave plate 103 disposed on the emission side, a total reflection mirror 104 disposed behind the quarter-wave plate 103, and a portion below the polarizing beam splitter 101. And a total reflection mirror 105 arranged in the side direction. (For example, Patent Document 1)
In this apparatus, the polarization beam splitter 101 includes a polarization separation film 101a that reflects the S-polarized light component of the parallel light emitted from the light source 107 in the orthogonal direction and transmits the P-polarized light component as it is. The emitted light enters the polarization beam splitter 101 via the quarter-wave plate 102, and only the S-polarized light component is reflected at a right angle and emitted upward in the figure. The light of one P-polarized component passes through the polarization splitting film 101a, and passes at least 7 mm between the quarter-wave plate 103 and the reflecting mirrors 104 and 105 disposed on the opposite side and the reflecting mirror 106 of the light source 100. Once, and after passing through the polarizing beam splitter 101 five times, the light becomes S-polarized light and is emitted upward in the figure. As a result, the loss of light amount and the deterioration of polarization efficiency occurring when passing through these optical elements cannot be ignored, and therefore, the improvement of light use efficiency by polarization conversion cannot be expected much.
[0006]
In order to improve this, the present inventors have studied and as a result, the light of the P-polarized light component transmitted through the polarizing beam splitter is reflected in a direction parallel to the light beam of the S-polarized light component, and the reflected P-polarized light component is reflected. It has been found that the polarization conversion element can be rotated by 90 degrees by a polarization conversion element and converted into an S-polarized light component to improve the light use efficiency by polarization conversion, and proposed. (For example, Patent Document 2)
However, according to this structure, since the P-polarized component only passes through the polarization beam splitter and the polarization conversion element once, light utilization efficiency is improved, but light transmitted through the polarization conversion element and light not transmitted through the polarization conversion element are improved. There is a problem in the homogeneity of the light source, and there is a problem in that uneven illumination is likely to occur.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-8-29734
[Patent Document 2]
JP 2002-341291 A
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention is intended to solve such a problem, and as a polarized light source used in an illumination device such as a liquid crystal projector, in the polarized light source device according to the above-described proposal of the present inventors, the integrator rod and A polarized light source that uses a combination to reduce the unevenness of illumination on the liquid crystal light valve by achieving uniform illumination and high brightness on the liquid crystal panel, etc., without causing loss of light quantity or reduction in polarization efficiency. It is intended to provide a device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a first light source including a first arc tube and a first reflecting mirror for reflecting divergent light from the arc tube toward an emission opening; A first polarization splitting element that reflects one of two linearly polarized light beams having orthogonal polarization directions included in the light emitted from the reflecting mirror and transmits the other, and a straight line reflected by the first polarization splitting device The polarized light is reflected in a direction parallel to the traveling direction of the linearly polarized light transmitted through the first polarization splitting element, or the linearly polarized light transmitted through the first polarization splitting element is converted into the first polarized light. A first reflection element that reflects in a direction parallel to a traveling direction of the linearly polarized light reflected by the separation element, and the first polarization separation element or the first polarization element attached to the first reflection element. The plane of polarization of the linearly polarized light transmitted through the separation element or the first polarized light component A first polarization conversion element that rotates one of the polarization planes of the linearly polarized light reflected by the element by 90 degrees to convert the polarization plane into the same component as the other linearly polarized light, and transmits through the first polarization conversion element A first integrator rod that receives two polarized lights, that is, a linearly polarized light that has not been converted and a linearly polarized light that has been converted by the first polarization conversion element, and a light beam emitted from the integrator rod is predetermined. And a linearly polarized light converted by the first polarization conversion element and the other linearly polarized light converted by the first polarization conversion element. Are mixed and synthesized with an integrator rod to provide a polarized light source device with uniform illuminance and less uneven illuminance.
[0010]
According to a second invention of the present invention, in the polarized light source device according to the first invention, a second arc tube arranged in a state facing the first light source with respect to the first polarization splitting element, and A second light source including a second reflecting mirror for reflecting divergent light from a second arc tube toward a second exit opening; and a second light source provided in parallel with the first polarization splitting element. One of the two linearly polarized lights whose polarization directions included in the light emitted from the reflecting mirror are orthogonal to each other is reflected in the same direction and in the same component as the linearly polarized light reflected by the first polarization separation element, A second polarized light separating element that transmits the other linearly polarized light having the same component and the same component as the linearly polarized light transmitted through the first polarized light separating element, and a linearly polarized light reflected by the second polarized light separating element. The traveling direction of the linearly polarized light transmitted through the second Or the linearly polarized light transmitted through the second polarization separation element is reflected in a direction parallel to the traveling direction of the linearly polarized light reflected by the second polarization separation element. A reflection element, the second polarization separation element, or a polarization plane of linearly polarized light that is attached to the second reflection element and that has passed through the second polarization separation element, or reflected by the second reflection element A second polarization conversion element that rotates one of the polarization planes of the obtained linearly polarized light by 90 degrees to convert it into the same component as the other linearly polarized light, and does not transmit through the first polarization conversion element. A first pair of linearly polarized light consisting of unconverted linearly polarized light and linearly polarized light converted by the first polarization conversion element, and the same component as the first pair of linearly polarized light, The light does not pass through the second polarization conversion element and is converted. At least one pair of polarized light of a second pair of linearly polarized light composed of the linearly polarized light and the linearly polarized light converted by the second polarization conversion element is incident on the first integrator rod. An object of the present invention is to provide a polarized light source device that uses two light sources, has higher luminance, and has less illumination unevenness, by adopting a characteristic polarized light source device.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the polarized light source device according to the second aspect, two pairs of linearly polarized light of the first pair of linearly polarized light and the second pair of linearly polarized light are And a light source that is incident on the first integrator rod and is incident on an optical element for guiding a light beam emitted from the first integrator rod to a predetermined screen size. It is an object of the present invention to provide a small-sized polarized light source device with high luminance and little illumination unevenness.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the polarized light source device according to the second aspect, a second integrator rod is provided alongside the first integrator rod, and the first integrator rod is provided. Then, the first pair of linearly polarized light is incident on the second integrator rod, and the second pair of linearly polarized light is incident on the second integrator rod, and the light flux emitted from each integrator rod is guided to a predetermined screen size. To provide a polarized light source device capable of emitting more uniform polarized light by using a polarized light source device that is incident on an optical element.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, between the first polarization splitting element or the first and second polarization splitting elements and the first integrator rod or the first and second integrator rods, A condensing optical system for converging the first pair of linearly polarized light or the first and second pair of linearly polarized light to the first integrator rod or the entrance opening of each integrator rod. An object of the present invention is to provide a polarized light source device which can improve the irradiation efficiency of a light valve by using the arranged polarized light source device according to any one of the first to fourth inventions.
[0014]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a device according to a sixth aspect of the present invention, in which the light source is disposed between the first light source and the first polarization splitting element or between the second light source and the second polarization splitting element. By providing the polarized light source device according to any one of the first to fifth aspects in which the parallel light beam forming optical system that converts the emitted light beam into a parallel light beam is disposed, the light beam emitted from each light source is wasted. It is an object of the present invention to provide a polarized light source device that can be incident on a polarization splitting element without increasing the light utilization efficiency.
[0015]
According to a seventh aspect of the present invention, a first light emitting tube includes a first light emitting tube and a first reflecting mirror that reflects divergent light from the first light emitting tube so as to converge from a first emission opening. And a first integrator rod having an entrance aperture at a light flux image point converged by the first reflecting mirror, and a polarization direction included in light emitted from the first integrator rod. A first polarized light separating element that reflects one of the two linearly polarized light beams orthogonal to each other and transmits the other, and a linearly polarized light beam reflected by the polarized light separating element is converted into a straight line that has passed through the first polarized light separating element. The linearly polarized light reflected in the direction parallel to the traveling direction of the polarized light or transmitted through the first polarization separation element is converted into the light parallel to the traveling direction of the linearly polarized light reflected by the first polarization separation element. A first reflecting element that reflects light in the first direction; The polarization plane of the linearly polarized light that is attached to the polarization separation element or the first reflection element and that has passed through the first polarization separation element, or the polarization plane of the linearly polarized light reflected by the first polarization separation element. A first polarization conversion element that rotates one of the wavefronts by 90 degrees and converts it into the same component as the other linearly polarized light, and a linearly polarized light that does not pass through the first polarization conversion element and is not converted. A polarized light source device comprising: an optical element for receiving two polarized lights of the linearly polarized light converted by the first polarization conversion element and leading the polarized light to a predetermined screen size. Accordingly, it is an object of the present invention to reduce the noise component contained in the light source, improve the separation efficiency in the polarization separation element, and provide a polarization light source device with less illuminance unevenness.
[0016]
According to an eighth aspect of the present invention, in the polarized light source device according to the seventh aspect of the present invention, there is provided a second light emitting tube arranged in a state facing the first light source with respect to the first polarization splitting element. A second light source including a second reflecting mirror for reflecting the divergent light from the second arc tube toward the second exit opening, and an image forming point by a light flux converged by the second reflecting mirror. A second integrator rod having an entrance opening is arranged, and two linearly polarized lights which are provided in parallel with the first polarization splitting element and whose polarization directions included in light emitted from the second integrator rod are orthogonal to each other. One of the lights is reflected in the same direction and in the same direction as the linearly polarized light reflected by the first polarization splitting element, and in the same direction and the same component as the linearly polarized light transmitted through the first polarization splitting element. The second, which transmits the other linearly polarized light A light separating element, and reflecting the linearly polarized light reflected by the second polarization separating element in a direction parallel to a traveling direction of the linearly polarized light transmitted through the second polarization separating element, or A second reflection element that reflects the linearly polarized light transmitted through the second polarization separation element in a direction parallel to the traveling direction of the linearly polarized light reflected by the second polarization separation element; and the second polarization separation element. Alternatively, either the plane of polarization of the linearly polarized light attached to the second reflection element and transmitted through the second polarization separation element, or the plane of polarization of the linearly polarized light reflected by the second polarization separation element A second polarization conversion element that rotates one of them by 90 degrees and converts it into the same component as the other linearly polarized light, and a linearly polarized light that does not pass through the first polarization conversion element and is not converted; Linearly polarized light converted by the polarization conversion element The first pair of linearly polarized light and the first pair of linearly polarized light have the same components, do not pass through the second polarization conversion element, and are not converted. Having at least one pair of linearly-polarized light of a second pair of linearly-polarized light converted by the polarization-converting element of the present invention, which is incident thereon, and leading to a predetermined screen size. By providing a polarized light source device characterized by the following, the noise component contained in the light source is reduced, the separation efficiency in the polarized light separating element is improved, and the polarized light source device with less illuminance unevenness and high luminance is provided. Things.
[0017]
In the present invention, in a polarized light source device used when a polarized light beam composed of a specific polarized component is used as illumination light, such as a liquid crystal projector, an arc tube such as a metal halide lamp or a halogen lamp or the like, A light source equipped with a reflecting mirror for reflecting the divergent light from the tube toward the exit opening is used. The cross section of the exit light flux emitted from the exit opening of this light source is approximately the size of the entrance opening of the polarization splitting element. A parallel light beam forming optical system is arranged to make the parallel light beams coincide with each other, and a polarized beam that reflects the P-polarized light component and transmits the S-polarized light component among the two linearly polarized light beams whose polarization directions are orthogonal to each other. A polarization separation element such as a splitter, and the linearly polarized light of the P polarization component reflected by the polarization separation element, and the traveling direction of the linearly polarized light of the S polarization component transmitted through the polarization separation element. Reflected in a parallel direction, or reflected in the direction parallel to the traveling direction of the linearly polarized light of the P-polarized component reflected by the polarization-separating element, the linearly polarized light of the S-polarized component transmitted through the polarization-separating element. Using a reflective element, rotate the plane of polarization of the linearly polarized light of the P-polarized light component reflected by this reflective element by 90 degrees and convert it to the same component as the linearly polarized light of the S-polarized light component transmitted through the polarization separation element. When the polarization conversion element to be disposed is arranged behind the reflection element, the linearly polarized light of the S polarization component can be used without transmitting the polarization conversion element, so that light loss due to the polarization conversion element can be suppressed, This is preferred when using a light valve that operates with an S-polarized component.
[0018]
In the first to sixth aspects of the present invention, the linearly polarized light that has not passed through the polarization conversion element and is not converted and the linearly polarized light that has passed through the polarization conversion element have basically the same components, If these linearly polarized light beams are directly radiated to the light valve, there may be a problem such as a difference in illuminance depending on the irradiated portion of these linearly polarized light beams. When the light passes through the first and second integrator rods, these linearly polarized lights are appropriately mixed and synthesized, and the emitted light becomes uniform, so that illumination unevenness can be favorably suppressed.
[0019]
One or a plurality of these integrator rods may be used. In particular, two light sources, a first light source and a second light source, are used, and light beams from the respective light sources are transmitted through the polarization conversion element. The first and second integrators respectively correspond to first and second pairs of linearly polarized light consisting of linearly polarized light that is not converted and linearly polarized light that is obtained by passing through a polarization conversion element. Arranging the rods is preferable because more appropriate mixed synthesis is performed.
[0020]
In addition, linearly polarized light transmitted through the polarization splitter and linearly polarized light obtained through the polarization converter are generally parallel to the optical axis. Then, it is preferable to converge on the entrance opening of the integrator rod because the loss of the light beam is reduced.
[0021]
In addition, the divergent light from the light source is directly emitted to the polarization separation element, separated by the polarization separation element, and converted into linearly polarized light of the S polarization component by conversion through the polarization conversion element. In some cases, the polarized light contains an elliptical light component. Since the elliptical light component lowers the conversion efficiency in the light valve, it is preferable to remove the elliptical light component as much as possible. According to the seventh and eighth aspects of the present invention, when the elliptical light component emits divergent light from the light source to the polarization splitting element, the first or first and second integrator rods are interposed between them. It has been found that when the light passes through, the elliptic light component is reduced and the conversion efficiency is improved, and the present invention has been completed.
[0022]
In the polarized light source device of the present invention, one linearly polarized light component of the light beam emitted from the light source passes through the polarization splitting element once, and the other linearly polarized light component passes through the polarization splitting element and the polarization conversion element once each. Only. Therefore, the polarization conversion can be performed without causing a loss of light amount or a decrease in polarization conversion efficiency.
[0023]
Each polarized light separating element in the present invention can be a prism composite or a mirror provided with a polarized light separating film inclined at 45 degrees to the optical axis of the light source. Depending on the configuration of the polarization separation film, the light valve operates by selecting whether to transmit the S-polarized component and transmit the P-polarized component, or to transmit the P-polarized component or reflect the S-polarized component. It can be appropriately selected depending on the components. The polarization component requiring polarization conversion is determined by the operation component of the light valve, and based on this determination, the polarization conversion element is disposed with respect to the light beam passing through the polarization separation element or reflected by the polarization separation element. It is determined whether to arrange the light beam. As such a polarization conversion element, a half-wave plate can be suitably used.
[0024]
Similarly, each reflecting element can also be a total reflection prism or mirror inclined at 45 degrees with respect to the optical axis, or a prism composite having a total reflection film inclined at 45 degrees with respect to the optical axis.
[0025]
In the present invention, the light beam incident on the polarization separation element is preferably a parallel light beam parallel to the optical axis of the light source, but it may be difficult to form a parallel light beam depending on the shape of the reflecting mirror. In such a case, it is preferable that a parallel light beam forming optical system such as a concave lens is arranged between the reflecting mirror and the polarization splitting element so that parallel rays are appropriately incident on the polarization splitting element.
[0026]
In addition, since the object to be illuminated by the polarized light source device generally has a horizontally long rectangular shape, the prism composites constituting the respective polarization splitting elements, and the prism composites constituting the reflecting elements are referred to as prism composites. It is desirable to arrange them in parallel so as to have a rectangular shape corresponding to the illumination area.
[0027]
The polarized light source device of the present invention is a polarized light source device provided with one or two light sources, and can configure the polarization separation / conversion optical system in a small and compact form, and can efficiently provide a rectangular illumination area. Can be illuminated.
[0028]
On the other hand, a liquid crystal light valve to be illuminated by a polarized light source device generally has a horizontally long rectangular shape, and its aspect ratio is 4: 3. In recent years, a 16: 9 horizontally long one has been adopted. Therefore, it is desirable to efficiently illuminate such a rectangular illumination area using a polarized light source device.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the polarized light source device to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
(Example 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical system showing an example of a polarized light source device used as a light source device of a liquid crystal projector having a rectangular liquid crystal light valve. 1 (A) is a side view of the configuration, FIG. 1 (B) is a partial view of a polarization conversion optical system, and FIG. 1 (C) is linear polarization light which is not transmitted through a polarization conversion element and is not converted. It is a figure which shows the linearly polarized light which permeate | transmitted the element and was converted. The polarized light source device of the present example is a polarized light source device including a single light source and a polarization conversion optical system provided corresponding to the light source.
[0030]
More specifically, the polarized light source device of the present embodiment is a light source 16 including a light emitting tube 1 and a reflecting mirror 2 that reflects divergent light from the light emitting tube 1 toward an emission opening 2a. The reflecting surface of the reflecting mirror 2 is an elliptical surface, and the emitted light beam L12 emitted from the emission opening 2a becomes a convergent light beam. The emitted light beam L12 is converted into a parallel light beam L13 by the concave lens 4 arranged coaxially with the light source optical axis 15. This parallel light beam L13 is guided to the entrance opening 5b of the polarization separation element 5 described below. As described above, in the present example, the cross section of the exit light beam L12 emitted from the exit opening 2a of the light source 16 by the light source reflecting mirror 2 and the concave lens 4 is slightly smaller than the shape of the entrance opening 5b of the polarization separation element 5. A parallel light beam forming optical system for converting the light beam into a parallel light beam is adopted.
[0031]
The parallel light beam L13 emitted from the concave lens 4 reflects one of the two linearly polarized lights whose polarization directions are orthogonal to each other, and is incident on the entrance opening 5b of the polarization separation element 5 that transmits the other. In the present example, the polarization splitting element 5 is a prism composite formed of two right-angle prisms and provided with a polarization splitting film 5a inclined at 45 degrees with respect to the parallel light beam L13. In addition, as can be seen from FIG. 1B, in this example, the S-polarized light is transmitted by the polarized light separating film 5a, and the P-polarized light is reflected by the polarized light separating film 5a.
[0032]
The P-polarized light reflected by the polarization separation film 5a enters the total reflection prism, which is the reflection element 6, and is directed in a direction parallel to the traveling direction of the S-polarized light transmitted through the polarization separation element 5 by the surface 6a inclined by 45 degrees. Is reflected by In this case, as in this example, the polarization conversion element 7 does not necessarily need to be directly attached to the emission surface of the reflection element 6, but may be attached by a holding member in proximity to the emission surface.
[0033]
A polarization conversion element 7 for converting P-polarized light reflected by the reflective element 6 to S-polarized light is attached to an emission surface of the reflective element 6. The polarization conversion element 7 of this example is a half-wave plate. The polarization conversion element 7 can be attached to the S-polarized light output surface of the polarization separation element 5 to convert the S-polarized light into P-polarized light.
[0034]
Next, in the polarized light source device 1 of the present invention, as can be seen from FIG. 1C, the luminous flux L14a of the S-polarized light S transmitted through the polarized light separating element 7 and reflected by the polarized light separating element 5 and the polarized light separating film 5a. , A surface light source composed of a pair of linearly polarized light L14b formed by the S-polarized light S ′ converted by the polarization conversion element 7 attached to the exit surface of the total reflection prism via the total reflection prism 6 Has a rectangular shape.
[0035]
Then, the two polarized lights L14a and L14b are converged and guided to the entrance opening 9a of the integrator rod 9 by the convex lens 8 which is a condenser lens, and the polarized lights uniformized by the integrator rod 9 are integrated by the integrator rod 9. The light exits from the rod 9 and is irradiated onto a predetermined screen size of the liquid crystal light valve A by the converging convex lens 10. In FIG. 1A, reference numeral 3 denotes a wavelength limiting filter that cuts a specific wavelength such as infrared light or ultraviolet light.
[0036]
It was confirmed that the S-polarized light irradiated to the liquid crystal light valve in this way had less irradiation unevenness and was improved without lowering the light use efficiency by polarization conversion, compared to the case without the integrator rod. Was done.
[0037]
(Example 2)
FIG. 2 shows a schematic configuration diagram of another embodiment according to the present invention. In the polarized light source device 1 of the first embodiment, one light source 16 is used. However, in the second embodiment, two light sources are used. Same as Example 1. 2A is a side view of the configuration, and FIG. 2B is a plan view of the configuration viewed from below in FIG. 2A except for the converging convex lens 45, the integrator rod 46, and the converging convex lens 47. (C) is a partial configuration diagram of the polarization conversion optical system of FIG. (B).
[0038]
The basic configuration of the polarized light source device 2 of this embodiment when one light source 16 is used will be described with reference to FIG. 2A. The luminous tube 21 and the divergent light from the luminous tube 21 are reflected toward the emission opening 22a. A first light source 36 having a reflecting mirror 22 is provided. The reflecting surface of the reflecting mirror 22 is an elliptical surface, and the first outgoing light beam L32 emitted from the emission opening 22a becomes a convergent light beam. This emitted light beam L32 is converted into a parallel light beam L33 by the concave lens 24 arranged coaxially with the light source optical axis 25. The parallel light beam L33 has a cross-sectional dimension that can be accommodated in the entrance opening 15b of the polarization separation element 15 described below. As described above, in this embodiment, the first parallel light flux whose cross section is changed to the parallel light flux having a predetermined dimension is converted from the first output light flux L32 emitted from the emission opening 22a of the first light source 36 by the reflecting mirror 22 and the concave lens 24. A forming optical system is configured.
[0039]
The parallel light beam L33 emitted from the concave lens 24 reflects one of the two linearly polarized lights whose polarization directions are orthogonal to each other, and the first polarization separation element 15 that transmits the other is composed of two right-angle prisms. The P-polarized light is reflected by the polarization separation film 15a inclined by 45 degrees with respect to the parallel light beam L33, and the S-polarized light is transmitted through the polarization separation film 15a as it is.
[0040]
As shown in FIG. 2A, on the right side of the first polarization separation element 15, S-polarized light that is linearly polarized light transmitted through the first polarization separation element 15 is placed. A first reflection element 16 that reflects light in a direction parallel to the traveling direction of the P-polarized light reflected by the element 15 (downward in FIG. 2A) is provided. In this example, the first reflection element 16 is a 45-degree total reflection prism formed by a right-angle prism. As described above, when the reflective element 16 having the same shape as the rectangular parallelepiped polarized light separating element 15 is used, the attachment of these elements is facilitated, which is preferable. A prism composite composed of two right-angle prisms and having a total reflection film 16a inclined at 45 degrees with respect to the parallel light beam may be used, or a total reflection mirror inclined at 45 degrees may be used.
[0041]
The P-polarized light reflected by the polarization separation film 15a of the first polarization separation element 15 is converted by the first polarization conversion element 17 attached to the emission surface of the first polarization separation element 15 into S-polarized light. It is converted into polarized light. The first polarization conversion element 17 of this example is a half-wave plate. The first polarization conversion element 17 can be attached to the emission surface of the first reflection element 16 to convert S-polarized light into P-polarized light.
[0042]
Next, as is clear from FIG. 2A, the polarized light source device 2 of the present example has the second light source 56 and the second light source 56 having basically the same configuration as the case where the first light source 36 is used. And a second polarization conversion optical system including a second polarization conversion element 18, a second reflection element 20, and a second polarization conversion element 18. When the optical axis 45 faces the first light source 36 and its optical axis 45 is viewed from above in FIG. 2A with respect to the optical axis 25 of the first light source 36 (see FIG. 2B), the optical axis 45 is shifted in parallel. The second polarization conversion optical system is provided in parallel with the first polarization conversion optical system including the first polarization separation element 15, the first reflection element 16, and the first polarization conversion element 17. As is clear from the plan view of FIG. 2B, the first and second optical systems are point-symmetric with respect to the point O, that is, A rectangular parallelepiped first reflection element 16 is provided on the right side of the rectangular parallelepiped first polarization separation element 15, a second polarization separation device 18 having the same shape is provided on the back side of the first reflection element 16, and a first polarization element. A second reflective element 20 of the same shape is attached to the rear surface of the separation device 15 and arranged.
[0043]
That is, a second light source 56 including the arc tube 41 and the reflecting mirror 42 for reflecting the divergent light from the arc tube 41 toward the emission opening 42a is provided. The reflecting surface of the reflecting mirror 42 is an elliptical surface, and the second outgoing light beam L52 emitted from the emission opening 42a is a convergent light beam. The emitted light beam L52 is converted into a parallel light beam L53 by the concave lens 44 arranged coaxially with the light source optical axis 45.
[0044]
The parallel light beam L53 emitted from the concave lens 44 reflects one of the two linearly polarized light beams whose polarization directions are orthogonal to each other and enters the second polarization separation element 18 that transmits the other. In the present example, the second polarization separation element 18 is a prism composite composed of two right-angle prisms and provided with a polarization separation film 18a inclined at 45 degrees with respect to the parallel light beam L53. Instead of the prism composite, a mirror inclined at 45 degrees having a polarization separation film may be used. Further, in this example, the P-polarized light is reflected by the polarized light separating film 18a and is emitted to the lower side of FIG. 2A, and the S-polarized light is transmitted through the polarized light separating film 18a as it is.
[0045]
On the back side (left side in FIG. 2B) of the second polarization separation element 18, S-polarized light that is linearly polarized light transmitted through the second polarization separation element 18 is applied to the second polarization separation element. A second reflection element 20 that reflects light in a direction parallel to the traveling direction of the P-polarized light reflected by 18 is provided. In the present embodiment, the second reflection element 20 is a total reflection prism that is 45 degrees with respect to a parallel light beam using a right-angle prism. The second reflection element 20 is a total reflection mirror inclined at 45 degrees or a prism composite composed of two right-angle prisms and a total reflection film 20a inclined at 45 degrees with respect to the parallel light beam L53. be able to.
[0046]
A second polarization conversion element 19 for converting P-polarized light reflected by the polarization separation film 18a of the second polarization separation element 18 to S-polarized light is attached to the second polarization separation element 18. In this example, the second polarization conversion element 19 is a half-wave plate. In the figure, 23 and 43 are the above-mentioned wavelength limiting filters.
[0047]
In the polarized light source device 2 of this example configured as described above, as can be seen from FIGS. 2 (A) and 2 (B), a trapezoidal shape having a right-angled surface on one side, or two right-angle prisms are attached. The first and second polarization splitters 15 and 18 and the first and second reflectors 16 and 20 having a rectangular parallelepiped shape configured together correspond to the illumination area A of the liquid crystal light valve to be illuminated. 2 (C) are arranged in a rectangular shape. Then, linearly polarized light having the same cross-sectional shape in which the polarization directions are aligned as S-polarized light components is emitted, and guided to the entrance opening 46a of one first integrator rod 46 by the condenser lens 45, and the integrator rod 46 The light beam is homogenized by the light source, and the light is irradiated onto the illumination area A by the condenser lens 47. Here, as the shape of the integrator rod, a cylindrical or prismatic shape can be used, but a prismatic shape is preferable from the viewpoint of mounting and the like.
[0048]
As described above, the cross sections of the outgoing light beams L32 and L52 from the first and second light sources 36 and 56 are reduced so as to be accommodated in the entrance openings 15b and 18b of the polarization splitters 15 and 18, respectively. Loss can be suppressed, and a decrease in polarization efficiency can be suppressed. In addition, since the emitted light beams L32 and L52 only pass through the polarization splitters 15 and 18 and the polarization converters 17 and 19 once, it is possible to suppress the loss of light quantity and the decrease in polarization efficiency in this regard. Further, the S-polarized light component (S1) transmitted through the first polarization splitting element 15 and the P-polarized light component reflected by the first polarization splitting element 15 are converted into S-polarized light components (S2) by the first polarization conversion element 17. The first pair of linearly polarized light and the S-polarized light component (S3) transmitted through the second polarization beam splitter 18 and the P-polarized light component reflected by the second polarization beam splitter 18 are converted into a second polarization beam. Since the second pair of linearly polarized light composed of the S-polarized light component (S4) converted by the element 19 is incident on one first integrator rod 46 and emitted to the irradiation area A, S1, The linearly polarized lights of S2, S3, and S4 are appropriately mixed and synthesized, and polarized light of a uniform S-polarized component can be emitted to the irradiation area A, and the light source has less irradiation unevenness.
[0049]
Further, since the emitted light beam after the polarization conversion has a shape corresponding to the illumination area A, the rectangular liquid crystal light valve can be efficiently illuminated.
[0050]
In addition, by using a polarization conversion optical system using an integrator rod and a prism composite, a compact and compact configuration can be achieved, so that the device can be downsized.
[0051]
In this embodiment, a high-brightness light source device is formed by using two light sources 36 and 56. However, naturally, even if one light source, a polarization separation element, a reflection element, and a polarization conversion element are used, the intended use is achieved. Can be sufficiently achieved.
[0052]
(Example 3)
FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of another embodiment.
In the two-light source type polarized light source device provided with two sets of light sources and two sets of polarization conversion optical systems provided corresponding to the respective light sources, in the second embodiment, the linearly converted polarized light is Although the light lens 45 guides the light to the entrance opening of the integrator rod 46, in this example, two sets of polarization separation elements 65 and 75 and a polarization conversion element 67 are used without using the condenser lens 45. , 77, and the light beams that have undergone polarization conversion by the reflection elements 66, 76 are converted into cross-sectional dimensions of the outgoing light beams formed by the two sets of polarization separation elements 65, 75 and the reflection elements 66, 76, ie, FIG. The light is made incident on a single integrator rod 68 so as to form an entrance opening 68a as shown in the drawing to homogenize the light beam, and the light beam emitted from the integrator rod 68 is condensed by a condenser lens 69. Thus it is to illuminate the illumination area A. In the present embodiment, a plan view from below except for the integrator rod 68 and the condenser lens 69 in FIG. 3 is the same as that in FIG. A second reflection element (in FIG. 3, indicated by a total reflection film 76a) and a second polarization separation element (in FIG. 3, a polarization separation film) are provided on the back of the separation element 65 and the first reflection element 66, respectively. 75a) is attached. In the figure, 63 and 73 are the above-mentioned wavelength limiting filters.
[0053]
In this embodiment, only one integrator rod 68 is used, and the first pair of linearly polarized light of the S-polarized component emitted from the first reflection element 66 and the first polarization conversion element 66 is used. And the second pair of linearly polarized light components of the S-polarized component emitted from the second reflection element 76 and the second polarization conversion element 77 are made to enter the entrance opening 68a of the integrator rod 68. However, using two first and second integrator rods, the first pair of S-polarized light components emitted from the first polarization conversion system are polarized by the first integrator rod, and The polarized light of the second pair of S-polarized light components emitted from the second polarization conversion system may be incident on the second integrator rod, and may be further separated from the first and second reflection elements and the polarization conversion element. Emitted linearly polarized light of four S-polarized components A plurality of integrator rods may be used so that four integrator rods are arranged for each, and the cross-sectional dimension of the output light beam after polarization conversion is adjusted to the entrance opening of the integrator rod. And can be arranged.
[0054]
In the case of this example, the integrator rod itself is larger than the configuration of the second embodiment, but the polarization light source device can be made smaller and more compact. , And a decrease in polarization efficiency can be suppressed. Also in this case, the desired effect can be sufficiently achieved even if one light source, a polarization separation element, a reflection element, and a polarization conversion element are used.
[0055]
(Example 4)
In this embodiment, in the polarized light source device 4, in a two-light source type configuration using two sets of light sources and two sets of polarization conversion optical systems corresponding to the respective light sources, the integrator rods are connected to the first and second light sources 80 and 90. An example in which the two polarization separation elements 86 and 96 are disposed between the two polarization separation elements 86 and 96, respectively, will be described with reference to the schematic configuration diagram in FIG.
[0056]
A first light source 80 including a first arc tube 81 and a reflecting mirror 82 that reflects divergent light from the arc tube 81 toward an emission opening 82a is provided. The reflecting surface of the reflecting mirror 82 is an elliptical surface, and the first outgoing light beam L83 emitted from the emission opening 82a is a convergent light beam. The convergent light beam L83 is reflected by a total reflection mirror 84 arranged at an angle of 45 degrees with respect to the light source optical axis 89, and an entrance opening 85a of the first integrator rod 85 is arranged at the converging portion. The light beam emitted from the first integrator rod 85 enters the first polarization splitting element 86 disposed adjacent to the first integrator rod 85, and the two linearly polarized light beams whose polarization directions are orthogonal to each other. (P-polarized light component) and transmits the other (S-polarized light component). In the present embodiment, like the second embodiment, the first polarization splitting element 86 is a prism composite composed of two right-angle prisms. In this example, the P-polarized light is reflected by the polarization separation film 86b, and the S-polarization light is transmitted through the polarization separation film 86b as it is.
[0057]
On the right side of the first polarization separation element 86, S-polarized light that is linearly polarized light transmitted through the first polarization separation element 86 is converted into P-polarized light reflected by the first polarization separation element 86. A first reflection element 87 that reflects light in a direction parallel to the traveling direction is provided. In this example, the reflection element 87 is formed by a total reflection prism using a right-angle prism. The reflection element can be a total reflection mirror or a prism composite having a total reflection film.
[0058]
Further, a first polarization conversion element 88 for converting P-polarized light reflected by the first polarization separation element 86 to S-polarized light is attached to an emission surface of the first polarization separation element 86. . The first polarization conversion element 88 of the present example is a half-wave plate. By attaching the first polarization conversion element 88 to the emission surface of the first reflection element 87, S-polarized light can be converted to P-polarized light.
[0059]
Next, the polarized light source device 4 of the present example includes a second light source and a second polarization conversion optical element having the same configuration as that of the second embodiment, and the light sources 80 and 90 and the polarization separation element in this case. The arrangement of 86 and 96 and the reflection elements 87 and 97 is basically the same as the arrangement shown in FIG. 2B of the embodiment, and the first and second optical systems 86, 87, 96, and 97 are , And are arranged in a point-symmetric state with respect to the point O.
[0060]
That is, a second light source 90 including a second arc tube 91 and a second reflecting mirror 92 that reflects divergent light from the arc tube 91 toward the emission opening 92a is provided. The reflecting surface of the second reflecting mirror 92 is an elliptical surface, and the second emitted light beam L93 emitted from the emission opening 92a is a convergent light beam. The emitted light beam L93 is reflected by a total reflection mirror 94 which is arranged at an angle of 45 degrees with respect to the light source optical axis 99, and the entrance opening 95a of the second integrator rod 95 is arranged at the converging portion. is there. The light beam emitted through the integrator rod 95 enters the second polarization splitting element 96 arranged adjacent to the second integrator rod 95, and is one of two linearly polarized lights (P (S-polarized light component) and transmits the other (S-polarized light component). In the present embodiment, the second polarization separation element 96 is a prism composite composed of two right-angle prisms, as in the second embodiment. In this example, the P-polarized light is reflected by the second polarization separation film 96b, and the S-polarization light is transmitted through the polarization separation film 96b as it is.
[0061]
On the left side of the second polarization separation element 96, S-polarized light that is linearly polarized light transmitted through the second polarization separation element 96 is converted into P-polarized light reflected by the second polarization separation element 96. A second reflection element 97 that reflects light in a direction parallel to the traveling direction is provided. In this example, the second reflection element 97 is constituted by a total reflection prism formed by a right-angle prism.
[0062]
In the second polarization separation element 96, a second polarization conversion element 98 for converting P-polarized light to S-polarized light is attached to the emission surface of the P-polarized light reflected by the polarization separation film 96b. I have. The second polarization conversion element 98 of this example is a half-wave plate.
[0063]
The polarization conversion optical system of the polarized light source device 4 configured as described above has a rectangular parallelepiped shape formed by bonding two rectangular prisms or a trapezoidal shape having one side having a right-angled surface. Are arranged in a rectangle so as to correspond to the illumination area A of the liquid crystal light valve to be illuminated. The light beams converted by the polarization splitters 86 and 96 and the polarization converters 88 and 98 are guided to the illumination area A by the condenser lens 100.
[0064]
In the polarized light source device 4 of the present example, since the emitted light beam after the polarization conversion has a shape corresponding to the illumination area A, it is possible to efficiently illuminate the rectangular liquid crystal light valve.
[0065]
Further, by guiding the polarization conversion optical system using the prism composite and the integrator rod to the illumination area A with one condensing lens 100, it is possible to realize a more compact and compact apparatus. In this example, even if one light source, a polarization separation element, a reflection element, and a polarization conversion element are used, the desired effect can be sufficiently achieved.
[0066]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the light flux from the light source is compressed to the size of the entrance opening of the polarization conversion optical system, and the light is passed through the polarization separation element and the polarization conversion element only once, so that the polarization directions are aligned. By introducing the integrator rod as linearly polarized light, it is possible to realize a high-brightness compatible polarized light source device that eliminates illumination unevenness, increases illumination efficiency, and illuminates an illumination area.
[0067]
Further, according to the present invention, in a polarized light source device including two light sources and two polarized light conversion optical systems that convert emitted light beams from the respective light sources into one linearly polarized light, the luminance is increased as described above. A polarization light source device having a high light utilization efficiency because a light beam after polarization conversion is emitted so as to correspond to a rectangular illumination area using a polarization separation element and a reflection element made of a prism composite or the like. Can be realized. In addition, the polarization conversion optical system has a parallel arrangement of a polarization splitting element and a reflecting element made of a prism composite, and the adoption of an integrator rod as a device for improving illumination unevenness. Miniaturization can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a polarized light source device according to a first embodiment using one light source to which the present invention is applied, wherein (A), (B), and (C) are respectively the polarized light source device of FIG. FIG. 3 is a side view of a polarization conversion optical system, a partial view of a polarization conversion optical system, and a diagram showing a polarized light beam of an S-polarized component emitted from a polarization separation element and a polarization conversion element.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a polarized light source device according to a second embodiment to which the present invention is applied, wherein (A), (B), and (C) are side configuration diagrams of the polarized light source device, respectively, and the integrator (A) FIG. 3 is a plan view of the configuration viewed from below, excluding the rod and the condenser lens, and a partial plan view of the polarization conversion optical system of FIG.
FIG. 3 is a side view illustrating a configuration of a polarized light source device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a side view showing a configuration of a two-light-source polarized light source device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a side view of a conventional polarized light source device.
[Explanation of symbols]
1,21,41,61,71,81,91 Arc tube
2,22,42,82,92 reflector
2a, 22a, 42a, 82a, 92a Injection opening
3, 23, 43, 63, 73 Wavelength limiting filter
4,24,44,64,74 Parallel beam forming optical system
5,15,18,65,75,86,96 Polarization separation element
5a, 15a, 18a, 86a, 96a Polarization separation film
5b, 15b, 18b, entrance aperture of polarization splitting element
6,16,20,66,76,87,97 reflective element
6a, 16a, 20a, 66a, 76a, 87a, 97a Total reflection surface
7, 17, 19, 67, 77, 88, 98 Polarization conversion element
8, 10, 45, 47, 69, 100 Condensing lens
9, 46, 68, 85, 95 Integrator rod
9a, 46a, 68a, 85a, 95a Incident opening of integrator rod
L12, L32, L52, L83, L93 Divergent light
L13, L33, L53 Parallel light flux
L14a Luminous flux transmitted through polarization splitter
L14b Light flux reflected by the polarization splitting film, passing through the reflection element, and passing through the polarization conversion element
84,94 reflection mirror
16, 36, 56, 60, 70, 80, 90 Light source
15, 25, 45, 62, 72, 89, 99 Light source optical axis
A Lighting area

Claims (8)

第１の発光管およびこの発光管からの発散光を射出開口部に向けて反射する第１の反射鏡を備えた第１の光源と、前記第１の反射鏡からの出射光に含まれる偏波方向が直交する二つの直線偏光光の一方を反射し、他方を透過する第１の偏光分離素子と、前記第１の偏光分離素子で反射された直線偏光光を、当該第１の偏光分離素子を透過した直線偏光光の進行方向と平行な方向に反射するかまたは、前記第１の偏光分離素子を透過した直線偏光光を、当該第１の偏光分離素子で反射された直線偏光光の進行方向と平行な方向に反射する第１の反射素子と、前記第１の偏光分離素子または、前記第１の反射素子に取り付けられ、前記第１の偏光分離素子を透過した直線偏光光の偏波面、または、前記第１の偏光分離素子で反射された直線偏光光の偏波面のどちらか一方を９０度回転させて他方の直線偏光光と同一成分になるように変換する第１の偏光変換素子と前記第１の偏光変換素子を透過せず、変換されない直線偏光光と前記第１の偏光変換素子により変換された直線偏光光との二つの偏光光を入射する第１のインテグレータ・ロッドと当該インテグレータ・ロッドから射出された光束を所定の画面寸法に導くための光学素子とを有していることを特徴とする偏光光源装置。A first light source including a first light emitting tube and a first reflecting mirror for reflecting divergent light from the light emitting tube toward an emission opening; and a polarized light included in light emitted from the first reflecting mirror. A first polarization splitting element that reflects one of the two linearly polarized lights whose wave directions are orthogonal and transmits the other, and converts the linearly polarized light reflected by the first polarization splitting element into the first polarization splitting light. Reflecting in a direction parallel to the traveling direction of the linearly polarized light transmitted through the element, or converting the linearly polarized light transmitted through the first polarization splitting element to the linearly polarized light reflected by the first polarization splitting element A first reflection element that reflects light in a direction parallel to the traveling direction, and the first polarization separation element or the polarization of linearly polarized light that is attached to the first reflection element and that has passed through the first polarization separation element. Wavefront or linearly polarized light reflected by the first polarization splitting element A first polarization conversion element that rotates one of the polarization planes by 90 degrees to convert the polarization plane into the same component as the other linearly polarized light; and a linearly polarized light that is not transmitted through the first polarization conversion element and is not converted. And a first integrator rod for receiving two polarized light beams, that is, a linearly polarized light beam converted by the first polarization conversion element, and an optical device for guiding a light beam emitted from the integrator rod to a predetermined screen size. A polarized light source device comprising: a light source; 請求項１記載の偏光光源装置において、前記第１の偏光分離素子に対して前記第１の光源と対向状態に配置された第２の発光管および当該第２の発光管からの発散光を第２の射出開口部に向けて反射する第２の反射鏡を備えた第２の光源と、前記第１の偏光分離素子と併設され、前記第２の反射鏡からの出射光に含まれる偏波方向が直交する二つの直線偏光光の一方を、前記第１の偏光分離素子によって反射される直線偏光光と同一成分でかつ同一方向に反射し、前記第１偏光分離素子を透過する直線偏光光と同一方向でかつ同一成分の他方の直線偏光光を透過する第２の偏光分離素子と、前記第２の偏光分離素子で反射された直線偏光光を、当該第２の偏光分離素子を透過した直線偏光光の進行方向と平行な方向に反射するかまたは、前記第２の偏光分離素子を透過した直線偏光光を、当該第２の偏光分離素子で反射された直線偏光光の進行方向と平行な方向に反射する第２の反射素子と、前記第２の偏光分離素子または、前記第２の反射素子にとりつけられ、前記第２の偏光分離素子を透過した直線偏光光の偏波面、または、前記第２の反射素子で反射された直線偏光光の偏波面のどちらか一方を９０度回転させて他方の直線偏光光と同一成分になるように変換する第２の偏光変換素子と前記第１の偏光変換素子を透過せず、変換されない直線偏光光と前記第１の偏光変換素子により変換された直線偏光光からなる第１の対をなす直線偏光光と、前記第１の対をなす直線偏光光と同一成分をなし、前記第２の偏光変換素子を透過せず、変換されない直線偏光光と前記第２の偏光変換素子により変換された直線偏光光からなる第２の対をなす直線偏光光の少なくとも１対の偏光光を前記第１のインテグレータ・ロッドに入射することを特徴とする偏光光源装置。2. The polarized light source device according to claim 1, wherein a second luminous tube arranged in a state facing the first light source with respect to the first polarization splitting element and a divergent light from the second luminous tube are transmitted through the second luminous tube. 3. A second light source having a second reflecting mirror for reflecting the light toward the second exit opening, and a polarization included in the light emitted from the second reflecting mirror, which is provided together with the first polarization splitting element. One of the two linearly polarized lights whose directions are orthogonal to each other is reflected in the same direction as the linearly polarized light reflected by the first polarization separation element in the same direction, and is transmitted through the first polarization separation element. A second polarized light separating element that transmits the other linearly polarized light having the same direction and the same component as the first polarized light, and the linearly polarized light reflected by the second polarized light separating element is transmitted through the second polarized light separating element. Reflecting in a direction parallel to the traveling direction of the linearly polarized light, or A second reflection element that reflects the linearly polarized light transmitted through the second polarization separation element in a direction parallel to the traveling direction of the linearly polarized light reflected by the second polarization separation element; Either the polarization plane of the linearly polarized light that is attached to the element or the second reflection element and has passed through the second polarization separation element, or the polarization plane of the linearly polarized light reflected by the second reflection element A second polarization conversion element that rotates one of them by 90 degrees and converts it into the same component as the other linearly polarized light, and a linearly polarized light that does not pass through the first polarization conversion element and is not converted; The first pair of linearly polarized light composed of the linearly polarized light converted by the polarization conversion element and the first pair of linearly polarized light have the same components and pass through the second polarization conversion element. Unconverted linearly polarized light and the second polarized light Polarized light source and wherein the incident at least one pair of polarized light of the linearly polarized light forming the second pair consisting of the converted linearly polarized light to the first integrator rod by 換素Ko. 請求項２の偏光光源装置において、前記第１の対をなす直線偏光光と第２の対をなす直線偏光光の２対の直線偏光光を、第１のインテグレータ・ロッドに入射し、第１のインテグレータ・ロッドから射出された光束を所定の画面寸法に導くための光学素子に入射することを特徴とする偏光光源装置。3. The polarized light source device according to claim 2, wherein two pairs of linearly polarized light, the first pair of linearly polarized light and the second pair of linearly polarized light, are incident on a first integrator rod. A light beam emitted from the integrator rod according to any one of claims 1 to 4, which is incident on an optical element for guiding the light beam to a predetermined screen size. 請求項２の偏光光源装置において、前記第１のインテグレータ・ロッドに併設して第２のインテグレータ・ロッドを配設し、第１のインテグレータ・ロッドに、第１の対をなす直線偏光光を、第２のインテグレータ・ロッドに、第２の対をなす直線偏光光を入射し、各インテグレータ・ロッドから射出された光束を所定の画面寸法に導くための光学素子に入射することを特徴とする偏光光源装置。3. The polarized light source device according to claim 2, wherein a second integrator rod is provided in parallel with the first integrator rod, and the first integrator rod is provided with a first pair of linearly polarized light, Polarization, wherein a second pair of linearly polarized light is incident on a second integrator rod, and is incident on an optical element for guiding a light beam emitted from each integrator rod to a predetermined screen size. Light source device. 前記第１の偏光分離素子または第１及び第２の偏光分離素子と第１のインテグレータ・ロッドまたは第１及び第２のインテグレータ・ロッドとの間に、前記第１の対をなす直線偏光光または前記第１及び第２の対をなす直線偏光光を前記第１のインテグレータ・ロッドまたは各インテグレータ・ロッドの入射開口部に収束させるための集光光学系を配置した請求項１から４のいずれかに記載された偏光光源装置。The first pair of linearly-polarized light or the light between the first polarization splitting element or the first and second polarization splitting elements and the first integrator rod or the first and second integrator rods. 5. A light-collecting optical system for converging the first and second pairs of linearly-polarized light to the first integrator rod or the entrance opening of each integrator rod. The polarized light source device described in 1. 前記第１の光源と第１の偏光分離素子との間、または第２の光源と第２の偏光分離素子との間に、前記各光源の射出開口から放出される射出光束を平行光束にする平行光束形成光学系を配置した請求項１から５のいずれかに記載された偏光光源装置。Between the first light source and the first polarization splitting element, or between the second light source and the second polarization splitting element, the emitted light flux emitted from the emission aperture of each light source is converted into a parallel light flux. The polarized light source device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a parallel light beam forming optical system. 第１の発光管および当該第１の発光管からの発散光を第１の射出開口部から収束するように反射する第１の反射鏡を備えた第１の光源と、前記第１の反射鏡によって収束する光束による結像点に入射開口部を有する第１のインテグレータ・ロッドを配置し、前記第１のインテグレータ・ロッドからの出射光に含まれる偏波方向が直交する二つの直線偏光光の一方を反射し、他方を透過する第１の偏光分離素子と、この偏光分離素子で反射された直線偏光光を、当該第１の偏光分離素子を通過した直線偏光光の進行方向と平行な方向に反射するかまたは、前記第１の偏光分離素子を透過した直線偏光光を、当該第１の偏光分離素子で反射された直線偏光光の進行方向と平行な方向に反射する第１の反射素子と、前記第１の偏光分離素子または、前記第１の反射素子に取り付けられ、前記第１の偏光分離素子を透過した直線偏光光の偏波面、または、前記第１の偏光分離素子で反射された直線偏光光の偏波面のどちら一方を９０度回転させて他方の直線偏光光と同一成分になるように変換する第１の偏光変換素子と前記第１の偏光変換素子を透過せず、変換されない直線偏光光と前記第１の偏光変換素子により変換された直線偏光光との二つの偏光光を入射して、所定の画面寸法に導くための光学素子を有していることを特徴とする偏光光源装置。A first light source including a first arc tube and a first reflector that reflects divergent light from the first arc tube so as to converge from a first emission opening; and the first reflector. A first integrator rod having an entrance aperture is arranged at an image point formed by a light beam converged by the first integrator rod, and two linearly polarized light beams whose polarization directions included in light emitted from the first integrator rod are orthogonal to each other. A first polarization splitting element that reflects one and transmits the other, and converts the linearly polarized light reflected by the polarization splitting element into a direction parallel to the traveling direction of the linearly polarized light that has passed through the first polarization splitting element. A first reflection element that reflects the linearly polarized light transmitted through the first polarization splitting element in the direction parallel to the traveling direction of the linearly polarized light reflected by the first polarization splitting element. And the first polarization splitting element or The polarization plane of the linearly polarized light that is attached to the first reflection element and transmitted through the first polarization separation element, or the polarization plane of the linearly polarized light reflected by the first polarization separation element. A first polarization conversion element that rotates by 90 degrees to convert it into the same component as the other linearly polarized light, and a linearly polarized light that is not transmitted through the first polarization conversion element and is not converted, and the first polarization conversion A polarized light source device comprising: an optical element for receiving two polarized lights, which are linearly polarized light converted by the elements, and guiding the polarized light to a predetermined screen size. 請求項７記載の偏光光源装置において、前記第１の偏光分離素子に対して前記第１の光源と対向状態に配置された第２の発光管および当該第２の発光管からの発散光を第２の射出開口部に向けて反射する第２の反射鏡を備えた第２の光源と、前記第２の反射鏡によって収束する光束による結像点に入射開口部を有する第２のインテグレータ・ロッドを配置し、前記第１の偏光分離素子と併設され、前記第２のインテグレータ・ロッドからの出射光に含まれる偏波方向が直交する二つの直線偏光光の一方を、前記第１の偏光分離素子によって反射される直線偏光光と同一成分でかつ同一方向に反射し、前記第１偏光分離素子を透過する直線偏光光と同一方向でかつ同一成分の他方の直線偏光光を透過する第２の偏光分離素子と、前記第２の偏光分離素子で反射された直線偏光光を、当該第２の偏光分離素子を透過した直線偏光光の進行方向と平行な方向に反射するかまたは、前記第２の偏光分離素子を透過した直線偏光光を、当該第２の偏光分離素子で反射された直線偏光光の進行方向と平行な方向に反射する第２の反射素子と、前記第２の偏光分離素子または、前記第２の反射素子に取り付けられ、前記第２の偏光分離素子を透過した直線偏光光の偏波面、または、前記第２の偏光分離素子で反射された直線偏光光の偏波面のどちらか一方を９０度回転させて他方の直線偏光光と同一成分になるように変換する第２の偏光変換素子と前記第１の偏光変換素子を透過せず、変換されない直線偏光光と前記第１の偏光変換素子により変換された直線偏光光からなる第１の対をなす直線偏光光と、前記第１の対をなす直線偏光光と同一成分をなし、前記第２の偏光変換素子を透過せず、変換されない直線偏光光と前記第２の偏光変換素子により変換された直線偏光光からなる第２の対をなす直線偏光光の少なくとも１対の偏光光を入射して、所定の画面寸法に導くための光学素子を有していることを特徴とする偏光光源装置。8. The polarized light source device according to claim 7, wherein a second luminous tube arranged in a state facing the first light source with respect to the first polarization splitting element and divergent light from the second luminous tube are transmitted to the second luminous tube. A second light source having a second reflecting mirror for reflecting light toward the second exit opening, and a second integrator rod having an entrance opening at an image point formed by a light beam converged by the second reflecting mirror And one of two linearly polarized light beams having polarization directions orthogonal to each other included in the light emitted from the second integrator rod, which is provided in parallel with the first polarization separation element, and A second component which reflects the same component and in the same direction as the linearly polarized light reflected by the element and transmits the other linearly polarized light having the same component and the same component as the linearly polarized light transmitted through the first polarization splitting element; A polarization separation element and the second polarization The linearly polarized light reflected by the separation element is reflected in a direction parallel to the traveling direction of the linearly polarized light transmitted through the second polarization separation element, or the linearly polarized light transmitted through the second polarization separation element A second reflection element that reflects in a direction parallel to a traveling direction of the linearly polarized light reflected by the second polarization separation element, and the second polarization separation element or the second reflection element. And rotating the polarization plane of the linearly polarized light transmitted through the second polarization separation element or the polarization plane of the linearly polarized light reflected by the second polarization separation element by 90 degrees, and rotating the other plane by 90 degrees. A second polarization conversion element that converts the light into the same component as the linearly polarized light, and a linearly polarized light that is not transmitted through the first polarization conversion element and is not converted, and a linearly polarized light that is converted by the first polarization conversion element A first pair of linear polarizations of light Light and linearly polarized light which has the same component as the first pair of linearly polarized light, does not pass through the second polarization conversion element, and is not converted, and linearly polarized light which is converted by the second polarization conversion element. A polarized light source device comprising an optical element for receiving at least one pair of polarized light of a second pair of linearly polarized light composed of light and guiding the polarized light to a predetermined screen size.
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