JP2005257872A - Lighting device and projector - Google Patents
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Description
本発明は、照明装置、特に空間光変調装置を照明するための照明装置、並びにこれら空間光変調装置及び照明装置を用いて画像を投写するプロジェクタに関する。 The present invention relates to an illuminating device, in particular, an illuminating device for illuminating a spatial light modulator, and a projector that projects an image using the spatial light modulator and the illuminator.
発光ダイオード(以下、「LED」という。)は、超高圧水銀ランプ等に比較して一般的に長寿命で、かつ光への変換効率が高いという利点を有している。このため、照明装置の光源にLEDを使用する場合が多くなってきている。ここで、単体のLEDは、発光量が超高圧水銀ランプ等に比較して小さい。また、プロジェクタ等の光源は、比較的大きな光量が必要とされる。このため、LEDをプロジェクタの光源に用いる場合、光量を大きくするためアレイ化する提案がなされている(例えば、特許文献1参照)。 A light-emitting diode (hereinafter referred to as “LED”) generally has an advantage that it has a long life and high conversion efficiency to light as compared with an ultra-high pressure mercury lamp or the like. For this reason, there are many cases where LEDs are used as the light source of the illumination device. Here, a single LED has a smaller amount of light emission than an ultra-high pressure mercury lamp or the like. A light source such as a projector requires a relatively large amount of light. For this reason, when using LED for the light source of a projector, the proposal which makes an array in order to enlarge light quantity is made | formed (for example, refer patent document 1).
複数のLEDをアレイ化して配置するとき、LEDの数量に比例して光量を増加できる。ここで、プロジェクタにおいては、光源と空間光変調装置とを含めた光学系において、有効に扱える光束が存在する空間的な広がりを面積と立体角の積(エテンデュー、Geometrical Extent)として表すことができる。この面積と立体角の積は、光学系において保存される。従って、光源の空間的な広がりが大きくなると、空間光変調装置に入射する光束が存在する空間的な広がりが大きくなる。しかしながら、空間光変調装置で取り込むことができる角度は限られているため、光源からの光束を有効に用いることが困難となる。複数のLEDをアレイ化して光量を増やす場合、光源の面積(空間的な広がり)も大きくなる。従って、プロジェクタにおいて、単にLEDをアレイ化して光量を増加させようとしても、エテンデューが保存されるため、光源からの全ての光束を有効に用いることが困難となってしまう。この結果、光量を増加させることができないので問題である。 When arranging a plurality of LEDs in an array, the amount of light can be increased in proportion to the number of LEDs. Here, in a projector, in an optical system including a light source and a spatial light modulation device, a spatial spread in which a light beam that can be effectively handled exists can be expressed as a product of an area and a solid angle (Etendue, Geometric Extent). . The product of the area and the solid angle is stored in the optical system. Therefore, when the spatial extent of the light source increases, the spatial extent in which the light beam incident on the spatial light modulation device exists increases. However, since the angle that can be captured by the spatial light modulator is limited, it is difficult to effectively use the light flux from the light source. When a plurality of LEDs are arrayed to increase the amount of light, the area (spatial expansion) of the light source also increases. Therefore, in the projector, even if an attempt is made to simply increase the amount of light by arraying LEDs, since the etendue is preserved, it becomes difficult to effectively use all light beams from the light source. As a result, the amount of light cannot be increased, which is a problem.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、高輝度で光利用効率の高い照明光を供給できる照明装置と、この照明装置を備えるプロジェクタを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an illumination device that can supply illumination light with high luminance and high light use efficiency, and a projector including the illumination device.
上記課題を解決するため、第1の発明によれば、光を供給する、第1の固体発光素子と第2の固体発光素子との少なくとも2つの固体発光素子と、第1の振動方向の偏光光を透過又は反射し、第1の振動方向に略直交する第2の振動方向の偏光光を反射又は透過することで、第1の振動方向の偏光光と前記第2の振動方向の偏光光とを照明方向へ導くための偏光光合成部と、偏光光合成部からの偏光光を、第1の振動方向の偏光光又は第2の振動方向の偏光光へ変換する位相変調素子とを有することを特徴とする照明装置を提供できる。第1の固体発光素子は、例えば、第1の振動方向の偏光光であるp偏光光を含むランダム偏光光を射出する。また、第2の固体発光素子は、例えば、第2の振動方向の偏光光であるs偏光光を含むランダム偏光光を射出する。偏光光合成部は、例えば、p偏光光を透過し、s偏光光を反射する偏光膜を備える偏光ビームスプリッタを用いることができる。このとき、偏光光合成部は、第1の固体発光素子からのp偏光光を透過し、第2の固体発光素子からのs偏光を反射し、同一の照明方向へ導くように構成する。また、照明される方向から見たときに、第1の固体発光素子と第2の固体発光素子とは光学的に等価な位置になるように配置する。これにより、固体発光素子の発光領域の面積を増加させることなく、少なくとも2つの固体発光素子からの光を同一の照明方向の光路へ導くことができる。また、位相変調素子は、偏光光合成部からの偏光光を第1の振動方向又は第2の振動方向へ揃える機能を有する。これにより、照明方向へ、偏光方向の揃った高輝度で光利用効率の高い照明光を供給できる。 In order to solve the above-described problem, according to the first invention, at least two solid-state light-emitting elements of a first solid-state light-emitting element and a second solid-state light-emitting element that supply light, and polarized light in a first vibration direction The polarized light in the first vibration direction and the polarized light in the second vibration direction are transmitted or reflected by reflecting or transmitting the polarized light in the second vibration direction substantially orthogonal to the first vibration direction. And a phase modulation element that converts polarized light from the polarized light combining unit into polarized light in the first vibration direction or polarized light in the second vibration direction. A lighting device can be provided. For example, the first solid-state light emitting element emits randomly polarized light including p-polarized light that is polarized light in the first vibration direction. In addition, the second solid-state light emitting element emits randomly polarized light including s-polarized light that is polarized light in the second vibration direction, for example. The polarized light combining unit can use, for example, a polarized beam splitter including a polarizing film that transmits p-polarized light and reflects s-polarized light. At this time, the polarized light combining unit is configured to transmit the p-polarized light from the first solid-state light-emitting element, reflect the s-polarized light from the second solid-state light-emitting element, and guide it in the same illumination direction. Further, the first solid state light emitting element and the second solid state light emitting element are arranged so as to be in an optically equivalent position when viewed from the illuminated direction. Thereby, the light from at least two solid light emitting elements can be guided to the optical path in the same illumination direction without increasing the area of the light emitting region of the solid light emitting elements. The phase modulation element has a function of aligning the polarized light from the polarized light combining unit in the first vibration direction or the second vibration direction. Thereby, it is possible to supply illumination light with high luminance and high light utilization efficiency with the polarization direction aligned in the illumination direction.
さらに、好ましくは、2つの固体発光素子を用いるとき、第1の固体発光素子と第2の固体発光素子とを交互に点灯することが望ましい。固体発光素子、例えばLEDは、間欠駆動することで温度上昇を低減できる。温度上昇が低減された分、注入電流を大きくできる。注入電流を大きくした分、光束量が増加する。このため、2つのLEDを間欠駆動することで、各LEDの光束量を増加でき、高輝度な照明光を得ることができる。このときは、2つの固体発光素子を交互に間欠駆動するタイミングに同期させて、位相変調素子を駆動する。これにより、さらに高輝度な照明光を得られる。なお、固体発光素子の数量は2つに限られず、3つ以上でも構成できる。 Further, preferably, when two solid light emitting elements are used, it is desirable to turn on the first solid light emitting element and the second solid light emitting element alternately. A solid light emitting element, for example, an LED, can reduce temperature rise by intermittent driving. As the temperature rise is reduced, the injection current can be increased. The amount of light flux increases as the injection current is increased. For this reason, by intermittently driving the two LEDs, the amount of light flux of each LED can be increased, and high-luminance illumination light can be obtained. At this time, the phase modulation element is driven in synchronization with the timing at which the two solid state light emitting elements are alternately driven intermittently. Thereby, illumination light with higher brightness can be obtained. Note that the number of solid state light emitting elements is not limited to two, and may be three or more.
また、第1の本発明の好ましい態様によれば、少なくとも2つの固体発光素子と偏光光合成部との間に設けられ、固体発光素子からの光のうち第1の振動方向又は第2の振動方向の偏光光を透過し、他の振動方向の偏光光を反射する反射型偏光板と、反射型偏光板で反射され固体発光素子の方向へ進行する光を、偏光光合成部の方向へ反射する反射部とを有することが望ましい。反射型偏光板が、特定の振動方向の偏光光、例えばp偏光光を透過し、p偏光とは異なる他の振動方向の偏光光、例えばs偏光光を反射する場合を考える。反射型偏光板を透過したp偏光光は、偏光光合成部を射出する。これに対して、反射型偏光板で反射された偏光光は、固体発光素子の方向へ戻される。固体発光素子には、入射光を反射する反射部が形成されている。反射部で反射された偏光光は、再度反射型偏光板に入射する。このような、反射型偏光板と反射部との間の繰り返し反射により、位相が変化して、p偏光光へ変化した光が反射型偏光板を射出する。光の吸収、損失を考慮しなければ、繰り返し反射している光は、最終的には全てp偏光光となって射出される。これにより、固体発光素子からの光を高効率に用いることができる。 Moreover, according to the preferable aspect of the first aspect of the present invention, the first vibration direction or the second vibration direction of the light from the solid light emitting element is provided between at least two solid light emitting elements and the polarized light combining unit. Reflective polarizing plate that transmits polarized light in the other direction and reflects polarized light in other vibration directions, and reflection that reflects light reflected by the reflective polarizing plate and travels toward the solid state light emitting device toward the polarized light combining unit It is desirable to have a part. Consider a case where a reflective polarizing plate transmits polarized light having a specific vibration direction, for example, p-polarized light, and reflects polarized light having a vibration direction different from p-polarized light, for example, s-polarized light. The p-polarized light that has passed through the reflective polarizing plate exits the polarized light combining unit. On the other hand, the polarized light reflected by the reflective polarizing plate is returned to the direction of the solid light emitting element. The solid light emitting element is formed with a reflecting portion that reflects incident light. The polarized light reflected by the reflecting portion is incident on the reflective polarizing plate again. Such repetitive reflection between the reflective polarizing plate and the reflecting portion causes the phase to change, and light that has changed to p-polarized light exits the reflective polarizing plate. Unless light absorption and loss are taken into account, the light that is repeatedly reflected is finally emitted as p-polarized light. Thereby, the light from a solid light emitting element can be used with high efficiency.
さらに好ましくは、固体発光素子と反射型偏光板との間に波長板、例えばλ/4波長板を設けることが望ましい。光がλ/4波長板を往復で2度通過すると、振動方向が90°回転する。例えば、s偏光光は、λ/4波長板を2度通過してp偏光光に変換される。これにより、さらに効率的に反射型偏光板からp偏光光を射出できる。 More preferably, it is desirable to provide a wave plate, for example, a λ / 4 wave plate, between the solid light emitting element and the reflective polarizing plate. When light passes through the λ / 4 wavelength plate twice, the vibration direction is rotated by 90 °. For example, s-polarized light passes through a λ / 4 wavelength plate twice and is converted to p-polarized light. Thereby, p-polarized light can be more efficiently emitted from the reflective polarizing plate.
また、本発明の好ましい態様によれば、偏光光合成部から照明方向とは異なる方向へ射出する偏光光を、偏光光合成部の方向へ反射するミラーと、ミラーで反射され固体発光素子の方向へ進行する光を、偏光光合成部の方向へ反射する反射部とを有することが望ましい。これにより、ミラーと固体発光素子との間で反射を繰り返している光は、位相が変化する。そして、例えば、p方向となった光は、偏光光合成部により照明方向へ射出される。これにより、固体発光素子からの光を高効率で用いて、高輝度な照明光を得られる。 According to a preferred aspect of the present invention, the polarized light emitted from the polarized light combining unit in the direction different from the illumination direction is reflected to the direction of the polarized light combining unit, and reflected by the mirror to travel toward the solid state light emitting device. It is desirable to have a reflecting portion that reflects the light to be reflected in the direction of the polarized light combining portion. Thereby, the phase of the light that is repeatedly reflected between the mirror and the solid-state light emitting element changes. For example, the light in the p direction is emitted in the illumination direction by the polarized light combining unit. Thereby, illumination light with high luminance can be obtained by using light from the solid state light emitting element with high efficiency.
また、本発明の好ましい態様によれば、位相変調素子は、液晶型の変調素子であることが望ましい。液晶型の変調素子、例えば、液晶パネルは、入射光を入力信号に応じて変調して射出する。このため、例えばs偏光光を容易にp偏光光に変換できる。これより、本照明装置は、偏光成分の揃った照明光を供給できる。 According to a preferred aspect of the present invention, the phase modulation element is desirably a liquid crystal type modulation element. A liquid crystal type modulation element, for example, a liquid crystal panel, modulates incident light according to an input signal and emits it. For this reason, for example, s-polarized light can be easily converted into p-polarized light. Thus, the illumination device can supply illumination light having a uniform polarization component.
また、第2の本発明によれば、上述の照明装置と、照明装置からの照明光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、変調された光を投写する投写レンズとを有することを特徴とするプロジェクタを提供できる。本プロジェクタは、高輝度で光利用効率が高い照明装置を備えている。このため、明るく、高品質な投写像を得ることができる。 According to the second aspect of the present invention, the above-described illumination device, the spatial light modulation device that modulates the illumination light from the illumination device according to the image signal, and the projection lens that projects the modulated light are provided. Can be provided. The projector includes a lighting device with high brightness and high light use efficiency. For this reason, a bright and high-quality projected image can be obtained.
以下に、本発明の実施例に係る照明装置、プロジェクタを添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、これらの実施例により本発明が限定されるものでない。 Hereinafter, a lighting device and a projector according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by these Examples.
図1は、本発明の実施例1に係る照明装置100の概略構成を示す。照明装置100は、第1の固体発光素子である第1LED101aと、第2の固体発光素子である第2LED101bとを有している。第1LED101aと第2LED101bとは、共に同一の波長領域の光、例えば緑色光(以下、「G光」という。)を射出する。まず、第1LED101aからのG光について説明する。第1LED101aからのG光は、コリメータレンズCLaに入射する。コリメータレンズCLaは、入射光を略平行光に変換して射出する。略平行光は、偏光光合成部である偏光ビームスプリッタ104に入射する。偏光ビームスプリッタ104の第1LED101a側の面には、波長板であるλ/4波長板102aと第1反射型偏光板103aとが光学的透明接着剤で固着されている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a
第1反射型偏光板103aは、第1の振動方向又は第2の振動方向の偏光光、例えばp偏光光を透過し、他の振動方向の偏光光、例えばs偏光光を反射する。第1反射型偏光板103aとして、光学的に透明な硝子部材からなる基板の上に、金属、例えばアルミニウムで構成されるワイヤを格子状に設けたワイヤグリッド型偏光子を用いることができる。ワイヤグリッド型偏光子は、振動方向がワイヤに略垂直である偏光光を透過し、振動方向がワイヤに略平行である偏光光を反射する。ワイヤグリッド型偏光子を、特定の振動方向の偏光光の振動方向に対してワイヤが略垂直となるように設けることにより、特定の振動方向の偏光光のみを透過させることができる。本実施例では、第1反射型偏光板103aは、例えば、p偏光光を透過する。
The first reflective
透過したp偏光光は、偏光ビームスプリッタ104に入射する。偏光ビームスプリッタ104は、偏光膜105が光軸AXに対して略45°に形成されている。偏光膜105は、p偏光光を透過し、s偏光光を反射する。このため、第1反射型偏光板103aを透過したp偏光光は、偏光ビームスプリッタ104を透過して、照明方向ILへ射出される。
The transmitted p-polarized light enters the
また、第1反射型偏光板103aで反射されたp偏光光と異なる成分、例えばs偏光光は、波長板であるλ/4波長板102aを透過して、第1LED101aの方向へ戻る。第1LED101aは、第1反射型偏光板103aで反射され第1LED101aの方向へ進行する光を、偏光光合成部である偏光ビームスプリッタ104の方向へ反射する反射部101rを有する。反射部101rは、反射性を有する金属電極が機能を兼用している。反射部101rで反射されたs偏光光は、再度λ/4波長板102aを透過する。偏光光がλ/4波長板102aを往復で2度通過すると、振動方向が90°回転する。この結果、s偏光光は、λ/4波長板102aを2度通過してp偏光光に変換される。変換されたp偏光光は、第1反射型偏光板103aを透過して、偏光ビームスプリッタ104から射出される。このような、第1反射型偏光板103aと反射部101rとの間の繰り返し反射により、位相が変化して、p偏光光となる光が反射型偏光板103aを射出する。光の吸収、損失を考慮しなければ、繰り返し反射している光は、最終的には全てp偏光光となって射出される。これにより、第1LED101aからの光を高効率に用いることができる。
In addition, a component different from the p-polarized light reflected by the first reflective
次に、第2固体発光素子である第2LED101bについて説明する。上述したように、第2LED101bは第1LED101aと同じ波長領域のG光を射出する。第2LED101bからのG光は、コリメータレンズCLbに入射する。コリメータレンズCLbは、入射光を略平行光に変換して射出する。略平行光は、偏光光合成部である偏光ビームスプリッタ104に入射する。偏光ビームスプリッタ104の第2LED101b側の面には、波長板であるλ/4波長板102bと第2反射型偏光板103bとが光学的透明接着剤で固着されている。
Next, the
第2反射型偏光板103bは、例えばs偏光光を透過し、p偏光光を反射する。第2反射型偏光板103bを透過したs偏光光は、偏光ビームスプリッタ104に入射する。偏光膜105は、p偏光光を透過し、s偏光光を反射する。このため、第2反射型偏光板103bを透過したs偏光光は、偏光ビームスプリッタ104の偏光膜105を反射して、照明方向ILへ射出される。
For example, the second reflective polarizing
また、第2反射型偏光板103bで反射されたp偏光光は、波長板であるλ/4波長板102bを透過して、第2LED101bの方向へ戻る。第2LED101bは、第2反射型偏光板103bで反射され第2LED101bの方向へ進行する光を、偏光光合成部である偏光ビームスプリッタ104の方向へ反射する反射部101rを有する。反射部101rで反射されたp偏光光は、再度λ/4波長板102bを透過する。λ/4波長板102bを往復で2度通過すると、振動方向が90°回転する。この結果、p偏光光は、λ/4波長板102bを2度通過してs偏光光に変換される。変換されたs偏光光は、第2反射型偏光板103bを透過する。そして、透過したs偏光光は、偏光ビームスプリッタ104の偏光膜105で反射されて射出する。このような、第2反射型偏光板103bと反射部101rとの間の繰り返し反射により、位相が変化して、s偏光光となる光が第2反射型偏光板103bを射出する。光の吸収、損失を考慮しなければ、繰り返し反射している光は、最終的にはs偏光光となって射出される。これにより、第2LED101bからの光を高効率に用いることができる。また、照明方向ILから照明装置100を見たときに、第1LED101aと第2LED101bとは光学的に等価な位置になるように配置する。これにより、固体発光素子の発光領域の面積を増加させることなく、少なくとも2つの固体発光素子101a、101bからの光を同一の照明方向ILの光路へ導くことができる。
The p-polarized light reflected by the second reflective polarizing
なお、反射型偏光板の代わりに、従来の複数の偏光ビームスプリッタアレイを用いる偏光変換素子を用いることもできる。偏光ビームスプリッタアレイを用いるときは、発光領域の面積が増加する。このため、予め定まっている所定のエテンデューを満足する場合には、偏光ビームスプリッタアレイを用いることができる。 In place of the reflective polarizing plate, a conventional polarization conversion element using a plurality of polarization beam splitter arrays can be used. When a polarizing beam splitter array is used, the area of the light emitting region increases. For this reason, when satisfy | filling the predetermined etendue defined beforehand, a polarization beam splitter array can be used.
また、波長板であるλ/4波長板102a、102bを用いないときでも、偏光変換効率は多少低下するが高輝度で光利用効率の高い照明光を得ることができる。
Even when the λ / 4
次に、位相変調素子である液晶型の変調素子、例えば、液晶パネル106は入射光を入力信号に応じて変調して射出する。なお、液晶パネル106は、偏光板等は不要であり、例えばTNモードの液晶パネルを用いることができる。液晶パネル106は、例えばs偏光光を容易にp偏光光に変換できる。これより、本照明装置は、偏光成分の揃った照明光を供給できる。これにより、照明方向ILへ、偏光方向の揃った高輝度で光利用効率の高い照明光を供給できる。
Next, a liquid crystal type modulation element that is a phase modulation element, for example, the
また、第1LED101aと第2LED101bとを交互に点灯、消灯することが望ましい。固体発光素子、例えばLEDは、間欠駆動することで温度上昇を低減できる。温度上昇が低減された分、注入電流を大きくできる。注入電流を大きくした分、光束量が増加する。このため、2つのLED101a、101bを間欠駆動することで、各LEDの光束量を増加でき、高輝度な照明光を得ることができる。図2−1は、従来技術の1つのLEDを駆動するときの点灯時間(横軸:時間t)と注入電流(縦軸:電流I)との関係を示す。図2−2は、第1LED101aの点灯時間と注入電流との関係を示す。さらに、図2−3は、第2LED101bの点灯時間と注入電流との関係を示す。図2−2、図2−3に示すように、2つのLED101a、101bを交互に間欠点灯したときは、各LEDの点灯時間を従来技術に比較して1/2にできる。点灯時間が短くなった分、注入電流を従来技術に比較して2倍にできる。この結果、高輝度な照明光を得られる。
In addition, it is desirable to turn on and off the
また、LED101a、101bへの注入電流を従来技術と同じように電流値Iとしても良い。このとき、間欠駆動により、発熱量が低減するため、LED101a、101bの発光効率を高めることができる。従って、この場合も高輝度な照明光を得られる。
Further, the current injected into the
また、2つのLED101a、101bを交互に間欠駆動するタイミングに同期させて、位相変調素子である液晶パネル106を駆動する。例えば、第1LED101aが点灯しているときは、液晶パネル106はオフ状態でp偏光をそのまま透過する。これに対して、第1LED101aが消灯し、第2LED101bが点灯しているときは、液晶パネル106はオン状態でp偏光を90°回転させてs偏光に変換して透過する。これにより、例えば、p偏光に揃った高輝度な照明光を得られる。なお、液晶パネル106は、オフ状態で位相を回転させ、オン状態でそのまま透過させる構成でもよい。
In addition, the
さらに、位相変調素子として、PLZTなどの強誘電体を用いることもできる。PLZTは、電気光学効果(Electro-optic Effect:EO効果)を有する材料であり、それらの結晶やセラミックスに電場を加えると屈折率の変化が生じる。屈折率の変化により、位相を回転させることができる。 Further, a ferroelectric such as PLZT can be used as the phase modulation element. PLZT is a material having an electro-optic effect (EO effect). When an electric field is applied to these crystals and ceramics, the refractive index changes. The phase can be rotated by changing the refractive index.
また、固体発光素子であるLEDの数量は2つに限られず、3つ以上でも構成できる。例えば、図3は、3つのLED101a、101b、101cを用いる照明装置300の構成例である。LED101a、101bから液晶パネル106までの構成は上記実施例1と同一である。さらに、第3LED101cと、偏光ビームスプリッタ114と、偏光膜115、液晶パネル116とを有している。上記実施例1の第2LED101bと同様の光学系により、第3LED101cからはs偏光光が効率良く導き出されるように構成する。そして、最終的に、液晶パネル116により、p偏光光に揃えられる。これにより、さらに高輝度な照明光を得られる。なお、本変形例の場合、1つのLEDの点灯時間はT/3で良い。
Further, the number of LEDs that are solid-state light emitting elements is not limited to two, and can be configured by three or more. For example, FIG. 3 is a configuration example of an
さらに、他の変形例として、4つのLEDを用いる照明装置400の概略構成を図4に示す。照明装置400は、上述した実施例1の照明装置100を2組の向かい合わせるように構成されている。それぞれの照明装置100からのG光は、3角プリズム401a、401bでそれぞれロッドレンズ401へ導かれる。本変形例の場合、1つのLEDの点灯時間はT/2で良い。本変形例によれば、より高輝度な照明光を得られる。
Furthermore, FIG. 4 shows a schematic configuration of an
図5は、本発明の実施例2に係る照明装置500の概略構成を示す。上記実施例1と同一の部分には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施例は、反射型偏光板の代わりに、ミラー501を用いている。ミラー501は、偏光ビームスプリッタ104の照明方向ILとは異なる方向へ射出する面に固着されている。第1LED101aからの光は、偏光ビームスプリッタ104の偏光膜105に入射する。例えば、偏光膜105は、p偏光光を透過し、s偏光光を反射する。偏光膜105で反射されたs偏光光は、光路を90°折り曲げられ、ミラー501に入射する。そして、ミラー501で反射されたs偏光光は、偏光膜105で第1LED101aの方向へ反射される。反射されたs偏光光はλ/4波長板102a、コリメータレンズCLaを透過し、反射部101rで反射される。そして、反射されたs偏光光は、再度λ/4波長板102aを透過する。s偏光光は、λ/4波長板102aを2回透過することで、p偏光光へ変換される。変換されたp偏光光は、偏光膜105を透過して偏光ビームスプリッタ104を射出する。
FIG. 5 shows a schematic configuration of a
次に、第2LED101bからの光について説明する。第2LED101bからの光は、偏光ビームスプリッタ104の偏光膜105に入射する。偏光膜105で反射されたs偏光光は、光路を90°折り曲げられ、偏光ビームスプリッタ104を射出する。これに対して、偏光膜105を透過したp偏光光は、ミラー501に入射する。そして、ミラー501で反射されたp偏光光は、偏光膜105を透過する。透過したs偏光光はλ/4波長板102b、コリメータレンズCLbを透過し、反射部101rで反射される。反射されたs偏光光は、再度λ/4波長板102bを透過する。そして、p偏光光は、λ/4波長板102bを2回透過することで、s偏光光へ変換される。変換されたs偏光光は、偏光膜105を反射して偏光ビームスプリッタ104を射出する。
Next, light from the
そして、上記実施例1と同様に、第1LED101a、第2LED101bとを交互に間欠駆動する。同時に、間欠駆動のタイミングに同期して液晶パネル106のオン、オフを切替える。これにより、高輝度で光利用効率の高い偏光方向が揃った、例えばp偏光の照明光を得ることができる。
And like the said Example 1, 1st LED101a and 2nd LED101b are intermittently driven alternately. At the same time, the
図6は、本発明の実施例3に係るプロジェクタ600の概略構成を示す。プロジェクタ600は、第1色光である赤色光(以下、「R光」という。)を供給する第1光源部601Rと、第2色光であるG光を供給する上記実施例1で述べた照明装置100である第2光源部と、第3色光であるB光を供給する第3光源部601Bとを有する。各光源部ともに、LEDで構成された固体発光素子である。
FIG. 6 shows a schematic configuration of a
第1光源部601RからのR光は、コリメータレンズ602Rを透過して、偏光変換素子603Rに入射する。偏光変換素子603Rは、R光を特定の振動方向を有する偏光光、例えばp偏光光に変換する。偏光変換されたR光は、第1色光用空間光変調装置であるR光用空間光変調装置610Rに入射する。R光用空間光変調装置610Rは、R光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。R光用空間光変調装置610Rは、液晶パネル615Rと、第1偏光板616Rと、第2偏光板617Rとを有する。
The R light from the first light source unit 601R passes through the
第1偏光板616Rは、p偏光光に変換されたR光を透過し、液晶パネル615Rに入射させる。液晶パネル615Rは、p偏光光を画像信号に応じて変調し、s偏光光に変換する。第2偏光板617Rは、液晶パネル615Rでs偏光光に変換されたR光を射出する。このようにして、R光用空間光変調装置610Rは、第1光源部601RからのR光を変調する。R光用空間光変調装置610Rでs偏光光に変換されたR光は、クロスダイクロイックプリズム612に入射する。
The first
第2光源部である照明装置100からのG光は、偏光変換素子603Gに入射する。偏光変換素子603Gは、G光を特定の振動方向を有する偏光光、例えばs偏光光に変換する。偏光変換されたG光は、第2色光用空間光変調装置であるG光用空間光変調装置610Gに入射する。G光用空間光変調装置610Gは、G光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。G光用空間光変調装置610Gは、液晶パネル615Gと、第1偏光板616Gと、第2偏光板617Gとを有する。
G light from the
第1偏光板616Gは、s偏光光に変換されたG光を透過し、液晶パネル615Gに入射させる。液晶パネル615Gは、s偏光光を画像信号に応じて変調し、p偏光光に変換する。第2偏光板617Gは、液晶パネル615Gでp偏光光に変換されたG光を射出する。このようにして、G光用空間光変調装置610Gは、第2光源部100からのG光を変調する。G光用空間光変調装置610Gでp偏光光に変換されたG光は、クロスダイクロイックプリズム612に入射する。
The first
第3光源部601BからのB光は、コリメータレンズ602Bを透過して、偏光変換素子603Bに入射する。偏光変換素子603Bは、B光を特定の振動方向を有する偏光光、例えばp偏光光に変換する。偏光変換されたB光は、第3色光用空間光変調装置であるB光用空間光変調装置610Bに入射する。B光用空間光変調装置610Bは、B光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。B光用空間光変調装置610Bは、液晶パネル615Bと、第1偏光板616Bと、第2偏光板617Bとを有する。
The B light from the third light source unit 601B passes through the
第1偏光板616Bは、p偏光光に変換されたB光を透過し、液晶パネル615Bに入射させる。液晶パネル615Bは、p偏光光を画像信号に応じて変調し、s偏光光に変換する。第2偏光板617Bは、液晶パネル615Bでs偏光光に変換されたB光を射出する。このようにして、B光用空間光変調装置610Bは、第3光源部601BからのB光を変調する。B光用空間光変調装置610Bでs偏光光に変換されたB光は、クロスダイクロイックプリズム612に入射する。
The first
クロスダイクロイックプリズム612は、2つのダイクロイック膜612a、612bを有する。2つのダイクロイック膜612a、612bは、X字型に直交して配置されている。ダイクロイック膜612aは、s偏光光であるR光を反射し、p偏光光であるG光を透過する。ダイクロイック膜612bは、s偏光光であるB光を反射し、p偏光光であるG光を透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム612は、第1色光用空間光変調装置610Rと、第2色光用空間光変調装置610Gと、第3色光用空間光変調装置610Bとでそれぞれ変調されたR光、G光及びB光を合成する。投写レンズ630は、クロスダイクロイックプリズム612で合成された光をスクリーン640に投写する。
The cross
プロジェクタ600は、光利用効率が高く、高輝度な光を供給する照明装置100を用いている。このため、明るく、高品質で良好な投写像を得ることができる。特に、上記構成において、R光とG光とB光とを投写して、全体として白色の投写画像を得るためには、G光の光束量を全体の光束量に対して60%から80%程度にする必要がある。このため、単体の固体発光素子であるLEDが射出する光束量が同じとき、照明装置100のLEDを、第1光源部101Rや第3光源部101BのLEDよりも多く配置する必要がある。本実施例では、照明装置100は2つのLED101a、101bを間欠駆動している。このため、実施例1で述べた様に、第2光源部である照明装置100からのG光の光束量は、単体のLEDからなる第1光源部101Rや第2光源部101Bからの光束量よりも大きくできる。また、第2光源部である照明装置100は、発光面積が単体のLEDのときと同一である。このため、G光に関して、エテンデューを増加させずに、高輝度な照明光を得られる。この結果、良好な投写像を得られる。
The
100 照明装置、101a、101b、101c 各LED、CLa、CLb、CLc コリメータレンズ、102a、102b、102c λ/4波長板、103a、103b、103c 反射型偏光板、104 偏光ビームスプリッタ、105 偏光膜、106 液晶パネル、AX 光軸、IL 照明方向、116 液晶パネル、300 照明装置、400 照明装置、401a、401b 3角プリズム、500 照明装置、501 ミラー、600 プロジェクタ、601R、601B 各色光用光源部、603R、603G、603B 偏光変換素子、610R、610G、610B 各色光用空間光変調装置、612 クロスダイクロイックプリズム、612a、612b ダイクロイック膜、615R、615G、615B 液晶パネル、616R、616G、616B、617R、617G、617B 偏光板、630 投写レンズ、640 スクリーン 100 Illuminator, 101a, 101b, 101c LED, CLa, CLb, CLc Collimator lens, 102a, 102b, 102c λ / 4 wavelength plate, 103a, 103b, 103c Reflective polarizing plate, 104 Polarizing beam splitter, 105 Polarizing film, 106 liquid crystal panel, AX optical axis, IL illumination direction, 116 liquid crystal panel, 300 illumination device, 400 illumination device, 401a, 401b triangular prism, 500 illumination device, 501 mirror, 600 projector, 601R, 601B light source for each color light, 603R, 603G, 603B Polarization conversion element, 610R, 610G, 610B Spatial light modulator for each color light, 612 Cross dichroic prism, 612a, 612b Dichroic film, 615R, 615G, 615B Liquid crystal panel, 6 6R, 616G, 616B, 617R, 617G, 617B polarizer, 630 a projection lens, 640 a screen
Claims (5)
第1の振動方向の偏光光を透過又は反射し、前記第1の振動方向に略直交する第2の振動方向の偏光光を反射又は透過することで、前記第1の振動方向の偏光光と前記第2の振動方向の偏光光とを照明方向へ導くための偏光光合成部と、
前記偏光光合成部からの偏光光を、前記第1の振動方向の偏光光又は前記第2の振動方向の偏光光へ変換する位相変調素子とを有することを特徴とする照明装置。 At least two solid state light emitting elements, a first solid state light emitting element and a second solid state light emitting element, for supplying light;
By transmitting or reflecting polarized light in the first vibration direction and reflecting or transmitting polarized light in the second vibration direction substantially orthogonal to the first vibration direction, the polarized light in the first vibration direction A polarized light combining unit for guiding the polarized light in the second vibration direction to the illumination direction;
An illumination apparatus comprising: a phase modulation element that converts polarized light from the polarized light combining unit into polarized light in the first vibration direction or polarized light in the second vibration direction.
前記反射型偏光板で反射され前記固体発光素子の方向へ進行する光を、前記偏光光合成部の方向へ反射する反射部とを有することを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 Provided between at least two of the solid state light emitting elements and the polarized light combining unit, and transmits polarized light in the first vibration direction or the second vibration direction among the light from the solid state light emitting elements, A reflective polarizing plate that reflects polarized light in the vibration direction;
The illumination apparatus according to claim 1, further comprising: a reflection unit configured to reflect the light reflected by the reflective polarizing plate and traveling in the direction of the solid state light emitting device toward the polarized light combining unit.
前記ミラーで反射され前記固体発光素子の方向へ進行する光を、前記偏光光合成部の方向へ反射する反射部とを有することを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 A mirror that reflects polarized light emitted from the polarized light combining unit in a direction different from the illumination direction in the direction of the polarized light combining unit;
The illumination device according to claim 1, further comprising: a reflection unit configured to reflect light reflected by the mirror and traveling toward the solid-state light emitting element toward the polarized light combining unit.
前記照明装置からの照明光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、
変調された光を投写する投写レンズとを有することを特徴とするプロジェクタ。 The lighting device according to any one of claims 1 to 4,
A spatial light modulation device that modulates illumination light from the illumination device according to an image signal;
A projector having a projection lens for projecting modulated light.
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