JP2006220912A - Illuminator and picture display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明装置及び画像表示装置、特に、空間光変調装置と組み合わせて用いられる照明装置の技術に関する。 The present invention relates to a lighting device and an image display device, and more particularly to a technology of a lighting device used in combination with a spatial light modulation device.
近年、プロジェクタの照明装置に固体発光素子を用いることが提案されている。固体発光素子である発光ダイオード(以下、「LED」という。)は、超小型、超軽量、長寿命であるという特徴を有する。また、大出力のLEDの開発、改良は著しい進展が見られ、LEDの照明用途への利用が拡大している。このため、プロジェクタ、特に小型で明るいプロジェクタの光源として、LEDを用いることが期待されている。 In recent years, it has been proposed to use a solid-state light emitting element for a projector illumination device. A light-emitting diode (hereinafter referred to as “LED”), which is a solid-state light-emitting element, is characterized by being ultra-compact, ultra-light, and long-life. Moreover, remarkable progress has been made in the development and improvement of high-power LEDs, and the use of LEDs for lighting applications is expanding. For this reason, it is expected to use an LED as a light source of a projector, particularly a small and bright projector.
プロジェクタに用いられる液晶型空間光変調装置は、入射光の偏光状態を変換することで変調を行う。液晶型空間光変調装置を用いる場合、光源からの光を特定の振動方向の偏光光に変換して供給することで、光源からの光を効率良く利用できる。光を特定の振動方向の偏光光に変換して供給する技術は、例えば、特許文献1及び特許文献2に提案されている。 A liquid crystal type spatial light modulation device used in a projector performs modulation by converting the polarization state of incident light. When a liquid crystal spatial light modulator is used, the light from the light source can be used efficiently by converting the light from the light source into polarized light having a specific vibration direction and supplying it. For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 propose a technique for converting light into polarized light having a specific vibration direction and supplying the light.
現在開発されているLEDをプロジェクタに用いる場合、明るい画像を得るためには、複数のLEDを用いる必要がある。複数のLEDを用いる場合、特許文献1及び特許文献2の技術によると、LEDをアレイ状に配置することになる。複数のLEDをアレイ状に配置する場合、LEDの数を多くするほどLEDを配置する領域が大きくなる。また、プロジェクタでは、照明装置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。このことから、複数のLEDをアレイ状に配置する場合、LEDの数を多くするほど、空間光変調装置に入射する光束の空間的な広がりが増大すると考えられる。 When the currently developed LED is used for a projector, it is necessary to use a plurality of LEDs in order to obtain a bright image. When a plurality of LEDs are used, the LEDs are arranged in an array according to the techniques of Patent Document 1 and Patent Document 2. When a plurality of LEDs are arranged in an array, the area in which the LEDs are arranged increases as the number of LEDs increases. Further, in a projector, in an optical system including an illumination device 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. From this, when a plurality of LEDs are arranged in an array, it is considered that the spatial spread of the light beam incident on the spatial light modulator increases as the number of LEDs increases.
これに対して、空間光変調装置が有効に変調可能な光の取り込み角度には限りがある。このため、空間光変調装置へ入射する光束の空間的な広がりが増大するほど、照明装置からの光を有効に用いることが困難となる。このため、特許文献1及び特許文献2に開示されている技術を用いても、光を効率良く利用できない場合がある。特に、発光部からの光を効率良く利用できなければ、複数の発光部を用いても明るい画像を得られない場合があるため問題である。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、光束の広がりを低減でき、高い効率で光を供給することが可能な照明装置、及びその照明装置を用いて明るい画像を表示可能な画像表示装置を提供することを目的とする。 On the other hand, there is a limit to the angle of light that can be effectively modulated by the spatial light modulator. For this reason, it becomes difficult to use the light from the illumination device effectively as the spatial spread of the light beam incident on the spatial light modulator increases. For this reason, even if it uses the technique currently disclosed by patent document 1 and patent document 2, light may not be utilized efficiently. In particular, if the light from the light emitting unit cannot be used efficiently, a bright image may not be obtained even if a plurality of light emitting units are used, which is a problem. The present invention has been made in view of the above-described problems, and is capable of reducing the spread of a light beam and capable of supplying light with high efficiency, and a bright image can be displayed using the lighting device. An object is to provide an image display device.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、光を供給する少なくとも2つの発光部と、発光部からの光のうち第1の振動方向の偏光光を透過し、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することにより、発光部からの光を第1の振動方向の偏光光と第2の振動方向の偏光光とに分離する偏光分離部と、偏光分離部から発光部の方向へ進行する光を、偏光分離部の方向へ反射する反射部と、を有し、偏光分離部は、偏光分離部を透過した第1の振動方向の偏光光と、偏光分離部で反射した第2の振動方向の偏光光とを合成して、被照射面の方向へ進行させ、さらに、発光部からの光束の強度分布を略均一化し、かつ光束の外形形状を被照射面に略相似する形状に整形する均一化部と、偏光分離部で合成された光を、第1の振動方向の偏光光及び第2の振動方向の偏光光のいずれか一方に変換する偏光変換部と、を有することを特徴とする照明装置を提供することができる。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, according to the present invention, at least two light emitting units that supply light, and the polarized light in the first vibration direction among the light from the light emitting unit are transmitted, By reflecting the polarized light in the second vibration direction substantially orthogonal to the first vibration direction, the light from the light emitting unit is separated into polarized light in the first vibration direction and polarized light in the second vibration direction. A polarization separation unit; and a reflection unit configured to reflect light traveling in the direction from the polarization separation unit toward the light emitting unit toward the polarization separation unit. The polarization separation unit transmits the first vibration transmitted through the polarization separation unit. Direction polarized light and the second vibration direction polarized light reflected by the polarization separation unit, and proceed in the direction of the irradiated surface, and further substantially uniform the intensity distribution of the luminous flux from the light emitting unit, In addition, a uniformizing unit that shapes the outer shape of the light beam into a shape that is almost similar to the irradiated surface and a polarization separation unit are combined. The light, it is possible to provide an illumination apparatus characterized by comprising a polarization conversion unit that converts either one of the first oscillation direction of the polarized light and the second vibration direction of polarized light.
発光部から偏光分離部へ入射した第1の振動方向の偏光光は、偏光分離部を透過する。発光部から偏光分離部へ入射した第2の振動方向の偏光光は、偏光分離部で反射する。偏光分離部は、偏光分離部を透過して所定方向へ進行する第1の振動方向の偏光光と、偏光分離部を反射して所定方向へ進行する第2の振動方向の偏光光とを合成する。偏光分離部で合成された光は、偏光変換部において、第1の振動方向の偏光光及び第2の振動方向の偏光光のいずれか一方に変換される。このようにして、特定の振動方向の偏光光を供給することができる。照明装置は、各発光部からの光を偏光分離部で合成することで、複数の発光部を用いる場合であっても、照明装置から出射する光束の広がりを低減できる。また、反射部を設けることにより、発光部の方向へ進行した光は、反射部で反射して偏光分離部の方向へ進行する。このとき、例えば位相板を用いて偏光変換することにより、偏光分離部の方向へ進行する光を、所定方向へ進行させることができる。偏光分離部で合成した光を偏光変換部で偏光変換することにより、発光部からの光を特定の振動方向の偏光光に変換して、効率良く所定方向へ進行させることができる。さらに、均一化部は、発光部からの光束の強度分布を略均一化すると同時に、光束の外形形状を被照射面に略相似する形状に整形する。均一化部による光束の整形により、発光部からの光をさらに効率良く被照射面に入射させることができる。これにより、光束の広がりを低減でき、高い効率で光を供給することが可能な照明装置を得られる。 The polarized light in the first vibration direction that has entered the polarization separation unit from the light emitting unit passes through the polarization separation unit. The polarized light in the second vibration direction that has entered the polarization separation unit from the light emitting unit is reflected by the polarization separation unit. The polarization separation unit combines the polarized light in the first vibration direction that passes through the polarization separation unit and travels in a predetermined direction, and the polarized light in the second vibration direction that travels in the predetermined direction after reflection from the polarization separation unit. To do. The light combined by the polarization separation unit is converted into one of the polarized light in the first vibration direction and the polarized light in the second vibration direction by the polarization conversion unit. In this way, polarized light having a specific vibration direction can be supplied. The illuminating device can reduce the spread of the light beam emitted from the illuminating device by combining the light from each light emitting unit at the polarization separating unit, even when using a plurality of light emitting units. In addition, by providing the reflection unit, the light traveling in the direction of the light emitting unit is reflected by the reflection unit and travels in the direction of the polarization separation unit. At this time, for example, by performing polarization conversion using a phase plate, the light traveling in the direction of the polarization separation unit can travel in a predetermined direction. By converting the light synthesized by the polarization separation unit into a polarization by the polarization conversion unit, the light from the light emitting unit can be converted into polarized light having a specific vibration direction and efficiently travel in a predetermined direction. Further, the homogenizing unit makes the intensity distribution of the light beam from the light emitting unit substantially uniform, and at the same time, shapes the outer shape of the light beam into a shape substantially similar to the irradiated surface. By shaping the light flux by the homogenizing unit, the light from the light emitting unit can be incident on the irradiated surface more efficiently. As a result, it is possible to obtain an illuminating device that can reduce the spread of the light flux and can supply light with high efficiency.
また、本発明の好ましい態様によれば、均一化部は、発光部からの光の強度分布を略均一にするロッドインテグレータであり、ロッドインテグレータの発光部から遠い側の端面の形状は、被照射面の形状と略相似形であることが望ましい。ロッドインテグレータを用いることにより、発光部からの光を偏光分離部へ効率良く導くことができる上、光を均一化することができる。また、被照射面と相似形状に整形された光束により、被照射面の領域を効率良く照明できる。これにより、発光部からの光を効率良く、かつ均一化して被照射面へ導くことができる。 Further, according to a preferred aspect of the present invention, the uniformizing part is a rod integrator that makes the intensity distribution of light from the light emitting part substantially uniform, and the shape of the end face on the side far from the light emitting part of the rod integrator is irradiated It is desirable that the shape is substantially similar to the shape of the surface. By using the rod integrator, it is possible to efficiently guide the light from the light emitting unit to the polarization separating unit and to make the light uniform. Further, the region of the irradiated surface can be efficiently illuminated by the light beam shaped in a similar shape to the irradiated surface. Thereby, the light from a light emission part can be guide | induced to an irradiated surface efficiently and uniformly.
また、本発明の好ましい態様によれば、均一化部は、発光部からの光の強度分布を略均一にするフライアイレンズであり、フライアイレンズを構成する複数のレンズ素子の形状は、被照射面の形状と略相似形であることが望ましい。フライアイレンズを用いることにより、光を均一化することができる。また、被照射面と相似形状に整形された光束により、被照射面の領域を効率良く照明できる。これにより、発光部からの光を効率良く、かつ均一化して被照射面へ導くことができる。 According to a preferred aspect of the present invention, the uniformizing unit is a fly-eye lens that makes the light intensity distribution from the light-emitting unit substantially uniform, and the shape of the plurality of lens elements constituting the fly-eye lens is It is desirable that the shape is substantially similar to the shape of the irradiated surface. By using a fly-eye lens, light can be made uniform. Further, the region of the irradiated surface can be efficiently illuminated by the light beam shaped in a similar shape to the irradiated surface. Thereby, the light from a light emission part can be guide | induced to an irradiated surface efficiently and uniformly.
また、本発明の好ましい態様としては、ロッドインテグレータは、発光部の方向へ次第に細くなるテーパ形状を有し、ロッドインテグレータの発光部側の端面は、発光部と略同一の大きさであることが望ましい。これにより、ロッドインテグレータ内部の繰り返し反射による強度の均一化と光束の整形とを同時に行うことができる。 Further, as a preferred embodiment of the present invention, the rod integrator has a tapered shape that gradually becomes thinner in the direction of the light emitting portion, and the end surface on the light emitting portion side of the rod integrator is approximately the same size as the light emitting portion. desirable. As a result, it is possible to simultaneously perform intensity equalization and light beam shaping by repeated reflection inside the rod integrator.
また、本発明の好ましい態様としては、ロッドインテグレータは、発光部側の端面の周辺部分に開口反射ミラーが形成されていることが望ましい。これにより、発光部側へ戻ってしまう光をさらに効率良く反射できる。従って、光を有効に利用できる。 As a preferred embodiment of the present invention, it is desirable that the rod integrator has an aperture reflecting mirror formed in the peripheral portion of the end face on the light emitting portion side. Thereby, the light which returns to the light emission part side can be reflected further efficiently. Therefore, light can be used effectively.
また、本発明の好ましい態様としては、発光部からの光を略平行にするコリメータレンズをさらに有することが望ましい。コリメータレンズを用いることにより、発光部からの光を被照射面の方向へ効率良く導くことができる。また、コリメータレンズを用いることにより、偏光分離部や偏光変換部で反射して発光部の方向へ進行する光は、発光部から偏光分離部、偏光変換部の方向へ進行するときと略同一の光路を進行する。偏光分離部や偏光変換部から発光部の方向へ進行する光は、発光部から偏光分離部、偏光変換部の方向へ進行するときと略同一の光路を進行し、反射部へ効率良く入射する。反射部で反射した光は再び被照射面の方向へ進行するため、コリメータレンズを用いることで、効率良く光を再利用することができる。これにより、発光部からの光を効率良く利用することができる。 Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable to further include a collimator lens that makes the light from the light emitting portion substantially parallel. By using the collimator lens, the light from the light emitting unit can be efficiently guided toward the irradiated surface. In addition, by using a collimator lens, the light that travels in the direction of the light emitting unit after being reflected by the polarization separating unit or the polarization converting unit is substantially the same as when traveling from the light emitting unit to the polarization separating unit or the polarization converting unit. Follow the light path. Light traveling in the direction from the polarization separation unit or polarization conversion unit to the light emitting unit travels in substantially the same optical path as when traveling from the light emission unit to the polarization separation unit or polarization conversion unit, and efficiently enters the reflection unit. . Since the light reflected by the reflecting portion travels again toward the irradiated surface, the light can be efficiently reused by using a collimator lens. Thereby, the light from a light emission part can be utilized efficiently.
また、本発明の好ましい態様としては、発光部と偏光分離部との間にさらにロッドインテグレータを有し、ロッドインテグレータは、発光部側の端面の周辺部分に開口反射ミラーが形成されていることが望ましい。これにより、発光部側へ戻ってしまう光をさらに効率良く反射できる。従って、光を有効に利用できる。 Further, as a preferred aspect of the present invention, a rod integrator is further provided between the light emitting unit and the polarization separating unit, and the rod integrator has an aperture reflecting mirror formed in a peripheral portion of the end surface on the light emitting unit side. desirable. Thereby, the light which returns to the light emission part side can be reflected further efficiently. Therefore, light can be used effectively.
また、本発明の好ましい態様としては、偏光変換部は、発光部の像が結像される位置と略一致する位置に設けられた偏光変換素子アレイを備えることが望ましい。これにより、偏光分離部で合成された光を、第1の振動方向の偏光光及び第2の振動方向の偏光光のいずれか一方に変換することができる。 Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the polarization conversion unit includes a polarization conversion element array provided at a position substantially coincident with a position where an image of the light emitting unit is formed. Thereby, the light combined by the polarization separation unit can be converted into one of the polarized light in the first vibration direction and the polarized light in the second vibration direction.
また、本発明の好ましい態様としては、偏光変換部は、反射型偏光板と、反射型偏光板の入射側に設けられた位相板とを備えることが望ましい。反射型偏光板は、特定の振動方向の偏光光を透過し、特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光を反射する。反射型偏光板で反射した光は、反射部で反射した後、再び反射型偏光板の方向へ進行する。例えば、位相板であるλ/4位相板に2回光を通過させることによって、光の振動方向を90度回転させることができる。λ/4位相板を2回通過させることにより、第1の振動方向の偏光光と第2の振動方向の偏光光とを互いに変換することができる。これにより、偏光分離部で合成された光を、第1の振動方向の偏光光及び第2の振動方向の偏光光のいずれか一方に変換することができる。 Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the polarization conversion unit includes a reflective polarizing plate and a phase plate provided on the incident side of the reflective polarizing plate. The reflective polarizing plate transmits polarized light having a specific vibration direction and reflects polarized light having another vibration direction different from the specific vibration direction. The light reflected by the reflective polarizing plate is reflected by the reflecting portion and then travels again toward the reflective polarizing plate. For example, by allowing light to pass through a λ / 4 phase plate that is a phase plate twice, the vibration direction of the light can be rotated by 90 degrees. By passing the λ / 4 phase plate twice, polarized light in the first vibration direction and polarized light in the second vibration direction can be converted into each other. Thereby, the light combined by the polarization separation unit can be converted into one of the polarized light in the first vibration direction and the polarized light in the second vibration direction.
さらに、本発明によれば、上記の照明装置と、照明装置からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、を有することを特徴とする画像表示装置を提供することができる。上記の照明装置を備えることにより、照明対象である空間光変調装置へ高い効率で光を供給することができる。これにより、高い光利用効率で明るい画像を表示可能な画像表示装置を得られる。 Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide an image display device characterized by including the illumination device described above and a spatial light modulation device that modulates light from the illumination device in accordance with an image signal. By providing the illumination device described above, it is possible to supply light with high efficiency to the spatial light modulation device to be illuminated. Thereby, an image display device capable of displaying a bright image with high light utilization efficiency can be obtained.
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1−1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の発光部であるLED101、及び第2の発光部であるLED102を有する。LED101、102は、主にチップの表面から光を放出する面発光光源である。LED101、102は、反射型偏光板108の方向に光を供給する。LED101と反射型偏光板108との間の光路には、コリメータレンズCL1及びλ/4位相板105が設けられている。LED102と反射型偏光板108との間の光路には、コリメータレンズCL2及びλ/4位相板106が設けられている。コリメータレンズCL1、CL2は、それぞれ、LED101、102からの光を略平行にする。λ/4位相板105、106は、LED101、102と反射型偏光板108との間にそれぞれ設けられた位相板である。
FIG. 1-1 shows a schematic configuration of the
反射型偏光板108は、LED101、102からの光のうち第1の振動方向の偏光光を透過し、第2の振動方向の偏光光を反射することにより、LED101、102からの光を第1の振動方向の偏光光と第2の振動方向の偏光光とに分離する偏光分離部である。第1の振動方向の偏光光は、例えばp偏光光である。第2の振動方向の偏光光は、第1の振動方向と略直交する振動方向の偏光光であって、例えばs偏光光である。反射型偏光板108としては、例えば、ワイヤグリッド型偏光板を用いることができる。偏光分離部には反射型偏光板108を用いる場合に限らず、例えば、偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタを用いることとしても良い。
The reflective
反射型偏光板108に対して、LED102が設けられている側とは反対側には、ミラー109が設けられている。ミラー109は、反射型偏光板108を透過し、反射型偏光板108から照明方向Lとは異なる方向へ進行した光を反射型偏光板108の方向へ反射する。また、LED101、102は、それぞれ反射部103、104を有する。反射部103、104は、高反射性の金属部材で形成された金属電極である。反射部103は、反射型偏光板108からLED101の方向へ進行する光を、反射型偏光板108の方向へ反射する。反射部104は、反射型偏光板108からLED102の方向へ進行する光を、反射型偏光板108の方向へ反射する。
A
LED101は、照明方向Lに沿った光軸AXを中心として配置されている。LED102及びミラー109は、光軸AXに略垂直な軸BXを中心として配置されている。反射型偏光板108は、光軸AX及び軸BXのいずれに対しても略45度傾くように配置されている。また、反射型偏光板108は、光軸AX及び軸BXが交わる位置を略中心として設けられている。
The
光軸AX上であって、反射型偏光板108から見てLED101がある側とは反対側には、コリメータレンズCL3及びロッドインテグレータ111が設けられている。コリメータレンズCL3は、反射型偏光板108から被照射面Iの方向である照明方向Lへ進行する光をロッドインテグレータ111へ導く。ロッドインテグレータ111は、LED101、102からの光束の強度分布を略均一化し、かつ光束の外形形状を被照射面Iに略相似する形状に整形する均一化部である。
A collimator lens CL3 and a
ロッドインテグレータ111は、直方体形状の透明な硝子部材からなる。ロッドインテグレータ111に入射した光は、硝子部材と空気との界面において全反射を繰り返しながらロッドインテグレータ111の内部を進行する。これによりロッドインテグレータ111は、LED101、102からの光の強度分布を略均一にする。また、ロッドインテグレータ111の、LED101、102から遠い側の端面の形状は、被照射面Iの形状と略相似形である。ロッドインテグレータ111は、被照射面Iと略相似形の端面において光束を整形する。被照射面Iの形状に合わせて光束を整形することにより、照明装置100は、被照射面Iの領域を効率良く照明できる。
The
ロッドインテグレータ111は、LED101、102側の端面の周辺部分に開口反射ミラーMが形成されている。LED101、102からの光は、開口反射ミラーMの開口部からロッドインテグレータ111へ入射する。また、開口反射ミラーMは、後述の偏光変換部112から開口反射ミラーMの方向へ進行する光を、偏光変換部112の方向へ反射する。
In the
ロッドインテグレータ111としては、硝子部材で構成するものに限らず、内面を反射面で構成する中空構造のものを用いても良い。内面を反射面とするロッドインテグレータの場合、ロッドインテグレータに入射した光は、反射面において反射を繰り返しながらロッドインテグレータの内部を進行する。また、ロッドインテグレータは、硝子部材と反射面とを組み合わせる構成としても良い。
The
ロッドインテグレータ111の、LED101、102から遠い側の端面には、偏光変換部112が設けられている。偏光変換部112は、偏光分離部である反射型偏光板108で合成された光を、第1の振動方向の偏光光及び第2の振動方向の偏光光のいずれか一方に変換する。例えば、偏光変換部112は、反射型偏光板108で合成された光を第1の振動方向の偏光光であるp偏光光に変換して出射する。図1−2に示すように、偏光変換部112は、反射型偏光板122と、反射型偏光板122の入射側に設けられた位相板であるλ/4位相板121とを有する。偏光変換部112の作用については後述する。偏光変換部112は、図1−1に示すようにロッドインテグレータ111に接合して設けるほか、ロッドインテグレータ111から離して設けることとしても良い。
A
偏光変換部112に設ける反射型偏光板122としては、偏光分離部である反射型偏光板108と同様に、ワイヤグリッド型偏光板を用いることができる。ワイヤグリッド型偏光板は、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構成を用いることができる。ワイヤグリッド型偏光板は、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板を、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。ワイヤグリッド型偏光板は偏光分離素子として用いられる部材の中では比較的安価であることから、ワイヤグリッド型偏光板を用いることにより、照明装置100を安価にすることができる。
As the reflective
LED101及びLED102は、p偏光光及びs偏光光を含む光を供給する。LED101からの光は、コリメータレンズCL1及びλ/4位相板105を通過した後反射型偏光板108に入射する。コリメータレンズCL1は、コリメータレンズCL1から出射する光の主光線が光軸AXに対して略平行となるようにして、反射型偏光板108をテレセントリックに照明する。コリメータレンズCL1を用いることで、LED101からの光を反射型偏光板108へ効率良く導くことができる。
The
コリメータレンズCL1及びλ/4位相板105を通過して反射型偏光板108に入射した光のうちp偏光光は、反射型偏光板108を透過した後、照明方向Lへ進行する。これに対して、コリメータレンズCL1及びλ/4位相板105を通過して反射型偏光板108に入射した光のうちs偏光光は、反射型偏光板108で反射した後、ミラー109の方向へ進行する。
Of the light that has passed through the collimator lens CL1 and the λ / 4
ミラー109の方向へ進行したs偏光光は、ミラー109で反射した後、再び反射型偏光板108の方向へ進行する。反射型偏光板108の方向へ進行したs偏光光は、反射型偏光板108で反射し、LED101の方向へ進行する。LED101の方向へ進行したs偏光光は、λ/4位相板105を通過することで円偏光に変換される。円偏光に変換された光は、コリメータレンズCL1を透過した後、LED101に入射する。
The s-polarized light traveling in the direction of the
反射型偏光板108からLED101の方向へ進行する光は、コリメータレンズCL1を透過することにより、LED101から反射型偏光板108の方向へ進行するときと略同一の光路を進行する。反射型偏光板108からLED101の方向へ進行する光は、LED101から反射型偏光板108の方向へ進行するときと略同一の光路を進行することにより、効率良くLED101に入射する。反射型偏光板108からLED101に入射した光は反射部103で反射して再び反射型偏光板108の方向へ進行する。コリメータレンズCL1を用いることで、効率良く光を再利用し、LED101からの光を効率良く利用することができる。
The light traveling in the direction from the reflective
LED101に入射した円偏光は、反射部103で反射した後再びλ/4位相板105に入射する。λ/4位相板105は、円偏光をp偏光光に変換して反射型偏光板108に入射させる。このように、λ/4位相板105に2回光を通過させることによって、光の振動方向を90度回転させることができる。反射型偏光板108に入射したp偏光光は、反射型偏光板108を透過し、照明方向Lへ進行する。
The circularly polarized light incident on the
このように、LED101からの光のうちp偏光光はそのまま、s偏光光はp偏光光に変換された後、ロッドインテグレータ111に入射する。ロッドインテグレータ111に入射した光は、ロッドインテグレータ111を透過した後、偏光変換部112に入射する。LED101からロッドインテグレータ111に入射する光は、p偏光光である。このため、LED101から偏光変換部112に入射した光は、偏光変換部112の反射型偏光板122を透過して、照明装置100から出射する。LED101からのp偏光光は、光軸AX上の各構成を透過することにより、照明装置100から出射する。LED101からのs偏光光は、反射部103、ミラー109で各1回の反射、反射型偏光板108で2回の反射、反射型偏光板108、偏光変換部112における各1回の透過を経た後、照明装置100から出射する。
Thus, the p-polarized light of the light from the
LED102からの光は、コリメータレンズCL2及びλ/4位相板106を通過した後反射型偏光板108に入射する。コリメータレンズCL2の作用により、LED102からの光を反射型偏光板108へ効率良く導くことができる。コリメータレンズCL2及びλ/4位相板106を通過して反射型偏光板108に入射した光のうちs偏光光は、反射型偏光板108で反射して、照明方向Lへ進行する。
The light from the
コリメータレンズCL2及びλ/4位相板106を通過して反射型偏光板108に入射した光のうちp偏光光は、反射型偏光板108を透過した後、ミラー109の方向へ進行する。ミラー109の方向へ進行したp偏光光は、ミラー109で反射して、再び反射型偏光板108に入射する。反射型偏光板108に入射したp偏光光は、反射型偏光板108を透過して、LED102の方向へ進行する。コリメータレンズCL2の作用により、コリメータレンズCL1の場合と同様に、反射型偏光板108からLED102の方向へ進行する光を効率良くLED102に入射させることができる。
Of the light that has passed through the collimator lens CL2 and the λ / 4
LED102の方向へ進行したp偏光光は、反射部104で反射して反射型偏光板108に入射するまでにλ/4位相板106を2回通過することにより、s偏光光に変換される。反射型偏光板108に入射したs偏光光は、反射型偏光板108で反射して、照明方向Lへ進行する。このように、LED102からの光のうちs偏光光はそのまま、p偏光光はs偏光光に変換された後、ロッドインテグレータ111に入射する。
The p-polarized light traveling in the direction of the
LED102からロッドインテグレータ111に入射する光は、s偏光光である。このため、LED102から偏光変換部112に入射した光は、偏光変換部112の反射型偏光板122で反射する。反射型偏光板122で反射した光は、開口反射ミラーMの方向へ進行する。反射型偏光板122から開口反射ミラーMへ入射した光は、開口反射ミラーMで反射した後、再び偏光変換部112の方向へ進行する。
Light incident on the
反射型偏光板122で反射したs偏光光は、開口反射ミラーMで反射して再び偏光変換部112に入射するまでにλ/4位相板121(図1−2参照)を2回通過することにより、p偏光光に変換される。このようにして、偏光変換部112は、偏光分離部である反射型偏光板108で合成された光のうちs偏光光を、p偏光光に変換する。p偏光光に変換された光は、反射型偏光板122を透過して、照明装置100から出射する。LED102からのp偏光光は、ミラー109、反射部104、反射型偏光板108、偏光変換部112、開口反射ミラーMで各1回の反射と、反射型偏光板108にて2回、偏光変換部112にて1回の透過を経た後、照明装置100から出射する。LED102からのs偏光光は、反射型偏光板108、偏光変換部112、開口反射ミラーMで各1回の反射と、偏光変換部112にて1回の透過を経た後、照明装置100から出射する。
The s-polarized light reflected by the reflective
例えば、照明対象がプロジェクタの液晶型空間光変調装置である場合、液晶へ光を透過させる開口部同士の間に、光を遮断するブラックマトリックス部が形成されている。本実施例では、被照射面Iに近接させてロッドインテグレータ111を配置することができることから、ブラックマトリックス部で反射した光をロッドインテグレータ111へ戻す構成としても良い。ブラックマトリックス部で反射した光も再利用することが可能であると、さらに光利用効率を向上することができる。
For example, when the illumination target is a liquid crystal type spatial light modulation device of a projector, a black matrix portion that blocks light is formed between openings that transmit light to the liquid crystal. In this embodiment, since the
照明装置100は、各LED101、102からの光を反射型偏光板108で合成することで、各LED101、102からの光を略同一の被照射面Iに進行させる。このため、2つのLED101、102を用いる場合であっても、照明装置100から出射する光束の広がりを低減できる。照明装置100は、偏光分離部である反射型偏光板108と、偏光変換部112とを用いることにより、LED101、102からの光を第1の振動方向の偏光光に変換して、照明方向Lへ進行させることができる。このため、照明装置100は、LED101、102からの光を効率良く供給することができる。
The illuminating
均一化部であるロッドインテグレータ111による光束の整形により、LED101、102からの光をさらに効率良く被照射面Iに入射させることができる。これにより、光束の広がりを低減でき、かつ高い効率で光を供給することができるという効果を奏する。例えば、照明装置100をプロジェクタに用いる場合、空間光変調装置へ入射する光束の広がりを低減できることから、照明装置100からの照明光を空間光変調装置で効率良く変調することが可能となる。
The light from the
なお、偏光変換部112は、偏光分離部である反射型偏光板108で合成された光を、第1の振動方向の偏光光であるp偏光光に変換する構成に限らず、第2の振動方向の偏光光であるs偏光光に変換する構成としても良い。この場合、偏光変換部112には、第2の振動方向の偏光光であるs偏光光を透過し、第1の振動方向の偏光光であるp偏光光を反射する反射型偏光板122が用いられる。
The
また、第1の振動方向の偏光光をs偏光光、第2の振動方向の偏光光をp偏光光とし、偏光分離部である反射型偏光板108において、s偏光光を透過しp偏光光を反射することとしても良い。この場合、反射型偏光板108は、反射型偏光板108を透過したLED101からのs偏光光と、反射型偏光板108で反射したLED102からのp偏光光とを合成して照明方向Lへ進行させる。
Further, the polarized light in the first vibration direction is s-polarized light, the polarized light in the second vibration direction is p-polarized light, and the s-polarized light is transmitted through the reflective
図2は、本実施例の変形例に係る照明装置200の概略構成を示す。本態様、及び後述の態様において照明装置100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。本変形例の照明装置200は、発光部であるLED101、102と偏光分離部である反射型偏光板108との間にそれぞれ設けられたロッドインテグレータ213、214を有することを特徴とする。
FIG. 2 shows a schematic configuration of a
ロッドインテグレータ213、214は、直方体形状の透明な硝子部材からなる。ロッドインテグレータ213、214に入射した光は、硝子部材と空気との界面において全反射を繰り返しながらロッドインテグレータ213、214の内部を進行する。また、ロッドインテグレータ213、214は、均一化部であるロッドインテグレータ111と同様に、LED101、102側の端面の周辺部分に開口反射ミラーM1、M2が形成されている。開口反射ミラーM1、M2は、反射型偏光板108からLED101、102の方向へ進行する光を反射型偏光板108の方向へ反射する反射部である。
The
ロッドインテグレータ213、214の開口反射ミラーM1、M2が形成されている端面の形状は、LED101、102の形状に対して拡大倍率の相似形である。即ち、ロッドインテグレータ213、214の端面の方が、LED101、102よりも大きくなるように構成されている。そして、例えば、LED101、102とロッドインテグレータ213、214とを密着させた構成のとき、LED101、102の周辺の領域に開口反射ミラーM1、M2が形成されている。
The shapes of the end surfaces of the
これにより、LED101、102が低反射率であるときでも、反射型偏光板108からLED101、102の方向へ進行する光を開口反射ミラーM1、M2から反射型偏光板108の方向へ反射できる。従って、光を有効に利用できる。なお、ロッドインテグレータ213、214の機能は、光束を整形するためではなく、光の再利用効率を向上させるためのものである。従って、ロッドインテグレータ213、214のLED101、102から遠い側の端面の形状は、被照射面Iと相似形である必要は無く、任意の形状で良い。また、反射型偏光板108からLED101、102の方向へ進行する光を開口反射ミラーM1、M2で反射可能であれば、ロッドインテグレータ213、214の長さも比較的短くても良い。
Thereby, even when the
ロッドインテグレータ213、214としては、硝子部材で構成するものに限らず、内面を反射面で構成する中空構造のものを用いても良い。内面を反射面とするロッドインテグレータの場合、ロッドインテグレータに入射した光は、反射面において反射を繰り返しながらロッドインテグレータの内部を進行する。また、ロッドインテグレータは、硝子部材と反射面とを組み合わせる構成としても良い。
The
図3は、本発明の実施例2に係る照明装置300の概略構成を示す。本実施例の照明装置300は、均一化部であるフライアイレンズ301、302、及び偏光変換部である偏光変換素子アレイ315を有することを特徴とする。フライアイレンズ301、302、及び偏光変換素子アレイ315は、反射型偏光板108と被照射面Iとの間の光路中であって、光軸AX上に設けられている。また、偏光変換素子アレイ315と被照射面Iとの間に、2つのコリメータレンズCL3、CL4が設けられている。
FIG. 3 shows a schematic configuration of a
フライアイレンズ301、302は、光軸AXに略垂直な面上に複数のレンズ素子をマトリクス状に配列して構成されている。フライアイレンズ301、302は、LED101、102からの光束の強度分布を略均一化し、かつ光束の外形形状を被照射面Iに略相似する形状に整形する均一化部である。フライアイレンズ301、302は、LED101、102からの光の強度分布を略均一にするために、偏光分離部である反射型偏光板108と、偏光変換部である偏光変換素子アレイ315との間に設けられている。
The fly-
フライアイレンズ301、302を構成する複数のレンズ素子の形状は、被照射面Iの形状と略相似形である。即ち、各レンズ素子の縦横比と、被照射面Iの縦横比とは同一である。フライアイレンズ301、302は、被照射面Iと相似形状のレンズ素子において光束を整形する。被照射面Iの形状に合わせて光束を整形することにより、照明装置100は、被照射面Iの領域を効率良く照明できる。
The shapes of the plurality of lens elements constituting the fly-
図4は、偏光変換素子アレイ315の要部断面構成を示す。偏光変換素子アレイ315は、偏光分離部である反射型偏光板108で合成された光を、第1の振動方向の偏光光及び第2の振動方向の偏光光のいずれか一方に変換する偏光変換部である。例えば、偏光変換素子アレイ315は、反射型偏光板108で合成された光を、第1の振動方向の偏光光であるp偏光光に変換する。偏光変換素子アレイ315は、フライアイレンズ301、302によってLED101、102の像が結像される位置と略一致する位置に設けられている。
FIG. 4 shows a cross-sectional configuration of a main part of the polarization
偏光変換素子アレイ315は、図4に示す断面構成において菱形で表されるプリズム体401を貼り合わせて構成される板状の構造体である。プリズム体401同士の間には、偏光膜402と、反射膜403とが交互に形成されている。偏光変換素子アレイ315の出射面のうち、反射膜403に対応する位置には、λ/2位相板404が設けられている。λ/2位相板404は、入射した光の振動方向を90度回転させて出射する。偏光変換素子アレイ315は、偏光膜402、反射膜403、λ/2位相板404を1つずつ備える偏光変換素子がアレイ状に配列して構成されている。
The polarization
偏光膜402は、偏光変換素子アレイ315に入射した光Liのうちのp偏光光Lo1を透過する。偏光膜402を透過したp偏光光Lo1は、そのまま偏光変換素子アレイ315から出射する。また、偏光膜402は、偏光変換素子アレイ315に入射した光Liのうちのs偏光光Lo2を反射する。反射膜403は、偏光膜402で反射されたs偏光光を反射する。s偏光光は、偏光膜402及び反射膜403の作用により、p偏光光とは異なる光路を取るようにシフトして進行する。そして、光路をシフトさせて進行したs偏光光は、そのままλ/2位相板404に入射する。
The
λ/2位相板404は、反射膜403からのs偏光光の振動方向を90°変換することにより、s偏光光をp偏光光に変換する。λ/2位相板404でp偏光光に変換された光は、偏光変換素子アレイ315から出射する。このようにして、偏光変換素子アレイ315は、偏光分離部である反射型偏光板108で合成された光のうちのs偏光光を、p偏光光に変換する。LED101、102の像が結像される位置と略一致する位置に偏光変換素子アレイ315を設けることにより、反射型偏光板108からの光を効率良く偏光変換することができる。
The λ / 2
フライアイレンズ302は、偏光変換素子アレイ315のうち、偏光膜402が設けられている部分に集光可能な構成とすることが望ましい。これにより、偏光変換素子アレイ315において光の偏光変換を効率良く行うことができる。フライアイレンズ302は、偏光変換素子アレイ315の入射面上に設けることとしても良い。コリメータレンズCL3、CL4は、偏光変換素子アレイ315から照明方向Lへ進行する光を被照射面Iへ導く。以上により本実施例の照明装置200も、上記の照明装置100と同様に、光束の広がりを低減でき、かつ高い効率で光を供給することができる。
The fly-
なお、図5に示す照明装置500のように、さらにLED101、102と、偏光分離部である反射型偏光板108との間にロッドインテグレータ213、214を設ける構成としても良い。これにより、LED101、102が低反射率であるときでも、反射型偏光板108からLED101、102の方向へ進行する光を開口反射ミラーM1、M2から反射型偏光板108の方向へ反射できる。
Note that, as in the
図6は、本発明の実施例3に係る照明装置600の概略構成を示す。本実施例の照明装置600は、LED101、102と反射型偏光板108との間に、均一化部であるロッドインテグレータ613、614が設けられていることを特徴とする。ロッドインテグレータ613は、LED101とコリメータレンズCL1との間の光路中に設けられている。ロッドインテグレータ614は、LED102とλ/4位相板106との間の光路中に設けられている。
FIG. 6 shows a schematic configuration of a
ロッドインテグレータ613、614は、LED101、102からの光束の強度分布を略均一化し、かつ光束の外形形状を被照射面Iに略相似する形状に整形する均一化部である。ロッドインテグレータ613、614は、テーパ形状の透明な硝子部材からなる。ロッドインテグレータ613、614に入射した光は、硝子部材と空気との界面において全反射を繰り返しながらロッドインテグレータ613、614の内部を進行する。これによりロッドインテグレータ613、614は、LED101、102からの光の強度分布を略均一にする。
The
ロッドインテグレータ613、614は、LED101、102の方向へ次第に細くなるテーパ形状を有している。ロッドインテグレータ613、614の、LED101、102側の一方の端面は、LED101、102と略同一の大きさである。また、ロッドインテグレータ613、614の、LED101、102から遠い側の端面の形状は、被照射面Iの形状と略相似形である。具体的には、被照射面Iの縦横比と、他方の端面の縦横比とが同一である。ロッドインテグレータ613、614は、被照射面Iと略相似形の端面において光束を整形する。被照射面Iの形状に合わせて光束を整形することにより、照明装置600は、被照射面Iの領域を効率良く照明できる。なお、射出光束の強度分布の均一性を高めるために、ロッドインテグレータ613、614は十分な長さを有していることが望ましい。
The
ロッドインテグレータ613、614としては、硝子部材で構成するものに限らず、内面を反射面で構成する中空構造のものを用いても良い。内面を反射面とするロッドインテグレータの場合、ロッドインテグレータに入射した光は、反射面において反射を繰り返しながらロッドインテグレータの内部を進行する。また、ロッドインテグレータは、硝子部材と反射面とを組み合わせる構成としても良い。
The
偏光変換部である偏光変換素子アレイ315は、偏光分離部である反射型偏光板108と被照射面Iとの間の光路中であって、光軸AX上に設けられている。また、反射型偏光板108と偏光変換素子アレイ315との間に、コリメータレンズCL3が設けられている。偏光変換素子アレイ315と被照射面Iとの間には、コリメータレンズCL4が設けられている。
The polarization
偏光変換素子アレイ315は、コリメータレンズCL1、CL2、CL3によってLED101、102の像が結像される位置と略一致する位置に設けられている。LED101、102の像が結像する位置に偏光変換素子アレイ315を設けることにより、反射型偏光板108からの光を効率良く偏光変換することができる。コリメータレンズCL4は、偏光変換素子アレイ315から照明方向Lへ進行する光を被照射面Iへ導く。以上により本実施例の照明装置600も、上記の照明装置100と同様に、光束の広がりを低減でき、かつ高い効率で光を供給することができる。
The polarization
図7は、本実施例の変形例に係る照明装置700の概略構成を示す。本変形例の照明装置700は、均一化部であるロッドインテグレータ713、714に、それぞれ開口反射ミラーM1、M2が設けられていることを特徴とする。ロッドインテグレータ713は、LED101とコリメータレンズCL1との間の光路中に設けられている。ロッドインテグレータ714は、LED102とλ/4位相板106との間の光路中に設けられている。
FIG. 7 shows a schematic configuration of a
ロッドインテグレータ713、714は、直方体形状の透明な硝子部材からなる。ロッドインテグレータ713、714に入射した光は、硝子部材と空気との界面において全反射を繰り返しながらロッドインテグレータ713、714の内部を進行する。これによりロッドインテグレータ713、714は、LED101、102からの光の強度分布を略均一にする。また、ロッドインテグレータ713、714のLED101、102から遠い側の端面の形状は、被照射面Iの形状と略相似形である。本変形例においても、射出光束の強度分布の均一性を高めるために、ロッドインテグレータ713、714は十分な長さを有していることが望ましい。
The
ロッドインテグレータ713、714は、上記実施例1のロッドインテグレータ111と同様に、LED101、102側の端面の周辺部分に開口反射ミラーM1、M2が形成されている。開口反射ミラーM1、M2は、反射型偏光板108からLED101、102の方向へ進行する光を反射型偏光板108の方向へ反射する反射部である。ロッドインテグレータ713、714の開口反射ミラーM1、M2が形成されている端面の形状は、LED101、102の形状に対して拡大倍率の相似形である。即ち、ロッドインテグレータ713、714の端面の方が、LED101、102よりも大きくなるように構成されている。そして、例えば、LED101、102とロッドインテグレータ713、714とを密着させた構成のとき、LED101、102の周辺の領域に開口反射ミラーM1、M2が形成されている。
In the
これにより、LED101、102が低反射率であるときでも、反射型偏光板108からLED101、102の方向へ進行する光を開口反射ミラーM1、M2から反射型偏光板108の方向へ反射できる。従って、光を有効に利用できる。なお、ロッドインテグレータ713、714は、直方体形状に限られない。上記のロッドインテグレータ613、614と同様に、テーパ形状を有する構成としても良い。
Thereby, even when the
図8は、本発明の実施例4に係る画像表示装置であるプロジェクタ800の概略構成を示す。プロジェクタ800は、3つの液晶型空間光変調装置172R、172G、172Bを備える、いわゆる3板式のプロジェクタである。プロジェクタ800は、R光用照明装置170Rと、G光用照明装置170Gと、B光用照明装置170Bとを有する。各照明装置170R、170G、170Bは、いずれも上記実施例1の照明装置100と同様の構成を有する。
FIG. 8 shows a schematic configuration of a
R光用照明装置170Rは、2つのR光用LED171Rを有する。R光用LED171Rは、R光を供給する。R光用照明装置170Rは、R光用LED171RからのR光を、特定の振動方向の偏光光、例えばp偏光光に変換して、所定方向である液晶型空間光変調装置172Rの方向へ進行させる。液晶型空間光変調装置172R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。液晶型空間光変調装置172Rに入射したp偏光光は、変調によりs偏光光に変換される。液晶型空間光変調装置172R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173に入射する。
The R
G光用照明装置170Gは、2つのG光用LED171Gを有する。G光用LED171Gは、G光を供給する。G光用照明装置170Gは、G光用LED171GからのG光を、特定の振動方向の偏光光、例えばp偏光光に変換して、所定方向である液晶型空間光変調装置172Gの方向へ進行させる。液晶型空間光変調装置172G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。液晶型空間光変調装置172Gに入射したp偏光光は、変調によりs偏光光に変換される。液晶型空間光変調装置172Gでs偏光光に変換されたG光は、R光とは異なる面からクロスダイクロイックプリズム173に入射する。
The G
B光用照明装置170Bは、2つのB光用LED171Bを有する。B光用LED171Bは、B光を供給する。B光用照明装置170Bは、B光用LED171BからのB光を、特定の振動方向の偏光光、例えばp偏光光に変換して、所定方向である液晶型空間光変調装置172Bの方向へ進行させる。液晶型空間光変調装置172B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。液晶型空間光変調装置172Bに入射したp偏光光は、変調によりs偏光光に変換される。液晶型空間光変調装置172Bでs偏光光に変換されたB光は、R光及びG光とは異なる面からクロスダイクロイックプリズム173に入射する。
The B
色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム173は、2つのダイクロイック膜173a、173bを有する。ダイクロイック膜173a、173bは、X字型に直交して配置される。ダイクロイック膜173aは、R光を反射し、G光を透過する。ダイクロイック膜173bは、B光を反射し、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173は、液晶型空間光変調装置172R、172G、172Bでそれぞれ変調されたR光、G光及びB光を合成する。投写光学系174は、クロスダイクロイックプリズム173で合成された光をスクリーン175に投写する。
A cross
ダイクロイック膜173a、173bは、通常、s偏光光の反射特性に優れる。このため、ダイクロイック膜173a、173bでそれぞれ反射すべきR光及びB光は、s偏光光となってクロスダイクロイックプリズム173に入射することが望ましい。また、ダイクロイック膜173a、173bを透過すべきG光は、p偏光光となってクロスダイクロイックプリズム173に入射することが望ましい。s偏光光に変換されたG光をクロスダイクロイックプリズム173に入射するために、例えば、液晶型空間光変調装置172Gとクロスダイクロイックプリズム173との間にλ/2位相板を設けることとしても良い。
The
各色光用照明装置170R、170G、170Bを用いることにより、プロジェクタ800は、照明対象である液晶型空間光変調装置172R、172G、172Bへ高い効率で光を供給することができる。これにより、高い光利用効率で明るい画像を表示できるという効果を奏する。なお、各色光用照明装置170R、170G、170Bは、実施例1の照明装置100と同様の構成とするほか、実施例2及び3の他の照明装置と同様の構成としても良い。
By using the color
なお、上記各実施例の照明装置は、発光部としてLEDを用いているが、これに限られない。LEDに代えて、例えばEL素子や半導体レーザ等の他の固体発光素子を用いても良い。また、プロジェクタ800に用いる空間光変調装置は、透過型の液晶表示装置に限らず、反射型の液晶表示装置を用いても良い。さらに、照明装置を設ける画像表示装置はプロジェクタに限らず、例えば空間光変調装置で変調された光を直視するディスプレイであっても良い。
In addition, although the illuminating device of each said Example uses LED as a light emission part, it is not restricted to this. Instead of the LED, other solid light emitting elements such as an EL element and a semiconductor laser may be used. The spatial light modulation device used for the
以上のように、本発明に係る照明装置は、プロジェクタに用いる場合に有用であり、特に、特定の振動方向の偏光光を変調するプロジェクタに適している。 As described above, the illumination device according to the present invention is useful when used in a projector, and is particularly suitable for a projector that modulates polarized light in a specific vibration direction.
100 照明装置、101、102 LED、103、104 反射部、105、106 λ/4位相板、108 反射型偏光板、109 ミラー、111 ロッドインテグレータ、112 偏光変換部、CL1、CL2 コリメータレンズ、M 開口反射ミラー、AX 光軸、BX 軸、L 照明方向、121 λ/4位相板、122 反射型偏光板、200 照明装置、213、214 ロッドインテグレータ、CL3 コリメータレンズ、M1、M2 開口反射ミラー、300 照明装置、301、302 フライアイレンズ、315 偏光変換素子アレイ、CL4 コリメータレンズ、401 プリズム体、402 偏光膜、403 反射膜、404 λ/2位相板、500 照明装置、600 照明装置、613、614 ロッドインテグレータ、700 照明装置、713、714 ロッドインテグレータ、800 プロジェクタ、170R R光用照明装置、170G G光用照明装置、170B B光用照明装置、172R、172G、172B 液晶型空間光変調装置、173 クロスダイクロイックプリズム、173a、172b ダイクロイック膜、174 投写光学系、175 スクリーン
100 Illuminator, 101, 102 LED, 103, 104 Reflector, 105, 106 λ / 4 phase plate, 108 Reflective polarizing plate, 109 Mirror, 111 Rod integrator, 112 Polarization converter, CL1, CL2 Collimator lens, M aperture Reflective mirror, AX optical axis, BX axis, L illumination direction, 121 λ / 4 phase plate, 122 reflective polarizing plate, 200 illumination device, 213, 214 Rod integrator, CL3 collimator lens, M1, M2 aperture reflective mirror, 300
Claims (10)
前記発光部からの光のうち第1の振動方向の偏光光を透過し、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することにより、前記発光部からの光を前記第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に分離する偏光分離部と、
前記偏光分離部から前記発光部の方向へ進行する光を、前記偏光分離部の方向へ反射する反射部と、を有し、
前記偏光分離部は、前記偏光分離部を透過した前記第1の振動方向の偏光光と、前記偏光分離部で反射した前記第2の振動方向の偏光光とを合成して、被照射面の方向へ進行させ、
さらに、前記発光部からの光束の強度分布を略均一化し、かつ前記光束の外形形状を前記被照射面に略相似する形状に整形する均一化部と、
前記偏光分離部で合成された光を、前記第1の振動方向の偏光光及び前記第2の振動方向の偏光光のいずれか一方に変換する偏光変換部と、を有することを特徴とする照明装置。 At least two light emitting units for supplying light;
Light from the light emitting unit is transmitted by transmitting polarized light in the first vibration direction out of light from the light emitting unit and reflecting polarized light in the second vibration direction substantially orthogonal to the first vibration direction. Is separated into polarized light in the first vibration direction and polarized light in the second vibration direction;
A reflection part that reflects light traveling in the direction of the light emitting part from the polarization separation part to the direction of the polarization separation part, and
The polarization separation unit combines the polarized light in the first vibration direction transmitted through the polarization separation unit and the polarized light in the second vibration direction reflected by the polarization separation unit, and Go in the direction,
Furthermore, a uniformizing unit for making the intensity distribution of the light beam from the light emitting unit substantially uniform and shaping the outer shape of the light beam into a shape substantially similar to the irradiated surface;
And a polarization conversion unit that converts the light combined by the polarization separation unit into one of the polarized light in the first vibration direction and the polarized light in the second vibration direction. apparatus.
前記ロッドインテグレータの前記発光部から遠い側の端面の形状は、前記被照射面の形状と略相似形であることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 The uniformizing unit is a rod integrator that makes the intensity distribution of light from the light emitting unit substantially uniform,
The lighting device according to claim 1, wherein a shape of an end surface of the rod integrator far from the light emitting unit is substantially similar to a shape of the irradiated surface.
前記フライアイレンズを構成する複数のレンズ素子の形状は、前記被照射面の形状と略相似形であることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 The uniformizing unit is a fly-eye lens that makes the intensity distribution of light from the light emitting unit substantially uniform,
The illumination device according to claim 1, wherein the shape of the plurality of lens elements constituting the fly-eye lens is substantially similar to the shape of the irradiated surface.
前記ロッドインテグレータの前記発光部側の端面は、前記発光部と略同一の大きさであることを特徴とする請求項2に記載の照明装置。 The rod integrator has a tapered shape that gradually becomes thinner in the direction of the light emitting part,
The lighting device according to claim 2, wherein an end surface of the rod integrator on the light emitting unit side is substantially the same size as the light emitting unit.
前記ロッドインテグレータは、前記発光部側の端面の周辺部分に開口反射ミラーが形成されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の照明装置。 A rod integrator is further provided between the light emitting unit and the polarization separating unit,
4. The illumination device according to claim 2, wherein the rod integrator has an aperture reflection mirror formed in a peripheral portion of an end surface on the light emitting unit side.
前記照明装置からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、を有することを特徴とする画像表示装置。 The lighting device according to any one of claims 1 to 9,
An image display device comprising: a spatial light modulation device that modulates light from the illumination device according to an image signal.
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JP2005034217A JP2006220912A (en) | 2005-02-10 | 2005-02-10 | Illuminator and picture display device |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008256979A (en) * | 2007-04-05 | 2008-10-23 | Konica Minolta Opto Inc | Illumination optical system |
JP2011209697A (en) * | 2010-03-12 | 2011-10-20 | Panasonic Corp | Illumination optical device and projection type display device using the same |
US8636366B2 (en) | 2008-03-28 | 2014-01-28 | Nec Display Solutions, Ltd. | Lighting apparatus including a light source, a first mirror, and a second mirror disposed between the light source and the first mirror |
-
2005
- 2005-02-10 JP JP2005034217A patent/JP2006220912A/en not_active Withdrawn
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