JP2009003062A - Light source device and illuminating device having it - Google Patents

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JP2009003062A JP2007162251A JP2007162251A JP2009003062A JP 2009003062 A JP2009003062 A JP 2009003062A JP 2007162251 A JP2007162251 A JP 2007162251A JP 2007162251 A JP2007162251 A JP 2007162251A JP 2009003062 A JP2009003062 A JP 2009003062A
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light source
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Makoto Takahashi
真 高橋
Hiroyuki Kodama
浩幸 児玉
Takashi Sudo
貴士 須藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source device, enabling downsizing of the entire device, making polarization states uniform to emit the light rays of the respective colors from the same direction, and illuminating a surface to be irradiated brightly and uniformly with the light rays of the respective colors, and an illuminating device having it. <P>SOLUTION: This light source device includes: a first, second and third light sources for emitting first, second and third color light rays; a first and second polarized light separation surfaces disposed non-parallel; a quarter-phase plate; and a reflection surface, wherein in emitting a beam of light obtained by synthesizing the first, second and third color light rays in the outgoing direction, these members are suitably disposed. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は光源装置及びそれを有する照明装置に関し、例えば液晶パネル(画像表示素子)に基づく投影像原画をスクリーン面上に拡大投影する液晶プロジェクターに好適なものである。   The present invention relates to a light source device and an illuminating device having the light source device, and is suitable for a liquid crystal projector that enlarges and projects a projected image based on a liquid crystal panel (image display element) on a screen surface.

従来、液晶パネルなどの画像表示素子に基づく投影像原画をスクリーン面上に拡大投影するようにした画像投射装置(液晶プロジェクター)が種々と提案されている。   Conventionally, various image projection apparatuses (liquid crystal projectors) have been proposed in which a projected image original image based on an image display element such as a liquid crystal panel is enlarged and projected on a screen surface.

液晶プロジェクターとして、カラー液晶プロジェクターでは、R光、G光、B光の3色光の画像に基づく3つの画像表示素子を光源手段からの光(光束)を色分解した色光で各々照明している。   As a liquid crystal projector, in a color liquid crystal projector, three image display elements based on an image of three color lights of R light, G light, and B light are each illuminated with color light obtained by color-separating light (light flux) from a light source means.

そして3つの画像表示素子を介したそれぞれの色光を色合成手段を介して1つの投射レンズ(投射光学系)でスクリーン面上に投射する構成が知られている。   And the structure which projects each color light through three image display elements on a screen surface with one projection lens (projection optical system) via a color synthetic | combination means is known.

従来、画像投射装置に対して装置全体の小型化が要望されている。それに伴い画像投射装置に用いる光源装置の小型化が強く要望されている。   Conventionally, there has been a demand for downsizing of the entire image projection apparatus. Accordingly, there is a strong demand for miniaturization of the light source device used in the image projection apparatus.

そのような背景の中で光源の実装密度が高く、複数の色光を発する光源からの光束を任意の偏向方向にそろえて出射する構成の光源装置を用いた画像投射装置が提案されている(特許文献1)。   In such a background, there has been proposed an image projection apparatus using a light source device having a configuration in which the mounting density of light sources is high and light beams from light sources that emit a plurality of color lights are emitted in an arbitrary deflection direction (patent) Reference 1).

特許文献1の画像投射装置では、R、G、Bの色光を発するLED光源の中から任意の2色のLED光源(LEDランプ)を組み合わせる事で構成されている。2つのLEDランプは、各々の光軸が平行となるように同一平面上に配置されている。   The image projection apparatus of Patent Document 1 is configured by combining arbitrary two color LED light sources (LED lamps) from among LED light sources that emit R, G, and B color lights. The two LED lamps are arranged on the same plane so that their optical axes are parallel to each other.

発光色の異なる2種類のLEDランプを1つの組として、ダイクロイックミラー、1/4波長板、偏光ビームスプリッタと順次組合されて1個のLEDランプユニットを構成している。   Two types of LED lamps having different emission colors are combined into one set, and a dichroic mirror, a quarter wavelength plate, and a polarizing beam splitter are sequentially combined to form one LED lamp unit.

1個のLEDランプユニットからは一方の偏光光に統一された2色の色光が重ねられた状態で出射される。   From one LED lamp unit, two color lights unified with one polarized light are emitted in a superimposed state.

それぞれのLEDランプは密接して配列させることができ、2種類の発光色を出射するLEDランプユニットを所定の組合せで配置することにより所望の各発光色の出射強度を得ている。   The LED lamps can be arranged closely, and the LED lamp units that emit two kinds of emission colors are arranged in a predetermined combination to obtain the emission intensity of each desired emission color.

そして各色の光束を集光光学系を用いて被照射面上で重畳するようにしている。これによって被照射面上での照射光が白色光となるようにしている。   The light beams of the respective colors are superimposed on the irradiated surface using a condensing optical system. As a result, the irradiation light on the irradiated surface becomes white light.

そしてカラー表示を行うためには、各色光を順次発光させて表示パネル(液晶パネル)を照明している。
特開2005−202210号公報
In order to perform color display, each color light is sequentially emitted to illuminate the display panel (liquid crystal panel).
JP-A-2005-202210

近年、画像投射装置には装置全体が小型であるとともに、投射画像に色ムラがないことが要望されている。   In recent years, there is a demand for an image projection apparatus that is small in size as a whole and that there is no color unevenness in a projected image.

装置全体が小型であるためには、液晶パネルを照明する照明装置を構成する光源手段の構成を適切に設定することが重要である。   In order for the entire apparatus to be small, it is important to appropriately set the configuration of the light source means that constitutes the illumination device that illuminates the liquid crystal panel.

又、投射画像に色ムラがないためには、光源装置から出射する各色光の出射方向を揃えて液晶パネルを照明することが重要である。   Also, in order to prevent color unevenness in the projected image, it is important to illuminate the liquid crystal panel with the emission direction of each color light emitted from the light source device aligned.

各色光で出射方向が異なると被照射面を各色光で同一状態で照明することができなく、投射画像に色ムラが発生しやすくなる。   If the emission direction differs for each color light, the irradiated surface cannot be illuminated in the same state with each color light, and color unevenness is likely to occur in the projected image.

特にカラー液晶プロジェクターの場合には、R、G、B光で液晶パネルを同一方向から照明しないと投射画像に色ムラが発生しやすくなる。   In particular, in the case of a color liquid crystal projector, color unevenness tends to occur in a projected image unless the liquid crystal panel is illuminated from the same direction with R, G, and B light.

この他、光の利用効率を高めて、被照射面を明るく照明するには光源装置の構成を適切に設定し、全体の小型化を図りつつ、偏光状態を揃えて出射するのが重要である。   In addition, in order to increase the light utilization efficiency and brightly illuminate the irradiated surface, it is important to set the configuration of the light source device appropriately and to emit light with the polarization state aligned while reducing the overall size. .

本発明は、装置全体の小型化を図りつつ、偏光状態を揃えて各色光を同一方向から出射することができ、被照射面を明るく、かつ各色光で均一に照明することができる光源装置及びそれを有する照明装置の提供を目的とする。   The present invention provides a light source device that can emit light of each color from the same direction with the polarization state aligned while reducing the size of the entire device, and can illuminate the illuminated surface brightly and uniformly with each color light, and An object of the present invention is to provide a lighting device having the same.

本発明の光源装置は、
第1色光を発する第1光源と、
第2色光を発する第2光源と、
第3色光を発する第3光源と、
第1の偏光分離面と、
該第1偏光分離面と非平行に配置された第2偏光分離面と、
1/4位相差板と、
反射面と、
を有し、該第1、第2、第3色光を合成した光束を出射方向に発する光源装置であって、
該第3色光のうち第1偏光光の第1部分光を、該第1偏光分離面に該第3光源側から入射させ、該第1偏光分離面によって反射されて該出射方向に導いており、
該第3色光のうち該第1偏光光と偏光方向が直交する第2偏光光の第2部分光を、該第1偏光分離面及び該第2偏光分離面を透過させ、該1/4位相差板、該反射面、再度、該1/4位相差板を経ることにより偏光方向を90度回転させた後、該第2偏光分離面の該第3光源の反対側の面に入射させ、該第2偏光分離面で反射させて該出射方向に導いており、
該第1偏光分離面が、該第1部分光と、該第1偏光分離面に該第3光源からの光束の入射方向と異なった方向から入射する該第1色光及び該第2色光とを合成した光束を該出射方向に導いており、
該第2偏光分離面が、該第2部分光と、該第2偏光分離面に該第3光源側の光束の入射方向と異なった方向から入射する該第1色光及び該第2色光とを合成した光束を該出射方向に導いていることを特徴としている。
The light source device of the present invention comprises:
A first light source emitting a first color light;
A second light source that emits second color light;
A third light source that emits third color light;
A first polarization separation surface;
A second polarization separation surface disposed non-parallel to the first polarization separation surface;
A quarter phase plate,
A reflective surface;
A light source device that emits a light beam obtained by combining the first, second, and third color lights in the emission direction,
Of the third color light, the first partial light of the first polarized light is incident on the first polarization separation surface from the third light source side, reflected by the first polarization separation surface, and guided in the emission direction. ,
The second partial light of the second polarized light whose polarization direction is orthogonal to the first polarized light of the third color light is transmitted through the first polarized light separation surface and the second polarized light separation surface, and the 1/4 position After rotating the polarization direction by 90 degrees through the phase difference plate, the reflection surface, and the quarter phase difference plate again, it is incident on the surface opposite to the third light source of the second polarization separation surface, Reflected by the second polarization separation surface and guided in the emission direction;
The first polarization separation surface receives the first partial light and the first color light and the second color light that are incident on the first polarization separation surface from a direction different from the incident direction of the light beam from the third light source. Guiding the combined luminous flux in the emission direction;
The second polarization separation surface receives the second partial light and the first color light and the second color light incident on the second polarization separation surface from a direction different from the direction of incidence of the light beam on the third light source side. The synthesized light flux is guided in the emission direction.

この他本発明の光源装置は、
互いに異なる色光を放射する3つの光源と、
該3つの光源からの各光束の偏光状態を揃え、合成する偏光変換手段と、λ/4板と、反射面とを有し、
該偏光変換手段を介した光束を出射方向に発する光源装置であって、
該偏光変換手段は、所定の色光に対しては偏光分離作用を有する第1の偏光分離面を含む第1のプリズム素子と、第2の偏光分離面を含む第2のプリズム素子と、を有しており、
第1、第2のプリズム素子は各々4つの透過面を有し、該第1、第2の偏光分離面は該第1、第2のプリズムの内部にそれぞれの透過面に対して45°の角度で配置されており、
該第1、第2のプリズムの各々の4つの透過面のうち、それぞれ1つの透過面1a、2aは該偏光変換手段の出射面を構成しており、
第1のプリズム素子と第2のプリズム素子はそれぞれの1つの透過面が近接又は接着して配置されており、
該3つの光源のうち少なくとも1つの光源は、光源光軸が該出射面の法線方向とは直交するように配置されており、
該1つの光源からの光束は該第1のプリズム素子の透過面1aとは異なる面から入射し、第1の偏光方向の光は該第1の偏光分離面において該透過面1aに向けて光が反射され、第1の偏光方向と直交する第2の偏光方向の光は第2のプリズム素子に入射し、
該第2のプリズム素子に入射した第2の偏光方向の光は、第2の偏光分離面を介して、該λ/4板を透過し、該反射ミラーで反射し、再び該λ/4板を透過して、第2のプリズム素子に、第1の偏光方向の光として再入射して、該第2の偏光分離面を介して該第2のプリズム素子の透過面2aに向けて光が反射され、
該1つの光源以外の光源からの光は、該第1、第2のプリズム素子の、該1つの光源からの光が該透過面1a、2aに至る間に透過する該4つの透過面のうちの3つの透過面とは異なる透過面から入射し、それぞれ該第1、第2の偏光分離面を介して該透過面1a、2aから出射するように構成されていることを特徴としている。
In addition, the light source device of the present invention is
Three light sources that emit different colored light,
A polarization conversion means for aligning and combining the polarization states of the light beams from the three light sources, a λ / 4 plate, and a reflection surface;
A light source device that emits a light beam through the polarization conversion means in an emission direction,
The polarization conversion means includes a first prism element including a first polarization separation surface having a polarization separation action for a predetermined color light, and a second prism element including a second polarization separation surface. And
Each of the first and second prism elements has four transmission surfaces, and the first and second polarization separation surfaces are 45 ° with respect to the respective transmission surfaces inside the first and second prisms. Are arranged at an angle,
Of the four transmission surfaces of each of the first and second prisms, one transmission surface 1a, 2a constitutes the exit surface of the polarization converting means,
The first prism element and the second prism element are arranged so that each one transmission surface is close to or bonded to each other,
At least one of the three light sources is disposed such that the light source optical axis is orthogonal to the normal direction of the exit surface,
The light beam from the one light source is incident from a surface different from the transmission surface 1a of the first prism element, and the light in the first polarization direction is directed toward the transmission surface 1a on the first polarization separation surface. Is reflected, and light in the second polarization direction orthogonal to the first polarization direction is incident on the second prism element,
The light having the second polarization direction incident on the second prism element is transmitted through the λ / 4 plate through the second polarization separation surface, reflected by the reflection mirror, and again the λ / 4 plate. , And re-enters the second prism element as light in the first polarization direction, and the light is directed toward the transmission surface 2a of the second prism element via the second polarization separation surface. Reflected,
The light from the light sources other than the one light source is the four transmissive surfaces of the first and second prism elements that are transmitted while the light from the one light source reaches the transmissive surfaces 1a and 2a. The light is incident from a transmission surface different from the three transmission surfaces, and is emitted from the transmission surfaces 1a and 2a via the first and second polarization separation surfaces, respectively.

この他本発明の光源装置は、
互いに異なる色光を放射する3つの光源と、
該3つの光源からの各光束の偏光状態を揃え、合成する偏光変換手段と、λ/4板と、反射面とを有し、
該偏光変換手段を介した光束を出射方向に発する光源装置であって、
該偏光変換手段は、所定の色光に対しては偏光分離作用を有する第1の偏光分離面を含む第1のプリズム素子と、第2の偏光分離面を含む第2のプリズム素子と、を有しており、
第1のプリズム素子は透過面1a、1b、1c、1dを、第2のプリズム素子は透過面2a、2b、2c、2dを有し、該第1、第2の偏光分離面は該第1、第2のプリズムの内部にそれぞれの透過面に対して45°の角度で配置されており、
前記透過面1a、2aは該偏光変換手段の出射面を構成しており、
前記透過面1b、2bは互いに対向して配置されており、
該3つの光源のうち少なくとも1つの光源は、光源光軸が該出射面の法線方向とは直交するように配置されており、
該1つの光源からの光束は該透過面1cから入射し、第1の偏光方向の光は該第1の偏光分離面において該透過面1aに向けて光が反射され、
第1の偏光方向と直交する第2の偏光方向の光は前記透過面1b、2bを透過して第2のプリズム素子に入射し、該第2のプリズム素子に入射した第2の偏光方向の光は、第2の偏光分離面を介して、該透過面2c、該λ/4板を透過し、該反射ミラーで反射し、再び該λ/4板、該透過面2cを透過して、第2のプリズム素子に、第1の偏光方向の光として再入射して、該第2の偏光分離面を介して該透過面2aに向けて光が反射され、
該1つの光源以外の光源からの光は、該透過面1d、2dを透過して前記第1、2のプリズム素子に入射し、それぞれ該第1、第2の偏光分離面を介して該透過面1a、2aから出射するように構成されていることを特徴としている。
In addition, the light source device of the present invention is
Three light sources that emit different colored light,
A polarization conversion means for aligning and combining the polarization states of the light beams from the three light sources, a λ / 4 plate, and a reflection surface;
A light source device that emits a light beam through the polarization conversion means in an emission direction,
The polarization conversion means includes a first prism element including a first polarization separation surface having a polarization separation action for a predetermined color light, and a second prism element including a second polarization separation surface. And
The first prism element has transmission surfaces 1a, 1b, 1c, and 1d, and the second prism element has transmission surfaces 2a, 2b, 2c, and 2d, and the first and second polarization separation surfaces are the first and second polarization separation surfaces. , Are arranged at an angle of 45 ° with respect to the respective transmission surfaces inside the second prism,
The transmission surfaces 1a and 2a constitute the exit surface of the polarization conversion means,
The transmission surfaces 1b and 2b are arranged to face each other,
At least one of the three light sources is disposed such that the light source optical axis is orthogonal to the normal direction of the exit surface,
The light beam from the one light source is incident from the transmission surface 1c, and the light in the first polarization direction is reflected toward the transmission surface 1a at the first polarization separation surface,
Light having a second polarization direction orthogonal to the first polarization direction is transmitted through the transmission surfaces 1b and 2b and enters the second prism element, and the light having the second polarization direction incident on the second prism element. The light is transmitted through the transmission surface 2c and the λ / 4 plate through the second polarization separation surface, reflected by the reflection mirror, and again transmitted through the λ / 4 plate and the transmission surface 2c. Re-enters the second prism element as light in the first polarization direction, and the light is reflected toward the transmission surface 2a through the second polarization separation surface,
Light from a light source other than the one light source passes through the transmission surfaces 1d and 2d and is incident on the first and second prism elements, and passes through the first and second polarization separation surfaces, respectively. It is characterized by being emitted from the surfaces 1a and 2a.

本発明によれば、装置全体の小型化を図りつつ、偏光状態を揃えて各色光を同一方向から出射することができ、被照射面を明るく、かつ各色光で均一に照明することができる光源装置及びそれを有する照明装置が得られる。   According to the present invention, it is possible to emit light of each color from the same direction with the polarization state aligned while reducing the size of the entire apparatus, and to illuminate the irradiated surface brightly and uniformly with each color light. A device and a lighting device having the device are obtained.

図1は、本発明の光源装置を有する照明装置からの光束で照明された画像表示素子(液晶パネル)を投射光学系を用いて所定面上に投射する画像投射装置の実施例1の要部概略図である。   FIG. 1 shows an essential part of Embodiment 1 of an image projection apparatus for projecting an image display element (liquid crystal panel) illuminated with a light beam from a lighting apparatus having a light source device of the present invention onto a predetermined surface using a projection optical system. FIG.

図1において、22は各色光の出射方向を揃えて合成して白色光として出射する光源装置である。18、20は偏光板、19は液晶パネル(画像表示素子)、15は投射光学系である。   In FIG. 1, reference numeral 22 denotes a light source device that emits white light by combining the emission directions of the respective color lights. Reference numerals 18 and 20 are polarizing plates, 19 is a liquid crystal panel (image display element), and 15 is a projection optical system.

本発明の光源装置22は、第1色光を発する第1光源1と、第2色光を発する第2光源2と、第3色光を発する第3光源3を有している。更に第1の偏光分離面と、第1偏光分離面と非平行に配置された第2偏光分離面と、1/4位相差板(λ/4板)5と、反射面6と、を有し、第1、第2、第3色光を合成した光束を出射方向に発している。   The light source device 22 of the present invention includes a first light source 1 that emits first color light, a second light source 2 that emits second color light, and a third light source 3 that emits third color light. Furthermore, it has a first polarization separation surface, a second polarization separation surface arranged non-parallel to the first polarization separation surface, a quarter phase plate (λ / 4 plate) 5, and a reflection surface 6. In addition, a light beam obtained by combining the first, second, and third color lights is emitted in the emission direction.

光源装置22は赤色(第1色光)を発するLED光源(R光源、第1光源)1、緑色(第2色光)を発するLED光源(G光源、第2光源)2、青色(第3色光)を発するLED光源(B光源、第3光源)3を有している。更に分離膜(偏光分離面)7〜12を含むプリズム素子42〜47、λ/4板(1/4位相差板)5、反射ミラー(反射面)6を有している。   The light source device 22 is an LED light source (R light source, first light source) 1 that emits red (first color light), an LED light source (G light source, second light source) 2 that emits green (second color light), and blue (third color light). LED light source (B light source, third light source) 3 that emits light. Further, prism elements 42 to 47 including separation films (polarization separation surfaces) 7 to 12, λ / 4 plate (1/4 phase difference plate) 5, and reflection mirror (reflection surface) 6 are provided.

光源装置22における光学作用は次のとおりである。   The optical action in the light source device 22 is as follows.

17は、光源装置22から液晶パネル19に放射される照明光の方向(出射方向)であり、投射光学系15の光軸に相当している。   Reference numeral 17 denotes the direction of illumination light (outgoing direction) emitted from the light source device 22 to the liquid crystal panel 19 and corresponds to the optical axis of the projection optical system 15.

赤色(R光)を発するLED光源(R光源)1は、LED光源1の光が放射する方向である光軸14Rが照明光の方向(照明方向)17に対して直交するように配置されている。   The LED light source (R light source) 1 that emits red light (R light) is arranged so that the optical axis 14R, which is the direction in which the light from the LED light source 1 radiates, is orthogonal to the direction (illumination direction) 17 of illumination light. Yes.

LED光源1から発せられた赤色のランダム偏光Rはプリズム素子42に入射し、分離膜7に入射する。   The red random polarized light R emitted from the LED light source 1 enters the prism element 42 and enters the separation film 7.

分離膜7は図2に示す光学特性(模式化して示している。以下同じである。)をしており,赤光(波長600nm〜波長700nm)に対しては偏光分離作用を有する。   The separation film 7 has the optical characteristics shown in FIG. 2 (schematically shown, the same applies hereinafter), and has a polarization separation function for red light (wavelength 600 nm to wavelength 700 nm).

よって、入射した光のS偏光光(第1偏光光)Rs1は分離膜7で反射し、照明光の方向17に向かう。   Therefore, the S-polarized light (first polarized light) Rs1 of the incident light is reflected by the separation film 7 and travels in the direction 17 of the illumination light.

分離膜7を反射したS偏光光Rs1はプリズム素子44に入射し、分離膜9に入射する。
分離膜9は図3に示す光学特性をしており、赤色のS偏光光Rs1は透過する。分離膜9を透過したS偏光光Rs1はプリズム素子46に入射し、分離膜11に入射する。分離膜11は図4に示す光学特性をしており、赤色のS偏光光Rs1は透過する。
The S-polarized light Rs 1 reflected from the separation film 7 enters the prism element 44 and enters the separation film 9.
The separation film 9 has the optical characteristics shown in FIG. 3, and transmits the red S-polarized light Rs1. The S-polarized light Rs1 that has passed through the separation film 9 enters the prism element 46 and enters the separation film 11. The separation film 11 has the optical characteristics shown in FIG. 4 and transmits the red S-polarized light Rs1.

これによりS偏光光Rs1は光源手段22の出射面である面13から放射する。   As a result, the S-polarized light Rs1 is emitted from the surface 13 which is the emission surface of the light source means 22.

また、分離膜7を透過した赤色のP偏光(第2偏光光)Rp1は分離膜7を透過して、プリズム素子43に入射し、分離膜8に入射する。   Further, the red P-polarized light (second polarized light) Rp 1 that has passed through the separation film 7 passes through the separation film 7, enters the prism element 43, and enters the separation film 8.

分離膜8は図2の光学特性をしており、赤色のP偏光Rp1は分離膜8も透過し、λ/4板5に入射する。   The separation film 8 has the optical characteristics shown in FIG. 2, and the red P-polarized light Rp1 passes through the separation film 8 and enters the λ / 4 plate 5.

λ/4板5は、偏光の振動方向に対して進相軸をほぼ45°傾けており、P偏光光Rp1は円偏光に変換され、反射ミラー6で反射され、再度λ/4板5に入射し、S偏光に変換されS偏光光Rs2となる。S偏光光Rs2は分離膜8で反射し、照明光の方向17に向かう。   The λ / 4 plate 5 has a fast axis tilted by approximately 45 ° with respect to the polarization vibration direction, and the P-polarized light Rp1 is converted into circularly polarized light, reflected by the reflecting mirror 6, and again on the λ / 4 plate 5. Incident light is converted to S-polarized light and becomes S-polarized light Rs2. The S-polarized light Rs2 is reflected by the separation film 8 and travels in the direction 17 of the illumination light.

分離膜8を反射したS偏光光Rs2はプリズム素子45に入射し、分離膜10に入射する。分離膜10は図3に示す光学特性をしており、赤色のS偏光光Ps2は透過する。分離膜10を透過したS偏光光Rs2はプリズム素子47に入射し、分離膜12に入射する。   The S-polarized light Rs 2 reflected from the separation film 8 enters the prism element 45 and enters the separation film 10. The separation film 10 has the optical characteristics shown in FIG. 3, and transmits the red S-polarized light Ps2. The S-polarized light Rs 2 that has passed through the separation film 10 enters the prism element 47 and enters the separation film 12.

分離膜12は図4に示す光学特性をしており、赤色のS偏光光Rs2は透過する。これによりS偏光光Rs2は光源装置22の出射面である面13から放射する。   The separation film 12 has the optical characteristics shown in FIG. 4 and transmits the red S-polarized light Rs2. As a result, the S-polarized light Rs2 is emitted from the surface 13 which is the emission surface of the light source device 22.

緑色(G光)(波長500nm〜波長600nm)を発するLED光源(G光源)2は、LED光源2の光が放射する方向である光軸14Gが照明光の方向17に対して直交するように配置されている。   The LED light source (G light source) 2 emitting green (G light) (wavelength 500 nm to wavelength 600 nm) is set so that the optical axis 14G, which is the direction in which the light from the LED light source 2 radiates, is orthogonal to the direction 17 of the illumination light. Is arranged.

LED光源2から発せられた緑色のランダム偏光Gはプリズム素子44に入射し、分離膜9に入射する。   The green random polarized light G emitted from the LED light source 2 enters the prism element 44 and enters the separation film 9.

分離膜9は図3に示す光学特性をしており,緑光に対しては偏光分離作用を有する。よって、入射した光のS偏光光Gs1は分離膜9で反射し,照明光の方向17に向かう。   The separation film 9 has the optical characteristics shown in FIG. 3, and has a polarization separation action for green light. Accordingly, the S-polarized light Gs1 of the incident light is reflected by the separation film 9 and travels in the direction 17 of the illumination light.

分離膜9を反射したS偏光光Gs1はプリズム素子46に入射し、分離膜11に入射する。   The S-polarized light Gs 1 reflected from the separation film 9 enters the prism element 46 and enters the separation film 11.

分離膜11は図4に示す光学特性をしており、緑色のS偏光Gs1光は透過する。これによりS偏光光Gs1光源装置22の出射面である面13から放射する。   The separation film 11 has the optical characteristics shown in FIG. 4 and transmits green S-polarized Gs1 light. Thus, the S-polarized light Gs1 is emitted from the surface 13 which is the emission surface of the light source device 22.

また、分離膜9を透過した緑色のP偏光Gp1は分離膜9を透過して、プリズム素子45に入射し、分離膜10に入射する。   Further, the green P-polarized light Gp1 that has passed through the separation film 9 passes through the separation film 9, enters the prism element 45, and enters the separation film 10.

分離膜10は図3の光学特性をしており、緑色のP偏光Gp1は分離膜10も透過し、λ/4板5に入射する。   The separation film 10 has the optical characteristics shown in FIG. 3, and the green P-polarized light Gp1 passes through the separation film 10 and enters the λ / 4 plate 5.

λ/4板5は、偏光の振動方向に対して進相軸をほぼ45°傾けており、偏光光Gp1は円偏光に変換され、反射ミラー6で反射され、再度λ/4板5に入射し、S偏光に変換されS偏光光Gs2となる。S偏光光Gs2は分離膜10で反射し、照明光の方向17に向かう。   The λ / 4 plate 5 has a fast axis inclined by approximately 45 ° with respect to the polarization vibration direction, and the polarized light Gp1 is converted into circularly polarized light, reflected by the reflection mirror 6, and incident on the λ / 4 plate 5 again. Then, it is converted to S-polarized light and becomes S-polarized light Gs2. The S-polarized light Gs2 is reflected by the separation film 10 and travels in the direction 17 of the illumination light.

分離膜10を反射したS偏光光Gs2はプリズム素子47に入射し、分離膜12に入射する。分離膜12は図4に示す光学特性をしており、緑色のS偏光光Gs2は透過する。   The S-polarized light Gs 2 reflected from the separation film 10 enters the prism element 47 and enters the separation film 12. The separation film 12 has the optical characteristics shown in FIG. 4 and transmits green S-polarized light Gs2.

これによりS偏光光Gs2は光源装置22の出射面である面13から放射する。青色(B光)(波長400nm〜波長500nm)を発するLED光源(B光源)3は、LED光源3の光が放射する方向である光軸14Bが照明光の方向17に対して直交するように配置されている。   As a result, the S-polarized light Gs <b> 2 is radiated from the surface 13 that is the emission surface of the light source device 22. The LED light source (B light source) 3 emitting blue (B light) (wavelength 400 nm to wavelength 500 nm) is arranged so that the optical axis 14B, which is the direction in which the light from the LED light source 3 radiates, is orthogonal to the direction 17 of the illumination light. Is arranged.

LED光源3から発せられた青色のランダム偏光Bはプリズム素子46に入射し、分離膜(第1偏光分離面)11に入射する。   The blue random polarized light B emitted from the LED light source 3 enters the prism element 46 and enters the separation film (first polarization separation surface) 11.

分離膜11は図4に示す光学特性をしており,青光に対しては偏光分離作用を有する。よって、入射した光のS偏光光(第1偏光光)Bs1の第1部分光は分離膜11で反射し、照明光の方向(出射方向)17に向かう。   The separation film 11 has the optical characteristics shown in FIG. 4 and has a polarization separation action for blue light. Therefore, the first partial light of the S-polarized light (first polarized light) Bs1 of the incident light is reflected by the separation film 11 and travels in the direction (outgoing direction) 17 of the illumination light.

これにより光源装置22の出射面である面13から放射する。また、分離膜11を透過した青色のP偏光(第2偏光光)Bp1の第2部分光は分離膜11を透過して、プリズム素子47に入射し、分離膜(第2偏光分離面)12に入射する。   Thereby, it radiates | emits from the surface 13 which is an output surface of the light source device 22. FIG. Further, the second partial light of the blue P-polarized light (second polarized light) Bp1 that has passed through the separation film 11 is transmitted through the separation film 11 and incident on the prism element 47, and the separation film (second polarization separation surface) 12. Is incident on.

偏光変換手段を構成する第1偏光分離面11と第2偏光分離面12とは直交している。   The first polarization separation surface 11 and the second polarization separation surface 12 constituting the polarization conversion means are orthogonal to each other.

分離膜12は図4の光学特性をしており、青色のP偏光Bp1は分離膜12も透過し、λ/4板5に入射する。   The separation film 12 has the optical characteristics shown in FIG. 4, and the blue P-polarized light Bp1 passes through the separation film 12 and enters the λ / 4 plate 5.

λ/4板5は、偏光の振動方向に対して進相軸をほぼ45°傾けており、光は円偏光に変換され、反射ミラー6で反射され、再度λ/4板5に入射し、S偏光に変換されS偏光光Bs2となる。S偏光光Bs2は分離膜12で反射し、照明光の方向17に向かう。   The λ / 4 plate 5 has a fast axis tilted by approximately 45 ° with respect to the vibration direction of the polarized light, the light is converted into circularly polarized light, reflected by the reflection mirror 6, and incident on the λ / 4 plate 5 again. It is converted to S-polarized light and becomes S-polarized light Bs2. The S-polarized light Bs2 is reflected by the separation film 12 and travels in the direction 17 of the illumination light.

これによりS偏光光Bs2は光源装置22の出射面である面13から放射する。   As a result, the S-polarized light Bs2 is emitted from the surface 13 which is the emission surface of the light source device 22.

このとき出射方向17から出射する第1、第2、第3色光の偏光状態は同じである。   At this time, the polarization states of the first, second, and third color lights emitted from the emission direction 17 are the same.

以上のように本実施例では、第3光源3からの第3色光のうち第1偏光光の第1部分光は、第1偏光分離面11に第3光源側3から入射し、第1偏光分離面11によって反射されて出射方向に導かれる。   As described above, in the present embodiment, the first partial light of the first polarized light out of the third color light from the third light source 3 is incident on the first polarization separation surface 11 from the third light source side 3 and the first polarized light. The light is reflected by the separation surface 11 and guided in the emission direction.

第3色光のうち第1偏光光と偏光方向が直交する第2偏光光の第2部分光は、第1偏光分離面11及び第2偏光分離面12を透過し、1/4位相差板5、反射面6、再度、1/4位相差板5を経る。   Of the third color light, the second partial light of the second polarized light whose polarization direction is orthogonal to the first polarized light is transmitted through the first polarized light separation surface 11 and the second polarized light separation surface 12, and the ¼ phase plate 5. The reflective surface 6 passes through the quarter phase plate 5 again.

これにより偏光方向を90度回転される。その後、第2偏光分離面12に第3光源3の反対側から入射し、第2偏光分離面12で反射されて出射方向17に導かれる。   As a result, the polarization direction is rotated by 90 degrees. Thereafter, the light enters the second polarization separation surface 12 from the opposite side of the third light source 3, is reflected by the second polarization separation surface 12, and is guided in the emission direction 17.

第1偏光分離面11が、第1部分光と、第1偏光分離面11に第1光源3からの光束の入射方向と異なった方向から入射する第1色光及び第2色光とを合成した光束を出射方向17に導いている。   The first polarization separation surface 11 combines the first partial light and the first color light and the second color light incident on the first polarization separation surface 11 from a direction different from the incident direction of the light beam from the first light source 3. Is guided in the emission direction 17.

第2偏光分離面12が、第2部分光と、第2偏光分離面12に第3光源3側の光束の入射方向と異なった方向から入射する第1色光及び第2色光とを合成した光束を出射方向17に導いている。   The second polarization separation surface 12 combines the second partial light and the first color light and the second color light incident on the second polarization separation surface 12 from a direction different from the incidence direction of the light beam on the third light source 3 side. Is guided in the emission direction 17.

次に光源1、2、3の構成について図12を用いて説明する。   Next, the configuration of the light sources 1, 2, and 3 will be described with reference to FIG.

図12は光源1、2、3のうちの1つを光源部40として示している。   FIG. 12 shows one of the light sources 1, 2 and 3 as the light source unit 40.

光源部40は発光部41および平行化レンズ42を有している。発光部41からの発光光束に含まれる拡散光を平行化レンズ42によって光源光軸(14R、14G、14B)に平行な光として出射している。各実施例の説明に用いる図では簡単のため光束を細線で表記してある。   The light source unit 40 includes a light emitting unit 41 and a collimating lens 42. Diffused light contained in the luminous flux from the light emitting section 41 is emitted as light parallel to the light source optical axes (14R, 14G, 14B) by the collimating lens. In the drawings used for explaining each embodiment, the light beam is indicated by a thin line for simplicity.

ここで、プリズム素子46、47等を有する偏光変換部(偏光変換手段)で偏光変換される色光を発する光源(本実施例では青色のLED光源3)の光軸(光源光軸)14Bは、照明光の放射方向17に対して直交している。   Here, the optical axis (light source optical axis) 14B of the light source (blue LED light source 3 in this embodiment) that emits the color light that is polarized and converted by the polarization conversion unit (polarization conversion means) having the prism elements 46, 47, etc. It is orthogonal to the radiation direction 17 of the illumination light.

さらに、図14に示すようにこの偏光変換部を構成するプリズム素子(第1のプリズム素子)46には4つの透過面が設けられている。一つ目が青色光が入射する面46a(透過面1c)であり、二つ目が青色光の第1の偏光光(S偏光光)及び他の色光が出射する面46b(透過面1a)である。三つ目は、プリズム素子(第2のプリズム素子)47と対向し、青色光の第2の偏光光(P偏光光)が出射する面46c(透過面1b)である。四つ目が、青色光以外の赤、緑色光が入射する面46d(透過面1d)である。これらの4つの透過面46a、46b、46c、46d(透過面1c、透過面1a、透過面1b、透過面1d)は、プリズム素子46(第1のプリズム素子)のそれぞれ異なる面であり、ある直線(図14の紙面に垂直な直線)に対して平行な面である。   Further, as shown in FIG. 14, the prism element (first prism element) 46 constituting the polarization conversion unit is provided with four transmission surfaces. The first is a surface 46a (transmission surface 1c) on which blue light is incident, and the second is a surface 46b (transmission surface 1a) from which the first polarized light (S-polarized light) of blue light and other color light are emitted. It is. A third surface 46c (transmission surface 1b) faces the prism element (second prism element) 47 and emits blue second polarized light (P-polarized light). The fourth is a surface 46d (transmission surface 1d) on which red and green light other than blue light is incident. These four transmission surfaces 46a, 46b, 46c, 46d (transmission surface 1c, transmission surface 1a, transmission surface 1b, transmission surface 1d) are different surfaces of the prism element 46 (first prism element), respectively. It is a plane parallel to a straight line (a straight line perpendicular to the paper surface of FIG. 14).

さらに、プリズム素子(第2のプリズム素子)47にも4つの透過面が設けられている。一つ目がプリズム素子46(第1のプリズム素子)と対向して配置され、第2の偏光光(P偏光光)の青色光が入射する面47a(透過面2b)である。二つ目が青色光の第1の偏光光(S偏光光)及び他の色光が出射する面47c(透過面2a)である。三つ目は、第2の偏光光(P偏光光)の青色光が出射して、λ/4板5、ミラー6を経て再び入射する透過面47b(透過面2c)である。四つ目が、青色以外の赤、緑色光が入射する面47d(透過面2d)である。これらの4つの透過面47a、47b、47c、47d(透過面2b、透過面2c、透過面2a、透過面2d)は、プリズム素子47(第2のプリズム素子)のそれぞれ異なる面であり、ある直線(図14の紙面に垂直な直線)に対して平行な面である。   Further, the prism element (second prism element) 47 is also provided with four transmission surfaces. The first one is a surface 47a (transmission surface 2b) that is disposed facing the prism element 46 (first prism element) and on which blue light of the second polarized light (P-polarized light) is incident. The second is a surface 47c (transmission surface 2a) from which the first polarized light (S-polarized light) of blue light and other color light are emitted. The third is a transmission surface 47b (transmission surface 2c) from which the blue light of the second polarized light (P-polarized light) is emitted and incident again through the λ / 4 plate 5 and the mirror 6. The fourth is a surface 47d (transmission surface 2d) on which red and green light other than blue is incident. These four transmission surfaces 47a, 47b, 47c, 47d (transmission surface 2b, transmission surface 2c, transmission surface 2a, transmission surface 2d) are different surfaces of the prism element 47 (second prism element), respectively. It is a plane parallel to a straight line (a straight line perpendicular to the paper surface of FIG. 14).

尚、本実施例において、これらのプリズム素子46、47において対向する面同士は接着されているが、その限りでは無く、近接させるだけでも良いし、接着していなくても密接させていればそれで足りる。   In this embodiment, the opposing surfaces of the prism elements 46 and 47 are bonded to each other. However, the surfaces are not limited to this, and they may be close to each other, or may be close to each other even if they are not bonded. It ’s enough.

このように複数個のプリズム素子46,47に入射した赤、緑色光は、照明光の出射面13から照明光が放射する方向17に放射されるので、3色の光は重なるように合成される事になる。   Since the red and green light incident on the plurality of prism elements 46 and 47 is emitted in the direction 17 in which the illumination light is emitted from the illumination light exit surface 13 in this way, the three colors of light are combined so as to overlap. It will be.

この実施例では偏光変換手段を構成するプリズム素子46、47を異なる素子として表わしているが、図13のようにプリズム素子46とプリズム素子47の隣接する面(46c、46d)を一体化した構成としても良い。   In this embodiment, the prism elements 46 and 47 constituting the polarization conversion means are shown as different elements. However, as shown in FIG. 13, the prism element 46 and the adjacent surfaces (46c and 46d) of the prism element 47 are integrated. It is also good.

このときは、分離膜11の部分を一つのプリズム素子とし、分離膜12の部分を1つのプリズム素子と考えれば本実施例の作用は同じように得られる。   In this case, the operation of the present embodiment can be obtained in the same way by considering the separation film 11 as one prism element and the separation film 12 as one prism element.

カラー表示を行うためにRGB光源1、2、3を順次、時分割で発光させる。液晶パネル19は照射される色光に応じた信号と同期させて時分割で駆動する。   In order to perform color display, the RGB light sources 1, 2, and 3 are caused to emit light sequentially in a time division manner. The liquid crystal panel 19 is driven in a time division manner in synchronization with a signal corresponding to the color light to be emitted.

時分割の設定や発光させる色の組み合せは任意であり、例えば1/240s毎にR、G、B、光とW(白色)光を発光させるサイクルでも可能な構成となっている。   The setting of time division and the combination of colors to be emitted are arbitrary, and for example, a configuration is possible even in a cycle in which R, G, B, light and W (white) light are emitted every 1/240 s.

W(白色)光はR、G、B光源1、2、3を同時に発光させる事で実現できる。   W (white) light can be realized by causing the R, G, and B light sources 1, 2, and 3 to emit light simultaneously.

本実施例では光源1、2、3から出射される光はR、G、B光が同一方向から出射して、同一条件で液晶パネルを照射できる。又これらの色光は完全に重なった状態の光(白色光)であるため、液晶パネル19に重ね合わせて照射するための光学系を設けなくても良い。かつ光源装置22の幅が小型であるため簡単で小型な画像投射装置を提供することができる。   In this embodiment, the light emitted from the light sources 1, 2, and 3 can be emitted from the same direction as the R, G, and B light, and can irradiate the liquid crystal panel under the same conditions. Further, since these color lights are light that is completely overlapped (white light), it is not necessary to provide an optical system for irradiating the liquid crystal panel 19 in an overlapping manner. And since the width | variety of the light source device 22 is small, a simple and small image projection apparatus can be provided.

本実施例では以上の構成により液晶パネル19に基づく画像を被照射面、例えばスクリーン面に投射光学系15によって投射している。   In the present embodiment, an image based on the liquid crystal panel 19 is projected by the projection optical system 15 onto the irradiated surface, for example, the screen surface, with the above configuration.

実施例中の位相板(λ/4板)5は、光路ごとに異なる仕様のλ/4板を用いても良い。   The phase plate (λ / 4 plate) 5 in the embodiment may be a λ / 4 plate having different specifications for each optical path.

図5は本発明の実施例2の画像投射装置の要部概略図である。   FIG. 5 is a schematic diagram of a main part of the image projection apparatus according to the second embodiment of the present invention.

本実施例の照明光学系は任意の2色光の偏光分離および色合成を1種類の膜で行う構成の光源手段を用いている。図5において図1に示す部材と同一の部材には同符番を付している。   The illumination optical system of this embodiment uses light source means configured to perform polarization separation and color synthesis of arbitrary two-color light with one kind of film. In FIG. 5, the same members as those shown in FIG.

図5において34は光源装置である。記述しない点においては実施例1同様である。   In FIG. 5, reference numeral 34 denotes a light source device. The points not described are the same as in the first embodiment.

実施例2は、実施例1に対して、λ/4板23、反射ミラー24、光源装置34の出射面13側に特定波長だけ90°位相を回転させる偏光回転素子25をさらに設けている。   In the second embodiment, as compared with the first embodiment, the λ / 4 plate 23, the reflection mirror 24, and the polarization rotating element 25 that rotates the phase by 90 ° by a specific wavelength are further provided on the emission surface 13 side of the light source device 34.

本実施例における各部材の光学特性について説明する。   The optical characteristics of each member in the present embodiment will be described.

赤色(R光)を発するLED光源1は、LED光源1の光が放射する方向である光軸14Rが照明光の方向17に対して平行になるように配置されている。   The LED light source 1 that emits red light (R light) is disposed such that the optical axis 14R, which is the direction in which the light from the LED light source 1 radiates, is parallel to the direction 17 of the illumination light.

LED光源1から発せられた赤色のランダム偏光Rはプリズム素子44に入射し、分離膜7に入射する。   Red random polarized light R emitted from the LED light source 1 enters the prism element 44 and enters the separation film 7.

分離膜7は図2に示す光学特性をしており,赤光に対しては偏光分離作用を有する。   The separation film 7 has the optical characteristics shown in FIG. 2, and has a polarization separation function for red light.

よって、入射した光のP偏光光Rp1は分離膜7を透過し,照明光の方向17に向かう。   Therefore, the P-polarized light Rp1 of the incident light passes through the separation film 7 and travels in the direction 17 of the illumination light.

分離膜7を透過したP偏光光Rp1はプリズム素子46に入射し、分離膜(第1偏光分離面)11に入射する。   The P-polarized light Rp1 that has passed through the separation film 7 enters the prism element 46 and enters the separation film (first polarization separation surface) 11.

分離膜11は図4に示す光学特性をしており、赤色のP偏光光Rp1は透過し、偏光回転素子25に入射する。前記偏光回転素子はR光に対しては偏光方向を90°回転させる作用を有する。   The separation film 11 has the optical characteristics shown in FIG. 4, and the red P-polarized light Rp1 is transmitted and enters the polarization rotation element 25. The polarization rotation element has a function of rotating the polarization direction by 90 ° for R light.

よって、入射した光のP偏光光Rp1は偏光回転素子25でS偏光光Rs1となり照明光の方向17に向かう。   Therefore, the P-polarized light Rp1 of the incident light becomes S-polarized light Rs1 by the polarization rotation element 25 and travels in the direction 17 of the illumination light.

これにより光源装置34の出射面である面48から放射する。   As a result, the light is emitted from the surface 48 that is the emission surface of the light source device 34.

また、プリズム44に入射した光のS偏光光Rs1は分離膜7で反射し,プリズム素子45に入射し、分離膜8に入射する。分離膜8は図2に示す光学特性をしており、赤色のS偏光光Rs1は反射し、λ/4板23に入射する。   Further, the S-polarized light Rs 1 of the light incident on the prism 44 is reflected by the separation film 7, enters the prism element 45, and enters the separation film 8. The separation film 8 has the optical characteristics shown in FIG. 2, and the red S-polarized light Rs 1 is reflected and enters the λ / 4 plate 23.

λ/4板23は、偏光の振動方向に対して進相軸をほぼ45°傾けており、光は円偏光に変換され、反射ミラー24で反射され、再度λ/4板23に入射し、P偏光に変換されP偏光光Rp2となる。   The λ / 4 plate 23 has a fast axis inclined by approximately 45 ° with respect to the vibration direction of the polarized light, and the light is converted into circularly polarized light, reflected by the reflection mirror 24, and incident on the λ / 4 plate 23 again. It is converted to P-polarized light to become P-polarized light Rp2.

P偏光光Rp2は分離膜8を透過し、照明光の方向17に向かう。   The P-polarized light Rp2 passes through the separation film 8 and travels in the direction 17 of the illumination light.

分離膜8を透過したP偏光光Rp2はプリズム素子47に入射し、分離膜(第2偏光分離面)12に入射する。   The P-polarized light Rp <b> 2 that has passed through the separation film 8 enters the prism element 47 and enters the separation film (second polarization separation surface) 12.

分離膜12は図4に示す光学特性をしており、赤色のP偏光光Rp2は透過し、偏光回転素子25に入射する。前記偏光回転素子25はR光に対しては偏光方向を90°回転させる作用を有する。   The separation film 12 has the optical characteristics shown in FIG. 4, and the red P-polarized light Rp <b> 2 is transmitted and is incident on the polarization rotation element 25. The polarization rotation element 25 has a function of rotating the polarization direction by 90 ° with respect to the R light.

よって、入射した光のP偏光光Rp2は偏光回転素子25でS偏光光Rs2となり照明光の方向17に向かう。   Therefore, the P-polarized light Rp2 of the incident light becomes S-polarized light Rs2 by the polarization rotation element 25 and travels in the direction 17 of the illumination light.

これによりS偏光光Rs2は光源装置34の出射面である面48から放射する。   As a result, the S-polarized light Rs2 is emitted from the surface 48 which is the emission surface of the light source device 34.

G光源2、B光源3からの光は実施例1と同様の構成の部材を介して、光源装置34からS偏光で出射される。   Light from the G light source 2 and the B light source 3 is emitted as S-polarized light from the light source device 34 through a member having the same configuration as in the first embodiment.

この形態では実施例1に対してさらに光源装置34が小さくできるため、画像投射装置の更なる小型化が容易となる。   In this mode, since the light source device 34 can be further reduced with respect to the first embodiment, it is easy to further reduce the size of the image projection device.

図6は本発明の実施例3の画像投射装置の要部概略図である。   FIG. 6 is a schematic diagram of a main part of an image projection apparatus according to a third embodiment of the present invention.

本実施例は照明装置の一部にダイクロイックミラーとλ/4板からなる偏光変換手段を有する光源装置を用いている。   In this embodiment, a light source device having a polarization conversion means including a dichroic mirror and a λ / 4 plate is used as a part of the illumination device.

図6において図1に示す部材と同一部材には同符番を付している。35は光源装置である。記述しない点においては実施例1同様である。   In FIG. 6, the same members as those shown in FIG. Reference numeral 35 denotes a light source device. The points not described are the same as in the first embodiment.

実施例3は実施例1の構成に対して、G(G光)反射ダイクロ26、λ/4板27、28、R(R光)反射ダイクロ29、光源装置35の出射面13側に特定波長(B光)だけ90°位相を回転させる偏光回転素子16をさらに設けている。   In the third embodiment, the G (G light) reflecting dichro 26, the λ / 4 plates 27 and 28, the R (R light) reflecting dichro 29, and the light source device 35 on the emission surface 13 side are compared with the configuration of the first embodiment. A polarization rotation element 16 that rotates the phase by 90 ° by (B light) is further provided.

本実施例は液晶パネル19に入射する光はP偏光光である。   In this embodiment, the light incident on the liquid crystal panel 19 is P-polarized light.

本実施例における各部材の光学特性について説明する。   The optical characteristics of each member in the present embodiment will be described.

赤色(R光)を発するLED光源1は、LED光源1の光が放射する方向である光軸14Rが照明光の方向(出射方向)17に対して平行になるように配置されている。   The LED light source 1 that emits red (R light) is disposed such that the optical axis 14R, which is the direction in which the light from the LED light source 1 radiates, is parallel to the direction (outgoing direction) 17 of the illumination light.

LED光源1から発せられた赤色のランダム偏光RはG反射ダイクロイックミラー26に入射する。G反射ダイクロイックミラー26は図7に示す光学特性をしており、赤光に対しては透過作用を有する。   The red random polarized light R emitted from the LED light source 1 enters the G reflection dichroic mirror 26. The G reflection dichroic mirror 26 has the optical characteristics shown in FIG. 7, and has a transmission function for red light.

よって、R光はG反射ダイクロイックミラー26を透過してさらにλ/4板27を透過してプリズム素子46に入射し、分離膜(第1偏光分離面)7に入射する。   Therefore, the R light passes through the G reflecting dichroic mirror 26, further passes through the λ / 4 plate 27, enters the prism element 46, and enters the separation film (first polarization separation surface) 7.

分離膜7は図2に示す光学特性をしており,赤光に対しては偏光分離作用を有する。   The separation film 7 has the optical characteristics shown in FIG. 2, and has a polarization separation function for red light.

よって、入射した光のP偏光光Rp1は分離膜7を透過し,偏光回転素子16を透過して照明光の方向17に向かう。   Therefore, the P-polarized light Rp1 of the incident light is transmitted through the separation film 7, transmitted through the polarization rotation element 16, and travels in the direction 17 of the illumination light.

これによりP偏光光Rp1は光源装置35の出射面である面48から放射する。   As a result, the P-polarized light Rp1 is emitted from the surface 48 that is the emission surface of the light source device 35.

また、入射した光のS偏光光Rs1は分離膜7で反射し、プリズム素子47に入射し、分離膜(第2偏光分離面)8に入射する。分離膜8は図2に示す光学特性をしており、赤色のS偏光光Rs1は反射し、λ/4板28に入射する。   The incident S-polarized light Rs 1 is reflected by the separation film 7, enters the prism element 47, and enters the separation film (second polarization separation surface) 8. The separation film 8 has the optical characteristics shown in FIG. 2, and the red S-polarized light Rs 1 is reflected and enters the λ / 4 plate 28.

λ/4板28は、偏光の振動方向に対して進相軸をほぼ45°傾けており、光は円偏光に変換され、R反射ダイクロイックミラー29に入射する。R反射ダイクロイックミラー29は図8に示す光学特性をしており、赤光に対しては反射作用を有する。   The λ / 4 plate 28 has a fast axis tilted by approximately 45 ° with respect to the polarization vibration direction, so that the light is converted into circularly polarized light and enters the R reflecting dichroic mirror 29. The R reflecting dichroic mirror 29 has the optical characteristics shown in FIG. 8, and has a reflecting effect on red light.

よって、R光はR反射ダイクロイックミラー29で反射され、再度λ/4板28に入射し、P偏光に変換されP偏光光Rp2となる。   Therefore, the R light is reflected by the R reflecting dichroic mirror 29, enters the λ / 4 plate 28 again, is converted to P polarized light, and becomes P polarized light Rp2.

P偏光光Rp2は分離膜8を透過し、偏光回転素子16を透過して照明光の方向17に向かう。   The P-polarized light Rp2 passes through the separation film 8, passes through the polarization rotation element 16, and travels in the illumination light direction 17.

これによりP偏光光Rp2は光源装置35の出射面である面48から放射する。   Accordingly, the P-polarized light Rp2 is emitted from the surface 48 that is the emission surface of the light source device 35.

緑色(G光)を発するLED光源2は、LED光源2の光が放射する方向である光軸14Gが照明光の方向17に対して平行になるように配置されている。   The LED light source 2 that emits green light (G light) is arranged so that the optical axis 14G, which is the direction in which the light from the LED light source 2 radiates, is parallel to the direction 17 of the illumination light.

LED光源2から発せられた緑色のランダム偏光GはR反射ダイクロイックミラー29に入射する。R反射ダイクロイックミラー29は図8に示す光学特性をしており,緑光に対しては透過作用を有する。よって、G光はR反射ダイクロイックミラー29を透過してさらにλ/4板28を透過してプリズム素子47に入射し、分離膜8に入射する。   The green random polarized light G emitted from the LED light source 2 enters the R reflecting dichroic mirror 29. The R reflection dichroic mirror 29 has the optical characteristics shown in FIG. 8 and has a transmission function for green light. Therefore, the G light passes through the R reflecting dichroic mirror 29, further passes through the λ / 4 plate 28, enters the prism element 47, and enters the separation film 8.

分離膜8は図2に示す光学特性をしており,緑光に対しては偏光分離作用を有する。   The separation film 8 has the optical characteristics shown in FIG. 2, and has a polarization separation action for green light.

よって、入射した光のP偏光光Gp1は分離膜8を透過し,偏光回転素子16を透過して照明光の方向(出射方向)17に向かう。   Therefore, the P-polarized light Gp1 of the incident light is transmitted through the separation film 8 and transmitted through the polarization rotation element 16 and travels in the illumination light direction (outgoing direction) 17.

これによりP偏光光Gp1は、光源装置35の出射面である面48から放射する。   Accordingly, the P-polarized light Gp1 is emitted from the surface 48 that is the emission surface of the light source device 35.

また、入射した光のS偏光光Gs1は分離膜8で反射し,プリズム素子46に入射し、分離膜7に入射する。分離膜7は図2に示す光学特性をしており、緑色のS偏光光は反射し、λ/4板27に入射する。   Further, the S-polarized light Gs 1 of the incident light is reflected by the separation film 8, enters the prism element 46, and enters the separation film 7. The separation film 7 has the optical characteristics shown in FIG. 2, and the green S-polarized light is reflected and enters the λ / 4 plate 27.

λ/4板27は、偏光の振動方向に対して進相軸をほぼ45°傾けており、光は円偏光に変換され、G反射ダイクロイックミラー26に入射する。G反射ダイクロイックミラー26は図7に示す光学特性をしており、緑光に対しては反射作用を有する。   The λ / 4 plate 27 has a fast axis tilted by approximately 45 ° with respect to the polarization oscillation direction, and the light is converted into circularly polarized light and is incident on the G reflection dichroic mirror 26. The G reflecting dichroic mirror 26 has the optical characteristics shown in FIG. 7, and has a reflecting action on green light.

よって、G光はG反射ダイクロイックミラー26で反射され、再度λ/4板27に入射し、P偏光に変換されP偏光光Gp2となる。   Therefore, the G light is reflected by the G reflecting dichroic mirror 26, is incident on the λ / 4 plate 27 again, is converted to P polarized light, and becomes P polarized light Gp2.

P偏光光Gp2は分離膜7を透過し、偏光回転素子16を透過して照明光の方向17に向かう。   The P-polarized light Gp2 passes through the separation film 7, passes through the polarization rotation element 16, and travels in the direction 17 of the illumination light.

これによりP偏光光Gp2は光源装置35の出射面である面48から放射する。   As a result, the P-polarized light Gp2 is emitted from the surface 48 which is the emission surface of the light source device 35.

青色(B光)を発するLED光源(第3光源)3は、LED光源3の光が放射する方向である光軸14Bが照明光の方向17に対して直交するように配置されている。   The LED light source (third light source) 3 that emits blue light (B light) is disposed so that the optical axis 14B, which is the direction in which the light from the LED light source 3 radiates, is orthogonal to the direction 17 of the illumination light.

LED光源3から発せられた青色のランダム偏光Bはプリズム素子46に入射し、分離膜(第1偏光分離面)7に入射する。   Blue random polarized light B emitted from the LED light source 3 enters the prism element 46 and enters the separation film (first polarization separation surface) 7.

分離膜7は図2に示す光学特性をしており,青光に対しては偏光分離作用を有する。   The separation film 7 has the optical characteristics shown in FIG. 2, and has a polarization separation function for blue light.

よって、入射した光のS偏光光(第1偏光光)Bs1の第1部分光は分離膜7で反射し、偏光回転素子16に入射する。前記偏光回転素子16はB光に対しては偏光方向を90°回転させる作用を有する。   Therefore, the first partial light of the S-polarized light (first polarized light) Bs 1 of the incident light is reflected by the separation film 7 and enters the polarization rotation element 16. The polarization rotation element 16 has a function of rotating the polarization direction by 90 ° with respect to the B light.

よって、入射した光のS偏光光Bs1は偏光回転素子16でP偏光光Bp1となり照明光の方向17に向かう。   Accordingly, the S-polarized light Bs1 of the incident light becomes P-polarized light Bp1 by the polarization rotation element 16 and travels in the direction 17 of the illumination light.

これによりP偏光光Bp1は、光源装置35の出射面である面48から放射する。   As a result, the P-polarized light Bp1 is emitted from the surface 48 that is the emission surface of the light source device 35.

また、分離膜7を透過した青色のP偏光(第2偏光光)Bp1は分離膜7を透過して、プリズム素子47に入射し、分離膜(第2偏光分離面)8に入射する。   Further, the blue P-polarized light (second polarized light) Bp 1 transmitted through the separation film 7 is transmitted through the separation film 7, enters the prism element 47, and enters the separation film (second polarization separation surface) 8.

分離膜8は図2の光学特性をしており、青色のP偏光Bp1は分離膜8も透過し、λ/4板5に入射する。   The separation film 8 has the optical characteristics shown in FIG. 2, and the blue P-polarized light Bp1 passes through the separation film 8 and enters the λ / 4 plate 5.

λ/4板5は、偏光の振動方向に対して進相軸をほぼ45°傾けており、光は円偏光に変換され、反射ミラー6で反射され、再度λ/4板5に入射し、S偏光に変換されS偏光光Bs2となる。   The λ / 4 plate 5 has a fast axis tilted by approximately 45 ° with respect to the vibration direction of the polarized light, the light is converted into circularly polarized light, reflected by the reflection mirror 6, and incident on the λ / 4 plate 5 again. It is converted to S-polarized light and becomes S-polarized light Bs2.

S偏光光Bs2は分離膜8で反射し、偏光回転素子16に入射する。偏光回転素子はB光に対しては偏光方向を90°回転させる作用を有する。   The S-polarized light Bs 2 is reflected by the separation film 8 and enters the polarization rotation element 16. The polarization rotation element has an effect of rotating the polarization direction by 90 ° with respect to the B light.

よって、入射した光のS偏光光Bs2は偏光回転素子16でP偏光光Bp2となり照明光の方向17に向かう。   Accordingly, the S-polarized light Bs2 of the incident light becomes P-polarized light Bp2 by the polarization rotation element 16 and travels in the direction 17 of the illumination light.

これによりP偏光光Bp2は光源装置35の出射面である面48から放射する。   As a result, the P-polarized light Bp2 is emitted from the surface 48 that is the emission surface of the light source device 35.

偏光回転素子16は本実施例の構成を限定するものではなく、必要に応じて任意に光源手段35から出射される色光の偏光方向を制御することができる。   The polarization rotation element 16 does not limit the configuration of the present embodiment, and can arbitrarily control the polarization direction of the color light emitted from the light source means 35 as necessary.

この形態では実施例1に対してガラス部材を減らし、かつ光源装置35を小型化できるため画像投射装置の小型軽量化が容易となる。   In this mode, the number of glass members can be reduced compared to the first embodiment, and the light source device 35 can be reduced in size, so that the image projection device can be easily reduced in size and weight.

以上のように実施例1、3では第3光源3は、第1、第2光源2、3が光を発する方向に対して直交する方向又は平行方向に光を発している。   As described above, in the first and third embodiments, the third light source 3 emits light in a direction orthogonal to or parallel to the direction in which the first and second light sources 2 and 3 emit light.

第1光源1は、第3光源3が光を発する方向に対して直交する方向に光を発し、前記第2光源は、前記第1光源が光を発する方向に対して平行方向に光を発している。   The first light source 1 emits light in a direction orthogonal to the direction in which the third light source 3 emits light, and the second light source emits light in a direction parallel to the direction in which the first light source emits light. ing.

以上のように実施例1〜3の光源装置では、互いに異なる色光を放射する3つの光源1、2、3と、3つの光源1、2、3からの各光束の偏光状態を揃え、合成する偏光変換手段とλ/4板と、反射面とを有している。偏光変換手段を介した光束を出射方向に発する光源装置である。   As described above, in the light source devices according to the first to third embodiments, the three light sources 1, 2, 3 that emit different color lights and the polarization states of the light beams from the three light sources 1, 2, 3 are aligned and combined. It has a polarization conversion means, a λ / 4 plate, and a reflection surface. This is a light source device that emits a light beam through the polarization conversion means in the emission direction.

これによって、被照射面を異なった色光で同一方向から照射して、被照射面に配置した画像表示素子に基づく画像を投射するとき、投射画像に色ムラが少なくなるようにしている。   As a result, when the irradiated surface is irradiated with different colored light from the same direction and an image based on the image display element arranged on the irradiated surface is projected, color unevenness is reduced in the projected image.

偏光変換手段は、所定の色光に対しては偏光分離作用を有する第1の偏光分離面(11、7)を含む第1のプリズム素子46と、第2の偏光分離面(12、8)を含む第2のプリズム素子47と、を有している。   The polarization conversion means includes a first prism element 46 including a first polarization separation surface (11, 7) having a polarization separation action for a predetermined color light, and a second polarization separation surface (12, 8). Including a second prism element 47.

第1、第2のプリズム素子は各々4つの透過面を有し、第1、第2の偏光分離面は第1、第2のプリズムの内部にそれぞれの透過面に対して45°の角度で配置されている。   The first and second prism elements each have four transmission surfaces, and the first and second polarization separation surfaces are inside the first and second prisms at an angle of 45 ° with respect to the respective transmission surfaces. Has been placed.

第1、第2のプリズム46、47の各々の4つの透過面のうち、それぞれ1つの透過面1a、2aは偏光変換手段の出射面を構成している。   Of the four transmission surfaces of each of the first and second prisms 46 and 47, one transmission surface 1a and 2a constitute the exit surface of the polarization conversion means.

第1のプリズム素子46と第2のプリズム素子47はそれぞれの1つの透過面が近接又は接着して配置されている。   The first prism element 46 and the second prism element 47 are arranged such that one transmission surface is close or bonded.

3つの光源1、2、3のうち少なくとも1つの光源3は、光源光軸が出射面の法線方向とは直交するように配置されている。   At least one light source 3 among the three light sources 1, 2, and 3 is disposed such that the light source optical axis is orthogonal to the normal direction of the exit surface.

1つの光源3からの光束は第1のプリズム素子46の透過面1aとは異なる面から入射し、第1の偏光方向の光は該第1の偏光分離面において該透過面1aに向けて光が反射され、第1の偏光方向と直交する第2の偏光方向の光は第2のプリズム素子に入射する。   The light beam from one light source 3 enters from a surface different from the transmission surface 1a of the first prism element 46, and the light in the first polarization direction is directed toward the transmission surface 1a on the first polarization separation surface. Is reflected, and light in the second polarization direction orthogonal to the first polarization direction enters the second prism element.

第2のプリズム素子47に入射した第2の偏光方向の光は、第2の偏光分離面を介して、該λ/4板を透過し、該反射ミラーで反射し、再び該λ/4板を透過して、第2のプリズム素子47に、第1の偏光方向の光として再入射する。そして第2の偏光分離面を介して第2のプリズム素子47の透過面2aに向けて光が反射される。   The light having the second polarization direction incident on the second prism element 47 is transmitted through the λ / 4 plate through the second polarization separation surface, reflected by the reflection mirror, and again the λ / 4 plate. , And re-enters the second prism element 47 as light in the first polarization direction. Then, the light is reflected toward the transmission surface 2a of the second prism element 47 through the second polarization separation surface.

光源3の1つの光源以外の光源1、2からの光は、第1、第2のプリズム素子46、47中の、1つの光源3からの光が該透過面1a、2aに至る間に透過する3つの透過面とは異なる透過面から入射している。そして、それぞれ第1、第2の偏光分離面を介して透過面1a、2aから出射する。   Light from the light sources 1 and 2 other than one light source of the light source 3 is transmitted while the light from one light source 3 in the first and second prism elements 46 and 47 reaches the transmission surfaces 1a and 2a. The light is incident from a transmission surface different from the three transmission surfaces. Then, the light is emitted from the transmission surfaces 1a and 2a through the first and second polarization separation surfaces, respectively.

尚、各実施例における偏光変換手段は、3つの光源からの光のうち、任意の2色光の偏光分離および色合成を行っている。   The polarization conversion means in each embodiment performs polarization separation and color synthesis of arbitrary two-color light among the light from the three light sources.

各実施例の光源装置は、以上の構成を有している。   The light source device of each embodiment has the above configuration.

これによって装置全体の小型化を図りつつ、偏光状態を揃えて各色光を同一方向から出射することができ、被照射面を明るく、かつ各色光で均一に照明することができる光源装置を達成している。   This achieves a light source device that can emit light of each color from the same direction with the polarization state aligned, and can illuminate the illuminated surface uniformly with each color light, while reducing the size of the entire device. ing.

図9は本発明の実施例4の画像投射装置に係る光源装置の要部概略図である。   FIG. 9 is a schematic view of a main part of a light source device according to an image projection apparatus of Embodiment 4 of the present invention.

本実施例は照明光の方向(出射方向)(Z方向)17および光源1、2、3の光軸14R、14G、14B(X方向)を含平面として定義される平面をXZ面とする。このXZ面に対して垂直である軸方向(Y方向)32に光源装置を複数個(図9では2個)22a、22b並べたことを特徴としている。記述しない点においては実施例1同様である。   In this embodiment, a plane defined as a plane including the illumination light direction (outgoing direction) (Z direction) 17 and the optical axes 14R, 14G, and 14B (X direction) of the light sources 1, 2, 3 is defined as an XZ plane. A plurality (two in FIG. 9) of light source devices 22a and 22b are arranged in an axial direction (Y direction) 32 perpendicular to the XZ plane. The points not described are the same as in the first embodiment.

図9において1aa、1bb、2aa、2bb、3aa、3bbは光源である。   In FIG. 9, 1aa, 1bb, 2aa, 2bb, 3aa, 3bb are light sources.

本実施例では光源装置から出射される光束の出射方向と1つの光源の光源光軸を含む平面に対して垂直方向に前記光源装置が複数個並べられている。   In the present embodiment, a plurality of the light source devices are arranged in a direction perpendicular to the plane including the emission direction of the light beam emitted from the light source device and the light source optical axis of one light source.

本実施例の構成の光源装置22a、22bを用いることで光源装置から出射される光束の出射面33を液晶パネルの大きさやアスペクト比等に合わせて任意の幅の光束にする事ができ、光利用効率が高い画像投射装置を提供することができる。   By using the light source devices 22a and 22b having the configuration of the present embodiment, the light exit surface 33 of the light beam emitted from the light source device can be changed to a light beam having an arbitrary width according to the size, aspect ratio, etc. of the liquid crystal panel. An image projection apparatus with high utilization efficiency can be provided.

光源手段の数は2以上いくつあっても良い。   There may be any number of light source means of 2 or more.

本実施例において光源手段として実施例2の光源手段34および実施例3の光源手段35を用いてもよい。   In this embodiment, the light source means 34 of the second embodiment and the light source means 35 of the third embodiment may be used as the light source means.

図10は本発明の実施例5の画像投射装置に係る光源装置の要部概略図である。   FIG. 10 is a schematic diagram of a main part of a light source device according to an image projection apparatus of Embodiment 5 of the present invention.

本実施例は、実施例1の光源装置22が反射ミラー6を介して対称に向き合って対向する位置している。このように2つの光源装置22c、22dを配置することを特徴としている。記述しない点においては実施例1同様である。   In the present embodiment, the light source device 22 of the first embodiment is positioned so as to face each other symmetrically via the reflection mirror 6. Thus, the two light source devices 22c and 22d are arranged. The points not described are the same as in the first embodiment.

図10では反射ミラー6を中心として左右反転させた位置に実施例1と同様の光源装置22c、22dを1組配置し、照明を効果的に行っている。   In FIG. 10, a set of light source devices 22c and 22d similar to those in the first embodiment is arranged at a position where the mirror 6 is turned right and left with the reflection mirror 6 as the center, and illumination is effectively performed.

光源装置22c、22dから出射される光束の出射面33を液晶パネル19の大きさやアスペクト比等に合わせて任意の幅の光束にする事ができ、光利用効率が高い画像投射装置を提供することができる。   To provide an image projection apparatus having a high light utilization efficiency, in which a light exit surface 33 of a light beam emitted from the light source devices 22c and 22d can be a light beam having an arbitrary width according to the size, aspect ratio, etc. of the liquid crystal panel 19. Can do.

このときミラー6は両平面を反射面として1枚で構成する事も可能である。また、実施例4と同様に垂直方向の軸32に沿って複数個の光源装置を並べても良い。   At this time, the mirror 6 can be constituted by a single sheet with both planes as reflecting surfaces. Further, similarly to the fourth embodiment, a plurality of light source devices may be arranged along the vertical axis 32.

また、光源装置として実施例2の光源装置34および実施例3の光源装置35を用いてもよい。   Moreover, you may use the light source device 34 of Example 2, and the light source device 35 of Example 3 as a light source device.

図11は本発明の実施例6の画像投射装置に係る照明装置の要部概略図である。   FIG. 11 is a schematic diagram of a main part of an illumination apparatus according to an image projection apparatus of Embodiment 6 of the present invention.

本実施例は図1の光源装置の光出射側にさらにインテグレーター照明部36を設けたことを特徴としている。記述しない点においては実施例1同様である。   This embodiment is characterized in that an integrator illumination unit 36 is further provided on the light emitting side of the light source device of FIG. The points not described are the same as in the first embodiment.

本実施例では光源装置22の出射面である面13と入射側の偏光板18の間にインテグレーター照明部36を配置している。   In this embodiment, an integrator illumination unit 36 is disposed between the light exit surface 13 of the light source device 22 and the incident-side polarizing plate 18.

インテグレーター照明部36は第一インテグレータレンズ37、第二インテグレータレンズ38、コンデンサーレンズ39を有している。   The integrator illumination unit 36 includes a first integrator lens 37, a second integrator lens 38, and a condenser lens 39.

光源装置22から出射される光束に輝度むらがある場合でもインテグレーター照明部36により、液晶パネル19面上では均一に照明することができる。このため品質の高い画像投射装置を提供することができる。   Even when the luminous flux emitted from the light source device 22 has uneven brightness, the integrator illumination unit 36 can uniformly illuminate the surface of the liquid crystal panel 19. For this reason, a high-quality image projection apparatus can be provided.

ここで、第一インテグレータレンズ37、第二インテグレータレンズ38のレンズセル数は任意に設定することができる。   Here, the number of lens cells of the first integrator lens 37 and the second integrator lens 38 can be arbitrarily set.

本発明の実施例1における光学構成図FIG. 1 is an optical configuration diagram in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1における分離膜の特性図Characteristics diagram of separation membrane in Example 1 of the present invention 本発明の実施例1における分離膜の特性図Characteristics diagram of separation membrane in Example 1 of the present invention 本発明の実施例1における分離膜の特性図Characteristics diagram of separation membrane in Example 1 of the present invention 本発明の実施例2における光学構成図Optical configuration diagram in Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施例3における光学構成図Optical configuration diagram of Embodiment 3 of the present invention 本発明の実施例3におけるG光反射のダイクロイックミラーの特性図Characteristic diagram of G light reflecting dichroic mirror in Example 3 of the present invention 本発明の実施例3におけるR光反射のダイクロイックミラーの特性図Characteristic diagram of R light reflecting dichroic mirror in Example 3 of the present invention 本発明の実施例4における構成図Configuration diagram of Embodiment 4 of the present invention 本発明の実施例5における構成図Configuration diagram of Embodiment 5 of the present invention 本発明の実施例6における光学構成図Optical configuration diagram of Embodiment 6 of the present invention 光源装置の光源部の説明図Explanatory drawing of the light source part of the light source device 光源装置の一部分の変形図Modification of part of light source device 光源装置の一部分の説明図Part of the light source device

符号の説明Explanation of symbols

1 :赤色光源(第1光源)
2 :緑色光源(第2光源)
3 :青色光源(第3光源)
5、23、27、28 :λ/4板
6、24 :反射ミラー
7、8 :分離膜
9、10 :分離膜
11、12:分離膜
13 :光源装置の光出射部
14 :光源の光軸方向
15 :投射光学系
16 :B偏光回転素子
17 :光源手段の光軸方向
18 :入射側偏光板
19 :液晶パネル
20 :出射側偏光板
22 :第1の実施例の光源装置
25 :R偏光回転素子
26 :G反射ダイクロイックミラー
29 :R反射ダイクロイックミラー
32 :実施例4の任意の軸
33 :光源の光束出射面
34 :第2の実施例の光源装置
35 :第3の実施例の光源装置
36 :インテグレーター照明光学系
37 :第1インテグレータレンズ
38 :第2インテグレータレンズ
39 :コンデンサーレンズ
40 :光源部
41 :発光部
42 :平行化レンズ
42〜47 :プリズム素子
1: Red light source (first light source)
2: Green light source (second light source)
3: Blue light source (third light source)
5, 23, 27, 28: λ / 4 plates 6, 24: reflection mirrors 7, 8: separation film 9, 10: separation film 11, 12: separation film 13: light emitting part 14 of light source device: optical axis of light source Direction 15: Projection optical system 16: B polarization rotating element 17: Optical axis direction 18 of light source means: Incident side polarizing plate 19: Liquid crystal panel 20: Emission side polarizing plate 22: Light source device 25 of the first embodiment: R polarized light Rotating element 26: G reflecting dichroic mirror 29: R reflecting dichroic mirror 32: Arbitrary axis 33 of the fourth embodiment: Light flux exit surface 34 of the light source: Light source device 35 of the second embodiment: Light source device of the third embodiment 36: integrator illumination optical system 37: first integrator lens 38: second integrator lens 39: condenser lens 40: light source unit 41: light emitting unit 42: collimating lenses 42 to 47: prism element

Claims (14)

第1色光を発する第1光源と、
第2色光を発する第2光源と、
第3色光を発する第3光源と、
第1の偏光分離面と、
該第1偏光分離面と非平行に配置された第2偏光分離面と、
1/4位相差板と、
反射面と、
を有し、該第1、第2、第3色光を合成した光束を出射方向に発する光源装置であって、
該第3色光のうち第1偏光光の第1部分光を、該第1偏光分離面に該第3光源側から入射させ、該第1偏光分離面によって反射されて該出射方向に導いており、
該第3色光のうち該第1偏光光と偏光方向が直交する第2偏光光の第2部分光を、該第1偏光分離面及び該第2偏光分離面を透過させ、該1/4位相差板、該反射面、再度、該1/4位相差板を経ることにより偏光方向を90度回転させた後、該第2偏光分離面の該第3光源の反対側の面に入射させ、該第2偏光分離面で反射させて該出射方向に導いており、
該第1偏光分離面が、該第1部分光と、該第1偏光分離面に該第3光源からの光束の入射方向と異なった方向から入射する該第1色光及び該第2色光とを合成した光束を該出射方向に導いており、
該第2偏光分離面が、該第2部分光と、該第2偏光分離面に該第3光源側の光束の入射方向と異なった方向から入射する該第1色光及び該第2色光とを合成した光束を該出射方向に導いていることを特徴とする光源装置。
A first light source emitting a first color light;
A second light source that emits second color light;
A third light source that emits third color light;
A first polarization separation surface;
A second polarization separation surface disposed non-parallel to the first polarization separation surface;
A quarter phase plate,
A reflective surface;
A light source device that emits a light beam obtained by combining the first, second, and third color lights in the emission direction,
Of the third color light, the first partial light of the first polarized light is incident on the first polarization separation surface from the third light source side, reflected by the first polarization separation surface, and guided in the emission direction. ,
The second partial light of the second polarized light whose polarization direction is orthogonal to the first polarized light of the third color light is transmitted through the first polarized light separation surface and the second polarized light separation surface, and the 1/4 position After rotating the polarization direction by 90 degrees through the phase difference plate, the reflection surface, and the quarter phase difference plate again, it is incident on the surface opposite to the third light source of the second polarization separation surface, Reflected by the second polarization separation surface and guided in the emission direction;
The first polarization separation surface receives the first partial light and the first color light and the second color light that are incident on the first polarization separation surface from a direction different from the incident direction of the light beam from the third light source. Guiding the combined luminous flux in the emission direction;
The second polarization separation surface receives the second partial light and the first color light and the second color light incident on the second polarization separation surface from a direction different from the direction of incidence of the light beam on the third light source side. A light source device characterized by guiding a combined light beam in the emission direction.
前記出射方向から出射する前記第1、第2、第3色光の偏光状態は同じであることを特徴とする請求項1記載の光源装置。   The light source device according to claim 1, wherein the first, second, and third color lights emitted from the emission direction have the same polarization state. 前記第1偏光分離面と第2偏光分離面とは直交していることを特徴とする請求項1又は2記載の光源装置。   The light source device according to claim 1, wherein the first polarization separation surface and the second polarization separation surface are orthogonal to each other. 前記第3光源は、前記第1、第2光源が光を発する方向に対して直交する方向又は平行方向に光を発していることを特徴とする請求項1、2又は3記載の光源装置。   4. The light source device according to claim 1, wherein the third light source emits light in a direction orthogonal to or parallel to a direction in which the first and second light sources emit light. 5. 前記第1光源は、前記第3光源が光を発する方向に対して直交する方向に光を発し、前記第2光源は、前記第1光源が光を発する方向に対して平行方向に光を発していることを特徴とする請求項1、2又は3記載の光源装置。   The first light source emits light in a direction orthogonal to the direction in which the third light source emits light, and the second light source emits light in a direction parallel to the direction in which the first light source emits light. The light source device according to claim 1, 2, or 3. 互いに異なる色光を放射する3つの光源と、
該3つの光源からの各光束の偏光状態を揃え、合成する偏光変換手段と、λ/4板と、反射面とを有し、
該偏光変換手段を介した光束を出射方向に発する光源装置であって、
該偏光変換手段は、所定の色光に対しては偏光分離作用を有する第1の偏光分離面を含む第1のプリズム素子と、第2の偏光分離面を含む第2のプリズム素子と、を有しており、
第1、第2のプリズム素子は各々4つの透過面を有し、該第1、第2の偏光分離面は該第1、第2のプリズムの内部にそれぞれの透過面に対して45°の角度で配置されており、
該第1、第2のプリズムの各々の4つの透過面のうち、それぞれ1つの透過面1a、2aは該偏光変換手段の出射面を構成しており、
第1のプリズム素子と第2のプリズム素子はそれぞれの1つの透過面が近接又は接着して配置されており、
該3つの光源のうち少なくとも1つの光源は、光源光軸が該出射面の法線方向とは直交するように配置されており、
該1つの光源からの光束は該第1のプリズム素子の透過面1aとは異なる面から入射し、第1の偏光方向の光は該第1の偏光分離面において該透過面1aに向けて光が反射され、第1の偏光方向と直交する第2の偏光方向の光は第2のプリズム素子に入射し、
該第2のプリズム素子に入射した第2の偏光方向の光は、第2の偏光分離面を介して、該λ/4板を透過し、該反射ミラーで反射し、再び該λ/4板を透過して、第2のプリズム素子に、第1の偏光方向の光として再入射して、該第2の偏光分離面を介して該第2のプリズム素子の透過面2aに向けて光が反射され、
該1つの光源以外の光源からの光は、該第1、第2のプリズム素子の、該1つの光源からの光が該透過面1a、2aに至る間に透過する該4つの透過面のうちの3つの透過面とは異なる透過面から入射し、それぞれ該第1、第2の偏光分離面を介して該透過面1a、2aから出射するように構成されていることを特徴とする光源装置。
Three light sources that emit different colored light,
A polarization conversion means for aligning and combining the polarization states of the light beams from the three light sources, a λ / 4 plate, and a reflection surface;
A light source device that emits a light beam through the polarization conversion means in an emission direction,
The polarization conversion means includes a first prism element including a first polarization separation surface having a polarization separation action for a predetermined color light, and a second prism element including a second polarization separation surface. And
Each of the first and second prism elements has four transmission surfaces, and the first and second polarization separation surfaces are 45 ° with respect to the respective transmission surfaces inside the first and second prisms. Are arranged at an angle,
Of the four transmission surfaces of each of the first and second prisms, one transmission surface 1a, 2a constitutes the exit surface of the polarization converting means,
The first prism element and the second prism element are arranged so that each one transmission surface is close to or bonded to each other,
At least one of the three light sources is disposed such that the light source optical axis is orthogonal to the normal direction of the exit surface,
The light beam from the one light source is incident from a surface different from the transmission surface 1a of the first prism element, and the light in the first polarization direction is directed toward the transmission surface 1a on the first polarization separation surface. Is reflected, and light in the second polarization direction orthogonal to the first polarization direction is incident on the second prism element,
The light having the second polarization direction incident on the second prism element is transmitted through the λ / 4 plate through the second polarization separation surface, reflected by the reflection mirror, and again the λ / 4 plate. , And re-enters the second prism element as light in the first polarization direction, and the light is directed toward the transmission surface 2a of the second prism element via the second polarization separation surface. Reflected,
The light from the light sources other than the one light source is the four transmissive surfaces of the first and second prism elements that are transmitted while the light from the one light source reaches the transmissive surfaces 1a and 2a. The light source device is configured to be incident from a transmission surface different from the three transmission surfaces and to exit from the transmission surfaces 1a and 2a through the first and second polarization separation surfaces, respectively. .
互いに異なる色光を放射する3つの光源と、
該3つの光源からの各光束の偏光状態を揃え、合成する偏光変換手段と、λ/4板と、反射面とを有し、
該偏光変換手段を介した光束を出射方向に発する光源装置であって、
該偏光変換手段は、所定の色光に対しては偏光分離作用を有する第1の偏光分離面を含む第1のプリズム素子と、第2の偏光分離面を含む第2のプリズム素子と、を有しており、
第1のプリズム素子は透過面1a、1b、1c、1dを、第2のプリズム素子は透過面2a、2b、2c、2dを有し、該第1、第2の偏光分離面は該第1、第2のプリズムの内部にそれぞれの透過面に対して45°の角度で配置されており、
前記透過面1a、2aは該偏光変換手段の出射面を構成しており、
前記透過面1b、2bは互いに対向して配置されており、
該3つの光源のうち少なくとも1つの光源は、光源光軸が該出射面の法線方向とは直交するように配置されており、
該1つの光源からの光束は該透過面1cから入射し、第1の偏光方向の光は該第1の偏光分離面において該透過面1aに向けて光が反射され、
第1の偏光方向と直交する第2の偏光方向の光は前記透過面1b、2bを透過して第2のプリズム素子に入射し、該第2のプリズム素子に入射した第2の偏光方向の光は、第2の偏光分離面を介して、該透過面2c、該λ/4板を透過し、該反射ミラーで反射し、再び該λ/4板、該透過面2cを透過して、第2のプリズム素子に、第1の偏光方向の光として再入射して、該第2の偏光分離面を介して該透過面2aに向けて光が反射され、
該1つの光源以外の光源からの光は、該透過面1d、2dを透過して前記第1、2のプリズム素子に入射し、それぞれ該第1、第2の偏光分離面を介して該透過面1a、2aから出射するように構成されていることを特徴とする光源装置。
Three light sources that emit different colored light,
A polarization conversion means for aligning and combining the polarization states of the light beams from the three light sources, a λ / 4 plate, and a reflection surface;
A light source device that emits a light beam through the polarization conversion means in an emission direction,
The polarization conversion means includes a first prism element including a first polarization separation surface having a polarization separation action for a predetermined color light, and a second prism element including a second polarization separation surface. And
The first prism element has transmission surfaces 1a, 1b, 1c, and 1d, and the second prism element has transmission surfaces 2a, 2b, 2c, and 2d, and the first and second polarization separation surfaces are the first and second polarization separation surfaces. , Are arranged at an angle of 45 ° with respect to the respective transmission surfaces inside the second prism,
The transmission surfaces 1a and 2a constitute the exit surface of the polarization conversion means,
The transmission surfaces 1b and 2b are arranged to face each other,
At least one of the three light sources is disposed such that the light source optical axis is orthogonal to the normal direction of the exit surface,
The light beam from the one light source is incident from the transmission surface 1c, and the light in the first polarization direction is reflected toward the transmission surface 1a at the first polarization separation surface,
Light having a second polarization direction orthogonal to the first polarization direction is transmitted through the transmission surfaces 1b and 2b and enters the second prism element, and the light having the second polarization direction incident on the second prism element. The light is transmitted through the transmission surface 2c and the λ / 4 plate through the second polarization separation surface, reflected by the reflection mirror, and again transmitted through the λ / 4 plate and the transmission surface 2c. Re-enters the second prism element as light in the first polarization direction, and the light is reflected toward the transmission surface 2a through the second polarization separation surface,
Light from a light source other than the one light source passes through the transmission surfaces 1d and 2d and is incident on the first and second prism elements, and passes through the first and second polarization separation surfaces, respectively. A light source device configured to emit light from the surfaces 1a and 2a.
前記偏光変換手段は、前記3つの光源からの光のうち、任意の2色光の偏光分離および色合成を行うことを特徴とする請求項6又は7記載の光源装置。   The light source device according to claim 6 or 7, wherein the polarization conversion means performs polarization separation and color synthesis of arbitrary two-color light among the light from the three light sources. 前記光源装置は、ダイクロイックミラーを有することを特徴とする請求項6又は7記載の光源装置。   The light source device according to claim 6, wherein the light source device includes a dichroic mirror. 前記光源装置から出射される光束の出射方向と前記1つの光源の光源光軸を含む平面に対して垂直方向に前記光源装置が複数個並べられていることを特徴とする請求項6乃至9のいずれか1項記載の光源装置。   10. A plurality of the light source devices are arranged in a direction perpendicular to a plane including a light beam emitted from the light source device and a plane including a light source optical axis of the one light source. The light source device according to claim 1. 前記光源装置が前記反射ミラーに対し、対称に2つ設けられていることを特徴とする請求項6乃至9記載のいずれか1項の光源装置。   The light source device according to claim 6, wherein two light source devices are provided symmetrically with respect to the reflection mirror. 請求項1乃至11記載のいずれか1項の光源装置からの光束で被照射面を照射することを特徴とする照明装置。   An illuminating device that irradiates a surface to be irradiated with a light beam from the light source device according to any one of claims 1 to 11. 前記光源装置の光出射側にインテグレーター照明部を有することを特徴とする請求項12記載の照明装置。   The lighting device according to claim 12, further comprising an integrator lighting unit on a light emitting side of the light source device. 請求項12又は13記載の照明装置と該照明装置からの光束で照明された画像表示素子を、所定面上に投射する投射光学系とを有することを特徴とする画像投射装置。   An image projection apparatus comprising: the illumination device according to claim 12 or 13; and a projection optical system that projects the image display element illuminated with a light beam from the illumination device onto a predetermined surface.
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