JP2015049442A - Polarization separation element, illumination device, and projector - Google Patents

Polarization separation element, illumination device, and projector Download PDF

Info

Publication number
JP2015049442A
JP2015049442A JP2013182227A JP2013182227A JP2015049442A JP 2015049442 A JP2015049442 A JP 2015049442A JP 2013182227 A JP2013182227 A JP 2013182227A JP 2013182227 A JP2013182227 A JP 2013182227A JP 2015049442 A JP2015049442 A JP 2015049442A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
polarization separation
wavelength range
polarization
polarized
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2013182227A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
秋山 光一
Koichi Akiyama
光一 秋山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2013182227A priority Critical patent/JP2015049442A/en
Publication of JP2015049442A publication Critical patent/JP2015049442A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Projection Apparatus (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polarization separation element which has a high yield and is capable of obtaining desired optical characteristics and to provide an illumination device and a projector.SOLUTION: The polarization separation element includes a base material having a first surface and a second surface facing the first surface, a first optical element provided on the side of the first surface of the base material, mainly reflecting light in a first wavelength region polarized in a first direction, and mainly transmitting light in a second wavelength region different from the light in the first wavelength region, polarized in a second direction orthogonal to the first direction, and a second optical element provided on the side of the second surface of the base material, mainly reflecting the light in the second wavelength region polarized in the first direction, and mainly transmitting the light in the second wavelength region polarized in the second direction.

Description

本発明は、偏光分離素子、照明装置、及びプロジェクターに関するものである。   The present invention relates to a polarization separation element, an illumination device, and a projector.

従来、偏光分離素子として誘電体多層膜を用いたものが知られている(例えば、下記特許文献1参照)。この誘電体多層膜は、要求仕様を満足するように設計されている。   Conventionally, a polarization separation element using a dielectric multilayer film is known (for example, see Patent Document 1 below). This dielectric multilayer film is designed to satisfy the required specifications.

特開2009−132989号公報JP 2009-132989 A

しかしながら、上記従来技術においては、偏光分離特性を波長に対して細かく設定することが困難であるため、所望の光学特性が得られず歩留まりが低下するといった問題があった。   However, in the above prior art, since it is difficult to set the polarization separation characteristics finely with respect to the wavelength, there is a problem that desired optical characteristics cannot be obtained and the yield is lowered.

本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであって、歩留まりが高く、且つ所望の光学特性を得ることができる偏光分離素子、照明装置、及びプロジェクターを提供することを目的とする。   One aspect of the present invention is made to solve the above-described problems, and provides a polarization separation element, an illumination device, and a projector that have high yield and can obtain desired optical characteristics. With the goal.

本発明の第1態様に従えば、第1の面と、該第1の面と対向する第2の面とを有する基材と、前記基材の前記第1の面側に設けられ、第1の方向に偏光した第1の波長域の光を主として反射し、該第1の方向と直交する第2の方向に偏光した前記第1の波長域の光とは異なる第2の波長域の光を主として透過させる前記第1の光学素子と、前記基材の前記第2の面側に設けられ、前記第1の方向に偏光した第2の波長域の光を主として反射し、前記第2の方向に偏光した前記第2の波長域の光を主として透過させる第2の光学素子と、を備える偏光分離素子が提供される。   According to the first aspect of the present invention, a base material having a first surface and a second surface facing the first surface, provided on the first surface side of the base material, The first wavelength band light mainly polarized in the first direction is reflected, and the second wavelength band light is different from the first wavelength band light polarized in the second direction orthogonal to the first direction. The first optical element that mainly transmits light; the second optical element that is provided on the second surface side of the substrate and that is polarized in the first direction mainly reflects; And a second optical element that mainly transmits the light in the second wavelength band polarized in the direction.

第1態様に係る偏光分離素子によれば、基材の第1の面側に第1の光学素子を設け、基材の第2の面側に第2の光学素子を設けることで、偏光分離機能を分散させることが可能である。よって、第1の光学素子及び第2の光学素子は、各々の光学特性の設計条件が緩和され、設計が容易になるため、所望の光学特性が得られる素子を簡便且つ確実に製造することが可能となる。したがって、歩留まりが向上することで低コスト化を図ることができる。   According to the polarization separation element according to the first aspect, the first optical element is provided on the first surface side of the base material, and the second optical element is provided on the second surface side of the base material. Functions can be distributed. Accordingly, the first optical element and the second optical element can be designed easily and reliably because the design conditions of the respective optical characteristics are relaxed and the design is facilitated. It becomes possible. Therefore, the cost can be reduced by improving the yield.

上記第1態様において、前記第1の光学素子及び前記第2の光学素子は、第3の波長域の光を主として透過させる構成としてもよい。
この構成によれば、第3の波長域の光を外部に取り出して有効に利用することができる。
In the first aspect, the first optical element and the second optical element may be configured to mainly transmit light in the third wavelength range.
According to this configuration, the light in the third wavelength region can be taken out and used effectively.

上記第1態様において、前記基材との間に前記第1の光学素子を挟むように設けられた第1のプリズムと、前記基材との間に前記第2の光学素子を挟むように設けられた第2のプリズムと、をさらに備える構成としてもよい。
この構成によれば、第1のプリズム及び第2のプリズムにより基材が挟持されることで、プリズム型の偏光ビームスプリッターを提供することができる。
In the first aspect described above, the first prism provided to sandwich the first optical element between the substrate and the second optical element sandwiched between the substrate and the first prism. The second prism may be further provided.
According to this configuration, a prism-type polarizing beam splitter can be provided by sandwiching the base material by the first prism and the second prism.

本発明の第2態様に従えば、上記第1態様に係る偏光分離素子と、前記偏光分離素子の前記第1の光学素子側に設けられ、前記第1の波長域の光を射出する第1の光源と、前記偏光分離素子の前記第1の光学素子側に設けられ、前記第2の波長域の光を射出する第2の光源と、前記第1の光学素子によって反射された前記第1の波長域の光の光路上に設けられ、第3の波長域の光を射出する蛍光体層と、前記偏光分離素子を透過した前記第2の波長域の光の光路上に設けられ、入射した光の偏光方向を前記第2の方向から前記第1の方向に変換し、前記第2の光学素子に入射するように射出する偏光変換装置と、を備える照明装置が提供される。   According to the second aspect of the present invention, the polarization separation element according to the first aspect and a first light that is provided on the first optical element side of the polarization separation element and emits light in the first wavelength range. A light source, a second light source that is provided on the first optical element side of the polarization separation element and emits light in the second wavelength band, and the first light element reflected by the first optical element. A phosphor layer that emits light in the third wavelength range and an optical path of light in the second wavelength range that has passed through the polarization separation element, and is incident And a polarization conversion device that converts the polarization direction of the emitted light from the second direction to the first direction and emits the light so as to be incident on the second optical element.

第2態様に係る照明装置の構成によれば、上記偏光分離素子を備えるので、第1の光源から射出した第1の波長域の光を蛍光体層に良好に導くとともに、偏光変換装置から射出した第1の方向に偏光した第2の波長域の光を良好に反射させることができる。よって、蛍光体層から射出された第3の波長域の光が例えば偏光分離素子を透過することで、第2の波長域の光と、第3の波長域の光とを基材の第2の面側に効率良く射出させることができる。したがって、低コストで所望の光学特性が得られる信頼性の高い照明装置が提供される。   According to the configuration of the illumination device according to the second aspect, since the polarization separation element is provided, the light in the first wavelength range emitted from the first light source is guided well to the phosphor layer and emitted from the polarization conversion device. The light in the second wavelength band polarized in the first direction can be favorably reflected. Therefore, when the light in the third wavelength range emitted from the phosphor layer passes through, for example, the polarization separation element, the light in the second wavelength range and the light in the third wavelength range are converted into the second wavelength of the base material. Can be efficiently injected to the surface side. Therefore, a highly reliable lighting device that can obtain desired optical characteristics at low cost is provided.

上記第2態様において、前記偏光変換装置は、前記第2の波長域の光を反射する第1の反射素子と、位相差板とを含む構成としてもよい。
この構成によれば、例えば、λ/4板からなる位相差板を2回透過させることで第2の波長域の光の偏光方向を第2の方向から第1の方向に簡便且つ確実に変換することができる。
In the second aspect, the polarization conversion device may include a first reflection element that reflects light in the second wavelength band and a retardation plate.
According to this configuration, for example, the polarization direction of the light in the second wavelength band is easily and reliably converted from the second direction to the first direction by transmitting the retardation plate made of a λ / 4 plate twice. can do.

上記第2態様において、前記第1の反射素子は、前記第2の波長域の光を拡散反射させる構成としてもよい。
この構成によれば、第1の反射素子が第2の波長域の光を拡散反射するので、第2の波長域の光の拡がり方を蛍光体層から射出される第3の波長域の光の拡がり方に近づけることができる。
In the second aspect, the first reflecting element may be configured to diffusely reflect light in the second wavelength range.
According to this configuration, since the first reflective element diffuses and reflects the light in the second wavelength range, the light in the third wavelength range emitted from the phosphor layer indicates how to spread the light in the second wavelength range. It can be close to how it spreads.

上記第2態様において、前記第2の波長域の光は、前記反射素子に円偏光として入射し、前記第1の反射素子は、前記第2の波長域の光を、回転方向が反転された円偏光として射出する構成としてもよい。
この構成によれば、第2の光学素子に入射するときの第2の波長域の光の偏光方向を、確実に第1の方向とすることができる。
In the second aspect, the light in the second wavelength range is incident on the reflective element as circularly polarized light, and the first reflective element has the rotation direction of the light in the second wavelength range reversed. It may be configured to emit as circularly polarized light.
According to this configuration, the polarization direction of the light in the second wavelength region when entering the second optical element can be surely set to the first direction.

上記第2態様において、前記蛍光体層から射出された前記第3の波長域の光を前記偏光分離素子に入射するように反射する第2の反射素子をさらに備える構成としてもよい。
この構成によれば、第2の反射素子を備えるので、第3の波長域の光を偏光分離素子側に向けて射出することができる。
The second aspect may further include a second reflecting element that reflects the light in the third wavelength range emitted from the phosphor layer so as to be incident on the polarization separation element.
According to this configuration, since the second reflective element is provided, light in the third wavelength band can be emitted toward the polarization separation element side.

本発明の第3態様に従えば、照明光を照射する照明装置と、前記照明光を画像情報に応じて変調することによって画像光を形成する光変調装置と、前記画像光を投射する投射光学系と、を備え、前記照明装置として、上記第1態様に係る照明装置を用いるプロジェクターが提供される。   According to the third aspect of the present invention, an illumination device that emits illumination light, a light modulation device that forms image light by modulating the illumination light according to image information, and projection optics that projects the image light And a projector using the illumination device according to the first aspect as the illumination device.

第3態様に係るプロジェクターの構成によれば、上述の照明装置を備えるので、本プロジェクター自体も低コスト化で所望の光学特性が得られる信頼性の高いものとなる。   According to the configuration of the projector according to the third aspect, since the above-described illumination device is provided, the projector itself is also highly reliable with low cost and desired optical characteristics.

本実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of the projector which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る照明装置の概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of the illuminating device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る偏光ビームスプリッターの要部構成を示す図である。It is a figure which shows the principal part structure of the polarizing beam splitter which concerns on this embodiment. (a)、(b)は、本実施形態に係る偏光分離膜の特性を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the characteristic of the polarization splitting film concerning this embodiment. 本実施形態に係る反射素子の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the reflective element which concerns on this embodiment.

以下、本発明の偏光分離素子、照明装置、及びプロジェクターの一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a polarization beam splitting element, an illumination device, and a projector according to the invention will be described with reference to the drawings.
In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, there are cases where the portions that become the features are enlarged for the sake of convenience, and the dimensional ratios of the respective components are not always the same as the actual ones. Absent.

本実施形態に係るプロジェクターの構成について説明する。図1は、本実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す平面図である。
プロジェクター1は、図1に示すように、スクリーン(被投射面)SCR上にカラー映像(画像)を表示する投射型画像表示装置である。また、プロジェクター1は、赤色光LR、緑色光LG、青色光LBの各色光に対応した3つの光変調装置を用いている。さらに、プロジェクター1は、照明装置の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザー(レーザー光源)を用いている。
A configuration of the projector according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a projector according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the projector 1 is a projection type image display device that displays a color image (image) on a screen (projection surface) SCR. The projector 1 uses three light modulation devices corresponding to the respective color lights of red light LR, green light LG, and blue light LB. Further, the projector 1 uses a semiconductor laser (laser light source) that can obtain light with high luminance and high output as the light source of the illumination device.

プロジェクター1は、図1に示すように、照明光WLを照射する照明装置2と、照明装置2からの照明光WLを赤色光LR、緑色光LG、青色光LBに分離する色分離光学系3と、各色光LR,LG,LBを画像情報に応じて変調し、各色光LR,LG,LBに対応した画像光を形成する光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bと、各光変調装置4R,4G,4Bからの画像光を合成する合成光学系5と、合成光学系5からの画像光をスクリーンSCRに向かって投射する投射光学系6とを概略備えている。   As shown in FIG. 1, the projector 1 includes an illumination device 2 that irradiates illumination light WL, and a color separation optical system 3 that separates the illumination light WL from the illumination device 2 into red light LR, green light LG, and blue light LB. A light modulation device 4R, a light modulation device 4G, and a light modulation device 4B that modulate the color lights LR, LG, and LB in accordance with the image information and form image light corresponding to the color lights LR, LG, and LB; A synthesis optical system 5 that synthesizes image light from the light modulation devices 4R, 4G, and 4B and a projection optical system 6 that projects the image light from the synthesis optical system 5 toward the screen SCR are roughly provided.

照明装置2は、第1の光源から射出された励起光(青色光)によって励起された蛍光体から射出された蛍光光(黄色光)と、第2光源から射出された青色光とを混ぜることによって照明光(白色光)WLを得るものである。そして、照明装置2は、均一な照度分布を有するように調整された照明光WLを色分離光学系3に向かって照射する。照明装置2の構成については後で詳細に説明する。   The illumination device 2 mixes the fluorescent light (yellow light) emitted from the phosphor excited by the excitation light (blue light) emitted from the first light source and the blue light emitted from the second light source. Is used to obtain illumination light (white light) WL. The illumination device 2 irradiates the color separation optical system 3 with the illumination light WL adjusted to have a uniform illuminance distribution. The configuration of the illumination device 2 will be described later in detail.

色分離光学系3は、第1のダイクロイックミラー7a及び第2のダイクロイックミラー7bと、第1の全反射ミラー8a、第2の全反射ミラー8b及び第3の全反射ミラー8cと、第1のリレーレンズ9a及び第2のリレーレンズ9bとを概略備えている。   The color separation optical system 3 includes a first dichroic mirror 7a and a second dichroic mirror 7b, a first total reflection mirror 8a, a second total reflection mirror 8b, a third total reflection mirror 8c, and a first A relay lens 9a and a second relay lens 9b are roughly provided.

このうち、第1のダイクロイックミラー7aは、照明装置2からの照明光WLを赤色光LRとその他の色光LG,LBとに分離する機能を有し、分離された赤色光LRを透過すると共に、その他の色光LG,LBを反射する。一方、第2のダイクロイックミラー7bは、その他の色光LG,LBを緑色光LGと青色光LBとに分離する機能を有し、分離された緑色光LGを反射すると共に、青色光LBを透過する。   Among these, the first dichroic mirror 7a has a function of separating the illumination light WL from the illumination device 2 into the red light LR and the other color lights LG and LB, and transmits the separated red light LR. The other color lights LG and LB are reflected. On the other hand, the second dichroic mirror 7b has a function of separating the other color lights LG and LB into the green light LG and the blue light LB, and reflects the separated green light LG and transmits the blue light LB. .

第1の全反射ミラー8aは、赤色光LRの光路中に配置されて、第1のダイクロイックミラー7aを透過した赤色光LRを光変調装置4Rに向けて反射する。一方、第2の全反射ミラー8b及び第3の全反射ミラー8cは、青色光LBの光路中に配置されて、第2のダイクロイックミラー7bを透過した青色光LBを光変調装置4Bに導く。なお、緑色光LGについては、第2のダイクロイックミラー7bから光変調装置4Gに向けて反射される。   The first total reflection mirror 8a is disposed in the optical path of the red light LR, and reflects the red light LR transmitted through the first dichroic mirror 7a toward the light modulation device 4R. On the other hand, the second total reflection mirror 8b and the third total reflection mirror 8c are arranged in the optical path of the blue light LB, and guide the blue light LB transmitted through the second dichroic mirror 7b to the light modulation device 4B. The green light LG is reflected from the second dichroic mirror 7b toward the light modulation device 4G.

第1のリレーレンズ9a及び第2のリレーレンズ9bは、青色光LBの光路の、第2のダイクロイックミラー7bの下流に配置されている。第1のリレーレンズ9a及び第2のリレーレンズ9bは、青色光LBの光路長が赤色光LRや緑色光LGの光路長よりも長くなることによる青色光LBの光損失を補償する機能を有している。   The first relay lens 9a and the second relay lens 9b are disposed downstream of the second dichroic mirror 7b in the optical path of the blue light LB. The first relay lens 9a and the second relay lens 9b have a function of compensating for the optical loss of the blue light LB due to the optical path length of the blue light LB being longer than the optical path lengths of the red light LR and the green light LG. doing.

光変調装置4R,4G,4B各々は、液晶パネルからなり、入射側及び射出側それぞれに図示しない偏光板を備えている。光変調装置4R,4G,4B各々は、各色光LR,LG,LBを画像情報に応じて変調することによって画像光を形成する。   Each of the light modulation devices 4R, 4G, and 4B includes a liquid crystal panel, and includes polarizing plates (not shown) on the incident side and the emission side. Each of the light modulation devices 4R, 4G, and 4B forms image light by modulating each color light LR, LG, and LB according to image information.

また、各光変調装置4R,4G,4Bの入射面側には、各光変調装置4R,4G,4Bに入射する各色光LR,LG,LBを平行化するフィールドレンズ10R,フィールドレンズ10G,フィールドレンズ10Bが配置されている。   Further, on the incident surface side of each of the light modulation devices 4R, 4G, and 4B, a field lens 10R, a field lens 10G, and a field that collimate the respective color lights LR, LG, and LB incident on the light modulation devices 4R, 4G, and 4B. A lens 10B is disposed.

合成光学系5は、クロスダイクロイックプリズムからなり、各光変調装置4R,4G,4Bから入射した画像光を合成し、この合成された画像光を投射光学系6に向かって射出する。   The synthesizing optical system 5 is composed of a cross dichroic prism, synthesizes the image light incident from each of the light modulation devices 4R, 4G, and 4B, and emits the synthesized image light toward the projection optical system 6.

投射光学系6は、投射レンズ群からなり、合成光学系5により合成された画像光をスクリーンSCRに向かって拡大投射する。これにより、スクリーンSCR上には、拡大されたカラー映像(画像)が表示される。   The projection optical system 6 includes a projection lens group, and enlarges and projects the image light combined by the combining optical system 5 toward the screen SCR. Thereby, an enlarged color video (image) is displayed on the screen SCR.

(照明装置)
続いて、上記プロジェクター1に用いられる照明装置2の構成について説明する。図2は、照明装置2の概略構成を示す平面図である。
(Lighting device)
Next, the configuration of the illumination device 2 used for the projector 1 will be described. FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of the illumination device 2.

照明装置2は、図2に示すように、アレイ光源21と、コリメータ光学系22と、アフォーカル光学系23と、ホモジナイザ光学系24と、偏光ビームスプリッター(偏光分離素子)25と、ピックアップ光学系27と、蛍光発光素子28と、偏光変換装置45と、インテグレータ光学系29と、偏光変換素子30と、重畳光学系31とを概略備えている。   As shown in FIG. 2, the illumination device 2 includes an array light source 21, a collimator optical system 22, an afocal optical system 23, a homogenizer optical system 24, a polarization beam splitter (polarization separation element) 25, and a pickup optical system. 27, a fluorescent light emitting element 28, a polarization conversion device 45, an integrator optical system 29, a polarization conversion element 30, and a superimposing optical system 31.

アレイ光源21は、複数の半導体レーザー21aをアレイ状に配置した第1アレイ光源(第1の光源)21Aと、複数の半導体レーザー21bをアレイ状に配置した第2アレイ光源(第2の光源)21Bと、を含む。アレイ光源21の光軸を光軸ax1とする。なお、図2では、簡略化のため、1個の半導体レーザー21aと1個の半導体レーザー21bを描いてある。   The array light source 21 includes a first array light source (first light source) 21A in which a plurality of semiconductor lasers 21a are arranged in an array, and a second array light source (second light source) in which a plurality of semiconductor lasers 21b are arranged in an array. 21B. The optical axis of the array light source 21 is defined as an optical axis ax1. In FIG. 2, one semiconductor laser 21a and one semiconductor laser 21b are drawn for simplification.

また、後述する蛍光発光素子28から色分離光学系3側に向けて射出される光の光軸を光軸ax2とする。光軸ax1と光軸ax2とは同一平面内にあり、且つ互いに直交している。光軸ax1上においては、アレイ光源21と、コリメータ光学系22と、アフォーカル光学系23と、ホモジナイザ光学系24と、偏光ビームスプリッター25と、偏光変換装置45とが、この順に並んで配置されている。
一方、光軸ax2上においては、蛍光発光素子28と、ピックアップ光学系27と、偏光ビームスプリッター25と、インテグレータ光学系29と、偏光変換素子30と、重畳光学系31とが、この順に並んで配置されている。
In addition, an optical axis of light emitted from a fluorescent light emitting element 28 described later toward the color separation optical system 3 side is defined as an optical axis ax2. The optical axis ax1 and the optical axis ax2 are in the same plane and are orthogonal to each other. On the optical axis ax1, the array light source 21, the collimator optical system 22, the afocal optical system 23, the homogenizer optical system 24, the polarization beam splitter 25, and the polarization conversion device 45 are arranged in this order. ing.
On the other hand, on the optical axis ax2, the fluorescent light emitting element 28, the pickup optical system 27, the polarization beam splitter 25, the integrator optical system 29, the polarization conversion element 30, and the superimposing optical system 31 are arranged in this order. Has been placed.

半導体レーザー21aは、第1の波長域の光として、440〜450nmの波長域にピーク波長(例えば、446nm)を有する励起光BL1を射出する。また、各半導体レーザー21aから射出される励起光BL1は、コヒーレントな直線偏光の光であり、偏光ビームスプリッター25に向かって光軸ax1と平行に射出される。なお、アレイ光源21では、半導体レーザー21aが射出する励起光BL1の偏光方向を、偏光ビームスプリッター25で反射される偏光成分(例えばS偏光成分)の偏光方向(第1の方向)と一致させている。   The semiconductor laser 21a emits excitation light BL1 having a peak wavelength (for example, 446 nm) in the wavelength range of 440 to 450 nm as light in the first wavelength range. The excitation light BL1 emitted from each semiconductor laser 21a is coherent linearly polarized light and is emitted toward the polarization beam splitter 25 in parallel with the optical axis ax1. In the array light source 21, the polarization direction of the excitation light BL1 emitted from the semiconductor laser 21a is matched with the polarization direction (first direction) of the polarization component (for example, S polarization component) reflected by the polarization beam splitter 25. Yes.

半導体レーザー21bは、第2の波長域の光として、457〜467nmの波長域にピーク波長(例えば、460nm)を有する青色光BL2を射出する。また、各半導体レーザー21bから射出される青色光BL2は、コヒーレントな直線偏光の光であり、偏光ビームスプリッター25に向かって光軸ax1と平行に射出される。なお、アレイ光源21では、半導体レーザー21bが射出する青色光BL2の偏光方向を、偏光ビームスプリッター25を透過する偏光成分(例えばP偏光成分)の偏光方向(第2の方向)と一致させている。   The semiconductor laser 21b emits blue light BL2 having a peak wavelength (for example, 460 nm) in a wavelength range of 457 to 467 nm as light in the second wavelength range. The blue light BL2 emitted from each semiconductor laser 21b is coherent linearly polarized light and is emitted toward the polarization beam splitter 25 in parallel with the optical axis ax1. In the array light source 21, the polarization direction of the blue light BL2 emitted from the semiconductor laser 21b is made to coincide with the polarization direction (second direction) of the polarization component (for example, P polarization component) transmitted through the polarization beam splitter 25. .

このようにして、アレイ光源21から射出された励起光BL1および青色光BL2は、それぞれコリメータ光学系22に入射する。   In this way, the excitation light BL1 and the blue light BL2 emitted from the array light source 21 are incident on the collimator optical system 22, respectively.

コリメータ光学系22は、各半導体レーザー21a、21bに対応してアレイ状に並んで配置された複数のコリメータレンズ22aを有する。コリメータ光学系22は、アレイ光源21から射出された励起光BL1および青色光BL2を平行光に変換する。コリメータ光学系22により平行光に変換された励起光BL1および青色光BL2は、アフォーカル光学系23に入射する。   The collimator optical system 22 has a plurality of collimator lenses 22a arranged in an array corresponding to the semiconductor lasers 21a and 21b. The collimator optical system 22 converts the excitation light BL1 and blue light BL2 emitted from the array light source 21 into parallel light. The excitation light BL1 and the blue light BL2 converted into parallel light by the collimator optical system 22 enter the afocal optical system 23.

アフォーカル光学系23は、励起光BL1および青色光BL2のサイズ(スポット径)を調整する。アフォーカル光学系23は、例えば2枚のアフォーカルレンズ23a,アフォーカルレンズ23bから構成されている。アフォーカル光学系23を通過することによりサイズが調整された励起光BL1および青色光BL2は、ホモジナイザ光学系24に入射する。   The afocal optical system 23 adjusts the sizes (spot diameters) of the excitation light BL1 and the blue light BL2. The afocal optical system 23 includes, for example, two afocal lenses 23a and afocal lenses 23b. Excitation light BL 1 and blue light BL 2 whose sizes are adjusted by passing through the afocal optical system 23 are incident on the homogenizer optical system 24.

ホモジナイザ光学系24は、励起光BL1および青色光BL2の光強度分布を均一な状態(いわゆるトップハット分布)に変換するものであり、例えば一対のマルチレンズアレイ24a,マルチレンズアレイ24bからなる。そして、このホモジナイザ光学系24により光強度分布が均一な状態に変換された励起光BL1および青色光BL2は、偏光ビームスプリッター25に入射する。   The homogenizer optical system 24 converts the light intensity distribution of the excitation light BL1 and the blue light BL2 into a uniform state (so-called top hat distribution), and includes, for example, a pair of multi-lens array 24a and multi-lens array 24b. Then, the excitation light BL 1 and the blue light BL 2 that have been converted to a uniform light intensity distribution by the homogenizer optical system 24 are incident on the polarization beam splitter 25.

図3は、偏光ビームスプリッター25の要部構成を示す図である。図3に示したように、偏光ビームスプリッター25は、基材51と、第1のプリズム52と、第2のプリズム53と、第1の偏光分離膜(第1の光学素子)K1と、第2の偏光分離膜(第2の光学素子)K2と、を有する。第1の偏光分離膜K1は、第1のプリズム52の第2のプリズム53と対向する面に設けられている。第2の偏光分離膜K2は、第2のプリズム53の第1のプリズム52と対向する面に設けられている。また、第1のプリズム52は、接着剤として機能する基材51によって第2のプリズム53と接着されている。これにより、基材51の一方面(第1の面)側に第1の偏光分離膜K1が設けられ、基材51の他方面(第2の面)側に第2の偏光分離膜K2が設けられた構成を実現できる。   FIG. 3 is a diagram illustrating a main configuration of the polarization beam splitter 25. As shown in FIG. 3, the polarization beam splitter 25 includes a base 51, a first prism 52, a second prism 53, a first polarization separation film (first optical element) K <b> 1, 2 polarization separation films (second optical elements) K2. The first polarization separation film K <b> 1 is provided on the surface of the first prism 52 that faces the second prism 53. The second polarization separation film K <b> 2 is provided on the surface of the second prism 53 that faces the first prism 52. The first prism 52 is bonded to the second prism 53 by a base material 51 that functions as an adhesive. As a result, the first polarization separation film K1 is provided on the one surface (first surface) side of the substrate 51, and the second polarization separation film K2 is disposed on the other surface (second surface) side of the substrate 51. The provided configuration can be realized.

偏光ビームスプリッター25は、光軸ax1、ax2に対して基材51がそれぞれ45°の角度をなすように配置されている。偏光ビームスプリッター25は、互いに直交する光軸ax1,ax2の交点と基材51の光学中心とが一致するように配置されている。   The polarization beam splitter 25 is arranged such that the base material 51 forms an angle of 45 ° with respect to the optical axes ax1 and ax2. The polarization beam splitter 25 is disposed so that the intersection of the optical axes ax1 and ax2 orthogonal to each other coincides with the optical center of the substrate 51.

第1の偏光分離膜K1は、第1の方向に偏光した第1の波長域の光(励起光BL1s)を主として反射し、第2の方向に偏光した第2の波長域の光(青色光BL2p)を主として透過させる。また、第1の偏光分離膜K1は、後述する蛍光体層32で生成される蛍光光を主として透過させる機能を有する。   The first polarization separation film K1 mainly reflects the light in the first wavelength range (excitation light BL1s) polarized in the first direction, and the light in the second wavelength range (blue light) polarized in the second direction. BL2p) is mainly transmitted. The first polarization separation film K1 has a function of mainly transmitting fluorescent light generated by the phosphor layer 32 described later.

ここで、第1の偏光分離膜K1が、第1の方向に偏光した第1の波長域の励起光BL1sを主として反射させるとは、第1の方向に偏光した第1の波長域の光の反射率が第2の方向に偏光した第1の波長域の光の反射率よりも高いことを意味する。好ましくは、励起光BL1sの反射率が少なくとも90%である。   Here, the first polarization separation film K1 mainly reflects the excitation light BL1s in the first wavelength band polarized in the first direction. The light in the first wavelength band polarized in the first direction It means that the reflectance is higher than the reflectance of the light in the first wavelength band polarized in the second direction. Preferably, the reflectance of the excitation light BL1s is at least 90%.

また、第1の偏光分離膜K1が、第2の方向に偏光した第2の波長域の光を主として透過させるとは、第2の方向に偏光した第2の波長域の光の透過率が第1の方向に偏光した第2の波長域の光の透過率よりも高いことを意味する。好ましくは、青色光BL2pの透過率が少なくとも90%である。   Further, the fact that the first polarization separation film K1 mainly transmits the light in the second wavelength band polarized in the second direction means that the transmittance of the light in the second wavelength band polarized in the second direction is high. It means that it is higher than the transmittance of the light in the second wavelength band polarized in the first direction. Preferably, the transmittance of the blue light BL2p is at least 90%.

第1の偏光分離膜K1が蛍光光を主として透過させるとは、蛍光光の透過率が少なくとも90%であることを意味する。   The fact that the first polarization separation film K1 mainly transmits the fluorescent light means that the transmittance of the fluorescent light is at least 90%.

図4は本実施形態に係る偏光ビームスプリッター25における偏光分離特性を示す図であり、図4(a)は第1の偏光分離膜K1の偏光分離特性を示すものであり、図4(b)は第2の偏光分離膜K2の偏光分離特性を示すものである。図4(a)、(b)において横軸は光の波長を示し、縦軸は光の透過率を示す。   FIG. 4 is a diagram showing the polarization separation characteristics in the polarization beam splitter 25 according to the present embodiment, and FIG. 4A shows the polarization separation characteristics of the first polarization separation film K1, and FIG. Indicates the polarization separation characteristics of the second polarization separation film K2. 4A and 4B, the horizontal axis indicates the wavelength of light, and the vertical axis indicates the light transmittance.

具体的に、本実施形態において、第1の偏光分離膜K1は、図4(a)に示すように、第1の方向に偏光した第1の波長域(440〜450nm)の光(励起光BL1s)の反射率が、例えば97%以上(すなわち、透過率が3%以下)であり、第2の方向に偏光した第2の波長域(457〜467nm)の光(青色光BL2p)の透過率が、例えば97%以上(すなわち、反射率が3%以下)である。また、第1の偏光分離膜K1は、第3の波長域の光(蛍光光YL)の平均透過率が、例えば97%以上(すなわち、反射率が3%以下)である。それ以外の波長域については、特に限定されない。なお、図4(a)においては、500nm以上の波長域において図を見易くするため、励起光BL1s、青色光BL2p、及び蛍光光YLを示す線を重ならないようにずらして示している。   Specifically, in the present embodiment, as shown in FIG. 4A, the first polarization separation film K1 is light (excitation light) in the first wavelength region (440 to 450 nm) polarized in the first direction. BL1s) has a reflectance of, for example, 97% or more (that is, a transmittance of 3% or less), and transmits light (blue light BL2p) in the second wavelength region (457 to 467 nm) polarized in the second direction. The rate is, for example, 97% or more (that is, the reflectance is 3% or less). The first polarization separation film K1 has an average transmittance of light in the third wavelength range (fluorescent light YL), for example, 97% or more (that is, reflectance is 3% or less). Other wavelength regions are not particularly limited. In FIG. 4A, the lines indicating the excitation light BL1s, the blue light BL2p, and the fluorescent light YL are shifted so as not to overlap in order to make the drawing easy to see in the wavelength region of 500 nm or more.

一方、第2の偏光分離膜K2は、第1の方向に偏光した第2の波長域の光を主として反射し、第2の方向に偏光した第2の波長域の光(青色光BL2p)を主として透過させる。ここで、第1の方向に偏光した第2の波長域の光とは、後述のように偏光変換装置45から射出されたS偏光の青色光BL2sである。また、第2の偏光分離膜K2は、後述する蛍光体層32で生成される蛍光光を主として透過させる機能を有する。   On the other hand, the second polarization separation film K2 mainly reflects the light in the second wavelength band polarized in the first direction and the light in the second wavelength band polarized in the second direction (blue light BL2p). Mainly transparent. Here, the light in the second wavelength band polarized in the first direction is S-polarized blue light BL2s emitted from the polarization conversion device 45 as described later. The second polarization separation film K2 has a function of mainly transmitting fluorescent light generated by the phosphor layer 32 described later.

ここで、第2の偏光分離膜K2が、第1の方向に偏光した第2の波長域の光を主として反射させるとは、第1の方向に偏光した第2の波長域の光の反射率が第2の方向に偏光した第2の波長域の光の反射率よりも高いことを意味する。好ましくは、青色光BL2sの反射率が少なくとも90%である。   Here, the second polarization separation film K2 mainly reflects the light in the second wavelength band polarized in the first direction. The reflectance of the light in the second wavelength band polarized in the first direction. Is higher than the reflectance of the light in the second wavelength band polarized in the second direction. Preferably, the reflectance of the blue light BL2s is at least 90%.

また、第2の偏光分離膜K2が、第2の方向に偏光した第2の波長域の光を主として透過させるとは、第2の方向に偏光した第2の波長域の光の透過率が第1の方向に偏光した第2の波長域の光の透過率よりも高いことを意味する。好ましくは、青色光BL2pの透過率が少なくとも90%である。   The second polarization separation film K2 mainly transmits the light in the second wavelength band polarized in the second direction. The transmittance of the light in the second wavelength band polarized in the second direction is It means that it is higher than the transmittance of the light in the second wavelength band polarized in the first direction. Preferably, the transmittance of the blue light BL2p is at least 90%.

第2の偏光分離膜K2が蛍光光を主として透過させるとは、蛍光光の透過率が少なくとも90%であることを意味する。   That the second polarization separation film K2 mainly transmits fluorescent light means that the transmittance of the fluorescent light is at least 90%.

具体的に、本実施形態において、第2の偏光分離膜K2は、図4(b)に示すように、第1の方向に偏光した第2の波長域の光(青色光BL2s)の反射率が、例えば97%以上(すなわち、透過率が3%以下)であり、第2の方向に偏光した第2の波長域の光(青色光BL2p)の透過率が、例えば97%以上(すなわち、反射率が3%以下)である。また、第2の偏光分離膜K2は、第3の波長域の光(蛍光光YL)の平均透過率が、例えば97%以上(すなわち、反射率が3%以下)である。それ以外の波長域については、特に限定されない。なお、図4(b)においては、500nm以上の波長域において図を見易くするため、青色光BL2s、青色光BL2p、及び蛍光光YLを示す線を重ならないようにずらして示している。   Specifically, in the present embodiment, as shown in FIG. 4B, the second polarization separation film K2 has a reflectance of light (blue light BL2s) in the second wavelength band polarized in the first direction. Is, for example, 97% or more (that is, the transmittance is 3% or less), and the transmittance of the light in the second wavelength band polarized in the second direction (blue light BL2p) is, for example, 97% or more (that is, The reflectance is 3% or less). The second polarization separation film K2 has an average transmittance of light in the third wavelength range (fluorescent light YL), for example, 97% or more (that is, reflectance is 3% or less). Other wavelength regions are not particularly limited. In FIG. 4B, the lines indicating the blue light BL2s, the blue light BL2p, and the fluorescent light YL are shifted so as not to overlap in order to make the drawing easy to see in the wavelength region of 500 nm or more.

このように本実施形態においては、要求される偏光分離機能を第1の偏光分離膜K1と第2の偏光分離膜K2とに分散させている。そのため、本実施形態では、第1の偏光分離膜K1及び第2の偏光分離膜K2における各々の光学特性の設計条件が緩和される。   As described above, in the present embodiment, the required polarization separation function is dispersed in the first polarization separation film K1 and the second polarization separation film K2. Therefore, in this embodiment, the design conditions for the optical characteristics of the first polarization separation film K1 and the second polarization separation film K2 are relaxed.

第1の偏光分離膜K1で反射された励起光BL1sは、ピックアップ光学系27に入射する。このピックアップ光学系27は、励起光BL1sを蛍光体層32に向かって集光させるものであり、例えばピックアップレンズ27a,ピックアップレンズ27bから構成されている。ピックアップ光学系27により集光された励起光BL1sは、蛍光発光素子28に入射する。   The excitation light BL1s reflected by the first polarization separation film K1 enters the pickup optical system 27. The pickup optical system 27 condenses the excitation light BL1s toward the phosphor layer 32, and includes, for example, a pickup lens 27a and a pickup lens 27b. The excitation light BL1s collected by the pickup optical system 27 enters the fluorescent light emitting element 28.

蛍光発光素子28は、蛍光体層32と、この蛍光体層32を支持する反射基板(第2の反射素子)33とを有している。蛍光発光素子28では、蛍光体層32の励起光BL1sが入射する側とは反対側の面を反射基板33に接触させた状態で、蛍光体層32が反射基板33に固定支持されている。反射基板33は、蛍光体層32の支持面側が鏡面反射面から構成されている。鏡面反射面は、蛍光体層32で生成された蛍光光YLを反射する。   The fluorescent light emitting element 28 includes a phosphor layer 32 and a reflective substrate (second reflective element) 33 that supports the phosphor layer 32. In the fluorescent light emitting element 28, the phosphor layer 32 is fixedly supported on the reflective substrate 33 with the surface of the phosphor layer 32 opposite to the side on which the excitation light BL <b> 1 s is incident in contact with the reflective substrate 33. In the reflection substrate 33, the support surface side of the phosphor layer 32 is configured by a specular reflection surface. The specular reflection surface reflects the fluorescent light YL generated by the phosphor layer 32.

蛍光体層32は、第1の波長域の光である励起光BL1sを吸収して励起される蛍光体を含み、この励起光BL1sにより励起された蛍光体は、第1の波長域とは異なる第3の波長域の光として、例えば500〜680nmの波長域にピーク波長を有する蛍光光(黄色光)YLを生成する。   The phosphor layer 32 includes a phosphor that is excited by absorbing the excitation light BL1s that is light in the first wavelength range, and the phosphor that is excited by the excitation light BL1s is different from the first wavelength range. As light in the third wavelength range, for example, fluorescent light (yellow light) YL having a peak wavelength in a wavelength range of 500 to 680 nm is generated.

蛍光体層32には、耐熱性及び表面加工性に優れたものを用いることが好ましい。例えば、蛍光体層32としては、アルミナ等の無機バインダー中に蛍光体粒子を分散させた蛍光体層や、バインダーを用いずに蛍光体粒子を焼結した蛍光体層などを好適に用いることができる。   As the phosphor layer 32, it is preferable to use a layer excellent in heat resistance and surface processability. For example, as the phosphor layer 32, a phosphor layer in which phosphor particles are dispersed in an inorganic binder such as alumina, or a phosphor layer in which phosphor particles are sintered without using a binder is preferably used. it can.

本実施形態において、蛍光体層32は、側面に設けられた光反射特性を有する無機接着剤Sによって反射基板33に固定されている。これにより、蛍光発光素子28は、光反射特性を有する無機接着剤Sによって蛍光体層32の側面から漏れ出す光を蛍光体層32内へと反射させることが可能である。よって、蛍光体層32で生成された蛍光光の光取り出し効率を高めることができる。   In the present embodiment, the phosphor layer 32 is fixed to the reflective substrate 33 by an inorganic adhesive S having light reflection characteristics provided on the side surface. Thereby, the fluorescent light emitting element 28 can reflect the light leaking from the side surface of the phosphor layer 32 into the phosphor layer 32 by the inorganic adhesive S having the light reflection characteristic. Therefore, the light extraction efficiency of the fluorescent light generated by the phosphor layer 32 can be increased.

蛍光体層32で生成された蛍光光YLのうち、一部の蛍光光は、反射基板33によって反射され、蛍光体層32の外部へと射出される。また、蛍光体層32で生成された蛍光光YLのうち、他の一部の蛍光光は、反射基板33を介さずに蛍光体層32の外部へと直接射出される。このようにして、蛍光体層32からピックアップ光学系27に向かって蛍光光YLが射出される。   A part of the fluorescent light YL generated in the phosphor layer 32 is reflected by the reflective substrate 33 and is emitted to the outside of the phosphor layer 32. Further, of the fluorescent light YL generated by the fluorescent material layer 32, another part of the fluorescent light is directly emitted outside the fluorescent material layer 32 without passing through the reflective substrate 33. In this way, the fluorescent light YL is emitted from the phosphor layer 32 toward the pickup optical system 27.

反射基板33の蛍光体層32を支持する面とは反対側の面には、ヒートシンク34が配置されている。ヒートシンク34は、蛍光体層の熱を放熱する。これにより、蛍光発光素子28は、蛍光体層32の熱劣化を防ぐことができる。   A heat sink 34 is disposed on the surface of the reflective substrate 33 opposite to the surface that supports the phosphor layer 32. The heat sink 34 dissipates heat from the phosphor layer. Thereby, the fluorescent light emitting element 28 can prevent the phosphor layer 32 from being thermally deteriorated.

ピックアップ光学系27を透過した蛍光光YLは、偏光ビームスプリッター25に入射する。蛍光体層32から射出された蛍光光(黄色光)YLは、偏光方向が揃っていない状態のまま偏光ビームスプリッター25に入射する。蛍光光YLは、第1の偏光分離膜K1及び第2の偏光分離膜K2を透過して、さらにインテグレータ光学系29に入射する。   The fluorescent light YL transmitted through the pickup optical system 27 enters the polarization beam splitter 25. The fluorescent light (yellow light) YL emitted from the phosphor layer 32 enters the polarization beam splitter 25 with the polarization directions not aligned. The fluorescent light YL passes through the first polarization separation film K1 and the second polarization separation film K2, and further enters the integrator optical system 29.

一方、第1の偏光分離膜K1を透過した青色光BL2pは、偏光変換装置45に入射する。この偏光変換装置45は、位相差板26と、ピックアップレンズ41、42と、反射素子43と、を含む。位相差板26は1/4波長板(λ/4板)から構成される。位相差板26に入射するP偏光の青色光BL2pは、円偏光の青色光BL2cに変換された後、ピックアップレンズ41、42に入射する。ピックアップレンズ41、42は、青色光BL2cを反射素子43に向かって集光させる。   On the other hand, the blue light BL2p transmitted through the first polarization separation film K1 enters the polarization conversion device 45. The polarization conversion device 45 includes a phase difference plate 26, pickup lenses 41 and 42, and a reflection element 43. The phase difference plate 26 is composed of a quarter wavelength plate (λ / 4 plate). The P-polarized blue light BL2p incident on the phase difference plate 26 is converted into circularly-polarized blue light BL2c and then incident on the pickup lenses 41 and 42. The pickup lenses 41 and 42 collect the blue light BL <b> 2 c toward the reflection element 43.

続いて、反射素子43の構成について図面を参照しながら説明する。図5(a)、(b)、(c)は、本実施形態に係る反射素子43の概略構成を示す図である。
本実施形態において、反射素子43は、図5(a)、(b)、(c)に示すいずれかの構成を採用するのが好ましい。
Next, the configuration of the reflective element 43 will be described with reference to the drawings. FIGS. 5A, 5 </ b> B, and 5 </ b> C are diagrams illustrating a schematic configuration of the reflective element 43 according to the present embodiment.
In the present embodiment, it is preferable that the reflective element 43 adopt any one of the configurations shown in FIGS. 5 (a), (b), and (c).

図5(a)に示される反射素子43は、ベース部材61と、ベース部材61の表面に形成された凹凸部61aと、該凹凸部61aに設けられた反射膜62と、を有する。反射膜62は、例えば、Al膜等の反射性を有する金属膜から構成される。そのため、ベース部材61は、光反射性の有無を問わず、種々の材料を用いることが可能とされる。
反射素子43は、反射膜62及び凹凸部61aにより円偏光の青色光BL2cを偏光ビームスプリッター25側に向かって拡散反射する機能を有している。なお、反射素子43は、青色光BL2cを反射する際、該青色光BL2cの拡がり方を蛍光体層から射出される蛍光光YLの拡がり方に近づける。
The reflective element 43 shown in FIG. 5A includes a base member 61, an uneven portion 61a formed on the surface of the base member 61, and a reflective film 62 provided on the uneven portion 61a. The reflective film 62 is made of a reflective metal film such as an Al film, for example. Therefore, various materials can be used for the base member 61 regardless of the presence or absence of light reflectivity.
The reflective element 43 has a function of diffusing and reflecting the circularly polarized blue light BL2c toward the polarization beam splitter 25 side by the reflective film 62 and the uneven portion 61a. In addition, when reflecting the blue light BL2c, the reflecting element 43 brings the way of spreading the blue light BL2c closer to the way of spreading the fluorescent light YL emitted from the phosphor layer.

また、反射素子43は、青色光BL2cを、回転方向が反転された円偏光として射出する。これにより、第2の光学素子に入射するときの第2の波長域の光の偏光方向を、確実に第1の方向とすることができる。   The reflective element 43 emits the blue light BL2c as circularly polarized light whose rotation direction is reversed. Thereby, the polarization direction of the light in the second wavelength band when entering the second optical element can be reliably set to the first direction.

図5(b)に示される反射素子43は、ベース部材63と、該ベース部材63の表面に形成された凹凸部63aと、を有する。ベース部材63は、例えば、Al膜等の反射性を有する金属材料から構成される。そのため、反射素子43は、凹凸部63aの表面に反射膜を設ける必要が無い。
反射素子43は、凹凸部63aにより円偏光の青色光BL2cを偏光ビームスプリッター25側に向かって拡散反射する機能を有している。なお、反射素子43は、図5(a)の場合と同様、青色光BL2cの拡がり方を蛍光体層から射出される蛍光光YLの拡がり方に近づける。また、反射素子43は、青色光BL2cを、回転方向が反転された円偏光として反射させる。
The reflective element 43 shown in FIG. 5B includes a base member 63 and a concavo-convex portion 63 a formed on the surface of the base member 63. The base member 63 is made of, for example, a reflective metal material such as an Al film. Therefore, it is not necessary for the reflective element 43 to provide a reflective film on the surface of the uneven portion 63a.
The reflective element 43 has a function of diffusing and reflecting the circularly polarized blue light BL2c toward the polarization beam splitter 25 side by the concave and convex portion 63a. In addition, the reflective element 43 brings the way of spreading the blue light BL2c closer to the way of spreading the fluorescent light YL emitted from the phosphor layer, as in the case of FIG. The reflective element 43 reflects the blue light BL2c as circularly polarized light whose rotation direction is reversed.

図5(c)に示される反射素子43は、ベース部材64と、該ベース部材64の表面に形成された凹凸部64aと、ベース部材64の裏面に形成された反射膜65と、を有する。ベース部材64は、例えば、光透過性を有する材料から構成される。
反射素子43は、ベース部材64を透過した青色光BL2cを、反射膜65によって偏光ビームスプリッター25側に向かって拡散反射する。なお、反射素子43は、図5(a)、(b)の場合と同様、青色光BL2cの拡がり方を蛍光体層から射出される蛍光光YLの拡がり方に近づける。また、反射素子43は、青色光BL2cを、回転方向が反転された円偏光として反射させる。
The reflective element 43 shown in FIG. 5C includes a base member 64, a concavo-convex portion 64 a formed on the surface of the base member 64, and a reflective film 65 formed on the back surface of the base member 64. The base member 64 is made of, for example, a light transmissive material.
The reflective element 43 diffuses and reflects the blue light BL2c transmitted through the base member 64 toward the polarization beam splitter 25 side by the reflective film 65. In addition, the reflective element 43 makes the way of the blue light BL2c spread close to the way of the fluorescent light YL emitted from the phosphor layer, as in the case of FIGS. The reflective element 43 reflects the blue light BL2c as circularly polarized light whose rotation direction is reversed.

反射素子43で反射された円偏光の青色光BL2cは、位相差板26を透過することでS偏光の青色光BL2sに変換される。青色光BL2sは、偏光ビームスプリッター25の第2のプリズム53を介して第2の偏光分離膜K2に入射し、該第2の偏光分離膜K2によりインテグレータ光学系29に向けて反射される。   The circularly polarized blue light BL2c reflected by the reflective element 43 is converted to S-polarized blue light BL2s by passing through the phase difference plate 26. The blue light BL2s enters the second polarization separation film K2 via the second prism 53 of the polarization beam splitter 25, and is reflected toward the integrator optical system 29 by the second polarization separation film K2.

このようにして、偏光ビームスプリッター25によって青色光BL2sと黄色である蛍光光YLとが混ざることによって、照明光(白色光)WLが得られる。この照明光WLは、インテグレータ光学系29に入射する。   In this manner, the illumination light (white light) WL is obtained by mixing the blue light BL2s and the yellow fluorescent light YL by the polarization beam splitter 25. This illumination light WL is incident on the integrator optical system 29.

インテグレータ光学系29は、輝度分布(照度分布)を均一化するものであり、一対のレンズアレイ29a,レンズアレイ29bからなる。これら一対のレンズアレイ29a,29bは、複数のレンズがアレイ状に配列されたものからなる。そして、このインテグレータ光学系29を通過することにより輝度分布が均一化された照明光WLは、偏光変換素子30に入射する。   The integrator optical system 29 equalizes the luminance distribution (illuminance distribution), and includes a pair of lens arrays 29a and 29b. The pair of lens arrays 29a and 29b is composed of a plurality of lenses arranged in an array. Then, the illumination light WL whose luminance distribution is made uniform by passing through the integrator optical system 29 is incident on the polarization conversion element 30.

偏光変換素子30は、照明光WLの偏光方向を揃えるものであり、例えば偏光分離膜と位相差板とを組み合わせたものからなる。特に、この偏光変換素子30は、偏光方向が揃っていない蛍光光YLの偏光方向を青色光BL2sの偏光方向(S偏光)と一致させるため、一方の偏光成分を他方の偏光成分に変換する。そして、この偏光変換素子30を通過することにより偏光方向が揃えられた照明光WLは、重畳光学系31に入射する。   The polarization conversion element 30 aligns the polarization direction of the illumination light WL, and is composed of, for example, a combination of a polarization separation film and a retardation plate. In particular, the polarization conversion element 30 converts one polarization component into the other polarization component in order to make the polarization direction of the fluorescent light YL whose polarization direction is not uniform coincide with the polarization direction (S-polarized light) of the blue light BL2s. Then, the illumination light WL whose polarization direction is aligned by passing through the polarization conversion element 30 enters the superimposing optical system 31.

重畳光学系31は、重畳レンズ31aからなり、照明光WLは、この重畳光学系31を通過することにより光変調装置上で重畳される。これにより、光変調装置上での照度分布が均一化されると共に光線軸周りの照度の軸対称性が高められる。   The superimposing optical system 31 includes a superimposing lens 31a, and the illumination light WL is superimposed on the light modulation device by passing through the superimposing optical system 31. Thereby, the illuminance distribution on the light modulation device is made uniform, and the axial symmetry of the illuminance around the light axis is enhanced.

以上のような構成を有する照明装置2では、偏光ビームスプリッター25により第1の波長域の励起光BL1を反射させつつ、第2の波長域の青色光BL2を透過させることで、第1の波長域の励起光BL1を蛍光体層32に入射させて生成した蛍光光YL(黄色)と、反射素子43で反射した第2の波長域の青色光BL2とが混ざった照明光(白色光)WLを生成することができる。   In the illuminating device 2 having the above-described configuration, the polarization beam splitter 25 reflects the excitation light BL1 in the first wavelength region and transmits the blue light BL2 in the second wavelength region, thereby allowing the first wavelength to be transmitted. Illumination light (white light) WL in which fluorescent light YL (yellow) generated by causing the excitation light BL1 in the region to enter the phosphor layer 32 and blue light BL2 in the second wavelength region reflected by the reflective element 43 are mixed. Can be generated.

本実施形態において、偏光ビームスプリッター25は、基材51の第1の面側に設けられた第1の偏光分離膜K1と、基材51の第2の面側に設けられた第2の偏光分離膜K2とを備えている。これにより、要求される偏光分離機能を第1の偏光分離膜K1と第2の偏光分離膜K2とに分散させることが可能である。よって、第1の偏光分離膜K1及び第2の偏光分離膜K2は、各々の光学特性の設計条件が緩和されたものとなるので、各々の設計が容易になる。その結果、所望の光学特性を備えた偏光分離素子を簡便且つ確実に製造することが可能となる。したがって、偏光ビームスプリッター25の歩留まりが向上し、低コスト化が実現できる。   In the present embodiment, the polarization beam splitter 25 includes a first polarization separation film K1 provided on the first surface side of the base material 51 and a second polarization provided on the second surface side of the base material 51. And a separation membrane K2. As a result, the required polarization separation function can be dispersed in the first polarization separation film K1 and the second polarization separation film K2. Accordingly, the first polarization separation film K1 and the second polarization separation film K2 are designed so that the design conditions of the respective optical characteristics are relaxed, and thus the respective designs are facilitated. As a result, a polarization separation element having desired optical characteristics can be easily and reliably manufactured. Therefore, the yield of the polarization beam splitter 25 is improved, and the cost can be reduced.

したがって、このような照明装置2をプロジェクター1の照明装置に適用することで、プロジェクター1自体も低コストで所望の光学特性が得られる信頼性の高いものとなる。また、プロジェクター1は、画像品質に優れた表示を行うことが可能となる。   Therefore, by applying such an illuminating device 2 to the illuminating device of the projector 1, the projector 1 itself is also highly reliable with desired optical characteristics obtained at low cost. Further, the projector 1 can perform display with excellent image quality.

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、偏光ビームスプリッター25としてはプリズム形状のものに限らず、平板状のダイクロイックミラーを用いてもよい。この場合、光透過性を有する基板(基材)の第1の面に第1の偏光分離膜K1を設け、基板の第1の面と対向する第2の面に第2の偏光分離膜K2を設ける。
In addition, this invention is not necessarily limited to the thing of the said embodiment, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, the polarization beam splitter 25 is not limited to a prism shape, and a flat plate dichroic mirror may be used. In this case, the first polarization separation film K1 is provided on the first surface of the light-transmitting substrate (base material), and the second polarization separation film K2 is disposed on the second surface opposite to the first surface of the substrate. Is provided.

また、上記実施形態では、照明装置2が備える光源としては、半導体レーザー21aと、半導体レーザー21bとを用いる場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されず、例えば発光ダイオード(LED)などの固体発光素子を用いてもよい。例えば、半導体レーザー21aの代わりにLEDを用いる場合、LEDから射出される光を偏光変換素子を用いてS偏光に変換することが好ましい。この構成によれば、LEDから射出される光を効率的に蛍光体層32に照射することができる。
また、半導体レーザー21bの代わりにLEDを用いる場合、LEDから射出される光を偏光変換素子を用いてP偏光に変換することが好ましい。この構成によれば、照明装置2はLEDからの光を効率的に色分離光学系3に向けて射出することができる。
Moreover, in the said embodiment, although the case where the semiconductor laser 21a and the semiconductor laser 21b were used was mentioned as an example as a light source with which the illuminating device 2 is provided, this invention is not limited to this, For example, a light emitting diode (LED). A solid light-emitting element such as may be used. For example, when an LED is used instead of the semiconductor laser 21a, it is preferable to convert light emitted from the LED into S-polarized light using a polarization conversion element. According to this configuration, the phosphor layer 32 can be efficiently irradiated with light emitted from the LED.
Moreover, when using LED instead of the semiconductor laser 21b, it is preferable to convert the light inject | emitted from LED into P polarized light using a polarization conversion element. According to this structure, the illuminating device 2 can inject | emit the light from LED toward the color separation optical system 3 efficiently.

また、上記実施形態では、反射素子として反射基板33を用いたが、本発明はこれに限定されない。例えば、熱伝導性が比較的高い銅などの基板と蛍光体層32との間に設けた反射膜を反射素子として用いても良い。反射膜としてはアルミニウムなどの高反射率材料を用いることができる。   Moreover, in the said embodiment, although the reflective board | substrate 33 was used as a reflective element, this invention is not limited to this. For example, a reflective film provided between a substrate such as copper having a relatively high thermal conductivity and the phosphor layer 32 may be used as the reflective element. As the reflective film, a high reflectivity material such as aluminum can be used.

また、上記実施形態では、反射素子43の態様として、図5(a)、(b)、(c)に示す場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。例えば、硫酸バリウムや酸化マグネシウムなどの塗料を表面に塗布することで構成した完全拡散反射面を用いても良い。   Moreover, in the said embodiment, although the case shown to Fig.5 (a), (b), (c) was mentioned as an example as an aspect of the reflective element 43, this invention is not limited to this. For example, you may use the perfect diffuse reflection surface comprised by apply | coating coating materials, such as barium sulfate and magnesium oxide, to the surface.

また、上記実施形態では、3つの光変調装置4R,4G,4Bを備えるプロジェクター1を例示したが、1つの光変調装置でカラー映像(画像)を表示するプロジェクターに適用することも可能である。さらに、光変調装置としては、液晶パネルに限らず、例えばデジタルミラーデバイス(DMD:米国テキサスインツルメンツ社の登録商標)などを用いることもできる。   In the above-described embodiment, the projector 1 including the three light modulation devices 4R, 4G, and 4B is exemplified. However, the projector 1 may be applied to a projector that displays a color image (image) with one light modulation device. Furthermore, the light modulation device is not limited to a liquid crystal panel, and for example, a digital mirror device (DMD: registered trademark of Texas Instruments Inc., USA) can be used.

1…プロジェクター、2…照明装置、3…色分離光学系、4R,4G,4B…光変調装置、6…投射光学系、21A…第1アレイ光源(第1の光源)、21B…第2アレイ光源(第2の光源)、25…偏光ビームスプリッター(偏光分離素子)、26…位相差板、27…ピックアップ光学系、32…蛍光体層、33…反射基板(第2の反射素子)、43…反射素子(第1の反射素子)、45…偏光変換装置、51…基材、52…第1のプリズム、53…第2のプリズム、SCR…スクリーン、YL…蛍光光(第3の波長域の光)、BL1…励起光(第1の波長域の光)、BL2…青色光(第2の波長域の光)、K1…第1の偏光分離膜、K2…第2の偏光分離膜、BL1s…励起光(第1の方向に偏光した第1の波長域の光)、BL2p…青色光(第2の方向に偏光した第2の波長域の光)、BL2s…青色光(第1の方向に偏光した第2の波長域の光) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Projector, 2 ... Illuminating device, 3 ... Color separation optical system, 4R, 4G, 4B ... Light modulation device, 6 ... Projection optical system, 21A ... 1st array light source (1st light source), 21B ... 2nd array Light source (second light source), 25... Polarization beam splitter (polarization separation element), 26... Retardation plate, 27 .. pickup optical system, 32 .. phosphor layer, 33 .. reflective substrate (second reflection element), 43 ... reflective element (first reflective element), 45 ... polarization conversion device, 51 ... base material, 52 ... first prism, 53 ... second prism, SCR ... screen, YL ... fluorescent light (third wavelength range) ), BL1 ... excitation light (light in the first wavelength range), BL2 ... blue light (light in the second wavelength range), K1 ... first polarization separation film, K2 ... second polarization separation film, BL1s ... excitation light (light in the first wavelength band polarized in the first direction), BL2p ... blue Light (second wavelength range of the light polarized in the second direction), BL2s ... blue light (second wavelength range of the light polarized in a first direction)

Claims (9)

第1の面と、該第1の面と対向する第2の面とを有する基材と、
前記基材の前記第1の面側に設けられ、第1の方向に偏光した第1の波長域の光を主として反射し、該第1の方向と直交する第2の方向に偏光した前記第1の波長域の光とは異なる第2の波長域の光を主として透過させる第1の光学素子と、
前記基材の前記第2の面側に設けられ、前記第1の方向に偏光した前記第2の波長域の光を主として反射し、前記第2の方向に偏光した前記第2の波長域の光を主として透過させる第2の光学素子と、を備える
偏光分離素子。
A base material having a first surface and a second surface opposite the first surface;
The first surface provided on the first surface side of the base material mainly reflects light in a first wavelength band polarized in a first direction and polarized in a second direction orthogonal to the first direction. A first optical element that mainly transmits light in a second wavelength range different from light in the first wavelength range;
Provided on the second surface side of the substrate, mainly reflects the light in the second wavelength band polarized in the first direction, and reflects the light in the second wavelength band polarized in the second direction. And a second optical element that mainly transmits light.
前記第1の光学素子及び前記第2の光学素子は、第3の波長域の光を主として透過させる
請求項1に記載の偏光分離素子。
The polarization separation element according to claim 1, wherein the first optical element and the second optical element mainly transmit light in a third wavelength range.
前記基材との間に前記第1の光学素子を挟むように設けられた第1のプリズムと、
前記基材との間に前記第2の光学素子を挟むように設けられた第2のプリズムと、をさらに備える
請求項1又は2に記載の偏光分離素子。
A first prism provided so as to sandwich the first optical element with the base material;
The polarization separation element according to claim 1, further comprising: a second prism provided so as to sandwich the second optical element between the base material.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の偏光分離素子と、
前記偏光分離素子の前記第1の光学素子側に設けられ、前記第1の波長域の光を射出する第1の光源と、
前記偏光分離素子の前記第1の光学素子側に設けられ、前記第2の波長域の光を射出する第2の光源と、
前記第1の光学素子によって反射された前記第1の波長域の光の光路上に設けられ、第3の波長域の光を射出する蛍光体層と、
前記偏光分離素子を透過した前記第2の波長域の光の光路上に設けられ、入射した光の偏光方向を前記第2の方向から前記第1の方向に変換し、前記第2の光学素子に入射するように射出する偏光変換装置と、を備える
照明装置。
The polarization separation element according to any one of claims 1 to 3,
A first light source provided on the first optical element side of the polarization separation element and emitting light in the first wavelength range;
A second light source that is provided on the first optical element side of the polarization separation element and emits light in the second wavelength range;
A phosphor layer provided on an optical path of light in the first wavelength range reflected by the first optical element, and emitting light in a third wavelength range;
The second optical element is provided on the optical path of the light in the second wavelength range that has passed through the polarization separation element, and changes the polarization direction of the incident light from the second direction to the first direction. A polarization conversion device that emits light so as to enter the illumination device.
前記偏光変換装置は、前記第2の波長域の光を反射する第1の反射素子と、位相差板とを含む
請求項4に記載の照明装置。
The illuminating device according to claim 4, wherein the polarization conversion device includes a first reflection element that reflects light in the second wavelength range, and a retardation plate.
前記第1の反射素子は、前記第2の波長域の光を拡散反射させる
請求項5に記載の照明装置。
The lighting device according to claim 5, wherein the first reflecting element diffusely reflects the light in the second wavelength range.
前記第2の波長域の光は、前記反射素子に円偏光として入射し、
前記第1の反射素子は、前記第2の波長域の光を、回転方向が反転された円偏光として射出する
請求項5に記載の照明装置。
The light in the second wavelength region enters the reflective element as circularly polarized light,
The lighting device according to claim 5, wherein the first reflecting element emits light in the second wavelength band as circularly polarized light whose rotation direction is reversed.
前記蛍光体層から射出された前記第3の波長域の光を前記偏光分離素子に入射するように反射する第2の反射素子をさらに備える
請求項4〜7のいずれか一項に記載の照明装置。
The illumination according to any one of claims 4 to 7, further comprising a second reflecting element that reflects the light in the third wavelength range emitted from the phosphor layer so as to be incident on the polarization separation element. apparatus.
照明光を照射する照明装置と、
前記照明光を画像情報に応じて変調することによって画像光を形成する光変調装置と、
前記画像光を投射する投射光学系と、を備え、
前記照明装置として、請求項4〜8のいずれか一項に記載の照明装置を用いるプロジェクター。
An illumination device that emits illumination light;
A light modulation device that forms image light by modulating the illumination light according to image information;
A projection optical system for projecting the image light,
The projector which uses the illuminating device as described in any one of Claims 4-8 as the said illuminating device.
JP2013182227A 2013-09-03 2013-09-03 Polarization separation element, illumination device, and projector Withdrawn JP2015049442A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013182227A JP2015049442A (en) 2013-09-03 2013-09-03 Polarization separation element, illumination device, and projector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013182227A JP2015049442A (en) 2013-09-03 2013-09-03 Polarization separation element, illumination device, and projector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015049442A true JP2015049442A (en) 2015-03-16

Family

ID=52699484

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013182227A Withdrawn JP2015049442A (en) 2013-09-03 2013-09-03 Polarization separation element, illumination device, and projector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2015049442A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016158297A1 (en) * 2015-03-30 2016-10-06 Necディスプレイソリューションズ株式会社 Projector and image optical projection method
US10768517B2 (en) 2015-03-09 2020-09-08 Seiko Epson Corporation Light source device and projector

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06289222A (en) * 1993-04-01 1994-10-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Polarizing device and projecting type display device using the same
JP2003172898A (en) * 2001-12-05 2003-06-20 Kurabo Ind Ltd Object color display device
JP2012037724A (en) * 2010-08-06 2012-02-23 Seiko Epson Corp Light source device and projector
WO2012053057A1 (en) * 2010-10-19 2012-04-26 Necディスプレイソリューションズ株式会社 Lighting device and projection type display device using same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06289222A (en) * 1993-04-01 1994-10-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Polarizing device and projecting type display device using the same
JP2003172898A (en) * 2001-12-05 2003-06-20 Kurabo Ind Ltd Object color display device
JP2012037724A (en) * 2010-08-06 2012-02-23 Seiko Epson Corp Light source device and projector
WO2012053057A1 (en) * 2010-10-19 2012-04-26 Necディスプレイソリューションズ株式会社 Lighting device and projection type display device using same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10768517B2 (en) 2015-03-09 2020-09-08 Seiko Epson Corporation Light source device and projector
WO2016158297A1 (en) * 2015-03-30 2016-10-06 Necディスプレイソリューションズ株式会社 Projector and image optical projection method
WO2016157365A1 (en) * 2015-03-30 2016-10-06 Necディスプレイソリューションズ株式会社 Projector and image light projection method
US10268109B2 (en) 2015-03-30 2019-04-23 Nec Display Solutions, Ltd. Projector and image light projection method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6232818B2 (en) Lighting device and projector
US9804485B2 (en) Light source device, lighting apparatus, and projector
JP6476970B2 (en) Lighting device and projector
JP6627364B2 (en) Light source device, light source unit and projector
JP6286918B2 (en) Lighting device and projector
JP6737150B2 (en) Wavelength conversion element, light source device, and projector
US10564531B2 (en) Light source device and projector
JP2015203857A (en) Lighting system and projector
US10976653B1 (en) Light source device and projector
JP2015049441A (en) Illumination device and projector
JP2018138941A (en) Lighting device and projector
JP2017083636A (en) Illumination device and projector
TW201635004A (en) Light source device, illumination device, and projector
JP2016018010A (en) Wavelength conversion apparatus, illumination device, and projector
JP2019219519A (en) Light source device and projector
JP2020024318A (en) Light source device and projector
JP6269037B2 (en) Fluorescent light emitting device, light source device and projector
JP6790546B2 (en) Wavelength converters, light source devices and projectors
JP6375626B2 (en) Light source device and projector
JP2019039950A (en) Wavelength conversion element, light source device, and projector
JP2017015966A (en) Light source device and projector
JP6565365B2 (en) Light source device, lighting device and projector
JP2015049442A (en) Polarization separation element, illumination device, and projector
JP6451388B2 (en) Lighting device and projector
JP2017009782A (en) Illumination device and projector

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160819

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170419

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170523

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20170711