JP2019211562A - Lighting unit and projector - Google Patents

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竜太 小泉
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Abstract

To provide a lighting unit that increases the degree of freedom of the size of a light source and a radiation area of light emitted from the light source, and can be reduced in size.SOLUTION: A lighting unit according to the present invention comprises: a light emitting device that includes a light emitting surface having a longitudinal direction; a polarization conversion device 33A that includes a plurality of polarization prisms PP having a longitudinal direction; a lens array that is provided between the light emitting device and polarization conversion device 33A and has a plurality of rectangular lenses; and a light modulation device that modulates light emitted from the light emitting device and passing through the polarization conversion device 33A. In the lighting unit according to the present invention, a direction along the contour of the lenses and the longitudinal direction of the light emitting surface of the light emitting device intersect each other, and a direction along the contour of the lenses and the longitudinal direction DP of the polarization prisms PP intersect each other.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、照明装置及びプロジェクターに関する。   The present invention relates to a lighting device and a projector.

一般に、高輝度な光源から射出された光を偏光分離膜や反射膜などによって複数の色(波長)かつ所定の偏光方向の光に分離し、それぞれの光を透過型液晶パネルに照射するプロジェクターが知られている。このようなプロジェクターに用いる光源としては、従来、放電型の光源が多く用いられていたが、近年では、LEDや半導体レーザーなどの固体光源が用いられることが多くなっている。   In general, a projector that divides light emitted from a high-brightness light source into light of a plurality of colors (wavelengths) and predetermined polarization directions by a polarization separation film or a reflection film, and irradiates each light to a transmissive liquid crystal panel Are known. As a light source used in such a projector, a discharge type light source has been conventionally used, but in recent years, a solid light source such as an LED or a semiconductor laser is often used.

LEDや半導体レーザーでは、光源の小型化、発光面の形状及び製造上の問題によって、光軸に直交する面内の照射領域が縦横比の異なる楕円形状や長方形状になることが多い。例えば、特許文献1には、光源から発せられた楕円形状・矩形形状を有する光の長手方向に対し、偏光変換素子に使用されているガラスの長軸方向を揃えて配置することが記載されている。   In LEDs and semiconductor lasers, the irradiation area in the plane perpendicular to the optical axis often becomes an elliptical shape or a rectangular shape with different aspect ratios due to the downsizing of the light source, the shape of the light emitting surface, and manufacturing problems. For example, Patent Document 1 describes that the major axis direction of glass used in a polarization conversion element is aligned with the longitudinal direction of light having an elliptical shape or a rectangular shape emitted from a light source. Yes.

特開2016−071128号公報JP 2006-071128 A

上述のように、楕円形状や矩形形状の照射領域の光を発する光源を偏光変換が必要な液晶プロジェクターなどに利用した場合、液晶プロジェクター内の偏光変換素子によって光源のサイズが制限され、光出力が低下するという問題があった。特許文献1に記載の光源装置では光源及び光源から発せられる光の照射領域のサイズの自由度が拡がるものの、光源から発せられた光の利用効率の向上と照明装置の小型化が望まれていた。   As described above, when a light source that emits light in an elliptical or rectangular irradiation area is used in a liquid crystal projector that requires polarization conversion, the size of the light source is limited by the polarization conversion element in the liquid crystal projector, and the light output is reduced. There was a problem of lowering. In the light source device described in Patent Document 1, although the degree of freedom of the size of the light source and the irradiation area of the light emitted from the light source is expanded, improvement in the utilization efficiency of the light emitted from the light source and the miniaturization of the lighting device have been desired. .

本発明は、上述の事情を勘案したものであって、光源から発せられる光の利用効率を向上させ、かつ小型化を実現可能とする照明装置及びプロジェクターを提供する。   The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and provides an illumination device and a projector that improve the utilization efficiency of light emitted from a light source and can realize downsizing.

本発明の第1態様に従えば、発光面が長手方向を有する発光素子と、長手方向を有する複数の偏光プリズムを有する偏光変換素子と、前記発光素子と前記偏光変換素子との間に設けられ、かつ複数の矩形状のレンズを有するレンズアレイと、前記発光素子から発せられて前記偏光変換素子を通過した光を変調する光変調素子と、を備え、前記レンズの外形に沿う方向と前記発光素子の発光面の長手方向とは互いに交差しており、前記レンズの外形に沿う方向と前記偏光変換素子の偏光プリズムの長手方向とは互いに交差していることを特徴とする照明装置が提供される。   According to the first aspect of the present invention, the light emitting surface is provided between the light emitting element having a longitudinal direction, the polarization converting element having a plurality of polarizing prisms having the longitudinal direction, and the light emitting element and the polarization converting element. And a lens array having a plurality of rectangular lenses, and a light modulation element that modulates light emitted from the light emitting element and passed through the polarization conversion element, the direction along the outer shape of the lens and the light emission There is provided an illuminating device characterized in that the longitudinal direction of the light emitting surface of the element intersects with each other, and the direction along the outer shape of the lens intersects with the longitudinal direction of the polarizing prism of the polarization conversion element. The

上述の第1態様に係る照明装置によれば、発光面が長手方向を有する固体光源に対して、発光面の長手方向と偏光プリズムの長手方向を揃えることで、偏光変換素子での光損失が減少する。また、偏光変換素子上にできる照射領域(すなわち、光源像)が直線状に並ぶため、偏光変換素子における光線透過率が良好となる。これらのことによって、光源から発せられた光の利用効率が向上するとともに、小型化が図られる。   According to the illumination device according to the first aspect described above, by aligning the longitudinal direction of the light emitting surface and the longitudinal direction of the polarizing prism with respect to the solid-state light source having the light emitting surface having the longitudinal direction, light loss in the polarization conversion element is reduced. Decrease. Further, since the irradiation areas (that is, light source images) formed on the polarization conversion element are arranged in a straight line, the light transmittance in the polarization conversion element is improved. As a result, the utilization efficiency of the light emitted from the light source is improved and the size can be reduced.

第1態様に係る照明装置において、複数の前記レンズは互いに同じ向きの長手方向を有し、前記発光面の長手方向は前記レンズの長手方向に対し、前記レンズの長手方向に直交する方向の前記レンズの幅に対する前記レンズの長手方向に平行する方向の前記レンズの幅の割合に相当する傾きを有してもよい。   In the illumination device according to the first aspect, the plurality of lenses have longitudinal directions in the same direction, and the longitudinal direction of the light emitting surface is in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the lenses with respect to the longitudinal direction of the lenses. You may have the inclination equivalent to the ratio of the width of the said lens of the direction parallel to the longitudinal direction of the said lens with respect to the width of a lens.

また、第1態様に係る照明装置では、複数の前記レンズは互いに同じ向きの長手方向を有し、前記発光素子から発せられた光の進行方向に直交する面内において、前記レンズの長手方向に直交する方向に沿って複数の前記レンズが並ぶ列には前記レンズの長手方向に平行に隣接する列に対して所定の段差が設けられ、前記発光面の長手方向は前記レンズの長手方向に対して所定の角度を有して傾斜しており、前記所定の段差は前記所定の角度と前記レンズの長手方向の幅との積で表されてもよい。   Further, in the illumination device according to the first aspect, the plurality of lenses have longitudinal directions in the same direction, and are arranged in the longitudinal direction of the lenses in a plane orthogonal to the traveling direction of the light emitted from the light emitting element. A row in which the plurality of lenses are arranged along a direction orthogonal to each other is provided with a predetermined step with respect to a row adjacent in parallel to the longitudinal direction of the lens, and the longitudinal direction of the light emitting surface is in the longitudinal direction of the lens. The predetermined step may be represented by a product of the predetermined angle and a longitudinal width of the lens.

また、第1態様に係る照明装置では、複数の前記レンズは互いに同じ向きの長手方向を有し、前記発光素子から発せられた光の進行方向に直交する面内において、前記発光面の長手方向は前記レンズの長手方向に直交する方向において前記レンズの長手方向に対して所定の角度を有して傾斜し、かつ所定の偏心量をもってずれており、前記所定の偏心量は前記所定の角度と前記レンズの長手方向の幅との積で表されてもよい。   In the illumination device according to the first aspect, the plurality of lenses have longitudinal directions in the same direction, and the longitudinal direction of the light emitting surface is within a plane orthogonal to the traveling direction of the light emitted from the light emitting element. Is inclined at a predetermined angle with respect to the longitudinal direction of the lens in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the lens, and is deviated with a predetermined amount of eccentricity, and the predetermined amount of eccentricity is equal to the predetermined angle. It may be represented by the product of the width in the longitudinal direction of the lens.

上述の第1態様に係る光学素子によれば、上述のように偏光変換素子での光損失が減少する。また、偏光変換素子上にできる照射領域および光源像が直線状に並ぶため、偏光変換素子における光線透過率が良好となる。これらのことによって、発光素子から発せられた光の利用効率が向上するとともに、照明装置の小型化が図られる。   According to the optical element according to the first aspect described above, the optical loss in the polarization conversion element is reduced as described above. In addition, since the irradiation area and the light source image formed on the polarization conversion element are arranged in a straight line, the light transmittance in the polarization conversion element is improved. Accordingly, the utilization efficiency of light emitted from the light emitting element is improved, and the lighting device can be downsized.

また、本発明の第1態様に従えば、上述の照明装置を備え、前記光変調素子は、前記発光素子から発せられた光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成し、前記画像光を投写する投写光学系をさらに備えるプロジェクターが提供される。   According to the first aspect of the present invention, the illumination device includes the above-described illumination device, and the light modulation element forms image light by modulating light emitted from the light emitting element according to image information, A projector further provided with a projection optical system for projecting image light is provided.

上述の第1態様に係るプロジェクターによれば、偏光変換素子での光損失を抑制した照明装置を備えることによって、高輝度化および小型化が図られる。   According to the projector according to the first aspect described above, it is possible to increase the brightness and reduce the size by providing the illumination device that suppresses the light loss in the polarization conversion element.

第1実施形態に係るプロジェクターの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the projector which concerns on 1st Embodiment. 図1に示すプロジェクターの照明光生成光学系の概略図である。It is the schematic of the illumination light production | generation optical system of the projector shown in FIG. 図1に示す照明光生成光学系の発光素子の斜視図である。It is a perspective view of the light emitting element of the illumination light generation optical system shown in FIG. 図1に示す照明光生成光学系のインテグレーター光学系のレンズアレイの斜視図である。It is a perspective view of the lens array of the integrator optical system of the illumination light generation optical system shown in FIG. 図1に示す照明光生成光学系における第2のレンズアレイに照射される光の照射領域を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the irradiation area | region of the light irradiated to the 2nd lens array in the illumination light production | generation optical system shown in FIG. 図1に示す照明光生成光学系の偏光変換素子の斜視図および偏光変換素子に照射されるスポット状の白色光LWの照射領域を示す図である。FIG. 2 is a perspective view of a polarization conversion element of the illumination light generation optical system shown in FIG. 1 and a diagram showing an irradiation region of spot-like white light LW irradiated on the polarization conversion element. 図1に示す照明光生成光学系の光源光学系の変形例を表す概略図である。It is the schematic showing the modification of the light source optical system of the illumination light production | generation optical system shown in FIG. 図7に示す光源光学系の発光素子にS偏光の青色光が照射され、黄色光としての蛍光が生成される様子を示す概略図である。It is the schematic which shows a mode that the blue light of S polarization is irradiated to the light emitting element of the light source optical system shown in FIG. 7, and fluorescence as yellow light is produced | generated. 第2実施形態において、照明光生成光学系における第2のレンズアレイに照射される光の照射領域を示す模式図である。In 2nd Embodiment, it is a schematic diagram which shows the irradiation area | region of the light irradiated to the 2nd lens array in an illumination light production | generation optical system. 第2実施形態における偏光変換素子の斜視図および偏光変換素子に照射されるスポット状の白色光の照射領域を示す図である。It is a perspective view of the polarization conversion element in 2nd Embodiment, and the figure which shows the irradiation area | region of the spot-like white light irradiated to a polarization conversion element. 第3実施形態において、照明光生成光学系における第2のレンズアレイに照射される光の照射領域を示す模式図である。In 3rd Embodiment, it is a schematic diagram which shows the irradiation area | region of the light irradiated to the 2nd lens array in an illumination light production | generation optical system.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail 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.

(第1実施形態)
はじめに、本発明の第1実施形態に係る光学素子及びプロジェクターの一例について説明する。図1は、第1実施形態に係るプロジェクター1の構成を示す概略図である。
(First embodiment)
First, an example of an optical element and a projector according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a projector 1 according to the first embodiment.

図1に示すように、第1実施形態のプロジェクター1は、不図示のスクリーン上にカラー映像を表示する投写型画像表示装置である。プロジェクター1は、第1実施形態の照明装置14Aと、合成光学装置5と、投写光学系6とを備える。照明装置14Aは、c11Aと、色分離光学系3と、光変調装置(光変調素子)4R,4G,4Bとを備える。   As shown in FIG. 1, the projector 1 according to the first embodiment is a projection-type image display device that displays a color image on a screen (not shown). The projector 1 includes the illumination device 14 </ b> A according to the first embodiment, the combining optical device 5, and the projection optical system 6. The illumination device 14A includes c11A, a color separation optical system 3, and light modulation devices (light modulation elements) 4R, 4G, and 4B.

照明光生成光学系11Aからは、少なくとも赤色光LR、緑色光LG、青色光LBの三原色の光を含む照明光WLが射出される。本実施形態では、照明光WLは白色光である。なお、本明細書において、赤色光LRとは590nm以上700nm以下のピーク波長を有する可視青色光を示し、緑色光LGとは500nm以上590nm以下のピーク波長を有する可視緑色光を示し、青色光LBとは400nm以上500nm以下のピーク波長を有する可視青色光を示す。   The illumination light WL including at least the three primary colors of red light LR, green light LG, and blue light LB is emitted from the illumination light generation optical system 11A. In the present embodiment, the illumination light WL is white light. In this specification, red light LR indicates visible blue light having a peak wavelength of 590 nm to 700 nm, green light LG indicates visible green light having a peak wavelength of 500 nm to 590 nm, and blue light LB. Means visible blue light having a peak wavelength of 400 nm to 500 nm.

図2は、照明光生成光学系11Aの構成を示す概略図である。図2に示すように、照明光生成光学系11Aは、発光素子20と、ピックアップレンズ21と、インテグレーター光学系31と、偏光変換素子33と、位相差板35と、重畳レンズ43とを備える。発光素子20及びピックアップレンズ21は、光源光学系41Aを構成する。インテグレーター光学系31と、偏光変換素子33及び位相差板35は、光源光学系41Aから射出された光を分割してそれぞれの偏光方向を所望の方向に変換し、偏光変換後の複数の光を重畳する重畳光学系42を構成する。   FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of the illumination light generation optical system 11A. As shown in FIG. 2, the illumination light generation optical system 11 </ b> A includes a light emitting element 20, a pickup lens 21, an integrator optical system 31, a polarization conversion element 33, a phase difference plate 35, and a superimposing lens 43. The light emitting element 20 and the pickup lens 21 constitute a light source optical system 41A. The integrator optical system 31, the polarization conversion element 33, and the phase difference plate 35 divide the light emitted from the light source optical system 41A to convert each polarization direction into a desired direction, and convert the plurality of lights after polarization conversion. A superimposing optical system 42 for superimposing is configured.

本実施形態の発光素子20は、1つの発光素子20Aで構成され、発光素子20Aは赤色光LR、緑色光LG、青色光LBの三原色の光を含む白色光LWを発する。発光素子20Aは、例えば白色LEDである。図3は、発光素子20Aの模式図である。図3に示すように、発光素子20Aは、長手方向D1を有する発光面20eを備える。前述の発光面20eを有する発光素子20Aから発せられた白色光(発光素子から発せられた光)LWは、光軸Xに直交する面(発光素子から発せられた光の進行方向に直交する面)において長手方向D1を有する照射領域を形成する。白色光LWは、ピックアップレンズ21の両凸レンズ21a,21bによってコリメートされ、平行光線となる。平行光線になった光は、インテグレーター光学系31に入射する。   The light emitting element 20 of the present embodiment is configured by one light emitting element 20A, and the light emitting element 20A emits white light LW including light of three primary colors of red light LR, green light LG, and blue light LB. The light emitting element 20A is, for example, a white LED. FIG. 3 is a schematic diagram of the light emitting element 20A. As shown in FIG. 3, the light emitting element 20A includes a light emitting surface 20e having a longitudinal direction D1. White light (light emitted from the light emitting element) LW emitted from the light emitting element 20A having the light emitting surface 20e described above is a surface orthogonal to the optical axis X (surface orthogonal to the traveling direction of the light emitted from the light emitting element). ), An irradiation region having a longitudinal direction D1 is formed. The white light LW is collimated by the biconvex lenses 21a and 21b of the pickup lens 21 to become parallel rays. The light that has become parallel rays enters the integrator optical system 31.

インテグレーター光学系31は、第1のレンズアレイ31a及び第2のレンズアレイ(レンズアレイ)31bから構成されている。図4は、第1のレンズアレイ31a及び第2のレンズアレイ31bの斜視図である。図4に示すように、第1のレンズアレイ31a及び第2のレンズアレイ31bは、それぞれ複数のマイクロレンズ(レンズ)Mが平行光線の光軸Xに直交する面内でアレイ状に配列されたものからなる。複数のマイクロレンズMは互いに同じ向きの長手方向DMを有する。   The integrator optical system 31 includes a first lens array 31a and a second lens array (lens array) 31b. FIG. 4 is a perspective view of the first lens array 31a and the second lens array 31b. As shown in FIG. 4, in each of the first lens array 31a and the second lens array 31b, a plurality of microlenses (lenses) M are arranged in an array within a plane orthogonal to the optical axis X of parallel rays. Consists of things. The plurality of microlenses M have a longitudinal direction DM in the same direction.

図5に示すように、マイクロレンズMは矩形状に形成され、縦幅(レンズの長手方向に直交する方向のレンズの幅)A及び横幅(レンズの長手方向に平行する方向のレンズの幅)Bを有する。本実施形態では、発光素子20Aの発光面20eの長手方向D1がマイクロレンズMの長手方向DMに対して(−A/B)の傾きを持つように、発光素子20が配置されている。すなわち、マイクロレンズMの短辺に沿う方向(レンズの外形に沿う方向)DA及び長辺に沿う方向(レンズの外形に沿う方向)DBと発光面20eの長手方向D1とは、互いに直交している。   As shown in FIG. 5, the microlens M is formed in a rectangular shape, and has a vertical width (a lens width in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the lens) A and a lateral width (a lens width in a direction parallel to the longitudinal direction of the lens). B. In the present embodiment, the light emitting element 20 is arranged so that the longitudinal direction D1 of the light emitting surface 20e of the light emitting element 20A has an inclination of (−A / B) with respect to the longitudinal direction DM of the microlens M. That is, the direction DA along the short side of the microlens M (direction along the outer shape of the lens) DA and the direction along the long side (direction along the outer shape of the lens) DB and the longitudinal direction D1 of the light emitting surface 20e are orthogonal to each other. Yes.

インテグレーター光学系31に入射した白色光LWは、第1のレンズアレイ31aによってマイクロレンズMの配置と個数に合わせて、複数のスポットアレイに分割される。第1のレンズアレイ31aから射出された複数のスポットアレイ状の白色光LWは、第2のレンズアレイ31bに照射される。図5は、第2のレンズアレイ31bに照射される白色光WLの照射領域を示す模式図である。前述のように、発光面20eの長手方向D1がマイクロレンズMの長手方向DMに対して(−A/B)の傾きを持つように発光素子20Aが配置されているので、図5に示すように、複数のスポットアレイ状の白色光LWの照射領域(すなわち、発光素子20Aの光源像)はマイクロレンズMの長手方向DMに対して(−A/B)の傾きを持つように形成される。すなわち、スポットアレイ状の白色光LWの照射領域は、長手方向がマイクロレンズMの対角線上に重なるように形成される。このような構成では、長手方向を有するスポットアレイ状の白色光LWが、マイクロレンズMによって欠損することなく、かつマイクロレンズMの面積を最大限活かして、第2のレンズアレイ31bに入射する。第2のレンズアレイ31bに入射したスポットアレイ状の白色光LWは、第2のレンズアレイ31bによってコリメートされ、偏光変換素子32に照射される。   The white light LW incident on the integrator optical system 31 is divided into a plurality of spot arrays by the first lens array 31a in accordance with the arrangement and the number of microlenses M. The plurality of spot array-shaped white lights LW emitted from the first lens array 31a are applied to the second lens array 31b. FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an irradiation area of the white light WL irradiated to the second lens array 31b. As described above, since the light emitting element 20A is arranged so that the longitudinal direction D1 of the light emitting surface 20e has an inclination of (−A / B) with respect to the longitudinal direction DM of the microlens M, as shown in FIG. In addition, a plurality of spot array-shaped white light LW irradiation regions (that is, light source images of the light emitting elements 20A) are formed to have an inclination of (−A / B) with respect to the longitudinal direction DM of the microlens M. . That is, the irradiation area of the spot-array-shaped white light LW is formed so that the longitudinal direction overlaps the diagonal line of the microlens M. In such a configuration, the spot array-shaped white light LW having the longitudinal direction is incident on the second lens array 31b without being lost by the microlens M and making the most of the area of the microlens M. The spot array-shaped white light LW incident on the second lens array 31 b is collimated by the second lens array 31 b and is irradiated to the polarization conversion element 32.

図6は、本実施形態の偏光変換素子33Aの斜視図および偏光変換素子33Aに照射されるスポット状の白色光LWの照射領域を示す図である。図6に示すように、偏光変換素子32は、長手方向DPを有する複数の偏光プリズムPPと複数の遮光部Nとを有する。偏光プリズムPPと遮光部Nとは、互いに平行し、上下方向において交互に配置されている。偏光変換素子33Aは、偏光プリズムPPの長手方向DPが第1のレンズアレイ31a及び第2のレンズアレイ31bのマイクロレンズMの長手方向DMに対して(−A/B)の傾きを持つように、配置されている。すなわち、発光素子20Aから発せられた白色光LWが第2のレンズアレイ31bを通過することで形成される複数の光源像のうち少なくとも2つ以上の光源像は長手方向DPに沿う仮想線上かつ直線状に並んでおり、全ての光源像が前記仮想線上かつ直線状に並ぶことが好ましい。また、マイクロレンズMの短辺に沿う方向DA及び長辺に沿う方向DBと偏光プリズムPPの長手方向DPとは、互いに交差している。偏光変換素子33Aから射出されたスポットアレイ状の白色光LWは、P偏光またはS偏光に揃えられる。   FIG. 6 is a perspective view of the polarization conversion element 33A of the present embodiment and a diagram showing an irradiation area of the spot-like white light LW irradiated to the polarization conversion element 33A. As shown in FIG. 6, the polarization conversion element 32 includes a plurality of polarizing prisms PP having a longitudinal direction DP and a plurality of light shielding portions N. The polarizing prism PP and the light shielding part N are parallel to each other and are alternately arranged in the vertical direction. In the polarization conversion element 33A, the longitudinal direction DP of the polarizing prism PP has an inclination (−A / B) with respect to the longitudinal direction DM of the microlenses M of the first lens array 31a and the second lens array 31b. Have been placed. That is, at least two light source images among the plurality of light source images formed by the white light LW emitted from the light emitting element 20A passing through the second lens array 31b are on a virtual line and a straight line along the longitudinal direction DP. It is preferable that all light source images are arranged in a straight line on the virtual line. Further, the direction DA along the short side of the microlens M, the direction DB along the long side, and the longitudinal direction DP of the polarizing prism PP intersect each other. The spot array-shaped white light LW emitted from the polarization conversion element 33A is aligned with P-polarized light or S-polarized light.

位相差板35は、偏光変換素子33Aから射出された白色光LWに対して所定の位相差を付与する。第1実施形態では、所定の位相差は、白色光LWに含まれる各色に対応する半波長分、すなわちπである。位相差板35の速軸は、偏光プリズムPPの長手方向DPに対して(π/4)+arccos(A/2B)[rad.]の角度をなすように配置されている。位相差板35を通ったスポット状の白色光LWは、P偏光またはS偏光のうち偏光変換素子33Aから射出された直後とは異なる偏光に揃えられる。   The phase difference plate 35 gives a predetermined phase difference to the white light LW emitted from the polarization conversion element 33A. In the first embodiment, the predetermined phase difference is a half wavelength corresponding to each color included in the white light LW, that is, π. The fast axis of the retardation plate 35 is (π / 4) + arcos (A / 2B) [rad. ] Are arranged at an angle. The spot-like white light LW that has passed through the phase difference plate 35 is aligned with polarized light different from that immediately after being emitted from the polarization conversion element 33A among P-polarized light and S-polarized light.

位相差板35から射出された白色光LWは、重畳レンズ43に入射する。重畳レンズ43はインテグレーター光学系31と協同し、被照明領域における白色光LWの照度分布を均一化する。重畳レンズ43から射出された白色光LWは、赤色光LR、緑色光LG、青色光LBの三原色の光を含む照明光WLとして、図1に示す色分離光学系3に入射する。このようにして、照明光生成光学系11Aは照明光WLを射出する。   White light LW emitted from the phase difference plate 35 enters the superimposing lens 43. The superimposing lens 43 cooperates with the integrator optical system 31 to uniformize the illuminance distribution of the white light LW in the illuminated area. The white light LW emitted from the superimposing lens 43 enters the color separation optical system 3 shown in FIG. 1 as illumination light WL including light of the three primary colors of red light LR, green light LG, and blue light LB. In this way, the illumination light generation optical system 11A emits the illumination light WL.

図1に示すように、色分離光学系3は、照明光WLを赤色光LRと、緑色光LGと、青色光LBとに分離する。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、フィールドレンズ9及び第3の全反射ミラー8cとを備える。第1のダイクロイックミラー7aは、照明装置14Aからの照明光WLを青色光LBと、青色以外の色の光(すなわち、緑色光LG及び赤色光LR)とに分離する。第1のダイクロイックミラー7aは、青色光LBを透過するとともに、分離された緑色光LG及び赤色光LRを反射させる。第2のダイクロイックミラー7bは、緑色光LGを反射するとともに赤色光LRを透過させる。   As shown in FIG. 1, the color separation optical system 3 separates the illumination light WL into a red light LR, a green light LG, and a blue light LB. 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 field lens 9 and a third total reflection mirror 8c. Is provided. The first dichroic mirror 7a separates the illumination light WL from the illumination device 14A into blue light LB and light of a color other than blue (that is, green light LG and red light LR). The first dichroic mirror 7a transmits the blue light LB and reflects the separated green light LG and red light LR. The second dichroic mirror 7b reflects the green light LG and transmits the red light LR.

第1の全反射ミラー8aは、青色光LBを光変調装置4Bに向けて反射する。第2の全反射ミラー8b及び第3の全反射ミラー8cは、赤色光LRを光変調装置4Rに導く。緑色光LG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 reflects the blue light LB toward the light modulation device 4B. The second total reflection mirror 8b and the third total reflection mirror 8c guide the red light LR to the light modulation device 4R. The green light LG is reflected from the second dichroic mirror 7b toward the light modulation device 4G.

光変調装置4Bは、青色光LBを画像情報に応じて変調し、青色の画像光を形成する。光変調装置4Gは、緑色光LGを画像情報に応じて変調し、緑色の画像光を形成する。光変調装置4Rは、赤色光LRを画像情報に応じて変調し、赤色の画像光を形成する。すなわち、光変調装置4B,4G,4Rは、照明光生成光学系11Aの発光素子20Aから発せられて偏光変換素子33Aを通過した光を変調する。光変調装置4B,4G,4Rには、例えば透過型の液晶パネルが用いられる。   The light modulation device 4B modulates the blue light LB according to the image information to form blue image light. The light modulation device 4G modulates the green light LG according to image information to form green image light. The light modulation device 4R modulates the red light LR in accordance with the image information to form red image light. That is, the light modulation devices 4B, 4G, and 4R modulate light emitted from the light emitting element 20A of the illumination light generating optical system 11A and passing through the polarization conversion element 33A. For the light modulation devices 4B, 4G, and 4R, for example, transmissive liquid crystal panels are used.

光変調装置4B,4G,4Rの入射側には、フィールドレンズ10B,10G,10R及び偏光板12B,12G,12Rが配置される。偏光板12B,12G,12Rの射出側、すなわち偏光板12B,12G,12Rのそれぞれと合成光学装置5との間には、それぞれ偏光板16B,16G,16Rが配置される。なお、偏光板12B,12G,12R及び偏光板16B,16G,16Rは、各色の光LB,LG,LRの偏光を適宜変更・調整するためのものであり、それぞれが2枚以上の偏光板で構成されていてもよく、半波長板をさらに備えてもよい。   Field lenses 10B, 10G, and 10R and polarizing plates 12B, 12G, and 12R are disposed on the incident side of the light modulation devices 4B, 4G, and 4R. Polarizers 16B, 16G, and 16R are disposed on the exit side of the polarizers 12B, 12G, and 12R, that is, between the polarizers 12B, 12G, and 12R and the combining optical device 5, respectively. The polarizing plates 12B, 12G, and 12R and the polarizing plates 16B, 16G, and 16R are for appropriately changing and adjusting the polarizations of the light beams LB, LG, and LR of each color, and each of them is composed of two or more polarizing plates. It may be configured and may further include a half-wave plate.

合成光学装置5には、光変調装置4B,4G,4Rによって形成された青色、緑色、赤色の各画像光が入射する。合成光学装置5は、青色、緑色、赤色の各画像光を合成し、合成された画像光を投写光学系6に向けて射出する。合成光学装置5には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられる。   Blue, green, and red image lights formed by the light modulation devices 4B, 4G, and 4R are incident on the combining optical device 5. The combining optical device 5 combines the blue, green, and red image lights and emits the combined image light toward the projection optical system 6. For example, a cross dichroic prism is used for the combining optical device 5.

投写光学系6は、合成光学装置5により合成された画像光をスクリーンに向けて拡大させつつ投射する。スクリーン上には、拡大されたカラー映像が表示される。投写光学系6には、例えば、鏡筒と、鏡筒内に配置される複数のレンズとによって構成される組レンズが用いられる。   The projection optical system 6 projects the image light combined by the combining optical device 5 while enlarging it toward the screen. An enlarged color image is displayed on the screen. For the projection optical system 6, for example, a combined lens including a lens barrel and a plurality of lenses disposed in the lens barrel is used.

以上説明した第1実施形態に係る照明装置14Aによれば、以下の効果を奏する。
第1実施形態の照明装置14Aは、発光面20eが長手方向D1を有する発光素子20Aと、長手方向DPを有する複数の偏光プリズムPPを有する偏光変換素子33Aと、光軸Xにおいて発光素子20Aと偏光変換素子33Aとの間に設けられ、かつ複数の矩形状のマイクロレンズMを有するレンズアレイ31bと、発光素子20Aから発せられて偏光変換素子33を通過した光を変調する光変調装置4B,4G,4Rと、を備える。第1実施形態の照明装置14Aでは、マイクロレンズMの外形に沿う方向DA,DBと発光面20eの長手方向D1とは互いに交差しており、方向DA,DBと偏光プリズムPPの長手方向DPとは互いに交差している。具体的には、第1実施形態の照明装置14Aでは、複数のマイクロレンズMは互いに同じ向きの長手方向DMを有し、発光面20eの長手方向D1はマイクロレンズMの長手方向DMに対し、−(マイクロレンズMの縦幅A/マイクロレンズMの横幅B)の傾きを有する。
According to 14 A of illuminating devices which concern on 1st Embodiment demonstrated above, there exist the following effects.
The illumination device 14A of the first embodiment includes a light emitting element 20A having a light emitting surface 20e having a longitudinal direction D1, a polarization conversion element 33A having a plurality of polarizing prisms PP having a longitudinal direction DP, and the light emitting element 20A on the optical axis X. A lens array 31b provided between the polarization conversion element 33A and having a plurality of rectangular microlenses M; and a light modulation device 4B that modulates light emitted from the light emitting element 20A and passed through the polarization conversion element 33; 4G, 4R. In the illuminating device 14A of the first embodiment, the directions DA and DB along the outer shape of the microlens M and the longitudinal direction D1 of the light emitting surface 20e intersect each other, and the directions DA and DB and the longitudinal direction DP of the polarizing prism PP Cross each other. Specifically, in the illumination device 14A of the first embodiment, the plurality of microlenses M have the same longitudinal direction DM, and the light emitting surface 20e has a longitudinal direction D1 with respect to the longitudinal direction DM of the microlens M. -It has an inclination of (vertical width A of microlens M / horizontal width B of microlens M).

第1実施形態の照明装置14Aによれば、発光面20eが長手方向M1を有する白色LEDなどの固体光源に対して、長手方向M1と長手方向DPを揃えることで、発光素子20Aからの白色光LWのスポットを遮光部Nで欠損させることなく、偏光プリズムPPを通過させ、偏光変換素子33Aでの光損失を低減できる。また、偏光変換素子33A上にできる照射領域(すなわち、光源像)が直線状に並ぶため、偏光変換素子33Aにおける光線透過率を向上させることができる。これらのことによって、照明装置14Aにおける発光素子20Aから発せられた白色光LWの利用効率を向上させるとともに、照明装置14Aの小型化を図ることができる。   According to the illuminating device 14A of the first embodiment, white light from the light emitting element 20A is obtained by aligning the longitudinal direction M1 and the longitudinal direction DP with respect to a solid light source such as a white LED having a light emitting surface 20e having the longitudinal direction M1. The light loss at the polarization conversion element 33A can be reduced by allowing the LW spot to pass through the polarizing prism PP without being lost at the light shielding portion N. In addition, since the irradiation regions (that is, light source images) formed on the polarization conversion element 33A are arranged in a straight line, the light transmittance in the polarization conversion element 33A can be improved. As a result, the utilization efficiency of the white light LW emitted from the light emitting element 20A in the illumination device 14A can be improved, and the illumination device 14A can be downsized.

第1実施形態のプロジェクター1は、上述した第1実施形態の照明装置14Aと、合成光学装置5と、投写光学系6とを備える。照明装置14Aを備えることによって、第1実施形態のプロジェクター1においても、発光素子20から発せられた白色光LWの利用効率を向上させるとともに、小型化を図ることができる。特に、偏光変換素子33Aでの光損失を抑えた照明装置を用いることによって、高輝度なプロジェクターを得ることができる。   The projector 1 according to the first embodiment includes the above-described illumination device 14A according to the first embodiment, the combining optical device 5, and the projection optical system 6. By providing the illuminating device 14A, also in the projector 1 of the first embodiment, the utilization efficiency of the white light LW emitted from the light emitting element 20 can be improved and the size can be reduced. In particular, a projector with high brightness can be obtained by using an illumination device that suppresses light loss in the polarization conversion element 33A.

なお、光軸Xに直交する面内での対称性から、発光面20eの長手方向D1はマイクロレンズMの長手方向DMに対し、+(A/B)の傾きを有してもよい。その場合、偏光変換素子33Aは、偏光プリズムPPの長手方向DPが第1のレンズアレイ31a及び第2のレンズアレイ31bのマイクロレンズMの長手方向DMに対して+(A/B)の傾きを持つように、配置される。   Note that the longitudinal direction D1 of the light emitting surface 20e may have an inclination of + (A / B) with respect to the longitudinal direction DM of the microlens M because of symmetry in a plane orthogonal to the optical axis X. In that case, in the polarization conversion element 33A, the longitudinal direction DP of the polarizing prism PP has an inclination of + (A / B) with respect to the longitudinal direction DM of the microlenses M of the first lens array 31a and the second lens array 31b. Arranged to have.

(第1実施形態の変形例)
次いで、第1実施形態に係る照明装置14A及びプロジェクター1の変形例について説明する。なお、本変形例以降の実施形態及びその変形例の説明で使用する図面において、第1実施形態と共通する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
(Modification of the first embodiment)
Next, modified examples of the illumination device 14A and the projector 1 according to the first embodiment will be described. Note that, in the drawings used in the following embodiments and the description of the modifications, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.

図7は、第1実施形態で説明した照明光生成光学系11Aの光源光学系41Aの変形例である光源光学系41Bの構成を示す概略図である。第1実施形態に係る照明装置14A及びプロジェクター1の変形例は、照明光生成光学系11Aの光源光学系41Aを光源光学系41Bに置き換えたものである。   FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a configuration of a light source optical system 41B that is a modification of the light source optical system 41A of the illumination light generation optical system 11A described in the first embodiment. In the modification of the illumination device 14A and the projector 1 according to the first embodiment, the light source optical system 41A of the illumination light generation optical system 11A is replaced with a light source optical system 41B.

図7に示すように、光源光学系41Bは、発光素子20と、偏光分離ミラー24と、ピックアップレンズ21,22と、反射拡散板25と、位相差板26とを備える。   As shown in FIG. 7, the light source optical system 41 </ b> B includes a light emitting element 20, a polarization separation mirror 24, pickup lenses 21 and 22, a reflection diffusion plate 25, and a phase difference plate 26.

本変形例の発光素子20は、2つの発光素子20B,20Cと、ビーム整形素子23で構成される。発光素子20Bは、青色光LBを発する青色レーザー光源である。発光素子20Bから射出されてビーム整形素子23に入射する前の青色光LBは長手方向を略有しておらず、光軸Xに直交する面での青色光LBの照射領域は略真円である。発光素子20Cは、青色光LBによって励起され、緑色光LG及び赤色光LRを含む黄色光LYの蛍光を発する黄色蛍光体である。ビーム整形素子23は、発光素子20Bから発せられた略真円状の青色光LBを、長手方向D1を有する楕円形状または長方形状の青色光LBに整形し、偏光分離ミラー24に向けて射出する。ビーム整形素子23において青色光LBの整形に寄与する射出面は、第1実施形態で説明した発光面20eとして機能する。   The light emitting element 20 of the present modification is composed of two light emitting elements 20B and 20C and a beam shaping element 23. The light emitting element 20B is a blue laser light source that emits blue light LB. The blue light LB emitted from the light emitting element 20B and before entering the beam shaping element 23 has substantially no longitudinal direction, and the irradiation area of the blue light LB on the plane orthogonal to the optical axis X is substantially a perfect circle. is there. The light emitting element 20C is a yellow phosphor that is excited by the blue light LB and emits fluorescence of the yellow light LY including the green light LG and the red light LR. The beam shaping element 23 shapes the substantially circular blue light LB emitted from the light emitting element 20 </ b> B into an elliptical or rectangular blue light LB having the longitudinal direction D <b> 1 and emits it toward the polarization separation mirror 24. . The exit surface that contributes to the shaping of the blue light LB in the beam shaping element 23 functions as the light emitting surface 20e described in the first embodiment.

偏光分離ミラー24は、S偏光の青色光LB(S)のみを反射させるとともに、P偏光の青色光LB及びS偏光及びP偏光の黄色光LYを透過させる。偏光分離ミラー24には、例えば偏光ダイクロイックミラーが用いられる。偏光分離ミラー24によって反射された青色光LB(S)は、ピックアップレンズ21を透過し、発光素子20Cに入射する。   The polarization separation mirror 24 reflects only the S-polarized blue light LB (S) and transmits the P-polarized blue light LB, the S-polarized light, and the P-polarized yellow light LY. For the polarization separation mirror 24, for example, a polarization dichroic mirror is used. The blue light LB (S) reflected by the polarization separation mirror 24 passes through the pickup lens 21 and enters the light emitting element 20C.

図8は、黄色蛍光体である発光素子20CにS偏光の青色光LB(S)が照射され、黄色光LYとしての蛍光が生成される様子を示す概略図である。図8に示すように、発光素子20Cに入射した青色光LB(S)は、黄色蛍光体を励起し、黄色蛍光体から黄色光LYが射出される。このとき、黄色蛍光体に入射する青色光LB(S)は、長手方向D1を有する。そのため、黄色蛍光体である発光素子20Cから発せられる黄色光LYも長手方向D1を有する。図7に示すように、発光素子20Cから発せられた黄色光LYは、ピックアップレンズ21を通り、偏光分離ミラー24を透過する。   FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a state in which S-polarized blue light LB (S) is irradiated on the light-emitting element 20C that is a yellow phosphor, and fluorescence as yellow light LY is generated. As shown in FIG. 8, the blue light LB (S) incident on the light emitting element 20C excites the yellow phosphor, and the yellow light LY is emitted from the yellow phosphor. At this time, the blue light LB (S) incident on the yellow phosphor has a longitudinal direction D1. Therefore, the yellow light LY emitted from the light emitting element 20C which is a yellow phosphor also has the longitudinal direction D1. As shown in FIG. 7, the yellow light LY emitted from the light emitting element 20 </ b> C passes through the pickup lens 21 and passes through the polarization separation mirror 24.

一方、ビーム整形素子23から射出された青色光LBのうち、P偏光の青色光LB(P)も青色光LB(S)と同様に長手方向D1を有しているが、偏光分離ミラー24を透過する。位相差板26は、青色光LBに対して所定の位相差を付与する。本変形例では、所定の位相差は、青色光LBの1/4波長分、すなわち(π/2)である。反射拡散板25は、入射した青色光LBを拡散させつつ、反射させる。偏光分離ミラー24を透過した青色光LB(P)は、位相差板26と、両凸レンズ22a,22bからなるピックアップレンズ22とを通り、反射拡散板25に入射する。反射拡散板25によって反射された青色光LBは、再びピックアップレンズ22と位相差板26とを通り、青色光LB(S)に変換され、偏光分離ミラー24に入射する。位相差板26によってS偏光に変換された青色光LB(S)は、偏光分離ミラー24によって反射され、前述のように偏光分離ミラー24を透過した黄色光Yとともに、図2に示す第1実施形態の重畳光学系42に入射する。   On the other hand, among the blue light LB emitted from the beam shaping element 23, the P-polarized blue light LB (P) also has the longitudinal direction D1 like the blue light LB (S). To Penetrate. The phase difference plate 26 gives a predetermined phase difference to the blue light LB. In this modification, the predetermined phase difference is a quarter wavelength of the blue light LB, that is, (π / 2). The reflection diffusion plate 25 reflects the incident blue light LB while diffusing it. The blue light LB (P) transmitted through the polarization separation mirror 24 passes through the phase difference plate 26 and the pickup lens 22 composed of the biconvex lenses 22a and 22b, and enters the reflection diffusion plate 25. The blue light LB reflected by the reflection diffusion plate 25 passes through the pickup lens 22 and the phase difference plate 26 again, is converted into blue light LB (S), and enters the polarization separation mirror 24. The blue light LB (S) converted into S-polarized light by the phase difference plate 26 is reflected by the polarization separation mirror 24 and together with the yellow light Y transmitted through the polarization separation mirror 24 as described above, the first embodiment shown in FIG. It enters the superimposing optical system 42 of the form.

重畳光学系42、色分離光学系3、光変調装置4B,4G,4R、合成光学装置5及び投写光学系6における青色光LB(S)と黄色光LYのふるまい、動作は、第1実施形態と同様であり、白色光LWを青色光LB(S)と黄色光LYの組み合わせと置き換えればよい。   The behavior and operation of the blue light LB (S) and the yellow light LY in the superimposing optical system 42, the color separation optical system 3, the light modulation devices 4B, 4G, and 4R, the combining optical device 5, and the projection optical system 6 are described in the first embodiment. The white light LW may be replaced with a combination of the blue light LB (S) and the yellow light LY.

以上説明した第1実施形態の変形例の照明装置によれば、長手方向D1を有する照射分布の青色光LBを発する発光素子20Aおよびビーム整形素子23と、偏光変換素子33と、レンズアレイ31bと、光変調装置4B,4G,4Rとを備える。本変形例の照明装置では、第1実施形態に係る照明装置14Aと同様に、マイクロレンズMの外形に沿う方向DA,DBと発光面20eの長手方向D1とを互いに交差させ、方向DA,DBと偏光プリズムPPの長手方向DPとを互いに交差させることができる。また、複数のマイクロレンズMは互いに同じ向きの長手方向DMを有し、発光面20eの長手方向D1はマイクロレンズMの長手方向DMに対し、±(マイクロレンズMの縦幅A/マイクロレンズMの横幅B)の傾きを有するように発光素子20B,20Cを配置できる。このことによって、照明装置における発光素子20B,20Cから発せられた青色光LBおよび黄色光LYの利用効率を向上させるとともに、照明装置の小型化を図ることができる。   According to the illumination device of the modified example of the first embodiment described above, the light emitting element 20A and the beam shaping element 23 that emit the blue light LB of the irradiation distribution having the longitudinal direction D1, the polarization conversion element 33, the lens array 31b, And light modulators 4B, 4G, 4R. In the illuminating device of this modification, as in the illuminating device 14A according to the first embodiment, the directions DA and DB along the outer shape of the microlens M and the longitudinal direction D1 of the light emitting surface 20e intersect each other, and the directions DA and DB And the longitudinal direction DP of the polarizing prism PP can cross each other. The plurality of microlenses M have the same longitudinal direction DM, and the longitudinal direction D1 of the light emitting surface 20e is ± (vertical width A of the microlens M / microlens M with respect to the longitudinal direction DM of the microlens M. The light emitting elements 20B and 20C can be arranged to have an inclination of the horizontal width B). Accordingly, it is possible to improve the utilization efficiency of the blue light LB and the yellow light LY emitted from the light emitting elements 20B and 20C in the lighting device, and to reduce the size of the lighting device.

また、第1実施形態の変形例のプロジェクターによれば、発光素子20Aから発せられた白色光LWの利用効率を向上させるとともに、小型化を図ることができる。   Moreover, according to the projector of the modification of 1st Embodiment, while utilizing efficiency of the white light LW emitted from 20 A of light emitting elements can be improved, size reduction can be achieved.

(第2実施形態)
次いで、本発明の第2実施形態に係る照明装置及びプロジェクターの一例について説明する。図示していないが、第2実施形態の照明装置及びプロジェクターは、第1実施形態の照明装置及びプロジェクターと同様の構成要素を備え、レンズアレイ31a,31b及び偏光変換素子33Aを次に説明するレンズアレイ31c及び偏光変換素子33Bに置き換えたものである。
(Second Embodiment)
Next, an example of an illumination device and a projector according to the second embodiment of the present invention will be described. Although not shown, the illumination device and projector according to the second embodiment include the same components as those of the illumination device and projector according to the first embodiment, and the lens arrays 31a and 31b and the polarization conversion element 33A will be described next. This is replaced with the array 31c and the polarization conversion element 33B.

ただし、第2実施形態では、第1のレンズアレイ31aおよび第2のレンズアレイ(レンズアレイ)31cにおいて互いに隣接する複数のマイクロレンズMの各列R1,R2,…,Rm(mは複数のマイクロレンズMの総列数であって、2以上の任意の自然数である。)には、光軸Xに直交する面内で、隣接する列R1,R2,…,Rmに対して所定の段差zが付けられている。図9は、第2のレンズアレイ31bに照射される白色光LWの照射領域を示す模式図である。図9に示すように、段差zは、複数のスポット状の白色光LWの照明領域が光軸Xに直交する面内で直線E上に配置されるように、すなわち一直線上に並ぶように、適宜設定されている。ここで、光軸Xに直交する面内おいて、マイクロレンズMの長手方向DMに対して発光素子20Aの発光面20eの長手方向D1がなす角度(狭角)をαとする。段差zは、tan(α)=(z/B)の関係式とαが小さいことで「tan(α)==α(左記の「==」はほぼ等しい(ニアリーイコール)を意味する)」の関係式が成り立つことから、α×Bと表される。このように第2のレンズアレイ31bに入射したスポットアレイ状の白色光LWは、第2のレンズアレイ31bによってコリメートされ、偏光変換素子33Bに照射される。   However, in the second embodiment, in each of the first lens array 31a and the second lens array (lens array) 31c, each row R1, R2,..., Rm (m is a plurality of micro lenses M) adjacent to each other. (The total number of columns of the lens M, which is an arbitrary natural number of 2 or more)), in a plane orthogonal to the optical axis X, a predetermined step z with respect to the adjacent columns R1, R2,. Is attached. FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an irradiation region of the white light LW irradiated to the second lens array 31b. As shown in FIG. 9, the steps z are arranged so that the illumination areas of the plurality of spot-like white light LW are arranged on the straight line E in a plane orthogonal to the optical axis X, that is, aligned on a straight line. It is set appropriately. Here, in the plane orthogonal to the optical axis X, an angle (narrow angle) formed by the longitudinal direction D1 of the light emitting surface 20e of the light emitting element 20A with respect to the longitudinal direction DM of the microlens M is α. The level difference z is a relational expression of tan (α) = (z / B) and α is small, so that “tan (α) == α (“ == ”on the left means almost equal (nearly equal))” Is expressed as α × B. Thus, the spot array-shaped white light LW incident on the second lens array 31b is collimated by the second lens array 31b and irradiated to the polarization conversion element 33B.

図10は、第2実施形態における偏光変換素子33Bの斜視図および偏光変換素子33Bに照射されるスポット状の白色光LWの照射領域を示す図である。図10に示すように、発光素子20Aから発せられた白色光LWが第2のレンズアレイ31bを図9に示すように通過することで形成される複数の光源像のうち少なくとも2つ以上の光源像は長手方向DPに沿う直線E(仮想線)上に並んでおり、第2実施形態では全ての光源像が直線E上に並んでいる。偏光変換素子33Bは、偏光プリズムPPの長手方向DPが第1のレンズアレイ31a及び第2のレンズアレイ31bのマイクロレンズMの長手方向DMに対して角度(狭角)αの傾きを持つように、配置されている。第1実施形態と同様に、マイクロレンズMの短辺に沿う方向DA及び長辺に沿う方向DBと偏光プリズムPPの長手方向DPとは、互いに交差している。また、偏光変換素子33Bから射出されたスポットアレイ状の白色光LWは、P偏光またはS偏光に揃えられる。   FIG. 10 is a perspective view of the polarization conversion element 33B according to the second embodiment and an irradiation area of the spot-like white light LW irradiated to the polarization conversion element 33B. As shown in FIG. 10, at least two or more light sources among a plurality of light source images formed when the white light LW emitted from the light emitting element 20A passes through the second lens array 31b as shown in FIG. The images are arranged on a straight line E (virtual line) along the longitudinal direction DP, and all light source images are arranged on the straight line E in the second embodiment. In the polarization conversion element 33B, the longitudinal direction DP of the polarizing prism PP is inclined at an angle (narrow angle) α with respect to the longitudinal direction DM of the microlenses M of the first lens array 31a and the second lens array 31b. Have been placed. As in the first embodiment, the direction DA along the short side of the microlens M, the direction DB along the long side, and the longitudinal direction DP of the polarizing prism PP intersect each other. The spot array-shaped white light LW emitted from the polarization conversion element 33B is aligned with P-polarized light or S-polarized light.

以上説明した第2実施形態に係る照明装置によれば、以下の効果を奏する。
第2実施形態の照明装置は、発光面20eが長手方向D1を有する発光素子20Aと、長手方向DPを有する複数の偏光プリズムPPを有する偏光変換素子33Aと、光軸Xにおいて発光素子20Aと偏光変換素子33Aとの間に設けられ、かつ複数の矩形状のマイクロレンズMを有するレンズアレイ31bと、発光素子20Aから発せられて偏光変換素子33を通過した光を変調する光変調装置4B,4G,4Rと、を備える。第1実施形態の照明装置14Aでは、マイクロレンズMの外形に沿う方向DA,DBと発光面20eの長手方向D1とは互いに交差しており、方向DA,DBと偏光プリズムPPの長手方向DPとは互いに交差している。このことによって、照明装置における発光素子20Aから発せられた白色光LWの利用効率を向上させるとともに、照明装置の小型化を図ることができる。
According to the illuminating device which concerns on 2nd Embodiment demonstrated above, there exist the following effects.
The illumination device according to the second embodiment includes a light emitting element 20A having a light emitting surface 20e having a longitudinal direction D1, a polarization conversion element 33A having a plurality of polarizing prisms PP having a longitudinal direction DP, and a light emitting element 20A and a polarized light on the optical axis X. A lens array 31b provided between the conversion element 33A and having a plurality of rectangular microlenses M, and light modulation devices 4B and 4G that modulate light emitted from the light emitting element 20A and passed through the polarization conversion element 33. , 4R. In the illuminating device 14A of the first embodiment, the directions DA and DB along the outer shape of the microlens M and the longitudinal direction D1 of the light emitting surface 20e intersect each other, and the directions DA and DB and the longitudinal direction DP of the polarizing prism PP Cross each other. As a result, the utilization efficiency of the white light LW emitted from the light emitting element 20A in the lighting device can be improved, and the size of the lighting device can be reduced.

具体的には、第2実施形態の照明装置では、複数のマイクロレンズMは互いに同じ向きの長手方向DMを有し、光軸Xに直交する面において、発光面20eの長手方向D1はマイクロレンズMの長手方向DMに対し、所定の角度αを以って傾いている。また、光軸Xに直交する面において、複数のマイクロレンズMの列R1,R2,…,Rmには、隣接する列R1,R2,…,Rmに対して所定の段差zが付けられ、段差zは(角度α×マイクロレンズMの横幅B)で表される。第2実施形態の照明装置によれば、発光面20eが長手方向M1を有する白色LEDなどの固体光源に対して、長手方向M1と長手方向DPを揃えることで、発光素子20Aからの白色光LWのスポットを偏光変換素子33Bの遮光部Nで欠損させることなく、偏光プリズムPPを通過させ、偏光変換素子33Bでの光損失を低減できる。また、偏光変換素子33B上にできる照射領域(すなわち、光源像)が図9に例示する直線E上に並ぶため、偏光変換素子33Bにおける光線透過率を向上させることができる。   Specifically, in the illumination device of the second embodiment, the plurality of microlenses M have longitudinal directions DM in the same direction, and the longitudinal direction D1 of the light emitting surface 20e is a microlens in a plane orthogonal to the optical axis X. It is inclined at a predetermined angle α with respect to the longitudinal direction DM of M. In addition, on the plane orthogonal to the optical axis X, the rows R1, R2,..., Rm of the plurality of microlenses M are provided with a predetermined step z with respect to the adjacent rows R1, R2,. z is expressed by (angle α × width B of the microlens M). According to the illumination device of the second embodiment, the white light LW from the light emitting element 20A is obtained by aligning the longitudinal direction M1 and the longitudinal direction DP with respect to a solid-state light source such as a white LED whose light emitting surface 20e has the longitudinal direction M1. The light loss at the polarization conversion element 33B can be reduced by passing the polarization prism PP without causing the light spot to be lost at the light shielding portion N of the polarization conversion element 33B. Further, since the irradiation areas (that is, light source images) formed on the polarization conversion element 33B are arranged on the straight line E illustrated in FIG. 9, the light transmittance in the polarization conversion element 33B can be improved.

また、第2実施形態のプロジェクターによれば、偏光変換素子33Bでの光損失を抑えた照明装置を用いることによって、高輝度化を図ることができる。   Further, according to the projector of the second embodiment, it is possible to increase the brightness by using the illumination device that suppresses the light loss in the polarization conversion element 33B.

(第2実施形態の変形例)
第2実施形態についても、第1実施形態に係る照明装置14A及びプロジェクター1の変形例と同様の変形例が挙げられる。すなわち、第2実施形態に係る照明装置及びプロジェクターの変形例は、照明光生成光学系11Aの光源光学系41Aを光源光学系41Bに置き換えたものである。このような変形例によっても、第2実施形態と同様の作用効果が得られる。
(Modification of the second embodiment)
Also in the second embodiment, a modification similar to the modification of the illumination device 14 </ b> A and the projector 1 according to the first embodiment can be given. That is, the modification of the illumination device and the projector according to the second embodiment is obtained by replacing the light source optical system 41A of the illumination light generation optical system 11A with the light source optical system 41B. Also by such a modification, the same effect as 2nd Embodiment is acquired.

(第3実施形態)
次いで、本発明の第3実施形態に係る照明装置及びプロジェクターの一例について説明する。図示していないが、第3実施形態の照明装置及びプロジェクターは、第1実施形態の照明装置及びプロジェクターと同様の構成要素を備える。
(Third embodiment)
Next, an example of a lighting device and a projector according to a third embodiment of the present invention will be described. Although not shown, the illumination device and projector of the third embodiment include the same components as the illumination device and projector of the first embodiment.

図11は、第3実施形態における第2のレンズアレイ31bに照射される白色光LWの照射領域を示す模式図である。図11に示すように、第3実施形態では、光軸Xに直交する面内において、発光面20eの長手方向D1は、マイクロレンズMの長手方向DMに直交する方向DAにおいて長手方向DMに対して所定の角度αをなして傾斜し、かつ所定の偏心量βをもってずれている。所定の偏心量βは、(角度α×マイクロレンズMの横幅B)で表され、白色光LWの中心CLとマイクロレンズMの中心CMとの距離と対応する。このような構成によっても、発光素子20Aから発せられた白色光LWが第2のレンズアレイ31bを図11に示すように通過することで形成される複数の光源像のうち少なくとも2つ以上の光源像は長手方向DPに沿う直線E(仮想線)上に並んでおり、第3実施形態でも全ての光源像が直線E上に並んでいる。   FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an irradiation region of the white light LW irradiated to the second lens array 31b in the third embodiment. As shown in FIG. 11, in the third embodiment, in the plane orthogonal to the optical axis X, the longitudinal direction D1 of the light emitting surface 20e is relative to the longitudinal direction DM in the direction DA orthogonal to the longitudinal direction DM of the microlens M. Are inclined at a predetermined angle α and deviated with a predetermined eccentricity β. The predetermined amount of eccentricity β is expressed by (angle α × width B of the microlens M), and corresponds to the distance between the center CL of the white light LW and the center CM of the microlens M. Even with such a configuration, at least two light sources among a plurality of light source images formed when the white light LW emitted from the light emitting element 20A passes through the second lens array 31b as shown in FIG. The images are arranged on a straight line E (virtual line) along the longitudinal direction DP, and all light source images are arranged on the straight line E in the third embodiment.

以上説明した第3実施形態に係る照明装置によれば、以下の効果を奏する。
第3実施形態の照明装置は、第1実施形態の照明装置14Aと同様の構成要素を備えるので、照明装置における発光素子20Aから発せられた白色光LWの利用効率を向上させるとともに、照明装置の小型化を図ることができる。
According to the illuminating device which concerns on 3rd Embodiment demonstrated above, there exist the following effects.
Since the illumination device of the third embodiment includes the same components as the illumination device 14A of the first embodiment, the utilization efficiency of the white light LW emitted from the light emitting element 20A in the illumination device is improved, and the illumination device Miniaturization can be achieved.

具体的には、第3実施形態の照明装置では、複数のマイクロレンズMは互いに同じ向きの長手方向DMを有し、光軸Xに直交する面において、発光面20eの長手方向D1はマイクロレンズMの長手方向DMに対し、所定の角度αをもって傾き、所定の偏心量βをもってずれている。偏心量βは(角度α×マイクロレンズMの横幅B)で表される。第3実施形態の照明装置によれば、発光面20eが長手方向M1を有する白色LEDなどの固体光源に対して、長手方向M1と長手方向DPを揃えることで、発光素子20Aからの白色光LWのスポットを偏光変換素子33Bの遮光部Nで欠損させることなく、偏光プリズムPPを通過させ、偏光変換素子33Bでの光損失を低減できる。また、偏光変換素子33B上にできる照射領域(すなわち、光源像)が図9に例示する直線E上に並ぶため、偏光変換素子33Bにおける光線透過率を向上させることができる。   Specifically, in the illumination device of the third embodiment, the plurality of microlenses M have longitudinal directions DM in the same direction, and the longitudinal direction D1 of the light emitting surface 20e is a microlens on the surface orthogonal to the optical axis X. It is inclined with respect to the longitudinal direction DM of M with a predetermined angle α and shifted with a predetermined eccentricity β. The amount of eccentricity β is expressed by (angle α × width B of the microlens M). According to the illumination device of the third embodiment, the white light LW from the light emitting element 20A is obtained by aligning the longitudinal direction M1 and the longitudinal direction DP with respect to a solid-state light source such as a white LED whose light emitting surface 20e has the longitudinal direction M1. The light loss at the polarization conversion element 33B can be reduced by passing the polarization prism PP without causing the light spot to be lost at the light shielding portion N of the polarization conversion element 33B. Further, since the irradiation areas (that is, light source images) formed on the polarization conversion element 33B are arranged on the straight line E illustrated in FIG. 9, the light transmittance in the polarization conversion element 33B can be improved.

また、第3実施形態のプロジェクターによれば、偏光変換素子33Aでの光損失を抑えた照明装置を用いることによって、高輝度化を図ることができる。   Further, according to the projector of the third embodiment, high luminance can be achieved by using an illumination device that suppresses light loss in the polarization conversion element 33A.

(第3実施形態の変形例)
第3実施形態についても、第1実施形態に係る照明装置14A及びプロジェクター1の変形例と同様の変形例が挙げられる。すなわち、第3実施形態に係る照明装置及びプロジェクターの変形例は、照明光生成光学系11Aの光源光学系41Aを光源光学系41Bに置き換えたものである。このような変形例によっても、第3実施形態と同様の作用効果が得られる。
(Modification of the third embodiment)
Also in the third embodiment, a modification similar to the modification of the illumination device 14A and the projector 1 according to the first embodiment can be given. That is, the modification of the illumination device and the projector according to the third embodiment is obtained by replacing the light source optical system 41A of the illumination light generation optical system 11A with the light source optical system 41B. Also by such a modification, the same effect as 3rd Embodiment is acquired.

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications are possible within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Deformation / change is possible.

例えば、上述の各実施形態では、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、本発明に係るプロジェクターは1つの光変調装置でカラー映像を表示するプロジェクターであってもよい。また、光変調装置として、デジタルミラーデバイスが用いられてもよい。   For example, in each of the above-described embodiments, the projector 1 including the three light modulation devices 4R, 4G, and 4B is illustrated. However, the projector according to the present invention may be a projector that displays a color image with one light modulation device. Good. A digital mirror device may be used as the light modulation device.

1…プロジェクター、4B,4G,4R…光変調素子(光変調装置)、14A…照明装置、20,20A,20B,20C…発光素子、20e…発光面、33,33A,33B…偏光変換素子、21b…第2のレンズアレイ(レンズアレイ)、D1,DM…長手方向、MA,MB…方向(レンズの外形に沿う方向)、PP…偏光プリズム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Projector, 4B, 4G, 4R ... Light modulation element (light modulation device), 14A ... Illumination device, 20, 20A, 20B, 20C ... Light emission element, 20e ... Light emission surface, 33, 33A, 33B ... Polarization conversion element, 21b ... second lens array (lens array), D1, DM ... longitudinal direction, MA, MB ... direction (direction along the outer shape of the lens), PP ... polarizing prism

Claims (5)

発光面が長手方向を有する発光素子と、
長手方向を有する複数の偏光プリズムを有する偏光変換素子と、
前記発光素子と前記偏光変換素子との間に設けられ、かつ複数の矩形状のレンズを有するレンズアレイと、
前記発光素子から発せられて前記偏光変換素子を通過した光を変調する光変調素子と、
を備え、
前記レンズの外形に沿う方向と前記発光素子の発光面の長手方向とは互いに交差しており、
前記レンズの外形に沿う方向と前記偏光変換素子の偏光プリズムの長手方向とは互いに交差していることを特徴とする照明装置。
A light emitting element having a light emitting surface having a longitudinal direction;
A polarization conversion element having a plurality of polarizing prisms having a longitudinal direction;
A lens array provided between the light emitting element and the polarization conversion element and having a plurality of rectangular lenses;
A light modulation element that modulates light emitted from the light emitting element and passed through the polarization conversion element;
With
The direction along the outer shape of the lens and the longitudinal direction of the light emitting surface of the light emitting element intersect each other,
The illumination device, wherein a direction along the outer shape of the lens and a longitudinal direction of a polarization prism of the polarization conversion element intersect each other.
複数の前記レンズは互いに同じ向きの長手方向を有し、
前記発光面の長手方向は前記レンズの長手方向に対し、前記レンズの長手方向に直交する方向の前記レンズの幅に対する前記レンズの長手方向に平行する方向の前記レンズの幅の割合に相当する傾きを有する、
請求項1に記載の照明装置。
The plurality of lenses have longitudinal directions in the same direction,
The longitudinal direction of the light emitting surface is inclined with respect to the longitudinal direction of the lens corresponding to the ratio of the width of the lens in the direction parallel to the longitudinal direction of the lens to the width of the lens in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the lens. Having
The lighting device according to claim 1.
複数の前記レンズは互いに同じ向きの長手方向を有し、
前記発光素子から発せられた光の進行方向に直交する面内において、前記レンズの長手方向に直交する方向に沿って複数の前記レンズが並ぶ列には前記レンズの長手方向に平行に隣接する列に対して所定の段差が設けられ、前記発光面の長手方向は前記レンズの長手方向に対して所定の角度を有して傾斜しており、
前記所定の段差は前記所定の角度と前記レンズの長手方向の幅との積で表される、
請求項1に記載の照明装置。
The plurality of lenses have longitudinal directions in the same direction,
In a plane perpendicular to the traveling direction of light emitted from the light emitting element, a row in which a plurality of the lenses are arranged along a direction perpendicular to the longitudinal direction of the lens is a row adjacent to the longitudinal direction of the lens. Is provided with a predetermined step, the longitudinal direction of the light emitting surface is inclined with a predetermined angle with respect to the longitudinal direction of the lens,
The predetermined step is represented by a product of the predetermined angle and a width in the longitudinal direction of the lens.
The lighting device according to claim 1.
複数の前記レンズは互いに同じ向きの長手方向を有し、
前記発光素子から発せられた光の進行方向に直交する面内において、前記発光面の長手方向は前記レンズの長手方向に直交する方向において前記レンズの長手方向に対して所定の角度を有して傾斜し、かつ所定の偏心量をもってずれており、
前記所定の偏心量は前記所定の角度と前記レンズの長手方向の幅との積で表される、
請求項1に記載の照明装置。
The plurality of lenses have longitudinal directions in the same direction,
In a plane orthogonal to the traveling direction of light emitted from the light emitting element, the longitudinal direction of the light emitting surface has a predetermined angle with respect to the longitudinal direction of the lens in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the lens. Inclined and deviated with a predetermined amount of eccentricity,
The predetermined amount of eccentricity is represented by the product of the predetermined angle and the width in the longitudinal direction of the lens.
The lighting device according to claim 1.
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の照明装置を備え、
前記光変調素子は、前記発光素子から発せられた光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成し、
前記画像光を投写する投写光学系をさらに備えることを特徴とするプロジェクター。
A lighting device according to any one of claims 1 to 4, comprising:
The light modulation element forms image light by modulating light emitted from the light emitting element according to image information;
A projector further comprising a projection optical system that projects the image light.
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