JP5170221B2 - Illumination device and image display device - Google Patents

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Description

本発明は、均一化光学素子、照明装置及び画像表示装置、特に、液晶型空間光変調装置と組み合わせて用いられる均一化光学素子及び照明装置の技術に関する。   The present invention relates to a homogenizing optical element, an illuminating device, and an image display device, and more particularly, to a technique of a homogenizing optical element and an illuminating device used in combination with a liquid crystal spatial light modulator.

画像表示装置であるプロジェクタの照明装置には、照度比を向上させるための構成として、光源からの光を略均一にするフライアイインテグレータやロッドインテグレータが用いられる。このうちロッドインテグレータは、光を内面で反射させながら伝播することにより、光源からの光を出射面で重畳させる。光源からの光を均一化して空間光変調装置へ入射させることにより、明るさムラが低減された画像を表示することが可能となる。また、光源からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置としては、例えば、液晶型空間光変調装置が用いられる。液晶型空間光変調装置は、入射光の偏光状態を変換することで変調を行う。光源からの光を液晶型空間光変調装置で変調可能な特定の振動方向の偏光光に変換することで、明るい投写像を得ることが可能になる。光源からの光を特定の振動方向の偏光光に変換するための構成と、ロッドインテグレータとを組み合わせて用いる技術としては、例えば、特許文献1に提案されるものがある。   As a configuration for improving the illuminance ratio, a fly eye integrator or a rod integrator that makes light from a light source substantially uniform is used in a projector illumination device that is an image display device. Of these, the rod integrator causes light from the light source to be superimposed on the exit surface by propagating the light while reflecting it on the inner surface. By making the light from the light source uniform and entering the spatial light modulation device, it is possible to display an image with reduced brightness unevenness. In addition, as a spatial light modulation device that modulates light from a light source according to an image signal, for example, a liquid crystal type spatial light modulation device is used. A liquid crystal spatial light modulator performs modulation by converting the polarization state of incident light. A bright projection image can be obtained by converting light from the light source into polarized light having a specific vibration direction that can be modulated by the liquid crystal spatial light modulator. For example, Patent Document 1 proposes a technique for combining a configuration for converting light from a light source into polarized light having a specific vibration direction and a rod integrator.

特開2000−131647号公報JP 2000-131647 A

特許文献1に提案される技術では、光源からの光は、偏光ビームスプリッタを用いて特定の振動方向の偏光光に変換された後ロッドインテグレータで均一化される。光源からの光は、ロッドインテグレータにおいて反射を繰り返すことにより、例えば、直線偏光から楕円偏光へ変化することが考えられる。このため、偏光ビームスプリッタにより光源からの光を特定の振動方向の偏光光に変換したとしても、ロッドインテグレータにおいて光の偏光状態が変化してしまう場合がある。ロッドインテグレータにて光の偏光状態が変化することとなると、光源からの光を高い効率で利用することが困難となることから、照明効率やコントラストが低下してしまう。また、ロッドインテグレータでの反射回数を少なくすると、光の均一化が不十分となる。このように、従来の技術では、高い照度比で、特定の振動方向の偏光光を高い効率で供給することが困難であるという問題がある。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、高い照度比で、特定の振動方向の偏光光を高い効率で供給するための均一化光学素子、照明装置、及び、その均一化光学素子や照明装置を用いることで、明るく明るさムラが低減された画像を表示することが可能な画像表示装置を提供することを目的とする。   In the technique proposed in Patent Document 1, light from a light source is converted into polarized light having a specific vibration direction using a polarization beam splitter, and then made uniform by a rod integrator. It is conceivable that the light from the light source changes from linearly polarized light to elliptically polarized light, for example, by repeatedly reflecting in the rod integrator. For this reason, even if light from the light source is converted into polarized light in a specific vibration direction by the polarization beam splitter, the polarization state of the light may change in the rod integrator. When the polarization state of light is changed by the rod integrator, it becomes difficult to use light from the light source with high efficiency, so that illumination efficiency and contrast are lowered. In addition, if the number of reflections by the rod integrator is reduced, the light becomes insufficiently uniform. Thus, the conventional technique has a problem that it is difficult to supply polarized light in a specific vibration direction with high efficiency at a high illuminance ratio. The present invention has been made in view of the above-described problems, and a uniformizing optical element, a lighting device, and the uniformizing optics for supplying polarized light in a specific vibration direction with high illuminance ratio and high efficiency. An object of the present invention is to provide an image display device capable of displaying a bright image with reduced brightness unevenness by using an element or a lighting device.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、光束の強度分布を略均一にする均一化部と、均一化部の一方の端面に設けられ、第1の振動方向の偏光光を透過し、第1の振動方向に略直交する第2の振動方向の偏光光を反射する第1の反射型偏光板と、均一化部の、第1の反射型偏光板が設けられた端面とは異なる他方の端面に設けられ、第1の振動方向の偏光光を透過し、第2の振動方向の偏光光を反射する第2の反射型偏光板と、を有することを特徴とする均一化光学素子を提供することができる。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, according to the present invention, a uniformizing portion that makes the intensity distribution of the light beam substantially uniform, and a first vibration direction provided on one end face of the uniformizing portion. Of the first reflection type polarizing plate that transmits the polarized light of the first vibration direction and reflects the polarized light of the second vibration direction substantially orthogonal to the first vibration direction, and the first reflection type polarizing plate of the uniformizing portion is provided. A second reflective polarizing plate that is provided on the other end surface different from the formed end surface, transmits polarized light in the first vibration direction, and reflects polarized light in the second vibration direction. The homogenizing optical element can be provided.

例えば、第1の反射型偏光板の側から均一化光学素子へ光を入射させると、第1の反射型偏光板は、第1の反射型偏光板へ入射した光のうち第1の振動方向の偏光光を均一化部の方向へ透過させる。その後第2の反射型偏光板へ入射した光のうち、第1の振動方向の偏光光は、第2の反射型偏光板を透過した後、均一化光学素子から出射する。第2の反射型偏光板へ入射した光のうち第2の振動方向の偏光光は、第2の反射型偏光板で反射する。第2の反射型偏光板で反射した光は、均一化部の内部をそれまでとは逆方向へ伝播し、第1の反射型偏光板へ入射する。均一化部から第1の反射型偏光板へ入射した光のうち第2の振動方向の偏光光は、第1の反射型偏光板で反射した後、再び均一化部の内部を第2の反射型偏光板の方向へ伝播する。第1の反射型偏光板から第2の反射型偏光板の方向へ進行した光のうち、第1の振動方向の偏光光は、第2の反射型偏光板を透過する。第1の反射型偏光板から第2の反射型偏光板の方向へ進行した光のうち、第2の振動方向の偏光光は、上述の循環を繰り返す。第2の振動方向の偏光光を再利用することにより、第1の振動方向の偏光光を次々と出射させることができる。   For example, when light is incident on the uniformizing optical element from the first reflective polarizing plate side, the first reflective polarizing plate causes the first vibration direction of the light incident on the first reflective polarizing plate. Is transmitted in the direction of the uniformizing section. After that, the polarized light in the first vibration direction out of the light incident on the second reflective polarizing plate is transmitted through the second reflective polarizing plate and then emitted from the uniformizing optical element. Of the light incident on the second reflective polarizing plate, the polarized light in the second vibration direction is reflected by the second reflective polarizing plate. The light reflected by the second reflective polarizing plate propagates in the opposite direction to the inside of the uniformizing portion and enters the first reflective polarizing plate. Of the light incident on the first reflective polarizing plate from the homogenizing unit, the polarized light in the second vibration direction is reflected by the first reflective polarizing plate, and then the second reflected light is reflected again inside the uniformizing unit. Propagated in the direction of the polarizing plate. Of the light traveling in the direction from the first reflective polarizing plate to the second reflective polarizing plate, the polarized light in the first vibration direction is transmitted through the second reflective polarizing plate. Of the light traveling in the direction from the first reflective polarizing plate to the second reflective polarizing plate, the polarized light in the second vibration direction repeats the above circulation. By reusing polarized light in the second vibration direction, polarized light in the first vibration direction can be emitted one after another.

均一化光学素子は、均一化部を用いることにより、入射する光束の強度分布を略均一にする。また、均一化光学素子は、第2の反射型偏光板を用いることにより、均一化部を伝播するうちに光の偏光状態が変化するような場合であっても、特定の振動方向の偏光光である第1の振動方向の偏光光のみを出射させることができる。例えば、均一化部にロッドインテグレータを用いる場合、反射の頻度が高くなるほど十分に光を均一化できる一方、光の偏光状態が変化する度合いが大きくなる。本発明は、第1の振動方向の偏光光のみを出射させる構成とすることにより、光を十分に均一にするとともに、第1の振動方向の偏光光のみを出射させることが可能である。さらに、第1の反射型偏光板を用いて第2の振動方向の偏光光を再利用することにより、第1の振動方向の偏光光を効率良く出射させることができる。これにより、高い照度比で、特定の振動方向の偏光光を高い効率で供給するための均一化光学素子を得られる。   The homogenizing optical element makes the intensity distribution of the incident light beam substantially uniform by using the homogenizing portion. Further, the homogenizing optical element uses the second reflective polarizing plate, so that even if the polarization state of the light changes while propagating through the homogenizing portion, the polarized light having a specific vibration direction is used. Only polarized light in the first vibration direction can be emitted. For example, when a rod integrator is used for the homogenizer, the higher the frequency of reflection, the more uniform the light, while the degree of change in the polarization state of the light increases. The present invention is configured to emit only polarized light in the first vibration direction, so that the light can be made sufficiently uniform and only polarized light in the first vibration direction can be emitted. Furthermore, by reusing the polarized light in the second vibration direction using the first reflective polarizing plate, the polarized light in the first vibration direction can be efficiently emitted. Thereby, a uniform optical element for supplying polarized light in a specific vibration direction with high efficiency at a high illuminance ratio can be obtained.

また、本発明の好ましい態様によれば、均一化部は、ロッドインテグレータを備えることが望ましい。ロッドインテグレータは、光を内面で反射させながら伝播することにより、光源からの光を出射面で重畳させる。ロッドインテグレータを用いることにより、入射する光束の強度分布を略均一にすることが可能である。これにより、入射する光束の強度分布を略均一にすることができる。   Moreover, according to the preferable aspect of this invention, it is desirable for a uniformization part to provide a rod integrator. The rod integrator superimposes light from the light source on the exit surface by propagating the light while reflecting it on the inner surface. By using the rod integrator, the intensity distribution of the incident light beam can be made substantially uniform. Thereby, the intensity distribution of the incident light beam can be made substantially uniform.

また、本発明の好ましい態様によれば、前記反射型偏光板から射出された光によって照明される被照射面の中心を通り、かつ該被照射面に垂直な軸を光軸としたとき、光軸に対して略直交する方向に並列させて設けられた複数のロッドインテグレータを備えることが望ましい。第1の反射型偏光板を透過した光は、複数設けられたロッドインテグレータごとに反射しながら伝播する。複数のロッドインテグレータを用いると、単独のロッドインテグレータを用いる場合よりも光が反射する頻度を増加させ、光束の強度分布を十分に均一化することが可能になる。これにより、入射する光束の強度分布をさらに均一にすることができる。
According to a preferred aspect of the present invention, when the optical axis is an axis passing through the center of the irradiated surface illuminated by the light emitted from the reflective polarizing plate and perpendicular to the irradiated surface, It is desirable to provide a plurality of rod integrators provided in parallel in a direction substantially orthogonal to the axis. The light transmitted through the first reflective polarizing plate propagates while being reflected by each of the plurality of rod integrators provided. When a plurality of rod integrators are used, the frequency of light reflection is increased compared to the case of using a single rod integrator, and the intensity distribution of the luminous flux can be made sufficiently uniform. Thereby, the intensity distribution of the incident light beam can be made more uniform.

また、本発明の好ましい態様としては、光軸に対して略直交する方向に並列させて設けられた複数のロッドインテグレータからの光束の強度分布を略均一にするロッドインテグレータを備えることが望ましい。かかる構成により、複数のロッドインテグレータからの光を全体として均一化することが可能になる。これにより、入射する光束の強度分布をさらに均一にすることができる。   Further, as a preferred aspect of the present invention, it is desirable to provide a rod integrator that substantially uniforms the intensity distribution of light beams from a plurality of rod integrators provided in parallel in a direction substantially orthogonal to the optical axis. With this configuration, the light from the plurality of rod integrators can be made uniform as a whole. Thereby, the intensity distribution of the incident light beam can be made more uniform.

さらに、本発明によれば、光を供給する光源部と、光源部からの光を第1の振動方向の偏光光に変換する偏光変換部と、偏光変換部からの光束の強度分布を略均一にする均一化光学素子と、を有し、均一化光学素子は、上記の均一化光学素子であることを特徴とする照明装置を提供することができる。上記の均一化光学素子へ第1の振動方向の偏光光を供給することにより、高い照度比で、第1の振動方向の偏光光を効率良く出射させることが可能である。これにより、高い照度比で、特定の振動方向の偏光光を高い効率で供給することが可能な照明装置を得られる。   Furthermore, according to the present invention, the light source unit that supplies light, the polarization conversion unit that converts the light from the light source unit into polarized light in the first vibration direction, and the intensity distribution of the light flux from the polarization conversion unit are substantially uniform. There is provided a lighting device characterized in that the uniformizing optical element is the uniformizing optical element described above. By supplying polarized light in the first vibration direction to the uniform optical element, it is possible to efficiently emit polarized light in the first vibration direction with a high illuminance ratio. Thereby, the illuminating device which can supply the polarized light of a specific vibration direction with high efficiency with high illuminance ratio can be obtained.

さらに、本発明によれば、光を供給する光源部と、光源部からの光を、第1の振動方向の偏光光に変換する偏光変換部と、偏光変換部からの光束の強度分布を略均一にする均一化部と、均一化部の、偏光変換部が設けられた側とは反対側の端面に設けられ、均一化部からの光のうち、第1の振動方向の偏光光を透過し、第1の振動方向に略直交する第2の振動方向の偏光光を反射する反射型偏光板と、を有し、偏光変換部は、反射型偏光板から偏光変換部の方向へ進行した光を反射することにより、均一化部の方向へ進行させる反射部を備えることを特徴とする照明装置を提供することができる。   Further, according to the present invention, the light source unit that supplies light, the polarization conversion unit that converts the light from the light source unit into the polarized light in the first vibration direction, and the intensity distribution of the light flux from the polarization conversion unit are substantially reduced. A uniformizing unit for uniforming and an end surface of the homogenizing unit opposite to the side where the polarization converting unit is provided, and transmits polarized light in the first vibration direction out of the light from the uniformizing unit. And a reflective polarizing plate that reflects polarized light in the second vibration direction substantially orthogonal to the first vibration direction, and the polarization conversion unit traveled from the reflective polarizing plate toward the polarization conversion unit. It is possible to provide an illuminating device including a reflecting unit that reflects light to travel toward the uniformizing unit.

偏光変換部からの第1の振動方向の偏光光は、均一化部を透過した後、反射型偏光板へ入射する。反射型偏光板へ入射した光のうち、第1の振動方向の偏光光は、反射型偏光板を透過した後、照明装置から出射する。反射型偏光板へ入射した光のうち第2の振動方向の偏光光は、反射型偏光板で反射した後、均一化部の内部をそれまでとは逆方向である偏光変換部の方向へ伝播する。反射部は、偏光変換部の方向へ進行した光を、均一化部の方向へ反射する。反射部から均一化部の方向へ進行した光は、再び均一化部の内部を反射型偏光板の方向へ伝播する。反射型偏光板の方向へ進行した光のうち、第1の振動方向の偏光光は、反射型偏光板を透過する。第1の反射型偏光板から第2の反射型偏光板の方向へ進行した光のうち、第2の振動方向の偏光光は、上述の循環を繰り返す。第2の振動方向の偏光光を再利用することにより、第1の振動方向の偏光光を次々と出射させることができる。   The polarized light in the first vibration direction from the polarization conversion unit passes through the uniformizing unit and then enters the reflective polarizing plate. Of the light incident on the reflective polarizing plate, the polarized light in the first vibration direction is transmitted through the reflective polarizing plate and then emitted from the illumination device. Of the light incident on the reflective polarizing plate, the polarized light in the second vibration direction is reflected by the reflective polarizing plate, and then propagates through the inside of the uniformizing portion in the direction of the polarization converting portion, which is the opposite direction. To do. The reflection unit reflects the light traveling in the direction of the polarization conversion unit in the direction of the uniformization unit. The light traveling from the reflecting portion toward the uniformizing portion propagates again through the uniformizing portion toward the reflective polarizing plate. Of the light traveling in the direction of the reflective polarizing plate, the polarized light in the first vibration direction is transmitted through the reflective polarizing plate. Of the light traveling in the direction from the first reflective polarizing plate to the second reflective polarizing plate, the polarized light in the second vibration direction repeats the above circulation. By reusing polarized light in the second vibration direction, polarized light in the first vibration direction can be emitted one after another.

照明装置は、均一化部を用いることにより、入射する光束の強度分布を略均一にする。また、照明装置は、反射型偏光板を用いることにより、均一化部を伝播するうちに光の偏光状態が変化するような場合であっても、特定の振動方向の偏光光である第1の振動方向の偏光光のみを出射させることができる。例えば、均一化部にロッドインテグレータを用いる場合、反射の頻度が高くなるほど十分に光を均一化できる一方、偏光状態が変化する。本発明は、第1の振動方向の偏光光のみを出射させる構成とすることにより、光を十分に均一にするとともに、第1の振動方向の偏光光のみを出射させることが可能である。さらに、反射部を用いて第2の振動方向の偏光光を再利用することにより、第1の振動方向の偏光光を効率良く出射させることができる。これにより、高い照度比で、特定の振動方向の偏光光を高い効率で供給可能な照明装置を得られる。   The illumination device uses the uniformizing unit to make the intensity distribution of the incident light beam substantially uniform. In addition, the illumination device uses the reflective polarizing plate, so that even if the polarization state of the light changes while propagating through the uniformizing portion, the first polarization light having a specific vibration direction is used. Only polarized light in the vibration direction can be emitted. For example, when a rod integrator is used for the homogenizer, the light can be sufficiently homogenized as the frequency of reflection increases, while the polarization state changes. The present invention is configured to emit only polarized light in the first vibration direction, so that the light can be made sufficiently uniform and only polarized light in the first vibration direction can be emitted. Furthermore, by reusing the polarized light in the second vibration direction using the reflecting portion, the polarized light in the first vibration direction can be efficiently emitted. Thereby, the illuminating device which can supply the polarized light of a specific vibration direction with high illuminance ratio with high efficiency is obtained.

また、本発明の好ましい態様としては、均一化部は、ロッドインテグレータを備えることが望ましい。ロッドインテグレータを用いることにより、入射する光束の強度分布を略均一にすることが可能である。これにより、入射する光束の強度分布を略均一にすることができる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the uniformizing unit includes a rod integrator. By using the rod integrator, the intensity distribution of the incident light beam can be made substantially uniform. Thereby, the intensity distribution of the incident light beam can be made substantially uniform.

また、本発明の好ましい態様としては、光軸に対して略直交する方向に並列させて設けられた複数のロッドインテグレータを備えることが望ましい。偏光変換部からの光は、複数設けられたロッドインテグレータごとに反射しながら伝播する。複数のロッドインテグレータを用いると、単独のロッドインテグレータを用いる場合よりも光が反射する頻度を増加させ、光束の強度分布を十分に均一化することが可能になる。これにより、入射する光束の強度分布をさらに均一にすることができる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable to include a plurality of rod integrators provided in parallel in a direction substantially orthogonal to the optical axis. Light from the polarization conversion unit propagates while being reflected by each of the plurality of rod integrators provided. When a plurality of rod integrators are used, the frequency of light reflection is increased compared to the case of using a single rod integrator, and the intensity distribution of the luminous flux can be made sufficiently uniform. Thereby, the intensity distribution of the incident light beam can be made more uniform.

また、本発明の好ましい態様としては、光軸に対して略直交する方向に並列させて設けられた複数のロッドインテグレータからの光束の強度分布を略均一にするロッドインテグレータを備えることが望ましい。かかる構成により、複数のロッドインテグレータからの光をさらに均一化することが可能になる。これにより、入射する光束の強度分布をさらに均一にすることができる。   Further, as a preferred aspect of the present invention, it is desirable to provide a rod integrator that substantially uniforms the intensity distribution of light beams from a plurality of rod integrators provided in parallel in a direction substantially orthogonal to the optical axis. With this configuration, it becomes possible to further uniformize light from a plurality of rod integrators. Thereby, the intensity distribution of the incident light beam can be made more uniform.

また、本発明の好ましい態様としては、偏光変換部をアレイ状に配置して構成されることが望ましい。これにより、複数の光源部を用いる構成とし、容易に明るい照明光を得ることができる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the polarization conversion units are arranged in an array. Thereby, it is set as the structure using a some light source part, and bright illumination light can be obtained easily.

さらに、本発明によれば、上記の照明装置と、照明装置からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、を有することを特徴とする画像表示装置を提供することができる。上記の照明装置を用いることにより、高い照度比で、特定の振動方向の偏光光を高い効率で供給することが可能である。これにより、明るく明るさムラが低減された画像を表示することが可能な画像表示装置を得られる。   Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide an image display device characterized by including the illumination device described above and a spatial light modulation device that modulates light from the illumination device in accordance with an image signal. By using the above-described illumination device, it is possible to supply polarized light in a specific vibration direction with high efficiency at a high illuminance ratio. Thereby, an image display apparatus capable of displaying a bright image with reduced brightness unevenness can be obtained.

本発明の実施例1に係る照明装置の上面構成を示す図。The figure which shows the upper surface structure of the illuminating device which concerns on Example 1 of this invention. 照明装置の側面構成を示す図。The figure which shows the side surface structure of an illuminating device. 均一化光学素子の斜視構成を示す図。The figure which shows the isometric view structure of a uniform optical element. 実施例1の変形例1に係る照明装置の上面構成を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating a top surface configuration of a lighting device according to a first modification of the first embodiment. 実施例1の変形例2に係る照明装置の上面構成を示す図。The figure which shows the upper surface structure of the illuminating device which concerns on the modification 2 of Example 1. FIG. 実施例1の変形例3に係る照明装置の上面構成を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating a top surface configuration of a lighting device according to a third modification of the first embodiment. 照明装置の側面構成を示す図。The figure which shows the side surface structure of an illuminating device. 中空構造を有するロッドインテグレータの構成を説明する図。The figure explaining the structure of the rod integrator which has a hollow structure. テーパ形状を有するロッドインテグレータの構成を説明する図。The figure explaining the structure of the rod integrator which has a taper shape. 本発明の実施例2に係る照明装置の上面構成を示す図。The figure which shows the upper surface structure of the illuminating device which concerns on Example 2 of this invention. 照明装置の側面構成を示す図。The figure which shows the side surface structure of an illuminating device. 開口反射ミラーが設けられた偏光変換素子の構成を説明する図。The figure explaining the structure of the polarization conversion element provided with the aperture reflection mirror. 開口反射ミラーが設けられた偏光変換素子の入射面の構成を示す図。The figure which shows the structure of the entrance plane of the polarization conversion element provided with the aperture reflection mirror. 実施例2の変形例1に係る照明装置の上面構成を示す図。The figure which shows the upper surface structure of the illuminating device which concerns on the modification 1 of Example 2. FIG. 実施例2の変形例2に係る照明装置の上面構成を示す図。The figure which shows the upper surface structure of the illuminating device which concerns on the modification 2 of Example 2. FIG. 実施例2の変形例3に係る照明装置の上面構成を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating a top surface configuration of a lighting device according to a third modification of the second embodiment. 本発明の実施例3に係るプロジェクタの概略構成を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic configuration of a projector according to a third embodiment of the invention.

以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例1に係る照明装置100の上面構成を示す。照明装置100は、固体光源である発光ダイオード素子(以下、「LED」という。)101を有する。LED101は、主にチップの表面から光を供給する面発光型の光源部である。LED101は、光軸AX方向であるZ軸方向へ光を供給する。LED11からの光が入射する位置には、偏光変換素子102が設けられている。偏光変換素子102は、光源部であるLED101からの光を、第1の振動方向の偏光光、例えばp偏光光に変換する。LED101と偏光変換素子102との間の光路には、集光レンズLNが設けられている。集光レンズLNは、LED101からの光を収束させて偏光変換素子102へ入射させる。なお、集光レンズLNに代えて、他の構成、例えば、コリメータレンズやリフレクタを用いることとしても良い。   FIG. 1 shows a top view of a lighting device 100 according to Embodiment 1 of the present invention. The lighting device 100 includes a light emitting diode element (hereinafter referred to as “LED”) 101 which is a solid light source. The LED 101 is a surface-emitting light source unit that mainly supplies light from the surface of the chip. The LED 101 supplies light in the Z-axis direction that is the optical axis AX direction. A polarization conversion element 102 is provided at a position where light from the LED 11 is incident. The polarization conversion element 102 converts light from the LED 101 serving as the light source unit into polarized light in the first vibration direction, for example, p-polarized light. A condensing lens LN is provided in the optical path between the LED 101 and the polarization conversion element 102. The condensing lens LN causes the light from the LED 101 to converge and enter the polarization conversion element 102. Instead of the condensing lens LN, other configurations such as a collimator lens or a reflector may be used.

偏光変換素子102は、偏光分離膜111、反射膜112、λ/2位相板113を有する。LED101から偏光変換素子102へ入射する光は、第1の振動方向の偏光光であるp偏光光と、第1の振動方向に対して略直交する第2の振動方向の偏光光であるs偏光光とを含む、偏光状態がランダムな光である。偏光変換素子102の偏光分離膜111に入射した光のうちp偏光光は、偏光分離膜111を透過して、偏光変換素子102から出射する。   The polarization conversion element 102 includes a polarization separation film 111, a reflection film 112, and a λ / 2 phase plate 113. Light incident on the polarization conversion element 102 from the LED 101 is p-polarized light that is polarized light in the first vibration direction and s-polarized light that is polarized light in the second vibration direction that is substantially orthogonal to the first vibration direction. Light having a random polarization state including light. Of the light incident on the polarization separation film 111 of the polarization conversion element 102, p-polarized light is transmitted through the polarization separation film 111 and emitted from the polarization conversion element 102.

偏光分離膜111に入射した光のうちs偏光光は、偏光分離膜111で反射して光路を折り曲げられた後、反射膜112の方向へ進行する。反射膜112に入射したs偏光光は、反射膜112での反射により光路が折り曲げられた後、出射方向であるZ軸方向へ進行する。λ/2位相板113は、反射膜112で反射した光が入射する位置に設けられている。λ/2位相板113に入射したs偏光光は、p偏光光に変換されて、λ/2位相板113から出射する。偏光変換素子102は、このようにして、LED101からの光をp偏光光に変換する。なお、偏光変換素子102の入射面には、LED101からの光の反射を防止する反射防止膜を設けることが望ましい。反射防止膜を設けることにより、LED101からの光を偏光変換素子102へ効率良く入射させることが可能となる。   Of the light incident on the polarization separation film 111, the s-polarized light is reflected by the polarization separation film 111 and bent in the optical path, and then travels in the direction of the reflection film 112. The s-polarized light incident on the reflection film 112 travels in the Z-axis direction, which is the emission direction, after the optical path is bent by reflection at the reflection film 112. The λ / 2 phase plate 113 is provided at a position where light reflected by the reflective film 112 enters. The s-polarized light incident on the λ / 2 phase plate 113 is converted into p-polarized light and emitted from the λ / 2 phase plate 113. In this way, the polarization conversion element 102 converts the light from the LED 101 into p-polarized light. In addition, it is desirable to provide an antireflection film for preventing reflection of light from the LED 101 on the incident surface of the polarization conversion element 102. By providing the antireflection film, light from the LED 101 can be efficiently incident on the polarization conversion element 102.

偏光変換素子102の出射側には、均一化光学素子103が設けられている。均一化光学素子103は、偏光変換部である偏光変換素子102からの光束の強度分布を略均一にする。均一化光学素子103は、第1の反射型偏光板121、ロッドインテグレータ122、及び、第2の反射型偏光板125を有する。図1の上面構成、及び図2の側面構成に示すように、偏光変換素子102及び均一化光学素子103は、1つの直方体形状をなすように互いに結合されている。   A uniformizing optical element 103 is provided on the exit side of the polarization conversion element 102. The homogenizing optical element 103 makes the intensity distribution of the light beam from the polarization conversion element 102, which is a polarization conversion unit, substantially uniform. The homogenizing optical element 103 includes a first reflective polarizing plate 121, a rod integrator 122, and a second reflective polarizing plate 125. As shown in the top surface configuration of FIG. 1 and the side surface configuration of FIG. 2, the polarization conversion element 102 and the uniformizing optical element 103 are coupled to each other so as to form one rectangular parallelepiped shape.

図3は、均一化光学素子103の斜視構成を示す。第1の反射型偏光板121及び第2の反射型偏光板125は、第1の振動方向の偏光光であるp偏光光を透過し、第1の振動方向に略直交する第2の振動方向の偏光光であるs偏光光を反射する。第1の反射型偏光板121は、ロッドインテグレータ122の一方の端面である、偏光変換素子102側の面に設けられている。第2の反射型偏光板125は、ロッドインテグレータ122の、第1の反射型偏光板121が設けられた端面とは異なる他方の端面である、被照射面I側の面に設けられている。   FIG. 3 shows a perspective configuration of the homogenizing optical element 103. The first reflective polarizing plate 121 and the second reflective polarizing plate 125 transmit p-polarized light that is polarized light in the first vibration direction, and a second vibration direction that is substantially orthogonal to the first vibration direction. The s-polarized light that is the polarized light is reflected. The first reflective polarizing plate 121 is provided on the surface on the polarization conversion element 102 side, which is one end surface of the rod integrator 122. The second reflective polarizing plate 125 is provided on the surface on the irradiated surface I side, which is the other end surface of the rod integrator 122 different from the end surface on which the first reflective polarizing plate 121 is provided.

第1の反射型偏光板121、第2の反射型偏光板125としては、光学的に透明な硝子部材からなる基板の上に、金属、例えばアルミニウムで構成されるワイヤを格子状に設けたワイヤグリッド型偏光子を用いることができる。ワイヤグリッド型偏光子は、振動方向がワイヤに略垂直である偏光光を透過し、振動方向がワイヤに略平行である偏光光を反射する。特定の振動方向の偏光光の振動方向に対してワイヤが略垂直となるようにワイヤグリッド型偏光子を設けることにより、特定の振動方向の偏光光のみを透過させることができる。ロッドインテグレータ122は、第1の反射型偏光板121からの光束の強度分布を略均一にする均一化部である。ロッドインテグレータ122は、直方体形状の透明部材を有する。ロッドインテグレータ122は、光を透明部材と空気との界面で反射させながら伝播することにより、光を出射面で重畳させる。   As the first reflective polarizing plate 121 and the second reflective polarizing plate 125, wires in which wires made of metal, for example, aluminum, are provided in a grid pattern on a substrate made of an optically transparent glass member. A grid polarizer can be used. The wire grid polarizer transmits polarized light whose vibration direction is substantially perpendicular to the wire and reflects polarized light whose vibration direction is substantially parallel to the wire. By providing the wire grid polarizer so that the wire is substantially perpendicular to the vibration direction of polarized light in a specific vibration direction, only polarized light in a specific vibration direction can be transmitted. The rod integrator 122 is a uniformizing unit that makes the intensity distribution of the light flux from the first reflective polarizing plate 121 substantially uniform. The rod integrator 122 has a rectangular parallelepiped transparent member. The rod integrator 122 superimposes the light on the exit surface by propagating the light while reflecting it at the interface between the transparent member and the air.

図1に戻って、偏光変換素子102と均一化光学素子103とが接する部分のうち、λ/2位相板113が設けられる部分以外の部分には、透明部材層114が形成されている。透明部材層114は、インデックスマッチングオイル等の屈折率整合液等を充填することにより構成されている。透明部材層114を設けることで、偏光変換素子102と均一化光学素子103との間に空気が入り込むことによって生じる反射損失を低減し、偏光変換素子102からの光を効率良く均一化光学素子103へ入射させることができる。   Returning to FIG. 1, a transparent member layer 114 is formed in a portion other than the portion where the λ / 2 phase plate 113 is provided in the portion where the polarization conversion element 102 and the uniformizing optical element 103 are in contact with each other. The transparent member layer 114 is configured by filling a refractive index matching liquid such as index matching oil. By providing the transparent member layer 114, a reflection loss caused by air entering between the polarization conversion element 102 and the uniformizing optical element 103 is reduced, and the light from the polarization conversion element 102 is efficiently uniformized optical element 103. It can be made to enter.

LED101からの光を効率良く被照射面Iに入射させるためには、第2の反射型偏光板125の形状と、被照射面Iの形状とが略同一、若しくは互いに略相似であることが望ましい。かかる構成により、第2の反射型偏光板125から出射する光によって被照射面Iの全体を効率良く照明することが可能となる。本実施例では、偏光変換素子102及び均一化光学素子103が1つの直方体形状をなすように結合されていることから、偏光変換素子102のLED101側の面、第1の反射型偏光板121、ロッドインテグレータ122の両端面も、被照射面Iと略同一、若しくは略相似である形状を有している。   In order to make the light from the LED 101 incident on the irradiated surface I efficiently, it is desirable that the shape of the second reflective polarizing plate 125 and the shape of the irradiated surface I are substantially the same or similar to each other. . With this configuration, it is possible to efficiently illuminate the entire irradiated surface I with light emitted from the second reflective polarizing plate 125. In this embodiment, since the polarization conversion element 102 and the uniformizing optical element 103 are combined to form one rectangular parallelepiped shape, the surface on the LED 101 side of the polarization conversion element 102, the first reflective polarizing plate 121, Both end surfaces of the rod integrator 122 also have a shape that is substantially the same as or similar to the irradiated surface I.

第1の反射型偏光板121の側から均一化光学素子103へ入射したp偏光光は、第1の反射型偏光板121を透過し、ロッドインテグレータ122へ入射する。第1の反射型偏光板121からロッドインテグレータ122へ入射した光は、ロッドインテグレータ122の内部を伝播した後、第2の反射型偏光板125へ入射する。第2の反射型偏光板125へ入射した光のうち、p偏光光は、第2の反射型偏光板125を透過した後、被照射面Iへ供給される。   The p-polarized light incident on the uniformizing optical element 103 from the first reflective polarizing plate 121 side passes through the first reflective polarizing plate 121 and enters the rod integrator 122. The light that has entered the rod integrator 122 from the first reflective polarizing plate 121 propagates through the rod integrator 122 and then enters the second reflective polarizing plate 125. Of the light incident on the second reflective polarizing plate 125, p-polarized light is transmitted through the second reflective polarizing plate 125 and then supplied to the irradiated surface I.

第2の反射型偏光板125へ入射した光のうちs偏光光は、第2の反射型偏光板125で反射する。第2の反射型偏光板125で反射したs偏光光は、ロッドインテグレータ122の内部をそれまでとは逆方向であるマイナスZ方向へ伝播し、第1の反射型偏光板121へ入射する。ロッドインテグレータ122から第1の反射型偏光板121へ入射した光のうちs偏光光は、第1の反射型偏光板121で反射した後、再びロッドインテグレータ122の内部を第2の反射型偏光板125の方向へ伝播する。   Of the light incident on the second reflective polarizing plate 125, the s-polarized light is reflected by the second reflective polarizing plate 125. The s-polarized light reflected by the second reflective polarizing plate 125 propagates through the rod integrator 122 in the negative Z direction, which is the opposite direction, and enters the first reflective polarizing plate 121. Of the light incident on the first reflective polarizing plate 121 from the rod integrator 122, the s-polarized light is reflected by the first reflective polarizing plate 121, and then again inside the rod integrator 122, the second reflective polarizing plate. Propagate in the direction of 125.

第1の反射型偏光板121から第2の反射型偏光板125の方向へ進行した光のうち、p偏光光は、第2の反射型偏光板125を透過する。第1の反射型偏光板121から第2の反射型偏光板125の方向へ進行した光のうち、s偏光光は、上述の循環を繰り返す。このように、照明装置100は、第2の振動方向の偏光光であるs偏光光を再利用することにより、第1の振動方向の偏光光であるp偏光光を次々と出射させることができる。   Of the light traveling in the direction from the first reflective polarizing plate 121 to the second reflective polarizing plate 125, p-polarized light is transmitted through the second reflective polarizing plate 125. Of the light traveling from the first reflective polarizing plate 121 toward the second reflective polarizing plate 125, the s-polarized light repeats the above-described circulation. As described above, the illumination device 100 can sequentially emit the p-polarized light that is the polarized light in the first vibration direction by reusing the s-polarized light that is the polarized light in the second vibration direction. .

照明装置100は、均一化光学素子103に設けられたロッドインテグレータ122により、入射する光束の強度分布を略均一にする。ロッドインテグレータ122は、反射の頻度が高くなるほど十分に光を均一化できる一方、光の偏光状態が変化する度合いが大きくなる。均一化光学素子103に第2の反射型偏光板125を設けることにより、ロッドインテグレータ122を伝播するうちにp偏光光が楕円偏光に変化するような場合であっても、被照射面Iへはp偏光光のみを供給することができる。   The illumination device 100 makes the intensity distribution of the incident light beam substantially uniform by the rod integrator 122 provided in the uniformizing optical element 103. The rod integrator 122 can sufficiently uniform the light as the frequency of reflection increases, while the degree of change in the polarization state of the light increases. By providing the second reflective polarizing plate 125 in the homogenizing optical element 103, even if the p-polarized light changes to elliptically polarized light while propagating through the rod integrator 122, Only p-polarized light can be supplied.

照明装置100は、均一化光学素子103を用いることにより、光を十分に均一にするとともに、特定の振動方向の偏光光のみを出射させることが可能である。さらに、第2の反射型偏光板125で反射されたs偏光光については、均一化光学素子103に設けられた第1の反射型偏光板121を用いて再利用することにより、特定の振動方向の偏光光を効率良く出射させることができる。これにより、高い照度比で、特定の振動方向の偏光光を高い効率で供給することができるという効果を奏する。   By using the uniformizing optical element 103, the illumination device 100 can make the light sufficiently uniform and emit only polarized light in a specific vibration direction. Further, the s-polarized light reflected by the second reflective polarizing plate 125 is reused by using the first reflective polarizing plate 121 provided in the homogenizing optical element 103, so that a specific vibration direction is obtained. Can be efficiently emitted. This produces an effect that polarized light in a specific vibration direction can be supplied with high efficiency at a high illuminance ratio.

図4は、本実施例の変形例1に係る照明装置400の上面構成を示す。本変形例の照明装置400は、2つのロッドインテグレータ422、423を備える均一化光学素子403を有することを特徴とする。2つのうちの一方のロッドインテグレータ422は、偏光分離膜111を透過した光が進行する位置に設けられている。他方のロッドインテグレータ423は、λ/2位相板113を透過した光が進行する位置に設けられている。2つのロッドインテグレータ422、423は、光軸AXに対して略直交する方向であるX軸方向に並列させて設けられている。LED101からの光を効率良く被照射面Iに入射させるために、2つのロッドインテグレータ422、423の出射側端面を合わせた領域の形状を、被照射面Iと略同一、若しくは互いに略相似である形状とすることができる。   FIG. 4 shows a top surface configuration of the illumination device 400 according to the first modification of the present embodiment. The illumination device 400 according to the present modification includes a uniformizing optical element 403 including two rod integrators 422 and 423. One of the two rod integrators 422 is provided at a position where light transmitted through the polarization separation film 111 travels. The other rod integrator 423 is provided at a position where light transmitted through the λ / 2 phase plate 113 travels. The two rod integrators 422 and 423 are provided in parallel in the X-axis direction, which is a direction substantially orthogonal to the optical axis AX. In order to make the light from the LED 101 incident on the irradiated surface I efficiently, the shape of the region where the exit end surfaces of the two rod integrators 422 and 423 are combined is substantially the same as or substantially similar to the irradiated surface I. It can be a shape.

ロッドインテグレータ422は、偏光分離膜111、透明部材層114、及び第1の反射型偏光板121を透過した光を伝播させる。ロッドインテグレータ423は、偏光分離膜111及び反射膜112で反射し、λ/2位相板113及び第1の反射型偏光板121を透過した光を伝播させる。ロッドインテグレータ422とロッドインテグレータ423との間には、ロッドインテグレータ422、423を構成する透明部材の屈折率より小さい屈折率を有する接着部材が充填されている。この他、ロッドインテグレータ422とロッドインテグレータ423との間に空気層を設ける構成としても良い。かかる構成により、ロッドインテグレータ422へ入射した光をロッドインテグレータ422内で全反射させ、かつロッドインテグレータ423へ入射した光をロッドインテグレータ423内で全反射させることが可能となる。均一化光学素子403は、単独のロッドインテグレータ122を用いる上記の均一化光学素子103(図1参照)と比較して、光が反射する頻度を増加させ、光束の強度分布を十分に均一化することが可能になる。これにより、入射する光束の強度分布をさらに均一にすることができる。   The rod integrator 422 propagates the light transmitted through the polarization separation film 111, the transparent member layer 114, and the first reflective polarizing plate 121. The rod integrator 423 propagates the light reflected by the polarization separation film 111 and the reflection film 112 and transmitted through the λ / 2 phase plate 113 and the first reflection type polarizing plate 121. Between the rod integrator 422 and the rod integrator 423, an adhesive member having a refractive index smaller than that of the transparent member constituting the rod integrator 422, 423 is filled. In addition, an air layer may be provided between the rod integrator 422 and the rod integrator 423. With this configuration, light incident on the rod integrator 422 can be totally reflected in the rod integrator 422, and light incident on the rod integrator 423 can be totally reflected in the rod integrator 423. The homogenizing optical element 403 increases the frequency of light reflection and sufficiently equalizes the intensity distribution of the light beam as compared with the above-described homogenizing optical element 103 (see FIG. 1) using a single rod integrator 122. It becomes possible. Thereby, the intensity distribution of the incident light beam can be made more uniform.

なお、光軸AXに対して略直交する方向に並列させるロッドインテグレータは、複数であれば良く、2つである場合に限られない。また、ロッドインテグレータは、X軸方向のほか、光軸AXに対して略直交する方向であるY軸方向へ並列させることとしても良い。さらに、ロッドインテグレータは、X軸方向及びY軸方向の二方向について、アレイ状に配列させることとしても良い。さらに、光軸AXに対して略直交する方向に並列させるロッドインテグレータは、偏光分離膜111を透過した光が進行する位置と、λ/2位相板113を透過した光が進行する位置とに設ける構成に限られない。偏光変換素子102の構成とは何ら関わり無く配置された複数のロッドインテグレータを用いることとしても良い。   Note that the number of rod integrators that are arranged in parallel in a direction substantially orthogonal to the optical axis AX is not limited to two as long as it is plural. In addition to the X-axis direction, the rod integrator may be arranged in parallel in the Y-axis direction, which is a direction substantially orthogonal to the optical axis AX. Furthermore, the rod integrator may be arranged in an array in two directions, the X-axis direction and the Y-axis direction. Furthermore, the rod integrator arranged in parallel in a direction substantially orthogonal to the optical axis AX is provided at a position where the light transmitted through the polarization separation film 111 travels and a position where the light transmitted through the λ / 2 phase plate 113 travels. It is not limited to the configuration. A plurality of rod integrators arranged regardless of the configuration of the polarization conversion element 102 may be used.

図5は、本実施例の変形例2に係る照明装置500の上面構成を示す。本変形例の照明装置500は、光軸AXに対して略直交する方向に並列させて設けられた複数のロッドインテグレータ422、423からの光束の強度分布を略均一にするロッドインテグレータ524を備える均一化光学素子503を有することを特徴とする。ロッドインテグレータ422とロッドインテグレータ423との間には、上記の変形例1と同様に、低屈折率の接着部材の層や空気層が形成されている。ロッドインテグレータ422とロッドインテグレータ524との間、及びロッドインテグレータ423とロッドインテグレータ524との間には、ロッドインテグレータ422、423やロッドインテグレータ524を構成する透明部材と略同一の屈折率を有する接着部材が充填されている。これにより、ロッドインテグレータ422、423とロッドインテグレータ524との間に空気が入り込むことによって生じる反射損失を低減し、ロッドインテグレータ422、423からの光をロッドインテグレータ524へ効率良く入射させることができる。均一化光学素子503は、ロッドインテグレータ524を用いることにより、複数のロッドインテグレータ422、423からの光を全体として均一化することが可能である。これにより、入射する光束の強度分布をさらに均一にすることができる。   FIG. 5 shows an upper surface configuration of a lighting apparatus 500 according to the second modification of the present embodiment. The illumination device 500 of the present modification includes a rod integrator 524 that makes the intensity distribution of the light beams from the plurality of rod integrators 422 and 423 provided in parallel in a direction substantially orthogonal to the optical axis AX substantially uniform. It is characterized by having an opticalizing element 503. Between the rod integrator 422 and the rod integrator 423, a layer of an adhesive member having a low refractive index and an air layer are formed as in the first modification. Between the rod integrator 422 and the rod integrator 524, and between the rod integrator 423 and the rod integrator 524, an adhesive member having substantially the same refractive index as the transparent members constituting the rod integrators 422 and 423 and the rod integrator 524 is provided. Filled. Thereby, reflection loss caused by air entering between the rod integrators 422 and 423 and the rod integrator 524 can be reduced, and light from the rod integrators 422 and 423 can be efficiently incident on the rod integrator 524. By using the rod integrator 524, the uniformizing optical element 503 can uniformize light from the plurality of rod integrators 422 and 423 as a whole. Thereby, the intensity distribution of the incident light beam can be made more uniform.

図6は、本実施例の変形例3に係る照明装置600の上面構成を示す。本変形例の照明装置600は、偏光変換部である偏光変換素子102をアレイ状に配置して構成される偏光変換素子アレイ602を有することを特徴とする。図6の上面構成及び図7の側面構成に示すように、偏光変換素子アレイ602は、X軸方向について2つ、Y軸方向について2つの偏光変換素子102をアレイ状に配置している。偏光変換素子アレイ602は、4つの偏光変換素子102をアレイ状に配置することにより、LED101側の面が、被照射面Iと略同一、若しくは略相似である形状をなしている。   FIG. 6 shows an upper surface configuration of the illumination device 600 according to the third modification of the present embodiment. The illumination device 600 of this modification includes a polarization conversion element array 602 configured by arranging polarization conversion elements 102 that are polarization conversion units in an array. As shown in the top surface configuration of FIG. 6 and the side surface configuration of FIG. 7, the polarization conversion element array 602 has two polarization conversion elements 102 arranged in an array in the X-axis direction and in the Y-axis direction. The polarization conversion element array 602 has a shape in which the surface on the LED 101 side is substantially the same as or substantially similar to the irradiated surface I by arranging the four polarization conversion elements 102 in an array.

均一化光学素子603は、1つの偏光変換素子102に対して2つのロッドインテグレータ422、423を設けている。均一化光学素子603は、偏光変換素子アレイ602の構成に対応して、X軸方向へ4つ、Y軸方向へ2つのロッドインテグレータをアレイ状に配列している。ロッドインテグレータ同士の間には、上記の変形例1と同様に、低屈折率の接着部材の層や空気層が形成されている。これにより、複数のLED101を用いる構成とし、容易に明るい照明光を得ることができる。   The homogenizing optical element 603 is provided with two rod integrators 422 and 423 for one polarization conversion element 102. The homogenizing optical element 603 has four rod integrators arranged in an array in the X-axis direction and two in the Y-axis direction corresponding to the configuration of the polarization conversion element array 602. Between the rod integrators, a layer of an adhesive member having a low refractive index and an air layer are formed as in the first modification. Thereby, it is set as the structure using several LED101, and bright illumination light can be obtained easily.

なお、上記変形例1の説明と同様に、複数のロッドインテグレータは、偏光変換素子アレイ602の構成とは何ら関わり無く配置することとしても良い。また、照明装置600は、偏光変換素子アレイ602と単独のロッドインテグレータとを組み合わせる構成としても良い。さらに、上記変形例2の説明と同様に、複数のロッドインテグレータからの光束を略均一にするロッドインテグレータを用いることとしても良い。   Similar to the description of Modification 1, the plurality of rod integrators may be arranged regardless of the configuration of the polarization conversion element array 602. The illumination device 600 may be configured to combine the polarization conversion element array 602 and a single rod integrator. Further, similarly to the description of the second modification, a rod integrator that makes light beams from a plurality of rod integrators substantially uniform may be used.

照明装置600は、1つの偏光変換素子102に対して1つのLED101を用いる構成に限られず、1つの偏光変換素子102に対して複数のLED101を用いる構成としても良い。これにより、さらに多くのLED101を用いて、明るい光を供給することが可能となる。本変形例のみならず、上記の各照明装置においても、1つの偏光変換素子102に対して複数のLED101を用いることとしても良い。   The illumination device 600 is not limited to the configuration in which one LED 101 is used for one polarization conversion element 102, and may be configured to use a plurality of LEDs 101 for one polarization conversion element 102. Thereby, it becomes possible to supply bright light by using more LEDs 101. Not only in this modification but also in each of the illumination devices described above, a plurality of LEDs 101 may be used for one polarization conversion element 102.

なお、均一化部であるロッドインテグレータは、直方体形状の透明部材を有するものに限られない。例えば、図8の斜視構成に示すように、中空構造を有するロッドインテグレータ822を用いることとしても良い。ロッドインテグレータ822の内面には、高反射性部材、例えばアルミニウム等の金属部材で構成された反射面823が設けられている。ロッドインテグレータ822に入射した光は、反射面823において反射を繰り返しながらロッドインテグレータ822の内部を進行する。中空構造を有するロッドインテグレータ822を用いる場合、上記の透明部材層114(図1参照)に代えて、反射防止膜を設けることが望ましい。これにより、偏光変換素子102からの光をロッドインテグレータ822へ効率良く入射させることが可能となる。さらに、均一化部としては、透明部材と反射面とを組み合わせたロッドインテグレータを用いることとしても良い。   In addition, the rod integrator which is a uniformization part is not restricted to what has a rectangular parallelepiped transparent member. For example, as shown in the perspective configuration of FIG. 8, a rod integrator 822 having a hollow structure may be used. On the inner surface of the rod integrator 822, a reflective surface 823 made of a highly reflective member, for example, a metal member such as aluminum is provided. The light incident on the rod integrator 822 travels inside the rod integrator 822 while being repeatedly reflected on the reflecting surface 823. When the rod integrator 822 having a hollow structure is used, it is desirable to provide an antireflection film instead of the transparent member layer 114 (see FIG. 1). Thereby, the light from the polarization conversion element 102 can be efficiently incident on the rod integrator 822. Furthermore, a rod integrator that combines a transparent member and a reflective surface may be used as the uniformizing portion.

さらに、均一化部としては、図9の斜視構成に示すように、テーパ形状を有するロッドインテグレータ922を用いても良い。ロッドインテグレータ922は、本実施例のロッドインテグレータと同様に、透明部材から構成されている。また、ロッドインテグレータ922は、出射側端面S2が入射側端面S1より大きく、出射側へ向かって漸次大きくなるようなテーパ形状を有する。かかる形状のロッドインテグレータ922を用いると、透明部材と空気との界面において光が全反射する際に、光軸に対する角度が小さくなるように光線角度を変換することができる。   Further, as the uniformizing portion, a rod integrator 922 having a tapered shape may be used as shown in the perspective configuration of FIG. The rod integrator 922 is made of a transparent member, like the rod integrator of this embodiment. The rod integrator 922 has a tapered shape such that the exit side end surface S2 is larger than the entrance side end surface S1 and gradually increases toward the exit side. When the rod integrator 922 having such a shape is used, the light beam angle can be converted so that the angle with respect to the optical axis becomes small when the light is totally reflected at the interface between the transparent member and the air.

例えば、プロジェクタは、各空間光変調装置で変調可能な光の角度範囲、及び投写光学系で取り込むことが可能な光の角度範囲に限りがあることから、小さい光線角度の光が多いほど効率良く光を利用できるといえる。従って、照明装置をプロジェクタに用いる場合、ロッドインテグレータ922により小さい光線角度の光を増加させることにより、高い光利用効率で明るい画像を得ることが可能となる。また、テーパ形状のロッドインテグレータ922を用いる場合、例えば、入射側端面S1を偏光変換素子102に合わせた任意の形状とし、出射側端面S2を被照射面Iと略相似である形状とすることも可能である。これにより、任意の形状の偏光変換素子102を用いる場合であっても、LED101からの光を効率良く被照射面Iへ入射させることができる。   For example, projectors are limited in the angle range of light that can be modulated by each spatial light modulator and the angle range of light that can be captured by the projection optical system. It can be said that light can be used. Therefore, when the illumination device is used in a projector, it is possible to obtain a bright image with high light utilization efficiency by increasing light with a smaller light beam angle to the rod integrator 922. Further, when the tapered rod integrator 922 is used, for example, the incident-side end surface S1 may have an arbitrary shape matching the polarization conversion element 102, and the emission-side end surface S2 may have a shape substantially similar to the irradiated surface I. Is possible. Thereby, even if it is a case where the polarization conversion element 102 of arbitrary shapes is used, the light from LED101 can be efficiently entered into the to-be-irradiated surface I. FIG.

図10は、本発明の実施例2に係る照明装置1000の上面構成を示す。照明装置1000は、上記実施例1の照明装置100に設けられる第1の反射型偏光板121(図1参照)に代えて、反射部1015を備えることを特徴とする。上記実施例1の照明装置100と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。偏光変換素子1002は、偏光分離膜111、反射膜112、λ/2位相板113により、LED101からの光を、第1の振動方向の偏光光であるp偏光光に変換する。   FIG. 10 shows a top surface configuration of the illumination apparatus 1000 according to the second embodiment of the present invention. The illuminating device 1000 includes a reflecting portion 1015 in place of the first reflective polarizing plate 121 (see FIG. 1) provided in the illuminating device 100 of the first embodiment. The same parts as those in the lighting apparatus 100 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The polarization conversion element 1002 converts the light from the LED 101 into p-polarized light that is polarized light in the first vibration direction by the polarization separation film 111, the reflection film 112, and the λ / 2 phase plate 113.

偏光変換素子1002は、さらに、反射部1015を有する。反射部1015は、反射型偏光板125から偏光変換素子1002の方向へ進行した光を反射することにより、ロッドインテグレータ122の方向へ進行させる。反射部1015としては、高反射性部材、例えばアルミニウム等の金属部材で構成することができる。反射部1015は、図10の上面構成、及び図11の側面構成に示すように、偏光変換素子1002のうち、入射面及び出射面以外の全ての面に設けられている。偏光変換素子1002の出射側には、均一化部であるロッドインテグレータ122が設けられている。反射型偏光板121は、均一化部であるロッドインテグレータ122の、偏光変換素子1002が設けられた側とは反対側の端面に設けられている。   The polarization conversion element 1002 further includes a reflection unit 1015. The reflection unit 1015 reflects the light traveling from the reflective polarizing plate 125 in the direction of the polarization conversion element 1002 to travel in the direction of the rod integrator 122. The reflecting portion 1015 can be made of a highly reflective member, for example, a metal member such as aluminum. As shown in the top surface configuration of FIG. 10 and the side surface configuration of FIG. On the exit side of the polarization conversion element 1002, a rod integrator 122 that is a uniformizing unit is provided. The reflective polarizing plate 121 is provided on the end surface of the rod integrator 122 that is a uniformizing portion, on the side opposite to the side on which the polarization conversion element 1002 is provided.

図10に示すように、偏光変換素子1002は、LED101からの光を第1の振動方向の偏光光であるp偏光光に変換する。偏光変換素子1002からロッドインテグレータ122へ入射した光は、ロッドインテグレータ122の内部を伝播した後、反射型偏光板125へ入射する。反射型偏光板125へ入射した光のうち、p偏光光は、反射型偏光板125を透過した後、被照射面Iへ供給される。   As shown in FIG. 10, the polarization conversion element 1002 converts light from the LED 101 into p-polarized light that is polarized light in the first vibration direction. The light that has entered the rod integrator 122 from the polarization conversion element 1002 propagates through the rod integrator 122 and then enters the reflective polarizing plate 125. Of the light incident on the reflective polarizing plate 125, p-polarized light passes through the reflective polarizing plate 125 and is then supplied to the irradiated surface I.

反射型偏光板125へ入射した光のうちs偏光光は、反射型偏光板125で反射する。反射型偏光板125で反射したs偏光光は、ロッドインテグレータ122の内部をそれまでとは逆方向であるマイナスZ方向へ伝播し、偏光変換素子1002へ入射する。ロッドインテグレータ122から偏光変換素子1002へ入射した光Lは、例えば、偏光分離膜111で反射した後反射部1015の方向へ進行する。   Of the light incident on the reflective polarizing plate 125, the s-polarized light is reflected by the reflective polarizing plate 125. The s-polarized light reflected by the reflective polarizing plate 125 propagates through the rod integrator 122 in the negative Z direction, which is the opposite direction, and enters the polarization conversion element 1002. The light L that has entered the polarization conversion element 1002 from the rod integrator 122 travels in the direction of the reflection unit 1015 after being reflected by the polarization separation film 111, for example.

偏光変換素子1002内で反射部1015、偏光分離膜111、反射膜112での反射を繰り返した後ロッドインテグレータ122の方向へ進行した光は、再びロッドインテグレータ122の内部を第2の反射型偏光板125の方向へ伝播する。ロッドインテグレータ122から偏光変換素子1002へ入射する光の損失をできるだけ少なくするために、偏光変換素子1002のうち入射面及び出射面以外の全ての面に反射部1015を設けることが望ましい。   The light traveling in the direction of the rod integrator 122 after repeating the reflection at the reflecting portion 1015, the polarization separating film 111, and the reflecting film 112 in the polarization conversion element 1002 again passes through the inside of the rod integrator 122 as the second reflective polarizing plate. Propagate in the direction of 125. In order to reduce the loss of light incident on the polarization conversion element 1002 from the rod integrator 122 as much as possible, it is desirable to provide the reflecting portions 1015 on all surfaces of the polarization conversion element 1002 other than the entrance surface and the exit surface.

偏光変換素子1002から反射型偏光板125の方向へ進行した光のうち、p偏光光は、反射型偏光板125を透過する。偏光変換素子1002から反射型偏光板125の方向へ進行した光のうち、s偏光光は、上述の循環を繰り返す。このように、照明装置1000は、第2の振動方向の偏光光であるs偏光光を再利用することにより、第1の振動方向の偏光光であるp偏光光を次々と出射させることができる。なお、反射型偏光板125からLED101の方向へ進行した光を、LED101の反射電極における反射により偏光変換素子1002の方向へ進行させることとしても良い。かかる構成により、LED101の方向へ進行した光についても再利用することが可能となる。   Of the light traveling from the polarization conversion element 1002 toward the reflective polarizing plate 125, p-polarized light is transmitted through the reflective polarizing plate 125. Of the light traveling from the polarization conversion element 1002 toward the reflective polarizing plate 125, the s-polarized light repeats the above-described circulation. As described above, the illumination device 1000 can sequentially emit p-polarized light that is polarized light in the first vibration direction by reusing the s-polarized light that is polarized light in the second vibration direction. . Note that light traveling in the direction of the LED 101 from the reflective polarizing plate 125 may travel in the direction of the polarization conversion element 1002 by reflection at the reflective electrode of the LED 101. With this configuration, the light traveling in the direction of the LED 101 can be reused.

照明装置1000は、ロッドインテグレータ122により、入射する光束の強度分布を略均一にする。ロッドインテグレータ122は、反射の頻度が高くなるほど十分に光を均一化できる一方、光の偏光状態が変化する度合いが大きくなる。反射型偏光板125を設けることにより、ロッドインテグレータ122を伝播するうちにp偏光光が楕円偏光に変化するような場合であっても、被照射面Iへはp偏光光のみを供給することができる。   The illumination device 1000 makes the intensity distribution of the incident light beam substantially uniform by the rod integrator 122. The rod integrator 122 can sufficiently uniform the light as the frequency of reflection increases, while the degree of change in the polarization state of the light increases. By providing the reflective polarizing plate 125, only the p-polarized light can be supplied to the irradiated surface I even when the p-polarized light changes to elliptically polarized light while propagating through the rod integrator 122. it can.

照明装置1000は、ロッドインテグレータ122及び反射型偏光板125を用いることにより、光を十分に均一にするとともに、特定の振動方向の偏光光のみを出射させることが可能である。さらに、反射型偏光板125で反射されたs偏光光については、反射部1015を用いて再利用することにより、特定の振動方向の偏光光を効率良く出射させることができる。これにより、高い照度比で、特定の振動方向の偏光光を高い効率で供給することができるという効果を奏する。   The illumination device 1000 can sufficiently emit light and emit only polarized light in a specific vibration direction by using the rod integrator 122 and the reflective polarizing plate 125. Furthermore, the s-polarized light reflected by the reflective polarizing plate 125 can be reused by using the reflection unit 1015, whereby polarized light having a specific vibration direction can be efficiently emitted. This produces an effect that polarized light in a specific vibration direction can be supplied with high efficiency at a high illuminance ratio.

偏光変換部としては、図12に示すように、入射面に開口反射ミラー1215が設けられた偏光変換素子1202を用いることとしても良い。開口反射ミラー1215は、図13の平面構成に示すように、中央部に円形の開口部1216が設けられた反射ミラーである。開口反射ミラー1215は、偏光変換素子1202の内部へ向けて設けられている。例えば、偏光変換素子1202の入射面にLED101の像を形成する場合には、開口部1216は、LED101の像の形状に合わせて形成される。LED101からの光の反射を防止するための反射防止膜は、偏光変換素子1202の入射面のうち、開口部1216の部分に設けられている。   As the polarization conversion unit, as shown in FIG. 12, a polarization conversion element 1202 provided with an aperture reflection mirror 1215 on the incident surface may be used. The aperture reflecting mirror 1215 is a reflecting mirror in which a circular opening 1216 is provided at the center as shown in the plan configuration of FIG. The aperture reflection mirror 1215 is provided toward the inside of the polarization conversion element 1202. For example, when an image of the LED 101 is formed on the incident surface of the polarization conversion element 1202, the opening 1216 is formed according to the shape of the image of the LED 101. An antireflection film for preventing reflection of light from the LED 101 is provided in the opening 1216 portion of the incident surface of the polarization conversion element 1202.

LED101からの光は、開口部1216から偏光変換素子1202へ入射する。また、開口反射ミラー1215は、反射型偏光板125で反射しLED101の方向へ進行した光を反射することにより、ロッドインテグレータ122の方向へ進行させる。開口反射ミラー1215を設けることにより、反射型偏光板125から偏光変換素子1202の方向へ進行した光の損失を低減し、反射型偏光板125で反射された光をさらに効率良く再利用することができる。   Light from the LED 101 enters the polarization conversion element 1202 through the opening 1216. Further, the aperture reflection mirror 1215 reflects the light reflected by the reflective polarizing plate 125 and proceeds toward the LED 101, thereby traveling toward the rod integrator 122. By providing the aperture reflection mirror 1215, loss of light traveling from the reflective polarizing plate 125 in the direction of the polarization conversion element 1202 can be reduced, and the light reflected by the reflective polarizing plate 125 can be reused more efficiently. it can.

図14は、本実施例の変形例1に係る照明装置1400の上面構成を示す。本変形例の照明装置1400は、上記の照明装置400(図4参照)と同様に、2つのロッドインテグレータ422、423を備えることを特徴とする。ロッドインテグレータ422とロッドインテグレータ423との間には、上記の照明装置400と同様に、低屈折率の接着部材の層や空気層が形成されている。照明装置1400は、単独のロッドインテグレータ122を用いる上記の照明装置1000(図10参照)と比較して、光が反射する頻度を増加させ、光束の強度分布を十分に均一化することが可能になる。これにより、上記の照明装置400と同様に、入射する光束の強度分布をさらに均一にすることができる。本実施例においても、偏光変換素子1002の構成とは何ら関わり無く配置された複数のロッドインテグレータを用いることとしても良い。   FIG. 14 shows an upper surface configuration of a lighting apparatus 1400 according to the first modification of the present embodiment. The illumination device 1400 of this modification includes two rod integrators 422 and 423, similar to the illumination device 400 (see FIG. 4). Between the rod integrator 422 and the rod integrator 423, a layer of an adhesive member having a low refractive index and an air layer are formed in the same manner as the lighting device 400 described above. The illuminating device 1400 can increase the frequency at which light is reflected and sufficiently uniform the intensity distribution of the light beam, compared to the illuminating device 1000 (see FIG. 10) using the single rod integrator 122. Become. Thereby, similarly to said illuminating device 400, the intensity distribution of the incident light beam can be made more uniform. Also in this embodiment, a plurality of rod integrators arranged regardless of the configuration of the polarization conversion element 1002 may be used.

図15は、本実施例の変形例2に係る照明装置1500の上面構成を示す。本変形例の照明装置1500は、上記の照明装置500(図5参照)と同様に、複数のロッドインテグレータ422、423からの光束の強度分布を略均一にするロッドインテグレータ524を備えることを特徴とする。ロッドインテグレータ422、423とロッドインテグレータ524との間には、上記の照明装置500と同様に、ロッドインテグレータ422、423やロッドインテグレータ524を構成する透明部材と略同一の屈折率を有する接着部材が充填されている。これにより、上記の照明装置500と同様に、入射する光束の強度分布をさらに均一にすることができる。   FIG. 15 shows an upper surface configuration of a lighting apparatus 1500 according to the second modification of the present embodiment. The illumination device 1500 of the present modification includes a rod integrator 524 that substantially uniforms the intensity distribution of the light beams from the plurality of rod integrators 422 and 423, similar to the illumination device 500 (see FIG. 5). To do. Between the rod integrators 422 and 423 and the rod integrator 524, similarly to the lighting device 500 described above, an adhesive member having substantially the same refractive index as the transparent members constituting the rod integrators 422 and 423 and the rod integrator 524 is filled. Has been. Thereby, similarly to said illuminating device 500, the intensity distribution of the incident light beam can be made more uniform.

図16は、本実施例の変形例3に係る照明装置1600の上面構成を示す。本変形例の照明装置1600は、上記の照明装置600(図6参照)と同様に、偏光変換部である偏光変換素子をアレイ状に配置して構成される偏光変換素子アレイ1612を有することを特徴とする。ロッドインテグレータ同士の間には、上記の照明装置600と同様に、低屈折率の接着部材の層や空気層が形成されている。これにより、複数のLED101を用いる構成とし、容易に明るい照明光を得ることができる。照明装置1600は、偏光変換素子アレイ1612と単独のロッドインテグレータとを組み合わせる構成や、複数のロッドインテグレータからの光束を略均一にするロッドインテグレータを用いることとしても良い。本実施例の各照明装置は、1つの偏光変換素子1002に対して複数のLED101を用いることとしても良い。   FIG. 16 shows a top configuration of a lighting device 1600 according to the third modification of the present embodiment. The illumination device 1600 according to the present modification includes a polarization conversion element array 1612 configured by arranging polarization conversion elements as polarization conversion units in an array like the illumination device 600 (see FIG. 6). Features. Between the rod integrators, a layer of an adhesive member having a low refractive index and an air layer are formed in the same manner as the illumination device 600 described above. Thereby, it is set as the structure using several LED101, and bright illumination light can be obtained easily. The illumination device 1600 may use a configuration in which the polarization conversion element array 1612 and a single rod integrator are combined, or a rod integrator that makes light beams from a plurality of rod integrators substantially uniform. Each illumination device of this embodiment may use a plurality of LEDs 101 for one polarization conversion element 1002.

図17は、本発明の実施例3に係る画像表示装置であるプロジェクタ1700の概略構成を示す。プロジェクタ1700は、画像信号に応じた光をスクリーンに投写し、スクリーンに対してプロジェクタ1700と同じ側から投写像を観察する、いわゆるフロント型プロジェクタである。プロジェクタ1700は、赤色光(以下、「R光」という。)を供給するR光用照明装置100Rと、緑色光(以下、「G光」という。)を供給するG光用照明装置100Gと、青色光(以下、「B光」という。)を供給するB光用照明装置100Bと、を有する。各照明装置100R、100G、100Bは、上記実施例1の照明装置100と同様の構成を有する。本実施例においては、上記実施例1と重複する説明は省略する。   FIG. 17 shows a schematic configuration of a projector 1700 that is an image display apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. The projector 1700 is a so-called front type projector that projects light according to an image signal onto a screen and observes a projected image from the same side as the projector 1700 with respect to the screen. The projector 1700 includes an R light illumination device 100R that supplies red light (hereinafter referred to as “R light”), a G light illumination device 100G that supplies green light (hereinafter referred to as “G light”), and the like. And a B light illumination device 100B that supplies blue light (hereinafter referred to as “B light”). Each of the lighting devices 100R, 100G, and 100B has the same configuration as the lighting device 100 of the first embodiment. In the present embodiment, the description overlapping that of the first embodiment is omitted.

R光用照明装置100Rは、R光用LED101Rを有する。R光用LED101Rは、R光を供給する。R光用照明装置100Rは、R光用LED101RからのR光を、特定の振動方向の偏光光、例えばp偏光光に変換して、照明対象である液晶型空間光変調装置170Rに供給する。液晶型空間光変調装置170Rは、R光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。液晶型空間光変調装置170Rに入射したp偏光光は、変調によりs偏光光に変換される。液晶型空間光変調装置170Rでs偏光光に変換されたR光は、クロスダイクロイックプリズム172に入射する。   The R light illumination device 100R includes an R light LED 101R. The R light LED 101R supplies R light. The R light illumination device 100R converts the R light from the R light LED 101R into polarized light having a specific vibration direction, for example, p-polarized light, and supplies the light to the liquid crystal type spatial light modulation device 170R to be illuminated. The liquid crystal spatial light modulator 170R is a transmissive liquid crystal display device that modulates R light according to an image signal. The p-polarized light incident on the liquid crystal spatial light modulator 170R is converted into s-polarized light by modulation. The R light converted into s-polarized light by the liquid crystal type spatial light modulator 170R enters the cross dichroic prism 172.

G光用照明装置100Gは、G光用LED101Gを有する。G光用LED101Gは、G光を供給する。G光用照明装置100Gは、G光用LED101GからのG光を、特定の振動方向の偏光光、例えばp偏光光に変換して、照明対象である液晶型空間光変調装置170Gに供給する。液晶型空間光変調装置170Gは、G光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。液晶型空間光変調装置170Gに入射したp偏光光は、変調によりs偏光光に変換される。液晶型空間光変調装置170Gでs偏光光に変換されたG光は、R光が入射する面とは異なる面からクロスダイクロイックプリズム172に入射する。   The G light illumination device 100G includes a G light LED 101G. The G light LED 101G supplies G light. The G light illumination device 100G converts the G light from the G light LED 101G into polarized light having a specific vibration direction, for example, p-polarized light, and supplies the converted light to the liquid crystal type spatial light modulation device 170G that is an illumination target. The liquid crystal spatial light modulator 170G is a transmissive liquid crystal display device that modulates G light according to an image signal. The p-polarized light incident on the liquid crystal spatial light modulator 170G is converted into s-polarized light by modulation. The G light converted into s-polarized light by the liquid crystal type spatial light modulation device 170G enters the cross dichroic prism 172 from a surface different from the surface on which the R light is incident.

B光用照明装置100Bは、B光用LED101Bを有する。B光用LED101Bは、B光を供給する。B光用照明装置100Bは、B光用LED101BからのB光を、特定の振動方向の偏光光、例えばp偏光光に変換して、照明対象である液晶型空間光変調装置170Bに供給する。液晶型空間光変調装置170Bは、B光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。液晶型空間光変調装置170Bに入射したp偏光光は、変調によりs偏光光に変換される。液晶型空間光変調装置170Bでs偏光光に変換されたB光は、R光が入射する面及びG光が入射する面とは異なる面からクロスダイクロイックプリズム172に入射する。   The B light illumination device 100B includes a B light LED 101B. The LED 101B for B light supplies B light. The B light illumination device 100B converts the B light from the B light LED 101B into polarized light having a specific vibration direction, for example, p-polarized light, and supplies the converted light to the liquid crystal type spatial light modulation device 170B to be illuminated. The liquid crystal spatial light modulator 170B is a transmissive liquid crystal display device that modulates B light according to an image signal. The p-polarized light incident on the liquid crystal type spatial light modulator 170B is converted into s-polarized light by modulation. The B light converted into s-polarized light by the liquid crystal type spatial light modulator 170B enters the cross dichroic prism 172 from a surface different from the surface on which the R light is incident and the surface on which the G light is incident.

色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム172は、2つのダイクロイック膜172a、172bを有する。ダイクロイック膜172a、172bは、X字型に直交して配置される。ダイクロイック膜172aは、R光を反射し、G光を透過する。ダイクロイック膜172bは、B光を反射し、G光を透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム172は、液晶型空間光変調装置170R、170G、170Bでそれぞれ変調されたR光、G光及びB光を合成する。投写光学系174は、クロスダイクロイックプリズム172で合成された光をスクリーン176に投写する。   The cross dichroic prism 172 which is a color synthesis optical system has two dichroic films 172a and 172b. The dichroic films 172a and 172b are arranged orthogonal to the X shape. The dichroic film 172a reflects R light and transmits G light. The dichroic film 172b reflects B light and transmits G light. In this manner, the cross dichroic prism 172 combines the R light, G light, and B light modulated by the liquid crystal type spatial light modulators 170R, 170G, and 170B, respectively. The projection optical system 174 projects the light combined by the cross dichroic prism 172 onto the screen 176.

ダイクロイック膜172a、172bは、通常、s偏光光の反射特性に優れる。このため、ダイクロイック膜172a、172bでそれぞれ反射させるべきR光及びB光は、s偏光光となってクロスダイクロイックプリズム172に入射することが望ましい。また、ダイクロイック膜172a、172bを透過させるべきG光は、p偏光光となってクロスダイクロイックプリズム172に入射することが望ましい。s偏光光に変換されたG光をクロスダイクロイックプリズム172に入射させるために、例えば、液晶型空間光変調装置170Gとクロスダイクロイックプリズム172との間にλ/2位相板を設けることとしても良い。   The dichroic films 172a and 172b are generally excellent in the reflection characteristics of s-polarized light. Therefore, it is desirable that the R light and B light to be reflected by the dichroic films 172a and 172b are incident on the cross dichroic prism 172 as s-polarized light. Further, it is desirable that the G light to be transmitted through the dichroic films 172a and 172b becomes p-polarized light and enters the cross dichroic prism 172. In order to make the G light converted into the s-polarized light enter the cross dichroic prism 172, for example, a λ / 2 phase plate may be provided between the liquid crystal spatial light modulator 170G and the cross dichroic prism 172.

各色光用照明装置100R、100G、100Bを用いることにより、高い照度比で、特定の振動方向の偏光光を高い効率で供給することができる。これにより、明るく明るさムラが低減された画像を表示することができる。なお、上記実施例では光源部としてLEDを用いることとしているが、これに限られない。LEDに代えて、例えばEL素子や半導体レーザ等の他の固体光源を用いても良い。光源部としては固体光源に限らず、超高圧水銀ランプ等のランプを用いても良い。また、プロジェクタ1700に用いる空間光変調装置は、透過型の液晶表示装置に限らず、反射型の液晶表示装置を用いても良い。さらに、照明装置を設ける画像表示装置はプロジェクタに限らず、例えば空間光変調装置で変調された光を直視するディスプレイであっても良い。   By using each color light illumination device 100R, 100G, 100B, polarized light in a specific vibration direction can be supplied with high efficiency at a high illuminance ratio. Thereby, a bright image with reduced brightness unevenness can be displayed. In addition, although it is supposed that LED is used as a light source part in the said Example, it is not restricted to this. Instead of the LED, another solid light source such as an EL element or a semiconductor laser may be used. The light source unit is not limited to a solid light source, and a lamp such as an ultrahigh pressure mercury lamp may be used. The spatial light modulation device used for the projector 1700 is not limited to a transmissive liquid crystal display device, and a reflective liquid crystal display device may be used. Furthermore, the image display device provided with the illumination device is not limited to the projector, and may be a display that directly views light modulated by the spatial light modulation device, for example.

以上のように、本発明に係る均一化光学素子及び照明装置は、画像表示装置であるプロジェクタに用いる場合に有用であり、特に、特定の振動方向の偏光光を変調するプロジェクタに適している。   As described above, the uniformizing optical element and the illumination device according to the present invention are useful when used in a projector that is an image display device, and are particularly suitable for a projector that modulates polarized light in a specific vibration direction.

100 照明装置、101 LED、102 偏光変換素子、103 均一化光学素子、111 偏光分離膜、112 反射膜、113 λ/2位相板、114 透明部材層、121 反射型偏光板、122 ロッドインテグレータ、125 反射型偏光板、AX 光軸、I 被照射面、LN 集光レンズ、400 照明装置、403 均一化光学素子、422、423 ロッドインテグレータ、500 照明装置、503 均一化光学素子、524 ロッドインテグレータ、600 照明装置、602 偏光変換素子アレイ、603 均一化光学素子、822 ロッドインテグレータ、823 反射面、922 ロッドインテグレータ、S1 入射型端面、S2 出射側端面、1000 照明装置、1002 偏光変換素子、1015 反射部、1202 偏光変換素子、1215 開口反射ミラー、1216 開口部、1400 照明装置、1500 照明装置、1600 照明装置、1612 偏光変換素子アレイ、1700 プロジェクタ、100R R光用照明装置、100G G光用照明装置、100B B光用照明装置、101R R光用LED、101G G光用LED、101B B光用LED、170R、170G、170B 液晶型空間光変調装置、172 クロスダイクロイックプリズム、172a、172b ダイクロイック膜、174 投写光学系、176 スクリーン。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Illumination device, 101 LED, 102 Polarization conversion element, 103 Uniformization optical element, 111 Polarization separation film, 112 Reflection film, 113 λ / 2 phase plate, 114 Transparent member layer, 121 Reflective polarizing plate, 122 Rod integrator, 125 Reflective polarizing plate, AX optical axis, I irradiated surface, LN condenser lens, 400 illumination device, 403 homogenizing optical element, 422, 423 rod integrator, 500 illumination device, 503 homogenizing optical element, 524 rod integrator, 600 Illumination device, 602 polarization conversion element array, 603 homogenization optical element, 822 rod integrator, 823 reflection surface, 922 rod integrator, S1 incident type end surface, S2 emission side end surface, 1000 illumination device, 1002 polarization conversion element, 1015 reflection unit, 1202 polarization change Element, 1215 Aperture reflection mirror, 1216 aperture, 1400 illumination device, 1500 illumination device, 1600 illumination device, 1612 polarization conversion element array, 1700 projector, 100R R light illumination device, 100G G light illumination device, 100B for B light Illumination device, LED for 101R R light, LED for 101G G light, LED for 101B B light, 170R, 170G, 170B Liquid crystal type spatial light modulator, 172 Cross dichroic prism, 172a, 172b Dichroic film, 174 Projection optical system, 176 screen.

Claims (6)

光を供給する光源部と、
前記光源部からの光を、第1の振動方向の偏光光に変換する偏光変換部と、
前記偏光変換部からの光束の強度分布を略均一にする均一化部と、
前記均一化部の、前記偏光変換部が設けられた側とは反対側の端面に設けられ、前記均一化部からの光のうち、前記第1の振動方向の偏光光を透過し、前記第1の振動方向に略直交する第2の振動方向の偏光光を反射する反射型偏光板と、を有し、
前記偏光変換部は、前記反射型偏光板から前記偏光変換部の方向へ進行した光を反射することにより、前記均一化部の方向へ進行させる反射部を備えることを特徴とする照明装置。
A light source unit for supplying light;
A polarization conversion unit that converts light from the light source unit into polarized light in a first vibration direction;
A homogenizer for making the intensity distribution of the light flux from the polarization converter substantially uniform;
The homogenizing unit is provided on an end surface opposite to the side where the polarization converting unit is provided, and transmits the polarized light in the first vibration direction out of the light from the homogenizing unit, A reflective polarizing plate that reflects polarized light in a second vibration direction substantially orthogonal to the vibration direction of
The said polarization conversion part is provided with the reflection part which advances to the direction of the said uniformization part by reflecting the light which advanced to the direction of the said polarization conversion part from the said reflection type polarizing plate, The illuminating device characterized by the above-mentioned.
前記均一化部は、ロッドインテグレータを備えることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。   The lighting device according to claim 1, wherein the uniformizing unit includes a rod integrator. 前記反射型偏光板から射出された光によって照明される被照射面の中心を通り、かつ該被照射面に垂直な軸を光軸としたとき、該光軸に対して略直交する方向に並列させて設けられた複数の前記ロッドインテグレータを備えることを特徴とする請求項2に記載の照明装置。 Through the center of the illuminated surface illuminated by light emitted from the reflective polarizer, and when the optical axis an axis perpendicular to said irradiation surface, parallel to a direction substantially orthogonal to the optical axis The lighting device according to claim 2, further comprising a plurality of the rod integrators provided. 前記光軸に対して略直交する方向に並列させて設けられた複数の前記ロッドインテグレータからの光束の強度分布を略均一にするロッドインテグレータを備えることを特徴とする請求項3に記載の照明装置。   The illumination device according to claim 3, further comprising: a rod integrator that substantially uniformly distributes the intensity distribution of light beams from the plurality of rod integrators provided in parallel in a direction substantially orthogonal to the optical axis. . 前記偏光変換部をアレイ状に配置して構成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の照明装置。   The illumination device according to claim 1, wherein the polarization conversion units are arranged in an array. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の照明装置と、
前記照明装置からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、を有することを特徴とする画像表示装置。
The lighting device according to any one of claims 1 to 5,
An image display device comprising: a spatial light modulation device that modulates light from the illumination device according to an image signal.
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