JPH06175072A - Light source device and polarizing component - Google Patents

Light source device and polarizing component

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JPH06175072A
JPH06175072A JP2640991A JP2640991A JPH06175072A JP H06175072 A JPH06175072 A JP H06175072A JP 2640991 A JP2640991 A JP 2640991A JP 2640991 A JP2640991 A JP 2640991A JP H06175072 A JPH06175072 A JP H06175072A
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JP
Japan
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light
light source
polarized light
source device
polarization
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Application number
JP2640991A
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Japanese (ja)
Inventor
Noriji Ooishi
則司 大石
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a polarization light source device with high efficiency and brightness and with unrequird small heating quantity by utilizing a linearly polarized lighte component on one side instead of throwing away when the light of a light source for random polarization is converted to linearly polarized light. CONSTITUTION:In a polarizing beam splitter 6, either side of the linearly polarized light component transmits the polarizing beam splitter 6, however, the other side of the linearly polarized light component is reflected, and furthermore, it is reflected in a paralell and an opposite direction by a reflecting means 7, and it passes the same route in the opposite direction, then, it returns to the light source 1 via condenser lenses 2a, 2b. In such a case, a part of light rays are shielded by the filament of the light source 1, however, the remainder of the light arrives at and reflected on a polarizing rotary reflecting means 8. Such reflected light is made incident on the polarizing beam splitter 8 again via the same route, however, a polarized plane is rotating by the polarizing rotary reflecting means 8, therefore, the light transmits the polarizing beam splitter 6 this time, then, it is added to initial transmission light.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、液晶プロジェクターな
どに用いることができる直線偏光の照明光を効率よく得
る装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for efficiently obtaining linearly polarized illumination light which can be used in a liquid crystal projector or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶プロジェクターの光源は、従来ラン
ダムな偏光特性の光源(例えばハロゲンランプ、キセノ
ンランプ、メタルハライドランプなど)が使われている
が、TN液晶やSTN液晶のライトバルブでは、一方の
直線偏光成分しか利用しないため、ここで50%以上の
光の損失を生じ、これが明るさの低下の原因となってい
る。またこの損失光はライトバルブの発熱を引き起こす
ため、十分な放熱対策を講じて高温に弱い液晶ライトバ
ルブを保護しなければならないという不都合もあった。
2. Description of the Related Art As a light source of a liquid crystal projector, a light source having a random polarization characteristic (for example, a halogen lamp, a xenon lamp, a metal halide lamp, etc.) has been conventionally used, but in a light valve of a TN liquid crystal or an STN liquid crystal, one straight line is used. Since only the polarized component is used, a loss of light of 50% or more occurs here, which causes a decrease in brightness. Further, this lost light causes heat generation of the light valve, so that there is also a disadvantage that it is necessary to take sufficient heat dissipation measures to protect the liquid crystal light valve which is weak to high temperature.

【0003】また、プロジェクターの光源光学系には、
従来リレーコンデンサーレンズを使うものと、集光ミラ
ー(凹面鏡)を使うものがある。
Further, the light source optical system of the projector includes
Conventionally, there are those that use a relay condenser lens and those that use a condenser mirror (concave mirror).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リレー
コンデンサーレンズによる光学系は、均一で質の高い照
明光が得られる反面、集光ミラーによるものに比べて高
価で、効率も劣る。
However, while an optical system using a relay condenser lens can obtain uniform and high quality illumination light, it is more expensive and inferior in efficiency than a condenser mirror.

【0005】一方集光ミラーによるものは、簡単な装置
で効率も高いが、均一な照明光を得るのが難しく、中心
が明るく周辺が暗い明るさ分布や、或いは中心部に極小
値をもつリング状の明るさ分布を示すのが一般的であ
る。
On the other hand, the one using a condensing mirror is a simple device and has high efficiency, but it is difficult to obtain uniform illumination light, and the brightness distribution in the center is bright and the periphery is dark, or a ring having a local minimum value. It is common to show the brightness distribution of the shape.

【0006】この様にリレーコンデンサーレンズと集光
ミラーは一長一短があり、これらの選択は均一性と効率
のどちらを優先するかによってきまる。
As described above, the relay condenser lens and the condenser mirror have advantages and disadvantages, and their selection depends on whether uniformity or efficiency is prioritized.

【0007】本発明は、上述の背景に基づきなされたも
のであり、その目的とするところは、リレーコンデンサ
ーレンズを使った液晶プロジェクターの光源装置に、効
率よく直線偏光を得る機能を付加するものであって、こ
れによって明るさの改善と偏光フィルターでの発熱の低
減を実現するものである。
The present invention has been made on the basis of the above background, and an object thereof is to add a function of efficiently obtaining linearly polarized light to a light source device of a liquid crystal projector using a relay condenser lens. By doing so, it is possible to improve the brightness and reduce the heat generated by the polarizing filter.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による請求項1記
載の偏光光源装置は、光源、コンデンサーレンズ、少な
くとも一つの偏光ビームスプリッターと反射手段及び偏
光回転反射手段を有する光源装置であって、光源の光を
コンデンサーレンズによって光ビームとなし、この光ビ
ームを偏光ビームスプリッターを通すことによってp偏
光成分とs偏光成分に分け、その一方を反射手段により
進行方向を反転し、その反転光を光源の反対側に置かれ
た偏光回転反射手段によって偏光面の回転を伴って反射
することにより、偏光ビームスプリッターによって分け
られた他方の成分と合流させることによって、効率よく
直線偏光を得ることを特徴とするものである。
A polarized light source device according to a first aspect of the present invention is a light source device having a light source, a condenser lens, at least one polarization beam splitter, a reflection means, and a polarization rotation reflection means. Light is converted into a light beam by a condenser lens, and this light beam is divided into a p-polarized component and an s-polarized component by passing through a polarization beam splitter. It is characterized in that linearly polarized light is efficiently obtained by reflecting with rotation of the polarization plane by the polarization rotation reflecting means placed on the opposite side and merging with the other component divided by the polarization beam splitter. It is a thing.

【0009】また、請求項2記載のこの発明による偏光
光源装置は、上記の偏光ビームスプリッターと反射手段
の組み合わせを、偏光膜面が直交する偏光ビームスプリ
ッターの対に置き換えたものである。
Further, in the polarized light source device according to the present invention as defined in claim 2, the above-mentioned combination of the polarized beam splitter and the reflection means is replaced with a pair of polarized beam splitters whose polarizing film planes are orthogonal to each other.

【0010】また、請求項3の偏光部品は、上記偏光膜
面が直交する偏光ビームスプリッターの対の機能を、多
数の微小な偏光プリズムによって実現するもので、直角
プリズムの頂角をはさむ二面が平面上に少なくともひと
つ並んだ透明な板状部材と、これと相補的な形状を有す
る透明な板状部材が、それぞれのプリズム面が偏光膜を
はさんで光学的に接着してなるものである。
Further, in the polarizing component according to the third aspect, the function of the pair of polarizing beam splitters in which the polarizing film surfaces are orthogonal to each other is realized by a large number of minute polarizing prisms, and the two surfaces sandwiching the apex angle of the rectangular prism. Is a transparent plate-shaped member in which at least one is arranged on a flat surface, and a transparent plate-shaped member having a shape complementary to this is formed by optically adhering each prism surface with a polarizing film sandwiched between them. is there.

【0011】請求項4に記載の偏光部品は、請求項3の
偏光部品を使った偏光光源装置である。
A polarizing component according to a fourth aspect is a polarized light source device using the polarizing component according to the third aspect.

【0012】また請求項5記載の偏光部品は偏光光源に
限らず、リレーコンデンサーレンズを使う一般の光源系
について効率の改善をはかるものであって、光源、二組
のコンデンサーレンズ、反射手段と、片面にプリズム列
を有する透明部材とを有する光源装置であって、光源の
光を各々のコンデンサーレンズによって二つの光ビーム
となし、それぞれの光ビームは反射手段によって両ビー
ムが交わるように偏向され、両ビームの交差する位置に
プリズムが光線が出射する側を向くように設置された該
透明部材で、両ビームが一つのビームに合成されること
を特徴とするものである。
Further, the polarizing component according to claim 5 is not limited to a polarized light source, and is intended to improve the efficiency of a general light source system using a relay condenser lens, which comprises a light source, two sets of condenser lenses, a reflection means, A light source device having a transparent member having a prism array on one surface, wherein the light of the light source is made into two light beams by each condenser lens, and each light beam is deflected by a reflecting means so that both beams intersect. It is characterized in that the two beams are combined into one beam by the transparent member in which a prism is installed at a position where the two beams intersect so as to face the side where the light rays are emitted.

【0013】また請求項6記載の偏光部品も請求項5と
同様にリレーコンデンサーレンズを使う一般の光源系の
改善をはかるものであって、請求項5のプリズムが光線
が出射する側を向くように設置された透明部材の代わり
に、プリズムが光線が入射する側を向くように設置され
た透明部材を用いるものである。
The polarization component according to claim 6 is also intended to improve a general light source system using a relay condenser lens as in the case of claim 5, and the prism of claim 5 faces the side where the light rays are emitted. In place of the transparent member installed in, the transparent member installed so that the prism faces the side where the light ray enters.

【0014】さらに請求項7は、請求項1,2,4の偏
光光源装置に請求項5の手法を適応した偏光光源装置で
あり、加えて請求項8は請求項1,2,4の偏光光源装
置に請求項6の手法を適応した偏光光源装置である。
Further, claim 7 is a polarized light source device in which the method of claim 5 is applied to the polarized light source device of claims 1, 2 and 4, and in addition, claim 8 is the polarized light source device of claims 1, 2 and 4. A polarized light source device in which the method of claim 6 is applied to the light source device.

【0015】また請求項9,10,11は、請求項1,
2,4,7,8に記載の偏光光源装置の構成要素である
偏光回転反射手段を与えるものである。
Further, claims 9, 10 and 11 are defined by claim 1,
The polarized light rotating / reflecting means, which is a component of the polarized light source device described in Nos.

【0016】請求項9記載の偏光光源装置は、上記偏光
回転反射手段が、多数の反射鏡面が、平面ないしは球面
上に隣接するものどうし互いに直行して該隣接反射鏡面
により形成される稜線と直行する方向に多数配列されて
なり、該プリズム反射面は入射光の偏光面に対し上記反
射鏡面配列方向が45゜の角度をなす様に配列されてなる
プリズム反射面であることを特徴とするものである。
According to a ninth aspect of the present invention, in the polarized light source device, the polarized light rotating / reflecting means has a large number of reflecting mirror surfaces that are adjacent to each other on a plane or a spherical surface and are orthogonal to each other. Characterized in that the prism reflection surface is a prism reflection surface which is arranged so that the reflection mirror surface arrangement direction forms an angle of 45 ° with respect to the polarization plane of the incident light. Is.

【0017】請求項10は、請求項9に記載の偏光光源
装置に、反射手段の前に位相板を配置してなるものであ
る。
A tenth aspect of the present invention is the polarized light source device according to the ninth aspect, wherein a phase plate is arranged in front of the reflecting means.

【0018】請求項11は、上記反射手段が、1/4波
長板と平面鏡ないしは球面鏡とを重ね合わせたものであ
ることを特徴とするものである。
An eleventh aspect of the present invention is characterized in that the reflecting means is a ¼ wavelength plate and a plane mirror or a spherical mirror which are superposed on each other.

【0019】[0019]

【作用】本発明の偏光部品は、光源からの光を偏光ビー
ムスプリッターで二つの直線偏光成分に分け、その一方
の偏光面を90°回転させてからもう一方に合流させる
ものであり、偏光面を回転させる手段として、反射手段
を用いる。
The polarizing component of the present invention divides light from a light source into two linearly polarized light components by a polarizing beam splitter, rotates one polarization plane by 90 °, and then joins it into the other. A reflection means is used as a means for rotating the.

【0020】図1は、リレーコンデンサーレンズを使っ
て平行ビームを作る従来の光学系の平面図である。光源
1から発し、コンデンサーレンズ2a,2b(なお、こ
こでは2枚のレンズで記したが、1枚、或いは3枚以上
でもよい。)に入射した光は、コンデンサーレンズ2
a,2bで平行ビームにされる。一方レンズと反対の側
に出た光は球面鏡3で反射してフィラメントの位置に戻
り、一部はフィラメントに遮られるものの、残りはコン
デンサーレンズ2a,2bを通って先の平行ビームに加
わる。
FIG. 1 is a plan view of a conventional optical system for forming a parallel beam using a relay condenser lens. The light emitted from the light source 1 and incident on the condenser lenses 2a and 2b (here, the number of lenses is two, but it may be one or three or more).
It is made into a parallel beam at a and 2b. On the other hand, the light emitted to the side opposite to the lens is reflected by the spherical mirror 3 and returns to the position of the filament, part of which is blocked by the filament, but the rest passes through the condenser lenses 2a and 2b and is added to the preceding parallel beam.

【0021】従って、出力光は直接コンデンサーレンズ
に入射した光と反対側の球面鏡3に反射して、フィラメ
ントに遮られなかった成分の和になる。球面鏡3の位置
を調節して、球面鏡3によるフィラメントの像を実際の
フィラメントから僅かにずらすことによって、出力光は
直接コンデンサーレンズに入射した光の二倍弱にするこ
とができる。
Therefore, the output light is reflected by the spherical mirror 3 on the opposite side of the light directly incident on the condenser lens and becomes the sum of the components not blocked by the filament. By adjusting the position of the spherical mirror 3 so that the image of the filament by the spherical mirror 3 is slightly displaced from the actual filament, the output light can be twice as much as the light directly incident on the condenser lens.

【0022】図2は、図1の球面鏡を、コンデンサーレ
ンズ4a,4bと平面鏡5に置き換えたもので、同等の
機能の光源装置である。
FIG. 2 shows a light source device having an equivalent function, in which the spherical mirror of FIG. 1 is replaced with condenser lenses 4a and 4b and a plane mirror 5.

【0023】次に図3は、本発明の請求項1記載の実施
例の平面図である。これを使って本発明の作用を説明す
る。
Next, FIG. 3 is a plan view of an embodiment according to claim 1 of the present invention. The operation of the present invention will be described using this.

【0024】なお、図1の装置と異なる点は、球面鏡3
が偏光回転作用を持つ反射手段8に変えられているこ
と、コンデンサーレンズの後に偏光ビームスプリッター
6と反射手段7が置かれていることである。
The difference from the apparatus of FIG. 1 is that the spherical mirror 3
Is replaced with a reflection means 8 having a polarization rotation effect, and a polarization beam splitter 6 and a reflection means 7 are placed after the condenser lens.

【0025】偏光回転反射手段8は、例えば、後に説明
する図13の反射手段であって、偏光面が回転すること
をのぞけば球面鏡3と同様の集光作用を持つ。従って、
偏光ビームスプリッター6と反射手段7を除く部分は図
1と同様の作用を持ち、これによる出射ビームは偏光ビ
ームスプリッター6に入射する。
The polarized light rotating / reflecting means 8 is, for example, a reflecting means shown in FIG. 13 which will be described later, and has a condensing action similar to that of the spherical mirror 3 except that the polarization plane is rotated. Therefore,
The part except the polarization beam splitter 6 and the reflection means 7 has the same operation as in FIG. 1, and the outgoing beam by this enters the polarization beam splitter 6.

【0026】偏光ビームスプリッター6において、一方
の直線偏光成分は、偏光ビームスプリッターを透過する
が、他方の直線偏光成分は反射し、更に反射手段2で平
行逆向きに反射し、同一経路を逆向きに通って光源1に
達する。
In the polarization beam splitter 6, one of the linearly polarized light components passes through the polarization beam splitter, but the other linearly polarized light component is reflected and further reflected by the reflecting means 2 in parallel and reverse directions, and the same path is reversed. Light source 1 is reached through.

【0027】ここで一部の光線は、フィラメントに遮ら
れるものの、残りが偏光回転反射手段8に達して反射す
る。この反射光は、再び同様の経路で偏光ビームスプリ
ッター6に入射するが、偏光回転反射手段8によって偏
光面が回転しているため、今度は偏光ビームスプリッタ
ー6を透過して最初の透過光に加わる。
Here, a part of the light beam is blocked by the filament, but the rest reaches the polarization rotation reflection means 8 and is reflected. This reflected light enters the polarization beam splitter 6 through the same path again, but since the polarization plane is rotated by the polarization rotating / reflecting means 8, this time it is transmitted through the polarization beam splitter 6 and added to the first transmitted light. .

【0028】このようにして本発明ではランダム偏光の
光源の光を直線偏光に変換する際、一方の直線偏光成分
を捨てることなく利用することが出来るので効率がよ
く、明るく、不要な発熱の少ない偏光光源装置を実現す
ることができる。
As described above, according to the present invention, when the light of the randomly polarized light source is converted into the linearly polarized light, one of the linearly polarized light components can be used without being discarded, so that it is efficient, bright, and generates less unnecessary heat. A polarized light source device can be realized.

【0029】また、図5は、図2の光学系を基礎にし
て、本発明の偏光光源装置を構成した実施例の平面図、
図4がその斜視図である。ここでは、平面鏡5が平板状
の偏光回転反射手段9に置き換えられており、機能的に
は図3と同様である。
FIG. 5 is a plan view of an embodiment in which the polarized light source device of the present invention is constructed based on the optical system of FIG.
FIG. 4 is a perspective view thereof. Here, the plane mirror 5 is replaced with a flat plate-shaped polarized light rotating / reflecting means 9, which is functionally the same as in FIG.

【0030】本発明の請求項2記載の装置は、請求項1
において偏光ビームスプリッターと反射手段の組み合わ
せによって果たされていた、一方の直線偏光成分を取り
出し、他方の進行方向を反転して光源側に返す機能を、
偏光膜面が90°をなすように向かい合って置かれた偏
光ビームスプリッターの対によって果たすものである。
The device according to claim 2 of the present invention is the device according to claim 1.
The function performed by the combination of the polarization beam splitter and the reflection means in (1), which takes out one linearly polarized light component, reverses the traveling direction of the other and returns it to the light source side,
This is achieved by a pair of polarization beam splitters placed so as to face each other so that the polarization film surfaces form 90 °.

【0031】更に本発明の請求項3記載の装置は、上記
偏光ビームスプリッターの対を多数の微小な偏光膜面の
対に置き換えて、大幅な小型軽量化を可能にした偏光部
品であって、これ自体で偏光フィルターと類似の機能を
持っている。
Further, the apparatus according to claim 3 of the present invention is a polarizing component in which the pair of polarizing beam splitters are replaced with a large number of pairs of minute polarizing film surfaces, thereby enabling a significant reduction in size and weight. It itself has a function similar to that of a polarizing filter.

【0032】通常の偏光フィルターに比べ有利な点は、 通常の偏光フィルターでは透過しない偏光成分を吸
収していたため、発熱が大きいことが問題であったが、
該偏光部品はこの成分を反射し吸収しないため発熱が小
さいこと、および 偏光部品の反射光が入射光と平行逆向きであること
を利用して、この反射光を有効利用できることである。
The advantage over the ordinary polarizing filter is that it generates a large amount of heat because it absorbs the polarized component that is not transmitted by the ordinary polarizing filter.
The polarized component does not reflect and absorb this component and therefore generates little heat, and the fact that the reflected light from the polarizing component is parallel and opposite to the incident light enables the reflected light to be effectively utilized.

【0033】すなわち本発明の請求項4記載の装置は、
偏光部品を請求項1,2と同様の装置に適用したもので
ある。
That is, the apparatus according to claim 4 of the present invention is
The polarizing component is applied to a device similar to the first and second aspects.

【0034】次に、本発明の請求項5および6記載の光
源装置の作用を説明する。
Next, the operation of the light source device according to claims 5 and 6 of the present invention will be described.

【0035】図1,図2の様なリレーコンデンサーレン
ズを使った光源では、利用される光は直接コンデンサー
レンズに入射する光と反対側の球面鏡に反射する成分の
みで、全光束の高々十数パーセントにすぎない。そこで
一つの光源に二組のリレーコンデンサーレンズを設置
し、それぞれの出力を合成することによって光線の利用
率を上げることができる。
In the light source using the relay condenser lens as shown in FIGS. 1 and 2, the light used is only the component reflected directly by the spherical mirror on the opposite side to the light directly incident on the condenser lens, and the total light flux is at most 10 Only a percentage. Therefore, two sets of relay condenser lenses are installed in one light source, and the output of each can be combined to increase the light ray utilization rate.

【0036】この際重要なことは、二組の出力光を一つ
に合成するにあたり、リレーコンデンサーレンズ系の利
点である均一性を損なわないことである。
In this case, what is important is that the two sets of output light are combined into one so that the uniformity, which is an advantage of the relay condenser lens system, is not impaired.

【0037】請求項5,6の光源装置は、この要求を満
たすために、片面にプリズム列を有する透明部材を使っ
て出力光の合成を行う。
In order to meet this requirement, the light source device according to the fifth and sixth aspects uses a transparent member having a prism array on one surface to combine output lights.

【0038】図22は、請求項5の実施例の平面図であ
る。それぞれの出力光は反射部材31で方向を変え、プ
リズム列を有する透明部材30に導かれ、一つの光ビー
ムに合成される。
FIG. 22 is a plan view of the embodiment of claim 5. Each output light changes its direction by the reflecting member 31, is guided to the transparent member 30 having a prism array, and is combined into one light beam.

【0039】図24は、透明部材30の部分平面図であ
る。光線は矢印の経路を通って合成光となり、もう一方
の入射光は左右が逆転した経路を通って合成光となる。
ここで入射角とプリズムの頂角等の関係は以下の二式を
満たせば良い。
FIG. 24 is a partial plan view of the transparent member 30. The light ray passes through the path indicated by the arrow to become the combined light, and the other incident light passes through the path in which the left and right are reversed to become the combined light.
Here, the relationship between the incident angle and the apex angle of the prism may satisfy the following two equations.

【0040】 n*sinα=sinβ n*cos(α+θ)=cosθ ここでnは、透明部材の屈折率である。N * sinα = sinβ n * cos (α + θ) = cosθ where n is the refractive index of the transparent member.

【0041】この様に二組のビームは、透明部材上で重
なるように合成されるため、元の各々のビームと同様の
均一さを持つ。ただし、この際にビーム幅が1/cosβ
に拡大される点に注意が必要であるが、長方形の画面を
持つプロジェクターの光源としてはあまり不都合になら
ない。
As described above, since the two sets of beams are combined so as to overlap each other on the transparent member, they have the same uniformity as the original beams. However, at this time, the beam width is 1 / cos β
It is necessary to note that it is enlarged, but it is not so inconvenient as a light source for a projector with a rectangular screen.

【0042】図30は、請求項6記載の実施例の平面図
である。それぞれの出力光は反射部材31で方向を変
え、プリズム列を有する透明部材33に導かれ、一つの
光ビームに合成される。
FIG. 30 is a plan view of an embodiment according to claim 6. Each output light changes its direction by the reflecting member 31, is guided to the transparent member 33 having a prism array, and is combined into one light beam.

【0043】図28は、透明部材33の部分平面図であ
る。光線は矢印の経路を通って合成光となり、もう一方
の入射光は左右が逆転した経路を通って合成光となる。
プリズムの頂角を60°、入射角も60°にとるのが好
ましい条件で、この条件では入射光はプリズムの片方の
面に垂直に入射し、反対側の面で透明部材の反対側の面
から垂直に出射する。この条件では合成ビームの幅は元
の各々のビーム幅の倍になる。従って、アスペクト比の
大きな画面のプロジェクターにむいた方法である。
FIG. 28 is a partial plan view of the transparent member 33. The light ray passes through the path indicated by the arrow to become the combined light, and the other incident light passes through the path in which the left and right are reversed to become the combined light.
It is preferable that the apex angle of the prism is 60 ° and the incident angle is also 60 °. Under this condition, the incident light is incident perpendicularly on one surface of the prism and the opposite surface is the opposite surface of the transparent member. Is emitted vertically from. Under this condition, the width of the combined beam is twice the original beam width. Therefore, this method is suitable for a projector having a large aspect ratio screen.

【0044】透明部材に形成されるプリズムの頂角=2
φとし、ビームの入射角をδとおけば図29より n*sin(90-3φ)=sin(2φ-δ) の関係が成り立つ。
The apex angle of the prism formed on the transparent member = 2
If φ is set and the incident angle of the beam is set to δ, the relationship of n * sin (90−3φ) = sin (2φ−δ) holds from FIG.

【0045】ここで2φ<60°になると図29に示す
ように、一部の光がプリズムの面で反射せず損失とな
る。従って2φ≧60°であるのが好ましいが、前述し
たようにビーム幅の拡大率が1/cosδで、φが大きい
ほどビーム幅の拡大も大きいから、ビーム幅の拡大を抑
える意味で2φ=60°とするのが好ましい。
Here, when 2φ <60 °, as shown in FIG. 29, a part of the light is lost because it is not reflected on the surface of the prism. Therefore, it is preferable that 2φ ≧ 60 °, but as described above, the beam width expansion rate is 1 / cosδ, and the larger φ is, the larger the beam width is. Therefore, in order to suppress the beam width expansion, 2φ = 60. It is preferable that the angle is °.

【0046】この場合も請求項5と同様に二組のビーム
は透明部材上で重なるように合成されるため、元の各々
のビームと同様の均一さを持つ。
Also in this case, since the two sets of beams are combined so as to overlap on the transparent member as in the fifth aspect, they have the same uniformity as the original beams.

【0047】請求項1、2及び4記載の偏光光源装置に
請求項5及び6の手法を適用して更に効率の良い明るい
偏光光源装置としたものが請求項7及び8記載の装置で
ある。
The apparatus according to claims 7 and 8 is a polarized light source apparatus according to claims 1, 2 and 4 in which the method according to claims 5 and 6 is applied to provide a more efficient and bright polarized light source apparatus.

【0048】次に本発明の請求項1、2および4に記載
されている偏光回転反射手段について説明する。
Next, the polarization rotating / reflecting means described in claims 1, 2 and 4 of the present invention will be described.

【0049】図11は、請求項9に記載のプリズム反射
面での反射で偏光面が90°回転した成分が得られる様
子を示す原理図である。
FIG. 11 is a principle diagram showing how a component obtained by rotating the polarization plane by 90 ° is obtained by reflection on the prism reflection surface according to claim 9.

【0050】面17に入射した直線偏光光15は、プリ
ズムの稜線に平行な電場ベクトルの成分Fsと垂直な成
分Fpとに分けられるが、面17、18が完全導体の反
射面であれば、17、18で反射した光16の成分F
p’の向きが反転し結果として15に対して16は偏光
面が90°回転した光となる。
The linearly polarized light 15 incident on the surface 17 is divided into a component Fs of the electric field vector parallel to the ridgeline of the prism and a component Fp perpendicular to the prism, but if the surfaces 17 and 18 are reflection surfaces of perfect conductors. The component F of the light 16 reflected by 17 and 18
The direction of p ′ is inverted, and as a result, 16 is light whose polarization plane is rotated by 90 ° with respect to 15.

【0051】しかしながら、実際には完全導体の反射面
は存在せず、一般にFs’とFp’の間に位相差Δを生
じ、また両者の振幅も異なり、反射光16は楕円偏光に
なる。従って、この楕円偏光の偏光面が入射光のそれと
直行する成分のみが有効である。ここでΔは、小さいほ
ど完全導体の面に近く、効率も高い。
However, in reality, there is no perfect conductor reflecting surface, a phase difference Δ is generally generated between Fs ′ and Fp ′, and the amplitudes of both are different, and the reflected light 16 becomes elliptically polarized light. Therefore, only the component of which the plane of polarization of this elliptically polarized light is orthogonal to that of the incident light is effective. Here, the smaller Δ is, the closer to the surface of the perfect conductor, and the higher the efficiency.

【0052】図12及び図13にプリズム反射面の例を
示す。
12 and 13 show examples of prism reflecting surfaces.

【0053】図12において、平面基板9の片面に多数
の反射鏡面が形成されており、隣接する反射鏡面どうし
は互いに直行しており、該隣接反射鏡面により形成され
る稜線と直行する方向に多数の反射鏡面が配列されてい
る。該反射鏡面は基板面の放線方向uに対し例えば45
°をなす。ここで隣接反射鏡面の直行する条件は、面に
垂直に入射した光が垂直に反射する為に必要な条件であ
り、また該反射鏡面がuとなす角は45°とするのが効
率の面で最も好ましい。
In FIG. 12, a large number of reflecting mirror surfaces are formed on one surface of the flat substrate 9, adjacent reflecting mirror surfaces are orthogonal to each other, and a large number are arranged in a direction orthogonal to the ridge line formed by the adjacent reflecting mirror surfaces. The reflecting mirror surfaces of are arranged. The reflecting mirror surface is, for example, 45 with respect to the radial direction u of the substrate surface.
Make a °. Here, the condition that the adjacent reflecting mirror surfaces are orthogonal to each other is a condition necessary for vertically incident light to be reflected vertically, and that the angle formed by the reflecting mirror surfaces with u is 45 °. Is most preferable.

【0054】上記反射鏡面は、基板9の片面に所定の形
状を形成した後に蒸着や鍍金により金属層を形成するこ
と、あるいは誘電体多層膜の形成により得ることがで
き、基板9として透明材料を用いれば、平面の側を入射
面として、プリズム面を裏面鏡として使うこともでき
る。
The reflecting mirror surface can be obtained by forming a predetermined shape on one surface of the substrate 9 and then forming a metal layer by vapor deposition or plating, or by forming a dielectric multilayer film. If used, the flat surface side can be used as an incident surface and the prism surface can be used as a rear surface mirror.

【0055】更に基板9の屈折率が21/2より大きけれ
ばプリズム面を全反射面として使っても良い。金属層あ
るいは誘電体多層膜による反射鏡面では、金属の種類や
膜厚、多層膜の設計の違いにより前述の位相差Δはまち
まちであるが、プリズムの全反射を使う場合には屈折率
から計算でき、一例として屈折率が1.49の場合(P
MMA)にはΔ=70°である。これから偏光面の90
°回転した成分は67%となるが、全反射は100%近
い反射率が得られることから反射面での効率はほぼ67
%となる。
Further, if the refractive index of the substrate 9 is larger than 2 1/2 , the prism surface may be used as the total reflection surface. On the reflecting mirror surface with a metal layer or a dielectric multilayer film, the above-mentioned phase difference Δ varies depending on the type of metal, the film thickness, and the design of the multilayer film, but if total reflection of the prism is used, it is calculated from the refractive index. If the refractive index is 1.49 (P
For MMA) Δ = 70 °. 90 degrees of polarization plane from now on
The component rotated by ° is 67%, but total reflection is close to 100%, so the efficiency at the reflecting surface is almost 67%.
%.

【0056】図13は、図12と同様の反射面を球面状
の基板に設けたもので、集光作用をもつ偏光回転反射面
の例である。
FIG. 13 shows an example of a polarization rotating reflection surface having a condensing function, in which a reflection surface similar to that of FIG. 12 is provided on a spherical substrate.

【0057】次に請求項11に記載の1/4波長板をつか
って偏光面を90°回転させる方法について説明する。
Next, a method of rotating the plane of polarization by 90 ° using the quarter-wave plate according to the eleventh aspect will be described.

【0058】図14は、1/4波長板を使った反射手段の
例であり、反射鏡19の前に1/4波長板20をおいて構
成される。入射光23は反射鏡19で反射する前後に1/
4波長板20を通過することによって偏光面を90°回
転した反射光24となる。
FIG. 14 shows an example of a reflecting means using a quarter-wave plate, which is constructed by placing a quarter-wave plate 20 in front of the reflecting mirror 19. The incident light 23 is 1 / before and after being reflected by the reflecting mirror 19.
By passing through the four-wave plate 20, the polarization plane is rotated by 90 ° to become reflected light 24.

【0059】ここで用いる反射鏡は、金属ミラーでも良
いし、誘電体多層膜を使ったものでも良い。また波長板
の片面に金属ミラーないし誘電体多層膜を形成して反射
面としても良い。
The reflecting mirror used here may be a metal mirror or one using a dielectric multilayer film. Further, a reflecting surface may be formed by forming a metal mirror or a dielectric multilayer film on one surface of the wave plate.

【0060】図16は、反射鏡として球面鏡3を用いて
集光作用を持たせたもので、同図(a)は球面状に加工
した1/4波長板25を球面鏡3に貼り付けたものであ
り、図14と同等の偏光回転性能を持つが1/4波長板2
5の成型が難しいのが難点である。従って、図16
(b)の様に平板の1/4波長板26を使う方法でも良い
が、この場合には周辺部で偏光回転性能の低下を生じ
る。
FIG. 16 shows a spherical mirror 3 used as a reflecting mirror for condensing light. In FIG. 16 (a), a spherical quarter-wave plate 25 is attached to the spherical mirror 3. And has a polarization rotation performance equivalent to that of FIG.
The difficulty is that molding of No. 5 is difficult. Therefore, FIG.
Although the method of using the flat quarter-wave plate 26 may be used as in (b), in this case, the polarization rotation performance is deteriorated in the peripheral portion.

【0061】これらの方法では波長板を用いるために、
偏光面が90°回転した反射光の得られる効率は強い波
長依存性を持ち、白色光を用いる場合には好ましくな
い。この波長依存性を小さくするために、異なる波長分
散を持つ複屈折材料を合わせてなる色消し波長板を用い
てもよい。
Since a wave plate is used in these methods,
The efficiency of obtaining reflected light whose polarization plane is rotated by 90 ° has a strong wavelength dependency, which is not preferable when white light is used. In order to reduce this wavelength dependency, an achromatic wave plate made of a combination of birefringent materials having different wavelength dispersions may be used.

【0062】請求項10記載の装置では、上記二つの手
段をあわせて用いることによって、より効率よく偏光面
の回転を行うものである。
In the apparatus according to the tenth aspect, the polarization plane is rotated more efficiently by using the above two means in combination.

【0063】図15は、位相板22とプリズム反射面2
1を用いた請求項10の反射面の例である。プリズム反
射面による反射では、反射光の各成分Fs’とFp’の
位相差Δが0でないため反射光が楕円偏光になるが、同
じ大きさで符号が逆の位相差−Δを位相板22によって
作り、結果として位相差を打ち消し、偏光面が90°回
転した直線偏光を得る。位相板22は反射前後に通過す
るため、レタデーションが−Δ/2になるようなものを
使えば良い。
FIG. 15 shows the phase plate 22 and the prism reflection surface 2.
It is an example of the reflecting surface of claim 10 using 1. In the reflection by the prism reflecting surface, since the phase difference Δ between the respective components Fs ′ and Fp ′ of the reflected light is not 0, the reflected light becomes elliptically polarized light, but the phase plate 22 has a phase difference −Δ of the same magnitude but opposite sign. To produce a linearly polarized light whose polarization plane is rotated by 90 °. Since the phase plate 22 passes through before and after reflection, a phase plate having a retardation of −Δ / 2 may be used.

【0064】この場合には、位相板で与えるべき位相差
が比較的小さくすむため、全体での波長依存性は小さ
く、白色光にも十分適用できる。プリズム反射面は前述
のものならどんなものでも使うことが出来るが、中でも
反射率が高くΔの計算が容易な全反射プリズムを使うも
のが最も好ましい。例えば先のPMMAのプリズムを使
う場合にはΔ=70°であるから、35°のレタデーシ
ョンを与える位相板を使って、可視光全域にわたって極
めて高い効率が容易に得られる。
In this case, since the phase difference to be given by the phase plate can be made relatively small, the wavelength dependency as a whole is small, and it can be sufficiently applied to white light. As the prism reflection surface, any of the above-mentioned prisms can be used, but among them, the one using a total reflection prism having a high reflectance and easy calculation of Δ is most preferable. For example, when using the above-mentioned PMMA prism, Δ = 70 °, and therefore a very high efficiency can be easily obtained over the entire visible light range by using a phase plate that gives a retardation of 35 °.

【0065】[0065]

【実施例】以下に、この発明を実施例に基づき具体的に
説明するが、この発明はその要旨を超えない限り以下の
例に限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below based on examples, but the present invention is not limited to the following examples as long as the gist thereof is not exceeded.

【0066】図18は、請求項1の他の実施例の平面図
である。本実施例は、図5の実施例の反射手段7の位置
が異なっており、垂直方向に出力光が得られ、偏光面は
図5のものと垂直である。
FIG. 18 is a plan view of another embodiment of the first aspect. In this embodiment, the position of the reflection means 7 of the embodiment of FIG. 5 is different, output light is obtained in the vertical direction, and the polarization plane is perpendicular to that of FIG.

【0067】図3〜図5、図18等に記されている反射
手段7は、反射によって直線偏光の偏光面が変化しない
反射手段であればよく、例えば平面に金属膜や誘電体多
層膜を形成したものがあるが、容易に高い反射率を得る
ためにプリズムの全反射を使うのもよい。図17は、こ
の様な反射手段の例で、直角プリズムの列を形成した透
明板である。この反射部材はプリズムの稜線が入射光の
偏光面と平行か或いは垂直になるように使わなければな
らない。
The reflecting means 7 shown in FIGS. 3 to 5, 18 and the like may be any reflecting means in which the plane of polarization of linearly polarized light does not change due to reflection. For example, a metal film or a dielectric multilayer film may be provided on a flat surface. Although it is formed, total reflection of the prism may be used to easily obtain a high reflectance. FIG. 17 shows an example of such a reflection means, which is a transparent plate in which rows of right-angle prisms are formed. This reflecting member must be used so that the ridge of the prism is parallel or perpendicular to the plane of polarization of the incident light.

【0068】図19は、図18の偏光ビームスプリッタ
ー6と反射手段7の組み合わせの部分を軽量化した実施
例の部分図であり、図27の偏光ビームスプリッターの
プリズム列29に反射コートを施したものを用いてい
る。ここでは反射コートが反射手段であって、例えば金
属膜や誘電体多層膜を蒸着したものである。
FIG. 19 is a partial view of an embodiment in which the weight of the combination of the polarization beam splitter 6 and the reflection means 7 of FIG. 18 is reduced. A reflection coat is applied to the prism array 29 of the polarization beam splitter of FIG. I am using one. Here, the reflection coat is a reflection means, for example, a metal film or a dielectric multilayer film is deposited.

【0069】図27の偏光ビームスプリッターは、プリ
ズム型偏光ビームスプリッターの半分を直角プリズム列
を形成した透明板に置き換えたものであり、その働きは
プリズム型偏光ビームスプリッターと同じである。
The polarization beam splitter shown in FIG. 27 is obtained by replacing half of the prism type polarization beam splitter with a transparent plate having a rectangular prism array, and the function thereof is the same as that of the prism type polarization beam splitter.

【0070】また、更に軽量化が望まれる場合には、図
26の偏光ビームスプリッターを用いるのも良い。これ
は直角プリズム列を形成した透明板の間に偏光多層膜1
4を形成したものでり、偏光多層膜14はプリズム型偏
光ビームスプリッターのそれと同じものである。透明板
上に形成された各々のプリズムの面がプリズム型偏光ビ
ームスプリッターの入,反射面と同じ働きをして、結果
的にプリズム型偏光ビームスプリッターと同じ機能を示
す。
If further weight reduction is desired, the polarizing beam splitter shown in FIG. 26 may be used. This is a polarizing multilayer film 1 between transparent plates on which a right-angled prism array is formed.
4 is formed, and the polarization multilayer film 14 is the same as that of the prism type polarization beam splitter. The surface of each prism formed on the transparent plate functions the same as the entrance and reflection surfaces of the prism type polarization beam splitter, resulting in the same function as the prism type polarization beam splitter.

【0071】これらの偏光ビームスプリッターは、レー
ザー光のようなコヒーレント光に適用される場合には、
そのコヒーレンスを乱し好ましくないが、本用途のよう
にインコヒーレントな光源に用いるには問題がない。
These polarization beam splitters, when applied to coherent light such as laser light,
Although it disturbs the coherence and is not preferable, there is no problem in using it for an incoherent light source like this application.

【0072】更に、光源が単色光の場合にはミラー型の
偏光ビームスプリッターを用いるのも良い。
Further, when the light source is monochromatic light, a mirror type polarization beam splitter may be used.

【0073】また図7は、請求項1の他の実施例の偏光
ビームスプリッター付近の部分図であり、二個の偏光ビ
ームスプリッターを張り合わせた形の偏光ビームスプリ
ッター11と、二つの反射手段7を用いている。このよ
うに左右半分ずつに別のユニットを設けることで、偏光
ビームスプリッターの厚さ(体積)を半分にでき、小型
軽量化ができる。
FIG. 7 is a partial view of the vicinity of a polarization beam splitter according to another embodiment of the first aspect of the present invention, in which a polarization beam splitter 11 in which two polarization beam splitters are bonded together and two reflecting means 7 are provided. I am using. By providing separate units for the left and right halves, the thickness (volume) of the polarization beam splitter can be halved, and the size and weight can be reduced.

【0074】次に図6は、請求項2の実施例の偏光ビー
ムスプリッター付近の部分図であり、二個の偏光ビーム
スプリッターを張り合わせた形の偏光ビームスプリッタ
ー10を用いて請求項1の反射手段7を省いている。こ
れによって戻り光の光路が平行移動するが、コンデンサ
ーレンズ2b,2aによってフィラメント近傍に集光す
ることは変わらないため、この戻り光も偏光面を回転し
た後に再び同光路を通って出力光に加わる。
Next, FIG. 6 is a partial view in the vicinity of the polarization beam splitter of the embodiment of claim 2, wherein a polarizing beam splitter 10 in which two polarization beam splitters are bonded together is used. I have omitted 7. This causes the optical path of the return light to move in parallel, but it does not change that the condenser lenses 2b and 2a condense the light in the vicinity of the filament. Therefore, this return light also passes through the same optical path after rotating the polarization plane and is added to the output light. .

【0075】この場合には反射手段7での反射損失がな
くなった分だけ、若干ではあるが請求項1より効率が高
くなることが期待できる。
In this case, the efficiency can be expected to be higher than that of claim 1 by a small amount because the reflection loss at the reflecting means 7 is eliminated.

【0076】図8は、請求項1と請求項2を複合した偏
光光源装置の実施例の部分平面図である。
FIG. 8 is a partial plan view of an embodiment of a polarized light source device in which the first and second aspects are combined.

【0077】図9は、請求項3の実施例の偏光部品13
を用いた請求項4の部分図であり、図10(a)は、こ
の実施例の全体斜視図、(b)は同偏光部品13の部分
拡大図である。
FIG. 9 shows a polarizing component 13 of the third embodiment.
FIG. 10A is a partial perspective view of this embodiment, FIG. 10A is an overall perspective view of this embodiment, and FIG. 10B is a partially enlarged view of the polarization component 13.

【0078】偏光部品13は図6の偏光ビームスプリッ
ターの二つの偏光膜14を縮小した形の偏光膜が面状に
並んだものを内部に有する透明部材であり、図6〜図8
と同様に一方の偏光成分を平行に反射する機能を持って
いる。
The polarizing component 13 is a transparent member having therein the two polarizing films 14 of the polarizing beam splitter shown in FIG.
Similarly to, it has the function of reflecting one polarization component in parallel.

【0079】また図6〜図8に比べ小型軽量化が進んで
いることがわかる。
Further, it can be seen that the size and weight are being reduced as compared with FIGS. 6 to 8.

【0080】次に図20は、請求項7の実施例の平面図
で、図19に部分図が示される請求項1の偏光光源装置
を元に構成されており、この場合には二つの出力ビーム
が交わるため透明部材30だけでビームの合成ができ
る。
Next, FIG. 20 is a plan view of the embodiment of claim 7 and is constructed on the basis of the polarized light source device of claim 1 whose partial view is shown in FIG. 19. In this case, two outputs are provided. Since the beams intersect, the beams can be combined only by the transparent member 30.

【0081】また図21は、図10に示される請求項4
の偏光光源装置を元に構成されているが、この場合には
反射手段31を加えて両ビームが交わるようにする必要
がある。このような構成を図3〜図5の偏光光源装置を
使って行う場合には、装置サイズがかなり大きくなるの
であまり好ましくない。
Further, FIG. 21 shows a fourth embodiment shown in FIG.
However, in this case, it is necessary to add a reflecting means 31 so that both beams intersect. When such a configuration is performed using the polarized light source device of FIGS. 3 to 5, the device size becomes considerably large, which is not preferable.

【0082】反射手段31は、反射によって直線偏光の
偏光面が変化しない反射手段であって、例えば平面に金
属膜や誘電体多層膜を形成したものがあるが、図21及
び図22の例では、反射角が直角であるため直角プリズ
ムの全反射を使うこともできる。また軽量のためには、
図25のような小さな直角プリズムの列を形成した透明
板を用いてもよい。これは形態的には図17の反射部材
と同様であるが、光線が通る向きが違うものである。
The reflecting means 31 is a reflecting means in which the plane of polarization of the linearly polarized light does not change due to reflection. For example, there is one in which a metal film or a dielectric multilayer film is formed on the plane, but in the example of FIGS. Since the reflection angle is right, it is possible to use the total reflection of a right angle prism. In addition, for lightweight,
A transparent plate in which rows of small rectangular prisms as shown in FIG. 25 are formed may be used. This is similar in form to the reflecting member of FIG. 17, but the direction in which the light ray passes is different.

【0083】更に図23は、請求項8の実施例の平面図
で、図10に示される請求項4の偏光光源装置を元に構
成されている。
Furthermore, FIG. 23 is a plan view of the embodiment of claim 8 and is constructed based on the polarized light source device of claim 4 shown in FIG.

【0084】[0084]

【発明の効果】以上説明したように、本発明による偏光
光源装置は、リレーコンデンサーレンズを使った光源装
置において、直線偏光の光を効率よく得ることができ
る。すなわち、効率よく直線偏光を得る機能を付加する
ものであって、これによって明るさの改善と偏光フィル
ターでの発熱の低減を実現することができる。
As described above, the polarized light source device according to the present invention can efficiently obtain linearly polarized light in the light source device using the relay condenser lens. That is, the function of efficiently obtaining linearly polarized light is added, and by this, the improvement of brightness and the reduction of heat generation in the polarization filter can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明によるリレーコンデンサーレンズを使
った光源装置の平面図である。
FIG. 1 is a plan view of a light source device using a relay condenser lens according to the present invention.

【図2】この発明によるリレーコンデンサーレンズを使
った光源装置の平面図である。
FIG. 2 is a plan view of a light source device using a relay condenser lens according to the present invention.

【図3】この発明による請求項1の実施例の平面図であ
る。
FIG. 3 is a plan view of the embodiment of claim 1 according to the present invention.

【図4】この発明による図5の実施例の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of the embodiment of FIG. 5 according to the present invention.

【図5】この発明による請求項1の実施例の平面図であ
る。
FIG. 5 is a plan view of the embodiment of claim 1 according to the present invention.

【図6】この発明による請求項2の実施例の部分平面図
である。
FIG. 6 is a partial plan view of the embodiment of claim 2 according to the present invention.

【図7】この発明による請求項1の実施例の部分平面図
である。
FIG. 7 is a partial plan view of the embodiment of claim 1 according to the present invention.

【図8】この発明による請求項1と請求項2とを組み合
わせた実施例の部分平面図である。
FIG. 8 is a partial plan view of an embodiment in which claims 1 and 2 according to the present invention are combined.

【図9】この発明による請求項4の実施例の部分平面図
である。
FIG. 9 is a partial plan view of the embodiment of claim 4 according to the present invention.

【図10】この発明による請求項4の実施例の斜視図で
ある。
FIG. 10 is a perspective view of an embodiment of claim 4 according to the present invention.

【図11】この発明による偏光面が90°回転した成分
が得られる原理を説明する説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating the principle of obtaining a component in which the polarization plane is rotated by 90 ° according to the present invention.

【図12】この発明による請求項9に記載のプリズム反
射面例の概略図である。
FIG. 12 is a schematic view of an example of a prism reflecting surface according to claim 9 according to the present invention.

【図13】この発明による請求項9に記載のプリズム反
射面例の概略図である。
FIG. 13 is a schematic view of an example of a prism reflecting surface according to claim 9 according to the present invention.

【図14】この発明による請求項11に記載の1/4波
長板と平面鏡を重ねてなる反射面の例を示す斜視図であ
る。
FIG. 14 is a perspective view showing an example of a reflecting surface formed by superimposing a quarter-wave plate and a plane mirror according to claim 11 of the present invention.

【図15】この発明による請求項10に記載の、プリズ
ム反射面の前に位相板をおいてなる反射面の例を示す斜
視図である。
FIG. 15 is a perspective view showing an example of a reflecting surface having a phase plate in front of the prism reflecting surface according to a tenth aspect of the present invention.

【図16】この発明による1/4波長板と球面鏡を組み
合わせてなる反射面の例を示す断面図である。
FIG. 16 is a sectional view showing an example of a reflecting surface formed by combining a quarter-wave plate and a spherical mirror according to the present invention.

【図17】この発明による図3〜図5、図7、図8、図
18の反射手段7の一例を示す断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing an example of the reflection means 7 of FIGS. 3 to 5, 7, 8, and 18 according to the present invention.

【図18】この発明による請求項1の実施例の平面図で
ある。
FIG. 18 is a plan view of the embodiment of claim 1 according to the present invention.

【図19】この発明による請求項1の実施例の部分平面
図である。
FIG. 19 is a partial plan view of the embodiment of claim 1 according to the present invention.

【図20】この発明による請求項7の実施例の平面図で
ある。
20 is a plan view of the embodiment of claim 7 according to the present invention. FIG.

【図21】この発明による請求項7の実施例の平面図で
ある。
FIG. 21 is a plan view of the embodiment of claim 7 according to the present invention.

【図22】この発明による請求項5の実施例の平面図で
ある。
FIG. 22 is a plan view of an embodiment of claim 5 according to the present invention.

【図23】この発明による請求項8の実施例の平面図で
ある。
FIG. 23 is a plan view of the embodiment of claim 8 according to the present invention.

【図24】この発明による請求項5及び請求項7に使わ
れる透明部材30に形成されるプリズムの拡大平面図で
ある。
FIG. 24 is an enlarged plan view of a prism formed on a transparent member 30 used in claims 5 and 7 according to the present invention.

【図25】この発明による図21、図22の反射手段2
1の一例を示す断面図である。
FIG. 25 is a reflection means 2 of FIGS. 21 and 22 according to the present invention.
It is sectional drawing which shows an example of 1.

【図26】この発明による小型化、軽量化に役立つ偏光
ビームスプリッターの例を示す概略図である。
FIG. 26 is a schematic view showing an example of a polarization beam splitter useful for size reduction and weight reduction according to the present invention.

【図27】この発明による小型化、軽量化に役立つ偏光
ビームスプリッターの例を示す概略図である。
FIG. 27 is a schematic view showing an example of a polarization beam splitter useful for size reduction and weight reduction according to the present invention.

【図28】この発明による請求項6及び請求項8に使わ
れる透明部材33に形成されるプリズムの拡大平面図で
ある。
FIG. 28 is an enlarged plan view of a prism formed on the transparent member 33 used in claims 6 and 8 according to the present invention.

【図29】透明部材33に形成されるプリズムの拡大平
面図である。
29 is an enlarged plan view of a prism formed on the transparent member 33. FIG.

【図30】この発明による請求項6の実施例の平面図で
ある。
FIG. 30 is a plan view of the embodiment of claim 6 according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2a,2b コンデンサーレンズ 3 球面鏡 4a,4b コンデンサーレンズ 5 平面鏡 6 偏光ビームスプリッター 7 反射手段 8 偏光回転反射手段(プリズム反射面) 9 偏光回転反射手段(プリズム反射面) 10 二個の偏光ビームスプリッターを貼り合わ
せたもの 11 二個の偏光ビームスプリッターを貼り合わ
せたもの 12 四個の偏光ビームスプリッターを貼り合わ
せたもの 13 請求項3記載の偏光部品 14 偏光膜 15 入射光 16 反射光 17 反射面 18 反射面 19 平面鏡 20 波長板 21 プリズム反射面 22 位相板 23 入射光 24 反射光 25 波長板 26 波長板 27 反射手段 28 偏光ビームスプリッター 29 反射コート 30 請求項5及び7記載の透明部材 31 反射手段 32 偏光ビームスプリッター 33 請求項6及び8記載の透明部材 34 偏光ビームスプリッター
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2a, 2b Condenser lens 3 Spherical mirror 4a, 4b Condenser lens 5 Plane mirror 6 Polarization beam splitter 7 Reflecting means 8 Polarization rotation reflection means (prism reflection surface) 9 Polarization rotation reflection means (prism reflection surface) 10 Two polarization beam splitters Bonded together 11 bonded with two polarizing beam splitters 12 bonded with four polarizing beam splitters 13 polarizing component according to claim 3 14 polarizing film 15 incident light 16 reflected light 17 reflective surface 18 Reflecting surface 19 Planar mirror 20 Wavelength plate 21 Prism reflecting surface 22 Phase plate 23 Incident light 24 Reflected light 25 Wavelength plate 26 Wavelength plate 27 Reflecting means 28 Polarizing beam splitter 29 Reflective coat 30 Transparent member 31 according to claim 5 31 Reflecting means 32 Polarizing beam splitter 33 Transparent member according to claims 6 and 8 34 Polarization beam splitter

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─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成3年4月30日[Submission date] April 30, 1991

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】発明の名称[Name of item to be amended] Title of invention

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【発明の名称】 光源装置及び偏光部品Title: Light source device and polarizing component

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項5[Name of item to be corrected] Claim 5

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項6[Name of item to be corrected] Claim 6

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【手続補正5】[Procedure Amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0011[Correction target item name] 0011

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0011】請求項4に記載の偏光光源装置は、請求項
3の偏光部品を使った偏光光源装置である。
A polarized light source device according to a fourth aspect is a polarized light source device using the polarizing component according to the third aspect.

【手続補正6】[Procedure correction 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0012[Correction target item name] 0012

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0012】また請求項5記載の光源装置は偏光光源に
限らず、リレーコンデンサーレンズを使う一般の光源系
について効率の改善をはかるものであって、光源、二組
のコンデンサーレンズ、反射手段と、片面にプリズム列
を有する透明部材とを有する光源装置であって、光源の
光を各々のコンデンサーレンズによって二つの光ビーム
となし、それぞれの光ビームは反射手段によって両ビー
ムが交わるように偏向され、両ビームの交差する位置に
プリズムが光線が出射する側を向くように設置された該
透明部材で、両ビームが一つのビームに合成されること
を特徴とするものである。
Further, the light source device according to claim 5 is not limited to the polarized light source, and is intended to improve the efficiency of a general light source system using a relay condenser lens, which comprises a light source, two sets of condenser lenses, a reflection means, A light source device having a transparent member having a prism array on one surface, wherein the light of the light source is made into two light beams by each condenser lens, and each light beam is deflected by a reflecting means so that both beams intersect. It is characterized in that the two beams are combined into one beam by the transparent member in which a prism is installed at a position where the two beams intersect so as to face the side where the light rays are emitted.

【手続補正7】[Procedure Amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0013[Correction target item name] 0013

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0013】また請求項6記載の光源装置も請求項5と
同様にリレーコンデンサーレンズを使う一般の光源系の
改善をはかるものであって、請求項5のプリズムが光線
が出射する側を向くように設置された透明部材の代わり
に、プリズムが光線が入射する側を向くように設置され
た透明部材を用いるものである。
The light source device according to claim 6 is also intended to improve a general light source system using a relay condenser lens as in the case of claim 5, so that the prism of claim 5 faces the side where the light rays are emitted. In place of the transparent member installed in, the transparent member installed so that the prism faces the side where the light ray enters.

【手続補正8】[Procedure Amendment 8]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0019[Correction target item name] 0019

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0019】[0019]

【作用】本発明の偏光光源装置は、光源からの光を偏光
ビームスプリッターで二つの直線偏光成分に分け、その
一方の偏光面を90°回転させてからもう一方に合流さ
せるものであり、偏光面を回転させる手段として、反射
手段を用いる。
The polarized light source device of the present invention divides the light from the light source into two linearly polarized light components by the polarization beam splitter, rotates one polarization plane by 90 °, and then joins it into the other. A reflection means is used as a means for rotating the surface.

【手続補正9】[Procedure Amendment 9]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0044[Correction target item name] 0044

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0044】透明部材に形成されるプリズムの頂角=2
φとし、ビームの入射角をδとおけば図29よりn*cos3φ=cos(δ+φ) の関係が成り立つ。
The apex angle of the prism formed on the transparent member = 2
If φ is set and the incident angle of the beam is set to δ, the relationship of n * cos3φ = cos (δ + φ) holds from FIG.

【手続補正10】[Procedure Amendment 10]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図1[Name of item to be corrected] Figure 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図1】リレーコンデンサーレンズを使った従来の光源
装置の平面図である。
FIG. 1 is a plan view of a conventional light source device using a relay condenser lens.

【手続補正11】[Procedure Amendment 11]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図2[Name of item to be corrected] Figure 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図2】図1と同等の機能を有する、リレーコンデンサ
ーレンズを使った光源装置の平面図である。
FIG. 2 is a plan view of a light source device using a relay condenser lens having the same function as in FIG.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源、コンデンサーレンズ、少なくとも
一つの偏光ビームスプリッターと反射手段及び偏光回転
反射手段を有する光源装置であって、光源の光をコンデ
ンサーレンズによって光ビームとなし、この光ビームを
偏光ビームスプリッターを通すことによってp偏光成分
とs偏光成分に分け、その一方を反射手段により進行方
向を反転し、該反転光を該光源の反対側に置かれた偏光
回転反射手段によって偏光面の回転を伴って反射するこ
とにより、該偏光ビームスプリッターによって分けられ
た他方の成分と合流させて、効率よく直線偏光を得るこ
とを特徴とする偏光光源装置。
1. A light source device comprising a light source, a condenser lens, at least one polarization beam splitter, a reflection means, and a polarization rotation reflection means, wherein the light of the light source is converted into a light beam by the condenser lens, and the light beam is a polarized beam. A p-polarized light component and an s-polarized light component are separated by passing through a splitter, and one of them is inverted in the traveling direction by a reflection means, and the inverted light is rotated by a polarization rotation reflection means placed on the opposite side of the light source. A polarized light source device characterized in that, by reflecting the light along with it, the light is merged with the other component divided by the polarization beam splitter to efficiently obtain linearly polarized light.
【請求項2】 光源、コンデンサーレンズ、複数の偏光
ビームスプリッター及び偏光回転反射手段を有する光源
装置であって、光源の光をコンデンサーレンズによって
光ビームとなし、この光ビームを偏光膜面が90°をな
すように向かい合って置かれた偏光ビームスプリッター
の対によって、一方の直線偏光成分を透過し、直行する
偏光成分の進行方向を二回の反射で反転し、該反転光を
該光源の反対側に置かれた偏光回転反射手段によって偏
光面の回転を伴って反射することにより、該偏光ビーム
スプリッターによって分けられた他方の成分と合流させ
ることによって、効率よく直線偏光を得ることを特徴と
する偏光光源装置。
2. A light source device having a light source, a condenser lens, a plurality of polarization beam splitters, and a polarization rotating / reflecting means, wherein the light of the light source is converted into a light beam by the condenser lens, and the light beam has a polarization film surface of 90 °. A pair of polarization beam splitters facing each other so that one of the linearly polarized light components is transmitted and the traveling direction of the orthogonally polarized light component is inverted by two reflections, and the inverted light is emitted from the opposite side of the light source. Polarized light which is efficiently obtained as a linearly polarized light by being combined with the other component separated by the polarization beam splitter by being reflected by the polarization rotation reflecting means placed on Light source device.
【請求項3】 直角プリズムの頂角をはさむ二面が平面
上に少なくともひとつ並んだ透明な板状部材と、これと
相補的な形状を有する透明な板状部材が、それぞれのプ
リズム面が偏光膜をはさんで光学的に接着してなる偏光
部品。
3. A transparent plate-shaped member having at least one two surfaces on a flat surface sandwiching the apex angle of a right-angled prism, and a transparent plate-shaped member having a shape complementary to the transparent plate-shaped member. A polarizing component that is optically bonded with a film in between.
【請求項4】 光源、コンデンサーレンズ、請求項3に
記載の偏光部品、偏光回転反射手段を有する光源装置で
あって、光源の光をコンデンサーレンズによって光ビー
ムとなし、この光ビームを請求項3に記載の偏光部品に
よって、一方の直線偏光成分を透過し、直行する偏光成
分の進行方向を偏光膜面での二回の反射で反転し、該反
転光を該光源の反対側に置かれた偏光回転反射手段によ
って偏光面の回転を伴って反射することにより、該偏光
部品を透過した他方の偏光成分と合流させることによっ
て、効率よく直線偏光を得ることを特徴とする偏光光源
装置。
4. A light source device comprising a light source, a condenser lens, the polarizing component according to claim 3, and a polarized light rotating / reflecting means, wherein the light of the light source is converted into a light beam by the condenser lens, and the light beam is emitted from the light beam. By the polarizing component described in 1 above, one of the linearly polarized light components is transmitted, the traveling direction of the orthogonally polarized light component is inverted by two reflections on the polarizing film surface, and the inverted light is placed on the opposite side of the light source. A polarized light source device characterized in that linearly polarized light is efficiently obtained by reflecting with rotation of a polarization plane by a polarized light rotating / reflecting means and joining with the other polarized light component transmitted through the polarizing component.
【請求項5】 光源、二組のコンデンサーレンズ、反射
手段と、片面にプリズム列を有する透明部材とを有する
光源装置であって、光源の光を各々のコンデンサーレン
ズによって二つの光ビームとなし、それぞれの光ビーム
は反射手段によって両ビームが交わるように偏向され、
両ビームの交差する位置にプリズムが光線が出射する側
を向くように設置された該透明部材で、両ビームが一つ
のビームに合成されることを特徴とする偏光光源装置。
5. A light source device comprising a light source, two sets of condenser lenses, a reflection means, and a transparent member having a prism array on one surface, wherein the light of the light source is made into two light beams by each condenser lens. Each light beam is deflected by the reflecting means so that both beams intersect,
A polarized light source device characterized in that the two beams are combined into one beam by the transparent member in which a prism is installed at a position where the two beams intersect so as to face the side where the light beam is emitted.
【請求項6】 光源、二組のコンデンサーレンズ、反射
手段と、片面にプリズム列を有する透明部材とを有する
光源装置であって、光源の光を各々のコンデンサーレン
ズによって二つの光ビームとなし、それぞれの光ビーム
は反射手段によって120°以上の角度で交わるように
偏向され、両ビームの交差する位置にプリズムが光線が
入射する側を向くように設置された該透明部材で、両ビ
ームが一つのビームに合成されることを特徴とする偏光
光源装置。
6. A light source device comprising a light source, two sets of condenser lenses, a reflection means, and a transparent member having a prism array on one surface, wherein the light from the light source is made into two light beams by each condenser lens. The respective light beams are deflected by the reflecting means so as to intersect at an angle of 120 ° or more, and the prism is installed at a position where the both beams intersect so that the light beams are incident on the transparent member. A polarized light source device characterized by being combined into one beam.
【請求項7】 光源を共通にして異なる向きに設置され
た上記請求項1、2及び4のいずれかに記載の二組の偏
光光源装置と、片面にプリズム列を有する透明部材とを
有する光源装置、あるいは更に反射手段を加えた光源装
置であって、二組の偏光光源装置の出射ビームが交わる
ものはそのまま、交わらないものは反射手段を導入して
両ビームが交わるように偏向され、両ビームの交差する
位置にプリズムが光線が出射する側を向くように設置さ
れた該透明部材で、両ビームが一つのビームに合成され
ることを特徴とする偏光光源装置。
7. A light source having two sets of polarized light source devices according to claim 1, wherein the light source is installed in common and installed in different directions, and a transparent member having a prism array on one surface. A device or a light source device to which a reflecting means is further added, in which the outgoing beams of the two sets of polarized light source devices intersect with each other, and those which do not intersect are deflected by introducing reflecting means so that both beams intersect. A polarized light source device characterized in that the two beams are combined into one beam by the transparent member in which a prism is installed at the position where the beams intersect so as to face the side where the light rays are emitted.
【請求項8】 光源を共通にして異なる向きに設置され
た上記請求項1、2及び4のいずれかに記載の二組の偏
光光源装置と、片面にプリズム列を有する透明部材と反
射手段を有する偏光装置であって、二組の偏光光源装置
の出射ビームは反射手段によって120゜以上の角度で交わ
るように偏向され、両ビームの交差する位置にプリズム
が光線が入射する側を向くように設置された該透明部材
で、両ビームが一つのビームに合成されることを特徴と
する偏光光源装置。
8. The two sets of polarized light source devices according to any one of claims 1, 2 and 4 in which light sources are installed in common and installed in different directions, a transparent member having a prism array on one surface, and a reflection means. In the polarizing device, the output beams of the two sets of polarized light source devices are deflected by the reflecting means so as to intersect at an angle of 120 ° or more, and the prism is directed to the side where the light rays are incident at the position where both beams intersect. A polarized light source device characterized in that both beams are combined into one beam by the installed transparent member.
【請求項9】 上記偏光回転反射手段が、多数の反射鏡
面が、平面ないしは球面上に隣接するものどうし互いに
直行して該隣接反射鏡面により形成される稜線と直行す
る方向に多数配列されてなり、該プリズム反射面は入射
光の偏光面に対し上記反射鏡面配列方向が45゜の角度を
なす様に配列されてなるプリズム反射面であることを特
徴とする請求項1、2、4、7または8に記載の偏光光
源装置。
9. The polarized light rotating / reflecting means has a large number of reflecting mirror surfaces arranged in a direction orthogonal to a ridge line formed by the adjacent reflecting mirror surfaces which are adjacent to each other on a plane or a spherical surface. 7. The prism reflection surface is a prism reflection surface which is arranged such that the reflection mirror surface arrangement direction forms an angle of 45 ° with respect to a polarization surface of incident light. Alternatively, the polarized light source device according to item 8.
【請求項10】 上記反射手段の前に位相板を配置して
なる、請求項9に記載の偏光光源装置。
10. The polarized light source device according to claim 9, wherein a phase plate is arranged in front of the reflecting means.
【請求項11】 上記反射手段が、1/4波長板と平面
鏡ないしは球面鏡とを重ね合わせたものであることを特
徴とする請求項1、2、4、7または8に記載の偏光光
源装置。
11. The polarized light source device according to claim 1, wherein the reflecting means is a ¼ wavelength plate and a plane mirror or a spherical mirror which are superposed on each other.
JP2640991A 1991-02-20 1991-02-20 Light source device and polarizing component Pending JPH06175072A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09133905A (en) * 1995-06-21 1997-05-20 Thomson Multimedia Sa Optical deflection apparatus and liquid-crystal valve-type projection system making use of said apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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