JPH10221647A - Polarization illuminating device and polarizing beam splitter array - Google Patents

Polarization illuminating device and polarizing beam splitter array

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JPH10221647A
JPH10221647A JP9022495A JP2249597A JPH10221647A JP H10221647 A JPH10221647 A JP H10221647A JP 9022495 A JP9022495 A JP 9022495A JP 2249597 A JP2249597 A JP 2249597A JP H10221647 A JPH10221647 A JP H10221647A
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JP
Japan
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light
beam splitter
polarized light
lens plate
lens
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9022495A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoyuki Kaburagi
清幸 蕪木
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Ushio Denki KK
Ushio Inc
Original Assignee
Ushio Denki KK
Ushio Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the usage rate of light and to attain minituarization by arranging polarizing beam splitter array with specified configuration in an optical path between a first lens plate and the second lens plate constituting an integrator optical system with it. SOLUTION: Polarizing beam splitter array 20 is arranged in the immediately proceding position of the second lens plate 13, concretely speaking, in a state adjacent to the light incident surface of the second lens plate 13 or in a close state. In this case, polarizing beam splitter array is the one constituted by arranging plural beam splitter elements provided with an operation for separating an unfixed polarized light which is made incident from one surface (light incident surface) into a P-polarized light and an S-polarized light being the two kinds of linearly polarized lights by a polarization separating film, for example and for emitting the two kinds of polarized lights from mutually adjacent light emitting surfaces on the other surface in an arrayal state along one plane. Therefore, any light irradiated from the second lens plate 13 becomes the linearly polarized light where the polarizing directions are aligned.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は偏光照明装置および
偏光ビームスプリッターアレイに関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a polarization illuminator and a polarization beam splitter array.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、液晶表示素子上に形成された画像
をスクリーンに拡大して投射する装置が提案されてい
る。このような映像拡大投射装置においては、偏光照明
装置により、被照射対象物である液晶表示素子を所定の
偏光方向の直線偏光光により照明することが必要であ
る。従来、このような偏光照明装置としては、図9に示
す構成のものが提案されている。図9において、Xはシ
ステム光軸、110は図示しない光源ランプの発光部、
111は集束性凹面反射鏡、112は第1のレンズ板、
113は第2のレンズ板、114はコンデンサレンズ、
115は液晶表示素子を示し、第1のレンズ板112と
第2のレンズ板113とによってインテグレータ光学系
が構成されている。そして、第1のレンズ板112の光
源ランプ側の位置に、偏光ビームスプリッター120が
配置されている。
2. Description of the Related Art In recent years, an apparatus for enlarging and projecting an image formed on a liquid crystal display element onto a screen has been proposed. In such an image enlargement projection device, it is necessary to illuminate a liquid crystal display element, which is an object to be irradiated, with linearly polarized light having a predetermined polarization direction by using a polarized light illumination device. Conventionally, as such a polarized light illuminating device, one having the configuration shown in FIG. 9 has been proposed. In FIG. 9, X is a system optical axis, 110 is a light emitting unit of a light source lamp (not shown),
111 is a converging concave reflecting mirror, 112 is a first lens plate,
113 is a second lens plate, 114 is a condenser lens,
Reference numeral 115 denotes a liquid crystal display element, and the first lens plate 112 and the second lens plate 113 constitute an integrator optical system. The polarizing beam splitter 120 is disposed at a position on the light source lamp side of the first lens plate 112.

【0003】この偏光照明装置においては、発光部11
0から放射される光は例えば凹面反射鏡111によって
集束され、この集束される光の光路内に配置された第1
のレンズ板112のレンズ素子の各々によって発光部1
10の像を第2のレンズ板113の対応するレンズ素子
に入射させ、これにより、第1のレンズ板112のレン
ズ素子の像が、第2のレンズ板113によって液晶表示
素子115に重畳して投影されて照明が行われる。そし
て、液晶表示素子115は、図10に示すように、液晶
層LCの光入射側および光出射側にそれぞれ偏光板P1
およびP2が配設されて構成されており、これを透過し
た光が投射レンズ(図示せず)によってスクリーンに投
射される。117は液晶表示素子115の口径規制部材
である。
In this polarized lighting device, the light emitting section 11
The light radiated from 0 is converged by, for example, the concave reflecting mirror 111, and the first light disposed in the optical path of the converged light.
The light emitting unit 1 is formed by each of the lens elements of the lens plate 112 of
The image of 10 is made incident on the corresponding lens element of the second lens plate 113, whereby the image of the lens element of the first lens plate 112 is superimposed on the liquid crystal display element 115 by the second lens plate 113. It is projected and illuminated. As shown in FIG. 10, the liquid crystal display element 115 includes polarizing plates P1 on the light incident side and the light emitting side of the liquid crystal layer LC, respectively.
And P2 are arranged, and light transmitted therethrough is projected on a screen by a projection lens (not shown). Reference numeral 117 denotes an aperture regulating member of the liquid crystal display element 115.

【0004】この種の偏光照明装置における光源ランプ
としては、通常、メタルハライドランプなどのショート
アークランプが用いられているが、そのアークによる発
光部から放射される光は不定偏光光であり、一方、液晶
表示素子の液晶層に照射される光は直線偏光光であるこ
とが必要である。このため、液晶層の前段には、不定偏
光光の一方の成分を吸収する偏光板を配置することが必
要となる。しかし、この偏光板は一般に耐熱性が小さい
ものであるため、これに光源ランプからの不定偏光光が
直接入射される状態で配置される構成とする場合には、
利用することのできる光の種類が制限される問題があっ
た。このような事情から、上記の偏光照明装置では、光
源ランプからの不定偏光光が偏光ビームスプリッター1
20によって2種の直線偏光光すなわちP偏光光および
S偏光光とに分離され、偏光板P1,P2の偏光特性に
応じた一方の偏光方向の偏光光、例えばP偏光光のみが
第1のレンズ板112に入射されるよう構成されてい
る。そして、他方の偏光方向の偏光光、この場合にはS
偏光光は当該偏光ビームスプリッター120において凹
面反射鏡側に戻される。
A short arc lamp such as a metal halide lamp is generally used as a light source lamp in this type of polarized light illuminating device. Light emitted from a light emitting portion due to the arc is irregularly polarized light. The light applied to the liquid crystal layer of the liquid crystal display element needs to be linearly polarized light. For this reason, it is necessary to dispose a polarizing plate that absorbs one component of the irregularly polarized light before the liquid crystal layer. However, since this polarizing plate is generally low in heat resistance, when it is configured to be arranged in such a manner that the indeterminate polarized light from the light source lamp is directly incident thereon,
There is a problem that the types of light that can be used are limited. Under such circumstances, in the above-mentioned polarized light illuminating device, the indefinitely polarized light from the light source lamp is polarized by the polarization beam splitter 1.
20 separates into two kinds of linearly polarized light, that is, P-polarized light and S-polarized light, and only the polarized light in one polarization direction according to the polarization characteristics of the polarizing plates P1 and P2, for example, only the P-polarized light, is the first lens. It is configured to be incident on the plate 112. Then, the polarized light in the other polarization direction, in this case S
The polarized light is returned to the concave reflecting mirror side in the polarizing beam splitter 120.

【0005】然るに、分離された2種の偏光光の一方の
みを利用する場合は、当然のことながら発光部より放射
された光の利用率がきわめて低く、しかも利用されない
偏光光は、ランプハウスや装置のケーシングに吸収され
て熱に変換されるため、排熱処理が必要となるという問
題がある。このような問題を解消するために、不定偏光
光を分離して一方の偏光光はそのまま利用すると共に、
他方の偏光光を、一方の偏光光とは異なる経路によって
伝播させ、その経路中に介挿された1/2波長板によっ
てその偏光方向を変更することにより当該一方の偏光光
と偏光方向を揃え、このようにして当該他方の偏光光を
も利用し得るように構成された偏光照明装置も提案され
ている。
However, when only one of the two types of polarized light is used, naturally, the utilization rate of the light emitted from the light-emitting portion is extremely low, and the polarized light that is not used is, for example, a lamp house or a lamp house. Since it is absorbed by the casing of the device and converted into heat, there is a problem that exhaust heat treatment is required. In order to solve such a problem, while separating indefinitely polarized light and using one polarized light as it is,
The other polarized light is propagated through a path different from the one polarized light, and the polarization direction is aligned with the one polarized light by changing the polarization direction by a half-wave plate inserted in the path. Thus, there has been proposed a polarized light illuminating device configured to be able to use the other polarized light as well.

【0006】しかしながら、従来の偏光照明装置におけ
る構成では、偏光ビームスプリッター120を構成する
ビームスプリッター素子の各々を、第1のレンズ板11
2のレンズ素子の開口面積をカバーできるよう比較的大
きな開口面積を有するものとする必要があることと関連
して、当該ビームスプリッター素子の厚さを必然的に大
きくすることが必要となり、当該偏光ビームスプリッタ
ー120は、そのシステム光軸X方向における厚さが大
きいものとなる、という問題点がある。
However, in the configuration of the conventional polarization illuminator, each of the beam splitter elements constituting the polarization beam splitter 120 is connected to the first lens plate 11.
In connection with the need to have a relatively large aperture area to cover the aperture area of the second lens element, it is necessary to increase the thickness of the beam splitter element inevitably. The beam splitter 120 has a problem that its thickness in the system optical axis X direction is large.

【0007】しかも、その結果、単にシステム光軸X方
向における長さが大きくなるのみでなく、それに伴って
光路の広がりが生ずるために第2のレンズ板113のレ
ンズ素子として口径の大きいものが必要となり、更に投
射レンズとしても開口面積の大きいものが必要とされる
ためにシステム全体が大型になってしまい、結局、小型
化が要請されているこの種の装置においてそのような要
請に応えることができない、という問題点がある。
Further, as a result, not only the length in the direction of the system optical axis X becomes large, but also the optical path expands accordingly, so that the lens element of the second lens plate 113 needs to have a large diameter. Furthermore, since a large aperture area is also required as the projection lens, the entire system becomes large, and in the end, this type of apparatus which is required to be downsized can meet such a demand. There is a problem that it cannot.

【0008】一方、偏光ビームスプリッターの配置位置
を、第1のレンズ板112と第2のレンズ板113との
間に設定する場合には、当該インテグレータ光学系が、
第1のレンズ板112の像を第2のレンズ板113によ
って液晶表示素子115に重畳投射するものであるとこ
ろ、当該偏光ビームスプリッターで分離された各偏光光
について専用の光路を確保することが非常に困難であ
り、その上いずれか一方の偏光光については更に1/2
波長板による処理も必要とされるところ、そのような光
学的処理部材が光路中に配置されることが原因となっ
て、いずれか一方または両方の偏光光が不可避的に犠牲
にされ、その結果、十分に高い光の利用率を実現するこ
とができない、という問題点がある。
On the other hand, when the arrangement position of the polarizing beam splitter is set between the first lens plate 112 and the second lens plate 113, the integrator optical system includes:
Since the image of the first lens plate 112 is superimposed and projected on the liquid crystal display element 115 by the second lens plate 113, it is very difficult to secure a dedicated optical path for each polarized light separated by the polarizing beam splitter. Is difficult, and furthermore, one-half of the polarized light is
Where processing by wave plates is also required, one or both polarized light beams are inevitably sacrificed due to the placement of such an optical processing member in the optical path, resulting in However, there is a problem that a sufficiently high light utilization rate cannot be realized.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な事情に基づいてなされたものであって、その目的は、
光源より放射される光の利用率が十分に高い状態で液晶
表示素子の照明を実現することができ、しかも装置の全
体を小型化することのできる偏光照明装置を提供するこ
とにある。また、本発明の他の目的は、開口面積に比し
て厚さの小さい偏光ビームスプリッターアレイを提供す
ることにある。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made based on the above circumstances, and its object is to provide:
It is an object of the present invention to provide a polarized light illuminating device capable of realizing illumination of a liquid crystal display element in a state where the utilization rate of light emitted from a light source is sufficiently high and reducing the size of the entire device. It is another object of the present invention to provide a polarizing beam splitter array having a smaller thickness than an opening area.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の偏光照明装置
は、光源ランプと、この光源ランプから放射される光を
集束させる光学系と、この集束される光の光路内に配置
された、複数のレンズ素子よりなる第1のレンズ板と、
この第1のレンズ板と共にインテグレータ光学系を構成
する、当該第1のレンズ板のレンズ素子と対応する複数
のレンズ素子よりなる第2のレンズ板と、第1のレンズ
板と第2のレンズ板との間の光路内に配置された偏光ビ
ームスプリッターアレイと、この分離されたP偏光光お
よびS偏光光の一方の偏光方向を他方の偏光方向と揃え
る偏光方向変更手段とを有してなり、前記偏光ビームス
プリッターアレイは、一面から入射される不定偏光光を
2種の直線偏光光であるP偏光光およびS偏光光に分離
し、他面において互いに隣接する光出射面から当該2種
の偏光光を出射させる作用を有するビームスプリッター
素子の複数が並んだ状態に配置されて構成され、前記第
2のレンズ板の各レンズ素子から出射される、偏光方向
が揃えられた偏光光が液晶表示素子を通して被照射対象
物に重畳照明されることを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION A polarized light illuminating apparatus according to the present invention comprises a light source lamp, an optical system for focusing light emitted from the light source lamp, and a plurality of light sources arranged in an optical path of the focused light. A first lens plate comprising a lens element of
A second lens plate comprising a plurality of lens elements corresponding to the lens elements of the first lens plate, and a first lens plate and a second lens plate which constitute an integrator optical system together with the first lens plate And a polarizing beam splitter array disposed in the optical path between the P-polarized light and the separated P-polarized light and S-polarized light, the polarization direction changing means for aligning one polarization direction with the other polarization direction, The polarizing beam splitter array separates the indefinitely polarized light incident from one surface into two types of linearly polarized light, P-polarized light and S-polarized light, and separates the two types of polarized light from the light exit surfaces adjacent to each other on the other surface. A plurality of beam splitter elements having a function of emitting light are arranged side by side, and the polarized light emitted from each lens element of the second lens plate has a uniform polarization direction. There characterized in that it is superimposed illuminated the irradiated object through the liquid crystal display device.

【0011】以上において、偏光ビームスプリッターア
レイは、第2のレンズ板の直前位置に配置されているこ
とが好ましい。また、第1のレンズ板と第2のレンズ板
との間の距離Lに対する、偏光ビームスプリッターアレ
イのシステム光軸方向における厚さtの比t/Lの値が
0.2以下であることが好ましい。
In the above, it is preferable that the polarizing beam splitter array is disposed immediately before the second lens plate. Further, the value of the ratio t / L of the thickness t in the system optical axis direction of the polarizing beam splitter array to the distance L between the first lens plate and the second lens plate may be 0.2 or less. preferable.

【0012】更に、偏光ビームスプリッターアレイは、
システム光軸と直角な平面に沿って複数のビームスプリ
ッター素子が第1のレンズ板のレンズ素子に対応して配
置された板状体であり、ビームスプリッター素子の各々
は、断面直角二等辺三角形の柱状プリズム部分の2つ
を、その一方のプリズム部分の等辺の一つと他方のプリ
ズム部分の等辺の一つとが一致するよう重ね合わせた状
態の全体の断面が平行四辺形をなすものであり、各ビー
ムスプリッター素子の一方のプリズム部分においては、
その等辺の他方に係る面が光入射面とされると共にその
斜辺に係る面に偏光分離膜が形成されており、かつ、他
方のプリズム部分においては、その斜辺に係る面が光反
射面とされると共にその等辺の他方に係る面が光出射面
とされている構成とすることができる(本明細書で、こ
のような構成を「分離面平行型」と称する。)。
Further, the polarizing beam splitter array includes:
A plurality of beam splitter elements are a plate-like body arranged along a plane perpendicular to the system optical axis and corresponding to the lens elements of the first lens plate, and each of the beam splitter elements has an isosceles triangular cross section at right angles. The entire cross section of a state in which two of the columnar prism portions are overlapped so that one of the equal sides of one of the prism portions and one of the equal sides of the other prism portion coincide with each other forms a parallelogram, In one prism part of the beam splitter element,
The surface on the other side of the equilateral side is a light incident surface and a polarization separation film is formed on the surface on the hypotenuse, and in the other prism portion, the surface on the hypotenuse is a light reflection surface. In addition, the surface on the other side of the same side may be a light emitting surface (this configuration is referred to as “separation plane parallel type” in this specification).

【0013】以上の分離面平行型の偏光ビームスプリッ
ターアレイにおいては、各ビームスプリッター素子の偏
光分離膜を透過する透過偏光光に係る光出射面と、偏光
分離膜で反射される反射偏光光に係る光出射面のいずれ
か一方の光出射面に偏光方向変更手段を構成する偏光方
向変更膜が形成されていることが好ましい。
In the above-mentioned parallel beam splitter array of the splitting plane, the light emitting surface of the transmitted polarized light passing through the polarized light separating film of each beam splitter element and the reflected polarized light reflected by the polarized light separating film. It is preferable that a polarization direction changing film constituting the polarization direction changing means is formed on one of the light emission surfaces.

【0014】また、第2のレンズ板は、分離面平行型の
偏光ビームスプリッターアレイの各ビームスプリッター
素子における透過偏光光の光出射面に対応して配置され
た第1のレンズ素子要素と、反射偏光光の光出射面に対
応して配置された第2のレンズ素子要素とにより構成さ
れていることが好ましい。
The second lens plate includes a first lens element element disposed corresponding to a light exit surface of the transmitted polarized light in each beam splitter element of the polarizing beam splitter array of the separation plane parallel type, and a reflection element. Preferably, the second lens element is arranged corresponding to the light exit surface of the polarized light.

【0015】本発明の偏光ビームスプリッターアレイ
は、複数のビームスプリッター素子が一平面に沿って重
ねられて構成された偏光ビームスプリッターアレイであ
って、ビームスプリッター素子の各々は、一対のスプリ
ッター単位が当該一平面に沿って重ねられて構成され、
一対のスプリッター単位の各々は、断面直角二等辺三角
形の柱状プリズム部分の2つを、その一方のプリズム部
分の等辺の一つと他方のプリズム部分の等辺の一つとが
一致するよう重ね合わせた状態の全体の断面が平行四辺
形をなすものであって、その一方のプリズム部分におい
ては、その等辺の他方に係る面が光入射面とされると共
にその斜辺に係る面に偏光分離膜が形成されており、か
つ、他方のプリズム部分においては、その斜辺に係る面
が光反射面とされると共にその等辺の他方に係る面が光
出射面とされており、一対のスプリッター単位は、その
各々における光入射面の2つが連続する状態とされると
共に、隣接する対に属しかつ互いに隣接するスプリッタ
ー単位の光出射面が連続していることを特徴とする(本
明細書で、このような構成を「分離面対称型」と称す
る。)。
The polarizing beam splitter array according to the present invention is a polarizing beam splitter array in which a plurality of beam splitter elements are stacked along one plane, and each of the beam splitter elements includes a pair of splitter units. It is configured to be stacked along one plane,
Each of the pair of splitter units is a state in which two of the columnar prism portions having a right-angled isosceles cross section are overlapped so that one of the equal sides of one prism portion and one of the equal sides of the other prism portion coincide. The entire cross section is a parallelogram, and in one prism portion, a surface relating to the other of the equal sides is a light incident surface and a polarization separation film is formed on a surface relating to the oblique side thereof. In the other prism portion, the surface related to the oblique side is a light reflecting surface and the surface related to the other of the equal sides is a light emitting surface. It is characterized in that two of the entrance surfaces are in a continuous state, and that the light exit surfaces of the splitter units belonging to adjacent pairs and adjacent to each other are continuous. The Do configuration is referred to as "separation plane symmetric.").

【0016】この分離面対称型の偏光ビームスプリッタ
ーアレイにおいては、隣接する対に属しかつ互いに隣接
するスプリッター単位における連続する光出射面上に、
連続した偏光方向変更膜が形成されていることが好まし
い。
In this split plane symmetric polarization beam splitter array, the continuous light emitting surfaces of the splitter units belonging to adjacent pairs and adjacent to each other are provided with:
It is preferable that a continuous polarization direction changing film is formed.

【0017】本発明の偏光照明装置は、分離面対称型の
偏光ビームスプリッターアレイを用いる場合に、その複
数のビームスプリッター素子が重ねられた一平面がシス
テム光軸と直角となるよう組み込まれてなり、対を構成
するスプリッター単位によって形成される連続する光入
射面が、第1のレンズ板のレンズ素子と対応して配置さ
れている構成とすることができる。
In the polarized light illuminating apparatus of the present invention, when using a polarizing beam splitter array of a separation plane symmetric type, one plane on which a plurality of beam splitter elements are superposed is perpendicular to the system optical axis. , A continuous light incident surface formed by a pair of splitter units may be arranged to correspond to the lens element of the first lens plate.

【0018】以上において、第2のレンズ板は、分離面
対称型の偏光ビームスプリッターアレイの各ビームスプ
リッター素子における透過偏光光の光出射面の連続する
領域に対応して配置された第1のレンズ素子要素と、反
射偏光光の光出射面の連続する領域に対応して配置され
た第2のレンズ素子要素とにより構成されていることか
好ましい。
In the above, the second lens plate is a first lens disposed corresponding to a continuous area of the light exit surface of the transmitted polarized light in each beam splitter element of the polarization beam splitter array of the separation plane symmetric type. It is preferable that the light emitting device be constituted by an element element and a second lens element element arranged corresponding to a continuous area of the light emission surface of the reflected polarized light.

【0019】また、本発明においては、分離面平行型お
よび分離面対称型のいずれの偏光ビームスプリッターア
レイを用いる場合にも、光源ランプは棒状の発光部を形
成するショートアークランプにより構成され、その発光
部の細長い像に係る長手方向が、偏光ビームスプリッタ
ーアレイの各ビームスプリッター素子の長さ方向と一致
していることが好ましい。
Further, in the present invention, the light source lamp is constituted by a short arc lamp forming a rod-shaped light emitting portion, regardless of whether the polarizing beam splitter array of the parallel type or the symmetric type is used. It is preferable that the longitudinal direction of the elongated image of the light emitting unit coincides with the longitudinal direction of each beam splitter element of the polarizing beam splitter array.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的にに説明す
る。図1は、本発明の偏光照明装置の基本的な構成を示
す説明図である。この図において、Xはシステム光軸、
10は発光部、11は集束性凹面反射鏡、12は第1の
レンズ板、13は第2のレンズ板、14はコンデンサレ
ンズ、15は液晶表示素子を示す。この液晶表示素子1
5は、図10に示したものと同様の構成を有する。17
は液晶表示素子15の口径規制部材である。そして、偏
光ビームスプリッターアレイ20が、第2のレンズ板1
3の直前位置に、具体的には第2のレンズ板13の光入
射面に接近した状態で、または密接した状態で配置され
ている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be specifically described below. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a basic configuration of the polarized light illumination device of the present invention. In this figure, X is the system optical axis,
Reference numeral 10 denotes a light emitting unit, 11 denotes a converging concave reflecting mirror, 12 denotes a first lens plate, 13 denotes a second lens plate, 14 denotes a condenser lens, and 15 denotes a liquid crystal display element. This liquid crystal display element 1
5 has the same configuration as that shown in FIG. 17
Is a diameter regulating member of the liquid crystal display element 15. Then, the polarizing beam splitter array 20 is connected to the second lens plate 1.
3, specifically, in a state close to or in close contact with the light incident surface of the second lens plate 13.

【0021】ここに、「偏光ビームスプリッターアレ
イ」とは、一面(光入射面)から入射される不定偏光光
を例えば偏光分離膜によって2種の直線偏光光であるP
偏光光およびS偏光光に分離し、他面において互いに隣
接する光出射面からこの2種の偏光光を出射させる作用
を有するビームスプリッター素子の複数が一平面に沿っ
て並んだ状態に配置されて構成されたものをいう。
Here, the "polarizing beam splitter array" means that the non-uniform polarized light incident from one surface (light incident surface) is converted into two types of linearly polarized light P by a polarization separation film.
A plurality of beam splitter elements having the function of separating polarized light and S-polarized light and emitting these two types of polarized light from light emission surfaces adjacent to each other on the other surface are arranged in a line along one plane. Refers to what is composed.

【0022】図2は、第1のレンズ板12および第2の
レンズ板13と、分離面平行型の偏光ビームスプリッタ
ーアレイ(以下、単に「PBSアレイ」という。)20
との関係を示す説明図、図3はPBSアレイ20の説明
用断面図、図4は、PBSアレイ20を構成するビーム
スプリッター素子(以下、単に「PBS素子」とい
う。)21の説明図である。図3に示すように、PBS
アレイ20は、いずれもこの図で紙面に直角な方向に伸
びる、各々断面が平行四辺形をなす柱状または棒状のプ
リズムよりなるPBS素子21が、同様の断面平行四辺
形の中間光学素子22と交互に上下方向に並ぶよう積重
されて構成された全体が平板状のものであり、システム
光軸Xに直角な平面に沿って配置される。
FIG. 2 shows a first lens plate 12 and a second lens plate 13, and a polarizing beam splitter array (hereinafter simply referred to as a "PBS array") 20 of a separation plane parallel type.
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the PBS array 20, and FIG. 4 is an explanatory view of a beam splitter element (hereinafter, simply referred to as "PBS element") 21 constituting the PBS array 20. . As shown in FIG.
The array 20 has a PBS element 21 composed of a columnar or rod-shaped prism each having a parallelogram cross-section, each of which extends in a direction perpendicular to the paper of FIG. The whole is configured to be stacked so as to be arranged in a vertical direction, and is arranged along a plane perpendicular to the system optical axis X.

【0023】ここに、PBS素子21は、図4に示すよ
うに、2つの断面二等辺三角形の柱状プリズム部分2
5,26からなり、一方のプリズム部分25の等辺の一
つと他方のプリズム部分26の等辺の一つとが一致する
よう重ね合わせた状態(その境界面を27で示す。)の
全体の断面が平行四辺形をなすものである。そして、一
方のプリズム部分25においては、境界面27とされな
い等辺に係る面が光入射面28とされると共にその斜辺
に係る面に偏光分離膜30が形成されている。また他方
のプリズム部分26においては、その斜辺に係る面に光
反射膜31が形成されて反射面が形成されると共に、境
界面27とされない等辺に係る面に1/2波長板よりな
る偏光方向変更膜32が形成されている。
Here, as shown in FIG. 4, the PBS element 21 has two columnar prism portions 2 each having an isosceles triangular cross section.
5 and 26, and the entire cross section of a state in which one of the equal sides of one prism portion 25 and one of the equal sides of the other prism portion 26 are overlapped (the boundary surface is indicated by 27) is parallel. It is a quadrilateral. In one of the prism portions 25, a surface on an equal side that is not the boundary surface 27 is a light incident surface 28, and a polarization separation film 30 is formed on a surface on an oblique side thereof. In the other prism portion 26, the light reflecting film 31 is formed on the surface on the hypotenuse side to form a reflection surface, and the polarization direction formed by a half-wave plate on the surface on the equal side that is not the boundary surface 27. A change film 32 is formed.

【0024】そして、このような構成のPBS素子21
が、中間光学素子22を介して積重される構成とされる
が、基本的にこのような構成とされるのであればよいこ
とから、例えば図3におけるように断面が右上がりの平
行四辺形となるように配置される場合に、各々同一の断
面形状を有する棒状プリズムを上下に積重させ、順次の
境界面に、偏光分離膜30と光反射膜31とを交互に形
成し、もってPBS素子21および中間光学素子22が
共に形成される構成とすればよい。
The PBS element 21 having such a configuration is
Are stacked via the intermediate optical element 22. However, since it is basically sufficient if such a configuration is adopted, for example, a parallelogram whose cross section rises to the right as shown in FIG. In this case, the rod-shaped prisms each having the same cross-sectional shape are vertically stacked, and the polarization separation films 30 and the light reflection films 31 are alternately formed on the sequential boundary surfaces, thereby forming a PBS. The configuration may be such that the element 21 and the intermediate optical element 22 are both formed.

【0025】以上において、偏光分離膜30、光反射膜
31および偏光方向変更膜32の具体的な構成およびそ
れらの具体的な形成手段は現在知られている技術を利用
することができる。また、PBS素子21および中間光
学素子22の積重体を互いに一体的に接続または連結す
る手段も、現在知られている技術を利用することができ
る。
In the above, the specific configuration of the polarization splitting film 30, the light reflecting film 31, and the polarization direction changing film 32 and the specific forming means thereof can use a currently known technique. Means for integrally connecting or connecting the stacked bodies of the PBS element 21 and the intermediate optical element 22 to each other can also use a currently known technique.

【0026】また、図2に示すように、以上のような構
成のPBSアレイ20は、第1のレンズ板12との関係
において、そのPBS素子21の光入射面28が第1の
レンズ板12のレンズ素子35の各々に対応して位置さ
れることとなるよう配置されると共に、当該PBSアレ
イ20のシステム光軸Xの光出射側に配置される第2の
レンズ板13においては、偏光分離膜30の直後方に位
置される第1のレンズ素子要素36aと、これに隣接す
る偏光方向変更膜32の直後方に位置される第2のレン
ズ素子要素36bとが配置されている。従って、1つの
PBS素子21は、その1つの光入射面28が第1のレ
ンズ板12のレンズ素子の1つと対応すると共に、連続
する2つの光出射面が第2のレンズ板13の隣接する2
つのレンズ素子要素とそれぞれ対応することとなる。
As shown in FIG. 2, in the PBS array 20 having the above-described structure, the light incident surface 28 of the PBS element 21 is connected to the first lens plate 12 in relation to the first lens plate 12. In the second lens plate 13 disposed on the light emission side of the system optical axis X of the PBS array 20, the polarization separation is performed. A first lens element element 36a located immediately after the film 30 and a second lens element element 36b located immediately after the polarization direction changing film 32 adjacent thereto are arranged. Therefore, one PBS element 21 has one light incident surface 28 corresponding to one of the lens elements of the first lens plate 12, and two continuous light output surfaces adjacent to the second lens plate 13. 2
One lens element element and one lens element element.

【0027】以上の構成の偏光照明装置においては、次
のようにして液晶表示素子15に光が照射される。すな
わち、図1におけるように、発光部10から放射された
光は凹面反射鏡11によって集束されながら第1のレン
ズ板12に入射される。このレンズ素子35の各々を通
過した光は、図2に示すように、当該レンズ素子35の
作用によって第2のレンズ板13において集束するよう
投射されることにより、第2のレンズ板13の直前位置
に配置されたPBSアレイ20に入射される。
In the polarized light illuminating device having the above structure, the liquid crystal display element 15 is irradiated with light as follows. That is, as shown in FIG. 1, light emitted from the light emitting unit 10 is incident on the first lens plate 12 while being focused by the concave reflecting mirror 11. As shown in FIG. 2, the light that has passed through each of the lens elements 35 is projected by the action of the lens element 35 so as to be focused on the second lens plate 13, so that the light immediately before the second lens plate 13 is emitted. The light is incident on the PBS array 20 arranged at the position.

【0028】レンズ素子35よりの光は不定偏光光であ
るが、この不定偏光光はPBSアレイ20のPBS素子
21の光入射面28に入射され、偏光分離膜30により
P偏光光Pと、S偏光光Sとに分離される。そして、図
のように、当該偏光分離膜30がS偏光光透過型でP偏
光光反射型である場合には、当該偏光分離膜30を透過
したS偏光光はそのまま直進して第2のレンズ板13の
第1のレンズ素子要素36aに入射し、一方、偏光分離
膜30で反射されたP偏光光は90°屈曲して光反射膜
31で再び反射されて更に90°屈曲した上、出射する
ときに偏光方向変更膜32を透過し、これによりS偏光
光に変更された上で第2のレンズ板13の第2のレンズ
素子要素36bに入射する。
The light from the lens element 35 is non-constantly polarized light. The non-constantly polarized light is incident on the light incident surface 28 of the PBS element 21 of the PBS array 20. It is separated into polarized light S. Then, as shown in the figure, when the polarized light separating film 30 is an S polarized light transmitting type and a P polarized light reflecting type, the S polarized light transmitted through the polarized light separating film 30 goes straight as it is to the second lens. The P-polarized light that has entered the first lens element element 36a of the plate 13 while being reflected by the polarization splitting film 30 is bent 90 °, is reflected again by the light reflecting film 31, is further bent 90 °, and is emitted. Then, the light passes through the polarization direction changing film 32, is changed to S-polarized light, and then enters the second lens element element 36 b of the second lens plate 13.

【0029】然るに、このような構成によって第2のレ
ンズ板13から放射される光はいずれも偏光方向が揃っ
た直線偏光光であり、発光部10からの不定偏光光を偏
光分離膜30によってP偏光光とS偏光光とに分離し、
各々の光路を別個のものとしてその一方については偏光
方向変更膜32によりその偏光方向を他方の偏光光と揃
える処理がなされるにもかかわらず、実際上、そのため
の追加の光学的処理部材の配置によって両方の偏光光が
いずれも犠牲にされることがないため、きわめて高い光
の利用率が達成される。
However, the light radiated from the second lens plate 13 is linearly polarized light having the same polarization direction, and the indefinitely polarized light from the light emitting section 10 is converted by the polarization splitting film 30 into P-polarized light. Separated into polarized light and S-polarized light,
Even though each optical path is made to be a separate one and one of them is processed by the polarization direction changing film 32 to align its polarization direction with the other polarized light, in practice, the arrangement of additional optical processing members for that purpose is performed. A very high light utilization is achieved because neither polarized light is sacrificed.

【0030】具体的に説明すると、図2からも明らかな
ように、第1のレンズ板12と第2のレンズ板13との
間の空間においては、第1のレンズ板12の一のレンズ
素子35(イ)に係る集束性光路40(イ)と、隣接す
るレンズ素子35(ロ)に係る光路40(ロ)との間に
非光路空間41が生ずる。これは、第1のレンズ板12
において、レンズ素子35が密に配置された状態であっ
ても、これを通過する個々の光は第2のレンズ板13の
レンズ素子35に向かって集束されるからである。そし
て、この非光路空間41は、第2のレンズ板13の直前
位置においてその面積が最大となる。
More specifically, as is apparent from FIG. 2, in the space between the first lens plate 12 and the second lens plate 13, one lens element of the first lens plate 12 is provided. A non-optical path space 41 is generated between the converging light path 40 (b) related to 35 (a) and the light path 40 (b) related to the adjacent lens element 35 (b). This is because the first lens plate 12
In this case, even if the lens elements 35 are densely arranged, individual light passing therethrough is focused toward the lens elements 35 of the second lens plate 13. The area of the non-optical path space 41 is maximized immediately before the second lens plate 13.

【0031】そこで、本発明では、この非光路空間41
を利用して、分離された偏光光の一方のための追加の光
学的処理部材を配置したものであり、ここに追加の光学
的処理部材とは、具体的には、図の例の光反射膜31お
よび偏光方向変更膜32を有する断面二等辺三角形のプ
リズム部分であり、図4のPBS素子21におけるプリ
ズム部分26である。
Therefore, in the present invention, the non-optical path space 41 is used.
Is used to arrange an additional optical processing member for one of the separated polarized lights, wherein the additional optical processing member specifically refers to the light reflection in the example of the drawing. This is a prism portion having an isosceles triangular cross section having a film 31 and a polarization direction changing film 32, and is a prism portion 26 in the PBS element 21 in FIG.

【0032】すなわち、PBS素子21の偏光分離膜3
0を透過する偏光光(図の例ではS偏光光)は、本来的
に当該インテグレータ光学系に従って第2のレンズ板1
3から出射されるようになると共に、偏光分離膜30で
反射される偏光光(図の例ではP偏光光)は、隣接して
配置されたこの追加の光学的処理部材によって処理され
てその偏光方向が前者の偏光光と同一の偏光方向に変更
され、これらの偏光光が第2のレンズ板13から出射さ
れるようになる。
That is, the polarization separation film 3 of the PBS element 21
The polarized light (S-polarized light in the example shown in FIG. 1) that passes through the second lens plate 1 inherently follows the integrator optical system.
3 and reflected by the polarization splitting film 30 (P-polarized light in the illustrated example) is processed by the additional optical processing member disposed adjacent to the polarized light to be polarized. The direction is changed to the same polarization direction as the former polarized light, and these polarized lights are emitted from the second lens plate 13.

【0033】上記の非光路空間41は、これに光が全く
存在しないものではなく、第1のレンズ板12のレンズ
素子35の集束性能の不完全さなどの原因によって強度
の小さい光の通路とされるのであるが、この非光路空間
41における光は本来的に利用が意図されているもので
はなく、しかもその光強度は相当に小さいものであるの
で、追加の光学的処理部材が存在することによって当該
非光路空間41における光が犠牲になる程度は非常に僅
かである。これに対して、追加の光学的処理部材によ
り、分離された偏光光の両方を利用し得ることによる光
の利用率の増大は顕著であり、結局、本発明によれば、
きわめて高い光の利用率を実現することができる。
The non-optical path space 41 is not a space in which no light is present. The non-optical path space 41 has a small light path due to imperfect focusing performance of the lens element 35 of the first lens plate 12 and the like. However, since the light in the non-optical path space 41 is not originally intended for use, and its light intensity is considerably small, the presence of an additional optical processing member is required. The degree to which light in the non-optical path space 41 is sacrificed is very small. In contrast, with the additional optical processing member, the increase in light utilization by being able to utilize both of the separated polarized light is remarkable, and after all, according to the present invention,
Extremely high light utilization can be achieved.

【0034】また、本発明によれば、PBSアレイ20
におけるPBS素子21の各々は、光入射面28が小さ
いものでよい。これは、当該PBSアレイ20が第2の
レンズ板13の直前位置に配置されるために、第1のレ
ンズ板12のレンズ素子35からの光が十分に集束され
たものとなっているからである。そして、このように光
入射面28が小さいPBS素子21では、その厚さtも
小さくなる。その理由は、図4に明らかなように、当該
PBS素子21を構成する単位部分は断面二等辺三角形
であり、光入射面28の高さHと、厚さtとは等しい寸
法となるからである。
According to the present invention, the PBS array 20
In each of the PBS elements 21, the light incident surface 28 may be small. This is because light from the lens element 35 of the first lens plate 12 is sufficiently focused because the PBS array 20 is disposed immediately before the second lens plate 13. is there. In the PBS element 21 having such a small light incident surface 28, the thickness t is also small. The reason for this is that, as is apparent from FIG. 4, the unit part constituting the PBS element 21 is an isosceles triangle in cross section, and the height H of the light incident surface 28 and the thickness t are equal. is there.

【0035】ここで、図2では正確に示されていない
が、PBSアレイ20が配置されていることにより、第
1のレンズ板12と第2のレンズ板13との間の光路長
は、実際上、当該PBSアレイ20の厚さt分だけ大き
くなる。そして、この光路長が大きくなると、それに応
じて液晶表示素子15の面における第1のレンズ板12
のレンズ素子35の像の大きさが比例的に減少すること
となり、その結果、液晶表示素子15の面において均一
な照度分布を得るためには、この像の大きさの減少分が
カバーされるよう第1のレンズ板12レンズ素子35の
開口面積を大きくする必要がある。加えて、光路長が大
きくなることにより、第2のレンズ板13上での光の発
散が増大するため、これに対応してレンズ素子要素36
a、36bの開口面積を大きいものとすることが必要と
なる。
Although not shown in FIG. 2 accurately, the optical path length between the first lens plate 12 and the second lens plate 13 is actually reduced due to the arrangement of the PBS array 20. Above, it becomes larger by the thickness t of the PBS array 20. When the optical path length is increased, the first lens plate 12 on the surface of the liquid crystal display element 15 is correspondingly increased.
Is proportionally reduced, and as a result, in order to obtain a uniform illuminance distribution on the surface of the liquid crystal display element 15, this reduced image size is covered. Thus, it is necessary to increase the opening area of the first lens plate 12 lens element 35. In addition, since the divergence of light on the second lens plate 13 increases as the optical path length increases, the lens element element 36
It is necessary to increase the opening area of the holes a and 36b.

【0036】逆に、PBSアレイ20の厚さtを小さく
することができれば、それに応じて第1のレンズ板12
のレンズ素子および第2のレンズ板13のレンズ素子を
小さくすることができるのであるが、本発明では、上記
のようにPBSアレイ20の厚さtを小さくすることが
できるので、その結果として、液晶表示素子面で不必要
な光が少なくなり、第2のレンズ板13のレンズ素子、
具体的にはレンズ素子要素36a、36bを口径の小さ
いものとすることができ、第2のレンズ板13全体の開
口面積を小さいものとすることができる。そして、その
結果、光の利用率が高くなり、しかもコンデンサレンズ
や投射レンズとして口径の小さいものを使用することが
可能となり、結局、偏光照明装置の小型化を十分に達成
することができる。
Conversely, if the thickness t of the PBS array 20 can be reduced, the first lens plate 12
Can be made smaller, and in the present invention, the thickness t of the PBS array 20 can be made smaller as described above, and as a result, Unnecessary light is reduced on the liquid crystal display element surface, and the lens element of the second lens plate 13
Specifically, the lens element elements 36a and 36b can be small in diameter, and the opening area of the entire second lens plate 13 can be small. As a result, the utilization rate of light is increased, and it is possible to use a condenser lens or a projection lens having a small aperture, so that the polarization illuminator can be sufficiently reduced in size.

【0037】本発明においては、PBSアレイ20の厚
さtは、第1のレンズ板12と第2のレンズ板13との
間の距離Lに対する比t/Lの値が0.2以下となるよ
うな寸法であることが好ましい。このような条件を満た
す構成とすることによって、全体を十分に小型のものと
することができる。
In the present invention, the value t / L of the thickness t of the PBS array 20 to the distance L between the first lens plate 12 and the second lens plate 13 is 0.2 or less. Such dimensions are preferred. By adopting a configuration that satisfies such conditions, the whole can be made sufficiently small.

【0038】具体的に説明すると、図2から理解される
ように、PBS素子21において、偏光分離膜30を透
過してそのまま出射される偏光光(図の例ではS偏光
光、以下「透過偏光光」という。)と、偏光分離膜30
で反射され、光反射膜31によって反射される偏光光
(図の例ではP偏光光、その後偏光方向変更膜32によ
りS偏光光に変換される。以下「反射偏光光」とい
う。)とは、両者の光路長に差が生ずる。すなわち反射
偏光光の光路長は透過偏光光の光路長より長く、その差
は、偏光分離膜30と光反射膜31の上下方向距離(H
に等しい。)に等しく、結局当該PBS素子21の厚さ
tに等しい長さとなる。その結果、第2のレンズ板13
によって液晶表示素子15に投射される光の結像位置
が、透過偏光光と反射偏光光とではシステム光軸X方向
において若干異なることとなる。その結果、例えば透過
偏光光のみによる照明を基準とすると、反射偏光光の液
晶表示素子15における光入射領域は、当該透過偏光光
の光入射領域よりもひとまわり大きいものとなる。
More specifically, as understood from FIG. 2, in the PBS element 21, polarized light (S-polarized light in the example of FIG. "Light") and the polarization separation film 30.
Is reflected by the light reflecting film 31 (P-polarized light in the example shown in the figure, and then converted to S-polarized light by the polarization direction changing film 32; hereinafter, referred to as "reflected polarized light"). A difference occurs between the two optical path lengths. That is, the optical path length of the reflected polarized light is longer than the optical path length of the transmitted polarized light, and the difference is the vertical distance (H) between the polarization separation film 30 and the light reflection film 31.
be equivalent to. ), And eventually has a length equal to the thickness t of the PBS element 21. As a result, the second lens plate 13
As a result, the image forming position of the light projected on the liquid crystal display element 15 is slightly different between the transmission polarized light and the reflected polarized light in the system optical axis X direction. As a result, for example, on the basis of illumination using only the transmitted polarized light, the light incident area of the reflected polarized light on the liquid crystal display element 15 is slightly larger than the light incident area of the transmitted polarized light.

【0039】しかしながら、上記のように比t/Lの値
が0.2以下という条件が満足される構成においては、
この偏光光の種類による光入射領域の拡大誤差の大きさ
を、実際の液晶表示素子15に設けられている口径規制
部材17による余裕の範囲内とすることができ、結局、
透過偏光光と反射偏光光の光路長の差異による光入射領
域の誤差を確実に吸収することができるので、当該問題
点を実際上解消して両偏光光を高い効率で利用すること
が可能となる。
However, in the configuration satisfying the condition that the value of the ratio t / L is 0.2 or less as described above,
The magnitude of the enlargement error of the light incident area due to the type of the polarized light can be set within the range of the allowance by the aperture regulating member 17 provided in the actual liquid crystal display element 15, and eventually,
Since the error in the light incident area due to the difference in the optical path length between the transmitted polarized light and the reflected polarized light can be reliably absorbed, it is possible to effectively solve the problem and use both polarized lights with high efficiency. Become.

【0040】以上の実施の形態において、具体的な構成
については種々変更することが可能である。例えば、基
本的構成における集束性光学系は、集束性凹面反射鏡1
1による構成に限られず、他の凹面反射鏡や適宜レンズ
系を利用した構成とすることもできる。また、PBS素
子21または中間光学素子22は、断面二等辺三角形の
柱状プリズム体を組合せて適当な光学接着剤によって接
合することによって構成される複合型のものであっても
よい。
In the above embodiment, the specific configuration can be variously changed. For example, the converging optical system in the basic configuration is a converging concave reflecting mirror 1.
The configuration is not limited to the configuration according to 1, but may be a configuration using another concave reflecting mirror or a lens system as appropriate. Further, the PBS element 21 or the intermediate optical element 22 may be of a composite type constituted by combining columnar prisms having an isosceles triangular cross section and joining them with an appropriate optical adhesive.

【0041】また、上記のPBS素子21において、偏
光方向変更膜32は、光反射膜31が形成された斜辺を
有する他方のプリズム部分26の光出射面に形成されて
いるが、図5に示すように、偏光方向変更膜32に代え
て、中間光学素子22の第2のレンズ板13側の面に偏
光方向変更膜33を形成してもよい。この場合には、偏
光分離膜30を透過した偏光光が偏光方向変更作用を受
けることとなるが、偏光方向変更作用を受ける偏光光が
替わるのみであって本質的な差はなく、上記の例と全く
同様の作用効果が得られる。
In the PBS element 21 described above, the polarization direction changing film 32 is formed on the light exit surface of the other prism portion 26 having the oblique side on which the light reflecting film 31 is formed, as shown in FIG. As described above, instead of the polarization direction changing film 32, the polarization direction changing film 33 may be formed on the surface of the intermediate optical element 22 on the second lens plate 13 side. In this case, the polarized light transmitted through the polarization separation film 30 is subjected to the action of changing the polarization direction, but the polarized light subjected to the action of changing the polarization direction is changed, and there is no essential difference. The same operation and effect can be obtained.

【0042】また、偏光方向変更膜32,33は、PB
S素子21の光出射面側に形成されることが好ましい
が、例えば第2のレンズ板13の光入射面側に形成する
ことも可能である。更に、単独の透明基板に、PBSア
レイ20の特定の偏光方向の偏光光の光出射面に対応す
る領域に偏光方向変更膜を形成した偏光方向変更板また
は偏光方向変更部材を介挿することもできる。
The polarization direction changing films 32 and 33 are made of PB
It is preferably formed on the light emitting surface side of the S element 21, but may be formed on the light incident surface side of the second lens plate 13, for example. Further, a polarization direction changing plate or a polarization direction changing member in which a polarization direction changing film is formed in a region corresponding to the light emission surface of the polarized light having a specific polarization direction of the PBS array 20 may be interposed on a single transparent substrate. it can.

【0043】図6は本発明に係る分離面対称型のPBS
アレイ50の説明用断面図であり、図7は、このPBS
アレイ50を構成するPBS素子51の説明図である。
このPBSアレイ50は、複数のPBS素子51が、紙
面に直角な一平面に沿って上下方向に重ねられて構成さ
れており、図7に示すように、1単位のPBS素子51
は一対のスプリッター単位53,54が上下方向に重ね
られて構成されている。図6で鎖線の矩形枠で囲まれた
部分がPBS素子51を示し、図7で2つの鎖線の矩形
枠で囲まれた部分がスプリッター単位を示す。
FIG. 6 shows a separation plane symmetric PBS according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining the array 50, and FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a PBS element 51 constituting the array 50.
The PBS array 50 includes a plurality of PBS elements 51 vertically stacked along a plane perpendicular to the plane of the paper, and as shown in FIG.
Is composed of a pair of splitter units 53 and 54 stacked in the vertical direction. In FIG. 6, a portion surrounded by a dashed-line rectangular frame indicates the PBS element 51, and in FIG. 7, a portion surrounded by two dashed-line rectangular frames indicates a splitter unit.

【0044】スプリッター単位53,54の各々は、既
述の例におけるPBS素子21と同様に、断面直角二等
辺三角形の柱状プリズム部分の2つを、その一方のプリ
ズム部分55の等辺の一つと、他方のプリズム部分56
の等辺の一つとが境界面57において一致するよう重ね
合わせた状態の全体の断面が平行四辺形をなすものであ
る。そして、その一方のプリズム部分55においては、
その等辺の他方に係る面が光入射面58とされると共に
その斜辺に係る面に偏光分離膜60が形成されている。
また、他方のプリズム部分56においては、その斜辺に
係る面に光反射膜61が形成されると共にその等辺の他
方に係る面が光出射面とされており、この光出射面に偏
光方向変更膜62が形成されている。
Each of the splitter units 53 and 54 includes, as in the case of the PBS element 21 in the above-described example, two columnar prism portions having a right-angled isosceles cross section and one of the equal sides of one of the prism portions 55. The other prism part 56
The overall cross section in a state of being superimposed so that one of the equal sides thereof coincides with the boundary surface 57 forms a parallelogram. Then, in one of the prism portions 55,
The surface on the other side of the equal side is a light incident surface 58, and the polarization separation film 60 is formed on the surface on the oblique side.
In the other prism portion 56, a light reflecting film 61 is formed on a surface related to the oblique side, and a surface related to the other side of the equal side is a light emitting surface. 62 are formed.

【0045】一対のスプリッター単位53,54は、図
7に示す断面形状によって説明すると、一方のスプリッ
ター単位53を基準とするとき他方のスプリッター単位
54は上下に反転した姿勢、すなわち一方のスプリッタ
ー単位53を軸Yを中心として180°回転された姿勢
で組合せられている。
The pair of splitter units 53 and 54 will be described with reference to the cross-sectional shape shown in FIG. 7. When one splitter unit 53 is used as a reference, the other splitter unit 54 is turned upside down, that is, one splitter unit 53 is turned upside down. Are combined in a posture rotated 180 ° about the axis Y.

【0046】この状態では、両スプリッター単位53,
54は、その各々における偏光分離膜60,60が形成
された面は、頂角が光入射側を向いた状態の断面直角二
等辺三角形の柱状空間70の当該二等辺のそれぞれに位
置され、上下に対称な状態となっている。そして、両ス
プリッター単位53,54の各々の光入射面58,58
が上下方向に連続する状態とされていると共に、偏光分
離膜60を透過する透過偏光光の光出射面も連続する状
態である。
In this state, both splitter units 53,
Numeral 54 denotes a surface on which the polarization splitting films 60, 60 are formed, which are positioned on the respective isosceles of the columnar space 70 having a right-angled isosceles triangular cross section with the apex angle facing the light incident side. Symmetrical state. Then, the light incident surfaces 58, 58 of the splitter units 53, 54, respectively.
Are continuous in the vertical direction, and the light exit surface of the transmitted polarized light that passes through the polarization separation film 60 is also continuous.

【0047】また、この状態では、隣接する対に属しか
つ互いに隣接する2つのスプリッター単位の各々におけ
る反射偏光光の光出射面の2つもまた、連続する状態と
なっている。例えば一方のスプリッター単位53に着目
すると、これと、他方のスプリッター単位54とは反対
側に隣接するスプリッター単位(これは、当該一方のス
プリッター単位53が属する対に隣接する対のスプリッ
ター単位のうちの他方のスプリッター単位である。)5
4Aとは、その光出射面が上下方向に連続しており、こ
れらに形成された偏光方向変更膜62および62Aが一
体に連続した状態とされている。
Further, in this state, two of the light emission surfaces of the reflected polarized light in each of the two splitter units belonging to the adjacent pair and adjacent to each other are also in a continuous state. For example, focusing on one of the splitter units 53, a splitter unit adjacent to the other splitter unit 54 on the opposite side (this is a splitter unit of a pair adjacent to the pair to which the one splitter unit 53 belongs). It is the other splitter unit.) 5
4A, the light emitting surface is continuous in the vertical direction, and the polarization direction changing films 62 and 62A formed on the light emitting surface are integrally continuous.

【0048】また、隣接する対に属しかつ互いに隣接す
る2つのスプリッター単位の各々における光反射膜61
が形成された面の2つ(例えば一方のスプリッター単位
53の光反射膜61と、スプリッター単位54Aの光反
射膜61A)もまた、断面直角二等辺三角形の柱状空間
71の当該二等辺の各々に位置された状態となってい
る。
The light reflecting film 61 in each of two splitter units belonging to an adjacent pair and adjacent to each other.
Are formed on each of the isosceles sides of the columnar space 71 having an isosceles triangular cross section at right angles in cross section (for example, the light reflecting film 61 of one of the splitter units 53 and the light reflecting film 61A of the splitter unit 54A). It is located.

【0049】以上のPBSアレイ50は、その連続する
光入射面(58,58)が、第1のレンズ板12のレン
ズ素子35と対応するよう配置される。また、図6に示
すように、第2のレンズ板13は、その第1のレンズ素
子要素36aが、透過偏光光の連続する光出射面に対応
して位置し、かつ、第2のレンズ素子要素36bが、反
射偏光光の連続する光出射面、すなわち連続する偏光方
向変更膜(例えば62,62A)に対応して位置するよ
う、配置される。
The above PBS array 50 is arranged such that its continuous light incident surface (58, 58) corresponds to the lens element 35 of the first lens plate 12. As shown in FIG. 6, the second lens plate 13 has a first lens element element 36a located corresponding to a continuous light exit surface of transmitted polarized light, and a second lens element 13a. The element 36b is arranged so as to be positioned corresponding to a continuous light exit surface of the reflected polarized light, that is, a continuous polarization direction changing film (for example, 62, 62A).

【0050】以上の分離面対称型のPBSアレイ50の
構成において、対となるスプリッター単位53,54に
係る断面二等辺三角形の柱状空間70および隣接する対
(53,54A)に係る断面二等辺三角形の柱状空間7
1は、光学的には空間のままでもよいが、実際には、機
械的強度および取扱い上の点から、当該柱状空間70,
71に一致する断面形状の透明光学部材が配置されて全
体として一体のものとして構成されることが好ましい。
In the configuration of the PBS array 50 of the above-described separation plane symmetric type, the columnar space 70 having an isosceles cross section of the paired splitter units 53 and 54 and the isosceles triangle of the adjacent pair (53, 54A). Column space 7
1 may be optically left as a space, but in fact, from the viewpoint of mechanical strength and handling, the columnar space 70,
It is preferable that a transparent optical member having a cross-sectional shape corresponding to 71 is arranged and configured as a single unit as a whole.

【0051】以上のような分離面対称型のPBSアレイ
50によれば、対となるスプリッター単位53,54に
よって構成されるPBS素子51の光入射面は、各スプ
リッター単位53,54の光入射面58,58の合計と
なるが、そのシステム光軸X方向の厚さtは当該PBS
素子51の光入射面の高さHの1/2である。そして、
図2〜図4に示されている分離面平行型のPBSアレイ
20の構成では、その光入射面28の高さがHである場
合には、その厚さtがHに等しいところ、上記の分離面
対称型のPBSアレイ50においては、同一の大きさH
の光入射面を得ながら厚さtを半分とすることができる
ので、その小型化の効果はきわめて大きい。また、上記
の構成によれば、偏光分離能が入射角度に依存する偏光
分離膜を用いる場合に対し、入射する光の角度成分のバ
ラツキが半分となる。そして、これにより、さらに高い
光の利用率を実現することができる。
According to the separation plane symmetric type PBS array 50 as described above, the light incident surface of the PBS element 51 constituted by the pair of splitter units 53 and 54 is the light incident surface of each splitter unit 53 and 54. 58, 58, and the thickness t in the system optical axis X direction is
It is の of the height H of the light incident surface of the element 51. And
In the configuration of the PBS array 20 of the separation plane parallel type shown in FIGS. 2 to 4, when the height of the light incident surface 28 is H, the thickness t is equal to H. In the PBS array 50 of the separation plane symmetric type, the same size H
Since the thickness t can be reduced to half while obtaining the light incident surface of, the effect of miniaturization is extremely large. Further, according to the above configuration, the variation of the angle component of the incident light is halved as compared with the case where the polarization separation film whose polarization separation ability depends on the incident angle. As a result, a higher light utilization rate can be realized.

【0052】この原理は、次のように説明される。すな
わち、図8(A)は分離面平行型のPBSアレイ20の
PBS素子21に対応する二等辺三角形75を示してお
り、その斜辺に偏光分離膜30が形成されている。ここ
に、PBS素子21の高さhと厚さdは、当該二等辺三
角形75の2つの等辺に相当するので、当然のことなが
ら等しい寸法となる。
This principle is explained as follows. That is, FIG. 8A shows an isosceles triangle 75 corresponding to the PBS element 21 of the PBS array 20 of the separation plane parallel type, and the polarization separation film 30 is formed on the oblique side. Here, the height h and the thickness d of the PBS element 21 correspond to two equal sides of the isosceles triangle 75, and therefore have the same size as a matter of course.

【0053】一方、図6および図7に示されている分離
面対称型のPBSアレイ50の構成は、図8(B)に示
されているとおりであり、図8(A)の二等辺三角形7
5の頂角から斜辺に下ろした垂線によって2等分された
ときに形成される2つの二等辺三角形76,77のうち
の、光軸方向に直角な方向(図の上下方向)に伸びる斜
辺を有する一方の二等辺三角形76に相当する。この二
等辺三角形76の斜辺が高さhであって二等辺三角形7
5と同一であり、偏光分離膜60,60の合計面積は同
一であるが、光軸方向の厚さは、二等辺三角形75の場
合の半分(d/2)となることが明らかである。
On the other hand, the configuration of the PBS array 50 of the separation plane symmetric type shown in FIGS. 6 and 7 is as shown in FIG. 8B, and isosceles triangle of FIG. 8A. 7
5 of the two isosceles triangles 76 and 77 formed when they are bisected by a perpendicular drawn down to the hypotenuse from the apex angle of the hypotenuse extending in the direction perpendicular to the optical axis direction (vertical direction in the figure). Has one isosceles triangle 76. The hypotenuse of this isosceles triangle 76 is height h and isosceles triangle 7
5 and the total area of the polarization separation films 60 and 60 is the same, but it is clear that the thickness in the optical axis direction is half (d / 2) of the case of the isosceles triangle 75.

【0054】このように、分離面対称型のPBSアレイ
50によれば、その口径面積に対して厚さが小さいた
め、既述の構成による偏光照明装置におけるPBSアレ
イとしてきわめて有用であり、装置の小型化を顕著に達
成することができる。すなわち、単に当該PBSアレイ
の厚さが小さくなることのみならず、それにより、光の
拡散が抑制されるために第2のレンズ板13、コンデン
サレンズ14、投射レンズなどの開口面積を小さいもの
とすることができる。
As described above, according to the PBS array 50 of the separation plane symmetric type, the thickness is small with respect to the aperture area, so that it is extremely useful as the PBS array in the polarized light illuminating device having the above-described configuration. The miniaturization can be remarkably achieved. That is, not only the thickness of the PBS array is reduced, but also the diffusion area of light is suppressed, so that the aperture area of the second lens plate 13, the condenser lens 14, the projection lens, and the like is reduced. can do.

【0055】以上、本発明の偏光照明装置を、PBSア
レイとして分離面平行型または分離面対称型のものを使
用する場合について説明したが、本発明においては、P
BSアレイ20または50におけるPBS素子21また
は51の伸びる方向が、当該PBSアレイ20または5
0に投射される細長い発光部10の像の伸びる方向と一
致するよう、PBSアレイ20または50を配置するこ
とが重要である。
As described above, the polarized light illuminating apparatus of the present invention has been described in the case of using a parallel-separated plane type or a symmetrical separated plane type as a PBS array.
The extending direction of the PBS element 21 or 51 in the BS array 20 or 50 is
It is important to arrange the PBS array 20 or 50 so as to match the direction in which the image of the elongated light emitting unit 10 projected to zero extends.

【0056】すなわち、上記のPBSアレイは、いずれ
の型であっても、これをシステム光軸Xに直角な平面に
沿って配置することにより、基本的にその機能が発揮さ
れるが、これらのPBSアレイ20または50は、いず
れも断面が平行四辺形をなす柱状プリズムの積重体によ
って構成されており、しかも光入射面は当該PBSアレ
イ全体に延びているものではなく、積重方向(図示の例
ではいずれも上下方向)では光入射面と非光路空間41
に係る非入射面とが交互に並んだ状態となるので、当該
積重方向およびこれと直角な方向では、その処理特性が
異なることとなる。
That is, regardless of the type of the above-mentioned PBS array, its function is basically exerted by arranging it along a plane perpendicular to the system optical axis X. Each of the PBS arrays 20 and 50 is formed of a stack of columnar prisms having a parallelogram cross section, and the light incident surface does not extend over the entire PBS array, but in the stacking direction (shown in the figure). In the vertical direction in each example), the light incident surface and the non-optical path space 41
And the non-incident surfaces according to the above are alternately arranged, so that the processing characteristics are different between the stacking direction and the direction perpendicular to the stacking direction.

【0057】一方、発光部10は、通常、メタルハライ
ドランプ、水銀ランプなどのショートアークランプによ
って形成されるが、ショートアークランプでは発生する
アークが電極間に伸びる細長いものであるために、発光
部10それ自体が細長い形状となり、この細長い形状の
発光部10の像が第1のレンズ板12のレンズ素子35
に映じ、このレンズ素子35の像がPBSアレイ20ま
たは50で処理されることとなる。
On the other hand, the light emitting section 10 is usually formed by a short arc lamp such as a metal halide lamp or a mercury lamp. In the short arc lamp, since the arc generated is elongated between the electrodes, the light emitting section 10 is formed. The image of the elongated light emitting unit 10 itself becomes an elongated shape.
The image of the lens element 35 is processed by the PBS array 20 or 50.

【0058】従って、PBSアレイ20または50の配
置において、各PBS素子21または51が、発光部1
0との関係において同一の方向に伸びる姿勢となるよう
設定することが重要であって、このような構成によれ
ば、第1のレンズ板12のレンズ素子35から投射され
る発光部10の細長い像は、その全部が連続した状態の
まま、対応するPBS素子21または51に入射するこ
とができるので、犠牲とされる光をきわめて僅かなもの
とすることができる。
Therefore, in the arrangement of the PBS array 20 or 50, each PBS element 21 or 51 is
It is important to set the posture to extend in the same direction in relation to 0. According to such a configuration, the light emitting portion 10 projected from the lens element 35 of the first lens plate 12 is elongated. Since the image can be incident on the corresponding PBS element 21 or 51 while keeping the whole of the image in a continuous state, very little light is sacrificed.

【0059】これに対し、もしPBSアレイ20または
50に投射される発光部10の細長い像の伸びる方向
が、当該PBSアレイ20または50のPBS素子21
または51の伸びる方向と直角な場合(図2において、
発光部10の像が上下方向に伸びる場合)には、当該像
の一部がカットされた状態で入射されるので、光の一部
が犠牲にされることとなる。
On the other hand, if the direction in which the elongated image of the light emitting unit 10 projected on the PBS array 20 or 50 extends is the same as that of the PBS element 21 of the PBS array 20 or 50,
Or, when perpendicular to the direction in which 51 extends (in FIG. 2,
In the case where the image of the light emitting unit 10 extends in the vertical direction), a part of the image is incident in a cut state, so that a part of the light is sacrificed.

【0060】[0060]

【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、特定の
構成の偏光ビームスプリッターアレイが、第1のレンズ
板およびこれと共にインテグレータ光学系を構成する第
2のレンズ板との間の光路内に配置されているため、当
該偏光ビームスプリッターアレイとして口径の小さいも
のを利用することができ、その結果、基本的に光の利用
率が高くて小型の偏光照明装置を提供することができ
る。
According to the first aspect of the present invention, the polarizing beam splitter array having a specific configuration is used to form an optical path between the first lens plate and the second lens plate which forms an integrator optical system together with the first lens plate. Since the polarizing beam splitter array is arranged inside the polarizing beam splitter array, a small-diameter polarizing beam splitter array can be used, and as a result, a small polarized light illuminating device can be provided which basically has a high light utilization rate.

【0061】請求項2に記載の発明によれば、偏光ビー
ムスプリッターアレイが、第2のレンズ板の直前位置に
配置されているので、装置の小型化の効果を確実に得る
ことができる。
According to the second aspect of the present invention, since the polarizing beam splitter array is disposed immediately before the second lens plate, the effect of miniaturizing the apparatus can be reliably obtained.

【0062】請求項3に記載の発明によれば、第1のレ
ンズ板と第2のレンズ板との間の距離Lに対する、偏光
ビームスプリッターアレイのシステム光軸方向における
厚さtの比t/Lの値が0.2以下であるので、小型化
を達成しながら、光の利用率を犠牲にすることがない偏
光照明装置を提供することができる。
According to the third aspect of the present invention, the ratio t / of the thickness t in the system optical axis direction of the polarizing beam splitter array to the distance L between the first lens plate and the second lens plate. Since the value of L is 0.2 or less, it is possible to provide a polarized light illuminating device that achieves miniaturization and does not sacrifice the light utilization rate.

【0063】請求項4に記載の発明によれば、分離面平
行型のPBSアレイを用いる構成において、第1のレン
ズ板のレンズ素子によって形成される光路間に非光路空
間を利用して、反射偏光光の処理のための部材を配置す
るので、光の利用率を確実に高くすることができ、同時
に装置を大幅に小型化することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, in the configuration using the PBS array of the separation plane parallel type, reflection is performed by utilizing the non-optical path space between the optical paths formed by the lens elements of the first lens plate. Since the member for processing the polarized light is disposed, the utilization of light can be reliably increased, and at the same time, the size of the apparatus can be significantly reduced.

【0064】請求項5および請求項6に記載の発明によ
れば、分離面平行型のPBSアレイを用いる構成におい
て、上記の効果を確実に得ることができる。
According to the fifth and sixth aspects of the present invention, the above-described effects can be reliably obtained in a configuration using a PBS array having a parallel separation plane.

【0065】請求項7に記載の発明によれば、大きな光
入射面が得られると共に、その厚さがきわめて小さい分
離面対称型の偏光ビームスプリッターアレイを提供する
ことができる。
According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to obtain a large light incident surface and to provide a split plane symmetric polarizing beam splitter array whose thickness is extremely small.

【0066】請求項8に記載の発明によれば、大きな光
入射面が得られると共にその厚さが小さく、しかも偏光
方向変更手段を有する分離面対称型の偏光ビームスプリ
ッターアレイを提供することができる。
According to the eighth aspect of the present invention, it is possible to provide a split plane symmetric polarizing beam splitter array having a large light incident surface, a small thickness, and a polarization direction changing means. .

【0067】請求項9に記載の発明によれば、分離面対
称型のPBSアレイを用いる構成により、全体が小型の
偏光照明装置を提供することができる。
According to the ninth aspect of the present invention, it is possible to provide a polarization illuminating device that is small in size as a whole by using a PBS array having a symmetrical separation plane.

【0068】請求項10に記載の発明によれば、請求項
9に記載の偏光照明装置であって、第2のレンズ板の構
成が簡単なものを提供することができる。
According to the tenth aspect, it is possible to provide the polarized light illuminating apparatus according to the ninth aspect, wherein the second lens plate has a simple configuration.

【0069】請求項11に記載の発明によれば、分離面
平行型および分離面対称型のいずれのPBSアレイを用
いる場合にも、発光部の形状が考慮されてその点からも
光の利用率が大きい偏光照明装置を提供することができ
る。
According to the eleventh aspect of the present invention, regardless of whether the PBS array is of the parallel-to-separation type or of the symmetrical type to the separation surface, the shape of the light emitting portion is taken into consideration, and the light utilization factor is also considered in that respect. Can be provided.

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

【図1】本発明の偏光照明装置の基本的な構成を示す説
明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a basic configuration of a polarized light illuminating device of the present invention.

【図2】第1のレンズ板および第2のレンズ板と、分離
面平行型の偏光ビームスプリッターアレイとの関係を示
す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between a first lens plate and a second lens plate and a polarizing beam splitter array of a separation plane parallel type.

【図3】分離面平行型の偏光ビームスプリッターアレイ
の説明用断面図である。
FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view of a polarizing beam splitter array of a separation plane parallel type.

【図4】分離面平行型の偏光ビームスプリッターアレイ
を構成するビームスプリッター素子の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a beam splitter element constituting a polarizing beam splitter array of a separation plane parallel type.

【図5】図3の分離面平行型の偏光ビームスプリッター
アレイの変形例を示す説明用断面図である。
FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view showing a modified example of the polarization beam splitter array of the separation plane parallel type in FIG.

【図6】本発明に係る分離面対称型の偏光ビームスプリ
ッターアレイの説明用断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a polarization plane splitter array of a separation plane symmetric type according to the present invention.

【図7】図6の分離面対称型の偏光ビームスプリッター
アレイを構成するビームスプリッター素子の説明図であ
る。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a beam splitter element included in the separation plane symmetric polarization beam splitter array of FIG.

【図8】図7の分離面対称型の偏光ビームスプリッター
アレイを構成するビームスプリッター素子を、分離面平
行型の場合と比較して示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory view showing a beam splitter element constituting the split plane symmetric polarization beam splitter array of FIG. 7 in comparison with the case of a split plane parallel type.

【図9】従来の偏光照明装置の構成を示す説明図であ
る。
FIG. 9 is an explanatory view showing a configuration of a conventional polarized light illumination device.

【図10】液晶表示素子の基本的構成を示す説明用断面
図である。
FIG. 10 is an explanatory sectional view showing a basic configuration of a liquid crystal display element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

X システム光軸 10 発光部 11 集束性凹面反射鏡 12 第1のレンズ板 13 第2のレンズ板 14 コンデンサレンズ 15 液晶表示素子 17 口径規制部材 20 偏光ビームスプリッターアレイ(PBSアレイ) 21 ビームスプリッター素子(PBS素子) 22 中間光学素子 25,26 柱状プリズム部分 27 境界面 28 光入射面 30 偏光分離膜 31 光反射膜 32 偏光方向変更膜 33 偏光方向変更膜 35 レンズ素子 36a,36b レンズ素子要素 P P偏光光 S S偏光光 40 集束性光路 41 非光路空間 50 偏光ビームスプリッターアレイ(PBSアレイ) 51 ビームスプリッター素子(PBS素子) 53,54,54A 一対のスプリッター単位 55,56 プリズム部分 57 境界面 58 光入射面 60 偏光分離膜 61,61A 光反射膜 62,62A 偏光方向変更膜 70,71 柱状空間 75 二等辺三角形 76,77 二等辺三角形 110 発光部 111 凹面反射鏡 112 第1のレンズ板 113 第2のレンズ板 114 コンデンサレンズ 115 液晶表示素子 120 偏光ビームスプリッター LC 液晶層 P1,P2 偏光板 117 口径規制部材 X system optical axis 10 light emitting unit 11 converging concave reflecting mirror 12 first lens plate 13 second lens plate 14 condenser lens 15 liquid crystal display device 17 aperture regulating member 20 polarizing beam splitter array (PBS array) 21 beam splitter element ( PBS element) 22 Intermediate optical element 25, 26 Columnar prism portion 27 Boundary surface 28 Light incident surface 30 Polarization separation film 31 Light reflection film 32 Polarization direction changing film 33 Polarization direction changing film 35 Lens element 36a, 36b Lens element element PP polarization Light S S polarized light 40 Convergent light path 41 Non-optical path space 50 Polarized beam splitter array (PBS array) 51 Beam splitter element (PBS element) 53, 54, 54A A pair of splitter units 55, 56 Prism portion 57 Boundary surface 58 Light incidence Surface 60 Polarization separation film 6 , 61A Light reflecting film 62, 62A Polarization direction changing film 70, 71 Columnar space 75 Isosceles triangle 76, 77 Isosceles triangle 110 Light emitting unit 111 Concave reflecting mirror 112 First lens plate 113 Second lens plate 114 Condenser lens 115 Liquid crystal display element 120 Polarizing beam splitter LC Liquid crystal layer P1, P2 Polarizing plate 117 Diameter regulating member

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源ランプと、 この光源ランプから放射される光を集束させる光学系
と、 この集束される光の光路内に配置された、複数のレンズ
素子よりなる第1のレンズ板と、 この第1のレンズ板と共にインテグレータ光学系を構成
する、当該第1のレンズ板のレンズ素子と対応する複数
のレンズ素子よりなる第2のレンズ板と、 第1のレンズ板と第2のレンズ板との間の光路内に配置
された偏光ビームスプリッターアレイと、 この分離されたP偏光光およびS偏光光の一方の偏光方
向を他方の偏光方向と揃える偏光方向変更手段とを有し
てなり、 前記偏光ビームスプリッターアレイは、一面から入射さ
れる不定偏光光を2種の直線偏光光であるP偏光光およ
びS偏光光に分離し、他面において互いに隣接する光出
射面から当該2種の偏光光を出射させる作用を有するビ
ームスプリッター素子の複数が並んだ状態に配置されて
構成され、 前記第2のレンズ板の各レンズ素子から出射される、偏
光方向が揃えられた偏光光が液晶表示素子を通して被照
射対象物に重畳照明されることを特徴とする偏光照明装
置。
A light source lamp; an optical system for converging light emitted from the light source lamp; a first lens plate including a plurality of lens elements disposed in an optical path of the converged light; A second lens plate comprising a plurality of lens elements corresponding to the lens elements of the first lens plate, which constitutes an integrator optical system together with the first lens plate; a first lens plate and a second lens plate And a polarization beam splitter array disposed in the optical path between the P-polarized light and the S-polarized light, and the polarization direction changing means for aligning one polarization direction of the separated P-polarized light and S-polarized light with the other polarization direction. The polarizing beam splitter array separates the irregularly polarized light incident from one surface into two types of linearly polarized light, P-polarized light and S-polarized light, and separates the two types of polarized light from a light exit surface adjacent to each other on the other surface. A plurality of beam splitter elements having a function of emitting light are arranged in a line, and polarized light emitted from each lens element of the second lens plate and having a uniform polarization direction is displayed on a liquid crystal display. A polarized light illuminating device characterized by being superimposedly illuminated on an object to be irradiated through an element.
【請求項2】 偏光ビームスプリッターアレイは、第2
のレンズ板の直前位置に配置されていることを特徴とす
る請求項1に記載の偏光照明装置。
2. The polarization beam splitter array according to claim 2, wherein
The polarization illuminating device according to claim 1, wherein the polarizing illuminating device is disposed immediately before the lens plate.
【請求項3】 第1のレンズ板と第2のレンズ板との間
の距離Lに対する、偏光ビームスプリッターアレイのシ
ステム光軸方向における厚さtの比t/Lの値が0.2
以下であることを特徴とする請求項2に記載の偏光照明
装置。
3. The value of the ratio t / L of the thickness t in the system optical axis direction of the polarizing beam splitter array to the distance L between the first lens plate and the second lens plate is 0.2.
The polarized light illuminating device according to claim 2, wherein:
【請求項4】 偏光ビームスプリッターアレイは、シス
テム光軸と直角な平面に沿って複数のビームスプリッタ
ー素子が第1のレンズ板のレンズ素子に対応して配置さ
れた板状体であり、 ビームスプリッター素子の各々は、断面直角二等辺三角
形の柱状プリズム部分の2つを、その一方のプリズム部
分の等辺の一つと他方のプリズム部分の等辺の一つとが
一致するよう重ね合わせた状態の全体の断面が平行四辺
形をなすものであり、 各ビームスプリッター素子の一方のプリズム部分におい
ては、その等辺の他方に係る面が光入射面とされると共
にその斜辺に係る面に偏光分離膜が形成されており、か
つ、他方のプリズム部分においては、その斜辺に係る面
が光反射面とされると共にその等辺の他方に係る面が光
出射面とされていることを特徴とする請求項1〜請求項
3のいずれか一に記載の偏光照明装置。
4. The polarizing beam splitter array is a plate-like body in which a plurality of beam splitter elements are arranged along a plane perpendicular to the system optical axis, corresponding to the lens elements of the first lens plate. Each of the elements is an overall cross section in a state where two of the prismatic prism portions having a right-angled isosceles cross section are overlapped so that one of the equal sides of one of the prism portions coincides with one of the equal sides of the other prism portion. Is a parallelogram, and in one prism portion of each beam splitter element, a surface relating to the other of the equal sides is a light incident surface and a polarization separation film is formed on a surface relating to the oblique side thereof. In the other prism portion, the surface related to the oblique side is a light reflecting surface and the surface related to the other of the equal sides is a light emitting surface. Polarizing illumination device according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 各ビームスプリッター素子の偏光分離膜
を透過する透過偏光光に係る光出射面と、偏光分離膜で
反射される反射偏光光に係る光出射面のいずれか一方の
光出射面に偏光方向変更手段を構成する偏光方向変更膜
が形成されていることを特徴とする請求項4に記載の偏
光照明装置。
5. A light-emitting surface for transmitted polarized light passing through the polarization splitting film of each beam splitter element and a light-emitting surface for reflected polarized light reflected by the polarization splitting film. The polarization illuminating device according to claim 4, wherein a polarization direction changing film constituting the polarization direction changing means is formed.
【請求項6】 第2のレンズ板は、偏光ビームスプリッ
ターアレイの各ビームスプリッター素子における透過偏
光光の光出射面に対応して配置された第1のレンズ素子
要素と、反射偏光光の光出射面に対応して配置された第
2のレンズ素子要素とにより構成されていることを特徴
とする請求項4または請求項5に記載の偏光照明装置。
6. A second lens plate, comprising: a first lens element element disposed corresponding to a light exit surface of transmitted polarized light in each beam splitter element of the polarized beam splitter array; and a light exit of reflected polarized light. 6. The polarized light illuminating device according to claim 4, wherein the polarized light illuminating device is constituted by a second lens element element arranged corresponding to the surface.
【請求項7】 複数のビームスプリッター素子が一平面
に沿って重ねられて構成された偏光ビームスプリッター
アレイであって、 ビームスプリッター素子の各々は、一対のスプリッター
単位が当該一平面に沿って重ねられて構成され、 一対のスプリッター単位の各々は、断面直角二等辺三角
形の柱状プリズム部分の2つを、その一方のプリズム部
分の等辺の一つと他方のプリズム部分の等辺の一つとが
一致するよう重ね合わせた状態の全体の断面が平行四辺
形をなすものであって、その一方のプリズム部分におい
ては、その等辺の他方に係る面が光入射面とされると共
にその斜辺に係る面に偏光分離膜が形成されており、か
つ、他方のプリズム部分においては、その斜辺に係る面
が光反射面とされると共にその等辺の他方に係る面が光
出射面とされており、 一対のスプリッター単位は、その各々における光入射面
の2つが連続する状態とされると共に、隣接する対に属
しかつ互いに隣接するスプリッター単位の光出射面が連
続していることを特徴とする偏光ビームスプリッターア
レイ。
7. A polarizing beam splitter array comprising a plurality of beam splitter elements stacked along one plane, wherein each of the beam splitter elements has a pair of splitter units stacked along the one plane. Each of the pair of splitter units overlaps two of the columnar prism portions having an isosceles triangular cross section at right angles so that one of the equal sides of one prism portion and one of the equal sides of the other prism portion coincide with each other. The entire cross section in the combined state forms a parallelogram, and in one prism portion, the surface on the other side of the equal side is a light incident surface and the surface on the oblique side is a polarization separation film. Is formed, and in the other prism portion, the surface related to the oblique side is a light reflecting surface and the surface related to the other of the equal sides is a light emitting surface. The pair of splitter units are characterized in that two of the light incident surfaces in each of them are in a continuous state, and the light emitting surfaces of the splitter units belonging to an adjacent pair and adjacent to each other are continuous. Polarization beam splitter array.
【請求項8】 隣接する対に属しかつ互いに隣接するス
プリッター単位における連続する光出射面上に、連続し
た偏光方向変更膜が形成されていることを特徴とする請
求項7に記載の偏光ビームスプリッターアレイ。
8. The polarization beam splitter according to claim 7, wherein a continuous polarization direction changing film is formed on a continuous light emission surface of the splitter unit belonging to an adjacent pair and adjacent to each other. array.
【請求項9】 請求項7および請求項8のいずれか一に
記載の偏光ビームスプリッターアレイが、その複数のビ
ームスプリッター素子が重ねられた一平面がシステム光
軸と直角となるよう組み込まれてなり、 対を構成するスプリッター単位によって形成される連続
する光入射面が、第1のレンズ板のレンズ素子と対応し
て配置されていることを特徴とする請求項1、請求項2
または請求項3に記載の偏光照明装置。
9. A polarizing beam splitter array according to claim 7, wherein a plane on which the plurality of beam splitter elements are superimposed is perpendicular to the system optical axis. 3. A continuous light incident surface formed by a pair of splitter units forming a pair is arranged corresponding to a lens element of the first lens plate.
Or the polarized light illuminating device according to claim 3.
【請求項10】 第2のレンズ板は、偏光ビームスプリ
ッターアレイの各ビームスプリッター素子における透過
偏光光の光出射面の連続する領域に対応して配置された
第1のレンズ素子要素と、反射偏光光の光出射面の連続
する領域に対応して配置された第2のレンズ素子要素と
により構成されていることを特徴とする請求項9に記載
の偏光照明装置。
10. A second lens plate, comprising: a first lens element element disposed corresponding to a continuous area of a light emission surface of transmitted polarized light in each beam splitter element of a polarized beam splitter array; 10. The polarized light illuminating device according to claim 9, comprising a second lens element element arranged corresponding to a continuous area of the light emitting surface of the light.
【請求項11】 光源ランプは棒状の発光部を形成する
ショートアークランプにより構成され、その発光部の細
長い像に係る長手方向が、偏光ビームスプリッターアレ
イの各ビームスプリッター素子の長さ方向と一致してい
ることを特徴とする請求項4、請求項5、請求項6、請
求項9および請求項10のいずれか一に記載の偏光照明
装置。
11. A light source lamp is constituted by a short arc lamp forming a rod-shaped light emitting portion, and a longitudinal direction of the light emitting portion with respect to an elongated image coincides with a length direction of each beam splitter element of the polarizing beam splitter array. The polarized light illuminating device according to any one of claims 4, 5, 6, 9, and 10.
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WO2017145231A1 (en) * 2016-02-22 2017-08-31 株式会社日立ハイテクノロジーズ Dichroic mirror array

Cited By (2)

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WO2017145231A1 (en) * 2016-02-22 2017-08-31 株式会社日立ハイテクノロジーズ Dichroic mirror array
US11061243B2 (en) 2016-02-22 2021-07-13 Hitachi High-Tech Corporation Dichroic-mirror array

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