JPH11326829A - Polarized light converter - Google Patents

Polarized light converter

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JPH11326829A
JPH11326829A JP10134027A JP13402798A JPH11326829A JP H11326829 A JPH11326829 A JP H11326829A JP 10134027 A JP10134027 A JP 10134027A JP 13402798 A JP13402798 A JP 13402798A JP H11326829 A JPH11326829 A JP H11326829A
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JP
Japan
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light
polarization
beam splitter
polarized light
polarizing beam
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JP10134027A
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Inventor
Hirofumi Hori
宏文 堀
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polarized light converter preventing a polarizing beam splitter from being reduced in polarization degree by a light beam tilt angle. SOLUTION: Three pieces of polarizing beam splitters 1, 2, 3 are joined adjacently to each other in the transmitting and reflecting directions, and each polarizing beam splitting film 12, 22, 32 uses a medium exhibiting a high refractive index ratio for increasing s-polarized light in the reflecting strength and limits the number of reflection to about ten. The polarization degree is increased by making it possible to decrease a reflection degree of p-polarized light while gaining a sufficient reflection strength of the s-polarized light. An incident light beam is decreased in the tilt angle by incident light the refractive indices of the prisms 11, 13, 21, 23, 31, 33 of the polarizing beam splitters 1, 2, 3. Even under the existence of a light beam tilt angle, an image modulated by a liquid crystal light value is prevented from decreasing in the contrast ratio by suppressing the decrease in the polarization degree of the polarizing beam splitter.

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、液晶ライトバルブ
を用いた投写型表示装置にあってランダムな偏光光の偏
光方向を揃える偏光変換装置に関し、特に、本質的に光
線傾角を有する光路中で使用する偏光変換装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection type display device using a liquid crystal light valve, and more particularly to a polarization conversion device for aligning the direction of polarization of randomly polarized light. The present invention relates to a polarization conversion device to be used.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は、例えば特開平8−304739
号公報に示された従来の偏光変換光学系であり、図7に
おいて、偏光照明装置100は、システム光軸Lに沿っ
て配置された光源部200,第1のレンズ板300,第
2のレンズ板400及び照明領域500から構成され
る。光源部200から出射された光が、第1のレンズ板
300により第2のレンズ板400内に集光され、第2
のレンズ板400を通過する際にランダムな偏光光は偏
光方向が揃った1種類の偏光光に変換され、照明領域5
00に到達されるようになっている。
2. Description of the Related Art FIG.
In FIG. 7, a polarization illuminating device 100 includes a light source unit 200, a first lens plate 300, and a second lens, which are arranged along a system optical axis L. It comprises a plate 400 and an illumination area 500. Light emitted from the light source unit 200 is condensed in the second lens plate 400 by the first lens plate 300,
When passing through the lens plate 400, the randomly polarized light is converted into one type of polarized light having a uniform polarization direction, and the illumination area 5
00 is reached.

【0003】光源部200は、光源ランプ201と放物
面をなすリフレクタ202とを有する。光源光軸Rはシ
ステム光軸Lに対して一定の角度だけ傾斜させている。
また、第1のレンズ板300は、矩形状の輪郭をした微
小な集光レンズ301をマトリックス状に配列した構成
をなす。
The light source unit 200 has a light source lamp 201 and a parabolic reflector 202. The light source optical axis R is inclined by a certain angle with respect to the system optical axis L.
The first lens plate 300 has a configuration in which minute condenser lenses 301 having a rectangular outline are arranged in a matrix.

【0004】第2のレンズ板400は、集光レンズアレ
イ410,偏光分離プリスムアレイ420,λ/2位相
差板430及び出射側レンズ440を有する複合積層体
である。集光レンズアレイ410は、集光レンズ301
と同数の矩形状の集光レンズ411をマトリックス状に
配列した構成をなす。偏光分離プリスムアレイ420
は、内部に偏光分離膜423を備えた4角柱状のプリス
ム合成体からなる偏光ビームスプリッタ421と、内部
に反射面424を備えた4角柱状のプリスム合成体から
なる反射ミラー422との一対を基本構成単位として、
その複数の対を平面的に配列した構成をなす。1個の集
光レンズ411に対して1対の基本構成単位が対応す
る。偏光分離プリスムアレイ420の出射面には、λ/
2位相差膜431が偏光ビームスプリッタ421の出射
面部分にのみ選択的に配置されたλ/2位相差板430
が設置されている。更に、λ/2位相差板430を覆う
ように出射側レンズ440が設けられている。
[0004] The second lens plate 400 is a composite laminate having a condenser lens array 410, a polarization separation prism array 420, a λ / 2 retardation plate 430, and an exit lens 440. The condenser lens array 410 includes a condenser lens 301.
And the same number of rectangular condenser lenses 411 are arranged in a matrix. Polarization separation prism array 420
Is a pair of a polarization beam splitter 421 formed of a prismatic prism composite having a polarization separation film 423 therein and a reflection mirror 422 formed of a prismatic prism composite having a reflecting surface 424 therein. As a basic structural unit,
The plurality of pairs are arranged in a plane. One condensing lens 411 corresponds to a pair of basic structural units. The output surface of the polarization separation prism array 420 has λ /
Λ / 2 retardation plate 430 in which two retardation films 431 are selectively disposed only on the exit surface of polarization beam splitter 421
Is installed. Further, an emission-side lens 440 is provided so as to cover the λ / 2 phase difference plate 430.

【0005】次に動作について説明する。光源ランプ2
01から放射されたランダムな偏光光は、リフレクタ2
02にて一方向に反射され、略平行な光束となって第1
のレンズ板300に入射される。第1のレンズ板300
に入射した光は、集光レンズ301の集光作用により、
システム光軸Lと垂直な平面内に配置された第2のレン
ズ板400に第2次光源像となる集光像を形成する。
Next, the operation will be described. Light source lamp 2
01 is emitted from the reflector 2
02 is reflected in one direction and becomes a substantially parallel light flux,
Is incident on the lens plate 300. First lens plate 300
Is incident by the condenser lens 301,
A condensed image serving as a secondary light source image is formed on the second lens plate 400 disposed in a plane perpendicular to the system optical axis L.

【0006】偏光分離プリスムアレイ420に入射した
ランダムな偏光光は 偏光ビームスプリッタ421によ
り偏光方向が異なるP偏光光とS偏光光との2種類の偏
光光に分離される。P偏光光は、進行方向を変えずにそ
のまま偏光ビームスプリッタ421を通過する。S偏光
光は、偏光ビームスプリッタ421の偏光分離膜423
で反射して進行方向を90度変え、隣接する反射ミラー
422の反射面424で反射して進行方向を再び90度
変え、最終的にはP偏光光と略平行な角度で偏光分離プ
リスムアレイ420から出射される。
The randomly polarized light incident on the polarization separation prism array 420 is separated by a polarization beam splitter 421 into two types of polarized light, P-polarized light and S-polarized light having different polarization directions. The P-polarized light passes through the polarization beam splitter 421 without changing the traveling direction. The S-polarized light is supplied to the polarization splitting film 423 of the polarization beam splitter 421.
And the traveling direction is changed by 90 degrees, the traveling direction is changed again by the reflecting surface 424 of the adjacent reflecting mirror 422 and the traveling direction is changed again by 90 degrees, and finally, the light is separated from the polarization separation prism array 420 at an angle substantially parallel to the P-polarized light. Is emitted.

【0007】偏光ビームスプリッタ421から出射され
たP偏光光は、λ/2位相差膜431を通過する際に偏
光面の回転作用を受けてS偏光光に変換される。反射ミ
ラー422から出射されるS偏光光は、λ/2位相差膜
431を通過しないので、偏光面の回転作用を受けず、
S偏光光のままλ/2位相差板430を通過する。この
ようにして、偏光分離プリスムアレイ420及びλ/2
位相差板430により、ランダムな偏光光は1種類の偏
光光(この場合はS偏光光)に変換される。
The P-polarized light emitted from the polarization beam splitter 421 is converted into S-polarized light by rotating the polarization plane when passing through the λ / 2 retardation film 431. Since the S-polarized light emitted from the reflection mirror 422 does not pass through the λ / 2 retardation film 431, the S-polarized light is not affected by the rotation of the polarization plane.
The s-polarized light passes through the λ / 2 retardation plate 430 as it is. In this manner, polarization separation prism array 420 and λ / 2
The phase difference plate 430 converts the randomly polarized light into one type of polarized light (in this case, S-polarized light).

【0008】そして、S偏光光に揃えられた光束は、出
射側レンズ440により照明領域500へと導かれ、照
明領域500上で重畳結合される。
[0008] The light beam aligned to the S-polarized light is guided to the illumination area 500 by the exit lens 440, and is superposed and coupled on the illumination area 500.

【0009】なお、以上のような2枚のレンズ板30
0,400を使用し、第1のレンズ板300の複数の集
光レンズ301により第2のレンズ板400の集光レン
ズアレイ410上にアレイ分割数の光源像を結像させ、
その集光レンズアレイ410にて第1のレンズ板300
によるレンズアレイ像を照明領域500に結像させて所
要の精度で重畳させる光学系をインテグレータ光学系と
呼ぶ。
The two lens plates 30 as described above are used.
Using 0,400, a plurality of condensing lenses 301 of the first lens plate 300 are used to form an array division number of light source images on the condensing lens array 410 of the second lens plate 400,
The first lens plate 300 is formed by the condenser lens array 410.
An optical system that forms a lens array image by the above on the illumination area 500 and superimposes it with a required accuracy is called an integrator optical system.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】インテグレータ光学系
に組み込まれた上述したような従来の偏光変換照明装置
では、インテグレータ光学系における集束光線束または
発散光線束の光路中に偏光ビームスプリッタを用いる。
偏光ビームスプリッタの偏光分離膜は、屈折率が異なる
2種の媒質間の屈折角の和が90度になるようにして構
成している。従って、偏光分離膜の2種の媒質の屈折率
と偏光分離膜入出射側媒質の屈折率及び偏光ビームスプ
リッタへの入射角とは、その2種の媒質間の屈折角の和
を90度に保つための制約を受ける。インテグレータ光
学系は、本質的に光線傾角を有しており、偏光ビームス
プリッタへの入射角の制約範囲を超えてしまうことによ
り、偏光ビームスプリッタの性能を急激に低下させる問
題があった。
In the above-described conventional polarization conversion illuminating device incorporated in an integrator optical system, a polarizing beam splitter is used in the optical path of a focused light beam or a divergent light beam in the integrator optical system.
The polarization splitting film of the polarization beam splitter is configured so that the sum of the refraction angles between two kinds of media having different refractive indexes becomes 90 degrees. Therefore, the refractive index of the two types of medium of the polarization separation film, the refractive index of the medium on the exit side of the polarization separation film, and the angle of incidence on the polarization beam splitter are obtained by summing the refraction angle between the two types of medium to 90 degrees. Subject to constraints to keep. The integrator optical system inherently has a light beam tilt angle, and there is a problem that the performance of the polarizing beam splitter is sharply reduced by exceeding the restriction range of the incident angle to the polarizing beam splitter.

【0011】図8に、ある偏光ビームスプリッタの特性
例を示す。図8では、横軸に入射角、縦軸に反射強度を
とっており、○─○は反射回数が10回である場合、×
─×は反射回数が20回である場合のS偏光,P偏光夫
々の特性を示す。このような特性の偏光ビームスプリッ
タを光線傾角を有する光路中に配置して、偏光変換照明
装置として用いた場合のP偏光,S偏光夫々の透過率T
p,Tsは、夫々の反射強度Rp,Rsを用いて下記の
ように定義され、例えば、入射角48度、反射回数20
回では具体的に下記のようになる。 Tp=0.5{(1−Rp)+Rs} =0.5{(1−0.135)+0.9995} =0.932 …(式1) Ts=0.5{(1−Rs)+Rp} =0.5{(1−0.9995)+0.135} =0.068 …(式2)
FIG. 8 shows an example of the characteristics of a certain polarization beam splitter. In FIG. 8, the horizontal axis represents the incident angle and the vertical axis represents the reflection intensity.
─ × indicates the characteristics of S-polarized light and P-polarized light when the number of reflections is 20, respectively. A polarization beam splitter having such characteristics is disposed in an optical path having a light beam tilt angle, and the transmittance T of each of P-polarized light and S-polarized light when used as a polarization conversion illumination device.
p and Ts are defined as follows using the respective reflection intensities Rp and Rs. For example, the incident angle is 48 degrees and the number of reflections is 20.
The times are as follows. Tp = 0.5 {(1-Rp) + Rs} = 0.5 {(1-0.135) +0.9995} = 0.933 (Equation 1) Ts = 0.5 {(1-Rs) + Rp } = 0.5 {(1-0.9995) +0.135} = 0.068 (Formula 2)

【0012】上記式1のTp,式2のTsの透過率を有
する光が、投写型表示装置の液晶ライトバルブに入射さ
れる。なお、式1,式2では偏光ビームスプリッタの反
射透過ロスをゼロと仮定した。液晶ライトバルブに信号
を加えて偏光変調を与えた場合、液晶ライトバルブの反
射ロス及び透過ロスをゼロと仮定すると、信号強度が最
大であるときに液晶ライトバルブ出力は0.932とな
り、信号強度が最小であるときに液晶ライトバルブ出力
は0.068となる。
Light having a transmittance of Tp of the above formula 1 and Ts of the above formula 2 is incident on the liquid crystal light valve of the projection display device. In Equations 1 and 2, the reflection and transmission loss of the polarizing beam splitter is assumed to be zero. When a signal is applied to the liquid crystal light valve and polarization modulation is applied, assuming that the reflection loss and transmission loss of the liquid crystal light valve are zero, the liquid crystal light valve output becomes 0.932 when the signal intensity is maximum, and the signal intensity is 0.932. Is minimum, the liquid crystal light valve output is 0.068.

【0013】コントラスト比CRを下記のように定義し
て、式1,式2のTp,Tsの具体的な数値を代入する
と、以下のようになる。 CR=(Tp−Ts)÷Ts =(0.932−0.068)÷0.068 =12.7 …(式3)
When the contrast ratio CR is defined as follows and specific numerical values of Tp and Ts in Expressions 1 and 2 are substituted, the following is obtained. CR = (Tp−Ts) ÷ Ts = (0.932−0.068) ÷ 0.068 = 12.7 (Equation 3)

【0014】また、偏光ビームスプリッタ単独の性能と
して、式1及び式2を用いて、下記の偏光度を定義でき
る。この偏光度は、偏光ビームスプリッタの一つの性能
指標として用いられる。 偏光度[V]=(Tp−Ts)÷(Tp+Ts) …(式4)
Further, as the performance of the polarizing beam splitter alone, the following degree of polarization can be defined by using Equations 1 and 2. This degree of polarization is used as one performance index of the polarizing beam splitter. Degree of polarization [V] = (Tp−Ts) ÷ (Tp + Ts) (Equation 4)

【0015】上記の式1,式2及び式3を用いて、図8
に示した偏光ビームスプリッタの特性結果を下記表1に
示す。
Using the above equations 1, 2 and 3, FIG.
Table 1 below shows the characteristic results of the polarizing beam splitter shown in FIG.

【0016】[0016]

【表1】 [Table 1]

【0017】表1では、偏光分離膜への入射角の振れを
45度を中心に±5度の範囲の特性を示しており、この
振れ角度に至らしめる偏光分離膜と45度の角度をなす
偏光ビームスプリッタでの入射角の振れ角度を( )
の数値として示している。
Table 1 shows the characteristic of the deflection of the incident angle to the polarization separation film within a range of ± 5 degrees around 45 degrees, and forms an angle of 45 degrees with the polarization separation film that causes the deflection angle. Deflection angle of the incident angle at the polarizing beam splitter ()
Are shown as numerical values.

【0018】表1から分かるように、偏光ビームスプリ
ッタを光線傾角を有する光路中に配置して偏光変換照明
装置として用いた場合、液晶ライトバルブが作る画像の
最大コントラスト比の変化を見ると、光線傾角の僅かな
値しか許容できないことが問題点として認められる。
As can be seen from Table 1, when the polarizing beam splitter is arranged in an optical path having a light beam inclination and used as a polarization conversion illuminating device, the change in the maximum contrast ratio of the image formed by the liquid crystal light valve is shown in FIG. It is recognized as a problem that only a small value of the tilt angle is acceptable.

【0019】ところで、液晶ライトバルブが作る画像の
コントラスト比の低下を防止する目的で、液晶ライトバ
ルブの入射側にプラスチックフィルム製の偏光板を挿入
することが知られている。表1を例として、透過率(入
射角:50度,反射回数:20回)0.784であるP
偏光光をプラスチックフィルム製の偏光板に入射させた
場合、その透過率は約80%の0.627となり、ま
た、透過率(入射角:50度,反射回数:20回)0.
216であるS偏光光をプラスチックフィルム製の偏光
板に入射させた場合、その偏光板の消光効果によって透
過率はほぼ問題がない数値まで低減される。この結果、
コントラスト比の低下を防止できる。
Incidentally, it is known that a polarizing plate made of a plastic film is inserted on the incident side of the liquid crystal light valve in order to prevent a decrease in the contrast ratio of an image produced by the liquid crystal light valve. Taking Table 1 as an example, P which is 0.784 in transmittance (incident angle: 50 degrees, number of reflections: 20)
When polarized light is incident on a polarizing plate made of plastic film, the transmittance is about 80%, 0.627, and the transmittance (incident angle: 50 degrees, number of reflections: 20 times).
When the S-polarized light of 216 is incident on a polarizing plate made of a plastic film, the transmittance is reduced to a value with almost no problem due to the extinction effect of the polarizing plate. As a result,
A decrease in contrast ratio can be prevented.

【0020】しかしながら、プラスチックフィルム製の
偏光板によって20%程度の光がロスされ、しかも、こ
の20%程度のロスはプラスチックフィルム製の偏光板
の温度上昇を招来し、経年劣化による偏光度の低下を促
進させるという問題点が新たに発生する。
However, about 20% of the light is lost by the plastic film polarizing plate, and the loss of about 20% causes a rise in the temperature of the plastic film polarizing plate, resulting in a decrease in the degree of polarization due to aging. A new problem of promoting

【0021】以上述べたように、光線傾角を有する光路
中に配置した従来の偏光変換装置にあっては、偏光ビー
ムスプリッタの偏光度が低下し、その結果、液晶ライト
バルブが作る画像のコントラスト比が低下する。また、
このコントラスト比の低下を防止させるためにプラスチ
ックフィルム製の偏光板を用いた場合、光束収率の低
下、及び、投写像面照度・投写像面輝度の初期性能低下
が起こり、更に、プラスチックフィルム製の偏光板の経
年変化を促進して投写像面照度・投写像面輝度の経年変
化を招来するという問題点がある。
As described above, in the conventional polarization conversion device arranged in the optical path having the light beam inclination, the degree of polarization of the polarization beam splitter is reduced, and as a result, the contrast ratio of the image formed by the liquid crystal light valve is reduced. Decrease. Also,
When a polarizing plate made of a plastic film is used to prevent the reduction of the contrast ratio, the luminous flux yield decreases, and the initial performance of the projection image surface illuminance and the projection image surface luminance decreases. There is a problem that the aging of the polarizing plate is promoted and the illuminance and the luminance of the projected image surface are changed over time.

【0022】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、光線傾角による偏光ビームスプリッタの偏光度
低下を防止できる偏光変換装置を提供することを目的と
する。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a polarization conversion device capable of preventing a decrease in the degree of polarization of a polarization beam splitter due to a light beam tilt angle.

【0023】本発明の他の目的は、液晶ライトバルブに
より変調した画像のコントラスト比の低下を防止できる
偏光変換装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a polarization conversion device capable of preventing a decrease in contrast ratio of an image modulated by a liquid crystal light valve.

【0024】本発明の更に他の目的は、光路長差による
照明領域の照度低下を防止できる偏光変換装置を提供す
ることにある。
Still another object of the present invention is to provide a polarization conversion device capable of preventing a decrease in illuminance of an illumination area due to a difference in optical path length.

【0025】本発明の更に他の目的は、容易にアレイ構
造にすることができる偏光変換装置を提供することにあ
る。
Still another object of the present invention is to provide a polarization conversion device which can be easily formed into an array structure.

【0026】本発明の更に他の目的は、アレイ構造にし
た場合に隣接面からの入射光を防止できる偏光変換装置
を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a polarization conversion device which can prevent incident light from an adjacent surface when the device has an array structure.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】本発明の偏光変換装置で
は3個の偏光ビームスプリッタを用いる。各偏光ビーム
スプリッタは、偏光分離膜の入射側に配置する直角二等
辺三角形の断面を有するプリズムと、偏光分離膜の出射
側に配置する直角二等辺三角形の断面を有するプリズム
と、これらの2つのプリズムの間に配置された偏光分離
膜とで構成され、全体として立方体または直方体状とす
る。各偏光ビームスプリッタでは、偏光分離膜を構成す
る2種類の媒質の屈折率比を極力大きくする。また、そ
の2種類の媒質の境界面である反射面数を所定の数にす
る。また、偏光分離膜を光軸に対して45度に配置させ
る。また、これらの2つのプリズムの媒質屈折率を極力
大きくする。ランダムな偏光光が入射されて第1の偏光
光と第2の偏光光とに分離する第1の偏光ビームスプリ
ッタに対して、その第1の偏光光を透過する面に接続さ
せて第2の偏光ビームスプリッタを配置し、その反射さ
れた第2の偏光光を出射する面に接続させて第3の偏光
ビームスプリッタを配置し、第3の偏光ビームスプリッ
タの光出射面に第2の偏光光を第1の偏光光に変換する
ためのλ/2位相差板を接合している。
The polarization converter of the present invention uses three polarization beam splitters. Each of the polarization beam splitters has a prism having a right-angled isosceles triangle cross section disposed on the incident side of the polarization separation film, a prism having a right-angled isosceles triangle cross section disposed on the emission side of the polarization separation film, and these two. It is composed of a polarization separation film disposed between the prisms, and has a cubic or rectangular parallelepiped shape as a whole. In each polarization beam splitter, the refractive index ratio of the two types of media constituting the polarization splitting film is made as large as possible. Further, the number of reflection surfaces, which is a boundary surface between the two types of media, is set to a predetermined number. In addition, the polarization separation film is arranged at 45 degrees with respect to the optical axis. Further, the medium refractive index of these two prisms is made as large as possible. The first polarized beam splitter, into which the randomly polarized light is incident and separates into the first polarized light and the second polarized light, is connected to the surface that transmits the first polarized light to form a second polarized light splitter. A polarizing beam splitter is arranged, and a third polarized beam splitter is arranged by connecting the reflected second polarized light to a surface from which the second polarized light is emitted. The second polarized light is arranged on a light emitting surface of the third polarized beam splitter. Is connected to a λ / 2 retardation plate for converting the light into the first polarized light.

【0028】請求項1に係る第1発明の偏光変換装置
は、このように3個の偏光ビームスプリッタを組み合わ
せた構成をなし、入射されるランダムな偏光光を第1の
偏光ビームスプリッタにて第1の偏光光と第2の偏光光
とに分離し、分離した第1の偏光光を第2の偏光ビーム
スプリッタを介して出射し、分離した第2の偏光光を第
3の偏光ビームスプリッタに導入してλ/2位相差板に
よりその第2の偏光光を第1の偏光光に変換して出射す
ることにより、ランダムな偏光光を1種類の偏光光(第
1の偏光光)に揃える。第1発明では、光線傾角を有す
る光路中に配置されても、偏光ビームスプリッタの偏光
度低下を軽減し、その結果、液晶ライトバルブにより変
調した画像のコントラスト比の低下を防止する。
According to the first aspect of the present invention, the polarization conversion device of the first invention has a configuration in which three polarization beam splitters are combined as described above. The first polarized light is separated into the first polarized light and the second polarized light, the separated first polarized light is emitted through the second polarized beam splitter, and the separated second polarized light is transmitted to the third polarized beam splitter. The random polarized light is converted into one type of polarized light (first polarized light) by being introduced, converting the second polarized light into the first polarized light by the λ / 2 retardation plate, and emitting the first polarized light. . According to the first aspect, even when the polarization beam splitter is disposed in an optical path having a light beam inclination, a decrease in the degree of polarization of the polarization beam splitter is reduced, and as a result, a decrease in the contrast ratio of an image modulated by the liquid crystal light valve is prevented.

【0029】請求項2に係る第2発明の偏光変換装置
は、第2の偏光ビームスプリッタから出射される第1の
偏光光と、第3の偏光ビームスプリッタから出射される
変換後の第1の偏光光とにおける光路長の違いを補償す
る集光レンズを長光路長側(第3の偏光ビームスプリッ
タ側)に設けたものである。第2発明では、光路長差に
よる照明領域の照度低下を防止する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a polarization conversion device, wherein the first polarized light emitted from the second polarization beam splitter and the first polarized light emitted from the third polarization beam splitter are converted. A condensing lens for compensating for a difference in optical path length between the polarized light and the polarized light is provided on the long optical path length side (third polarization beam splitter side). According to the second aspect, the illuminance of the illumination area is prevented from being reduced due to the difference in the optical path length.

【0030】請求項3に係る第3発明の偏光変換装置
は、複数の偏光変換装置を組み合わせてアレイ構造とす
る場合に隣の偏光ビームスプリッタと接する隣接面に光
反射コーティングを施したものである。第3発明では、
容易にアレイ構造にでき、アレイ構造にした場合に隣接
面からの入射光を防止する。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a polarization conversion device in which, when a plurality of polarization conversion devices are combined to form an array structure, a light reflection coating is applied to an adjacent surface which is in contact with an adjacent polarization beam splitter. . In the third invention,
An array structure can be easily formed, and in the case of an array structure, incident light from an adjacent surface is prevented.

【0031】請求項4に係る第4発明の偏光変換装置
は、アレイ構造とする場合の第3の偏光ビームスプリッ
タの隣接面にλ/4位相差板を配置し、λ/4位相差板
の光出射面に光反射コーティングを施したものである。
第4発明では、容易にアレイ構造にでき、アレイ構造に
した場合に隣接面からの入射光を防止する。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a polarization conversion device, wherein a λ / 4 retardation plate is disposed on an adjacent surface of the third polarization beam splitter in the case of an array structure. The light reflecting surface is provided with a light reflecting coating.
According to the fourth aspect of the present invention, the array structure can be easily formed, and in the case of the array structure, incident light from the adjacent surface is prevented.

【0032】請求項5に係る第5発明の偏光変換装置
は、上記のような偏光変換装置を複数配列してアレイ状
としたものである。第5発明では、容易にアレイ構造を
実現する。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a polarization conversion device in which a plurality of the above-described polarization conversion devices are arranged in an array. In the fifth invention, an array structure is easily realized.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面を参照して具体的に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below with reference to the drawings showing the embodiments.

【0034】(実施の形態1)図1は、本発明の実施の
形態1による偏光変換装置の構成図である。図1に示す
偏光変換装置は、第1の偏光ビームスプリッタ1,第2
の偏光ビームスプリッタ2及び第3の偏光ビームスプリ
ッタ3を光学的に結合させて構成されている。また、各
第1,第2,第3の偏光ビームスプリッタ1,2,3の
斜視図を図2(a),(b),(c)に夫々示す。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a configuration diagram of a polarization conversion device according to Embodiment 1 of the present invention. The polarization converter shown in FIG. 1 includes a first polarization beam splitter 1 and a second polarization beam splitter.
The third polarization beam splitter 2 and the third polarization beam splitter 3 are optically coupled to each other. FIGS. 2A, 2B, and 2C are perspective views of the first, second, and third polarization beam splitters 1, 2, and 3, respectively.

【0035】第1の偏光ビームスプリッタ1は、図2
(a)に示すように、2つの直角二等辺三角形プリズム
11,13をその間に偏光分離膜12を介して結合させ
た立方体状をなし、1つの正方形状の入射面14と、2
つの正方形状の出射面15,16とを有する。これらの
入射面14及び出射面15,16には減反射コーティン
グ14a及び15a,16aが施されている。
The first polarizing beam splitter 1 has a structure shown in FIG.
As shown in FIG. 1A, the prism has a cubic shape in which two right-angled isosceles triangular prisms 11 and 13 are coupled therebetween via a polarization separation film 12, and has one square-shaped incident surface 14 and 2
And two square emission surfaces 15 and 16. Anti-reflection coatings 14a and 15a, 16a are applied to the entrance surface 14 and the exit surfaces 15, 16.

【0036】第2の偏光ビームスプリッタ2は、図2
(b)に示すように、2つの直角二等辺三角形プリズム
21,23をその間に偏光分離膜22を介して結合させ
た立方体状をなし、1つの正方形状の入射面24と、こ
れと平行な1つの正方形状の出射面25とを有する。こ
れらの入射面24及び出射面25には減反射コーティン
グ24a及び25aが施されている。
The second polarizing beam splitter 2 has a structure similar to that of FIG.
As shown in FIG. 2B, the prism has a cubic shape in which two right-angled isosceles triangular prisms 21 and 23 are coupled via a polarization separation film 22 therebetween, and has a square incident surface 24 and a parallel parallel surface. And a single exit surface 25 having a square shape. Anti-reflection coatings 24a and 25a are applied to the entrance surface 24 and the exit surface 25.

【0037】第3の偏光ビームスプリッタ3は、図2
(c)に示すように、2つの直角二等辺三角形プリズム
31,33をその間に偏光分離膜32を介して結合させ
た立方体状をなし、1つの正方形状の入射面34と、1
つの正方形状の出射面35とを有する。これらの入射面
34及び出射面35には減反射コーティング34a及び
35aが施されている。
The third polarizing beam splitter 3 is provided in FIG.
As shown in FIG. 3C, the prism has a cubic shape in which two right-angled isosceles triangular prisms 31 and 33 are coupled therebetween via a polarization separating film 32, and has one square-shaped incident surface 34 and 1
And two square emission surfaces 35. Anti-reflection coatings 34a and 35a are provided on the entrance surface 34 and the exit surface 35, respectively.

【0038】そして、このような構成をなす第1,第
2,第3の偏光ビームスプリッタ1,2,3を次のよう
にして一体化している。図1に示すように、第1の偏光
ビームスプリッタ1の出射面15と第2の偏光ビームス
プリッタ2の入射面24とを、空気層または接着剤を介
して密接させ、また、第1の偏光ビームスプリッタ1の
出射面16と第3の偏光ビームスプリッタ3の入射面3
4とを、空気層または接着剤を介して密接させている。
また、第3の偏光ビームスプリッタ3の出射面35に
は、λ/2位相差板4が接着接合されており、λ/2位
相差板4は、λ/2位相差板出射面41を有する。
The first, second, and third polarizing beam splitters 1, 2, and 3 having such a configuration are integrated as follows. As shown in FIG. 1, the exit surface 15 of the first polarization beam splitter 1 and the entrance surface 24 of the second polarization beam splitter 2 are brought into close contact with each other via an air layer or an adhesive, and The exit surface 16 of the beam splitter 1 and the entrance surface 3 of the third polarization beam splitter 3
4 is brought into close contact with an air layer or an adhesive.
A λ / 2 retardation plate 4 is adhesively bonded to the exit surface 35 of the third polarization beam splitter 3, and the λ / 2 retardation plate 4 has a λ / 2 retardation plate exit surface 41. .

【0039】各偏光分離膜12,22,32は夫々、2
種類の媒質を隣接させた層を複数段積層させて構成して
いる。この2種類の媒質の屈折率比を1.7程度とし、
積層数は反射面数換算で数層から多くとも10層前後と
する。また、偏光分離膜12,22,32に入射する光
線角度を光軸位置で45度とし、2種類の媒質双方の屈
折角度の和が90度になるようにして、この場合のブリ
ュータス角度を得ることができるように、直角二等辺三
角形プリズム11,13,21,23,31,33の屈
折率を定める。
Each of the polarization splitting films 12, 22, and 32 has 2
It is configured by laminating a plurality of layers of adjacent media. The refractive index ratio of these two media is set to about 1.7,
The number of layers is from several layers to at most about 10 layers in terms of the number of reflection surfaces. In addition, the angle of light rays incident on the polarization splitting films 12, 22, and 32 is 45 degrees at the optical axis position, and the sum of the refraction angles of the two types of media is 90 degrees to obtain the brutus angle in this case. The refractive indices of the right-angled isosceles triangular prisms 11, 13, 21, 23, 31, and 33 are determined so that they can be performed.

【0040】第1の偏光ビームスプリッタ1の入射面1
4に入射する光線の傾角が存在する場合、偏光分離膜1
2,22,32に入射する光線角度は45度からずれる
ことになるが、この角度ずれを小さくするためには直角
二等辺三角形プリズム11,13,21,23,31,
33の屈折率が大きいほど好ましく、この屈折率を極力
大きくできるように、偏光分離膜12,22,32の高
屈折率側媒質の屈折率を選定している。
The incident surface 1 of the first polarizing beam splitter 1
4, the polarization splitting film 1
The angles of light rays incident on 2, 22, 32 deviate from 45 degrees. To reduce this angle deviation, right-angled isosceles triangular prisms 11, 13, 21, 23, 31, 31,.
The larger the refractive index of 33 is, the more preferable it is. The refractive index of the medium on the high refractive index side of the polarization separation films 12, 22, 32 is selected so that this refractive index can be made as large as possible.

【0041】次に動作について説明する。第1の偏光ビ
ームスプリッタ1の入射面14に入射されたランダムな
偏光光は、第1の偏光ビームスプリッタ1により偏光方
向が異なるP偏光光とS偏光光との2種類の偏光光に分
離される。P偏光光は、進行方向を変えずにそのまま第
1の偏光ビームスプリッタ1を通過し、その出射面15
から入射面24を経て第2の偏光ビームスプリッタ2に
入り、そのまま第2の偏光ビームスプリッタ2を通過し
て、その出射面25から出射される。
Next, the operation will be described. The randomly polarized light incident on the incident surface 14 of the first polarizing beam splitter 1 is separated by the first polarizing beam splitter 1 into two types of polarized light, P-polarized light and S-polarized light having different polarization directions. You. The P-polarized light passes through the first polarizing beam splitter 1 as it is without changing its traveling direction, and its exit surface 15
The light enters the second polarization beam splitter 2 via the incident surface 24 from the light source, passes through the second polarization beam splitter 2 as it is, and is emitted from the emission surface 25 thereof.

【0042】一方、S偏光光は、第1の偏光ビームスプ
リッタ1の偏光分離膜12で反射して進行方向を90度
変えてその出射面16から入射面34を経て第3の偏光
ビームスプリッタ3に入り、更に、第3の偏光ビームス
プリッタ3の偏光分離膜32で反射して進行方向を再び
90度変え、最終的にはP偏光光と略平行な角度で第3
の偏光ビームスプリッタ3の出射面35から出射され
る。そして、その出射されたS偏光光は、λ/2位相差
板4を通過する際に偏光面の回転作用を受けてP偏光光
に変換され、変換されたP偏光光が、λ/2位相差板出
射面41から出射される。
On the other hand, the S-polarized light is reflected by the polarization splitting film 12 of the first polarization beam splitter 1, changes its traveling direction by 90 degrees, passes from its exit surface 16 to its entrance surface 34, and enters the third polarization beam splitter 3. Then, the light is further reflected by the polarization splitting film 32 of the third polarization beam splitter 3 and changes its traveling direction again by 90 degrees.
Out of the exit surface 35 of the polarization beam splitter 3. The emitted S-polarized light is converted into P-polarized light by the rotation of the polarization plane when passing through the λ / 2 retardation plate 4, and the converted P-polarized light is converted into the λ / 2 light. The light is emitted from the phase difference plate emission surface 41.

【0043】以上のようにして、本発明の偏光変換装置
により、入射されたランダムな偏光光は1種類の偏光光
(本例ではP偏光光)に変換される。そして、P偏光光
に揃えられた光束は、照明領域500(図7参照)へと
導かれ、照明領域500上で重畳結合される。
As described above, the incident random polarized light is converted into one kind of polarized light (P-polarized light in this example) by the polarization converter of the present invention. Then, the luminous flux aligned with the P-polarized light is guided to the illumination region 500 (see FIG. 7), and is superposed and coupled on the illumination region 500.

【0044】このような構成の偏光変換装置における特
性を計算した結果を、下記表2に示す。偏光分離膜1
2,22,32の2種類の媒質の屈折率比を1.7と
し、各プリズム11,13,21,23,31,33の
屈折率を1.68とし、偏光分離膜12,22,32へ
の入射角を40度から50度まで1度刻みで変化させた
場合における反射回数10回でのP偏光透過率Tp,S
偏光透過率Ts及びコントラスト比の計算値を、表2に
示している。また、表1と同様に、偏光ビームスプリッ
タでの入射角の振れ角度を( )の数値として示して
いる。なお、表1とと同じレベルでの比較を行うため
に、各偏光ビームスプリッタでの反射ロス及び透過ロス
は0とした。また、P偏光透過率Tp,S偏光透過率T
sは夫々、反射強度Rp,Rsを用いて下記式5,式6
にて定義した。なお、コントラスト比は、前述の式3に
て定義した。 Tp=0.5{(1−Rp)2 +Rs2 } …(式5) Ts=0.5{(1−Rs)2 +Rp2 } …(式6)
Table 2 below shows the results of calculating the characteristics of the polarization conversion device having such a configuration. Polarization separation film 1
The refractive index ratio of the two media 2, 22, and 32 is set to 1.7, the refractive index of each prism 11, 13, 21, 23, 31, 33 is set to 1.68, and the polarization separation films 12, 22, 32 are set. -Polarized light transmittance Tp, S at 10 times of reflection when the angle of incidence on light is changed from 40 degrees to 50 degrees in steps of 1 degree
Table 2 shows the calculated values of the polarization transmittance Ts and the contrast ratio. Also, as in Table 1, the deflection angle of the incident angle at the polarization beam splitter is shown as a numerical value in parentheses. In addition, in order to perform comparison at the same level as in Table 1, the reflection loss and the transmission loss at each polarization beam splitter were set to 0. Further, the P-polarized light transmittance Tp and the S-polarized light transmittance T
s is calculated by using the reflection intensities Rp and Rs,
Defined in. Note that the contrast ratio was defined by Equation 3 described above. Tp = 0.5 {(1-Rp) 2 + Rs 2 } (Equation 5) Ts = 0.5 {(1-Rs) 2 + Rp 2 } (Equation 6)

【0045】[0045]

【表2】 [Table 2]

【0046】表2の結果を表1の結果と比較した場合、
本発明の偏光変換装置では大幅にコントラスト比を改善
できていることが明らかである。
When the results in Table 2 are compared with the results in Table 1,
It is apparent that the polarization converter of the present invention can greatly improve the contrast ratio.

【0047】以上のように、光線傾角を有する光路中に
本発明の偏光変換装置を設置した場合に、偏光度の低下
を防止して、その結果、液晶ライトバルブが作る画像の
コントラスト比を低下させることがない。
As described above, when the polarization conversion device of the present invention is installed in an optical path having a light beam tilt angle, a decrease in the degree of polarization is prevented, and as a result, the contrast ratio of the image formed by the liquid crystal light valve is reduced. I will not let you.

【0048】(実施の形態2)実施の形態1では、第2
の偏光ビームスプリッタ2の出射面25から照明領域ま
での光路長と、第3の偏光ビームスプリッタ3のλ/2
位相差板出射面41から照明領域までの光路長とにおい
て差が生じる。具体的には、λ/2位相差板出射面41
から出射されるP偏光光の光路の長さは、出射面25か
ら出射されるP偏光光の光路の長さに比べて、第2の偏
光ビームスプリッタ2を構成する直角二等辺三角形プリ
ズム21の二等辺の長さだけ略長くなっている。この結
果、照明領域が不必要に拡大されることになる。
(Embodiment 2) In Embodiment 1, the second
And the optical path length from the exit surface 25 of the polarization beam splitter 2 to the illumination area, and λ / 2 of the third polarization beam splitter 3
A difference occurs in the optical path length from the phase plate exit surface 41 to the illumination area. Specifically, the λ / 2 retardation plate emission surface 41
The length of the optical path of the P-polarized light emitted from the light source is longer than the length of the optical path of the P-polarized light emitted from the emission surface 25 of the right-angled isosceles triangular prism 21 forming the second polarization beam splitter 2. It is substantially longer by the length of the isosceles. As a result, the illumination area is unnecessarily enlarged.

【0049】このような問題点を解決するようにしたも
のが実施の形態2である。図3は、本発明の実施の形態
2による偏光変換装置の構成図である。図3に示すよう
に、第3の偏光ビームスプリッタ3のλ/2位相差板出
射面41に、集光レンズ5を設けている。集光レンズ5
は、平凸レンズ形状をなし、その平面側の集光レンズ入
射面51をλ/2位相差板出射面41に接合させてお
り、また、その曲面側の集光レンズ出射面52の曲率
は、上述した光路差を補償する値に設定されている。
Embodiment 2 solves such a problem. FIG. 3 is a configuration diagram of the polarization conversion device according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the condenser lens 5 is provided on the λ / 2 retardation plate emission surface 41 of the third polarization beam splitter 3. Condensing lens 5
Has a plano-convex lens shape, the plane-side condensing lens entrance surface 51 is joined to the λ / 2 retardation plate exit surface 41, and the curvature of the converging lens exit surface 52 on the curved surface side is The value is set to a value that compensates for the optical path difference described above.

【0050】このように実施の形態2では、第3の偏光
ビームスプリッタ3の出射側に集光レンズ5を設けるこ
とにより、照明領域が不必要に拡大されることを防止し
て、照明領域の照度低下を補償する。
As described above, in the second embodiment, by providing the condenser lens 5 on the exit side of the third polarizing beam splitter 3, it is possible to prevent the illumination area from being unnecessarily enlarged, and to reduce the illumination area. Compensate for reduced illumination.

【0051】(実施の形態3)上述した実施の形態1,
2では、各1個ずつの第1,第2,第3の偏光ビームス
プリッタ1,2,3を用いる場合について説明したが、
これを複数個並べて偏光ビームスプリッタアレイとする
ことも可能である。このようなアレイ状とする場合に
は、隣接面からの侵入光を防ぐようにする必要がある。
このような侵入光の防止を図るようにしたものが実施の
形態3である。
(Embodiment 3) Embodiments 1 and 2 described above
In 2, the case where the first, second, and third polarization beam splitters 1, 2, and 3 are used is described.
It is also possible to arrange a plurality of these to form a polarizing beam splitter array. In the case of such an array, it is necessary to prevent light from entering from adjacent surfaces.
The third embodiment is designed to prevent such intrusion light.

【0052】図4(a),(b)は、実施の形態3によ
る第1の偏光ビームスプリッタ1,第3の偏光ビームス
プリッタ3の斜視図である。
FIGS. 4A and 4B are perspective views of the first polarizing beam splitter 1 and the third polarizing beam splitter 3 according to the third embodiment.

【0053】図4(a)に示すように、第1の偏光ビー
ムスプリッタ1の出射面16と平行な面は隣合う第3の
偏光ビームスプリッタ3と接合する隣接面17となって
おり、その隣接面17には、反射コーティング17bが
施されている。また、図4(b)に示すように、第3の
偏光ビームスプリッタ3の入射面34と平行な面は隣合
う第1の偏光ビームスプリッタ1と接合する隣接面36
となっており、その隣接面36には、反射コーティング
36bが施されている。
As shown in FIG. 4A, a plane parallel to the emission surface 16 of the first polarization beam splitter 1 is an adjacent surface 17 that is joined to the adjacent third polarization beam splitter 3. The adjacent surface 17 is provided with a reflective coating 17b. Further, as shown in FIG. 4B, a plane parallel to the incident plane 34 of the third polarizing beam splitter 3 is an adjacent plane 36 which is joined to the adjacent first polarizing beam splitter 1.
The adjacent surface 36 is provided with a reflective coating 36b.

【0054】このように実施の形態3では、アレイ状に
した場合の第1,第3の偏光ビームスプリッタ1,3の
隣接面17,36に反射コーティング17a,36aを
施しているので、その隣接面17,36からの入射光を
防ぐことができる。
As described above, in the third embodiment, the reflection coatings 17a and 36a are applied to the adjacent surfaces 17 and 36 of the first and third polarizing beam splitters 1 and 3 in the case of an array, so that the adjacent surfaces are provided. Light incident from the surfaces 17 and 36 can be prevented.

【0055】(実施の形態4)図5は、実施の形態4に
よる第3の偏光ビームスプリッタ3の斜視図である。図
5に示すように、第3の偏光ビームスプリッタ3の隣接
面36に減反射コーティング36aが施され、更に、λ
/4位相差板6が接合され、λ/位相差板6の出射面に
反射コーティング6bが施されている。
(Embodiment 4) FIG. 5 is a perspective view of a third polarizing beam splitter 3 according to Embodiment 4. As shown in FIG. 5, an anti-reflection coating 36a is applied to the adjacent surface 36 of the third polarizing beam splitter 3, and
The / 4 retardation plate 6 is joined, and a reflection coating 6b is applied to the emission surface of the λ / phase retardation plate 6.

【0056】このように実施の形態4では、第3の偏光
ビームスプリッタ3の隣接面36から出射されようとす
るP偏光光をλ/4位相差板6を往復させることによっ
てS偏光光に変換し、その変換したS偏光光を偏光分離
膜32で確実に反射させて光源側に戻すことができるの
で、その隣接面36への光の侵入をほぼ完全に防止する
ことができる。
As described above, in the fourth embodiment, the P-polarized light to be emitted from the adjacent surface 36 of the third polarizing beam splitter 3 is converted to the S-polarized light by reciprocating through the λ / 4 phase plate 6. Then, since the converted S-polarized light can be surely reflected by the polarization separation film 32 and returned to the light source side, intrusion of light into the adjacent surface 36 can be almost completely prevented.

【0057】(実施の形態5)各第1,第2,第3の偏
光ビームスプリッタ1,2,3の形状を直方体として、
アレイ構造を実現しようとした例が実施の形態5であ
る。図6は、本発明の実施の形態5による偏光変換装置
の構成図である。図6に示すように、各第1,第2,第
3の偏光ビームスプリッタ1,2,3は縦長の直方体状
であり、夫々の入射面14,24,34、出射面15,
16,25,35、隣接面17,36はn区分されてい
る。また、この区分けに対応して、λ/2位相差板4,
集光レンズ5もn個に区分けされている。即ち、第1の
偏光ビームスプリッタ1は、n区分された入射面14−
1,14−2,…,14−n、隣接面17−1,17−
2,…,17−n等を有し、第3の偏光ビームスプリッ
タ3は、n区分された隣接面36−1,36−2,…,
36−n、λ/2位相差板4−1,4−2,…,4−
n、集光レンズ5−1,5−2,…,5−n、集光レン
ズ出射面52−1,52−2,…,52−n等を有す
る。なお、このような区分けの間隔は、アレイの所望の
ピッチに合わせて設定すれば良い。
(Embodiment 5) Each of the first, second, and third polarizing beam splitters 1, 2, and 3 has a rectangular parallelepiped shape.
Embodiment 5 is an example of realizing an array structure. FIG. 6 is a configuration diagram of a polarization conversion device according to the fifth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, each of the first, second, and third polarizing beam splitters 1, 2, and 3 has a vertically long rectangular parallelepiped shape, and has respective incident surfaces 14, 24, 34, and exit surfaces 15,.
16, 25, 35 and adjacent surfaces 17, 36 are divided into n sections. Also, corresponding to this classification, the λ / 2 retardation plate 4,
The condenser lens 5 is also divided into n pieces. That is, the first polarizing beam splitter 1 is configured to have the n-sectioned incident surface 14-.
, 14-n, adjacent surfaces 17-1, 17-
, 17-n, etc., and the third polarizing beam splitter 3 includes n divided adjacent surfaces 36-1, 36-2,.
36-n, λ / 2 phase difference plates 4-1, 4-2,..., 4-
, 5-n, condenser lenses 5-1, 5-2,..., 5-n, condenser lens emission surfaces 52-1, 52-2,. The interval between such divisions may be set in accordance with a desired pitch of the array.

【0058】このように実施の形態5では、立方体状に
区分けできるような直方体状の第1,第2,第3の偏光
ビームスプリッタ1,2,3を接合させて構成したの
で、アレイ状の構成を極めて容易に実現できる。
As described above, in the fifth embodiment, since the first, second, and third polarizing beam splitters 1, 2, and 3 having a rectangular parallelepiped shape that can be divided into a cubic shape are joined, an array-like shape is provided. The configuration can be realized very easily.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上のように、第1発明の偏光変換装置
では、3個の偏光ビームスプリッタを組み合わせて、入
射光がそのまま透過して得られる第1の偏光光と、入射
光を反射させて得られる第2の偏光光とを、λ/2位相
差板を介して同一種類の偏光光(第1の偏光光)に揃え
るようにしたので、光線傾角を有する光路中に配置され
た場合においても、偏光ビームスプリッタの性能である
偏光度の低下を防止でき、その効果として、液晶ライト
バルブが作る画像のコントラスト比を低下させず、不必
要な偏光光を取り除くためのプラスチックフィルム製の
偏光板を用いる必要がなく、そのために、不必要な光束
収率の低下を防止でき、しかも、プラスチックフィルム
製の偏光板を用いた場合のような投写像面照度・輝度の
経年劣化を防止できる。
As described above, in the polarization converter of the first invention, the first polarized light obtained by transmitting the incident light as it is and the incident light are reflected by combining the three polarizing beam splitters. And the second polarized light obtained through the λ / 2 phase difference plate are arranged to be the same kind of polarized light (first polarized light). In addition, the polarizing beam splitter can prevent a decrease in the degree of polarization, which is the performance of a polarizing beam splitter, and as an effect, a polarizing plate made of a plastic film for removing unnecessary polarized light without reducing the contrast ratio of an image formed by a liquid crystal light valve. It is not necessary to use a plate, so that unnecessary reduction in luminous flux yield can be prevented, and deterioration of illuminance and brightness of the projected image surface can be prevented from aging as in the case of using a polarizing plate made of a plastic film. That.

【0060】第2発明の偏光変換装置では、入射光がそ
のまま透過して得られる第1の偏光光と、入射光を反射
させた後に変換した第1の偏光光とにおける光路長の違
いを補償する集光レンズを長光路長側に設けるようにし
たので、光路長差による照明領域の照度低下を防止でき
る。
In the polarization converter according to the second aspect of the present invention, the difference in optical path length between the first polarized light obtained by directly transmitting the incident light and the first polarized light converted after reflecting the incident light is compensated. Since the condensing lens is provided on the long optical path length side, it is possible to prevent the illuminance of the illumination area from being reduced due to the difference in the optical path length.

【0061】第3発明の偏光変換装置では、第1,第3
の偏光ビームスプリッタの隣接面に反射コーティングを
施すようにしたので、隣接面からの入射光を防止して、
容易にアレイ構造を実現できる。
In the polarization converter of the third invention, the first, third
Reflective coating was applied to the adjacent surface of the polarizing beam splitter to prevent light incident from the adjacent surface,
An array structure can be easily realized.

【0062】第4発明の偏光変換装置では、第3の偏光
ビームスプリッタの隣接面に減反射コーティングを施
し、更にλ/4位相差板を配置し、λ/4位相差板の出
射面に反射コーティングを施すようにしたので、容易に
アレイ構造にでき、アレイ構造にした場合に隣接面から
の入射光を防止できる。
In the polarization converter of the fourth invention, an anti-reflection coating is applied to the surface adjacent to the third polarization beam splitter, and a λ / 4 phase difference plate is further disposed, and the light is reflected on the emission surface of the λ / 4 phase difference plate. Since the coating is applied, an array structure can be easily formed, and in the case of an array structure, incident light from an adjacent surface can be prevented.

【0063】第5発明の偏光変換装置では、3個の偏光
ビームスプリッタの構造を複数の立方体状に分画可能な
直方体状としたので、容易にアレイ構造を実現できる。
In the polarization converter of the fifth invention, the structure of the three polarization beam splitters is a rectangular parallelepiped which can be divided into a plurality of cubes, so that an array structure can be easily realized.

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

【図1】 本発明の偏光変換装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a polarization conversion device of the present invention.

【図2】 本発明の偏光変換装置における偏光ビームス
プリッタの斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view of a polarization beam splitter in the polarization conversion device of the present invention.

【図3】 本発明の他の偏光変換装置の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of another polarization conversion device of the present invention.

【図4】 本発明の偏光変換装置における他の偏光ビー
ムスプリッタの斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of another polarization beam splitter in the polarization conversion device of the present invention.

【図5】 本発明の偏光変換装置における更に他の偏光
ビームスプリッタの斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view of yet another polarization beam splitter in the polarization conversion device of the present invention.

【図6】 本発明の更に他の偏光変換装置の構成図であ
る。
FIG. 6 is a configuration diagram of still another polarization conversion device of the present invention.

【図7】 従来の偏光変換光学系の構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional polarization conversion optical system.

【図8】 偏光ビームスプリッタの特性例を示すグラフ
である。
FIG. 8 is a graph showing a characteristic example of a polarization beam splitter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1の偏光ビームスプリッタ、2 第2の偏光ビー
ムスプリッタ、3 第3の偏光ビームスプリッタ、4
λ/2位相差板、5 集光レンズ、6 λ/4位相差
板、11,13,21,23,31,33 プリズム、
12,22,32偏光分離膜、14,24,34 入射
面、15,16,25,35 出射面、14a,15
a,16a,24a,25a,34a,35a,36a
減反射コーティング、6b,17b,36b 反射コ
ーティング、17,36 隣接面。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 First polarizing beam splitter, 2 Second polarizing beam splitter, 3 Third polarizing beam splitter, 4
λ / 2 retardation plate, 5 condenser lens, 6 λ / 4 retardation plate, 11, 13, 21, 23, 31, 33 prism,
12, 22, 32 polarization splitting film, 14, 24, 34 entrance plane, 15, 16, 25, 35 exit plane, 14a, 15
a, 16a, 24a, 25a, 34a, 35a, 36a
Anti-reflective coating, 6b, 17b, 36b Reflective coating, 17, 36 Adjacent surface.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一対の三角柱プリズムの最大側面間に偏
光分離膜を挟んだ構成をなし、入射したランダムな偏光
光を第1の偏光光と第2の偏光光とに分離し、前記第1
の偏光光を出射する第1光出射面及び前記第2の偏光光
を出射する第2光出射面を有する第1の偏光ビームスプ
リッタと、一対の三角柱プリズムの最大側面間に偏光分
離膜を挟んだ構成をなし、前記第1の偏光ビームスプリ
ッタの前記第1光出射面にその光入射面を接合させた第
2の偏光ビームスプリッタと、一対の三角柱プリズムの
最大側面間に偏光分離膜を挟んだ構成をなし、前記第1
の偏光ビームスプリッタの前記第2光出射面にその光入
射面を接合させた第3の偏光ビームスプリッタと、該第
3の偏光ビームスプリッタの光出射面に設けられたλ/
2位相差板とを備えることを特徴とする偏光変換装置。
1. A structure in which a polarized light separating film is interposed between the maximum side surfaces of a pair of triangular prisms, the incident random polarized light is separated into a first polarized light and a second polarized light, and the first polarized light is separated from the first polarized light.
A first polarizing beam splitter having a first light emitting surface for emitting the polarized light and a second light emitting surface for emitting the second polarized light, and a polarization separating film interposed between the largest side surfaces of the pair of triangular prisms. And a second polarization beam splitter having a light incident surface joined to the first light exit surface of the first polarization beam splitter, and a polarization separation film interposed between the largest side surfaces of the pair of triangular prisms. And the first
A third polarizing beam splitter having the light incident surface joined to the second light emitting surface of the polarizing beam splitter, and a λ / light beam splitter provided on the light emitting surface of the third polarizing beam splitter.
A polarization converter comprising: a two-phase retarder.
【請求項2】 前記λ/2位相差板の光出射面に設けら
れた集光レンズを更に備える請求項1記載の偏光変換装
置。
2. The polarization conversion device according to claim 1, further comprising a condenser lens provided on a light exit surface of the λ / 2 retardation plate.
【請求項3】 前記第1の偏光ビームスプリッタの前記
第2光出射面と対向する面、及び、前記第3の偏光ビー
ムスプリッタの前記光入射面と対向する面に、光反射コ
ーティングを施している請求項1または2記載の偏光変
換装置。
3. A light reflecting coating is applied to a surface of the first polarization beam splitter facing the second light exit surface and a surface of the third polarization beam splitter facing the light incidence surface. The polarization conversion device according to claim 1.
【請求項4】 前記第3の偏光ビームスプリッタの前記
光入射面と対向する面に設けられたλ/4位相差板を更
に備え、該λ/4位相差板の光出射面に光反射コーティ
ングを施している請求項1または2記載の偏光変換装
置。
4. The λ / 4 phase difference plate further provided on a surface of the third polarization beam splitter facing the light incident surface, and a light reflection coating is provided on a light exit surface of the λ / 4 phase difference plate. 3. The polarization conversion device according to claim 1, wherein
【請求項5】 請求項1〜4の何れかに記載の偏光変換
装置を複数配列した構成をなす偏光変換装置。
5. A polarization converter having a configuration in which a plurality of the polarization converters according to claim 1 are arranged.
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