KR200473436Y1 - Wire grid polarizer, polarizing beam splitter and projection apparatus - Google Patents

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KR200473436Y1 KR2020130007844U KR20130007844U KR200473436Y1 KR 200473436 Y1 KR200473436 Y1 KR 200473436Y1 KR 2020130007844 U KR2020130007844 U KR 2020130007844U KR 20130007844 U KR20130007844 U KR 20130007844U KR 200473436 Y1 KR200473436 Y1 KR 200473436Y1
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Abstract

광의 이용 효율이 높은 소형의 투영 장치를 실현 가능한 편광 빔 스플리터 및 당해 편광 빔 스플리터를 사용한 투영 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 소정 방향의 편광 성분을 투과하고, 소정 방향으로 대략 직교하는 방향의 편광 성분을 반사하는 편광 분리면(141)을 구비한 편광 빔 스플리터(14)이며, 편광 분리면(141)에 있어서 반사된 광이 집광되도록, 편광 분리면(141)이 곡면을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 편광 빔 스플리터(14)를 사용하여 투영 장치(1)를 구성하는 것을 특징으로 한다.It is an object of the present invention to provide a polarizing beam splitter capable of realizing a compact projection apparatus having high utilization efficiency of light and a projection apparatus using the polarizing beam splitter. A polarization beam splitter (14) having a polarization splitting surface (141) that transmits a polarization component in a predetermined direction and reflects a polarization component in a direction substantially orthogonal to the predetermined direction, wherein the polarization splitting surface The polarized light separating surface 141 includes a curved surface. Further, the projection apparatus 1 is constituted by using the polarization beam splitter 14.

Description

와이어 그리드 편광자, 편광 빔 스플리터 및 투영 장치{WIRE GRID POLARIZER, POLARIZING BEAM SPLITTER AND PROJECTION APPARATUS}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a wire grid polarizer, a polarizing beam splitter,

본 고안은, 와이어 그리드 편광자, 편광 빔 스플리터 및 이것을 사용한 투영 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wire grid polarizer, a polarizing beam splitter and a projection apparatus using the same.

최근, 액정 표시 소자나 DMD 등을 라이트 벌브로서 사용하는 투영형 영상 표시 장치(이하, 투영 장치)의 휴대 기기에의 탑재가 기대되고 있고, 이에 수반하여, 투영 장치에 사용되는 광학 모듈의 소형화가 요구되고 있다. 투영 장치는, LED 등의 광원, 광원으로부터 발생하는 광을 유도하는 도광체(예를 들어, 라이트 가이드), 렌즈, 편광 빔 스플리터(이하, PBS), 액정 표시 장치 등의 표시 장치(예를 들어, 반사형 액정 표시 장치), 투사 렌즈 등으로 구성된다.In recent years, it is expected to mount a projection type image display apparatus (hereinafter referred to as a projection apparatus) in a portable apparatus using a liquid crystal display element, a DMD, or the like as a light bulb, and accordingly, the miniaturization of the optical module used in the projection apparatus Is required. The projection apparatus includes a light source such as an LED, a display device such as a light guide (for example, a light guide) for guiding light generated from a light source, a lens, a polarization beam splitter (hereinafter referred to as PBS) , Reflective liquid crystal display), a projection lens, and the like.

상술한 휴대 기기용의 투영 장치에 있어서, 탑재되는 표시 장치에도 소형화가 요구된다. 예를 들어, 대각선 길이로 0.21인치 = 약 5.3㎜와 소형의 표시 장치를 채용하는 경우가 있다. 그러나, LED 등의 광원으로부터 발생하는 광을 프레넬 렌즈, 라이트 가이드, F넘버(number)가 작은 렌즈(예를 들어, 대략 반구 형상의 렌즈) 등을 사용하여 집광해도, 직경 6 내지 8㎜ 정도로까지만 집광할 수 있다. 표시 장치에 입사되지 않는 광은 영상의 투영에는 사용되지 않으므로, 광의 이용 효율이 대폭으로 저하된다고 하는 문제가 있다.In the above-described projection apparatus for a portable apparatus, the display apparatus to be mounted is also required to be miniaturized. For example, a small display device may be employed with a diagonal length of 0.21 inches = about 5.3 mm. However, even if light emitted from a light source such as an LED is condensed by using a Fresnel lens, a light guide, a lens having a small F number (for example, a substantially hemispherical lens), or the like, . The light not incident on the display device is not used for projecting the image, so that there is a problem that the utilization efficiency of the light is greatly lowered.

라이트 가이드나 반구 렌즈 등을 사용하여 LED로부터 발생하는 확산광을 효율적으로 수집하여, 원하는 형상의 광을 성형하는 방법이 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조). 그러나 라이트 가이드와 반구 렌즈로 구성되는 조명 장치는, 반구 렌즈로부터 투영면까지의 광로 상에 있어서 복수의 집광점을 갖고, 조도 불균일이 커서 조도 균일성이 부족하다고 하는 문제가 있다. 이로 인해, 이 조명 장치를 사용하여 투영 장치를 구성해도, 투영되는 영상에 조도 불균일이 발생하게 된다. 반구 렌즈에 비구면 렌즈 등을 조합함으로써, 조도 불균일을 개선하는 것은 가능하지만, 렌즈 매수의 증가에 의해 광학계가 대형화하게 된다. 또한, 이와 같은 광학계는 렌즈 설계가 용이하지 않다고 하는 문제도 있다.There is known a method of efficiently collecting diffused light generated from an LED by using a light guide, a hemispherical lens or the like, and shaping light of a desired shape (see, for example, Patent Document 1). However, the illumination device composed of the light guide and the hemispherical lens has a plurality of light-converging points on the optical path from the hemispherical lens to the projection plane, and there is a problem that the unevenness of illumination is large and the uniformity of illumination is insufficient. Therefore, even if the projection apparatus is constructed using this illumination apparatus, irregularities in illumination occur in the projected image. By combining an aspherical lens with a hemispherical lens, it is possible to improve the unevenness of illumination, but the optical system becomes larger due to an increase in the number of lenses. In addition, such an optical system has a problem that the lens design is not easy.

일본 특허 출원 공개 제2007-88377호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-88377

본 고안은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것이며, 광의 이용 효율이 높은 소형의 투영 장치를 실현 가능한 편광 빔 스플리터 및 당해 편광 빔 스플리터를 사용한 투영 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The object of the present invention is to provide a polarizing beam splitter capable of realizing a compact projection apparatus having high utilization efficiency of light and a projection apparatus using the polarizing beam splitter.

본 고안의 편광 빔 스플리터는, 소정 방향의 편광 성분을 투과하고, 상기 소정 방향으로 대략 직교하는 방향의 편광 성분을 반사하는 편광 분리면을 구비한 편광 빔 스플리터이며, 상기 편광 분리면에 있어서 반사된 광이 집광되도록, 상기 편광 분리면이 곡면을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The polarization beam splitter of the present invention is a polarization beam splitter having a polarization splitting surface that transmits a polarization component in a predetermined direction and reflects a polarization component in a direction substantially orthogonal to the predetermined direction, And the polarized light separating surface includes a curved surface so that light is condensed.

이 구성에 따르면, 편광 빔 스플리터의 편광 분리면이 곡면을 포함하여 구성되어 있기 때문에, 편광 분리된 광을 집광할 수 있다. 이와 같은 편광 빔 스플리터를 투영 장치에 사용하는 경우, 광의 이용 효율을 높게 유지하는 동시에 렌즈 등의 광학 소자의 수를 삭감하여 소형화 가능하다. 이로 인해, 상기 구성에 의해, 광의 이용 효율이 높은 소형의 투영 장치를 실현 가능한 편광 빔 스플리터가 제공된다.According to this configuration, since the polarization splitting surface of the polarizing beam splitter includes a curved surface, the polarized light separated light can be condensed. When such a polarizing beam splitter is used in a projection apparatus, it is possible to maintain the utilization efficiency of light at a high level, and at the same time to reduce the number of optical elements such as a lens and to reduce the size. Thus, the above-described configuration provides a polarizing beam splitter capable of realizing a compact projection apparatus having high utilization efficiency of light.

본 고안의 편광 빔 스플리터에 있어서, 상기 편광 분리면이, 확산 반사성을 구비해도 된다.In the polarizing beam splitter of the present invention, the polarized light separating surface may have diffuse reflectivity.

본 고안의 편광 빔 스플리터에 있어서, 상기 편광 분리면이, 와이어 그리드 편광자에 의해 구성되어도 된다. 이 구성에 따르면, 곡면에 있어서도 광학 특성이 저하되기 어려운 와이어 그리드 편광자를 사용하기 때문에, 양호한 광학 특성의 편광 빔 스플리터가 얻어진다.In the polarizing beam splitter of the present invention, the polarized light separating surface may be constituted by a wire grid polarizer. According to this configuration, since a wire grid polarizer which is less prone to deteriorate in optical characteristics even in a curved surface is used, a polarizing beam splitter of good optical characteristics can be obtained.

본 고안의 편광 빔 스플리터에 있어서, 상기 와이어 그리드 편광자의 두께가 50㎛ 이하이어도 된다.In the polarizing beam splitter of the present invention, the thickness of the wire grid polarizer may be 50 탆 or less.

본 고안의 투영 장치는, 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 유도하여 광 빔을 성형하는 도광체와, 상기 도광체로부터의 광 빔의 형상을 보정하는 편광 소자와, 상기 편광 소자로부터의 광 빔을 편광 분리하는 상기의 편광 빔 스플리터와, 상기 편광 빔 스플리터에 있어서 반사되고, 집광된 편광 빔이 입사되는 반사형 표시 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.The projection apparatus of the present invention includes a light source, a light guide for guiding light from the light source to form a light beam, a polarizing element for correcting the shape of the light beam from the light guide, And a reflection type display device in which the polarized beam reflected by the polarized beam splitter and the condensed polarized beam is incident thereon.

이 구성에 따르면, 편광 빔 스플리터의 편광 분리면이 곡면을 포함하여 구성되어 있기 때문에, 편광 분리된 광을 집광할 수 있다. 이로 인해, 이와 같은 편광 빔 스플리터를 투영 장치에 사용함으로써, 광의 이용 효율을 높게 유지하는 동시에 렌즈 등의 광학 소자의 수를 삭감한 투영 장치가 제공된다. 또한, 그 결과, 조도 불균일이 없도록 광 빔의 형상을 보정하는 소자를 배치해도, 충분히 소형화할 수 있다.According to this configuration, since the polarization splitting surface of the polarizing beam splitter includes a curved surface, the polarized light separated light can be condensed. Thus, by using such a polarizing beam splitter in a projection apparatus, a projection apparatus in which the utilization efficiency of light is kept high and the number of optical elements such as lenses is reduced is provided. As a result, even if an element for correcting the shape of the light beam is disposed so as to avoid unevenness in illumination, it can be sufficiently miniaturized.

본 고안의 투영 장치에 있어서, 상기 편광 빔 스플리터와 상기 반사형 표시 장치 사이에, 상기 반사형 표시 장치의 입광면에 대략 상사하는 형상의 광 빔을 성형하는 라이트 가이드를 구비해도 된다. 이 구성에 따르면, 광의 이용 효율이 보다 높은 투영 장치가 제공된다.In the projection apparatus of the present invention, a light guide may be provided between the polarizing beam splitter and the reflective display device to form a light beam having a shape substantially approximate to the light incidence plane of the reflective display device. According to this configuration, a projection apparatus having a higher utilization efficiency of light is provided.

본 고안의 투영 장치에 있어서, 상기 라이트 가이드와 상기 반사형 표시 장치 사이에, 상기 광 빔의 형상을 보정하는 렌즈를 구비해도 된다.In the projection apparatus of the present invention, a lens for correcting the shape of the light beam may be provided between the light guide and the reflective display device.

본 고안의 투영 장치에 있어서, 상기 편광 소자가, 확산 반사성 및 정투과성을 구비한 와이어 그리드 편광자이어도 된다. 또한, 본 고안의 투영 장치에 있어서, 상기 편광 소자가, 확산 반사성 및 확산 투과성을 구비한 와이어 그리드 편광자이어도 된다. 또한, 본 고안의 투영 장치에 있어서, 상기 편광 소자가, 확산 반사성 및 확산 투과성을 구비한 수지 다층 복굴절 폴리머 편광자이어도 된다.In the projection apparatus of the present invention, the polarizing element may be a wire grid polarizer having diffuse reflectivity and positive transparency. Further, in the projection apparatus of the present invention, the polarizing element may be a wire grid polarizer having diffuse reflectivity and diffuse permeability. Further, in the projection apparatus of the present invention, the polarizing element may be a resin multilayer birefringent polymer polarizer having diffuse reflectivity and diffusive permeability.

본 고안의 투영 장치에 있어서, 상기 편광 소자가, 상기의 편광 빔 스플리터이어도 된다.In the projection apparatus of the present invention, the polarizing element may be the polarizing beam splitter.

본 고안에 따르면, 광의 이용 효율이 높은 소형의 투영 장치를 실현 가능한 편광 빔 스플리터 및 당해 편광 빔 스플리터를 사용한 투영 장치를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a polarizing beam splitter capable of realizing a small projection apparatus having high utilization efficiency of light and a projection apparatus using the polarizing beam splitter.

도 1은 제1 실시 형태에 관한 투영 장치의 구성을 도시하는 모식도.
도 2a 및 도 2b는 투영 장치에 사용되는 편광 빔 스플리터의 구성을 도시하는 모식도.
도 3은 비교예에 관한 투영 장치의 구성을 도시하는 모식도.
도 4는 제2 실시 형태에 관한 투영 장치의 구성을 도시하는 모식도.
도 5는 제3 실시 형태에 관한 투영 장치의 구성을 도시하는 모식도.
도 6은 제4 실시 형태에 관한 투영 장치의 구성을 도시하는 모식도.
도 7a 및 도 7b는 투영 장치에 있어서 반사형 표시 장치에 방사되는 광의 방사 조도 분포를 확인하기 위한 시뮬레이션 모델 및 시뮬레이션 결과에 대해서 나타내는 도면.
도 8a 내지 도 8c는 확산성을 갖는 편광 필름의 효과를 확인하기 위한 시뮬레이션 모델 및 시뮬레이션 결과에 대해서 나타내는 도면.
1 is a schematic diagram showing a configuration of a projection apparatus according to a first embodiment;
2A and 2B are schematic diagrams showing the configuration of a polarization beam splitter used in a projection apparatus.
3 is a schematic diagram showing a configuration of a projection apparatus according to a comparative example.
4 is a schematic diagram showing a configuration of a projection apparatus according to a second embodiment;
5 is a schematic diagram showing a configuration of a projection apparatus according to a third embodiment;
6 is a schematic diagram showing a configuration of a projection apparatus according to a fourth embodiment;
7A and 7B are diagrams showing a simulation model and a simulation result for confirming the distribution of the irradiance distribution of light emitted to the reflective display device in the projection apparatus.
8A to 8C are diagrams showing simulation models and simulation results for confirming the effect of the polarizing film having diffusibility.

본 고안자들은, 곡면을 포함하도록 편광 빔 스플리터의 편광 분리면을 구성함으로써, 편광 빔 스플리터에 오목 거울(또는 볼록 거울)의 기능을 부여할 수 있는 것을 발견하였다. 그리고, 이와 같은 편광 빔 스플리터를 사용함으로써, 광의 이용 효율이 높은 소형의 투영 장치를 실현 가능한 것을 발견하였다. 이하, 본 고안의 실시 형태에 대해서 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.The inventors have found that by configuring the polarization splitting surface of a polarization beam splitter to include a curved surface, the polarization beam splitter can be given the function of a concave mirror (or a convex mirror). Further, by using such a polarizing beam splitter, it has been found that a compact projection apparatus with high utilization efficiency of light can be realized. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(제1 실시 형태)(First Embodiment)

도 1은, 본 실시 형태에 관한 편광 빔 스플리터를 사용한 투영 장치의 구성 및 광로에 대해서 도시하는 모식도이다. 도 1에 도시되는 투영 장치(1)는, 투영에 사용되는 광을 발하는 광원(11)과, 광원(11)으로부터의 광을 유도하여 광 빔을 성형하는 라이트 가이드(도광체)(12)와, 라이트 가이드(12)로부터의 광 빔의 형상을 보정하는 확산성(산란성)을 도시하는 편광 필름(편광 소자)(13)과, 편광 필름(13)으로부터의 광 빔을 편광 분리하는 편광 분리면이 곡면을 포함하여 구성되는 PBS(편광 빔 스플리터)(14)와, PBS(14)에 있어서 분리된 편광 빔을 성형하는 라이트 가이드(15)와, 라이트 가이드(15)로부터의 편광 빔이 입사되는 반사형 표시 장치(16)와, 반사형 표시 장치(16)에서 반사되고, PBS(14)를 투과한 편광 빔을 투영하는 투영 렌즈(17)를 포함한다.1 is a schematic diagram showing the configuration and optical path of a projection apparatus using a polarization beam splitter according to the present embodiment. The projection apparatus 1 shown in Fig. 1 includes a light source 11 for emitting light used for projection, a light guide (light guide) 12 for guiding light from the light source 11 to form a light beam, A polarizing film (polarizing element) 13 showing diffusing property (scattering property) for correcting the shape of the light beam from the light guide 12, and a polarization separating surface 13 for polarizing and separating the light beam from the polarizing film 13 A polarizing beam splitter 14 composed of this curved surface, a light guide 15 for shaping the polarized beam separated by the PBS 14, and a polarizing beam splitter And a projection lens 17 which is reflected by the reflection type display device 16 and projects a polarized beam transmitted through the PBS 14. [

광원(11)은, 대략 직육면체 형상을 갖고, 그 발광면이 라이트 가이드(12)의 입광면에 근접하도록 배치된다. 이와 같이 광원(11)의 발광면과 라이트 가이드(12)의 입광면을 근접시킴으로써, 광원(11)에 있어서의 발광을 효율적으로 이용할 수 있다. 광원(11)은, 예를 들어, 단색광을 발광 가능한 LED이다. 백색광을 발광하는 LED와 필터를 조합하여 사용해도 된다. 광원(11)은, 접착 등에 의해 라이트 가이드(12)와 밀접하고 있어도 된다. 또한, 광원(11)의 형상은 원기둥 형상 등이어도 된다.The light source 11 has a substantially rectangular parallelepiped shape and its light emitting surface is disposed so as to be close to the light incoming surface of the light guide 12. [ By thus bringing the light emitting surface of the light source 11 and the light incoming surface of the light guide 12 close to each other, the light emission in the light source 11 can be efficiently used. The light source 11 is, for example, an LED capable of emitting monochromatic light. An LED that emits white light and a filter may be used in combination. The light source 11 may be in close contact with the light guide 12 by adhesion or the like. The shape of the light source 11 may be a columnar shape or the like.

라이트 가이드(12)는, 광원(11)으로부터의 광을 성형하여 전방(도 1의 우측 방향)으로 조사하기 위해, 광원(11)의 발광면측에 배치된다. 고휘도 타입의 LED로부터의 발광의 확산각은 120도(편측 60도) 정도로 되어 있다. 이와 같이 넓은 확산각을 갖는 광원(11)을 사용하는 경우, 광원으로부터의 발광은 원뿔 형상으로 확산되고, 그 상태에서는 효율적으로 이용할 수 없다. 따라서, 확산되는 광을 집광하여 전방으로 조사하기 위해 라이트 가이드(12)를 사용한다. 광원(11)으로부터 라이트 가이드(12)에 입사한 광은, 라이트 가이드(12)의 내면을 전반사에 의해 전파하므로 광의 확산 로스를 저감할 수 있다.The light guide 12 is disposed on the light emitting surface side of the light source 11 in order to form light from the light source 11 and irradiate the light in the forward direction (the right direction in FIG. 1). The diffusing angle of light emission from the high-luminance type LED is about 120 degrees (one side of 60 degrees). When the light source 11 having such a wide diffusion angle is used, the light emitted from the light source is diffused in a conical shape, and can not be used effectively in this state. Therefore, the light guide 12 is used to condense the diffused light and irradiate it forward. The light incident on the light guide 12 from the light source 11 propagates the inner surface of the light guide 12 by the total reflection, so that the diffusion loss of light can be reduced.

라이트 가이드(12)의 출광면으로부터 발해지는 광의 확산 각도를 작게 하기 위해, 라이트 가이드(12)의 측면에는 입광면의 면적으로부터 출광면의 면적이 커지도록 경사를 부여하는 것이 바람직하다. 라이트 가이드(12)가 육면체인 경우, 적어도 2면이 경사면인 것이 바람직하고, 4면이 경사면[즉, 라이트 가이드(12)가 사각뿔대형임]이면 보다 바람직하다. 경사면의 각도(경사 각도)는 경사면마다 설정해도 되고, 경사면이 곡면으로 되도록 곡률을 갖고 있어도 된다. 라이트 가이드(12)는 육면체인 것에 한정되지 않고, 원뿔대 등의 형상이어도 된다. 이와 같이, 라이트 가이드(12)의 형상은, 투영하는 광의 조도 분포에 따라서 설정할 수 있다.It is preferable that the side surface of the light guide 12 be inclined so that the area of the light exiting surface becomes larger from the area of the light incidence surface in order to reduce the angle of diffusion of the light emitted from the light exiting surface of the light guide 12. [ When the light guide 12 is a hexahedron, it is preferable that at least two surfaces are inclined surfaces, and it is more preferable that the four surfaces are inclined surfaces (that is, the light guide 12 is a quadrangular prism). The angle (inclination angle) of the inclined plane may be set for each inclined plane, or may have a curvature such that the inclined plane is curved. The light guide 12 is not limited to a hexahedron, but may be a truncated cone or the like. Thus, the shape of the light guide 12 can be set in accordance with the illuminance distribution of the light to be projected.

라이트 가이드(12)의 측면에는, 광 반사성이 있는 알루미늄 등의 금속으로 구성되는 반사면을 설치하는 것이 바람직하다. 이와 같은 반사면을 설치함으로써, 전반사의 임계각을 넘어 라이트 가이드(12) 외부에 누출된 광을, 다시, 라이트 가이드(12)의 출광면으로부터 출광할 수 있다. 이로 인해, 광의 이용 효율을 개선할 수 있다. 또한, 이와 같은 반사면으로서, PET 수지 등의 복굴절성 기재에 형성된 것을 사용해도 된다.It is preferable that a reflective surface composed of a metal such as aluminum having light reflectivity is provided on the side surface of the light guide 12. [ By providing such a reflecting surface, light leaked outside the light guide 12 beyond the critical angle of total reflection can be emitted from the light exit surface of the light guide 12 again. As a result, the utilization efficiency of light can be improved. As such a reflection surface, a material formed on a birefringent base material such as PET resin may be used.

라이트 가이드(12)의 길이, 측면의 경사 각도, 입광면의 면적, 출광면의 면적 등, 라이트 가이드(12)의 각 파라미터는, 투영 장치(1)의 크기 등에 따라서 설정할 수 있다. 예를 들어, 투영 장치(1)가 소형인 경우, 광원(11)으로서 사용되는 LED의 발광면의 면적은 1 내지 2㎟ 정도이므로, 라이트 가이드(12)의 입광면의 크기는, 1 내지 2㎟ 정도가 된다. 광의 이용 효율을 고려하면, 라이트 가이드(12)의 길이는 입광면의 짧은 변의 길이의 2배 이상, 경사 각도는 3 내지 15도(기준은 입광면에 수직인 축)로 하는 것이 바람직하다. 라이트 가이드(12)의 출광면의 면적은, 라이트 가이드(12)의 길이나 측면의 경사 각도에 의해 결정된다. 라이트 가이드(12)의 재질은, 글래스, 수지 등의 투명성이 높은 재질이면 특별히 한정되지 않고, 가공성, 비용 등을 고려하여 선택할 수 있다.The parameters of the light guide 12 such as the length of the light guide 12, the inclination angle of the side surface, the area of the light incidence surface, and the area of the light exiting surface can be set in accordance with the size of the projection device 1 or the like. For example, when the projection apparatus 1 is small, the light emitting surface of the LED used as the light source 11 has an area of 1 to 2 mm 2, so that the size of the light entrance surface of the light guide 12 is 1 to 2 ≪ / RTI > In consideration of utilization efficiency of light, it is preferable that the length of the light guide 12 is at least twice the length of the short side of the light incidence surface, and the inclination angle is 3 to 15 degrees (the reference is an axis perpendicular to the light incidence surface). The area of the light exit surface of the light guide 12 is determined by the inclination angle of the length or side surface of the light guide 12. [ The material of the light guide 12 is not particularly limited as long as it is a material having high transparency such as glass or resin, and can be selected in consideration of workability and cost.

편광 필름(13)은, 라이트 가이드(12)로부터 출광한 광의 편광도를 소정 정도로 일치시키는 동시에 광 빔의 형상을 보정 가능하도록, 라이트 가이드(12)의 출광면측에 배치된다. 라이트 가이드(12)로부터 출광한 광을 그대로 사용하는 경우나 렌즈 등으로 집광하여 사용하는 경우, 투영된 영상의 조도 분포에 큰 불균일을 발생하는 경우가 있다. 이것을 해소하기 위해, 확산성(산란성)을 갖는 편광 필름(13)을 사용한다. 또한, 편광 필름(13)은 확산성을 갖는 편광 소자이면 필름 형상이 아니어도 되고, 예를 들어, PBS 등이어도 된다.The polarizing film 13 is disposed on the light output surface side of the light guide 12 so that the degree of polarization of the light emitted from the light guide 12 can be matched to a predetermined degree and the shape of the light beam can be corrected. When the light emitted from the light guide 12 is used as it is, or when the light is condensed by a lens or the like, a large unevenness may occur in the illuminance distribution of the projected image. In order to solve this problem, a polarizing film 13 having diffusibility (scattering) is used. The polarizing film 13 may not be a film insofar as it is a polarizing element having diffusibility, and may be, for example, PBS or the like.

확산성을 갖는 편광 필름(13)으로서, 금속 와이어 그리드가 형성된 수지 기재 표면에 수 마이크로 미터로부터 수백 마이크로 미터의 미세한 요철을 부여한 와이어 그리드 편광자를 사용할 수 있다. 이와 같은 구성의 와이어 그리드 편광자는, 확산 투과성과 확산 반사성을 갖는다. 제작 공정의 가열 프레스 등에 의해 임의의 미세 패턴을 부여하는 것이 가능하며, 확산 투과성, 확산 반사성, 및 지향성을 용이하게 제어 가능하다. 예를 들어, 와이어 그리드 편광자로서, 투명 수지 필름 기재 상에 80㎚ 내지 130㎚의 피치의 미세한 요철을 UV 수지 등으로 형성한 후, 요철 형상의 일면에 알루미늄 등의 금속을 증착한 것이 적절하게 사용된다. 또한, 수지 기재에 미리 원하는 연신을 실시해 두고, 수지 기재의 가열에 의한 수축을 이용하여 요철을 형성한 와이어 그리드 편광자를 사용할 수도 있다. 이 와이어 그리드 편광자는, 가열 온도나 연신 배율 등을 제어함으로써 요철 형상을 제어함으로써 확산성을 자유롭게 설정할 수 있다.As the polarizing film 13 having diffusibility, a wire grid polarizer in which fine concavities and convexities of several micrometers to several hundreds of micrometers are provided on the surface of a resin substrate on which a metal wire grid is formed can be used. The wire grid polarizer having such a structure has diffuse transmittance and diffuse reflectivity. It is possible to impart an arbitrary fine pattern by a heating press or the like in a manufacturing process, and it is possible to easily control the diffusion permeability, the diffuse reflectivity, and the directivity. For example, as a wire grid polarizer, fine irregularities having a pitch of 80 to 130 nm are formed on a transparent resin film base material by UV resin or the like, and a metal such as aluminum is deposited on one surface of the irregular shape do. It is also possible to use a wire grid polarizer in which desired stretching is performed in advance on the resin substrate and concavo-convex is formed by shrinkage by heating the resin substrate. This wire grid polarizer can freely set the diffusibility by controlling the uneven shape by controlling the heating temperature, the draw ratio, and the like.

와이어 그리드 편광자의 확산성은, 요철 형상의 제어에 의해 설정할 수 있다. 반사형 표시 장치(16)에 효율적으로 조명되도록, 지향성을 갖게 하는 것도 가능하다. 광로 외부에의 확산 로스를 저감하기 위해 확산성은 지나치게 높지 않은(미확산성을 가짐) 것이 바람직하다. 예를 들어, 확산 각도는, 바람직하게는 30도 이하이며, 보다 바람직하게는 20도 이하이며, 더욱 바람직하게는 5 내지 10도이다. 이하의 표에, 확산 각도와 조명광의 특성의 관계를 나타낸다. 또한, 확산성은, 균등 확산이어도 이방성 확산이어도 되고, 요구되는 조명 효율, 균정도 등으로부터 설계할 수 있다. 또한, 반사형 표시 장치(16)의 형상(어스펙트비) 등에 맞추어, 수직 방향 및 수평 방향의 확산성을 제어함으로써, 반사형 표시 장치(16)에 대하여 균정도 높고, 또한 효율적으로 조명할 수 있다. 이와 같은 제어는, 예를 들어, 반사형 표시 장치(16)의 어스펙트비가 10:7인 경우, 긴 변측의 확산 각도를 크게(작게) 함으로써 행하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 와이어 그리드 편광자의 확산 각도는, 투영 장치(1)의 광학 설계에 따라서 설정할 수 있다.The diffusivity of the wire grid polarizer can be set by controlling the concavo-convex shape. It is also possible to have a directivity so as to be efficiently illuminated on the reflective display device 16. In order to reduce the diffusion loss to the outside of the optical path, it is preferable that the diffusibility is not too high (has non-diffusion property). For example, the diffusion angle is preferably 30 degrees or less, more preferably 20 degrees or less, and still more preferably 5 to 10 degrees. The following table shows the relationship between the diffusion angle and the characteristics of the illumination light. Further, the diffusivity may be either an even diffusion or an anisotropic diffusion, and it can be designed from the required illumination efficiency, degree of accuracy, and the like. Further, by controlling the diffusibility in the vertical direction and the horizontal direction in accordance with the shape (aspect ratio) of the reflective display device 16 or the like, it is possible to provide the reflective display device 16 with a high degree of uniformity, have. Such control is preferably performed by, for example, increasing (decreasing) the diffusing angle on the longer side when the aspect ratio of the reflective display device 16 is 10: 7. As described above, the diffusion angle of the wire grid polarizer can be set in accordance with the optical design of the projection apparatus 1.

Figure 112013085948383-utm00001
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상술한 확산 투과성과 확산 반사성을 갖는 와이어 그리드 편광자 대신에, 확산 반사성과 정투과성(확산성을 갖지 않는 투과)을 갖는 편광 소자를 사용해도 된다. 이와 같은 편광 소자는, 확산 투과성과 확산 반사성을 갖는 와이어 그리드 편광자의 양면을 직각 프리즘이나 수지 필름 등에 접착하고, 이들을 일체화함으로써 얻어진다. 직각 프리즘이나 수지 필름 등과의 접착은, 접착제 등을 사용하여 행할 수 있다. 와이어 그리드 편광자를 접착제 등에 의해 직각 프리즘 등에 접착한 경우, 반사면은 확산성을 나타내지만, 와이어 그리드 편광자가 충분히 얇기 때문에, 투과광의 확산성은 매우 낮아진다. 즉, 실질적으로 투과광은 확산되지 않는다. 이로 인해, 투과광은 확산되지 않고, 반사광은 확산된다고 하는 특이한 성질이 얻어진다. 투과광의 확산 각도는, 바람직하게는 10도 이하, 보다 바람직하게는 0 내지 5도이며, 반사광의 확산 각도는, 광로 외부에의 확산 로스를 저감하기 위해서, 바람직하게는 30도 이하, 보다 바람직하게는 20도 이하, 더욱 바람직하게는 5 내지 15도이다.Instead of the wire grid polarizer having the above-described diffusion transmittance and diffuse reflectivity, a polarizing element having diffuse reflectivity and positive transparency (transmissivity with no diffusivity) may be used. Such a polarizing element is obtained by bonding both sides of a wire grid polarizer having diffusion transmittance and diffuse reflectivity to a rectangular prism or a resin film and integrating them. Adhesion with a rectangular prism or a resin film can be performed using an adhesive or the like. When the wire grid polarizer is adhered to a right angle prism or the like by an adhesive or the like, the reflecting surface exhibits diffusibility, but since the wire grid polarizer is sufficiently thin, the diffusibility of the transmitted light is extremely low. That is, substantially no transmitted light is diffused. As a result, the transmitted light is not diffused and the reflected light is diffused. The diffusion angle of the transmitted light is preferably 10 degrees or less, more preferably 0 to 5 degrees, and the diffusion angle of the reflected light is preferably 30 degrees or less, more preferably 30 degrees or less, Is 20 degrees or less, more preferably 5 to 15 degrees.

또한, 편광 필름(13)의 배치 위치는, 광원(11)으로부터 PBS(14)까지의 광로 사이이면 특별히 한정되지 않는다. 또한, 편광 필름(13)으로서, 굴절률이 다른 수지층을 다층화한 반사형의 편광자, 예를 들어, 3M사제 DBEF 등을 사용해도 된다. 또한, PBS(14)에 의해, 충분한 편광도와 충분한 확산성이 얻어지는 경우에는, 편광 필름(13)을 생략해도 된다. The position of the polarizing film 13 is not particularly limited as long as it is the optical path from the light source 11 to the PBS 14. [ Also, as the polarizing film 13, a reflection type polarizer in which a resin layer having a different refractive index is multilayered, for example, DBEF manufactured by 3M, may be used. In addition, when sufficient polarizability and sufficient diffusibility can be obtained by the PBS 14, the polarizing film 13 may be omitted.

PBS(14)는, 편광 필름(13)으로부터의 광을 편광 분리 가능하도록 편광 필름의 이면측[라이트 가이드(12)와 반대측]에 배치된다. PBS(14)는, 편광 분리면(141)이 곡면을 포함하도록 구성되어 있고, 입사한 광을 편광 분리하는 동시에, 편광 분리면(141)에 있어서 반사된 광을 집광한다. PBS(14)를 투영 장치(1)에 사용함으로써, 광의 이용 효율을 높게 유지하는 동시에 렌즈 등의 광학 소자의 수를 삭감하는 것이 가능하게 된다. 즉, PBS(14)를 사용함으로써, 광의 이용 효율이 높은 소형의 투영 장치를 실현 가능하다.The PBS 14 is disposed on the back surface side (opposite to the light guide 12) of the polarizing film so that the light from the polarizing film 13 can be polarized and separated. The PBS 14 is configured such that the polarization splitting surface 141 includes a curved surface, and splits the incident light and condenses the light reflected on the polarization splitting surface 141. [ By using the PBS 14 in the projection apparatus 1, it becomes possible to keep the utilization efficiency of light high and reduce the number of optical elements such as lenses. That is, by using the PBS 14, it is possible to realize a compact projection apparatus having a high utilization efficiency of light.

도 2a 및 도 2b는, PBS(14)의 구성 및 광로에 대해서 도시하는 모식도이다. 도 2a에 도시되는 바와 같이, PBS(14a)에 있어서 편광 분리면(141a)은 대략 원호 형상으로 형성되어 있고, 반사측의 일면 A가 오목 거울을 구성하고 있다. 이로 인해, 편광 분리면(141a)에 있어서 반사된 한쪽의 편광의 광은, 반사광의 출광면(142a)측에 있어서 집광된다. 다른 쪽의 편광의 광은, 편광 분리면(141a)을 투과하고, 실질적으로 확산되지 않고 투과광의 출광면(143a)으로부터 출광한다. 반사광의 집광도는, 편광 분리면(141a)의 곡률 반경에 의해 변경할 수 있다. 예를 들어, 곡률 반경을 어느 정도 작게 함으로써, 반사광의 집광도를 높이는 것이 가능하다.2A and 2B are schematic diagrams showing the configuration of the PBS 14 and optical paths. As shown in Fig. 2A, in the PBS 14a, the polarization splitting surface 141a is formed in a substantially circular arc shape, and one surface A on the reflection side constitutes a concave mirror. Thus, the light of one polarized light reflected by the polarized light separating surface 141a is condensed on the light-exiting surface 142a side of the reflected light. The other polarized light passes through the polarized light separating surface 141a and is not substantially diffused but exits from the light exiting surface 143a of the transmitted light. The degree of condensation of the reflected light can be changed by the radius of curvature of the polarization splitting surface 141a. For example, by reducing the radius of curvature to some extent, it is possible to increase the degree of condensation of reflected light.

도 2b에 도시되는 PBS(14b)와 같이, 편광 분리면이 곡면(141b)과 평면(141c)으로 구성되어도 된다. 도 2b에서는, 평면(141c)의 중앙 부분에 곡면(141b)이 배치되어 있고, 곡면(141b)에 있어서 반사된 광은 집광된다. 도 2b에 있어서, 편광 분리면에 있어서 반사된 한쪽의 편광의 광은, 반사광의 출광면(142b)측에 있어서 집광되고, 편광 분리면(141b)을 투과한 다른 쪽의 편광의 광은, 실질적으로 확산되지 않고 투과광의 출광면(143b)으로부터 출광한다. 곡면(141b)에 있어서 반사된 광은 집광하고, 평면(141c)에 있어서 반사된 광은 집광하지 않기 때문에, 곡면(141b)과 평면(141c)의 면적을 제어함으로써 집광도를 변경 가능하다.Like the PBS 14b shown in Fig. 2B, the polarization splitting surface may be composed of the curved surface 141b and the flat surface 141c. In Fig. 2B, a curved surface 141b is arranged at a central portion of the plane 141c, and the light reflected by the curved surface 141b is condensed. 2B, the light of one polarized light reflected on the polarized light separating surface is condensed on the light output surface 142b side of the reflected light and the light of the other polarized light transmitted through the polarized light separating surface 141b is substantially And is emitted from the light exiting surface 143b of the transmitted light. Since the light reflected on the curved surface 141b is condensed and the light reflected on the plane 141c is not condensed, the degree of condensation can be changed by controlling the areas of the curved surface 141b and the flat surface 141c.

PBS(14)의 반사광의 출광면(142)의 형상은, 반사형 표시 장치(16)의 입광면의 형상과 상사인 것이 바람직하다. 또한, PBS(14)는 충분히 소형인 것이 바람직하다. 이와 같이, PBS(14)를 소형화하는 동시에, 그 형상을 반사형 표시 장치(16)의 형상에 대응시킴으로써, 투영 장치(1)에 있어서의 광의 이용 효율을 높여, 조도를 크게 할 수 있다.The shape of the light exiting surface 142 of the reflected light of the PBS 14 is preferably similar to the shape of the light incidence surface of the reflective display device 16. [ It is also preferable that the PBS 14 is sufficiently small. Thus, by reducing the size of the PBS 14 and making its shape correspond to the shape of the reflective display device 16, the utilization efficiency of light in the projection apparatus 1 can be increased and the illuminance can be increased.

PBS(14)에는, 글래스 등의 투명성이 높은 재질이 사용된다. 예를 들어, PBS(14)로서, 2개의 직각 프리즘을 접합한 것을 사용할 수 있다. 또한, PBS(14)의 편광 분리면(141)에는, 예를 들어, 상술한 와이어 그리드 편광자를 사용할 수 있다. 와이어 그리드 편광자는 수지 기재를 사용하여 구성되어 있으므로, 곡면을 형성하는 것이 용이하다. 또한, 와이어 그리드 편광자는, 곡면에 접합해도 광학 특성이 저하되기 어렵기 때문에, 이것을 사용함으로써 양호한 광학 특성의 PBS(14)가 얻어진다. 또한, 곡면에의 형상 추종성의 관점으로부터, 와이어 그리드 편광자의 두께는 50㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 40㎛ 이하이면 보다 바람직하다.As the PBS 14, a material having high transparency such as glass is used. For example, as the PBS 14, two orthogonal prisms may be used. As the polarization separation surface 141 of the PBS 14, for example, the wire grid polarizer described above can be used. Since the wire grid polarizer is constituted by using a resin base material, it is easy to form a curved surface. Further, since the wire grid polarizer is not likely to deteriorate in optical characteristics even when it is bonded to a curved surface, the PBS 14 having good optical characteristics can be obtained by using this. From the viewpoint of shape conformability to the curved surface, the thickness of the wire grid polarizer is preferably 50 占 퐉 or less, more preferably 40 占 퐉 or less.

PBS(14)는 확산(산란) 반사성을 갖고 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 편광 필름(13)을 생략 가능하게 되므로, 투영 장치(1)를 더 소형화하는 동시에, 부품 비용을 저감할 수 있다. 또한, PBS(14)를 사용함으로써, 편광 분리면(141)에 있어서 반사한 편광을 충분히 집광할 수 있기 때문에, PBS(14)의 반사광의 출광면(142)측에 배치되는 라이트 가이드(15)를 생략하는 것도 가능하다.It is preferable that the PBS 14 has diffuse (scattering) reflectivity. In this case, since the polarizing film 13 can be omitted, the projection apparatus 1 can be further downsized and the cost of parts can be reduced. The use of the PBS 14 allows sufficient condensation of the polarized light reflected by the polarized light separating surface 141 so that the light guide 15 disposed on the light exiting surface 142 side of the reflected light of the PBS 14, Can be omitted.

라이트 가이드(15)는, 반사형 표시 장치(16)의 입광면의 형상에 맞추어 광을 성형 가능하도록 PBS(14)의 반사광의 출광면(142)측에 배치되어 있다. 예를 들어, PBS(14)의 입광면에 있어서의 광 빔의 직경이 6㎜ 내지 8㎜ 정도의 경우, PBS(14)로서 적어도 직경 6㎜의 조명광을 수용 가능한 크기가 필요해진다. PBS(14)를 대략 한 변이 6㎜인 큐브 형상으로 하면, 반사광의 출광면(142)의 면적은 36㎟이다. 대각 0.21인치, 어스펙트비 10:7의 반사형 표시 장치(16)를 사용하는 경우, 그 입광면의 치수는, 가로 약 4.3㎜, 세로 약 3.2㎜이므로 그 면적은 약 14㎟이다. 이 경우, 광의 이용 효율은 38.8% 정도(14/36=0.388)이다. 이와 같은 경우라도, 라이트 가이드(15)를 사용함으로써 광의 이용 효율은 대폭으로 개선하고, 거의 로스 없이 반사형 표시 장치(14)에 조명 가능하게 된다. 라이트 가이드(15)는, 라이트 가이드(12)와 마찬가지로 구성 가능하므로 상세에 대해서는 생략한다.The light guide 15 is disposed on the light-exiting surface 142 side of the reflected light of the PBS 14 so that light can be formed in accordance with the shape of the light-entering surface of the reflective display device 16. For example, when the diameter of the light beam on the light incidence surface of the PBS 14 is about 6 mm to 8 mm, it is necessary to be large enough to accommodate illumination light of at least 6 mm in diameter as the PBS 14. When the PBS 14 is formed into a cube shape having a length of approximately 6 mm, the area of the light output surface 142 of the reflected light is 36 mm 2. When the reflective display device 16 having a diagonal 0.21 inches and an aspect ratio of 10: 7 is used, the size of the light incidence surface is about 4.3 mm in width and 3.2 mm in length, and therefore the area thereof is about 14 mm 2. In this case, the light utilization efficiency is about 38.8% (14/36 = 0.388). Even in such a case, by using the light guide 15, the utilization efficiency of light is greatly improved and the reflective display device 14 can be illuminated with almost no loss. Since the light guide 15 can be configured similarly to the light guide 12, the details thereof will be omitted.

반사형 표시 장치(16)는, 라이트 가이드(15)의 출광면측에 배치되어 있다. 반사형 표시 장치(16)로서, 대표적으로는, 반사형의 액정 표시 장치(LCD, LCOS)가 사용된다. 반사형 표시 장치(16)에 있어서 반사된 광은 편광 방향이 대략 수직 방향으로 변경되므로, PBS(14)의 편광 분리면(141)을 투과하여, PBS(14)의 출광면(142)과 반대인 면측에 배치된 투영 렌즈(17)에 의해 투영된다. 투영 렌즈(17)는 1매의 렌즈로 구성되어도 되고, 복수매의 렌즈를 조합하여 구성되어도 된다.The reflective display device 16 is disposed on the light-outgoing surface side of the light guide 15. [ As the reflective display device 16, a reflective liquid crystal display device (LCD, LCOS) is typically used. The light reflected by the reflection type display device 16 is transmitted through the polarized light separation surface 141 of the PBS 14 to be opposite to the light exit surface 142 of the PBS 14 And is projected by the projection lens 17 arranged on the surface side. The projection lens 17 may be composed of a single lens or a combination of a plurality of lenses.

이상과 같이 구성된 투영 장치(1)에 있어서, 광원(11)으로부터의 광은, 라이트 가이드(12)를 통하여 빔 형상으로 되고, 편광 필름(13)에 있어서 빔 형상이 보정된 후, PBS(14)에 입사한다. PBS(14)에서는, 빔의 한쪽의 편광 성분이 편광 분리면(141)에 있어서 반사되어 출광면(142)으로부터 출광하고, 집광한다. 다른 쪽의 편광 성분은 편광 분리면(141)을 투과한다. 출광면(142)으로부터 출광한 한쪽의 편광 방향의 빔은, 라이트 가이드(15)에 의해 반사형 표시 장치(16)의 형상으로 갖추어져, 반사형 표시 장치(16)에 입사한다. 반사형 표시 장치(16)에 입사된 빔은 반사형 표시 장치(16)의 표시 영상에 따라서 반사되고, 편광 분리면(14) 및 투영 렌즈(17)를 통하여 도시하지 않은 스크린 등에 투영된다.In the projection apparatus 1 configured as described above, the light from the light source 11 is formed into a beam shape through the light guide 12. After the beam shape is corrected in the polarizing film 13, the PBS 14 ). In the PBS 14, one polarized component of the beam is reflected by the polarization splitting surface 141 and exits from the light exiting surface 142 to be condensed. And the other polarization component passes through the polarization splitting surface 141. One of the beams of polarized light emerging from the light exiting surface 142 is arranged in the shape of the reflective display device 16 by the light guide 15 and enters the reflective display device 16. The beam incident on the reflection type display device 16 is reflected by the display image of the reflection type display device 16 and is projected onto a screen or the like not shown via the polarization separation surface 14 and the projection lens 17. [

이와 같은 구성의 투영 장치(1)에서는, PBS(14)의 편광 분리면(141)이 곡면을 포함하여 구성되어 있기 때문에, 편광 분리된 광을 집광할 수 있다. 이와 같은 PBS(14)를 사용한 투영 장치(1)는, 이 외에 광학 소자를 부가하는 일 없이 광의 이용 효율을 높게 유지할 수 있다. 또한, PBS(14)의 집광 특성에 의해, 예를 들어, 도 3에 도시되는 투영 장치(3)[광원(31), 라이트 가이드(32), 집광 렌즈(33), 편광 필름(34), PBS(35), 라이트 가이드(36), 반사형 표시 장치(37), 투영 렌즈(38)에 의해 구성됨]와 같이 집광 렌즈(33)를 사용하지 않아도 충분한 성능을 얻을 수 있다. 즉, PBS(14)에 의해, 렌즈, 라이트 가이드, 편광 소자 등의 광학 소자의 수를 삭감하여 소형화 가능하다. 또한, 그 결과, 조도 불균일이 없도록 광 빔의 형상을 보정하는 편광 필름(13) 등의 광학 소자를 배치해도, 충분히 소형화 가능하다. 이와 같이, 본 실시 형태에 의해, 조도 불균일이 없으며 광의 이용 효율이 높은 소형의 투영 장치(1)를 실현할 수 있다.In the projection apparatus 1 having such a configuration, since the polarization splitting surface 141 of the PBS 14 includes a curved surface, it is possible to condense the polarized light separated light. The projection apparatus 1 using the PBS 14 can maintain the utilization efficiency of light at a high level without adding additional optical elements. 3) (the light source 31, the light guide 32, the condenser lens 33, the polarizing film 34, and the polarizing film 34) shown in Fig. Sufficient performance can be obtained without using the condenser lens 33 like the PBS 35, the light guide 36, the reflective display device 37, and the projection lens 38). In other words, the number of optical elements such as a lens, a light guide, and a polarizing element can be reduced by the PBS 14 to be miniaturized. As a result, even if an optical element such as a polarizing film 13 for correcting the shape of the light beam is arranged so as to avoid unevenness in illumination, it can be sufficiently miniaturized. As described above, according to the present embodiment, it is possible to realize a compact projection apparatus 1 that has no illuminance unevenness and high light utilization efficiency.

본 실시 형태는, 다른 실시 형태에 나타내어지는 구성과 적절하게 조합하여 실시 가능하다.The present embodiment can be implemented by appropriately combining with the configuration shown in the other embodiments.

(제2 실시 형태)(Second Embodiment)

본 실시 형태에서는, 도 1에 도시되는 투영 장치의 변형예에 대해서 설명한다. 도 4는, 본 실시 형태에 관한 투영 장치의 구성 및 광로에 대해서 도시하는 모식도이다. 도 4에 도시되는 투영 장치(1a)는, 투영에 사용되는 광을 발하는 광원(11)과, 광원(11)의 광으로부터 광 빔을 성형하는 프레넬 렌즈(도광체)(21)와, 프레넬 렌즈(21)로부터의 광 빔의 형상을 보정하는 확산성을 나타내는 편광 필름(편광 소자)(13)과, 편광 필름(13)으로부터의 광 빔을 편광 분리하는 편광 분리면이 곡면을 포함하여 구성되는 PBS(편광 빔 스플리터)(14)와, PBS(14)에 있어서 분리된 편광 빔을 성형하는 라이트 가이드(15)와, 라이트 가이드(15)로부터의 편광 빔이 입사되는 반사형 표시 장치(16)와, 반사형 표시 장치(16)에서 반사되고, PBS(14)를 투과한 편광 빔을 투영하는 투영 렌즈(17)를 포함한다. 즉, 투영 장치(1)의 라이트 가이드(12)가 프레넬 렌즈(21)로 변경되어 있다. 이하에 있어서, 제1 실시 형태와의 차이점에 대해서 주로 설명하고, 반복된 설명은 생략한다. 또한, 상술한 제1 실시 형태와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용한다.In the present embodiment, a modified example of the projection apparatus shown in Fig. 1 will be described. 4 is a schematic diagram showing the configuration and optical path of the projection apparatus according to the present embodiment. 4 includes a light source 11 that emits light used for projection, a Fresnel lens (light guide) 21 that forms a light beam from the light of the light source 11, A polarizing film (polarizing element) 13 which exhibits diffusibility for correcting the shape of the light beam from the Nell lens 21; and a polarization separating surface for polarizing light beams from the polarizing film 13, A light guide 15 for shaping a polarized beam separated in the PBS 14 and a reflection type display apparatus in which a polarized beam from the light guide 15 is incident (a polarized beam splitter) And a projection lens 17 that is reflected by the reflective display device 16 and projects a polarized beam transmitted through the PBS 14. The projection lens 17 is a projection type display device. In other words, the light guide 12 of the projection apparatus 1 is changed to the Fresnel lens 21. Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly described, and repeated description will be omitted. The same reference numerals are used for the same components as those of the first embodiment described above.

프레넬 렌즈(21)는, 라이트 가이드(12)와 마찬가지로, 광원(11)으로부터의 광을 성형하여 전방(도 1의 우측 방향)으로 조사한다. 이로 인해, 프레넬 렌즈(12)는, 광원(11)의 발광면측에 배치된다. 또한, 프레넬 렌즈(21)는, LED로부터의 광이 충분히 입사하도록 광원에 근접하여 배치된다. 프레넬 렌즈(21)에 의해, 광원(11)으로부터 발생하는 확산광은 대략 평행광에 갖추어져 편광 필름(13)에 입사하게 된다. 프레넬 렌즈(21)는 라이트 가이드(12)나 통상의 렌즈 등과 비교하여 소형화할 수 있으므로, 본 실시 형태에 나타내는 프레넬 렌즈(21)를 사용하는 투영 장치(1a)는, 라이트 가이드(12)를 사용하는 투영 장치(1)와 비교하여 더욱 소형화가 가능하다.Like the light guide 12, the Fresnel lens 21 forms light from the light source 11 and irradiates the light in a forward direction (right direction in FIG. 1). For this reason, the Fresnel lens 12 is disposed on the light-emitting surface side of the light source 11. Further, the Fresnel lens 21 is arranged close to the light source so that light from the LED is sufficiently incident. The diffused light generated from the light source 11 by the Fresnel lens 21 is incident on the polarizing film 13 in substantially parallel light. The Fresnel lens 21 can be downsized as compared with the light guide 12 and the ordinary lens and the like. Therefore, the projection apparatus 1a using the Fresnel lens 21 according to the present embodiment is provided with the light guide 12, It is possible to further reduce the size as compared with the projection apparatus 1 using the projection optical system.

투영 장치(1a)에 있어서, 광원(11)으로부터의 광은, 프레넬 렌즈(21)를 통하여 대략 평행광으로 되고, 편광 필름(13)에 있어서 빔 형상이 보정된 후, PBS(14)에 입사한다. PBS(14)에서는, 빔의 한쪽의 편광 성분이 편광 분리면(141)에 있어서 반사되어 출광면(142)으로부터 출광하고, 집광한다. 다른 쪽의 편광 성분은 편광 분리면(141)을 투과한다. 출광면(142)으로부터 출광한 한쪽의 편광 방향의 빔은, 라이트 가이드(15)에 의해 반사형 표시 장치(16)의 형상으로 갖추어져, 반사형 표시 장치(16)에 입사한다. 반사형 표시 장치(16)에 입사된 빔은 반사형 표시 장치(16)의 표시 영상에 따라서 반사되고, 라이트 가이드(15), 편광 분리면(14) 및 투영 렌즈(17)를 통하여 도시하지 않은 스크린 등에 투영된다.The light from the light source 11 becomes substantially parallel light through the Fresnel lens 21 and the beam shape is corrected in the polarizing film 13, I will join. In the PBS 14, one polarized component of the beam is reflected by the polarization splitting surface 141 and exits from the light exiting surface 142 to be condensed. And the other polarization component passes through the polarization splitting surface 141. One of the beams of polarized light emerging from the light exiting surface 142 is arranged in the shape of the reflective display device 16 by the light guide 15 and enters the reflective display device 16. The beam incident on the reflective display device 16 is reflected by the display image of the reflective display device 16 and passes through the light guide 15, the polarization separation surface 14 and the projection lens 17 Screen or the like.

본 실시 형태는, 다른 실시 형태에 나타내어지는 구성과 적절하게 조합하여 실시 가능하다.The present embodiment can be implemented by appropriately combining with the configuration shown in the other embodiments.

(제3 실시 형태)(Third Embodiment)

본 실시 형태에서는, 도 1에 도시되는 투영 장치의 다른 변형예에 대해서 설명한다. 도 5는, 본 실시 형태에 관한 투영 장치의 구성 및 광로에 대해서 도시하는 모식도이다. 도 5에 도시되는 투영 장치(1b)는, 투영에 사용되는 광을 발하는 광원(11)과, 광원(11)으로부터의 광을 유도하여 광 빔을 성형하는 라이트 가이드(도광체)(12)와, 라이트 가이드(12)로부터의 광 빔의 형상을 보정하는 확산성(산란성)을 도시하는 PBS(편광 소자)(22)와, PBS(22)로부터의 광 빔을 집광하는 집광 렌즈(23)와, 집광 렌즈(23)로부터의 광 빔을 편광 분리하는 편광 분리면이 곡면을 포함하여 구성되는 PBS(편광 빔 스플리터)(14)와, PBS(14)에 있어서 분리된 편광 빔을 성형하는 라이트 가이드(15)와, 라이트 가이드(15)로부터의 편광 빔이 입사되는 반사형 표시 장치(16)와, 반사형 표시 장치(16)에서 반사되고, PBS(14)를 투과한 편광 빔을 투영하는 투영 렌즈(17)를 포함한다. 즉, 투영 장치(1)의 편광 필름(13)이 PBS(22)로 변경되고, PBS(22)와 PBS(14) 사이에 집광 렌즈(23)가 추가되어 있다. 이하에 있어서, 제1 실시 형태와의 차이점에 대해서 주로 설명하고, 반복된 설명은 생략한다. 또한, 상술한 제1 실시 형태와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용한다.In this embodiment, another modification of the projection apparatus shown in Fig. 1 will be described. 5 is a schematic diagram showing the configuration and optical path of the projection apparatus according to the present embodiment. 5 includes a light source 11 for emitting light used for projection, a light guide (light guide) 12 for guiding light from the light source 11 to form a light beam, A PBS (polarizing element) 22 showing diffusibility (scattering) for correcting the shape of the light beam from the light guide 12, a condenser lens 23 for condensing the light beam from the PBS 22, A PBS (polarized beam splitter) 14 having a polarized light separation surface for polarizing and separating the light beam from the condenser lens 23 and including a curved surface, a light guide (not shown) for shaping the polarized beam separated in the PBS 14, A reflection type display device 16 in which a polarized beam from the light guide 15 is incident and a projection type optical system 15 which is reflected by the reflection type display device 16 and projects a polarized beam transmitted through the PBS 14, And a lens 17. That is, the polarizing film 13 of the projection apparatus 1 is changed to the PBS 22, and a condenser lens 23 is added between the PBS 22 and the PBS 14. [ Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly described, and repeated description will be omitted. The same reference numerals are used for the same components as those of the first embodiment described above.

PBS(22)는, 라이트 가이드(12)로부터 출광된 광의 편광도를 소정 정도로 일치시키는 동시에, 광의 형상을 보정하기 위해, 입광면이 라이트 가이드(12)의 출광면과 마주 보도록 배치된다. 또한, 광의 형상을 보정하기 위해, PBS(22)는 확산성을 갖고 있다. PBS(22)의 편광 분리면(221)은, 편광 분리된 광이 집광되도록 곡면을 포함하여 구성되는 것이 바람직하지만, 편광 분리면(221)은 곡면을 포함하지 않아도 된다. PBS(22)로서, 예를 들어, PBS(14)와 마찬가지의 구성의 것을 사용할 수 있다. 또한, PBS(22)의 편광 분리면(221)을 반사하지 않고 투과하는 광은, PBS(221)의 투과광의 출광면측에 있어서 흡수시키는 것이 바람직하다. 이에 의해 광로 내에서의 불필요한 광을 저감하여, 투영 장치(1b)의 콘트라스트를 개선할 수 있다.The PBS 22 is disposed such that the light incidence surface faces the light exiting surface of the light guide 12 in order to match the degree of polarization of the light emitted from the light guide 12 to a predetermined degree and correct the shape of the light. Further, in order to correct the shape of the light, the PBS 22 has diffusibility. The polarized light separating surface 221 of the PBS 22 preferably includes a curved surface so that the polarized light is collected, but the polarized light separating surface 221 may not include a curved surface. As the PBS 22, for example, a structure similar to that of the PBS 14 can be used. It is preferable that the light that is transmitted without reflecting the polarization splitting surface 221 of the PBS 22 is absorbed on the light emission surface side of the transmitted light of the PBS 221. By this, unnecessary light in the optical path can be reduced, and the contrast of the projection apparatus 1b can be improved.

집광 렌즈(23)는, PBS(22)로부터의 광 빔을 집광하기 위해, 입광면이 PBS(22)의 반사광의 출광면과 마주 보도록 배치된다. 집광 렌즈(23)는, 예를 들어, 반구 형상의 볼록 렌즈이다. 또한, PBS(22)가 집광 가능하게 구성되는 경우, 집광 렌즈(23)는 생략하는 것이 가능하다.The condensing lens 23 is disposed such that the light incidence surface faces the light exiting surface of the reflected light of the PBS 22 in order to condense the light beam from the PBS 22. [ The condenser lens 23 is, for example, a hemispherical convex lens. Further, when the PBS 22 is configured to be capable of focusing, the focusing lens 23 can be omitted.

투영 장치(1b)에 있어서, 광원(11)으로부터의 광은, 라이트 가이드(12)를 통하여 빔 형상으로 되어, PBS(22)에 입사한다. PBS(22)에서는, 빔의 한쪽의 편광 성분이 편광 분리면(221)에 있어서 반사되어 출광한다. 다른 쪽의 편광 성분은 편광 분리면(221)을 투과한다. PBS(22)에 있어서 반사된 광은, 집광 렌즈(23)에서 집광된 후, PBS(14)에 입사한다. PBS(14)에서는, 빔의 한쪽의 편광 성분이 편광 분리면(141)에 있어서 반사되어 출광면(142)으로부터 출광하고, 집광한다. 다른 쪽의 편광 성분은 편광 분리면(141)을 투과한다. 출광면(142)으로부터 출광한 한쪽의 편광 방향의 빔은, 라이트 가이드(15)에 의해 반사형 표시 장치(16)의 형상으로 갖추어져, 반사형 표시 장치(16)에 입사한다. 반사형 표시 장치(16)에 입사된 빔은 반사형 표시 장치(16)의 표시 영상에 따라서 반사되고, 라이트 가이드(15), 편광 분리면(14) 및 투영 렌즈(17)를 통하여 도시하지 않은 스크린 등에 투영된다.In the projection apparatus 1b, the light from the light source 11 is made into a beam shape through the light guide 12, and enters the PBS 22. In the PBS 22, one polarized component of the beam is reflected on the polarization splitting surface 221 and is output. And the other polarization component passes through the polarization separation surface 221. The light reflected by the PBS 22 is condensed by the condenser lens 23, and is then incident on the PBS 14. In the PBS 14, one polarized component of the beam is reflected by the polarization splitting surface 141 and exits from the light exiting surface 142 to be condensed. And the other polarization component passes through the polarization splitting surface 141. One of the beams of polarized light emerging from the light exiting surface 142 is arranged in the shape of the reflective display device 16 by the light guide 15 and enters the reflective display device 16. The beam incident on the reflective display device 16 is reflected by the display image of the reflective display device 16 and passes through the light guide 15, the polarization separation surface 14 and the projection lens 17 Screen or the like.

본 실시 형태는, 다른 실시 형태에 나타내어지는 구성과 적절하게 조합하여 실시 가능하다.The present embodiment can be implemented by appropriately combining with the configuration shown in the other embodiments.

(제4 실시 형태)(Fourth Embodiment)

본 실시 형태에서는, 도 1에 도시되는 투영 장치의 다른 변형예에 대해서 설명한다. 도 6은, 본 실시 형태에 관한 투영 장치의 구성 및 광로에 대해서 도시하는 모식도이다. 도 6에 도시되는 투영 장치(1c)는, 투영에 사용되는 광을 발하는 광원(11)과, 광원(11)으로부터의 광을 유도하여 광 빔을 성형하는 라이트 가이드(도광체)(12)와, 라이트 가이드(12)로부터의 광 빔의 형상을 보정하는 확산성(산란성) 및 집광성을 나타내는 PBS(편광 소자)(24)와, PBS(24)로부터의 광 빔을 편광 분리하는 편광 분리면이 곡면을 포함하여 구성되는 PBS(편광 빔 스플리터)(14)와, PBS(14)에 있어서 분리된 편광 빔을 성형하는 라이트 가이드(15)와, 라이트 가이드(15)로부터의 편광 빔을 보정하는 보정 렌즈(25)와, 보정 렌즈(25)로부터의 광이 입사되는 반사형 표시 장치(16)와, 반사형 표시 장치(16)에서 반사되고, PBS(14)를 투과한 편광 빔을 투영하는 투영 렌즈(17)를 포함한다. 즉, 투영 장치(1)의 편광 필름(13)이 PBS(24)로 변경되고, 라이트 가이드(15)와 반사형 표시 장치(16) 사이에 보정 렌즈(25)가 추가되어 있다. 이하에 있어서, 제1 실시 형태와의 차이점에 대해서 주로 설명하고, 반복된 설명은 생략한다. 또한, 상술한 제1 실시 형태와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용한다.In this embodiment, another modification of the projection apparatus shown in Fig. 1 will be described. Fig. 6 is a schematic diagram showing the configuration and optical path of the projection apparatus according to the present embodiment. The projection apparatus 1c shown in Fig. 6 includes a light source 11 for emitting light used for projection, a light guide (light guide) 12 for guiding light from the light source 11 to form a light beam, A PBS (polarizing element) 24 for diffusing (scattering) and condensing properties for correcting the shape of the light beam from the light guide 12, a polarizing beam splitter 24 for splitting the light beam from the PBS 24, A polarizing beam splitter 14 composed of this curved surface, a light guide 15 for shaping the polarized beam separated in the PBS 14, and a polarizing beam splitter 15 for correcting the polarized beam from the light guide 15 A reflection type display device 16 on which the light from the correction lens 25 is incident and a polarized beam reflected on the reflection type display device 16 and projected through the PBS 14 are projected And a projection lens 17. That is, the polarizing film 13 of the projection apparatus 1 is changed to the PBS 24, and the correction lens 25 is added between the light guide 15 and the reflective display device 16. Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly described, and repeated description will be omitted. The same reference numerals are used for the same components as those of the first embodiment described above.

PBS(24)는, 라이트 가이드(12)로부터 출광된 광의 편광도를 소정 정도로 일치시키고, 광의 형상을 보정하고, 광을 집광하기 위해, 입광면이 라이트 가이드(12)의 출광면과 마주 보도록 배치된다. 광의 형상을 보정하기 위해, PBS(24)는 확산성을 갖고 있다. 또한, 편광 분리된 광을 집광하기 위해, PBS(24)의 편광 분리면(241)은 곡면을 포함하여 구성되어 있다. 이와 같이, PBS(24)가 집광 기능을 가짐으로써, 집광 렌즈를 생략할 수 있다. PBS(24)는, PBS(14)와 근접하여 배치하는 것이 바람직하다. 또한, PBS(24)는, PBS(14)와 접착해도 된다. PBS(24)로서, PBS(14)와 마찬가지의 구성의 것을 사용할 수 있다. 또한, PBS(24)의 편광 분리면(241)을 반사하지 않고 투과하는 편광은, PBS(241)의 투과광의 출광면측에 있어서 흡수시키는 것이 바람직하다. 이에 의해 광로 내에서의 불필요한 광을 저감하여, 투영 장치(1c)의 콘트라스트를 개선할 수 있다.The PBS 24 is disposed so that the light incidence surface faces the light exiting surface of the light guide 12 in order to adjust the degree of polarization of the light emitted from the light guide 12 to a predetermined degree and to correct the shape of the light and concentrate the light . In order to correct the shape of the light, the PBS 24 has diffusibility. In order to condense the polarized light, the polarization separation surface 241 of the PBS 24 includes a curved surface. As described above, the PBS 24 has a condensing function, so that the condenser lens can be omitted. It is preferable that the PBS 24 is arranged close to the PBS 14. The PBS 24 may be bonded to the PBS 14. As the PBS 24, a structure similar to that of the PBS 14 can be used. It is preferable that the polarized light that is transmitted without reflecting the polarized light separation surface 241 of the PBS 24 is absorbed on the light output surface side of the transmitted light of the PBS 241. Thus, unnecessary light in the optical path can be reduced, and the contrast of the projection apparatus 1c can be improved.

보정 렌즈(25)는, 라이트 가이드(15)로부터의 광 빔을 보정하여 반사형 표시 장치(16)에 입사시키기 위해, 입광면이 PBS(22)의 반사광의 출광면과 마주 보도록, 또한, 출광면이 반사형 표시 장치(16)의 입광면과 마주 보도록 배치된다.The correction lens 25 is provided so as to face the light exit surface of the reflected light of the PBS 22 so as to correct the light beam from the light guide 15 and to enter the reflection type display device 16, And the light surface is disposed so as to face the light incidence surface of the reflective display device 16.

투영 장치(1c)에 있어서, 광원(11)으로부터의 광은, 라이트 가이드(12)를 통하여 빔 형상으로 되어, PBS(24)에 입사한다. PBS(24)에서는, 빔의 한쪽의 편광 성분이 편광 분리면(241)에 있어서 반사되어 출광하고, 집광한다. 다른 쪽의 편광 성분은 편광 분리면(241)을 투과한다. PBS(24)에 있어서 반사된 광은 PBS(14)에 입사한다. PBS(14)에서는, 빔의 한쪽의 편광 성분이 편광 분리면(141)에 있어서 반사되어 출광면(142)으로부터 출광하고, 집광한다. 다른 쪽의 편광 성분은 편광 분리면(141)을 투과한다. 출광면(142)으로부터 출광한 한쪽의 편광 방향의 빔은, 라이트 가이드(15) 및 보정 렌즈(25)에 의해 반사형 표시 장치(16)의 형상으로 갖추어져, 반사형 표시 장치(16)에 입사한다. 반사형 표시 장치(16)에 입사된 빔은 반사형 표시 장치(16)의 표시 영상에 따라서 반사되고, 보정 렌즈(25), 라이트 가이드(15), 편광 분리면(14) 및 투영 렌즈(17)를 통하여 도시하지 않은 스크린 등에 투영된다.In the projection apparatus 1c, the light from the light source 11 is made into a beam shape through the light guide 12, and is incident on the PBS 24. In the PBS 24, one polarized light component of the beam is reflected on the polarization splitting surface 241 and is output and condensed. And the other polarization component passes through the polarization splitting surface 241. The light reflected by the PBS 24 enters the PBS 14. In the PBS 14, one polarized component of the beam is reflected by the polarization splitting surface 141 and exits from the light exiting surface 142 to be condensed. And the other polarization component passes through the polarization splitting surface 141. The beam of one polarization direction emitted from the light exiting surface 142 is aligned in the shape of the reflective display device 16 by the light guide 15 and the correction lens 25 and is incident on the reflective display device 16 do. The beam incident on the reflection type display device 16 is reflected by the display image of the reflection type display device 16 and is reflected by the correction lens 25, the light guide 15, the polarization separation surface 14, and the projection lens 17 To a screen (not shown) or the like.

또한, 이와 같은 구성의 투영 장치(1c)는, 라이트 가이드(12), PBS(24), PBS(14), 라이트 가이드(15), 보정 렌즈(25) 등의 일체화가 가능해지기 때문에, 각 부재간에 있어서의 광의 계면 반사나 확산 로스를 저감하여, 광의 이용 효율을 더 개선할 수 있다.Since the projection device 1c having such a configuration can integrate the light guide 12, the PBS 24, the PBS 14, the light guide 15, the correction lens 25, and the like, It is possible to reduce the interface reflection of the light and the diffusion loss between the light and the light, and to further improve the utilization efficiency of light.

본 실시 형태는, 다른 실시 형태에 나타내어지는 구성과 적절하게 조합하여 실시 가능하다.The present embodiment can be implemented by appropriately combining with the configuration shown in the other embodiments.

다음에, 고안의 효과를 확인하기 위해 행한 시뮬레이션 결과에 대해서 설명한다.Next, a simulation result for confirming the effect of the design will be described.

도 7a 및 도 7b는, 투영 장치에 있어서 반사형 표시 장치에 방사되는 광의 방사 조도 분포를 확인하기 위한 시뮬레이션 모델 및 시뮬레이션 결과에 대해서 나타내는 도면이다. 도 7a는, 광원(501), 라이트 가이드(502), PBS(503), PBS(504), 라이트 가이드(505)로 구성되는 시뮬레이션 모델[도 6의 투영 장치(1c)의 광학계의 일부에 상당]을 나타내고 있고, 도 7b는, 라이트 가이드(505)의 출광면(506)에 있어서의 방사 조도 분포를 나타내고 있다. 도 7a에 있어서, PBS(503)의 편광 분리면은 곡률 반경이 20㎜의 곡면이며, 확산(산란) 반사성을 갖고 있다. 또한, PBS(504)의 편광 분리면은 곡률 반경이 22㎜의 곡면으로 되어 있다. 도 7b로부터, 실시 형태에 관한 투영 장치에 의해 균질성이 높은 방사 조도 분포를 실현할 수 있는 것을 알 수 있다.Figs. 7A and 7B are diagrams showing simulation models and simulation results for confirming the distribution of the radiation intensity of light emitted to the reflective display device in the projection apparatus. Fig. 7A is a view showing a simulation model (which corresponds to a part of the optical system of the projection apparatus 1c in Fig. 6) composed of the light source 501, the light guide 502, the PBS 503, the PBS 504 and the light guide 505 FIG. 7B shows the distribution of radiation intensity on the light-outgoing surface 506 of the light guide 505. FIG. In Fig. 7A, the polarized light separation surface of the PBS 503 is a curved surface with a curvature radius of 20 mm, and has diffusion (scattering) reflectivity. The polarized light separation surface of the PBS 504 has a curved surface with a radius of curvature of 22 mm. From FIG. 7B, it can be seen that a radiation intensity distribution with high homogeneity can be realized by the projection apparatus according to the embodiment.

도 8a 내지 도 8c는, 확산성(산란성)을 갖는 편광 필름[실시 형태에 있어서의 편광 필름(13)에 상당]의 효과를 확인하기 위한 시뮬레이션 모델 및 시뮬레이션 결과에 대해서 나타내는 도면이다. 도 8a는, 광원(511), 라이트 가이드(512), 집광 렌즈(513), 편광 필름(514), 스크린(515)으로 구성되는 시뮬레이션 모델을 도시하고 있고, 도 8b는 편광 필름(514)이 확산성을 갖는 경우의 스크린(515)에 있어서의 방사 조도 분포를 나타내고 있고, 도 8c는 편광 필름(514)이 확산성을 갖지 않는 경우의 스크린(515)에 있어서의 방사 조도 분포를 나타내고 있다. 도 8b 및 도 8c로부터, 편광 필름(514)에 확산성을 부여한 경우, 방사 조도 불균일을 대폭으로 저감할 수 있는 것을 알 수 있다.8A to 8C are diagrams showing a simulation model and a simulation result for confirming the effect of the polarizing film (corresponding to the polarizing film 13 in the embodiment) having diffusibility (scattering). 8A shows a simulation model composed of a light source 511, a light guide 512, a condenser lens 513, a polarizing film 514 and a screen 515. Fig. 8B shows a simulation model composed of a polarizing film 514 FIG. 8C shows the distribution of the irradiance distribution on the screen 515 when the polarizing film 514 has no diffusibility. FIG. 8B and 8C, it can be seen that when the polarizing film 514 is provided with diffusibility, the unevenness of the radiation illuminance can be largely reduced.

이상과 같이, 본 고안에 따르면, PBS의 편광 분리면이 곡면을 포함하여 구성되어 있기 때문에, 편광 분리된 광을 집광할 수 있다. 이와 같은 PBS를 사용한 투영 장치는, 이 외에 광학 소자를 부가하지 않고 광의 이용 효율을 높게 유지할 수 있다. 또한, PBS의 집광 특성에 의해, 집광 렌즈를 사용하지 않아도 충분한 성능을 얻을 수 있다. 즉, PBS에 의해, 렌즈, 라이트 가이드, 편광 소자 등의 광학 소자의 수를 삭감하여, 투영 장치의 소형화가 가능하다. 또한, 그 결과, 조도 불균일이 없도록 광 빔의 형상을 보정하는 편광 소자를 배치해도 충분히 소형화 가능하다. 이와 같이, 본 고안에 의해, 광의 이용 효율이 높은 소형의 투영 장치를 실현 가능한 PBS를 제공할 수 있다. 또한, 조도 불균일이 없으며 광의 이용 효율이 높은 소형의 투영 장치를 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, since the polarized light separation surface of the PBS includes a curved surface, the polarized light separated light can be condensed. Such a projection apparatus using PBS can maintain the utilization efficiency of light at a high level without adding any other optical element. In addition, sufficient performance can be obtained without using a condenser lens due to the light converging property of the PBS. That is, the number of optical elements such as a lens, a light guide, and a polarizing element can be reduced by the PBS, and the projection apparatus can be downsized. As a result, even if a polarizing element for correcting the shape of the light beam is disposed so as to avoid unevenness in illumination, it can be sufficiently miniaturized. As described above, according to the present invention, it is possible to provide a PBS capable of realizing a compact projection apparatus having high utilization efficiency of light. Further, it is possible to provide a compact projection apparatus which has no illuminance unevenness and high light utilization efficiency.

또한, 본 고안은 상기 실시 형태의 기재에 한정되지 않고, 그 효과가 발휘되는 형태로 적절하게 변경하여 실시할 수 있다. 예를 들어, 반사형 표시 장치로서는 액정 표시 장치 이 외에 DMD, DLP 등을 적용할 수도 있다.Note that the present invention is not limited to the description of the above embodiment, but can be appropriately changed in a form in which the effect is exhibited. For example, DMD, DLP, or the like may be applied to the reflective display device in addition to the liquid crystal display device.

또한, 첨부 도면에 도시되어 있는 구성의 크기나 형상 등에 대해서는, 고안의 효과를 발휘하는 범위 내에서 적절하게 변경하는 것이 가능하다. 기타, 본 고안은, 본 고안의 범위를 일탈하지 않고 적절하게 변경하여 실시할 수 있다.It is also possible to appropriately change the size, shape, and the like of the structure shown in the accompanying drawings within the scope of exhibiting the design effect. Other modifications may be made without departing from the scope of the present invention.

본 고안의 편광 빔 스플리터 및 투영 장치는, 휴대형의 컴퓨터나 휴대 전화기 등의 소형의 휴대 기기에 적절하게 사용된다.The polarizing beam splitter and the projection apparatus of the present invention are suitably used for a small portable apparatus such as a portable computer or a portable telephone.

1, 1a, 1b, 1c, 3 : 투영 장치
11, 31 : 광원
12, 15, 32, 36 : 라이트 가이드
13 : 편광 필름
14, 14a, 14b, 22, 24, 35 : PBS
16, 37 : 반사형 표시 장치
17, 38 : 투영 렌즈
21 : 프레넬 렌즈
23, 33 : 집광 렌즈
25 : 보정 렌즈
1, 1a, 1b, 1c, 3: projection device
11, 31: Light source
12, 15, 32, 36: Light guide
13: polarizing film
14, 14a, 14b, 22, 24, 35: PBS
16, 37: reflective display device
17, 38: projection lens
21: Fresnel lens
23, 33: condensing lens
25: Correction lens

Claims (8)

반사광의 확산 각도가 5 내지 30도인 확산 반사성 및 투과광의 확산 각도가 0 내지 5도인 정투과성을 구비한 1매의 편광 소자의 양면에, 직각 프리즘 또는 수지 필름을 접착하여 일체화되어 이루어지고,
상기 편광 소자는, 금속 와이어 그리드가 형성된 수지 기재 표면에 미세한 요철을 부여한 와이어 그리드 편광자에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 와이어 그리드 편광자.
A prism or a resin film is bonded to both surfaces of a polarizing element having diffuse reflectivity and diffuse angle of reflection light of 5 to 30 degrees and diffusion angle of transmitted light of 0 to 5 degrees and having positive transmissivity,
Wherein the polarizing element is formed by a wire grid polarizer in which fine irregularities are provided on a surface of a resin substrate on which a metal wire grid is formed.
소정 방향의 편광 성분을 투과하고, 상기 소정 방향으로 대략 직교하는 방향의 편광 성분을 반사하는 편광 분리면을 구비한 편광 빔 스플리터이며,
상기 편광 분리면에 있어서 반사된 광이 집광되도록, 상기 편광 분리면이 곡면을 포함하는 제1항에 기재된 와이어 그리드 편광자에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는, 편광 빔 스플리터.
And a polarized light separating surface that transmits a polarized component in a predetermined direction and reflects a polarized component in a direction substantially orthogonal to the predetermined direction,
Characterized in that the polarized light separating surface is constituted by the wire grid polarizer according to claim 1, wherein the polarized light separating surface includes a curved surface so that light reflected on the polarized light separating surface is condensed.
제2항에 있어서, 상기 와이어 그리드 편광자의 두께가 50㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 편광 빔 스플리터.The polarizing beam splitter according to claim 2, wherein the thickness of the wire grid polarizer is 50 탆 or less. 광원과,
상기 광원으로부터의 광을 유도하여 광 빔을 성형하는 도광체와,
상기 도광체로부터의 광 빔의 형상을 보정하는 편광 소자와,
상기 편광 소자로부터의 광 빔을 편광 분리하는 제2항에 기재된 편광 빔 스플리터와,
상기 편광 빔 스플리터에 있어서 반사되고, 집광된 편광 빔이 입사되는 반사형 표시 장치를 구비한 것을 특징으로 하는, 투영 장치.
A light source,
A light guide for guiding light from the light source to form a light beam,
A polarizing element for correcting the shape of the light beam from the light guide,
A polarizing beam splitter according to claim 2 for polarization-splitting a light beam from the polarizing element;
And a reflection type display device which is reflected by the polarization beam splitter and into which the condensed polarized beam is incident.
제4항에 있어서, 상기 편광 빔 스플리터와 상기 반사형 표시 장치 사이에, 상기 반사형 표시 장치의 입광면에 대략 상사하는 형상의 광 빔을 성형하는 라이트 가이드를 구비한 것을 특징으로 하는, 투영 장치.5. The projection display apparatus according to claim 4, further comprising a light guide for forming a light beam between the polarizing beam splitter and the reflective display device, the light guide having a shape substantially approximate to the light entrance surface of the reflective display device . 제5항에 있어서, 상기 라이트 가이드와 상기 반사형 표시 장치 사이에, 상기 광 빔의 형상을 보정하는 렌즈를 구비한 것을 특징으로 하는, 투영 장치.The projection apparatus according to claim 5, further comprising a lens between the light guide and the reflective display device for correcting the shape of the light beam. 삭제delete 삭제delete
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