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JP2000206464A - Illumination device and projection display device using the same - Google Patents

Illumination device and projection display device using the same

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Publication number
JP2000206464A
JP2000206464A JP11009169A JP916999A JP2000206464A JP 2000206464 A JP2000206464 A JP 2000206464A JP 11009169 A JP11009169 A JP 11009169A JP 916999 A JP916999 A JP 916999A JP 2000206464 A JP2000206464 A JP 2000206464A
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JP
Japan
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light
light beam
polarization
light source
polarization conversion
Prior art date
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Application number
JP11009169A
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Japanese (ja)
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Jiyouji Karasawa
穣児 唐澤
Yoshitaka Ito
嘉高 伊藤
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的小型の光学系により、被照射面への入
射光線の平行性を維持しながら、明るく照度比の高い照
明光を得られる照明装置を提供する。 【解決手段】 ランプ1からの光束は楕円リフレクタ2
によってグラスロッド3の入射面に集光され、グラスロ
ッド3の内面反射によってインテグレーションされる。
グラスロッド3の出射面上の照明情報は、集光レンズ5
によって液晶パネル8上に結像されるが、その途中に形
成される3次光源像の位置にPBS偏光変換アレイが配
置され照明光の偏光軸が揃えられる。
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illuminating device capable of obtaining bright illumination light with a high illuminance ratio while maintaining parallelism of light rays incident on a surface to be illuminated by a relatively small optical system. A luminous flux from a lamp (1) is an elliptical reflector (2).
The light is condensed on the incident surface of the glass rod 3 and is integrated by internal reflection of the glass rod 3.
The illumination information on the exit surface of the glass rod 3
An image is formed on the liquid crystal panel 8 by this. A PBS polarization conversion array is arranged at the position of the tertiary light source image formed on the way, and the polarization axes of the illumination light are aligned.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、照明装置およびそ
れを用いた投写型表示装置に関し、特に液晶を利用した
電気光学装置の画像を拡大投写する投写型表示装置に好
適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lighting device and a projection display device using the same, and more particularly, to a projection display device for enlarging and projecting an image of an electro-optical device using a liquid crystal.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、液晶を利用したこの種の投写型表
示装置(液晶プロジェクタ)は、投写画像の明るさとそ
の均一性を示す照度比の改善に注目が集まっている。こ
れらを同時に実現する技術としては、フライアイレンズ
の組み合わせにより光束を分割し液晶パネル上で重畳さ
せるとともに、その光路上で偏光分離および偏光変換を
する、いわゆるインテグレータ偏光変換光学系が主流に
なってきている。この光学系は明るさと照度比の2つの
特性を両立させる一つの解ではあるが、液晶パネルへの
入射光線の発散角が広がるため、一方では、それを低減
させるための照明系も望まれている。
2. Description of the Related Art Recently, attention has been focused on this type of projection type display device (liquid crystal projector) using a liquid crystal, in which the brightness of a projected image and the illuminance ratio indicating its uniformity are improved. As a technology for simultaneously realizing these, a so-called integrator polarization conversion optical system that splits a light beam by a combination of a fly-eye lens and superimposes it on a liquid crystal panel and performs polarization separation and polarization conversion on the optical path has become mainstream. ing. Although this optical system is one solution that balances the two characteristics of brightness and illuminance ratio, the divergence angle of the incident light beam on the liquid crystal panel is widened, and on the other hand, an illumination system for reducing it is also desired. I have.

【0003】液晶パネルへの入射光線の発散角を低減し
つつ照度比を改善する技術としては、特開平9−160
034号公報のようなロッドレンズを用いた照明系が提
案されている。これらは、ロッドレンズ出射端面で複数
の光源像を重畳し、その出射端面の照明情報を液晶パネ
ル上に結像する光学系であるため、比較的小型の液晶パ
ネルに対しても入射光線の発散角を低減することができ
る。
As a technique for improving the illuminance ratio while reducing the divergence angle of a light ray incident on a liquid crystal panel, Japanese Unexamined Patent Publication No.
An illumination system using a rod lens as disclosed in Japanese Patent No. 034 has been proposed. These are optical systems that superimpose a plurality of light source images on the exit end face of the rod lens and form illumination information on the exit end face on the liquid crystal panel. The angle can be reduced.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前述したロッドレンズ
を用いた照明系は、比較的小型の液晶パネルをターゲッ
トにして入射光線の発散角を低減することを目的とした
光学系であるが、偏光変換光学系を併用しながら本来の
特徴を維持する照明系は実現されていない。従って、後
述するような例えばマイクロレンズを利用した単板型の
投写型表示装置のように入射光線の平行性が重要視され
る光学系では明るさと照度比とがトレードオフの関係に
あった。
The illumination system using the rod lens described above is an optical system aimed at reducing the divergence angle of an incident light beam by targeting a relatively small liquid crystal panel. An illumination system that maintains the original characteristics while using a conversion optical system has not been realized. Therefore, in an optical system in which parallelism of incident light is regarded as important, such as a single-panel projection display device using a microlens as described later, there is a trade-off between brightness and illuminance ratio.

【0005】本発明は上記課題を解決するものであり、
その目的とするところは、比較的小型の光学系により、
被照射面への入射光線の平行性を維持しながら、明るく
照度比の高い照明光を得られる照明装置を実現すること
にある。また、その照明装置を用いることによって、明
るく照度比の高い画像投写の可能な投写型表示装置を実
現することにある。
[0005] The present invention is to solve the above problems,
The purpose is to use a relatively small optical system,
It is an object of the present invention to realize a lighting device capable of obtaining bright and high-illumination-ratio illumination light while maintaining the parallelism of light rays incident on a surface to be irradiated. Another object of the present invention is to realize a projection display device capable of projecting a bright image with a high illuminance ratio by using the illumination device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の照明装置は、光源手段と、該光源手段から
の光を集光する第1の集光手段と、前記集光された光を
入射面より入射し内面反射させて出射面に出射するグラ
スロッドと、該グラスロッドから出射される光束を被照
射面に対して集光する第2の集光手段と、前記グラスロ
ッドと前記被照射面との間に配置され、前記グラスロッ
ドから出射される光束を偏光軸が互いに略直交する2つ
の直線偏光光束に分離し一方の光束を他方の光束の直線
偏光軸に変換する偏光変換手段とを有することを特徴と
する。
In order to solve the above-mentioned problems, an illuminating device according to the present invention comprises a light source means, a first light condensing means for condensing light from the light source means, A glass rod for entering the reflected light from the incident surface, internally reflecting the light, and emitting the light to the emission surface; second focusing means for focusing the light flux emitted from the glass rod on the surface to be irradiated; And a light beam emitted from the glass rod are separated into two linearly polarized light beams having polarization axes substantially orthogonal to each other, and one light beam is converted into a linearly polarized light axis of the other light beam. Polarization conversion means.

【0007】また、光源手段と、該光源手段からの光を
集光させ1次光源像を形成する第1の集光手段と、前記
1次光源像からの光束を内面反射によって複数の光束に
分割して射出し複数の2次光源像を形成する光束分割手
段と、該光束分割手段の出射面の照明情報を被照射面に
結像する第2の集光手段と、前記光束分割手段と前記被
照射面との間に配置され、前記光束分割手段から出射さ
れる光束を偏光軸が互いに略直交する2つの直線偏光光
束に分離し一方の光束を他方の光束の直線偏光軸に変換
する偏光変換手段とを有することを特徴とする。
[0007] Further, a light source means, a first condensing means for condensing light from the light source means to form a primary light source image, and a light flux from the primary light source image into a plurality of light fluxes by internal reflection. A light beam splitting means for splitting and emitting a plurality of secondary light source images to form a plurality of secondary light source images; a second light condensing means for forming illumination information on an emission surface of the light beam splitting means on a surface to be irradiated; The light beam emitted from the light beam splitting unit is separated between the light beam splitting unit and two linearly polarized light beams whose polarization axes are substantially orthogonal to each other, and one light beam is converted to the linear polarization axis of the other light beam. Polarization conversion means.

【0008】上記2つの発明の構成によれば、光源手段
からの光束をグラスロッドあるいは光束分割手段によっ
て拡散させないように重畳(インテグレーション)して
射出し、偏光変換手段によって偏光軸を合わせた状態で
被照射面を照明する構成であるので、被照射面の照明に
対する光利用効率を向上でき、その照射面での輝度むら
も低減することができる。また、内面反射を利用したグ
ラスロッド(光束分割手段)により光拡散を少なくして
その出射面に重畳した光を射出するので、光束の広がり
が少なく小型の照射面に対して比較的平行性の高い照明
を行うことができる。
According to the above two aspects of the invention, the light beam from the light source is superimposed (integrated) so as not to be diffused by the glass rod or the light beam splitter and emitted, and the polarization axes are aligned by the polarization converter. Since the irradiation surface is configured to be illuminated, the light use efficiency with respect to the illumination of the irradiation surface can be improved, and the uneven brightness on the irradiation surface can be reduced. In addition, since the light that is superimposed on the light exit surface is emitted by reducing the light diffusion by a glass rod (light beam splitting means) using internal reflection, the spread of the light beam is small and the parallelism is relatively small with respect to a small irradiation surface. High illumination can be performed.

【0009】上記2つの本発明の照明装置において、前
記第2の集光手段は、前記グラスロッド(光束分割手
段)と前記被照射面との間において、前記グラスロッド
(光束分割手段)から出射された光束を集光し複数の光
源像(3次光源像)を形成し、前記偏光変換手段は前記
複数の光源像(3次光源像)が形成される位置の近傍に
配置されることを特徴とする。
In the above two illuminating devices of the present invention, the second condensing means emits light from the glass rod (light beam splitting means) between the glass rod (light beam splitting means) and the surface to be irradiated. The plurality of light fluxes are condensed to form a plurality of light source images (tertiary light source images), and the polarization conversion means is arranged near a position where the plurality of light source images (tertiary light source images) are formed. Features.

【0010】本発明の構成によれば、小面積に縮められ
て形成された光源像の位置で偏光変換が行われるため、
偏光変換手段を小型にできるとともに小型の被照射面に
対して入射光線の平行性を高めることができる。
According to the structure of the present invention, since the polarization conversion is performed at the position of the light source image formed to be reduced to a small area,
The size of the polarization conversion means can be reduced, and the parallelism of the incident light beam with respect to the small irradiation surface can be increased.

【0011】上記2つの発明の照明装置において、前記
偏光変換手段は、前記グラスロッド(光束分割手段)か
ら出射される光束を偏光軸が互いに略直交する2つの直
線偏光光束に分離し互いに異なる方向に出射させる複数
の偏光分離手段と、該分離された一方の光束を他方の光
束の進行方向に揃える複数の反射手段と、該分離された
一方の光束を他方の光束の直線偏光軸に変換する複数の
偏光軸回転手段とから構成されることを特徴とする。
In the illumination device according to the above two inventions, the polarization conversion means separates the light beam emitted from the glass rod (light beam splitting device) into two linearly polarized light beams whose polarization axes are substantially orthogonal to each other and has different directions. A plurality of polarized light separating means, a plurality of reflecting means for aligning one of the separated light beams in the traveling direction of the other light beam, and converting the one separated light beam into a linear polarization axis of the other light beam. And a plurality of polarization axis rotating means.

【0012】本発明の構成によれば、複数の光源像が形
成されるそれぞれの位置で偏光変換を行うことができる
ため、小型の偏光変換手段によって確実に偏光変換を行
うことができる。
According to the structure of the present invention, since the polarization conversion can be performed at each position where a plurality of light source images are formed, the polarization conversion can be surely performed by the small polarization conversion means.

【0013】上記2つの発明の照明装置において、前記
偏光分離手段は、前記複数の光源像の中で前記偏光分離
が行われる方向において中心となる光源像が互いに離反
する2つの方向に反射される構成を含むことを特徴とす
る。
In the illuminating device according to the above two inventions, the polarized light separating means reflects the light source images, which are centered in the direction in which the polarized light separation is performed among the plurality of light source images, in two directions apart from each other. It is characterized by including a configuration.

【0014】本発明の構成によれば、偏光分離方向にお
いて中心となる光源像の反射光が2つに別れて反射手段
に入射される構成であるため、偏光分離手段および反射
手段を小型にできる。従って、隣の光源像との隙間が小
さくても偏光変換が可能となり偏光変換の効率を高める
ことができる。さらに、アークサイズの大きい高出力光
源の使用による高輝度化や断面積の小さいグラスロッド
(光束分割手段)の使用による高照度比化も可能とな
る。
According to the configuration of the present invention, since the reflected light of the light source image centered in the polarization separation direction is divided into two and is incident on the reflection means, the polarization separation means and the reflection means can be reduced in size. . Therefore, even if the gap between the adjacent light source images is small, the polarization conversion can be performed, and the efficiency of the polarization conversion can be increased. Further, it is possible to achieve a high luminance by using a high-output light source having a large arc size and a high illuminance ratio by using a glass rod (a light beam dividing means) having a small cross-sectional area.

【0015】上記の発明の照明装置において、前記中心
となる光源像のための偏光分離手段および反射手段の反
射面の大きさが、中心以外の光源像のための偏光分離手
段および反射手段の反射面の大きさより小さいことを特
徴とする。
In the illumination device according to the present invention, the size of the reflection surface of the polarization separation means and the reflection means for the light source image serving as the center is larger than that of the polarization separation means and the reflection means for the light source image other than the center. It is characterized by being smaller than the size of the surface.

【0016】本発明の構成によれば、各反射面の大きさ
をそこに入射する光源像の大きさに合わせることができ
るため、効率的に偏光変換することができる。また、偏
光変換手段を構成する偏光分離手段および反射手段の数
を減らし偏光変換手段を簡略化することができる。
According to the configuration of the present invention, since the size of each reflecting surface can be adjusted to the size of the light source image incident thereon, the polarization conversion can be performed efficiently. Further, the number of the polarization separating means and the reflecting means constituting the polarization converting means can be reduced, and the polarization converting means can be simplified.

【0017】または、上記の発明の照明装置において、
前記中心となる光源像のための偏光分離手段および反射
手段の反射面の大きさが、中心以外の光源像のための偏
光分離手段および反射手段の反射面の大きさと等しいこ
とを特徴とする。
Alternatively, in the lighting device of the invention described above,
The size of the reflection surface of the polarization separation means and the reflection means for the light source image serving as the center is equal to the size of the reflection surface of the polarization separation means and the reflection means for the light source image other than the center.

【0018】本発明の構成によれば、全ての反射面の大
きさを揃えることにより、偏光変換手段の薄型化が可能
になる。
According to the structure of the present invention, the size of all the reflecting surfaces is made uniform, so that the thickness of the polarization conversion means can be reduced.

【0019】上記の発明の照明装置において、前記偏光
分離手段は、前記複数の偏光分離手段による反射方向が
全て同方向となるように構成されることを特徴とする。
In the illumination device according to the invention, the polarized light separating means is configured such that all of the reflection directions of the plurality of polarized light separating means are the same.

【0020】本発明の構成によれば、全ての反射面の方
向を揃えることができるため、全ての素子を積層形成後
に切断する等の容易な製造が可能になる。
According to the structure of the present invention, since the directions of all the reflecting surfaces can be made uniform, it is possible to easily manufacture such that all the elements are cut after the lamination is formed.

【0021】上記2つの発明の照明装置において、前記
偏光変換手段の、前記反射手段によって反射され出射す
る光束の出射面に、出射光の進行方向を変える偏向手段
をさらに有することを特徴とする。
In the illumination device of the above two inventions, the polarization conversion means further comprises a deflection means for changing a traveling direction of the emitted light, on an emission surface of the light beam reflected and emitted by the reflection means.

【0022】本発明の構成によれば、偏光分離手段と反
射手段によって本来の光路から外れた光束を偏向し被照
射面に入射させることができるため、被照射面への入射
効率を高めることができる。
According to the structure of the present invention, since the light beam deviated from the original optical path can be deflected by the polarization separating means and the reflecting means and made incident on the surface to be irradiated, the efficiency of incidence on the surface to be irradiated can be improved. it can.

【0023】本発明の照明装置は、前記グラスロッド
(光束分割手段)の入射面に入射光を制限する開口手段
をさらに有することを特徴とする。
The illuminating device according to the present invention is characterized in that the illuminating device further comprises an opening means for restricting incident light on an incident surface of the glass rod (light beam splitting means).

【0024】本発明の構成によれば、グラスロッド(光
束分割手段)の入射面に形成される光源像(1次光源
像)の大きさを制限させることにより偏光変換手段が配
置される位置の光源像(3次光源像)を小型にすること
ができるため、偏光変換手段への不要な光の進入を防止
しまた偏光変換手段を小型化することも可能である。
According to the structure of the present invention, by limiting the size of the light source image (primary light source image) formed on the entrance surface of the glass rod (light beam splitting means), the position of the position where the polarization conversion means is arranged can be determined. Since the light source image (tertiary light source image) can be reduced in size, it is possible to prevent unnecessary light from entering the polarization converter and to reduce the size of the polarization converter.

【0025】また、前記開口手段は、前記偏光変換手段
の偏光分離方向で入射光を制限する開口を有することを
特徴とする。
Further, the aperture means has an aperture for restricting incident light in the polarization separation direction of the polarization conversion means.

【0026】本発明の構成によれば、偏光分離方向に直
交する方向の光束は効率的に偏光変換手段に入射させな
がら、偏光変換のために必要な偏光分離方向のみに光源
像を分離する空間を確保することができる。
According to the structure of the present invention, while the light beam in the direction orthogonal to the polarization separation direction is efficiently incident on the polarization conversion means, the space for separating the light source image only in the polarization separation direction necessary for the polarization conversion. Can be secured.

【0027】上記2つの発明の照明装置において、前記
偏光変換手段の入射側に配置され、該偏光変換手段への
入射光の一部を遮蔽する遮光手段をさらに有することを
特徴とする。
[0027] In the illumination device of the above two inventions, it is characterized in that the illumination device further comprises a light shielding means which is arranged on the incident side of the polarization conversion means and shields a part of the light incident on the polarization conversion means.

【0028】本発明の構成によれば、偏光変換後に偏光
光束と異なる光束の進入を軽減させることができるた
め、偏光変換後の偏光度が向上される。従って、これを
液晶プロジェクタに用いれば投写画像のコントラストを
高めることができる。
According to the structure of the present invention, the entrance of a light beam different from the polarized light beam after the polarization conversion can be reduced, so that the degree of polarization after the polarization conversion is improved. Therefore, if this is used for a liquid crystal projector, the contrast of the projected image can be increased.

【0029】上記2つの発明の照明装置において、前記
偏光回転手段は1/2波長板であることを特徴とする。
In the illumination device according to the above two inventions, the polarization rotating means is a half-wave plate.

【0030】本発明の構成によれば、薄型の1/2波長
板により確実な偏光変換が可能であり、また形状の自由
度が高いため、P偏光の変換用にもS偏光の変換用にも
配置が可能である。
According to the structure of the present invention, reliable polarization conversion is possible with a thin half-wave plate, and the degree of freedom in shape is high. Can also be arranged.

【0031】また、本発明の投写型表示装置は、以上に
記載の照明装置と、該照明装置からの光束を複数の原色
光に分離する分光手段と、該分光手段からの光束を変調
する電気光学装置と、該電気光学装置によって変調され
た光を投写する投写手段とを備えることを特徴とする。
Further, a projection type display apparatus according to the present invention includes the above-described illumination device, a spectral unit for separating a light beam from the illumination device into a plurality of primary color lights, and an electric device for modulating the light beam from the spectral unit. It is characterized by comprising an optical device and projection means for projecting light modulated by the electro-optical device.

【0032】本発明の構成によれば、比較的平行性が高
く照度比の高い照明光を用いることにより、照度比が高
く明るい投写画像を得ることができる。また、照明光に
平行性が要求される例えば単板型の投写型表示装置を高
輝度、高照度比で実現することができる。
According to the configuration of the present invention, a bright projected image having a high illuminance ratio can be obtained by using illumination light having relatively high parallelism and a high illuminance ratio. Further, for example, a single-panel projection display device that requires parallelism in illumination light can be realized with high luminance and high illuminance ratio.

【0033】さらに、本発明の投写型表示装置におい
て、前記分光手段は、前記偏光変換手段と前記電気光学
装置との間に配置されることを特徴とする。
Further, in the projection display apparatus according to the present invention, the spectroscopic means is arranged between the polarization conversion means and the electro-optical device.

【0034】本発明の構成によれば、インテグレーショ
ン(重畳)され偏光変換された照明光に対して分光を行
うため、原色光への分離が確実に行われその後の分光の
乱れも少ない。また、偏光変換手段と電気光学装置の間
で光学系の光路を折り曲げることができるため、光学系
を小型にすることができる。
According to the configuration of the present invention, since the integrated (superimposed) polarized and converted illumination light is spectrally separated, it is reliably separated into primary color light and the subsequent spectral disturbance is small. Further, since the optical path of the optical system can be bent between the polarization conversion means and the electro-optical device, the size of the optical system can be reduced.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】以下、図面などを参照しながら、
本発明の実施の形態をあげて、さらに詳細に説明する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
An embodiment of the present invention will be described in more detail.

【0036】(照明装置の第1の実施形態)図1は、本
発明による照明装置の第1の実施形態を示す図である。
(First Embodiment of Illumination Apparatus) FIG. 1 is a view showing a first embodiment of an illumination apparatus according to the present invention.

【0037】本実施形態の照明装置は、光源手段である
ランプ1と、第1の集光手段である楕円リフレクタ2
と、光束分割手段であるグラスロッド3と、第2の集光
手段を構成する第1の集光レンズ4、第2の集光レンズ
5および、第3の集光レンズ6と、偏光変換手段である
偏光分離・偏光変換アレイ(以下、PBS変換アレイと
いう。)7とを備え、被照射面を有する液晶パネル8を
照明する装置である。本実施の形態では、被照射面を有
する電気光学装置として液晶パネルを例にとっている。
The illuminating device according to the present embodiment has a lamp 1 as a light source and an elliptical reflector 2 as a first condenser.
A glass rod 3 serving as a light beam splitting means, a first light collecting lens 4, a second light collecting lens 5 and a third light collecting lens 6 constituting a second light collecting means, and a polarization conversion means. Illuminates a liquid crystal panel 8 having a surface to be illuminated. In the present embodiment, a liquid crystal panel is taken as an example of an electro-optical device having a surface to be irradiated.

【0038】ランプ1は楕円リフレクタ2の第1焦点近
傍に配置され、ランプ1から出射された光束は、楕円リ
フレクタ2によって反射され楕円リフレクタ2の第2焦
点近傍に集光され、グラスロッド3の入射面上に光源ラ
ンプの像を結像するようにして1次光源像G1を形成す
る。なお、楕円リフレクタ2は、放物面リフレクタでも
よくその場合にはグラスロッド3の前段に放物面リフレ
クタから出射される平行光束をグラスロッド3の入射面
に向けて集光するための集光レンズをさらに設ければよ
い。
The lamp 1 is arranged near the first focal point of the elliptical reflector 2, and the light beam emitted from the lamp 1 is reflected by the elliptical reflector 2 and condensed near the second focal point of the elliptical reflector 2. A primary light source image G1 is formed such that an image of the light source lamp is formed on the incident surface. Note that the elliptical reflector 2 may be a parabolic reflector, in which case a condensing beam for converging a parallel light beam emitted from the parabolic reflector toward the incident surface of the glass rod 3 before the glass rod 3. What is necessary is just to provide a lens further.

【0039】グラスロッド3は、柱状のガラス製の中実
ロッドである。グラスロッド3に入射された光束は、グ
ラスロッド3内で内面反射を繰り返し複数の2次光源像
G21、G22、G23、…(図2参照)を形成する。
The glass rod 3 is a columnar glass solid rod. The light beam incident on the glass rod 3 repeats internal reflection in the glass rod 3 to form a plurality of secondary light source images G21, G22, G23,... (See FIG. 2).

【0040】図2は、グラスロッド3による光束分割作
用の説明図である。グラスロッド3の断面形状は図2
(b)に示すように横a、縦bの大きさの四角形であ
り、それぞれ互いに対向する反射面(内面)は平行であ
る。すなわち、図において、縦方向の2反射面は互いに
平行で、横方向の2反射面は互いに平行である。また、
aとbの比は被照射面である液晶パネル8の画素領域
(表示領域)の形状の比と略等しく、それらは相似形で
ある。グラスロッド3の長さは、2次光源像G21、G
22、G23、…からの光束の中心光線(一点鎖線で図
示される光軸)がグラスロッドの出射面の中心を通るよ
うに設定されている。この際、この断面形状を、グラス
ロッド3の入射面へ楕円リフレクタ2によって集光され
る入射光束がグラスロッド3が無い状態の場合に生じ得
る光束の広がりE(図2(a))より十分に小さくなる
ように設定すると、光束の一部がグラスロッド3の内面
で反射されて1次光源像G1の虚像となる2次光源像G
21、G22、G23、…が複数生成される。図示され
る1次光源像はG1であり、これはグラスロッド3の内
面での反射無しに出射面に出射される光成分の虚像であ
る2次光源像G21でもある。また、2次光源像G22
はグラスロッド内面で2回反射されて出射面に出射され
る光成分の虚像であって、出射面には斜めに出射される
光成分であるため、G21から外れた斜め方向に虚像が
位置する。2次光源像G23については、グラスロッド
内面で3回反射されて出射面に出射される光成分の虚像
であって、出射面には斜めに出射される光成分であるた
め、G21およびG22から外れた斜め方向に虚像が位
置する。このように、内面反射回数毎に2次光源像が形
成され、複数の2次光源像G21、G22、G23、…
からの光束がグラスロッド3の出射面上で重畳され、そ
の出射面に対するグラスロッド3内からの光出射方向も
様々な方向からの重畳された光となるため、その出射面
上には明るさのムラが低減され照度比を高められた照明
情報が形成されることになる。そしてこのグラスロッド
3の出射面に射出された光束は、図3に示すように集光
レンズ4および集光レンズ5によって集光され、それぞ
れ2次光源像G21、G22、G23、…に対応する3
次光源像G31、G32、G33、…が形成される。グ
ラスロッド3内に入射し異なる回数で内面反射した光束
が出射面に異なる角度で重畳されるようになるので、グ
ラスロッド3の出射面には集光レンズ4を配置して出射
面からの出射光が拡散しないようにその出射方向を規制
し集光している。集光レンズ4はグラスロッド3の出射
面に接着により接合されるように配置するとよい。集光
レンズ5は集光レンズ4により出射方向が規制された出
射角度の異なる光束を所定の被照射面上に集光するため
のレンズである。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the light beam splitting action by the glass rod 3. The cross-sectional shape of the glass rod 3 is shown in FIG.
As shown in (b), it is a quadrangle of horizontal a and vertical b, and the reflecting surfaces (inner surfaces) facing each other are parallel. That is, in the figure, the two reflecting surfaces in the vertical direction are parallel to each other, and the two reflecting surfaces in the horizontal direction are parallel to each other. Also,
The ratio of a to b is substantially equal to the ratio of the shape of the pixel area (display area) of the liquid crystal panel 8 as the surface to be irradiated, and they are similar. The length of the glass rod 3 is the secondary light source image G21, G
, G23,... Are set to pass through the center of the emission surface of the glass rod. At this time, this cross-sectional shape is sufficiently larger than the spread E of the luminous flux (FIG. 2A) that can be generated when the incident luminous flux condensed by the elliptical reflector 2 on the incident surface of the glass rod 3 is absent. , A part of the light beam is reflected on the inner surface of the glass rod 3 and becomes a virtual image of the primary light source image G1.
21, G22, G23,... The illustrated primary light source image is G1, which is also a secondary light source image G21 that is a virtual image of a light component emitted to the emission surface without reflection on the inner surface of the glass rod 3. Also, the secondary light source image G22
Is a virtual image of a light component reflected twice on the inner surface of the glass rod and emitted to the emission surface, and is a light component emitted obliquely on the emission surface, so that the virtual image is located in an oblique direction deviating from G21. . The secondary light source image G23 is a virtual image of a light component reflected three times on the inner surface of the glass rod and emitted to the emission surface, and is a light component emitted obliquely to the emission surface. A virtual image is located in a deviated oblique direction. In this manner, a secondary light source image is formed for each internal reflection number, and a plurality of secondary light source images G21, G22, G23,.
Is superimposed on the exit surface of the glass rod 3 and the light exit direction from the inside of the glass rod 3 with respect to the exit surface also becomes light superimposed from various directions. Is formed, and illumination information with an increased illuminance ratio is formed. The light beam emitted to the exit surface of the glass rod 3 is condensed by a condenser lens 4 and a condenser lens 5 as shown in FIG. 3, and corresponds to the secondary light source images G21, G22, G23,. 3
Next light source images G31, G32, G33,... Are formed. Since the light flux entering the glass rod 3 and internally reflected at different times is superimposed on the light exit surface at different angles, the condenser lens 4 is disposed on the light exit surface of the glass rod 3 so that the light beam exits from the light exit surface. The emission direction is regulated so as not to diffuse the emitted light, and the light is collected. The condenser lens 4 is preferably arranged so as to be bonded to the exit surface of the glass rod 3 by bonding. The condensing lens 5 is a lens for condensing light beams having different emission angles, the emission directions of which are regulated by the condensing lens 4, on a predetermined irradiated surface.

【0041】また、集光レンズ5はグラスロッド3の出
射面上の照明情報を液晶パネル8上に集光する結像レン
ズでもあり、出射面に重畳された光を集光し、それを出
射面と相似形状の液晶パネル8の画素領域に照射するよ
うに焦点が合わせられる。従って、一旦3次光源像G3
1、G32、G33、…として集光された光束は、集光
レンズ6によって液晶パネル8の画素領域上に定義する
法線に対して平行な方向に近づくように偏向されながら
被照射面である液晶パネル8に照射される。ここで、集
光レンズ6は、光線方向を整えるレンズであるためなく
ても構わない。
The condensing lens 5 is also an imaging lens that condenses the illumination information on the exit surface of the glass rod 3 on the liquid crystal panel 8, condenses the light superimposed on the exit surface, and emits it. Focusing is performed so as to irradiate a pixel region of the liquid crystal panel 8 having a shape similar to the surface. Therefore, once the tertiary light source image G3
The light beams converged as 1, G32, G33,... Are deflected by the condenser lens 6 so as to approach in a direction parallel to a normal defined on the pixel area of the liquid crystal panel 8 and are irradiated surfaces. The light is applied to the liquid crystal panel 8. Here, the condenser lens 6 does not have to be provided because it is a lens for adjusting the light beam direction.

【0042】また、グラスロッドでなくとも、入射光を
分割して重畳し、被照射面と相似形状の光束として出射
することができる構造の他の光分割手段を用いても構わ
ない。
Further, instead of a glass rod, other light splitting means having a structure capable of splitting and superimposing incident light and emitting the light as a light beam having a shape similar to the surface to be irradiated may be used.

【0043】このように、本発明の構成によれば、光源
手段からの光束をグラスロッドあるいは光束分割手段に
よって拡散させないように重畳(インテグレーション)
して射出し、偏光変換手段によって偏光軸を合わせた状
態で被照射面を照明する構成であるので、被照射面の照
明に対する光利用効率を向上でき、その照射面での輝度
むらも低減することができる。また、内面反射を利用し
たグラスロッド(光束分割手段)により光拡散を少なく
してその出射面に重畳した光を射出するので、光束の広
がりが少なく小型の照射面に対して比較的平行性の高い
照明を行うことができる。
As described above, according to the configuration of the present invention, the light beam from the light source means is superimposed (integrated) so as not to be diffused by the glass rod or the light beam dividing means.
And irradiates the surface to be illuminated in a state where the polarization axes are aligned by the polarization conversion means, so that the light use efficiency with respect to the illumination of the illuminated surface can be improved, and the luminance unevenness on the illuminated surface can be reduced. be able to. In addition, since the light that is superimposed on the light exit surface is emitted by reducing the light diffusion by a glass rod (light beam splitting means) using internal reflection, the spread of the light beam is small and the parallelism is relatively small with respect to a small irradiation surface. High illumination can be performed.

【0044】図4は、3次光源像G31、G32、G3
3、…の集光状態を説明するための図であり、光軸方向
から見た様子を示している。3次光源像G31、G3
2、G33、…の大きさ、数、間隔は、1次光源像G1
の大きさ、入射角、グラスロッド3の断面形状、長さ等
により決定される。特に、3次光源像の大きさは1次光
源像の大きさにまた光源像の間隔はグラスロッド3の断
面形状に依存し、その断面形状が長方形であれば、長辺
方向への光源像の間隔が短辺方向より大きくなる。図4
において、G31は内面反射しない光を含んでグラスロ
ッド3の出射面の中心を光軸として出射される光束の3
次元光源像であるので、光束全体としての光軸周辺に位
置し、その周りに2回内面反射した光を含んでグラスロ
ッド3から出射された光束の3次元光源像G32が8方
に点在して位置する。図示していないが、G32の外側
にグラスロッド3で3回内面反射した光を含む光束の3
次元光源像がG31をから放射状に点在することにな
る。
FIG. 4 shows tertiary light source images G31, G32, G3.
It is a figure for demonstrating the condensing state of 3, ..., and has shown the mode seen from the optical axis direction. Tertiary light source images G31, G3
The size, number, and interval of 2, G33,... Are the primary light source images G1.
, The incident angle, the cross-sectional shape of the glass rod 3, the length, and the like. In particular, the size of the tertiary light source image depends on the size of the primary light source image, and the interval between the light source images depends on the cross-sectional shape of the glass rod 3. If the cross-sectional shape is rectangular, the light source image in the long side direction is obtained. Are larger than in the short side direction. FIG.
, G31 is a light beam 3 including light that is not internally reflected and emitted with the center of the emission surface of the glass rod 3 as the optical axis.
Since the light source image is a three-dimensional light source image, three-dimensional light source images G32 of the light beam emitted from the glass rod 3 including the light internally reflected twice around the optical axis of the light beam as a whole are scattered in eight directions. And located. Although not shown, the light flux 3 including the light internally reflected three times by the glass rod 3 outside the G32
The three-dimensional light source images are scattered radially from G31.

【0045】例えば本実施形態では、液晶パネル8は、
図4のy軸方向(横方向)が長辺となる長方形であり、
従ってそれと相似形であるグラスロッド3の断面もy軸
方向が長辺となる長方形であって、光源像のY軸方向の
間隔y1はY軸と直交するz軸方向の間隔z1より大き
い。さらに、本出願人の検討によれば、図4に示すよう
な9個の光源像の周りにもグラスロッド3で多数の内面
反射した光束による光源像は形成される場合があるが、
中心の光源像G31に最も光エネルギーが集中し、それ
を含めてここに示す9個の光源像にエネルギーが集中し
ていることが分かった。従って、この9個の光源像を比
較的隙間の大きいy軸方向の光源像の隙間を使って、偏
光分離および偏光変換すればいい。
For example, in the present embodiment, the liquid crystal panel 8
A rectangle having a long side in the y-axis direction (horizontal direction) in FIG.
Therefore, the cross section of the glass rod 3 having a similar shape is also a rectangle having a long side in the y-axis direction, and the interval y1 in the Y-axis direction of the light source image is larger than the interval z1 in the z-axis direction orthogonal to the Y-axis. Further, according to the study by the present applicant, a light source image may be formed around the nine light source images as shown in FIG.
It was found that the light energy was concentrated most on the central light source image G31, and that the energy was concentrated on the nine light source images shown here, including that. Therefore, the nine light source images may be subjected to polarization separation and polarization conversion using the relatively large gap between the light source images in the y-axis direction.

【0046】図5は、集光レンズ5の出射側に配置され
たPBS偏光変換アレイ7の実施形態であり、そのXY
断面図である。PBS偏光変換アレイ7は、入射する光
束を偏光軸が互いに略直交するP偏光とS偏光の2つの
直線偏光光束に分離し互いに異なる方向(例えば略直交
する方向)に出射させるための偏光分離手段である偏光
分離膜9(9a、9b、9c、9d)と、各偏光分離膜
9によってそれぞれ反射された一方の偏光(S偏光)光
束を反射し、偏光分離膜9を透過した他方の偏光(P偏
光)光束の進行方向に揃えるための反射手段である反射
膜10(10a、10b、10c、10d)と、入射す
る一方の偏光(S偏光)光束の偏光軸を回転して他方の
偏光(P偏光)光束に合わせるための偏光軸回転手段で
ある1/2波長板11(11a、11b、11c、11
d)と、偏光分離膜9を経由せずに反射膜10に入射す
る光束を遮蔽するための遮光手段である遮光板12(1
2a、12b、12c、12d)と、それらの間隙を埋
めてアレイを形成する柱状の複数のプリズム13とから
形成される。各偏光分離膜9および反射膜10は、いず
れか一つのプリズムの斜面に形成されその膜を介して対
向するプリズムの斜面と接着により接合される。但し、
偏光分離膜9a,9c、反射膜10a,10cは、プリ
ズム13の斜面の途中までに膜形成し、対向するプリズ
ム13の斜面と貼り合わせられている。なお、1/2波
長板11と遮光板12はプリズム13の入射面に配置さ
れる。
FIG. 5 shows an embodiment of the PBS polarization conversion array 7 arranged on the exit side of the condenser lens 5, and its XY
It is sectional drawing. The PBS polarization conversion array 7 is a polarization separation unit that separates an incident light beam into two linearly polarized light beams of P-polarized light and S-polarized light whose polarization axes are substantially orthogonal to each other and emits them in directions different from each other (for example, directions substantially orthogonal to each other). And one polarized light (S-polarized light) reflected by each polarized light separating film 9 and the other polarized light (S polarized light) transmitted through the polarized light separating film 9 (9a, 9b, 9c, 9d). The reflection film 10 (10a, 10b, 10c, 10d), which is a reflection unit for aligning the light beam with the P-polarized light, and the polarization axis of one of the incident polarized light (S-polarized light) is rotated to rotate the other polarized light (S-polarized light). A half-wave plate 11 (11a, 11b, 11c, 11) serving as a polarization axis rotating means for adjusting to a P-polarized light beam.
d) and a light-shielding plate 12 (1), which is a light-shielding means for shielding a light beam incident on the reflection film 10 without passing through the polarization separation film 9.
2a, 12b, 12c, 12d) and a plurality of columnar prisms 13 forming an array by filling the gaps therebetween. Each polarization separation film 9 and reflection film 10 are formed on the slope of any one of the prisms, and are bonded to the slope of the opposing prism via the film by adhesion. However,
The polarization separation films 9a and 9c and the reflection films 10a and 10c are formed in the middle of the slope of the prism 13 and are bonded to the slope of the opposing prism 13. Note that the half-wave plate 11 and the light shielding plate 12 are arranged on the incident surface of the prism 13.

【0047】このように構成されたPBS偏光変換アレ
イ7は、集光レンズ5によって集光される前記の3次光
源像G31,G32の光束がその入射面近傍に形成さ
れ、偏光分離膜9に入射するように、3次元光源像光束
の光路中に配置され、例えば、偏光分離膜9aに入射し
た光束(3次元光源像G31の光束)のうちのP偏光光
束は光束P1として透過し、反射されたS偏光光束は反
射膜10aでさらに反射され前述の光束P1と進行方向
を揃えられ、1/2波長板11aを透過することによっ
てその偏光面が略90゜回転されP偏光光束に変換され
て光束P2として射出される。一方、偏光分離膜9bお
よび反射膜10bの大きさはそれぞれ偏光分離膜9aお
よび反射膜10aの大きさの2倍であり、偏光分離膜9
bに入射した光束(3次元光源像G32、その他にG3
3,…を含めてもよい。)も全て前述と同様にして、反
射膜10bにより方向を揃え且つ1/2波長板11bで
偏光変換してP偏光光束に揃えられ光束P3、P4とし
て射出される。以下、偏光分離膜9c,反射膜10c,
1/2波長板11cによる偏光変換、偏光分離膜9d,
反射膜10d,1/2波長板11dによる偏光変換は、
光軸(図中一点鎖線)に対して対称な9a,10a,1
1aによる偏光変換、9b,10b,11bによる偏光
変換と同様に、入射する光束を互いに略直交する2つの
偏光光束に分離し、一方の偏光を他方の偏光に揃え同一
方向に出射する。偏光分離膜9a,9cは3次元光源像
G31の光束をY軸方向に2分割して異なる光路で出射
するものである。
In the PBS polarization conversion array 7 configured as described above, the luminous fluxes of the tertiary light source images G31 and G32 condensed by the condensing lens 5 are formed in the vicinity of the incident surface thereof. The three-dimensional light source image is arranged in the optical path of the three-dimensional light source image light beam so that, for example, the P-polarized light beam of the light beam (light beam of the three-dimensional light source image G31) incident on the polarization separation film 9a is transmitted and reflected as the light beam P1. The S-polarized light beam thus reflected is further reflected by the reflection film 10a, the traveling direction thereof is aligned with the above-mentioned light beam P1, and the polarization plane thereof is rotated by approximately 90 ° by passing through the half-wave plate 11a, and is converted into a P-polarized light beam. And is emitted as a light flux P2. On the other hand, the size of each of the polarization separation film 9b and the reflection film 10b is twice the size of each of the polarization separation film 9a and the reflection film 10a.
b (a three-dimensional light source image G32 and G3
3, ... may be included. Similarly, in the same manner as described above, the directions are aligned by the reflection film 10b, the polarization is converted by the half-wave plate 11b, and the light is aligned as P-polarized light, and emitted as light P3 and P4. Hereinafter, the polarization separation film 9c, the reflection film 10c,
The polarization conversion by the half-wave plate 11c, the polarization separation film 9d,
The polarization conversion by the reflection film 10d and the half-wave plate 11d is as follows.
9a, 10a, 1 symmetrical with respect to the optical axis (dashed-dotted line in the figure)
Similarly to the polarization conversion by 1a and the polarization conversion by 9b, 10b, and 11b, the incident light beam is separated into two polarized light beams that are substantially orthogonal to each other, and one polarized light is aligned with the other polarized light and emitted in the same direction. The polarization separation films 9a and 9c divide the light beam of the three-dimensional light source image G31 into two in the Y-axis direction and emit the light beams in different optical paths.

【0048】なお、以上のP偏光とS偏光は入れ替えて
構成してもよい。
The above-mentioned P-polarized light and S-polarized light may be interchanged.

【0049】また、このように偏光軸回転手段として1
/2波長板11を使うことは、簡易な方法で確実な偏光
変換を行う上で有効である。また、波長板は形状の自由
度が高いため、前述したS偏光の変換用に限らず、P偏
光光束の出射面に配置してP偏光をS偏光に変換してS
偏光に揃えて出射することも可能である。なお、遮光板
12は、偏光変換後に偏光光束と異なる光束、本実施形
態では偏光変換後にS偏光光束となる光束の進入を軽減
させるものであり、これにより偏光変換後の偏光度を向
上させることができる。
Further, as described above, the polarization axis rotating means is used as one.
The use of the half-wave plate 11 is effective in performing reliable polarization conversion by a simple method. In addition, since the wave plate has a high degree of freedom in shape, it is not limited to the above-described conversion of S-polarized light, and is arranged on the exit surface of the P-polarized light beam to convert P-polarized light to S-polarized light.
It is also possible to emit the light in the same polarization. The light-shielding plate 12 reduces the penetration of a light beam different from the polarized light beam after the polarization conversion, in this embodiment, the light beam which becomes the S-polarized light beam after the polarization conversion, thereby improving the degree of polarization after the polarization conversion. Can be.

【0050】従って、本実施形態における液晶パネルを
照射する照明装置を液晶プロジェクタ等の投写型表示装
置に用いれば、照明装置による被照射面への光は光源光
を拡散させないようにして分割し且つ重畳した上で、偏
光変換して液晶パネルへ入射する光の偏光軸を揃えてい
るので、光源光の光利用効率を高めることができ、投写
画像のコントラストを高めることができる。
Therefore, if the illumination device for irradiating the liquid crystal panel in the present embodiment is used for a projection type display device such as a liquid crystal projector, the light to the surface to be illuminated by the illumination device is divided so as not to diffuse the light source light, and Since the polarization axes of light incident on the liquid crystal panel after being subjected to polarization conversion after being superimposed are aligned, the light use efficiency of the light source light can be increased, and the contrast of the projected image can be increased.

【0051】このように、第1および第2の集光レンズ
によって小面積に縮められて形成された光源像の位置で
偏光変換が行われるため、偏光変換手段を小型にできる
とともに小型の被照射面に対して入射光線の平行性を高
めることができる。また、複数の光源像が形成されるそ
れぞれの位置でそれぞれの光源像の大きさに合わせた反
射面により偏光変換を行うことができるため、小型の偏
光変換手段によって確実に偏光変換を行うことができ
る。
As described above, since the polarization conversion is performed at the position of the light source image formed by being reduced to a small area by the first and second condenser lenses, it is possible to reduce the size of the polarization conversion means and to reduce the size of the irradiated object. The parallelism of the incident light with respect to the surface can be increased. In addition, since the polarization conversion can be performed by the reflection surface corresponding to the size of each light source image at each position where a plurality of light source images are formed, the polarization conversion can be reliably performed by the small polarization conversion unit. it can.

【0052】以上説明したように、エネルギーが集中す
る光源像は偏光分離方向において3個であり、その中心
の光源像は両側に2つに分離される形で偏光変換され、
両端の光源像はさらにその外側に展開する形で偏光変換
される構成であるため、偏光分離手段である偏光分離膜
9a、9cおよび反射手段である反射膜10a、10c
を小型にできる。従って、隣の光源像との隙間が小さく
ても偏光変換が可能となり偏光変換効率を高めることが
できる。さらに、小さい面積で光源像を分離し偏光変換
ができるため、アークサイズの大きい高出力光源の使用
による高輝度化や断面積の小さいグラスロッド(光束分
割手段)の使用による高照度比化も可能となる。なお、
前述したようにエネルギーのほとんどが9個の光源像に
集中しているため、偏光分離膜9b、9dおよび反射膜
10b、10dはその外側の光源像を救済する目的から
それぞれの反射膜の大きさを制限する必要がないため、
その部分における偏光変換効率も高めることができる。
As described above, there are three light source images in which the energy is concentrated in the polarization separation direction, and the light source image at the center thereof is polarization-converted so as to be separated into two on both sides.
Since the light source images at both ends are polarized and converted so as to further expand to the outside, the polarization separation films 9a and 9c as polarization separation means and the reflection films 10a and 10c as reflection means are provided.
Can be reduced in size. Therefore, even if the gap between the adjacent light source images is small, the polarization conversion can be performed, and the polarization conversion efficiency can be increased. Furthermore, since the light source image can be separated and the polarization converted with a small area, high brightness can be achieved by using a high power light source with a large arc size, and high illuminance ratio can be achieved by using a glass rod (light beam splitting means) with a small cross section. Becomes In addition,
As described above, since most of the energy is concentrated on the nine light source images, the polarization separation films 9b and 9d and the reflection films 10b and 10d have the sizes of the respective reflection films for the purpose of relieving the light source images on the outside. Because there is no need to limit
The polarization conversion efficiency at that portion can also be increased.

【0053】液晶パネル8は電気光学装置の一例であっ
て、ツイステッドネマチック型、水平配向型、垂直配向
型、強誘電型など偏光板を必要とする液晶を用いた場合
は、図示しない一対の偏光板の間に液晶パネル8を介在
させて構成する。また、高分子分散型などの光散乱型の
液晶の場合は、偏光板を用いずに液晶パネルだけ配置す
る。液晶パネル8は、複数の画素がマトリクス状に配置
されており、各画素毎にその画素の表示情報に応じた電
圧を電気光学装置である液晶に印加して、各画素毎に出
射光量を可変させて入射光の変調を行う。液晶パネル8
が透過型液晶パネルである場合には、入射側と反対側か
ら光出射され、その変調光により画像表示がなされる。
先に述べたように、グラスロッド3の断面形状は液晶パ
ネル8の画素領域に応じた相似形状であるため、この出
射面での光束の断面形状も画素領域と相似形状となり、
集光レンズ5により照射された光は液晶パネル8の画像
領域とほぼ一致又は包含するように照射すると、光の利
用効率は高くできる。
The liquid crystal panel 8 is an example of an electro-optical device. When a liquid crystal requiring a polarizing plate such as a twisted nematic type, a horizontal alignment type, a vertical alignment type, or a ferroelectric type is used, a pair of unillustrated polarizing plates is used. The liquid crystal panel 8 is interposed between the plates. In the case of a light scattering type liquid crystal such as a polymer dispersion type, only a liquid crystal panel is arranged without using a polarizing plate. In the liquid crystal panel 8, a plurality of pixels are arranged in a matrix, and a voltage corresponding to display information of each pixel is applied to the liquid crystal which is an electro-optical device for each pixel, and the amount of emitted light is varied for each pixel. Then, the incident light is modulated. LCD panel 8
Is a transmissive liquid crystal panel, light is emitted from the side opposite to the incident side, and an image is displayed by the modulated light.
As described above, since the cross-sectional shape of the glass rod 3 is similar to the pixel region of the liquid crystal panel 8, the cross-sectional shape of the light beam at the exit surface is also similar to the pixel region.
When the light irradiated by the condenser lens 5 is irradiated so as to substantially coincide with or include the image area of the liquid crystal panel 8, the light use efficiency can be increased.

【0054】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、グラスロッド3の内面反射を利用することによって
インテグレーションをするため、光束の広がりが少なく
小型の液晶パネル等の電気光学装置に対しても比較的平
行性の高い照明を、高効率かつ高照度比で行うことがで
きる。
As described above, according to the present embodiment, since integration is performed by utilizing the internal reflection of the glass rod 3, the spread of the luminous flux is small, so that it can be applied to an electro-optical device such as a small liquid crystal panel. Illumination with relatively high parallelism can be performed with high efficiency and a high illuminance ratio.

【0055】(照明装置の第2の実施形態)図6は、本
発明の照明装置の第2の実施形態における偏光変換手段
を示す図である。
(Second Embodiment of Illumination Apparatus) FIG. 6 is a view showing a polarization conversion means in a second embodiment of the illumination apparatus of the present invention.

【0056】なお、これ以降の説明において、第1の実
施形態と同様の構成要素については同一符号を付けて説
明を省略する。
In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted.

【0057】本実施形態におけるPBS偏光変換アレイ
7は、入射する光束を偏光軸が互いに略直交する2つの
直線偏光(P偏光,S偏光)光束に分離し互いに異なる
方向(例えば略直交す方向)に出射させるための偏光分
離手段である偏光分離膜14(14a、14b、14
c、14d、14e、14f)と、各偏光分離膜14に
よってそれぞれ反射された他方の偏光(S偏光)光束ま
たは偏光分離膜14によって透過された一方の偏光(P
偏光)光束を反射し、偏光分離膜14を透過した一方の
偏光(P偏光)光束または反射された他方の偏光(S偏
光)光束の進行方向に揃えるための反射手段である反射
膜15(15a、15b、15c、15d、15e、1
5f)と、入射する他方の偏光(S偏光)光束の偏光軸
を回転して一方の偏光(P偏光)光束に合わせるための
偏光軸回転手段である1/2波長板16(16a、16
b、16c、16d)と、本来の光路を経由せずにPB
S偏光変換アレイを出射する光束を遮蔽するための遮光
手段である遮光板17(17a、17b、17c、17
d)と、それらの間隙を埋めてアレイを形成する複数の
プリズム18とから形成される。第1の実施形態におけ
るPBS偏光変換アレイとの違いは、全ての偏光分離膜
14および反射膜15の大きさが等しい点にある。ま
た、遮光板17が反射膜15への入射面だけでなく特定
の偏光分離膜14c、14fへの入射面にも存在する点
にある。さらに、1/2波長板16も偏光分離膜14あ
るいは反射膜15のいずれか一方の出射面のみに存在す
るのではなく、特定の両者の出射面に配置される点にあ
る。なお、第1の実施形態におけるPBS偏光変換アレ
イと同様に、偏光分離膜14および反射膜15は、いず
れか一つのプリズムの斜面に形成されその膜を介して対
向するプリズムの斜面と接着により接合される。
The PBS polarization conversion array 7 in this embodiment separates an incident light beam into two linearly polarized light beams (P-polarized light and S-polarized light) whose polarization axes are substantially orthogonal to each other, and separates the light beams into mutually different directions (for example, directions substantially orthogonal to each other). Polarization separation film 14 (14a, 14b, 14) as polarization separation means for emitting light to
c, 14d, 14e, and 14f) and the other polarized light (S-polarized light) reflected by each polarization splitting film 14 or one polarized light (P
The reflection film 15 (15a), which is a reflection means for reflecting one polarized (P-polarized) light beam or another reflected (S-polarized) polarized light beam that reflects a (polarized) light beam and transmitted through the polarization separation film 14, , 15b, 15c, 15d, 15e, 1
5f) and a half-wave plate 16 (16a, 16a) serving as a polarization axis rotating means for rotating the polarization axis of the other polarized (S-polarized) light beam to be adjusted to one polarized (P-polarized) light beam.
b, 16c, 16d) and PB without passing through the original optical path
A light shielding plate 17 (17a, 17b, 17c, 17) serving as a light shielding unit for shielding a light beam emitted from the S-polarization conversion array.
d) and a plurality of prisms 18 that fill the gaps to form an array. The difference from the PBS polarization conversion array in the first embodiment is that all the polarization separation films 14 and the reflection films 15 have the same size. Further, the light shielding plate 17 exists not only on the plane of incidence on the reflection film 15 but also on the planes of incidence on the specific polarization separation films 14c and 14f. Further, the 波長 wavelength plate 16 is not only present on either one of the exit surfaces of the polarization splitting film 14 or the reflection film 15, but is arranged on both specific exit surfaces. Note that, similarly to the PBS polarization conversion array in the first embodiment, the polarization separation film 14 and the reflection film 15 are formed on the slope of any one of the prisms and bonded to the slope of the opposing prism via the film by bonding. Is done.

【0058】このように構成されたPBS偏光変換アレ
イは、集光レンズ4,5によって集光される前記の3次
光源像G31,G32がその入射面近傍に形成され、偏
光分離膜14a、14b、14d、14eおよび反射膜
15b、15eに入射するように、3次元光源像G3
1,G32光束の光路中に配置され、例えば、偏光分離
膜14aに入射した光束(3次元光源像G31の光束)
のうちのP偏光光束は光束P1として透過し、反射され
たS偏光光束は反射膜15aでさらに反射され前述の光
束P1と進行方向を揃えられ、1/2波長板16aを透
過することによってその偏光面が略90゜回転されP偏
光光束に変換されて光束P2として射出される。偏光分
離膜14bに入射した光束(3次元光源像G32の光
束)も同様に光束P3、P4として射出される。しかし
反射膜15bに直接入射した光束(3次元光源像G32
の光束)の挙動は違い、反射膜15bによって反射され
た光束は偏光分離膜14cによってP偏光光束とS偏光
光束に分離され、反射されたS偏光光束は1/2波長板
16bによってその偏光面が90°回転されP偏光光束
に変換されて光束P5として射出され、偏光分離膜14
cを透過したP偏光光束は反射膜15cで反射されて前
述の光束P5と進行方向を揃えられ光束P6として射出
される。
In the PBS polarization conversion array configured as described above, the tertiary light source images G31 and G32 condensed by the condensing lenses 4 and 5 are formed in the vicinity of the incident surface, and the polarization separation films 14a and 14b are formed. , 14d, 14e and the reflecting films 15b, 15e.
For example, a light beam (a light beam of the three-dimensional light source image G31) that is disposed in the light path of the G32 light beam and is incident on the polarization separation film 14a, for example.
Of the above, the P-polarized light flux is transmitted as the light flux P1, and the reflected S-polarized light flux is further reflected by the reflection film 15a, the traveling direction is aligned with the above-described light flux P1, and is transmitted through the half-wave plate 16a. The polarization plane is rotated by about 90 °, converted into a P-polarized light beam, and emitted as a light beam P2. The light beam (the light beam of the three-dimensional light source image G32) incident on the polarization separation film 14b is similarly emitted as light beams P3 and P4. However, the light beam directly incident on the reflection film 15b (the three-dimensional light source image G32
The light beam reflected by the reflection film 15b is separated into a P-polarized light beam and an S-polarized light beam by the polarization splitting film 14c, and the reflected S-polarized light beam is polarized by the half-wave plate 16b. Is rotated by 90 °, is converted into a P-polarized light beam, and is emitted as a light beam P5.
The P-polarized light beam that has passed through c is reflected by the reflection film 15c, is aligned with the light beam P5, and is emitted as a light beam P6.

【0059】また、偏光分離膜14d,反射膜15d,
1/2波長板16cによる偏光変換と、偏光分離膜14
e,反射膜15e,1/2波長板16dによる偏光変換
と、反射膜15e,偏光分離膜14f,1/2波長板1
6d,反射板15fによる偏光変換とは、前述の光軸を
挟んで対称となる位置での偏光変換と同様になる。この
ように、結果的には、射出される全ての光束はP偏光光
束に揃えられる。
Further, the polarization separation film 14d, the reflection film 15d,
Polarization conversion by the half-wave plate 16c and the polarization separation film 14
e, reflection film 15e, polarization conversion by half-wave plate 16d, reflection film 15e, polarization separation film 14f, half-wave plate 1
6d and the polarization conversion by the reflection plate 15f are the same as the above-described polarization conversion at a position symmetrical with respect to the optical axis. Thus, as a result, all the emitted light beams are aligned with the P-polarized light beam.

【0060】以上の説明および図6より明らかなよう
に、本実施形態によれば、全ての反射面の大きさを揃え
ることにより、偏光変換手段の薄型化が可能になる。ま
た、各反射膜の大きさが揃うためPBS偏光変換アレイ
の製造も容易になる。なお、遮光板17は、反射膜15
a、15dへの不要光の進入を防ぐ遮光板17a、17
cと、偏光分離膜14c、14fと反射膜15c、15
fへの不要光の進入を防ぐ遮光板17b、17dより構
成される。また、1/2波長板16は本実施形態で説明
した位置に限らず、全ての出射光をS偏光光束に揃える
ように配置しても構わない。
As is clear from the above description and FIG. 6, according to the present embodiment, by making the sizes of all the reflecting surfaces uniform, the thickness of the polarization conversion means can be reduced. In addition, since the size of each reflection film is uniform, it is easy to manufacture the PBS polarization conversion array. Note that the light shielding plate 17 is
a, 17d, light-shielding plates 17a, 17 for preventing unnecessary light from entering
c, the polarization separation films 14c and 14f, and the reflection films 15c and 15
It is composed of light shielding plates 17b and 17d for preventing unnecessary light from entering f. Further, the half-wave plate 16 is not limited to the position described in the present embodiment, and may be arranged so that all outgoing lights are aligned with the S-polarized light beam.

【0061】また、P偏光とS偏光を入れ替えた構成に
しても構わない。
Further, a configuration in which the P-polarized light and the S-polarized light are exchanged may be adopted.

【0062】(照明装置の第3の実施形態)図7は、本
発明による照明装置の第3の実施形態における偏光変換
手段を示す図である。
(Third Embodiment of Illumination Apparatus) FIG. 7 is a view showing polarization conversion means in a third embodiment of the illumination apparatus according to the present invention.

【0063】なお、これ以降の説明において、第1の実
施形態と同様の構成要素については同一符号を付けて説
明を省略する。
In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted.

【0064】本実施形態におけるPBS偏光変換アレイ
7は、集光レンズ4,5により集光されて入射する光束
を偏光軸が互いに略直交する2つの直線偏光(P偏光,
S偏光)光束に分離し互いに異なる方向(例えば略直交
する方向)に出射させるための偏光分離手段である偏光
分離膜19(19a、19b、19c)と、各偏光分離
膜19によってそれぞれ反射された他方の偏光(S偏
光)光束を反射し、偏光分離膜19を透過した一方の偏
光(P偏光)光束の進行方向に揃えるための反射手段で
ある反射膜20(20a、20b、20c)と、入射す
る他方の偏光(S偏光)光束の偏光軸を回転して一方の
偏光(P偏光)光束に合わせるための偏光軸回転手段で
ある1/2波長板21(21a、21b、21c)と、
偏光分離膜19を経由せずに反射膜20に入射する光束
を遮蔽するための遮光手段である遮光板22(22a、
22b、22c)と、それらの間隙を埋めてアレイを形
成する複数のプリズム23とから形成される。第1およ
び第2の実施形態におけるPBS偏光変換アレイとの違
いは、全ての偏光分離膜19および反射膜20の大きさ
が等しく、その反射方向が等しい点にある。なお、第1
および第2の実施形態におけるPBS偏光変換アレイと
同様に、偏光分離膜19および反射膜20は、いずれか
一つのプリズムの斜面に形成されその膜を介して対向す
るプリズムの斜面と接着により接合される。
The PBS polarization conversion array 7 in the present embodiment converts the light flux condensed by the condenser lenses 4 and 5 into two linearly polarized light beams (P-polarized light,
(S-polarized) polarized light separating films 19 (19a, 19b, 19c), which are polarized light separating means for separating the light beams and emitting the light beams in directions different from each other (for example, directions substantially orthogonal to each other), and reflected by the respective polarized light separating films 19. A reflection film 20 (20a, 20b, 20c) which is a reflection means for reflecting the other polarized (S-polarized) light beam and aligning it with the traveling direction of the one polarized (P-polarized) light beam transmitted through the polarization separating film 19; A half-wave plate 21 (21a, 21b, 21c), which is a polarization axis rotating means for rotating the polarization axis of the other polarized (S-polarized) light beam to match the one polarized (P-polarized) light beam;
A light-shielding plate 22 (22a, 22a, which is a light-shielding unit for shielding a light beam incident on the reflection film 20 without passing through the polarization separation film 19).
22b, 22c) and a plurality of prisms 23 which form an array by filling the gap therebetween. The difference from the PBS polarization conversion arrays in the first and second embodiments is that all the polarization separation films 19 and the reflection films 20 have the same size and the same reflection direction. The first
Similarly to the PBS polarization conversion array according to the second embodiment, the polarization separation film 19 and the reflection film 20 are formed on the slope of any one of the prisms and bonded to the slope of the opposing prism via the film by adhesion. You.

【0065】このように構成されたPBS偏光変換アレ
イは、前記の3次光源像がその入射面近傍に形成され、
偏光分離膜19a、19b、19cに入射するように3
次元光源像の光束の光路中に配置され、例えば、偏光分
離膜19aに入射した光束のうちのP偏光光束は光束P
1として透過し、反射されたS偏光光束は反射膜20a
でさらに反射され前述の光束P1と進行方向を揃えら
れ、1/2波長板21aを透過することによってその偏
光面が略90゜回転されP偏光光束に変換されて光束P
2として射出される。偏光分離膜19bおよび19cに
ついても同様であり、偏光分離膜19b,反射膜20
b,1/2波長板21bによる偏光変換と、偏光分離膜
19c,反射膜20c,1/2波長板21cによる偏光
変換は、偏光分離膜19a,反射膜20a,1/2波長
板21aによる偏光変換と同様に行われる。結果的には
射出される全ての光束はP偏光光束に揃えられる。
In the PBS polarization conversion array configured as described above, the tertiary light source image is formed near the incident surface thereof,
3 so that the light enters the polarization separation films 19a, 19b, and 19c.
For example, a P-polarized light beam among the light beams incident on the polarization separation film 19a is disposed in the optical path of the light beam of the two-dimensional light source image.
The S-polarized light beam transmitted and reflected as 1 is reflected by the reflection film 20a.
Is further reflected by the light beam P1 so that the light beam P1 has the same traveling direction as the light beam P1.
Injected as 2. The same applies to the polarization separation films 19b and 19c.
b, the polarization conversion by the half-wave plate 21b and the polarization conversion by the polarization separation film 19c, the reflection film 20c, and the half-wave plate 21c are performed by the polarization separation film 19a, the reflection film 20a, and the half-wave plate 21a. It is performed in the same way as the conversion. As a result, all the emitted light beams are aligned with the P-polarized light beam.

【0066】以上の説明および図7より明らかなよう
に、本実施形態によれば、全ての反射面の方向を揃える
ことにより、偏光変換手段の構成および作用が簡略化さ
れる。従って、全ての素子を積層したバルク部材から4
5゜斜め方向に切断することによりPBS偏光変換アレ
イを製造するような簡単な製造が可能になる。なお、遮
光板22は、反射膜20a、20b、20cへの不要光
の進入を防ぐ位置に配置される。また、1/2波長板2
1は本実施形態で説明した位置に限らず、全ての出射光
をS偏光光束に揃えるように配置しても構わない。
As is apparent from the above description and FIG. 7, according to this embodiment, the arrangement and operation of the polarization conversion means are simplified by aligning the directions of all the reflecting surfaces. Therefore, the bulk member in which all the elements are stacked is 4
By cutting at an angle of 5 [deg.], A simple manufacturing such as manufacturing a PBS polarization conversion array becomes possible. The light shielding plate 22 is disposed at a position where unnecessary light is prevented from entering the reflection films 20a, 20b, and 20c. Also, a half-wave plate 2
Reference numeral 1 is not limited to the position described in the present embodiment, and may be arranged so that all outgoing lights are aligned with the S-polarized light beam.

【0067】また、P偏光とS偏光を入れ替えた構成に
しても構わない。
Further, a configuration in which the P-polarized light and the S-polarized light are exchanged may be adopted.

【0068】(照明装置の第4の実施形態)図8は、本
発明による照明装置の第4の実施形態における偏光変換
手段を示す図である。
(Fourth Embodiment of Illumination Apparatus) FIG. 8 is a view showing a polarization conversion means in a fourth embodiment of the illumination apparatus according to the present invention.

【0069】なお、これ以降の説明において、第1の実
施形態と同様の構成要素については同一符号を付けて説
明を省略する。
In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted.

【0070】本実施形態では、第1の実施形態において
説明したPBS偏光変換アレイ7を一例に挙げて説明を
するが、その他の実施形態において説明したPBS偏光
変換アレイ7に対しても適用可能である。
In this embodiment, the PBS polarization conversion array 7 described in the first embodiment will be described as an example, but the present invention is also applicable to the PBS polarization conversion array 7 described in other embodiments. is there.

【0071】本実施形態におけるPBS偏光変換アレイ
7の先に説明した実施形態におけるそれとの違いは、1
/2波長板24(24a、24b、24c)が偏光分離
膜9を透過したP偏光光束の光路上に配置される点と、
一部のS偏光光束の出射光路上に偏光分離膜9と反射膜
10とによって本来の光路から外れた光束を被照射面に
向けて偏向するための偏向手段である偏向プリズム25
(25a、25b)を配置した点にある。すなわち、P
BS偏光変換アレイ7はグラスロッド3の出射面上の照
明情報を液晶パネル8上に結像するための集光レンズ5
の後段に配置されるため、そこで偏光分離膜9によって
反射された光束は偏向分離膜9と隣の反射膜10との距
離分光路が偏心され、集光レンズ5の本来の光路から外
れることになる。従って、PBS偏光変換アレイ7から
出射される光束の少なくとも最外出射面に偏向プリズム
25を接合することにより、その出射面から出射される
光の偏心分を偏向手段である偏向プリズム25で補正す
るわけである。
The difference between the PBS polarization conversion array 7 in the present embodiment and the PBS polarization conversion array in the above-described embodiment is as follows.
The half-wave plate 24 (24a, 24b, 24c) is arranged on the optical path of the P-polarized light beam transmitted through the polarization separation film 9,
A deflecting prism 25 serving as a deflecting means for deflecting a light beam deviated from an original light path toward a surface to be irradiated by a polarization separation film 9 and a reflection film 10 on an output light path of some S-polarized light beams.
(25a, 25b). That is, P
The BS polarization conversion array 7 is a condensing lens 5 for forming illumination information on the exit surface of the glass rod 3 on the liquid crystal panel 8.
Since the light beam reflected by the polarization separation film 9 is decentered in the distance spectral path between the polarization separation film 9 and the adjacent reflection film 10 and deviates from the original light path of the condenser lens 5. Become. Accordingly, by joining the deflecting prism 25 to at least the outermost outgoing surface of the light beam emitted from the PBS polarization conversion array 7, the eccentricity of the light emitted from the outgoing surface is corrected by the deflecting prism 25 as the deflecting means. That is.

【0072】偏向プリズム25a、25bはプリズム1
3と同じ材質であり、それに入射する光束の進行方向を
液晶パネル8に近づくように偏向する方向に斜面が形成
されている。すなわち、偏向分離膜9bによって反射さ
れ反射膜10bによって進路を変えられた光束は、偏向
プリズム25aがない場合には破線26のような光路を
通るところを偏向プリズム25aの屈折作用によって実
線27の方向に補正するものである。従って、本実施形
態によれば、液晶パネル8の外側に漏れてしまう光束の
方向を補正し液晶パネル8に入射させることができるた
め、液晶パネル8への入射効率を高めることができる。
The deflecting prisms 25a and 25b are prism 1
3 and a slope is formed in a direction in which the traveling direction of the light beam incident thereon is deflected so as to approach the liquid crystal panel 8. That is, the light flux reflected by the deflection separation film 9b and changed its path by the reflection film 10b passes through an optical path as indicated by a broken line 26 when there is no deflection prism 25a in the direction of the solid line 27 by the refraction of the deflection prism 25a. Is corrected. Therefore, according to the present embodiment, the direction of the light flux leaking to the outside of the liquid crystal panel 8 can be corrected and made incident on the liquid crystal panel 8, so that the efficiency of incidence on the liquid crystal panel 8 can be increased.

【0073】なお、偏向手段の構成は本実施形態に限ら
ず、少なくとも最も外側から出射する光束を反射する反
射膜10bおよび10dの設置角度を変えて、そこで反
射する光束の方向を補正するようにして、この反射膜に
本実施形態で説明した偏向プリズム25の機能を併せ持
たせても構わない。また、反射膜10a、10cの出射
面上にも偏向プリズムを設けても構わない。さらに、本
実施形態では1/2波長板24a、24cと偏向プリズ
ム25a、25bとの積層を避けるために1/2波長板
24の設置位置を偏光分離膜9の透過光路上にしたが、
その反射光路上でも構わない。
The configuration of the deflecting means is not limited to this embodiment. At least the angle of the reflection films 10b and 10d for reflecting the light beams emitted from the outermost side is changed to correct the direction of the light beams reflected there. The reflective film may also have the function of the deflecting prism 25 described in the present embodiment. Also, a deflection prism may be provided on the exit surfaces of the reflection films 10a and 10c. Further, in the present embodiment, the installation position of the half-wave plate 24 is set on the transmission optical path of the polarization separation film 9 in order to avoid lamination of the half-wave plates 24a and 24c and the deflection prisms 25a and 25b.
It may be on the reflected light path.

【0074】このように本実施形態の構成は、第1の実
施形態だけでなく、他の実施形態のPBS偏光変換アレ
イ7における外側から出射される光束の光路中に同様に
偏向手段を配置することにより、液晶パネルへ照射する
光を増やすことができる。
As described above, in the configuration of the present embodiment, the deflecting means is similarly arranged in the optical path of the light beam emitted from the outside in the PBS polarization conversion array 7 of the other embodiments as well as the first embodiment. Thus, the amount of light applied to the liquid crystal panel can be increased.

【0075】(照明装置の第5の実施形態)図9は、本
発明による照明装置の第5の実施形態を示す図である。
(Fifth Embodiment of Illumination Apparatus) FIG. 9 is a view showing a fifth embodiment of the illumination apparatus according to the present invention.

【0076】なお、これ以降の説明において、第1の実
施形態と同様の構成要素については同一符号を付けて説
明を省略する。
In the following description, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted.

【0077】本実施形態の特徴は、第1の実施形態のお
けるグラスロッド(光束分割手段)3の入射面上に入射
光を制限するための開口手段であるアパーチャを設けた
点にある。図9(a)には透過する開口が円形の円形ア
パーチャ28を、図9(b)には開口が矩形の矩形アパ
ーチャ29を示した。各図の斜線図への入射光はアパー
チャにより遮光される。
The feature of this embodiment is that an aperture, which is an opening means for restricting incident light, is provided on the entrance surface of the glass rod (light beam splitting means) 3 in the first embodiment. FIG. 9A shows a circular aperture 28 having a circular opening, and FIG. 9B shows a rectangular aperture 29 having a rectangular opening. Light incident on the hatched diagrams in each figure is blocked by the aperture.

【0078】このように、グラスロッド3の入射面にア
パーチャを設けることはそこに形成される1次光源像G
1を小さくすることと等価である。前述したように2次
および3次光源像の大きさは1次光源像の大きさに依存
するため、本実施形態によればPBS偏光変換アレイ7
が配置される位置の3次光源像の各々の大きさを小さく
することができる。従って、各3次光源像間の間隔(図
4におけるy1、z1)が広がるために、PBS偏光変
換アレイ7への不要な光の進入を低減させることがで
き、遮光板をなくすこともできる。つまり、PBS偏光
変換アレイ7に入射する光束の間隔が狭いと、入射面に
遮光板を配置して偏光変換できない入射面に光入射しな
いように対処が必要となると共にそこでの光損失が起こ
るが、光束の間隔が広がれば光束自体である程度の光分
離ができるようになるので、光損失が少なくなり、場合
によっては遮光板が不要となる。
As described above, the provision of the aperture on the entrance surface of the glass rod 3 makes it possible to form the primary light source image G formed thereon.
This is equivalent to making 1 smaller. As described above, since the size of the secondary and tertiary light source images depends on the size of the primary light source image, according to the present embodiment, the PBS polarization conversion array 7 is used.
The size of each of the tertiary light source images at the position where is located can be reduced. Therefore, since the distance between the tertiary light source images (y1, z1 in FIG. 4) is widened, it is possible to reduce the entry of unnecessary light into the PBS polarization conversion array 7 and to eliminate the light shielding plate. In other words, if the interval between the light beams incident on the PBS polarization conversion array 7 is narrow, it is necessary to arrange a light-shielding plate on the incident surface so as to prevent light from being incident on the incident surface where polarization conversion is not possible, and light loss there occurs. If the interval between the light beams is widened, a certain amount of light can be separated by the light beams themselves, so that the light loss is reduced and, in some cases, a light-shielding plate becomes unnecessary.

【0079】またその間隔の特に、図9(b)に示した
ような矩形アパーチャ29によれば、偏光変換のための
スペースが必要なY軸方向のみにアパーチャとしての作
用をさせることができるため、矩形アパーチャ29部の
透過効率を維持しながら、3次光源像の分離性能を高め
ることができる。
In particular, according to the rectangular aperture 29 as shown in FIG. 9B, the aperture can be made to function as an aperture only in the Y-axis direction which requires a space for polarization conversion. The separation performance of the tertiary light source image can be improved while maintaining the transmission efficiency of the rectangular aperture 29.

【0080】(投写型表示装置の実施形態)図10は、
本発明による照明装置を用いた投写型表示装置の実施形
態の全体の構成を示す図である。本実施形態の投写型表
示装置では、前述した照明装置の各実施形態のいずれか
の照明装置を用いることができる。
(Embodiment of Projection Display Apparatus) FIG.
1 is a diagram illustrating an overall configuration of an embodiment of a projection display device using an illumination device according to the present invention. In the projection display device of the present embodiment, any one of the illumination devices of the above-described embodiments of the illumination device can be used.

【0081】すでに説明したように、本発明の照明装置
ではグラスロッド3の出射面上の照明情報(出射面の形
状に沿って出射される光束)が集光レンズ5により相似
拡大されて液晶パネル8を照明することになる。従っ
て、液晶パネル8やグラスロッド3断面の大きさにもよ
るが、偏光変換手段であるPBS偏光変換アレイ7と液
晶パネル8または集光レンズ6(集光レンズ6は入射光
を平行化して液晶パネル8に照射する)との間には、拡
大率に応じた空間が生じる。当然のことながら、この距
離が大きくなるほど集光レンズ5による共役比が増大す
るため液晶パネル8への入射光線の平行性は高まること
になる。本実施形態においては、この空間を利用し光源
光を複数の色光に分光する分光手段であるダイクロイッ
クミラー30を配置した。
As described above, in the illumination device of the present invention, the illumination information on the exit surface of the glass rod 3 (the light beam emitted along the shape of the exit surface) is similarly enlarged by the condenser lens 5 so that the liquid crystal panel 8 will be illuminated. Therefore, depending on the size of the liquid crystal panel 8 and the cross section of the glass rod 3, the PBS polarization conversion array 7 as the polarization conversion means and the liquid crystal panel 8 or the condenser lens 6 (the condenser lens 6 collimates the incident light and A space corresponding to the enlargement ratio is generated between the light beam and the panel 8). As a matter of course, as the distance increases, the conjugation ratio of the condenser lens 5 increases, so that the parallelism of the incident light on the liquid crystal panel 8 increases. In the present embodiment, the dichroic mirror 30, which is a spectral unit that splits the light from the light source into a plurality of color lights by using this space, is arranged.

【0082】ダイクロイックミラー30は、赤色光、緑
色光、青色光を選択的に反射または透過する互いに異な
る波長選択反射膜がそれぞれ形成され、互いに所定の角
度を有して配置された3枚のダイクロイックミラー30
R、30G、30Bを備えている。例えば、ダイクロイ
ックミラー30Rは、赤色光を反射し、緑色光、青色光
を透過するミラーである。ダイクロイックミラー30G
は、ダイクロイックミラー30Rを透過した緑色光、青
色光をさらに分離するミラーであって、緑色光を反射し
て、青色光を透過する。ダイクロイックミラー30B
は、ダイクロイックミラー30Gを透過した青色光を反
射するミラーである。各ダイクロイックミラー30R、
30G、30Bは、互いに所定の角度を持って配置され
ており、反射された光はそれぞれ異なる方向から液晶パ
ネル8に入射する。本実施形態では液晶パネル8入射前
に集光レンズ6を透過しその屈折作用を受けるが、光束
の分離状態は保たれる。なお、ダイクロイックミラー3
0は3枚のダイクロイックミラーとしているが、光学的
に最後のミラー(30B)は全反射ミラーでもよく、少
なくとも2つのダイクロイックミラーを用いれば分光手
段は構成できる。また、ダイクロイックミラーでなくと
も波長選択反射膜が形成されたプリズムに置き換えても
よい。また、赤色光、緑色光、青色光の色光の分光の順
序はいずれでも構わない。
The dichroic mirror 30 includes three dichroic mirrors, each of which is formed with a different wavelength selective reflection film for selectively reflecting or transmitting red light, green light, and blue light, and arranged at a predetermined angle to each other. Mirror 30
R, 30G, and 30B. For example, the dichroic mirror 30R is a mirror that reflects red light and transmits green light and blue light. Dichroic mirror 30G
Is a mirror for further separating the green light and the blue light transmitted through the dichroic mirror 30R, and reflects the green light and transmits the blue light. Dichroic mirror 30B
Is a mirror that reflects the blue light transmitted through the dichroic mirror 30G. Each dichroic mirror 30R,
30G and 30B are arranged at a predetermined angle to each other, and the reflected lights enter the liquid crystal panel 8 from different directions. In the present embodiment, the light passes through the condenser lens 6 before being incident on the liquid crystal panel 8 and undergoes the refraction action, but the separated state of the light beam is maintained. In addition, dichroic mirror 3
Reference numeral 0 denotes three dichroic mirrors, but the optically last mirror (30B) may be a total reflection mirror, and a spectral unit can be configured by using at least two dichroic mirrors. Further, a prism having a wavelength selective reflection film may be used instead of the dichroic mirror. In addition, the order of spectral separation of red light, green light, and blue light may be any.

【0083】図11は、図10における液晶パネル8の
部分断面図である。液晶パネル8は、分光手段により分
光された各色光束をそれぞれ対応する画素に集光するた
めのマイクロレンズアレイ33を備えたアクティブマト
リクス液晶パネルであり、それらの前後には不図示の一
対の偏光板が配置される。液晶パネル8は、2枚の硝子
等の透明基板34、35の間にツイステッドネマチック
(TN)液晶36が封入され、一方の基板34には共通
電極37および不要光を遮光するためのブラックマトリ
クス38等が形成され、他方の基板35には画素電極3
9、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ(TF
T)40等が形成され、TFT40を介して画素電極3
9に電圧が印加されると共通電極37との間に挟まれた
液晶36が駆動される構成である。なお、他方の基板3
5には、複数の走査線と複数のデータ線が交差して配置
され、その交差部付近にTFT40がゲートを走査線、
ソースをデータ線、ドレインを画素電極39に接続して
配置される。そして、走査線には順次選択電圧が印加さ
れ、それに応じてオンした水平方向の画素のTFT40
を介して各画素の駆動電圧が画素電極39に書き込まれ
る。TFT40は非選択電圧の印加によりオフとなり印
加された駆動電圧を図示されない蓄積容量等に保持す
る。液晶パネルの開口部(ブラックマトリクス38の開
口部)に相当する領域に画素電極39は配置され、TF
T40と画素電極39(必要に応じて画素電極に接続さ
れた蓄積容量)により各画素が構成される。なお、液晶
36はTNだけでなく、強誘電型や反強誘電型、この他
水平配向型、垂直配向型、高分子分散型など種々用いる
ことが可能である。
FIG. 11 is a partial sectional view of the liquid crystal panel 8 in FIG. The liquid crystal panel 8 is an active matrix liquid crystal panel provided with a microlens array 33 for condensing each color light beam separated by the light separating means to a corresponding pixel, and a pair of polarizing plates (not shown) before and after them. Is arranged. The liquid crystal panel 8 has a twisted nematic (TN) liquid crystal 36 sealed between two transparent substrates 34 and 35 such as glass, and one substrate 34 has a common electrode 37 and a black matrix 38 for shielding unnecessary light. Are formed, and the other substrate 35 has the pixel electrode 3
9. Thin film transistor (TF) as switching element
T) 40 and the like are formed, and the pixel electrode 3
When a voltage is applied to the liquid crystal 9, the liquid crystal 36 sandwiched between the common electrode 37 and the common electrode 37 is driven. The other substrate 3
In FIG. 5, a plurality of scanning lines and a plurality of data lines are arranged so as to intersect with each other.
The source is connected to the data line, and the drain is connected to the pixel electrode 39. Then, the selection voltage is sequentially applied to the scanning lines, and the TFTs 40 of the horizontal pixels turned on in response to the selection voltage are applied.
The drive voltage of each pixel is written to the pixel electrode 39 via the. The TFT 40 is turned off by the application of the non-selection voltage, and holds the applied driving voltage in a storage capacitor (not shown). The pixel electrode 39 is arranged in a region corresponding to the opening of the liquid crystal panel (the opening of the black matrix 38).
Each pixel is constituted by T40 and the pixel electrode 39 (a storage capacitor connected to the pixel electrode as necessary). The liquid crystal 36 can be of various types such as a ferroelectric type, an antiferroelectric type, a horizontal alignment type, a vertical alignment type, and a polymer dispersion type, in addition to the TN.

【0084】また、エッチング等により硝子板上に形成
されたマイクロレンズアレイ33と一方の基板34と
が、低屈折率の樹脂層(接着剤)41を介して互いに接
着されている。マイクロレンズアレイ33の単位レンズ
(レンズの凸部または凹部)は、液晶パネル8の水平方
向(走査線方向)の画素ピッチの3倍に相当するピッチ
を有し、ダイクロイックミラー30を異なる角度で反射
して出射する赤色光、緑色光、青色光がマイクロレンズ
アレイ33の各単位レンズに異なる角度で入射し、この
各単位レンズにより赤色光、緑色光、青色光がそれぞれ
水平方向に隣接して単位レンズと対応する3つの画素の
画素電極39付近に集光されるようになる。マイクロレ
ンズアレイ33の各単位レンズは、各色光をこのレンズ
と対応する3つの隣接画素の画素電極に入射光を集光す
るような焦点距離を有する。図においては、液晶パネル
に対して略直進して入射される緑色光Gはマイクロレン
ズアレイ33の単位レンズにより画素電極39Gに集光
されてそのまま出射される。一方、ダイクロイックミラ
ー30Rと30Bが30Gに対して有する角度に対応し
た角度で、緑色光Gに対して互いに対称に入射される赤
色光Rと青色光Bは、単位レンズにより画素電極39R
と39Bにそれぞれ集光され、緑色光Gと対称な角度を
もって出射される。なお、ダイクロイックミラー30で
の分光の順序が異なれば、それに応じて図11に示され
る液晶パネル8への色光の入射位置も異なる。
The microlens array 33 formed on the glass plate by etching or the like and one of the substrates 34 are bonded to each other via a resin layer (adhesive) 41 having a low refractive index. The unit lenses (convex or concave portions of the lens) of the microlens array 33 have a pitch corresponding to three times the pixel pitch in the horizontal direction (scanning line direction) of the liquid crystal panel 8 and reflect the dichroic mirror 30 at different angles. The red light, green light, and blue light emitted at different angles enter each unit lens of the microlens array 33 at different angles, and the red light, green light, and blue light are respectively adjacent to each other in the horizontal direction by each unit lens. Light is condensed near the pixel electrodes 39 of three pixels corresponding to the lens. Each unit lens of the microlens array 33 has a focal length such that each color light is focused on the pixel electrodes of three adjacent pixels corresponding to this lens. In the figure, the green light G which is incident on the liquid crystal panel while proceeding substantially straight is condensed on the pixel electrode 39G by the unit lens of the microlens array 33 and emitted as it is. On the other hand, the red light R and the blue light B that are symmetrically incident on the green light G at an angle corresponding to the angle that the dichroic mirrors 30R and 30B have with respect to 30G are converted into pixel electrodes 39R by the unit lens.
And 39B, respectively, and emitted at an angle symmetric to the green light G. Note that, if the order of spectral separation in the dichroic mirror 30 is different, the incident position of color light on the liquid crystal panel 8 shown in FIG.

【0085】上記のようにして液晶パネル8の画素電極
39に対して集光した各光束は、液晶パネル8に印加さ
れた信号に応じた変調を受けて出射し、投写手段である
投写レンズ31によって前方のスクリーン32上に拡大
投写される。隣接する3つの画素により変調された3つ
の色光は、以上の過程においてスクリーン32上では同
位置に重なるように投写される。なお、本投写型表示装
置は、スクリーン32を背面から投写するリア型でも、
前面から投写するフロント型でも構わない。
Each light beam condensed on the pixel electrode 39 of the liquid crystal panel 8 as described above undergoes modulation in accordance with the signal applied to the liquid crystal panel 8 and exits therefrom. Is enlarged and projected on the front screen 32. The three color lights modulated by the three adjacent pixels are projected so as to overlap at the same position on the screen 32 in the above process. In addition, this projection type display device is a rear type in which the screen 32 is projected from the back,
A front type that projects from the front may be used.

【0086】本実施形態によれば、比較的平行性が高く
照度比の高い照明光を用いることにより、照度比が高く
明るい投写画像を得ることができる。また、本実施形態
で説明したような、照明光に高い平行性が要求される単
板型の投写型表示装置を高輝度、高照度比で実現するこ
とができる。その際、ダイクロイックミラー30をPB
S偏光変換アレイ7と液晶パネル8との間に配置したの
で、インテグレーションおよび偏光変換の終わった照明
光に対して原色光への分離が確実に行われその後の分光
の乱れも少ない。さらに、ダイクロイックミラー30に
よって光路を折り曲げるため、図10に示すように光学
系を小型化することができる。
According to the present embodiment, a bright projected image with a high illuminance ratio can be obtained by using illumination light having a relatively high parallelism and a high illuminance ratio. In addition, a single-panel projection display device that requires high parallelism of illumination light as described in the present embodiment can be realized with a high luminance and a high illuminance ratio. At that time, the dichroic mirror 30 is
Since it is arranged between the S-polarized light conversion array 7 and the liquid crystal panel 8, the illumination light after the integration and the polarization conversion is reliably separated into the primary color light, and the subsequent disturbance of the spectrum is small. Further, since the optical path is bent by the dichroic mirror 30, the size of the optical system can be reduced as shown in FIG.

【0087】なお、本実施形態は単板型の投写型表示装
置に限られるものではなく、分光手段により分光された
3つの色光に対してそれぞれ変調手段となる液晶パネル
を用いた3板式の投写型表示装置に対しても適応可能で
ある。また、液晶パネルは透過型に限定されず、画素電
極を反射電極とした反射型の液晶パネルでも構わない。
The present embodiment is not limited to a single-panel type projection display device, but a three-panel projection system using a liquid crystal panel serving as a modulating unit for each of the three color lights separated by the spectroscopic unit. It is also applicable to a type display device. Further, the liquid crystal panel is not limited to the transmission type, and may be a reflection type liquid crystal panel using pixel electrodes as reflection electrodes.

【0088】さらに、光変調する電気光学装置として、
反射ミラーを各画素毎に設けて、画像信号に応じて反射
ミラーでの反射角を切換えて変調するミラーデバイス
(例えばテキサスインスツルメント社の開発したデジタ
ルミラーデバイス(DMD)のようなもの)において
も、そのデバイスに光源光を照射する照明装置として本
発明を適用することができる。
Further, as an electro-optical device for performing light modulation,
In a mirror device (for example, a digital mirror device (DMD) developed by Texas Instruments) which provides a reflection mirror for each pixel and switches and modulates the reflection angle of the reflection mirror according to an image signal. Also, the present invention can be applied to an illumination device that irradiates the device with light from a light source.

【0089】(変形形態)以上説明した実施形態に限定
されることなく、本発明の趣旨を変更しない範囲で種々
の変形や変更が可能である。
(Modifications) The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0090】例えば、画素の配列順序はマイクロレンズ
の中心に緑色光の画素を配置する場合について説明した
が、その中心に赤色光または青色光の画素を配置しても
構わない。
For example, although the description has been made of the case where the green light pixel is arranged at the center of the microlens, the red light or blue light pixel may be arranged at the center.

【0091】また、グラスロッドは中実のものについて
説明したが、中空(外枠が硝子等から構成される反射面
で中心が空洞の角柱。この場合は各反射面で光反射す
る。)のライトパイプでも構わない。また、硝子製のロ
ッドでなくとも、樹脂製のロッドしても構わない。
Although the glass rod has been described as a solid glass rod, the rod is hollow (the outer frame is a reflecting surface composed of glass or the like and the center is a hollow prism. In this case, each reflecting surface reflects light). It can be a light pipe. In addition, a rod made of resin may be used instead of a rod made of glass.

【0092】また、各図で説明したS偏光とP偏光は、
逆であっても構わない。
The S-polarized light and P-polarized light described in each figure are
The reverse is also acceptable.

【0093】[0093]

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明の照
明装置によれば、比較的小型の光学系により、被照射面
への入射光線の平行性を維持しながら、明るく照度比の
高い照明光を得ることができる。また、その照明装置を
用いることによって、明るく照度比の高い画像投写の可
能な投写型表示装置を実現することができる。
As described in detail above, according to the illumination apparatus of the present invention, a relatively small optical system is used to maintain the parallelism of light rays incident on the surface to be illuminated while maintaining a high illumination ratio. You can get light. Further, by using the lighting device, a projection display device capable of projecting a bright image with a high illuminance ratio can be realized.

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

【図1】 本発明による照明装置の第1の実施形態を示
す図。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a lighting device according to the present invention.

【図2】 本発明による照明装置のグラスロッドによる
光束分割の説明図。
FIG. 2 is an explanatory diagram of luminous flux division by a glass rod of the lighting device according to the present invention.

【図3】 本発明による照明装置による3次光源像の形
成の説明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram of formation of a tertiary light source image by the illumination device according to the present invention.

【図4】 本発明による照明装置による3次光源像の正
面図。
FIG. 4 is a front view of a tertiary light source image by the illumination device according to the present invention.

【図5】 本発明による照明装置の第1の実施形態にお
ける偏光変換手段を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing polarization conversion means in the first embodiment of the illumination device according to the present invention.

【図6】 本発明による照明装置の第2の実施形態にお
ける偏光変換手段を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing polarization conversion means in a second embodiment of the illumination device according to the present invention.

【図7】 本発明による照明装置の第3の実施形態にお
ける偏光変換手段を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing polarization conversion means in a third embodiment of the lighting device according to the present invention.

【図8】 本発明による照明装置の第4の実施形態にお
ける偏光変換手段を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing polarization conversion means in a fourth embodiment of the illumination device according to the present invention.

【図9】 本発明による照明装置の第5の実施形態を示
す図。
FIG. 9 is a diagram showing a fifth embodiment of the lighting device according to the present invention.

【図10】 本発明による投写型表示装置の実施形態を
示す図。
FIG. 10 is a diagram showing an embodiment of a projection display device according to the present invention.

【図11】 本発明による投写型表示装置の液晶パネル
の説明図。
FIG. 11 is an explanatory diagram of a liquid crystal panel of the projection display device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ランプ 2 楕円リフレクタ 3 グラスロッド 4 集光レンズ 5 集光レンズ 6 集光レンズ 7 PBS偏光変換アレイ 8 液晶パネル 9 偏光分離膜 10 反射膜 11 1/2波長板 12 遮光板 13 プリズム 28 円形アパーチャ 29 矩形アパーチャ 30 ダイクロイックミラー 31 投写レンズ 32 スクリーン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lamp 2 Elliptical reflector 3 Glass rod 4 Condensing lens 5 Condensing lens 6 Condensing lens 7 PBS polarization conversion array 8 Liquid crystal panel 9 Polarization separation film 10 Reflection film 11 1/2 wavelength plate 12 Light shielding plate 13 Prism 28 Circular aperture 29 Rectangular aperture 30 Dichroic mirror 31 Projection lens 32 Screen

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H099 AA12 BA09 CA01 DA05 5C060 AA00 BA04 BB13 BC01 BD02 BE05 BE10 EA01 GA02 GB06 HC01 HC12 HC20 HD02  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2H099 AA12 BA09 CA01 DA05 5C060 AA00 BA04 BB13 BC01 BD02 BE05 BE10 EA01 GA02 GB06 HC01 HC12 HC20 HD02

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源手段と、該光源手段からの光を集光
する第1の集光手段と、前記集光された光を入射面より
入射し内面反射させて出射面に出射するグラスロッド
と、該グラスロッドから出射される光束を被照射面に対
して集光する第2の集光手段と、前記グラスロッドと前
記被照射面との間に配置され、前記グラスロッドから出
射される光束を偏光軸が互いに略直交する2つの直線偏
光光束に分離し一方の光束を他方の光束の直線偏光軸に
変換する偏光変換手段とを有することを特徴とする照明
装置。
1. A light source means, a first condensing means for condensing light from the light source means, and a glass rod for entering the condensed light from an incident surface, internally reflecting the light, and emitting the reflected light to an exit surface. A second light condensing means for condensing a light beam emitted from the glass rod to the surface to be irradiated; and a second light condensing means disposed between the glass rod and the surface to be irradiated, and emitted from the glass rod. An illumination device, comprising: a polarization conversion unit that separates a light beam into two linearly polarized light beams whose polarization axes are substantially orthogonal to each other and converts one of the light beams into a linearly polarized light axis of the other light beam.
【請求項2】 請求項1に記載の照明装置において、前
記第2の集光手段は、前記グラスロッドと前記被照射面
との間において、前記グラスロッドから出射された光束
を集光し複数の光源像を形成し、前記偏光変換手段は前
記複数の光源像が形成される位置の近傍に配置されるこ
とを特徴とする照明装置。
2. The illumination device according to claim 1, wherein the second light condensing means condenses a light flux emitted from the glass rod between the glass rod and the surface to be irradiated. An illumination apparatus, wherein the light source image is formed, and the polarization conversion means is arranged near a position where the plurality of light source images are formed.
【請求項3】 請求項1に記載の照明装置において、前
記偏光変換手段は、前記グラスロッドから出射される光
束を偏光軸が互いに略直交する2つの直線偏光光束に分
離し互いに異なる方向に出射させる複数の偏光分離手段
と、該分離した一方の光束を他方の光束の進行方向に揃
える複数の反射手段と、該分離した一方の光束を他方の
光束の直線偏光軸に変換する複数の偏光軸回転手段とか
ら構成されることを特徴とする照明装置。
3. The illumination device according to claim 1, wherein the polarization conversion unit separates the light beam emitted from the glass rod into two linearly polarized light beams whose polarization axes are substantially orthogonal to each other and emits the light beams in different directions. A plurality of polarized light separating means, a plurality of reflecting means for aligning the separated one light beam in the traveling direction of the other light beam, and a plurality of polarization axes for converting the separated one light beam into a linear polarization axis of the other light beam. A lighting device, comprising: a rotating unit.
【請求項4】 光源手段と、該光源手段からの光を集光
させ1次光源像を形成する第1の集光手段と、前記1次
光源像からの光束を内面反射によって複数の光束に分割
して射出し複数の2次光源像を形成する光束分割手段
と、該光束分割手段の出射面の照明情報を被照射面に結
像する第2の集光手段と、前記光束分割手段と前記被照
射面との間に配置され、前記光束分割手段から出射され
る光束を偏光軸が互いに略直交する2つの直線偏光光束
に分離し一方の光束を他方の光束の直線偏光軸に変換す
る偏光変換手段とを有することを特徴とする照明装置。
4. A light source means, a first light condensing means for condensing light from the light source means to form a primary light source image, and a light flux from the primary light source image is converted into a plurality of light fluxes by internal reflection. A light beam splitting means for splitting and emitting a plurality of secondary light source images to form a plurality of secondary light source images; a second light condensing means for forming illumination information on an emission surface of the light beam splitting means on a surface to be irradiated; The light beam emitted from the light beam splitting means is disposed between the light beam splitting means and two linearly polarized light beams whose polarization axes are substantially orthogonal to each other, and one light beam is converted into the linear polarization axis of the other light beam. An illumination device comprising: a polarization conversion unit.
【請求項5】 請求項4に記載の照明装置において、前
記第2の集光手段は、前記光束分割手段と前記被照射面
との間において、前記複数の2次光源像を集光し複数の
3次光源像を形成し、前記偏光変換手段は前記複数の3
次光源像が形成される位置の近傍に配置されることを特
徴とする照明装置。
5. The illumination device according to claim 4, wherein the second light condensing means condenses the plurality of secondary light source images between the light beam splitting means and the irradiation surface. And a third light source image is formed.
An illuminating device arranged near a position where a next light source image is formed.
【請求項6】 請求項4に記載の照明装置において、前
記偏光変換手段は、前記光束分割手段から出射される光
束を偏光軸が互いに略直交する2つの直線偏光光束に分
離し互いに異なる方向に出射させる複数の偏光分離手段
と、該分離された一方の光束を他方の光束の進行方向に
揃える複数の反射手段と、該分離された一方の光束を他
方の光束の直線偏光軸に変換する複数の偏光軸回転手段
とから構成されることを特徴とする照明装置。
6. The illumination device according to claim 4, wherein the polarization conversion unit separates the light beam emitted from the light beam splitting unit into two linearly polarized light beams whose polarization axes are substantially perpendicular to each other, and separates the light beams into directions different from each other. A plurality of polarized light separating means for emitting light, a plurality of reflecting means for aligning the separated one light beam in the traveling direction of the other light beam, and a plurality of converting the one separated light beam into a linear polarization axis of the other light beam And a polarization axis rotating means.
【請求項7】 請求項3または請求項6に記載の照明装
置において、前記偏光分離手段は、前記複数の光源像の
中で前記偏光分離が行われる方向において中心となる光
源像が互いに離反する2つの方向に反射される構成を含
むことを特徴とする照明装置。
7. The illuminating device according to claim 3, wherein the polarization separation unit separates light source images that are centered in a direction in which the polarization separation is performed among the plurality of light source images. A lighting device comprising a configuration that reflects light in two directions.
【請求項8】 請求項7に記載の照明装置において、前
記中心となる光源像のための偏光分離手段および反射手
段の反射面の大きさが、中心以外の光源像のための偏光
分離手段および反射手段の反射面の大きさより小さいこ
とを特徴とする照明装置。
8. The illuminating device according to claim 7, wherein the size of the polarization separation means for the center light source image and the size of the reflection surface of the reflection means are different from those of the light source image other than the center. An illuminating device characterized by being smaller than the size of the reflecting surface of the reflecting means.
【請求項9】 請求項7に記載の照明装置において、前
記中心となる光源像のための偏光分離手段および反射手
段の反射面の大きさが、中心以外の光源像のための偏光
分離手段および反射手段の反射面の大きさと等しいこと
を特徴とする照明装置。
9. The illuminating device according to claim 7, wherein the polarization separation means for the central light source image and the reflection surface of the reflection means have a size other than the center. A lighting device, wherein the size of the reflecting surface is equal to the size of the reflecting surface of the reflecting means.
【請求項10】 請求項3または請求項6に記載の照明
装置において、前記偏光分離手段は、前記複数の偏光分
離手段により分離された2つの直線偏光光束のいずれか
の反射方向が全て同方向となるように構成されることを
特徴とする照明装置。
10. The illuminating device according to claim 3, wherein the polarized light separating means is configured such that any one of two linearly polarized light beams separated by the plurality of polarized light separating means has the same reflection direction. A lighting device characterized by being configured to be as follows.
【請求項11】 請求項3または請求項6に記載の照明
装置において、前記偏光変換手段の、前記反射手段によ
って反射され出射する光束の出射面に、出射光の進行方
向を変える偏向手段をさらに有することを特徴とする照
明装置。
11. The illuminating device according to claim 3, further comprising a deflecting means for changing a traveling direction of the outgoing light, on an emitting surface of the light flux reflected and emitted by the reflecting means of the polarization converting means. A lighting device, comprising:
【請求項12】 請求項1に記載の照明装置において、
前記グラスロッドの入射面に入射光を制限する開口手段
をさらに有することを特徴とする照明装置。
12. The lighting device according to claim 1, wherein
The lighting device according to claim 1, further comprising an opening means for restricting incident light on an incident surface of the glass rod.
【請求項13】 請求項12に記載の照明装置におい
て、前記開口手段は、前記偏光変換手段の偏光分離方向
で入射光を制限する開口を有することを特徴とする照明
装置。
13. The illumination device according to claim 12, wherein said aperture means has an aperture for limiting incident light in a polarization separation direction of said polarization conversion means.
【請求項14】 請求項4に記載の照明装置において、
前記光束分割手段の入射面に入射光を制限する開口手段
をさらに有することを特徴とする照明装置。
14. The lighting device according to claim 4, wherein
An illumination device, further comprising an opening means for restricting incident light on an incident surface of the light beam splitting means.
【請求項15】 請求項14に記載の照明装置におい
て、前記開口手段は、前記偏光変換手段の偏光分離方向
で入射光を制限する開口を有することを特徴とする照明
装置。
15. The illumination device according to claim 14, wherein said aperture means has an aperture for restricting incident light in a polarization separation direction of said polarization conversion means.
【請求項16】 請求項3または請求項6に記載の照明
装置において、前記偏光変換手段の入射側に配置され、
該偏光変換手段への入射光の一部を遮蔽する遮光手段を
さらに有することを特徴とする照明装置。
16. The illumination device according to claim 3, wherein the illumination device is arranged on an incident side of the polarization conversion unit,
An illumination device, further comprising a light shielding unit that shields a part of light incident on the polarization conversion unit.
【請求項17】 請求項3または請求項6に記載の照明
装置において、前記偏光軸回転手段は1/2波長板であ
ることを特徴とする照明装置。
17. The lighting device according to claim 3, wherein the polarization axis rotating means is a half-wave plate.
【請求項18】 請求項1ないし請求項17のいずれか
に記載の照明装置と、該照明装置からの光束を複数の原
色光に分離する分光手段と、該分光手段からの光束を変
調する電気光学装置と、該電気光学装置によって変調さ
れた光を投写する投写手段とを備えることを特徴とする
投写型表示装置。
18. An illuminating device according to claim 1, wherein the luminous flux from the illuminating device is separated into a plurality of primary color lights, and an electric device modulates the luminous flux from the spectral device. A projection display device comprising: an optical device; and projection means for projecting light modulated by the electro-optical device.
【請求項19】 請求項18に記載の投写型表示装置に
おいて、前記分光手段は、前記偏光変換手段と前記電気
光学装置との間に配置されることを特徴とする投写型表
示装置。
19. The projection display apparatus according to claim 18, wherein said spectral unit is disposed between said polarization conversion unit and said electro-optical device.
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