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JP2002182030A - Polarization conversion element and projector - Google Patents

Polarization conversion element and projector

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JP2002182030A
JP2002182030A JP2000376193A JP2000376193A JP2002182030A JP 2002182030 A JP2002182030 A JP 2002182030A JP 2000376193 A JP2000376193 A JP 2000376193A JP 2000376193 A JP2000376193 A JP 2000376193A JP 2002182030 A JP2002182030 A JP 2002182030A
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JP
Japan
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light
polarization conversion
conversion element
central portion
polarization
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JP2000376193A
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Japanese (ja)
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Yoshihisa Nakagawa
吉久 中川
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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】 容易に製作でき、かつ確実に小型化できる偏
光変換素子を提供すること。 【解決手段】 偏光変換素子416を製作するにあたっ
て、それぞれ別体とされた中央部11と外周部13とを
組み合わせる。このため、外周部13に設けられた凹状
部分に中央部11を嵌め込むだけでよく、手間のかかる
互いの位置決め作業をなくすことができ、製作を容易に
行える。また、偏光変換素子416では、その構造上か
ら反射膜19の外表面が従来の遮光板としても機能する
ため、従来の遮光板を別途設ける必要がなく、偏光変換
素子416をコンパクトにできる。
(57) [Problem] To provide a polarization conversion element that can be easily manufactured and reliably reduced in size. SOLUTION: In manufacturing a polarization conversion element 416, a central portion 11 and an outer peripheral portion 13 which are separately provided are combined. For this reason, it is only necessary to fit the central portion 11 into the concave portion provided in the outer peripheral portion 13, and it is possible to eliminate the troublesome positioning work of each other and to facilitate the production. Further, in the polarization conversion element 416, since the outer surface of the reflection film 19 also functions as a conventional light shielding plate due to its structure, it is not necessary to separately provide a conventional light shielding plate, and the polarization conversion element 416 can be made compact.

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、光源から射出され
た光束を2種類の偏光光に分離した後、偏光方向の揃っ
た1種類の偏光光に変換する偏光変換素子、およびこの
偏光変換素子を含んで構成される照明光学系を備えたプ
ロジェクタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polarization conversion element that separates a light beam emitted from a light source into two types of polarized light, and then converts the light into one type of polarized light having a uniform polarization direction. The present invention relates to a projector including an illumination optical system configured to include:

【0002】[0002]

【背景技術】従来より、光源と、この光源から射出され
た光束を画像情報に応じて変調する液晶パネル等の電気
光学装置と、この電気光学装置で変調された光束を拡大
投写する投写光学系とを備えたプロジェクタが利用され
ている。このようなプロジェクタには、光源から電気光
学装置に至る光路上に光束分割光学素子および偏光変換
素子等を含む照明光学系が採用され、これにより光源光
を無駄なく利用し、かつ明るさや色ムラのない投写画像
を形成できるような工夫が施されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a light source, an electro-optical device such as a liquid crystal panel for modulating a light beam emitted from the light source according to image information, and a projection optical system for enlarging and projecting the light beam modulated by the electro-optical device. Is used. Such a projector employs an illumination optical system including a light beam splitting optical element and a polarization conversion element on an optical path from the light source to the electro-optical device, thereby using the light from the light source without waste, and improving brightness and color unevenness. The device has been devised so that a projection image without defects can be formed.

【0003】ここで用いられる偏光変換素子は、偏光方
向がランダムな入射光束を2種類の偏光光に分離し、ど
ちらか一方の偏光光の偏光方向を回転させることによ
り、偏光方向が揃った光束を射出する光学素子である。
その具体的な構造を図6の(A),(B)に示す。
[0003] The polarization conversion element used here separates an incident light beam having a random polarization direction into two types of polarized light, and rotates the polarization direction of either one of the polarized light beams, thereby obtaining a light beam having a uniform polarization direction. Is an optical element that emits light.
The specific structure is shown in FIGS.

【0004】図6において、偏光変換素子90は、光入
射側に配置された図示しないレンズアレイ(光束分割光
学素子)で形成される複数の光源像に対応した複数の偏
光変換部91を備えている。この偏光変換部91は、偏
光方向の異なる2種類の偏光光S、Pのうち、一方(図
6では偏光光P)を透過し、他方(図6では偏光光S)
を反射する偏光分離膜92と、分離された他方の偏光光
Sを反射する反射膜93と、透過した偏光光Pを回転さ
せる位相差板94と、反射膜93に対応した位置へ偏光
光S,Pが入射するのを防ぐ遮光板95とを含んで構成
される。
[0006] In FIG. 6, a polarization conversion element 90 includes a plurality of polarization conversion sections 91 corresponding to a plurality of light source images formed by a lens array (light beam splitting optical element) (not shown) arranged on the light incident side. I have. The polarization converter 91 transmits one (polarized light P in FIG. 6) and the other (polarized light S in FIG. 6) of two types of polarized lights S and P having different polarization directions.
A polarization separating film 92 that reflects the polarized light S, a reflecting film 93 that reflects the other polarized light S, a phase difference plate 94 that rotates the transmitted polarized light P, and the polarized light S to a position corresponding to the reflecting film 93. , P to prevent light from entering.

【0005】このような偏光変換素子90を採用するこ
とにより、光源から射出される光束の偏光光S、Pを一
方向の偏光光Sのみに揃えることができるため、液晶パ
ネルへの光路中に配置された偏光板で遮られる偏光光を
少なくして、光源光の利用効率を向上させることができ
る。
[0005] By employing such a polarization conversion element 90, the polarized lights S and P of the light beam emitted from the light source can be aligned to only one-way polarized light S. It is possible to reduce the amount of polarized light that is blocked by the disposed polarizing plate, and to improve the utilization efficiency of light from the light source.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、偏光変
換素子90では、一対の断面平行四辺形または三角形の
ガラス体96,97(図6(B)でのハッチングを省
略)を貼り合わせて一つの偏光変換部91を構成するう
え、各偏光変換部91を複数段積層した構造になってい
るため、ガラス体96,97間相互の位置決めに手間が
かかるなど、容易に製作することができないという問題
がある。さらに、各偏光変換部91を複数段積層した構
造では、偏光変換部91毎に遮光板95を設ける必要が
あるため、この遮光板95が偏光変換素子90の小型化
を阻害するという問題がある。
However, in the polarization conversion element 90, one pair of glass bodies 96 and 97 having a parallelogram or triangular cross section (the hatching in FIG. 6B is omitted) are bonded together. In addition to the structure of the conversion section 91, the polarization conversion section 91 has a structure in which a plurality of layers are stacked, so that it takes time and effort to position the glass bodies 96 and 97 relative to each other. is there. Further, in a structure in which the polarization conversion units 91 are stacked in a plurality of stages, it is necessary to provide a light shielding plate 95 for each polarization conversion unit 91. Therefore, there is a problem that the light shielding plate 95 hinders miniaturization of the polarization conversion element 90. .

【0007】本発明の目的は、容易に製作でき、かつ確
実に小型化できる偏光変換素子、およびこの偏光変換素
子を用いたプロジェクタを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a polarization conversion element which can be easily manufactured and reliably miniaturized, and a projector using the polarization conversion element.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の偏光変換素子
は、略錐体状の中央部と、この中央部の錐面を囲うよう
に設けられた外周部とからなる略錐台状の素子本体を備
え、この素子本体および中央部はそれぞれの錐面の拡が
り方向が同じとされているとともに、中央部および外周
部との境界には偏光分離部が形成され、中央部の光出射
側の面状部には位相差部が形成され、素子本体の錐面に
は反射部が形成されていることを特徴とする。
The polarization conversion element of the present invention is a substantially frustum-shaped element having a substantially conical central portion and an outer peripheral portion provided so as to surround the central conical surface. The element body and the central part have the same spreading direction of the respective conical surfaces, and a polarization separation part is formed at the boundary between the central part and the outer peripheral part. A phase difference portion is formed on the planar portion, and a reflection portion is formed on the conical surface of the element body.

【0009】このような構成では、その製作にあたっ
て、例えば、それぞれ別体とされた中央部と外周部とを
組み合わせるが、この際には、外周部の凹状部分に中央
部を嵌め込むだけでよいから、互いの位置決めが容易に
行え、作業性が向上する。また、素子本体(外周部)の
光入射側の面状部の全域に偏光光を入射させることが可
能になるので、従来の遮光板が不要になり、小型化が促
進される。以上により、本発明の目的が達成される。
In such a configuration, for example, the central portion and the outer peripheral portion, which are separately provided, are combined in the manufacture thereof, but in this case, it is only necessary to fit the central portion into the concave portion of the outer peripheral portion. Therefore, mutual positioning can be easily performed, and workability is improved. Further, since the polarized light can be made incident on the entire area of the light-incident side planar portion of the element body (outer peripheral portion), the conventional light-shielding plate is not required, and the miniaturization is promoted. As described above, the object of the present invention is achieved.

【0010】本発明の偏光変換素子では、前記素子本体
が面内方向に複数配置されていてもよい。このような構
成では、光源から射出された光束をレンズアレイ等の光
束分割光学素子を用いて複数の部分光束に分割し、これ
らの部分光束を各素子本体に入射させることにより、電
気光学装置などの画像形成領域等の照明領域に対し、輝
度分布の揃った照明光束が照射される。
[0010] In the polarization conversion element of the present invention, a plurality of the element main bodies may be arranged in an in-plane direction. In such a configuration, a light beam emitted from a light source is divided into a plurality of partial light beams by using a light beam splitting optical element such as a lens array, and these partial light beams are made incident on each element body, so that an electro-optical device or the like is obtained. An illumination light beam having a uniform luminance distribution is applied to an illumination area such as an image forming area.

【0011】本発明の偏光変換素子では、前記中央部の
頂点部は、素子本体の光入射側の面状部表面よりも光出
射側の内部にずれて位置していることが望ましい。この
ような構成では、素子本体の入射側の面状部での反射が
防止されるから、当該面状部に照射された光源光が漏れ
なく素子本体内に入射し、光源光の利用効率が向上す
る。
In the polarization conversion device according to the present invention, it is preferable that the apex of the central portion is located at a position shifted from the surface of the planar portion of the device body on the light incident side to the inside on the light emitting side. In such a configuration, since reflection at the planar portion on the incident side of the element body is prevented, the light source light applied to the planar portion enters the element body without leaking, and the utilization efficiency of the light source light is reduced. improves.

【0012】本発明の偏光変換素子では、前記素子本体
は円錐台状であり、前記中央部は円錐状であってもよ
い。光源から出射される光源光は通常、照射形状が円形
であるから、素子本体を円錐台にして光入射側の面状部
を円形にすれば、この面状部に対して光源光が無駄なく
入射するようになり、特に、一つの素子本体で偏光変換
素子を構成する場合での光源光の利用効率が向上する。
また、一つの素子本体で偏光変換素子を構成した場合に
は、従来の光束分割光学素子が不要になるので、この偏
光変換素子を含む照明光学系全体の小型化が促進される
うえ、コストも削減される。
[0012] In the polarization conversion element of the present invention, the element body may have a truncated cone shape, and the central portion may have a conical shape. Since the light source light emitted from the light source usually has a circular irradiation shape, if the element main body is made into a truncated cone and the light incident side surface portion is made circular, the light source light is not wasted on this surface portion. In this case, the efficiency of use of light from the light source is improved particularly when one element body constitutes a polarization conversion element.
In addition, when a polarization conversion element is constituted by one element body, a conventional light beam splitting optical element is not required, so that downsizing of the entire illumination optical system including the polarization conversion element is promoted and cost is increased. Be reduced.

【0013】これに対し、本発明の偏光変換素子では、
前記素子本体は角錐台状であり、前記中央部は角錐状で
あってもよい。このような構成では、素子本体の光出射
側の面状部は多角形面となるから、素子本体の面状部の
辺同士を近接させることで、複数の素子本体が隙間なく
効率よく配置されるようになり、それら複数の素子本体
で偏光変換素子を構成する場合での配置効率、ひいては
光源光の利用効率が向上する。
On the other hand, in the polarization conversion device of the present invention,
The element body may have a truncated pyramid shape, and the central portion may have a pyramid shape. In such a configuration, since the planar portion on the light emission side of the element main body is a polygonal surface, a plurality of element main bodies are efficiently arranged without gaps by bringing the sides of the planar portion of the element main body close to each other. As a result, the arrangement efficiency in the case where the polarization conversion element is constituted by the plurality of element bodies and the utilization efficiency of the light source light are improved.

【0014】一方、本発明のプロジェクタは、前述した
いずれかの偏光変換素子と、この偏光変換素子の光入射
側に配置された光源装置とを含んで構成された照明光学
系を備えていることを特徴とする。このようなプロジェ
クタでも、前記偏光変換素子を有することにより、前述
した作用効果が同様に得られるから、本発明の目的が達
成される。
On the other hand, a projector according to the present invention includes an illumination optical system including any one of the above-described polarization conversion elements and a light source device disposed on the light incident side of the polarization conversion element. It is characterized by. Even in such a projector, the above-described operation and effect can be similarly obtained by having the polarization conversion element, so that the object of the present invention is achieved.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係るフロン
トタイプのプロジェクタに用いられる光学ユニット4を
示す平面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing an optical unit 4 used in the front type projector according to the present embodiment.

【0016】〔1.光学ユニットの全体説明〕光学ユニ
ット4は、光源から出射された光束を、光学的に処理し
て画像情報に対応した光学像を形成するユニットであ
り、インテグレータ照明光学系41、色分離光学系4
2、リレー光学系43、電気光学装置44、クロスダイ
クロイックプリズム45、および投写レンズ46を備え
ている。
[1. Overall Description of Optical Unit] The optical unit 4 is a unit that optically processes a light beam emitted from a light source to form an optical image corresponding to image information, and includes an integrator illumination optical system 41 and a color separation optical system 4.
2, a relay optical system 43, an electro-optical device 44, a cross dichroic prism 45, and a projection lens 46.

【0017】インテグレータ照明光学系41は、電気光
学装置44を構成する3枚の液晶パネル441(色光毎
に液晶パネル441R,441G,441Bと示す)の
画像形成領域に光束を供給するための光学系であり、光
源装置413と、UVフィルタ414と、平行化レンズ
415と、偏光変換素子416と、凸レンズ417とを
備えている。
The integrator illumination optical system 41 supplies an optical beam to an image forming area of three liquid crystal panels 441 (shown as liquid crystal panels 441R, 441G, and 441B for each color light) constituting the electro-optical device 44. And includes a light source device 413, a UV filter 414, a parallelizing lens 415, a polarization conversion element 416, and a convex lens 417.

【0018】このうちの光源装置413は、放射状の光
線を出射する放射光源としての光源ランプ411と、こ
の光源ランプ411から出射された放射光を反射するリ
フレクタ412とを有する。光源ランプ411として
は、ハロゲンランプやメタルハライドランプ、または高
圧水銀ランプが用いられることが多い。リフレクタ41
2としては、楕円面鏡を用いることが好ましい。
The light source device 413 has a light source lamp 411 as a radiation light source for emitting a radial light beam, and a reflector 412 for reflecting the radiation light emitted from the light source lamp 411. As the light source lamp 411, a halogen lamp, a metal halide lamp, or a high-pressure mercury lamp is often used. Reflector 41
As 2, it is preferable to use an ellipsoidal mirror.

【0019】偏光変換素子416は、UVフィルタ41
4を通して照射される光源装置413の光源光を1種類
の偏光光に変換するものであり、これにより、電気光学
装置44での光の利用効率が高められている。偏光変換
素子416によって1種類に変換された偏光光は、凸レ
ンズ417および色分離光学系42を通って集光レンズ
418に集光し、最終的に電気光学装置44の液晶パネ
ル441R,441G,441B上にほぼ重畳される。
The polarization conversion element 416 includes the UV filter 41
The light from the light source device 413 irradiated through the light source 4 is converted into one type of polarized light, whereby the light use efficiency of the electro-optical device 44 is improved. The polarized light converted into one type by the polarization conversion element 416 is condensed on the condenser lens 418 through the convex lens 417 and the color separation optical system 42, and finally, the liquid crystal panels 441R, 441G, 441B of the electro-optical device 44. It is almost superimposed on the top.

【0020】偏光光を変調するタイプの液晶パネル44
1を用いた本実施形態のプロジェクタ1(電気光学装置
44)では、1種類の偏光光しか利用できないため、他
種類のランダムな偏光光を発する光源ランプ411から
の光のほぼ半分が利用されない。そこで、偏光変換素子
416を用いることにより、光源ランプ411からの出
射光を全て1種類の偏光光に変換し、電気光学装置44
での光の利用効率を高めている。なお、偏光変換素子4
16の具体的な構造については後述する。
Liquid crystal panel 44 of the type that modulates polarized light
Since only one type of polarized light can be used in the projector 1 (electro-optical device 44) of the present embodiment using No. 1, almost half of the light from the light source lamp 411 that emits another type of random polarized light is not used. Therefore, by using the polarization conversion element 416, all the light emitted from the light source lamp 411 is converted into one kind of polarized light, and the electro-optical device 44 is used.
To increase the efficiency of light use. The polarization conversion element 4
The specific structure of 16 will be described later.

【0021】色分離光学系42は、2枚のダイクロイッ
クミラー421,422と、反射ミラー423とを備
え、ダイクロイックミラー421、422によりインテ
グレータ照明光学系41から射出された偏光光を赤、
緑、青の3色の色光に分離する機能を有している。
The color separation optical system 42 includes two dichroic mirrors 421 and 422 and a reflection mirror 423. The dichroic mirrors 421 and 422 convert the polarized light emitted from the integrator illumination optical system 41 into red light.
It has a function of separating into three color lights of green and blue.

【0022】リレー光学系43は、入射側レンズ43
1、リレーレンズ433、および反射ミラー432、4
34を備え、色分離光学系42で分離された色光、例え
ば青色光を液晶パネル441Bまで導く機能を有してい
る。
The relay optical system 43 includes an incident side lens 43.
1, relay lens 433, and reflection mirrors 432, 4
34, and has a function of guiding the color light, for example, blue light, separated by the color separation optical system 42 to the liquid crystal panel 441B.

【0023】電気光学装置44は、3枚の光変調装置と
なる液晶パネル441R,441G,441Bを備え、
これらは、例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング
素子として用いたものであり、色分離光学系42で分離
された各色光は、これら3枚の液晶パネル441R,4
41G,441Bによって、画像情報に応じて変調され
て光学像を形成する。
The electro-optical device 44 includes liquid crystal panels 441R, 441G, and 441B serving as three light modulating devices.
These use, for example, a polysilicon TFT as a switching element, and each color light separated by the color separation optical system 42 is supplied to these three liquid crystal panels 441R and 441R.
The optical image is modulated by 41G and 441B in accordance with the image information.

【0024】クロスダイクロイックプリズム45は、3
枚の液晶パネル441R,441G,441Bから射出
された各色光ごとに変調された画像を合成してカラー画
像を形成するものである。なお、プリズム45には、赤
色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体
多層膜とが、4つの直角プリズムの界面に沿って略X字
状に形成され、これらの誘電体多層膜によって3つの色
光が合成される。そして、プリズム45で合成されたカ
ラー画像は、投写レンズ46から射出され、スクリーン
上に拡大投写される。
The cross dichroic prism 45 includes three
A color image is formed by combining images modulated for each color light emitted from the liquid crystal panels 441R, 441G, and 441B. In the prism 45, a dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light are formed in a substantially X shape along the interface between the four right-angle prisms. The three color lights are synthesized by the multilayer film. The color image synthesized by the prism 45 is emitted from the projection lens 46 and is enlarged and projected on a screen.

【0025】〔2.偏光変換素子の説明〕以下には、図
2,3をも参照し、本実施形態での最も特徴的な偏光変
換素子416について詳説する。偏光変換素子416は
円錐台状の素子本体10を備え、素子本体10は円錐状
の中央部11と、この中央部11の錐面12を囲むよう
に設けられた外周部13とを含んで構成されている。こ
れらの中央部11および外周部13は共にガラス製であ
る。素子本体10(外周部13)の錐面14と中央部1
1の錐面12とは同じ拡がり方向、すなわち光出射側に
向かうに従って拡がるように形成されている。なお、図
3の断面図では、図面の見易さを考慮して、中央部11
および外周部13のガラス部分(充実部分)のハッチン
グを省略してある。
[2. Description of Polarization Conversion Element] Hereinafter, the most characteristic polarization conversion element 416 in this embodiment will be described in detail with reference to FIGS. The polarization conversion element 416 includes a frusto-conical element main body 10, and the element main body 10 includes a conical central portion 11 and an outer peripheral portion 13 provided so as to surround the conical surface 12 of the central portion 11. Have been. Both the central portion 11 and the outer peripheral portion 13 are made of glass. Conical surface 14 and central portion 1 of element body 10 (outer peripheral portion 13)
The first conical surface 12 is formed so as to expand in the same expanding direction, that is, toward the light emitting side. Note that, in the sectional view of FIG.
The hatching of the glass portion (enriched portion) of the outer peripheral portion 13 is omitted.

【0026】中央部11の錐面12と外周部13に設け
られた凹状部分の内面15との間には、偏光光P,Sの
うちの偏光光Sを反射し、偏光光Pのみを透過する偏光
分離部としての偏光分離膜16が形成されている。中央
部11の光出射側の面状部である中央出射面17には、
偏光光Pを偏光光Sに変換する位相差部としての(1/
2λ)位相差板18が設けられている。
Between the conical surface 12 of the central portion 11 and the inner surface 15 of the concave portion provided on the outer peripheral portion 13, the polarized light S of the polarized lights P and S is reflected, and only the polarized light P is transmitted. A polarization splitting film 16 is formed as a polarization splitting section. A central emission surface 17 which is a planar portion on the light emission side of the central portion 11 includes:
(1/1) as a phase difference part for converting the polarized light P into the polarized light S
2λ) A phase difference plate 18 is provided.

【0027】一方、素子本体10の錐面14には反射部
としての反射膜19が形成されている。この反射膜19
は、偏光分離膜16で反射した偏光光Sをさらに反射さ
せて外周部13の円環状の外側出射面20から出射させ
るものである。ただし、このような反射膜19の外表面
は逆に、偏光光P,Sの反射が抑えられるような黒色等
の色合いを有していることが好ましい。
On the other hand, a reflection film 19 as a reflection portion is formed on the conical surface 14 of the element body 10. This reflection film 19
Is to further reflect the polarized light S reflected by the polarization splitting film 16 and emit it from the annular outer emission surface 20 of the outer peripheral portion 13. However, on the contrary, it is preferable that the outer surface of the reflection film 19 has a color such as black so as to suppress the reflection of the polarized lights P and S.

【0028】また、中央部11の偏光分離膜16を含む
頂点部21は、素子本体10の光入射側の面状部である
入射面22表面よりも光出射側の内部に位置している。
偏光分離膜16分の厚みを含めた中央部11の中央出射
面17の径寸法R1は、素子本体10の入射面22の径
寸法R2よりも若干大きく設定されており、入射した偏
光光P,Sが外側出射面20からそのまま出射するのを
防いで偏光分離膜16に確実に照射されるようになって
いる。
The apex portion 21 of the central portion 11 including the polarization splitting film 16 is located on the light emitting side relative to the surface of the incident surface 22 which is a planar portion on the light incident side of the element body 10.
The diameter R1 of the central exit surface 17 of the central portion 11 including the thickness of the polarization separation film 16 is set slightly larger than the diameter R2 of the entrance surface 22 of the element body 10, and the incident polarized light P, S is prevented from being emitted from the outer emission surface 20 as it is, so that the polarized light separating film 16 is reliably irradiated.

【0029】このような構成では、先ず、中央部11と
外周部13とを予め別体に製作しておき、中央部11の
錐面12または外周部13の内面15に偏光分離膜16
を形成し、中央部11の中央出射面17に位相差板18
を取り付け、外周部13(素子本体10)の錐面14に
反射膜19を形成し、この後に中央部11を外周部13
の円錐形の凹状部分に嵌め込んで偏光変換素子416を
完成させる。なお、位相差板18や反射膜19を、中央
部11と外周部13とを組み合わせた後に設けてもよ
い。
In such a configuration, first, the central portion 11 and the outer peripheral portion 13 are separately manufactured in advance, and the conical surface 12 of the central portion 11 or the inner surface 15 of the outer peripheral portion 13 are provided with a polarization separating film 16.
Is formed, and a phase difference plate 18 is provided
And a reflective film 19 is formed on the conical surface 14 of the outer peripheral portion 13 (element body 10).
And the polarization conversion element 416 is completed. Note that the retardation plate 18 and the reflection film 19 may be provided after the central portion 11 and the outer peripheral portion 13 are combined.

【0030】〔3.実施形態の効果〕本実施形態によれ
ば、以下のような効果がある。 (1)偏光変換素子416を製作するにあたっては、それ
ぞれ別体とされた中央部11と外周部13とを組み合わ
せるが、この際には、外周部13に設けられた凹状部分
に中央部11を嵌め込むだけでよく、手間のかかる互い
の位置決め作業をなくすことができ、製作を容易に行え
る。
[3. Effects of Embodiment] According to the present embodiment, the following effects can be obtained. (1) In manufacturing the polarization conversion element 416, the central portion 11 and the outer peripheral portion 13 which are separately provided are combined. In this case, the central portion 11 is formed in a concave portion provided in the outer peripheral portion 13. It is only necessary to fit them, and it is possible to eliminate the troublesome positioning work of each other, and it is easy to manufacture.

【0031】(2)また、中央部11と外周部13とは一
対用意すればよいから、互いを嵌め込む手間も一回です
み、偏光変換部91(図6)を複数段積層する従来に比
し、製作時の作業性を格段に向上させることができる。
(2) In addition, since the central portion 11 and the outer peripheral portion 13 may be prepared as a pair, it takes only one time to fit each other, and the polarization conversion portion 91 (FIG. 6) is conventionally laminated in a plurality of stages. In comparison, the workability at the time of production can be remarkably improved.

【0032】(3)偏光変換素子416では、その構造上
から反射膜19の外表面が従来の遮光板としても機能す
るため、従来の遮光板95(図6)を別途設ける必要が
なく、偏光変換素子416をコンパクトにできる。
(3) In the polarization conversion element 416, since the outer surface of the reflection film 19 also functions as a conventional light-shielding plate due to its structure, it is not necessary to separately provide the conventional light-shielding plate 95 (FIG. 6). The conversion element 416 can be made compact.

【0033】(4)偏光変換素子416は、一つの素子本
体10を備えていることで入射面22も一つであるか
ら、従来のようなレンズアレイ等の厚手で高価な光束分
割光学素子を設ける代わりに、集光する光源光を平衡化
するための平行化レンズ415を設けるだけでよい。従
って、偏光変換素子416を含むインテグレータ照明光
学系41全体を小型化できるとともに、コストを大幅に
削減できる。
(4) Since the polarization conversion element 416 has one element main body 10 and has only one incident surface 22, a thick and expensive light beam splitting optical element such as a conventional lens array can be used. Instead of providing, it is only necessary to provide a collimating lens 415 for balancing the condensed light source light. Therefore, the size of the entire integrator illumination optical system 41 including the polarization conversion element 416 can be reduced, and the cost can be significantly reduced.

【0034】(5)偏光変換素子416では、中央部11
の頂点部21が入射面22表面よりも光出射側の内部に
位置しているので、入射面22を完全に平面化でき、こ
の入射面22に照射される光源光を反射させることなく
内部に入射させることができ、光源光の利用効率を向上
させることができる。
(5) In the polarization conversion element 416, the central portion 11
Is located on the light emission side of the surface of the incident surface 22 so that the incident surface 22 can be completely flattened, and the light source light applied to the incident surface 22 can be internally reflected without being reflected. The light can be incident, and the utilization efficiency of the light from the light source can be improved.

【0035】(6)さらに、円錐台状の素子本体10等に
よって入射面22も円形となるから、もともと照射形状
が円形である光源光を無駄なく入射させることができ、
この点からも、光源光の利用効率を向上させることがで
きる。
(6) Further, since the entrance surface 22 is also circular due to the frusto-conical element body 10 and the like, the light source light having an originally circular illumination shape can be incident without waste.
From this point as well, the utilization efficiency of the light source light can be improved.

【0036】〔4.変形例〕図4、5には本発明の変形
例としての偏光変換素子516が示されている。ここ
で、前記実施形態と同じ機能部材には同一符号を付し、
それらの詳細な説明を省略または簡略化する。偏光変換
素子516は、同一平面上に配置された複数の素子本体
10を含んで構成され、これらの素子本体10は、図4
中に2点鎖線で示すような外形六角形状の取付部材30
に取り付けられている。
[4. Modification] FIGS. 4 and 5 show a polarization conversion element 516 as a modification of the present invention. Here, the same reference numerals are given to the same functional members as in the above-described embodiment,
Their detailed description is omitted or simplified. The polarization conversion element 516 is configured to include a plurality of element bodies 10 arranged on the same plane.
A hexagonal mounting member 30 as shown by a two-dot chain line therein
Attached to.

【0037】素子本体10は六角錐台状であり、中央部
11は六角錐状とされている。この素子本体10の一つ
の大きさは前記実施形態に比較すると非常に小さいが、
素子本体10を複数配置することで形成される偏光変換
素子516全体の大きさは、前記実施形態の偏光変換素
子416とほぼ同じになっている。その他、素子本体1
0の断面形状や素子本体10の製作手順などは、前記実
施形態と同じである。
The element body 10 has a truncated hexagonal pyramid shape, and the central portion 11 has a hexagonal pyramid shape. One size of the element body 10 is very small as compared to the above embodiment,
The overall size of the polarization conversion element 516 formed by arranging a plurality of element bodies 10 is substantially the same as the polarization conversion element 416 of the above embodiment. In addition, element body 1
The cross-sectional shape of No. 0 and the manufacturing procedure of the element body 10 are the same as those of the above-described embodiment.

【0038】また、このような偏光変換素子516で
は、外側出射面20の一辺同士を互いに近接させること
により、これらの素子本体10を隙間なく配置してい
る。ただし、光入射側では各素子本体10の入射面22
間が離間するので、入射面22に光源光を効率よく入射
させるために、個々のレンズ形状が六角形をしたレンズ
アレイ等の光束分割光学素子が用いられる。
Further, in such a polarization conversion element 516, these element bodies 10 are arranged without gaps by making one side of the outer emission surface 20 close to each other. However, on the light incident side, the incident surface 22 of each element body 10
Since the distance is large, a light beam splitting optical element such as a lens array in which each lens shape is hexagonal is used in order to make the light source light incident on the incident surface 22 efficiently.

【0039】このような変形例では、前記実施形態と同
様な構成により、前述の(1)、(3)、(5)の効果を同様
に得ることができ、また、その特有な構成により、以下
の効果がある。 (7)光束分割光学素子からの分割光束の輝度を等しくす
ることにより、各素子本体10から出射される偏光光の
輝度も均等にできるから、電気光学装置44の画像形成
領域等の照明領域に対し、輝度分布の揃った照明光束を
照射でき、ムラのない投写画像を実現できる。
In such a modification, the effects of the above (1), (3), and (5) can be obtained in the same manner by the same configuration as the above-described embodiment. The following effects are obtained. (7) Since the brightness of the polarized light emitted from each element main body 10 can be made uniform by making the brightness of the split light beam from the light beam splitting optical element equal, the illumination area such as the image forming area of the electro-optical device 44 can be used. On the other hand, an illumination light beam having a uniform luminance distribution can be emitted, and a projection image without unevenness can be realized.

【0040】(8)外側出射面20は六角形となるから、
この外側出射面20の辺同士を近接させることで、それ
ぞれの素子本体10を隙間なく効率よく配置でき、例え
ば、円錐台状の素子本体を用いる場合よりも、取付部材
30内での素子本体10の配置効率、ひいては光源光の
利用効率を向上させることができる。また、素子本体1
0間に隙間が生じないことで、このような隙間を遮蔽す
る遮蔽部材も不要である。
(8) Since the outer emission surface 20 is hexagonal,
By bringing the sides of the outer emission surface 20 close to each other, the respective element bodies 10 can be efficiently arranged without gaps. For example, the element bodies 10 in the mounting member 30 can be more easily arranged than when a frustoconical element body is used. Can be improved, and the utilization efficiency of the light source light can be improved. The element body 1
Since there is no gap between the zeros, there is no need for a shielding member that shields such a gap.

【0041】その他、変形例としては、本発明の目的を
達成できる他の構成等を含み、以下に示すような形態も
本発明に含まれる。例えば、前述の偏光変換素子41
6,516では、中央部11の中央出射面17と外周部
13の外側出射面20とは面一(図3)であったが、中
央部11の中央出射面17を位相差板18の厚さ分だけ
へこませてもよい。このような場合には、中央部11と
外周部13とを組み合わせた後に当該へこみ部分が形成
されるが、このへこみ部分を利用することで位相差板1
8の位置決めを容易にでき、その取付作業を迅速に行え
る。
As other modifications, the present invention includes other configurations that can achieve the object of the present invention, and the following embodiments are also included in the present invention. For example, the aforementioned polarization conversion element 41
6 and 516, the central emission surface 17 of the central portion 11 and the outer emission surface 20 of the outer peripheral portion 13 were flush (FIG. 3). You may indent only. In such a case, the concave portion is formed after the center portion 11 and the outer peripheral portion 13 are combined, and the phase difference plate 1 is formed by using the concave portion.
8 can be easily positioned, and the mounting work can be performed quickly.

【0042】前記実施形態のように、一つの素子本体1
0で偏光変換素子416を構成する場合などには、中央
部11の中央出射面17と外周部13の外側出射面20
とを平面状(フラット)に形成するのではなく、連続し
た球面状(凸レンズ状)に形成してもよい。このような
場合には、出射する偏光光が集光するので、実施形態で
用いた凸レンズ417を不要にでき、より小型化および
コスト削減を促進できる。
As in the above embodiment, one element body 1
In the case where the polarization conversion element 416 is constituted by 0, the central emission surface 17 of the central portion 11 and the outer emission surface 20 of the outer peripheral portion 13 are formed.
May not be formed in a flat shape (flat) but may be formed in a continuous spherical shape (convex lens shape). In such a case, the emitted polarized light is condensed, so that the convex lens 417 used in the embodiment can be omitted, and further downsizing and cost reduction can be promoted.

【0043】さらに、前記実施形態の偏光分離膜16
は、偏光光Sが反射し、偏光光Pが透過したが、偏光光
Pが反射し、偏光光Sが透過する偏光分離膜を用いても
よく、偏光光Pを偏光光Sに回転させる位相差板18の
代わりに、偏光光Sを偏光光Pに回転させる位相差板を
用いてもよい。
Further, the polarization separation film 16 of the above-described embodiment is used.
The polarized light S is reflected and the polarized light P is transmitted, but a polarized light separating film that reflects the polarized light P and transmits the polarized light S may be used. Instead of the phase difference plate 18, a phase difference plate for rotating the polarized light S into the polarized light P may be used.

【0044】また、本発明に係る素子本体の形状は円錐
台や六角錐台に限定されるものではなく、その他の多角
錐台状であってよい。そして、その内部に配置される中
央部の形状も、素子本体の形状に応じて適宜変更してよ
い。さらに、本発明に係る偏光分離部、位相差部、およ
び反射部は、フィルム状や板状の部材で形成されてもよ
く、塗布された材料によって形成されてもよい。
The shape of the element body according to the present invention is not limited to a truncated cone or a truncated hexagon, but may be another truncated polygon. Then, the shape of the central portion disposed therein may be appropriately changed according to the shape of the element body. Furthermore, the polarization separation section, the retardation section, and the reflection section according to the present invention may be formed of a film-like or plate-like member, or may be formed of a coated material.

【0045】さらに、前記実施形態では、3つの光変調
装置を用いたプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明
は、1つの光変調装置のみを用いたプロジェクタ、2つ
の光変調装置を用いたプロジェクタ、あるいは、4つ以
上の光変調装置を用いたプロジェクタにも適用可能であ
る。
Furthermore, in the above embodiment, only an example of a projector using three light modulation devices has been described, but the present invention uses a projector using only one light modulation device and two projectors using two light modulation devices. The present invention is also applicable to a projector or a projector using four or more light modulation devices.

【0046】また、前記実施形態では、光変調装置とし
て液晶パネルを用いていたが、マイクロミラーを用いた
デバイスなど、液晶以外の光変調装置を用いてもよい。
さらに、前記実施形態では、光入射面と光出射面とが異
なる透過型の光変調装置を用いていたが、光入射面と光
出射面とが同一となる反射型の光変調装置を用いてもよ
い。
In the above embodiment, the liquid crystal panel is used as the light modulation device. However, a light modulation device other than liquid crystal, such as a device using a micromirror, may be used.
Further, in the above-described embodiment, the transmission type light modulation device in which the light incident surface and the light emission surface are different is used, but the reflection type light modulation device in which the light incidence surface and the light emission surface are the same is used. Is also good.

【0047】さらにまた、前記実施形態では、スクリー
ンを観察する方向から投写を行なうフロントタイプのプ
ロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーン
を観察する方向とは反対側から投写を行なうリアタイプ
のプロジェクタにも適用可能である。
Furthermore, in the above-described embodiment, only the example of the front type projector that performs projection from the direction in which the screen is viewed has been described. However, the present invention provides a rear projector that performs projection from the side opposite to the direction in which the screen is viewed. It is also applicable to projectors of the type.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
偏光変換素子を容易に製作でき、かつ確実に小型化でき
るという効果がある。
As described above, according to the present invention,
There is an effect that the polarization conversion element can be easily manufactured and the size can be reliably reduced.

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

【図1】本発明の一実施形態を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of the present invention.

【図2】前記実施形態の偏光変換素子を拡大して示す全
体斜視図である。
FIG. 2 is an overall perspective view showing the polarization conversion element of the embodiment in an enlarged manner.

【図3】前記偏光変換素子の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of the polarization conversion element.

【図4】本発明の変形例に係る偏光変換素子を光出射側
から見た図である。
FIG. 4 is a view of a polarization conversion element according to a modification of the present invention as viewed from the light emission side.

【図5】前記変形例の構成部品を拡大して示す全体斜視
図である。
FIG. 5 is an overall perspective view showing components of the modification in an enlarged manner.

【図6】従来技術を示す斜視図(A)および断面図
(B)である。
FIG. 6 is a perspective view (A) and a cross-sectional view (B) showing a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プロジェクタ 10 素子本体 11 中央部 12,14 錐面 13 外周部 16 偏光分離部である偏光分離膜 17 中央出射面 18 位相差部である(1/2λ)位相差板 19 反射部である反射膜 21 頂点部 22 入射面 41 インテグレータ照明光学系 416,516 偏光変換素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Projector 10 Element main body 11 Central part 12,14 Conical surface 13 Outer peripheral part 16 Polarization separation film which is a polarization separation part 17 Central emission surface 18 (1 / 2λ) phase difference plate which is a phase difference part 19 Reflection film which is a reflection part DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Apex part 22 Incident surface 41 Integrator illumination optical system 416,516 Polarization conversion element

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 略錐体状の中央部と、この中央部の錐面
を囲うように設けられた外周部とからなる略錐台状の素
子本体を備え、この素子本体および中央部はそれぞれの
錐面の拡がり方向が同じとされているとともに、中央部
および外周部との境界には偏光分離部が形成され、中央
部の光出射側の面状部には位相差部が形成され、素子本
体の錐面には反射部が形成されていることを特徴とする
偏光変換素子。
1. A frustum-shaped element body comprising a substantially cone-shaped central portion and an outer peripheral portion provided so as to surround a conical surface of the center portion, wherein the element body and the central portion are respectively provided. The spreading directions of the conical surfaces are the same, a polarization splitting portion is formed at the boundary between the central portion and the outer peripheral portion, and a phase difference portion is formed at the central portion on the light emission side of the light, A polarization conversion element, wherein a reflection part is formed on a conical surface of the element body.
【請求項2】 請求項1に記載の偏光変換素子におい
て、前記素子本体が面内方向に複数配置されていること
を特徴とする偏光変換素子。
2. The polarization conversion element according to claim 1, wherein a plurality of the element bodies are arranged in an in-plane direction.
【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の偏光変
換素子において、前記中央部の頂点部は、素子本体の光
入射側の面状部表面よりも光出射側の内部にずれて位置
していることを特徴とする偏光変換素子。
3. The polarization conversion element according to claim 1, wherein the apex of the central portion is displaced from the surface of the planar portion on the light incident side of the element body to the inside on the light output side. A polarization conversion element.
【請求項4】 請求項1ないし請求項3のいずれかに記
載の偏光変換素子において、前記素子本体は円錐台状で
あり、前記中央部は円錐状であることを特徴とする偏光
変換素子。
4. The polarization conversion device according to claim 1, wherein the device main body has a truncated cone shape, and the central portion has a conical shape.
【請求項5】 請求項1ないし請求項3のいずれかに記
載の偏光変換素子において、前記素子本体は角錐台状で
あり、前記中央部は角錐状であることを特徴とする偏光
変換素子。
5. The polarization conversion element according to claim 1, wherein the element body has a truncated pyramid shape, and the central portion has a pyramid shape.
【請求項6】 請求項1ないし請求項5のいずれかに記
載の偏光変換素子と、この偏光変換素子の光入射側に配
置された光源装置とを含んで構成される照明光学系を備
えていることを特徴とするプロジェクタ。
6. An illumination optical system comprising: the polarization conversion element according to claim 1; and a light source device disposed on a light incident side of the polarization conversion element. Projector.
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