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JP2007058018A - Projection type display apparatus - Google Patents

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JP2007058018A
JP2007058018A JP2005245546A JP2005245546A JP2007058018A JP 2007058018 A JP2007058018 A JP 2007058018A JP 2005245546 A JP2005245546 A JP 2005245546A JP 2005245546 A JP2005245546 A JP 2005245546A JP 2007058018 A JP2007058018 A JP 2007058018A
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Japan
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light
polarization conversion
conversion element
phase difference
polarization
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Withdrawn
Application number
JP2005245546A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Ishii
孝治 石井
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polarization converting element having heat resistance and durability in consideration of distribution of temperature given to the polarization conversion element. <P>SOLUTION: The polarization conversion element is constituted by disposing a polarizing film which transmits first polarized light of a predetermined polarizing direction among incident light from a light source and reflects second polarized light of a polarizing direction perpendicular to the predetermined polarizing direction and a reflecting film which reflects the second polarized light reflected by the polarizing film inside a transparent member. Further a plurality of polarization converting sections in which a retardation plate is provided are closely disposed in parallel to each other at any one side among a light emitting side of the first polarized light of the transparent member and a light emitting side of the second polarized light thereof. In this polarization converting element 5, the retardation plate made of quartz crystal is used as the retardation plate 53a located at a place near a central part of an optical axis and the retardation plate made of a resin is used as the retardation plate 53b at other place. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、インテグレータ光学系と偏光変換光学系を組み合わせた照明光学系を用いた投写型表示装置に関する。   The present invention relates to a projection display device using an illumination optical system that combines an integrator optical system and a polarization conversion optical system.

従来より、大画面映像を表示する装置として、照明装置の強力な光を液晶パネルに照射し、この液晶パネルに表示されている画像をスクリーン上に拡大投写する投写型映像表示装置が知られている。液晶パネルは、偏光板との組み合わせにより、入射光のうちある偏光方向の光を変調して画像を表示する素子である。一般に、照明装置から出射される光は様々な偏光成分を含んでいるため、偏光変換素子を用いて単一の偏光光に変換された後、液晶パネルへ照射される構成になっている。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a device for displaying a large screen image, there is known a projection image display device that irradiates a liquid crystal panel with the powerful light of an illumination device and enlarges and projects an image displayed on the liquid crystal panel on a screen. Yes. A liquid crystal panel is an element that displays an image by modulating light in a certain polarization direction of incident light in combination with a polarizing plate. In general, since light emitted from the illumination device includes various polarization components, the light is converted to a single polarized light using a polarization conversion element and then irradiated onto the liquid crystal panel.

図1は、一般的な照明光学系を用いた投写型表示装置の基本構成を示す模式図である。同図において、光源部1から射出された白色光は、パラボラ形状のリフレクタ2にて平行光として出射され、赤外および紫外成分を除去するUV−IRカットフィルタ(図示せず)を通過し、矩形形状の複数の凸レンズ群で構成された第1、第2フライアイレンズ3、4からなる、いわゆるインテグレータ光学系にて光束分割される。それぞれの光束は収束して偏光変換素子5に入射し、偏光方向が揃えられて出射される。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of a projection display device using a general illumination optical system. In the figure, white light emitted from the light source unit 1 is emitted as parallel light by a parabolic reflector 2, passes through a UV-IR cut filter (not shown) that removes infrared and ultraviolet components, The light beam is split by a so-called integrator optical system composed of first and second fly-eye lenses 3 and 4 formed of a plurality of rectangular convex lens groups. Each light beam converges and enters the polarization conversion element 5, and is emitted with the polarization directions aligned.

そして、偏光方向が揃えられた光はコンデンサーレンズ6等を通過した後、ダイクロイックミラー7によって青色帯域光は透過し、赤から緑色帯域の光は反射される。   Then, after the light whose polarization directions are aligned passes through the condenser lens 6 and the like, the blue band light is transmitted by the dichroic mirror 7 and the light in the red to green band is reflected.

ダイクロイックミラー7を透過した青色帯域光は全反射ミラー8によって光路を90度変えられ、青色帯域光成分画像を表示する液晶表示素子9に入射し、ここで入力信号に応じて光変調される。液晶表示素子には、図示はしないが入射側偏光板、出射側偏光板が設けられている。   The blue band light transmitted through the dichroic mirror 7 has its optical path changed by 90 degrees by the total reflection mirror 8 and is incident on the liquid crystal display element 9 for displaying the blue band light component image, where it is optically modulated according to the input signal. Although not shown, the liquid crystal display element is provided with an incident side polarizing plate and an outgoing side polarizing plate.

光変調された光は、ダイクロイックプリズム10に入射し、ダイクロイックプリズム10内で光路を90度変えられて投写レンズ11に入射し、拡大投影されスクリーン(図示しない)上に結像される。   The light-modulated light enters the dichroic prism 10, the optical path is changed by 90 degrees in the dichroic prism 10, enters the projection lens 11, is enlarged, and is imaged on a screen (not shown).

一方、ダイクロイックミラー7によって反射され光路を90度変えられた赤から緑色帯域光は、ダイクロイックミラー12に入射する。ダイクロイックミラー12は緑色帯域光を反射する特性を有しているため、ここで緑色帯域光は反射され、その光路を90度変えられ、液晶表示素子13に入射し、ここで入力信号に応じて光変調される。光変調された緑色帯域光はダイクロイックプリズム10、投写レンズ11の順に入射し、拡大投影されスクリーン上に結像される。   On the other hand, red to green band light reflected by the dichroic mirror 7 and whose optical path is changed by 90 degrees is incident on the dichroic mirror 12. Since the dichroic mirror 12 has a characteristic of reflecting the green band light, the green band light is reflected here, the optical path thereof is changed by 90 degrees, and the light enters the liquid crystal display element 13, and here according to the input signal Light modulated. The light-modulated green band light enters the dichroic prism 10 and the projection lens 11 in this order, and is enlarged and projected to form an image on the screen.

ダイクロイックミラー12を透過した赤色帯域光は、レンズ(図示しない)や全反射ミラー16、17を介して、液晶表示素子14に入射し、ここで入力信号に応じて光変調される。光変調された赤色帯域光は、ダイクロイックプリズム10に入射し、ダイクロプリズム10で光路を90度変えられて投写レンズ11に入射し拡大投影されスクリーン上に結像される。   The red band light transmitted through the dichroic mirror 12 is incident on the liquid crystal display element 14 via a lens (not shown) and total reflection mirrors 16 and 17, where it is optically modulated according to an input signal. The light-modulated red band light is incident on the dichroic prism 10, the optical path is changed by 90 degrees by the dichroic prism 10, incident on the projection lens 11, magnified and projected, and imaged on the screen.

上記したように、ランダムな偏光光を発生する光源から1種類の偏光光を効率よく発生させるために、偏光変換素子5が利用されている。図2に従い偏光変換素子5の構成につき説明する。   As described above, the polarization conversion element 5 is used to efficiently generate one type of polarized light from a light source that generates random polarized light. The configuration of the polarization conversion element 5 will be described with reference to FIG.

図2は、図1の第1フライアイレンズ3、第2フライアイレンズ4および偏光変換素子5の一部分を拡大して示した模式図である。   FIG. 2 is an enlarged schematic view showing a part of the first fly-eye lens 3, the second fly-eye lens 4 and the polarization conversion element 5 of FIG.

偏光変換素子5は、光学系の光軸に対して45°の角度をなす偏光膜51…と、反射膜52…と、この偏光膜、反射膜をそれぞれ挟み込む透明部材50…と、位相差板53…で構成されている。透明部材としては、例えばガラスが用いられる。そして、表面に偏光膜、裏面に反射膜を設けたガラス板などの透明部材を45度の角度で順次密接して配置し、そして所定の出射面、入射面が偏光膜、反射膜に対して45度の角度を有するように切り出して図3に示す透明部材50が形成される。位相差板53は偏光膜51上の透明部材50の出射側面に貼り付けられている。   The polarization conversion element 5 includes a polarizing film 51 that forms an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the optical system, a reflective film 52, a transparent member 50 that sandwiches the polarizing film and the reflective film, and a retardation plate. 53... For example, glass is used as the transparent member. A transparent member such as a glass plate having a polarizing film on the front surface and a reflective film on the back surface is disposed in close contact with each other at an angle of 45 degrees, and a predetermined emission surface and an incident surface are in contact with the polarizing film and the reflection film. A transparent member 50 shown in FIG. 3 is formed by cutting out to have an angle of 45 degrees. The phase difference plate 53 is attached to the emission side surface of the transparent member 50 on the polarizing film 51.

この例においては、位相差板53が貼り付けられ、偏光膜51を挟み込んだ透明部材部分とその隣りの反射膜52を挟み込んだ透明部材部分とで、偏光変換部60が構成されている。交互に設けられる偏光膜51と反射膜52のピッチ(x)は、第2フライアイレンズ4のレンズセル4aの幅(W)の略1/2より僅かに大きくされている。なお、反射膜52は、入射光を反射してくれればよいから、偏光膜を設置してその反射機能のみを用いるようにしてもよい。   In this example, a retardation plate 53 is affixed, and a polarization conversion unit 60 is composed of a transparent member portion sandwiching the polarizing film 51 and a transparent member portion sandwiching the adjacent reflection film 52. The pitch (x) between the polarizing film 51 and the reflective film 52 provided alternately is slightly larger than approximately ½ of the width (W) of the lens cell 4 a of the second fly-eye lens 4. Since the reflection film 52 only needs to reflect incident light, a polarizing film may be provided and only its reflection function may be used.

次に、偏光変換素子5の作用を説明する。光源より出射した光Lは、第1フライアイレンズ3、第2フライアイレンズ4を経て、対応する偏光変換部60の偏光膜51に入射する。偏光膜51は、所定の偏光方向、この実施形態ではP偏光光を透過させ、これに直交する偏光方向の偏光光、この実施形態ではS偏光を反射させるものであり、偏光膜51に入射した光は、偏光膜51に対してS偏光成分は反射され、P偏光成分は透過する。反射されたS偏光成分は隣の反射膜52にて再度反射され、外部へ出射される。一方、偏光膜51を透過したP偏光成分が出射する面には、位相差板53が配置されているので、P偏光光はS偏光光に変換されて出射される。従って、偏光変換素子1を出射する光は、すべてS偏光の光とされる。   Next, the operation of the polarization conversion element 5 will be described. The light L emitted from the light source passes through the first fly-eye lens 3 and the second fly-eye lens 4 and enters the polarizing film 51 of the corresponding polarization converter 60. The polarizing film 51 transmits P-polarized light in a predetermined polarization direction, in this embodiment, and reflects polarized light in a polarization direction orthogonal to this, and in this embodiment, reflects S-polarized light, and is incident on the polarizing film 51. As for the light, the S-polarized component is reflected by the polarizing film 51 and the P-polarized component is transmitted. The reflected S-polarized light component is reflected again by the adjacent reflection film 52 and emitted to the outside. On the other hand, since the phase difference plate 53 is disposed on the surface from which the P-polarized component transmitted through the polarizing film 51 is emitted, the P-polarized light is converted into S-polarized light and emitted. Therefore, all the light emitted from the polarization conversion element 1 is S-polarized light.

ところで、上記した偏光変換素子5の構成要素の1つである位相差板53としては、従来、ポリカーボネートフィルムが用いられていた。   By the way, as the phase difference plate 53 which is one of the components of the polarization conversion element 5 described above, a polycarbonate film has been conventionally used.

しかしながら、偏光変換素子5は、光の熱など長期のエージングにより、黄変等の問題があった。   However, the polarization conversion element 5 has a problem such as yellowing due to long-term aging such as heat of light.

そこで、偏光変換素子の構成要素の1つである位相差板として水晶を用いて、耐熱性、耐久性を向上させた偏光変換素子が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−302523号公報(G02B 5/30)
In view of this, a polarization conversion element having improved heat resistance and durability using quartz as a phase difference plate which is one of the components of the polarization conversion element has been proposed (for example, see Patent Document 1).
JP 2003-302523 A (G02B 5/30)

上記した特許文献1の構成によれば、耐久性、耐熱性は向上するが、水晶という高価な部材を用いる必要があり、コストが嵩むという問題があった。しかも、水晶の位相差板は、光学用人工水晶を切り出して成形されるので、大きな位相差板になればなるほど高価になるともにその形成が飛躍的に困難になるという問題があった。   According to the configuration of Patent Document 1 described above, durability and heat resistance are improved, but there is a problem in that it is necessary to use an expensive member called quartz, which increases costs. Moreover, since the quartz phase difference plate is formed by cutting out an optical artificial quartz, there is a problem that the larger the phase difference plate, the higher the cost and the difficulty of formation.

そこで、この発明は、偏光変換素子を用いた安価な投写型表示装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an inexpensive projection display device using a polarization conversion element.

この発明の投写型表示装置は、光源からの光を複数の光束に分割するインテグレータ光学系と、このインテグレータ光学系からの複数の光束の偏光方向を所定の偏光方向に揃える偏光変換素子と、この偏光変換素子からの光束が照射され、映像信号に応じて光学像を形成する光変調素子と、この光学像を拡大して表示する投写レンズとを備えた投写型表示装置において、前記偏光変換素子は、光源からの入射光のうち所定偏光方向の第1の偏光光を透過させ且つ該所定偏光方向に直交する偏光方向の第2の偏光光を反射させる偏光膜と、この偏光膜で反射された第2の偏光光を反射させる反射膜とが、透明部材の内部に配設され、前記透明部材の第1の偏光光の出射側と第2の偏光光の出射側の何れか一方に複数に分割された位相差板を設けた偏光変換部が配設されていることを特徴とする。   A projection display device according to the present invention includes an integrator optical system that divides light from a light source into a plurality of light beams, a polarization conversion element that aligns the polarization directions of the plurality of light beams from the integrator optical system with a predetermined polarization direction, In a projection display device comprising a light modulation element that is irradiated with a light beam from a polarization conversion element and forms an optical image according to a video signal, and a projection lens that displays the optical image in an enlarged manner, the polarization conversion element Of the incident light from the light source is reflected by the polarizing film that transmits the first polarized light in the predetermined polarization direction and reflects the second polarized light in the polarization direction orthogonal to the predetermined polarization direction. A reflective film that reflects the second polarized light is disposed inside the transparent member, and a plurality of reflection films are provided on either the first polarized light emission side or the second polarized light emission side of the transparent member. A phase difference plate divided into Wherein the polarization conversion unit is arranged.

前記分割された位相差板間の間隙が前記インテグレータ光学系で分割された光束間の位置に対応するように前記複数に分割された位相差板を前記透明部材に配設するように構成すると良い。   The plurality of phase difference plates may be arranged on the transparent member so that a gap between the divided phase difference plates corresponds to a position between light beams divided by the integrator optical system. .

また、前記位相差板は水晶板で構成すればよい。   The retardation plate may be a quartz plate.

また、光軸の中心部に近い箇所の前記位相差板は水晶板の位相差板を用い、他の箇所の前記位相差板は樹脂製の位相差板を用いるように構成することができる。   Further, the phase difference plate near the center of the optical axis can be configured to use a crystal phase difference plate, and the other phase difference plates can be made of a resin phase difference plate.

この発明によれば、大きな水晶を切り出すことなく位相差板を構成することができ、比較的低コストで容易に大きな偏光変換素子を作成できる。又、耐熱、耐光性に優れた水晶位相差板を使用できるので、偏光変換素子の長寿命化も図れる。   According to the present invention, a phase difference plate can be formed without cutting out a large crystal, and a large polarization conversion element can be easily produced at a relatively low cost. Further, since a quartz phase difference plate having excellent heat resistance and light resistance can be used, the life of the polarization conversion element can be extended.

また、偏光変換素子に与えられる温度の分布を考慮すると、耐熱性、耐久性のある優れた安価な偏光変換素子が提供でき、安価な投写型表示装置を提供できる。   Further, in consideration of the temperature distribution given to the polarization conversion element, an excellent and inexpensive polarization conversion element having heat resistance and durability can be provided, and an inexpensive projection display apparatus can be provided.

この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにその説明は繰返さない。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated in order to avoid duplication of description.

図3は、この発明の実施形態を説明するための構成図であり、第1フライアイレンズ3、第2フライアイレンズ4および偏光変換素子5の一部分を拡大して示している。図4は、この発明に用いられる偏光変換素子を示す模式的断面図、図5は、この発明の実施形態における偏光変換素子を示す斜視図である。   FIG. 3 is a configuration diagram for explaining an embodiment of the present invention, and shows a part of the first fly-eye lens 3, the second fly-eye lens 4 and the polarization conversion element 5 in an enlarged manner. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the polarization conversion element used in the present invention, and FIG. 5 is a perspective view showing the polarization conversion element in the embodiment of the present invention.

光源部1から射出された白色光は、パラボラ形状のリフレクタ2にて平行光として出射され、矩形形状の複数の凸レンズ群で構成された第1、第2フライアイレンズ3、4からなる、いわゆるイフライアインテグレータ光学系にて光束分割される。   The white light emitted from the light source unit 1 is emitted as parallel light by the parabolic reflector 2, and is composed of first and second fly-eye lenses 3 and 4 configured by a plurality of rectangular convex lens groups. The light beam is split by an ifile integrator optical system.

第1フライアイレンズ3は、矩形形状の凸レンズ3aを複数個、縦横に配列され、同じく第2フライアイレンズ4は、矩形形状の凸レンズ4aを複数個、縦横に配列されて構成されている。光源部1からの光を第1のフライアイレンズ3でフライアイレンズで光束分割し、それぞれの光束を第2のフライアイレンズ4により、複数の光束の束として照射領域に導くものである。これによって、光源部1の輝度むらを分散させて、照射面で一様な照度分布を得ている。   The first fly-eye lens 3 is configured by arranging a plurality of rectangular convex lenses 3a vertically and horizontally, and the second fly-eye lens 4 is configured by arranging a plurality of rectangular convex lenses 4a vertically and horizontally. The light from the light source unit 1 is split by a first fly-eye lens 3 with a fly-eye lens, and each light beam is guided to an irradiation region as a bundle of a plurality of light beams by a second fly-eye lens 4. As a result, the luminance unevenness of the light source unit 1 is dispersed to obtain a uniform illuminance distribution on the irradiated surface.

この実施形態においては、第1、第2のフライアイレンズ3、4のレンズ3a、4aのレンズサイズは、横7mm、縦5.4mmである。   In this embodiment, the lens sizes of the lenses 3a and 4a of the first and second fly-eye lenses 3 and 4 are 7 mm in width and 5.4 mm in length.

そして、この第2のフライアイレンズ4に近接してこの実施形態では、130mm(図中F)×130mm(図中G)の偏光変換素子5が配置される。   In this embodiment, a polarization conversion element 5 of 130 mm (F in the figure) × 130 mm (G in the figure) is disposed in proximity to the second fly-eye lens 4.

図4に示すように、この偏光変換素子5も前述した偏光変換素子と同様に、光学系の光軸に対して45°の角度をなす偏光膜51…と、反射膜52…と、この偏光膜、反射膜をそれぞれ挟み込む透明部材50…とを備える。そして、位相差板530としては、複数に分割された水晶平板からなる位相差板で構成されている。   As shown in FIG. 4, similarly to the polarization conversion element described above, the polarization conversion element 5 includes a polarization film 51 that forms an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the optical system, a reflection film 52, and this polarization. And transparent members 50 sandwiching the film and the reflective film, respectively. And as the phase difference plate 530, it is comprised with the phase difference plate which consists of a quartz plate divided | segmented into plurality.

透明部材50としては、例えばガラスが用いられる。そして、表面に偏光膜、裏面に反射膜を設けたガラス板などの透明部材を45度の角度で順次密接して配置し、そして所定の出射面、入射面が偏光膜、反射膜に対して45度の角度を有するように切り出して図4、図5に示す偏光変換素子5が形成される。位相差板530…は偏光膜51上の透明部材50の出射側面の所定の位置に偏光変化素子の高さ方向に2以上に分割された貼り付けられている。   For example, glass is used as the transparent member 50. A transparent member such as a glass plate having a polarizing film on the front surface and a reflective film on the back surface is disposed in close contact with each other at an angle of 45 degrees, and a predetermined emission surface and an incident surface are in contact with the polarizing film and the reflection film. The polarization conversion element 5 shown in FIGS. 4 and 5 is formed by cutting out so as to have an angle of 45 degrees. The phase difference plates 530 are attached to a predetermined position on the emission side surface of the transparent member 50 on the polarizing film 51 so as to be divided into two or more in the height direction of the polarization changing element.

この例においては、位相差板530が貼り付けられ、偏光膜51を挟み込んだ透明部材部分とその隣りの反射膜52を挟み込んだ透明部材部分とで、偏光変換部が構成されている。交互に設けられる偏光膜51と反射膜52のピッチは、第2フライアイレンズ4のレンズセル4aの幅の略1/2より僅かに大きく、その幅(H)は、この実施形態では、3.5mmに形成されている。   In this example, a retardation plate 530 is affixed, and a polarization conversion unit is configured by a transparent member portion sandwiching the polarizing film 51 and a transparent member portion sandwiching the adjacent reflection film 52. The pitch between the polarizing film 51 and the reflecting film 52 provided alternately is slightly larger than approximately ½ of the width of the lens cell 4a of the second fly-eye lens 4, and the width (H) is 3 in this embodiment. .5mm.

そして、この実施形態における偏光変換部は、図5に示すように、矩形状の位相差板530を縦方向に複数個規則正しく配置して、1つの位相差板としての機能を持たしている。   As shown in FIG. 5, the polarization conversion unit in this embodiment has a function as one retardation plate by regularly arranging a plurality of rectangular retardation plates 530 in the vertical direction.

この実施形態における偏光変換素子5は、分割された位相差板530、530間の間隙がインテグレータ光学系で分割された光束間の位置に対応するように、複数に分割された位相差板530…を透明部材50に、治具などを用いて位置決めを行い接着剤を用いて配設固定されている。   The polarization conversion element 5 in this embodiment is divided into a plurality of phase difference plates 530... So that the gap between the divided phase difference plates 530 and 530 corresponds to the position between the light beams divided by the integrator optical system. The transparent member 50 is positioned and fixed using a jig or the like, and is fixed by using an adhesive.

このように、インテグレータ光学系で分割された光束間の位置に対応して、位相差板530、530のつなぎ目が位置することにより、つなぎ目の隙間には光が照射されることはないので、インテグレータ光学系からの光束を全て無駄なく偏光変換することができる。   In this way, since the joints of the phase difference plates 530 and 530 are positioned corresponding to the positions between the light beams divided by the integrator optical system, no light is irradiated to the gaps between the joints. All the light beams from the optical system can be polarized and converted without waste.

この実施形態のように、第1、第2のフライアイレンズ3、4のレンズ3a、4aのサイズが横7mm、縦5.4mmのものを用いる。そして、そのインテグレータ光学系としての焦点距離は43.3mmとする。また、第1、第2のフライアイレンズ3、4間(図中A)は40.7mm、第1のフライアイレンズ3の出力から第2のフライアイレンズ4の出力(図中B)は43.7mm、第2のフライアイレンズ4の出力から偏光変換素子5の位相差板迄の距離(図中C)は5.5mmとする。   As in this embodiment, the lenses 3a and 4a of the first and second fly-eye lenses 3 and 4 are 7 mm wide and 5.4 mm long. The focal length of the integrator optical system is 43.3 mm. Further, the distance between the first and second fly-eye lenses 3 and 4 (A in the figure) is 40.7 mm, and the output of the second fly-eye lens 4 from the output of the first fly-eye lens 3 (B in the figure) is The distance (C in the figure) from the output of the second fly's eye lens 4 to the retardation plate of the polarization conversion element 5 is 5.5 mm.

このような設計条件の場合、位相差板530の有効サイズは、横3.4mm、縦5.1mmとなる。このとき、各位相差板530、530間は、0.6mm程度の隙間になる。   Under such design conditions, the effective size of the retardation film 530 is 3.4 mm in width and 5.1 mm in length. At this time, there is a gap of about 0.6 mm between the phase difference plates 530 and 530.

このことから、横3.4mm、縦5.1mmの位相差板530を0.6mmの間隔で縦方向(偏光変換素子の高さ方向)に規則正しく配設することで、図5に示す偏光変換素子5が得られる。   Therefore, the polarization conversion shown in FIG. 5 is obtained by regularly arranging the phase difference plate 530 having a width of 3.4 mm and a length of 5.1 mm in the vertical direction (the height direction of the polarization conversion element) at intervals of 0.6 mm. Element 5 is obtained.

このように、この実施形態では、横3.4mm、縦5.1mmの水晶位相差板530を複数個用いて130×130mmの偏光変換素子5を構成することができる。従って、大きな水晶を切り出すことなく位相差板を構成することができ、比較的低コストで容易に大きな偏光変換素子5を作成できる。又、耐熱、耐光性に優れた水晶位相差板を使用できるので、偏光変換素子5の長寿命化も図れる。   Thus, in this embodiment, the 130 × 130 mm polarization conversion element 5 can be configured by using a plurality of quartz phase difference plates 530 having a horizontal size of 3.4 mm and a vertical size of 5.1 mm. Therefore, a phase difference plate can be formed without cutting out a large crystal, and a large polarization conversion element 5 can be easily produced at a relatively low cost. Further, since a quartz phase difference plate having excellent heat resistance and light resistance can be used, the life of the polarization conversion element 5 can be extended.

上記した実施形態においては、フライアイレンズ4のレンズ4aの数に対応して水晶位相差板530を設けたが、必ずしもレンズ4aの数に対応しなくても良く、偏光変換素子の有効高さを複数に分割して構成しても良い。図6は、この発明に用いられる他の実施形態にかかる偏光変換素子を示す斜視図である。   In the above-described embodiment, the quartz phase difference plate 530 is provided corresponding to the number of the lenses 4a of the fly-eye lens 4. However, the number of the lenses 4a may not necessarily correspond to the effective height of the polarization conversion element. May be divided into a plurality of parts. FIG. 6 is a perspective view showing a polarization conversion element according to another embodiment used in the present invention.

図6に示す偏光変換素子5は、レンズサイズの2以上の数に対応し、偏光変換素子の有効高さに対して2分割にした大きさの位相差板530aを用いている。この図6に示すものにおいても位相差板530aと530aとのつなぎ目には、インテグレータ光学系で分割された光束間の位置に対応させている。   The polarization conversion element 5 shown in FIG. 6 uses a phase difference plate 530a corresponding to the number of two or more of the lens size and having a size divided into two with respect to the effective height of the polarization conversion element. Also in the case shown in FIG. 6, the joint between the phase difference plates 530a and 530a is made to correspond to the position between the light beams divided by the integrator optical system.

このように、位相差板の数が少なくなると、位相差板の貼り付け工程は容易になる。また、位相差板530の有効サイズは、インテグレータ間隔、焦点距離、レンズサイズなどにより各種条件によって変動する。そこで、使用する位相差板大きさ、そのコスト、貼り付け工程等を考慮して、用いる位相差板の分割数等を決めればよい。 ところで、投写型映像表示装置においては、光軸Cの中心部から光強度が強く、周りに行くほど強度が弱くなる。図7は、光強度に対応した偏光変換素子の実施形態を示す斜視図である。   Thus, when the number of retardation plates is reduced, the step of attaching the retardation plates is facilitated. The effective size of the retardation film 530 varies depending on various conditions depending on the integrator interval, focal length, lens size, and the like. Therefore, the number of divisions of the retardation plate to be used may be determined in consideration of the size of the retardation plate to be used, its cost, the attaching process, and the like. By the way, in the projection display apparatus, the light intensity increases from the center of the optical axis C, and the intensity decreases as it goes around. FIG. 7 is a perspective view showing an embodiment of a polarization conversion element corresponding to the light intensity.

図7に示すように、高温領域(90℃〜100℃程度)になる部分は、高さ方向で複数に分割された水晶位相差板530bを用い、他の部分の位相差板531は、樹脂製の位相差板で構成した。   As shown in FIG. 7, a portion that becomes a high temperature region (about 90 ° C. to 100 ° C.) uses a crystal phase difference plate 530b divided into a plurality of portions in the height direction, and the other portion of the phase difference plate 531 is made of resin. It was made of a manufactured phase difference plate.

このように、耐熱性等が必要な部分だけ高価な水晶位相差板を用い、他の場所には安価な樹脂製位相差板531を用いることで、偏光変換素子5に与えられる温度の分布を考慮した耐熱性、耐久性のある優れた偏光変換素子5が更に、コストを削減して提供できる。   In this way, by using an expensive crystal phase difference plate only for a portion that requires heat resistance and the like, and using an inexpensive resin phase difference plate 531 elsewhere, the distribution of temperature given to the polarization conversion element 5 can be obtained. The excellent polarization conversion element 5 having heat resistance and durability in consideration can be further provided at a reduced cost.

樹脂製の位相差板531としては、ポリカーボネートや環状オレフィン樹脂、ポリカーボネートを厚み方向へ特殊な方法により延伸させたものや、フルオレン骨格を導入したポリカーボネートフィルムを用いることができる。   As the resin phase difference plate 531, a polycarbonate, a cyclic olefin resin, a polycarbonate obtained by stretching a polycarbonate in a thickness direction by a special method, or a polycarbonate film into which a fluorene skeleton is introduced can be used.

上記したこの発明に係る偏光変換素子を図1に示す投写型表示装置の偏光変換素子5として用いれば、耐久性に優れ且つ安価に提供できる。   If the above-described polarization conversion element according to the present invention is used as the polarization conversion element 5 of the projection display device shown in FIG. 1, it can be provided with excellent durability and at low cost.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.

一般的な照明光学系を用いた投写型表示装置の基本構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the basic composition of the projection type display apparatus using a general illumination optical system. 図1の第1フライアイレンズ、第2フライアイレンズおよび偏光変換素子の一部分を拡大して示した模式図である。It is the schematic diagram which expanded and showed a part of 1st fly eye lens of FIG. 1, a 2nd fly eye lens, and a polarization conversion element. この発明の実施形態を説明するための構成図であり、第1フライアイレンズ、第2フライアイレンズおよび偏光変換素子の一部分を拡大して示している。It is a block diagram for demonstrating embodiment of this invention, and has expanded and shown a part of 1st fly eye lens, 2nd fly eye lens, and a polarization conversion element. この発明に用いられる偏光変換素子を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the polarization conversion element used for this invention. この発明の実施形態における偏光変換素子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the polarization conversion element in embodiment of this invention. この発明の他の実施形態における偏光変換素子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the polarization conversion element in other embodiment of this invention. この発明の更に他の実施形態における偏光変換素子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the polarization conversion element in further another embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

5 偏光変換素子
51 偏光膜
52 反射膜
50 透明部材
530 水晶位相差板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Polarization conversion element 51 Polarizing film 52 Reflecting film 50 Transparent member 530 Crystal phase difference plate

Claims (4)

光源からの光を複数の光束に分割するインテグレータ光学系と、このインテグレータ光学系からの複数の光束の偏光方向を所定の偏光方向に揃える偏光変換素子と、この偏光変換素子からの光束が照射され、映像信号に応じて光学像を形成する光変調素子と、この光学像を拡大して表示する投写レンズとを備えた投写型表示装置において、前記偏光変換素子は、光源からの入射光のうち所定偏光方向の第1の偏光光を透過させ且つ該所定偏光方向に直交する偏光方向の第2の偏光光を反射させる偏光膜と、この偏光膜で反射された第2の偏光光を反射させる反射膜とが、透明部材の内部に配設され、前記透明部材の第1の偏光光の出射側と第2の偏光光の出射側の何れか一方に複数に分割された位相差板を設けた偏光変換部が配設されていることを特徴とする投写型表示装置。 An integrator optical system that divides the light from the light source into a plurality of light beams, a polarization conversion element that aligns the polarization directions of the plurality of light beams from the integrator optical system with a predetermined polarization direction, and a light beam from the polarization conversion element In the projection display device including a light modulation element that forms an optical image in response to a video signal and a projection lens that displays the optical image in an enlarged manner, the polarization conversion element includes the incident light from the light source. A polarizing film that transmits first polarized light in a predetermined polarization direction and reflects second polarized light in a polarization direction orthogonal to the predetermined polarization direction, and reflects the second polarized light reflected by the polarization film A reflective film is disposed inside the transparent member, and a plurality of divided retardation plates are provided on either the first polarized light exit side or the second polarized light exit side of the transparent member. A polarization conversion unit is provided. Projection display device comprising and. 前記分割された位相差板間の間隙が前記インテグレータ光学系で分割された光束間の位置に対応するように前記複数に分割された位相差板を前記透明部材に配設することを特徴とする請求項1に記載の投写型表示装置。 The plurality of divided retardation plates are arranged on the transparent member so that a gap between the divided retardation plates corresponds to a position between light beams divided by the integrator optical system. The projection display device according to claim 1. 前記位相差板は水晶板で構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の投写型表示装置。 The projection display device according to claim 1, wherein the phase difference plate is formed of a quartz plate. 光軸の中心部に近い箇所の前記位相差板は水晶板の位相差板が用いられ、他の箇所の前記位相差板は樹脂製の位相差板が用いられていることを特徴とする請求項1または2に記載の投写型表示装置。 The phase difference plate near the center of the optical axis is a quartz phase difference plate, and the other phase difference plate is a resin phase difference plate. Item 3. The projection display device according to Item 1 or 2.
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